宽带天线系统技术方案

本申请公开了一种天线系统和用于交换射频信号的方法。该天线系统包括孔结构、主辐射槽、调谐槽和带状线馈电器。主辐射槽和调谐槽都位于孔结构中。带状线馈电器在孔结构中位于主辐射槽和调谐槽之间。

【技术实现步骤摘要】
宽带天线系统
本公开整体上涉及天线，并且特别地涉及电子扫描的宽带波束形成天线。
技术介绍
天线系统用于发送或接收射频(RF)信号。这些射频信号经常包括诸如语音通信、图像、消息和其他类型的信息的信息。常用的一种类型的天线系统为定向的或波束形成天线。该类型的天线在具体方向上辐射或接收更大的功率，允许增加的系统性能和对非预期接收器或来自非预期发射器的减少的干扰。当期望相当大的频率范围或多个功能时，经常使用宽带天线。例如，飞机宽带天线可具有诸如传感器、通信和电子战的多个功能。另外，经常操纵来自这些天线的波束。波束的操纵可电子地或机械地实行。关于这些类型的天线在飞机上的使用，除了性能之外，重量和大小经常是一个因素。例如，已使用机动化的万向节来机械地操纵来自天线的波束。然而，机动化的万向节增加了重量，并且在飞机中需要额外的空间，并且将波束操纵速率限制为低于一些应用所需的。可使用电子操纵的天线来减少重量，并且改善波束捷变。然而，在这些类型的天线中使用的典型的辐射器也导致比一些应用所期望的更多的重量。例如，现有的电子操纵的天线经常采用由如与Ku波段之下的一些当前架构一起使用的矩形铜管所形成的沉重且体积大的开槽波导。该类型的解决方案可比将万向节用于方位角、仰角扫描或两者更轻，但是仍然可能无法满足对于飞机或其他类型的运载工具(诸如航天器)上的一些应用的期望的重量要求。因而，将期望具有一种考虑到上面讨论的问题中的至少一些以及其他可能的问题的方法和装置。例如，将期望具有一种使用具有期望的重量和性能的架构来克服关于操纵来自天线的宽频率范围和能视域内的波束的技术问题的方法和装置。专利
技术实现思路
本公开的一个实施例提供了一种天线系统。该天线系统包括孔结构、主辐射槽、调谐槽和带状线馈电器(striplinefeed)。主辐射槽和调谐槽都位于孔结构中。带状线馈电器在孔结构中位于主辐射槽和调谐槽之间。本公开的另一实施例提供了一种天线系统。该天线系统包括顶部区段、侧壁、底部区段、主辐射槽、调谐槽和带状线馈电器。顶部区段具有带有第一金属层的第一电介质基板层、以及带有第二金属层的第二电介质基板层。主辐射槽形成在带有第一金属层的第一电介质基板层中，并且调谐槽形成在带有第二金属层的第二电介质基板层中。侧壁包括第三电介质基板层和第三金属层。底部区段具有带有底部金属层的底部电介质基板层，该底部金属层用于天线系统中的接地。顶部区段、侧壁和底部区段在孔结构中形成天线空腔。主辐射槽和调谐槽在顶部区段中。带状线馈电器在顶部区段中位于主辐射槽和调谐槽之间，带状线馈电器从顶部区段中的中心线偏移。顶部区段、侧壁和底部区段形成孔结构。本公开的另一实施例提供了一种用于交换射频信号的方法。该方法包括使用孔结构中的带状线馈电器来交换信号，该孔结构包括主辐射槽和调谐槽。带状线馈电器在孔结构中位于主辐射槽和调谐槽之间。特征和功能可在本公开的各种实施例中独立实现或可在其他实施例中组合，其中可参考以下描述和附图看到另外的细节。附图说明在所附权利要求书中阐述了被认为是新颖的特征的例示性实施例的特性。然而，当结合附图阅读时，将通过参考本公开的例示性实施例的以下详细描述来最佳地理解例示性实施例以及其优选的使用模式、另外的目标和特征，其中：图1是根据一个例示性实施例的天线环境的框图的图示；图2是根据一个例示性实施例的孔结构的框图的图示；图3是根据一个例示性实施例的天线元件的图示；图4是根据一个例示性实施例的天线元件的顶视图的图示；图5是根据一个例示性实施例的天线元件的横截面视图的图示；图6是根据一个例示性实施例的用于交换射频信号的过程的流程图的图示；图7是根据一个例示性实施例的飞机制造和维修方法的框图的图示；以及图8是根据一个例示性实施例的飞机的框图的图示。具体实施方式例示性实施例认识和考虑了一个或多个不同的考虑因素。例如，例示性实施例认识和考虑了，用于天线(诸如为宽带天线且具有可操纵波束的天线)的当前架构可比对于在运载工具(诸如飞机和航天器)中的应用所期望的更重。例示性实施例认识和考虑了，天线元件的设计可被设计为具有比当前用于电子可操纵的天线元件中的那些更轻的重量。另外，例示性实施例认识和考虑了，用于宽带应用的当前可用的天线元件可在扫描体积或能视域内的可用带宽上比所期望的更窄，并且比所期望的更贵。用于天线的带宽分类经常被表达为百分比带宽(频率范围除以中心频率)。例如，10％以下通常被认为是窄带宽，而15％以上被认为是宽带。从10％到15％的宽带可被认为窄带或宽带。因此，例示性实施例提供了一种用于天线系统的方法和装置。在一个例示性示例中，该天线系统包括孔结构、主辐射槽、调谐槽以及带状线馈电器。主辐射槽和调谐槽位于孔结构中。带状线馈电器在孔结构中位于主辐射槽和调谐槽之间。现在参考图，并且特别地参考图1，根据一个例示性实施例描绘了天线环境的框图的图示。如所描绘的，天线环境100包括天线系统102。天线系统102包括射频单元104、控制器106和天线108。在该例示性示例中，射频单元104可包括用于交换射频信号110的发射器或接收器中的至少一个。如本文使用的，当与项目的列表一起使用时短语“…中的至少一个”意味着可使用所列项目中的一个或多个的不同组合，并且可仅需要列表中的每个项目中的一个。换句话说，“…中的至少一个”意味着可从列表中使用项目的任何组合和任何数量的项目，但是并非需要列表中的所有项目。项目可为特定对象、事物或类别。例如，但不限于“项目A、项目B或项目C中的至少一个”可包括项目A、项目A和项目B或项目C。该示例也可包括项目A、项目B和项目C；或项目B和项目C。当然，可存在这些项目的任何组合。在一些例示性示例中，“…中的至少一个”可为例如但不限于项目A中的两个、项目B中的一个以及项目C中的十个；项目B中的四个和项目C中的七个；或其他合适的组合。控制器106控制阵列环境中的天线元件114的操作。可在硬件或软件中的至少一个中实施控制器106。根据特定具体实施方式，控制器106可为计算机系统或专业电路中的处理器单元。如所描绘的，控制器106可控制在此射频信号110被交换以形成波束112的相位或延时。在该例示性示例中，波束112为电子可操纵的。换句话说，不需要用于移动天线108的机械系统来操纵波束112。如所描绘的，天线108由天线元件114组成。在该例示性示例中，天线元件114形成用于天线108的宽带天线阵列116。在该例示性示例中，天线元件114中的天线元件118由孔结构120、主辐射槽122、调谐槽124和带状线馈电器126组成。在该例示性示例中，带状线馈电器126为准横向电磁传输线介质。带状线馈电器126可为夹在两个平行的接地板之间的扁平金属条。主辐射槽122位于孔结构120中。调谐槽124也位于孔结构120中。如所描绘的，主辐射槽122和调谐槽124在孔结构120中形成孔128。在该例示性示例中，带状线馈电器126在孔结构120中位于主辐射槽122和调谐槽124之间。如所描绘的，带状线馈电器126从孔结构120的中心线134偏移。在设计天线元件118时，主辐射槽122、调谐槽124和带状线馈电器126的尺寸和位置中的至少一个被选择成用于设置用于孔结构120的操作带宽130。操本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天线系统(102)，包括：孔结构(120)；主辐射槽(122)，在所述孔结构(120)中；调谐槽(124)，在所述孔结构(120)中；以及带状线馈电器(126)，在所述孔结构(120)中位于所述主辐射槽(122)和所述调谐槽(124)之间。

【技术特征摘要】
2017.05.31 US 15/609,8511.一种天线系统(102)，包括：孔结构(120)；主辐射槽(122)，在所述孔结构(120)中；调谐槽(124)，在所述孔结构(120)中；以及带状线馈电器(126)，在所述孔结构(120)中位于所述主辐射槽(122)和所述调谐槽(124)之间。2.根据权利要求1所述的天线系统(102)，其中，所述带状线馈电器(126)从所述孔结构(120)的中心线(134)偏移。3.根据权利要求1所述的天线系统(102)，其中，所述孔结构(120)包括：顶部区段(200)，具有带有第一金属层(212)的第一电介质基板层(210)以及带有第二金属层(216)的第二电介质基板层(214)，其中，所述主辐射槽(122)形成在带有所述第一金属层(212)的所述第一电介质基板层(210)中，并且其中，所述调谐槽(124)形成在带有所述第二金属层(216)的所述第二电介质基板层(214)中；侧壁(202)，包括第三电介质基板层(213)和第三金属层(215)；以及底部区段(204)，具有带有底部金属层(220)的底部电介质基板层(218)，所述底部金属层用于所述天线系统(102)中的接地，其中，所述顶部区段(200)、所述侧壁(202)和所述底部区段(204)在所述孔结构(120)中形成空腔。4.根据权利要求3所述的天线系统(102)，还包括：通孔(224)，在所述顶部区段(200)中，其中，所述通孔(224)在所述主辐射槽(122)和所述调谐槽(124)周围限定周界(226)。5.根据权利要求3所述的天线系统(102)，其中，所述空腔为天线空腔(228)，并且其中，所述侧壁(202)在所述孔结构(120)中形成电子器件空腔(230)。6.根据权利要求1所述的天线系统(102)，其中，所述主辐射槽(122)、所述调谐槽(124)和所述带状线馈电器(126)的至少尺寸和位置被选择成用于设置用于所述孔结构(120)的操作带宽。7.根据权利要求1所述的天线系统(102)，其中，所述带状线馈电器(126)的位置和尺寸中的至少一个被选择成用于与由所述主辐射槽(122)和所述调谐槽(124)形成的孔进行阻抗匹配。8.根据权利要求1所述的天线系统(102)，其中，所述孔结构(120)包括由印刷电路板形成的顶部区段(200)、侧壁(202)和底部区段(204)。9.根据权利要求3所述的天线系统(102)，其中，所述顶部区段(200)、所述侧壁(202)和所述底部区段(204)由印刷电路板组成，所述印刷电路板分开制造并在最终组装中与其他孔结构结合在一起，以便以阵列设置形成蛋箱结构。10.根据权利要求1所述的天线系统(102)，其中，所述孔结构(120)、所述主辐射槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡立欣，亚历克·亚当斯，小曼尼·S·乌尔西亚，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国,US