多频段天线的天馈组件和多频段天线制造技术

本发明专利技术提供了一种多频段天线的天馈组件，该天馈组件包括支持第一频段中的波的传播的第一馈线和支持低于所述第一频段的第二频段中的波的传播的第二馈线，其中：第二馈线同轴围绕第一馈线；并且第一馈线包括介电发射部和介电辐射部；其中，介电发射部和辐射部中的每一个都包括内腔、壁、以及壁的外表面上的亚波长元件。本发明专利技术还提供了一种多频段微波天线，包括碟形反射器、副反射器、以及根据前述本发明专利技术第一方面的天馈组件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多频段天线的天馈组件和多频段天线
本专利技术涉及天馈组件和多频段天线。馈线组件和天线封装特别设计用于微波频段和毫米波段。
技术介绍
基于抛物面碟面的多频段微波天线具有很长历史，该领域最重要的成就与空间通信和甚小口径终端(verysmallapertureterminal，VSAT)应用有关，其中，质量和尺寸的限制导致了极高性能微波与毫米波部件的设计与集成。通常，对于空间通信应用，这些产品和部件的造价并非关键问题。另外，空间通信应用的标准技术要求不如地面通信的严格，在地面通信中，对于目前适用于微波回程的具有专业级和高性能的低成本多频段天线产品(根据ETSIEN302标准)，宽带性能更难实现。由于这些原因，传统地面无线链路使用两个或甚至更多个碟形天线用于微波段和毫米波段的独立传输，对塔的建造、安装、以及成本提出了高要求。如今，尤其在点对点无线链路密度更高的城市环境中，地面无线网络的扩展需要对稀缺的塔资源进行精心管理和优化。这是减少天线部署难度、塔空间和风荷载、塔投资、以及租赁费用的极大动力。因为需要同时实现高性能和灵活性要求以及满足与地面微波回程和毫米波无线链路相关的最严格的标准要求ETSIEN302217，因此多频段馈线天线的限额成本设计是一项挑战性的任务。因此，需要一种可以低成本生产并具有紧凑型设计的多频段天线。
技术实现思路
鉴于上述问题和缺点，本专利技术旨在改进传统方案。本专利技术的目的在于提供一种多频段馈线组件和一种具有稳定相位中心的多频段天线。所提出的专利技术提供了一种由具有非常高增益的单抛物面蝶形反射器制成的多频段天线，该多频段天线可以在不同宽带上发送和接收若干独立的无线信号。例如，通过使用工作于从几GHz到高达几百GHz的频率范围内的不同频段的辐射器，根据本专利技术的天线的性能符合ETSIEN302。本专利技术基于这样的观察：相位中心，即电磁辐射从其向外球状扩散的点对天线工作的频段非常敏感。特别地，随着频率的增加，传统天线的相位中心的位置朝天线的开口端部连续移动。这一现象使天线的效率、峰值增益、和旁瓣图样性能变差。特别地，如果天线被设置为在特定频段内具有最佳性能，则天线在较高频段内的性能将因相位中心的位移而变差。因此，稳定的相位中心对于单碟多频段天线是重要的。本专利技术的目的通过所附独立权利要求中提供的解决方案来实现。在从属权利要求中进一步定义了本专利技术的有利实施方式。特别地，本专利技术提出了一种亚波长元件。本专利技术第一方面提供了一种多频段天线的天馈组件，该天馈组件包括支持第一频段中的波的传播的第一馈线和支持低于第一频段的第二频段中的波的传播的第二馈线，其中，第二馈线同轴围绕第一馈线，并且第一馈线包括介电发射部、介电辐射部、以及内腔。介电发射部包括壁和在壁的外表面上或壁上的亚波长元件。亚波长元件沿着第一馈线的纵向方向布置，并且每个亚波长元件的介电常数不同于介电发射部的介电常数。亚波长元件能够实现稳定的相位中心，这使得宽带天线操作例如在天线频率、峰值增益、以及旁瓣图样方面具有稳定性能。根据本专利技术第一方面的天馈组件的另一实施方式，亚波长元件的至少一个维度不大于第一频段中的波的波长的四分之一。根据本专利技术第一方面的天馈组件的另一实施方式，亚波长元件包括：径向穿透壁的孔，和/或围绕第一馈线的轴线在圆周方向上延伸的螺纹或槽。亚波长元件还可以包括围绕第一馈线的轴线在圆周方向上延伸的齿槽交替。根据本专利技术第一方面的天馈组件的另一实施方式，亚波长元件填充有介电材料。根据本专利技术第一方面的天馈组件的另一实施方式，相邻的亚波长元件彼此间隔亚波长元件的至少一个维度的相同数量级的距离。根据本专利技术第一方面的天馈组件的另一实施方式，内腔的纵向尺寸大于与第一频段中的波的频率对应的波长。内腔的纵向尺寸可以是与第一频段中的波的频率对应的波长的至少五倍。根据本专利技术第一方面的天馈组件的另一实施方式，第一馈线为雪茄状或杆状，第一馈线的直径小于与第一频段中的波的频率对应的一个波长。根据本专利技术第一方面的天馈组件的另一实施方式，介电辐射部的壁的厚度沿第一馈线的轴线逐渐变小，直到辐射部的开口端部。例如，壁的厚度朝辐射部的开口端部逐渐减小，使得开口端部处的壁的厚度约为与第一频段中的波的频率对应的波长的百分之一。亚波长元件与锥形壁的组合以制造复杂度的可负担的增加为代价，为设计具有最佳宽带性能和稳定相位中心的馈线提供了额外的灵活性。根据本专利技术第一方面的天馈组件的另一实施方式，介电辐射部的壁由具有不同介电常数的材料形成。本专利技术第二方面提供了一种多频段微波天线，该多频段微波天线包括碟形反射器、副反射器、以及根据本专利技术前述第一方面的天馈组件。附图说明通过参考附图更详细地解释本专利技术：图1示出了多频段碟形天线；图2示出了用于双频段操作的馈线组件；图3示出了用于三重频段操作的馈线组件；图4示出了包括亚波长元件的馈线的示例；图5示出了包括亚波长元件的馈线的另一示例；图6示出了包括亚波长元件的馈线的示例；图7示出了包括亚波长元件的馈线的另一示例；以及图8示出了包括具有如本文所述的亚波长元件的馈线组件的多频段天线的性能。具体实施方式本专利技术涉及多频段天线的馈线组件以及包括该馈线组件的多频段天线。■多频段天线图1示出了根据本专利技术的多频段天线的实施例。图1的(a)中的多频段天线可以是包括多频段馈线组件1、主反射碟5、和副反射器6的高增益碟形天线。多频段馈线组件1包括第一馈线2，第一馈线2具有沿着第一馈线的纵向布置的具有至少两个不同介电常数的亚波长元件(或亚波长结构)。将在下文详细描述的该亚波长元件降低了波在多频段天线中的传播速度。因此多频段天线的相位中心的偏移或位移被最小化，并且多频段天线能够具有稳定的相位中心。例如，就天线效率、峰值增益、和旁瓣图样而言，具有稳定相位中心的多频段天线具有能够实现稳定性能的宽频段天线操作的效果。多频段馈线组件1可以具有不同的结构。图1的两个底部插图(b)和(c)示出了馈线组件1的两个不同示例的轴向剖面图，这两个示例为示例性三重频段馈线组件和示例性双频段馈线组件。这两种组件将在后面的部分中描述。■双频段馈线组件图2示出了双频段馈线组件的示例。该双频段馈线组件包括第一馈线2和同轴围绕第一馈线2的第二馈线4。该双频段馈线组件可以是轴对称的，并且第二馈线4可以具有平滑壁。第一馈线2支持第一频段中的波的第一传播。第二馈线4支持低于第一频段的第二频段中的波的第二传播。例如，第一频段可以是传统上可用于地面无线通信的毫米波段，第二频段可以是微波段。相应地，第一馈线2可以用作毫米波馈线，第二馈线4可以用作微波馈线。毫米波段的最高频率可以用于高达太赫兹频率(例如覆盖从71GHz到0.95THz范围或甚至更高频率的无线服务的任意频段)的无线链路。第一馈线2包括具有至少两种不同介电常数的亚波长元件。该亚波长元件降低了第一频段中的波的传播速度。因此，双频段天线的相位中心的偏移或位移被最小化，并且多频段天线能够具有稳定的相位中心。以下描述双频段馈线组件中第一馈线2和第二馈线4中的每个的示例。如图2所述，馈线2包括正交模式转换器(orthomodetransducer，OMT)21、圆波导25、多阶介质-波导转换22、介电发射部23、和介电辐射部24。介电发射部23和介电辐射部24均包括内腔、壁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多频段天线的天馈组件，包括支持第一频段中的波的传播的第一馈线(2)和支持低于所述第一频段的第二频段中的波的传播的第二馈线(4)，其中：所述第二馈线(4)同轴围绕所述第一馈线(2)；以及所述第一馈线(2)包括介电发射部(23)和介电辐射部(24)以及内腔；其中，所述介电发射部(23)包括壁和沿着所述第一馈线的纵向方向布置在所述壁的外表面上或所述壁上的亚波长元件，其中，所述亚波长元件的介电常数不同于所述介电发射部(23)的介电常数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种多频段天线的天馈组件，包括支持第一频段中的波的传播的第一馈线(2)和支持低于所述第一频段的第二频段中的波的传播的第二馈线(4)，其中：所述第二馈线(4)同轴围绕所述第一馈线(2)；以及所述第一馈线(2)包括介电发射部(23)和介电辐射部(24)以及内腔；其中，所述介电发射部(23)包括壁和沿着所述第一馈线的纵向方向布置在所述壁的外表面上或所述壁上的亚波长元件，其中，所述亚波长元件的介电常数不同于所述介电发射部(23)的介电常数。2.根据权利要求1所述的馈线组件，其中，所述亚波长元件的至少一个维度不大于所述第一频段中的波的波长的四分之一。3.根据权利要求1或2所述的馈线组件，其中，所述亚波长元件包括：径向穿过所述壁的孔；和/或围绕所述第一馈线的轴线在圆周方向上延伸的螺纹或槽。4.根据权利要求1-3中任一项所述的馈线组件，其中，所述亚波长元件填充有介电材料。5.根据权利要求2-4中任一项所述的馈线组件，其中，相邻的所述亚波长元件彼此间隔所述亚波长元件的所述至少一个维度的相同数量级的距离。6.根据权利要求1-5中任...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·朱斯特，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44