天线组件制造技术

本公开内容涉及一种天线组件，该天线组件包括支撑件和设置在支撑件中的天线片。天线片形成形状基本上与截锥体的侧表面对应的外表面。截锥体包括中心轴，天线片围绕截锥体的中心轴设置并且从其倾斜。每个天线片包括相对的端，其中一端比另一端窄。天线元件的平面阵列设置在每个天线片上，其中，每个阵列的天线元件被配置成作为相控阵来操作。控制系统连接至天线元件的平面阵列，其中，控制系统被配置成选择性地激活及去激活每个平面阵列。

Antenna module

The present disclosure relates to an antenna assembly including a support member and an antenna plate disposed in the support member. The shape of the antenna sheet is basically the outer surface corresponding to the side surface of the frustum of the cone. The cone body comprises a central shaft, a center shaft antenna about the truncated cone and its tilt. Each antenna consists of a relative end, one of which is narrower than the other. The planar array of antenna elements is arranged on each antenna piece, wherein the antenna elements of each array are configured to operate as phased array. The control system is connected to a planar array of antenna elements, wherein the control system is configured to selectively activate and deactivate each planar array.

【技术实现步骤摘要】
天线组件相关申请的交叉引用本申请是2016年5月11日提交的在先美国临时专利申请第62/334,548号的非临时申请。上述在先申请的内容出于任何和所有目的在此全部合并到本文中。声明：联邦政府资助的研究不适用。
本公开内容涉及用于卫星通信的天线，更具体地，涉及包括被配置成作为相控阵来操作的天线元件的阵列的天线组件。
技术介绍
一种用于卫星通信的天线组件的常规方法已提供了抛物面形状，即盘形，并将其指向卫星。这是针对地面基础施设，特别是针对与地球同步卫星的通信的一种高效且经济有效的解决方案。对于一些交通工具应用也是令人满意的，例如在海运行业中，船舶以相对较低的速度行进，在这种情况下，低剖面天线组件对于减少阻力不是至关重要的。此外，较大的重量和功率要求更容易接受海洋水面船舶。已经进行了一些尝试来在飞行器上提供抛物面类型的天线。然而，这些应用已被限制在可以将天线包围在天线罩后面以减少阻力的区域。这限制了天线组件的大小，因此限制了天线组件的性能。此外，飞行器相对于海洋船舶以更高的速率移动，并且在保持组件相对于卫星的正确定向(即，保持组件指向卫星)时经常遇到困难。虽然对于一些军事和商业应用令人满意，但是已经尝试了针对用于商业客运的飞行器的其他解决方案，例如被配置成在相控阵中一起协同作用的平面阵列天线。代替用于集中和引导信号的大抛物面结构，平面天线阵列采用一组较小的天线元件。具体地，来自阵列的每个元件的信号被组合以产生具有预定形状和方向的波束。波束方向根据需要通过控制系统进行改变，该控制系统对发射至阵列元件的信号和从阵列元件接收的信号的相位和增益进行调节，以组合各个信号来形成和引导波束。用在交通工具，特别是飞行器上的平面相控阵的优点在于阵列的低剖面。也就是说，阵列可以形成为具有基本上平坦的表面。然而，存在一些缺点，其中主要的一个是波束可以被引导或转向的角度的范围有限。过去，该范围已经被限制在将波束从垂直于阵列的平面约45度偏转到60度的方向。尽管可以将波束转向成超出该范围的角度，但接收和发射性能趋于迅速下降。已经进行了尝试以通过使平面阵列能够围绕一个或更多个轴旋转来扩大有效偏转范围。尽管使阵列可旋转的确扩大了可以保持标称的接收和发射性能的角度的范围，但需要添加提供可旋转轴的安装结构，这显著增加了重量。此外，安装结构需要用于安装结构本身的空间，并且允许阵列的旋转，这增加了所得到的天线组件的剖面高度。此外，使平面阵列反复旋转趋于减少平均故障间隔时间(MTBF)。最后，需要操作相控阵的功率，这导致必须耗散大量废热。这可能是困难的，因为包围天线组件的天线罩留住了热量，并且过高的温度会使阵列的性能劣化。此外，相控阵所需的功率导致燃料消耗增加。因此，需要更好的解决方案。
技术实现思路
一方面，公开了一种天线组件。该天线组件包括支撑件和设置在支撑件中的天线片。天线片形成形状基本上与截锥体的侧表面对应的外表面。截锥体包括中心轴，天线片围绕截锥体的中心轴设置并且从其倾斜。每个天线片包括相对的端，其中一端比另一端窄。天线元件的平面阵列设置在每个天线片上，其中，每个阵列的天线元件被构造成作为相控阵来操作。控制系统连接至天线元件的平面阵列，其中，该控制系统被配置成选择性地激活及去激活每个平面阵列。另一方面，公开了一种用于安装在交通工具上以支持与卫星通信的天线组件。该天线组件包括支撑件和设置在支撑件中的天线片的外部组，其中，天线片形成形状基本上与截锥体的侧表面对应的外表面。截锥体包括尖端，外部组的天线片围绕截锥体的尖端延伸，并且天线片的外部组包括内周界。天线片的内部组围绕天线片的外部组的内周界延伸，天线片的内部组设置在支撑件与截锥体的尖端之间。天线元件的平面阵列设置在天线片的内部组和天线片的外部组的每个天线片上，其中，每个阵列的天线元件被构造成作为相控阵来操作。该天线组件包括连接至天线元件的平面阵列的控制系统，其中，该控制系统被配置成选择性地激活及去激活每个平面阵列。又一方面，公开了一种用于安装在交通工具上以支持与卫星通信的天线组件。该天线组件包括以围绕中心轴布置成环形结构的天线片，其中，天线片从中心轴朝向交通工具倾斜。前述环形结构中的每个天线片基本上彼此相同。该组件包括设置在每个天线片上的天线元件的平面阵列，其中，每个阵列的天线元件被构造成作为相控阵来操作。该组件还包括连接至天线元件的平面阵列的控制系统，其中，该控制系统被配置成选择性地激活及去激活每个平面阵列。再一方面，前述天线组件还包括围绕中心轴设置的天线片的内部环形装置，其中，内部构造设置在中心轴与另一环形构造之间。每个阵列的天线元件被构造成作为相控阵来操作。每个天线元件可以通过使用双极化辐射器(垂直和水平)来实现。每个片可以使其自身对准到位置矢量线，包括方位角、仰角和极化角值。这可以以两种不同的方式完成。一种方式是，使每个元件对准到正确的极化，然后使整个片对准到正确的方位角和仰角值。第二种方式是，首先使用于水平和垂直定向的所有辐射器对准到正确的方位角和仰角矢量，然后执行极化角对准。净效应是相同的，因为片将被正确地对准到方位角、仰角和极化角。每种方法各有其优缺点。连接至天线元件的平面阵列的控制系统被配置成：通过向设置在片上的天线元件的平面阵列提供信号来激活每个天线片，其中，控制系统在交通工具移动时动态地激活片的子集以支持通信。控制系统还使所选择的片和天线元件的相位对准以产生可变波束。同时，控制系统使所选择的垂直和水平天线元件之间的相位和幅度对准，以产生可变线极化或圆极化。根据下面结合附图进行的描述，其他方面和优点将变得明显。附图说明现在将参照本文中所公开的各个方面的附图来描述本公开内容的各个特征。在附图中，相同的组件可以采用相同的附图标记。注意，附图不意在按比例绘制或示出组件的实际数量或相对大小。所示方面旨在图示但不限制本公开内容。附图包括下图：图1是两个天线组件的示意图；图2是示出了形成图1的天线组件的片的替选形状的示意图；图3和图4是针对ARINC791标准的大小和形状要求的示意图；图5是图1的片的示意图以示出设置在片上的天线元件的平面阵列；图6是示出了连接至片上的天线元件的平面阵列的控制系统的示意性框图；图7和图8是自适应片映射的示例的示意图；图9是示出了具有功能上划分为形成平面阵列的天线元件的子集或子阵列的平面阵列的片的示意性框图；图10至图12示出了适用于窄体飞行器的替选构造；图13是图1的局部视图，示出了散热器的放大视图；图14示出了用于将热量热传导到散热器的片下方的管道系统；图15是另一天线组件的示意图；图16是图15的天线组件去除其顶部或盖部的示意性顶视图；图17示意性地示出了图15的天线组件的一部分被切除并且示出了就位的顶部或盖部；图18示意性地示出了图15的组件的仅框或支撑件的视图；图19示意性地示出了图15的组件的单个天线片；图20示意性地示出了图15的天线片沿天线元件截取的透视局部横截面图；图21示意性地示出了从天线元件去除的贴片元件；图22示意性地示出了划分为第一阵列和第二阵列的天线片的天线元件；以及图23示出了被划分为用于在不同波段中通信的第一阵列和第二阵列的天线片的替选阵列布置。具体实施方式作为初步说明，本文中所使用的术语“组件”、“模块”、“系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天线组件，包括：支撑件；天线片，其设置在所述支撑件中，其中，所述天线片形成形状基本上与截锥体的侧表面对应的外表面，所述截锥体包括中心轴，所述天线片围绕所述截锥体的中心轴设置并且从所述中心轴倾斜，每个天线片包括相对的端，其中一端比另一端窄；天线元件的平面阵列，其设置在每个天线片上，其中，每个阵列的天线元件被配置成作为相控阵来操作；以及控制系统，其连接至所述天线元件的平面阵列，其中，所述控制系统被配置成选择性地激活及去激活每个所述平面阵列。

【技术特征摘要】
2016.05.11 US 62/334,5481.一种天线组件，包括：支撑件；天线片，其设置在所述支撑件中，其中，所述天线片形成形状基本上与截锥体的侧表面对应的外表面，所述截锥体包括中心轴，所述天线片围绕所述截锥体的中心轴设置并且从所述中心轴倾斜，每个天线片包括相对的端，其中一端比另一端窄；天线元件的平面阵列，其设置在每个天线片上，其中，每个阵列的天线元件被配置成作为相控阵来操作；以及控制系统，其连接至所述天线元件的平面阵列，其中，所述控制系统被配置成选择性地激活及去激活每个所述平面阵列。2.根据权利要求1所述的天线组件，还包括内部天线片，所述内部天线片设置在所述中心轴与所述外表面的天线片之间。3.根据权利要求2所述的天线组件，还包括盖，所述盖覆盖所述内部天线片并且使所述外表面的天线片露出。4.根据权利要求1所述的天线组件，其中，所述片包括相对的PCB基板，所述PCB基板之间设置有多个RFIC。5.根据权利要求1所述的天线组件，其中，每个天线片被配置成通过激活设置在所述片上的天线元件的平面阵列而被控制作为独立的扫描阵列。6.根据权利要求1所述的天线组件，其中，每个平面阵列的天线元件包括至少两组天线元件，所述至少两组天线元件被配置成每个组被单独控制作为独立可控的相控阵。7.根据权利要求1所述的天线组件，其中，所述天线组件用于安装在交通工具的顶部以支持与卫星的通信，并且其中，每个天线片包括相对的端，其中所述片的一端比另一端窄，并且所述片从所述片的较窄端朝向所述交通工具向下倾斜至所述片的相对端。8.一种用于安装在交通工具上以支持与卫星的通信的天线组件，所述天线组件包括：支撑件；天线片的外部组，其设置在所述支撑件中，其中，所述天线片形成形状基本上与截锥体的侧表面对应的外表面，所述截锥体包括尖端，所述外部组的天线片围绕所述截锥体的尖端延伸，并且所述天线片的外部组包括内周界；天线片的内部组，其围绕所述天线片的外部组的内周界延伸，所述天线片的内部组设置在所述支撑件与所述截锥体的尖端之间；天线元件的平面阵列，其设置在所述天线片的内部组和所述天线片的外部组中的每个天线片上，其中，每个阵列的天线元件被配置成作为相控阵来操作；以及控制系统，其连接至所述天线元件的平面阵列，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·利维，布林德·巴蒂亚，亚伊尔·舍迈什，迈克尔·西加洛夫，本亚明·恩格尔，阿米尔·哈伯尔，保罗·马吉斯，
申请(专利权)人：松下航空电子公司，
类型：发明
国别省市：美国,US