用于环形阵列的稀疏相位模式平面馈电制造技术

提供了稀疏相位模式平面馈电的系统和装置实施例，用于波束转向天线系统中换能元件的环形阵列。在一实施例中，一种用于天线单元阵列的稀疏相位模式馈电包括导电第一盘；导电第二盘，平行且同轴于所述第一盘；导电外壁；多个相位模式馈电探针，其中所述相位模式馈电探针的至少一部分电耦合到所述第一盘，并且其中所述相位模式馈电探针围绕所述第一盘的中心对称地布置；以及天线单元探针，其中所述天线单元探针的至少一部分电耦合到所述第二盘，并且其中所述天线单元探针对称地布置在所述第二盘的外部，其中所述相位模式馈电探针的数量少于所述天线单元探针的数量。

Sparse phase mode planar feed for annular arrays

A system and an example of a flat feed system and a device for a sparse phase mode are provided for a circular array of energy exchange elements in a beam steering antenna system. In one embodiment, a feed for sparse array antenna phase pattern unit includes the first conductive plate; second conductive plate, parallel and coaxial with the first conductive plate; outer wall; a plurality of phase mode feed probe, wherein the phase mode feed probe at least a portion of the electrically coupled to the first disc, and wherein the phase mode feed probe center symmetrically around the first disk layout; and the antenna element probe, wherein at least a portion of the probe antenna unit is electrically coupled to the second wheel, and wherein the antenna element probe is arranged symmetrically to the outside of the second disc, including the number of the phase mode feed probe of the antenna units less than the number of probes.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于环形阵列的稀疏相位模式平面馈电相关申请的交叉引用本专利申请要求于2015年4月21日提交的申请号为14/692，520，名称为“用于环形阵列的稀疏相位模式平面馈电”的美国专利申请的优先权，其全部内容在此通过引用如同复制一样并入本文。
本专利技术涉及天线和电磁辐射修正，并且在具体实施例中，涉及控制受天线影响的辐射方向图的主波瓣方向的系统和方法。
技术介绍
波束转向即辐射方向图中主波瓣的角度定位，其允许来自天线远场中点状源的期望信号被更好地识别，用于感测或信息发射和接收。当需要在一个阵列轴(其垂直于阵列的平面)周围的二维有限范围上控制平面阵列天线的波束时，很难用可变移相器或收发器模块(transceivermodule，TR)来适配每个阵元，并且将其全部纳入如传统方法设计的馈电结构中。这在所涉及的波长小的情况下尤其如此，因为阵元和间隔与波长成比例(必须为半波长量级)，而馈线和移相器占据额外的空间，并且不完全与波长成比例，特别是TR。总之，移相器和TR对于短波长(例如：毫米波)来说非常昂贵，因此希望尽可能少地使用移相器和TR来实现必要的波束控制。
技术实现思路
根据一实施例，用于天线单元阵列的稀疏相位模式馈电包括：导电第一表面；与所述第一表面平行且同轴的导电第二表面；将所述第一表面电耦合到所述第二表面的导电外壁，所述第一表面、所述第二表面和所述外壁限定圆柱形腔；多个天线单元探针，对称地布置在接近所述外壁和所述第二表面的交叉点处，每个天线单元探针都具有电耦合到所述第一盘的第一天线部和伸入到所述圆柱形腔中的第二天线部，所述第二天线部与所述第一天线部、所述第一盘电隔离；以及多个相位模式馈电探针，对称地围绕并接近于所述第二表面的中心，每个相位模式馈电探针都具有电连接到所述第二表面的第一馈电部和伸入到所述第一和第二表面之间的所述圆柱形腔中、并且与所述第一馈电部、所述第二表面电隔离的第二馈电部，其中相位模式馈电探针的数量少于天线单元探针的数量。根据另一实施例，一种用于将波束转向电路耦合到天线单元阵列的装置包括：导电中空圆柱体，所述导电中空圆柱体包括第一平面、第二平面和将所述第一平面连接至所述第二平面的圆柱形壁，所述第一平面、所述第二平面和所述圆柱形壁限定圆柱形腔；多个同轴换能器接收探针，其中所述换能器接收探针的外部电耦合到所述第一平面，其中所述换能器接收探针的内部伸入到所述圆柱形腔内但不接触所述第二平面，且其中所述换能器接收探针基本上对称地布置在所述第一平面中接近所述圆柱形壁的部分处；以及多个同轴相位模式馈电探针，其中所述相位模式馈电探针的外部电耦合到所述第二平面，其中所述相位模式馈电探针的内部伸入到所述圆柱形腔内但不接触所述第一平面，且其中所述相位模式馈电探针基本上对称地布置在所述第二平面中由圆柱形腔的一端限定的圆的中心周围，其中所述相位模式馈电探针的数量少于所述换能器接收探针的数量。根据又一实施例，一种用于辐射波束转向的无线设备包括：处理器；耦合到所述处理器的发射机/接收机，其中所述发射机/接收机被配置为根据来自所述处理器的指令发射信号和接收信号；以及耦合到所述发射机/接收机的天线阵列，其中所述发射机/接收机包括波束转向电路和将所述波束转向电路耦合到所述天线阵列的稀疏相位模式馈电，其中所述稀疏相位模式馈电包括：导电第一表面；与所述第一表面基本上平行且同轴的导电第二表面；将所述第一表面电耦合到所述第二表面的导电外壁，所述第一表面、所述第二表面和所述外壁限定圆柱形腔；多个天线单元探针，对称地布置在接近所述外壁和所述第二表面的交叉点处，每个天线单元探针具有电耦合到所述第一盘的第一天线部和伸入到所述圆柱形腔中、并与所述第一天线部和所述第一盘电隔离的第二天线部；以及多个相位模式馈电探针，对称地围绕并接近于所述第二表面的中心，每个相位模式馈电探针具有电连接到所述第二表面的第一馈电部和伸入到所述第一和第二表面之间的所述圆柱形腔中、并与所述第一馈电部和所述第二表面电隔离的第二馈电部，相位模式馈电探针的数量少于天线单元探针的数量。附图说明为了更完整地理解本专利技术及其优点，现在结合附图进行下述说明，该附图示出但并不将本专利技术的范围限制于特定的实施例，在附图中：图1示出了16单元、λ/2间隔环形阵列的0阶相位模式P0的远场方向图；图2示出了16单元、λ/2间隔环形阵列的-1阶相位模式P-1的远场方向图；图3示出了波束转向器系统的一个示例；图4示出了来自图3的波束转向器系统的主(main，M)输出C处的合成转向束远场辐射方向图的示例图；图5示出了使用1阶相位模式P1和P-1的合成转向束远场辐射方向图的示例图，其中1阶相位模式P1和P-1在所公开馈电的两个端口处可用并且连接到图6所示波束转向器系统的相应输入端口；图6示出了用于以如图5所示的方式控制波束转向的示例性波束转向系统的实施例；图7A为所公开的用于环形阵列的稀疏相位模式平面馈电实施例的概念图；图7B示出了16单元、λ/2间隔环形阵列的1阶相位模式P-1和1阶相位模式P1的圆对称远场方向图的半个图；图7C示出了16单元、λ/2间隔环形阵列的0阶相位模式P0的圆对称远场方向图的半个图；图8示出了所公开的用于环形阵列的稀疏相位模式平面馈电的实施例；图9A为过渡组件的透视图；图9B为过渡组件的剖视图；图10为图9A的稀疏相位模式平面馈电的横截面图；图11为图9A的稀疏相位模式平面馈电的仰视图；图12为图9A的稀疏相位模式平面馈电的俯视图；图13为图9A的稀疏相位模式平面馈电的侧视图；以及图14为可用于实现本文所公开设备和方法的处理系统框图。具体实施方式下面详细讨论本优选实施例的制作和使用。然而，应当理解，本专利技术提供了可在多种特定上下文中体现的许多适用的专利技术构思。所讨论的具体实施例仅是为了说明制作和使用本专利技术的具体方式，并非限制本专利技术的范围。本文公开了一种方便的基本为平面的结构和电路，形成电磁接口，用于将基本为环形的天线阵列耦合到有利的波束转向器，以及与该波束转向器相关的控制算法，如于2013年4月25日提交的序列号为13/870,309并且名称为“简单2D相位模式启用光束转向装置”的待审美国专利申请以及于2014年6月3日提交的序列号为14/295,235并且名称为“用于简单2D相位模式启用光束转向的系统和方法”的美国专利申请所描述的，二者全部内容通过引用并入本文。本文公开了一种稀疏相位模式馈电，用于向天线阵列(例如：环形天线阵列)中任意数量的单元N馈电而不需要全部N端口网络。在一实施例中，仅有三个相位模式端口用于向天线阵列中任意数量的单元N馈电。所公开的系统和方法的实施例的一个优点是减少了馈电损耗，并且所述馈电和所述天线阵列均集成于平面结构中。在一实施例中，天线阵列沿轴向辐射，即与所述结构的平面正交。全N×N的Butler矩阵或某一版本的Rotman透镜可用于其它向含有任意天线单元数量N的相位模式馈电网络进行馈电的解决方案中。然而，希望有一种方法，其可精确制作，并具有较少损耗和/或较不复杂，特别是在毫米波频率下。此外，还期望使用沿轴向而非沿方位角方向辐射的天线结构。在一实施例中，三个相位模式端口向用于最低阶相位模式(即-1，0和+1)的环形阵列中的任意数量的N个天线单元馈电。所公开的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于天线单元阵列的稀疏相位模式馈电，包括：导电第一表面；导电第二表面，与所述第一表面平行且同轴；导电外壁，将所述第一表面电耦合到所述第二表面，所述第一表面、所述第二表面和所述外壁限定圆柱形腔；多个天线单元探针，对称地布置在接近所述外壁和所述第二表面的交叉点处，每个天线单元探针具有电耦合到所述第一表面的第一天线部和伸入到所述圆柱形腔中、并且与所述第一天线部和所述第一表面电隔离的第二天线部；以及多个相位模式馈电探针，对称地围绕并且接近所述第二表面的中心，每个相位模式馈电探针具有电连接到所述第二表面的第一馈电部和伸入到所述第一和第二表面之间的所述圆柱形腔中、并且与所述第一馈电部和所述第二表面电隔离的第二馈电部，所述相位模式馈电探针的数量少于所述天线单元探针的数量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.21 US 14/692,5201.一种用于天线单元阵列的稀疏相位模式馈电，包括：导电第一表面；导电第二表面，与所述第一表面平行且同轴；导电外壁，将所述第一表面电耦合到所述第二表面，所述第一表面、所述第二表面和所述外壁限定圆柱形腔；多个天线单元探针，对称地布置在接近所述外壁和所述第二表面的交叉点处，每个天线单元探针具有电耦合到所述第一表面的第一天线部和伸入到所述圆柱形腔中、并且与所述第一天线部和所述第一表面电隔离的第二天线部；以及多个相位模式馈电探针，对称地围绕并且接近所述第二表面的中心，每个相位模式馈电探针具有电连接到所述第二表面的第一馈电部和伸入到所述第一和第二表面之间的所述圆柱形腔中、并且与所述第一馈电部和所述第二表面电隔离的第二馈电部，所述相位模式馈电探针的数量少于所述天线单元探针的数量。2.根据权利要求1所述的稀疏相位模式馈电，其中存在四个相位模式馈电探针。3.根据权利要求1所述的稀疏相位模式馈电，其中所述相位模式馈电探针顺序地耦合到4×4Butler矩阵的四个天线侧端口。4.根据权利要求1所述的稀疏相位模式馈电，其中每个所述天线单元探针耦合到天线单元阵列或波换能器阵列中的多个辐射单元中的相应一个。5.根据权利要求4所述的稀疏相位模式馈电，其中所述天线单元阵列或所述波换能器阵列是基本上环形阵列和多边形阵列中的一种。6.根据权利要求1所述的稀疏相位模式馈电，其中所述圆柱形腔包括电介质。7.根据权利要求1所述的稀疏相位模式馈电，其中所述相位模式馈电探针和所述天线单元探针包括同轴传输线或TEM波导。8.根据权利要求1所述的稀疏相位模式馈电，其中4×4Butler矩阵中多个输入/输出I/O端口中的一个端接，并且所述I/O端口中的至少一个连接到波束转向电路。9.根据权利要求8所述的稀疏相位模式馈电，其中每个所述Butler矩阵输入/输出I/O端口对应于多个稀疏相位模式馈电I/O端口中的一个，其中每个所述稀疏相位模式馈电I/O端口都对应于0阶相位模式、1阶相位模式、-1阶相位模式和2阶相...

【专利技术属性】
技术研发人员：马莱柯·克莱姆斯，
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