透镜天线组件制造技术

一种小型且紧凑的透镜天线系统，其中通过将半球形透镜和反射器结合为一种楞勃型天线以便馈源在会聚的同时接收无线电波，可以在不减小增益的情况下接收来自同步卫星以及轨道卫星的大入射角的无线电波。透镜天线系统包括透镜天线体（１０），该透镜天线体（１０）包括反射器（１３）和半球形透镜（１４），该半球形透镜由层叠的电介质材料构成，并可旋转地安装在底板（１１）上，同时与天线屏蔽器（１７）和馈源（１６ａ、１６ｂ）整体设置，该馈源可以沿着导轨（１５）移动到任意位置，并包括反射器支撑装置（２０），该反射器支撑装置能够在任意方向上在底板（２１）上倾斜反射器，其中，通过倾斜反射器（１３），来自卫星的无线电波的入射角可以被调整到理想的范围内。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
透镜天线组件
本专利技术涉及一种透镜天线组件，该透镜天线组件能够使用球面透镜会聚无线电波和适于使用在譬如卫星通信系统中。
技术介绍
已提出了多种透镜天线组件，例如椤勃(luneberg)透镜天线，其包含由电介质材料形成的将无线电波会聚至焦点的球面透镜和可移动至焦点以收集无线电波的馈源馈源。这种透镜天线组件仅通过移动馈源馈源至焦点，而无需如同抛物面天线一样移动整个设备，就可接收和发射无线电波。因此，这种透镜天线可被做的尺寸较小并紧凑。这种透镜天线组件被披露在JP专利公告6-504659中。在该公告中披露的天线组件包括用于接收和发射电磁波的透镜和螺旋形线圈形式的馈线。其是小型化天线组件，能够从不同方向接收微波形式的电磁波信号。该透镜是半球形透镜，为了减小天线组件的尺寸并从而降低其制造成本。这个公告还提出减少孔径遮光(aperture blocking)，从而改进接收效率和减少必需的馈线电缆长度。名称为“用于天线电介质的材料技术”的JP专利公告7-505018披露了制造电介质透镜天线的方法和由此制造的透镜天线组件。通过将中空、球形电介质珠熔接在一起形成该电介质透镜，该电介质片具有小于被接收的或被发射的无线电波的波长的直径，以使其介电常数是常数或可变的。在该公告中披露的天线组件包括上面提及的电介质透镜和从透镜的外沿凸出的反射板。在这个公告的说明书中，说明了在这种有效(virtual)电介质透镜天线中，假如入射角不垂直于反射板，则其增益的损耗减少。这个公告还教导从反射板凸出的反射板部分的长度l由方程：l＝Rx((1/cos(be))-1)来计算。使用这种装置，用于一次馈源馈源，假如该透镜外沿外侧的天线被用于接收无线电波，则该组件可更灵活地从不同方向接收无线电波。该说明书解-->释，这是因为馈线(电源线)具有较大的物理分布，以使没有孔径遮光发生。在JP专利申请2001-25732中，本专利技术的申请人之一提出一种透镜天线组件，该透镜天线组件包括用于会聚无线电波的半球形透镜、支撑半球形透镜的平坦圆形表面用于反射从天空引入的无线电波的无线电波反射板、能被移动至进入的无线电波在此会聚的半球形透镜焦点并具有用于接收无线电波的天线部件的馈源、通过围绕半球形透镜的方位轴移动馈源来控制无线电波方位角的方位角调整装置、和通过围绕仰角轴移动馈源来调整进入的无线电波仰角的仰角调整装置。这种透镜天线组件包括尺寸小并且重量轻的透镜，使得整个透镜天线组件也尺寸小且重量轻。而且，该透镜易于操纵、制造和组装。作为透镜，使用半球形透镜，这种透镜可以从同步卫星接收无线电波。所接收的无线电波可以由无线电波反射板所反射，并可以由设置在与半球形透镜的入射一侧相对的侧周边表面上的焦点处的馈源所接收。相反，来自馈源的无线电波可以被指向同步卫星。由于这种半球形透镜是传统球形透镜的尺寸和重量的一半，因此整个组件可以做得尺寸小、重量轻。披露在第一个公告中的透镜天线是相当原始的一种，并因为即使透镜是半圆形透镜，反射板也没有从透镜凸出，无线电波不能足够高效被接收。对于第二和第三公告的透镜天线组件，假如入射角是大的(即大于80度)，则天线图形(antenna pattern)趋于不稳定，这反过来降低了增益。这是因为，若入射角是大的，则由反射板反射的无线电波的大部分趋于通过反射板的末端面的附近，以使朝向焦点的无线电波的会聚角增加，因此使方向性不稳定。即使入射角是大的，因反射板不能从其水平位置倾斜，所以也不可能减小它。因此，为了有效提高增益，必需使用具有比透镜的直径大的直径的反射板，并因此使用大天线组件。具体地，为了获得最大的增益，反射板必须具有不小于R/cosθ的直径(其中R是透镜的直径和θ是入射角)。这个值随θ值即入射角按指数规律增加。因此，为了在高入射角度处获得最大的增益，将需要非常大的反射板(参见图8(a))。假如入射角象图8(b)中所示一样小，则馈源将在进入的无线电波的路径中(in the way of)，从而降低增益。馈源因其必须被定位在进入的无线-->电波的焦点上，所以不能从所示的位置被移动，该反过来由进入的无线电波的入射角来确定。本专利技术的目的是提供一种小型的是椤勃(luneberg)透镜天线的透镜天线组件，该透镜天线组件包括半球形透镜和反射板，以使将进入的无线电波会聚在馈源上，并且该组件不仅从同步卫星还从轨道卫星高增益地接收无线电波，即使引入的无线电波的入射角是大的。
技术实现思路
根据本专利技术，提供一种透镜天线组件，其包括由电介质材料制造的用于会聚无线电波的半球形透镜、具有比所述半球形透镜大的直径并位于所述半球形透镜的切割平面上的无线电波反射板、包含用于接收和发射无线电波的天线部件并可移动至在其上会聚进入的无线电波的所述半球形透镜焦点的馈源、支撑所述反射板的反射板支撑装置以使所述反射板可在任何所需方向上倾斜，藉此调节所述反射板的倾斜角，使入射到所述半球形透镜的无线电波的入射角处于预定范围内。根据本专利技术的透镜天线组件不仅可被安装在建筑物的屋顶或侧面(墙壁或阳台的围栏)，还可安装在譬如汽车、飞行物或轮船的移动物体上，以接收来自同步卫星或轨道卫星的无线电波或向同步卫星或轨道卫星发射无线电波。在说明书中，主要说明从一个卫星或多个卫星接收无线电波的透镜天线组件的操作。但是可以理解，依据本专利技术的透镜天线组件可被用于发射无线电波至一个卫星或多个卫星。在发射无线电波时，反射板被倾斜以调整输出无线电波的出射角度。然而，若入射角不太大并且不太小，则反射板就不被倾斜。不仅直接入射到半球形透镜的无线电波、还有在被从该透镜凸出的反射板部分反射后入射到该透镜的无线电波会聚在焦点上，这是由于，半球形透镜包括由电介质材料形成的多层，每层具有不同于其它层电介质材料的介电常数。馈源被移动至焦点以收集无线电波。因此，可以高增益接收或发射无线电波。假如要被接收的无线电波的卫星刚好位于透镜天线上方，以及假如反射板没有倾斜并保持水平，则焦点将位于半球形透镜的顶部附近。由于馈源必须被移动至焦点，所以馈源将处于进入的无线电波的路径中。这降低-->了增益。因而，为了避免这种情况，反射板被倾斜以抬高其无线电波进入透镜的侧边，从而增加无线电波的入射角。通过在这个方向上倾斜反射板，馈源将从进入的无线电波中移出，以使保持高增益。假如要被接收的无线电波的卫星在天空中的低角度处，因此引入无线电波的入射角是大的，焦点将在半球形透镜中的低位置。在这种情况中，由从该透镜凸出的反射板部分反射的任意无线电波将进入该透镜最大直径部分附近的半球形透镜，因而使方向性不稳定。在这个情况中，反射板被在这个方向倾斜，以使包含被从透镜凸出的反射板部分反射那些在内的进入无线电波的入射角降低。通过在这个方向上倾斜反射板，由在从该透镜凸出部分的外边沿附近的反射板反射的无线电波现将在半球形透镜附近被反射，以使方向性稳定，并因此无线电波可高效率地会聚在焦点上，无需增加反射板的尺寸。从而提高了增益。如上所述，根据本专利技术的具有无线电波反射板的透镜天线组件通常被安装在水平位置。但它也可被安装在垂直墙壁上，以使反射板平行于垂直墙壁。在这种情况中，入射角和在天空中卫星的角度之间的关系与天线组件被安装在水平表面上时的该关系是相反的。也就是，假如天线组件被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透镜天线组件，其包括：由电介质材料制造的用于会聚无线电波的半球形透镜；具有比所述半球形透镜大的直径并位于所述半球形透镜的切割平面上的无线电波反射板；包括用于接收和发射无线电波的天线部件并可移动至在其上会聚进入无线电波的半球形透镜焦点的馈源；反射板支撑装置，该反射板支撑装置支撑所述反射板使之可在任何所需方向上倾斜，藉此，调节所述反射板的倾斜角，使得入射到所述半球形透镜的无线电波的入射角处于预定范围内。

【技术特征摘要】
1.一种透镜天线组件，其包括：由电介质材料制造的用于会聚无线电波的半球形透镜；具有比所述半球形透镜大的直径并位于所述半球形透镜的切割平面上的无线电波反射板；包括用于接收和发射无线电波的天线部件并可移动至在其上会聚进入无线电波的半球形透镜焦点的馈源；反射板支撑装置，该反射板支撑装置支撑所述反射板使之可在任何所需方向上倾斜，藉此，调节所述反射板的倾斜角，使得入射到所述半球形透镜的无线电波的入射角处于预定范围内。2、根据权利要求1所述的透镜天线组件，还包括位置设定装置，其用于移动所述馈源至所述焦点，所述位置设定装置包括方位角设定装置和仰角设定装置，其中，通过围绕所述半球形透镜的方位轴移动所述馈源，该方位角设定装置用于在无线电波进入所述半球形透镜的方向上控制所述馈源的方位角；通...

【专利技术属性】
技术研发人员：黑田昌利，岸本哲夫，小川隆也，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]