各种横截面的方向可控波束多馈送介电谐振器天线制造技术

公开了一种能够生成或接收辐射的辐射天线，该天线使用了一组馈送和各种截面介电谐振器。在单个介电谐振器天线上使用多个馈送的目的是产生数条波束，各波束在不同方向上拥有“瞄准孔”。可同时激励数条波束以在任意方向上形成一条新波束。该新波束可步进或连续地转向，并可在整个３６０°圆周角里转向。本发明专利技术可与内部或外部单极天线相结合，以消除天线后瓣或解决由此类型的介电谐振器天线所带来的前／后失真。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
各种横截面的方向可控波束多馈送介电谐振器天线本专利技术涉及具有方向可控的接收和发射波束的介电谐振器天线，尤其涉及一种具有多个分立馈针的天线，从而可同时创建并随意组合多个分立波束，该介电谐振器天线包括各种不同横截面的介电谐振器。自从在1983年首次对介电谐振器天线(DRA)进行系统研究以来[LONG，S.A.，McALLISTER，M.W.，and SHEN，L.C.：‘谐振圆柱形介电空腔天线’，IEEE Trans.Antennas Propagat.，AP-31，1983，pp406-412]，对他们的辐射方向图的兴趣日益高涨，因为他们的辐射效率很高，与最常用的传输线很好地匹配，并且他们的物理尺寸较小[MONGLA，R.K.and BHARTIA，P.：‘介电谐振器天线——谐振频率和带宽的回顾和常规设计’，Int.J.Microwave & Millimetre Wave Computer-Aided Engineering，1994，4，(3)，pp 230-247]。多数报告的配置使用了安装在地平面上的电介质板，由地平面上的馈孔或由插入电介质材料的针来激励。少数出版物报告了使用两支针同时馈送圆形介电板里的实验。这些针沿径向互成90°角安装并反相馈送，以创建圆形偏振[MONGLA，R.K，ITTIPIBOON，A.，CUHACI，M.and ROSCOE，D.：‘圆形偏振介电谐振器天线’，Electron.Lett，1994，30，(17)，pp 1361-1362；和DROSSOS，G.，WU，Z.and DAVIS，L.E.：‘圆形偏振圆柱形介电谐振器天线’，Electron.Lett.，1996，32，(4)，pp 281-283.3，4]，还有一篇出版物包括了馈针闭合与断开的概念[DROSSOS，G.，WU，Z.and DAVIS，L.E.：‘可切换圆柱形介电谐振器天线’，Electron.Lett.，1996，32，(10)，pp 862-864]。一种对天线方向图进行电子转向的方法是拥有数个已有波束并在他们之间切换，或把他们组合在一起以得到想要的波束方向。圆形DRA可以由单支馈针或馈孔来馈送，该馈针或馈孔位于电介质内部或其下-->方，并被调谐以激励特定的谐振方式。在优选的实施例里，使用基本的HEM11δ方式，但也有许多别的谐振方式，其产生的波束可同样好地使用根据本专利技术实施例的仪器来转向。优选的HEM11δ方式是混合电磁谐振方式，其像水平磁偶极子那样辐射，并带来垂直偏振余弦或“8”字形辐射方向图[LONG，S.A.，McALLISTER，M.W.，and SHEN，L.C.：‘谐振圆柱形介电空腔天线’，IEEE Trans.Antennas Propagat.，AP-31，1983，pp 406-412]。圆柱形DRA的本申请人以FDTD(有限差分时域)建模和实际实验表明：若把多个这样的馈针插入电介质、并驱动其中之一而别的全都断路，则可通过切换不同馈针的进出来改变波束的方向。此外，通过以不同方式组合馈送，可产生和、差方向图，其允许连续地波束转向和通过振幅比较、单脉冲或类似技术来定向。在本专利技术人另行提交的共同待审查美国专利申请№.09/431,548以及KINGSLEY，S.P.和O’KEEFE，S.G.的论文“馈针介电谐振器天线的波束转向和单脉冲处理”(S.P.Kingsley和S.G.O’Keefe，IEEEproceedings-Radar Sonar and Navigation，146，3，121-125，1999)里，说明了许多这样的结果，这些公开的内容将做为参考而与本申请结合起来。本申请人已经指出：上述参考文献所说明的结果可同等地适用于任何很宽的频段上的DRA操作，例如，对于光学DRA，适用于从1MHz到100,000MHz乃至更高。涉及的频率越高，则DRA的尺寸就越小，但是，由下文所述的馈针/馈孔几何形状所实现的常规波束方向图在给定的任何频段内总体保持恒定。使用介电常数较大的电介质材料在实质上低于1MHz的频率处进行操作也是可能的。半球形介电谐振器天线的概念出自于[McALLISTER，M.W.&LONG，S.A.：‘谐振半球形介电天线’，Electronics Letters，1984，20，(16)，pp 657-659；MONGLA，R.K，and BHARTIA，P.：‘介电谐振器天线——谐振频率和带宽的回顾和常规设计参考’，Int.J.Microwave &-->Millimetre Wave Computer-Aided Engineering，1994，4，(3)，pp 230-247；和KISHK，A.A.，ZHOU，G.& GLISSON，A.W.：‘以半球形结构为重点的介电谐振器天线的分析’，IEEE Antennas Propag.Mag.，1994，36，pp20-31]。这些参考文献均未提到带有一组馈针或方向可控的接收和发射波束的半球形介电谐振器天线。半球形介电谐振器天线的优势在于自身和自由空间之间的简单球形介面[LEUNG，K.W.，LUK，K.M.，LAI，K.Y.A.& LIN，D.：‘同轴馈针半球形介电谐振器天线的理论和实验’，IEEE Transactoins on Antennasand Propagation，AP-41，1993，pp 1390-1398]，以及能够被严格地分析，这就简化了设计步骤[LEUNG，K.W.，NG，K.W.LUK，K.M.& YUNG，E.K.N.，“用来分析中心馈送半球形介电谐振器天线的简单公式”，Electronics Letters，1997，33，(6)]。根据本专利技术的第一方面，提供了一种介电谐振器天线，其包括接地衬底，置于接地衬底上的介电谐振器和用来向/从介电谐振器的不同区域传送能量的一组馈送，该馈送可被单个或整体激活，从而至少产生一条步进或连续方向可控的波束，该波束可在预定的角度里转向，其特征在于介电谐振器的横截面是沿实质上垂直于接地衬底的轴而变化的。注意到，在接地衬底实质上不是平坦的地方，则把轴定义为实质上垂直于与接地衬底平面相切于一点的平面，在该点处引出该轴。横截面的尺寸、形状、或尺寸与形状这两者沿轴而变化。介电谐振器天线最好包括适宜于单独或整体激活馈送的电子电路，从而至少产生一条步进或连续方向可控的波束，该波束可在预定的角度里转向。在第一种实施例里，介电谐振器的形状为圆锥或圆台。该圆锥可-->以是直圆锥或斜圆锥，并被配置为其横截面的面积沿轴扩大或缩小。与包括恒定横截面的介电谐振器天线相比，此圆锥形谐振器可拥有增加的带宽，并且在斜圆锥形谐振器的情形下，可以允许产生沿轴变化的波束方向图。在第二种实施例里，介电谐振器的形状为棱锥或棱台。该棱锥可以是直棱锥或斜棱锥，并被配置为其横截面的面积沿轴扩大或缩小。该棱锥可以是三棱锥、四棱锥、五棱锥或n棱锥，此处n是正整数。与包括恒定横截面的介电谐振器天线相比，此棱锥形谐振器可拥有增加的带宽，并且在斜棱锥形谐振器的情形下，可以允许产生沿轴变化的波束方向图。此外，还发现长方形谐振器有两个与两本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种介电谐振器天线，其包括接地衬底，置于接地衬底上的介电谐振器和用来向／从介电谐振器的不同区域传送能量的一组馈送，该馈送可被单个或整体激励，从而至少产生一条步进或连续方向可控的波束，该波束可在预定的角度里转向，其特征在于介电谐振器的横截面是沿实质上垂直于接地衬底的轴而变化的。

【技术特征摘要】
GB 2000-7-14 0017223.9;US 1999-10-29 09/431,5481.一种介电谐振器天线，其包括接地衬底，置于接地衬底上的介电谐振器和用来向/从介电谐振器的不同区域传送能量的一组馈送，该馈送可被单个或整体激励，从而至少产生一条步进或连续方向可控的波束，该波束可在预定的角度里转向，其特征在于介电谐振器的横截面是沿实质上垂直于接地衬底的轴而变化的。2.如权利要求1所述的天线，其特征在于进一步包括适宜于单独或整体激励馈送的电子电路，从而至少产生一条步进或连续方向可控的波束，该波束可在预定的角度里转向。3.如权利要求1或2所述的天线，其特征在于介电谐振器的形状为圆锥。4.如权利要求3所述的天线，其特征在于介电谐振器的形状为圆台。5.如权利要求3或4所述的天线，其特征在于介电谐振器的形状为直圆锥。6.如权利要求3或4所述的天线，其特征在于介电谐振器的形状为斜圆锥。7.如权利要求1或2所述的天线，其特征在于介电谐振器的形状为棱锥。8.如权利要求7所述的天线，其特征在于介电谐振器的形状为棱台。-->9.如权利要求7或8所述的天线，其特征在于介电谐振器的形状为直棱锥。10.如权利要求7或8所述的天线，其特征在于介电谐振器的形状为斜棱锥。11.如权利要求1或2所述的天线，其特征在于介电谐振器的形状为阶梯圆锥。12.如权利要求11所述的天线，其特征在于介电谐振器的形状为阶梯圆台。13.如权利要求11或12所述的天线，其特征在于介电谐振器的形状为阶梯直圆锥。14.如权利要求11或12所述的天线，其特征在于介电谐振器的形状为阶梯斜圆锥。15.如权利要求1或2所述的天线，其特征在于介电谐振器的形状为阶梯棱锥。16.如权利要求15所述的天线，其特征在于介电谐振器的形状为阶梯棱台。17.如权利要求15或16所述的天线，其特征在于介电谐振器的形状为阶梯直棱锥。18.如权利要求16或17所述的天线，其特征在于介电谐振器的形状为阶梯斜棱锥。-->19.如权利要求1或2所述的天线，其特征在于介电谐振器的形状为球冠。20.如权利要求1或2所述的天线，其特征在于介电谐振器的形状为球形。21.如权利要求1或2所述的天线，其特征在于介电谐振器的形状为部份球形。22.如权利要求1或2所述的天线，其特征在于介电谐振器的形状为不定形。23.如权利要求1或2所述的天线，其特征在于介电谐振器的形状实质上呈甜甜圈形。24.如上述权利要求中任一项所述的天线，其特征在于介电谐振器实质上是实心的。25.如权利要求1～23中任一项所述的天线，其特征在于介电谐振器至少包括一个空腔。26.如权利要求25所述的天线，其特征在于介电谐振器是一个空壳。27.一种介电谐振器天线，其包括接地衬底，置于接地衬底上的介电谐振器和用来向/从介电谐振器的不同区域传送能量的一组馈送，该馈送可被单个或整体激励，从而至少产生一条步进或连续方向可控的波束，该波束可在预定的角度里转向，其特征在于介电谐振器的横截面非圆。-->28.如权利要求1所述的天线，其特征在于进一步包括适宜于单独或整体激励馈送的电子电路，从而至少产生一条步进或连续方向可控的波束，该波束可在预定的角度里转向。29.如权利要求27或28所述的天线，其特征在于介电谐振器的横截面实质上呈椭圆形。30.如权利要求27或28所述的天线，其特征在于介电谐振器的横截面实质上呈正多边形。31.如权利要求27或28所述的天线，其特征在于介电谐振器的横截面实质上呈非正多边形。32.如权利要求27或28所述的天线，其特征在于介电谐振器的横截面实质上呈花瓣形。33.如权利要求27～32中任一项所述的天线，其特征在于介电谐振器的横截面实质上沿垂直于接地衬底的轴保持恒定。34.如权利要求27～32中任一项所述的天线，其特征在于介电谐振器的横截面沿实质上垂直于接地衬底的轴而变化。35.如权利要求27～34中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：西蒙菲力浦金斯莱，史蒂文格雷戈里奥基夫，皮尔格里姆贾尔斯威廉比尔特，
申请(专利权)人：安特诺瓦有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]