同轴腔天线制造技术

一种同轴腔天线包括定尺寸的圆柱形内导体，用于传播在预选择频率范围中的电磁信号。同轴天线还包括与内导体同轴地放置的圆柱形外导体。外导体的直径大于内导体。外导体具有放置在其末端处的孔径环。外导体相对于内导体放置以形成内导体和外导体之间的腔。定腔的尺寸，用于传播在预选择频率范围中的电磁信号。同轴腔天线还包括径向取向和围绕孔径环放置的多个孔径齿，并在腔内在距离孔径环预定距离处放置光圈环。此外，同轴腔天线包括连接到内导体和光圈环的多个隔板，以及连接到外导体的多个电缆支撑件。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
同轴腔天线专利技术
本专利技术一般涉及天线，尤其涉及同轴腔天线。专利技术背景已经生产同轴天线有一段时间了。然而，它们都遭受到电平面(“E—面”)和磁平面(“H—面”)的方向图差异。特别，在典型的同轴辐射器中，E和H面的孔径分布的差异导致频率增加时E—面的方向图变窄。在双极化天线中，这种变窄是不希望有的，即，对于极化的一种检测，其净结果是宽方位/窄高度，而对于极化的另一种检测是窄方位/宽高度。在双园极化同轴天线的情况下，是不希望这样的，因为这造成不可接受的轴比性能。相似地，对于双线性极化同轴天线，E和H平面方向图差异导致在视野覆盖场中不可接受的差异。在E和H平面方向图中的差异还限制有用的工作带宽。以前的同轴天线技术具有约30％的有用带宽。这是通过使用内部到外部直径导体、径向孔径短柱，以及各种其它馈电方案和安排的各种组合而得到的。专利技术概要要相应地，对于各种极化的、高增益、宽带宽，低扩散的天线的需求上升。本专利技术致力于现有系统和方法的缺点而提供一种同轴腔天线。根据本专利技术的一个实施例，同轴腔天线一般包括圆柱形内导体，其尺寸可用于在预定频率范围中传播电磁信号。同轴天线一般还包括通常与内导体同轴形成的圆柱形外导体，所述外导体的直径较大于内导体的直径。外导体包括配置在外导体的一个终端处的孔径环。使外导体相对于内导体放置，在内导体和外导体之间形成腔体。腔体的大小可供在预定频率范围中传播电磁信号。同轴腔天线还包括围绕孔径环配置的多个孔径齿，并在腔内部离孔径环预定距离处配置一个光圈环。此外，同轴腔天线包括耦合到内导体和光圈环的多个隔板，以及耦合到外导体的多个电缆支撑件。-->本专利技术提供许多技术上的优点。例如，根据本专利技术，已经在一个天线中使E—面的问题最小。本专利技术的天线在适当宽的角度(诸如±60度)上和适当宽的频率带宽(诸如每子带一个倍频带)上基本上展现对称的E—面和H—面性能。本专利技术的其它优点是天线是可标定的，并通过内到外腔体尺寸和深度的适当选择可以使之形成同心的配置，以提供多倍频带性能。本专利技术提供的其它优点是双极化、高增益、相对小的尺寸和重量、宽带宽、和极优良的幅度和相位响应，其术语为方向图控制，相位/幅度跟踪和交叉极化。所有这些都在大于或等于±60度的视野上。已经根据本专利技术构造具有带宽为0.5到2.0GHz、2.0到8.0GHz，以及甚至整个2.0到18.0GHz范围的天线。根据本专利技术的天线已经作为元件应用于干涉仪、偏振测定天线、以及各种类型的反射器馈送。结合本专利技术的天线具有优良的扩散特性，使它们成为在极宽带系统中使用的优良的时域天线。根据本专利技术的天线可以垂直堆叠成为阵列，目的在于通过减窄高度方向的波束宽度而使方向性(增益)增加。此外，根据本专利技术的天线具有较少的机械部件，加工和装配相当简单，并已经证明是可重复的。概括地说，本专利技术提供一种新颖、宽带、高增益天线，它能够同时产生双线性极化和/或双园极化。至此，在同轴天线中尚未知晓能在宽带宽上得到所要求的对称E和H面方向图，但是已经通过本专利技术的物理组成而得到。从下列图纸、说明和权利要求，熟悉本
的人员将容易明了其它技术优点。附图简述为了更完整地了解本专利技术和它的优点，参考附图来理解下述说明，其中：图1是表示本专利技术的一个实施例的同轴腔天线的立体图；图2也是表示本专利技术的一个实施例的多带同轴腔天线的立体图；图3是表示本专利技术的再一个实施例的多带同轴腔天线的立体图；图4是图1的同轴腔天线的内部部分的立体图；图5是图1的同轴腔天线的外部部分的立体图；图6是示出连同本专利技术的天线一起使用的天线馈送网络的图；图7是表示本专利技术的一个实施例的同轴腔天线的分解图；图8是表示本专利技术的同轴腔天线的剖面图；-->图9是根据本专利技术的同轴腔天线识别天线尺寸的示意说明图；图10A和10B分别是本专利技术的同轴腔天线的孔径齿和光圈环隔板的示意说明图；图11是用于辐射非—圆形方向图的本专利技术的一个实施例的同轴腔天线的立体图；图12是图1—3的实施例表示的同轴腔天线的垂直阵列的立体图；以及图13是图1—3的实施例表示的同轴腔天线的行(line)阵列的立体图。本专利技术的详述参考图1到13，可以最佳地理解根据本专利技术的天线的实施例和天线的优点，其中，使用相同的标号表示各图中相应的部件。图1是表示本专利技术的一个实施例的同轴腔天线10的示意图。同轴腔天线10包括空心圆柱形内导体12和具有相对末端16和18的圆柱形外导体14。在示例实施例中，内导体12在末端16处闭合。然而，内导体12也可以在末端16处开路，而这个开路空间可以作为园波导天线。此外，虽然示例实施例用空心内导体12来降低同轴腔天线10的重量，但是内导体12也可以是实心的。使外导体14围绕内导体12放置，并且一般关于轴50而与内导体12同心。内导体12和外导体14的内径之间的环状空间形成腔20。安排内导体12、外导体14和腔20的尺寸，用于在一个频率范围中有效地传播电磁波。在图1中示出的本专利技术的天线实施例中，内导体12的末端沿轴50从外导体14的末端向外伸出。然而，在其它实施例中，沿轴50的内导体12末端和外导体14末端是相等的。可以标定在图1中示出的天线的所有元件，使之更大或更小，分别以较低或较高频率有效地传播电磁波。如同所示，外导体14包括孔径环22和基座15。在示例实施例中，孔径环22的外径等于基座15的外径。此外，在孔径环22是分立部件并可以从基座15拆卸的实施例中，形成孔径环22和基座15致使可以把孔径环22牢固地附加到基座15上。在图7中示出这种实施例的分解图。孔径环22包括径向取向并围绕孔径环的内径配置的多个孔径齿24。在图1示出的本专利技术的天线实施例中，孔径齿24的形状是三角形的，并且围绕孔径环22的内径等间隔地安排，一般每个孔径齿的取向是径向地向着同轴腔天线10的轴50的。孔径齿24的一个用途是用于方向图控制。更具体地，孔径-->齿24的作用是在诸如±60度这样适当宽的角度上使E—面和H—面性能基本上对称。同轴腔天线10进一步包括在图4和7中较佳地示出的光圈环26。光圈环26所具有的内径约等于内导体12的外径。然而，光圈环26的外径小于外导体14的内径。把光圈环26附加到腔20内的内导体12，但是不接触外导体14的内壁28。此外，同轴腔天线10包括一个4个孔径块的组或隔板30。在图4中示出的本专利技术的实施例中，隔板30类似于台阶(step)。为了更清楚地示出隔板30的配置和布局，在图4中示出内导体12、光圈环26和隔板30的立体图。使隔板30附加到光圈环26和内导体12。围绕内导体12以90度的间隔放置隔板30，并使之附加到内导体12致使通过对面隔板的一个平面包括轴50。隔板30的一个作用是连同孔径齿24一起用于方向图控制。隔板30的另一个作用是阻抗匹配。最好用导电材料制造上述所有元件。铝是重量十分轻而且价格不贵的一种选择。然而，对于对重量更敏感的一些应用，可以采用导电合成材料。把多个电缆支撑件32结合到外导体14的内壁28，如在图5中所示。电缆支撑件32的数目等于接收和发送信号所需要的电缆(未清楚地示出)数目。在图1和5所示的实施例中，有4个电缆支撑件32。传统的同轴电缆包括标定绝缘的内导体和外导体。从同轴腔天线10的末端18通过电缆支撑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同轴腔天线包括： 圆柱内导体，用于传播在预选择频率范围中的电磁信号； 至少一个与内导体同轴地放置的圆柱外导体，每个接着的外导体所具有的直径大于邻近外导体的直径，并具有作为其一部分的孔径环，相对于内导体放置的至少一个外导体形成在内导体和邻近外导体之间的腔，放置每一对接着的外导体以形成腔，定每个腔的尺寸以在预选择的频率范围中传播电磁信号； 径向取向和围绕每个孔径环放置的多个孔径齿； 放置在每个腔内的光圈环；以及 连接到每个光圈环的多个隔板。

【技术特征摘要】
US 1998-10-20 60/104,9681.一种同轴腔天线包括：圆柱内导体，用于传播在预选择频率范围中的电磁信号；至少一个与内导体同轴地放置的圆柱外导体，每个接着的外导体所具有的直径大于邻近外导体的直径，并具有作为其一部分的孔径环，相对于内导体放置的至少一个外导体形成在内导体和邻近外导体之间的腔，放置每一对接着的外导体以形成腔，定每个腔的尺寸以在预选择的频率范围中传播电磁信号；径向取向和围绕每个孔径环放置的多个孔径齿；放置在每个腔内的光圈环；以及连接到每个光圈环的多个隔板。2.如权利要求1所述的同轴腔天线，其特征在于，每个腔包括围绕光圈环等距离间隔的4个隔板。3.如权利要求1所述的同轴腔天线，其特征在于，进一步包括：在第一末端处耦合到光圈环的同轴电缆。4.如权利要求1所述的同轴腔天线，其特征在于，用于至少一个外导体中的每一个外导体的孔径环包括可从至少一个外导体拆卸的一个部件。5.如权利要求1所述的同轴腔天线，其特征在于，内导体包括末端闭合的圆柱体。6.如权利要求1所述的同轴腔天线，其特征在于，进一步包括多个附加到每个外导体的电缆支撑件。7.如权利要求1所述的同轴腔天线，其特征在于，中间导体、至少一个外导体的每一个、多个孔径齿、放置于每个腔内的光圈环以及连接到每个光圈环的多个隔板包括铝材料。8.如权利要求1所述的同轴腔天线，其特征在于，中间导体、至少一个外导体的每一个、多个孔径齿、放置于每个腔内的光圈环以及连接到每个光圈环的多个隔板包括涂覆金属的塑料结构。9.如权利要求1所述的同轴腔天线，其特征在于，预选择频率范围包括0.50到2.0GHz的带宽。-->10.如权利要求1所述的同轴腔天线，其特征在于，预选择频率范围包括2.0到8.0GHz的带宽。11.如权利要求1所述的同轴腔天线，其特征在于，预选择频率范围包括2.0到18.0GHz的带宽。12.一种同轴腔天线包括：定尺寸的圆柱内导体，用于传播在预选择频率范围中的电磁信号；与内导体同轴地放置的圆柱外导体，其直径大于内导体，外导体所具有作为其一部分的孔径环，相对于内导体放置的外导体形成在内导体和外导体之间的腔，定腔的尺寸以在预选择的频率范围中传播电磁信号；径向取向和围绕孔径环放置的多个孔径齿；连接到内导体和光圈环的多个隔板；以及附加到外导体的多个电缆支撑件。13.如权利要求12所述的同轴腔天线，其特征在于，多个隔板的每一个包括基本上阶梯形的外形，配置成用于阻抗匹配。14.如权利要求12所述的同轴腔天线，其特征在于，多个隔板包括为了阻抗匹配而选择的外形配置。15.如权利要求12所述的同轴腔天线，其特征在于，每个孔径环包括8—12个围绕孔径环等间隔的孔径齿。16.一种同轴腔天线包括：定尺寸的圆柱内导体，用于传播在预选择频率范围中的电磁信号；一般与内导体同轴地放置的至少一个外导体，每个接着的外导体的直径大于邻近外导体的直径，相对于内导体放置的至少一个外导体之一形成在内导体和邻近外导体之间的腔，放置每个接着的外导体对以形成腔，定每个腔的尺寸以在预选择的频率范围中传播电磁信号；以及放置在每个腔内的光圈环。17.如权利要求16所述的同轴腔天线，其特征在于，内导体和至少一个外导体的每一个包括具有可选择主要和次要接入的椭圆形配置，以提供所选择的窄视野覆盖。18.如权利要求16所述的同轴腔天线，其特征在于，内导体和至少一个外导体的每一个包括可选择其长度和宽度尺寸的矩形配置，以提供预选择窄视野覆盖。-->19.一种同轴腔天线包括：定尺寸的内导体，用于传播在预选择频率范围中的电磁信号；与内导体同轴地放置的至少一个外导体，每个接着的外导体的直径大于邻近外导体的直径，并具有作为其一部分的孔径环，相对于内导体放置的至少一个外导体之一形成在内导体和邻近外导体之间的腔，放置每个接着的外导体对以形成腔，定每个腔的尺寸以在预选择的频率范围中传播电磁信号；径向取向和围绕孔径环放置的多个孔径齿；放置在每个腔内的光圈环；以及连接到每个光圈环的多个隔板。20.如权利要求19所述的同轴腔天线，其特征在于，每个腔包括围绕光圈环等距离间隔的4个隔板。21，如权利要求19所述的同轴腔天线，其特征在于，进一步包括：在第一末端处单独连接到光圈环的至少一个同轴电缆。22.如权利要求19所述的同轴腔天线，其特征在于，用于至少一个外导体的每一个的孔径环包括可从至少一个外导体拆卸的一个部件。23.如权利要求19所述的同轴腔天线，其特征在于，内导体包括闭合末端配置。24.如权利要求19所述的同轴腔天线，其特征在于，进一步包括连接到每个外导体的多个电缆支撑件。25.一种同轴腔天线包括：定尺寸的内导体，用于传播在预选择频率范围中的电磁信号；与内导体同轴地放置的一个外导体，外导体的直径大于内导体的直径，在外导体的一个末端处具有作为外导体的一部分的孔径环，相对于内导体放置的外导体...

【专利技术属性】
技术研发人员：RH耶格，WE鲁德，RE埃克曼，TR霍尔茨黑默，
申请(专利权)人：雷西昂公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]