圆形测向天线制造技术

一种天线系统，它包括多个基本上安排成圆形结构的安装板。每一安装板有一内表面和一外表面。每一天线部件有一高频端和一低频端。每一天线部件的低频端安装于一安装板的内表面，并使相对置的天线部件的诸高频率彼此相对。相对地设置的天线部件的诸高频端彼此隔开在高频端接收的频率的一个波长。所述天线系统还包括一其数目与天线部件数目相等的多个输入口的波束形成网络。每一天线部件通过一相应的输入口与该波束形成网络相连。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
圆形测向天线专利技术的
本专利技术总的涉及天线，更具体地说本专利技术涉及一种圆形测向天线。专利技术背景普通的测向系统(DF系统)包括四个主要部件：天线系统，接收器，一台或多台处理器以及控制/输出系统。天线系统不可避免地要面对两个互相矛盾的要求：一方面要求它要有全向或无定向的方向图，以便可以接收最宽最广的视野或视场，另一方面要求它要有“锐方向性射束”以便可以确定所截获的信号到达的精确角度。这两个相互冲突的要求不可能用一个静态的天线来解决。因此人们往往求助于天线阵列，一种能旋转的窄频带方向图天线或相控阵天线(phased array antennas)(一种可以通过电子装置迅速地改变它的辐射图的天线)。旋转式DF(测向)天线的一个主要的缺点是一旦它锁定到一个目标上，它对视场或视野的其余部分就一无所知。相控阵天线的一个缺点是要求使用种种昂贵的电子设备以进行电子束扫描。任何一台DF系统在设计上都要考虑如何在瞬时的视场或视野以及可以用于观察的时间之间采取一个折衷的方案，以便使甚至视场或视野较差的天线也可以通过使天线旋转而在一台测向器中提供覆盖360°方向的能力，但是，当天线遇到的是频率非常敏捷的发射信号或为时极短的信号时，就会碰到问题。截获一个信号所需的时间以及被采样的信号持续的时间在很大程度上取决于发射天线的方向图(它可能也是旋转的)以及DF(测向)天线的旋转的重合或相互一致，正是这个需要折衷权衡之点使有效测向系统的设计成为一个棘手的问题。以前的设计这种天线的尝试都存在着种种不同的问题，例如，增益低，工作频带较狭，尺寸和重量太大，到达角AOA)精确度较低，目标获得时的方位角视野有限等等。有些以前的天线设计用的是低增益偶极子或螺旋天线单元。这些天线具有同时复盖整个视野的能力，但是缺点是频带不宽以及到达角精度较低。有些其他的天线设计具有较大的带宽，但不能同时复盖整个视野。专利技术概要因此，人们需要一种高精确度，高增益，能同时跟踪和扫描的圆测向天线，而本专利技术能提供克服已有技术系统的种种缺点的圆测向天线。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供一种天线系统，它包括安排成一基-->本上呈圆形结构的多块安装板。每块安装板有一个内表面和一个外表面。每一个天线单元有一高频端和一低频端。每一天线单元的低频端都安装于安装板之一的内表面上，使诸相对设置的天线单元的高频端彼此相互面向(面对面)设置。相对设置的天线的高频端彼此相隔在高频端接收的信号频率的一个波长。所述天线系统还包括一形成波束的网络，该网络具有其数目与天线部件数相等的输入口。每一天线部件通过一相应的输入口与波束成形器网络相连接。根据本专利技术的另一个方面，本专利技术的天线系统包括多个基本上呈圆形的天线部件的阵列。这些天线部件分成多个组，所述天线系统还包括多个波束形成网络。每个波束形成网络连接到一个天线部件组，以使诸天线部件彼此相互交织。采用本专利技术的天线具有很多技术上的优点，例如：本专利技术的一个实施例的到达角精度在0.5-18GHz(千兆赫)范围内达到0.5度的高精度而视场达到360°的全方位角。与低增益螺旋或偶极子天线单元相比，此实施例采用的天线单元是双重偏振(双重极化)，高增益且重量较轻的。此外，使用某些同轴腔天线部件，可以把频率范围扩大到0.5-40千兆赫(GHz)。本专利技术的另一个技术上的优点是在360°方位角和最低±40度仰角的视场范围具有可以连续跟踪和扫描的测向能力。本专利技术的天线在目标一旦测得以后可以使盲目问题达到最低的程度。此外，本专利技术的天线的部件较少，装配起来比较简单，比较容易。本专利技术的天线的上述能力是由小尺寸的天线提供的，它的重量轻而成本低。本专利技术的天线的另一个技术优点是在同一个孔径或开口中既可以用于测向又可以用作偏振计。在阅读和参考了下面的附图，描述了权利要求书之后，对熟悉本
的人士来说本专利技术的其他技术优点也将变得更为清楚。附图的简单介绍为了更全面的理解本专利技术及其优点，下面结合附图对本专利技术进行描述，在附图中：图1是一等角投影示意图，它示出了代表本专利技术第一实施例的一个天线阵列。图2是一示意图，它示出了图1中的天线阵列的等角投影图，其中天线部件没有画出。图3A是一示意图，图中示出了图1中天线阵列的两个相对置的天线部件的情况。图3B是一示意图，它示出了图3A中天线部件的天线结构的等角投影图。图4是一示意图，它示出了本专利技术另一实施例的天线阵列的等角投影图。-->图5A是一等角投影示意图，它示出了图4的天线阵列的一个天线部件。图5B是一等角投影示意图，它示出了图5A的天线部件的天线结构。图6是一巴特勒成束模板波束形成器方框图，其中采用了本专利技术的方方面面。图7是采用了本专利技术的巴特勒成束模板波束形成器的另一种结构的方框图。图8是一等角投影示意图，其中示出了本专利技术的天线阵列的一个变型，该变型中采用了同轴天线部件。图9是一示意图，图中示出了图8中天线阵列的一个同轴天线部件。图10是本专利技术的又一变型的等角投影示意图，此变型中采用了多个圆形天线阵列。图11是“n”圆形天线阵列的多层式结构的示意图。图12是巴特勒成束模板波束成形品的另一种结构，其中采用了本专利技术的方方面面。图13是一圆形天线阵列的示意图，其中图1的天线部件与该阵列的纵向轴线成一个角度。图14是一圆形天线阵列的示意图，其中天线部件与该阵列的纵向轴线成一角度。专利技术的详细描述本专利技术及其优点通过参阅图1到图7能够获得最好的理解，在各图中，凡是相同或相对应的部件都用相同的编号表示。图1中示出的天线阵列10是本专利技术的一个实施例。该天线阵列10中包括8个相同的天线部件12，它们都是与纵向轴线15垂直设置的。在本专利技术的此实施例中每一个天线部件12都是高增益、双偏振(双极化)的对数周期天线。但是应予理解的是，其他类型的天线部件也是可以用的。天线部件12的结构将在下面结合图3A及图3B作较详细的描述。现在请参阅图3A及图3B。图3A示出的是天线阵列10中两个相对置的天线部件12的安排情况。图3B示出的是置于(封闭)图3A所示的天线屏蔽罩20内的天线结构22。先参阅图3A，每一天线部件12包括二个三角形的单元14。该三角形单元14彼此互相垂直设置并安装在一圆的底座16上。如图3B所示，每一三角形单元14由多个用于接收和发射电磁信号的辐射器或天线元件24组成。每一根辐射器24的长度在天线部件12的圆形底座16处最长，越到末梢18越短。在圆形底座16处的辐射器24辐射及接收在所选择的带宽范围内的最低频率，而在末梢18处的辐射器则发射及接收所述带宽范围内的最高频率。如图3B所示，三角形天线单元14密闭在天线屏蔽罩20-->内而完成一天线部件12。现请参阅图2。图中示出的是没有画出天线部件12的天线阵列10的结构。除去天线部件12的目的是更清楚地示出安装板30的结构。八块安装板30在支承部件40上安排成一基本上呈圆形的结构。每一块安装板30都与支承部分40结构相连以为天线部件12提供稳妥的安装。现在请回到图1，每一天线部件12的圆形底座16都固定在安装板30上，以使每一天线部件12的末梢18都指向由安装板30形成的基本上呈圆的区域的中心。把天线部件12如此安装之后，使每一天线部件12的纵向轴线13(参见图3A)基本上穿过圆的区域的正中心。此外，每一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天线系统，它包括： 多个设置成基本上呈圆形结构的安装板，每一安装板有一内表面和一外表面；以及 多个天线部件，每个天线部件都具有一个高频端和一低频端，每个天线部件的低频端安装在每一安装板的内表面上，相对设置的天线部件的高频端彼此相互面对并彼此隔开在高频端所接收的信号频率的一个波长。

【技术特征摘要】
US 1998-11-30 60/110,4721.一种天线系统，它包括：多个设置成基本上呈圆形结构的安装板，每一安装板有一内表面和一外表面；以及多个天线部件，每个天线部件都具有一个高频端和一低频端，每个天线部件的低频端安装在每一安装板的内表面上，相对设置的天线部件的高频端彼此相互面对并彼此隔开在高频端所接收的信号频率的一个波长。2.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，在方位面内的各天线部件之间的角间距小于λ，所述λ是在所选择的带宽内的信号的波长。3.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，天线部件的数目等于2N，其中N是一个正整数。4.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，它包括成偶数的天线部件，天线部件绕着基本上呈圆形的圆形天线阵列的方位面等间距地间隔设置，使每一天线部件与另一天线部件彼此直接相对。5.如权利要求4所述的天线系统，其特征在于，每对相对设置的天线部件具有交叉极化。6.如权利要求4所述的天线系统，其特征在于，每对相对设置的天线部件都是彼此射频(RF)可透过的。7.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，多个天线部件包括对数周期天线部件。8.如权利要求7所述的天线系统，其特征在于，所述对数周期天线部件其增益大于5分贝线性全向。9.如权利要求7所述的天线系统，其特征在于，所述对数周期天线部件的带宽大于4倍频程。10.如权利要求7所述的天线系统，其特征在于，每一对数周期天线部件包括沿垂直及水平平面的双重极化。11.如权利要求7所述的天线系统，其特征在于，每一对数周期天线部件包括沿与水平及垂直平面偏移45度的平面的双重极化。12.如权利要求7所述的天线系统，其特征在于，每一对数周期天线部件包括一单一极化，所述单一极化可选自下列诸项：垂直极化，水平极化，+45°倾斜极化，-45°倾斜极化，左旋圆极化，右旋圆极化。13.一天线系统，它包括：多个天线部件，每一天线部件具有一高频端和一低频端，每一天线部件的低频端安装成一基本上呈圆形的结构，所述相互对置的天线部件的高频端-->彼此相互面对，并彼此隔开在高频端所接收的信号频率的一个波长。14.如权利要求13所述的天线系统，其特征在于，每一天线部件具有一纵向轴线，并且在方位面内的每一天线部件的纵向轴线之间的角间距小于λ，其中λ是在一选择的带宽内的信号的波长。15.如权利要求13所述的天线系统，其特征在于，每一对相互对置的天线部件具有交叉极化。16.如权利要求13所述的天线系统，其特征在于，彼此相互对置的天线部件彼此是射频(RF)互透的。17.如权利要求13所述的天线系统，其特征在于，所述多个天线部件包括对数周期天线部件。18.如权利要求17所述的天线系统，其特征在于，所述对数周期天线部件具有大于4倍频程的带宽。19.一种天线系统，它包括：多个安排成基本上呈圆形结构的安装板，每一安装板具有一内表面和一外表面；多个天线部件，每个天线部件都具有一高频端和一低频端，每一天线部件的低频端安装在多个安装板之一的内表面，而彼此相互对置的天线部件的高频端彼此相互面对，并在彼此之间隔开在高频端接收的信号频率的一个波长；以及一具有多个其数目等于天线部件数目的输入口的波束形成网络，每一天线部件通过一相应的输入口与所述波束形成网络相连。20.如权利要求19所述的天线系统，其特征在于，所述波束形成网络包括一巴特勒成束模板。21.如权利要求19所述的天线系统，其特征在于，所述天线部件的数目等于4的倍数；以及所述波束形成网络包括每组4个天线部件的一巴特勒成束模板，每一巴特勒成束模板连接于一经选择的4个天线部件，以使所述天线部件彼此相...

【专利技术属性】
技术研发人员：TR霍尔兹海默，
申请(专利权)人：雷西昂公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]