整合天线装置制造方法及图纸

一种整合天线装置，包括一曲面式透射阵列及一阵列天线。该曲面式透射阵列具有多个焦点来均匀化其辐射增益，该阵列天线位在该曲面式透射阵列及该多个焦点之间。依据该阵列天线的主动射频模块的操控，该阵列天线发出第一阶波束以及进行波束扫描。该曲面式透射阵列是用以聚焦该第一阶波束以产生具高增益的第二阶波束。经由该主动射频模块的波束成形馈入激发权重的产生，使得该整合天线装置具备波束扫描的机制。机制。机制。

【技术实现步骤摘要】
整合天线装置


[0001]本技术是有关一种可达成主动阵列天线波束扫描且具有高增益的整合天线装置，尤其是关于一种减少主动阵列天线单元数、利用透射阵列多焦点聚焦特性来达到相近的波束扫描的整合天线装置。

技术介绍

[0002]图1显示传统的天线装置10。图1的天线装置10为一透射天线装置，其包括一透射阵列12及一馈入天线14，馈入天线14位于透射阵列12的焦点122上。透射阵列12可以由多层电路或波导结构板实现。透射阵列12具有多个周期性排列的阵列单元(图中未示)用以聚焦从馈入天线14发出的信号(或电磁辐射)142。该多个阵列单元依据形状、结构及/或尺寸的不同产生不同的透射相位。通过不同的透射相位，该多个阵列单元将信号142聚焦产生高增益的波束142
’
以传送至远方的接收装置(例如低轨卫星)。当接收装置移动时，为了让波束142
’
指向接收装置，馈入天线14的位置必需移动以改变波束142
’
的方向，如图1中的虚线所示，此种改变波束方向的操作称为波束扫描(beam scanning)。然而，传统的透射阵列12只有一个焦点122，因此当馈入天线14的位置不在焦点122上时，透射阵列12的聚焦能力将会降低，导致波束142
’
的增益明显下降，降低通讯质量，这样的增益衰减称为扫描损耗。换言之，在传统的天线装置10中，信号馈入组件，如馈入天线14，必需设置在透射阵列12的焦点122，才能得到良好的通讯质量。再者，传统的阵列单元的设计方法需要较复杂的公式，导致设计难度较高。
[0003]图2显示传统的另一种天线装置，其为一阵列天线20。阵列天线20具有多个并联的馈入天线22，其中馈入天线22可以是贴片天线。阵列天线20控制每一个馈入天线22的系数形成一波束24以及控制波束24的方向。馈入天线22的系数包括馈入天线22发出的信号的相位及强度。然而，阵列天线20若要产生高增益的波束24，则阵列天线20的尺寸必需增加以容纳更多的馈入天线22，由于馈入天线22为主动组件，因此导致成本大幅增加。此外，馈入天线22的数量增加，耗电量必然增加，如此一来，阵列天线20产生的热能增加，进而导致阵列天线20中的主动收发模块(图中未示)的效能因高温的影响而降低。而且馈入天线22的数量增加也会使得控制系统更复杂，导致阵列天线20完成波束扫描所需的时间增加，使得阵列天线的特性与容量降低。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于，提出一种可达成波束扫描且具有高增益的整合天线装置，该整合天线装置可以在减少天线的数量的同时达到高增益，亦可以减少波束扫描损耗。
[0005]根据本技术，一种整合天线装置包括一曲面式透射阵列及一馈入阵列天线。该曲面式透射阵列具有多个焦点来均匀化其辐射增益，该馈入阵列天线位在该曲面式透射阵列及该多个焦点之间。依据该馈入阵列天线的主动射频模块的操控，该馈入阵列天线发出一第一阶波束以及控制该第一波束的方向。该曲面式透射阵列是用以聚焦该第一阶波束
以产生一具高增益之第二阶波束。经由主动射频模块的波束成形馈入激发权重的重组产生，匹配该多个焦点的重新聚焦，使得整体整合天线装置具备波束扫描之机制。利用该曲面式透射阵列再次聚焦的特性可以强化宽角度扫描的波束增益，减少波束扫描损耗。该曲面式透射阵列具有多个阵列单元用以改变信号相位以及决定该第二波束的增益。
[0006]本技术的整合天线装置使用该馈入阵列天线来产生第一阶波束以及达成波束扫描，再利用曲面式透射阵列对第一阶波束聚焦以产生高增益的第二阶波束，该第二阶波束即为该整合天线装置产生的高增益波束。因此，本技术的馈入阵列天线无需加大尺寸以容纳更多的馈入天线来提高波束的增益，因而可以降低成本以及耗电量。若以逆向解释，在一定的天线扫描增益的规范下，本技术所使用的馈入阵列天线的阵列单元数较传统阵列天线的阵列单元数，可以大幅减少，而同时保持相近的天线增益与波束宽。此外，本技术的曲面式透射阵列具有多个焦点，因此在进行波束扫描时，不同方向的第二阶波束的增益可以较为一致，可以降低扫描损耗，甚至提升宽角度之波束增益，因应波束扫描时需要面对更长的传播距离。
附图说明
[0007]为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0008]图1是传统的天线装置。
[0009]图2是传统的另一种天线装置。
[0010]图3是本技术的整合天线装置。
[0011]图4是本技术曲面式透射阵列的架构。
[0012]图5是传统的平面式透射阵列在不同角度上的增益。
[0013]图6是本技术曲面式透射阵列在不同角度上的增益。
[0014]附图标号说明：
[0015]10是天线装置
[0016]12是透射阵列
[0017]122是焦点
[0018]14是馈入天线
[0019]142是信号
[0020]142
’
是波束
[0021]20是阵列天线
[0022]22是馈入天线
[0023]24是波束
[0024]30是整合天线装置
[0025]32是曲面式透射阵列
[0026]322是焦点
[0027]324是焦点
[0028]326是焦点
[0029]328是阵列单元
[0030]34是馈入阵列天线
[0031]342是第一阶波束
[0032]342
’
是第二阶波束
[0033]344是馈入天线
[0034]346是主动射频模块
具体实施方式
[0035]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0036]图3显示本技术的整合天线装置30，其包括一曲面式透射阵列32及一馈入阵列天线34，其中曲面式透射阵列32具有多个焦点，而馈入阵列天线34作为信号馈入组件。在图3的实施例中，曲面式透射阵列32可依据罗特曼透镜(Rotman lens)原理来设计其曲面初始形状，因此曲面式透射阵列32具有三个焦点322、324及326。罗特曼透镜的原理推导可以参照2021年于IEEE的「Access」第9卷第49176～49188页刊载的文献「Development of 2
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D Generalized Tri
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Focal Rotman Lens Beamforming Network 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种整合天线装置，其特征在于，包括：一馈入阵列天线，用以发射一第一阶波束，并控制该第一阶波束的方向；以及一曲面式透射阵列，具有多个焦点，用以将该第一阶波束聚焦产生一第二阶波束，该曲面式透射阵列具有多个阵列单元用以改变信号相位以及决定该第二阶波束的增益；其中，该馈入阵列天线位在该曲面式透射阵列与该多个焦点之间。2.如权利要求1所述的整合...

【专利技术属性】
技术研发人员：周锡增，颜志达，安谦信，陈伟峰，施政良，
申请(专利权)人：周锡增，
类型：新型
国别省市：