一种具有堆叠分层结构的天线装置(100)。天线装置包括具有表面(113)的辐射层(110)。表面(113)由表面边界(115)界定。第一缝隙(111)和第二缝隙(112)分别沿着第一缝隙轴线(D3)和第二缝隙轴线(D4)延伸，并布置在表面上。天线装置还包括面向辐射层(110)的分发层(120)。分发层(120)被布置为向第一缝隙(111)和第二缝隙(112)分发射频信号。分发层(120)包括分发层馈源(122)和脊(121)，分发层馈源和脊被布置为在分发层(120)和辐射层(110)之间形成第一脊波导。脊(121)包括经由弯曲部分(123)连接到第二部分(125)的第一部分(124)。第一部分(124)沿着第一脊轴线(D1)延伸，而第二部分(125)沿着不同于第一脊轴线(D1)的第二脊轴线(D2)延伸。第一缝隙(111)布置为面向第一部分(124)，其中第一缝隙布置为在朝向第二脊轴线(D2)的方向上与第一脊轴线(D1)具有偏离量(A1)。第二缝隙(112)布置为面向第二部分(125)，其中第二缝隙布置为在朝向第一脊轴线(D1)的方向上与第二脊轴线(D2)具有偏离量(A2)。第二脊轴线(D2)具有偏离量(A2)。第二脊轴线(D2)具有偏离量(A2)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】直列式开槽波导天线
[0001]本公开涉及波导天线阵列。公开了具有改善的辐射方向图(radiation pattern)的天线装置。所公开的天线阵列适合用于例如电信和雷达收发器。
[0002]背景
[0003]无线通信网络包括射频收发器，诸如用于蜂窝接入网络的无线电基站、用于例如回传到核心网络中的微波无线电链路收发器、以及与轨道上的卫星通信的卫星收发器。雷达收发器也是射频收发器，因为它发射和接收射频(RF)信号，即电磁信号。
[0004]收发器的辐射装置通常包括天线阵列，因为阵列允许对辐射方向图的成形进行高度控制，例如用于高方向性、波束转向和/或多波束。天线阵列可以基于开槽波导天线(SWG)，该开槽波导天线(SWG)包括具有低损耗和匹配能力的紧凑集成馈电网络。然而，由于天线的物理尺寸减小，制造公差随着频率的增加而变得有问题。这在毫米波频率的情况下尤其有问题。为了克服这一点，馈电网络可以基于电磁带隙(EBG)结构(例如脊隙波导(ridge gap waveguide))。
[0005]在一些RF应用中，天线装置的仰角维度上的辐射方向图应该包括单个窄波束，并且天线装置的方位角维度上的辐射方向图应该在视场上是均匀的。这可以容易地通过理想的缝隙天线(slot antenna)阵列来完成。然而，实际的缝隙天线装置在方位角辐射方向图中的方位角波束宽度和纹波之间存在折衷。具有低纹波的窄方位角波束宽度减小了视场。另一方面，具有较大纹波的较宽波束宽度跨波束发射不同量的功率。此外，实际的缝隙天线装置在仰角方向上呈现不期望的旁瓣。当方位角较大时，仰角方向上的这些旁瓣电平通常较大。
[0006]需要易于制造的具有改善的辐射方向图的天线装置。
[0007]概述
[0008]本公开的目的是提供易于制造、具有改进的辐射方向图的天线装置。
[0009]该目的至少部分地通过具有堆叠分层结构的天线装置获得。天线装置包括具有表面的辐射层。表面由表面边界界定。第一缝隙和第二缝隙分别沿着第一缝隙轴线和第二缝隙轴线延伸，并布置在表面上。天线装置还包括面向辐射层的分发层。分发层被布置为将射频信号分发给第一缝隙和第二缝隙。分发层包括分发层馈源(feed)和脊，分发层馈源和脊被布置为在分发层和辐射层之间形成第一脊波导。脊包括通过弯曲部分连接到第二部分的第一部分。第一部分沿着第一脊轴线延伸，而第二部分沿着不同于第一脊轴线的第二脊轴线延伸。第一缝隙布置为面向第一部分，其中第一缝隙布置为在朝向第二脊轴线的方向上偏离第一脊轴线。第二缝隙被布置为面向第二部分，其中第二缝隙被布置为在朝向第一脊轴线的方向上偏离第二脊轴线。
[0010]与现有技术相比，这导致缝隙的更对称的放置，并因此导致具有较低旁瓣电平的辐射方向图。脊的移位可以可选地与相对于单线移位缝隙相结合来完成，这也导致与现有技术相比缝隙的更对称的放置。
[0011]在示例天线装置中，其中第一缝隙和第二缝隙沿相同方向延伸，并且其中仰角维
度与缝隙的延伸方向一致。辐射方向图具有较低的旁瓣电平(尤其是在较大方位角值的仰角方向上)。示例天线装置的仰角维度中的辐射方向图在仰角零点周围也更对称，这是一个优点。此外，示例天线装置在方位角维度中呈现更对称的辐射方向图(尤其是对于较大的仰角值)。辐射方向图(与定向方向图(directive pattern)相比)在方位角维度上也更均匀，这是一个优点。
[0012]在包括所公开的天线装置的示例阵列中，其中缝隙沿相同方向延伸，与现有技术相比，阵列中的不同列呈现相对于彼此具有较小偏差的辐射方向图，这是一个优点。换句话说，示例阵列中列的辐射方向图几乎不受列在阵列中的位置的影响，这是一个优点。
[0013]根据各方面，弯曲部分将第一脊轴线相对于第二脊轴线布置在0度和45度之间。优选地，第一缝隙轴线和第二缝隙轴线平行。此外，优选地，第一缝隙和第二缝隙具有相同的缝隙轴线。此外，第一脊轴线和第二脊轴线优选地平行。此外，脊优选地包括连接到第二直边部分的第一直边部分。这样，天线装置可以呈现辐射方向图，该辐射方向图包括仰角维度上的单个窄波束和方位角维度上的视场上的均匀。
[0014]根据各方面，脊包括三个或更多个部分，并且其中辐射层包括面向每个部分的相应缝隙。这可以形成阵列。
[0015]根据各方面，脊的每隔一部分沿着相同轴线延伸。根据其他方面，分发层包括多个脊。根据不同的方面，分发层馈源布置在两个脊之间。这提供了用来形成阵列的高效且简单的方法。
[0016]根据各方面，第一脊波导的波导路径被布置为匹配第一脊的形状。与直波导相比，使波导路径匹配脊的形状提供了沿着路径的波导的更恒定的特征。这提供了从波导到相应缝隙的实质上更好的电磁耦合。这继而使得能够更好地控制辐射方向图，例如，以进一步减少辐射方向图中的纹波。
[0017]根据各方面，在波导的横截面中测量的一个脊波导中从侧壁到脊的距离沿着第一脊波导变化小于30％，优选地小于20％，并且更优选地小于10％。这提供了沿着波导更好的阻抗匹配。换句话说，侧壁沿着与脊的一部分的延伸方向(或切线)相同或相似的方向延伸。优选地，脊和脊的相应侧面上的侧壁之间的距离相等，即，在沿着脊的特定点处，从脊到一个侧面上的侧壁的距离等于从脊到另一个侧面上的侧壁的距离。这提供了脊波导的对称性，这是一个优点。测量波导横截面中的距离可以描述为具有沿着分发层的表面测量的侧壁和脊之间的距离，并且基本上垂直于脊的切线。
[0018]根据各方面，分发层包括第一脊和第二脊，其中分发层馈源布置在第一脊和第二脊之间，其中第一脊的连接部分布置为偏离分发层馈源的中心线，并且第二脊的连接部分布置为偏离分发层馈源的中心线，其中连接部分布置为将电磁波从分发层馈源引导到相应的脊。这可以促进在不同方向上偏移第一缝隙和第二缝隙而不改变缝隙之间的距离或不改变脊的宽度。
[0019]根据各方面，天线包括布置在表面上的一个或更多个表面电流抑制构件。一个或更多个表面电流抑制构件被布置为抑制从缝隙到表面边界的表面电流。被抑制的表面电流导致改善的辐射方向图。例如，在第一缝隙和第二缝隙沿相同方向延伸的示例天线装置中，辐射方向图可以呈现较宽的主瓣，其在方位角维度(仰角维度与缝隙的延伸方向一致)上具有较低的纹波。
[0020]根据各方面，一个或更多个表面电流抑制构件包括一个或更多个凹槽。这个方法是一个简单且有效的抑制从缝隙到表面边界的表面电流的方法。
[0021]根据各方面，分发层包括第一电磁带隙(EBG)结构。脊和第一EBG结构被布置为在分发层和辐射层之间形成至少一个第一脊隙波导。第一EBG结构还被布置为防止操作频带中的电磁波(即，电磁传播)从至少一个第一脊隙波导沿除了通过至少一个分发层馈源和至少两个缝隙之外的方向传播。EBG结构允许紧凑的设计、低损耗、相邻波导之间的低泄漏、以及宽容的制造和组装公差。此外，在辐射层和分发层之间不需要电接触。由于不需要验证电接触并且由于无需高精度的组装，因而这是优点。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种具有堆叠分层结构的天线装置(100)，所述天线装置包括：具有表面(113)的辐射层(110)，所述表面(113)由表面边界(115)界定，其中，在所述表面上布置分别沿着第一缝隙轴线(D3)和第二缝隙轴线(D4)延伸的第一缝隙(111)和第二缝隙(112)，以及面向所述辐射层(110)的分发层(120)，其中，所述分发层(120)被布置为将射频信号分发到所述第一缝隙(111)和第二缝隙(112)，所述分发层(120)包括分发层馈源(122)和脊(121)，所述分发层馈源和脊被布置为在所述分发层(120)和所述辐射层(110)之间形成第一脊波导，所述脊(121)包括经由弯曲部分(123)连接到第二部分(125)的第一部分(124)，所述第一部分(124)沿着第一脊轴线(D1)延伸，而所述第二部分(125)沿着不同于所述第一脊轴线(D1)的第二脊轴线(D2)延伸，其中，所述第一缝隙(111)被布置为面向所述第一部分(124)，其中所述第一缝隙被布置为在朝向所述第二脊轴线(D2)的方向上与所述第一脊轴线(D1)具有偏离量(A1)，并且其中所述第二缝隙(112)被布置为面向所述第二部分(125)，其中所述第二缝隙被布置为在朝向所述第一脊轴线(D1)的方向上与所述第二脊轴线(D2)具有偏离量(A2)。2.根据权利要求1所述的天线装置(100)，其中，所述弯曲部分(123)将所述第一脊轴线(D1)相对于所述第二脊轴线(D2)布置在0度和45度之间。3.根据任一前述权利要求所述的天线装置(100)，其中，所述第一缝隙轴线和第二缝隙轴线(D3、D4)平行。4.根据任一前述权利要求所述的天线装置(100)，其中，所述第一缝隙和第二缝隙具有相同的缝隙轴线(D3、D4)。5.根据任一前述权利要求所述的天线装置(100)，其中，所述第一脊轴线(D1)和第二脊轴线(D2)平行。6.根据任一前述权利要求所述的天线装置(100)，其中，所述脊包括连接到第二直边部分(125)的第一直边部分(124)。7.根据任一前述权利要求所述的天线装置(100)，其中，所述脊(121)包括三个或更多个部分，并且其中，所述辐射层包括面向每个部分的相应缝隙。8.根据权利要求7所述的天线装置(100)，其中，所述脊(121)的每隔一个部分沿着同一轴线延伸。9.根据任一前述权利要求所述的天线装置(100)，其中，所述第一脊波导的波导路径被布置为匹配所述第一脊的形状。10.根据任一前述权利要求所述的天线装置(100)，其中，在所述波导的横截面中测量的、所述脊波导之一中从侧壁到所述脊的距离沿着所述第一脊波导变化小于30％，优选地小于20％，以及更优选地小于10％。11.根据任一前述权利要求所述的天线装置(100)，其中，所述分发层包括多个脊。12.根据权利要求11所述的天线装置(100)，其中，所述分发层馈源(122)布置在两个脊之间。13.根据任一前述权利要求所述的天线装置(100)，其中，所述分发层(120)包括第一脊和第二脊，其中，所述分发层馈源(122)布置在所述第一脊和所述第二脊之间，其中所述第
一脊的连接部分被布置为偏离所述分发层馈源的中心线，而所述第二脊的连接部分被布置为偏离所述分发层馈源的中心线，其中，所述连接部分被布置为将电磁波从所述分发层馈源(122)引导到相应的脊。14.根据任一前述权利要求所述的天线装置(100)，其包括布置在所述表面(113)上的一个或更多个表面电流抑制构件(116)，其中，所述一个或更多个表面电流抑制构件被布置为抑制从缝隙(111、112)到所述表面边界(115)的表面电流。15.根据权利要求14所述的天线装置(100)，其中，所述一个或更多个表面电流抑制构件(116)包括一个或更多个凹槽。16.根据任一前述权利要求所述的天线装置(100)，其中，所述分发层(120)包括第一电磁带隙EBG结构(128)，其中，所述脊和所述第一EBG结构被布置为在所述分发层(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱利叶斯，
申请(专利权)人：加普韦夫斯公司，
类型：发明
国别省市：
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