【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种相控阵天线以及一种用于相控阵天线的天线。
技术介绍
1、相控阵天线可以用于不同的应用，例如雷达和无线电信系统。通常，相控阵天线包括多个天线单元并且可以进行电子扫描(例如，通过应用可变相位或时间延迟来激励不同的天线单元)。然而，传统的相控阵天线的扫描范围可能有限，因为在大的扫描角度下，单元辐射场的角度变化和单元间耦合的影响会导致显著的增益损失。换句话说，当相控阵天线的波束在较大的范围内转向时，相控阵天线可能会出现较严重的增益下降(例如，在扫描范围内大于3db)。
技术实现思路
1、在第一方面，提供了一种用于相控阵天线或属于相控阵天线的天线。该天线包括基板、布置在基板上的辐射元件、以及可操作以在操作期间减少由辐射元件提供的中心辐射的辐射方向图(radiation pattern)调整(shaping)结构。中心辐射可以是辐射元件的h平面和/或e平面中的中心辐射。中心辐射的减少对应于辐射方向图的中心凹陷(centraldip)。辐射方向图调整结构部分地或完全地由天线的结构部件提供。在一些实施方式中，该天线还可以用于非相控阵天线。
2、辐射方向图调整结构还可操作以在操作期间增加由辐射元件提供的辐射的波束宽度。辐射的波束宽度可以是辐射元件的h平面和/或e平面中的辐射的波束宽度。
3、基板可以包括(或仅包括)一个或多个基板层和接地平面。接地平面布置在基板的一侧。基板可以是印刷电路板(pcb)基板，例如单层或多层pcb基板。
4、天线还包括一
5、辐射元件可以直接或间接地布置在基板上。
6、天线可以是偶极子天线、贴片天线、缝隙天线、介质谐振器天线等。
7、可选地，天线为介质谐振器天线，并且辐射元件包括(或仅包括)介质谐振器元件。介质谐振器元件可以由一种或多种介质材料制成，因此可以包括介电常数(由一种介质材料制成)或有效介电常数(由多种介质材料制成)。介质谐振器元件可以调整为圆柱体、棱柱体等。圆柱体可以是直圆柱体。圆柱体可以是正圆柱体、椭圆圆柱体、抛物线圆柱体、双曲圆柱体等。棱柱体可以是直棱柱体。棱柱体可以是三角形棱柱体、矩形棱柱体、立方体、多边形棱柱体等。介质谐振器元件可以是利用增材制造技术制造的。
8、可选地，辐射方向图调整结构包括辐射方向图调整元件，其布置在基板上并且限定接收介质谐振器元件的一部分的开口。辐射方向图调整元件可以直接或间接地布置在基板上。介质谐振器元件和辐射方向图调整元件可以支撑在同一表面(例如大体平坦的表面)上，该表面可以由基板或布置在基板上的其他结构提供。开口可以是通孔。辐射方向图调整元件可以与开口同轴地布置或居中地布置在开口中。辐射方向图调整元件的横截面形状和开口的横截面形状可以相同(横截面尺寸可以相同或不同)。可选地，辐射方向图调整元件和介质谐振器元件不直接接触。可选地，在辐射方向图调整元件和介质谐振器元件之间限定了间隙。该间隙可以是圆环形的。可选地，辐射方向图调整元件是围绕介质谐振器元件的下部(更靠近基板的部分)的环形元件。环形元件可以指形状为环形的元件。环形元件可以是圆环形的。可选地，辐射方向图调整元件的高度小于介质谐振器元件高度的一半。可选地，辐射方向图调整元件是由一种或多种金属材料制成的金属元件。可选地，辐射方向图调整元件是利用增材制造技术制造的。
9、可选地，辐射方向图调整结构还包括布置在介质谐振器元件上的介质元件。介质元件可操作以在操作期间促进介质谐振器元件中的谐振(一种或多种模式)。介质元件可由一种或多种介质材料制成，因此可包括介电常数(由一种介质材料制成)或有效介电常数(由多种介质材料制成)。介质元件的介电常数或有效介电常数可以小于介质谐振器元件的介电常数或有效介电常数，从而在介质元件和介质谐振器元件之间形成准磁(quasi-magnetic)界面。介质元件的介电常数或有效介电常数可以小于介质谐振器元件的介电常数或有效介电常数的一半。介质元件的高度可以小于介质谐振器元件的高度。介质元件的高度可以小于介质谐振器元件的高度的一半。介质元件和介质谐振器元件可以是同轴的并且具有相同的横截面形状和/或尺寸。介质元件的形状可以是圆柱体、棱柱体等。圆柱体可以是正圆柱体、椭圆圆柱体、抛物线圆柱体、双曲圆柱体等。棱柱体可以是直棱柱体。棱柱体可以是三角形棱柱体、矩形棱柱体、立方体、多边形棱柱体等。介质元件可以是利用增材制造技术制造的。介质元件和介质谐振器元件可以一体形成。在一个示例中，介质元件和介质谐振器元件形成圆柱体，该圆柱体包括(或仅包括)由介质谐振器元件限定的下圆柱形部分和由介质元件限定的上圆柱形部分。
10、可选地，介质元件为第一介质元件，并且辐射方向图调整结构还包括布置在第一介质元件上的第二介质元件。第二介质元件可以由一种或多种介质材料制成，因此可以包括介电常数(由一种介质材料制成)或有效介电常数(由多种介质材料制成)。第二介质元件的介电常数或有效介电常数可以大于第一介质元件的介电常数或有效介电常数。第二介质元件的介电常数或有效介电常数可以是第一介质元件的介电常数或有效介电常数的至少两倍。在一个示例中，第二介质元件的介电常数或有效介电常数与介质谐振器元件的介电常数或有效介电常数相同。第二介质元件的高度可以小于第一介质元件的高度。第一介质元件、第二介质元件和介质谐振器元件中的两个或全部可以是同轴的。第一介质元件、第二介质元件和介质谐振器元件中的两个或全部可以具有相同的横截面形状和/或尺寸。第二介质元件的形状可以是圆柱体、棱柱体等。圆柱体可以是正圆柱体、椭圆圆柱体、抛物线圆柱体、双曲圆柱体等。棱柱体可以是直棱柱体。棱柱体可以是三角形棱柱体、矩形棱柱体、立方体、多边形棱柱体等。第二介质元件可以是利用增材制造技术制造的。第一介质元件和第二介质元件可以一体形成。第一介质元件、第二介质元件和介质谐振器元件可以一体形成。在一个示例中，第一介质元件、第二介质元件和介质谐振器元件形成圆柱体，该圆柱体包括(或仅包括)由介质谐振器元件限定的下圆柱形部分，由第一介质元件限定的中间圆柱形部分，以及由第二介质元件限定的上圆柱形部分。第二介质元件的顶端或顶表面可以提供准磁性界面，其有助于调整场分布。在一个示例中，辐射方向图调整结构仅包括第一介质元件、第二介质元件和介质谐振器元件。
11、在天线的馈电结构包括具有馈电槽的槽馈电结构的一个实施方式中，天线还可以包括介质层，其布置在基板上并位于基板和介质谐振器元件之间。馈电槽和介质谐振器元件之间限定了间隙，这可能会导致失配和/或频率偏移。介质层可以减少由间隙引起的失配和/或频率偏移。介质层是低介电常数介质层。
12、在一个实施方式中，天线仅可在或至少可在x波段中操作。天线可以在附加的或替代的频带中操作。
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1.一种用于相控阵天线的天线，包括：
2.根据权利要求1所述的天线，其中，所述中心辐射是所述辐射元件的H平面和/或E平面中的中心辐射。
3.根据权利要求2所述的天线，其中，所述辐射方向图调整结构还可操作以在操作期间增加由所述辐射元件提供的辐射的波束宽度。
4.根据权利要求3所述的天线，其中，所述波束宽度是在所述辐射元件的所述H平面和/或所述E平面中的辐射的波束宽度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的天线，其中，所述天线是介质谐振器天线并且所述辐射元件包括介质谐振器元件。
6.根据权利要求5所述的天线，其中，所述辐射方向图调整结构包括辐射方向图调整元件，所述辐射方向图调整元件布置在所述基板上并且限定开口，所述开口接收所述介质谐振器元件的一部分。
7.根据权利要求6所述的天线，其中，所述辐射方向图调整元件和所述介质谐振器元件不直接接触。
8.根据权利要求6所述的天线，其中，所述辐射方向图调整元件是金属元件。
9.根据权利要求6所述的天线，其中，所述辐射方向图调整元件是围绕所述介质谐振器
10.根据权利要求6所述的天线，其中，所述辐射方向图调整元件的高度小于所述介质谐振器元件的高度的一半。
11.根据权利要求6所述的天线，其中，所述辐射方向图调整结构还包括布置在所述介质谐振器元件上的介质元件，并且所述介质元件可操作以在操作期间促进所述介质谐振器元件中的谐振。
12.根据权利要求11所述的天线，其中，所述介质元件的介电常数或有效介电常数小于所述介质谐振器元件的介电常数或有效介电常数，从而在所述介质元件和所述介质谐振器元件之间形成准磁界面。
13.根据权利要求12所述的天线，其中，所述介质元件的介电常数或有效介电常数小于所述介质谐振器元件的介电常数或有效介电常数的一半。
14.根据权利要求11所述的天线，其中，所述介质元件的高度小于所述介质谐振器元件的高度。
15.根据权利要求11所述的天线，其中，所述介质元件和所述介质谐振器元件是同轴的并且具有相同的横截面形状和/或尺寸。
16.根据权利要求11所述的天线，其中，所述介质元件和所述介质谐振器元件一体形成。
17.根据权利要求15所述的天线，
18.根据权利要求11所述的天线，
19.根据权利要求18所述的天线，
20.根据权利要求19所述的天线，其中，所述第二介质元件的介电常数或有效介电常数与所述介质谐振器元件的介电常数或有效介电常数相同。
21.根据权利要求18所述的天线，其中，所述第二介质元件的高度小于所述第一介质元件的高度。
22.根据权利要求18所述的天线，其中，所述第一介质元件、所述第二介质元件和所述介质谐振器元件一体形成。
23.根据权利要求18所述的天线，
24.根据权利要求5所述的天线，其中，所述天线还包括：
25.一种相控阵天线，包括至少一个根据权利要求1至24中任一项所述的天线。
26.根据权利要求25所述的相控阵天线，其中，所述相控阵天线可操作以提供至少±50°的扫描范围并且在所述扫描范围内具有小于2dB的增益波动。
27.根据权利要求25所述的相控阵天线，其中，所述相控阵天线可操作以提供至少±70°的扫描范围并且在所述扫描范围内具有小于2dB的增益波动。
28.根据权利要求25所述的相控阵天线，其中，所述相控阵天线可操作以提供至少±70°的扫描范围并且在所述扫描范围内具有小于1dB的增益波动。
29.一种相控阵天线，包括：
30.根据权利要求29所述的相控阵天线，
...【技术特征摘要】
1.一种用于相控阵天线的天线，包括：
2.根据权利要求1所述的天线，其中，所述中心辐射是所述辐射元件的h平面和/或e平面中的中心辐射。
3.根据权利要求2所述的天线，其中，所述辐射方向图调整结构还可操作以在操作期间增加由所述辐射元件提供的辐射的波束宽度。
4.根据权利要求3所述的天线，其中，所述波束宽度是在所述辐射元件的所述h平面和/或所述e平面中的辐射的波束宽度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的天线，其中，所述天线是介质谐振器天线并且所述辐射元件包括介质谐振器元件。
6.根据权利要求5所述的天线，其中，所述辐射方向图调整结构包括辐射方向图调整元件，所述辐射方向图调整元件布置在所述基板上并且限定开口，所述开口接收所述介质谐振器元件的一部分。
7.根据权利要求6所述的天线，其中，所述辐射方向图调整元件和所述介质谐振器元件不直接接触。
8.根据权利要求6所述的天线，其中，所述辐射方向图调整元件是金属元件。
9.根据权利要求6所述的天线，其中，所述辐射方向图调整元件是围绕所述介质谐振器元件的下部的环形元件。
10.根据权利要求6所述的天线，其中，所述辐射方向图调整元件的高度小于所述介质谐振器元件的高度的一半。
11.根据权利要求6所述的天线，其中，所述辐射方向图调整结构还包括布置在所述介质谐振器元件上的介质元件，并且所述介质元件可操作以在操作期间促进所述介质谐振器元件中的谐振。
12.根据权利要求11所述的天线，其中，所述介质元件的介电常数或有效介电常数小于所述介质谐振器元件的介电常数或有效介电常数，从而在所述介质元件和所述介质谐振器元件之间形成准磁界面。
13.根据权利要求12所述的天线，其中，所述介质元件的介电常数或有效介电常数小于所述介质谐振器元件的介电...
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