專利名稱：反射器天線的饋送裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于電信領(lǐng)域的^Jt器天線，該天線特別地用于移動(dòng)電信 網(wǎng)絡(luò)中。本發(fā)明特別涉及這種天線的饋送裝置。
背景技術(shù)：
具有傳統(tǒng)輻射孔徑的天線包括反射器和饋送裝置，其中反射器例如以
圍繞天線對稱軸的旋轉(zhuǎn)拋物面的形式呈現(xiàn)出凹面；饋送裝置傳送由天線發(fā) 送或接收的電磁波。天線的饋送裝置位于反射器凹面上的天線對稱軸上， 并且整個(gè)天線呈現(xiàn)出關(guān)于該軸的圓形對稱。天線的饋送裝置包括波導(dǎo)，波 導(dǎo)可以是具有圓錐形或圓柱形輻射孔徑的矩形部件或圓形部件。但是，這 種天線提供的初級輻射波譜性能較差。為了改善性能，在反射器周圍增加 圓柱形壁或裙部(skirt)， 一般地在所述圓柱形壁或裙部的內(nèi)部覆蓋有吸 波涂層，專門用以限制側(cè)面輻射。這種天線表現(xiàn)出很高程度的溢出損耗， 并且有必要采用具有一定高度的裙部。
美國專利4 673 945描述了這樣一種^線，其具有位于導(dǎo)電管中的波 導(dǎo)，以及具有從該導(dǎo)電管凸出的圓錐形端部，從而形成覆蓋在導(dǎo)電層中的 凹面。這種天線能夠增加增益以及減少旁瓣。
美國專利2003/0 184 486描述了一種具有拋物面反射器的天線的饋送 裝置，該饋送裝置包括圓形截面的空腔波導(dǎo)，其具有充滿介電材料條的輻 射端。用帽覆蓋所述介電材料條的外端，以向主反射器反射波。
A.A.Kischk的文章(IEE會議錄，136 (2) ， 1989，第169-171頁) 描述了這樣一種天線，其具有拋物面反射器并具有圓形截面波導(dǎo)。為了降 低輻射孔徑的尺寸，使波導(dǎo)充滿諸如有機(jī)玻璃的介電材料條。所述介電材
料條從波導(dǎo)的孔徑凸出0.15入的長度。因此確定了介電條端部具有尖錐形 狀，從而減小了交叉極化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于消除現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，特別地通過減少天線的旁 瓣以及天線對于頻率的依賴性來改善天線的初級輻射波鐠。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種反射器天線的饋送裝置，其可以在交 叉極化和增益方面增加天線的性能。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種需要較小高度裙部的天線。
本發(fā)明提供一種天線的饋送裝置，所述天線包括反射器，在所述反射 器中展開有圓形截面或矩形截面的波導(dǎo)，并且在所述波導(dǎo)的端部具有圓柱 形或圓錐形輻射孔徑。根據(jù)本發(fā)明，在所述孔徑中部分地插入由介電材料 構(gòu)成的透鏡。從所述波導(dǎo)凸出的所述透鏡的部分的形式實(shí)質(zhì)上是較小直徑 端朝外的截錐形。該較小直徑端具有中央腔，所述中央腔的形狀由"b + ax + cx2 + dx3"類型的多項(xiàng)式方程或?qū)?shù)方程的解給定。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，從所述波導(dǎo)凸出的所述透鏡的部分的形式 實(shí)質(zhì)上是截錐形，該截錐形的最大直徑在0.5X至入范圍內(nèi)，其中X是電磁 波的波長。優(yōu)選地，所述最大直徑為約0.85X。
在第二實(shí)施例中，從所述波導(dǎo)凸出的所述透鏡的部分的形式實(shí)質(zhì)上是 截錐形，該截錐形的最小直徑在0，5入至0.9入范圍內(nèi)，其中入是電磁波的波 長。優(yōu)選地，所述最小直徑為約0.70X。
在第三實(shí)施例中，位于所述波導(dǎo)外部的所述透鏡的部分的長度H在 0.4X至0.7X范圍內(nèi)，其中X是電磁波的波長。優(yōu)選地，所述長度為約0.55入。
在本發(fā)明的特定實(shí)施例中，所述透鏡的中央腔祐延伸的垂直邊沿的高 度在0.04X至0,1入范圍內(nèi)，其中入是電磁波的波長。優(yōu)選地，所述垂直邊 沿的高度為約0.07入。
在其它實(shí)施例中，存在與所述透鏡關(guān)聯(lián)的陷波器(trap)。陷波器的 存在引起掩蔽效應(yīng)，掩蔽效應(yīng)掩蔽了一部分信號，但是這樣避免了溢出損
耗，并改善了天線的初級輻射圖案。優(yōu)選地，與透鏡關(guān)聯(lián)的所述陷波器是
所謂的"1/4波長"的陷波器?？墒褂媒殡姴牧檄h(huán)來代替陷波器，這樣有助 于減少旁瓣。
本發(fā)明還提供一種包含饋送裝置的反射器天線，其中所述反射器天線 包括反射器，在所述反射器中展開有圓形截面或矩形截面的波導(dǎo)，并且在 所述波導(dǎo)的端部具有圓柱形或圓錐形輻射孔徑。在所述孔徑中部分地插入 由介電材料構(gòu)成的透鏡。從所述波導(dǎo)凸出的所述透鏡的部分的形狀實(shí)質(zhì)上 是截錐形。其較小直徑端朝外，并且所述端包括中央腔，所述中央腔的形 狀由"b + ax + cx2 + dx3，，類型的多項(xiàng)式方程或?qū)?shù)方程的解給定。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于增加了增益和天線交叉極化的性能。此外，本發(fā)明 還能夠采用較小高度的裙部，從而減小天線的總體尺寸。


通過才艮據(jù)非限制性示例和附圖閱讀以下實(shí)施例的描述，本發(fā)明的其它 特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)變得清楚，其中
圖1A和圖1B是傳統(tǒng)天線的截面圖2是示出配備有本發(fā)明的透鏡的波導(dǎo)孔徑的傾斜截面圖3是示出本發(fā)明不同實(shí)施例的截面圖4包含l/4波長陷波器的截面圖和透視圖；和
圖5A和圖5B分別在水平極化面和垂直極化面中比較配備有包含陷波 器的傳統(tǒng)饋送裝置的天線與安裝有本發(fā)明的饋送裝置的天線的初級輻射波 鐠。
在圖5A和圖5B中，輻射R沿著縱軸以分貝(dB)為單元繪制，相 對于天線軸的角度0沿著橫軸以度數(shù)為單位繪制。
務(wù)沐實(shí)施方式
圖1中所示的現(xiàn)有技術(shù)的天線1包括反射器2和饋送裝置4，其中反 射器2例如以圍繞天線1的對稱軸A-A的旋轉(zhuǎn)拋物面的形式呈現(xiàn)出凹面；
饋送裝置4傳送由天線1發(fā)送或接收的電磁波。為了改善天線1的性能， 在該天線中配備有圓柱形壁或裙部5，其內(nèi)部覆蓋有吸波涂層6，專門用以 限制側(cè)面輻射。裙部5的存在增加了天線1的風(fēng)阻，并且也增加了聚集諸 如水、灰塵或雪的自然因素的風(fēng)險(xiǎn)。在裙部5上安置天線罩7也是公知的， 該天線罩呈現(xiàn)出平保護(hù)表面，用以使得由反射器2和裙部5所限定的空間 與天線外部的自然因素隔離。
借助于通常由例如黃銅或鋁的金屬制成的波導(dǎo)8在天線1中傳送電磁 波。波導(dǎo)8可以是直線形或圓形截面，其具有圓錐形輻射孔徑9 (如圖1A 所示)或者具有圓柱形輻射孔徑10 (如圖1B所示)。
在圖2的傾斜截面圖所示的本發(fā)明實(shí)施例中，可以看到波導(dǎo)21的圓柱 形孔徑20,在其中插入透鏡22的一部分，其方式為透鏡的一部分23從波 導(dǎo)凸出。該部分23實(shí)質(zhì)上是截?cái)嗔思舛说膱A錐形。該部分23的較小直徑 的窄端24朝外，并且包括特定形狀的中央腔25，其中該特定形狀由"b + ax + cx2 + dx3"類型的多項(xiàng)式方程或?qū)?shù)方程的解給定。中央腔25凈iL^伸 的垂直邊沿26的高度在0.04入至0.1X范圍內(nèi)，優(yōu)選地為約0.07X,其中X 為導(dǎo)行電磁波的波長。對于微波天線，導(dǎo)行電磁波的波長通常在10亳米 (mm)至50mm的范圍內(nèi)。
透鏡22的凸出部分23實(shí)質(zhì)上是圓錐形，其具有的最大直徑D在0.7X 至入的范圍內(nèi)，優(yōu)選地等于約0.85X,并且其具有的最小直徑d在O.SX至 0.9入的范圍內(nèi)，優(yōu)選地等于約0.70X。從波導(dǎo)21凸出的透鏡22的部分23 的長度H在0.4入至0.7X的范圍內(nèi)，優(yōu)選地等于約0.55X。
位于波導(dǎo)21的孔徑20中的透鏡22的其它部分27呈現(xiàn)出一連串臺階28。
透鏡22優(yōu)選地由低損耗介電材料構(gòu)成，所述材料對于上述范圍內(nèi)的頻 率相對不敏感。特別地，這種材料可以從聚苯乙烯或者聚甲基丙烯酸曱酯 (PMMA)中選擇，其中聚苯乙烯例如供應(yīng)商"C-LEC"提供的 "REXOLITE，，。
天線的總波長在25X至200X的范圍內(nèi)。
以下參照圖3進(jìn)行描述，其中圖3示出本發(fā)明的另一實(shí)施例。1/4波長 (A/4)類型的陷波器30位于空腔波導(dǎo)32的端部31。將與圖2中的形狀基 本類似的透鏡33部分地插入至波導(dǎo)32的端部內(nèi)。陷波器40的存在引起了 掩蔽一部分信號的掩蔽效應(yīng)，但是這避免了溢出損耗，并改善了天線的初 級輻射圖案。可使用介電材料環(huán)來代替陷波器，這樣有助于減少旁瓣。
在圖4的放大圖中部分地和透視性地示出這一類型的陷波器40的另一 實(shí)例。其包括的4個(gè)間隔41所呈現(xiàn)的寬度1等于X/4，即l/4波長。
圖5A和圖5B分別在水平極化面和垂直極化面中對于配備有陷波器的 傳統(tǒng)天線的性能(曲線50A和50B)與安裝有構(gòu)成本發(fā)明實(shí)施例的透鏡的 天線的性能(曲線51A和51B)進(jìn)行比較。
在具有陷波器的傳統(tǒng)天線與構(gòu)成本發(fā)明實(shí)施例的天線的初級輻射波i普 之間的這種比較揭示了以下優(yōu)點(diǎn)
1) 初級輻射波i普在水平和垂直極化面都非常相似。
2) 由初級源輻射到主反射器上的場電位在相對于反射器軸的角度 0=+30°至^=-30°上是均勻的并且?guī)缀鹾愣?也稱為"平坦的")。
3) 對于0>100°以及(9<-100。，場電位減小。這些角度6的值并 非對應(yīng)于反射器上的初級源照射，而是對應(yīng)于裙部上的初級源照射。當(dāng)在 角度的這一范圍內(nèi)場電位較高時(shí)，需要更高的^^部來消除不期望的反射。
權(quán)利要求
1.一種天線的饋送裝置，所述天線包括反射器(2)，在所述反射器中展開有圓形截面或矩形截面的波導(dǎo)(8)，并且在所述波導(dǎo)的端部具有圓柱形或圓錐形輻射孔徑(10或9)，在所述孔徑中部分地插入由介電材料構(gòu)成的透鏡(22)，所述饋送裝置的特征在于，從所述波導(dǎo)凸出的所述透鏡的部分(23)的形式實(shí)質(zhì)上是較小直徑端(24)朝外的截錐形，所述端(24)具有中央腔(25)，所述中央腔(25)的形狀由“b+ax+cx2+dx3”類型的多項(xiàng)式方程或?qū)?shù)方程的解給定。
2. 如權(quán)利要求1所述的饋送裝置，其中從所述波導(dǎo)凸出的所述透鏡的 部分(23)的形式實(shí)質(zhì)上是截錐形，該截錐形的最大直徑D在0,5X至入的 范圍內(nèi)，其中X是電磁波的波長。
3. 如權(quán)利要求2所述的饋送裝置，其中所述最大直徑D為約0.85X。
4. 如權(quán)利要求1所述的饋送裝置，其中從所述波導(dǎo)凸出的所述透鏡的 部分(23)的形式實(shí)質(zhì)上是截錐形，該截錐形的最小直徑3在0.5\至0.9入 的范圍內(nèi)，其中入是電磁波的波長。
5. 如權(quán)利要求4所述的饋送裝置，其中所述最小直徑d為約0.70入。
6. 如權(quán)利要求1所述的饋送裝置，其中位于所述波導(dǎo)外部的所述透鏡 的部分(23)的長度H在0.4X至0.7X的范圍內(nèi)，其中入是電磁波的波長。
7. 如權(quán)利要求6所述的饋送裝置，其中所述長度H為約0.55入。
8. 如權(quán)利要求1所述的饋送裝置，其中所述透鏡的中央腔(34)被延 伸的垂直邊沿的高度h在0.04入至0.1X范圍內(nèi)，其中入是電磁波的波長。
9. 如權(quán)利要求8所述的饋送裝置，其中所述垂直邊沿的高度h為約 0.07X。
10. 如權(quán)利要求1所述的饋送裝置，其中存在與所述透鏡關(guān)聯(lián)的陷波 器(40 )。
11. 如權(quán)利要求10所述的饋送裝置，其中與所述透鏡關(guān)聯(lián)的所述陷 波器是所謂的"1/4波長"的陷波器。
12. —種包含饋送裝置(4)的反射器天線，其中所述反射器天線包 括反射器(2)，在所述反射器中展開有圓形截面或矩形截面的波導(dǎo)(8)， 并且在所述波導(dǎo)的端部具有圓柱形或圓錐形輻射孔徑；在所述孔徑中部分 地插入由介電材料構(gòu)成的透鏡(22);從所述波導(dǎo)凸出的所述透鏡的部分 (23)的形狀實(shí)質(zhì)上是較小直徑端(24)朝外的截錐形，所述端(24)包 括中央腔(25)，所述中央腔(25)的形狀由"b + ax + cx2 + dx3，，類型的 多項(xiàng)式方程或?qū)?shù)方程的解給定。
全文摘要
本發(fā)明提供一種反射器天線的饋送裝置，其中所述天線包括反射器(2)，在所述反射器中展開有圓形截面或矩形截面的波導(dǎo)(8)，并且在所述波導(dǎo)的端部含有圓柱形或圓錐形輻射孔徑(10、9)。在所述孔徑中部分地插入由介電材料構(gòu)成的透鏡(22)，從所述波導(dǎo)凸出的所述透鏡的部分(23)的形式實(shí)質(zhì)上是較小直徑端(24)朝外的截錐形。所述端(24)包括中央腔(25)，所述中央腔(25)的形狀由“b+ax+cx²+dx³”類型的多項(xiàng)式方程或?qū)?shù)方程的解給定。
文檔編號H01Q19/06GK101192714SQ20071019463
公開日2008年6月4日 申請日期2007年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月29日
發(fā)明者A·勒巴永, D·蒂奧 申請人:阿爾卡特朗訊公司