專利名稱：多模裝介質(zhì)多級(jí)喇叭天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信天線，尤其涉及介質(zhì)涂復(fù)、多級(jí)喇叭角、錐形喇叭天線，它用于點(diǎn)到點(diǎn)間的通信，尤其是家庭和商用衛(wèi)星間的通訊。
對(duì)任何電磁通信系統(tǒng)來說，它的發(fā)送和接收天線對(duì)它的性能都是很關(guān)鍵的。發(fā)送天線用來朝著接收天線方向發(fā)射或聚焦發(fā)送的能量。接收天線的任務(wù)則是以最小的噪聲從鄰近的方向檢出所發(fā)射的輻射能量。定向天線的特點(diǎn)它具有相當(dāng)高的軸向增益和最小的偏軸邊瓣(旁瓣，下同)或其它不需要的信號(hào)，它大大增強(qiáng)了點(diǎn)到點(diǎn)的通信能力。這種天線的另一特征是具有聚焦或放大自由場(chǎng)輻射的能力，而且不會(huì)有交叉極化，這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)通信通道使用兩個(gè)其電場(chǎng)相互成直角的線性極化信號(hào)。
由于拋物面反射器的單位面積制造成本高，也由于對(duì)利用與地球相對(duì)位置保持不動(dòng)的衛(wèi)星來發(fā)展電視廣播和/或數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)感興趣-更不用說衛(wèi)星通訊雷達(dá)和射電天文學(xué)了-人們對(duì)發(fā)展性能改進(jìn)的天線饋給系統(tǒng)產(chǎn)生了極大的興趣。考慮到僅存在一個(gè)與地球相對(duì)位置保持不動(dòng)的軌道，即赤道軌道，可以預(yù)料人們對(duì)這一軌道中的衛(wèi)星位置的要求將繼續(xù)增加。為了最大限度地利用這個(gè)軌道，必須使衛(wèi)星在軌道上盡可能接近。這反過來要求衛(wèi)星地面站天線發(fā)射具有高增益、低邊瓣的高定向性的圓極化橢圓形波束。低的邊瓣能避免鄰近信號(hào)的干擾。
而且，如果交叉極化發(fā)射電平也保持低的話，那么反向極化的信號(hào)也可接收，便于應(yīng)用散極化。即發(fā)送各種不同極化的信號(hào)，以滿足各種既定的通信標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)低交叉極化天線的要求是必須有相等的E(垂直)和H(水平)的天線輻射圖。
對(duì)于衛(wèi)星通信和其它特殊應(yīng)用，定向波束也可能需要控制，因此最好是具有可變波束寬度的天線。射電天文學(xué)應(yīng)用的天線除了高增益和高的定向性以外，還應(yīng)該具有這樣的組合特性，即低的交叉極化，低的邊瓣，波束成形的方便性和寬的頻帶寬度。
目前用于接收微波和更短波長(zhǎng)的天線通常設(shè)有相當(dāng)大的反射拋物面收集器，它具有寬頻帶增益特性。這種收集器結(jié)構(gòu)能接收和聚焦主信號(hào)及旁瓣信號(hào)-旁瓣信號(hào)之所以也接收到是因?yàn)槭占鞯膶捊邮战嵌?，它是在獨(dú)立的接收喇叭上接收的。這種接收喇叭是一個(gè)同軸安裝的置于收集器的信號(hào)軸及焦點(diǎn)上的且能接收寬波束寬度的后向饋電喇叭天線，它接收聚焦信號(hào)并把它送到有關(guān)接收器的電子線路里，在那里電子線路將信號(hào)作適當(dāng)?shù)淖儞Q和放大供預(yù)定用途之用。
申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，在以C和KU微波段為中心的頻率上，在相當(dāng)數(shù)量的帶寬范圍內(nèi)，一個(gè)小孔徑、高增益和低旁瓣特性的前向錐形天線，能獨(dú)立于一個(gè)大的包圍它的收集器單獨(dú)應(yīng)用。而且整個(gè)天線尺寸僅相當(dāng)于目前反射器天線的一個(gè)喇叭天線(饋電剌叭)，但信號(hào)接收孔徑窄得多。
關(guān)于后面這一點(diǎn)，目前可用的家庭衛(wèi)星系統(tǒng)主要工作在C-波段頻率，使用直徑為10到16英尺的、具有大喇叭角的下行天線，這種天線相應(yīng)要求有相當(dāng)牢固的安裝系統(tǒng)，以防止風(fēng)和當(dāng)?shù)氐奶鞖鈼l件的破壞。
雖然上述安裝問題相當(dāng)容易克服，但這種天線的尺寸對(duì)于居住在相當(dāng)密的人口面積區(qū)的使用者、尤其是高層建筑里的人將產(chǎn)生新的問題。即盡管農(nóng)村使用者通常有可利用的大的無阻礙的院子，以允許非常自由地安裝他們的天線，但市區(qū)的使用者不會(huì)有足夠的地方來毫不顯眼地安裝天線或不得不與那防礙接收的鄰近建筑打交道。而且法令或其它法律限制有可能不利于安裝這些裝置，這可能對(duì)使用者構(gòu)成更多的問題。
雖然更高的KU波段頻率已經(jīng)被考慮，而且專供衛(wèi)星通信之用，但到目前為止只有不多幾個(gè)這樣的衛(wèi)星置入了相對(duì)地球靜止的軌道。這樣的天線勝過C波段設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于使用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，這種拋物面天線的尺寸可以做到2至6英尺的范圍之內(nèi)，(具體究竟多少視衛(wèi)星所發(fā)射的功率大小而定)參見布羅德H·《小拋物面天線大有希望》一文，刊載于《高技術(shù)業(yè)務(wù)》第41-45頁(1987年11月)(BrodyH·，BigHoposforSmallDishes，HighTechnologyBusiness，PP.41-45(November，1989))。這種天線也是應(yīng)用傳統(tǒng)的拋物面或其它聚焦收集器構(gòu)成，用以收集和聚焦所謂“遠(yuǎn)場(chǎng)信號(hào)并把它送入后向喇叭天線，這種后向喇叭天線一般安裝在天線表面的焦點(diǎn)上。與C波段天線相比，C波段天線重達(dá)200磅，而KU波段天線一般僅重100磅。關(guān)于后者，申請(qǐng)人也已找到了一篇討論扁平陣列、KU波段天線設(shè)計(jì)的文章。參見朗M·，《未來拋物面天線的形狀》刊載于《衛(wèi)星軌道》，第35-38頁(1987年，10月)(LongM·，TheShapeofDishestoCome，Satelliteorbit，PP·35-38(October，1987))與上述相比較，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例所提出的KU波段的天線結(jié)構(gòu)，其天線孔徑僅有12至24英寸范圍內(nèi)，其重量低于5磅。還有不少另外的結(jié)構(gòu)孔徑低于10英寸，喇叭長(zhǎng)度低于15英寸。這種尺寸的減小是通過下面將要描述的一種獨(dú)特的多級(jí)結(jié)構(gòu)獲得的。通過適當(dāng)?shù)谋壤龘Q算，這種結(jié)構(gòu)也可以與許多其它頻段相兼容。申請(qǐng)人已注意到與本發(fā)明主題特征相類似的一些天線設(shè)計(jì)，例如美國專利號(hào)2761141、3518686、3917773和3866234。這些專利公開了種種形狀的介質(zhì)天線透鏡。
申請(qǐng)人也注意到了美國專利號(hào)2801413、3055004、4246584和4460901，其中公開了使用介質(zhì)結(jié)構(gòu)的喇叭天線。
關(guān)于多喇叭天線設(shè)計(jì)，申請(qǐng)人也注意到了美國專利號(hào)2591486、3898669、4141015、和4442437。雖然在這些專利中揭示了天線喇叭中的分級(jí)不連續(xù)性，雖然3898669專利公開了多錐形孔(喇叭口)矩形喇叭天線，但沒有一個(gè)所述專利涉及本發(fā)明權(quán)利要求書中所提出的組合特征，即本發(fā)明的天線適用于多種頻率、尤其是KU和C波段，和/或本發(fā)明的天線大大減小了天線的尺寸和重量。而且，這種結(jié)構(gòu)可以與大直徑的、相鄰收集器相結(jié)合作為后向喇叭天線應(yīng)用，而不作為獨(dú)立的、前向遠(yuǎn)場(chǎng)天線使用。
本發(fā)明的主要目的是提供一種天線結(jié)構(gòu)，它可在點(diǎn)到點(diǎn)的通訊中用于接收和中繼(廣播)多種頻率。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種天線，它可接收遠(yuǎn)場(chǎng)、C波段和KU波段的頻率，其信號(hào)電平可用于衛(wèi)星的下行系統(tǒng)中。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供這樣一種天線，它具有低的旁瓣和低的交叉極化以改進(jìn)天線相對(duì)于通信衛(wèi)星的定向性，且允許方便的陣列結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明再一個(gè)目的是提供一種具有最小尺寸和重量的天線，因此該天線可以不顯眼地安裝在家庭的房屋和/或屋頂?shù)冉Y(jié)構(gòu)上，甚至于有些結(jié)構(gòu)可以供個(gè)人攜帶。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種多級(jí)喇叭形、介質(zhì)涂復(fù)的天線結(jié)構(gòu)，它具有有用的信號(hào)增益和匹配的級(jí)阻抗。
本發(fā)明的再一目的是提供一種圍繞信號(hào)接收孔徑的前向天線聚焦透鏡和/或提供一種介質(zhì)散射體，其尺寸接近于信號(hào)接收孔徑并安裝在其附近，以提高接收性能。
本發(fā)明的再一目的是提供一種可折疊式(collapsible)的天線罩結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的再一目的是提供一種可遙控的、不受天氣影響的天線罩結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的再一目的是由于抑制了邊瓣。提供一種具有所需要的電氣性能且具有相當(dāng)小尺寸的線性陣列或其它陣列結(jié)構(gòu)的天線。
本發(fā)明的上述各種目的和優(yōu)點(diǎn)可從本發(fā)明的一個(gè)目前較佳的結(jié)構(gòu)獲得，這一結(jié)構(gòu)包含一剛性玻璃纖維/聚脂錐形喇叭，其內(nèi)部包含第一和第二錐形級(jí)，其錐形半角彼此位移1至5度，所述錐形級(jí)徑中間圓筒形級(jí)相互耦合連接。復(fù)蓋天線內(nèi)部的是均勻薄膜導(dǎo)電層，且在其上插入或沉積一電介質(zhì)涂層，以便從喇叭孔徑到設(shè)置在天線頂角的變頻器，提供一連續(xù)、均勻、光滑的錐形體。介質(zhì)涂復(fù)可選擇地涂到一個(gè)或多個(gè)圓錐形和圓筒形級(jí)上。
在另一個(gè)實(shí)施例中，能透過KU、C波段或其它頻率的間隔件，把有一定形狀的前向折射同質(zhì)介質(zhì)聚焦透鏡固定到天線孔徑上。該透鏡可以包含一其中心比其邊緣尺寸厚的凸透鏡或一凹透鏡，或其它聚焦形狀。一球狀或其它適當(dāng)幾何形狀和密度的介質(zhì)散射體(一較小直徑的球狀透鏡)也可以耦合到外天線孔徑，也可以有適當(dāng)間隔，可用或不用聚焦透鏡，以調(diào)諧天線。
在另一實(shí)施例中，半球形或拋物線形的反射透鏡被用來增大外喇叭孔徑并預(yù)調(diào)焦所接收的信號(hào)。
在又一實(shí)施例中，天線裝置設(shè)在可遙控的多軸驅(qū)動(dòng)裝置上，整個(gè)裝置安裝在一個(gè)硬的、頻率穿透的、氣體充填的任意幾何形狀的天線罩內(nèi)。
另兩個(gè)實(shí)施例公開了一個(gè)伸縮式喇叭結(jié)構(gòu)和一線性陣列安裝架。
本發(fā)明的上述目的、優(yōu)點(diǎn)和特征及它的詳細(xì)結(jié)構(gòu)將通過后面參照附圖所作的詳細(xì)描述而變得更為清楚。在描述之前，應(yīng)該理解的一點(diǎn)是下面的描述只是本發(fā)明的較佳的和幾種可供選擇的實(shí)施例，以及對(duì)本發(fā)明設(shè)想所做的一些變化，而不能理解為是對(duì)本發(fā)明的精神和范圍的限制，本發(fā)明的精神和范圍應(yīng)如后面的權(quán)項(xiàng)所述。


圖1為本發(fā)明天線各級(jí)構(gòu)成總體圖。
圖2表明有涂層的天線內(nèi)部的剖視圖。
圖3表示包含折射聚焦透鏡天線的透視圖。
圖4為機(jī)動(dòng)天線下行組件的部分等比例視圖。
圖5表示相對(duì)于裝在第一級(jí)孔徑內(nèi)的介質(zhì)散射體、在每一級(jí)中具有獨(dú)立安裝的介質(zhì)鑲嵌物(插入物)的天線結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖5a是圖5天線的信號(hào)變換電路的視圖。
圖6是安裝在第一級(jí)中一端扁平的半球散射體的局部剖視圖。
圖7是伸縮式(telescoping)天線結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖8a是本發(fā)明的兩天線線性相控陣列。
圖8b顯示了本發(fā)明天線的2×3相控陣列。
圖9a、9b和9c表示了對(duì)表2的具有多種內(nèi)部喇叭處理的天線結(jié)構(gòu)之一所測(cè)得性能數(shù)據(jù)的極座標(biāo)波形，也表明了其軸向增益的改進(jìn)及波束寬度和邊波瓣的減少。
參見圖1。圖中顯示了本主題發(fā)明的圓錐喇叭天線的各級(jí)的總體結(jié)構(gòu)，本發(fā)明可用于任何直視通信包括衛(wèi)星通信系統(tǒng)。如所述，天線裝置2包含第一主圓錐級(jí)4，它從具有直經(jīng)“A”的外側(cè)信號(hào)接收孔徑6以角位移或喇叭角“01”向里逐漸縮小到具有直徑為“B”的中間圓筒形耦合級(jí)8。其半角 (θ1)/2 在24至34度范圍內(nèi)，直徑A通常低于所接收到的有用信號(hào)的3個(gè)波長(zhǎng)。從耦合級(jí)8向后延伸的是第二圓錐級(jí)10，它與第一級(jí)4處于同軸位置。級(jí)10以角位移或喇叭角“02”向里逐漸縮小?！?2”一般比01小1到5度。其半角在20度至30度范圍內(nèi)。逐漸縮小的級(jí)10同軸地終止于在其輸入端具有直徑“C”的由圓形到矩形波導(dǎo)過渡區(qū)12，該過渡區(qū)12與傳統(tǒng)的低噪聲前置放大器或與下行變頻器16相容，該下行變頻器16耦合具有適合于接收器18的頻率的接收信號(hào)。一個(gè)向前的反射聚焦透鏡14也安裝到接收孔徑6中，用以改進(jìn)天線的增益特性。如圖1，該透鏡14包含具有半徑為“R”的半球狀反射器凹透鏡。此外還有一個(gè)具有半徑“γ”的同軸球狀介質(zhì)散射器19可與任何反射或折射聚焦透鏡14共同使用，或單獨(dú)應(yīng)用。通常取γ＜1/4A。反射透鏡擴(kuò)大接收孔鏡6并對(duì)入射信號(hào)進(jìn)行預(yù)聚焦，散射器19則提供介質(zhì)負(fù)載以改進(jìn)天線增益，且通過沿著縱軸17前后移動(dòng)即可進(jìn)行調(diào)諧。散射器19及各種介質(zhì)涂層或插入物，可以改變輸入信號(hào)的較高次模式的相位，使這些模式加在中心模式上，而不是使這些模式的能量散失到邊瓣中去。關(guān)于這一點(diǎn)下面將加以詳細(xì)的敘述。尺寸“D”、“E”和“F”反映了天線級(jí)4、8和10的相對(duì)長(zhǎng)度。根據(jù)主接收頻率，級(jí)4、8和10的每個(gè)相對(duì)尺寸是可以以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)來決定的。下面表Ⅰ中情況1列出了在KU頻帶上試驗(yàn)的天線尺寸，而情況2列出的另一KU頻帶的天線尺寸，我們認(rèn)為它更接近理論最佳尺寸。情況3列出了用于C頻帶范圍的第三個(gè)天線的尺寸。
表Ⅰ天線測(cè)得值情況頻帶A(厘米)B(厘米)C(厘米)D(厘米)E(厘米1KU2552.543.819.12KU2552.552263C75157.515678續(xù)表1
情況頻帶F(厘米)θ1/2(度)θ2/2(度)R(度)γ(度)1KU231.829.322.83.22KU22721.8303.83KU62721.89011.4除了通過實(shí)驗(yàn)構(gòu)成的、顯示上述尺寸的天線以外，同時(shí)也對(duì)圖1天線結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，且從電氣和經(jīng)濟(jì)兩方面與通常所用的拋物面反射器天線和分層圓錐喇叭天線(corrugatedconicalfeedhomantennas)進(jìn)行了比較。根據(jù)這樣的電氣性能的研究，證明了本發(fā)明天線具有較高的軸向增益、較低的邊瓣的電平、相等的E和H平面的波束寬度(即低的交叉極化)和具有波束寬度可變的性能。最后，實(shí)驗(yàn)測(cè)試所證實(shí)的這些研究表明圖1的結(jié)構(gòu)，可以以較小的結(jié)構(gòu)尺寸、較輕的重量和較低的制造成本制造出與已有的反射器天線電氣性能相同的天線。
現(xiàn)請(qǐng)參閱圖2。圖中的剖視圖顯示了天線的電氣作用部分3。該圖是沿縱向中心軸17剖視的、它顯示了圖1中天線2的構(gòu)造。圖2特別表明了天線3的內(nèi)部構(gòu)造，其中有一層導(dǎo)電薄膜層20涂覆在如圖3所示的剛性的外天線殼體32的相應(yīng)內(nèi)表面上。本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例中的導(dǎo)電層20包含高純度銅質(zhì)的無縫層，它均勻地形成在天線的內(nèi)表面上，它具有最小的表面不連續(xù)性。同其它典型的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)一樣，層20的厚度是受到控制的，它與信號(hào)穿透深度有關(guān)，對(duì)于本發(fā)明考慮的頻率，該層厚度小于10微米。或者，高純度銀涂層如無電解銀也可以使用。層20可通過已知的電鍍、噴鍍、或其它薄膜沉積技術(shù)形成，它也可以包含導(dǎo)電的疊層的復(fù)合層、如在銅導(dǎo)電層上加一層銀導(dǎo)電層。以涂復(fù)方式涂復(fù)在導(dǎo)電層20上的是介質(zhì)層22，雖然介質(zhì)材料中有很多，如聚乙稀、聚苯乙稀、陶瓷等都可使用，但在圖2實(shí)施例中，該層由高純度的石蠟構(gòu)成。視介質(zhì)的類型的不同，把這種介質(zhì)加上去的方法可以采用從現(xiàn)有的各種涂層技術(shù)到使用粘合到天線內(nèi)部表面的預(yù)制結(jié)構(gòu)的各種不相同的方式。對(duì)于導(dǎo)電層20和介質(zhì)層22間的交界面，必須根據(jù)結(jié)構(gòu)和粘結(jié)方法加以考慮，因?yàn)樗鼘?duì)天線的電特性是有影響的。
總之，加上去的介質(zhì)層22必須能獲得一個(gè)均勻、光滑、不間斷的具有喇叭角03的錐表面，在理想情況下，從角頂“V”朝外輻射直到剛好接觸第一級(jí)4與中間耦合級(jí)8的交點(diǎn)“M”。雖然在介質(zhì)層22中不呈現(xiàn)不連續(xù)是最佳的，但經(jīng)驗(yàn)證明，在角頂“V”和交點(diǎn)“M”處大約有十六分之一英寸的輕微的不連續(xù)性是可以允許的，它不會(huì)使天線2的信號(hào)增益受嚴(yán)重的影響。介質(zhì)層22的厚度也可稍大些，其最大厚度低于所接收的有用信號(hào)的一個(gè)波長(zhǎng)。如使用預(yù)置結(jié)構(gòu)，以方便鑄造處理。同樣，我們發(fā)現(xiàn)介質(zhì)并不需要復(fù)蓋所有的級(jí)。
應(yīng)該理解的是對(duì)于所接收的頻率來說，上面所說的公差是至關(guān)重要的，因?yàn)樗邮招盘?hào)的波長(zhǎng)僅為二分之一至一英寸的數(shù)量級(jí)，數(shù)量級(jí)為八分之一到四分之一英寸的少量安裝誤差會(huì)引入有害的反射和使角頂V處的信號(hào)增益減少。具體地說，尺寸公差，最好不大于0.1英寸。我們相信，這是能獲得而不會(huì)太影響整個(gè)天線裝置的制造成本的。
再回顧一下表Ⅰ中KU波段情況1和2的天線的尺寸，整個(gè)天線3，按照目前的結(jié)構(gòu)，在長(zhǎng)度上大約為18至24英寸，信號(hào)接收孔徑處大約為8到10英寸，而已有技術(shù)的C-波段天線結(jié)構(gòu)直徑大到16英尺，已有技術(shù)的KU波段結(jié)構(gòu)在收集器上為2至6英尺。而且天線裝置2整體重量在1到2磅的數(shù)量級(jí)上，而與傳統(tǒng)的反射器天線的電氣特性上相比，本發(fā)明具有與其相同的信號(hào)增益，較低的邊瓣、較窄的波束寬度和較低的交叉極化。
接著請(qǐng)參看圖3，同時(shí)請(qǐng)繼續(xù)對(duì)照?qǐng)D1和圖2。圖3展示了天線裝置30的全剖視圖，對(duì)于上述圖1和圖2的電氣作用的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，外殼32更容易看清楚外殼32用來從機(jī)械結(jié)構(gòu)上保護(hù)內(nèi)部形成的導(dǎo)體和介質(zhì)層20和22。因此，要求外殼32盡可能輕，但要根據(jù)用途的不同，提供足夠的強(qiáng)度以對(duì)付各種使用條件。本發(fā)明，外殼32由包括玻璃纖維的內(nèi)殼的復(fù)合結(jié)構(gòu)組成，其內(nèi)部具有所需要的錐角，表面用樹脂/聚脂涂復(fù)，圖中整個(gè)用編號(hào)32表示。出于與通訊系統(tǒng)相連的天線裝置30的安裝和處置的需要，如后面圖4中揭示的裝置，還設(shè)有環(huán)狀隆起件(環(huán)狀脊)34或其它凸緣結(jié)構(gòu)(未畫出)。
安裝到天線30的信號(hào)接收孔徑6上的是一個(gè)間隔裝置，它包含圓筒形間隔環(huán)36，整個(gè)間隔裝置對(duì)所接收的頻率是透明的。固定在該間隔環(huán)外端的是一個(gè)前向折射聚焦透鏡38，該透鏡38的焦點(diǎn)與天線30的縱向中心軸17相重合。
圖1所示是一圍繞接收孔徑6的前向部分半球狀或凹反射透鏡14，它與安裝在接收孔徑6的球形介質(zhì)散射器19相結(jié)合，而圖3中透鏡38包含一凸透鏡，它從較厚的中心部分朝著較薄的外邊緣變薄?；蛘撸渌劢雇哥R形狀也可以采用。雖然各種其它適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)材料、只要間隔器36能支持住它們并且結(jié)合后不降低天線的性能都可使用，但最好透鏡38用與層22同質(zhì)的介質(zhì)制作。
在后一方面，間隔器36包含一圓筒形介質(zhì)環(huán)部件，它通過粘結(jié)劑或機(jī)械連接與接收孔徑6相結(jié)合，或者可構(gòu)成外殼32的延伸部。如果不用環(huán)部件，也可用其中間開孔的從外孔徑輻射延伸的多個(gè)支柱即支撐件來替代，但這種裝置不太理想，因?yàn)檫@樣一來，導(dǎo)體層20遭腐蝕的可能性較大，因此間隔器透鏡裝置36、38組成的組件必須盡可能不讓喇叭的內(nèi)部暴露于腐蝕物質(zhì)。下面圖6示出了一種一端扁平的半球狀散射器的結(jié)構(gòu)，它封閉了接收孔徑6。
安裝到天線30最里端的波導(dǎo)端12處的是圓形-矩形波導(dǎo)過渡區(qū)40、-波導(dǎo)耦合器42和它的安裝硬件44，它們耦合所接收的信號(hào)，把接收器電路18可使用的頻率的信號(hào)傳輸給接收器。從圖3可見，介質(zhì)層22僅圓錐形地復(fù)蓋極8和10。
圖1天線結(jié)構(gòu)已證實(shí)了工作于8到12.5千兆赫的頻率范圍。獲得了與現(xiàn)有反射器/喇叭天線不相上下的軸向增益值，且與通常的電視接收機(jī)和放大器電路18，存在信號(hào)的兼容性。具體地說，表1的天線已證明共有30db的信號(hào)增益特性，有了這個(gè)增益，在比較小的信號(hào)接收孔徑6上收到的信號(hào)，也以足以滿足接收器電路18的輸入要求。
下面參看圖4。圖中示出是一定向天線裝置49的結(jié)構(gòu)的剖視圖，它可用于衛(wèi)星通信地面線路(下行線路)中。具體地說，圖4的裝置49包含剛性球形外殼或天線罩[任意的]50，其典型直徑低于24英寸，它能透過所需接收的頻率。此外殼50可通過一可調(diào)節(jié)的、與其形狀一致的安裝環(huán)52固定在一安裝面上，如屋頂或其它建筑物上。其中外殼50可旋轉(zhuǎn)直到天線30和支撐軸64處于適當(dāng)?shù)拇怪焙头较驅(qū)?zhǔn)為止。一屏蔽的消除應(yīng)力的導(dǎo)體54、例如一多導(dǎo)體同軸電纜通過氣密封口56安裝，該密封口56設(shè)在后殼表面上。電纜54把由傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的低噪聲塊、下變頻器58產(chǎn)生的接收信號(hào)耦合到安裝在使用者屋內(nèi)的電視調(diào)諧器60和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路62上。
球形天線罩50用來防止喇叭天線30受風(fēng)雨的損傷和腐蝕。另外，殼50內(nèi)充有惰性氣體如氮，因種種原因也可添加示蹤氣體，以保護(hù)內(nèi)部元件，尤其是導(dǎo)體層20。由于天線尺寸小，與KU波段相容的組件49所提供的裝置，其直徑不到30英寸。與球形罩內(nèi)的天線耦合連接的裝置可使天線殼體的縱向中心軸與預(yù)定的空間坐標(biāo)對(duì)齊，還設(shè)有可調(diào)節(jié)安裝天線罩到支撐表面的裝置。
喇叭天線裝置30經(jīng)緊固凸出件34(參見圖3)和夾緊環(huán)65固定到具有單軸向運(yùn)動(dòng)的軸64上(即一個(gè)指北赤道固定架)。而軸64則由控制器62加到電動(dòng)機(jī)66的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，遙控驅(qū)動(dòng)。在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，控制器62將數(shù)字驅(qū)動(dòng)信號(hào)加到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)66使其運(yùn)動(dòng)。
裝置49的正常使用和操作需要將裝置49先定位在相對(duì)于垂直軸預(yù)先確定好的平衡位置上，該平衡位置通過找平裝置49及用真正的指北針對(duì)準(zhǔn)軸64的方位而得到。以這個(gè)初始位置為基準(zhǔn)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器62在微處理器的控制下，轉(zhuǎn)動(dòng)天線30使進(jìn)入與天線孔成直視的位于軌道位置中的任一靜止通訊衛(wèi)星的位置座標(biāo)對(duì)準(zhǔn)。如果衛(wèi)星在運(yùn)動(dòng)，或天線系統(tǒng)是可以移動(dòng)的，一種多軸安裝架和更復(fù)雜的微處理器跟蹤控制器能用來使天線30跟蹤衛(wèi)星信號(hào)。
請(qǐng)參看圖5。該剖視圖顯示出了一個(gè)基本上與圖3的天線30相同結(jié)構(gòu)的天線70的結(jié)構(gòu)。下面的表2揭示了用這種結(jié)構(gòu)的多種KU波段天線的相應(yīng)的尺寸。下面的表3示出了表2中各種天線的測(cè)得的增益，這些增益值是從用不同的內(nèi)部介質(zhì)處理的天線測(cè)得的。圖9a至9c進(jìn)一步說明了表Ⅲ中各種內(nèi)部介質(zhì)處理的天線結(jié)構(gòu)(即KU11)所測(cè)得的電性能方面的相對(duì)改進(jìn)。表Ⅱ和Ⅲ的天線的全部測(cè)量都與圖1中的尺寸A-F相對(duì)應(yīng)。
表Ⅱ類型A(厘米)B(厘米)C(厘米)D(厘米)KU1117122.548.83KU15.117.2711.252.549.89KU15.216.582.5415.54KU15.318.038.752.5415.87KU15.416.2582.5415.5KU15.514.1911.242.546.35
KU15.613.5311.242.544.57KU18.117.7582.5419KU18.216.2582.5419續(xù)表Ⅱ類型E(厘米)F(厘米)G1/2G2/2KU1122.86219.514.5KU15.116.966.421714KU15.213.183.0915.311.6KU15.314.785.0816.314.2KU15.416.43.214.911.6KU15.525.676.5212.711KU15.624.964.3213.711.3KU18.116.258.591411.7KU18.216.258.612.811.7
表Ⅲ類型增益(db)頻帶寬度電結(jié)構(gòu)(度)KU1124.2611外露導(dǎo)體KU1125.759插入物80，82KU1127(近似)插入物80，82和密散射體88KU1127.297插入物80，82和泡沫散射體88KU15.123.8外露導(dǎo)體KU15.623.3外露導(dǎo)體KU18.723.3外露導(dǎo)體KU18.823.8外露導(dǎo)體天線70一般地也包含剛性外殼72，它是制作在由若干層石墨浸漬布組成的適當(dāng)形狀的芯子上的，石墨浸漬布用適當(dāng)?shù)沫h(huán)氧樹脂涂復(fù)。通過在芯子上形成外殼，可獲得光滑的內(nèi)殼表面。該內(nèi)部還可以進(jìn)一步用已知的拋光技術(shù)和研磨技術(shù)等各種方法來處理，以便獲得一個(gè)適當(dāng)光滑的內(nèi)表面。
均勻涂復(fù)在外殼72的內(nèi)表面的是導(dǎo)體層74，該導(dǎo)體層可從銅、銀和鋁等良導(dǎo)體中選用。對(duì)表2的結(jié)構(gòu)，該導(dǎo)體層74包含一深度在3到5微米范圍的無電解銀的噴射層。除了KU11結(jié)構(gòu)外，該導(dǎo)體層74都是直接加到外殼72上的。但對(duì)于KU11，使用了疊層導(dǎo)體，其中約5微米厚的電鍍銀層，加在約0.5微米厚的無電解銅層上。
安裝在每個(gè)內(nèi)和外圓錐級(jí)76和78的內(nèi)部的是成圓錐形的電介質(zhì)插入物80和82。每個(gè)插入物80、82的外表面的結(jié)構(gòu)與圓錐級(jí)76、78的錐度相配合。插入物80、82的內(nèi)端表面的喇叭角θ4、θ5相對(duì)于插入物外表面逐漸傾斜2至5度。雖然表2結(jié)構(gòu)的插入物是用整個(gè)插入物結(jié)構(gòu)上密度均勻的聚乙烯材料模壓制成的，但如上所述，其它的介質(zhì)材料也可使用。插入物的喇叭角也可以相互不同。
中心圓筒形級(jí)84的導(dǎo)體層74上沒有涂復(fù)。然而在種種天線構(gòu)造中，它也可以包含一個(gè)適當(dāng)壁厚(未畫出)的筒形介質(zhì)插入物。業(yè)已證明這樣的插入物能減少E-H平面的交叉極化。
安裝在外端級(jí)78里面的是個(gè)球狀散射體88，它的結(jié)構(gòu)直徑基本上與接收孔徑86的直徑A相同。這樣的散射體結(jié)構(gòu)與圖1中較小散射體19的結(jié)構(gòu)相對(duì)照。
申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，通過對(duì)介質(zhì)插入物80、82及散射體88的相對(duì)長(zhǎng)度、厚度和密度的控制，能改善天線的軸向增益和方向性。而且，在增益改善的同時(shí)，信號(hào)交叉極化及邊瓣也下降。這些電氣性能的改進(jìn)從表Ⅲ和圖9a至9c中可以得到證明。
極坐標(biāo)波形圖9a至9c具體地揭示了KU11天線結(jié)構(gòu)的測(cè)得的相對(duì)電增益和邊瓣數(shù)據(jù)。圖9a是在外露導(dǎo)體層20情況下測(cè)得的，雖然所示增益可用于某些應(yīng)用，但存在小的邊瓣。在插入兩個(gè)喇叭狀錐形介質(zhì)插入物80、82后，軸向增益增加且邊瓣下降如圖9b所示。波束寬度也變窄了，它是在中心垂直軸兩側(cè)的3db點(diǎn)上測(cè)量的。加上一介質(zhì)部件如泡沫狀散射體88(圖9c)后，軸向增益進(jìn)一步改善，且波束寬度進(jìn)一步變窄。這種介質(zhì)部件對(duì)于所接收的電磁波信號(hào)具有非均勻密度。從這些波形圖明顯可見，變化圓錐級(jí)4、8和10的內(nèi)部介質(zhì)處理會(huì)引響并改善軸向增益，波束寬度變窄且邊瓣基本上減少到零。由此可確信如對(duì)本發(fā)明其它天線結(jié)構(gòu)作類似的內(nèi)部處理，也可獲得類似的結(jié)果。
雖然在適當(dāng)條件下它們是可以改變的，但目前這些插入物80、82和介質(zhì)部件如散射體88的介質(zhì)材料都是同質(zhì)的。在結(jié)構(gòu)之間或每個(gè)結(jié)構(gòu)之內(nèi)，可能發(fā)生它們是不同的情況。同樣每種材料的相對(duì)密度也是可以適當(dāng)改變的。關(guān)于這后一點(diǎn)，申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，與使用同樣形狀的實(shí)心介質(zhì)相比，泡沫狀或氣泡化的介質(zhì)散射體88可以提高天線增益。然而對(duì)所有插入物和散射體88的復(fù)合介質(zhì)常數(shù)，取1.5到2.5的范圍被認(rèn)為是最佳的。
取介質(zhì)部件如散射體88的尺寸接近接收孔徑86的大小的進(jìn)一步的目的是可以在接收孔徑86中安置散射體88的全部或主要部分。這樣安裝的優(yōu)點(diǎn)在于天線70的內(nèi)部可以和外界隔離(密封)避免污染導(dǎo)體層74的任何暴露部分。請(qǐng)回憶一下，導(dǎo)體層是可以有各種各樣的暴露的，或如所述在中心級(jí)84，或者，天線使用長(zhǎng)度比所述為短的插入物80和82。采用這樣的密封安裝，也可以形成氣體密封并用適當(dāng)?shù)亩栊詺怏w填入喇叭狀內(nèi)部，從而可免去安裝天線罩50。
請(qǐng)參看圖5a。圖中安裝到天線70的最里端的是信號(hào)變換電路90，對(duì)表2的天線，它包含圓形到矩形的過渡部分92，由兩個(gè)90度部分94組成的H-平面彎曲部分93和低噪聲塊接收器96。目前申請(qǐng)人使用由加利福尼亞放大器廠制造的型號(hào)為KU117HMT的接收器。
參看下一個(gè)圖6，它是圖5天線(不完全無導(dǎo)體層74)的部分剖視圖，其中介質(zhì)散射體100包含一一端扁平的半球結(jié)構(gòu)。即它不是完全球狀的散射體88，而是內(nèi)側(cè)表面102和外側(cè)表面104是扁平的半球形散射體100。散射體100也是由氣泡化聚乙烯材料做成的。雖然在散射器和插入物82之間出現(xiàn)小空隙106，但是散射器的形狀可適當(dāng)做些變化來消除任何這樣的空隙106。
再參看圖7，它是套筒式(伸縮式)天線結(jié)構(gòu)110的剖示圖，這種天線的結(jié)構(gòu)與圖5的天線相類似。不同的是外部玻璃纖維殼112由兩個(gè)套筒部分114和116構(gòu)成。套筒部分114、116一個(gè)配置在另一個(gè)上形成與外殼72部分相似的復(fù)合天線外殼結(jié)構(gòu)。適當(dāng)制成的耦合環(huán)118(圖中以槽表示)設(shè)在部分116的里端，它(116)與114部分的外端120(圖中以珠點(diǎn)表示)相配?！癘”形環(huán)密封(圖中未畫出)或其它傳統(tǒng)密封裝置可用于該接合處，以確保連接處不透風(fēng)雨。一夾緊式連接器(未畫出)也可用來進(jìn)一步加強(qiáng)接合處。進(jìn)而互鎖槽可以制作在外殼部分114、116上，當(dāng)將部分116向前拉時(shí)，槽就彼此互相鎖住。如果不用涂復(fù)的導(dǎo)體層，也可在天線部分114和116的內(nèi)表面上加上柔軟的導(dǎo)電層122。例如，可以使用各種金屬絲織物或金屬化的塑料疊層片。條件是任何材料都必須在微波頻率上顯示出合適的表面導(dǎo)電性?；蛘撸嵝詫?dǎo)體層122附著(粘結(jié))在天線部分114和116的內(nèi)部，只有一個(gè)柔性接合處124在天線部分彼此耦合處或其附近。
圖8a和8b是本天線結(jié)構(gòu)的陣列結(jié)構(gòu)126和127，其中幾個(gè)相同的天線128的喇叭接收孔徑分別設(shè)置成一直線和一2×3的二維陣列。把每個(gè)天線與另一天線并以適當(dāng)結(jié)構(gòu)方式和塊接收器96相連接的是波導(dǎo)130。這種組合天線裝置的波束的相位彼此相互重疊，從而獲得較強(qiáng)的信號(hào)增益，且波束寬度減小。而且，由于天線128具有小的尺寸、窄的波束寬度和低的邊瓣，可以預(yù)料陣列126和127可以形成較小的結(jié)構(gòu)，且可以和彼此較接近的軌道中的衛(wèi)星通信而不會(huì)受到鄰近天線的干擾。
雖然本發(fā)明就多個(gè)較佳實(shí)施例作了描述，但應(yīng)該理解，參照本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域熟悉的人還可以據(jù)以提出其它實(shí)施例。因此，本發(fā)明的專利保護(hù)應(yīng)包括在下面權(quán)項(xiàng)的總的精神實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)的所有那些等效的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種圓錐形喇叭天線，其特征在于包含(a)剛性殼體，其內(nèi)部包含具有一外孔徑的錐形(逐步變小的)第一區(qū)，從所述外孔徑朝里以第一喇叭角逐步縮小到一圓筒形區(qū)，再從所述圓筒形區(qū)的內(nèi)端邊有一第二錐形區(qū)以第二喇叭角由大變小地延伸到一內(nèi)孔徑，其中，每個(gè)所述區(qū)與其它區(qū)相對(duì)于一縱向中心軸是同軸的；(b)有導(dǎo)體復(fù)蓋所述殼體的全部表面；且(c)一錐形介質(zhì)層，它有一至少與所述第一和第二錐形區(qū)之一的一部分配合的外側(cè)表面，且還有一從所述外側(cè)表面以逐漸縮小的第三喇叭角沿平面輻射的內(nèi)側(cè)錐形表面。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于還包含從所述內(nèi)孔徑向后延伸的圓形-矩形波導(dǎo)過度裝置。
3.如權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于還包含安裝在所述外孔徑的介質(zhì)聚焦透鏡。
4.如權(quán)利要求3所述裝置，其特征在于還包含能透過預(yù)定頻率的入射電磁波的間隔裝置，所述間隔裝置用來支撐所述透鏡使其相對(duì)于所述外孔徑有一定的間隔。
5.如權(quán)利要求4所述裝置，其特征在于所述間隔裝置包含一圓筒形環(huán)。
6.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所述間隔裝置的圓筒形環(huán)還包含多個(gè)從所述外孔徑徑向延伸的支撐件。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于還包含安裝在所述天線四周的、能透過預(yù)定頻率的入射電磁波的防風(fēng)雨的罩。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于所述罩是氣密的且充有惰性氣體。
9.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于還包含與所述天線耦合的、使縱向中心軸與預(yù)定的空間坐標(biāo)對(duì)齊的裝置。
10.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所述透鏡具有折射的入射表面。
11.如權(quán)利要求10所述裝置，其特征在于還包含，其半徑低于所述外孔徑半徑的一半的介質(zhì)球，它沿所述縱向軸被支承離所述外孔徑一預(yù)定距離處。
12.如權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于還包含同軸地安裝在所述外孔徑上的反射聚焦透鏡。
13.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述第一區(qū)的半喇叭角在24到34度范圍內(nèi)，所述第二區(qū)的半喇叭角在20到30度范圍內(nèi)，且所加的介質(zhì)層形成一連續(xù)的內(nèi)表面，其在所述外孔徑處的最大厚度低于介質(zhì)中的電磁波的一個(gè)波長(zhǎng)。
14.一喇叭天線，其特征在于包含(a)防護(hù)殼體部件，其內(nèi)部包含第一和第二同軸的錐形信號(hào)接收級(jí)，相互經(jīng)一中間圓筒形級(jí)彼此耦合(連接)，且其中所述第二級(jí)的喇叭角大于所述第一級(jí)的喇叭角;(b)一導(dǎo)體層復(fù)蓋所述殼體部件的全部?jī)?nèi)表面;且(c)一錐形介質(zhì)層，它至少復(fù)蓋第一和第二錐形級(jí)之一的一部分導(dǎo)體層，它有以逐漸減小的第三喇叭角平面輻射的內(nèi)表面，所述介質(zhì)的最大厚度低于所接收的有用信號(hào)的一個(gè)波長(zhǎng)。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于所述第一級(jí)的角位移(半喇叭角)在24到34度范圍內(nèi)。
16.如權(quán)利要求14所述裝置，其特征在于所述第二級(jí)的角位移(半喇叭角)在20到30度范圍內(nèi)。
17.如權(quán)利要求14所述裝置，其特征在于所述第一級(jí)的角位移在24到34度范圍內(nèi)，所述第二級(jí)的在20到30度范圍內(nèi)，所加介質(zhì)涂層形成一連續(xù)的內(nèi)表面、其最大厚度低于所接收的有用信號(hào)的一個(gè)波長(zhǎng)。
18.如權(quán)利要求14所述裝置，其特征在于所述導(dǎo)體層是從銅、銀和鋁中選用的一金屬。
19.如權(quán)利要求14所述裝置，其特征在于還包含同軸的、對(duì)一定頻率電磁入射波聚焦的透鏡，該透鏡耦合連接到所述第一級(jí)的外孔徑上。
20.如權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于所述外孔徑的直徑低于所接收到的有用信號(hào)的3個(gè)波長(zhǎng)。
21.如權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于還包含其半徑低于所述外孔徑半徑一半的介質(zhì)球，它沿縱向軸被支承在離所述外孔徑預(yù)定距離處。
22.一錐形喇叭天線其特征在于包含(a)剛性殼體，其內(nèi)部包含一具有一外孔徑的錐形第一區(qū)，朝里以24到34度的第一半喇叭角逐漸縮小到一圓筒形中心區(qū)，再從所述圓筒形區(qū)的內(nèi)端邊，有一第二錐形區(qū)以20到30度的逐漸縮小的第二半喇叭角由大變小地延伸到一內(nèi)孔徑，且其中每個(gè)所述區(qū)相對(duì)于一縱向中心軸與其它區(qū)是同軸的;(b)一導(dǎo)體層復(fù)蓋所述殼體的內(nèi)表面;和(c)一錐形介質(zhì)層，它具有至少復(fù)蓋第一和第二錐形級(jí)之一的一部分的一個(gè)表面，還有一以一逐漸縮小的第三喇叭角由大變小地從該一表面輻射的相反表面，介質(zhì)層的最大厚度低于所接收的有用信號(hào)的一個(gè)波長(zhǎng)。
23.如權(quán)利要求22所述裝置，其特征在于還包含一介質(zhì)部件，該部件的最寬部分尺寸上小于所述外孔徑，且同軸地安置在所述外孔徑上。
24.如權(quán)利要求23所述裝置，其特征在于包含(a)包封所述殼體的充填氣體的罩子;(b)可調(diào)節(jié)地安裝所述罩子到支撐(靜止)表面的裝置;(c)在所述罩內(nèi)支撐所述殼體并軸向地將所述縱向中心軸與預(yù)定的空間座標(biāo)對(duì)準(zhǔn)的裝置。
25.一錐形喇叭天線，其特征在于包含(a)一剛性殼體，其內(nèi)部包含具有一外孔徑的錐形第一區(qū)，朝里以第一喇叭角逐漸縮小到一圓筒形區(qū)，再從該圓筒形區(qū)的內(nèi)端邊有一第二錐形區(qū)以第二喇叭角由大逐漸變小地延伸到一內(nèi)孔徑，其中所述每個(gè)區(qū)相對(duì)于一縱向中心軸與其它區(qū)是同軸的;(b)一導(dǎo)體層復(fù)蓋所述殼體的整個(gè)內(nèi)表面;和(c)一介質(zhì)層至少復(fù)蓋第一和第二錐形區(qū)之一的導(dǎo)體層，且其中介質(zhì)層的一內(nèi)表面以第三喇叭角相對(duì)于鄰接的錐形區(qū)作錐形延伸。
26.如權(quán)利要求25所述裝置，其特征在于還包含一介質(zhì)部件，安裝在所述第一錐形區(qū)的內(nèi)部，以使導(dǎo)體層基本上被密封而與大氣污染隔離。
27.如權(quán)利要求26所述裝置，其特征在于所述介質(zhì)部件基本上安裝在所述第一錐形區(qū)的內(nèi)部。
28.如權(quán)利要求26所述裝置，其特征在于所述介質(zhì)部件對(duì)于所接收的電磁波信號(hào)具有非均勻密度。
29.如權(quán)利要求25所述裝置，其特征在于所述導(dǎo)體層包含彼此相互重疊的至少第一和第二導(dǎo)體層。
30.如權(quán)利要求25所述裝置，其特征在于所述導(dǎo)體層是柔性的，且所述殼體包含若干段(部分)、這些部分(段)相互套筒式地安裝。
31.如權(quán)利要求25所述裝置，其特征在于還包含多個(gè)天線，它們的外孔徑相鄰地安裝在一個(gè)平面陣列中;并有用于耦合連接所述每個(gè)天線以及和信號(hào)接收器連接的裝置。
32.如權(quán)利要求25所述裝置，其特征在于還包含多個(gè)天線，它們的外孔徑相鄰地安裝在一直線上;并有用于相互耦合連接所述每個(gè)天線以及和信號(hào)接收器連接的裝置。
33.如權(quán)利要求25所述裝置，其特征在于還包含一筒狀介質(zhì)部件，它與所述圓筒形區(qū)的導(dǎo)體部分相配合。
34.如權(quán)利要求25所述裝置，其特征在于所述介質(zhì)層包含至少一個(gè)具有內(nèi)、外孔徑的介質(zhì)插入物，一錐形外表面以第一喇叭角從內(nèi)孔徑朝外平面輻射，和一錐形內(nèi)表面以逐漸縮小的第二喇叭角從第一喇叭角朝外作平面輻射。
35.一錐形喇叭天線，其特征在于包含(a)一剛性殼體，其內(nèi)部包含一具有外孔徑的錐形第一區(qū)，它以第一喇叭角朝里逐漸縮小到一圓筒形區(qū)，再從該圓筒形區(qū)的內(nèi)端邊有一第二錐形區(qū)以第二喇叭角由大變小地延伸到一內(nèi)孔徑，其中所述每個(gè)區(qū)相對(duì)于一縱向中心軸與其它區(qū)是同軸的;(b)一導(dǎo)體層復(fù)蓋所述殼體的整個(gè)內(nèi)部;和(c)第一和第二介質(zhì)插入物，其中每個(gè)包含與第一和第二錐形區(qū)的所述導(dǎo)體部分相配合的錐形外表面，還有一錐形內(nèi)表面以一逐漸減小的喇叭角從所述的外表面作喇叭形延伸。
36.如權(quán)利要求35所述裝置，其特征在于還包含一將所述導(dǎo)體密封于對(duì)電磁波為惰性的惰性氣體環(huán)境中的裝置。
37.如權(quán)利要求35所述裝置，其特征在于還包含一安裝在所述第一錐形區(qū)中的第三介質(zhì)部件。
全文摘要
一種小接收孔徑的前向天線，它包含一錐形外殼，其內(nèi)部形成具有喇叭角01、02的至少第一和第二喇叭形的導(dǎo)電級(jí)，經(jīng)中間圓筒形級(jí)相互剛性或套筒式耦合連接。在一種結(jié)構(gòu)中介質(zhì)涂層用來在所有級(jí)上形成錐形光滑的內(nèi)表面。在另外的結(jié)構(gòu)中一個(gè)或多個(gè)錐形喇叭級(jí)和圓筒形級(jí)包含圓錐介質(zhì)插入物或涂層。在相對(duì)于天線輸入口可安裝在不同位置處的是各種前向聚焦透鏡或同質(zhì)介質(zhì)散射器。一遙控軸向安裝組件置于充有氣體的可以安裝在屋頂上的天線罩內(nèi)。
文檔編號(hào)H01Q19/08GK1047170SQ9010023
公開日1990年11月21日 申請(qǐng)日期1990年1月11日 優(yōu)先權(quán)日1989年1月11日
發(fā)明者奧丁·安德森, 多耐德·安德森, 拉碼克利西那·那爾, 米確爾·拉貝爾 申請(qǐng)人:麥克羅皮恩公司