[發明專利]頻率掃描天線

有效

• 申請號: 200680043323.2
• 申請日: 2006-11-21
• 公開（公告）號: CN101313435A
• 公開（公告）日: 2008-11-26
• 發明（設計）人: 格雷厄姆·皮爾森
• 申請（專利權）人: 普萊斯泰克有限公司
• 主分類號: H01Q3/22
• 分類號: H01Q3/22;G01S13/42
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司
• 代理人: 張龍哺

技術領域

本發明涉及一種頻率掃描天線，尤其涉及一種特別地、但不是排他性地地適用于檢測和監視基于地面的目標的頻率掃描天線。?

背景技術

頻率掃描天線用于雷達系統，以掃描給定區域內出現的目標。如已知的，這樣的頻率掃描陣列可響應具有變化頻率的輸入信號而在角平面(angularplane)內引導波束。頻率掃描陣列的特別例子包括如美國專利號US4868574描述的蛇型波導，和如美國專利號US3290688描述的行波線天線。?

用于引導波束的其他機構包括機械裝置，其包括在空間實際移動的天線，或設置成在其傳輸或接收時引導輻射的相控天線陣列。這種機械雷達系統的問題是其運行依賴物理部件和相關聯的控制和移動部件。該部件的清單昂貴且可要求相匹配的大功率電源。?

一組已知的電子裝置組合是相控天線陣列，相控天線陣列向信號施加各種相移，從而有效地引導所接收和傳輸的波束。這些電子裝置通常用于RF傳感器和通信系統，這是因為它們不牽涉到天線的物理移動并能將波束快速地從一個位置移動到下一位置。盡管裝配有這種裝置的雷達系統可提供極其精確的目標位置的測量值，但是這些類型的電子裝置的問題是適當的波束控制常常要求幾個電子部件陣列；而這增加了雷達系統的物理尺寸、復雜度和成本。?

頻率掃描陣列已經與在另一個平面內轉動的移動部件結合，如美國專利US4868574描述的。但是，這種結合的問題是它招致了常規機械掃描系統的尺寸和成本缺陷，且性能方面不如相控天線系統精確。?

發明內容

與頻率掃描天線相關地，一種特別高效的天線(就復雜度程度-相對低-以及性能-相對好而言)是行波天線。這種行波天線的應用如US5765098所描述的，它描述了用于傳輸衛星系統中信號的單個天線陣列和用于接收衛星系統中信號的單個天線陣列。但是，這種類型天線的問題是它隨著頻率變化僅輻射相對窄的掃描角，這限制了可使用天線的掃描面積；因為相對適中的掃描角通過衛星轉換成了在接收點上的大角度范圍，這種單個天線陣列對于衛星系統之類應用來說由于高空而當然是完全可接受的。

根據本發明一個方面，本發明人開發了一種用于收發射頻能量并能夠引導射頻波束到多個關于該天線結構的多個不同角度的頻率掃描天線結構，該天線結構包括至少兩個陣列天線和用于控制所述兩個陣列天線能量輸入的控制器，其中該陣列天線設置在所述天線結構內，使得所述天線結構能夠針對特定頻率，采用所述兩個陣列天線中的一個引導波束到第一角度，并采用所述兩個陣列天線中的另一個引導波束到不同于所述第一角度的第二角度。?

這樣在本發明的實施例中設置了兩個或更多陣列天線以構成天線結構，并協調向天線結構的各個天線陣列的饋送以使得各掃描區可結合，以生成一個增強的總的掃描區域。在一種設置中天線結構設置成在多個非連接的角區(angular?region)上引導波束，而在另一種設置中在連接的角區上引導波束。上述天線結構能夠方便地采用所述兩個陣列天線中的一個在第一角度范圍(第一角區)上引導波束，并能采用所述兩個陣列天線中的另一個在第二角度范圍(第二角區)上引導波束：第一與第二角區不同，并選擇性地提供大于獨立天線陣列可實現的角度范圍的掃描區域。?

每個所述陣列天線方便地包括用于輸入所述能量的輸入裝置，而控制器設置成輸入能量至各個陣列天線以便引導波束至所述第一和第二角度。更特別地，每個輸入裝置設置成輸入能量至各自陣列天線以在所述連接的或非連接的角區上引導波束。在一種設置中，輸入裝置能與天線陣列的端部連接，并在運行上與頻率發生器相關聯——如以上所描述的——以在多個不同頻率接收包含射頻能量的信號，從而引導波束。?

優選地上述控制器設置成根據預定的順序輸入能量，以在所述第一和第二角度上引導波束，該順序例如包括，輸入能量至第一天線陣列的第一端部，輸入能量至第二天線陣列的第一端部，輸入能量至第二天線陣列的第二端部，以及輸入能量至第二天線陣列的第二端部。?