[發明專利]天線組件

在審

• 申請號: 201710333618.3
• 申請日: 2017-05-04
• 公開（公告）號: CN107369878A
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 大衛·利維;布林德·巴蒂亞;亞伊爾·舍邁什;邁克爾·西加洛夫;本亞明·恩格爾;阿米爾·哈伯爾;保羅·馬吉斯
• 申請（專利權）人: 松下航空電子公司
• 主分類號: H01Q1/12
• 分類號: H01Q1/12;H01Q1/28;H01Q21/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 唐京橋,陳煒

相關申請的交叉引用

本申請是2016年5月11日提交的在先美國臨時專利申請第62/334,548號的非臨時申請。上述在先申請的內容出于任何和所有目的在此全部合并到本文中。

聲明：聯邦政府資助的研究

不適用。

技術領域

本公開內容涉及用于衛星通信的天線，更具體地，涉及包括被配置成作為相控陣來操作的天線元件的陣列的天線組件。

背景技術

一種用于衛星通信的天線組件的常規方法已提供了拋物面形狀，即盤形，并將其指向衛星。這是針對地面基礎施設，特別是針對與地球同步衛星的通信的一種高效且經濟有效的解決方案。對于一些交通工具應用也是令人滿意的，例如在海運行業中，船舶以相對較低的速度行進，在這種情況下，低剖面天線組件對于減少阻力不是至關重要的。此外，較大的重量和功率要求更容易接受海洋水面船舶。

已經進行了一些嘗試來在飛行器上提供拋物面類型的天線。然而，這些應用已被限制在可以將天線包圍在天線罩后面以減少阻力的區域。這限制了天線組件的大小，因此限制了天線組件的性能。此外，飛行器相對于海洋船舶以更高的速率移動，并且在保持組件相對于衛星的正確定向(即，保持組件指向衛星)時經常遇到困難。雖然對于一些軍事和商業應用令人滿意，但是已經嘗試了針對用于商業客運的飛行器的其他解決方案，例如被配置成在相控陣中一起協同作用的平面陣列天線。

代替用于集中和引導信號的大拋物面結構，平面天線陣列采用一組較小的天線元件。具體地，來自陣列的每個元件的信號被組合以產生具有預定形狀和方向的波束。波束方向根據需要通過控制系統進行改變，該控制系統對發射至陣列元件的信號和從陣列元件接收的信號的相位和增益進行調節，以組合各個信號來形成和引導波束。

用在交通工具，特別是飛行器上的平面相控陣的優點在于陣列的低剖面。也就是說，陣列可以形成為具有基本上平坦的表面。然而，存在一些缺點，其中主要的一個是波束可以被引導或轉向的角度的范圍有限。過去，該范圍已經被限制在將波束從垂直于陣列的平面約45度偏轉到60度的方向。盡管可以將波束轉向成超出該范圍的角度，但接收和發射性能趨于迅速下降。已經進行了嘗試以通過使平面陣列能夠圍繞一個或更多個軸旋轉來擴大有效偏轉范圍。盡管使陣列可旋轉的確擴大了可以保持標稱的接收和發射性能的角度的范圍，但需要添加提供可旋轉軸的安裝結構，這顯著增加了重量。此外，安裝結構需要用于安裝結構本身的空間，并且允許陣列的旋轉，這增加了所得到的天線組件的剖面高度。此外，使平面陣列反復旋轉趨于減少平均故障間隔時間(MTBF)。

最后，需要操作相控陣的功率，這導致必須耗散大量廢熱。這可能是困難的，因為包圍天線組件的天線罩留住了熱量，并且過高的溫度會使陣列的性能劣化。此外，相控陣所需的功率導致燃料消耗增加。因此，需要更好的解決方案。

發明內容

一方面，公開了一種天線組件。該天線組件包括支撐件和設置在支撐件中的天線片。天線片形成形狀基本上與截錐體的側表面對應的外表面。截錐體包括中心軸，天線片圍繞截錐體的中心軸設置并且從其傾斜。每個天線片包括相對的端，其中一端比另一端窄。

天線元件的平面陣列設置在每個天線片上，其中，每個陣列的天線元件被構造成作為相控陣來操作。控制系統連接至天線元件的平面陣列，其中，該控制系統被配置成選擇性地激活及去激活每個平面陣列。

另一方面，公開了一種用于安裝在交通工具上以支持與衛星通信的天線組件。該天線組件包括支撐件和設置在支撐件中的天線片的外部組，其中，天線片形成形狀基本上與截錐體的側表面對應的外表面。截錐體包括尖端，外部組的天線片圍繞截錐體的尖端延伸，并且天線片的外部組包括內周界。天線片的內部組圍繞天線片的外部組的內周界延伸，天線片的內部組設置在支撐件與截錐體的尖端之間。天線元件的平面陣列設置在天線片的內部組和天線片的外部組的每個天線片上，其中，每個陣列的天線元件被構造成作為相控陣來操作。該天線組件包括連接至天線元件的平面陣列的控制系統，其中，該控制系統被配置成選擇性地激活及去激活每個平面陣列。

又一方面，公開了一種用于安裝在交通工具上以支持與衛星通信的天線組件。該天線組件包括以圍繞中心軸布置成環形結構的天線片，其中，天線片從中心軸朝向交通工具傾斜。前述環形結構中的每個天線片基本上彼此相同。