[發明專利]平板天線的定向耦合器饋電

有效

• 申請號: 201780068086.3
• 申請日: 2017-11-03
• 公開（公告）號: CN109923735B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 本杰明·塞克斯;埃里克·施普頓;大衛·勒貝格;莫桑·薩茲加爾;賴安·史蒂文森;克里斯·M·艾蘭德爾
• 申請（專利權）人: 集美塔公司
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q9/06;H01Q21/06;H01Q9/27;H01Q11/08
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王璇;李新娜

本發明公開了具有定向耦合器饋電和波導的諸如平板、漏波天線的天線。在一個示例中，天線包括具有天線元件的表面、導波傳輸線和耦合表面。導波傳輸線提供導向饋電波。耦合表面位于導波傳輸線和具有天線元件的表面之間并將其分隔開。耦合表面控制導向饋電波到天線元件的耦合。耦合表面還可以對導向饋電波進行空間濾波，以為天線元件提供更均勻的功率密度。導向饋電波可以是高功率密度的電磁波或密度徑向衰減的電磁波。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2016年11月3日提交的申請號為62/416,907的名稱為“定向耦合器饋電(DIRECTIONAL COUPLER FEED)”的美國臨時專利申請以及于2017年11月2日提交的申請號為15/802,320的名稱為“平板天線的定向耦合器饋電(DIRECTIONAL COUPLER FEEDFOR FLAT PANEL ANTENNAS)”的美國申請的優先權和權益，此兩者均通過引用并入本文并共同轉讓。

技術領域

本發明的示例和實施例屬于通信領域，包括衛星通信和天線。更特別地，本發明的示例和實施例涉及平板天線的定向耦合器饋電。

背景技術

衛星通信涉及電磁波的傳輸。電磁波可以具有較小的波長，并且可以在千兆赫(GHz)范圍內的高頻率下進行傳輸。衛星天線可以產生聚焦的高頻電磁輻射束，允許具有寬帶寬和高傳輸速率的點對點通信。一種類型的衛星天線是平板天線。這種類型的天線包括具有用以接收和發射電磁波的偶極子或其他輻射元件的多個面板或區段。如果天線元件以串聯方式饋電或者如果天線元件沿饋電波導的長度分布，則與周期性漏波天線一樣，饋電波沿平板天線的孔徑或面積傳播并且功率密度分布由于天線元件的輻射而沿孔徑衰減。期望跨天線孔徑的功率密度分布盡可能均勻，以便最大化天線的孔徑效率。

發明內容

公開了具有定向耦合器饋電和波導的天線，諸如平板天線、漏波天線。在一個示例中，天線包括具有天線元件的表面、導波傳輸線和耦合表面。導波傳輸線提供導向饋電波。耦合表面位于導波傳輸線和具有天線元件的表面之間并將其分隔開。耦合表面用于控制導向饋電波到天線元件的耦合。耦合表面可以控制導向饋電波到天線元件的垂直耦合或橫向耦合。耦合表面還可以對導向饋電波進行空間濾波，以提供更均勻的功率密度，從而對天線元件提供更均勻的激勵。導向饋電波可以是高功率密度的電磁波或高功率密度的徑向衰減的電磁波。

在一個示例中，天線元件可以是散射天線元件，并且表面可以是天線的散射表面。在一個示例中，導波傳輸線可以是邊緣饋電柱形波導、中心饋電柱形波導、線性波導或條帶線傳輸線的一部分。波導可包括頂部波導和底部波導。在一個示例中，底部波導中的功率密度可以通過耦合表面饋入頂部波導，以補償頂部導向件中的功率衰減。

描述了其他天線、方法、系統和耦合器饋電。

附圖說明

從下面給出的詳細描述和各個示例的附圖及示例將更全面地理解本發明，然而，這些不應被視為將本發明限制于特定示例和示例，而是僅用于解釋和理解。

圖1示出了均勻孔徑功率分布、中心饋電孔徑分布和邊緣饋電孔徑分布的示例。

圖2A示出了提供改進的且更均勻的孔徑分布的中心饋電天線的橫截面視圖的一個示例。

圖2B至圖2C示出了圖2A的中心饋電天線的耦合表面或定向耦合器的俯視圖和仰視圖的示例。

圖2D示出了從中心饋電天線的邊緣過渡疊層的角度看的橫截面視圖的一個示例。

圖2E示出了從中心疊層的角度看的圖2A的中心饋電天線的三維視圖。

圖3A示出了涉及兩個元件的耦合模式理論的示例性示圖。

圖3B示出了示出針對耦合模式理論微分方程定向耦合器饋電天線的區域關系的示例性示圖。