CN101188327A - 对数周期偶极阵(lpda)天线及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本文提供了一种包括第一天线振子、第二天线振子和传输线结构对的对数周期偶极阵(LPDA)天线。第一天线振子被制成导电材料连续体，以便包括从中央导体向外延伸的多个偶极振子。第二天线振子以相同方式制成，但为第一天线振子的镜像。在一个实施例中，天线振子通过从金属片(例如铝或其合金之一)切割多个偶极振子和中央导体的轮廓而制成。天线振子和传输线结构较佳地被耦合，使得在天线振子与相应传输线结构之间不存在电学不连续。在一个实施例中，导电环氧树脂或钎焊工艺被用于将传输线结构的平坦底面永久地附加到第一和第二天线振子的不同的中央导体。

Description

对数周期偶极阵(LPDA)天线及其制作方法

技术领域

本发明涉及宽带天线设计，尤其涉及在宽频范围内具有改进性能的对数周期偶极阵(LPDA)天线。

背景技术

以下描述和示例仅作为背景给出。

对于许多应用而言，对数周期偶极阵(LPDA)天线是通用宽带天线。通常，LPDA天线包括线性或锥形偶极子的集合，这些偶极子按比例缩放并排列成对数周期阵列。阵列内的各个偶极子包括两个振子(element)或半振子，这些振子在长度上不同并从一对传输线结构(即“馈电导体”)向外延伸。偶极子从最短排列到最长，使得偶极振子之间的长度和间距沿天线成对数变化。此外，偶极子的长度和间距与天线被配置成在其上操作的频率范围相关。例如，最长偶极子的长度与最低操作频率成比例，而最短偶极子的长度与LPDA天线的最高操作频率成比例。为了提供相对较宽的频率范围，通常需要在最长与最短振子的长度之间具有极大差异的相对较大的LPDA天线。

在许多情形中，用具有圆筒形横截面的铝条原料来构造偶极子。然而，其它导电材料(诸如铜及其合金)以及横截面(诸如矩形)也可用来制作偶极振子。在大多数情形中，使用螺钉或其它机械紧固件将偶极振子附加到馈电导体。作为一个替代方案，偶极振子可单独软焊(soldering)或熔焊(welding)到馈电导体。然而，软焊和熔焊很少使用，因为这些工艺所需的局部剧烈加热往往使天线结构变形。

在使用期间，LPDA被定向成具有最短振子的端部(即前端)指向所需的发射或接收方向。在大多数情形中，天线在前端馈电以避免图案失真。例如，馈电导体通常等距隔开并且排列在与偶极振子垂直的平面中。在某些情形中，天线可通过沿着连接偶极振子的馈电导体之一的内部延伸的同轴馈电线来馈电。这种配置通常称为“上/下(over/under)馈电机构”。

使馈电信号进入天线的前端用于两个目的。第一，它使得在天线的后端(即具有最长振子的端部)实现到信号源或接收器的连接器，这提供了显著的机械优点。第二，在前端向天线馈电减小了图案失真并提供了本征平衡网络。例如，同轴馈电线可完全包含在上/下馈电机构的两个馈电导体之一中。在天线前端(即“馈电区”)，同轴馈电线的内导体从一导体伸出并连接到其它导体。如果馈电区在电气上较小，则将保持电流连续性，而且沿两个导体流动的电流得到平衡。

以上的馈电安排常常称为“无限平衡-不平衡变压器”。尽管在技术上并非平衡-不平衡变压器，但是馈电安排为天线提供了本征电流平衡，由此不需要附加平衡变压器。通过在前端(即在较小的高频振子处)向天线馈电，不发生堵塞，并且天线提供了保持在宽频范围内的单向图案。

为了即使在天线“向后”馈电时，引导天线辐射“向前”，连续偶极振子必须通过信号相位差为180°的信号来馈电。这通过将每个馈电导体电连接到连续偶极子的交替半振子来实现。例如，馈电导体可电连接到一偶极子对的“左“振子，接着连接到下一偶极子对的“右”振子等。

目前可用的最佳LPDA设计将上述的“无限平衡-不平衡变压器”技术与上/下馈电机构组合在一起。然而，结合了这些技术的传统LPDA设计仍存在许多缺点。例如，使用螺钉(或其它机械紧固件)来将偶极振子附加到馈电导体的常规LPDA天线常常在振子的底部(即在偶极振子与馈电导体之间的连接点处)遭受间歇的电接触。换言之，偶极振子的热膨胀随时间流逝会导致紧固件松弛，从而使湿气和氧气进入振子与馈电导体的底部之间。这在振子的底部导致了不可避免的氧化和间歇电接触。在某些情形中，电接触问题可通过将偶极振子直接软焊或熔焊到馈电导体来解决，如上所述。然而，软焊和熔焊需要局部剧烈加热，这往往使天线结构变形。出于此原因，基本上主要使用机械紧固件(诸如螺钉)来将偶极振子附加到馈电导体。

此外，使用机械紧固件附加偶极振子的LPDA设计在高操作频率(例如在约微波频率及以上)下变得不切实际。如上所述，随着操作频率范围的高频极限的增大，偶极振子的长度愈发变短。在大多数情形中，不管振子大小如何，与各个偶极振子相关联的成本是类似的，因为在各个振子的制作中涉及相同的加工工艺。因此，将传统LPDA天线的高频极限扩展到微波频率范围变得非常昂贵。此外，上/下馈电机构必然交错排列各个偶极子的两个半振子以便适应较高的频率极限。然而，交错排列引入交叉极化辐射场，该辐射场只能通过减小馈电几何形状的大小来最小化。这常常导致功率处理问题并增加了组装的难度。

一种用于制作具有增大的高频极限的LPDA天线的方法是在印刷电路板(PCB)上实现天线。例如，授予Braathen的美国专利No.5,903,670提供了一种LPDA，其中偶极振子和一个馈电导体被图形化在绝缘衬底的一侧，而第二馈电导体被图形化在衬底的相反侧。馈电导体被实现为微带线，这些微带线可嵌入到衬底内或耦合到衬底的顶面和底面。相位交叉(phase transposition)通过经由形成于衬底内的通孔将第二馈电导体连接到交替偶极振子来提供。在此方式中，介电衬底支承偶极振子并使它们保持期望的共面配置，而通孔将第二馈电导体连接到各个点上的偶极振子。

即使使用印刷电路技术构成的LPDA能实现高频操作，但是它们自身仍具有一组缺点。例如，即使介电常数较低，任意印刷电路的介电衬底也必然干扰由天线生成的电磁场。或许最佳可用衬底(例如基于PTFE的衬底)呈现了约2.0的相对介电常数。即使这些衬底也导致了显著的电磁场扰动，这最终使预期的辐射图案退化。

此外，印刷电路天线通常限于在较窄的高频范围上操作，并且不容易或者必须花费较大代价来适于在相对较大的频率范围上操作。已尝试将较小的印刷电路LPDA天线与较大的常规制作的LPDA天线进行组合，以便覆盖相对较大的频率范围。然而，两种不同的LPDA(即基于印刷电路的LPDA存在电介质而传统LPDA不存在电介质使得它们必然不同)的合并不可避免地导致一些性能降级，特别是在过度区域(即在传统LPDA的频率上限和印刷电路LPDA的频率下限附近的区域)。存在介电衬底还往往使LPDA天线的频率独立特性降级。

因此，仍需要一种改进的LPDA天线设计。具体地，改进的LPDA设计将克服上述与传统和印刷电路LPDA设计相关联的问题。

发明内容

以下关于对数周期偶极阵(LPDA)天线的各个实施例的描述不能以任何方式解释为对所附权利要求的主题的限制。

根据一个实施例，本文提供了对数周期偶极阵(LPDA)天线以及制作这种天线的方法。通常，LPDA天线可包括耦合到传输线结构对的天线振子对。例如，第一天线振子可制成导电材料的连续体，以便包括以对数周期方式从中央导体向外延伸的的多个偶极振子(即偶极半振子)。第二天线振子可以相同方式制成，但是为第一天线振子的镜像。在大多数情形中，导电材料可选自一组金属，包括但不限于：铝、铜、镁及其合金。在大多数情形中，由于其重量和成本较低，铝优于其它金属。然而，在其它情形中，也可使用其它低密度金属和金属合金。

在一些情形中，第一和第二天线振子的每一个可由厚度均匀的金属片(或板)制得。例如，天线振子的每一个可通过从金属片(或板)切割多个偶极振子和中央导体的轮廓而制成。在大多数情形中，可使用高压水射流工具、高压磨料射流工具、激光切割工具、等离子切割工具或机械加工工具来从金属片(或板)切割出轮廓。然而，天线振子的制作并不限于切割工艺，并且在其它情形中可不同地(例如通过铸模或模塑)进行。不管所使用的特定工艺如何，在无需在介电衬底之上或之内印刷或图形化偶极振子的情况下，也可制作天线振子。

在大多数情形中，传输线结构可制成每个都包括具有平坦底面的导电元件。各种制作方法可用于形成导电元件。例如，可使用挤压、铸模、模塑或机械加工工艺由金属或金属合金分别制得导电元件。传输线结构的至少之一可形成为包括电缆导管或开口。例如，电缆导管或开口可形成于导电元件的至少之一内，使得其沿着导电元件的整个长度延伸。这可允许经绝缘的线或电缆(例如同轴电缆)穿过电缆导管或开口以便向LPDA天线馈电。

通常，天线元件可被耦合到传输线结构，从而在天线振子与相应的传输线结构之间不存在电(或热)的不连续。具体地，可通过将各个导电元件的平坦底面永久地附加到第一和第二天线振子的相应中央导体来将天线振子耦合到传输线结构对。在一个实施例中，可使用钎焊(brazing)工艺将导电元件的平坦底面永久地附加到天线振子的中央导体。在另一个实施例中，可使用导电环氧树脂将导电元件的平坦底面永久地附加到天线振子的中央导体。这些工艺可确保平坦底面与中央导体之间沿中央导体的整个长度存在连续的电和热连接。

在一些情形中，一个或多个孔可在导电元件的平坦底面内形成，并穿过天线振子的中央导体。在这些情形中，形成于平坦底面内的孔可与形成于中央导体内的孔对齐，从而可插入固定销以确保天线振子精确组装到其相应传输线结构。然而，在本发明的所有实施例中，固定销和对齐的孔并非必需。

根据另一个实施例，本文提供了包括高频部分和低频部分的对数周期偶极阵(LPDA)天线(即混合LPDA)。通常，高频部分可包括天线振子对和第一传输线结构对，如上所述。换言之，天线振子可各自制成为导电材料的连续体，以便包括以对数周期方式从中央导体向外延伸的第一多个偶极振子。传输线结构的每一个可永久地附加到天线振子的不同中央导体，使得在天线振子与相应的传输线结构之间沿着中央导体的整个长度不存在电或热的不连续。在一个实施例中，钎焊工艺可用于将第一传输线结构对内的导电元件的平坦底面附加到天线振子的中央导体。在另一个实施例中，导电环氧树脂可用于将平坦底面附加到中央导体。在一些情形中，高频部分可被配置成在约300MHz到约6000MHz的相对较高的频率范围内操作。然而，本领域技术人员应当认识到，如何将高频部分更改成在基本不同的范围内操作。

低频部分通常包括以对数周期方式从第二传输线结构对向外延伸的第二多个偶极振子。例如，低频部分可以常规方式通过使用机械紧固件(例如螺钉)将各个偶极振子附加到第二传输线结构对而得到。在一个实施例中，低频部分可被配置成在约80MHz到约300MHz的相对较低的频率范围内操作。然而，本领域技术人员应当认识到，如何将低频部分更改成在基本不同的范围内操作。

混合LPDA天线可通过将高频部分连接到低频部分来实现。在大多数情形中，可通过将第一和第二传输线结构对制成一个完整的传输线结构对制作而将高频部分连接到低频部分。例如，天线振子可钎焊到导电元件靠近传输线结构前端的平坦底面，而常规偶极振子则被附加到导电元件靠近同一传输线结构后端的侧面。因为在不使用介电衬底的情况下形成天线振子，所以高频部分可连接到低频部分，而不干扰混合LPDA天线的辐射图案。

附图说明

通过阅读以下详细描述并参考附图，本发明的其它目的和优点将变得显而易见，附图中：

图1是示出了根据本发明的一个实施例的用于制作对数周期偶极阵(LPDA)天线的方法的流程图；

图2是根据本发明的一个实施例的天线振子对的两维再现；

图3是包括传输线结构对和如图2中所示的天线振子对的LPDA天线的立体分解图；

图4是示出了根据本发明的一个实施例的传输线结构一端的立体图；

图5A是示出了根据本发明的另一个实施例的传输线结构一端的立体图；

图5B是类似于图5A所示的传输线结构的的立体图；

图5C是图5B的区域5c内的传输线结构的剖视图；

图6A是示出了将图2的天线振子附加到图5的传输线结构的立体分解图；

图6B是穿过图6A的线6b、示出了其中天线振子可精确地与其传输线结构对齐的一种方式的横截面图；

图7A是根据本发明的一个实施例的完整LPDA天线的立体图；

图7B是图7A的区域7b以及图9的区域9b内、LPDA天线前端的的立体图；

图8是根据本发明的另一实施例的天线振子的立体图；

图9是根据本发明的另一实施例的完整LPDA天线的立体图；

图10是包括类似于图7A的LPDA天线的高频部分以及包括使用机械紧固件耦合到传输线结构的多个偶极子的低频部分的混合LPDA天线的一个实施例的立体图；以及

图11是包括类似于图9的LPDA天线的高频部分以及包括使用机械紧固件耦合到传输线结构的多个偶极子的低频部分的混合LPDA天线的另一个实施例的立体图。

虽然本发明易于进行各种更改及替代形式，但是其特定实施例在附图中作为示例示出，并且在本文中详细描述。然而，应该理解，此处附图和详细描述并非旨在将本发明限于所公开的特定形式，相反，本发明涵盖落在由所附权利要求所定义的本发明的精神和范围内的所有更改、等效方案和替代方案。

具体实施方式

现在参看附图，图1-11示出了改进的LPDA天线及其制作方法的各种实施例。如以下所详细描述的，改进的LPDA天线克服了与传统以及印刷电路LPDA设计相关联的许多问题。例如，改进的LPDA天线向传统以及印刷电路LPDA设计提供了高频选择。第二，改进的LPDA天线通过消除与用于将偶极振子连接到馈电导体的机械紧固件的热膨胀/氧化相关联的电接触问题来改进传统LPDA设计。第三，改进的LPDA天线通过消除与介电衬底相关联的图案扰动来改进印刷电路LPDA设计。根据以下描述，其它改进/优点可变得显而易见。

图1示出了根据本发明的一个实施例的用于制作对数周期偶极阵(LPDA)天线的改进方法(100)。在一些情形中，该方法可通过制作天线振子对开始，这些天线振子各自包括以对数周期方式从中央导体向外延伸的多个偶极振子。如本文所用术语“偶极振子”用于描述偶极子的一半。如以下所更详细描述的，第一天线振子可通过从导电材料片(或板)切割偶极振子和中央导体的轮廓而制成导电材料连续体(步骤110)。然后，第二天线振子可以类似方式制成，但为第一天线振子的镜像(步骤120)。尽管在图1的实施例中连续地执行步骤110和120，但在本发明的其它实施例中它们可同时执行。将在以下参考图2和8更详细地描述天线振子对的示例性实施例。

如本文所用，术语“传导”通常指导电性，尽管“传导”材料也可描述为导热性。在一个实施例中，可从一个或多个铝或铝合金片(或板)切割出天线振子对。如以下所更详细描述的，合适的铝合金可包括但不限于：2000系列到7000系列铝合金。然而，在本发明的其它实施例中，诸如镁、铜、黄铜及其各种合金的其它导电材料也是适合的。例如，镁比铝略轻(即它具有较大的强度-重量比)，因而，可用于减小随后形成的天线的重量。通常，基本上密度相对较低的任何固体导电材料都可用于制作天线振子对。例如，较低密度的导体可适于最小化随后形成的天线的重量。

在大多数情形中，可从厚度均匀的导电材料片(或板)切割出天线振子对。合适的厚度范围可包括但不限于：从约1mm到约8mm。通常，导电材料的厚度应当选择成使直径-长度比在某一合理范围内。例如，导电材料的厚度可以是稍微任意的。然而，通常期望使用较大的厚度(例如1/8英寸或以上)以便提供有效直径更大的天线振子。除了已增加的机械稳定性之外，这些振子具有较低的辐射Q，由此具有比有效直径较小的天线振子更宽的频带。在其它情形中，可从厚度不同的两个或多个导电材料片切割出天线振子对。如以下所更详细描述的，可使用不同的片厚度以便接近其中各个偶极振子的直径-长度比大致相等的理想天线。

在一个实施例中，可使用高压水射流或高压磨料射流工艺从导电材料片(或板)切割出天线振子对。在提供不昂贵的高度复杂部分的制作中，高压水射流工艺被认为是特别有效的。然而，制作工艺并不限于此，并且可包括其它工艺，诸如除此之外的涉及高强度激光(例如CO₂)切割工具、等离子切割工具和常规机械加工的工艺。在某种程度上，最佳工艺取决于制作天线振子所需的片(或板)厚度以及细节水平。作为切割的替代方案，可使用铸模或模塑工艺来制作天线振子。

在一些情形中，该方法可通过制作传输线结构对来继续进行，这些传输线结构各自包括具有平坦底面的导电元件(步骤130)。尽管示为在步骤110和120之后执行，但是在本发明的其它实施例中，步骤130可在步骤110和120之前或其间执行。制作天线振子和传输线结构的次序并不重要，因而可按需执行。通常，可使用挤压、铸模、拉拔、模塑或机械加工工艺来由金属和金属合金制得导电元件。尽管导电元件通常使用与天线振子所选用的相同的导电材料来制作，但是在本发明的其它实施例中可使用完全不同的导电材料。

通常，传输线结构的至少之一将包括在导电元件的相应之一内形成的电缆导管或开口。如以下所更详细描述的，电缆导管或开口可形成为沿着导电元件的长度延伸，并允许经绝缘的线或电缆从其穿过以便在前端向LPDA天线馈电。在某些情形中，电缆导管或开口可包括在各个传输线结构内，以便简化导电元件的制作和/或减小随后形成的天线的重量。在其它情形中，电缆导管或开口可仅包括在一个传输线结构内。将在以下参考图4和图5更详细地描述传输线结构的示例性实施例。

一旦形成天线振子和传输线结构，该方法可通过将天线振子的每一个耦合到传输线结构的相应之一以形成两个基本相同的结构来继续进行(步骤140)。图6中示出了两个基本相同的结构的一个实施例，并且将在以下更详细地进行描述。通常，天线振子可通过将各个导电元件的平坦底面永久地附加到天线振子的相应的中央导体而耦合到传输线结构，使得在平坦底面与中央导体之间沿该中央导体的整个长度存在连续的电和热连接。这提供了较大的接触表面面积，从而提供了机械和电器的优点。

在一个实施例中，可使用钎焊工艺将导电元件的平坦底面永久地附加到天线振子的中央导体。一般而言，钎焊是使用第三、熔融填充金属将两块金属接合在一起的一种方法。为了开始钎焊工艺，将接合区域加热到填充金属熔点之上，但在接合金属块的熔点之下。在加热之后，熔融的填充金属通过毛细管作用流入两个金属块之间的间隙，并在其冷却后形成较强的冶金接合。

在一些实施例中，钎焊所需的热量可由手持焊炬、熔炉或感应加热系统提供。尽管焊炬钎焊在成本上相对合算，但是接合质量主要取决于操作者的技能，并且有时一致性存在问题。因此，仅当存在高度熟练的操作者时，焊炬钎焊才在少量应用中是较佳的。另一方面，熔炉钎焊不需要熟练的操作者，并且可用于一次性钎焊许多组件。然而，仅当可将填充金属预先放置在接合处以自动进行钎焊工艺时，这种方法才是实用的。此外，因为熔炉通常为免去较长的启动和冷却延迟而持续燃烧，从而这种钎焊方法在能量上并不特别高效。

通过感应热的钎焊在速度、精确度和一致性上具有优势。在设计周到的感应系统中，每个部件都被相同地定位在感应线圈上，并且填充材料被仔细地调节。这类系统稳定并快速地向较小的面积供应精确的热量。感应加热电源的内部定时器可用于控制周期时间，并且使用热电偶、IR温度计或视觉温度传感器来为各个单独部件提供温度控制反馈。感应电炉也可用于高容量钎焊。

在一些实施例中，诸如沉浸钎焊和电阻钎焊的其它技术可能是较佳的。例如，对于接合相对较小的高导电性金属部件而言，电阻钎焊是有效的。通过这些部件对电流的电阻产生热量。在沉浸钎焊中，在对天线部件(即天线振子和传输线结构)进行化学清洗以去除表面氧化物之后，将这些部件浸入或沉浸到熔融盐浴中。在浸入之前，天线部件与预置在接合点(或尽可能靠近接合点)内的填充金属组合在一起。然后，在空气炉中将此组件预热至约550℃以上以确保温度均匀。在预热之后，组件被沉浸在温度约600℃的熔融盐浴中。当组件被沉浸或浸入时，熔融盐同时与所有表面接触以便提供非常快速和均匀的加热。因为熔融盐用作助焊剂，所以无氧化表面的完全接合确保高质量接合点。尽管浸入时间由需要加热的质量来确定，但是持续时间很少超过两分钟。出于这些原因，在本发明的至少一个实施例中，沉浸钎焊可被视为用于将天线振子接合到其相应传输线结构的优选方法。

在一些实施例中，可使用软焊或熔焊替代钎焊来将天线振子接合到其相应的传输线结构。尽管钎焊、软焊和熔焊在许多方面相类似，但是存在重要的不同。例如，软焊可在比熔焊或钎焊低得多的温度(例如450℃以下)下进行。然而，软焊可能不会产生与熔焊或钎焊一样坚固的接合。另一方面，熔焊是较高温度的工艺(例如对纯铝而言，658℃以上)，其中待接合的两种金属实际上被熔化并熔合在一起。被熔焊或钎焊的接合点通常几乎与所接合的金属一样牢固。然而，因为其高温度要求，所以对于耐热的相对坚固的厚部件，熔焊表现良好。在大多数情形中，熔焊中所需的局部剧烈加热可导致相对较薄的天线振子翘曲或变形。此外，对于得益于高度局部点加热的应用而言，熔焊和软焊通常是理想的。然而，熔焊和软焊难以应用到线性接合点(诸如在天线振子与传输线结构之间的那些)，并且也不容易自动操作以及不容易适于接合熔点不同的金属。

因此，在本发明的至少一个实施例中，钎焊是用于接合天线振子与传输线结构的优选方法。例如，钎焊工作在相当低的温度下(例如纯铝的熔点658℃以下)。因此，钎焊可能更适于将相对较薄的天线振子接合到传输线结构，从而可最小化金属翘曲和变形。此外，线性接合点(诸如形成于天线振子与传输线结构平坦底部表面之间的那些)相当较容易钎焊，因为填充金属自然地流入接合区域。此外，即使对于接合具有相似熔点的金属而言，钎焊和熔焊都表现良好，但通常更使用钎焊更容易接合不相似的金属。此外，钎焊往往是更灵活的工艺。虽然熔焊很难部分或分阶段地自动进行，但是在钎焊工艺中可对焊点进行预先助熔或预先定位以便加快高通量要求的速度。

因此，在可用于金属接合的所有加热方法中，钎焊可能是最通用的。钎焊接合点还具有较大的抗张强度，并且常常比将两种金属结合在一起更牢固。此外，钎焊接合点抗气体和液体，抗振和抗冲击并且不受温度常规波动的影响。因为待接合的两种金属并非本身被熔化，所以它们仍保持其原始冶金特性，并且不翘曲或变形。

作为上述加热方法的替代方案，在本发明的其它实施例中，可使用导电粘合剂或环氧树脂来将天线振子附加到其相应的传输线结构。合适的导电环氧树脂可包括但不限于：银填充环氧树脂。这些环氧树脂可在天线振子与传输线结构之间提供良好的电和热接触。此外，由于天线振子与传输线结构之间相对较大的接触面积，导电环氧树脂可在其间提供非常牢固的机械结合。在某些情形中，可在施加导电环氧树脂之前对天线振子与传输线结构的接触表面进行处理。在一个示例中，接触表面可被化学或机械蚀刻以增加部件的表面粗糙度。

在某些情形中，可提供一些装置来将天线振子耦合到其相应的传输线结构，使得它们可被精确地对齐。例如，可在传输线结构的平坦底面内形成一个或多个孔。这些孔可与通过天线振子的中央导体形成的一个或多个孔对齐。在一个实施例中，可使用水/磨料射流切割、激光切割、等离子切割或机械加工工艺来形成这些孔。在某些情形中，选择来形成这些孔的工艺可能类似于用于形成天线振子的工艺。在其它情形中，可选择不同的工艺来形成孔。如参考图6B更详细描述的，天线振子可通过在对齐孔内插入固定销来与其相应的传输线结构精确对齐。在将天线振子永久地贴附到其相应的传输线结构之前插入固定销，从而这些销可在附加工艺期间将部件保持在恰当位置。除确保精确对齐之外，固定销可向两个基本上相同的结构提供附加的机械稳定性。然而，本领域技术人员应当理解如何使用替代装置来在天线振子与传输线结构之间提供精确对齐。

一旦天线振子被附加到其相应的传输线结构，则两个基本上相同的结构可被耦合在一起，从而它们被保持在两个等距隔开的平行平面内(步骤150)。在一个实施例中，两个基本上相同的结构可通过一个或多个介电隔板耦合在一起，如图7A、7B和9中所示。然而，本领域技术人员应当理解在本发明的其它实施例中，其它手段如何被用来支承这些结构。不管所用的具体装置如何，应当最小化传输线结构之间的间距以减小交叉极化和图案失真，同时保持馈电传输线的适当阻抗特征。

已描述了用于制作LPDA天线的改进方法的一个实施例。如上所述，该方法通过将天线振子的每一个制成导电材料连续体来改进常规制作方法。例如，可从一个或多个导电材料(例如铝或其合金之一)片或板切割出(使用例如高压水射流工艺)天线振子。这种方法通过消除由在介电衬底上印刷天线振子所产生的图案失真来改进印刷电路板LPDA设计。此外，本文所公开的制作方法通过将天线振子永久地附加到其相应的传输线结构使得其间不存在电或热的不连续来改进传统LPDA设计。在一个较佳实施例中，天线振子被钎焊到其相应的传输线结构。在另一个较佳实施例中，导电环氧树脂用于附加天线振子和传输线结构。任一种附加手段可用于在天线振子与传输线结构的相对表面之间形成连续结合。这避免了常常在使用机械紧固件(诸如螺钉)将各个偶极振子附加到传输线结构时所发生的热膨胀/氧化问题。通过将天线振子制成导电材料连续体，当前制作方法还提供了用于扩展LPDA天线的高频极限的低成本解决方案。

除本文所公开的方法之外，图2-11示出了改进的LPDA天线的各种实施例。如上所述，天线振子对可通过从导电材料片(或板)切割包括偶极振子和中央导体的天线振子的轮廓来制成导电材料连续体。在一个实施例中，可从铝片或板切割天线振子，对片或板的选择取决于所选的材料厚度。然而，在本发明的其它实施例中，诸如铜、镁和其它低密度金属以及金属合金的其它导电材料可用于制作天线振子。如上所述，可选择具有良好电学特征的低密度金属来最小化随后形成的天线的重量。

在一个较佳实施例中，天线振子基本上可从任意铝合金(诸如2000系列到7000系列铝合金)制得。6000系列铝是最常用的，因为它可以熔焊且可热处理。在一些情形中，7000系列铝合金可用于提供最好的抗弯曲性。这些合金通常从不用于其中使用螺钉来附加偶极振子的常规LPDA设计中。例如，7000系列铝因其易于氧化而众所周知，因而很少用在电学应用中。然而，一旦天线振子被钎焊到其相应的传输线结构，则电连接得到保证，并且可对整个表面进行处理。在一个示例中，可通过阳极化处理或铬酸盐处理工艺对组件的表面进行化学处理以便提供氧化敏感度降低(消除)的高度坚固的表面，。

通过从导电材料片(或板)切割天线振子的轮廓，偶极振子和中央导体可具有大致为正方形或矩形的横截面。在大多数情形中，可从单个厚度均匀的金属片切割出天线振子，尽管在其它情形中可使用厚度不同的多个金属片。不同的金属片厚度可用在其中试图通过对各个偶极振子保持恒定的直径-长度比来仿真理想天线的实施例中。

图2是根据本发明的一个实施例的天线振子200a和200b的两维俯视图。如图2中所示，天线振子的每一个包括多个偶极振子(210)，这些偶极振子以对数周期方式从中央导体(220)向外延伸。换言之，偶极振子沿中央导体(220)的长度(L)成对数隔开。尽管基本上相同，但是天线振子200b被制成天线振子200a的镜像。在图2的实施例中，偶极振子的宽度(W)沿中央导体(220)的长度(L)保持恒定。如果宽度保持恒定，则长度-直径比可能略微增大，由此减小随后形成的天线的辐射Q。为了避免这种增加，偶极振子的宽度可沿导体的宽度交替成比例。图8-9中示出了具有成比例的偶极振子宽度的天线振子的一个实施例，并且将在以下更详细地描述。

图3是示出了排列在传输线结构对(300a和300b)之间的天线振子对(200a和200b)的分解图。如上所述，天线振子的每一个可被永久地附加到传输线结构的相应之一。在一个较佳实施例中，传输线结构(300a和300b)的平坦底面(310a和310b)可钎焊或用环氧树脂粘合到中央导体(220a和220b)的相应之一以便在传输线结构与天线振子之间形成连续结合(以及因此的连续电连接)。在图3中，传输线结构(300a和300b)示为具有大致矩形的横截面。尽管传输线结构300a和300b较佳地保持平坦底面(例如以便于简化钎焊工艺并最大化接触面积)，但是在本发明的一个或多个实施例中，传输线结构的总体几何形状可以不同。

题为“Transmission line conductor for log-periodic dipole array(用于对数周期偶极阵的传输线结构)”的美国专利No.6,677,912的图2-6中描述了可能的传输线几何结构的各种实施例。前一美国专利转让给本发明人，并且全部结合于此。尽管美国专利No.6,677,912的图2-6中所示的传输线几何结构的任一种可用在本发明中，但是简单起见，以下仅描述两种。可能的传输线几何结构的更完整的描述可通过参考前一专利而获得。通常，美国专利No.6,677,912中所呈现的传输线几何结构(以下描述)使得传输线结构之间的间距减小。这增加了使用导电元件对形成的平衡传输线的特征阻抗，并且减小了将传输线结构与天线振子排列在不同平面内所产生的交叉极化和图案失真。

图4是示出了根据本发明的一个实施例的传输线结构的一端(图3的3a)的立体图。例如，传输线结构400被示为包括导电元件410和电缆导管430。在图4的实施例中，导电元件410是具有大致矩形的横截面以及平坦底面420的导电管。电缆导管430是具有大致圆形的横截面的另一种导电管。在一些情形中，电缆导管430顶部的外壁可附加到导电元件410的顶部的内壁。然而，电缆导管430可通过不同于本文具体示出的替代方式附加到导电元件410。例如，电缆导管430可选择地附加到导电元件410的内侧壁或底面。对电缆导管430的唯一限制是电缆导管保持在导电元件410内并沿着导电元件的整个长度延伸。这使得经绝缘的线或电缆馈电线能够从传输线结构的后端穿到前端。

取决于使用传输线结构的特定方式，用于导电元件410与电缆导管430之间的连接的材料及连接的特性可改变。例如，如果传输线结构400被用作平衡的双导体传输线的一个导体，则在放置于电缆导管430内的馈电线周围存在屏蔽是很重要的。如果电缆导管430是由与导电元件410的类似材料构成的导电管，则电缆导管自身可用作屏蔽。在这种实施例中，电缆导管430必需电连接到导电元件410，使得屏蔽内感生的电流可沿着导电元件的外表面回流以形成平衡线。在某些情形中，可使用软焊或钎焊技术将电缆导管430附加到导电元件410，从而在导管与导电元件之间形成良好(低电阻)的电连接。在某些情形中，穿过导电电缆导管430的馈电线可以是商用同轴电缆，其中绝缘材料和屏蔽已被移除以简化穿线过程。

在一个较佳实施例中，传输线结构400由与用于形成天线振子(200a和200b)相同的导电材料制成。例如，传输线结构400可由基本上任意铝合金(比如2000系列到7000系列的铝合金)制成。如果使用7000系列铝，则传输线结构的表面可进行化学处理(在钎焊或使用环氧树脂粘合到相应天线振子之后)以避免氧化及其相关问题。然而，在本发明的其它实施例中，传输线结构400可由完全不同的导电材料制成。例如，可使用铜、镁以及其它可能的具有良好电和热性质的低密度金属或金属合金来制作传输线结构400。

如美国专利No.6,677,912所述，在本发明的其它实施例中，电缆导管430可由非导电材料构成。如果电缆导管430由非导电材料构成，并且导电元件410用作平衡传输线的一部分，则要穿过电缆导管430的馈电线必须包括其自己的屏蔽。在某些情形中，馈电线可以是保留外部绝缘和屏蔽的同轴电缆。由馈电线所提供的屏蔽需要在导电元件的各端连接到导电元件410。在这种实施例中，电缆导管与导电元件之间的导电性并不重要。

图5是示出了根据本发明的另一个实施例的传输线结构的一端(图3的3a)的立体图。例如，传输线结构500被示为包括具有平坦底面520和开口530的导电元件510。在大多数情形中，开口530可沿着导电元件510的整个长度延伸，从而开口可用作电缆导管。类似于电缆导管430，开口530适于使经绝缘的线或电缆保持在基本上直线方向，从而使经绝缘的线或电缆易于从其穿过。

在一个实施例中，导电元件510是使用挤压工艺形成的导电条。例如，可使用铝挤压形成导电元件510。尽管铝-特别是6000和7000系列铝合金-被认为在导电性和重量方面是所期望的导体材料，但是诸如铜、镁及其合金的其它导体也是适合的。作为挤压的替代方案，导电元件510可通过拉拔、铸模、模塑或机械加工工艺形成。因为电缆导管530被制成在导电条510内的开口，所以该开口的壁是导电的，并且可用作置于开口内的经绝缘的线或电缆的屏蔽。这样的线或电缆可有益地由去除了外部绝缘材料和屏蔽的商用同轴电缆制成。

在某些情形中，传输线结构500(以及美国专利No.6,677,912中所述的类似实施例)可能优于传输线结构400。例如，传输线结构500包括凸起上表面，该表面遵循导电条510顶部的开口530的形状并比开口直径略大的宽度。这样，导电条510呈现相当小的底部(footprint)和周长。这减小了用导电元件对形成的平衡传输线的电容，进而有助于使传输线保持较高的特征阻抗。

图5B中示出了长度伸长的传输线结构500。在某些情形中，传输线结构500可包括一个或多个孔560，这些孔通过钻孔或其它方式形成于传输线结构的侧壁表面。如以下所详细描述的，当不相似的偶极振子被附加到相同的传输线结构(参见图10-11)时，任选的孔560可以对数周期方式靠近传输线结构500的后端550设置。在其它情形中，传输线结构500可完全没有孔560。例如，在如图3、6A、7A和9中所示的将集成天线振子(例如图2的天线振子700或图8的800)附加到传输线结构的实施例中，不使用孔560。

图5C中示出了传输线结构500的区域5c内的剖视图。如图5C所示，经绝缘的线570被安排在导电条510的开口530内。在一个实施例中，经绝缘的线570可以是去除其外部绝缘材料和屏蔽的商用同轴电缆，从而经绝缘的线570的外表面是绝缘表面。在这种实施例中，导电元件510中的开口530的内表面形成围绕经绝缘的线570的外屏蔽。当然，尽管在某些情形中，更改商用同轴电缆是方便的，但除了通过这种更改之外，经绝缘的线可以其它方式形成。

图6A是示出了附加到上述参照图5制作的传输线结构对(500a和500b)的天线振子对(200a和200b)的分解图。如上所述，可使用各种技术将传输线结构(500a和500b)的平坦底面(520)永久地附加到天线振子(200a和200b)的中央导体(220)，这些技术包括但不限于：软焊、熔焊、钎焊或使用导电环氧树脂。在某些情形中，钎焊工艺可能是较佳的，由于它能够产生牢固的连续冶金结合而不使经钎焊的天线组件翘曲或变形。在其它情形中，导电环氧树脂可较佳地用于简化附加工艺。任一种工艺可用于将天线振子永久地附加到传输线结构，从而在平坦底面(520)与中央导体(220)之间沿中央导体的整个长度存在连续电连接。除了减小两个部件之间的电阻之外，上述优选的附加工艺消除了氧化的可能性，因而减小/消除与其相关联的电接触问题。

在某些情形中，在附加之前，可提供用于精确地将天线振子与相应的传输线结构对其的装置。图3和6示出了这些对齐装置的一个实施例。例如，图3示出了在传输线结构的平坦底面310内形成的一个或多个孔320。这些孔320可与穿过天线振子的中央导体220形成的一个或多个孔330对齐。如上所述，可使用各种工艺(包括但不限于：水/磨料射流切割工艺、激光切割工艺、等离子切割工艺或机械加工工艺)来形成这些孔，这些工艺与用于形成天线振子的工艺相似(或不同)。

如图3和6中所示，天线振子可通过在对齐孔320、330中插入固定销340来与相应传输线结构精确对齐。通常，在将天线振子永久地附加到其相应的传输线结构之前插入固定销，从而这些销可在附加工艺期间使部件对齐。除了确保精确对齐之外，固定销可向天线结构提供额外的机械稳定性。尽管钢合金或铝合金通常是优选的，但是固定销基本上可由任何导电固体材料形成。

图6A和6B更详细地示出了上述对齐装置。例如，图6B是沿图6A的线6b的、示出固定销340如何插入对齐孔320、330内的横截面图。在大多数情形中，对齐孔320可仅延伸穿过传输线结构的一部分。例如，对齐孔320可形成为从传输线结构(500)的平坦底面(520)延伸到第一深度(d1)。在大多数情形中，对齐孔320较佳地不到达(breech)或不接触在传输线结构(500)内形成的开口(530)。这可防止固定销阻挡随后提供同轴馈电线的路径。

在某些情形中，对齐孔330可延伸穿过天线振子的整个深度(d2)，如图6B中所示。这将允许固定销340穿过天线振子并插入到传输线结构。在大多数情形中，一旦固定销插入对齐孔，可选择固定销的长度(1)以提供齐平的表面，如图6A中所示。换言之，固定销的长度(1)可大致等于d1+d2。在其它情形中，对齐孔330可仅延伸穿过天线振子的一部分(未示出)。这将要求固定销340插入到天线振子与相应的传输线结构之间。

在某些情形中，可使用除了与本文具体示出的那些之外的对齐装置来使天线振子与相应的传输线结构对齐。然而，对齐装置并非总是必需或所需的。如果使用，则这些装置可在天线振子与传输线结构之间提供精确对齐，以及向两个基本相同的结构提供额外的机械稳定性。

一旦被附加，则两个基本相同的结构(例如图6A的200a/500a和200b/500b)可必需或按需进行化学处理。例如，如果7000系列铝用于形成天线振子和/或传输线结构，则首先可附加(例如使用钎焊或导电环氧树脂)天线组件，然后进行化学处理(可能使用阳极化处理或铬酸盐工艺)以提供氧化敏感度显著降低(或消除)的高度坚固的平面。

图7A是根据本发明的一个实施例的完整LPDA天线(700)的立体图。具体地，图7A示出了其中两个基本上相同的结构(例如图6A的200a/500a和200b/500b)可耦合在一起并排列在两个等距隔开的平行平面内的一种方式。例如，有必要隔开传输线结构(500a、500b)以保持双导体均匀线结构。在一般的实施例中，一个或多个介电隔板可用于使两个基本上相同的结构保持在期望的配置中。在图7A的实施例中，三个介电隔板(例如图7A的710、图7B的750)用于在传输线结构500a与500b之间保持相对一致的间距。

然而，在本发明的其它实施例中，完全不同数量的介电隔板(例如约1个到约5个)可用于在传输线结构500a与500b之间保持相对一致的间距。因为介电隔板对天线辐射图案具有有害影响，所以通常最好尽可能少地使用。在某些情形中，传输线结构之间的间距有时可沿结构的长度变化。例如，在某些情形中，天线形成“V”形，并结构500a与500b之间在后端550具有略大的间距。这种方法可用于减小寄生纵模，并且在前一专利中进一步讨论。在某些情形中，可使用与介电隔板710和750不同的装置来使两个基本相同的结构保持在期望的配置中。

如上所述，同轴电缆可穿过导电元件510的开口530以便向LPDA天线馈电。在大多数情形中，在导电元件510的后端550的附近使用同轴连接器(未示出)来连接馈电信号。在某些情形中，同轴连接器的外屏蔽可连接到传输线结构500b，从而传输线结构500b处于接地电位。同轴连接器的内导体可连接到承载在传输线结构500b内的经绝缘的线或电缆的内导体。然后，经绝缘的线或电缆的内导体可连接到传输线结构500a，如图7B所示。

图7B是图7A的区域7b内、LPDA天线700的前端在的立体图。更具体地，图7B是移除了绝缘盖720的图7A的区域7b的分解图。如图7B中所示，导电桥730将经绝缘的线或电缆的内导体连接到传输线结构500a的导电元件510。在某些情形中，经绝缘的线或电缆的内导体可在点740软焊到桥730。绝缘隔板750使传输线结构500b的外侧与桥730和传输线结构500a上的馈电电压绝缘。

图8-9示出了根据本发明的改进的LPDA天线(900)的另一个实施例。具体地，图8是根据本发明的另一实施例的天线振子(800a)的立体图。类似于之前在图2中所示的实施例，天线振子800a包括以对数周期方式从中央导体(820a)向外延伸的多个偶极振子(810a)。一个基本上相同的天线振子(800b，未示出)可以相同方式制成，但为天线振子800a的镜像。

与之前的实施例不同，偶极振子(810a)的宽度(W1、W2、W3等)沿中央导体(820a)的长度(L)成比例地缩放。在某些情形中，这种缩放可用于提供对其中各个偶极振子的直径-长度比大致相同的理想天线的更好逼近。在某些情形中，除宽度之外或取而代之，偶极振子的厚度可按比例缩放。例如，如上所述，天线振子可从厚度不同的两个或多个导电材料片切割出。偶极振子的厚度和宽度两者的缩放提供了对理想天线的最接近的逼近。然而，从不同材料厚度切割天线振子可能需要额外的组装步骤，因而在本发明的所有实施例中并不需要。

图9是根据本发明的另一个实施例的完整LPDA天线(900)的立体图。在大多数情形中，天线的前端(图9的9a)可与以上参照图7B所述的类似地配置。与图7A类似，图9示出了其中两个基本上相同的结构(800a/500a和800b/500b)可耦合在一起并排列在两个等距隔开的平行平面内的一种方式。例如，图9示出两个介电隔板(例如图9的910和图7B的750)可用于在传输线结构500a和500b之间保持相对一致的间距。然而，如上所述，基本上任意数量的介电隔板(或其它间隔装置)可用在本发明的其它实施例中。如以上参照图7B所述的，还可对图9中所示的LPDA(900)进行馈电。

在某些情形中，图7A和9中所示的LPDA天线(700、900)可与采用螺钉附加的偶极振子的传统LPDA设计相组合。此组合可用于产生能够在大大加宽的频率范围上(例如约80MHz到约6000MHz)操作的混合LPDA天线。此方法还可提供一种天线设计，该天线设计可被部分地拆卸(如果需要)以使尺寸大大减小，同时保持上述优点。图10和11示出了这种方法的示例性实施例。

图10示出了包括高频部分和低频部分的混合LPDA天线(1000)的一个实施例。在图10的实施例中，高频部分使用图2所示的天线振子(200a、200b)来实现。低频部分使用由例如圆筒条(尽管可使用具有其它横截面形状的条材)制成的一个或多个偶极振子对(1010)来实现。

在大多数情形中，集成天线振子(200a、200b)和单独偶极振子(1010)被耦合到单个传输线结构对(500a、500b)，如图10所示。例如，集成天线振子(200a、200b)和偶极振子(1010)可耦合到具有孔(560)的传输线结构，如图5B所示。如上所述，集成天线振子(200a、200b)可钎焊或使用环氧树脂粘合到传输线结构(500)靠近前端(540)的平坦底面(520)。然后，各个偶极子对内的一个偶极振子可在靠近后端(550)处耦合到传输线结构(500)。例如，螺钉(未示出)可拧入孔(560)以便将偶极振子连接到传输线结构。然而，本领域技术人员应当理解如何使用其它装置将各个偶极振子(1010)附加到传输线结构的后端(550)。

图11示出了包括高频部分和低频部分的混合LPDA天线(1100)的另一个实施例。在图11的实施例中，高频部分通过图9中所示的天线振子(800a、800b)来实现。低频部分通过由例如圆筒条(尽管可使用具有其它横截面形状的条材)制成的一个或多个偶极振子对(1110)来实现。

在大多数情形中，集成天线振子(800a、800b)和偶极振子(1110)被耦合到单个传输线结构对(500a、500b)，如图11所示。例如，集成天线振子(800a、800b)和偶极振子(1110)可耦合到具有孔(560)的传输线结构，如图5B所示。集成天线振子(800a、800b)可钎焊或使用环氧树脂粘合到传输线结构(500)靠近前端(540)的平坦底面(520)，如上所述。然后，各个偶极子对内的一个偶极振子(1110)可在靠近后端(550)处耦合到传输线结构(500)。例如，螺钉(未示出)可拧入孔(560)以便将偶极振子连接到传输线结构。然而，本领域技术人员应当理解如何使用其它装置将各个偶极振子(1110)附加到传输线结构的后端(550)。

受益于此公开的本领域技术人员应当理解，本发明被认为提供了改进的LPDA天线及其制作方法。对于本领域技术人员而言，通过本说明书，本发明的其它更改和替代实施例将变得显而易见。因此，以下权利要求旨在解释成涵盖所有这些更改和变化，由此本说明书和附图应当被视为是示例性的而非限制性的。

Claims (27)

1.一种对数周期偶极阵(LPDA)天线，包括：

第一天线振子，制成导电材料连续体，以便包括从中央导体向外延伸的多个偶极振子；

第二天线振子，以所述相同方式制成，但为所述第一天线振子的镜像；以及

一对传输线结构，每一个耦合到所述第一和第二天线振子的不同中央导体，使得在所述天线振子与相应的传输线结构之间不存在电学不连续。

2.如权利要求1所示的LPDA天线，其特征在于，所述第一和第二天线振子并不形成在介电衬底之上或之内。

3.如权利要求1所示的LPDA天线，其特征在于，所述第一和第二天线振子的每一个由单个金属片制成。

4.如权利要求3所示的LPDA天线，其特征在于，所述单个金属片选自包括铝、铜、镁、黄铜及其合金的一组金属。

5.如权利要求1所示的LPDA天线，其特征在于，所述第一和第二天线振子的每一个是通过从单个金属片切割出所述多个偶极振子和所述中央导体的轮廓而由所述金属片制成。

6.如权利要求4所示的LPDA天线，其特征在于，使用高压水射流工具、高压磨料射流工具、激光切割工具、等离子切割工具或机械加工工具来从所述金属片切割轮廓。

7.如权利要求1所示的LPDA天线，其特征在于，所述传输线结构的每一个包括具有平坦底面的导电元件。

8.如权利要求7所示的LPDA天线，其特征在于，使用挤压、铸模、模塑或机械加工工艺，从金属或金属合金制得所述导电元件的每一个。

9.如权利要求7所示的LPDA天线，其特征在于，所述传输线结构的至少之一包括：

电缆导管或开口，形成在相应导电元件内并沿所述相应导电元件的长度延伸；以及

同轴馈电线，设置在所述电缆导管或开口内，以便向所述LPDA天线馈电。

10.如权利要求7所示的LPDA天线，其特征在于，所述第一和第二天线振子，通过将各个导电元件的所述平坦底面永久地附加到所述第一和第二天线振子的相应中央导体，来耦合到所述一对传输线结构，使得在所述平坦底面与所述中央导体之间沿所述中央导体的整个长度存在连续电和热连接。

11.如权利要求10所示的LPDA天线，其特征在于，使用钎焊工艺将所述导电元件的所述平坦底面永久地附加到所述第一和第二天线振子的所述中央导体。

12.如权利要求10所示的LPDA天线，其特征在于，导电环氧树脂被用于将所述导电元件的所述平坦底面永久地附加到所述第一和第二天线振子的所述中央导体。

13.如权利要求10所示的LPDA天线，其特征在于，通过将所述第一和第二天线振子耦合到所述一对传输线结构形成两个基本上相同的结构，且其中所述两个基本上相同的结构由一个或多个介电隔板耦合在一起，所述一个或多个介电隔板被配置成将所述两个相同的结构保持在两个等距隔开的平行平面内。

14.一种对数周期偶极阵(LPDA)天线，包括：

高频部分，包括：

一对天线振子，每一个被制成导电材料连续体，以便包括以对数周期方式从中央导体向外延伸的第一多个偶极振子；以及

一对传输线结构，每一个永久地固定到所述天线振子的不同的中央导体，使得在所述天线振子与相应的传输线结构之间沿所述中央导体的整个长度不存在电学不连续；以及

低频部分，包括以对数周期方式从所述一对传输线结构向外延伸的第二多个偶极振子。

15.如权利要求14所示的LPDA天线，其特征在于，所述传输线结构的每一个包括具有平坦底面的导电元件。

16.如权利要求15所示的LPDA天线，其特征在于，钎焊工艺用于将所述天线振子的所述中央导体永久地附加到所述导体元件靠近传输线结构前端的所述平坦底面。

17.如权利要求15所示的LPDA天线，其特征在于，导电环氧树脂用于将所述天线振子的所述中央导体永久地附加到所述导电元件靠近传输线结构前端的所述平坦底面。

18.如权利要求15所示的LPDA天线，其特征在于，使用挤压、铸模、模塑或机械加工工艺，从金属或金属合金制得所述导电元件的每一个。

19.如权利要求15所示的LPDA天线，其特征在于，所述一对传输线结构内的至少一个传输线结构包括：

电缆导管或开口，形成于相应导电元件内，并沿所述相应导电元件的长度延伸；以及

同轴馈电线，设置在所述电缆导管或开口内，以便向所述LPDA天线馈电。

20.一种用于形成对数周期偶极阵(LPDA)天线的方法，所述方法包括：

通过从金属片切割多个偶极振子和中央导体的轮廓来制作一对天线振子，所述天线振子各自包括以对数周期方式从所述中央导体向外延伸的所述多个偶极振子；

制作一对传输线结构，各个包括具有平坦底面的导电元件，其中所述导电元件的至少之一包括设置在沿所述导电元件的长度延伸的开口内的同轴馈电线；以及

通过将各个导电元件的所述平坦底面永久地附加到所述天线振子的相应中央导体，来将所述天线振子的每一个耦合到所述传输线结构的相应之一，使得在所述平坦底面与所述中央导体之间沿所述中央导体的整个长度存在连续电连接。

21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，制作所述一对天线振子的所述步骤包括使用高压水/磨料射流工具、激光切割工具、等离子切割工具或机械加工工具，从所述金属片切割所述轮廓。

22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述金属片选自包括铝、铜、镁、黄铜及其合金的一组金属。

23.如权利要求20所述的方法，其特征在于，制作所述一对传输线结构的所述步骤包括使用挤压、铸模、模塑或机械加工工艺，从金属或金属合金制得所述导电元件的每一个。

24.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述耦合步骤包括使用钎焊工艺将各个导电元件的所述平坦底面永久地附加到所述天线振子的相应中央导体。

25.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述耦合步骤包括使用导电环氧树脂将各个导电元件的所述平坦底面永久地附加到所述天线振子的相应中央导体。

26.如权利要求20所述的方法，其特征在于，在所述耦合步骤之前，所述方法包括：

在所述一对天线振子内形成一个或多个孔，所述孔与形成在所述一对传输线结构内的一个或多个孔对齐；以及

将固定销插入到各个天线振子以及相应传输线结构内形成所述孔内，使得各个销的顶面与所述天线振子的表面齐平。

27.如权利要求20所述的方法，其特征在于，制作所述一对天线振子、制作所述一对传输线结构以及耦合的所述步骤形成两个基本上相同的结构，并且其中所述方法还包括将所述两个基本上相同的结构耦合在一起，使得所述两个基本上相同的结构保持在两个等距隔开的平行平面内。

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