CN101872901A - 单元微波天线馈电装置及其制造方法 - Google Patents

单元微波天线馈电装置及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种微波天线馈电装置,其设置有整体本体,该整体本体具有在整体本体的发射端和后端之间的馈电孔。在所述整体本体的发射端上设置有多个同轴环状凹槽。整体本体内的OMT孔从整体本体的侧面延伸到馈电孔。该整体本体可进一步配置有用于封闭馈电孔后端的端盖或用于双极化运行的馈电弯头。该整体本体可由例如机械加工或金属注射成型来制造。

Description

单元微波天线馈电装置及其制造方法
技术领域
[0001] 本发明涉及微波反射器天线。更特别地,本发明涉及一种馈电装置,可不用调谐就 能构造为多种馈电结构。
背景技术
[0002] 微波反射器天线利用馈电装置来发射和/或接收来自RF源/接收器的RF信 号。该馈电装置典型地包括馈电喇叭/照射板(illuminator plate)和直接式收发转换 器(ortho mode transducer :0ΜΤ),该馈电喇叭/照射板用于发射具有所希望的馈电图形 (feed pattern)的信号(一个或多个),例如具有最小后波瓣(minimal back lobes)的信 号,以及该直接式收发转换器用于将该信号(一个或多个)一个或多个极性分成与所需接 收器和/或发射器耦合的分体波导(waveguide)。
[0003] 例如图1所示的现有的馈电装置,典型地具有具体的频率和极性,通过设置在馈 电孔中的多个调整螺钉和短销来手动调谐。每个螺钉、销、端盖以及照射板都是手工焊接在 适当的位置,以使在实验台调节(bench tuning)之后将每个调谐元件永久性地固定在所选 的位置上并环境地密封进入馈电孔的多个路径,这些路径是由每个调谐元件的支撑孔形成 的。用于调谐、手工调谐、焊接和随后的为了清理焊剂而从组件上拆卸显著地增加了所需的 制造步骤数量,以及增加了对制造工人的培训和专用需求。此外,大数量的离散元件增加了 分别采购、存放以及及时地将每个元件运输到装配点的制造管理费用。
[0004] 反射器天线市场的竞争聚焦在如何提高长期的电性能和整个制造成本的最小化。 因此,本发明的目标是提供一种克服了现有技术所存在的缺陷的馈电装置。
发明内容
[0005] 有鉴于此,本发明提供一种微波天线馈电装置,包括:整体本体,在整体本体的发 射端和后端之间具有馈电孔;在整体本体的发射端上的多个同轴环状凹槽,该环状凹槽与 所述馈电孔同轴;在整体本体内的OMT孔,从整体本体的侧面延伸到馈电孔。
[0006] 另一方面,本发明还提供一种制造馈电装置的方法,包括步骤:设置具有馈电孔 的整体本体,该馈电孔在整体本体的发射端和后端之间整体本体;在整体本体的发射端上 设置多个同轴的环状凹槽;在整体本体内设置从整体本体的侧面延伸到所述馈电孔的OMT 孔。
[0007] 另一方面,本发明还提供一种微波天线馈电装置,包括:整体本体,在整体本体的 发射端和后端之间具有馈电孔;在整体本体的发射端上的多个同轴环状凹槽,该环状凹槽 与所述馈电孔同轴;在整体本体内的OMT孔,从整体本体的侧面延伸到馈电孔;该OMT孔的 方位正交于馈电孔;连接到整体本体的后端的馈电弯头;该馈电弯头设置有从馈电弯头的 发射端延伸到弯头的侧面的弯头孔;连接到弯头的所述侧面的馈电转体;该馈电转体的馈 电转体孔用于在该馈电弯头的所述侧面和该馈电转体的出口侧之间将馈电转体孔的方位 旋转90度;位于馈电孔内的介电匹配环;所述馈电孔设置有多个向内突出台肩,所述台肩
4将馈电孔从在发射端处的圆形截面过渡到在后端处的大体上矩形的截面;至少一个半径结 构特征,该半径结构特征在馈电孔的至少一个向内突出台肩中形成为与相交于OMT孔的部 位相对;并且所述的OMT孔设置有多个向内突出台肩,所述台肩在馈电孔和整体本体的所 述侧面之间增加该OMT孔的长度。
附图说明
[0008] 包含于说明书或构成了说明书的一部分的这些附图图解了本发明的实施例,其中 附图中相同的附图标记表示相同特征或元件,且在它们出现的每个附图中可能没有给出详 细描述,与上述的本发明的一般描述一起以及下面的实施例的详细描述用于解释本发明的
原理。 [0009] 图 1是示例性的现有技术双极性馈电装置部分切断面的侧面示意图。[0010] 图 2是天线馈电体的等角度发射端示意图。[0011] 图 3是图2所示天线馈电体的后端的等角度示意图。[0012] 图 4是图2中所述的天线馈电体的发射端示意图。[0013] 图 5是沿着图4中的A-A线切开的,图2的天线馈电体的剖面示意图。[0014] 图 6是沿着图5中的C-C线切开的,图2的天线馈电体的剖面示意图。[0015] 图 7是图2的天线馈电体的侧面示意性视图。[0016] 图 8是构造为用于单极性运行的馈电装置的发射端等角度示意图。[0017] 图 9是图8的等距分解示意图。[0018] 图 10是图8的端盖的后端等角度示意图。[0019] 图 11是图8的端盖的示意性剖面侧视图。[0020] 图 12是构造为用于双极性运行的馈电装置的发射端等角度示意图。[0021] 图 13是图12的等距分解示意性视图。[0022] 图 14是图12的馈电弯头的后端等角度示意图。[0023] 图 15是图12的馈电弯头的发射后端示意图。[0024] 图 16是图12的馈电弯头的剖面示意图。[0025] 图 17是图12的馈电转子的等角度示意图。
具体实施方式
[0026] 通过提供一种构造为能容纳简化附件的单一整体本体,可以以显著的制造高效性 来制造可构造为用于多个微波天线应用的微波天线馈电装置。
[0027] 如图2-6中的实施例所示,整体本体1在发射端5和后端7之间具有馈电孔3。
[0028] 本领域技术人员能够理解,发射端5和后端7在此用于说明馈电装置21的各个元 件之间的纵向位置以及相互的接触关系。除了沿着馈电装置21的纵向轴线针对相邻元件 来识别位置外,每个独立元件都具有发射端5侧面和后端7侧面,即各个元件的分别面向馈 电装置21的发射端5和后端7的侧面。
[0029] 如图2和3所示,通过在整体本体1的发射端5上设置多个同轴的环状凹槽11形 成照射板9,该环状凹槽(一个或多个)11形成了对发射端5开放的褶皱13。如图4-7最 佳地所示,OMT孔15从整体本体1的侧面17延伸到馈电孔3,方位例如是与馈电孔3正交。[0030] 馈电孔3和OMT孔15的每一个都具有多个向内突出台肩19(如图4),以在想要 的入口孔截面和出口孔截面之间过渡。例如,通过向内突出台肩(一个或多个)19,该馈电 孔3可在发射端5处的圆形截面到后端7处的大致矩形截面之间过渡。通过将半径结构特 征(一个或多个)20包括到与OMT孔15的与相交于馈电孔3的部位相对的向内突出台肩 (一个或多个)19,伪平衡结构特征(pseudo balance feature)可被添加到馈电孔3的结 构,如图4和6所示,以便减少不希望的高阶模式能量的传播,否则会由于加入OMT孔带来 的该区域的不平衡特性造成这种传播。类似地,应用到OMT孔15的向内突出台肩19可从 整体本体1的馈电孔3到侧面17过渡成具有增加的长度和/或宽度的矩形截面整体本体。 向内突出台肩19 ( 一个或多个)的轮廓、间距和/或步长(st印size)可由针对与OMT孔 15的与相交于馈电孔3的部位的接近程度和/或最终的馈电装置21的所需运行波段来进 行计算。
[0031] 如图8所示,整体本体1的发射端5可被环境地密封,通过应用介电材料窗状件 (window of dielectric material)来密封馈电孔3的发射端5。该窗状件23例如可通过 隔圈27连接到环状凹槽(一个或多个)11的第二褶皱顶点25。第一褶皱29和第二褶皱 25的高度可被调节,以使得当窗状件23被应用时,隔圈27——其例如被形成为分离型金属 环或替换地形成为应用到窗状件23周边的金属化环——与褶皱(一个或多个)的剩余部 分13平齐。此外,为了附接牵索用于馈源(feed)相对于天线反射器的支承和/或稳定,集 索圈33 (guy ring)(如图9)可被应用到馈电装置21的后端7。
[0032] 例如由介电材料形成的匹配环35可从发射端5插入而位于馈电孔3以内。通过 在多个匹配环35之间进行更换可显著地简化对该馈电装置21的优化,其中所述多个匹配 环35设置有介电材料、厚度、直径和/或向内突出台肩(一个或多个)19,构造为匹配所希 望的运行频率和/或任意相应的阻抗不连续性,这种不连续性例如是由于窗状件23的存在 产生的。
[0033] 在馈电装置21将针对单极来运行的情况下,例如处于仅接收的结构,通过将端盖 37连接到整体本体1的后端7、封闭馈电孔3,可在后端处封闭馈电孔3,如图8-11的例子 所示。
[0034] 对于双极运行,可对整体本体1的与馈电孔3同轴的整体本体后端7进行信号连 接。为了使天线反射器(未示出)的阻挡最小化,连接于馈电装置21的馈电波导(未示出) 可沿着整体本体1的纵向轴线彼此直插式设置。例如,如图12和13所示,馈电弯头(feed elbow) 39可以连接至单元件1的后端7。馈电弯头39形成有弯头孔41,如图14-16很好地 示出,该弯头孔从馈电弯头39的发射端5例如通过由多个台阶42形成的90度过渡部分延 伸到馈电弯头39的侧面17。为了进一步将矩形馈电波导平行于彼此地排布来使得天线反 射器的阻挡最小化,馈电转体43 (图17)被连接于馈电弯头39的侧面17,例如将波导路径 的方位从馈电弯头39的侧面17转过90度,其中该馈电转体43具有馈电转体孔44,该馈电 转体孔构造有对通过馈电转体孔45的波导路径的角度进行调整的台阶(一个或多个)42。
[0035] 本领域技术人员应理解馈电装置21可通过应用于馈电孔3和OMT孔15的成形的 制造容差而被完全预调节。在模拟和测试性能方面,该馈电装置21已经展示出18. 4%的频 率带宽和高于30dB的回波损耗(return loss)及45dB的开路和短路隔离。
[0036] 此外,因为整体本体1是整体的单元元件,所以通过应用窗状件23以及位于整体
6本体1和端盖37之间或馈电弯头39和旋转转体43 (若有的话)之间相互连接(一个或多 个)处的任何垫圈(一个或多个)45、如0形环,该馈电装置21可以被环境密封。因此,无 论怎样,所需的馈电装置21都可以被安全地RF密封和环境地密封,而不需要任何焊接制造步骤。
[0037] 整体本体1、端盖37、馈电弯头39和馈电转体43可以每个都被设置为对于馈电孔 3和/或OMT孔15来说没有内部悬出边缘,使得例如通过两轴线CNC机械加工和/或金属 注射成型而极大地简化这些元件的制造。对于金属注射成型来说,可在各个模具的分离表 面上施加略微的锥度以简化模具的分离。因为同一整体本体1可使用单极和双极馈电装置 (一个或多个)21的设计,所以制造的准备工作和产品的存货需求可减小。此外,因为组装 步骤仅需要在自对准元件彼此之间进行安装,和例如用少量的螺纹紧固件47来将所述元 件固定在位,所以通过降低技术门槛和/或所需的培训,可以通过成本有效的工作进行组 装。
[0038] 部件表
[0039]
[0040]
[0041] 在上述说明书中已经涉及了具有公知的等效形式的材料、比率、整体结构或元件 的情况下,则这些等效形式如同被独立地阐述的那样并入在本说明书中。
[0042] 虽然本发明已经通过其实施例的描述而被阐述,并且尽管这些实施例已经被相当 详细地描述,但是申请人的意图不是将所附权利要求的范围局限或以任何方式限制成这种 具体的情况。本领域技术人员将很容易理解其它的改进以及变形。因此,本发明更宽泛的 目的不限于所示出和描述的这些具体细节、典型装置、方法以及直观的示例。从而,可以在 不背离申请人一般的发明原则的精神或范围的形式的情况下作出与这些细节不同的改变。 此外,应该认识到在不背离本发明的范围或精神下所进行的改进和/或变形都在所附权利 要求所定义的范围内。

Claims (19)

  1. 一种微波天线馈电装置,包括:整体本体,在整体本体的发射端和后端之间具有馈电孔;在整体本体的发射端上的多个同轴环状凹槽,该环状凹槽与所述馈电孔同轴;在整体本体内的OMT孔,从整体本体的侧面延伸到馈电孔。
  2. 2.如权利要求1所述的馈电装置,进一步包括在整体本体的后端处的端盖;该端盖覆 盖着馈电孔。
  3. 3.如权利要求1所述的馈电装置,进一步包括连接到整体本体的后端的馈电弯头;该 馈电弯头设置有从馈电弯头的发射端延伸到弯头的侧面的弯头孔。
  4. 4.如权利要求3所述的馈电装置,进一步包括连接到弯头的所述侧面的馈电转体;该 馈电转体的馈电转体孔用于在该馈电弯头的所述侧面和该馈电转体的出口侧之间将馈电 转体孔的方位旋转90度。
  5. 5.如权利要求1所述的馈电装置,其中窗状件通过隔圈而被保持在所述环状凹槽的褶 皱顶点上。
  6. 6.如权利要求1所述的馈电装置,进一步包括位于馈电孔内的介电匹配环。
  7. 7.如权利要求1所述的馈电装置,其中所述馈电孔设置有多个向内突出台肩,所述台 肩将馈电孔从在发射端处的圆形截面过渡到在后端处的大体上矩形的截面。
  8. 8.如权利要求1所述的馈电装置,其中所述0MT孔设置有多个向内突出台肩,所述台肩 在馈电孔和整体本体的所述侧面之间增加该0MT孔的长度。
  9. 9.如权利要求1所述的馈电装置,进一步包括至少一个半径结构特征,该半径结构特 征形成在馈电孔的与相交于0MT孔的部位相对的至少一个向内突出台肩中。
  10. 10. 一种制造馈电装置的方法,包括步骤:设置具有馈电孔的整体本体,该馈电孔在整体本体的发射端和后端之间整体本体;在整体本体的发射端上设置多个同轴的环状凹槽;在整体本体内设置从整体本体的侧面延伸到所述馈电孔的0MT孔。
  11. 11.如权利要求10所述的方法,其中所述整体本体是用金属毛坯制造的。
  12. 12.如权利要求10所述的方法,其中所述整体本体是金属注射成型的。
  13. 13.如权利要求10所述的方法,进一步包括将端盖连接到整体本体的后端的步骤;该 端盖覆盖着所述馈电孔。
  14. 14.如权利要求10所述的方法,进一步包括将馈电弯头连接到整体本体的后端的步 骤;该馈电弯头设置有从该馈电弯头的发射端延伸到该弯头的侧面的弯头孔。
  15. 15.如权利要求14所述的方法,进一步包括将馈电转体连接到弯头的所述侧面的步 骤,该馈电转体的馈电转体孔用于在该馈电弯头的所述侧面和该馈电转体的出口侧之间将 馈电转体孔的方位旋转90度。
  16. 16.如权利要求10所述的方法,进一步包括将窗状件连接到所述环状凹槽的褶皱顶点 的步骤。
  17. 17.如权利要求16所述的方法,其中在所述窗状件上设置隔圈,连接到褶皱顶点。
  18. 18.如权利要求10所述的馈电方法,进一步包括将介电匹配环插入到所述馈电孔内的步骤。
  19. 19. 一种微波天线馈电装置,包括:整体本体,在整体本体的发射端和后端之间具有馈电孔;在整体本体的发射端上的多个同轴环状凹槽,该环状凹槽与所述馈电孔同轴;在整体本体内的0MT孔,从整体本体的侧面延伸到馈电孔;该0MT孔的方位正交于馈电孔;连接到整体本体的后端的馈电弯头;该馈电弯头设置有从馈电弯头的发射端延伸到弯 头的侧面的弯头孔;连接到弯头的所述侧面的馈电转体;该馈电转体的馈电转体孔用于在该馈电弯头的所 述侧面和该馈电转体的出口侧之间将馈电转体孔的方位旋转90度; 位于馈电孔内的介电匹配环;所述馈电孔设置有多个向内突出台肩,所述台肩将馈电孔从在发射端处的圆形截面过 渡到在后端处的大体上矩形的截面;至少一个半径结构特征,该半径结构特征在馈电孔的至少一个向内突出台肩中形成为 与相交于0MT孔的部位相对;并且所述的0MT孔设置有多个向内突出台肩,所述台肩在馈电孔和整体本体的所述侧面之 间增加该0MT孔的长度。
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