CN102683772A - 孔径模式滤波器 - Google Patents

Abstract

提供了用于具有至少一个元件孔径的天线的模式滤波器。该模式滤波器包括延伸至少一个元件孔径的至少一个波导延伸，以及连接至相应的至少一个波导延伸的四元脊波导段的至少一个2×2阵列。当至少一个波导延伸定位于至少一个元件孔径和四元脊波导段的至少一个2×2阵列之间时，不希望的天线电磁模式被抑制。

Description

孔径模式滤波器

本申请要求2011年2月25日提出的美国临时申请No.61/446,609的权益，其整体通过参考合并于此。

背景技术

天线辐射元件可以在栅瓣发射电磁辐射。这些旁瓣通过在不希望的方向辐射，在通信系统内造成干扰，还造成期望方向上的功率损失和增益损失。

发明内容

本申请涉及一种用于具有至少一个元件孔径的天线的模式滤波器。该模式滤波器包括至少一个波导延伸，以延伸该至少一个元件孔径，以及四元脊波导段的至少一个2×2阵列，连接至相应的至少一个波导延伸。当该至少一个波导延伸定位于该至少一个元件孔径和该四元脊波导段的至少一个2×2阵列之间，不希望的天线电磁模式得到抑制。

附图说明

图1A为根据本发明的具有单个天线辐射元件和孔径模式滤波器的天线的一个实施例的横截面图；

图1B为图1A天线的至少一个层的一部分的放大图；

图1C为图1A天线的实施例的顶视图；

图2为根据本发明的具有天线阵列和孔径模式滤波器阵列的天线的一个实施例的斜视图；

图3为图2所示天线的天线阵列的斜视图；

图4为配置有延伸阵列的图3喇叭天线阵列的斜视图；

图5为图2天线的顶视图；

图6为根据本发明的四元脊波导段的2×2阵列的四元脊波导阵列的一个实施例的放大图；

图7A和7B示出根据本发明配置的分别具有和不具有孔径模式滤波器的示例性1×5天线阵列的仿真增益；

图8为根据本发明的一个或多个天线辐射元件的不希望的电磁模式的抑制方法的一个实施例；以及

图9为根据本发明的具有单个天线辐射元件的天线的一个实施例的横截面图；

根据普通惯例，各种说明特征不是按比例绘制，而是用于强调与本发明有关的特征。相同附图标记贯穿图和文本中代表同类元件。

具体实施方式

在以下详细说明中，参考附图，附图构成此处的一部分，附图以发明可被实践的特定说明性实施例的图解形式示出。这些实施例以足够的细节进行说明，以使得本领域技术人员能够实践本发明，且应该理解到可以利用其他实施例，可以进行逻辑上、机械上和电学上的改变，而不脱离本发明的范围。下列详细说明因此不是用于限制的意义。

此处说明的天线配置为具有孔径模式滤波器，以降低在旁瓣(栅瓣)发射的电磁辐射。此处示出的天线包括喇叭(horn)元件和孔径模式滤波器。此处描述的孔径模式滤波器以附着到其他类型的天线元件(例如波导天线元件)时相似的方式起作用，本领域技术人员阅读本文献时能够理解这一点。

图1A为根据本发明的具有单个天线辐射元件220和孔径模式滤波器230的天线11的一个实施例的横截面图。图1B为图1A的天线11的至少一个层280的一个部分280-1的放大图。在图1B中，至少一个层280的各层181-185是可见的。该至少一个层280在此处还称作“层280”、“匹配层280”、或“电抗性匹配层280”。图1C为图1A天线11的实施例的顶视图。图1A横截面图所取的平面由图1C中截面线1A-1A指示。

天线11包括天线元件220和孔径模式滤波器230。孔径模式滤波器230构造为从由天线11发射的电磁辐射消除或减小不希望的旁瓣。在这种方式中，更多功率以平行于z轴传播的模式从天线11宽阔面(broadside)发射。“孔径模式滤波器230”在此处还被称为“模式滤波器”。

如图1A所示，辐射电磁辐射的天线元件220，包括输入波导221和喇叭元件222。喇叭元件222具有通常由231表示的横跨x-y平面的开口或孔径。该“孔径231”还在此处被称为“元件孔径231”和“喇叭孔径231”。

模式滤波器230包括一个或多个波导延伸251和四元脊(quad-ridged)波导段270的2×2阵列240。模式滤波器230还包括至少一个层280，其定位为邻近四元脊波导段270的2×2阵列240的孔径侧285或定位于孔径侧285的上方并与之隔开。该至少一个层280配置为至少降低天线11的反射系数。在本实施例的一个实现中，层280包括至少一个电介质层。在本实施例的另一实现中，层280包括至少一个电介质层，和至少一个金属贴片。在图1B所示的实施例中，层280包括电介质(例如，图1B所示层181-185)和至少一个金属贴片81-84(图1C)。电介质181-185和金属贴片81-84表现为天线11的并联电容性电抗。

模式滤波器230定位为邻近天线辐射元件220的元件孔径231。此处所用的“邻近”，基于接近、靠近或毗邻的标准词典定义，因此元件彼此邻近为彼此接触或者彼此接近。波导延伸251使用方波导的短段延伸喇叭孔径231，这产生模式盒或脉冲编码装置(moder)。因此，“波导延伸251”还在此处称为“脉冲编码装置251”。在本实施例的一个实现中，具有不同x-y尺寸的两个或多个脉冲编码装置被堆叠，如图9所示，将在以下进行说明。

波导延伸251具有方形横截面尺寸(L_x，L_y)，两个波长(2λ)左右，由此L_x＝L_y≈2λ。波导延伸251传播高次模式，如果允许辐射的话，其将耦合到非意图的方向辐射的高次弗洛盖(Floquet)模式。因此，模式滤波器230缓和呈现在孔径231的高次模式(其从喇叭元件222和波导221出现)，以防止它们耦合到高次弗洛盖模式。由于模式滤波器230的设置，栅瓣减小，天线的远场图样(farfield pattern)改善了旁瓣水平和方向性。

在图1C中，2×2阵列240的左上四元脊波导段由数字标号270指示的虚线画出轮廓。四元脊波导段270每个包括从四元脊波导段270的侧壁275延伸的四个金属脊271-274。四个金属脊271-274在此处还被称为“脊271-274”。在图1C中，层280图示为虚线方形。

在图1A的横截面图中，只有两个四元脊波导段270和两个金属贴片81-82是可见的。天线11从喇叭元件222发射电磁辐射，电磁辐射通过元件孔径231到孔径模式滤波器230。电磁辐射传播通过孔径模式滤波器230，通过横跨x-y平面(其在横截面中由图1A中虚线291所示)的开口或孔径290从天线11输出。四元脊波导段270的2×2阵列240的孔径侧285为四元脊波导段270的2×2阵列240离波导延伸251最远的表面。

波导延伸251定位于元件孔径231和四元脊波导段270的2×2阵列240的孔径侧285之间。四元脊波导段270的2×2阵列240的侧壁241与波导延伸251的侧壁252(图1A)接触。虚线295(图1A)指示2×2阵列240的侧壁241与波导延伸251的侧壁252(图1A)彼此接触的x-y平面的横截面视图。

如图1A所示，四元脊波导段270的2×2阵列240的一部分75延伸到被波导延伸251所包围的空间中。特别地，部分75穿过平面295，如图1A所示。部分75图示为在z方向延伸波导段251的高度“h”的大约一半；但是这仅是一个例子。在本实施例的一个实现中，部分75在z方向延伸少于进入波导延伸251所包围的区域的一半路径。在本实施例的另一个实现中，部分75在z方向延伸多于进入波导延伸251所包围的区域的一半路径。在本实施例的又一个实现中，四元脊波导段270的2×2阵列240不穿过平面295，且不延伸进入波导延伸251所包围的区域。

电抗匹配层280为多个层181-185(图1B)，其结合至或机械附着至四元脊波导段270在孔径290暴露的表面，其横跨在图1A中由虚线291在横截面图中示出的x-y平面。在本实施例的另一个实现中，电抗匹配层280由支座支撑在孔径290上方，支座在电抗匹配层280和孔径290之间提供气隙(air space)。在本实施例的又一个实现中，电抗匹配层280结合至或机械附着至包围孔径290的2×2阵列240的侧壁241。金属贴片81、82、83和84定位于电抗匹配层280内并形成阵列，以致金属贴片81、82、83和84定位于相应四元脊波导段270的中心区域的上方。

如图1B所示，电抗匹配层280包括多个层181、182、183、184和185，及金属贴片81、82、83和84。第一金属贴片81在图1B中示出。在本实施例的一个实现中，第一层181为聚酰亚胺材料层，第二层182为粘结剂材料层，第三层183为相对低的介电常数材料层，第四层184为粘结剂材料层，第五层185为聚酰亚胺材料层。第一层181与四元脊波导段270接触。第二层182覆盖第一层181，以致第一层181在四元脊波导段270和第二层182之间。第三层183覆盖第二层182。第四层184覆盖第三层183。第五层185覆盖第四层184和金属贴片81，以致金属贴片81夹在聚酰亚胺材料第五层185粘结剂材料的第四层184之间。

在本实施例的一个实现中，第一层181为2密耳(mil)Kapton层，第二层182为1.5密耳雅龙(Arlon)粘结剂层，第三层183为罗哈摄(Rohacell)泡沫厚层(54密耳)，第四层184为1.5密耳雅龙粘结剂层，第五层185为在一侧或另一侧具有铜贴片的2密耳Kapton层。铜贴片81-84通过标准电路板蚀刻工艺形成。所有这些层的厚度近似且其他层厚度也是可能的。在本实施例的另一个实现中，贴片81-94由其他金属材料形成。

如图1A和1C所示，波导延伸251的x方向尺寸(长度)L_x与元件孔径231的x方向尺寸(长度)L_x近似相同(大小大约相同)。相似地，波导延伸251的y方向尺寸(长度)L_y与元件孔径231的y方向尺寸(长度)L_y近似相同(大小大约相同)。L_x和L_y都大致为天线辐射元件220发射的电磁辐射波长的两倍，2λ。

许多天线系统由天线(例如图1A和1C所示的天线11)阵列形成，其中阵列中天线元件包括孔径模式滤波器。天线阵列通过对每个天线元件的电磁场的叠加来增加天线的方向性。阵列天线和相关联的孔径模式滤波器阵列的实施例设置为各种尺寸和形状，包括：1×N阵列、N×M阵列、或N×N阵列，其中N和M为正整数。

图2为根据本发明的具有天线阵列20和孔径模式滤波器阵列30的天线10的一个实施例的斜视图。如图2所示，天线10为天线11的5×5阵列。天线阵列20为通常由21-25表示的天线辐射元件阵列。

孔径模式滤波器阵列30(图2)为图1A和1C所示的孔径模式滤波器230的阵列。“孔径模式滤波器阵列30”在此处还被称为“模式滤波器30”。模式滤波器30定位于天线阵列20的天线辐射元件21-25之上或上方，以抑制天线辐射元件21-25的不希望的电磁模式。

模式滤波器30包括延伸阵列50和四元脊波导阵列60。延伸阵列50定位于四元脊波导阵列60和天线辐射元件21-26的天线阵列20之间.

图2所示的天线10的模式滤波器30还包括定位为邻近四元脊波导阵列60的孔径侧130的匹配层80。匹配层80降低了天线阵列20的反射系数。匹配层80具有上面参考图1A-1C说明的图1B所示的匹配层280的结构和功能。

图3为图2所示天线10的天线阵列20的斜视图。“天线阵列20”在此处还称为“天线的阵列20”。如图2和3所示，天线元件阵列20为通常21-25表示的喇叭天线的阵列，它们在结构和功能上与图1A所示喇叭天线220相似。喇叭天线21-25(在此处还称为“天线辐射元件21-25”)具有相应的元件孔径121-125。

图4为配置为具有延伸阵列50的图3的喇叭天线20的阵列的斜视图。延伸阵列50为通常51-55表示的波导延伸的阵列。波导延伸51-55与图1A和1C所示波导延伸251在结构和功能上类似。如图4所示，喇叭天线21-25和波导延伸51-55具有一一对应的关系。

图5为图2的天线10的顶视图。图6为根据本发明的四元脊波导段70的2×2阵列40的四元脊波导阵列60的一个实施例的放大图。2×2阵列40与图1A和1C中2×2阵列240在结构和功能上类似。因此，四元脊波导段70与图1A和1C的四元脊波导段270在结构和功能上类似。在图2、5和6中，仅匹配层80中的贴片81-84示出。匹配层80的电介质层181-185(图1B)并未示出，以允许查看四元脊波导阵列60。示例四元脊波导段70的孔径侧130(即顶表面)由虚线70给出轮廓。四元脊波导段70的示例2×2阵列40的孔径侧由双点划线40给出轮廓。

如图2所示，孔径模式滤波器30应用在大喇叭(或其他)天线辐射元件阵列的上方，以抑制不希望的栅瓣。由于栅瓣可造成通信系统中不希望的干扰以及降低在期望方向上的辐射功率(增益)，因此希望减小或消除栅瓣。

孔径模式滤波器30直接集成在喇叭天线21-25的上方。喇叭天线21-25包括较小的输入方波导221和喇叭222(图1A)，喇叭222渐变至方形输出尺寸，该方形输出尺寸大约为天线辐射元件20以最高工作频率发射的电磁辐射的两个波长，2λ。没有孔径模式滤波器30，喇叭阵列20将在除了孔径模式滤波器30的宽阔面的指定方向(即沿z轴)外的方向辐射。喇叭21-25的喇叭孔径231(图1A)利用脉冲编码装置或延伸阵列50延伸，脉冲编码装置或延伸阵列50具有方形截面段(即波导延伸51-55)阵列，尺寸L_x、L_y均在天线10发射的电磁辐射的两个波长2λ左右，即L_x＝L_y≈2λ。因此，如上所述，波导延伸51-55为模式滤波器30的重要部分，其允许高次模式的减小，否则高次模式将耦合至高次弗洛盖模式。在本实施例的一个实现中，孔径模式滤波器阵列30包括具有不同的x-y尺寸的两个或更多个延伸阵列50，其堆叠在天线阵列20和四元脊波导阵列60之间(在z方向)。

如图2所示，模式滤波器30包括直接连接至脉冲编码装置或延伸阵列50的四元脊波导段70的2×2阵列40的四元脊波导阵列60。在一些情况下，四元脊波导阵列60的部分75(图1A)至少部分延伸进入延伸阵列50的相应波导延伸51-55中。四元脊波导段70的脊部分，在图1C、5和6中通常由271-274表示，稍微延伸进入脉冲编码装置的空气区域(即穿过图1A横截面所示的平面295)，而四元脊波导阵列70的壁，通常由275表示(图5和6)保持在延伸阵列50中波导延伸51-55的侧壁的顶部(通常由241(图4)表示)的水平。孔径模式滤波器阵列30将较大多模(overmoded)方波导喇叭222(图1A)的输出分为四个相等的方形四元脊波导段70，每个具有1λ＝1/2L_x＝1/2L_y左右的横截面尺寸。为实用的目的，2λ和1λ的尺寸是近似的，实际尺寸可以微小地变化。

四元脊波导段270延伸进入波导延伸51所包围的区域，使得天线10能够支持两个正交线性极化。没有脊271-274，结构将为低于截止的方波导，将不能传播-些感兴趣的较低频率。没有脊271-274，四元脊波导段70实际的金属厚度侧壁275限制模式滤波器30的较低工作频率。脊271-274提供克服这些限制的设计自由。

设计为在较高频段的宽阔面辐射(在z方向)同时最小化栅瓣的双极化双频天线阵列需要天线元件的栅格间距不大于1个波长1λ。但是，这样密集的元件间距带来封装和元件馈电的极大挑战。模式滤波器30使得具有相邻天线辐射元件之间中心至中心间距大约为2λ的较大天线元件21-25能够使用。天线10与现有技术双极化双频天线阵列相比需要更少的天线元件21-25及相关联的馈电。模式滤波器30还减小功率分配的剩余数量。模式滤波器30为双极化双频天线孔径(例如用于K带(20GHz)和Ka带(30GHz)的那些)降低成本及降低制造风险。

在本实施例的一个实现中，没有从四元脊波导段270的侧壁275延伸的金属脊271-274。在这个实施例中，模式滤波器包括至少一个波导延伸，以延伸至少一个元件孔径；以及连接至相应的至少一个波导延伸的至少一个矩形波导段的2×2阵列，以致当至少一个波导延伸定位于至少一个元件孔径和至少一个矩形波导段的2×2阵列之间时，不希望的天线电磁模式被抑制。在本实施例的另一个实现中，矩形波导段的2×2阵列被电介质材料填充。

至少一个层80(在此处还称为“匹配层阵列80”)定位为邻近四元脊波导阵列60的孔径侧130，至少减小了天线阵列20的反射系数。匹配层阵列80的其他功能是可能的。匹配层阵列80包括至少一个电介质层，在实施例中，包括通常由81-84表示的金属贴片阵列，表现为并联电容性电抗。在本实施例的一个实现中，该至少一个层80包括表现为并联电容性电抗的电介质层(例如，图1B所示电介质层181-185)和表现为并联电容性电抗的金属贴片81-84的阵列。如图2、5和6所示，金属贴片81、82、83和84与相应的四元脊波导段70相关联，以致每个2×2阵列40与四个金属贴片81-84相关联。在本实施例的另一个实现中，天线阵列20中的天线辐射元件21-25为波导天线。

图7A和7B示出配置为根据本发明配置的分别具有和不具有孔径模式滤波器30的示例性1×5天线阵列的仿真增益。

如图7A所示，曲线165为配置为具有孔径模式滤波器的1×5天线阵列发射的右旋圆极化的增益(dB)相对于角度θ(度)的绘图。如图7A所示，曲线166为配置为具有孔径模式滤波器的1×5天线阵列发射的左旋圆极化的增益(dB)相对于角度θ(度)的绘图。如图7B所示，曲线167为配置为不具有孔径模式滤波器的1×5天线阵列发射的右旋圆极化的增益(dB)相对于角度θ(度)的绘图。如图7B所示，曲线168为配置为不具有孔径模式滤波器的1×5天线阵列发射的左旋圆极化的增益(dB)相对于角度θ(度)的绘图。

设置模式滤波器30，图7B中的栅瓣170和172减小，这从图7A中旁瓣171和173可以明显看出，因此天线阵列远场图样具有可接受的旁瓣水平和方向性。图7B曲线167中的栅瓣170(第四旁瓣)比图7A曲线165中的旁瓣171大得多，这是由于孔径模式滤波器降低了1×5天线阵列发射的右旋圆极化的旁瓣功率。相似地，图7B曲线168中的栅瓣172比图7A曲线166中的栅瓣173大得多，这是由于孔径模式滤波器降低了1×5天线阵列发射的左旋圆极化的旁瓣功率。换句话说，天线阵列到高次弗洛盖模式的耦合减小。

图8示出方法800，其代表根据本发明抑制一个或多个天线辐射元件20-25的不希望的电磁模式的方法。

在方块802，一个或多个波导延伸51-54定位为邻近一个或多个天线辐射元件21-25(图4)的相应的一个或多个元件孔径121-125。一个或多个波导延伸51-54在平行于元件孔径121-125的平面(x-y)的平面(x-y)中的尺寸L_x与元件孔径121-125的尺寸L_x基本上相同。相似地，一个或多个波导延伸51-54的在平行于元件孔径121-125的平面(x-y)的平面(x-y)中的尺寸L_y与元件孔径121-125的尺寸L_y基本上相同。在本实施例的一个实现中，一个或多个波导延伸51-54定位为邻近喇叭元件20的一个或多个元件孔径121-125。在本实施例的另一实现中，一个或多个波导延伸51-54定位为邻近波导天线元件的一个或多个元件孔径121-125。

在本实施例的又一实现中，模式滤波器包括两个或更多个延伸阵列50(或两个或更多个波导延伸251)，一个堆叠在另一个的顶部。这个实施例示于图9。图9为根据本发明的具有单个天线辐射元件220的天线14的一个实施例的横截面图。天线14包括单个天线辐射元件220和孔径模式滤波器330。孔径模式滤波器330包括四元脊波导段270的2×2阵列240，第一波导延伸251-1和第二波导延伸251-2。第一波导延伸251-1和第二波导延伸251-2在x-y平面中具有不同尺寸。

第一和第二波导延伸251-1和251-2一个堆叠在另一个的顶部(在垂直于元件孔径231的z方向上)以形成波导延伸351。特别地，第二波导延伸251-2定位于第一波导延伸251-1和四元脊波导段270的2×2阵列240之间。第一和第二波导延伸251-1和251-2每个在z方向具有高度“h”，因此波导延伸351具有高度“2h”。在本实施例的另一实现中，第一波导延伸251-1和第二波导延伸251-2具有不同高度。

波导延伸251-1具有尺寸L_x和L_y(仅x尺寸在图9中示出)。波导延伸251-2具有尺寸L_x+2AL_x和L_y+2AL_y。由于x-y平面中略微不同的尺寸，波导延伸251-1和251-2具有不同的传播常数，其由横向尺寸(即L_x、L_y设置)。这些波导延伸251-1和251-2在不同模式的前向和反向波之间调节相位，以消除不想要的模式。

波导延伸351定位于四元脊波导段270的2×2阵列240和元件孔径231之间。模式滤波器330还包括电抗性匹配层280，其定位为邻近四元脊波导段270的2×2阵列240的孔径侧285或在孔径侧285上方并与之隔开。

在本实施例的另一实现中，孔径模式滤波器330包括三个波导延伸，每个具有略微不同的横向尺寸，沿z方向一个堆叠在另一个顶部。在本实施例的又一实现中，孔径模式滤波器330包括三个波导延伸，其中具有相同横向尺寸的两个波导延伸堆叠(沿z方向)以将具有不同横向尺寸的第三波导延伸夹在中间。

在本实施例的再一实现中，天线至少包括具有第一横向尺寸的第一波导延伸251-1的第一延伸阵列和具有第二横向尺寸的第二波导延伸251-2的第二延伸阵列。在后者的实施例中，第一波导延伸251-1的第一延伸阵列和第二波导延伸251-2的第二延伸阵列在垂直于横向尺寸的方向(即在z方向)一个堆叠在另一个之上。

在模式滤波器包括两个或多个延伸阵列50(或波导延伸251)并且一个堆叠在另一个顶部的实施例中，方块802通过将一个或多个第一波导延伸251-1定位为邻近一个或多个天线辐射元件20的相应一个或多个元件孔径231，且将一个或多个第二波导延伸251-2定位为邻近相应的一个或多个第一波导延伸251-1来实现。

在方块804中，四元脊波导段70的一个或多个2×2阵列40连接至相应的一个或多个波导延伸51-54，以致天线辐射元件21-25发射的电磁辐射的高次模式减少。一个或多个波导延伸51-54附着至天线辐射元件21-25的相应的一个或多个元件孔径121-125。在本实施例的一个实现中，四元脊波导段70的一个或多个2×2阵列40连接至相应的一个或多个波导延伸51-54，以致四元脊波导段70的2×2阵列40的部分75至少部分延伸进入相关联的波导延伸51-54中。

在方块806，一个或多个电抗性匹配层定位为邻近四元脊波导段70的一个或多个2×2阵列40的孔径侧130，以减小一个或多个天线辐射元件20的反射系数。

在这种方式中，天线辐射元件21-25发射的电磁辐射的高次模式减少。特别地，模式滤波器30缓和来自天线阵列20的高次模式，以防止它们耦合到高次弗洛盖模式。设置模式滤波器30，栅瓣减小，且天线阵列的远场图样具有可接受的旁瓣水平和方向性。

示例实施例

示例1包括用于具有至少一个元件孔径的天线的模式滤波器，该模式滤波器包括延伸至少一个元件孔径的至少一个波导延伸；以及至少一个连接至相应的至少一个波导延伸的四元脊波导段的2×2阵列，其中，当该至少一个波导延伸定位于该至少一个元件孔径和四元脊波导段的至少一个2×2阵列之间时，不希望的天线电磁模式被抑制。

在示例2中，示例1的模式滤波器可选地包括其中四元脊波导段的至少一个2×2阵列的部分至少部分延伸进入相应的至少一个波导延伸中。

在示例3中，示例1和2中任一的模式滤波器，可选地包括至少一个层，该至少一个层定位为邻近四元脊波导段的至少一个2×2阵列的孔径侧，该至少一个层配置为至少减小天线的反射系数。

在示例4中，示例3的模式滤波器可选地包括其中至少一个层由至少一个电介质层或至少一个电介质层和至少一个金属贴片构成。

在示例5中，示例14中任一的模式滤波器，可选地包括其中至少一个波导延伸包括至少两个波导延伸，其具有至少两个互不相同的相应的横向尺寸，其中具有至少两个相应的横向尺寸的该至少两个波导延伸在垂直于由至少一个元件孔径横跨的平面的方向上堆叠。

在示例6中，示例1-5中任一的模式滤波器，可选地包括其中天线包括至少一个喇叭元件。

在示例7中，示例1-6中任一的模式滤波器，可选地包括其中至少一个波导延伸包括波导延伸的延伸阵列，其中四元脊波导段的至少一个2×2阵列包括四元脊波导段的2×2阵列的四元脊波导阵列，且其中天线包括具有相应的元件孔径阵列的辐射元件的天线阵列，因此，当延伸阵列定位于元件孔径阵列和四元脊波导阵列之间时，不希望的天线电磁模式被抑制。

示例8包括不希望的电磁模式被抑制的天线，该天线包括具有相应的元件孔径阵列的天线辐射元件的天线阵列；波导延伸的延伸阵列邻近天线辐射元件的天线阵列的元件孔径阵列；且四元脊波导段的2×2阵列的四元脊波导阵列连接至延伸阵列，其中延伸阵列定位于四元脊波导阵列和天线辐射元件的天线阵列之间。

在示例9中，示例8中任何的天线，可选地包括其中四元脊波导阵列的部分至少部分延伸进入延伸阵列的相应波导延伸中。

在示例10中，示例8或9中任一的天线，可选地包括至少一个层，该至少一个层定位为邻近四元脊波导阵列侧的孔径侧，该至少一个层配置为至少减小于线的反射系数。

在示例11中，示例8-10中任一的天线，可选地包括其中至少一个层由至少一个电介质层或至少一个电介质层和至少一个金属贴片构成。

在示例12中，示例8-11中任一的天线，可选地包括其中波导延伸的延伸阵列至少包括具有第一横向尺寸的波导延伸的第一延伸阵列；和具有第二横向尺寸的波导延伸的第二延伸阵列，其中波导延伸的第一延伸阵列和波导延伸的第二延伸阵列在与元件孔径横跨的平面垂直的方向上堆叠。

在示例13中，示例8-12中任一的天线，可选地包括其中波导延伸的尺寸，在平行于元件孔径横跨的平面的平面中，与相关联元件孔径的尺寸基本上相同。

在示例14中，示例8-13中任一的天线，可选地包括其中天线阵列中相邻天线辐射元件之间中心至中心间距为天线辐射元件发射的电磁辐射的波长的大约两倍。

在示例15中，示例8-14中任一的天线，可选地包括其中天线阵列的天线辐射元件具有的孔径尺寸为天线辐射元件发射的电磁辐射的波长的大约两倍。

在示例16中，包括一种用于抑制一个或多个天线辐射元件的不希望的电磁模式的方法，该方法包括将一个或多个波导延伸定位为邻近一个或多个天线辐射元件的相应的一个或多个元件孔径；以及连接四元脊波导段的一个或多个2×2阵列至相应的一个或多个波导延伸。

在示例17中，包括用于抑制示例8-15中任一的一个或多个天线辐射元件的不希望的电磁模式的方法，该方法包括将一个或多个波导延伸定位为邻近一个或多个天线辐射元件的相应的一个或多个元件孔径；以及连接四元脊波导段的一个或多个2×2阵列至相应的一个或多个波导延伸。

在示例18中，示例16和17中任一的将一个或多个波导延伸定位为邻近相应的一个或多个元件孔径可选地包括将一个或多个波导延伸附着至相应的一个或多个元件孔径。

在示例19中，示例16-17任一的方法，可选地包括将一个或多个层定位为邻近四元脊波导段的一个或多个2×2阵列的孔径侧，以减小一个或多个天线辐射元件的反射系数。

在示例20中，示例16-19中任一的连接四元脊波导段的一个或多个2×2阵列至相应的一个或多个波导延伸，可选地包括连接四元脊波导段的一个或多个2×2阵列至相应的一个或多个波导延伸，以致四元脊波导段的一个或多个2×2阵列的部分至少部分延伸进入相应的一个或多个波导延伸中。

在示例21中，示例16-20中任一的将一个或多个波导延伸定位为邻近一个或多个天线辐射元件的相应的一个或多个元件孔径，可选地包括将一个或多个第一波导延伸定位为邻近一个或多个天线辐射元件的相应的一个或多个元件孔径；以及将一个或多个第二波导延伸定位为邻近相应的一个或多个第一波导延伸。

尽管此处图解和说明了特定实施例，本领域技术人员将意识到计算为实现相同目的的任何装置可替代图示的特定实施例。这样的应用意欲覆盖本发明的任何改变或变化。因此，显然本发明仅由权利要求和其等同物所限定。

Claims (3)

1.一种用于具有至少一个元件孔径(121)的天线(10)的模式滤波器(30)，该模式滤波器包括：

延伸该至少一个元件孔径(20)的至少一个波导延伸(50)；以及

连接至相应的至少一个波导延伸的四元脊波导段(70)的至少一个2×2阵列(40)，其中，当该至少一个波导延伸定位于该至少一个元件孔径和四元脊波导段的至少一个2×2阵列之间时，不希望的天线电磁模式(170，172)被抑制。

2.根据权利要求1所述的模式滤波器(30)，其中四元脊波导段(70)的至少一个2×2阵列(40)的部分(75)至少部分延伸进入相应的至少一个波导延伸(50)中。

3.根据权利要求1所述的模式滤波器(30)，进一步包括：

邻近四元脊波导段(70)的至少一个2×2阵列(40)的孔径侧(130)定位的至少一个层(80)，该至少一个层配置为至少减小天线(10)的反射系数，其中该至少一个层由至少一个电介质层或至少一个电介质层和至少一个金属贴片构成。

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