CN1027476C - 天线系统 - Google Patents

Abstract

一种天线系统，包括将传来的电磁波聚焦于各自焦点的透镜，设置在焦点附近且最好集中在透镜之内的螺旋馈电装置接收电磁波，由馈电线将信号送至接收机；为馈电装置和馈电线提供了机械支持；使用半球透镜，使天线系统更紧凑，减少所需电缆长度，提高接收效率；本天线系统可用作为从不同卫星上接收直播卫星微波信号的系统地一部分。

Description

本发明涉及包括一个透镜和馈送电磁波的装置的天线系统，该天线系统能够更好地用于接收微波信号。

包括一个楞勃透镜（Luneburg    Lens）和适当馈电装置的天线系统是已知的，如美国专利第US4    531    129号。这类系统可以用作卫星广播接收系统的一部分来接收微波信号，也可用作为发射系统的一部分。

例如从无线电工程师协会天线与传播会刊（IRE    TRASAC    TIONS-ANTENNAS    AND    PROPAGATION）的1954年7月号的第94-98页中G.D.M.皮勒尔（G.D.M.Peeler）等人所著论文《虚源楞勃透镜》（Virtual    Source    Luneburg    Lenses）还可以得知，可以使用虚楞勃透镜。

由于楞勃透镜中的对称性，可以通过其中心设置一些平面反射面（反射器），利用成像检测射线路径。这些反射器的组合产生虚源，其位置取决于实际馈电源和该反射器的走向。

通常还使用包括一抛物柱面反射面和位于该反射面焦点处的馈电喇叭的天线系统，来接收微波信号。

从美国专利4    742    359号还可知，可以用具有双端的螺旋天线取代所述馈电喇叭，从而其第一端连接至馈电线。为下面解释的目的，应该懂得所述馈电线是与所述螺旋天线的轴对准的。这样的螺旋天线可以做成所谓的顺射螺旋天线，在最大接收功率条件下，在所述第一端信号功率流的方向与被接收辐射的方向相一致，它还可以做成所谓的逆射螺旋天线，在最大接收功率条件下，在所述第一端信号功率流的方向与被接收辐射的方向相反。

这一美国专利披露了一种天线系统，包括一个反射器，一个具有带着一对端头的线圈的主螺旋天线，所述线圈位于所述反射器的焦点之处，使得螺旋天线的轴线大致与所述反射器的轴线相重合。馈电线将天线系统与外部电路相耦合，从而所述主螺旋天线代表在距所述反射器较近一端与馈电线相耦合的逆射螺旋天线，螺旋天线的另一端则自由固定，所述馈电线为同轴电缆。

本发明的目的是提供一种小型天线系统，用于接收不同方向上的几种电磁波信号，更好的是接收微波信号。

根据本发明的天线系统是这样实现的，它包括透镜和用于接收和/或发送电磁波的馈电装置，其特征在于所述馈电装置被造型为螺旋线圈。即根据本发明的天线系统包括一透镜，较好地为一楞勃型透镜，以及形如螺旋线圈的馈电装置。

本发明的优点在于为馈电装置和与所述馈电装置相连接的馈电电缆提供了自然的机械支持。

如果使用半球形透镜，生产成本可以得到降低而天线系统也会变得更紧凑。特别是在这种情况下本发明的天线系统通过减少天线开口阻塞提高了接收效率，而且所需要的馈电电缆长度也能够得以减少。

需要提到的是，所述馈电装置，也称作用于馈电的装置，能够被用于接收和发射电磁波。在后一种情形中，本发明的天线系统也可以被用作为发射机天线系统。

通过结合附图的以下说明，本发明可以得到更好的理解。其中，

图1a和1b表示包括一个楞勃型透镜和一些馈电喇叭的已知天线系统;

图2表示本发明的第一较佳实施例;

图3表示本发明的第二较佳实施例。

图1a表示一已知天线系统，其中，电磁波10被球形楞勃透镜11折射，从而聚焦于一个焦点 12a。靠近焦点12a处设置了一个馈电喇叭13a，以接收被聚焦的电磁波，通过同轴电缆14a将相应信号送至接收机15。

图中未示出的一些电磁波可以分别聚焦于焦点12b、12c，由馈电喇叭13b、13c接收，并且相应信号可以通过同轴电缆14b、14c送至接收机15。

根据图1a天线系统的功能是众所周知的。也许可以说，接收机15最好做成低噪音接收机，包含适当的转换和接收装置。

图1b表示带有一个虚源楞勃透镜的另一个已知天线系统。其中具有与图1a各部分相同功能的部分标以相同的参考号。

电磁波10通过半球形楞勃透镜21和一平面反射器16的结构被聚焦于焦点22a。

图中未示出的一些电磁波还可能分别被聚焦于22b、22c，相应的信号则被送至接收机15。

从射线路径的角度考虑，很明显，这样形成了焦点12a、12b、12c的准确虚像22a、22b、22c。

可以看出，在这里天线开口是被馈电喇叭13a、13b、13c和同轴电缆14a、14b和14c阻挡着的。

从图2和图3中可以了解根据本发明的较佳实施例，其中功能与已示出天线系统中功能相同的部件用相同的参考号表示，仅在必须时为理解本发明时才对它们加以解释。

为了简化附图，图2中仅示出了在球形楞勃透镜11外面的电磁波10。当然应记住所述电磁波10也传播到了该透镜11的内部。在焦点12a处设置了一个顺射螺旋天线23a，它与同轴电缆14a相连。

在靠近焦点12b、12c处，分别设置了顺射螺旋天线23b、23c，它们也分别与同轴电缆14b、14c相连。

顺射螺旋天线23a、23b、23c所接收的信号，通过同轴电缆14a、14b、14c送至接收机15。

图3表示本发明的另一较佳实施例，为简化起见只示出了半球形楞勃透镜21以外电磁波10。

在焦点22a、22b、22c处，分别设置了逆射螺旋天线33a、33b、33c，它们分别与馈电线24a、24b、24c相连接。

由逆射螺旋天线22a、22b、22c接收的信号分别由馈电线24a、24b、24c送至接收机15。

这些较佳实施例中，螺旋天线23、33和馈电线24是分别集装于相应透镜11、21之内的。这可由适当的生产过程来实现的，其上可以设置一些用于电缆通道和/或螺旋天线23、33的开孔。

另一种可能性是，至少部分螺旋天线和/或馈电线24是直接被所述透镜材料所包围的。

在以上两种情形中，均可以利用生产过程来完成透镜折射率的适当修正，在此将具有可变折射系数的介电材料（如加工成型为螺纹状）包裹起来。如果将介电材料做成一套半球形壳或其它合适的形状，也能够实现折射率的适当修正。

还有另一种产生电缆通道的办法，就是在所述透镜做好以后在其上钻孔。

较佳实施例的方案还可包括至少下列变化中的一种：

-同轴电缆14可以由任何其它合适的馈电线来替代，它可集中做在所用透镜之内;

-可以设置多于或少于三个的馈电装置23、33;

-所用透镜的折射系数可以有变化，以便焦点12、22分别位于相应透镜11、21表面的内侧或外侧，从而相应馈电装置23、33的位置右以适当地变化;

-除了集中于各自透镜11、21中的所示馈电装置23、33以外，还可以在所述透镜表面之外安置附加馈电装置;

-除了球形或半球形楞勃透镜之外，还可以使用其它透镜，如圆柱形楞勃透镜，从而可以使馈电装置的安置更容易和/或获得不同的波束形状;

-还可以利用锥形、棱锥形或类似形状的楞勃透镜。在这种情形中，反射器16（它可以是金属的）的形状最好以这样的方式变化，即它至少覆盖透镜中未被欲接收的电磁波10穿透的那些侧面中之一侧面;

-所用透镜的折射率可以以这样的方式变化，可以最优化地接收频率不同的几种电磁波;

-可以使用一种单色型透镜，这意味着整个透镜的折射率可以恒定;

-如果馈电线14、24与适当的发射装置相连的话，本发明的天线系统也可以用作为发射机天线系统。

根据本发明的天线系统，包括一透镜，它将传来的电磁波在相应的焦点处聚焦。设置于所述焦点附近且最好集中于所述透镜之内的螺旋馈电装置接收电磁波，相应的信号由馈电线送至适当的接收机或发射机、或前置放大器、或类似装置。

通过根据本发明的天线系统，可以获得对馈电装置和馈电线的机械支持。

如果使用半球形透镜，天线系统会变得紧凑。特别地在此情形中，与已知的系统相比，可以减少所需馈电线的长度，提高接收效率。

根据本发明的系统，最好用作为一种从不同卫星上接收直播卫星微波信号系统的一部分。

Claims (5)

1、一种天线系统，包括透镜(11，21)和用以接收和/或发射电磁波的馈电装置(23，33)，其特征在于所述馈电装置(23，33)被加工成螺旋线圈状。

2、根据权利要求1的天线系统，其特征在于，透镜（11，21）包括球形透镜（11），半球形透镜（21）、锥形透镜、棱锥形透镜，或其它类似形状透镜。

3、根据权利要求1或2的天线系统，其特征在于，透镜（11，21）为楞勃透镜或单色透镜。

4、根据权利要求1或2的天线系统，其特征在于，所述馈电装置（23，33）被加工成型为顺射螺旋天线（23）和/或逆射螺旋天线（33）。

5、根据权利要求1或2的天线系统，其特征在于，所述馈电装置（23，33）设置在透镜（11，21）的表面以内或以外。

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