CN103918123B - 天线适配器 - Google Patents

Abstract

一种天线适配器，用于具有带馈电孔的凹进的适配器基座的天线，所述适配器设置为具有馈电孔缝的基部，所述基部的尺寸设计为容纳在所述适配器基座之内，所述馈电孔缝与所述馈电孔同轴对准。所述基部设置有联锁腔体，所述联锁腔体的尺寸设计为在所述基部插入到所述适配器基座中时接纳所述适配器基座的保持元件，将所述基部保持在所述适配器基座之内。所述基部可以包括耦合腔体，其将所述馈电孔缝连接到两个或更多个输出端口。所述耦合腔体可以具有侧壁槽。

Description

天线适配器

技术领域

本发明涉及一种微波天线。更具体而言，本发明涉及一种能够简化微波天线馈电接口结构和/或交换的天线适配器。

背景技术

微波天线可以根据终端用户的需求，耦合到各自具有不同的适配器和/或接口要求的、广泛的信号生成和/或处理设备。

微波天线可以设置有用于将收发器等等耦合到微波天线的适配器组件。互连例如可以是直接互连或者经由波导，波导则耦合到想要的信号生成和/或处理设备。

微波天线可以设置有具有双冗余收发器的互连，其中一个收发器设置为另一个的热备份，以提高产生的RF系统的可靠性。替代地，可以同时使用耦合到单个微波天线的双收发器，每个收发器针对具有不同极性的信号进行操作，信号通过正交模式变换器(OMT)分配并且选路到每个收发器。

以多模式来提供微波天线，每个模式配置用于特定的互连类型和/或设置有复杂的适配器组件，可能带来可观的制造、供应链、安装和/或持续维修负担。

因此，本发明的目的是提供一种克服现有技术中的限制的天线适配器。

附图说明

并入并且构成该说明书的一部分的所附附图显示了本发明的实施方案，其中在附图中相同的附图标记指示相同的特征或者元件，并且可以不针对它们所出现的每个附图进行具体描述，并且所附附图连同以上给出的本发明的一般描述，以及以下给出的实施方案的具体描述，用于说明本发明的原理。

图1为对准以插入平板天线的适配器基座的示例性适器的示意性的等距视图。

图2为适配器的示意性的等距前视图。

图3为图2的适配器的示意性的等距后视图。

图4为另一种适配器的示意性的等距前视图。

图5为图4的适配器的示意性的等距后视图。

图6为另一种适配器的示意性的等距前视图。

图7为图6的适配器的示意性的等距后视图。

图8为显示与平板天线的适配器基座和两个收发器的相互连接的适配器的示意性的等距分解图。

图9为具有耦合腔体的适配器的示意性的等距分解前视图。

图10为图9的适配器的示意性的等距分解后视图。

图11为显示具有与耦合腔体对称的输出端口对准的具有顶层覆盖的层板的示意性的顶视图。

图12为显示具有与耦合腔体非对称的输出端口对准的具有顶层覆盖的层板的示意性的顶视图。

图13为显示与具有利用销的槽侧壁层的耦合腔体对称的输出端口对准的、具有顶层覆盖的层板的示意性的顶视图。

图14为具有利用销的槽侧壁层的适配器的示意性的等距分解前视图。

图15为图14的适配器的示意性的等距分解后视图。

具体实施方式

由Alexander P.Thomson、Claudio Biancotto和Christopher D.Hills于2011年11月16日提交的题目为“Flat Panel Array Antenna”的美国发明专利申请序列号13/297,304(Alexander P.Thomson、Claudio Biancotto和Christopher D.Hills与本申请共同拥有，并通过引用在本文中并入其全部内容，该申请公开了包括设置在堆叠层中的腔体耦合器和协同波导网络的微波天线，实现了与传统的反射器碟微波天线相比具有显著降低的尺寸的微波天线。收发器和用来将其配对到这些天线的适配器可以构成所产生的组件的重要部分。

发明人已经意识到现有适配器可能过度复杂、过于庞大和/或需要比必要的更多的安装步骤。

如图1所示，适配器的示例性实施方案包括容纳在具有馈电孔20的天线15的凹进的适配器基座10内的基部5。替代地，适配器基座10可以设置为大体齐平(flush)和/或从天线的表面15的突起。基部5可以保持在适配器基座10之上和/或之内，例如通过将适配器基座10的保持元件25(比如夹30)的尺寸设计成与基座5的联锁腔体35接合。保持元件25可以设置为与例如机械加工的、压铸的或注塑的平板类型天线15的输入层的后侧集成，从适配器基座底部40和/或适配器基座侧壁45开始延伸。相应的联锁腔体35例如设置为保持肩部50，保持肩部50设置在例如贴近基部5的对角的基部5的外围中，将基部5接纳和保持在合适的位置。

在基部5和适配器基座10之间的保持可以是永久性的或者可经由被设置用于撬动和/或偏置保持元件25以使其与相应的联锁腔体35不接合的途径而释放。替代地，保持元件25可以设置为基部5的特征，并且可以应用设置在适配器基座10和/或传统紧固件(比如螺丝或螺栓)上的联锁腔体35。可以应用接头封严套(未示出)，接头封严套例如环绕在适配器基座10和基部5之间的、和/或基部5外围附近的馈电孔20。

基部5具有当基部5容纳在适配器基座10内时与馈电孔20同轴对准的馈电孔缝55。馈电孔缝55可以具有与馈电孔20相同的横截面，例如设置为大体的矩形、圆形或方形的横截面，例如如图2-7所示。

如图8所显示的，基部5可以设置有耦合器功能，例如将RF信号在到两个收发器60的双信号路径之间进行分配，而代替仅一个收发器。如图9和图10所示，大体矩形的耦合腔体65可以形成在基部5中，将馈电孔缝55连接到两个或更多个输出端口70。馈电孔缝55和输出端口70设置在耦合腔体65的相对侧上。耦合腔体65的尺寸例如可以相对于预期的中波段工作频率的波长进行设计。即是说，耦合腔体65可以设置的尺寸包括例如1.5到1.7个波长的长度、0.75到1个波长的宽度，以及大约0.2个波长的在馈电孔缝55和输出端口70之间的深度。

输出端口70可以设置有大体矩形的横截面，沿着大体平行于耦合腔体65的长度的耦合腔体65的长维度对准。如图11和图12所示，输出端口70可以进一步相对于耦合腔体65偏移地对准，即使得输出端口70的宽度的中点沿着耦合腔体65的长侧壁75放置，其中输出端口宽度的大体一半向耦合腔体65开口。可以应用对耦合腔体65的电气性能的进一步调谐，例如通过包括比如向内突出的隔壁85的调谐特征80，其设置在例如耦合腔体的每一个宽侧壁90上，正如图9和图10所示。调谐特征80可以在相对表面上彼此对称设置和/或在输出端口70之间等距间隔设置。替代地，调谐特征80可以应用于非对称结构中。

在馈电孔缝55和每个输出端口70之间的耦合水平可以通过例如应用与耦合腔体65的长侧壁75的中点对称地对准的输出端口70而进行选择，如图11所显示的。由此，在馈电孔缝55和每个输出端口70之间的耦合可以配置为大约3dB。

替代地，在输出端口70放置为与长侧壁75的中点非对称地对准的情况下，例如在图12中所显示的，根据所应用的非对称偏移水平，在馈电孔缝55和每个输出端口70之间的耦合可以例如降低至例如6或10dB。

在进一步的实施方案中，例如在图13-15中所示的，通过在宽和/或长侧壁75中提供向适配器的外部开口的槽90，耦合腔体65可以配置有加强的散热和/或热隔离特性。槽90例如可以是正交的，形成彼此之间具有矩形槽90的侧壁元件。槽90可以设置有例如适配器的中波段工作频率的0.15到0.25个波长的边到边宽度。替代地，侧壁元件可以设置为圆柱销95。销95可以设置有例如适配器的中波段工作频率的0.5个波长以下的半径。为了防止信号路径的环境污染，在应用向外部开口的槽90的情况下，可以进一步应用外部密封，比如聚合物封盖等等。

在替代实施方案中，在此处以上描述的耦合器结构还可以应用于与凹进的适配器基座配套结构分开的适配器实施方案中。基部5已显示为具有最小厚度的元件，以突出节省空间的可能性。替代地，适配器可以包括延伸的馈电孔缝波导，例如将耦合腔体65的位置远离适配器基座10延伸，更靠近例如在图8中示意性地示出的附接的收发器60的输入端口115。类似地，具有配置有方形或圆形横截面的馈电孔缝55的基部5(图4-7)可以在进入OMT之前延伸，以在被选路到附接的收发器60之前分配不同极性的同步信号。

本领域技术人员应当理解，耦合腔体65的简化的几何结构可以使所需要的层表面特征大大地简化，其可以降低整体的制造复杂度。例如，通过注塑和/或压铸工艺，可以大量地以高精度成本高效地形成基部5。一个或多个分开的层可以应用于实现想要的基部组件。例如，如图9和图10所示，基部层110可以与侧壁层100和顶层105分开地形成，这些层之后相互堆叠以形成在最终的基部组件内的耦合腔体65。替代地，耦合腔体65可以形成有作为之后被顶层105封闭的腔体的凹进部分，或者耦合腔体65可以形成为被基部层110封闭的顶层105的凹进部分。

在利用聚合物材料的注塑被用于形成层的情况下，可以应用传导表面。

尽管耦合腔体和波导被描述为大体的矩形，但为了易于匹配和/或模分离，在电气性能和制造效率之间的权衡中，拐角可以是辐射状的和/或是圆形的，且可应用腔体锥形物。

随着频率升高，波长降低。因此，当想要的操作频率增加时，适配器内的物理特征(比如孔、阶梯，和/或槽)变得更小并且更难制作。由于耦合腔体65的使用能够简化所需要的物理特征，本领域技术人员应当理解，通过该适配器还能够产生更高的工作频率，例如高至26GHz，在26GHz之上所需要的尺寸分辨率/特征精度可以使制造具有可接受的容差和抑制的成本。

从前文中，很显然本发明给本领域带来具有减小的总体尺寸的高性能的适配器，其是牢固的、轻量的并且可以以高水平的精度重复地成本高效地进行制造。

构件的列表

5 基部

10 适配器基座

15 天线

20 馈电孔

25 保持元件

30 夹

35 联锁腔体

40 适配器基座底部

45 适配器基座侧壁

50 保持肩部

55 馈电孔缝

60 收发器

65 耦合腔体

70 输出端口

75 长侧壁

80 调谐特征

85 隔壁

90 槽

95 销

100 侧壁层

105 顶层

110 基部层

115 输入端口

在前文描述参考中的材料、比率、整数或部件具有已知的等同物的情况下，如果单独设置的话，这样的等同物被并入到本文中。

虽然本发明通过其实施方案的描述进行显示，以及虽然实施方案已经进行了相当细节的描述，但申请人的意图不是将当前权利要求的范围限制或者以任何方式限定为这样的细节。额外的优点和修改对本领域技术人员来说将是相当明显的。因此，本发明在其扩展的方面中并不受限于具体细节、代表性的装置、方法，以及显示的和描述的说明性示例。因此，装置可以根据这样的细节制造，而不脱离申请人的一般发明概念的精神或范围。而且，应当理解，可以对其做出改进和/或修改而不脱离如所附的权利要求所限定的本发明的范围或精神。

Claims (19)

1.一种天线适配器，用于具有带馈电孔的凹进的适配器基座的天线，所述适配器包括：

具有馈电孔缝的基部，所述基部的尺寸设计为容纳在所述适配器基座之内，所述馈电孔缝与所述馈电孔同轴对准；

所述基部设置有联锁腔体，所述联锁腔体的尺寸设计为在所述基部插入到所述适配器基座中时接纳所述适配器基座的保持元件，将所述基部保持在所述适配器基座之内；并且

所述天线适配器进一步包括将所述馈电孔缝连接至两个输出端口的大体矩形的耦合腔体；所述馈电孔缝和所述输出端口设置在所述耦合腔体的相对侧上。

2.根据权利要求1所述的天线适配器，其中所述馈电孔缝的横截面与所述馈电孔的横截面相同。

3.根据权利要求1所述的天线适配器，其中所述保持元件为夹，并且所述联锁腔体为设置在所述基部的外围中的保持肩部。

4.根据权利要求1所述的天线适配器，其中所述耦合腔体设置有1.5到1.7个波长的长度、0.75到1个波长的宽度，以及大约0.2个波长的在所述馈电孔缝和所述输出端口之间的深度；所述波长为所述适配器的中波段工作频率的波长。

5.根据权利要求1所述的天线适配器，其中所述输出端口大体为矩形，沿着大体平行于所述耦合腔体的长度的所述矩形的长维度对准。

6.根据权利要求5所述的天线适配器，其中所述输出端口放置为与所述长度的中点对称地对准。

7.根据权利要求6所述的天线适配器，其中在所述馈电孔缝和每个输出端口之间的耦合大约为3dB。

8.根据权利要求5所述的天线适配器，其中所述输出端口放置为与所述长度的中点非对称地对准。

9.根据权利要求8所述的天线适配器，其中在所述馈电孔缝和每个输出端口之间的耦合大约为6dB。

10.根据权利要求8所述的天线适配器，其中在所述馈电孔缝和每个输出端口之间的耦合大约为10dB。

11.根据权利要求5所述的天线适配器，其中进一步包括设置在所述耦合腔体的至少一个侧壁上的向内突出的隔壁。

12.根据权利要求5所述的天线适配器，其中所述输出端口以所述输出端口的宽度的中点大体沿着所述耦合腔体的长侧壁对准，由此所述输出端口的宽度的大体一半向所述耦合腔体开口。

13.根据权利要求1所述的天线适配器，其中所述耦合腔体的宽侧壁和长侧壁中的每一个设置有向所述适配器的外部开口的槽。

14.根据权利要求13所述的天线适配器，其中所述槽大体为0.15到0.25个波长，所述波长为所述适配器的中波段工作频率的波长。

15.根据权利要求13所述的天线适配器，其中所述侧壁为多个圆柱销。

16.根据权利要求15所述的天线适配器，其中所述销的半径为0.05个波长或更小，所述波长为所述适配器的中波段工作频率的波长。

17.一种天线适配器，包括：

具有馈电孔缝的基部；

大体矩形的耦合腔体，所述耦合腔体将所述馈电孔缝连接到两个输出端口；

所述馈电孔缝和所述输出端口设置在所述耦合腔体的相对侧上；

所述输出端口大体为矩形，沿着大体平行于所述耦合腔体的长度的输出端口的长度对准。

18.根据权利要求17所述的天线适配器，其中所述输出端口以输出端口的宽度的中点大体分别沿着所述耦合腔体的每一个长侧壁对准，由此使所述输出端口的宽度的大体一半向所述耦合腔体开口。

19.根据权利要求17所述的天线适配器，其中所述耦合腔体的宽侧壁和长侧壁中的每一个设置有向所述适配器的外部开口的槽。