CN105633585B - 用于宽带应用的脊状波导管数组 - Google Patents

Abstract

一种脊状波导管数组包含波导管本体，其具有界定所述波导管本体的纵轴的一或多个壁。所述波导管本体包含具有设置在其上的多个槽孔的变窄波导部分，所述槽孔沿着所述纵轴延伸，所述波导管本体进一步通过纵向中心线表征。所述波导管本体界定具有主要尺寸和次要尺寸的波导开口，其中所述波导开口的所述主要尺寸小于既定用于在其中传播的信号的二分之一波长。所述多个槽孔中的每个槽孔通过槽孔面积、从所述槽孔的中心延伸到所述纵向中心线的槽孔偏移距离、以及从所述槽孔的所述中心延伸到相邻槽孔的中心的槽孔到槽孔分隔距离表征。对于一系列所述多个槽孔，所述槽孔面积、所述槽孔偏移距离以及所述槽孔到槽孔分隔距离中的每一者依次减小。

Description

用于宽带应用的脊状波导管数组

相关申请案的交叉参考

本申请案是2013年11月5日提交的US 14/072,573的部分继续申请案，所述部分继续申请案是2009年5月23日提交的US 12/471,367的继续申请案，所述两个申请案中的每一者的内容出于各种目的以其全文并入本文中。

本申请案进一步主张2014年10月6日提交的名称为“用于宽带应用的脊状波导管数组(Ridge Waveguide Slot Array for Broadband Application)”的US 62/060,082的优先权，所述优先权申请案的内容出于各种目的以其全文并入本文中。

技术领域

本发明涉及波导天线，且具体来说涉及脊状波导管数组天线。

背景技术

一般现有的导管数组天线至少可分为垂直极化与水平极化两种。图1A为一种垂直极化波导管数组天线100，包含波导管槽孔110，使信号沿着波导管槽孔110向纵轴112的方向(即z-轴)传播，而在纵轴112的横向长度中，该导波管槽孔110主要包含宽度113(即沿着x-轴)以及高度114(即沿着y-轴)，而该波导管数组天线100的低频频率是由宽度113决定。一般而言，该宽度113通常为0.5λ波长长度，其中波导管槽孔110包含多数边缘槽孔122、124，每个夹角α相对于高度114轴向方向分成正极与负极角度，且该垂直极化的波导管数组天线100的顶端具有一盖体130。

再请参阅图1B，图1B所示为垂直极化的波导管数组天线100在图1A的场形图，该场形图中包括方位辐射场形152和仰角场形154，如图所示，方位角场形152显示8dB的变化量。

水平极化的波导管数组天线200如图2A所示，波导管槽孔210的信号顺着波导管本体槽孔210向纵轴212(即z-轴)传播，而该水平极化的波导管数组天线200的低频频率是由宽度213尺寸加以定义，一般的尺寸为0.5λ，而波导管槽孔210更进一步包含有数个纵向槽孔220，而各槽孔220以偏移中心线纵轴212距离±d作定义，其相邻的槽孔220沿中心线交错排列，且在该水平极化的波导管数组天线200的顶端具有一盖体230。

图2B所示为水平极化波导管数组天线200在图2A中的辐射场形，该场形图中包括方位辐射场形252和仰角场形254，如图所示，方位角场形252显示4dB的变化量。

上述垂直极化波导管数组天线100与水平极化的波导管数组天线200在辐射场形方位所涵盖的范围有很大的变化，也就是说，在使用者的立场上水平讯号在涵盖的范围上有很大的变化；因此，高功率发射机或高增益天线发射水平讯号提供给每个使用者时，会因为变化量大而受到相关的限制，虽然一般槽孔数组天线适合在高功率传输及接收应用，但无法部署应用在需要均一性涵盖的区域中。

美国专利号8,604,990描述一种脊状波导管数组，其可操作以提供均一的涵盖。然而，一种具有可在宽带应用的脊状波导管数组将更为有利。

发明内容

根据本发明的一个实施例，现在呈现用以提供与常规波导管数组相比更宽频带的辐射场形图的脊状波导管数组。脊状波导管数组的示例性实施例包含波导管本体，其具有界定波导管本体的纵轴的一或多个壁。波导管本体包含具有设置在其上的多个槽孔的变窄波导部分，所述槽孔沿着纵轴延伸，所述波导管本体进一步通过纵向中心线表征。波导管本体界定具有主要尺寸和次要尺寸的波导开口，其中所述波导开口的主要尺寸小于既定用于在其中传播的信号的二分之一波长。多个槽孔中的每个槽孔通过槽孔面积、从所述槽孔的中心延伸到纵向中心线的槽孔偏移距离、以及从所述槽孔的中心延伸到相邻槽孔的中心的槽孔到槽孔分隔距离表征。对于一系列多个槽孔，槽孔面积、槽孔偏移距离以及槽孔到槽孔分隔距离中的每一者依次减小。

在一个实施例中，槽孔面积包含槽孔宽度和槽孔长度。进一步关于此实施例，对于一系列多个槽孔，槽孔长度、槽孔宽度、槽孔偏移距离以及槽孔到槽孔分隔距离中的每一者依次减小。

在另一实施例中，相邻槽孔在相反方向上从纵向中心线偏移。

在另一实施例中，脊状波导管数组包含脊状波导管数组的第一端，和经耦合以接收发射信号的第二端。在此实施例中，具有最小槽孔面积、槽孔偏移和槽孔到槽孔分隔距离中的每一者的槽孔位于接近于第二端处，且具有最大槽孔面积、槽孔偏移距离和槽孔到槽孔分隔距离的槽孔位于接近于第一端处。

鉴于以下具体实施方式和图式，本发明的这些和其它特征将得到更好的理解。

附图说明

图1A为现有垂直极化的波导管数组天线图。

图1B为图1A的方位辐射场形图。

图2A为现有水平极化的波导管数组天线图。

图2B为图2A的方位辐射场形图。

图3A为本发明垂直极化脊状波导管数组天线的示意图。

图3B为本发明垂直极化脊状波导管数组天线的俯视图。

图3C为本发明垂直极化脊状波导管数组天线的侧视及俯视图。

图3D为本发明垂直极化脊状波导管数组天线的方位辐射场形和仰角场形图。

图4A为本发明水平极化脊状波导管数组天线的示意图。

图4B为本发明水平极化脊状波导管数组天线的俯视图。

图4C为本发明水平极化脊状波导管数组天线的方位辐射场形和仰角场形图。

图4D为本发明水平极化脊状波导管数组天线显示条件θ＝90°、的示意图。

图4E为本发明水平极化脊状波导管数组天线显示条件θ＝90°、的示意图。

图5A图示根据本发明的一个实施例的水平极化脊状波导管数组的透视图。

图5B图示图5A中示出的脊状波导管数组的示例性波导开口。

图5C图示图5A和5B中示出的脊状波导管数组的透视和概念视图。

图5D图示示出在470MHz到620MHz的频带上操作的图5A到5C的脊状波导管数组的示例性槽孔开口和偏移尺寸的表格。

图5E图示在470MHz到620MHz的操作带宽上的图5A到5C的脊状波导管数组的VSWR。

图5F图示图5A到5C的脊状波导管数组的仰角辐射场形图。

图5G图示具有5度的下倾定向的图5A到5C的脊状波导管数组的方位角辐射场形图。

为了清楚起见，前面所叙述的特徵所使用的元件符号在附图中保留。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获取的其它实施例，都属于本发明的保护范围。

请参阅图3A～图3D，本发明的垂直极化脊状波导管数组天线300包含有波导管本体310、及复数设于波导管本体3.10侧边的第一及第二槽孔322、324，该天线300的讯号是朝波导管本体310的纵轴312(即z-轴)的方向进行辐射；其中该波导管本体310的波导管开口315主要包含有宽度尺寸313(即x-轴)与高度尺寸314(即y-轴)，且该垂直极化脊状波导管数组天线300频带的低频是由宽度尺寸313加以定义，而该宽度尺寸313小于0.5λ；该波导管本体310的第一及第二槽孔322、324的夹角是相对于高度尺寸314的轴向位置，且沿着波导管本体310的两边延伸，而分成正极与负极的角度方向，而各第一及第二槽孔322、324在波导管本体310的各边上延伸至波导管本体310的整个外部(即延伸至波导管本体310整个边的四周)，而该波导管本体310为一个矩形波导管体，且该垂直极化脊状波导管数组天线300的顶端设有一盖体330。

该波导管本体310是由预定的宽度尺寸313和高度尺寸314定义有波导管开口315，而该波导管开口315的宽度尺寸通常小于二分之一波长，且该波导管本体310上还具有脊状波导管318，该脊状波导管318是沿着高度尺寸314轴线和内部表面310a设于波导管本体310上，且脊状波导管318是由两个相对应的脊状部318a、318b顺着纵轴中心线延伸组成于波导管本体310，而该相对应的脊状部318a、318b产生有两个波导管310b、310c，其宽度尺寸313为0.34λ、高度尺寸314为0.28λ，而脊状部318a、318b宽度(水平尺寸)为0.073λ，分开的间距0.035λ，且其截面尺寸310b、310c等于0.31λx0.134λ，使该两个间隔分开的脊318a和318b沿着波导管本体310的纵轴312中心线提供电容耦合效果(且还能达到结构尺寸缩小的效果)，且如图所示，该脊状波导管318的两个脊状部318a、318b相对且间隔开，等同于微波效应(由表面电流所构成)，除此之外还可以其它的方法完成此技术，例如：在波导管本体310的内边上设置相对应且延伸至底部的脊状部，依此可提供理想的(e.g.，电容)耦合效应。另外，该波导管本体310更包含两个侧边311a、311c以及两个邻边311b、311d，使各第一及第二槽孔322、324的夹角相对于高度尺寸314的轴，且各第一及第二槽孔322、324延伸在波导管本体310的两个侧边311a、311c，而非夹角部分(相对于宽度尺寸313)沿伸至波导管本体310的两个邻边311b、311d；又第一槽孔322以β正向角的倾斜角度设于高度尺寸314的轴在线，而第二槽孔324以β反向角的倾斜角度设于高度尺寸314的轴在线，而该倾斜角度的β变化值为0度～90度，通常是界于0度～45度之间，进一步而言，该倾斜角度β为23度，如图3C所示，各第一及第二槽孔322、324的互补角度为23度倾斜于高度尺寸314的轴在线，且各第一及第二槽孔322、324的宽度0.07λ是间隔0.65λ的距离，而末端的盖体330起始于最近中心的位置处间隔为0.325λ的距离，让该垂直极化脊状波导管数组天线300各第一及第二槽孔322、324的总长度为2.925λ，当然也可依据实际使用所需而以不同的槽孔数加以改良设计；且各第一及第二槽孔322、324延伸至波导管本体310四个面上，而距离接近于0.5λ，进而使波导管本体310的截面积缩小。

再如图3D所示，该垂直极化脊状波导管数组天线300的方位辐射场形352显示仰角场形变化量小于1dB，比前述现有垂直极化脊状波导管数组天线仰角场形的变化量8dB具有更一致方位辐射场形，使本发明的垂直极化脊状波导管数组天线300可在1.8GHzGSM系统、2.2GHzWiFi系统、或3.5GHzWiMax系统中加以运用。

请参阅图4A～图4E，本发明的水平极化脊状波导管数组天线400包含有波导管本体410、以及设波导管本体410纵轴上412的第一及第二槽孔422、424，讯号是朝波导管本体410的纵轴412(即z-轴)的方向进行辐射；其中该波导管本体410的波导管开口415主要包含有宽度尺寸413(即x-轴)与高度尺寸414(即y-轴)，且该水平极化脊状波导管数组天线400的低频是由宽度尺寸413加以定义，而其宽度尺寸313小于0.5λ，且各第一及第二槽孔422、424相对应设于波导管本体410的两个面上，该第一槽孔422以波导管本体410中心线CL为中心左右偏移距离定为±d，而第二槽孔424位于波导管本体410的反面，该第一槽孔422贯穿波导管本体410至对面的第二槽孔424，如此，第二槽孔424反面的设置大致沿着波导管本体410中心线左右偏移，且正面的排列与反面一样，且该水平极化脊状波导管数组天线400的顶端设有一盖体430。

且该波导管本体410是由预定的宽度尺寸413和高度尺寸414定义有开口尺寸小于0.5λ的波导管开口415，该波导管本体410上更具有两个脊状波导管418₁、418₂，而各脊状波导管418₁、418₂连结于波导管本体410的左右边上，且波导管本体410的横切面包含波导管开口415的宽度尺寸413与两个相对的渐进式波导管411a、411b，并在该两个脊状波导管418₁、418₂之间设有宽度尺寸413较窄的波导管416，该较窄的波导管416尺寸为0.20λ(w)x 0.009λ(h)，而该渐进式波导管411a、411b的尺寸为0.085λ(w)x 0.09λ(h)，且渐近式波导管411a、411b的侧边高度为0.009λ(h)。

各第一槽孔422是由脊状波导管410的中心线CL做偏移距离d且沿着纵轴412排列，而各第一槽孔422偏移中线的距离由操作频率决定，且各第一及第二槽孔422、424设于该波导管本体410内较窄的波导管416相对的侧边位置处，各第一及第二槽孔422、424长度尺寸为0.43λ、宽度为0.046尺寸，另各第一及第二槽孔422、424中心至中心线偏移距离±d为0.045λ，而中心到中心距离为0.56λ。

且该水平极化脊状波导管数组天线400通常有相对应的槽孔422a、424a，每个槽孔422a、424a都具有谐振器特性，可在波导管本体410上激发电流而影响场形总辐射能量，该数组排列使讯号范围达360°，且相对槽孔422a、424a之间的距离一致，或应该相对短(例如：比0.01λ小)，进而使用补偿技术使两槽孔422a、424a之间的距离产生相位差；各脊状波导管418₁、418₂是分别包含两个相对的脊状部418a、418b，各脊状波导管418₁、418₂的表面接合于波导管本体410且向邻边延伸；进一步的，各脊状波导管418₁、418₂的切角设计，是在波导管本体410上以渐进式的方式提供一与辐射路径相对应的槽孔422a、424a，而各脊状波导管418₁、418₂也可为椭圆、圆形、或椎形…等形状，且各脊状波导管418₁、418₂的尺寸为0.13λ(w)x 0.004λ(h)，而斜边临边高度为0.0036λ(h)，且各脊状部418a、418b的间距419的隔开距离为0.001λ(h)。

此外，各脊状波导管418₁、418₂的各脊状部418a、418b可修改成各种形式(状在上或下及相邻边上延伸至底部)与不同的槽孔422a、424a间距及长度，以作为电性的调整与修改，得到最佳水平辐射场形与耦合效果。

请参阅图4C所示，为对应频率0.545GHz的方位辐射场形452及仰角辐射场形452，其显示条件θ＝90°、如图所示，该水平极化脊状波导管数组天线400具有一致性的方位辐射场形，呈现变化量小于1dB；再由图4D所示，显示条件θ＝90°、同样具有一致性的方位辐射场形454，且呈现变化量小于1dB，由此可知，本发明较一般现有水平极化脊状波导管数组天线的变化量4dB具有更一致性的性能。

在示出于图4A到4E中且描述于与其相对应的段落中的脊状波导管数组400的另一实施例中，纵向槽孔422/424(位于相同纵向位置处且形成于正/背面上的槽孔)可以对数周期布置形成于变窄波导部分416上以提供宽带覆盖。在此布置中，连续的纵向槽孔422/424具有槽孔开口(开口的面积)、距中心线412的槽孔偏移距离±d，以及对于移动远离盖体430的连续的纵向槽孔422/424依次降低的槽孔到槽孔分隔距离(如下文所描述)。在相反方向上，连续的纵向槽孔422/424通过槽孔开口面积、偏移槽孔距离d以及朝向盖体430移动依次增加的槽孔到槽孔分隔距离表征。示例性地，槽孔开口，即，所述槽孔的开口的面积，通过宽度和长度尺寸表征。通过增加/减小槽孔开口的长度、槽孔开口的宽度或槽孔开口的长度和宽度两者来使槽孔开口的面积变大/变小。进一步示例性地，槽孔开口的面积、槽孔开口的偏移尺寸d以及槽孔到槽孔分隔距离各自对于最接近于盖体的槽孔422/424较大，所述尺寸对于距盖体420最远的槽孔422/424较小。在特定实施例中，盖体430在(沿着纵向中心线)距最接近的槽孔422/424的中心实质上最长波长的0.5λ的位置处为数组提供短路。

进一步示例性地，接近于具有最小开口的槽孔422/424的侧面是将信号射入到其中以用于发射的侧面。如果所提供的信号具有低于既定用于由第一出现的槽孔422/424发射的频率(即，如果槽孔太小以至于不能辐射所提供的信号)，那么槽孔并不大量地辐射信号，且所提供的信号传递到后一(较大)槽孔上。此过程重复直到所提供的信号遇到经设定大小以发射所提供的信号的槽孔422/424。如果所提供的信号的其余部分泄漏到后一槽孔(所述槽孔将太大以至于不能用于信号传输，即，＞0.5λ)，那么所述槽孔用以朝向经适当地设定大小的槽孔反射回所述信号部分以用于发射。因此，本发明的数组400经由宽带提供改进的发射和接收效率，所述带宽仅受数组400的截止频率限制。

图5A图示根据本发明的一个实施例的水平极化脊状波导管数组500的透视图。数组500包含具有设置在其上的纵向槽孔522和524的波导管本体510。波导管本体510沿着纵轴(示例性示出为z轴)512定向，所述纵轴是射入其中的信号的传播方向。

横向于纵轴512，波导管本体510界定具有主要尺寸513(沿着x轴示出)和次要尺寸514(沿着y轴示出)的波导开口(下文进一步详述)。主要尺寸513界定数组500的操作的最低频率，且在一个实施例中，在其尺寸上小于0.5λ。波导管本体510包含设置在波导本体510的对应的相对侧面上的纵向槽孔522和524。每个槽孔522从波导管本体510的中心线“CL”或“C/L”偏移预先界定的距离，由此在此侧壁上的相邻槽孔在相反方向上从中心线CL偏移。纵向槽孔524设置在波导管本体510的相对侧壁上且表示钻穿中空波导管本体510进入到第二/相对侧壁中的纵向槽孔522的延续。由此，相对纵向槽孔524沿着第二/相对侧壁以与槽孔522沿着第一侧壁所设置的实质上相同坐标设置。盖体530位于数组500的顶部处(远离在数组的底端处的数组的信号输入)。在波导管本体510的每个侧面上的第一纵向槽孔(最顶部，且最接近于盖体530而开始)利用参考标记522a和524b来识别。

图5B图示图5A中示出的脊状波导管数组500的示例性波导开口515。纵向槽孔522和524(仅示出相对槽孔522a和524a以避免混淆图式)设置在波导本体510的相对侧壁上。包含具有根据本发明的此实施例的形式脊形波导部分516的变窄波导部分516的波导管本体510。变窄/脊形波导部分516沿着中心线纵向延伸且具有其上设置有槽孔522和524的侧壁。如图5B中示出，脊形波导部分516的截面包含主要尺寸517和次要尺寸518。波导管本体510进一步包含两个渐进式波导部分511a和511b，所述部分沿着波导开口515的主要尺寸轴线513侧向相对，且变窄/脊形波导部分516设置在其间。示例性地，变窄波导部分516的主要尺寸517小于0.5λ(操作的中心频率的二分之一波长)。波导的示例性尺寸在下文在图5D中示出。

如图5B中示出，纵向槽孔522和524(仅描绘槽孔522a和524a以避免混淆图式)在脊形波导部分516中设置(例如，切挖)在其对应的侧面上。在所说明的实施例中，提供多个纵向槽孔522，使得每个纵向槽孔沿着脊状波导本体510的纵轴512从中心线CL偏移预先界定的距离d，相邻纵向槽孔在相反方向上从中心线偏移。偏移距离可以基于所需操作频率来选择。相对纵向槽孔524与纵向槽孔522相对以实质上相同的坐标(例如，在10％内)设置在波导本体510的变窄波导部分516内的相对侧壁上。

图5C图示根据本发明的水平极化脊状波导管数组500的透视和概念视图。对于此实施例，示例性地，纵向槽孔522/524以对数周期布置形成于脊形波导部分516上以提供宽带覆盖。在此布置中，从第一端531(所述第一端例如将是盖体的位置)开始且从左到右朝向第二端532移动，连续的槽孔522/524具有槽孔开口(由宽度W和长度L界定的开口的面积)、距中心线512的偏移槽孔距离±d，以及朝向数组500的第二端532移动依次降低的槽孔到槽孔分隔距离(Si，i+1)。在相反方向上跨越数组500从第二端532到第一端531从右到左移动，连续的槽孔522/524通过槽孔开口、槽孔偏移距离以及依次增加的槽孔到槽孔分隔距离表征。示例性地，槽孔开口，即，槽孔的开口的面积，通过宽度和长度尺寸(对应地)W和L表征。通过减小槽孔开口的长度、槽孔开口的宽度或槽孔开口的长度和宽度两者，使槽孔开口的面积变小。进一步示例性地，接近于具有最小开口的槽孔522/524的末端532是其中提供信号以用于发射的数组的侧面/末端，所述输入信号经由输入端口533(所述输入端口可以是例如同轴馈电或其它信号输入构件)提供。如果所提供的信号具有低于既定用于由第一出现的槽孔522/524发射的频率(即，如果槽孔太小以至于不能辐射所提供的信号)那么槽孔并不辐射所述信号，且所提供的信号传递到后一槽孔上。此过程重复直到所提供的信号遇到经设定大小以发射所提供的信号的槽孔522/524。如果所提供的信号的其余部分泄漏到后一槽孔(所述槽孔将太大以至于不能用于信号传输，即，＞0.5λ)，那么所述槽孔用以朝向经适当地设定大小的槽孔522/524反射回所述信号部分以用于发射。因此，本发明的数组500经由宽带提供改进的发射和接收效率，所述带宽仅受数组500的截止频率限制。进一步示例性地，盖体(未图示)位于数组500的第一端531处，由此盖体在(沿着纵向中心线)距最接近的槽孔522/524的中心最长波长的实质上0.5λ的位置处为数组提供短路。

图5D图示示出用于在470MHz到620MHz的频带上操作的具有八个槽孔522/524的数组500的示例性槽孔开口和偏移尺寸的表格。波导本体510具有尺寸225mm×50mm，且脊形波导部分516具有尺寸120mm×20mm。数组500的截止频率是318MHz。

图5E图示在470MHz到620MHz的操作带宽上的八槽孔数组500的VSWR。图5F图示在470MHz、480MHz、500MHz、530MHz、605MHz以及620MHz的频率处的八槽孔数组500的仰角辐射场形图。图5G图示在前述频率处具有5度的下倾定向的脊状波导管数组500的方位角辐射场形图。如可以从所图示的数据获得，数组500的VSWR在470到620MHz频带上是2∶1，具有在5到8dB之间的增益。

在示例性应用中，脊状波导管数组天线400和500用于电视广播站或中继站。进一步示例性地，实施数组以在UHF频带内发射信号。在具体实施例中，使用两个数组来覆盖UHF频带，第一数组覆盖470到620MHz频带，且第二数组覆盖620到870MHz频带。所属领域的技术人员应了解，本发明还可以前述或其它操作频率与其它应用一起实施。

根据图4A到4E的示例性实施例，脊状波导管数组400包含波导管本体410和附接到所述波导管本体的第一和第二脊状波导部分418₁和418₂。波导管本体310包含界定波导管本体的纵轴412的一或多个壁，所述波导管本体包含设置在所述一或多个壁上的多个槽孔422/424，所述槽孔422/424沿着纵轴412延伸。波导管本体界定具有主要尺寸和次要尺寸的波导开口415，由此波导开口的主要尺寸小于既定用于在其中传播的信号的二分之一波长。另外，脊状波导部分418₁和418₂中的每一者包含设置在波导管本体的一或多个壁上且沿着波导管本体的纵轴延伸的两个间隔开的相对脊状部418a和418b，由此所述第一和第二脊状波导部分沿着波导管天线本体的相对侧面纵向延伸。

对于图4实施例，进一步示例性地，波导管本体通过纵向中心线412以及设置在波导管本体410上的多个槽孔422/424表征。多个槽孔中的每个槽孔通过槽孔面积LxW、从槽孔的中心延伸到纵向中心线412的槽孔偏移距离di、以及从槽孔的中心延伸到相邻槽孔的中心的槽孔到槽孔分隔距离Si，i+1表征。此外，对于一系列多个槽孔，槽孔面积、槽孔偏移距离以及槽孔到槽孔分隔距离中的每一者依次减小。也就是说，槽孔具有在槽孔沿着纵轴延伸时依次减小的槽孔面积、槽孔偏移距离以及槽孔到槽孔分隔距离。

对于图4实施例，进一步示例性地，槽孔面积包含槽孔宽度W和槽孔长度L，且对于一系列多个槽孔，槽孔长度、槽孔宽度、槽孔偏移以及槽孔到槽孔分隔距离中的每一者依次减小。

对于图4实施例，进一步示例性地，脊状波导管数组包含脊状波导管数组的第一端，和经耦合以接收发射信号的第二端。具有最小槽孔面积、槽孔偏移和槽孔到槽孔分隔距离中的每一者的槽孔位于接近于第二端处，且具有最大槽孔面积、槽孔偏移和槽孔到槽孔分隔距离的槽孔位于接近于第一端处。

根据图5A到5G的示例性实施例，脊状波导管数组500包含具有界定波导管本体的纵轴512的一或多个壁的波导管本体510。波导管本体包含具有设置在其上的多个槽孔522/524的变窄波导部分516。波导管本体510通过纵向中心线512表征，且进一步界定具有主要尺寸513和次要尺寸514的波导开口515，其中波导开口的主要尺寸小于既定用于在其中传播的信号的二分之一波长。每个槽孔522/524通过槽孔面积、从槽孔的中心延伸到纵向中心线512的槽孔偏移距离di、以及从槽孔的中心延伸到相邻槽孔的中心的槽孔到槽孔分隔距离Si，i+1表征。对于一系列多个槽孔，槽孔面积、槽孔偏移距离以及槽孔到槽孔分隔距离中的每一者依次减小。也就是说，槽孔具有在槽孔沿着纵轴延伸时依次减小的槽孔面积、槽孔偏移距离以及槽孔到槽孔分隔距离。

对于图5实施例，进一步示例性地，槽孔面积包含槽孔宽度W和槽孔长度L，且对于一系列多个槽孔，槽孔长度、槽孔宽度、槽孔偏移以及槽孔到槽孔分隔距离中的每一者依次减小。

对于图5实施例，进一步示例性地，相邻槽孔在相反方向上从纵向中心线偏移。

对于图5实施例，进一步示例性地，脊状波导管数组500包含脊状波导管数组的第一端531，和经耦合以接收发射信号的第二端532。具有最小槽孔面积、槽孔偏移和槽孔到槽孔分隔距离中的每一者的槽孔位于接近于第二端处，且具有最大槽孔面积、槽孔偏移和槽孔到槽孔分隔距离的槽孔位于接近于第一端处。

当然本发明的垂直极化与水平极化脊状波导管数组天线300、400在制造时，可利用机械加工、铸件或其它方式进行制作，且也可使用多种材料与氧化处理，其结构材料可选用铁钴锌合金、黄铜、铝或与其它材料；运用时，可使其操作频带介于542MHz～580MHz之间，或是运用于射频或微波的任何一个频带，该频带介于100MHz～40GHz之间。

本发明是一种垂直极化与水平极化脊状波导管数组天线，可利用脊状波导管、第一及第二槽孔的配合，而获得较一致的辐射场形，使垂直极化与水平极化脊状波导管数组天线有更好的表现，且同时具有缩小天线体积的功效；利用本发明所衍生的产品，可充分满足目前市场的需求。

以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种脊状波导管数组，其包括：

波导管本体，其具有界定所述波导管本体的纵轴的一或多个壁，所述波导管本体包括设置在所述一个或多个壁上且沿着所述纵轴延伸的多个槽孔，所述波导管本体界定具有主要尺寸和次要尺寸的波导开口，其中所述波导开口的所述主要尺寸小于既定用于在其中传播的信号的二分之一波长；以及

附接到所述波导管本体的第一和第二脊状波导部分，所述脊状波导部分中的每一者包括设置在所述波导管本体的所述一或多个壁上且沿着所述波导管本体的所述纵轴延伸的两个间隔开的相对脊状部，所述第一和第二脊状波导部分沿着所述波导管天线本体的相对侧面纵向延伸，

其中所述波导管本体通过纵向中心线表征，其中所述多个槽孔中的每个槽孔通过槽孔面积、从所述槽孔的中心延伸到所述纵向中心线的槽孔偏移距离、以及从所述槽孔的中心延伸到相邻槽孔的中心的槽孔到槽孔分隔距离表征；

其中对于一系列所述多个槽孔，所述槽孔面积、所述槽孔偏移距离以及所述槽孔到槽孔分隔距离中的每一者依次减小；以及

其中所述波导管数组经由宽带提供发射和接收频率，所述宽带的带宽仅受所述数组的截止频率限制。

2.根据权利要求1所述的脊状波导管数组，

其中所述槽孔面积包含槽孔宽度和槽孔长度，以及

其中对于一系列所述多个槽孔，所述槽孔长度、所述槽孔宽度、所述槽孔偏移以及所述槽孔到槽孔分隔距离中的每一者依次减小。

3.根据权利要求1所述的脊状波导管数组，

其中所述波导管本体包括具有所述波导开口的所述主要尺寸的沿着轴线侧向相对的两个渐进式波导部分和设置在所述两个渐进式波导部分之间的变窄波导部分，

其中所述波导开口的所述主要尺寸包括所述变窄波导部分的主要尺寸，所述变窄波导部分的所述主要尺寸小于既定用于在其中传播的信号的二分之一波长。

4.根据权利要求1所述的脊状波导管数组，其中相邻槽孔在相反方向上从所述纵向中心线偏移。

5.根据权利要求1所述的脊状波导管数组，其中所述脊状波导管数组包含所述脊状波导管数组的第一端，和经耦合以接收发射信号的第二端，其中具有所述最小槽孔面积、所述槽孔偏移以及所述槽孔到槽孔分隔距离中的每一者的槽孔位于接近于所述第二端处，且具有所述最大槽孔面积、所述槽孔偏移以及所述槽孔到槽孔分隔距离的槽孔位于接近于所述第一端处。

6.根据权利要求1所述的脊状波导管数组，其中所述脊状波导管数组包含在电视发射台内。

7.根据权利要求6所述的脊状波导管数组，其中所述脊状波导管数组可在470MHz到820MHz之间操作。

8.根据权利要求7所述的脊状波导管数组，其中第一脊状波导管数组可在470MHz到620MHz之间操作，且第二脊状波导管数组可在620MHz到870MHz之间操作。

9.一种脊状波导管数组，其包括：

波导管本体，其具有界定所述波导管本体的纵轴的一或多个壁，所述波导管本体包括变窄波导部分，其具有设置在其上且沿着所述纵轴延伸的多个槽孔，所述波导管本体通过纵向中心线来表征且界定具有主要尺寸和次要尺寸的波导开口，其中所述波导开口的所述主要尺寸小于既定用于在其中传播的信号的二分之一波长，

其中所述多个槽孔中的每个槽孔通过槽孔面积、从所述槽孔的中心延伸到所述纵向中心线的槽孔偏移距离、以及从所述槽孔的中心延伸到相邻槽孔的中心的槽孔到槽孔分隔距离表征；

其中对于一系列所述多个槽孔，所述槽孔面积、所述槽孔偏移距离以及所述槽孔到槽孔分隔距离中的每一者依次减小；以及

其中所述波导管数组经由宽带提供发射和接收频率，所述宽带的带宽仅受所述数组的截止频率限制。

10.根据权利要求9所述的脊状波导管数组，

其中所述槽孔面积包含槽孔宽度和槽孔长度，以及

其中对于一系列所述多个槽孔，所述槽孔长度、所述槽孔宽度、所述槽孔偏移以及所述槽孔到槽孔分隔距离中的每一者依次减小。

11.根据权利要求9所述的脊状波导管数组，其中相邻槽孔在相反方向上从所述纵向中心线偏移。

12.根据权利要求9所述的脊状波导管数组，其中所述脊状波导管数组包含所述脊状波导管数组的第一端，和经耦合以接收发射信号的第二端，其中具有所述最小槽孔面积、所述槽孔偏移以及所述槽孔到槽孔分隔距离中的每一者的槽孔位于接近于所述第二端处，且具有所述最大槽孔面积、所述槽孔偏移以及所述槽孔到槽孔分隔距离的槽孔位于接近于所述第一端处。

13.根据权利要求9所述的脊状波导管数组，其中所述脊状波导管数组包含在电视发射台内。

14.根据权利要求13所述的脊状波导管数组，其中所述脊状波导管数组可在470MHz到820MHz之间操作。

15.根据权利要求14所述的脊状波导管数组，其中第一脊状波导管数组可在470MHz到620MHz之间操作，且第二脊状波导管数组可在620MHz到870MHz之间操作。