CN109478725B - 双频带抛物面反射器微波天线系统 - Google Patents

双频带抛物面反射器微波天线系统 Download PDF

Info

Publication number
CN109478725B
CN109478725B CN201780045829.5A CN201780045829A CN109478725B CN 109478725 B CN109478725 B CN 109478725B CN 201780045829 A CN201780045829 A CN 201780045829A CN 109478725 B CN109478725 B CN 109478725B
Authority
CN
China
Prior art keywords
waveguide
antenna system
microwave antenna
feed assembly
reflector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201780045829.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109478725A (zh
Inventor
C·米切尔森
D·J·科尔
C·比安科托
L·比赛特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commscope Technologies LLC
Original Assignee
Commscope Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commscope Technologies LLC filed Critical Commscope Technologies LLC
Priority to CN202110688702.3A priority Critical patent/CN113363732A/zh
Publication of CN109478725A publication Critical patent/CN109478725A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109478725B publication Critical patent/CN109478725B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/40—Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements
    • H01Q5/45—Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements using two or more feeds in association with a common reflecting, diffracting or refracting device
    • H01Q5/47—Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements using two or more feeds in association with a common reflecting, diffracting or refracting device with a coaxial arrangement of the feeds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
    • H01Q15/16—Reflecting surfaces; Equivalent structures curved in two dimensions, e.g. paraboloidal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/16—Auxiliary devices for mode selection, e.g. mode suppression or mode promotion; for mode conversion
    • H01P1/161—Auxiliary devices for mode selection, e.g. mode suppression or mode promotion; for mode conversion sustaining two independent orthogonal modes, e.g. orthomode transducer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/165—Auxiliary devices for rotating the plane of polarisation
    • H01P1/17—Auxiliary devices for rotating the plane of polarisation for producing a continuously rotating polarisation, e.g. circular polarisation
    • H01P1/171—Auxiliary devices for rotating the plane of polarisation for producing a continuously rotating polarisation, e.g. circular polarisation using a corrugated or ridged waveguide section
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/165—Auxiliary devices for rotating the plane of polarisation
    • H01P1/17—Auxiliary devices for rotating the plane of polarisation for producing a continuously rotating polarisation, e.g. circular polarisation
    • H01P1/173—Auxiliary devices for rotating the plane of polarisation for producing a continuously rotating polarisation, e.g. circular polarisation using a conductive element
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/207—Hollow waveguide filters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/02—Waveguide horns
    • H01Q13/025—Multimode horn antennas; Horns using higher mode of propagation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/18—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces
    • H01Q19/19—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces comprising one main concave reflecting surface associated with an auxiliary reflecting surface
    • H01Q19/193—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces comprising one main concave reflecting surface associated with an auxiliary reflecting surface with feed supported subreflector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/20—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements characterised by the operating wavebands
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/50—Feeding or matching arrangements for broad-band or multi-band operation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/1207—Supports; Mounting means for fastening a rigid aerial element
    • H01Q1/1228—Supports; Mounting means for fastening a rigid aerial element on a boom
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/02—Waveguide horns
    • H01Q13/025—Multimode horn antennas; Horns using higher mode of propagation
    • H01Q13/0258—Orthomode horns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/02—Details
    • H01Q19/021—Means for reducing undesirable effects
    • H01Q19/026—Means for reducing undesirable effects for reducing the primary feed spill-over
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
    • H01Q25/001—Crossed polarisation dual antennas

Abstract

微波天线系统包括抛物面反射器天线和双频带馈送组件。双频带馈送组件包括同轴波导结构和子反射器。同轴波导结构包括中心波导和周向围绕中心波导的外波导。子反射器安装成靠近同轴波导结构的远端。

Description

双频带抛物面反射器微波天线系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年9月23日提交的美国临时专利申请序列No.62/398,598的优先权，其全部内容通过引用并入本文，如同其全部内容被阐述一样。
背景技术
本发明一般而言涉及微波通信，并且更具体地，涉及用在微波通信系统中的天线系统。
微波传输是指信息或能量通过电磁波的传输，该电磁波的波长以厘米为单位测量。这些电磁波被称为微波。无线电频谱的“微波”部分的范围跨越大约1.0GHz至大约300GHz的频带。这些频率与大约30厘米至0.1厘米范围内的波长对应。
微波通信系统可以用于点到点通信，因为电磁波的小波长可以允许相对小尺寸的天线将电磁波引导到窄波束中，窄波束可以直接指向接收天线。这种形成窄天线波束的能力可以允许附近的微波通信装备使用相同的频率而不会像低频电磁波系统那样彼此干扰。此外，微波的高频率可以给予微波频带相对大的容量来携带信息，因为微波频带的带宽大约是处于低于微波频带的频率的整个无线电频谱的带宽的三十倍。但是，微波通信系统限于视线传播，因为电磁波不能以较低频的无线电波所能够的方式绕过山丘、山脉、结构或其它障碍物。
抛物面反射器天线常常用于发送和接收微波信号。图1是使用抛物面反射器天线的常规微波天线系统10的部分分解后透视图。如图1中所示，天线系统10包括抛物面反射器天线20、馈送组件30和毂(hub)50。抛物面反射器天线20可以包括例如由金属形成或具有金属内表面的碟形结构(图1中看不到天线20的内金属表面)。毂50可以用于将抛物面反射器天线20安装在安装结构(未示出)(诸如杆、天线塔、建筑物等)上。毂50可以通过例如安装螺钉安装在抛物面反射器天线20的后表面上。毂50可以包括毂适配器52。过渡元件54可以被接纳在毂适配器52内。过渡元件54可以被设计为高效地将从例如无线电装置(未示出)接收的RF信号发射到馈送组件30中。过渡元件54可以包括例如对于具体频带阻抗匹配的矩形到圆形波导过渡件。
开口或孔22设置在碟形天线20的中部(底部)。毂适配器52可以被接纳在这个孔22内。过渡元件54包括接纳馈送组件30的孔56。馈送组件30可以包括例如圆形波导32和子反射器40。圆形波导32可以具有管状形状并且可以由金属(诸如例如铝)形成。当馈送组件30安装在毂适配器52中并且毂适配器52被接纳在孔22内时，圆形波导32的基部可以靠近孔22，并且圆形波导32的远端和子反射器40可以位于抛物面反射器天线20的内部。低损耗介电块34可以插入圆形波导32的远端。低损耗介电块34的远端可以具有例如阶梯状的大致锥形形状。子反射器40可以安装在介电块34的远端上。在一些情况下，子反射器40可以是在介电块34的表面上喷涂、刷涂、电镀或以其它方式形成的金属层。在其它情况下，子反射器40可以包括附接到介电块34的分离元件。子反射器40通常由金属制成并且定位在抛物面反射器天线20的焦点处。子反射器40被设计为将从圆形波导32发射的微波能量反射到抛物面反射器天线20的内部，并将入射在抛物面反射器天线20上的微波能量反射并聚焦到圆形波导32的远端。
已经提供了在多个频带中操作的微波天线系统。例如，由Hickory,NorthCarolina的CommScope公司出售的
Figure BDA0001955531230000021
微波天线系统在两个分离的微波频带中操作。这些天线包括多个波导馈源(feed)，每个波导馈源直接照射抛物面反射器天线。已经提出了其它双频带设计，其中第一馈源直接照射抛物面反射器天线，第二馈源经由子反射器照射抛物面反射器天线。美国专利No.6,137,449还公开了包括同轴波导结构的双频带反射器天线设计。
发明内容
根据本发明的实施例，提供了微波天线系统，其包括抛物面反射器天线和双频带馈送组件，该双频带馈送组件包括同轴波导结构和子反射器。同轴波导结构包括中心波导和周向围绕中心波导的外波导。子反射器安装成靠近同轴波导结构的远端。
在一些实施例中，子反射器被配置为将入射在抛物面反射器天线上的微波信号引导到中心波导和外波导两者中。这些微波信号可以包括处于第一、低频带的信号和/或处于第二、高频带的信号。高频带的中心频率可以是低频带的中心频率的至少1.4倍、1.6倍、2倍或甚至3倍。
在一些实施例中，微波天线系统可以包括低通滤波器。低通滤波器可以例如在外波导内。在示例实施例中，低通滤波器可以包括从中心波导的外表面延伸到外波导的内部的多个环形脊。
在一些实施例中，馈送组件可以包括从同轴波导结构的远端延伸的介电支撑件。子反射器可以安装在介电支撑件上。在这些实施例的一些当中，子反射器包括多个同心内扼流圈(choke ring)和/或多个同心外扼流圈。外扼流圈可以围绕内扼流圈，并且可以比内扼流圈大。在一些实施例中，子反射器可以是多件式子反射器。在此类实施例中，同心内扼流圈可以是多件式子反射器的第一部件的一部分，并且同心外扼流圈可以是多件式子反射器的第二部件的一部分。
在一些实施例中，馈送组件包括从中心波导的远端延伸的介电馈源和从外波导的远端延伸并且周向围绕外波导的远端的波纹馈源(corrugated feed)。波纹馈源可以包括多个波纹(corrugation)。在一些实施例中，波纹可以具有阶梯状剖面。
在一些实施例中，可以使用与同轴波导结构分离的支撑件来安装子反射器，并且可以将子反射器与中心的远端分离。在一些实施例中，微波天线系统可以包括馈送组件接口，该馈送组件接口包括至少具有耦合到外波导的第一和第二输出端的功率分配器。功率分配器可以是例如Magic T(魔T)功率分配器，并且功率分配器的第一和第二输出端可以耦合到外波导的相对侧。功率分配器的第一和第二输出端中的每一个可以包括阶梯状通道，在示例实施例中，随着相应的第一和第二输出端接近外波导，该阶梯状通道具有渐减的横截面积。
在一些实施例中，微波天线系统还可以包括第二馈送组件接口，该第二馈送组件接口包括具有耦合到外波导的第三和第四输出端的第二功率分配器。在此类实施例中，第一至第四输出端中的每一个可以耦合到外波导上的相应第一至第四位置，外波导上的第一至第四位置中的每一个可以与第一至第四位置中的相邻位置间隔开大约九十度。此外，第一和第二馈送组件接口可以在外波导的纵向方向上彼此偏移。
在还有其它实施例中，微波天线系统还可以包括具有第一矩形波导和第二矩形波导的馈送组件接口，第一矩形波导和第二矩形波导各自在沿着外波导的相应第一和第二纵向位置处耦合到外波导并且各自被配置为将微波信号馈送到外波导中。这些实施例中的馈送组件接口可以包括部署在第一和第二纵向位置之间的至少一个短路元件。第一和第二矩形波导中的每一个可以包括具有渐减的横截面积的阶梯状通道。偏振旋转器可以部署在外波导中。在示例实施例中，偏振旋转器可以是至少一个销(pin)，其相对于由第一矩形波导的底部定义的水平面成45度角。
在一些实施例中，外波导可以包括多件式外波导，并且低通滤波器可以包括连接到外波导的较长部分的分离结构。
在一些实施例中，低通滤波器可以包括在外波导的内表面上的多个径向向内延伸的肋(rib)。
在一些实施例中，微波天线系统还可以包括安装在同轴波导结构上的介电透镜。介电透镜可以包括例如其中具有至少一个槽的环形盘。介电透镜可以被配置为聚焦从子反射器传递到抛物面反射器天线的一些微波能量并且散射从子反射器传递到抛物面反射器天线的其它微波能量。
在一些实施例中，微波天线系统还可以包括在同轴波导结构内的同轴间隔物。同轴间隔物可以位于中心波导的外表面和外波导的内表面之间。在一些实施例中，同轴间隔物可以密封外波导的远端。
根据本发明的进一步的实施例，提供了微波天线系统，其包括抛物面反射器天线、包括波导结构的馈送组件，以及包括功率分配器的馈送组件接口，其中功率分配器至少具有耦合到波导结构的第一和第二输出端。
在一些实施例中，功率分配器可以是Magic T功率分配器，并且功率分配器的第一和第二输出端可以耦合到波导结构的相对侧。第一和第二输出端中的每一个可以是阶梯状通道，随着相应的第一和第二输出端接近波导，该阶梯状通道具有渐减的横截面积。
在一些实施例中，馈送组件可以是双频带馈送组件，并且波导结构可以是包括外波导和被外波导周向围绕的中心波导的同轴波导结构。
微波天线系统还可以包括矩形到圆形波导过渡件，该过渡件耦合到中心波导的基部。
在一些实施例中，子反射器可以安装在同轴波导结构的远端附近。子反射器可以被配置为将入射在抛物面反射器天线上的微波信号引导到中心波导和外波导二者中。双频带馈送组件可以包括外波导内的低通滤波器。低通滤波器可以包括例如从中心波导的外表面延伸到外波导的内部的多个环形脊。
在一些实施例中，馈送组件可以包括从同轴波导结构的远端延伸的介电支撑件。在一些实施例中，子反射器可以安装在介电支撑件上。子反射器可以包括多个同心内扼流圈和/或多个同心外扼流圈。外扼流圈可以围绕内扼流圈和/或外扼流圈可以比内扼流圈大。
在一些实施例中，馈送组件可以包括从中心波导的远端延伸的介电馈源以及从外波导的远端延伸并周向围绕外波导的远端的波纹馈源。波纹馈源的多个波纹可以具有阶梯状剖面。子反射器可以使用与同轴波导结构分离的支撑件安装，并且通过间隙与同轴波导结构的远端分离。微波天线系统还可以包括第二馈送组件接口，该第二馈送组件接口包括具有耦合到外波导的第三和第四输出端的第二功率分配器。在此类实施例中，第一至第四输出端中的每一个可以耦合到外波导上的相应第一至第四位置，并且外波导上的第一至第四位置中的每一个与第一至第四位置中的相邻位置间隔开大约九十度。第一和第二馈送组件接口可以在外波导的纵向方向上彼此偏移。
根据本发明的又一些实施例，提供了微波天线系统，其包括抛物面反射器天线、包括沿着纵向方向延伸的波导结构的馈送组件，以及包括第一矩形波导和第二矩形波导的馈送组件接口，其中第一矩形波导和第二矩形波导各自沿着波导结构在相应的第一和第二纵向位置处耦合到波导结构。
在一些实施例中，馈送组件接口还可以包括部署在第一和第二纵向位置之间的至少一个短路元件。
在一些实施例中，第一和第二矩形波导中的每一个可以包括具有渐减的横截面积的阶梯状通道。
在一些实施例中，馈送组件可以包括双频带馈送组件，并且波导结构可以包括同轴波导结构，该同轴波导结构包括外波导和被外波导周向围绕的中心波导，并且馈送组件接口还可以包括部署在外波导中的偏振旋转器。
在一些实施例中，偏振旋转器可以包括至少一个销，其相对于由第一矩形波导的底部定义的水平面成45度角。
在一些实施例中，微波天线系统还包括矩形到圆形波导过渡件，该过渡件耦合到中心波导的基部。
在一些实施例中，微波天线系统还包括安装成靠近同轴波导结构的远端的子反射器。子反射器可以被配置为将入射在抛物面反射器天线上的微波信号引导到中心波导和外波导两者中。
在一些实施例中，双频带馈送组件还可以包括外波导内的低通滤波器。低通滤波器可以包括从中心波导的外表面延伸到外波导的内部的多个环形脊。
在一些实施例中，馈送组件可以包括从同轴波导结构的远端延伸的介电支撑件，并且子反射器可以安装在介电支撑件上。
在一些实施例中，子反射器可以包括多个同心内扼流圈和/或多个同心外扼流圈。外扼流圈可以围绕内扼流圈和/或可以大于内扼流圈。
在一些实施例中，馈送组件可以包括从中心波导的远端延伸的介电馈源和从外波导的远端延伸并周向围绕外波导的远端的波纹馈源。波纹馈源的多个波纹可以具有阶梯状剖面。
附图说明
图1是常规微波天线系统的部分分解的后透视图。
图2是根据本发明某些实施例的同轴帽馈送组件的侧横截面图。
图3A是用于包括图2的同轴帽馈送组件的双频带微波天线系统的低频带的模拟天线图案的曲线图。
图3B是用于包括图2的同轴帽馈送组件的双频带微波天线系统的高频带的模拟天线图案的曲线图。
图4是根据本发明某些实施例的微波天线系统的剖面透视图，该微波天线系统包括具有低频带波纹馈源和高频带介电棒(rod)馈源的双频带馈送组件。
图5A是根据本发明某些实施例的馈送组件接口的透视截面图，该图是沿着馈送组件接口的水平横截面截取的，并且以幻影图图示了馈送组件接口的一部分。
图5B是图5A的馈送组件接口的透视截面图，该图是沿着馈送组件接口的垂直横截面截取的，并且以幻影图图示了馈送组件接口的一部分。
图5C是图示图5A-5B的馈送组件接口中的内部通路的透视图。
图5D是连接到同轴帽馈送组件的图5A-5C的馈送组件接口的透视横截面图。
图5E是连接到同轴帽馈送组件的图5A-5C的馈送组件接口的另一个透视横截面图。
图5F是微波天线系统的一部分的横截面透视图，其中可以使用图5A-5E的馈送组件接口。
图6A是根据本发明实施例的微波天线系统的示意性框图，该微波天线系统包括可以用于向同轴馈送组件的中心和/或外波导馈送一对正交偏振信号的正交模式换能器(orthomode transducer)。
图6B是根据本发明实施例的微波天线系统的示意性框图，该微波天线系统包括可以用于向同轴馈送组件的外波导馈送一对正交偏振信号的一对馈送组件接口。
图6C是图示双偏振馈送组件接口的内部通路的示意性透视图，该双偏振馈送组件接口可以用于将交叉偏振微波信号馈送到双频带同轴馈送组件的外波导。
图7是根据本发明实施例的微波天线系统的示意性透视图。
图8A是根据本发明进一步实施例的馈送组件接口的透视幻影图。
图8B和8C是图8A的馈送组件接口的透视图，图示了通过馈送组件接口的传输路径。
图9A是根据本发明实施例的多件式同轴波导结构的透视图。
图9B是图9A的多件式同轴波导结构的端部的横截面图，其中省略了中心波导。
图10A是根据本发明实施例的多件式双频带帽馈送波导结构的端部的透视图。
图10B是图10A的多件式双频带帽馈送波导结构的横截面图。
图11A是根据本发明实施例的同轴波导结构的透视图，该结构包括安装在其上的介电透镜。
图11B是图11A的介质透镜和同轴波导结构的端部的横截面图。
图12A是根据本发明实施例的双频带帽馈送波导结构的透视图，该结构包括同轴间隔物。
图12B是图12A的双频带帽馈送波导结构的中心波导的透视图，图示了安装在其上的同轴间隔物。
具体实施方式
馈送组件可以是任何微波天线系统的重要部件。微波天线系统的馈送组件接收来自无线电装置的微波信号，并且应当被设计为高效地将这个微波信号辐射到例如抛物面反射器天线上，以产生在单个方向中传播的高度聚焦的微波能量笔形波束。当以接收模式操作时，馈送组件同样收集入射在抛物面反射器天线上并且由抛物面反射器天线聚焦到焦点的微波能量，并将这个微波能量引导到波导或其它馈送结构中，以提供给无线电装置的接收端口。
微波天线系统馈送组件是复杂的结构。如上所述，除了其他的以外，通常这些馈送组件包括波导、低损耗介电块和子反射器，子反射器可以是介电块上的金属化表面。低损耗介电块可以由材料棒加工或注塑成型。这些介电块(和相关联的子反射器)的形状和尺寸可以广泛变化，并且可以尤其取决于操作的频率、抛物面反射器天线的形状、RF屏蔽的存在或不存在，以及其它各种因素。当通过对低损耗介电块的远端进行金属化而形成子反射器时，可以通过各种方法(包括例如喷涂、刷涂、胶粘或电镀)来施加子反射器。
微波天线系统通常需要在非常严格的操作条件下执行，以满足容量要求并避免对附近微波天线系统的过度干扰。因此，微波天线系统馈送组件通常没有被实现为宽带宽设备，典型的馈送组件支持不超过微波天线系统的发送和接收频带的中心频率之间居中频率的约20％的传输/接收带宽。由于商业上使用的微波频带在频率上相当宽地分离(例如，商用微波频带在大约4GHz至80GHz)，因此常规的微波馈送组件仅支持一个不同的微波频带(频带内分离的信道可以专用于发送或接收)。
根据本发明的实施例，提供了包括抛物面反射器天线和双频带馈送组件的微波天线系统。双频带馈送组件可以在两个不同的微波频带中支持传输和接收。双频带馈送组件包括同轴波导结构和子反射器。同轴波导结构包括中心波导和周向围绕中心波导的外波导。子反射器安装成靠近同轴波导结构的远端。子反射器可以被配置为在抛物面反射器天线和同轴波导结构之间引导微波信号。两个频带中的较高频率(“高频带”)中的信号可以通过中心波导馈送到抛物面反射器天线，并且两个频带中的较低频率(“低频带”)中的信号可以通过外波导馈送到抛物面反射器天线。中心波导可以具有圆形横向横截面，并且外波导可以具有大致环形横向横截面。
在一些实施例中，可以在外波导内形成低通滤波器。低通滤波器可以包括例如从中心波导的外表面延伸到外波导的内部的多个环形脊。馈送组件可以包括从同轴波导结构的远端延伸的介电支撑件。在一些实施例中，子反射器可以安装在介电支撑件上。
在一些实施例中，馈送组件可以包括双频带帽馈送组件。在此类实施例中，子反射器可以包括多个同心内扼流圈和围绕内扼流圈的多个同心外扼流圈，其中外扼流圈大于内扼流圈。在其它实施例中，双频带馈送组件可以包括从中心波导的远端延伸的介电馈源和从外波导的远端延伸并周向围绕外波导的远端的波纹馈源。波纹馈源可以包括具有阶梯状剖面的多个波纹。子反射器可以使用与同轴波导结构分离的支撑件安装，并且可以通过间隙与中心波导的远端分离。
根据本发明实施例的微波天线系统还可以包括一个或多个馈送组件接口。例如，在一些实施例中，可以在高频带无线电装置和同轴馈送组件的中心波导之间提供矩形到圆形波导过渡件形式的馈送组件接口。也可以在低频带无线电装置和同轴馈送组件的外波导之间提供功率分配器形式的馈送组件接口。功率分配器的第一和第二输出端可以耦合到外波导的相对侧，第一和第二输出端各自将低频带信号耦合到环形外波导的圆周的大约一半上。
现在将参考图2-图8C更详细地讨论本发明，图2-图8C图示了本发明的示例实施例。
图2是根据本发明实施例的双频带同轴帽馈送组件100的横截面图。双频带同轴帽馈送组件100可以例如用在图1的微波天线系统10中，代替常规的馈送组件30。
如图2中所示，双频带同轴帽馈送组件100包括子反射器150和具有同轴波导结构112的馈送部分110。同轴波导结构112包括内或“中心”波导120、外波导130和介电支撑件140。同轴波导结构112中还可以提供低通滤波器160。双频带同轴帽馈送组件100可以延伸通过抛物面反射器天线的孔(诸如图1的抛物面反射器天线20的孔22)。可以使用任何合适的毂和/或毂或毂适配器将馈送组件100安装在抛物面天线20的孔22中。一个或多个过渡元件(诸如例如矩形到圆形波导过渡件)可以附接到馈送组件100或者可以集成到馈送组件100中。根据本发明实施例的馈送组件形式的附加过渡元件也可以与馈送组件100一起使用或集成到馈送组件100中，这将在下面进一步详细讨论。
同轴波导结构112可以包括例如挤压同轴铝波导，其包括中心波导120和外波导130。可以使用其它金属或导电材料。外波导130可以周向围绕中心波导120。中心波导120可以具有恒定直径的大致圆形横截面。中心波导120的外壁可以非常薄。中心波导120可以具有光滑的内壁并且可以被设计为以基本TE11模式传导微波信号。在一些实施例中，中心波导120的内直径可以是例如0.6λ1和1.2λ1之间，其中λ1是与高频带的中心频率对应的波长。将认识到的是，高频带通常具有发送子频带和接收子频带。高频带的中心频率通常被定义为接收子频带的最低频率与发送子频带的最高频率之间的中间点(假设接收子频带的频率低于发送子频带的频率，通常就是这种情况)。
外波导130可以具有环形横向横截面。在一些实施例中，中心波导120的外壁与外波导130的内壁之间的距离可以是例如λ2的分数，其中λ2是与低频带的中心频率对应的波长。中心波导120的尺寸可以设定成使得它不支持低频带信号的传播(即，中心波导120抑制入射在其上的在低频带中的任何信号)。在一个示例实施例中，中心波导120可以具有2.65mm的内直径，并且外波导130可以具有7.4mm的内直径。
馈送区段110还包括介电支撑件140。介电支撑件140可以由低损耗介电材料形成。介电支撑件140的基部142可以插入中心波导120的远端。介电支撑件140可以与中心波导120阻抗匹配，使得其高效地在中心波导120与子反射器150之间传送高频带微波信号。介电支撑件140可以提供用于将子反射器150安装在距中心波导和外波导120、130的端部适当距离处的机械支撑。为了使介电支撑件140与中心波导120阻抗匹配以减少或最小化反射，介电支撑件140的基部142可以具有阶梯状或锥形剖面。
子反射器150安装在介电支撑件140的远端144上。子反射器150可以安装在抛物面反射器天线20的焦点处(参见图1)。子反射器150可以包括例如机加工金属子反射器或模制子反射器。在一些实施例中，子反射器150可以完全由金属形成，而在其它实施例中，子反射器150可以包括在介电基板上喷涂、刷涂、电镀或以其它方式沉积或形成的金属。在一些实施例中，该介电基板可以是低损耗介电支撑件140。(当横截面在横向于中心波导120的纵向维度的方向上截取时)子反射器150可以具有圆形横截面。子反射器150的圆形横截面的直径可以大于同轴波导结构112的圆形横截面的直径。
子反射器150可以具有在其面向同轴波导结构112的后表面中形成的多个同心槽或环152。同心槽152包括内槽154和外槽156。内槽154将主要被穿过中心波导120的高频信号照射。内槽154可以聚焦高频信号。内槽154的直径小于外槽156，并且在深度和宽度上通常也小于外槽156。同心外槽156可以在深度和宽度上周向地围绕内槽154。外槽156可以大于内槽154。外槽156可以控制和/或聚焦从外波导130发射的辐射。
在发送模式中，高频辐射的某个部分可以照射外槽156，并且低频辐射的某个部分可以照射内槽154。照射外槽156的高频能量将具有对整体天线性能最小的影响。同样，照射内槽154的低频能量将具有对整体天线性能最小的影响。
如上所述，中心波导120的尺寸可以设定成使得它支持高频信号的传播，同时抑制低频信号的传播。因此，由子反射器150朝着中心波导120反射的任何接收到的低频能量一般不会传播通过中心波导120到达(一个或多个)高频带无线电装置。但是，高频信号一般可以传播通过中心波导120和外波导130两者。因而，外波导130可以包括从中心波导120的外表面突出的一系列环形脊。这些脊形成低通滤波器160，其可以减少或防止入射在外波导130上的高频能量传播通过外波导130到达低频带无线电装置。在其它实施例中可以使用其它低频带滤波器结构或带通滤波器。
单频带帽馈送组件在本领域中是已知的。例如，授予Kildal的美国专利No.4,963,878公开了一种用于抛物面反射器天线的帽馈送组件设计。但是，常规的帽馈送组件包括单个波导并且仅支持单个微波频带。根据本发明实施例的同轴双频带帽馈送组件可以允许单个抛物面反射器天线支持两个不同的微波频带。这可以允许更多的无线电装置附接到微波天线系统，以便增加系统容量。
如上面所讨论的，商业上使用的微波频带在频率上分离很宽。在一些实施例中，双频带微波馈送组件可以支持两个微波频带，其中高频带的中心频率比低频带的中心频率大至少1.25倍。在其它实施例中，双频带微波馈送组件可以支持两个微波频带，其中高频带的中心频率比低频带的中心频率大至少1.4倍。在还有其它实施例中，双频带微波馈送组件可以支持两个微波频带，其中高频带的中心频率是低频带的中心频率的至少两倍。在还有其它实施例中，双频带微波馈送组件可以支持两个微波频带，其中高频带的中心频率是低频带的中心频率的至少三倍。
模拟结果表明，使用图2的双频带同轴帽馈送组件100的微波天线系统可以容易地满足欧洲电信标准协会(“ETSI”)规定的3类(Class 3)性能水平，以及在具有适当天线/屏蔽光学器件的情况下可能满足4类(Class 4)性能。例如，图3A是包括图2的同轴帽馈送组件的微波天线系统的低频带的模拟天线图案的曲线图。图2的曲线图反映了当辐射图案是对称的时的方位角图案和仰角图案两者。图3A的曲线图是在假设馈送组件100用在由Hickory,North Carolina的CommScope公司出售的1英尺
Figure BDA0001955531230000141
浅盘抛物面反射器天线中的情况下生成的。在图3A中，粗体曲线200表示针对ETSI 3类性能的包络。曲线210、220表示对于两个不同偏振的22.4GHz信号根据指向方向的辐射能量水平。如可以看出的，天线系统满足或超过ETSI 3类性能。
图3B是用于包括图2的同轴帽馈送组件的微波天线系统的高频带的模拟天线图案的曲线图。图3B的曲线图是在假设在上面讨论的1英尺
Figure BDA0001955531230000142
浅盘抛物面反射器天线使用馈送组件100的情况下再次生成的。在图3B中，曲线300表示针对ETSI 3类性能的包络。其余曲线表示对于各种不同频率和偏振的80GHz信号根据指向方向的辐射能量水平。如可以看出的，天线系统几乎在沿着曲线300的所有点处都满足或超过ETSI 3类性能。图3A和3B的模拟基于早期设计，并且预计随着馈送组件设计的优化，可以很容易地消除不符合的小区域。
在不脱离本发明的范围的情况下，可以对双频带同轴帽馈送组件100进行许多修改。例如，在进一步的实施例中，可以使用其它低通滤波器结构来代替从中心波导的外表面突出的一系列环形脊，其在上述实施例中充当低通滤波器。作为另一个示例，在进一步的实施例中，可以添加围绕外波导的另一个同轴波导，以提供三频带馈送结构。在一些实施例中可以使用其它形状的中心波导和外波导，诸如例如具有正方形而不是圆形横截面的波导。作为又一个示例，介电支撑件和子反射器可以组合为具有一些金属化表面的介电件。
虽然双频带同轴帽馈送组件是一种潜在的双频带馈送组件实现方案，但是本发明不限于此。例如，图4是根据本发明进一步实施例的双频带同轴馈送组件400的剖面透视图。双频带同轴馈送组件400包括馈送区段410，其具有同轴波导结构412、高频带介电馈源440和低频波纹馈源444。同轴波导结构412包括中心波导120和外波导130。双频带同轴馈送组件400还包括宽带子反射器450。
如图4中所示，双频带同轴馈送组件400可以安装在抛物面反射器天线20的孔22中和/或延伸通过抛物面反射器天线20的孔22。可以使用任何合适的毂和/或毂或毂适配器来将馈送组件400安装在抛物面反射器天线20的孔22中。矩形到圆形波导过渡件480附接到馈送组件400(或形成为馈送组件400或毂或毂适配器的一部分)。
馈送区段410的同轴波导结构412可以例如与馈送组件100的馈送区段110的对应同轴波导结构112完全相同。具体而言，馈送区段410的同轴波导结构412可以包括中心波导120和外波导130，其中外波导130周向地围绕中心波导120。将省略对馈送区段410的同轴波导结构412的进一步描述，因为它可以与上述馈送区段110的同轴波导结构112完全相同。
馈送区段410还包括高频带介电馈源440和低频带波纹馈源444。高频带介电馈源440可以由低损耗介电材料形成。高频带介电馈源440的基部442可以插入中心波导120的远端，使得通过中心波导120发送的信号激励高频带介电馈源440。高频带介电馈源440可以经由一系列阶梯状圆柱或锥形区段与中心波导120阻抗匹配，使得高频带中的微波信号在中心波导120和高频带介电馈源440高效地耦合。高频带介电馈源440的从中心波导120延伸的部分可以包括锥形介电棒。这可以帮助高效地将高频带微波能量从高频带介电馈源440过渡到自由空间。
低频带波纹馈源444可以控制由外波导130携带的低频带信号的辐射特点。例如，波纹可以使辐射图案成形，使得通过外波导130发射的低频带微波能量照射子反射器450而没有显著的损失。波纹还可以帮助提供与外波导130的良好阻抗匹配，以减少或最小化低频带微波信号的反射。低频带波纹馈源444可以安装在外波导130的远端上和/或远端附近。如图4中所示，低频带波纹馈源444包括被环形谷448分开的多个径向向外突出的环形脊446，它们一起形成波纹。脊446和谷448可以具有如图所示的阶梯状剖面，使得距中心波导120更大距离的脊446和谷448远离中心波导120向外更远地间隔开。低频带波纹馈源区段444可以在外波导130和子反射器450之间传递微波能量。将认识到的是，低频带波纹馈源444上的波纹可以执行与在馈送组件400的子反射器150上提供的同心槽152相同的许多功能。在图4的馈送组件400中，波纹的位置已经简单地移动到空气接口(air interface)的另一侧。
子反射器450可以包括宽带子反射器，并且可以具有例如轴向移位的椭圆形状或Cassegrain(卡塞格伦)双曲面形状。这些子反射器形状可以是没有针对单个频带的性能进行优化的通用形状，因此可以用于多个频带。在所描绘的实施例中，子反射器450与高频带介电馈源440和低频带波纹馈源444二者分离。子反射器450可以具有两个焦点。其中一个焦点可以位于馈源的相位中心，在那里来自馈源的能量以球形波辐射。另一个焦点可以位于主反射器20的焦点处。
提供诸如支架之类的机械支撑件470，用于将子反射器450安装在中心波导120和外波导130的前面。外波导130可以包括低通滤波器460，其可以与上述低通滤波器160完全相同。
子反射器450可以安装在抛物面反射器天线20的焦点处。在一些实施例中，由中心波导120发射的高频带微波信号和由外波导130发射的低频带微波信号可以各自基本上照射整个子反射器450。子反射器450可以包括例如机加工金属子反射器或模制子反射器。在一些实施例中，子反射器450可以完全由金属形成，而在其它实施例中，子反射器450可以包括在介电基板上喷涂、刷涂、电镀或以其它方式沉积或形成的金属。(当横截面在横向于中心波导120的纵向维度的方向上截取时)子反射器450可以具有圆形横截面。子反射器450的圆形横截面的直径可以大于同轴波导结构412的圆形横截面的直径。
如上所述，中心波导120的尺寸可以设定成使得它支持高频信号的传播，同时抑制低频信号的传播。因此，由子反射器450朝着中心波导120反射的任何低频能量一般不会传播通过中心波导120到达(一个或多个)高频带无线电装置。外波导130包括低通滤波器460，其可以减少或防止入射在外波导130上的高频能量传播通过外波导130到达低频带无线电装置。
将认识到的是，在其它实施例中，外波导130可以被配置为高频带波导，并且中心波导120可以被配置为低频带波导。在此类实施例中，相应地重新布置其它元件(例如，低通滤波器将在中心波导120内，等等)。关于图2的馈送组件100也是如此。
虽然未在图中示出，但是将认识到的是，本文公开的每个微波天线系统可以包括其它常规部件，诸如天线罩、RF屏蔽、天线安装件等。如果提供RF屏蔽和/或天线罩，那么屏蔽和天线罩可以是宽带RF屏蔽和天线罩。具体而言，天线罩可以被设计成在低频带和高频带微波频带二者中高效地传递微波能量，并且RF屏蔽可以被设计为在两个微波频带中都反射/阻挡/吸收微波信号。还将认识到的是，虽然上面主要关于通过其发送的信号描述了馈送组件，但是馈送组件是双向的并且同样用于接收入射在包括该馈送组件的抛物面反射器天线上的低频带和高频带微波信号，并将那些信号传递给相应的低频带和高频带无线电装置。
本发明的实施例还涵盖馈送组件接口，其可以用于在常规矩形波导与根据本发明实施例的同轴馈送组件的外波导130之间传递微波信号。这些馈送组件接口可以例如用于在同轴馈送组件和连接到例如无线电装置的馈送波导之间传递较低频带中的微波信号。
图5A-5F图示了根据本发明实施例的馈送组件接口500。具体而言，图5A是馈送组件接口500的透视截面图，该图是沿着水平横截面截取的并且以幻影图图示了馈送组件接口500的一部分。图5B是馈送组件接口500的透视截面图，该图是沿着垂直横截面截取的并且以幻影图图示了馈送组件接口500的另一个部分。图5C是图示馈送组件接口500中的内部通路的透视图。换句话说，图5C中所示的结构部件表示图5A-5B中所示的馈送组件的主体510中的开放区域。图5D是连接到同轴帽馈送组件的馈送组件接口500的透视横截面图。图5E是连接到同轴帽馈送组件的馈送组件接口500的另一个透视横截面图。最后，图5F是可以使用图5A-5E的馈送组件接口的微波天线系统的一部分的横截面透视图。
馈送组件接口500可以使用矩形波导功率分配器(诸如Magic T结构)来实现，如下面将进一步详细讨论的。馈送组件接口500可以用于在常规矩形波导和根据本发明的实施例的馈送组件的外波导之间传递信号。
首先参考图5A和5B，馈送组件接口500包括主体510，主体510具有在其中形成的通路520(即，开放区域)。图5C图示了在主体510中形成的通路520。如图5C中所示，通路520包括矩形波导接口530以及从矩形波导接口530任一侧以直角延伸的第一和第二对称波导臂540-1、540-2。臂540可以将通过矩形波导接口530馈送到馈送组件接口500中的微波能量均等地分割。沿着相应臂540-1、540-2传递的微波能量维持同相。每个臂540包括第一段542、第一90度过渡件544、第二段546、第二90度过渡件548和第三段550。因此，每个臂540可以缠绕180度以激励馈送组件100的外波导130的相应的相对侧(要注意的是，在图5C中未示出中心波导120)。每个第三段550的远端通过一系列匹配的谐振槽552在横截面高度和/或宽度上变窄。这些槽552可以被设计为激励外波导130中的同轴TE11模式，该同轴TE11模式可以在外波导130中以线性偏振被辐射，其中该线性偏振与矩形波导接口530的宽度维度在相同的方向上(在图5A-5C的实施例中，它将是水平偏振)。通过仅使馈送组件接口500相对于同轴馈送组件100旋转90度，馈送组件接口500可以容易地用于将垂直偏振信号馈送到外波导130中。馈送组件接口500是互易的(reciprocal)，使得它在发送和接收模式二者下都可以操作(即，它可以在任一方向上使微波信号通过)。
如图5D中所示，每个臂540的第三区段550终止于微波天线系统的馈送组件的基部。馈送组件可以包括例如上面的图2的馈送组件100或上面的图4的馈送组件400。在所描绘的实施例中，所示的馈送组件是图2的同轴帽馈送组件100。但是，将认识到的是，图5D中所示的馈送组件可以是根据本发明实施例的任何馈送组件或其修改。
仍然参考图5D，可以看出匹配的谐振槽552用于将低频带微波信号馈送到馈送组件100的外波导130中。馈送组件接口500还可以包括常规的矩形到圆形波导过渡件580(参见图5F)，其连接到馈送组件100的中心波导120的末端。矩形到圆形波导过渡件580提供从用于连接到无线电装置的标准矩形波导格式到馈送组件100的中心波导120的圆形波导格式的低损耗转换。
图5F是当馈送组件接口包括标准的圆形到矩形波导过渡件580时，安装在抛物面反射器天线中的根据本发明实施例的馈送组件的横截面图。在图5F中，将低频带信号馈送到馈送组件100的外波导130的馈送组件接口500被省略，以简化附图。如在图5F中可以看出的，圆形到矩形波导过渡件580包括阶梯状过渡件562，其在圆形中心波导120和矩形波导564之间提供良好的阻抗匹配，矩形波导564可以经由例如另一个矩形波导(未示出)连接到高频带无线电装置。
现在参考图5D和5E，可以看出介电支撑件140安装在馈送组件100的中心波导120中。介电支撑件140匹配来自中心波导120的入射在子反射器上的RF能量。介电支撑件140用于将子反射器150安装在抛物面反射器天线的焦点处。高频带微波信号穿过介电支撑件140到达子反射器150的中心部分。低频带微波信号经由空气(自由空间)接口从外波导130传递到子反射器150的外部分。
馈送组件接口500可以如下操作。首先，参考图5A，截面图图示了Magic T功率分配器的“T形接头”532。通过矩形波导接口530处的矩形波导(未示出)从无线电装置(未示出)接收低频带微波能量。低频带能量行进到T形接头532，在那里它被均等地分割，以流入相应的第一和第二波导臂540-1、540-2。如上所述，行进通过相应臂540的微波信号彼此同相。现在参考图5B和5C，微波能量行进通过每个臂540的相应区段542、544、546、548、550。在每个臂540的区段550的末端，矩形波导的高度可以以阶梯方式逐渐减小以形成槽552，槽552可以提供每个臂540的矩形波导与馈送组件100的环形外波导130之间改进的阻抗匹配。现在参考图5D和5E，上述匹配的连接允许信号能量从馈送组件接口500传递到馈送组件100的外波导130中，使得低频带微波信号可以沿着外波导130向下传播到子反射器150。如图5D-5F中所示，高频带微波信号可以经由矩形到圆形波导过渡件580、中心波导120和馈送组件100的介电支撑件140馈送到子反射器150。
在示例实施例中，低频带可以是23GHz频带(具体而言是21.2-23.6GHz的频带)，并且高频带可以是80GHz频带(具体而言是71-76GHz的第一频带和81-86GHz的第二频带)。
图8A-8C图示了根据本发明进一步实施例的替代馈送组件接口800。具体而言，图8A是馈送组件接口800的透视幻影图，并且图8B和8C是馈送组件接口800的透视图，图示了通过馈送组件接口800的两个相应馈送路径并且通过相关联的馈送组件的传输路径。可以使用馈送组件接口800代替上面描述的馈送组件接口500，并且允许将一对正交偏振的低频带信号馈送到根据本发明实施例的馈送组件中。
可以使用一对J形钩弯曲件810-1、810-2结合短路和/或调整(tuning)销830、840来实现馈送组件接口800。每个J形钩弯曲件810的宽端可以连接到无线电装置的相应第一和第二端口。如图8A中所示，每个J形钩弯曲件810包括矩形波导，该矩形波导包括90度弯曲。J形钩弯曲件810连接到馈送组件100的外波导130。J形钩弯曲件810沿着外波导130的纵向长度在不同点处连接。每个J形钩弯曲件810的远侧部分(即，连接到同轴馈送组件100的部分)通过一系列匹配的谐振槽820在横截面高度和/或宽度上变窄。每个J形钩弯曲件810中的槽820可以被设计为激励外波导130中的同轴TE11模式，其可以在外波导130中以线性(垂直)偏振被辐射。
如图8A中进一步所示，可以在外波导130内提供多个短路销830。此外，销840以45度角定位通过外波导130，并且放置在沿着同轴馈送组件100的点处或点附近，在该点处，J形钩弯曲件810-2的远端将能量馈送到外波导130中。
馈送组件接口800可以如下操作。第一垂直偏振微波信号通过J形钩弯曲件810-1馈送到外波导130。J形钩弯曲件810-1的远端部分中匹配的谐振槽820激励外波导130中的同轴TE11模式，该模式在外波导130中以垂直偏振被辐射。短路销830可以阻挡与这个第一微波信号相关联的微波能量朝着J形钩弯曲件810-2在向后方向上行进，因此第一微波信号通过外波导130朝着波导孔径和子反射器(未示出)被向前发送通过外波导130。第二垂直偏振微波信号通过J形钩弯曲件810-2馈送到外波导130。J形钩弯曲件810-2的远端部分中匹配的谐振槽820激励外波导130中的同轴TE11模式，该模式在外波导130中以垂直偏振辐射。当微波信号离开J形钩弯曲件810-2时，垂直部署的短路销830向后引导微波信号。以45度角定位的销840用于将第二微波信号的偏振旋转90度到水平偏振，并且将微波能量朝着馈送组件100的前部重定向。垂直部署的短路销830对于水平偏振信号实际上是不可见的，从而允许水平偏振信号在向前方向上通过。因此，馈送组件接口800提供了用于将两个低频带微波信号馈送到馈送组件中的方便机制，这两个低频带微波信号以正交偏振传送通过馈送组件。
图8B和8C示出了用于相应水平偏振信号和垂直偏振信号的信号路径。在这些图中，交叉影线表示微波能量。如图8C中所示，第一垂直偏振信号通过J形钩弯曲件810-1馈送入外波导130，并向前行进通过外波导130。如图8B中所示，第二垂直偏振信号通过J形钩弯曲件810-2被馈送到外波导130中，并且然后被旋转成水平偏振，然后向前行进通过外波导130。
虽然未在图8A-8C中示出，但是可以将其它不对称的销和/或小金属环添加到馈送组件接口800，以提高结构的效率。还将认识到的是，馈送组件接口800是互易的，因此它在发送和接收模式二者下都可以操作(即，它可以在任一方向上使微波信号通过)。
如上所述，根据本发明的实施例，J形钩弯曲件810可以用于将一对微波信号馈送到馈送组件中，使得信号以正交偏振行进通过馈送组件。虽然未在图8A-8C中示出，但是馈送组件接口800还可以包括常规的矩形到圆形波导过渡件(诸如上面图5F中所示的矩形到圆形波导过渡件560)。这个矩形到圆形波导过渡件可以用于将高频带无线电装置连接到馈送组件100的中心波导120的末端。
虽然图8A-8C图示了连接到馈送组件100的馈送组件接口800，但是将认识到的是，馈送组件接口800可以与根据本文公开的本发明的实施例或其修改的任何馈送组件一起使用。
在上述本发明的实施例中，馈送组件接口500的高频带部分被配置为发送/接收单偏振的信号。如图6A中所示，在替代实施例中，还可以提供正交模式换能器(“OMT”)610，其允许馈送组件630的中心波导634被馈送由第一和第二高频带无线电装置600-1、600-2(或由同一高频带无线电装置600的第一和第二端口)提供的一对正交偏振信号。OMT 610组合这些正交偏振信号并将它们馈送到馈送组件接口620-1(诸如连接到馈送组件630的中心波导634的矩形到圆形波导过渡件)。馈送组件630包括具有中心波导634和外波导636的同轴波导结构632。馈送组件630还包括子反射器640。正交偏振的高频微波信号从中心波导634传递到子反射器640，并且这些信号从子反射器640反射到抛物面反射器天线650上。
低频带微波信号被馈送到馈送组件接口620-2，馈送组件接口620-2可以被实现为例如上面描述的馈送组件接口500。馈送组件接口620-2将来自低频带无线电装置600-3的低频带微波信号传递到外波导636。低频带微波信号从外波导636传递到子反射器640，子反射器640将低频带微波信号反射到抛物面反射器天线650上。因此，可以看出，通过使用正交模式换能器610，可以提供支持两个正交偏振的高频带信号以及低频带信号的微波天线系统。如图8A中所示，馈送组件接口800实际上是用于低频带频率的正交模式换能器，允许向天线馈送一对正交偏振信号。由于正交模式换能器在本领域中是众所周知的，因此将省略其进一步的描述。
在上述本发明的实施例中，馈送组件接口500的低频带部分被配置为发送/接收单偏振的信号。如图6B中所示，在替代实施例中，提供了一对馈送组件接口620-4、620-5，它们可以用于将来自低频带无线电装置600-4、600-5的一对正交偏振的低频带信号馈送到外波导636。在这个实施例中，微波天线系统包括馈送组件630，馈送组件630具有包括中心波导634和外波导636的同轴波导结构632。馈送组件630还包括子反射器640。子反射器640可以用于将从馈送组件630输出的信号反射到抛物面反射器天线650上。
每个馈送组件接口620-4、620-5可以被实现为上述馈送组件接口500。馈送组件接口620-4可以相对于馈送组件接口620-5旋转90度，并且可以沿着馈送组件630的中心波导634的纵向方向从馈送组件接口620-5偏移。这种布置在图6C中示意性地示出。如图6C中所示，馈送组件接口620-4的臂可以在彼此偏离180度的两个位置处(即，如果外波导636的横向截面被视为时钟，那么在3:00和9:00的位置处)连接到外波导636。同样，馈送组件接口620-5的臂可以在彼此偏离180度的两个附加位置处(即，当外波导636的横向截面被视为时钟时，在12:00和6:00的位置处)连接到外波导636。馈送组件接口620-4可以纵向地偏移远离馈送组件接口620-5(即，在图6C的视图中进一步进入页面或者进一步远离页面)，使得馈送组件接口620-4、620-5的通路(主体中的开放区域)彼此不相交。以这种方式，可以将两个正交偏振的低频带微波信号馈送到外波导636中。
在图6B的实施例中，提供单个高频带无线电装置600-6，其将高频带微波信号馈送到中心波导634。将认识到的是，图6B的高频带无线电装置600-6和馈送组件接口620-6可以用图6A的两个高频带无线电装置600-1和600-2(或一个高频无线电装置的两个端口)、OMT610和馈送组件接口620-1代替，以提供在低频带和高频带二者中发送正交偏振信号的微波天线系统。
如从上面关于图6A和6B的讨论中应当清楚的，根据本发明实施例的微波天线系统可以支持例如(1)单个低频带无线电装置和单个高频带无线电装置、(2)单个低频带无线电装置和两个正交偏振的高频带无线电装置、(3)单个高频带无线电装置和两个正交偏振的低频带无线电装置，或(4)两个正交偏振的低频带无线电装置和两个正交偏振的高频无线电装置。
图7是根据本发明实施例的微波天线系统700的示意性透视图，其包括单个高频带无线电装置和两个正交偏振低频带无线电装置(即，微波天线系统700可以具有图6B的配置)。如图7中所示，微波天线系统700包括抛物面反射器天线710(其包括毂712)，以及第一和第二低频带无线电装置720-1、720-2，高频带无线电装置720-3(高频带无线电装置720-3在图7中示意性地示出)。
虽然图5A-5F的馈送组件接口500使用Magic T功率分配器，但是将认识到的是，根据本发明进一步实施例的馈送组件接口可以使用其它功率分配器。例如，在其它实施例中，可以使用常规的3dB功率分配器来代替馈送接口500中包括的Magic T功率分配器。还将认识到的是，功率分配器可以将功率分成两路以上。例如，可以使用四路功率分配器将微波信号馈送到外波导上的四个旋转偏移位置，这四个旋转偏移位置以大约例如90度角的旋转彼此间隔开。
根据本发明的其它实施例，可以对上述示例实施例进行各种修改，以例如提供改进的性能和/或简化制造和/或使制造流水线化。
例如，如上面所讨论的，根据本发明实施例的同轴波导结构可以包括外波导(例如，外波导130)内的低通滤波器(例如，低通滤波器160)，以便阻挡高频信号穿过外波导130。如上面所讨论的，低通滤波器160可以通过在中心波导120的外表面上形成环形脊来实现，其中这些环形脊突出到外波导130中。但是，实际上，控制容限和/或控制环形脊的同心度可能是困难的，特别是在可以用在具有较大和/或较深抛物面反射器的天线中的相对长的同轴波导结构上。因此，在一些实施例中，可以对同轴波导结构设计进行一个或多个改变，以改进性能和/或简化制造。
图9A和9B图示了根据本发明实施例的可以提供这样的益处的多件式同轴波导结构900。图9A是多件式同轴波导结构900的透视图，而图9B是多件式同轴波导结构900的端部的横截面图，其中省略了中心波导。
如图9A-9B中所示，同轴波导结构900的外波导部分930被实现为包括低通滤波器部分960和外悬臂(outer boom)部分932的两件式结构。中心波导(未示出)可以插入到外波导930的中间。除了包括在同轴波导结构900中的中心波导不具有在其外表面形成的脊以提高低通滤波器160之外，这个中心波导可以与上面讨论的图2和图4的实施例中包括的中心波导120完全相同。代替地，在图9A-9B的同轴波导结构900中，低通滤波器962被实现为在外波导部分930的内表面上形成的径向向内延伸的肋964。而且，在图9A-9B的同轴波导结构900中，低通滤波器962在与外悬臂部分932分离的件960中实现，外悬臂部分932充当外波导930的大部分。低通滤波器部分960可以位于同轴波导结构900的远端处或附近，其中同轴波导结构900的远端是接纳介电支撑件(例如，图2的介电支撑件140)或高频带介电馈源(例如，图4的高频带介电馈源440)的端部。
图9A-9B中所示的方法可以具有若干优点。首先，使用多件式同轴波导结构900允许该结构被划分为长而简单的外部悬臂部分932和短而复杂的低通滤波器部分960。这可以使其更容易控制并实现严格的容限和同心度。而且，使用在外波导930的内表面上形成的径向向内延伸的肋964来实现低通滤波器962简化了制造，因为可以容易地机加工短的低通滤波器区段而不是从中心波导的外部去除更大量的金属。
图10A-10B图示了可以对上述双频带抛物面反射器天线进行的另一个示例改变。图10A-10B中所示的改变是对包括在例如图2和5D-5E的实施例中的帽馈送子反射器设计进行的。图10A是可以代替图2和5D-5E的帽馈送结构使用的多件式双频带帽馈送1050波导结构的端部的透视图，而图10B是多件式双频带帽馈送波导结构1050的横截面图。
首先参考图2和5D-5E，可以看出帽馈送子反射器可以包括内槽154和外槽156。内槽154主要被设计为聚焦高频信号，而外槽156主要被设计为聚焦低频信号。与内槽154相比，外槽156趋向于更深并且间隔更远。将帽馈送子反射器150制造为单个件可能更为困难，因为一台机器可能适于形成更大和更大间隔开的外槽156，而另一机器可能更适于形成更小、更紧密间隔的内槽154。
现在参考图10A-10B，可以看出帽馈送反射器1050可以经由介电支撑件1040安装在同轴波导结构1012的远端上。同轴波导结构1012和介电支撑件1040可以与以上讨论的同轴波导结构112和介电支撑件140分别完全相同，因此将省略其进一步的描述。
如在图10A-10B中还可以看到的，帽馈送反射器1050可以被实现为多件式结构。在所描绘的实施例中，帽馈送反射器1050是两件式结构，包括低频带馈送部分1055和高频带馈送部分1053，低频带馈送部分1055包括多个外槽1056，高频带馈送部分1053包括多个内槽1054。内槽1054可以被设计为主要聚焦高频信号，而外槽1056可以被设计为主要聚焦低频信号。低频带馈送部分1055可以具有在其远侧表面上形成的子反射器。低频带馈送部分1055的近侧表面可以包括外槽1056和环形中央凹部1058。柱1057可以延伸通过环形中央凹部1058。高频带馈送部分1053可以插入到柱1057上并且可以适配在低频带馈送部分1055的近侧表面中的环形中央凹部1058内。高频带馈送部分1053的近侧表面可以包括内槽1054。在所描绘的实施例中使用螺钉1059将高频带馈送部分1053安装到低频带馈送部分1055的环形中央凹部1058内。但是，将认识到的是，可以使用任何数量的附接机制(诸如胶水、铆钉等)。
如从图10B中可以最清楚地看出的，与内槽1054相比，外槽1056趋于更厚、更深和/或间隔更远。照此，不同的工具可以更适于形成高频带馈送部分1053和低频带馈送部分1055。通过将这些馈送部分1053、1055实现为分离的部分，可以容易地为每个单件使用适当的工具、不同的机器速度等，并且可以简化帽馈送反射器1050的制造。
虽然在所描绘的实施例中，内槽1054(其被设计为主要聚焦高频信号)全部在高频带馈送部分1053上提供，而外槽1056(其被设计为主要聚焦低频信号)全部在低频带馈送部分1055上提供，但不一定是这种情况。例如，在其它实施例中，内槽1054的最外部可以被包括在低频带馈送部分1055上，或者外槽1056的最内部可以被包括在高频带馈送部分1053上。同样将认识到的是，可以使用两个以上的分离件。例如，在进一步的实施例中，高频带馈送部分1053可以被实现为两个(或更多个)分离件和/或低频带馈送部分1055可以被实现为两个(或更多个)分离件。
根据又一些实施例，根据本发明的实施例，可以将“同轴”介电透镜添加到任何天线。这种介电透镜可以用于控制子反射器和主抛物面反射器之间的在低频带和高频带中的辐射图案。
图11A是根据本发明实施例的同轴波导结构1112的透视图，同轴波导结构1112包括安装在其上的介电透镜1190。图11B是图11A的同轴波导结构1112的端部和介电透镜1190的横截面图。
如图11A-11B中所示，介电透镜1190安装在同轴波导结构1112上，与同轴波导结构1112同轴。在一些实施例中，介电透镜1190可以安装成相对靠近同轴波导结构1112的远端。介电透镜1190可以由任何合适的低损耗介电材料形成，诸如例如
Figure BDA0001955531230000281
或Laquerene。介电透镜1190可以通过从实心块机加工、通过模制或通过任何其它适当的工艺形成。
介电透镜1190可以聚焦入射在其上的微波能量和/或可以散射/发散入射在其上的微波能量。介电透镜1190的不同部分可以被设计为不同地操作。介电透镜1190可以被设计为使得，当天线发送信号时，它控制从子反射器1150传递到主抛物面反射器(未示出)的辐射，使得辐射以期望的方式撞击在主抛物面反射器上(例如，以产生紧密聚焦的天线波束的方式，在主抛物面反射器的外围之外几乎没有辐射溢出，并且主抛物面反射器的被子反射器1150屏蔽的部分的照射很少)。当天线接收信号时，介电透镜1190可以控制从主抛物面反射器传递到子反射器1150的辐射，使得辐射以期望的方式撞击在子反射器1150上(例如，以将辐射聚焦到子反射器1150上的方式，其方式是将辐射高效地传递到同轴波导结构1112)。
根据本发明实施例的双频带抛物面反射器天线可能发生的一个问题是可能难以设计适用于两个频带的馈送结构。当两个频带在频率上分离很宽时，可能尤其如此。介电透镜1190将在两个不同频带中的微波信号上不同地操作，因为介电透镜1190对入射微波能量的影响取决于微波信号的波长。介电透镜1190可以包括具有不同厚度的材料的同心环1192，这些同心环1192通过在介电材料的环形盘中形成槽来提供。这些不同厚度的同心环可以用于在两个不同频带中对辐射图案进行成形。因此，添加介电透镜1190为设计天线提供了另一个自由度，以在两个频带上都很好地工作。
介电透镜1190在许多方面与用于透镜天线的现有技术方法不同。如上所述，介电透镜1190安装在同轴波导结构1112上，并且可以安装成与同轴波导结构1112同轴且同心。此外，不是对直接从透镜通过自由空间传递到接收天线的信号进行操作，介电透镜1190被安装成对在子反射器1150和主抛物面反射器之间传递的微波能量进行操作。此外，介电透镜1190的一些部分可以被设计为聚焦微波能量，而其它部分可以被设计为发散入射在其上的微波能量。而且，介电透镜1190的设计可以与帽馈送结构或其它结构的设计相匹配，该其它结构对从天线的馈送悬臂(例如，同轴波导结构)传递到子反射器1150的能量进行成形。
图12A和12B图示了可以被包括在根据本文公开的本发明实施例的任何天线中的同轴间隔物。具体而言，图12A是根据本发明实施例的双频带帽馈送同轴波导结构1212的透视图，其包括同轴间隔物1290，并且图12B是图12A的双频带帽馈送波导结构1212的中心波导的透视图，示出了同轴间隔物1290可以如何安装在其上。
如上面所讨论的，根据本发明实施例的同轴波导结构可以包括中心波导(例如，图12A-12B中的中心波导1220)和外波导(例如，图12A-12B中的外波导1230)。为了确保天线的正确操作，确保中心波导和外波导1220、1230沿着其整个长度保持同心会是重要的。当同轴波导结构相对长和/或安装在其远端上的帽馈送(或其它)组件很重时，同轴波导结构会由于重力的作用而有弯曲的趋势。这会使得天线的性能恶化。
如图12A-12B中所示，根据本发明的进一步的实施例，一个或多个同轴间隔物1290可以插入在中心波导1220的外表面和外波导1230的内表面之间。同轴间隔物1290可以被设计为对微波能量是基本透明的，至少在天线的操作频带内是如此。同轴间隔物可以具有阶梯状结构，其可以提供相对于微波信号的透明度。同轴间隔物可以由低损耗介电材料制成，诸如例如
Figure BDA0001955531230000301
或Laquerene，并且可以通过任何适当的方法形成，包括机械加工或模制。
在一些实施例中，可以提供单个同轴间隔物1290。在其它实施例中，可以提供多个同轴间隔物，特别是相对于较长的同轴波导结构1212。
在图12A-12B的实施例中，同轴波导结构1212包括低通滤波器部分1260。在这个实施例中，同轴间隔物1290被示出为位于滤波器部分1260的与子反射器1250相对的端部上。在其它实施例中，同轴间隔物1290可以移动到低通滤波器部分1260的、在同轴波导结构1212的远端处或其附近的另一端。当位于这个位置时，同轴间隔物1290也可以用作可以抑制水或湿气进入外波导1230的密封件。
本文使用的术语仅用于描述特定方面的目的，而并不旨在限制本公开。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确说明。将进一步理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定所述操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联列出的项中的一个或多个的任意和全部组合。贯穿附图的描述，相同的标号表示相同的元件。
为清楚起见，可能夸大附图中元件的厚度。另外，将理解的是，当元件被称为“在另一个元件上”、“耦合到”或“连接到”另一个元件时，该元件可以直接在该另一个元件上形成、耦合到或连接到该另一个元件，或者在其间可以存在一个或多个中间元件。
本文使用诸如“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“上方”、“下方”等术语来描述元件或特征的相对位置。例如，为了方便起见，当图的上部被称为“顶部”而图的下部被称为“底部”时，实际上，在不脱离本发明构思的教导的情况下，“顶部”也可以被称为“底部”并且“底部”也可以是“顶部”。
将理解的是，虽然本文可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不应当受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件与另一个元件。因此，在不脱离本发明构思的教导的情况下，第一元件可以被称为第二元件。
本文用于描述本发明实施例的术语不旨在限制本发明构思的范围。
除非另外定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)都具有与本发明构思所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。将进一步理解的是，诸如在常用词典中定义的那些术语应当被解释为具有与其在相关领域和本说明书的上下文中的含义一致的含义，并且将不会以理想化或过于正式的意义来解释，除非在本文明确定义。
已经出于说明和描述的目的呈现了本公开的描述，但是并不旨在是详尽的或将本公开限制于所公开的形式。在不脱离本公开的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。选择和描述本文的公开内容的各方面是为了最好地解释本公开的原理和实际应用，并且使本领域的其他技术人员能够理解本公开，和适于预期的特定用途的各种修改。

Claims (76)

1.一种微波天线系统，包括：
抛物面反射器天线；以及
双频带馈送组件，包括同轴波导结构和子反射器，
其中同轴波导结构包括中心波导和周向围绕中心波导的外波导，
其中子反射器安装成靠近同轴波导结构的远端，
其中子反射器包括被配置为主要聚焦较高频信号的多个同心内扼流圈和被配置为主要聚焦较低频信号的多个同心外扼流圈，同心外扼流圈围绕内扼流圈，其中外扼流圈大于内扼流圈并且比内扼流圈深，以及
其中子反射器包括多件式子反射器，同心内扼流圈是多件式子反射器的第一件的一部分，并且同心外扼流圈是多件式子反射器的第二件的一部分。
2.如权利要求1所述的微波天线系统，其中子反射器被配置为将入射在抛物面反射器天线上的微波信号引导到中心波导和外波导两者中。
3.如权利要求1所述的微波天线系统，其中子反射器被配置为将入射在抛物面反射器天线上的低频带的微波信号引导到中心波导和外波导两者中。
4.如权利要求3所述的微波天线系统，其中子反射器还被配置为将入射在抛物面反射器天线上的高频带的微波信号引导到中心波导和外波导两者中，其中高频带的中心频率是低频带的中心频率的至少1.4倍。
5.如权利要求1-4中任一项所述的微波天线系统，还包括在外波导内的低通滤波器。
6.如权利要求5所述的微波天线系统，其中低通滤波器包括从中心波导的外表面延伸到外波导的内部中的多个环形脊。
7.如权利要求1所述的微波天线系统，其中馈送组件包括从同轴波导结构的远端延伸的介电支撑件，并且其中子反射器安装在介电支撑件上。
8.如权利要求5所述的微波天线系统，其中外波导包括多件式外波导，并且其中低通滤波器包括连接到外波导的较长部分的分离结构。
9.如权利要求5所述的微波天线系统，其中低通滤波器包括在外波导的内表面上的多个径向向内延伸的肋。
10.如权利要求1所述的微波天线系统，还包括安装在同轴波导结构上的介电透镜。
11.如权利要求10所述的微波天线系统，其中介电透镜包括其中具有至少一个槽的环形盘。
12.如权利要求10所述的微波天线系统，其中介电透镜被配置为聚焦从子反射器传递到抛物面反射器天线的一些微波能量，并且散射从子反射器传递到抛物面反射器天线的微波能量中的其它微波能量。
13.如权利要求1所述的微波天线系统，还包括馈送组件接口，该馈送组件接口包括至少具有耦合到外波导的第一输出端和第二输出端的功率分配器。
14.如权利要求13所述的微波天线系统，其中功率分配器包括Magic T功率分配器，并且其中功率分配器的第一输出端和第二输出端耦合到外波导的相对侧。
15.如权利要求13或14所述的微波天线系统，其中第一输出端和第二输出端中的每一个包括阶梯状通道，随着相应的第一输出端和第二输出端接近外波导，该阶梯状通道具有渐减的横截面积。
16.如权利要求13所述的微波天线系统，还包括第二馈送组件接口，该第二馈送组件接口包括具有耦合到外波导的第三输出端和第四输出端的第二功率分配器。
17.如权利要求16所述的微波天线系统，其中第一输出端至第四输出端中的每一个耦合到外波导上的相应第一位置至第四位置，外波导上的第一位置至第四位置中的每一个与第一位置至第四位置中的相邻位置间隔开九十度。
18.如权利要求17所述的微波天线系统，其中第一馈送组件接口和第二馈送组件接口在外波导的纵向方向上彼此偏移。
19.如权利要求1所述的微波天线系统，还包括具有第一矩形波导和第二矩形波导的馈送组件接口，第一矩形波导和第二矩形波导各自在沿着外波导的相应第一纵向位置和第二纵向位置处耦合到外波导并且各自被配置为将微波信号馈送到外波导中。
20.如权利要求19所述的微波天线系统，其中馈送组件接口还包括部署在第一纵向位置和第二纵向位置之间的至少一个短路元件。
21.如权利要求19或20中任一项所述的微波天线系统，其中第一矩形波导和第二矩形波导中的每一个包括具有渐减的横截面积的阶梯状通道。
22.如权利要求19所述的微波天线系统，还包括部署在外波导中的偏振旋转器。
23.如权利要求22所述的微波天线系统，其中偏振旋转器包括至少一个销，所述至少一个销相对于由第一矩形波导的底部定义的水平面成45度角。
24.如权利要求1所述的微波天线系统，还包括在同轴波导结构内的同轴间隔物。
25.如权利要求24所述的微波天线系统，其中同轴间隔物定位在中心波导的外表面和外波导的内表面之间。
26.如权利要求24所述的微波天线系统，其中同轴间隔物密封外波导的远端。
27.一种微波天线系统，包括：
抛物面反射器天线；
馈送组件，包括波导结构；以及
馈送组件接口，包括至少具有耦合到波导结构的第一输出端和第二输出端的功率分配器，
其中功率分配器的第一输出端和第二输出端中的每一个包括阶梯状通道，随着相应的第一输出端和第二输出端接近波导结构，该阶梯状通道具有渐减的横截面积，以及
其中馈送组件接口相对于波导结构旋转90度。
28.如权利要求27所述的微波天线系统，其中功率分配器包括Magic T功率分配器，并且其中功率分配器的第一输出端和第二输出端耦合到波导结构的相对侧。
29.如权利要求27-28中任一项所述的微波天线系统，其中馈送组件包括双频带馈送组件，并且其中波导结构包括同轴波导结构，该同轴波导结构包括外波导和被外波导周向围绕的中心波导。
30.如权利要求29所述的微波天线系统，还包括耦合到中心波导的基部的矩形到圆形波导过渡件。
31.如权利要求30所述的微波天线系统，还包括安装成靠近同轴波导结构的远端的子反射器。
32.如权利要求31所述的微波天线系统，其中子反射器被配置为将入射在抛物面反射器天线上的微波信号引导到中心波导和外波导两者中。
33.如权利要求29所述的微波天线系统，其中双频带馈送组件还包括在外波导内的低通滤波器。
34.如权利要求33所述的微波天线系统，其中低通滤波器包括从中心波导的外表面延伸到外波导的内部中的多个环形脊。
35.如权利要求31所述的微波天线系统，其中馈送组件包括从同轴波导结构的远端延伸的介电支撑件，并且其中子反射器安装在介电支撑件上。
36.如权利要求35所述的微波天线系统，其中子反射器包括多个同心内扼流圈。
37.如权利要求36所述的微波天线系统，其中子反射器还包括围绕内扼流圈的多个同心外扼流圈，其中外扼流圈大于内扼流圈。
38.如权利要求29所述的微波天线系统，其中馈送组件包括从中心波导的远端延伸的介电馈源和从外波导的远端延伸并且周向围绕外波导的远端的波纹馈源。
39.如权利要求38所述的微波天线系统，其中波纹馈源的多个波纹具有阶梯状剖面。
40.如权利要求31所述的微波天线系统，其中子反射器使用与同轴波导结构分离的支撑件安装，并且通过间隙与同轴波导结构的远端分离。
41.如权利要求29所述的微波天线系统，还包括第二馈送组件接口，该第二馈送组件接口包括具有耦合到外波导的第三输出端和第四输出端的第二功率分配器。
42.如权利要求41所述的微波天线系统，其中第一输出端至第四输出端中的每一个耦合到外波导上的相应第一位置至第四位置，并且外波导上的第一位置至第四位置中的每一个与第一位置至第四位置中的相邻位置间隔开九十度。
43.如权利要求42所述的微波天线系统，其中第一馈送组件接口和第二馈送组件接口在外波导的纵向方向上彼此偏移。
44.一种微波天线系统，包括：
抛物面反射器天线；
馈送组件，包括沿着纵向方向延伸的波导结构；以及
馈送组件接口，包括第一矩形波导和第二矩形波导，第一矩形波导在沿着波导结构的第一侧的第一纵向位置处耦合到波导结构，第二矩形波导在沿着波导结构的与第一侧相对的第二侧的第二纵向位置处耦合到波导结构，第二纵向位置在波导结构的纵向方向上与第一纵向位置偏移。
45.如权利要求44所述的微波天线系统，其中馈送组件接口还包括部署在第一纵向位置和第二纵向位置之间的至少一个短路元件。
46.如权利要求44或45所述的微波天线系统，其中第一矩形波导和第二矩形波导中的每一个包括具有渐减的横截面积的阶梯状通道。
47.如权利要求44所述的微波天线系统，其中馈送组件包括双频带馈送组件，并且其中波导结构包括同轴波导结构，该同轴波导结构包括外波导和被外波导周向围绕的中心波导，并且其中馈送组件接口还包括部署在外波导中的偏振旋转器。
48.如权利要求47所述的微波天线系统，其中偏振旋转器包括至少一个销，所述至少一个销相对于由第一矩形波导的底部定义的水平面成45度角。
49.如权利要求47或48所述的微波天线系统，还包括耦合到中心波导的基部的矩形到圆形波导过渡件。
50.如权利要求47所述的微波天线系统，还包括安装成靠近同轴波导结构的远端的子反射器。
51.如权利要求50所述的微波天线系统，其中子反射器被配置为将入射在抛物面反射器天线上的微波信号引导到中心波导和外波导两者中。
52.如权利要求47所述的微波天线系统，其中双频带馈送组件还包括在外波导内的低通滤波器。
53.如权利要求52所述的微波天线系统，其中低通滤波器包括从中心波导的外表面延伸到外波导的内部中的多个环形脊。
54.如权利要求50所述的微波天线系统，其中馈送组件包括从同轴波导结构的远端延伸的介电支撑件，并且其中子反射器安装在介电支撑件上。
55.如权利要求50所述的微波天线系统，其中子反射器包括多个同心内扼流圈。
56.如权利要求55所述的微波天线系统，其中子反射器还包括围绕内扼流圈的多个同心外扼流圈，其中外扼流圈大于内扼流圈。
57.如权利要求47所述的微波天线系统，其中馈送组件包括从中心波导的远端延伸的介电馈源和从外波导的远端延伸并周向围绕外波导的远端的波纹馈源。
58.如权利要求57所述的微波天线系统，其中波纹馈源的多个波纹具有阶梯状剖面。
59.一种微波天线系统，包括：
抛物面反射器天线；以及
双频带馈送组件，包括同轴波导结构和子反射器，
其中同轴波导结构包括中心波导和周向围绕中心波导的外波导，
其中子反射器安装成靠近同轴波导结构的远端，
其中馈送组件包括从中心波导的远端延伸的介电馈源和从外波导的远端延伸并周向围绕外波导的远端的波纹馈源，
其中低通滤波器在外波导内，以及
其中低通滤波器包括从中心波导的外表面延伸到外波导的内部中的多个环形脊。
60.如权利要求59所述的微波天线系统，其中波纹馈源的多个波纹具有阶梯状剖面。
61.如权利要求59所述的微波天线系统，其中子反射器使用与同轴波导结构分离的支撑件安装，并且通过间隙与中心波导的远端分离。
62.如权利要求59所述的微波天线系统，其中低通滤波器包括在外波导的内表面上的多个径向向内延伸的肋。
63.如权利要求59-62中任一项所述的微波天线系统，还包括馈送组件接口，该馈送组件接口包括至少具有耦合到外波导的第一输出端和第二输出端的功率分配器。
64.如权利要求63所述的微波天线系统，其中功率分配器包括Magic T功率分配器，并且其中功率分配器的第一输出端和第二输出端耦合到外波导的相对侧。
65.如权利要求63所述的微波天线系统，其中第一输出端和第二输出端中的每一个包括阶梯状通道，随着相应的第一输出端和第二输出端接近外波导，该阶梯状通道具有渐减的横截面积。
66.如权利要求63所述的微波天线系统，还包括第二馈送组件接口，该第二馈送组件接口包括具有耦合到外波导的第三输出端和第四输出端的第二功率分配器。
67.如权利要求66所述的微波天线系统，其中第一输出端至第四输出端中的每一个耦合到外波导上的相应第一位置至第四位置，外波导上的第一位置至第四位置中的每一个与第一位置至第四位置中的相邻位置间隔开九十度。
68.如权利要求67所述的微波天线系统，其中第一馈送组件接口和第二馈送组件接口在外波导的纵向方向上彼此偏移。
69.如权利要求59所述的微波天线系统，还包括包含第一矩形波导和第二矩形波导的馈送组件接口，第一矩形波导和第二矩形波导各自在沿着外波导的相应第一纵向位置和第二纵向位置处耦合到外波导并且各自被配置为将微波信号馈送到外波导中。
70.如权利要求69所述的微波天线系统，其中馈送组件接口还包括部署在第一纵向位置和第二纵向位置之间的至少一个短路元件。
71.如权利要求69所述的微波天线系统，其中第一矩形波导和第二矩形波导中的每一个包括具有渐减的横截面积的阶梯状通道。
72.如权利要求69所述的微波天线系统，还包括部署在外波导中的偏振旋转器。
73.如权利要求72所述的微波天线系统，其中偏振旋转器包括至少一个销，所述至少一个销相对于由第一矩形波导的底部定义的水平面成45度角。
74.如权利要求59所述的微波天线系统，还包括位于同轴波导结构内的同轴间隔物。
75.如权利要求74所述的微波天线系统，其中同轴间隔物定位在中心波导的外表面和外波导的内表面之间。
76.如权利要求74所述的微波天线系统，其中同轴间隔物密封外波导的远端。
CN201780045829.5A 2016-09-23 2017-09-22 双频带抛物面反射器微波天线系统 Active CN109478725B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110688702.3A CN113363732A (zh) 2016-09-23 2017-09-22 双频带抛物面反射器微波天线系统

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662398598P 2016-09-23 2016-09-23
US62/398,598 2016-09-23
PCT/US2017/052848 WO2018057824A1 (en) 2016-09-23 2017-09-22 Dual-band parabolic reflector microwave antenna systems

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110688702.3A Division CN113363732A (zh) 2016-09-23 2017-09-22 双频带抛物面反射器微波天线系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109478725A CN109478725A (zh) 2019-03-15
CN109478725B true CN109478725B (zh) 2021-06-29

Family

ID=61690643

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780045829.5A Active CN109478725B (zh) 2016-09-23 2017-09-22 双频带抛物面反射器微波天线系统
CN202110688702.3A Pending CN113363732A (zh) 2016-09-23 2017-09-22 双频带抛物面反射器微波天线系统

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110688702.3A Pending CN113363732A (zh) 2016-09-23 2017-09-22 双频带抛物面反射器微波天线系统

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11489259B2 (zh)
EP (1) EP3516737A4 (zh)
CN (2) CN109478725B (zh)
WO (1) WO2018057824A1 (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019216935A2 (en) * 2017-08-22 2019-11-14 Commscope Technologies Llc Parabolic reflector antennas that support low side lobe radiation patterns
EP3561946B1 (en) * 2018-04-27 2021-09-01 Nokia Shanghai Bell Co., Ltd. Dual-band polariser
EP3561956B1 (en) * 2018-04-27 2021-09-22 Nokia Shanghai Bell Co., Ltd A multi-band radio-frequency (rf) antenna system
WO2020076808A1 (en) * 2018-10-11 2020-04-16 Commscope Technologies Llc Feed systems for multi-band parabolic reflector microwave antenna systems
US11177580B2 (en) * 2018-11-06 2021-11-16 Lockheed Martin Corporation Multiband linear waveguide feed network
US11594822B2 (en) 2020-02-19 2023-02-28 Commscope Technologies Llc Parabolic reflector antennas with improved cylindrically-shaped shields
US11031692B1 (en) * 2020-04-20 2021-06-08 Nan Hu System including antenna and ultra-wideband ortho-mode transducer with ridge
CN113013617B (zh) * 2021-03-03 2023-09-19 深圳市锐尔觅移动通信有限公司 天线组件及电子设备
JP7335043B2 (ja) 2021-05-14 2023-08-29 Ｎｅｃプラットフォームズ株式会社 レンズアンテナ
US11888230B1 (en) * 2021-05-27 2024-01-30 Space Exploration Technologies Corp. Antenna assembly including feed system having a sub-reflector
CN117013265A (zh) * 2022-04-29 2023-11-07 康普技术有限责任公司 具有多个波导段的微波天线系统
CN115458912A (zh) * 2022-08-31 2022-12-09 西安电子科技大学 一种高隔离度的双喇叭天线结构

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993017466A1 (en) * 1992-02-24 1993-09-02 Chaparral Communications, Inc. Dual band signal receiver
WO2002071545A1 (en) * 2001-03-08 2002-09-12 Stig Petersson Receiving signals from plural satellites in one antenna
EP2911241A1 (en) * 2014-02-20 2015-08-26 Agence Spatiale Europeenne Dual-band multiple beam reflector antenna for broadband satellites
EP2924804A1 (en) * 2014-03-28 2015-09-30 Alcatel- Lucent Shanghai Bell Co., Ltd Radome with absorbent device, and antenna comprising same

Family Cites Families (55)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO862192D0 (no) 1986-06-03 1986-06-03 Sintef Reflektorantenne med selvbaerende mateelement.
US4797681A (en) * 1986-06-05 1989-01-10 Hughes Aircraft Company Dual-mode circular-polarization horn
US4819005A (en) * 1986-08-21 1989-04-04 Wilkes Brian J Concentric waveguides for a dual-band feed system
US4903037A (en) * 1987-10-02 1990-02-20 Antenna Downlink, Inc. Dual frequency microwave feed assembly
US5182569A (en) * 1988-09-23 1993-01-26 Alcatel N.V. Antenna having a circularly symmetrical reflector
US5162808A (en) * 1990-12-18 1992-11-10 Prodelin Corporation Antenna feed with selectable relative polarization
EP0674355B1 (en) * 1994-03-21 2003-05-21 Hughes Electronics Corporation Simplified tracking antenna
US5635944A (en) * 1994-12-15 1997-06-03 Unisys Corporation Multi-band antenna feed with switchably shared I/O port
US5793335A (en) * 1996-08-14 1998-08-11 L-3 Communications Corporation Plural band feed system
US6137449A (en) * 1996-09-26 2000-10-24 Kildal; Per-Simon Reflector antenna with a self-supported feed
BR9811241A (pt) 1997-08-21 2000-08-15 Kildal Antenna Consulting Ab Antena refletora melhorada com alimentação auto-suportada
JP3388694B2 (ja) * 1997-09-01 2003-03-24 シャープ株式会社 ２周波共用一次放射器
US6160520A (en) * 1998-01-08 2000-12-12 E★Star, Inc. Distributed bifocal abbe-sine for wide-angle multi-beam and scanning antenna system
US6031434A (en) * 1998-09-18 2000-02-29 Hughes Electronics Corporation Coaxially configured OMT-multiplexer assembly
GB9900411D0 (en) * 1999-01-08 1999-02-24 Cambridge Ind Ltd Multi-frequency antenna feed
JP3706522B2 (ja) * 2000-02-25 2005-10-12 シャープ株式会社 衛星受信用コンバータの導波管装置
US6724277B2 (en) * 2001-01-24 2004-04-20 Raytheon Company Radio frequency antenna feed structures having a coaxial waveguide and asymmetric septum
US6452561B1 (en) * 2001-03-28 2002-09-17 Rockwell Collins, Inc. High-isolation broadband polarization diverse circular waveguide feed
US6577283B2 (en) * 2001-04-16 2003-06-10 Northrop Grumman Corporation Dual frequency coaxial feed with suppressed sidelobes and equal beamwidths
US6496084B1 (en) * 2001-08-09 2002-12-17 Andrew Corporation Split ortho-mode transducer with high isolation between ports
US6812807B2 (en) * 2002-05-30 2004-11-02 Harris Corporation Tracking feed for multi-band operation
US6697028B1 (en) * 2002-08-29 2004-02-24 Harris Corporation Multi-band ring focus dual reflector antenna system
US6831613B1 (en) * 2003-06-20 2004-12-14 Harris Corporation Multi-band ring focus antenna system
CA2470281A1 (en) * 2003-06-24 2004-12-24 Her Majesty In Right Of Canada As Represented By The Minister Of Nationa L Defence Multiple phase center feedhorn for reflector antenna
US6985120B2 (en) 2003-07-25 2006-01-10 Andrew Corporation Reflector antenna with injection molded feed assembly
US6879298B1 (en) * 2003-10-15 2005-04-12 Harris Corporation Multi-band horn antenna using corrugations having frequency selective surfaces
FI120606B (fi) 2003-10-20 2009-12-15 Pulse Finland Oy Sisäinen monikaista-antenni
US6982679B2 (en) * 2003-10-27 2006-01-03 Harris Corporation Coaxial horn antenna system
US6937201B2 (en) * 2003-11-07 2005-08-30 Harris Corporation Multi-band coaxial ring-focus antenna with co-located subreflectors
US6911953B2 (en) * 2003-11-07 2005-06-28 Harris Corporation Multi-band ring focus antenna system with co-located main reflectors
US6937203B2 (en) * 2003-11-14 2005-08-30 The Boeing Company Multi-band antenna system supporting multiple communication services
CN201285802Y (zh) 2008-07-03 2009-08-05 冯超 X波段双偏振雷达天线
US8089415B1 (en) * 2008-09-23 2012-01-03 Rockwell Collins, Inc. Multiband radar feed system and method
DE102009000644A1 (de) * 2009-02-05 2010-08-19 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zum Senden und/oder Empfangen elektromagnetischer HF-Signale, sowie Messgerät und Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung mit einer solchen Vorrichtung
CN101872901A (zh) * 2009-04-23 2010-10-27 安德鲁有限责任公司 单元微波天线馈电装置及其制造方法
US8230581B1 (en) * 2009-06-25 2012-07-31 Rockwell Collins, Inc. Method for producing a multi-band concentric ring antenna
US8537068B2 (en) * 2010-01-26 2013-09-17 Raytheon Company Method and apparatus for tri-band feed with pseudo-monopulse tracking
US9948010B2 (en) * 2011-09-01 2018-04-17 Commscope Technologies Llc Method for dish reflector illumination via sub-reflector assembly with dielectric radiator portion
FR2986376B1 (fr) * 2012-01-31 2014-10-31 Alcatel Lucent Reflecteur secondaire d'antenne a double reflecteur
US9105981B2 (en) * 2012-04-17 2015-08-11 Commscope Technologies Llc Dielectric lens cone radiator sub-reflector assembly
US8786508B1 (en) * 2012-09-27 2014-07-22 L-3 Communications Corp. Tri-band feed horn
US9105952B2 (en) * 2012-10-17 2015-08-11 Honeywell International Inc. Waveguide-configuration adapters
US9246233B2 (en) * 2013-03-01 2016-01-26 Optim Microwave, Inc. Compact low sidelobe antenna and feed network
EP2982009A4 (en) * 2013-04-05 2016-11-30 Commw Scient Ind Res Org METHOD AND APPARATUS FOR ORTHOGONAL JUNCTION COUPLING
US9246234B2 (en) * 2013-09-24 2016-01-26 Northrop Grumman Systems Corporation Antenna for multiple frequency bands
KR101444659B1 (ko) * 2013-10-04 2014-09-24 국방과학연구소 3중 대역 위성 통신용 안테나 시스템
CN104167612A (zh) 2014-08-08 2014-11-26 南京中网卫星通信股份有限公司 一种便携式双偏置抛物面天线
US9401536B2 (en) * 2014-11-12 2016-07-26 Ayecka Communication Systems Dual band antenna configuration
US10777898B2 (en) * 2015-09-11 2020-09-15 Antenna Research Associates Dual polarized dual band full duplex capable horn feed antenna
PL3419113T3 (pl) * 2017-01-22 2021-03-08 Huawei Technologies Co., Ltd. Antena dwuczęstotliwościowa
US10320080B2 (en) * 2017-07-06 2019-06-11 Raytheon Company Tri-band feed assembly systems and methods
US11075464B2 (en) * 2017-09-22 2021-07-27 Commscope Technologies Llc Parabolic reflector antennas having feeds with enhanced radiation pattern control
US11367964B2 (en) * 2018-01-02 2022-06-21 Optisys, LLC Dual-band integrated printed antenna feed
IL258216B (en) * 2018-03-19 2019-03-31 Mti Wireless Edge Ltd Dual band antenna feed
EP3561956B1 (en) * 2018-04-27 2021-09-22 Nokia Shanghai Bell Co., Ltd A multi-band radio-frequency (rf) antenna system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993017466A1 (en) * 1992-02-24 1993-09-02 Chaparral Communications, Inc. Dual band signal receiver
WO2002071545A1 (en) * 2001-03-08 2002-09-12 Stig Petersson Receiving signals from plural satellites in one antenna
EP2911241A1 (en) * 2014-02-20 2015-08-26 Agence Spatiale Europeenne Dual-band multiple beam reflector antenna for broadband satellites
EP2924804A1 (en) * 2014-03-28 2015-09-30 Alcatel- Lucent Shanghai Bell Co., Ltd Radome with absorbent device, and antenna comprising same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
徐志刚."W 波段切割抛物面收发双天线系统的研究".《 中小企业管理与科技(下旬刊)》.2013, *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109478725A (zh) 2019-03-15
CN113363732A (zh) 2021-09-07
US20200313296A1 (en) 2020-10-01
WO2018057824A1 (en) 2018-03-29
US11489259B2 (en) 2022-11-01
EP3516737A4 (en) 2020-04-15
EP3516737A1 (en) 2019-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109478725B (zh) 双频带抛物面反射器微波天线系统
CN104170166B (zh) 双反射器天线的副反射器
US6697027B2 (en) High gain, low side lobe dual reflector microwave antenna
RU2626559C2 (ru) Линзовая антенна
US6137449A (en) Reflector antenna with a self-supported feed
US8102324B2 (en) Sub-reflector of a dual-reflector antenna
US10741930B2 (en) Enhanced directivity feed and feed array
US6911953B2 (en) Multi-band ring focus antenna system with co-located main reflectors
JP6642862B2 (ja) デュアルバンドスプラッシュプレートサポートを含むリフレクタアンテナ
CN101785141A (zh) 自支承单一馈电组件
US11329391B2 (en) Enhanced directivity feed and feed array
EP1004151A2 (en) Improved reflector antenna with a self-supported feed
US10476166B2 (en) Dual-reflector microwave antenna
JP2013141251A (ja) 低雑音指数開口アンテナ
US11075464B2 (en) Parabolic reflector antennas having feeds with enhanced radiation pattern control
CN111987464A (zh) Ku/Ka波段双频锥形波束喇叭天线
US11742577B2 (en) Feed systems for multi-band parabolic reflector microwave antenna systems
CN109411870B (zh) 一种双频共用的抛物面天线馈源
KR20020059991A (ko) 평판 홈형 누설파 안테나
WO2019206716A1 (en) Multi-band antenna feed arrangement
Shafai et al. Design and performance improvement of electrically small feeds for prime focus reflectors

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant