CN1101760A - 具有螺旋天线阵列和与其耦合的带状线馈线阵的平面天线 - Google Patents

Abstract

一种平面天线，为接收直接广播卫星通信电视信 号，它具有新的结构和改进的性能，它包括一个M× N的螺旋天线单元阵列，每个螺旋天线单元包括螺 旋天线和其附属的直杆端部，第一介质层，具有M× N的通孔阵列，每个通孔从顶部延伸到底部；第二介 质层，其上表面具有带状线馈线阵，一个输出探针，耦 合到带状线馈线阵，由此输出组合的输出信号；和一 个保护盖。每个螺旋天线单元通过直杆端部穿过通 孔被支承，并与带状线馈线阵耦合。

Description

本发明涉及一种接收直接广播卫星（DBS）电视信号的平面天线，特别是涉及一种提供高孔经面积效率，改善极化强度及增加产品适应性的改良平面天线。

接收具有12GHz载波频率的直接广播卫星信号，需要一个具有高增益、低轴向比的圆极化天线。最近，已经提出各种类型接收该频率范围DBS的平面天线。该平面天线由天线单元阵列构成，每个天线单元都能接收12GHz信号。由于组成阵列的这些天线单元必须能够接收短波信号，如2.5cm左右波长，因此它们必须是尺寸小并要求大的单元阵列，以便提供良好电视图像的足够能量。

这样的平面天线有两种在美国专利4，680，591和4，907，012中描述，每个都包括螺旋天线单元阵列，螺旋天线单元具有装于矩形横截面的公共谐振腔中的探针。该谐振腔用于以低损耗组合所有单元的输出。特别是，在美国专利4，907，012中，4个向内凸起的支承物装于天线中，其中每个支承物被沿谐振腔面的中间设置。以促使不同类型驻波的形成，由此改善阵列的频率范围特性。

然而由于这些天线利用谐振腔来组合天线单元的输出以形成驻波，天线单元就必须精确地布置，它本身也将降低产品的适应性。

本发明的目的是提供一种改进的平面天线，它通过利用螺旋天线单元阵列和与其耦合的带状馈线阵，提供高孔径效率，改善极化强度及增强产品适应性。

根据本发明，提供了一种接收直接广播卫星电视信号的平面天线，它包括一个M×N螺旋天线单元阵列，每个螺旋天线单元包括螺旋天线和附加的直杆端部，其中M和N是整数;第一介质层，具有顶表面和底表面并设有M×N的通孔阵列，其中每个通孔由顶表面延伸到底表面，每个直杆端部穿过各通孔由此支撑各螺旋天线单元;第二介质层具有上表面和下表面，带状线馈线阵设置于上表面上，其中各螺旋天线单元的直杆端部分被电耦合到带状线馈线阵，由此来同相地组合各螺旋天线单元的输出信号;一个输出电极，耦合到带状线馈线阵，以此来输出组合的输出信号;一个保护盖，由天线罩和保护层构成，完全包住第一介质层的顶表面，包括M×N的螺旋天线单元阵列。

本发明的上述及其他目的和特性将通过结合附图对最佳实施例的下列表述更加清楚。

图1为根据本发明的平面天线的透视图;

图2为图1的A-A的剖视图，为简化，其中部被省略;

图3为图1中平面天线的顶视图，表示了M×N的螺旋天线单元的阵列;

图4表示了一个带状线馈线阵;

图5为图4带状线馈线阵的局部。

图1和图2分别表示了根据本发明的平面天线100的透视图和图1的沿A-A剖视图，包括一个M×N的螺旋天线单元，如1[（M-i），（N-j）]，的阵列10，一个第一介质层20，具有顶表面2和底表面3，并设置有M×N的通孔，如4[（M-i），（N-j）]的阵列30，通孔由顶表面2延伸到底表面3，第二介质层40，具有上表面5和下表面6，在上表面5上具有带状线馈线阵50，一个输出探针70，电耦合到带状线馈线阵50，一个保护盖80，由天线罩7和保护层8构成，完全覆盖第一介质层20的顶表面2和M×N的螺旋天线单元，如1[（M-i），（N-j）]的阵列10，其中M，N，i和j为整数，并且i和j是分别小于或等于M和N，螺旋天线单元，如1[（M-i），（N-j）]被设置于第一介质层20的顶表面2。此外，如图2所示，每个M×N的螺旋天线，如1[（M-i），（N-j）]包括螺天线9[（M-i），（N-j）]和附属的直杆端部11[（M-i），（N-j）]，每个直杆端部，如11[（M-i），（N-j）]穿过相应通孔，如4[（M-i），（N-j）]并且被电耦合到带状线馈线阵50，由此同相地组合每个螺旋天线单元的输出信号。另外，输出探针70电耦合到带状线馈线阵50以输出组合的输出信号。

图3为平面天线顶视图，表示了一个M×N的螺旋天线单元阵列。相邻螺旋天线单元之间的距离（Sd）由减小彼此邻近螺旋天线单元的影响的目的来决定，该距离被确定为3/4λg，在本发明中大约为18mm，其中λg为信号的波长。

作为必须使用的带状线馈线阵50的例子，图4表示了一种适用于由16×16螺旋天线单元阵列构成的天线的带状线馈线阵。

如图4所示，由螺旋天线单元接收的信号在到达输出探针70之前组合8次，输出探针70经带状线馈线阵50耦合到中心部13。由于每个接收的信号到达中心部13之前所经过的路径长度和构造都是相同的，因此信号是同相的。此外，如图5所示，带状线馈线阵的宽度不同，以便在信号分流点上阻抗得到匹配。

本发明的描述仅是某个最佳实施例，在以下权利要求所限定的本发明的范围之内，其他修改和变化是可以的。

Claims (1)

1、一种接收直接广播卫星电视信号的天线，包括：

一个M×N的螺旋天线单元阵列，每个螺旋天线单元包括螺旋天线和其附属的直杆端部，其中M和N是整数；

第一介质层，具有顶表面和底表面，并设有M×N的通孔阵列，其中每个通孔从顶表面延伸到底表面，每个直杆端部通过每个通孔，由此支承每个螺旋天线单元；

第二介质层，具有上表面和下表面，带状线馈线阵设置于上表面上，其中每个螺旋天线单元的直杆端部被电耦合到带状线馈线阵，以此同相地组合每个螺旋天线单元的输出信号；

一个输出探针，电耦合到带状线馈线阵，以此输出组合的输出信号；和

一个保护盖，由天线罩和保护层构成，完全覆盖第一介质层的顶表面，包括M×N的螺旋天线单元阵列。

Images