CN111699593A - 圆顶形相控阵天线 - Google Patents

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Abstract

提供了一种相控阵天线。相控阵天线包括圆顶形衬底。相控阵天线还包括设置在衬底上的多个天线元件。

Description

圆顶形相控阵天线
优先权声明
本申请基于申请日为2018年2月9日、题为“Dome-Shaped Scanned AntennaAssembly”的第62/628，572号美国临时申请，并要求其优先权，该申请通过引用并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及相控阵天线。
背景技术
相控阵天线可用于各种应用。例如，相控阵天线可以用于雷达系统。示例相控阵天线可以包括多个天线元件和多个移相器。每个天线元件可以与多个移相器中相对应的移相器通信。此外，每个移相器的操作可以经由计算设备来控制。以这种方式，计算设备可以控制移相器的操作，从而以电子地方式操纵相控阵天线的辐射图案，而无需物理地移动多个天线元件。
发明内容
本公开的实施例的方面和优点将在以下描述中部分阐述，或者可以从描述中获知，或者可以通过实施例的实践获知。
在一个方面，根据本公开的示例实施例提供了相控阵天线。相控阵天线包括圆顶形衬底。相控阵天线还包括设置在圆顶形衬底上的多个天线元件。
在另一方面，根据本公开的示例实施例提供了相控阵天线。相控阵天线包括圆顶形衬底。相控阵天线还包括设置在圆顶形衬底的内表面上的多个天线元件。
在又一方面，根据本公开的示例实施例提供了相控阵天线。相控阵天线包括圆顶形衬底。相控阵天线还包括设置在圆顶形衬底的外表面上的多个天线元件。
参考以下描述和所附权利要求，各种实施例的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解。结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并与说明书一起用于解释相关原理。
附图说明
参考以下描述和所附权利要求，各种实施例的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解。结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并与说明书一起用于解释相关原理。
图1描绘了根据本公开的示例实施例的相控阵天线；
图2描绘了根据本公开的示例实施例的相控阵天线的截面图；
图3描绘了根据本公开的示例实施例的相控阵天线的截面图；以及
图4描绘了根据本公开的示例实施例的相控阵天线的第一天线和相控阵天线的第二天线。
具体实施方式
现在将详细参考实施例，其一个或多个示例在附图中示出。每个示例都是通过对实施例的解释来提供的，而不是对本公开的限制。事实上，对于本领域的技术人员来说显而易见的是，可以对实施例进行各种修改和变化，而不脱离本公开的范围或精神。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以与另一个实施例一起使用，以产生又一个实施例。因此，本公开的方面旨在覆盖这些修改和变化。
本公开的示例方面针对相控阵天线。相控天线阵列可以包括圆顶形衬底。相控阵天线可以包括多个天线元件。多个天线元件中的每个天线元件可以设置在圆顶形衬底上。例如，在一些实施方式中，多个天线元件可以设置在圆顶形衬底的内表面上。以这种方式，经由多个天线元件发送或接收的RF信号通过圆顶形衬底传播。在替代实施方式中，多个天线元件可以设置在圆顶形衬底的外表面上。以这种方式，RF信号可以经由多个天线元件发送或接收，而不通过圆顶形衬底传播。
在一些实施方式中，多个天线元件中的一个或多个天线元件可以是缝隙(slot)天线。例如，多个天线元件中的第一天线元件和多个天线元件中的第二天线元件可以各自限定一个或多个缝隙。在一些实施方式中，由第一天线元件限定的一个或多个缝隙可以不同于由第二天线元件限定的一个或多个缝隙。例如，由第一天线元件限定的一个或多个缝隙的尺寸可以不同于由第二天线元件限定的一个或多个缝隙的尺寸。可替代地或附加地，由第一天线元件限定的一个或多个缝隙的形状可以不同于由第二天线元件限定的一个或多个缝隙的形状。以这种方式，与第一天线元件相关联的辐射图案可以不同于与第二天线元件相关联的辐射图案。
在一些实施方式中，多个天线元件中的一个或多个天线元件可以是贴片天线。例如，一个或多个贴片天线可以设置在圆顶形衬底的表面上。在一些实施方式中，一个或多个贴片天线可以设置在圆顶形衬底的内表面上。可替代地，一个或多个贴片天线可以设置在圆顶形衬底的外表面上。在一些实施方式中，贴片阵天线可以包括第一贴片天线和第二贴片天线。第一贴片天线和第二贴片天线可以分别具有第一辐射图案和第二辐射图案。在一些实施方式中，第一辐射图案可以不同于第二辐射图案。
在一些实施方式中，多个天线元件可以各自具有任何合适的形状。例如，多个天线元件中的一个或多个天线元件可以具有四边形、椭圆形、螺旋形或多边形。在一些实施方式中，多个天线元件中的天线元件的形状可以取决于天线元件在圆顶形衬底上的位置。
本公开的相控阵天线可以提供许多技术益处。例如，圆顶形衬底允许多个天线元件以改善相控阵天线的辐射图案的方式放置在衬底上。更具体地，多个天线元件可以被放置在圆顶形衬底上，使得辐射图案可以更全向。此外，圆顶形衬底允许多个天线元件中的每个天线元件的辐射图案在没有机械组件(例如，伺服马达)的帮助下被操纵。
应当理解，本公开的相控阵天线可以用于任何合适的目的。例如，在一些实施方式中，相控阵天线可以用于雷达系统。在替代实施方式中，相控阵天线可以用于电信系统。
如本文所用，术语“约”与数值结合使用是指所述量的20％以内。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用，以将一个组件与另一个组件区分开来，并且不旨在表示各个组件的位置或重要性。
现在参考图1，根据本公开的示例实施例提供了相控阵天线100。如图所示，相控阵天线100可以限定包括圆周方向C和径向方向R的坐标系。相控阵天线100可以包括圆顶形衬底110。圆顶形衬底110可以限定空腔112。在一些实施方式中，空腔112可以填充有任何合适的介电材料。在替代实施方式中，空腔112可以是中空的(例如，填充有空气)。
应当理解，圆顶形衬底110可以由陶瓷、氧化铝、蓝宝石、砷化镓、聚四氟乙烯(例如特氟龙)或任何外部合适的材料形成。还应该理解，圆顶形衬底110可以由具有任何合适介电常数的材料形成。例如，在一些实施方式中，圆顶形衬底110可以由介电常数在约2与约10之间的材料形成。如下面将更详细讨论的，相控阵天线100可以包括设置在圆顶形衬底110上的多个天线元件120。
现在简要参考图2，多个天线元件120可以设置在圆顶形衬底110的内表面114上(即，面朝圆顶形衬底110的中心或中心轴130的表面)。当多个天线元件120设置在圆顶形衬底110的内表面114上时，多个天线元件120可以设置在由圆顶形衬底110限定的空腔112内。以这种方式，多个天线元件120可以至少部分地从视野中隐藏。如图所示，多个天线元件120中的每个天线元件可以被弯曲以符合圆顶形衬底110的形状(例如，圆顶)。以这种方式，多个天线元件120可以设置在圆顶形衬底110的内表面114上。应当理解，当多个天线元件120设置在衬底110的内表面114上时，经由多个天线元件120发送或接收的RF信号可以穿过圆顶形衬底110传播。
现在参考图3，多个天线元件120可以设置在圆顶形衬底110的外表面116上(即，背离衬底110的中心130的表面)。当多个天线元件120设置在圆顶形衬底110的外表面116上时，多个天线元件120不设置在由圆顶形衬底110限定的空腔112内。以这种方式，多个天线元件120可以是可见的。如图所示，多个天线元件120中的每个天线元件可以被弯曲以符合圆顶形衬底110的形状(例如，圆顶)。以这种方式，多个天线元件120可以设置在圆顶形衬底110的外表面116上。应当理解，当多个天线元件120设置在圆顶形衬底110的外表面116上时，经由多个天线元件120发送或接收的RF信号不会穿过圆顶形衬底110传播。
在一些实施方式中，多个天线元件120可以被分散单位距离。例如，天线元件120可以各自与圆顶形衬底110上的特定相对应的位置相关联。在两个或更多天线元件120处接收的不同电信号可以由驱动电路(未示出)组合或比较，以准确地识别输入无线信号的方向。因此，相控阵天线100可以以全向方式、以高天线增益工作。
在一些实施方式中，多个天线元件120中的每个天线元件可以被调谐成在远离中心130的方向上以特定的天线增益发送或接收RF信号。波束控制/形成可以通过改变来自各个天线元件120的信号的相位和/或定时来选择性地确定。例如，在一些实施方式中，对于特定方向，多个天线元件120中的天线元件可以具有比相邻天线元件更高的天线增益。然而，在不同方向上，相邻天线元件可以具有比该天线元件更高的天线增益。
在一些实施方式中，多个天线元件120中的每个天线元件可以由任何合适的导电材料(例如，铜、金、银或其组合)形成。可替代地或附加地，多个天线元件120可以各自具有相同的形状、尺寸和/或面积。在替代实施方式中，多个天线元件120中的每个天线元件可以具有不同的形状、尺寸和/或面积。
现在参考图4，多个天线元件120(图1和2)中的第一天线元件122和多个天线元件120中的第二天线元件124可以是缝隙天线。应当理解，多个天线元件中的更多或更少的天线元件可以是贴片天线。例如，在一些实施方式中，多个天线元件120中的每个天线元件可以是缝隙天线。
如图所示，第一天线元件122和第二天线元件124可以各自分别限定一个或多个缝隙126和128。在一些实施方式中，由第一天线元件122限定的一个或多个缝隙126可以不同于由第二天线元件124限定的一个或多个缝隙128。例如，由第一天线元件122限定的一个或多个缝隙126的尺寸可以不同于由第二天线元件124限定的一个或多个缝隙128的尺寸。可替代地或附加地，由第一天线元件122限定的一个或多个缝隙126的形状可以不同于由第二天线元件124限定的一个或多个缝隙128的形状。以这种方式，与第一天线元件122相关联的辐射图案可以不同于与第二天线元件124相关联的辐射图案。
在一些实施方式中，多个天线元件120中的一个或多个天线元件可以是贴片天线。例如，一个或多个贴片天线可以设置在圆顶形衬底110上(图1)。在一些实施方式中，一个或多个贴片天线可以设置在圆顶形衬底100的内表面114(图1)上。可替代地，一个或多个贴片天线可以设置在圆顶形衬底110的外表面116(图1)上。在一些实施方式中，贴片阵天线可以包括第一贴片天线和第二贴片天线。第一贴片天线和第二贴片天线可以分别具有第一辐射图案和第二辐射图案。在一些实施方式中，第一辐射图案可以不同于第二辐射图案。
在一些实施方式中，多个天线元件120(图1)可以各自具有任何合适的形状。例如，多个天线元件120中的一个或多个天线元件可以具有四边形、椭圆形、螺旋形或多边形。在一些实施方式中，多个天线元件120(图1)中的天线元件的形状可以取决于天线元件在圆顶形衬底110(图1)上的位置。
虽然已经参照本主题的具体示例实施例详细描述了本主题，但是应当理解，本领域技术人员在理解了前述内容后，可以容易地对这些实施例进行替换、变化和等同。因此，本公开的范围是示例性的，而不是限制性的，并且本主题公开不排除对本主题的修改、变化和/或添加，这对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。

Claims (20)

1.一种限定圆周方向和径向的相控阵天线，所述相控阵天线包括：
圆顶形衬底；和
多个天线元件，设置在所述圆顶形衬底上。
2.根据权利要求1所述的相控阵天线，其中，所述多个天线元件设置在所述圆顶形衬底的内表面上。
3.根据权利要求2所述的相控阵天线，其中：
经由所述多个天线元件发射的射频(RF)信号穿过所述圆顶形衬底传播；并且
经由所述多个天线元件接收的RF信号穿过所述圆顶形衬底传播。
4.根据权利要求2所述的相控阵天线，其中，所述多个天线元件设置在由所述圆顶形衬底限定的空腔内。
5.根据权利要求1所述的相控阵天线，其中，所述多个天线元件设置在所述圆顶形衬底的外表面上。
6.根据权利要求5所述的相控阵天线，其中，由所述圆顶形衬底限定的空腔填充有介电材料。
7.根据权利要求1所述的相控阵天线，其中，所述多个天线元件中的每个天线元件限定一个或多个缝隙。
8.根据权利要求7所述的相控阵天线，其中，由所述多个天线元件中的第一天线元件限定的一个或多个缝隙不同于由所述多个天线元件中的第二天线元件限定的一个或多个缝隙。
9.根据权利要求8所述的相控阵天线，其中，由所述第一天线元件限定的一个或多个缝隙的尺寸不同于由所述第二天线元件限定的一个或多个缝隙的尺寸。
10.根据权利要求8所述的相控阵天线，其中，由所述第一天线元件限定的一个或多个缝隙的形状不同于由所述第二天线元件限定的一个或多个缝隙的形状。
11.根据权利要求8所述的相控阵天线，其中，与所述第一天线元件相关联的辐射图案不同于与所述第二天线元件相关联的辐射图案。
12.根据权利要求1所述的相控阵天线，其中：
经由所述多个天线元件发射的射频(RF)信号的频率在100兆赫兹(MHz)与100千兆赫兹(GHz)之间；并且
经由所述多个天线元件接收的RF信号的频率在100MHz与100GHz之间。
13.根据权利要求1所述的相控阵天线，其中，所述多个天线元件沿着所述圆周方向彼此等距隔开。
14.根据权利要求1所述的相控阵天线，其中，所述多个天线元件彼此具有相同的尺寸。
15.一种限定径向和圆周方向的相控阵天线，所述相控阵天线包括：
圆顶形衬底；
多个天线元件，设置在所述圆顶形衬底的内表面上。
16.根据权利要求15所述的相控阵天线，其中：
经由所述多个天线元件发射的射频(RF)信号穿过所述圆顶形衬底传播；并且
经由所述多个天线元件接收的RF信号穿过所述圆顶形衬底传播。
17.根据权利要求15所述的相控阵天线，其中，所述多个天线元件中的每个天线元件限定一个或多个缝隙。
18.根据权利要求15所述的相控阵天线，其中，由所述多个天线元件中的第一天线元件限定的一个或多个缝隙不同于由所述多个天线元件中的第二天线元件限定的一个或多个缝隙。
19.一种限定径向和圆周方向的相控阵天线，所述相控阵天线包括：
圆顶形衬底；
多个天线元件，设置在所述圆顶形衬底的外表面上。
20.根据权利要求19所述的相控阵天线，其中，所述多个天线元件中的一个或多个天线元件是贴片天线。
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