CN1278114A - 双槽缝阵列天线 - Google Patents

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本杰明·拉尔夫
蔡明儒
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Abstract

一种天线(100),具有阵列槽缝对,其中被传送能量的E－平面射线宽度可以控制。天线包括至少一对由一微带(122)供电的槽缝(118、120),和设在槽缝(118、120)之间并与之平行的电场屏障(140、142、144)。电场屏障在槽缝天线(100)的前板(110)和后板(112)之间延伸。电场屏障之间的距离用来把天线调节(或调频)至一个特定的传送或接收频率,槽缝之间的距离用来控制传送能量的E－平面射线宽度。当槽缝设成相互接近,射线宽度更宽,槽缝相互隔开远,则射线宽度窄。电场屏障可以是一系列隔开的导体(132)或连续的带。

Description

双槽缝阵列天线
本发明涉及天线，更具体地涉及槽缝天线。
图1示出了现有技术的槽缝天线6。槽缝天线6包括前板10和后板12，中间隔着垫块14。后板12典型地由导体材料制成，前板10包括上面的非导电层16和下面的导电层18。在导电层16的表面设有微带20以提供要传送或接收的信号的通道。微带的端部延伸过导电层18中的槽缝22。当要传送的信号提供到微带20上，电磁能量沿Z方向传送，电场沿Y方向极化。不幸的是，这种安排对Y-Z平面的射线宽度不能控制。
图2示出现有技术有槽缝阵列的槽缝天线，图中只示出微带和槽缝。该槽缝阵列天线使用类似图1的设计制出。在该结构中，微带30把要传送的信号供送过槽缝32。这导致电磁能量沿Z方向传送，电场沿Y方向极化。在图2中，Z方向是从图面对着阅读者的方向。该设计也不控制Y-Z平面的射线宽度。
本发明提供了一种具有槽缝阵列的槽缝天线，其中传送能量的射线宽度可以控制。天线包括至少一对槽缝，由一个微带供电，和设成与槽缝平行的电场屏障。电场屏障在槽缝天线的前板和后板之间延伸。电场屏障之间的距离用来把天线调节(或调频)到特定的传送或接收频率，槽缝之间的距离用来控制传送能量的射线宽度。当槽缝设成相互接近，射线变宽，而当槽缝相互拉远，射线变窄。在一个实施例中，电场屏障是一系列密排的导体，而在另一实施例中，电场屏障是一个导电带。
图1示出现有技术的槽缝天线组件；
图2示出现有技术的沿Y方向有极性的槽缝阵列天线；
图3示出有一对槽缝的槽缝天线，电场屏障设在槽缝之间与槽缝平行；
图4示出一个网式导电带；
图5示出一个实心导电带；和
图6示出带有电场屏障的线性的槽缝对。
图3示出缝槽天线100，包括前板110和后板112。前板110包括非导电层114和导电层116。槽缝118和120是在导电层116中的孔。设在非导电层114的微带122提供了供到槽缝118、120及从其接收的信号的信号通道。微带段124延伸过槽缝118，并提供了到槽缝118的信号通道。微带段126延伸过槽缝120和提供到槽缝120的信号通道。要传送(或接收)的信号典型地在点128提供到微带122(或从微带接收到)，接地点在点130。点130与导电层116的电接触。
导电层116是与后板112电接触，后板112典型地处在地面电势。导体132提供了导电层116和后板之间的电连接。导体132安排成与微带段124、126垂直的直线上。导体132构成与长的槽缝边(如外边134和内边136)平行的电场屏障。电场屏障在导电层116和后板112之间延伸。用导体132形成的电场屏障140设在槽缝118和120之间。也用导体132形成的电场屏障分别设在槽缝118、120的外边134。
电场屏障可由一系列导体形成，如由隔开传送/接收的信号波长距离的约五分之一或更小的电线构成。电场屏障也可用一系列电线、螺钉或其它导体构成。如果导体具有足够的机械强度把前板110和后板112固定在它们相应的位置上，在前板110和后板112之间可以不需要分开的支承。应该注意可以用分开的导体132或单一的连续的导电带构成电场屏障140、142、144。图4示出成网或栅栏形式的连续的导电带。图5示出成导电壁或导电带形式的连续的导电带。电场屏障140、142、144可用密排的实心零件或带孔零件构成使得对于天线工作的频率范围形成一个电场屏障。
当一个要传送的信号提供到微带118上，一个沿Y方向极化的电场沿着Z方向发射出在Y-Z平面上形成一个传送(或接收)射线。槽缝118、120的长度150约为要传送的信号的波长的一半，而槽缝118、120的宽度约为要传送的信号的波长的1/8到1/10。前板110和后板112之间的间隔约为波长的1/8到1/10。电场屏障之间的距离154决定天线的共振频率，其中距离154的高值产生低的共振频率，而距离154的低值产生高的共振频率。在各种情形下，共振频率应选定为与天线的传送或接收频率相当。槽缝118、120之间的距离156决定传送能量的射线宽度。射线宽度是λ/d的函数，式中，λ相当于与天线有关的传送或接收频率的波长，d是距离156。大的d值产生窄的射线宽度，而小的d值产生宽的射线宽度。
图6示出在槽缝之间有与槽缝平行的电场屏障的直线阵列的槽缝对。微带180把要传送的信号供到槽缝对182、184、186、188。槽缝对有在外边192的外面的电场屏障190和在外边196外面的电场屏障194。另外，电场屏障198把各对中的槽缝分开。图6的安排导致传送信号由图面对着阅读者传出(Z方向)，电场沿Y方向极化。如前面所述，在Y-Z平面中的射线宽度由各槽缝对的槽缝之间的间隔控制。在电场屏障之间的间隔和各槽缝的尺寸基于与天线相关的传送和接收频率。可以建立多于四对槽缝或小于四对槽缝的阵列。另外，可以安排具有多于一列的槽缝对的阵列。

Claims (10)

1.一种天线，包括：
一前板(110)，前板(110)有一导电层(116)及一信号导体(122)，导电层(116)有至少一个第一槽缝(118)及一个第二槽缝(120)，信号导体(122)有至少一个第一导体段(124)及一个第二导体段(126)，一个非导体(114)把信号导体(122)与导电层隔开，第一导电段(124)延伸过第一槽缝(118)，而第二导电段(126)延伸过第二槽缝(120)；和
一个导电后板(112)，与前板(110)平行，并与导电层(116)电连接，其特征在于：
一个第一电场屏障(140)，设在第一槽缝(118)和第二槽缝(120)之间，并在前板(110)和后板(112)之间延伸，电场屏障(140)与前板(110)及后板(112)电接触，并与长槽缝边平行；
一个第二电场屏障(142)，设在第一槽缝(118)的外边(134)的外面并在前板(110)和后板(112)之间延伸，第二电场屏障(142)与前板(110)及后板(112)电连接，和与长槽边平行；和
一个第三电场屏障(144)，设在第二槽缝(120)的外边(134)的外面，并在前板(110)和后板(112)之间延伸，第三电场屏障(144)与前板(110)和后板(112)电接触，和与长槽缝边平行。
2.按照权利要求1所述的天线，其特征在于第一电场屏障(140)、第二电场屏障(142)和第三电场屏障(144)中至少一个是一系列隔开的导体(132)。
3.按照权利要求1所述的天线，其特征在于第一电场屏障(140)、第二电场屏障(142)和第三电场屏障(144)中至少一个是连续的导体。
4.按照权利要求3所述的天线，其特征在于第一电场屏障(140)、第二电场屏障(142)和第三电场屏障(144)中至少一个是网带。
5.按照权利要求3所述的天线，其特征在于第一电场屏障(140)、第二电场屏障(142)和第三电场屏障(144)中至少一个是实心的带。
6.一种天线，包括：
一前板(110)，前板(110)有一导电层(116)和一信号导体(180)，导电层(116)有至少第一对槽缝(182)，信号导体(180)有至少第一对导体段，一个非导体(114)把信号导体(180)与导电层隔开，第一对导体段有第一段延伸过第一对槽缝(182)中的第一槽缝，和第二段延伸过第二对槽缝(182)中的第二槽缝；和
一导电后板(112)，与前板(110)平行并与导电层(116)电连接，其特征在于：
第一电场屏障(198)，设在第一和第二槽缝之间并在前板(110)和后板(112)之间延伸，第一电场屏障(198)与前板(110)和后板(112)电接触和与长槽缝边平行；
第二电场屏障(190)，设在第一槽缝的外边(192)的外面和在前板(110)和后板(112)之间延伸，第二电场屏障(190)与前板(110)和后板(112)电接触和与长槽缝边平行；和
第三电场屏障(194)，设在第二槽缝的外边(196)的外面和在前板(110)和后板(112)之间延伸，第三电场屏障(194)与前板(110)和后板(112)电接触和与长槽缝边平行。
7.按照权利要求6所述的天线，其特征在于所述的第一电场屏障(198)、第二电场屏障(190)和第三电场屏障(194)中至少一个是一系列隔开的导体(132)。
8.按照权利要求6所述的天线，其特征在于所述的第一电场屏障(198)、第二电场屏障(190)和第三电场屏障(194)中至少一个是连续的导体。
9.按照权利要求8所述的天线，其特征在于所述的第一电场屏障(198)、第二电场屏障(190)和第三电场屏障(194)中至少一个是网带。
10.按照权利要求8所述的天线，其特征在于所述的第一电场屏障(198)、第二电场屏障(190)和第三电场屏障(194)中至少一个是实心带。
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