TW202320414A - 相位陣列天線裝置 - Google Patents

Abstract

相位陣列天線裝置（1），包括多個天線元件（2），每個天線元件（2）位於相位陣列天線裝置（1）的對應單元晶胞（3）內，且單元晶胞（3）以不重疊方式彼此相鄰佈置。饋電網路（5）在公共控制單元（4）和相應天線元件（2）之間傳輸天線信號，饋電網路（5）包括多個天線元件傳輸線分段（10），每個分段延伸到天線元件（2）；並具有多個相移裝置（11），對於每個天線元件（2），沿延伸到天線元件（2）的相應天線元件信號傳輸線（10）佈置對應相移裝置（11）。相位陣列天線裝置（1）包括若干饋電傳輸線分段（7），每個饋電傳輸線分段（7）包括沿饋電傳輸線分段（7）分佈的多於兩個過渡結構（9），每個過渡結構（9）提供到對應天線元件傳輸線分段（10）的信號耦合。延伸到單元晶胞（3）的天線元件傳輸線分段（10）的過渡結構（9）被位於饋電傳輸線分段（7）經過或穿過該單元晶胞（3）的方向上，被位於在大於在該方向上測量的單元晶胞（3）延伸的相移距離處。

Description

相位陣列天線裝置

本發明涉及一種相位陣列天線裝置，其具有以空間分佈佈置的多個天線元件，該空間分佈被設計為允許相位陣列天線裝置向不同方向發射和從不同方向接收疊加的射頻信號，由此每個天線元件定位在相位陣列天線裝置的對應單元晶胞內，並且由此單元晶胞以非重疊方式彼此相鄰布置；具有用於在公共控制單元和相應天線元件之間傳輸天線信號的饋電網路，由此饋電網路包括多個天線元件傳輸線分段，每個傳輸線分段延伸到天線元件中；並且具有多個相移裝置，由此對於每個天線元件，沿著延伸到所述天線元件中的相應天線元件信號傳輸線佈置對應的相移裝置。

利用射頻信號操作的相位陣列天線裝置允許發射射頻電磁波束，該射頻電磁波束可以被電子操縱以在不移動天線裝置的情況下指向不同的方向。類似地，許多相位陣列天線裝置也允許在不移動天線裝置的情況下放大來自某個方向的射頻波的接收靈敏度。

在大多數相位陣列天線裝置中，來自發射器射頻電流以正確的相位關係被饋送到個體天線元件，使得來自單獨天線元件的射頻波疊加，並加在一起以增加期望方向上的輻射強度，並抵消以抑制不期望方向上的輻射強度。在相位陣列天線裝置中，來自發射器的功率通過稱為移相器的裝置饋送到許多天線元件，所述移相器可以電子地更改對應天線信號的相應相位，從而將疊加的射頻波束操縱到不同的方向。通常，相位陣列天線裝置必須由許多小天線元件組成，有時包括以預設空間分佈佈置的多於一千個的天線元件。對於許多相位陣列天線裝置，大量天線元件以矩陣空間分佈的方式佈置在一個平面中。即使相鄰天線元件之間的距離可以預設為幾乎任何值，節省空間的佈置也要求該距離近似為λ/2，其中λ是要利用相位陣列天線裝置發射或接收的射頻信號的波長。

對於許多相位陣列天線裝置，每個天線元件被佈置在單元晶胞內，由此單元晶胞在平面內定義了小區域，該區域專用於佈置在該平面內的相應天線元件。該平面可以被分割成多個單元晶胞，每個單元晶胞包括一個天線元件，並且通常還包括其它電極或元件的類似圖案，由此單元晶胞以不重疊但是鄰接的方式覆蓋該平面，並且通常以矩陣形佈置。通常，單元晶胞沒有結構限制，但是可以被視為具有電極和其它元件的重複圖案的天線元件周圍的區域。單元晶胞在給定方向上的延伸等於在所述方向上相鄰天線元件的距離。對於每個單元晶胞，對應的天線元件經由對應的天線元件傳輸線分段連接到控制單元。在具有天線元件的大量單元晶胞的情況下，對於對應數量的天線元件傳輸線分段的空間需求變得巨大，並且顯著地限制了天線元件的可用空間。

為了減少單獨連接到每個天線元件所需的天線元件傳輸線分段的總長度，許多相位陣列天線裝置包括共同饋電網路，該網路以少量第一共同饋電傳輸線分段開始，每個第一共同饋電傳輸線分段分支成兩個單獨的第二共同饋電傳輸線分段。分支可以重複若干次，從而產生具有級聯的共同饋電傳輸線分段的共同饋電網路，直到在N 個分支級之後，最終的共同饋電傳輸線分段的總數等於每個延伸到對應天線元件的天線元件傳輸線分段的所需數量。

然而，為了允許成本有效地製造這樣級聯的共同饋電網路，所有的共同饋電傳輸線分段被佈置在基材層的相同表面上。應該避免共同饋電傳輸線分段的任何交叉或遠離表面的垂直改變。因此，這樣級聯的共同饋電網路對相位陣列天線裝置的設計以及單元晶胞和對應天線元件的佈置施加了若干限制。此外，如果避免了共同饋電傳輸線分段的交叉或重疊，則用於控制單元和天線元件之間的信號傳輸的所得到的共同饋電傳輸線分段和天線元件傳輸線分段的總長度將相當大。

對於許多相位陣列天線裝置，天線元件傳輸線分段的部分或全部長度被設計用作相移元件。對於每個天線元件，存在射頻信號的給定相移，這是獲得預設方向上所有天線元件的疊加射頻信號的峰值強度所需要的。因此，天線元件傳輸線分段通常佈置在天線元件的對應單元晶胞內，對於該天線元件，由延伸到天線元件中並將天線元件與公共控制單元連接的相應天線元件傳輸線分段預設相移。

通過在傳輸線元件的電極之間佈置可調介電材料，利用傳輸線分段作為相移裝置是可能的。然而，可以通過施加電場來控制和修改的可調介電材料的不同介電常數值的範圍是有限的，並且因此可以為沿著這樣的傳輸線分段的信號傳輸預設的最大相移也是有限的。因此，對於許多應用來說，用作相移裝置的傳輸線分段所需的最小長度超過了單元晶胞的最大延伸。

由於用作相移裝置的天線元件傳輸線分段的最小長度比單元晶胞的延伸更長，因此天線元件傳輸線分段通常具有帶有若干彎曲和拐角的螺旋或曲折路線。然而，天線元件傳輸線分段的每個曲線、並且特別是每個拐角，會引起不希望的電磁輻射，從而導致信號品質的損失，並增加相鄰單元晶胞之間的干擾。

因此，需要在控制單元和每個天線元件之間提供有效且節省空間的信號傳輸連接布置，由此減少沿著天線元件傳輸線分段的不希望的電磁輻射。

本發明涉及前面描述的相位陣列天線裝置，由此相位陣列天線裝置包括若干饋電傳輸線分段，由此每個饋電傳輸線分段包括沿著饋電傳輸線分段分佈的多於兩個過渡結構，由此每個過渡結構提供到對應天線元件傳輸線分段中的信號耦合，由此將若干專用天線元件傳輸線分段與相同饋電傳輸線分段連接，並且由此延伸到單元晶胞中的天線元件傳輸線分段的過渡結構被定位在饋電傳輸線分段的方向上，該饋電傳輸線分段以大於在該方向上測量的單元晶胞的延伸的相移距離經過或穿過該單元晶胞。

與分支成兩個次級共同饋電傳輸線分段的共同饋電傳輸線分段相反，饋電傳輸線分段不分支成兩個次級傳輸線分段，而是包括多於兩個過渡結構，由此每個過渡結構允許饋電傳輸線分段與天線元件傳輸線分段的信號耦合。因此，單個饋電傳輸線分段被連接到若干並且可能大量的天線元件傳輸線分段並對其饋電。這顯著減小了將具有相應天線元件的每個單元晶胞連接到饋電網路的公共饋電點或相位陣列天線裝置的控制單元所需的空間。

過渡結構的位置在距經由過渡結構連接到饋電傳輸線分段的單元晶胞一定相移距離處，這允許對應的天線元件傳輸線分段的較小彎曲路線。單元晶胞內的過渡結構和到天線元件的連接之間的相移距離，優選地等於或稍大於作為相移裝置的能力和性能所需的天線元件傳輸線分段的最小長度。因此，天線元件傳輸線分段不必具有強烈彎曲或曲折的路線，這減少了不希望的電磁輻射發射。

根據本發明的優選實施例，相移距離在單元晶胞的一個和兩個延伸之間。對於具有射頻信號的許多應用來說，多於單元晶胞的兩個直徑或最長延伸的距離通常足以使天線元件傳輸線分段充當相移裝置。當前的可調介電材料，比如例如可調液晶材料，提供了一定範圍的介電常數值，該介電常數值允許為沿著天線元件傳輸線分段傳播的射頻信號產生和控制近似360度或更大的相移。天線元件傳輸線分段越短，天線元件傳輸線的路線在距其它電極或導電元件的距離處所需的空間就越小，所述其它電極或導電元件佈置在天線元件傳輸線的相同平面或相同基材層表面內。天線元件傳輸線分段的路線內的彎曲和拐角越少，發射的可能降低信號品質或干擾相位陣列天線裝置內的其它傳輸線或信號處理元件的電磁輻射就越少。

根據本發明的有利方面，後續過渡結構以這樣的方式設計，使得連續過渡結構的天線元件傳輸線分段佈置在饋電傳輸線分段的相對側。因此，源自沿著饋電傳輸線分段的第一過渡結構的天線元件傳輸線可以大部分平行於饋電傳輸線分段延伸，並且經過第二過渡結構，而不需要橫向偏移，以允許源自第二過渡結構並且也沿著饋電傳輸線分段的相同側延伸的另一個天線元件傳輸線分段。在饋電傳輸線分段的兩側交替佈置連續的天線元件傳輸線有助於減少沿著天線元件傳輸線分段的路線。此外，天線元件傳輸線分段相對於饋電傳輸線分段的路線的交替起點和終點允許天線元件和對應單元晶胞的更緊湊和節省空間的佈置。

根據本發明的非常有利的方面，在饋電傳輸線分段的第一側上起始的所有天線元件傳輸線分段在平行於饋電傳輸線分段的方向的第一方向上延伸，而在與第一側相對的饋電傳輸線分段的第二側上起始的所有天線元件傳輸線分段在與第一方向相反的第二方向上延伸。這樣的拓撲被認為是一個附加的和重要的優點，即通過交替連續起始的天線元件傳輸線分段的起點以及方向，容易可能的是經由在第一方向上延伸並從第一側耦合到饋電傳輸線分段的天線元件傳輸線分段，和經由在第二方向上延伸並從第二側耦合到饋電傳輸線分段的天線元件傳輸線分段，交替連接相鄰的天線元件。因此，在對天線元件傳輸線分段沒有附加限制或要求的情況下，相鄰天線元件從天線元件的相對側與相應的天線元件傳輸線分段連接，這可以用於相鄰天線元件的交替極化。天線元件的交替極化導致由相鄰天線元件發射或接收的輻射的180°極化偏移，這提供了不希望的極化的顯著減少，從而導致改進的信號品質。簡而言之，這樣的拓撲允許相位陣列天線設計的順序旋轉的簡單實現。

在本發明的又另一個有利方面，所有天線元件傳輸線分段具有相同的長度。如果天線元件傳輸線分段被用作相移裝置的一部分，則具有相同的長度允許對所有相移裝置實現單一且相同的設計，這便於相移裝置的製造和操作，因為例如向若干相移裝置施加相同的偏置電壓會導致由所述若干相移裝置產生相同的相移。

為了進一步減少沿著天線元件傳輸線分段的不希望的電磁輻射，天線元件傳輸線的所有段部平行於饋電傳輸線分段、或者相對於饋電傳輸線分段成小於50°的角度延伸，相應的天線元件傳輸線經由過渡結構耦合到該饋電傳輸線分段。根據本發明的這個方面，天線元件傳輸線分段不包括具有大於50°的方向改變的任何拐角或彎曲，並且優選地僅包括沿著路線具有45°或更小的方向改變的彎曲。

根據本發明的另一個有利方面，單元晶胞以矩陣形佈置來佈置，並且每個饋電傳輸線分段沿著直線延伸，該直線穿過或經過在矩陣形佈置內沿著直線佈置的多個單元晶胞。不包括任何曲線的饋電傳輸線分段還減少了源自沿著饋電傳輸線分段傳輸的射頻信號的任何不希望的電磁輻射。此外，沿著直線延伸的饋電傳輸線分段的製造在製造期間不容易出現降低相位陣列天線裝置的信號品質和性能的缺陷或不可避免的不準確性。

根據本發明的有利實施例，每個饋電傳輸線分段沿著或通過多於兩個單元晶胞延伸，並且包括用於多於兩個單元晶胞中的每一個的一個過渡結構。因此，提供與控制單元的信號傳輸連接的饋電傳輸線分段和每個相應的天線元件之間的距離相對短，這也減少了天線元件傳輸線分段的空間需求，每個天線元件傳輸線分段將饋電傳輸線分段與對應的天線元件連接。

根據本發明的另外方面，每個饋電傳輸線分段沿著直線延伸。通常，天線元件以及因此還有單元晶胞在空間上以矩陣形佈置定位。對於這樣的矩陣形佈置，饋電傳輸線分段的路線可以是直線，該直線在兩個相鄰的單元晶胞列之間延伸，或者沿著矩陣形佈置單元晶胞內的單元晶胞的直線穿過許多單元晶胞。沿著直線延伸的饋電傳輸線分段還減少了由傳輸線路線內的彎曲或拐角引起的不希望的電磁輻射發射。

根據本發明的有利實施例，饋電傳輸線分段被實現為具有線形微帶電極的微帶傳輸線，該線形微帶電極被佈置在距接地電極一定距離處。用於將信號耦合到天線元件傳輸線分段中的微帶線和過渡結構易於製造。此外，微帶傳輸線所需的接地電極可能是有用的，以便提供背遮罩，該背遮罩防止電磁輻射發射遠離意圖方向並朝向單元晶胞佈置的後側。

在本發明的又另一個並且也有利的實施例中，饋電傳輸線分段被實現為差分對傳輸線，其中兩個類似的差分對電極沿著饋電傳輸線分段延伸。差分對傳輸線不需要接地電極，這允許相位陣列天線裝置的設計的更多選項。此外，沿著差分對傳輸線的信號傳輸較少受到相位陣列天線裝置內出現的、並且無法完全避免的干擾電磁輻射發射的影響。此外，將天線元件傳輸線分段設計為差分對傳輸線也被認為是有利的。然後，饋電傳輸線分段和天線元件傳輸線分段之間的信號耦合所需的過渡結構，不需要將傳輸線的類型從微帶傳輸線改變為差分對傳輸線。

被認為是本發明的非常有利的方面是，每個天線元件傳輸線分段可以被實現為差分對傳輸線，其中兩個類似的差分對電極沿著天線元件傳輸線分段延伸，由此天線元件傳輸線分段的兩個差分對電極中的至少一個與對應的饋電傳輸線分段電隔離。由於天線元件傳輸線分段的兩個差分對電極中的至少一個沒有電連接到饋電傳輸線分段，因此向天線元件傳輸線的兩個差分對電極施加電勢差是可能的，該電勢差獨立於饋電傳輸線分段的任何電勢或電勢差。因此，利用具有可調介電材料的相移裝置是可能的，該可調介電材料佈置在天線元件傳輸線的兩個差分對電極之間或附近，並且向每個相移裝置施加個體偏置電壓是可能的。這允許每個單元晶胞內的天線元件和相移裝置的非常簡單的設計和操作。

根據本發明的方面，過渡結構包括兩個線形過渡電極，由此過渡結構還包括重疊段部，其中兩個線形過渡電極中的至少一個的一部分平行延伸，但是在距饋電傳輸線分段一定距離處，用於從饋電傳輸線分段到天線元件傳輸線分段中的信號耦合，由此兩個線形過渡電極中的每一個延伸到天線元件傳輸線分段的兩個差分對電極中的對應一個。因此，兩個線形過渡電極可以被設計和製造成被設計為差分對傳輸線的天線元件傳輸線分段的對應差分對電極的相應末端段部。重疊部分的長度、特別是平行延伸但在距饋電傳輸線分段一定距離處的線形過渡電極的長度，可以被適配為足以提供強而有效的耦合，但是要盡可能短，以便減小過渡結構所需的空間。因為兩個線形過渡電極中的至少一個沒有電連接到饋電傳輸線分段。不需要例如在基材層的不同表面之間提供電連接的通孔或互連電極結構，這允許簡單且節省成本的製造以及過渡結構的節省空間的設計。

為了提供過渡結構的非常節省成本和空間的設計，兩個線形過渡電極中的一個被設計為平衡-不平衡變換器型線形過渡電極，其相對於另一個線形過渡電極提供180°的相位差。平衡-不平衡變換器型線形過渡電極包括一個U 形延遲段部，其內提供了一種簡單的手段來為沿著天線元件傳輸線分段的信號傳輸提供180°的相位差。

具有若干和可能大量的過渡結構的饋電傳輸線分段允許饋電傳輸線分段和對應大量的天線元件傳輸線分段之間的信號耦合，這使得相位陣列天線裝置的拓撲具有非常小的佔用空間（foot print），這是包括相應天線元件的單元晶胞所需的，但是當與現有技術中已知的傳統相位陣列天線裝置相比時，提供了非常高的性能和效率以及有利的信噪比。此外，通過避免天線元件傳輸線分段的強烈彎曲或曲折路線，可以顯著減少信號沿著這些天線元件傳輸線分段傳輸期間的不希望的電磁輻射，而不會對相位陣列天線裝置的拓撲和設計施加嚴格的限制。

圖1示出了包括多個天線元件2的相位陣列天線裝置1的示意性圖示，由此天線元件2以矩陣形拓撲佈置在平面上。所有天線元件2示意性地圖示為正方形。天線元件2可以是發射或接收電磁輻射的射頻信號的任何設計或類型的輻射元件。該平面可以被分成對應數量的單元晶胞3，每個單元晶胞3包括一個天線元件2和該天線元件2周圍的區域。相鄰的單元晶胞3不重疊，而是彼此緊鄰，並形成與天線元件2的位置適配的矩陣形佈置。單元晶胞3在給定方向上的延伸等於該方向上相鄰天線元件2之間的距離。單元晶胞3的形狀可以是如圖1中所示出的矩形。單元晶胞3也可以具有任何其它形狀，例如蜂窩狀或圓形。單元晶胞3通常沒有結構限制。

相位陣列天線裝置1還包括控制單元4，用於控制由天線元件2接收或發射的射頻信號。控制單元4和每個天線元件2之間的信號傳輸由饋電網路5提供。饋電網路5包括共同饋電網路。共同饋電網路的共同饋電傳輸線分段6源自控制單元4，並且在若干分支之後，延伸到饋電傳輸線分段7中。每個饋電傳輸線分段7在單元晶胞3的矩陣形佈置內沿著單元晶胞3的列8沿著直線延伸。每個饋電傳輸線分段7穿過若干單元晶胞3，並包括對應數量的過渡結構9。每個天線元件2經由天線元件傳輸線分段10連接到對應的過渡結構9，該傳輸線分段10在圖1中未示出，但在圖2至4中示出。因此，源自控制單元4的射頻信號沿著共同饋電傳輸線分段6和沿著饋電傳輸線分段7傳輸，並且經由過渡結構9沿著連續的天線元件傳輸線分段10傳輸到對應的天線元件2。在利用天線元件2接收射頻信號的情況下，射頻信號沿著天線元件傳輸線分段10傳播，並且通過過渡結構9進入對應的饋電傳輸線分段7中，並且經由共同饋電傳輸線分段6朝向控制單元4。

天線元件傳輸線分段10也被設計用於影響射頻信號的相位，並且因此被用作相移裝置11。然而，執行足夠用於有用疊加所有天線元件2的射頻信號的相移所需的天線元件傳輸線分段10的最小長度超過了單元晶胞3的延伸。傳統的相位陣列天線裝置1包括具有螺旋或曲折路線的天線元件傳輸線分段10，其被佈置在對應的單元晶胞3內。然而，沿著天線元件傳輸線分段10的路線的每個彎曲或拐角引起不希望的電磁輻射發射，這影響信號品質並且干擾沿著其它天線元件傳輸線分段或饋電傳輸線分段7的信號傳輸。

為了避免沿著天線元件傳輸線分段10的路線的彎曲和拐角，天線元件傳輸線分段10將給定單元晶胞3的天線元件2與過渡結構9連接，該過渡結構9位於另一單元晶胞3中相移距離d處，相移距離d超過單元晶胞3在任何方向上的延伸。優選地，相移距離d足夠大，以允許天線元件傳輸線分段10的基本直線路線，如圖2至4中示意性圖示的。天線元件傳輸線分段10的路線顯著不同於螺旋或曲折路線，並且主要是直線路線，僅具有小的橫向偏移，該偏移是橋接天線元件2與饋電傳輸線分段7處的過渡結構9的橫向距離所必需的。天線元件傳輸線分段10的設計和路線可以被適配為在沿著天線元件傳輸線分段10的射頻信號的信號傳輸期間引起最小可能的電磁輻射發射。

此外，由於饋電傳輸線分段7的直線路線，將每個天線元件2與控制單元4連接的傳輸線的空間需求顯著小於傳統的共同饋電網路的空間需求。此外，饋電傳輸線分段7的直線路線還減少了在信號沿著饋電傳輸線分段7傳輸期間不希望的電磁輻射發射。

圖2中示意性圖示的設計包括沿著一列8單元晶胞3延伸的饋電傳輸線分段7。饋電傳輸線分段7包括過渡結構9和天線元件傳輸線分段10，每個起始於饋電傳輸線分段7的相同側，並且每個延伸到相同列8單元晶胞3內的下下一個單元晶胞3內的天線元件2。

圖3中示意性圖示的設計包括饋電傳輸線分段7，該饋電傳輸線分段7在饋電傳輸線分段7的相對側連接到天線元件2。對於沿著饋電傳輸線分段7的路線佈置的每個連續過渡結構9，對應的天線元件傳輸線分段10起始於饋電傳輸線分段7的相對側，並且基本上平行於饋電傳輸線分段7延伸，直到下下一個單元晶胞3和位於該單元晶胞3內的天線元件2。由於天線元件傳輸線分段10的交替位置和路線，相應天線元件傳輸線分段10的路線可以甚至比圖2中所示出的天線元件傳輸線分段10的對應路線彎曲得更小。

圖4示意性地圖示了具有若干列8的單元晶胞3的矩陣形佈置的示例性設計，由此相鄰的列8在相應的列8的方向上相對於彼此具有偏移。每個饋電傳輸線分段7連接到若干天線元件傳輸線分段10，這些天線元件傳輸線分段10交替地佈置在饋電傳輸線分段7的相對側。

優選地，天線元件傳輸線分段10被設計和製造為具有兩個差分對電極的差分對傳輸線，這兩個差分對電極基本上平行延伸並且朝向彼此具有一定距離。饋電傳輸線分段7可以被設計和製造為具有線形微帶電極的微帶傳輸線，該線形微帶電極在距平面形接地電極一定距離處延伸。然而，也可能將饋電傳輸線分段7設計和製造為差分對傳輸線，或者將天線元件傳輸線分段10設計和製造為微帶傳輸線。

圖5示意性地圖示了饋電傳輸線分段7的示例性設計，該饋電傳輸線分段7在饋電傳輸線分段7的相對側連接到天線元件2。拓撲的這一方面類似於圖3中所示出的實施例。然而，起始於饋電傳輸線分段7的第一側的天線元件傳輸線分段10的方向，不同於起始於饋電傳輸線分段7的與第一側相對的第二側的天線元件傳輸線分段10的方向。因此，例如，如圖5中所示出的，起始於饋電傳輸線分段7的左側的天線元件傳輸線分段10的方向是向上的，而如圖5中所示出的，起始於饋電傳輸線分段7的右側的天線元件傳輸線分段10的方向是向下的。

圖6示意性地圖示了對應單元3中的天線元件2的矩陣形佈置和連接的另一個示例性實施例。天線元件2的矩陣形佈置的相鄰列相對於彼此沒有偏移。因此，天線元件2沿著直線位於列8和行中。

類似於圖5中所圖示的實施例，起始於饋電傳輸線分段7的第一側的天線元件傳輸線分段10的方向，與起始於饋電傳輸線分段7的與第一側相對的第二側的天線元件傳輸線分段10的方向相反。與圖5的實施例不同，所有天線元件傳輸線分段10具有相等的長度。這樣的拓撲被認為是非常有利的，因為這種拓撲允許以順序旋轉操作天線元件2，即以相鄰天線元件2的相對輻射極化。此外，由於天線元件傳輸線分段10的相同長度，沿著天線元件傳輸線分段10的相移裝置11的設計和控制也可以是相同的。

在圖7中，示出了具有天線元件2的矩陣形佈置的另一個實施例。天線元件2和對應的單元晶胞3的相鄰列相對於彼此具有偏移。饋電傳輸線分段7的相對側上的天線元件傳輸線分段10的佈置以及連續天線元件傳輸線分段10的相對方向類似於圖6中所示出的實施例。此外，圖7示出了朝向每個天線元件傳輸線分段10延伸的偏置電壓線19。每個偏置電壓線19允許將個體偏置電壓施加到對應的天線元件傳輸線分段10的電極，從而控制由對應的相移裝置11施加到沿著天線元件傳輸線分段10傳輸的射頻信號的相移。

圖8示意性地圖示了過渡結構9的示例性實施例，該過渡結構9可以用於在兩個微帶傳輸線之間耦合射頻信號。饋電傳輸線分段7的線形微帶電極12沿著直線延伸。天線元件傳輸線分段10的線形微帶電極14的末端段部13形成線形過渡電極，並且與饋電傳輸線分段7的線形微帶電極14平行、但在距饋電傳輸線分段7的線形微帶電極14一定距離處延伸，由此線形微帶電極14的平行末端段部13的長度被適配和預設，以在饋電傳輸線分段7的線形微帶電極12和天線元件傳輸線分段10的線形微帶電極14之間提供射頻信號的強信號耦合。

圖9示意性地圖示了過渡結構9的另一個示例性實施例，該過渡結構9允許在微帶傳輸線和差分對傳輸線之間耦合射頻信號。第一線形差分對電極16的末端段部15形成線形過渡電極，並且與饋電傳輸線分段7的線形微帶電極12平行、但在距饋電傳輸線分段7的線形微帶電極12一定距離處（並且優選地在另一個基材處）延伸。為了清楚的目的，第一線形差分對電極16利用虛線圖示。在末端段部15之後，第一線形差分對電極16沿著U形延遲路線17延伸，這導致相對於耦合到第二線形差分對電極18中的信號的180°相移。U形延遲路線17也可以被認為是過渡結構9的線形過渡電極的一部分。第二線形差分對電極18可以在有或沒有電連接的情況下連接或耦合到饋電傳輸線分段7的線形微帶電極12。圖8圖示了電連接，其被設計為饋電傳輸線分段7的線形微帶電極12到天線元件傳輸線分段10的分支線形差分對電極18中的分支。

1:天線裝置 2:天線元件 3:單元晶胞 4:控制單元 5:饋電網路 6:共同饋電傳輸線分段 7:饋電傳輸線分段 8:列 9:過渡結構 10:天線元件傳輸線分段 11:相移裝置 12:電極 13:末端段部 14:電極 15:末端段部、電極 16:電極 17:U形延遲路線 18:電極 19:偏置電壓線 d:相移距離

當參考以下詳細描述和附圖時，本發明將被更充分地理解，並且進一步的特徵將變得顯而易見。附圖僅僅是代表性的，並不意圖限制申請專利範圍的範圍。事實上，本領域的普通技術人員在閱讀以下說明書和查看當前附圖時可以領會，在不脫離本發明的創新概念的情況下，可以對其進行各種修改和變化。附圖中描繪的類似部分由相同的附圖標記指代。

[圖1]圖示了相位陣列天線裝置的示意性表示，該相位陣列天線裝置具有佈置在矩陣形圖案內的多個單元晶胞，並且每個單元晶胞包括天線元件，由此每個天線元件經由饋電網路連接到控制單元，用於在控制單元和天線元件之間傳輸射頻信號， [圖2]圖示了一列單元晶胞的示意性俯視圖，由此沿著該列單元晶胞延伸的饋電傳輸線分段包括用於每個單元晶胞的過渡結構，並且具有用於過渡結構和對應天線元件之間的信號傳輸的天線元件傳輸線分段， [圖3]圖示了兩列單元晶胞的示意性俯視圖，由此沿著這些單元晶胞列延伸的饋電傳輸線分段包括具有天線元件傳輸線分段的過渡結構，所述天線元件傳輸線分段被佈置在饋電傳輸線分段的相對側， [圖4]圖示了單元晶胞的矩陣形佈置的示意性俯視圖，其中若干饋電傳輸線分段每個沿著一列單元晶胞延伸， [圖5]圖示了類似於圖3的兩列單元晶胞的示意性俯視圖，但是具有不同的天線元件傳輸線分段的佈置和設計， [圖6]圖示了單元晶胞的矩陣形佈置的示意性俯視圖， [圖7]圖示了單元晶胞的矩陣形佈置的另一個實施例的示意性俯視圖， [圖8]圖示了在微帶傳輸線和微帶傳輸線之間提供信號耦合的過渡結構的示意性俯視圖，以及 [圖9]圖示了在微帶傳輸線和差分對傳輸線之間提供信號耦合的過渡結構的示意性俯視圖。

1:天線裝置

2:天線元件

3:單元晶胞

4:控制單元

5:饋電網路

6:共同饋電傳輸線分段

7:饋電傳輸線分段

8:列

Claims (11)

1. 一種相位陣列天線裝置（1），其具有以空間分佈佈置的多個天線元件（2），所述空間分佈被設計為允許所述相位陣列天線裝置（1）向不同方向發射和從不同方向接收疊加的射頻信號，由此每個天線元件（2）定位在所述相位陣列天線裝置（1）的對應單元晶胞（3）內，並且由此所述單元晶胞（3）以不重疊的方式彼此相鄰佈置；具有用於在公共控制單元（4）和所述相應天線元件（2）之間傳輸天線信號的饋電網路（5），由此所述饋電網路（5）包括多個天線元件傳輸線分段（10），每個分段延伸到天線元件（2）中；並且具有多個相移裝置（11），由此對於每個天線元件（2），沿著延伸到所述天線元件（2）中的所述相應天線元件信號傳輸線（10）佈置對應的相移裝置（11），其特徵在於，相位陣列天線裝置（1）包括若干饋電傳輸線分段（7），由此每個饋電傳輸線分段（7）包括沿著所述饋電傳輸線分段（7）分佈的多於兩個過渡結構（9），由此每個過渡結構（9）提供到對應的天線元件傳輸線分段（10）中的信號耦合，從而將若干專用天線元件傳輸線分段（10）與相同饋電傳輸線分段（7）連接，並且由此延伸到單元晶胞（3）中的天線元件傳輸線分段（10）的過渡結構（9）被定位在饋電傳輸線分段（7）經過或穿過該單元晶胞（3）的方向上，被定位在大於在該方向上測量的所述單元晶胞（3）的延伸的相移距離處。
2. 根據請求項1所述的相位陣列天線裝置（1），其特徵在於，所述相移距離在所述單元晶胞（3）的一個和兩個延伸之間。
3. 根據請求項1或2所述的相位陣列天線裝置（1），其特徵在於，後續過渡結構（9）以這樣的方式設計，使得沿著饋電傳輸線分段（7）的連續過渡結構（9）的所述天線元件傳輸線分段（10）佈置在所述饋電傳輸線分段（7）的相對側。
4. 根據請求項3所述的相位陣列天線裝置（1），其特徵在於，源自所述饋電傳輸線分段（7）的第一側的所有天線元件傳輸線分段（10）在平行於所述饋電傳輸線分段（7）的方向的第一方向上延伸，而源自所述饋電傳輸線分段（7）的與所述第一側相對的第二側的所有天線元件傳輸線分段（10）在與所述第一方向相對的第二方向上延伸。
5. 根據請求項1或2所述的相位陣列天線裝置（1），其特徵在於，所有天線元件傳輸線分段具有相同的長度。
6. 根據請求項1或2所述的相位陣列天線裝置（1），其特徵在於，所述天線元件傳輸線分段（10）的所有段部平行於所述饋電傳輸線分段（7）延伸，或者相對於所述饋電傳輸線分段（7）成小於50°的角度延伸，所述相應的天線元件傳輸線分段（10）經由所述過渡結構（9）耦合到所述饋電傳輸線分段（7）。
7. 根據請求項1或2所述的相位陣列天線裝置（1），其特徵在於，所述單元晶胞（3）以矩陣形佈置方式佈置，並且所述饋電傳輸線分段（7）的每一個沿著直線延伸，所述直線穿過或經過沿著直線佈置的多個單元晶胞（3）。
8. 根據請求項1或2所述的相位陣列天線裝置（1），其特徵在於，所述饋電傳輸線分段（7）被實現為具有線形微帶電極（12）的微帶傳輸線，所述線形微帶電極（12）被佈置在距平面形接地電極一定距離處。
9. 根據請求項1或2所述的相位陣列天線裝置（1），其特徵在於，所述饋電傳輸線分段（7）被實現為差分對傳輸線，其中兩個類似的線形差分對電極沿著所述饋電傳輸線分段（7）延伸。
10. 根據請求項1或2所述的相位陣列天線裝置（1），其特徵在於，所述天線元件傳輸線分段（10）的每一個被實現為差分對傳輸線，其中兩個類似的差分對電極（16，18）沿著所述天線元件傳輸線分段（10）延伸，由此所述天線元件傳輸線分段（10）的所述兩個差分對電極（16）中的至少一個與所述對應的饋電傳輸線分段（7）電隔離。
11. 根據請求項10所述的相位陣列天線裝置（1），其特徵在於，所述過渡結構（9）包括兩個線形過渡電極（12，15），由此所述過渡結構（9）還包括重疊段部，其中所述兩個線形過渡電極中的至少一個（15）的一部分與所述饋電傳輸線分段（7）平行但在距所述饋電傳輸線分段（7）一定距離處延伸，用於將信號從所述饋電傳輸線分段（7）耦合到所述天線元件傳輸線分段（10）中，由此所述兩個線形過渡電極（12，15）中的每一個延伸到所述天線元件傳輸線分段（10）的所述兩個差分對電極（18，16）中的對應一個中。

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