TWI580106B - 用於寬頻應用的脊狀波導管陣列 - Google Patents

Description

用於寬頻應用的脊狀波導管陣列

本發明關於波導天線，且具體來說涉及脊狀波導管陣列天線。

習知的導管陣列天線至少可分為垂直極化與水準極化兩種。圖1A為一種垂直極化波導管陣列天線100，包含波導管槽孔110，使信號沿著波導管槽孔110向縱軸112的方向(即z-軸)傳播，而在縱軸112的橫向長度中，該導波管槽孔110主要包含寬度113(即沿著x-軸)以及高度114(即沿著y-軸)，而該波導管陣列天線100的低頻頻率是由寬度113決定。一般而言，該寬度113通常為0.5λ波長長度，其中波導管槽孔110包含多數邊緣槽孔122、124，每個夾角α相對於高度114軸向方向分成正極與負極角度，且該垂直極化的波導管陣列天線100的頂端具有一蓋體130。

再請參閱圖1B，圖1B所示為垂直極化的波導管陣列天線100在圖1A的場形圖，該場形圖中包括方位輻射場形152和仰角場形154，如圖所示，方位角場形152顯示8dB的變化量。

水準極化的波導管陣列天線200如圖2A所示，波導管槽孔210的信號順著波導管本體槽孔210向縱軸212(即z-軸)傳播，而該水準極化的波導管陣列天線200的低頻頻率是由寬度213尺寸加以定義， 一般的尺寸為0.5λ，而波導管槽孔210更進一步包含有數個縱向槽孔220，而各槽孔220以偏移中心線縱軸212距離±d作定義，其相鄰的槽孔220沿中心線交錯排列，且在該水準極化的波導管陣列天線200的頂端具有一蓋體230。

圖2B所示為水準極化波導管陣列天線200在圖2A中的輻射場形，該場形圖中包括方位輻射場形252和仰角場形254，如圖所示，方位角場形252顯示4dB的變化量。

上述垂直極化波導管陣列天線100與水準極化的波導管陣列天線200在輻射場形方位所涵蓋的範圍有很大的變化，也就是說，在使用者的立場上水準訊號在涵蓋的範圍上有很大的變化；因此，高功率發射機或高增益天線發射水準訊號提供給每個使用者時，會因為變化量大而受到相關的限制，雖然一般槽孔陣列天線適合在高功率傳輸及接收應用，但無法部署應用在需要均一性涵蓋的區域中。

美國專利號8,604,990描述一種脊狀波導管陣列，其可操作以提供均一的涵蓋。然而，一種具有可在寬頻應用的脊狀波導管陣列將更為有利。

根據本發明的一個實施例，現在呈現用以提供與常規波導管陣列相比更寬頻帶的輻射場形圖的脊狀波導管陣列。脊狀波導管陣列的示例性實施例包含波導管本體，其具有界定波導管本體的縱軸的一或多個壁。波導管本體包含具有設置在其上的多個槽孔的變窄波導部分，所述槽孔沿著縱軸延伸，所述波導管本體進一步通過縱向中心線表徵。波導管本體界定具有主要尺寸和次要尺寸的波導開口，其中所述波導開口的主要尺寸小於既定用於在其中傳播的信號的二分之一波長。多個槽孔中的每個槽孔通過槽孔面積、從所述槽孔的中心延伸到縱向中心線的槽孔偏移距離、以及從所述槽孔的中心延伸到相鄰 槽孔的中心的槽孔到槽孔分隔距離表徵。對於一系列多個槽孔，槽孔面積、槽孔偏移距離以及槽孔到槽孔分隔距離中的每一者依次減小。

在一個實施例中，槽孔面積包含槽孔寬度和槽孔長度。進一步關於此實施例，對於一系列多個槽孔，槽孔長度、槽孔寬度、槽孔偏移距離以及槽孔到槽孔分隔距離中的每一者依次減小。

在另一實施例中，相鄰槽孔在相反方向上從縱向中心線偏移。

在另一實施例中，脊狀波導管陣列包含脊狀波導管陣列的第一端，和經耦合以接收發射信號的第二端。在此實施例中，具有最小槽孔面積、槽孔偏移和槽孔到槽孔分隔距離中的每一者的槽孔位於接近於第二端處，且具有最大槽孔面積、槽孔偏移距離和槽孔到槽孔分隔距離的槽孔位於接近於第一端處。

100‧‧‧垂直極化波導管陣列天線

110‧‧‧波導管槽孔

112‧‧‧縱軸

113‧‧‧寬度

114‧‧‧高度

122、124‧‧‧邊緣槽孔

130‧‧‧蓋體

152‧‧‧方位輻射場型

154‧‧‧仰角場形

200‧‧‧水平極化波導管陣列天線

210‧‧‧波導管槽孔

212‧‧‧縱軸

213‧‧‧寬度

214‧‧‧高度

220‧‧‧縱向槽孔

230‧‧‧蓋體

252‧‧‧方位輻射場型

254‧‧‧仰角場形

300‧‧‧垂直極化脊狀波導管陣列天線

310‧‧‧波導管本體

310b、310c‧‧‧波導管

310a‧‧‧內部表面

311a、311c‧‧‧側邊

311b、311d‧‧‧鄰邊

312‧‧‧縱軸

313‧‧‧寬度尺寸

314‧‧‧高度尺寸

315‧‧‧波導管開口

318‧‧‧脊狀波導管

318a、318b‧‧‧脊狀部

322‧‧‧第一槽孔

324‧‧‧第二槽孔

330‧‧‧蓋體

352‧‧‧方位輻射場型

400‧‧‧水平極化脊狀波導管陣列天線

410‧‧‧波導管本體

411a、411b‧‧‧波導管

412‧‧‧縱軸

413‧‧‧寬度尺寸

414‧‧‧高度尺寸

415‧‧‧波導管開口

416‧‧‧波導管

418₁、418₂‧‧‧脊狀波導管

418a、418b‧‧‧脊狀部

419‧‧‧間距

422‧‧‧第一槽孔

424‧‧‧第二槽孔

422a、424a‧‧‧槽孔

430‧‧‧蓋體

452‧‧‧方位輻射場型

454‧‧‧仰角輻射場形

500‧‧‧陣列

510‧‧‧波導管本體

511a‧‧‧漸進式波導部分

511b‧‧‧漸進式波導部分

512‧‧‧縱軸

513‧‧‧尺寸

514‧‧‧尺寸

515‧‧‧波導開口

516‧‧‧變窄/脊形波導部分

517‧‧‧主要尺寸

518‧‧‧次要尺寸

522‧‧‧槽孔

522a‧‧‧槽孔

524‧‧‧槽孔

524a‧‧‧槽孔

530‧‧‧蓋體

531‧‧‧第一端

532‧‧‧第二端

533‧‧‧輸入埠

圖1A為習知垂直極化的波導管陣列天線圖。

圖1B為圖1A的方位輻射場形圖。

圖2A為習知水準極化的波導管陣列天線圖。

圖2B為圖2A的方位輻射場形圖。

圖3A為本發明垂直極化脊狀波導管陣列天線的示意圖。

圖3B為本發明垂直極化脊狀波導管陣列天線的俯視圖。

圖3C為本實用新型垂直極化脊狀波導管陣列天線的側視及俯視圖。

圖3D為本實用新型垂直極化脊狀波導管陣列天線的方位輻射場形和仰角場形圖。

圖4A為本發明水準極化脊狀波導管陣列天線的示意 圖。

圖4B為本發明水準極化脊狀波導管陣列天線的俯視圖。

圖4C為本發明水準極化脊狀波導管陣列天線的方位輻射場形和仰角場形圖。

圖4D為本實用新型水準極化脊狀波導管陣列天線顯示條件θ=90°、φ=90°的示意圖。

圖4E為本實用新型水準極化脊狀波導管陣列天線顯示條件θ=90°、φ=0°~180°的示意圖。

圖5A圖示根據本發明的一個實施例的水準極化脊狀波導管陣列的透視圖。

圖5B圖示圖5A中示出的脊狀波導管陣列的示例性波導開口。

圖5C圖示圖5A和5B中示出的脊狀波導管陣列的透視和概念視圖。

圖5D圖示示出在470MHz到620MHz的頻帶上操作的圖5A到5C的脊狀波導管陣列的示例性槽孔開口和偏移尺寸的表格。

圖5E圖示在470MHz到620MHz的操作頻寬上的圖5A到5C的脊狀波導管陣列的VSWR。

圖5F圖示圖5A到5C的脊狀波導管陣列的仰角輻射場形圖。

圖5G圖示具有5度的下傾定向的圖5A到5C的脊狀波導管陣列的方位角輻射場形圖。

以下結合說明書附圖對本發明的具體實施方式做詳細描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，本領域的 技術人員在不付出創造性勞動的前提下所獲取的其它實施例，均屬於本發明的保護範圍。

請參閱圖3A~圖3D，本發明的垂直極化脊狀波導管陣列天線300包含有波導管本體310、及複數設於波導管本體3.10側邊的第一及第二槽孔322、324，該天線300的訊號是朝波導管本體310的縱軸312(即z-軸)的方向進行輻射；其中該波導管本體310的波導管開口315主要包含有寬度尺寸313(即x-軸)與高度尺寸314(即y-軸)，且該垂直極化脊狀波導管陣列天線300頻帶的低頻是由寬度尺寸313加以定義，而該寬度尺寸313小於0.5λ；該波導管本體310的第一及第二槽孔322、324的夾角是相對於高度尺寸314的軸向位置，且沿著波導管本體310的兩邊延伸，而分成正極與負極的角度方向，而各第一及第二槽孔322、324在波導管本體310的各邊上延伸至波導管本體310的整個外部(即延伸至波導管本體310整個邊的四周)，而該波導管本體310為一個矩形波導管體，且該垂直極化脊狀波導管陣列天線300的頂端設有一蓋體330。

該波導管本體310是由預定的寬度尺寸313和高度尺寸314定義有波導管開口315，而該波導管開口315的寬度尺寸通常小於二分之一波長，且該波導管本體310上還具有脊狀波導管318，該脊狀波導管318是沿著高度尺寸314軸線和內部表面310a設於波導管本體310上，且脊狀波導管318是由兩個相對應的脊狀部318a、318b順著縱軸中心線延伸組成於波導管本體310，而該相對應的脊狀部318a、318b產生有兩個波導管310b、310c，其寬度尺寸313為0.34λ、高度尺寸314為0.28λ，而脊狀部318a、318b寬度(水準尺寸)為0.073λ，分開的間距0.035λ，且其截面尺寸310b、310c等於0.31λ x 0.134λ，使該兩個間隔分開的脊318a和318b沿著波導管本體310的縱軸312中心線提供電容耦合效果(且還能達到結構尺寸縮小的效果)，且如圖所示，該脊 狀波導管318的兩個脊狀部318a、318b相對且間隔開，等同于微波效應(由表面電流所構成)，除此之外還可以其它的方法完成此技術，例如：在波導管本體310的內邊上設置相對應且延伸至底部的脊狀部，依此可提供理想的(e.g.，電容)耦合效應。另外，該波導管本體310更包含兩個側邊311a、311c以及兩個鄰邊311b、311d，使各第一及第二槽孔322、324的夾角相對於高度尺寸314的軸，且各第一及第二槽孔322、324延伸在波導管本體310的兩個側邊311a、311c，而非夾角部分(相對於寬度尺寸313)沿伸至波導管本體310的兩個鄰邊311b、311d；又第一槽孔322以β正向角的傾斜角度設於高度尺寸314的軸線上，而第二槽孔324以β反向角的傾斜角度設於高度尺寸314的軸線上，而該傾斜角度的β變化值為0度~90度，通常是界於0度~45度之間，進一步而言，該傾斜角度β為23度，如圖3C所示，各第一及第二槽孔322、324的互補角度為23度傾斜於高度尺寸314的軸線上，且各第一及第二槽孔322、324的寬度0.07λ是間隔0.65λ的距離，而末端的蓋體330起始於最近中心的位置處間隔為0.325λ的距離，讓該垂直極化脊狀波導管陣列天線300各第一及第二槽孔322、324的總長度為2.925λ，當然也可依據實際使用所需而以不同的槽孔數加以改良設計；且各第一及第二槽孔322、324延伸至波導管本體310四個面上，而距離接近於0.5λ，進而使波導管本體310的截面積縮小。

再如圖3D所示，該垂直極化脊狀波導管陣列天線300的方位輻射場形352顯示仰角場形變化量小於1dB，比前述習知垂直極化脊狀波導管陣列天線仰角場形的變化量8dB具有更一致方位輻射場形，使本發明的垂直極化脊狀波導管陣列天線300可在1.8GHzGSM系統、2.2GHzWiFi系統、或3.5GHzWiMax系統中加以運用。

請參閱圖4A~圖4E，本發明的水準極化脊狀波導管陣列天線400包含有波導管本體410、以及設波導管本體410縱軸上412的 第一及第二槽孔422、424，訊號是朝波導管本體410的縱軸412(即z-軸)的方向進行輻射；其中該波導管本體410的波導管開口415主要包含有寬度尺寸413(即x-軸)與高度尺寸414(即y-軸)，且該水準極化脊狀波導管陣列天線400的低頻是由寬度尺寸413加以定義，而其寬度尺寸313小於0.5λ，且各第一及第二槽孔422、424相對應設於波導管本體410的兩個面上，該第一槽孔422以波導管本體410中心線CL為中心左右偏移距離定為±d，而第二槽孔424位於波導管本體410的反面，該第一槽孔422貫穿波導管本體410至對面的第二槽孔424，如此，第二槽孔424反面的設置大致沿著波導管本體410中心線左右偏移，且正面的排列與反面一樣，且該水準極化脊狀波導管陣列天線400的頂端設有一蓋體430。

且該波導管本體410是由預定的寬度尺寸413和高度尺寸414定義有開口尺寸小於0.5λ的波導管開口415，該波導管本體410上更具有兩個脊狀波導管418₁、418₂，而各脊狀波導管418₁、418₂連結於波導管本體410的左右邊上，且波導管本體410的橫切面包含波導管開口415的寬度尺寸413與兩個相對的漸進式波導管411a、411b，並在該兩個脊狀波導管418₁、418₂之間設有寬度尺寸413較窄的波導管416，該較窄的波導管416尺寸為0.20λ(w) x 0.009λ(h)，而該漸進式波導管411a、411b的尺寸為0.085λ(w) x 0.09λ(h)，且漸近式波導管411a、411b的側邊高度為0.009λ(h)。

各第一槽孔422是由脊狀波導管410的中心線CL做偏移距離d且沿著縱軸412排列，而各第一槽孔422偏移中線的距離由操作頻率決定，且各第一及第二槽孔422、424設於該波導管本體410內較窄的波導管416相對的側邊位置處，各第一及第二槽孔422、424長度尺寸為0.43λ、寬度為0.046尺寸，另各第一及第二槽孔422、424中心至中心線偏移距離±d為0.045λ，而中心到中心距離為0.56λ。

且該水準極化脊狀波導管陣列天線400通常有相對應的槽孔422a、424a，每個槽孔422a、424a都具有諧振器特性，可在波導管本體410上激發電流而影響場形總輻射能量，該陣列排列使訊號範圍達360°，且相對槽孔422a、424a之間的距離一致，或應該相對短(例如：比0.01λ小)，進而使用補償技術使兩槽孔422a、424a之間的距離產生相位差；各脊狀波導管418₁、418₂是分別包含兩個相對的脊狀部418a、418b，各脊狀波導管418₁、418₂的表面接合於波導管本體410且向鄰邊延伸；進一步的，各脊狀波導管418₁、418₂的切角設計，是在波導管本體410上以漸進式的方式提供一與輻射路徑相對應的槽孔422a、424a，而各脊狀波導管418₁、418₂也可為橢圓、圓形、或椎形...等形狀，且各脊狀波導管418₁、418₂的尺寸為0.13λ(w)x 0.004λ(h)，而斜邊臨邊高度為0.0036λ(h)，且各脊狀部418a、418b的間距419的隔開距離為0.001λ(h)。

此外，各脊狀波導管418₁、418₂的各脊狀部418a、418b可修改成各種形式(狀在上或下及相鄰邊上延伸至底部)與不同的槽孔422a、424a間距及長度，以作為電性的調整與修改，得到最佳水準輻射場形與耦合效果。

請參閱圖4C所示，為對應頻率0.545GHz的方位輻射場形452及仰角輻射場形452，其顯示條件θ=90°、φ=90°，如圖所示，該水準極化脊狀波導管陣列天線400具有一致性的方位輻射場形，呈現變化量小於1dB；再由圖4D所示，顯示條件θ=90°、φ=0°~180°，同樣具有一致性的方位輻射場形454，且呈現變化量小於1dB，由此可知，本發明較一般習知水準極化脊狀波導管陣列天線的變化量4dB具有更一致性的性能。

在示出於圖4A到4E中且描述于與其相對應的段落中的脊狀波導管陣列400的另一實施例中，縱向槽孔422/424(位於相同縱 向位置處且形成於正/背面上的槽孔)可以對數週期佈置形成於變窄波導部分416上以提供寬頻覆蓋。在此佈置中，連續的縱向槽孔422/424具有槽孔開口(開口的面積)、距中心線412的槽孔偏移距離±d，以及對於移動遠離蓋體430的連續的縱向槽孔422/424依次降低的槽孔到槽孔分隔距離(如下文所描述)。在相反方向上，連續的縱向槽孔422/424通過槽孔開口面積、偏移槽孔距離d以及朝向蓋體430移動依次增加的槽孔到槽孔分隔距離表徵。示例性地，槽孔開口，即，所述槽孔的開口的面積，通過寬度和長度尺寸表徵。通過增加/減小槽孔開口的長度、槽孔開口的寬度或槽孔開口的長度和寬度兩者來使槽孔開口的面積變大/變小。進一步示例性地，槽孔開口的面積、槽孔開口的偏移尺寸d以及槽孔到槽孔分隔距離各自對於最接近于蓋體的槽孔422/424較大，所述尺寸對於距蓋體420最遠的槽孔422/424較小。在特定實施例中，蓋體430在(沿著縱向中心線)距最接近的槽孔422/424的中心實質上最長波長的0.5λ的位置處為陣列提供短路。

進一步示例性地，接近於具有最小開口的槽孔422/424的側面是將信號射入到其中以用於發射的側面。如果所提供的信號具有低於既定用於由第一出現的槽孔422/424發射的頻率(即，如果槽孔太小以至於不能輻射所提供的信號)，那麼槽孔並不大量地輻射信號，且所提供的信號傳遞到後一(較大)槽孔上。此過程重複直到所提供的信號遇到經設定大小以發射所提供的信號的槽孔422/424。如果所提供的信號的其餘部分洩漏到後一槽孔(所述槽孔將太大以至於不能用於信號傳輸，即，>0.5λ)，那麼所述槽孔用以朝向經適當地設定大小的槽孔反射回所述信號部分以用於發射。因此，本發明的陣列400經由寬頻提供改進的發射和接收效率，所述頻寬僅受陣列400的截止頻率限制。

圖5A圖示根據本發明的一個實施例的水準極化脊狀波 導管陣列500的透視圖。陣列500包含具有設置在其上的縱向槽孔522和524的波導管本體510。波導管本體510沿著縱軸(示例性示出為z軸)512定向，所述縱軸是射入其中的信號的傳播方向。

橫向於縱軸512，波導管本體510界定具有主要尺寸513(沿著x軸示出)和次要尺寸514(沿著y軸示出)的波導開口(下文進一步詳述)。主要尺寸513界定陣列500的操作的最低頻率，且在一個實施例中，在其尺寸上小於0.5λ。波導管本體510包含設置在波導本體510的對應的相對側面上的縱向槽孔522和524。每個槽孔522從波導管本體510的中心線“CL”或“C/L”偏移預先界定的距離，由此在此側壁上的相鄰槽孔在相反方向上從中心線CL偏移。縱向槽孔524設置在波導管本體510的相對側壁上且表示鑽穿中空波導管本體510進入到第二/相對側壁中的縱向槽孔522的延續。由此，相對縱向槽孔524沿著第二/相對側壁以與槽孔522沿著第一側壁所設置的實質上相同座標設置。蓋體530位於陣列500的頂部處(遠離在陣列的底端處的陣列的信號輸入)。在波導管本體510的每個側面上的第一縱向槽孔(最頂部，且最接近于蓋體530而開始)利用參考標記522a和524b來識別。

圖5B圖示圖5A中示出的脊狀波導管陣列500的示例性波導開口515。縱向槽孔522和524(僅示出相對槽孔522a和524a以避免混淆圖式)設置在波導本體510的相對側壁上。包含具有根據本發明的此實施例的形式脊形波導部分516的變窄波導部分516的波導管本體510。變窄/脊形波導部分516沿著中心線縱向延伸且具有其上設置有槽孔522和524的側壁。如圖5B中示出，脊形波導部分516的截面包含主要尺寸517和次要尺寸518。波導管本體510進一步包含兩個漸進式波導部分511a和511b，所述部分沿著波導開口515的主要尺寸軸線513側向相對，且變窄/脊形波導部分516設置在其間。示例性地，變窄波導部分516的主要尺寸517小於0.5λ(操作的中心頻率的二分之一波 長)。波導的示例性尺寸在下文在圖5D中示出。

如圖5B中示出，縱向槽孔522和524(僅描繪槽孔522a和524a以避免混淆圖式)在脊形波導部分516中設置(例如，切挖)在其對應的側面上。在所說明的實施例中，提供多個縱向槽孔522，使得每個縱向槽孔沿著脊狀波導本體510的縱軸512從中心線CL偏移預先界定的距離d，相鄰縱向槽孔在相反方向上從中心線偏移。偏移距離可以基於所需操作頻率來選擇。相對縱向槽孔524與縱向槽孔522相對以實質上相同的座標(例如，在10%內)設置在波導本體510的變窄波導部分516內的相對側壁上。

圖5C圖示根據本發明的水準極化脊狀波導管陣列500的透視和概念視圖。對於此實施例，示例性地，縱向槽孔522/524以對數週期佈置形成於脊形波導部分516上以提供寬頻覆蓋。在此佈置中，從第一端531(所述第一端例如將是蓋體的位置)開始且從左到右朝向第二端532移動，連續的槽孔522/524具有槽孔開口(由寬度W和長度L界定的開口的面積)、距中心線512的偏移槽孔距離±d，以及朝向陣列500的第二端532移動依次降低的槽孔到槽孔分隔距離(Si,i+1)。在相反方向上跨越陣列500從第二端532到第一端531從右到左移動，連續的槽孔522/524通過槽孔開口、槽孔偏移距離以及依次增加的槽孔到槽孔分隔距離表徵。示例性地，槽孔開口，即，槽孔的開口的面積，通過寬度和長度尺寸(對應地)W和L表徵。通過減小槽孔開口的長度、槽孔開口的寬度或槽孔開口的長度和寬度兩者，使槽孔開口的面積變小。進一步示例性地，接近於具有最小開口的槽孔522/524的末端532是其中提供信號以用於發射的陣列的側面/末端，所述輸入信號經由輸入埠533(所述輸入埠可以是例如同軸饋電或其它信號輸入構件)提供。如果所提供的信號具有低於既定用於由第一出現的槽孔522/524發射的頻率(即，如果槽孔太小以至於不能輻射所提供的信號) 那麼槽孔並不輻射所述信號，且所提供的信號傳遞到後一槽孔上。此過程重複直到所提供的信號遇到經設定大小以發射所提供的信號的槽孔522/524。如果所提供的信號的其餘部分洩漏到後一槽孔(所述槽孔將太大以至於不能用於信號傳輸，即，>0.5λ)，那麼所述槽孔用以朝向經適當地設定大小的槽孔522/524反射回所述信號部分以用於發射。因此，本發明的陣列500經由寬頻提供改進的發射和接收效率，所述頻寬僅受陣列500的截止頻率限制。進一步示例性地，蓋體(未圖示)位於陣列500的第一端531處，由此蓋體在(沿著縱向中心線)距最接近的槽孔522/524的中心最長波長的實質上0.5λ的位置處為陣列提供短路。

圖5D圖示示出用於在470MHz到620MHz的頻帶上操作的具有八個槽孔522/524的陣列500的示例性槽孔開口和偏移尺寸的表格。波導本體510具有尺寸225mm×50mm，且脊形波導部分516具有尺寸120mm×20mm。陣列500的截止頻率是318MHz。

圖5E圖示在470MHz到620MHz的操作頻寬上的八槽孔陣列500的VSWR。圖5F圖示在470MHz、480MHz、500MHz、530MHz、605MHz以及620MHz的頻率處的八槽孔陣列500的仰角輻射場形圖。圖5G圖示在前述頻率處具有5度的下傾定向的脊狀波導管陣列500的方位角輻射場形圖。如可以從所圖示的資料獲得，陣列500的VSWR在470到620MHz頻帶上是2：1，具有在5到8dB之間的增益。

在示例性應用中，脊狀波導管陣列天線400和500用於電視廣播站或中繼站。進一步示例性地，實施陣列以在UHF頻帶內發射信號。在具體實施例中，使用兩個陣列來覆蓋UHF頻帶，第一陣列覆蓋470到620MHz頻帶，且第二陣列覆蓋620到870MHz頻帶。所屬領域的技術人員應瞭解，本發明還可以前述或其它操作頻率與其它應用一起實施。

根據圖4A到4E的示例性實施例，脊狀波導管陣列400包含波導管本體410和附接到所述波導管本體的第一和第二脊狀波導部分4181和4182。波導管本體310包含界定波導管本體的縱軸412的一或多個壁，所述波導管本體包含設置在所述一或多個壁上的多個槽孔422/424，所述槽孔422/424沿著縱軸412延伸。波導管本體界定具有主要尺寸和次要尺寸的波導開口415，由此波導開口的主要尺寸小於既定用於在其中傳播的信號的二分之一波長。另外，脊狀波導部分4181和4182中的每一者包含設置在波導管本體的一或多個壁上且沿著波導管本體的縱軸延伸的兩個間隔開的相對脊狀部418a和418b，由此所述第一和第二脊狀波導部分沿著波導管天線本體的相對側面縱向延伸。

對於圖4實施例，進一步示例性地，波導管本體通過縱向中心線412以及設置在波導管本體410上的多個槽孔422/424表徵。多個槽孔中的每個槽孔通過槽孔面積L x W、從槽孔的中心延伸到縱向中心線412的槽孔偏移距離di、以及從槽孔的中心延伸到相鄰槽孔的中心的槽孔到槽孔分隔距離Si,i+1表徵。此外，對於一系列多個槽孔，槽孔面積、槽孔偏移距離以及槽孔到槽孔分隔距離中的每一者依次減小。也就是說，槽孔具有在槽孔沿著縱軸延伸時依次減小的槽孔面積、槽孔偏移距離以及槽孔到槽孔分隔距離。

對於圖4實施例，進一步示例性地，槽孔面積包含槽孔寬度W和槽孔長度L，且對於一系列多個槽孔，槽孔長度、槽孔寬度、槽孔偏移以及槽孔到槽孔分隔距離中的每一者依次減小。

對於圖4實施例，進一步示例性地，脊狀波導管陣列包含脊狀波導管陣列的第一端，和經耦合以接收發射信號的第二端。具有最小槽孔面積、槽孔偏移和槽孔到槽孔分隔距離中的每一者的槽孔位於接近於第二端處，且具有最大槽孔面積、槽孔偏移和槽孔到槽孔分隔距離的槽孔位於接近於第一端處。

根據圖5A到5G的示例性實施例，脊狀波導管陣列500包含具有界定波導管本體的縱軸512的一或多個壁的波導管本體510。波導管本體包含具有設置在其上的多個槽孔522/524的變窄波導部分516。波導管本體510通過縱向中心線512表徵，且進一步界定具有主要尺寸513和次要尺寸514的波導開口515，其中波導開口的主要尺寸小於既定用於在其中傳播的信號的二分之一波長。每個槽孔522/524通過槽孔面積、從槽孔的中心延伸到縱向中心線512的槽孔偏移距離di、以及從槽孔的中心延伸到相鄰槽孔的中心的槽孔到槽孔分隔距離Si,i+1表徵。對於一系列多個槽孔，槽孔面積、槽孔偏移距離以及槽孔到槽孔分隔距離中的每一者依次減小。也就是說，槽孔具有在槽孔沿著縱軸延伸時依次減小的槽孔面積、槽孔偏移距離以及槽孔到槽孔分隔距離。

對於圖5實施例，進一步示例性地，相鄰槽孔在相反方向上從縱向中心線偏移。

對於圖5實施例，進一步示例性地，脊狀波導管陣列500包含脊狀波導管陣列的第一端531，和經耦合以接收發射信號的第二端532。具有最小槽孔面積、槽孔偏移和槽孔到槽孔分隔距離中的每一者的槽孔位於接近於第二端處，且具有最大槽孔面積、槽孔偏移和槽孔到槽孔分隔距離的槽孔位於接近於第一端處。

當然本發明的垂直極化與水準極化脊狀波導管陣列天線300、400在製造時，可利用機械加工、鑄件或其它方式進行製作，且也可使用多種材料與氧化處理，其結構材料可選用鐵鈷鋅合金、黃銅、鋁或與其它材料；運用時，可使其操作頻帶介於542MHz~580MHz之間，或是運用於射頻或微波的任何一個頻帶，該頻帶介於100MHz~40GHz之間。

本發明是一種垂直極化與水準極化脊狀波導管陣列天 線，可利用脊狀波導管、第一及第二槽孔的配合，而獲得較一致的輻射場形，使垂直極化與水準極化脊狀波導管陣列天線有更好的表現，且同時具有縮小天線體積的功效；利用本發明所衍生的產品，可充分滿足目前市場的需求。

以上，僅為本發明的較佳實施例，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求所界定的保護範圍為准。

500‧‧‧陣列

510‧‧‧波導管本體

512‧‧‧縱軸

513‧‧‧尺寸

514‧‧‧尺寸

522‧‧‧槽孔

522a‧‧‧槽孔

524‧‧‧槽孔

524a‧‧‧槽孔

530‧‧‧蓋體

Claims (15)

1. 一種脊狀波導管陣列，其包括：波導管本體，其具有界定所述波導管本體的縱軸的一或多個壁，所述波導管本體包括設置在所述一個或多個壁上且沿著所述縱軸延伸的多個槽孔，所述波導管本體界定具有主要尺寸和次要尺寸的波導開口，其中所述波導開口的所述主要尺寸小於既定用於在其中傳播的信號的二分之一波長；以及附接到所述波導管本體的第一和第二脊狀波導部分，所述脊狀波導部分中的每一者包括設置在所述波導管本體的所述一或多個壁上且沿著所述波導管本體的所述縱軸延伸的兩個間隔開的相對脊狀部，所述第一和第二脊狀波導部分沿著所述波導管天線本體的相對側面縱向延伸，其中所述波導管本體通過縱向中心線表徵，其中所述多個槽孔中的每個槽孔通過槽孔面積、從所述槽孔的中心延伸到所述縱向中心線的槽孔偏移距離、以及從所述槽孔的中心延伸到相鄰槽孔的中心的槽孔到槽孔分隔距離表徵；以及其中對於一系列所述多個槽孔，所述槽孔面積、所述槽孔偏移距離以及所述槽孔到槽孔分隔距離中的每一者依次減小。
2. 根據請求項1所述的脊狀波導管陣列，其中所述槽孔面積包含槽孔寬度和槽孔長度，以及其中對於一系列所述多個槽孔，所述槽孔長度、所述槽孔寬度、所述槽孔偏移以及所述槽孔到槽孔分隔距離中的每一者依次減小。
3. 根據請求項1所述的脊狀波導管陣列，其中所述波導管本體包括具有所述波導開口的所述主要尺寸 的沿著軸線側向相對的兩個漸進式波導部分和設置在所述兩個漸進式波導部分之間的變窄波導部分，其中所述波導開口的所述主要尺寸包括所述變窄波導部分的主要尺寸，所述變窄波導部分的所述主要尺寸小於既定用於在其中傳播的信號的二分之一波長。
4. 根據請求項1所述的脊狀波導管陣列，其中相鄰槽孔在相反方向上從所述縱向中心線偏移。
5. 根據請求項1所述的脊狀波導管陣列，其中所述脊狀波導管陣列包含所述脊狀波導管陣列的第一端，和經耦合以接收發射信號的第二端，其中具有所述最小槽孔面積、所述槽孔偏移以及所述槽孔到槽孔分隔距離中的每一者的槽孔位於接近於所述第二端處，且具有所述最大槽孔面積、所述槽孔偏移以及所述槽孔到槽孔分隔距離的槽孔位於接近於所述第一端處。
6. 根據請求項1所述的脊狀波導管陣列，其中所述脊狀波導管陣列包含在電視發射台內。
7. 根據請求項6所述的脊狀波導管陣列，其中所述脊狀波導管陣列可在470MHz到820MHz之間操作。
8. 根據請求項7所述的脊狀波導管陣列，其中第一脊狀波導管陣列可在470MHz到620MHz之間操作，且第二脊狀波導管陣列可在620MHz到870MHz之間操作。
9. 一種脊狀波導管陣列，其包括：波導管本體，其具有界定所述波導管本體的縱軸的一或多個壁，所述波導管本體包括變窄波導部分，其具有設置在其上且沿著所述縱軸延伸的多個槽孔，所述波導管本體通過縱向中心線來表徵且界定具有主要尺寸和次要尺寸的波導開口，其中所述波導開口的所述主要尺寸小於既定用於在其中傳播的信號的 二分之一波長，其中所述多個槽孔中的每個槽孔通過槽孔面積、從所述槽孔的中心延伸到所述縱向中心線的槽孔偏移距離、以及從所述槽孔的中心延伸到相鄰槽孔的中心的槽孔到槽孔分隔距離表徵；以及其中對於一系列所述多個槽孔，所述槽孔面積、所述槽孔偏移距離以及所述槽孔到槽孔分隔距離中的每一者依次減小。
10. 根據請求項9所述的脊狀波導管陣列，其中所述槽孔面積包含槽孔寬度和槽孔長度，以及其中對於一系列所述多個槽孔，所述槽孔長度、所述槽孔寬度、所述槽孔偏移以及所述槽孔到槽孔分隔距離中的每一者依次減小。
11. 根據請求項9所述的脊狀波導管陣列，其中相鄰槽孔在相反方向上從所述縱向中心線偏移。
12. 根據請求項9所述的脊狀波導管陣列，其中所述脊狀波導管陣列包含所述脊狀波導管陣列的第一端，和經耦合以接收發射信號的第二端，其中具有所述最小槽孔面積、所述槽孔偏移以及所述槽孔到槽孔分隔距離中的每一者的槽孔位於接近於所述第二端處，且具有所述最大槽孔面積、所述槽孔偏移以及所述槽孔到槽孔分隔距離的槽孔位於接近於所述第一端處。
13. 根據請求項9所述的脊狀波導管陣列，其中所述脊狀波導管陣列包含在電視發射台內。
14. 根據請求項13所述的脊狀波導管陣列，其中所述脊狀波導管陣列可在470MHz到820MHz之間操作。
15. 根據請求項14所述的脊狀波導管陣列，其中第一脊狀波導管陣列可在470MHz到620MHz之間操作，且第二脊狀波導管陣列可在620MHz到870MHz之間操作。