专利名称：E面h面等波束宽度开关偏焦极化去耦初级馈源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于微波毫米波通信和汽车防撞系统中天线的电子部件，特别是一种E面H面等波束宽度开关偏焦极化去耦初级馈源。
二
背景技术：
在微波毫米波通信和汽车防撞系统中，天线的初级馈源是天线系统中的关键元件，描述这种元件性能的主要技术指标有工作频率范围、输入电压驻波比、E面波瓣宽度、H面波瓣宽度、天线效率、天线增益、副瓣电平和各单元间的互耦等。现有天线初级馈源的技术中，以两个水平极化贴片辐射单元或者两个垂直极化贴片辐射单元形成互耦，通常电性能指标均较差，存在主要缺点有各单元间的互耦大、天线方向图的E面和H面波束宽度不相等、天线馈线对辐射特性影响大、天线辐射特性差等。
三
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够减小各单元间的互耦以及天线方向图E面和H面等波束宽度，天线馈线对辐射特性影响小，电路结构简单的E面H面等波束宽度开关偏焦极化去耦初级馈源。
实现本发明目的的技术方案是一种E面H面等波束宽度开关偏焦极化去耦初级馈源，包括传输线转换装置、带有信号输入端的波导、空间分集偏焦开关、微带馈线、垂直极化贴片辐射单元和水平极化贴片辐射单元，传输线转换装置的一端连接波导，另一端通过微带馈线接入空间分集偏焦开关的输入端，该空间分集偏焦开关的两个输出端分别连接微带馈线，该微带馈线上设置方向图等化装置，并分别与水平极化贴片辐射单元和垂直极化贴片辐射单元连接。
一种E面H面等波束宽度开关偏焦极化去耦初级馈源，包括传输线转换装置、带有信号输入端的波导、空间分集偏焦开关、微带馈线、垂直极化贴片辐射单元和水平极化贴片辐射单元，传输线转换装置的一端连接波导，另一端通过微带馈线接入一级空间分集偏焦开关的输入端，该一级空间分集偏焦开关的两个输出端分别连接微带馈线，其中一段微带馈线上设置方向图等化装置，并与垂直极化贴片辐射单元或者水平极化贴片辐射单元连接，另一段微带馈线接入二级空间分集偏焦开关的输入端；二级空间分集偏焦开关的两个输出端分别连接微带馈线，该微带馈线上设置方向图等化装置，并分别与垂直极化贴片辐射单元或者水平极化贴片辐射单元或者水平极化贴片辐射单元和垂直极化贴片辐射单元连接；所述的与微带馈线连接的垂直极化贴片辐射单元或者水平极化贴片辐射单元或者位于两个垂直极化贴片辐射单元之间的水平极化贴片辐射单元与该两个垂直极化贴片辐射单元或者位于两个水平极化贴片辐射单元之间的垂直极化贴片辐射单元与该两个水平极化贴片辐射单元在同一直线上。
本发明E面H面等波束宽度开关偏焦极化去耦初级馈源的方向图等化装置由微带-孔径耦合和空气隙组成，微带-孔径耦合和空气隙位于垂直极化贴片辐射单元或水平极化贴片辐射单元与微带馈线之间。
本发明E面H面等波束宽度开关偏焦极化去耦初级馈源的方向图等化装置由介质覆盖层构成，该介质覆盖层覆盖在连接垂直极化贴片辐射单元或水平极化贴片辐射单元的微带馈线平面上。
本发明与现有技术相比，其显著优点是(1)电路实现结构简单；(2)可以实现天线方向图E面和H面的等波束宽度；(3)采用相互垂直的辐射贴片单元而减小辐射贴片单元间的互耦；(4)采用微带-孔径耦合和空气隙实现E面H面等波束宽度，减小微带馈线对辐射特性的影响；(5)改善天线辐射特性。
四
图1是本发明E面H面等波束宽度开关偏焦极化去耦初级馈源具有一个空间分集偏焦开关的立体图。
图2是图1所示E面H面等波束宽度开关偏焦极化去耦初级馈源的侧视图。
图3是本发明E面H面等波束宽度开关偏焦极化去耦初级馈源具有两个空间分集偏焦开关的电原理图。
图4是本发明的E面H面等波束宽度开关偏焦极化去耦初级馈源的结构示意图。
图5是本发明的E面H面等波束宽度开关偏焦极化去耦初级馈源空间分集的偏焦开关的结构示意图。
五
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
实施例1。结合图1、图2、图5，本发明E面H面等波束宽度开关偏焦极化去耦初级馈源，包括传输线转换装置1、带有信号输入端2的波导16、空间分集偏焦开关3、微带馈线15、垂直极化贴片辐射单元5和水平极化贴片辐射单元8，传输线转换装置1的一端连接波导16，另一端通过微带馈线15接入空间分集偏焦开关3的输入端，该空间分集偏焦开关3的两个输出端分别连接微带馈线13、14，该微带馈线13、14上设置方向图等化装置6、7，并分别与水平极化贴片辐射单元8和垂直极化贴片辐射单元5连接。其中，方向图等化装置6、7由三个微带-孔径耦合和空气隙18组成，微带-孔径耦合和空气隙18位于垂直极化贴片辐射单元5或水平极化贴片辐射单元8与微带馈线14之间。或者方向图等化装置6、7由介质覆盖层构成，该介质覆盖层覆盖在连接垂直极化贴片辐射单元5或水平极化贴片辐射单元8的微带馈线6平面上。在上述的基础上，可以增加一个空间分集偏焦开关4，具体连接如实施例2和实施例3所述。
实施例2。结合图3、图4、图5，本发明E面H面等波束宽度开关偏焦极化去耦初级馈源，包括传输线转换装置1、带有信号输入端2的波导16、空间分集偏焦开关3、微带馈线15、垂直极化贴片辐射单元5和水平极化贴片辐射单元8，传输线转换装置1的一端连接波导16，另一端通过微带馈线15接入一级空间分集偏焦开关3的输入端，该一级空间分集偏焦开关3的两个输出端分别连接微带馈线13、14，其中一段微带馈线14上设置方向图等化装置9，并与垂直极化贴片辐射单元10连接，另一段微带馈线13接入二级空间分集偏焦开关4的输入端；二级空间分集偏焦开关4的两个输出端分别连接微带馈线11、12，该微带馈线11、12上设置方向图等化装置6、7，并分别与水平极化贴片辐射单元8和垂直极化贴片辐射单元5连接；所述的与微带馈线11、12、14连接的两个垂直极化贴片辐射单元5、10之间的水平极化贴片辐射单元8与该两个垂直极化贴片辐射单元5、10在同一直线上。其中，空间分集偏焦开关3、4可以为两只单刀双掷空间分集偏焦开关或者芯片单刀双掷开关。传输线转换装置1可采用波导-微带转换装置，波导-微带转换装置为微带正面的图形延伸，去除微带背面地的金属作为探针置于波导16中，这样波导-微带转换装置与微带馈线进行能量耦合的一体化结构。波导-微带转换装置的一端通过波导16接入信号输入端2，另一端通过微带馈线15接入一级空间分集偏焦开关3的输入端RF-1端口，该一级空间分集偏焦开关3的两个输出端RF-01和RF-02分别连接两段微带馈线13、14，其中一段微带馈线14上设置方向图等化装置9，并与垂直极化贴片辐射单元10连接。该方向图等化装置9由微带一孔径耦合和空气隙18组成，微带-孔径耦合和空气隙18位于垂直极化贴片辐射单元10与微带馈线14之间。另一段微带馈线13接入二级空间分集偏焦开关4的输入端RF-1端口；二级空间分集偏焦开关4的两个输出端RF-01和RF-02分别连接两段微带馈线11、12，其中一段微带馈线11上设置方向图等化装置6，该方向图等化装置6由微带-孔径耦合和空气隙18组成，并与垂直极化贴片辐射单元5连接；另一段微带馈线12上设置方向图等化装置7，该方向图等化装置7由微带-孔径耦合和空气隙18组成，并与水平极化贴片辐射单元8连接，所述的水平极化贴片辐射单元8设置在同一直线上的两个垂直极化贴片辐射单元5、10之间。本发明E面H面等波束宽度开关偏焦极化去耦初级馈源中，与微带馈线11、12、14连接的还可以是三个垂直极化贴片辐射单元，或者是三个水平极化贴片辐射单元，或者是位于两个水平极化贴片辐射单元之间的垂直极化贴片辐射单元与该两个水平极化贴片辐射单元，它们在一条直线上。
本发明E面H面等波束宽度开关偏焦极化去耦初级馈源的输入信号从信号输入端2输入，即从波导16和短路板17组成的短路波导的输入口输入，经波导-微带转换装置中的探针将信号耦合到微带馈线15并传输至一级空间分集偏焦开关3的RF-1端口，信号由第一只单刀双掷空间分集偏焦开关控制，一级空间分集偏焦开关3控制端是VSEL1和VSEL2，直流控制电压信号控制开关RF-1至RF-01和RF-1至RF-02两路的通断，当一级空间分集偏焦开关3的RF-01端口导通RF-02端口截止时，信号经微带馈线14、微带-孔径耦合和空气隙18耦合到垂直极化贴片辐射单元10向空间辐射，当一级空间分集偏焦开关3的RF-02端口导通RF-01端口截止，二级空间分集偏焦开关4的RF-02端口导通RF-01端口截止时，信号经微带馈线13传输至二级空间分集偏焦开关4的RF-1端口，通过二级空间分集偏焦开关4的RF-02端口经微带馈线12、微带-孔径耦合和空气隙18耦合到中间水平极化贴片辐射单元8向空间辐射，当一级空间分集偏焦开关3的RF-02端口和二级空间分集偏焦开关4的RF-02端口截止，一级空间分集偏焦开关3的RF-01端口和二级空间分集偏焦开关4的RF-01端口导通时，信号经微带馈线11传输至二级空间分集偏焦开关4的RF-1端口，通过二级空间分集偏焦开关4的RF-01端口经微带馈线11、微带-孔径耦合和空气隙18耦合到另一边垂直极化贴片辐射单元5向空间辐射。
实施例3。结合图3、图4、图5，本发明E面H面等波束宽度开关偏焦极化去耦初级馈源，包括传输线转换装置1、带有信号输入端2的波导16、空间分集偏焦开关3、微带馈线15、垂直极化贴片辐射单元5和水平极化贴片辐射单元8，传输线转换装置1的一端连接波导16，另一端通过微带馈线15接入一级空间分集偏焦开关3的输入端，该一级空间分集偏焦开关3的两个输出端分别连接微带馈线13、14，其中一段微带馈线14上设置方向图等化装置9，并与水平极化贴片辐射单元连接，另一段微带馈线13接入二级空间分集偏焦开关4的输入端；二级空间分集偏焦开关4的两个输出端分别连接微带馈线11、12，该微带馈线11、12上设置方向图等化装置6、7，并分别与水平极化贴片辐射单元连接；所述的与微带馈线11、12、14连接的水平极化贴片辐射单元在同一直线上。其中，空间分集偏焦开关3、4可以为两只单刀双掷空间分集偏焦开关或者芯片单刀双掷开关。传输线转换装置1可采用波导-微带转换装置，波导-微带转换装置为微带正面的图形延伸，去除微带背面地的金属作为探针置于波导16中，这样波导-微带转换装置与微带馈线进行能量耦合的一体化结构。波导-微带转换装置的一端通过波导16接入信号输入端2，另一端通过一段微带馈线15接入一级空间分集偏焦开关3的输入端RF-1端口，该一级空间分集偏焦开关3的两个输出端RF-01和RF-02分别连接两段微带馈线13、14，其中一段微带馈线14与水平极化贴片辐射单元连接。另一段微带馈线13接入二级空间分集偏焦开关4的输入端RF-1端口；二级空间分集偏焦开关4的两个输出端RF-01和RF-02分别连接两段微带馈线11、12，该两段微带馈线11、12分别与水平极化贴片辐射单元连接。本发明的方向图等化装置6、7、8由介质覆盖层构成，该介质覆盖层覆盖在三个水平极化贴片辐射单元以及与所述的三个水平极化贴片辐射单元的微带馈线11、12、14上，所述的三个水平极化贴片辐射单元在同一直线上。本发明E面H面等波束宽度开关偏焦极化去耦初级馈源中，与微带馈线11、12、14连接的还可以是三个垂直极化贴片辐射单元，或者是位于两个垂直极化贴片辐射单元之间的水平极化贴片辐射单元与该两个垂直极化贴片辐射单元，或者是位于两个水平极化贴片辐射单元之间的垂直极化贴片辐射单元与该两个水平极化贴片辐射单元，它们在一条直线上。
本发明E面H面等波束宽度开关偏焦极化去耦初级馈源的输入信号从信号输入端2输入，即从波导16和短路板17组成短路波导的输出口输入，经波导-微带转换装置中的探针将信号耦合到微带馈线15并传输至一级空间分集偏焦开关3的RF-1端口，信号由第一只单刀双掷空间分集偏焦开关控制，一级空间分集偏焦开关3控制端是VSEL1和VSEL2，直流控制电压信号控制开关RF-1至RF-01和RF-1至RF-02两路的通断，当一级空间分集偏焦开关3的RF-01端口导通RF-02端口截止时，信号经微带馈线14到水平极化贴片辐射单元透过介质覆盖层向空间辐射，当一级空间分集偏焦开关3的RF-02端口导通RF-01端口截止，二级空间分集偏焦开关4的RF-02端口导通RF-01端口截止时，信号经微带馈线13传输至二级空间分集偏焦开关4的RF-1端口，通过二级空间分集偏焦开关4的RF-02端口经微带馈线12到中间水平极化贴片辐射单元透过介质覆盖层向空间辐射，当一级空间分集偏焦开关3的RF-02端口和二级空间分集偏焦开关4的RF-02端口截止，一级空间分集偏焦开关3的RF-01端口和二级空间分集偏焦开关4的RF-01端口导通时，信号经微带馈线13传输至二级空间分集偏焦开关4的RF-1端口，通过二级空间分集偏焦开关4的RF-01端口经微带馈线11到另一边水平极化贴片辐射单元透过介质覆盖层向空间辐射。
权利要求
1.一种E面H面等波束宽度开关偏焦极化去耦初级馈源，包括传输线转换装置[1]、带有信号输入端[2]的波导[16]、空间分集偏焦开关[3]、微带馈线[15]、垂直极化贴片辐射单元[5]和水平极化贴片辐射单元[8]，其特征在于传输线转换装置[1]的一端连接波导[16]，另一端通过微带馈线[15]接入空间分集偏焦开关[3]的输入端，该空间分集偏焦开关[3]的两个输出端分别连接微带馈线[13，14]，该微带馈线[13，14]上设置方向图等化装置[6，7]，并分别与水平极化贴片辐射单元[8]和垂直极化贴片辐射单元[5]连接。
2.一种E面H面等波束宽度开关偏焦极化去耦初级馈源，包括传输线转换装置[1]、带有信号输入端[2]的波导[16]、空间分集偏焦开关[3]、微带馈线[15]、垂直极化贴片辐射单元[5]和水平极化贴片辐射单元[8]，其特征在于传输线转换装置[1]的一端连接波导[16]，另一端通过微带馈线[15]接入一级空间分集偏焦开关[3]的输入端，该一级空间分集偏焦开关[3]的两个输出端分别连接微带馈线[13，14]，其中一段微带馈线[14]上设置方向图等化装置[9]，并与垂直极化贴片辐射单元[10]或者水平极化贴片辐射单元[8]连接，另一段微带馈线[13]接入二级空间分集偏焦开关[4]的输入端；二级空间分集偏焦开关[4]的两个输出端分别连接微带馈线[11，12]，该微带馈线[11，12]上设置方向图等化装置[6，7]，并分别与水平极化贴片辐射单元[8]和垂直极化贴片辐射单元[5]或者垂直极化贴片辐射单元[5]或者水平极化贴片辐射单元[8]连接；所述的与微带馈线[11，12，14]连接的垂直极化贴片辐射单元[5]或者水平极化贴片辐射单元[8]或者位于两个垂直极化贴片辐射单元[5]之间的水平极化贴片辐射单元[8]与该两个垂直极化贴片辐射单元[5]或者位于两个水平极化贴片辐射单元[8]之间的垂直极化贴片辐射单元[5]与该两个水平极化贴片辐射单元[8]在同一直线上。
3.根据权利要求1或2所述的E面H面等波束宽度开关偏焦极化去耦初级馈源，其特征在于方向图等化装置[6，7，9]分别由微带-孔径耦合和空气隙[18]组成，微带-孔径耦合和空气隙[18]位于垂直极化贴片辐射单元[5]或水平极化贴片辐射单元[8]与微带馈线[11，12，14]之间。
4.根据权利要求1或2所述的E面H面等波束宽度开关偏焦极化去耦初级馈源，其特征在于方向图等化装置[6，7，9]由介质覆盖层构成，该介质覆盖层覆盖在连接垂直极化贴片辐射单元[5]或水平极化贴片辐射单元[8]的微带馈线[11，12，14]平面上。
5.根据权利要求1或2所述的E面H面等波束宽度开关偏焦极化去耦初级馈源，其特征在于传输线转换装置[1]采用波导-微带转换装置，波导-微带转换装置为微带正面的图形延伸，去除微带背面地的金属作为探针置于波导[16]中。
6.根据权利要求1或2所述的E面H面等波束宽度开关偏焦极化去耦初级馈源，其特征在于空间分集偏焦开关[3，4]为单刀双掷空间分集偏焦开关或者芯片单刀双掷开关。
全文摘要
本发明涉及一种E面H面等波束宽度开关偏焦极化去耦初级馈源。其包括传输线转换装置、带有信号输入端的波导、空间分集偏焦开关、微带馈线、垂直极化贴片辐射单元和水平极化贴片辐射单元，传输线转换装置的一端连接波导，另一端通过微带馈线接入空间分集偏焦开关的输入端，该空间分集偏焦开关的两个输出端分别连接微带馈线，该微带馈线上设置方向图等化装置，并分别与水平极化贴片辐射单元和垂直极化贴片辐射单元连接。本发明电路结构简单，能够减小各单元间的互耦以及天线方向图E面和H面等波束宽度，天线馈线对辐射特性影响小。
文档编号H01Q13/08GK1797849SQ20041010306
公开日2006年7月5日 申请日期2004年12月30日 优先权日2004年12月30日
发明者方大纲, 陶洪琪, 戴永胜 申请人:南京理工大学