专利名称：具有频率无关的辐射特性的宽带多对称振子天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及宽带多对称振子天线，具体地，涉及在几个倍频程的带宽内具有低输入反射系数、低交叉极化、旋转对称波束和恒定的波束宽度与相位中心位置的天线。
背景技术：
反射器天线在诸如无线链路、点对点和点对多点系统、雷达和射频望远镜方面找到许多应用。现代反射器天线常常由不同的类型的皱纹喇叭天线进行馈电。皱纹喇叭天线与其它馈电天线相比较，具有可以在大的频率范围内提供具有低交叉极化的旋转对称辐射方向图的优点。也有可能通过适当地选择尺度而得到不随频率变化的波束宽度。而且，带宽通常限于约一个倍频程。皱纹喇叭的制造也是昂贵的，特别是在低频时它们的物理尺寸和重量变为很大。
某些反射器天线是大批生产的，特别是当它们是很小的，直径最大达到1米时，诸如应用于卫星电视接收或作为在移动通信网中的基站之间的通信链路时更是如此。即使在射频天文学内，提出了诸如Allen望远镜阵列(ATA)和平方公里阵列(SKA)等由几个便宜的大批生产的天线组成的射频望远镜。ATA已处在大批生产大反射器天线的实现的过程中，并且对于SKA存在有类似的现实的建议。对于带宽的要求在ATA和SKA中是惊人的，覆盖几个倍频程。在某些建议的将来的移动和无线通信系统中，对于天线也有大的带宽的要求。这样的系统常常称为超宽带(UWB)系统和作为UWB天线的宽带天线技术。由此，在将来需要新型的宽带天线，尤其是需要可被使用来以有效的方式给反射器馈电的天线。
最近开发了更大的带宽、更轻的和比起皱纹喇叭的制造更便宜的用于反射器的馈源。它们是通过把四个对数周期天线放置在一起成棱锥的几何形状而得到的，参阅Greg Engargiola，“Non-Planar log-periodic antenna feed for integration with a cryogenic microwaveamplifier”，Proceedings of IEEE Antennas and Propagation SocietyInternational Symposium，pp.140-143，2002。在几个倍频程带宽内，波束宽度是恒定的以及在输入端的反射系数是低的。然而，对于这种已知的对数周期天线，相位中心随频率而变化。由于在大多数频率上散焦，这造成减小方向性的问题。另外，已知的对数周期棱锥馈源造成相当复杂的机械解决方案。
发明内容
所以，本发明的目的是提供一种克服以前已知的天线的上述的缺点的天线。具体地，本发明的天线是相当小的和简单的天线，在几个倍频程的非常大的频带内具有至少一个和优选地所有的以下的特性恒定的波束宽度和方向性、低交叉极化以及交叉极化副瓣、低输入反射系数和恒定的相位中心位置。典型的数值是方向性在8与12dBi之间，交叉极化副瓣低于-12dB、和在天线端口处的反射系数低于-6dB。同时，优选地，天线的制造是便宜的，并具有轻的重量。这个目的是通过如所附权利要求中规定的本发明的天线而达到的。
该天线可用来以非常有效的方式馈电单个、两个或多个反射器天线。然而，本申请不限于此。它可以在无论何时需要小的、重量轻的宽带天线时，具体地，当要求波束宽度、方向性、极化或相位中心或这些测量值的任何组合不应当随频率而变化时被使用。
藉以构建天线的想要的辐射特性的基本部件是一对平行的对称振子，优选地被放置成间隔开约0.5个波长和离接地面约0.15个波长。这种天线例如按照Christiansen和Hgbom的书“Radiotelescopes”，Cambridge University Press，可知道给出旋转对称辐射方向图。也知道这样的对称振子对的相位中心是在接地面上。然而，其带宽限于单个对称振子的带宽的10-20％。
本发明的宽带性能是通过把几个不同的尺寸的这样的对称振子对放置成使得它们的几何中心相一致而达到的。这意味着，工作在最低频率的对称振子对位于最外面以及较小的较高的频率的对称振子对位于最外面的里面，最高频率对称振子对在最里面。另外，可以有一组类似的但正交地取向的具有相同的几何中心的对称振子对，用来提供双线性极化或圆极化。
本发明还提供从一个或几个馈电点适当地馈电对称振子对的有利的解决方案。这可以按照本发明以许多方式完成，正如在专利权利要求中描述的和在附图上显示的。在接着的两个段落中还描述两个基本馈电技术。本发明不限于这些技术。
在下面的说明中使用术语“线”。这个术语不一定按字面上来理解，因为它也可以指导电的管或带条，正如在专利权利要求中描述的。
馈电对称振子的标准方法是把双线馈电线连接到靠近对称振子中心的馈电缝隙。通过这个方法，几个相邻的和平行的对称振子可以以非常短的馈电线被连接在一起。这样的馈电是从美国专利3,606,437获知的，所述文件在此引用以供参考。在这种馈电时，馈电线的两条线必须在两个相邻的和平行的对称振子之间的互相交叉，以便按打算起作用。这意味着，被连接到第一对称振子的右臂的右面的线必须被连接到第二对称振子的左臂，此后连接到第三对称振子的右臂，等等，反之，对于被连接到第一对称振子的左臂的线也是如此。两条线由此必须互相交叉，而互相不接触。这使得在机械上以高精度实现天线是困难和麻烦的，特别是在高频时尺度是小的以及对称振子与线优选地在薄的电介质基片的一面上被做成金属图案时时尤其如此。本发明中描述的两个馈电技术没有这种交叉线缺点，正如在以下的两个段落中分别描述的。其余的馈电技术，也是本发明的一部分，具有交叉线但以新的方法解决与交叉线有关的问题。
按照本发明的对称振子可被做成折叠对称振子，即每个对称振子被做成为在它们的两个外端处连接在一起的两条平行的线。这样的折叠对称振子具有在一条线的中心的馈电缝隙处看到的输入阻抗，比起通常单线臂更接近于双线馈电线的阻抗。数值实验结果表明，在本发明的情形下通过在第二线的中心也作出缝隙而把这样的平行的折叠对称振子连接在一起，然后使得双线馈电线从这个缝隙继续到下一个相邻的对称振子的馈电缝隙是有利的。由此，相邻的对称振子和它们的馈电线形成两个相反的蛇形线。这种馈电方法通过作出由双线里面部分和单线外面部分组成的每个对称振子臂和调节从双线到单线馈电线的过渡的位置，而开辟了调节输入端的反射的额外的可能性。折叠对称振子馈电还将在后面结合图9和10被描述，在这些图上显示天线的输入馈电端口6是在最小的对称振子的中心处。
也有可能由支持接地面与线之间的波的单线馈电线来馈电对称振子。这是通过把相邻的对称振子的末端点连接在一起，以使得较短的高频对称振子用作为用于较长的低频对称振子的馈电线而实现的。由此，相邻的对称振子和它们的馈电线形成单个蛇形线。这将在后面结合图8被描述，在图上看到天线的输入馈电端口是在中心处。
通过把馈电线的两条线放置在薄的电介质片的相反的两侧和把对称振子臂的每隔一个臂也放置在它的相反的一侧，以使得同一个对称振子两个臂被放置在电介质片的相反的两侧，也可以避免馈电线的交叉的线。这将在后面结合图15被描述。类似的馈电技术是从例如美国专利6,362,769获知的，所述文件在此引用以供参考，但不是结合本发明的其它部分获知的。
正如已提到的，本发明不限于上面和在图8，9和15描述的的三个馈电技术。本发明包括的其它技术例如将结合图16，17，18和19的说明被描述。他们都具有交叉线但以很好地控制的方式使得交叉适合于具有高精度的大批生产。
本发明利用对称振子对作为基本构建部件。这不一定意味着，两个这样的对称振子一起被机械地连接到一个单元，例如通过把他们放置在同一个薄的电介质基片上，使得如果去除一个对称振子则也去除另一个对称振子。相反，当我们从电流源构建辐射方向图时，即我们需要以相同的频率辐射和互相间隔开0.5个波长以得到想要的旋转对称辐射方向图的两个相等的对称振子时，对称振子对只是一个基本的电磁构建部件。实际上，在几何中心的一侧的对称振子通常由它们的馈电线被机械地连接，这样，去除一个对称振子对的一个对称振子将意味着，我们同时去除所有的对称振子对的一个对称振子。连接的对称振子也可以被放置在同一个支撑材料上，诸如电介质基片。
本说明中的对称振子通常被看作为直的和长度约为半个波长。然而，它们也可以是V形或稍微弯曲的和蛇形，只要辐射方向图在考虑的对称振子对的辐射的频率上达到旋转对称的波束。
美国专利6,362,796描述类似于本发明的、具有来回折弯形对称振子的天线。然而，这个天线不是放置在接地面的上面，所以，不被使用来提供在一个方向上具有高方向性的波束。另外，在这个美国专利中显示的馈电不是本发明中规定的类型。其中的对称振子不是折叠的，如图7和8所示，或它们没有经由它们的末端点被连接，如图6所示。另外，4个对称振子链的馈电点是在外部最大的对称振子处，而不是在最小的对称振子的中心。
对称振子和馈电线可被实现为线、管、或薄的金属带条。它们也可以由电介质基片上的金属层蚀刻出。它们也可以被放置在一个或多个薄电介质层的两侧，例如，对称振子在一侧而馈电线在另一侧，或对称振子的一部分与馈电线在一侧而其余部分在另一侧。
不同的馈电线必须被正确地激励，以使得在同一个对称振子对的两个对称振子上的辐射电流用相同的相位、幅度和方向被激励。
美国专利5,274,390描述包括在接地面上面的对数周期天线的相控天线阵列。然而，从我们以上的说明可以看到，本发明不是相控阵天线，而是每个对称振子链被激励，以使得每个对称振子对的对称振子以相同的相位辐射。
本专利申请描述宽带多对称振子天线，它比起现有技术有几个优点诸如在几个倍频程带宽上同时的低输入反射系数、低交叉极化、低交叉极化副瓣、旋转对称波束以及几乎不变的方向性、波束宽度和相位中心位置。而且，对称振子从一个或几个中心放置的馈电点被馈电，它们可以有利地具有对数周期尺寸。
比起其它解决方案，天线是更紧凑的，具有更轻重量，并且制造更便宜。它非常适用于馈电单个、两个或多个反射器天线。
中心放置的馈电区域可包含平衡非平衡转换器或180度混合器，它提供从同轴线到给相反放置的对称振子链馈电的两条相反指向的双线馈电线的过渡。平衡非平衡转换器可以是有源的，意味着它与接收机或发射机电路相组合。在双极化天线的情形下，需要放置在中心区域的两个这样的平衡非平衡转换器或180度混合器。平衡非平衡转换器或180度混合器。也可被放置在接地面后面。
图1显示用作为本发明的基本部件的按照本发明的实施例的对称振子对的顶视图。
图2显示用作为本发明的基本部件的按照本发明的实施例的具有馈电缝隙的对称振子对的顶视图。
图3和4显示用作为本发明的基本部件的按照本发明的实施例的被实现为具有馈电缝隙的所谓的折叠对称振子的对称振子对的顶视图。
图5显示按照本发明的实施例的被安排成提供线性极化的多对称振子对的顶视图。
图6显示按照本发明的实施例的放置在接地面上面的和被安排来提供线性极化的多对称振子对的截面图。
图7显示按照本发明的实施例的被安排成提供双线性极化或圆极化的多对称振子对的顶视图。
图8显示按照本发明的实施例的具有包括在对称振子末端之间的馈电连接的多对称振子对的左面部分的顶视图。
图9和10显示按照本发明的实施例的被实现为具有包括在对称振子的馈电缝隙之间的馈电线的折叠对称振子的多对称振子对的左面部分的顶视图。
图11和12显示作为本发明的基本部件的对称振子对的替换实施例。
图13和14以透视图分别显示具有单极化和双极化的按照本发明的天线的两个实施例。
图15-20显示具有不同的馈电线设置的按照本发明的天线的另外的实施例的左面部分。这些图只显示按照本发明的线性极化天线的一半，或天线的圆极化实现方案的四分之一。
具体实施例方式
现在参照优选实施例中更详细地描述本发明。然而，应当看到，在具体的实施例中的不同的特性，除非另外阐述，在实施例之间可交换。而且，所有的实施例涉及到定位多对称振子天线的辐射的对称振子部分，以使得辐射方向图得到在大的带宽上具有低交叉极化和频率无关的波束带宽的旋转对称性。
图1的对称振子对是本发明的基本部件。如果两个对称振子1长度是约0.5波长和被放置在接地面上面约0.2波长及互相间隔开约0.5波长，假定两个对称振子上的电流具有相同的方向、幅度和相位，则对称振子对单元的辐射方向图具有低低交叉极化的旋转对称性。在接地面上面的高度可以在间隔0与0.3波长之间进行选择，而长度和间隔典型地必须是在+/-0.2波长的范围内。
对称对称振子天线优选地具有在中心的馈电缝隙2，这样，形成两个对称振子臂3，如图2所示。对称振子也可以被实现为折叠对称振子，如图3和4所示。图3上的每个折叠对称振子被实现为被折叠两次的一个单个线，一次向左然后向右，以使得左面折叠组成左对称振子臂3和右面折叠组成右对称振子臂3。图4上的折叠对称振子具有完全分开的臂，在它们之间没有线连接，这样，它呈现具有两个馈电缝隙2。图1，2，3和4上对称振子型式的馈电将参照图8，9，10，15，16，17，18和19被描述。
几个对称振子对1可被安排成如图5所示，以提供宽带线性极化辐射。对称振子的馈电可以以许多不同的方式完成，正如后面将描述的。要点在于，它们必须这样地馈电，以使得在每个对称振子对的对称振子上的电流具有相同的方向、幅度和相位。
本发明的对称振子优选地被放置在接地面4的上面，如图6所示，但在某些应用中，这不一定必须的。接地面在图上被显示为平坦的平面，而在某些应用中，可能希望和有可能把它做成为圆锥、棱锥、双曲或不同于平面的任何其它形状。
按照本发明的天线也可被使用于双线性极化或圆极化。在这种情形下，对称振子对必须被安排成如图7所示。对于每个对称振子对存在具有相同的尺度的正交对称振子对。对称振子的馈电在几何关系的每个象限内是与对于图6的线性极化型式的一半相同的。
图5，6和7上的对称振子被显示为不带有馈电缝隙，但它们可以同样很好地具有馈电缝隙。它们也被显示为不具有馈电线和支撑材料。实际上，它们将具有馈电线，例如如图8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，或19所示。实际上，在对称振子与接地面之间也常常有支撑材料，诸如电介质基片或泡沫材料。这也可以取一个或多个薄的电介质片的形式，在其上放置对称振子。
图8显示图6的天线的左面一半的对称振子如何按照本发明被连接到它们的末端之间的导电接合点5。在本实施例中，对称振子与接合点可以通过同一个导线来实现，把线与接地面之间的馈电电压从馈电点6传到所有的对称振子。
在图9上，对称振子被实现为图4所示的那种所谓的折叠对称振子，即每个对称振子由在它们的末端被连接的两个平行导线被制成。折叠对称振子可以通过在其一条线上被连接到馈电缝隙2的双线馈电线被馈电。在本发明中，在每个对称振子的第二线上还有一个缝隙，如图4所示，在此处连接新的双线馈电线7，并继续连到下一个相邻的对称振子的馈电缝隙。由此，创建来自馈电点6的两个相反的蛇形线，通过传播的波激励所有的对称振子。
图10还显示折叠对称振子的实现方案。然而，由对称振子臂组成的双线馈电线在它们的末端处被缩短，这样，辐射的对称振子长度大于它的折叠的双线部分的长度。
图13和14以透视图显示天线的两个实施例。在图13上，对称振子被提供在被安排在接地板的两个天线板上。天线板被安排成互相相对倾斜的位置，这样，天线板的功能性天线单元互相面对。图13的天线是单极化天线。
图14的天线类似于图13的天线，但它具有四个被安排成互相相对倾斜的位置的天线板，而不是两个，这样，天线板的功能性天线单元互相成对地面对。图14的天线是双极化天线。
图13和14的实施例显示两对互相面对的四个天线板。然而，本发明不限于这样的实现方案。具体地，这样的其上蚀刻、磨削或以其它方式设置对称振子的天线板，可以互相并排放置在同一个平面，或可以有一个平面天线板包含所有的对称振子，而不是两个或四个板。
在图6到10上，按照本发明的天线利用7个不同的尺度的对称振子。这个数目是任意选择的，因为天线可以由小于，大于或远大于7的任意数目和不同尺度的对称振子对组成。另外，在相邻的对称振子之间的间隔可任意选择。它根据设计最佳化的结果可以更小或更大。
这些图显示其中不同的对称振子对的尺度看起来非常接近对数周期的多对称振子天线。这意味着，所有的对称振子对的尺度以同一个恒定的因子相对于更靠近的里面的一对对称振子对的尺度被缩放。这样做是为了给每个对称振子对提供一个看起来是相同的环境而与它是具有用于工作在某些最低的频率的大的尺度还是具有用于工作在某些最高的频率的小的尺度无关。这种对数周期缩放不是必须的，但想要给出最好的和大多数连续的宽带性能。具体地，如果要求多频带性能而不是宽带性能的话，这种对数周期尺度选择可能是不需要的。
按照本发明有可能即使在天线的一个象限内提供具有几个馈电点的天线。对于一个象限，在这种情形下，我们是指图8，9，10或11上的几何关系。这样的象限组成如图3所示的完整的天线的半个线性极化型式，并且它组成如图7所示的完整的双线性极化或圆极化天线的四分之一。如果一个象限具有几个馈电点，它意味着不同的尺寸的象限互相并排，这样，它们形成新的完整的和宽得多的宽带天线，但带宽在分开的馈电点之间划分。
对称振子的馈电可以以各种方式被提供，正如在上述的讨论中表示的。现在更详细地讨论另外的有利的馈电系统。这些馈电系统也可被使用于以前讨论的实施例，作为对于已讨论的系统的补充或替换。
以下的馈电系统对于包括在薄的电介质片上被蚀刻或磨削的带条的对称振子是特别有利的。最好是通过两条不同的双线馈电线来给每个对称振子对中的对称振子馈电，这两条线都起源于在最里面的对称振子之间的中心处的公共端口。这样的馈电系统的实施例显示于图15-19。
在图15所示的实施例中，对称振子151作为带条被安排在薄的基片152的相对的两侧。图15a以透视图显示天线，而图15b以从上面看的平面图显示同一个天线。在每个对称振子中，一个臂被安排在基片的一侧而另一个臂被安排在另一侧。而且，相邻的对称振子的臂被安排在基片的交替的一侧。在图上，连续的线表示被形成在基片的上面一侧的导电部件，而虚线表示被形成在基片的下面一侧的导电部件。
馈电线由两个分开的导体带条组成，一个带条153被安排在基片的上面一侧，另一个带条154被安排在下面一侧。上面的馈电带条被连接到上面一侧的对称振子臂，下面的馈电带条被连接到下面一侧的对称振子臂，由此以想要的方式激励对称振子。
按照本实施例的天线优选地可以藉助于例如印刷电路板(PCB)的蚀刻或磨削而实现。
因此，按照本实施例的天线具有被安排在基片的相对的两侧的对称振子臂和馈电带条。基片优选地是相当薄的，以避免由于在基片厚度方向对称振子臂的这种间隔而引起的天线性能的重大的改变。
在图16所示的实施例中，所有的对称振子161作为导电带条被安排在基片162的同一侧。这对于减小制造成本是有利的。馈电线由两个导电带条或线组成，基片的每一侧一条线。
第一线被安排在基片的上面一侧，并被连接到每个对称振子的一个臂，更具体地，通过对称振子的馈电缝隙接连地连接到在中心线的交替的一侧上的对称振子臂。因此，馈电线163优选地具有来回折弯形状，它优选地由支撑电介质片上的金属层以与对称振子相同的方式被蚀刻或磨削。正如图15的实施例那样，第二线被提供在相反的基片下面一侧。然而，在图16的实施例中，这个第二线通过穿透基片的连接线165被连接到在基片的上面一侧上的对称振子臂。这个第二线由此被连接到未连接至第一线的对称振子臂。因此，以与图15的实施例相同的方式，每隔一个的对称振子臂由馈电线的相反的线被激励。
按照这个实施例的天线优选地可以藉助于例如在印刷电路板(PCB)上蚀刻而实现。在下面一侧上的线也可以通过蚀刻实现，通路构成通过电介质片的连接165，或它可以通过几段薄的线来实现，这些线被弯曲或被成形，以便焊接到对称振子臂的连接点。然后，在基片上在连接点处也可以有孔，然后线段的末端点将被插入到这些孔，并被焊接到对称振子臂。线段不仅位于基片的下面一侧，而且也位于基片的上面一侧，位于上面的传输线的蚀刻导体带条上方足够的距离。
在图17所示的实施例中，所有的对称振子臂171作为带条被安排在薄的基片172的同一侧。任何对称振子的右臂通过导体带条173被连接到下一个相邻的对称振子的左臂，这样，带条看起来像具有两个弯头而没有馈电缝隙的对称振子。薄的电介质板175放置在对称振子的中心的上面，有导体带条174把任何的对称振子的左臂连接到下一个相邻的对称振子的右臂。对称振子臂的连接优选地通过焊接或类似的方式完成。这个实施例的输出结果类似于相对于图15和16讨论的在替换实施例中，在图18上显示圆形电介质棒181，其上螺旋线地缠绕两条线。这两条线形成以想要的方式连接对称振子臂的馈电线。为了得到与对称振子臂的打算的连接，在这种情形下基片配备有沟槽或通道182。按照本实施例的天线优选地可以藉助于例如印刷电路板(PCB)的蚀刻而实现。
另一个替换实施例被显示于图19。在本实施例中。每隔一个的对称振子对191被提供在支撑基片192的第一侧，并且由设在所述基片的同一侧的馈电线193馈电。
另外的对称振子对的臂被安排在由馈电线馈电的所述对称振子191之间。每个另外的对称振子的两个臂194通过位于如图19所示的基片下面的线195被连接在一起，但这条线也可以位于基片192的上面，如果它与馈电线193或被连接到这个双线馈电线的任何对称振子191没有金属接触的话。在本实施例中，每隔一个的对称振子194通过与由馈电线193直接激励的相邻的对称振子191的相互近场耦合被间接地激励。
在另一个替换例中，如图20所示，另外的对称振子204被安排在基片上与对称振子201的同一侧，由此不需要穿透基片。对称振子204然后也通过互耦被激励。绝缘材料的片例如可被安排在馈电线203与对称振子204的中心之间，以避免在交叉点205时两条线之间的金属接触。然而，避免这样的接触的其它的方法也是可能的。对称振子204也可以整个地放置在位于对称振子210的层顶部的分开的薄的基片上。
以上讨论的、按照本发明的实施例通常具有许多特性。例如，所有的或至少大多数所述实施例包括以下特性-天线包括成对地排列的对称振子，这可以从图6和7看到的。图8，9，10，13，14，15，16，17，18，19，20只显示按照本发明的线性极化天线的一半，或天线的圆极化实现方案的四分之一。
-天线对称振子被安排在接地面的一侧，这样，输出辐射方向图的主瓣指向垂直于所述接地面的方向。
-对称振子(天线单元)的长度随着远离位于中心的馈电点沿馈电线增加。相邻的对称振子的长度优选地在长度上与紧接在前面放置的对称振子相差一个与频率无关的倍数。这个倍数优选地在1.1-1.2的范围。
-对称振子之间的间隔也随着远离位于中心的馈电点沿馈电线增加一个与频率无关的倍数。这个倍数优选地在1.1-1.2的范围。
-天线的两个(线性极化型式)或四个(双极化型式)部分由被连接到公共馈电点或在天线部件之间的中心区域的馈电点的单独馈电线被馈电。
-天线单元/对称振子基本上被形成为直的导电线或带条。
-天线单元被形成在诸如PCB的支撑电介质基片上，以及优选地藉助于正如技术上本身已知的蚀刻技术被形成。
-天线可以在不同的输出波长的宽的范围内被使用，它对于在1-15GHz的范围的波长是特别有用的，以及最特别地使用于超宽带范围(2-10GHz)。
现在已描述了本发明的具体的实施例。然而，正如本领域技术人员将会看到的，几个替换例是可能的。例如，对称振子的不同的排列设计方案是可能的，天线平面的不同的组合是可能的，各种馈电安排是可行的等等。
这样的和其它的明显的修正方案必须被看作为属于本发明的范围内，正如所附权利要求规定的。应当指出，上述的实施例是说明而不是限制本发明，以及本领域技术人员能够在不背离所附权利要求的范围的条件下设计许多替换实施例。
权利要求
1.一种包括几个电对称振子的用于发送或接收电磁波的天线，其特征在于对称振子被成对地排列成相反放置的对称振子，每对的两个对称振子用几乎相同的幅度和相位辐射或接收，至少某些所述对称振子对具有不同的特性和优选地不同的尺度或取向，以及它们被安排成使得每个对称振子对的几何中心至少近似一致。
2.按照权利要求1的天线，其中所有的对称振子对在一个方向上取向，以便发送或接收一个线性极化的波。
3.按照权利要求1的天线，其中约一半对称振子对在一个方向上取向，而其余的对称振子对在正交的方向上取向，以便发送或接收双线性极化或圆极化的波。
4.按照前述权利要求的任一项的天线，其中对称振子被放置在用作为接地面的导电体的上面。
5.按照权利要求4的天线，其中连接相邻的对称振子的金属线不互相交叉。
6.按照权利要求4或5的天线，其中位于对称振子下面的用作为接地面的导电体不是平坦的。
7.按照前述权利要求的任一项的天线，其中对称振子是V形或弯曲的。
8.按照前述权利要求的任一项的天线，其中对称振子由导电线、管或带条制成。
9.按照前述权利要求的任一项的天线，其中对称振子由在电介质基片上的导电带条制成。
10.按照前述权利要求的任一项的天线，其中对称振子通过与相邻的平行对称振子的末端点连接在一起而被激励，使得它们形成从一个或多个馈电点开始的蛇形线。
11.按照权利要求1到9的任一项的天线，其中至少一个对称振子包括两个相反指向的导电臂，导电臂、优选地几个对称振子、最优选地基本上所有的对称振子之间具有馈电缝隙。
12.按照权利要求11的天线，其中每个对称对称振子臂包括两条或多条导电线，它们在一个或多个点或在臂的延伸部分处被连接在一起。
13.按照权利要求11或12的天线，其中不同的对称振子对的相邻的对称振子的馈电缝隙由从一个或多个馈电点出发的双导体馈电线被激励。
14.按照前述权利要求的任一项的天线，其中每个对称振子由两个相反的臂组成，每个对称振子臂包括两条导电线，它们在外部端相连接，而内端在馈电缝隙处与相邻的内或外面的对称振子臂的最靠近的线的内端相连接，使得一组带有馈电线的对称振子由两条相反的蛇形线形成。
15.按照前述权利要求的任一项的天线，其中每个对称振子对的尺度基本上为如下对称振子长度约为0.5波长，对称振子在接地面上面的高度约在0.05与0.30波长之间，对称振子间隔约为0.5波长，其中波长是对于这样的频率而言的，在该频率下给定的对称振子对是辐射方向图的主要贡献者。
16.按照前述权利要求的任一项的天线，其中不同的对称振子对的尺度按对数周期方式变化，以便实现非常宽带的总的性能。
17.按照前述权利要求的任一项的天线，其中辐射方向图在可以是几个倍频程的非常宽的频带上具有几乎恒定的波束宽度。
18.按照前述权利要求的任一项的天线，其中天线被使用来照射单反射器或双反射器天线系统。
19.按照前述权利要求的任一项的天线，其中至少一个平衡非平衡转换器被设在一对对称振子之间的中心区域，以及优选地在最小的对称振子之间。
20.按照前述权利要求的任一项的天线，其中至少一个180度混合器被设在一对对称振子之间的中心区域，以及优选地在最小的对称振子之间。
21.按照权利要求19或20的天线，其中平衡非平衡转换器或180度混合器被实现为包括晶体管放大器的有源电路。
22.按照基于权利要求4-6任一项的权利要求19，20或21的天线，其中平衡非平衡转换器或180度混合器被放置在中心区域的接地面的后面，传输线提供到接地面的连接。
23.按照前述权利要求的任一项的天线，其中至少一个对称振子包括两个相反指向的导电臂，导电臂之间具有馈电缝隙，以及其中不同的对称振子对的相邻的对称振子的馈电缝隙由从一个或多个馈电点出发的双导体馈电线被激励，双导体馈电线的两个分开的导体被安排在至少两个不同的、不交叉的平面上。
24.按照权利要求23的天线，其中双导体馈电线包括在第一平面上的第一导体和至少部分地被安排在第二平面的第二导体，所述第一和第二平面是不同的，并且互相不交叉。
25.按照权利要求24的天线，其中至少部分对称振子臂被安排在第一平面上。
26.按照权利要求24或25的天线，其中对称振子由在电介质基片上的导电带条制成，以及其中第一和第二平面被安排在所述基片的不同侧。
27.按照前述权利要求的任一项的天线，其中基本上所有的对称振子被安排在基片的一侧，双导体馈电线的第一导体被安排在基片的这一侧，而所述双导体馈电线的第二导体至少部分被安排在基片的相反的一侧，并且经过基片被连接到对称振子。
28.按照权利要求27的天线，其中第二导体互相连接在至少某些对称振子对内的对称振子，所述对称振子对由此通过与相邻的对称振子的电磁耦合被激励。
29.按照权利要求1-26的任一项的天线，其中对于至少某些对称振子，和优选地基本上所有的对称振子，对称振子的臂被安排在基片的相反的两侧，以及其中述双导体馈电线的分开的导体被安排在每一侧，用于激励被安排在所述侧上的对称振子。
30.按照权利要求1-26的任一项的天线，其中基本上所有的对称振子臂被安排在基片的一侧，以及馈电线的导体平行地缠绕在电介质棒上，以使得线的不同的绕组被连接到不同的对称振子臂。
31.按照前述权利要求的任一项的天线，其中至少某些对称振子对具有被连接到分开的馈电线的对称振子。
32.按照前述权利要求的任一项的天线，其中至少某些相邻的对称振子对被连接到分开的馈电线。
全文摘要
本发明描述宽带多对称振子天线，它在几个倍频程的带宽内具有低输入反射系数、低交叉极化、旋转对称波束和恒定的波束宽度与相位中心位置。对称振子从一个或多个馈电点被馈电，它们可以具有对数周期的优点。比起其它解决方案，天线是更紧凑的，具有更轻的重量，并且制造成本更便宜。它非常适合于给单个或两个或多个反射器天线馈电。
文档编号H01Q19/10GK1864303SQ200480029373
公开日2006年11月15日 申请日期2004年8月9日 优先权日2003年8月7日
发明者P·－S·希达尔 申请人:希达尔天线顾问股份公司