专利名称：反射器天线的馈送装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于电信领域的^Jt器天线，该天线特别地用于移动电信 网络中。本发明特别涉及这种天线的馈送装置。
背景技术：
具有传统辐射孔径的天线包括反射器和馈送装置，其中反射器例如以
围绕天线对称轴的旋转抛物面的形式呈现出凹面；馈送装置传送由天线发 送或接收的电磁波。天线的馈送装置位于反射器凹面上的天线对称轴上， 并且整个天线呈现出关于该轴的圆形对称。天线的馈送装置包括波导，波 导可以是具有圆锥形或圆柱形辐射孔径的矩形部件或圆形部件。但是，这 种天线提供的初级辐射波谱性能较差。为了改善性能，在反射器周围增加 圆柱形壁或裙部(skirt)， 一般地在所述圆柱形壁或裙部的内部覆盖有吸 波涂层，专门用以限制侧面辐射。这种天线表现出很高程度的溢出损耗， 并且有必要采用具有一定高度的裙部。
美国专利4 673 945描述了这样一种^线，其具有位于导电管中的波 导，以及具有从该导电管凸出的圆锥形端部，从而形成覆盖在导电层中的 凹面。这种天线能够增加增益以及减少旁瓣。
美国专利2003/0 184 486描述了一种具有抛物面反射器的天线的馈送 装置，该馈送装置包括圆形截面的空腔波导，其具有充满介电材料条的辐 射端。用帽覆盖所述介电材料条的外端，以向主反射器反射波。
A.A.Kischk的文章(IEE会议录，136 (2) ， 1989，第169-171页) 描述了这样一种天线，其具有抛物面反射器并具有圆形截面波导。为了降 低辐射孔径的尺寸，使波导充满诸如有机玻璃的介电材料条。所述介电材
料条从波导的孔径凸出0.15入的长度。因此确定了介电条端部具有尖锥形 状，从而减小了交叉极化。
发明内容
本发明的目的在于消除现有技术中的缺陷，特别地通过减少天线的旁 瓣以及天线对于频率的依赖性来改善天线的初级辐射波镨。
本发明的另一目的在于提供一种反射器天线的馈送装置，其可以在交 叉极化和增益方面增加天线的性能。
本发明的另一目的在于提供一种需要较小高度裙部的天线。
本发明提供一种天线的馈送装置，所述天线包括反射器，在所述反射 器中展开有圆形截面或矩形截面的波导，并且在所述波导的端部具有圆柱 形或圓锥形辐射孔径。根据本发明，在所述孔径中部分地插入由介电材料 构成的透镜。从所述波导凸出的所述透镜的部分的形式实质上是较小直径 端朝外的截锥形。该较小直径端具有中央腔，所述中央腔的形状由"b + ax + cx2 + dx3"类型的多项式方程或对数方程的解给定。
在本发明的第一实施例中，从所述波导凸出的所述透镜的部分的形式 实质上是截锥形，该截锥形的最大直径在0.5X至入范围内，其中X是电磁 波的波长。优选地，所述最大直径为约0.85X。
在第二实施例中，从所述波导凸出的所述透镜的部分的形式实质上是 截锥形，该截锥形的最小直径在0，5入至0.9入范围内，其中入是电磁波的波 长。优选地，所述最小直径为约0.70X。
在第三实施例中，位于所述波导外部的所述透镜的部分的长度H在 0.4X至0.7X范围内，其中X是电磁波的波长。优选地，所述长度为约0.55入。
在本发明的特定实施例中，所述透镜的中央腔祐延伸的垂直边沿的高 度在0.04X至0,1入范围内，其中入是电磁波的波长。优选地，所述垂直边 沿的高度为约0.07入。
在其它实施例中，存在与所述透镜关联的陷波器(trap)。陷波器的 存在引起掩蔽效应，掩蔽效应掩蔽了一部分信号，但是这样避免了溢出损
耗，并改善了天线的初级辐射图案。优选地，与透镜关联的所述陷波器是
所谓的"1/4波长"的陷波器。可使用介电材料环来代替陷波器，这样有助 于减少旁瓣。
本发明还提供一种包含馈送装置的反射器天线，其中所述反射器天线 包括反射器，在所述反射器中展开有圆形截面或矩形截面的波导，并且在 所述波导的端部具有圆柱形或圆锥形辐射孔径。在所述孔径中部分地插入 由介电材料构成的透镜。从所述波导凸出的所述透镜的部分的形状实质上 是截锥形。其较小直径端朝外，并且所述端包括中央腔，所述中央腔的形 状由"b + ax + cx2 + dx3，，类型的多项式方程或对数方程的解给定。
本发明的优点在于增加了增益和天线交叉极化的性能。此外，本发明 还能够采用较小高度的裙部，从而减小天线的总体尺寸。
通过才艮据非限制性示例和附图阅读以下实施例的描述，本发明的其它 特点和优点变得清楚，其中
图1A和图1B是传统天线的截面图2是示出配备有本发明的透镜的波导孔径的倾斜截面图3是示出本发明不同实施例的截面图4包含l/4波长陷波器的截面图和透视图；和
图5A和图5B分别在水平极化面和垂直极化面中比较配备有包含陷波 器的传统馈送装置的天线与安装有本发明的馈送装置的天线的初级辐射波 镨。
在图5A和图5B中，辐射R沿着纵轴以分贝(dB)为单元绘制，相 对于天线轴的角度0沿着横轴以度数为单位绘制。
务沐实施方式
图1中所示的现有技术的天线1包括反射器2和馈送装置4，其中反 射器2例如以围绕天线1的对称轴A-A的旋转抛物面的形式呈现出凹面；
馈送装置4传送由天线1发送或接收的电磁波。为了改善天线1的性能， 在该天线中配备有圆柱形壁或裙部5，其内部覆盖有吸波涂层6，专门用以 限制侧面辐射。裙部5的存在增加了天线1的风阻，并且也增加了聚集诸 如水、灰尘或雪的自然因素的风险。在裙部5上安置天线罩7也是公知的， 该天线罩呈现出平保护表面，用以使得由反射器2和裙部5所限定的空间 与天线外部的自然因素隔离。
借助于通常由例如黄铜或铝的金属制成的波导8在天线1中传送电磁 波。波导8可以是直线形或圆形截面，其具有圆锥形辐射孔径9 (如图1A 所示)或者具有圆柱形辐射孔径10 (如图1B所示)。
在图2的倾斜截面图所示的本发明实施例中，可以看到波导21的圆柱 形孔径20,在其中插入透镜22的一部分，其方式为透镜的一部分23从波 导凸出。该部分23实质上是截断了尖端的圆锥形。该部分23的较小直径 的窄端24朝外，并且包括特定形状的中央腔25，其中该特定形状由"b + ax + cx2 + dx3"类型的多项式方程或对数方程的解给定。中央腔25净iL^伸 的垂直边沿26的高度在0.04入至0.1X范围内，优选地为约0.07X,其中X 为导行电磁波的波长。对于微波天线，导行电磁波的波长通常在10亳米 (mm)至50mm的范围内。
透镜22的凸出部分23实质上是圆锥形，其具有的最大直径D在0.7X 至入的范围内，优选地等于约0.85X,并且其具有的最小直径d在O.SX至 0.9入的范围内，优选地等于约0.70X。从波导21凸出的透镜22的部分23 的长度H在0.4入至0.7X的范围内，优选地等于约0.55X。
位于波导21的孔径20中的透镜22的其它部分27呈现出一连串台阶28。
透镜22优选地由低损耗介电材料构成，所述材料对于上述范围内的频 率相对不敏感。特别地，这种材料可以从聚苯乙烯或者聚甲基丙烯酸曱酯 (PMMA)中选择，其中聚苯乙烯例如供应商"C-LEC"提供的 "REXOLITE，，。
天线的总波长在25X至200X的范围内。
以下参照图3进行描述，其中图3示出本发明的另一实施例。1/4波长 (A/4)类型的陷波器30位于空腔波导32的端部31。将与图2中的形状基 本类似的透镜33部分地插入至波导32的端部内。陷波器40的存在引起了 掩蔽一部分信号的掩蔽效应，但是这避免了溢出损耗，并改善了天线的初 级辐射图案。可使用介电材料环来代替陷波器，这样有助于减少旁瓣。
在图4的放大图中部分地和透视性地示出这一类型的陷波器40的另一 实例。其包括的4个间隔41所呈现的宽度1等于X/4，即l/4波长。
图5A和图5B分别在水平极化面和垂直极化面中对于配备有陷波器的 传统天线的性能(曲线50A和50B)与安装有构成本发明实施例的透镜的 天线的性能(曲线51A和51B)进行比较。
在具有陷波器的传统天线与构成本发明实施例的天线的初级辐射波i普 之间的这种比较揭示了以下优点
1) 初级辐射波i普在水平和垂直极化面都非常相似。
2) 由初级源辐射到主反射器上的场电位在相对于反射器轴的角度 0=+30°至^=-30°上是均匀的并且几乎恒定(也称为"平坦的")。
3) 对于0>100°以及(9<-100。，场电位减小。这些角度6的值并 非对应于反射器上的初级源照射，而是对应于裙部上的初级源照射。当在 角度的这一范围内场电位较高时，需要更高的^^部来消除不期望的反射。
权利要求
1.一种天线的馈送装置，所述天线包括反射器(2)，在所述反射器中展开有圆形截面或矩形截面的波导(8)，并且在所述波导的端部具有圆柱形或圆锥形辐射孔径(10或9)，在所述孔径中部分地插入由介电材料构成的透镜(22)，所述馈送装置的特征在于，从所述波导凸出的所述透镜的部分(23)的形式实质上是较小直径端(24)朝外的截锥形，所述端(24)具有中央腔(25)，所述中央腔(25)的形状由“b+ax+cx2+dx3”类型的多项式方程或对数方程的解给定。
2. 如权利要求1所述的馈送装置，其中从所述波导凸出的所述透镜的 部分(23)的形式实质上是截锥形，该截锥形的最大直径D在0,5X至入的 范围内，其中X是电磁波的波长。
3. 如权利要求2所述的馈送装置，其中所述最大直径D为约0.85X。
4. 如权利要求1所述的馈送装置，其中从所述波导凸出的所述透镜的 部分(23)的形式实质上是截锥形，该截锥形的最小直径3在0.5\至0.9入 的范围内，其中入是电磁波的波长。
5. 如权利要求4所述的馈送装置，其中所述最小直径d为约0.70入。
6. 如权利要求1所述的馈送装置，其中位于所述波导外部的所述透镜 的部分(23)的长度H在0.4X至0.7X的范围内，其中入是电磁波的波长。
7. 如权利要求6所述的馈送装置，其中所述长度H为约0.55入。
8. 如权利要求1所述的馈送装置，其中所述透镜的中央腔(34)被延 伸的垂直边沿的高度h在0.04入至0.1X范围内，其中入是电磁波的波长。
9. 如权利要求8所述的馈送装置，其中所述垂直边沿的高度h为约 0.07X。
10. 如权利要求1所述的馈送装置，其中存在与所述透镜关联的陷波 器(40 )。
11. 如权利要求10所述的馈送装置，其中与所述透镜关联的所述陷 波器是所谓的"1/4波长"的陷波器。
12. —种包含馈送装置(4)的反射器天线，其中所述反射器天线包 括反射器(2)，在所述反射器中展开有圆形截面或矩形截面的波导(8)， 并且在所述波导的端部具有圆柱形或圆锥形辐射孔径；在所述孔径中部分 地插入由介电材料构成的透镜(22);从所述波导凸出的所述透镜的部分 (23)的形状实质上是较小直径端(24)朝外的截锥形，所述端(24)包 括中央腔(25)，所述中央腔(25)的形状由"b + ax + cx2 + dx3，，类型的 多项式方程或对数方程的解给定。
全文摘要
本发明提供一种反射器天线的馈送装置，其中所述天线包括反射器(2)，在所述反射器中展开有圆形截面或矩形截面的波导(8)，并且在所述波导的端部含有圆柱形或圆锥形辐射孔径(10、9)。在所述孔径中部分地插入由介电材料构成的透镜(22)，从所述波导凸出的所述透镜的部分(23)的形式实质上是较小直径端(24)朝外的截锥形。所述端(24)包括中央腔(25)，所述中央腔(25)的形状由“b+ax+cx<sup>2</sup>+dx<sup>3</sup>”类型的多项式方程或对数方程的解给定。
文档编号H01Q19/06GK101192714SQ20071019463
公开日2008年6月4日 申请日期2007年11月27日 优先权日2006年11月29日
发明者A·勒巴永, D·蒂奥 申请人:阿尔卡特朗讯公司