专利名称：脊状波导管数组天线的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种脊状波导管数组天线。
背景技术：
一般现有的导管数组天线至少可分为垂直极化与水平极化两种。图IA为一种垂 直极化波导管数组天线100，包含波导管槽孔110，使信号沿着波导管槽孔110向纵轴112 的方向(即Z-轴)传播，而在纵轴112的横向长度中，该导波管槽孔110主要包含宽度 113 (即沿着χ-轴)以及高度114 (即沿着y-轴)，而该波导管数组天线100的低频频率是 由宽度113决定。一般而言，该宽度113通常为0.5 λ波长长度，其中波导管槽孔110包含 多数边缘槽孔122、124，每个夹角α相对于高度114轴向方向分成正极与负极角度，且该垂 直极化的波导管数组天线100的顶端具有一盖体130。再请参阅图1Β，图IB所示为垂直极化的波导管数组天线100在图IA的场形图，该 场形图中包括方位辐射场形152和仰角场形154，如图所示，方位角场形152显示SdB的变化量。水平极化的波导管数组天线200如图2Α所示，波导管槽孔210的信号顺着波导管 本体槽孔210向纵轴212 (即ζ-轴)传播，而该水平极化的波导管数组天线200的低频频 率是由宽度213尺寸加以定义，一般的尺寸为0. 5 λ，而波导管槽孔210更进一步包含有数 个纵向槽孔220，而各槽孔220以偏移中心线纵轴212距离士d作定义，其相邻的槽孔220 沿中心线交错排列，且在该水平极化的波导管数组天线200的顶端具有一盖体230。图2B所示为水平极化波导管数组天线200在图2A中的辐射场形，该场形图中包 括方位辐射场形252和仰角场形254，如图所示，方位角场形252显示4dB的变化量。上述垂直极化波导管数组天线100与水平极化的波导管数组天线200在辐射场形 方位所涵盖的范围有很大的变化，也就是说，在使用者的立场上水平讯号在涵盖的范围上 有很大的变化；因此，高功率发射机或高增益天线发射水平讯号提供给每个使用者时，会因 为变化量大而受到相关的限制，虽然一般槽孔数组天线适合在高功率传输及接收应用，但 无法部署应用在需要均一性涵盖的区域中。
实用新型内容本实用新型的主要目的在于公开一种脊状波导管数组天线，以获得较一致的辐射 场形并缩小天线的体积。为达上述目的，本实用新型公开的脊状波导管数组天线包含有波导管本体，该波 导管本体至少在一边上定义有纵轴，且该波导管本体的至少一边上设有复数第一及第二槽 孔，并该波导管本体的至少一边上设有脊状波导管，该脊状波导管包含相对且间隔开的两 个脊状部，且脊状部向波导管本体的纵轴延伸。上述脊状波导管数组天线包括垂直极化脊状波导管数组天线与水平极化脊状波 导管数组天线，可应用于典型高功率上，而利用脊状波导管、第一及第二槽孔的配合，而可获得较一致的辐射场形，且可同时具有缩小天线体积的功效。
图IA为现有垂直极化的波导管数组天线图。图IB为图IA的方位辐射场形图。图2A为现有水平极化的波导管数组天线图。图2B为图2A的方位辐射场形图。图3A为本实用新型垂直极化脊状波导管数组天线的示意图。图3B为本实用新型垂直极化脊状波导管数组天线的俯视图。图3C为本实用新型垂直极化脊状波导管数组天线的侧视及俯视图。图3D为本实用新型垂直极化脊状波导管数组天线的方位辐射场形和仰角场形 图。图4A为本实用新型水平极化脊状波导管数组天线的示意图。图4B为本实用新型水平极化脊状波导管数组天线的俯视图。图4C为本实用新型水平极化脊状波导管数组天线的方位辐射场形和仰角场形 图。图4D为本实用新型水平极化脊状波导管数组天线显示条件θ =90°、φ=90°的 示意图。图4Ε为本实用新型水平极化脊状波导管数组天线显示条件θ =90°、φ=0°~ 180°的示意图。
具体实施例下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式
做详细描述。显然，所描述的 实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提 下所获取的其它实施例，都属于本实用新型的保护范围。请参阅图3Α 图3D，本实用新型的垂直极化脊状波导管数组天线300包含有波导 管本体310、及复数设于波导管本体3. 10侧边的第一及第二槽孔322、324，该天线300的讯 号是朝波导管本体310的纵轴312 (即ζ-轴)的方向进行辐射；其中该波导管本体310的 波导管开口 315主要包含有宽度尺寸313 (即χ-轴)与高度尺寸314 (即y-轴)，且该垂直 极化脊状波导管数组天线300频带的低频是由宽度尺寸313加以定义，而该宽度尺寸313 小于0. 5 λ ；该波导管本体310的第一及第二槽孔322、324的夹角是相对于高度尺寸314的 轴向位置，且沿着波导管本体310的两边延伸，而分成正极与负极的角度方向，而各第一及 第二槽孔322、324在波导管本体310的各边上延伸至波导管本体310的整个外部(即延伸 至波导管本体310整个边的四周)，而该波导管本体310为一个矩形波导管体，且该垂直极 化脊状波导管数组天线300的顶端设有一盖体330。该波导管本体310是由预定的宽度尺寸313和高度尺寸314定义有波导管开口 315，而该波导管开口 315的宽度尺寸通常小于二分之一波长，且该波导管本体310上还具 有脊状波导管318，该脊状波导管318是沿着高度尺寸314轴线和内部表面310a设于波导 管本体310上，且脊状波导管318是由两个相对应的脊状部318a、318b顺着纵轴中心线延伸组成于波导管本体310，而该相对应的脊状部318a、318b产生有两个波导管310b、310c， 其宽度尺寸313为0. 34 λ、高度尺寸314为0. 28 λ，而脊状部318a、318b宽度(水平尺寸) 为0. 073 λ，分开的间距0. 035λ，且其截面尺寸310b、310c等于0. 31λχ0. 134 λ，使该两个 间隔分开的脊318a和318b沿着波导管本体310的纵轴312中心线提供电容耦合效果(且 还能达到结构尺寸缩小的效果)，且如图所示，该脊状波导管318的两个脊状部318a、318b 相对且间隔开，等同于微波效应(由表面电流所构成)，除此之外还可以其它的方法完成此 技术，例如在波导管本体310的内边上设置相对应且延伸至底部的脊状部，依此可提供理 想的(e.g.，电容)耦合效应。另外，该波导管本体310更包含两个侧边311a、311c以及两 个邻边311b、311d，使各第一及第二槽孔322、324的夹角相对于高度尺寸314的轴，且各第 一及第二槽孔322、324延伸在波导管本体310的两个侧边311a、311c，而非夹角部分(相对 于宽度尺寸313)沿伸至波导管本体310的两个邻边311b、311d;又第一槽孔322以β正向 角的倾斜角度设于高度尺寸314的轴在线，而第二槽孔324以β反向角的倾斜角度设于高 度尺寸314的轴在线，而该倾斜角度的β变化值为0度 90度，通常是界于0度 45度之 间，进一步而言，该倾斜角度β为23度，如图3C所示，各第一及第二槽孔322、324的互补角 度为23度倾斜于高度尺寸314的轴在线，且各第一及第二槽孔322、324的宽度0. 07 λ是 间隔0.65 λ的距离，而末端的盖体330起始于最近中心的位置处间隔为0.325 λ的距离， 让该垂直极化脊状波导管数组天线300各第一及第二槽孔322、324的总长度为2. 925 λ，当 然也可依据实际使用所需而以不同的槽孔数加以改良设计；且各第一及第二槽孔322、324 延伸至波导管本体310四个面上，而距离接近于0. 5 λ，进而使波导管本体310的截面积缩 小。再如图3D所示，该垂直极化脊状波导管数组天线300的方位辐射场形352显示 仰角场形变化量小于ldB，比前述现有垂直极化脊状波导管数组天线仰角场形的变化量 SdB具有更一致方位辐射场形，使本实用新型的垂直极化脊状波导管数组天线300可在 1. 8GHzGSM系统、2. 2GHzffiFi系统、或3. 5GHzffiMax系统中加以运用。请参阅图4A 图4E，本实用新型的水平极化脊状波导管数组天线400包含有波导 管本体410、以及设波导管本体410纵轴上412的第一及第二槽孔422、424，讯号是朝波导 管本体410的纵轴412 (即ζ-轴)的方向进行辐射；其中该波导管本体410的波导管开口 415主要包含有宽度尺寸413 (即χ-轴)与高度尺寸414 (即y-轴)，且该水平极化脊状波 导管数组天线400的低频是由宽度尺寸413加以定义，而其宽度尺寸313小于0. 5 λ，且各 第一及第二槽孔422、424相对应设于波导管本体410的两个面上，该第一槽孔422以波导 管本体410中心线CL为中心左右偏移距离定为士d，而第二槽孔424位于波导管本体410 的反面，该第一槽孔422贯穿波导管本体410至对面的第二槽孔424，如此，第二槽孔424反 面的设置大致沿着波导管本体410中心线左右偏移，且正面的排列与反面一样，且该水平 极化脊状波导管数组天线400的顶端设有一盖体430。且该波导管本体410是由预定的宽度尺寸413和高度尺寸414定义有开口尺寸 小于0. 5 λ的波导管开口 415，该波导管本体410上更具有两个脊状波导管418ρ4182，而 各脊状波导管418ρ4182连结于波导管本体410的左右边上，且波导管本体410的横切面 包含波导管开口 415的宽度尺寸413与两个相对的渐进式波导管411a、411b，并在该两 个脊状波导管418ρ4182之间设有宽度尺寸413较窄的波导管416，该较窄的波导管416尺寸为0.20 λ (w)x 0. 009 λ (h)，而该渐进式波导管411a、411b的尺寸为0.085 λ (w)x 0. 09 λ (h)，且渐近式波导管411a、411b的侧边高度为0. 009 λ (h)。各第一槽孔422是由脊状波导管410的中心线CL做偏移距离d且沿着纵轴412排 列，而各第一槽孔422偏移中线的距离由操作频率决定，且各第一及第二槽孔422、424设于 该波导管本体410内较窄的波导管416相对的侧边位置处，各第一及第二槽孔422、424长 度尺寸为0. 43 λ、宽度为0. 046尺寸，另各第一及第二槽孔422、424中心至中心线偏移距离 士d为0. 045 λ，而中心到中心距离为0. 56入。且该水平极化脊状波导管数组天线400通常有相对应的槽孔422a、424a，每个槽 孔422a、424a都具有谐振器特性，可在波导管本体410上激发电流而影响场形总辐射能量， 该数组排列使讯号范围达360°，且相对槽孔422a、424a之间的距离一致，或应该相对短 (例如比0.01 λ小)，进而使用补偿技术使两槽孔422a、424a之间的距离产生相位差；各 脊状波导管418ρ4182是分别包含两个相对的脊状部418a、418b，各脊状波导管418ρ4182 的表面接合于波导管本体410且向邻边延伸；进一步的，各脊状波导管418ρ4182的切角设 计，是在波导管本体410上以渐进式的方式提供一与辐射路径相对应的槽孔422a、424a，而 各脊状波导管418ρ4182也可为椭圆、圆形、或椎形...等形状，且各脊状波导管418ρ4182 的尺寸为0. 13 λ (w)x 0.004 λ (h)，而斜边临边高度为0.0036 λ (h)，且各脊状部418a、 418b的间距419的隔开距离为0. 001 λ (h)。此外，各脊状波导管418ρ4182的各脊状部418a、418b可修改成各种形式(状在上 或下及相邻边上延伸至底部)与不同的槽孔422a、424a间距及长度，以作为电性的调整与 修改，得到最佳水平辐射场形与耦合效果。请参阅图4C所示，为对应频率0. 545GHz的方位辐射场形452及仰角辐射场形 452，其显示条件θ =90°、φ= 90°，如图所示，该水平极化脊状波导管数组天线400具 有一致性的方位辐射场形，呈现变化量小于IdB;再由图4D所示，显示条件θ =90°、 φ=0° 180°，同样具有一致性的方位辐射场形454，且呈现变化量小于ldB，由此可知，本实 用新型较一般现有水平极化脊状波导管数组天线的变化量4dB具有更一致性的性能。当然本实用新型的垂直极化与水平极化脊状波导管数组天线300、400在制造时， 可利用机械加工、铸件或其它方式进行制作，且也可使用多种材料与氧化处理，其结构材料 可选用铁钴锌合金、黄铜、铝或与其它材料；运用时，可使其操作频带介于542MHz 580MHz 之间，或是运用于射频或微波的任何一个频带，该频带介于IOOMHz 40GHz之间。本实用新型是一种垂直极化与水平极化脊状波导管数组天线，可利用脊状波导 管、第一及第二槽孔的配合，而获得较一致的辐射场形，使垂直极化与水平极化脊状波导管 数组天线有更好的表现，且同时具有缩小天线体积的功效；利用本实用新型所衍生的产品， 可充分满足目前市场的需求。以上，仅为本实用新型的较佳实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任 何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替 换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求 所界定的保护范围为准。
权利要求一种脊状波导管数组天线，其特征在于，包含有波导管本体，该波导管本体至少在一边上定义有纵轴，且该波导管本体的至少一边上设有复数第一及第二槽孔，并该波导管本体的至少一边上设有脊状波导管，该脊状波导管包含相对且间隔开的两个脊状部，且脊状部向波导管本体的纵轴延伸。
2.根据权利要求1所述的脊状波导管数组天线，其特征在于，所述脊状波导管数组天 线包括垂直极化脊状波导管数组天线或水平极化脊状波导管数组天线。
3.如权利要求2所述的脊状波导管数组天线，其特征在于，该波导管本体是由预定的 宽度尺寸和高度尺寸定义有波导管开口，而该波导管开口的宽度尺寸小于二分之一波长， 且该脊状波导管的两个脊状部相对波导管开口的高度尺寸轴向延伸。
4.如权利要求2所述的脊状波导管数组天线，其特征在于，该脊状波导管是沿波导管 本体的中心线延伸。
5.如权利要求2所述的脊状波导管数组天线，其特征在于，各第一个边缘槽孔是以β 正角度的倾斜角度设于波导管本体上，而各第二个边缘槽孔与第一槽孔相邻且以β负角 度的斜角度设于波导管本体上。
6.如权利要求2所述的脊状波导管数组天线，其特征在于，各第一及第二槽孔是延伸 至波导管本体的两对应侧边表面以及另两邻边的表面。
7.如权利要求2所述的脊状波导管数组天线，其特征在于，该脊状波导管的两脊状部 是相对应设于波导管本体侧边且顺着纵轴延伸。
8.如权利要求2所述的脊状波导管数组天线，其特征在于，该波导管本体至少包含有 两个渐进式的波导管，且介于两个渐进式波导管之间具有较小的另一波导管，且第一及第 二是设于较小的另一波导管的两边上。
9.如权利要求2所述的脊状波导管数组天线，其特征在于，各第一及第二槽孔是设于 波导管本体的中心线。
专利摘要本实用新型公开一种脊状波导管数组天线，该脊状波导管数组天线包括垂直极化脊状波导管数组天线与水平极化脊状波导管数组天线，包含有波导管本体，该波导管本体至少于一边上定义有纵轴，且该波导管本体的至少于一边上设有复数第一及第二槽孔，并于该波导管本体的至少于一边上设有脊状波导管，该脊状波导管包含相对且间隔开的两个脊状部，且脊状部是向波导管本体的纵轴延伸。该脊状波导管数组天线可应用于典型高功率上，而利用脊状波导管、第一及第二槽孔的配合，而可获得较一致的辐射场形，且可同时具有缩小天线体积的功效。
文档编号H01Q13/00GK201655967SQ201020001198
公开日2010年11月24日 申请日期2010年1月15日 优先权日2010年1月15日
发明者陈明辉 申请人:胜利微波股份有限公司