专利名称：圆形测向天线的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及天线，更具体地说本发明涉及一种圆形测向天线。
背景技术：
普通的测向系统(DF系统)包括四个主要部件天线系统，接收器，一台或多台处理器以及控制/输出系统。天线系统不可避免地要面对两个互相矛盾的要求一方面要求它要有全向或无定向的方向图，以便可以接收最宽最广的视野或视场，另一方面要求它要有“锐方向性射束”以便可以确定所截获的信号到达的精确角度。这两个相互冲突的要求不可能用一个静态的天线来解决。因此人们往往求助于天线阵列，一种能旋转的窄频带方向图天线或相控阵天线(phased array antennas)(一种可以通过电子装置迅速地改变它的辐射图的天线)。旋转式DF(测向)天线的一个主要的缺点是一旦它锁定到一个目标上，它对视场或视野的其余部分就一无所知。相控阵天线的一个缺点是要求使用种种昂贵的电子设备以进行电子束扫描。
任何一台DF系统在设计上都要考虑如何在瞬时的视场或视野以及可以用于观察的时间之间采取一个折衷的方案，以便使甚至视场或视野较差的天线也可以通过使天线旋转而在一台测向器中提供覆盖360°方向的能力，但是，当天线遇到的是频率非常敏捷的发射信号或为时极短的信号时，就会碰到问题。截获一个信号所需的时间以及被采样的信号持续的时间在很大程度上取决于发射天线的方向图(它可能也是旋转的)以及DF(测向)天线的旋转的重合或相互一致，正是这个需要折衷权衡之点使有效测向系统的设计成为一个棘手的问题。
以前的设计这种天线的尝试都存在着种种不同的问题，例如，增益低，工作频带较狭，尺寸和重量太大，到达角AOA)精确度较低，目标获得时的方位角视野有限等等。有些以前的天线设计用的是低增益偶极子或螺旋天线单元。这些天线具有同时复盖整个视野的能力，但是缺点是频带不宽以及到达角精度较低。有些其他的天线设计具有较大的带宽，但不能同时复盖整个视野。
发明概要因此，人们需要一种高精确度，高增益，能同时跟踪和扫描的圆测向天线，而本发明能提供克服已有技术系统的种种缺点的圆测向天线。
根据本发明的一个方面，本发明提供一种天线系统，它包括安排成一基本上呈圆形结构的多块安装板。每块安装板有一个内表面和一个外表面。每一个天线单元有一高频端和一低频端。每一天线单元的低频端都安装于安装板之一的内表面上，使诸相对设置的天线单元的高频端彼此相互面向(面对面)设置。相对设置的天线的高频端彼此相隔在高频端接收的信号频率的一个波长。所述天线系统还包括一形成波束的网络，该网络具有其数目与天线部件数相等的输入口。每一天线部件通过一相应的输入口与波束成形器网络相连接。
根据本发明的另一个方面，本发明的天线系统包括多个基本上呈圆形的天线部件的阵列。这些天线部件分成多个组，所述天线系统还包括多个波束形成网络。每个波束形成网络连接到一个天线部件组，以使诸天线部件彼此相互交织。
采用本发明的天线具有很多技术上的优点，例如本发明的一个实施例的到达角精度在0.5-18GHz(千兆赫)范围内达到0.5度的高精度而视场达到360°的全方位角。与低增益螺旋或偶极子天线单元相比，此实施例采用的天线单元是双重偏振(双重极化)，高增益且重量较轻的。此外，使用某些同轴腔天线部件，可以把频率范围扩大到0.5-40千兆赫(GHz)。
本发明的另一个技术上的优点是在360°方位角和最低±40度仰角的视场范围具有可以连续跟踪和扫描的测向能力。本发明的天线在目标一旦测得以后可以使盲目问题达到最低的程度。此外，本发明的天线的部件较少，装配起来比较简单，比较容易。本发明的天线的上述能力是由小尺寸的天线提供的，它的重量轻而成本低。本发明的天线的另一个技术优点是在同一个孔径或开口中既可以用于测向又可以用作偏振计。
在阅读和参考了下面的附图，描述了权利要求书之后，对熟悉本技术领域的人士来说本发明的其他技术优点也将变得更为清楚。
附图的简单介绍为了更全面的理解本发明及其优点，下面结合附图对本发明进行描述，在附图中
图1是一等角投影示意图，它示出了代表本发明第一实施例的一个天线阵列。
图2是一示意图，它示出了图1中的天线阵列的等角投影图，其中天线部件没有画出。
图3A是一示意图，图中示出了图1中天线阵列的两个相对置的天线部件的情况。
图3B是一示意图，它示出了图3A中天线部件的天线结构的等角投影图。
图4是一示意图，它示出了本发明另一实施例的天线阵列的等角投影图。
图5A是一等角投影示意图，它示出了图4的天线阵列的一个天线部件。
图5B是一等角投影示意图，它示出了图5A的天线部件的天线结构。
图6是一巴特勒成束模板波束形成器方框图，其中采用了本发明的方方面面。
图7是采用了本发明的巴特勒成束模板波束形成器的另一种结构的方框图。
图8是一等角投影示意图，其中示出了本发明的天线阵列的一个变型，该变型中采用了同轴天线部件。
图9是一示意图，图中示出了图8中天线阵列的一个同轴天线部件。
图10是本发明的又一变型的等角投影示意图，此变型中采用了多个圆形天线阵列。
图11是“n”圆形天线阵列的多层式结构的示意图。
图12是巴特勒成束模板波束成形品的另一种结构，其中采用了本发明的方方面面。
图13是一圆形天线阵列的示意图，其中图1的天线部件与该阵列的纵向轴线成一个角度。
图14是一圆形天线阵列的示意图，其中天线部件与该阵列的纵向轴线成一角度。
发明的详细描述本发明及其优点通过参阅图1到图7能够获得最好的理解，在各图中，凡是相同或相对应的部件都用相同的编号表示。
图1中示出的天线阵列10是本发明的一个实施例。该天线阵列10中包括8个相同的天线部件12，它们都是与纵向轴线15垂直设置的。在本发明的此实施例中每一个天线部件12都是高增益、双偏振(双极化)的对数周期天线。但是应予理解的是，其他类型的天线部件也是可以用的。天线部件12的结构将在下面结合图3A及图3B作较详细的描述。
现在请参阅图3A及图3B。图3A示出的是天线阵列10中两个相对置的天线部件12的安排情况。图3B示出的是置于(封闭)图3A所示的天线屏蔽罩20内的天线结构22。先参阅图3A，每一天线部件12包括二个三角形的单元14。该三角形单元14彼此互相垂直设置并安装在一圆的底座16上。
如图3B所示，每一三角形单元14由多个用于接收和发射电磁信号的辐射器或天线元件24组成。每一根辐射器24的长度在天线部件12的圆形底座16处最长，越到末梢18越短。在圆形底座16处的辐射器24辐射及接收在所选择的带宽范围内的最低频率，而在末梢18处的辐射器则发射及接收所述带宽范围内的最高频率。如图3B所示，三角形天线单元14密闭在天线屏蔽罩20内而完成一天线部件12。
现请参阅图2。图中示出的是没有画出天线部件12的天线阵列10的结构。除去天线部件12的目的是更清楚地示出安装板30的结构。八块安装板30在支承部件40上安排成一基本上呈圆形的结构。每一块安装板30都与支承部分40结构相连以为天线部件12提供稳妥的安装。
现在请回到图1，每一天线部件12的圆形底座16都固定在安装板30上，以使每一天线部件12的末梢18都指向由安装板30形成的基本上呈圆的区域的中心。把天线部件12如此安装之后，使每一天线部件12的纵向轴线13(参见图3A)基本上穿过圆的区域的正中心。此外，每一相继的天线部件12的纵向轴线13在天线阵列10的方位面内都彼此隔开45度。
虽然图中的天线阵列10是由安装板30及一支承部分40构成的，但是也可以采用其他结构的部件来在图示的结构中支承天线部件12。此外，本发明的天线阵列可以用于地面，飞机上，可移动装置及海洋平台上以及其它应用场合。
由于各天线部件12彼此非常接近，该天线阵列10可以描述为一过采样干涉仪(over sampled interferometer)。干涉仪都是基于nλ/2间距的天线部件(其中n是整数，λ是所欲接收的频率的波长)。在天线阵列10的方位面内的天线部件12之间的角间距在沿着天线部件12的每一点均小于λ/2。这种接近的间距并不影响天线阵列10的到达角(AOA)精度。
现在回到图3A。在两根相对置的天线部件的末梢18之间沿着纵向轴线13的距离是λH，这里λH是天线部件12所要探测的最高频率的波长。类似地，相对置的天线部件的圆形底座16之间的间距是λL，这里λL是天线部件12所要探测的最低频率的波长。天线部件12的如此接近的间距可以制成尺寸小然而是有效的测向天线。
在图1所示的实施例中，每一天线部件12都固定在相应的安装板30上，使两个三角形单元14都与垂直及水平平面偏移45°。这种结构称为“45度倾斜”结构。当天线部件12取向成“45度倾斜”结构时，在圆形天线阵列中的直接相对置的两天线部件都是交叉极化的。因此天线阵列中任何一个天线部件的视场的阻塞都达到最低。然而，应予指出的是，天线部件12的取向也可以设置成三角形单元14与垂直及水平平面相一致。在这种取向下在视场中会出现少量的阻塞现象。
此外，虽然图1中画出了8个天线部件12，但是在本发明的其他实施例中也可以大于或少于8个天线部件。唯一的要求是天线部件的数目一定要等于2的乘方(即22，23等等)。然而，最小的数目是8个，以达到高的到达角(AOA)精度，而如果在同一孔径中得到偏振(极化)测定能力，则最低数目必需是四个。
在本发明的一个变型中，天线部件安装成从圆形天线阵列的中心指向外面。然而把天线部件指向里面具有一些优点。天线部件指向里面的一个优点是这样一种结构使在圆形阵列中直接相对设置的天线部件之间的阻塞达到最小。因此，相对设置的天线部件是彼此RF(无线电频率)可透过的。此外，相对设置的天线部件也可以是交叉极化的。
总之，本发明可以包括以下三种因素的变化天线部件数量的变化，天线部件相互面对的方向的变化，以及天线部件取向的变化(45度倾斜，等等)。
与相控阵天线不同，本发明的天线不需要用电子束扫描来达到360°视场的覆盖。只要用一个无源的波束形成网络就可以基本上覆盖整个视场。一典型的波束形成网络包括有源放大器及限幅器以增强要识别的接收信号及调节系统的灵敏度和作用距离。天线阵列10的8个天线部件12中的每一个都连接到一个无源的波束成形网络(图中没有明显示出)。可以用于本发明的天线的波束形成网络的例子包括巴特勒成束模板(Butler matrix)及Rotman透镜波束成形器。
现请参阅图6。图中示出了巴特勒成束模板的结构，它可以连接于本发明的几种型式的天线部件上。图6中示出了一个8单元的巴特勒成束模板，它使用若干180度混接(hybrid)和90度混接以处理由天线部件接收到的信号。有关巴特勒成束模板的使用在许多有关天线的文献中有着叙述，因此它的工作情况在这里就不再细说了。
现在请参阅图7。人们对巴特勒成束模板虽然是相当熟悉的，但是本发明的天线阵列和巴特勒成束模板的独特的连接方式具有几方面的优点。不一定要用如图6所示的一个8单元的巴特勒成束模板，本发明也可以用两个四单元的巴特勒成束模板。一个包括四个天线部件的四单元系统的四个天线部件及一个四单元巴特勒成束模板与另外一个四单元系统的天线部件相“交织”。图7示出了天线部件A1，A2，A3，A4与巴特勒成束模板“A”相连并且与天线部件B1，B2，B3及B4相交织，后者连接到巴特勒成束模板“B”。两个4单元巴特勒成束模板的结构在图中未详细示出。这种巴特勒成束模板的结构对本技术领域的人来说是十分熟悉的。
这样的交织安排可以降低天线阵列的成本，但仍旧保持采用八单元巴特勒成束模板的天线阵列的高到达角(AOA)精度。成本的降低是因为这种变型少用了一个同时接收器通道并且可以使用只用90度混合集成电路的巴特勒成束模板。这种形式的天线部件的交织不仅可以用于采用八个天线部件的本发明的天线阵列，而且也可以用于采用本发明的任何其他天线阵列，只要天线部件的数目等于4的倍数就可以。
通过使用一或多个巴特勒成束模板，图1中的天线阵列10就有了全极化DF(测向)能力。天线阵列10可以实现双倾斜45°极化和双圆极化，此时，双线性极化能力只是略有降低。通过改变天线部件12的取向，把三角形天线单元14与水平及垂直面对齐，本发明的天线阵列可以提供双线性及双圆极化，此时双倾斜45°极化能力只略有降低。这样的天线具有0.5度的AOA(到达角)精度，增加对幅值信息的处理，可以把AOA(到达角)精度提高到0.25度。
上述天线采用双极化对数周期天线部件，然而单极化天线部件，例如垂直、水平、+45°倾斜，-45°倾斜，右旋圆极化，左旋圆极化天线部件也是可用的。
图4是本发明的阵列110的示意图，它采用了倾斜+45°的对数周期天线部件112结构。天线阵列110的结构与图1所示天线阵列10的结构相似，它们的主要差别在于所用的天线部件的类型不同。天线阵列110用的是平面天线部件112而不是天线阵列10中的交叉平面天线部件12。天线部件112在下面结合图5A及图5B进行详细描述。
图5A示出的天线部件是平面天线部件112。图5B是图5A中的辐射和接收天线单元封闭在一天线屏蔽罩120内的情况。天线部件112包括一安装在一矩形底座116上的三角形天线单元114，它包括多个用于发射和接收电磁信号的辐射器(天线元件)124。辐射器124在矩形底座116处较大，接近末梢(末端)118时则较小。在矩形底座116处的辐射器发射及接收在所选择的带宽范围内的最低的频率，而在末梢或末端118的辐射器则发射及接收在该带宽范围内的最高的频率。从图5B中可以清楚地看出，所述三角形天线单元114封闭在天线屏蔽罩120内。
现在回到图4。每一天线部件112的矩形底座116都固定在一安装板30上，并使每一天线部件112的末梢118指向由安装板30形成及基本上呈圆形区域的正中心。通过这种安装方法安装天线部件112，每一天线部件的纵向轴线113在此圆形区域的正中心处穿过，此外，每一相继或相邻天线部件112的纵向轴线113在方位面内彼此隔开45度的角度。
每一天线部件112固定在一相应的安装板30上，使三角形天线单元114偏移垂直及水平平面45度(一正45度倾斜结构)。应该指出的是，使三角形单元114垂直取向或水平取向，垂直或水平极化都是可以达到的。-45度倾斜极化可以通过将三角形天线单元114在与图4所示的相反方向与垂直及水平平面偏移45度角而获得。使用本发明的天线还可以取得其它极化取向，只要如上所述改变图1及图4中的天线部件112的取向就可以。
使用其他类型的天线部件还可以形成其它天线结构。例如，图8是按照本发明的一天线200的示意图，其中使用了同轴腔天线作为天线部件安排成一个圆形。在此结构中，天线部件面向外而不是向内，即频率接收端不是面向中心而是背朝着中心。图9示出了用于图8的天线阵列的同轴天线单元210一种类型的一个例子。此外，上面结合图6或图7叙述的波束成形网络也可以用于图8所示的天线阵列中。
现在请参阅图9。其中示出了一同轴腔天线单元210，该同轴腔天线单元210包括一中空的圆筒形内导体212及具有两相对端216及218的一圆筒形外导体214。在此实施例中，内导体212在端部216处是封闭的，但是内导体212也可以在端部216处是敞口的，此敞开的空间可以用作圆波导天线。此外，虽然图中的实施例采用的是一中空内导体212以减轻同轴腔天线210的重量，但是该内导体212也可以是实心的。外导体214设置在内导体212的外面并且与内导体212相对于轴线250是同心设置的。内导体212和外导体214的内直径之间形成腔室220。
内导体212、外导体214及腔室220的尺寸选择得可以有效地传播在频率范围内的电磁波。在图9的实施例中，内导体212沿着轴线250向外延伸得比外导体214长。但是在其他实施例中，内导体212和外导体214的高度是相等的。图9中所示的此实施例的所有部件的尺寸可以放大或缩小以有效传播较低或较高频率的电磁波。
外导体214包括一孔径环222及一底座215。孔径环222可以与底座215一体形成或可以和底座215分开制成。在所示实施例国，孔径环222的外直径等于底座215的外直径。此外，在该孔径环222是与底座分开的实施例中，孔径环222和底座215形成得可以彼此可靠地相互连接在一起。孔径环222包括沿孔径环222内直径设置的多个孔径齿224。在图9所示的实施例中，孔径齿224是三角形的，而且沿孔径环222的内直径设置成每一孔径齿224指向同轴腔天线210的轴线250。设置孔径齿224的一个目的是控制方向图，更具体地说，孔径环224有助于使E平面和H平面的性能在诸如±60度这样的宽角度的情况下(范围内)能够保持对称。
同轴腔天线210还包括膜片环226。膜片环226形成得使它的内直径接近等于内导体212的外直径。然而，膜片环226的外直径小于外导体214的内直径。膜片环226在腔220内沿着内导体212设置并与内导体212相连，但是膜片环226与外导体214的内壁228并不接触。
此外，同轴腔天线210包括4个孔径块或隔板230。在图9所示的实施例中，孔径块或隔板230象一对台阶。此隔板230与膜片环226及内导体212相连。隔板230沿内导体以90°的间隔设置并且与内导体212连接得使每隔板230的平面包括轴线250。设置隔板230的目的是与孔径齿一起控制方向图。隔板230的另一个功能是阻抗匹配。
以上所述所有元件最好都由导电材料制成。铝的重量较轻而且价格也便宜，是一种可以选用的合适材料。然而，在希望重量特别轻的应用场合，也可以用导电的复合材料。
与外导体214的内壁228相连的是多个电缆支承件232。电缆支承件232的数目与接收及发射信号的同轴电缆的数目相等(图中同轴电缆未示出)。在图9所示的实施例中，有4个电缆支承件232及4根同轴电缆(图中未示出)。同轴电缆从同轴腔天线210的端部218通过电缆支承件232进入。同轴电缆的外导体终止于电缆支承件232处而中心导体则突伸过此接合点而进入与内导体212相连的膜片环226。应予指出的是，在此实施例中，虽然膜片环226和电缆支承件232靠得非常近，但它们是互不接触的。
下面请参阅图10。它是本发明的多天线阵列的又一种结构形式。在图1、图4或图8的多天线阵列中，诸天线阵列是“堆”在一起以形成一天线系统的。图10示出了一种也是堆起来的天线系统，它也包括诸如图1中描述的那些天线阵列300和302，但这些天线阵列300及302相对于穿过每一圆形阵列中心的线线304彼此同轴设置。这些天线部件是沿着轴线304在Z方向用一个波成形网络加在一起的。这样一种结构压缩了仰角波束宽度(elevationbeamwidth)。通过这样的将天线阵列“堆积”的方式，该天线系统比图1及图4所示的单堆天线阵列10和110的增益为高。当天线阵列离开可能的信号发射器较远的情况下，牺牲一些仰角视场以增加增益的办法是颇为有用的。
现请参阅图11。图中示出了扩大的堆积天线阵列306，它由多个天线阵列308－1至308－n堆积而成。诸天线阵列相对于穿过每一圆形阵列的中心的轴线310是彼此同轴的。堆积天线阵列306的面积每增加一倍，总的天线增益增加3dB，波束宽度则按相控阵列天线的理论下降。波束宽度的下降示意性地示于图11。在图11中辐射方向图312是单个天线阵列的方向图，而天线方向图314则是四个天线阵列堆在一起时的方向图，它的波束宽度有所降低。
现请参阅图12。图中示出了使用本发明天线阵列的巴特勒成束模板波束成形器的另一种结构。天线部件401到408是天线阵列410的一部分。天线部件401，403，405，407互连到一个传统结构的四输入巴特勒成束模板412。天线部件403和405的低频端连接到巴特勒成束模板412的输入口，天线部件401及407的高频端连接到巴特勒成束模板412的输入口。
类似地，天线部件402，404，406，408连接到一四输入巴特勒成束模板414。所有连接到巴特勒成束模板414的天线部件都连接到部件的高频端。连接到巴特勒成束模板412的是一两通道接收器416，它有两个输出端1和2，连接到巴特勒成束模板414的是一两通道接收器418，它有两个输出端3和4。
示于图12的巴特勒成束模板波束成形器，当天线部件如图12所示连接到输入端时，可以在每一输出端提供不同相位的模式或相位行进模式(progression)。这些相位的行进是以相位角度的N循环模式行进的，其中N等于天线阵列中天线部件的数目。每一模式与该巴特勒成束模板的一适当的输出相联系。最低限度需要一两通道接收器416或418以测量例如两种模式。当一有关的信号在天线阵列410上接收到时，0电相位(度)交叉沿着天线的方位角或视场移动。如果测量为模式0及模式0＋1，并且将此两模式相减，结果就是一发射器在360°视场内的方位角或水平位置。这是只用相位信息对AOA(到达角)的基本测定。在测定AOA(到达角)的最低程度的时候不需要用幅值信息。但是幅值信息可以用来提高AOA精度，即比单用相位信息时的精度要高。
如图1、图4及图10所示，天线部件的纵向轴是垂直于圆形天线阵列的纵向轴线的。请参阅图13。天线部件510则设置成与纵向轴线514成一个角度。
天线部件510(图中只示出了两个)的纵向轴线可以与轴线514成一个倾斜角度θ。使天线部件510倾斜一个角度可以使信号增益及探测范围达到最佳化，最佳化的程度视天线的安装结构而定。例如，天线用于飞机上时，天线部件当如图13所示倾斜时，在方向图中可以有一个完完全全的360°的方位角。一个约3°到4°的搜索角度可以使测向性能达到最佳化。然而应予指出的是，虽然图13中天线部件510安装得与轴线514成一个朝上的倾斜角度，但是该天线部件也可以从轴线514平面朝下倾斜一个角度。
现在请参阅图14。图中示出了在水平轴线514平面内看的天线阵列。天线部件516从轴线514朝下成一个角度θ。这是图13向上成一个角度的变型。图14中所用的同轴天线在图8及图9中曾加以描述过。
现请再参阅图11。每一个天线阵列308-1到308-n的天线部件都可以安装成相对于水平轴线成一角度，只要所有天线部件相对于轴线310的角度都在同一方向就可以。
上面虽然已对本发明及其优点作了详细描述，但是应予理解的是在所附权利要求书中所阐述的精神实质和范围内对本发明作出种种变化、替代和改变是完全可能的。
权利要求
1.一种天线系统，它包括多个设置成基本上呈圆形结构的安装板，每一安装板有一内表面和一外表面；以及多个天线部件，每个天线部件都具有一个高频端和一低频端，每个天线部件的低频端安装在每一安装板的内表面上，相对设置的天线部件的高频端彼此相互面对并彼此隔开在高频端所接收的信号频率的一个波长。
2.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，在方位面内的各天线部件之间的角间距小于λ，所述λ是在所选择的带宽内的信号的波长。
3.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，天线部件的数目等于2N，其中N是一个正整数。
4.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，它包括成偶数的天线部件，天线部件绕着基本上呈圆形的圆形天线阵列的方位面等间距地间隔设置，使每一天线部件与另一天线部件彼此直接相对。
5.如权利要求4所述的天线系统，其特征在于，每对相对设置的天线部件具有交叉极化。
6.如权利要求4所述的天线系统，其特征在于，每对相对设置的天线部件都是彼此射频(RF)可透过的。
7.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，多个天线部件包括对数周期天线部件。
8.如权利要求7所述的天线系统，其特征在于，所述对数周期天线部件其增益大于5分贝线性全向。
9.如权利要求7所述的天线系统，其特征在于，所述对数周期天线部件的带宽大于4倍频程。
10.如权利要求7所述的天线系统，其特征在于，每一对数周期天线部件包括沿垂直及水平平面的双重极化。
11.如权利要求7所述的天线系统，其特征在于，每一对数周期天线部件包括沿与水平及垂直平面偏移45度的平面的双重极化。
12.如权利要求7所述的天线系统，其特征在于，每一对数周期天线部件包括一单一极化，所述单一极化可选自下列诸项垂直极化，水平极化，+45°倾斜极化，-45°倾斜极化，左旋圆极化，右旋圆极化。
13.一天线系统，它包括多个天线部件，每一天线部件具有一高频端和一低频端，每一天线部件的低频端安装成一基本上呈圆形的结构，所述相互对置的天线部件的高频端彼此相互面对，并彼此隔开在高频端所接收的信号频率的一个波长。
14.如权利要求13所述的天线系统，其特征在于，每一天线部件具有一纵向轴线，并且在方位面内的每一天线部件的纵向轴线之间的角间距小于λ，其中λ是在一选择的带宽内的信号的波长。
15.如权利要求13所述的天线系统，其特征在于，每一对相互对置的天线部件具有交叉极化。
16.如权利要求13所述的天线系统，其特征在于，彼此相互对置的天线部件彼此是射频(RF)互透的。
17.如权利要求13所述的天线系统，其特征在于，所述多个天线部件包括对数周期天线部件。
18.如权利要求17所述的天线系统，其特征在于，所述对数周期天线部件具有大于4倍频程的带宽。
19.一种天线系统，它包括多个安排成基本上呈圆形结构的安装板，每一安装板具有一内表面和一外表面；多个天线部件，每个天线部件都具有一高频端和一低频端，每一天线部件的低频端安装在多个安装板之一的内表面，而彼此相互对置的天线部件的高频端彼此相互面对，并在彼此之间隔开在高频端接收的信号频率的一个波长；以及一具有多个其数目等于天线部件数目的输入口的波束形成网络，每一天线部件通过一相应的输入口与所述波束形成网络相连。
20.如权利要求19所述的天线系统，其特征在于，所述波束形成网络包括一巴特勒成束模板。
21.如权利要求19所述的天线系统，其特征在于，所述天线部件的数目等于4的倍数；以及所述波束形成网络包括每组4个天线部件的一巴特勒成束模板，每一巴特勒成束模板连接于一经选择的4个天线部件，以使所述天线部件彼此相互交织。
22.如权利要求19所述的天线系统，其特征在于，所述波束形成网络包括一Rotman透镜波束形成器。
23.一天线系统，它包括多个天线部件，每一天线部件具有一高频端和一低频端，每一天线部件的低频端安装成基本上呈圆形的结构，相互对置的天线部件的高频端彼此相互面对，并彼此隔开在高频端所接收的信号频率的一个波长；以及一波束形成网络，它具有其数目等于天线部件数目的多个输入口，每一天线部件通过一相应输入口与所述波束形成网络相连。
24.如权利要求23所述的天线系统，其特征在于，所述波束形成网络包括一巴特勒成束模板。
25.如权利要求23所述的天线系统，其特征在于，所述波束形成网络包括一Rotman透镜波束形成器。
26.一种天线系统，它包括多个天线部件的一基本上呈圆形的天线阵列，所述多个天线部件分成多个天线部件组；以及多个波束形成网络，每一波束形成网络与一天线部件组相连以使多个天线部件彼此相互交织。
27.如权利要求26所述的天线系统，其特征在于，所述多个波束形成网络包括诸巴特勒成束模板。
28.如权利要求26所述的天线系统，其特征在于，所述天线部件的数目等于4的倍数；以及每一天线部件组包括4个天线部件。
29.一种偏振计，它包括一由天线部件组成的基本上呈圆形的天线阵列，每一天线部件包括一面向圆形天线阵列的中心的高频端；以及一波束形成网络，它包括多个其数目等于天线部件数目的输入口，每一天线部件通过一个输入口与所述波束形成网络相连。
30.一种偏振计，它包括一由天线部件组成的基本上呈圆形的天线阵列，每一天线部件包括一背朝着圆形天线阵列中心的频率接收端，每一天线部件包括一同轴腔天线；以及一波束形成网络，它包括多个其数目等于天线部件数目的输入口，每一天线部件通过一个输入口与所述波束形成网络相连。
31.一种天线系统，它包括一第一基本上呈圆形的天线阵列，它包括多个天线部件，每一天线部件具有一面向基本上呈圆形天线阵列中心的高频端；以及至少另一个基本上呈圆形的圆形天线阵列，每一个所述至少另一个圆形天线阵列与第一圆形天线阵列相叠置以使至少一个另外的天线阵列包括一与第一圆形天线阵列相对于穿过每一圆形天线阵列的中心的轴线是同轴的轴线。
32.一种天线系统，它包括由天线部件组成的基本上呈圆形的圆形天线阵列，每一天线部件具有一其正面背朝着所述圆天线阵列的中心的信号接收端，每一天线部件包括一同轴腔天线。
33.如权利要求32所述的天线系统，其特征在于，它还包括一具有其数目与天线部件的数目相等的多个输入口的波束形成网络，每一天线部件通过一相应的输入口与该波束形成网络相连。
34.如权利要求32所述的天线系统，其特征在于，所述天线部件的数目是4的倍数；以及所述波束形成网络包括一用于每组四个天线部件的巴特勒成束模板，每一巴特勒成束模板与一经选定的四天线部件相连以使诸天线部件彼此相互交织。
35.一种天线系统，它包括一第一基本上呈圆形的天线阵列，它包括多个同轴腔天线，每一天线具有一其正面背朝着所述基本上呈圆形天线阵列的中心的频率接收端；以及至少另一个基本呈圆形的天线阵列，每一个这种至少一另外的圆天线阵列与第一圆天线阵列相叠置，以使此至少另一个圆天线阵列具有一相对于穿过每一圆天线阵列的中心的轴线与第一圆天线阵列的轴线是同轴的轴线。
36.如权利要求13所述的天线系统，其特征在于，所述基本呈圆形的结构有一纵向轴线，且并每一天线部件具有一基本上与所述圆形结构的纵向轴线垂直的纵向轴线。
37.如权利要求13所述的天线系统，其特征在于，所述基本呈圆形的圆结构具有一纵向轴线，以及每一天线部件有一纵向轴线，此纵向轴线与圆结构的纵向轴线之间成一λ角度。
全文摘要
一种天线系统,它包括多个基本上安排成圆形结构的安装板。每一安装板有一内表面和一外表面。每一天线部件有一高频端和一低频端。每一天线部件的低频端安装于一安装板的内表面,并使相对置的天线部件的诸高频率彼此相对。相对地设置的天线部件的诸高频端彼此隔开在高频端接收的频率的一个波长。所述天线系统还包括一其数目与天线部件数目相等的多个输入口的波束形成网络。每一天线部件通过一相应的输入口与该波束形成网络相连。
文档编号H01Q9/16GK1328711SQ99813875
公开日2001年12月26日 申请日期1999年11月30日 优先权日1998年11月30日
发明者T·R·霍尔兹海默 申请人:雷西昂公司