带有附加沟槽的脊喇叭辐射器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种尤其用于天线系统的具有脊卿趴福射器的单福射器，该脊卿趴福 射器经由沟槽与卿趴福射器边缘R分隔开，所述天线系统支持用于移动和航空应用的、在 Ka、Ku或X频段下操作的双向卫星通信。
【背景技术】
[0002] 飞机乘客对多媒体服务的需求增加，为此，飞机必须与陆地上的数据源或者通信 网络无线连接。为了使飞机连接到卫星网络W传输多媒体数据，需要用于数据传输且具有 非常高的数据速率的无线宽带信道。为此目的，需要在飞机上安装天线，所述天线虽然具有 用W安装在雷达罩下的小的尺寸，但仍然满足对（例如，在Ku、Ka或X频段下）与卫星进行 的定向无线数据通信的传输特性的极端要求，因为必须可靠地排除邻近卫星的任何干扰。
[0003]天线在雷达罩下是可移动的，W便在飞机移动时向卫星更新方位。为了使飞机仅 产生少量的额外的耗油量，天线应该是轻量的。
[0004] 有关传输操作的调整要求源自于国际标准。所有运些调整规范旨在确保在安装在 飞机上的、向卫星发送信号的移动天线的定向传输操作中不发生邻近卫星的干扰。
[0005] 例如，W02014005693利用作为单福射器的脊卿趴福射器示出针对用于航空卫星通 信的紧凑天线的解决方案。运些单福射器布置在一个天线场中，并通过合适的具有高频信 号的馈送网络馈送。根据W02014005693,还利用脊卿趴福射器内的分级，来改善脊卿趴福射 器对自由空间的适应。然而，运些分级，例如5个分级导致了结构高度的增加。
[0006] DE3146273、DE2152817和US404006中说明了单福射器的可选的安装形式，其中， 卿趴福射器的壁中设有沟槽，W增加卿趴福射器的带宽。为此，沟槽被相继W同轴环的形式 设置到卿趴福射器的边缘中。运一措施并不减少结构高度。US4897663示出一种带有多个 沟槽（扼流槽）的卿趴福射器，运些沟槽适用于优化用于多频的单福射器的指向特性。
【发明内容】
[0007]本发明的任务在于提供一种单福射器，该单福射器支持低的结构高度W及在良好 的匹配的情况下的宽频率范围。
[0008]该任务通过具有权利要求1的特征的单福射器W及具有权利要求16特征的天线 来解决。其他权利要求说明了本发明的有利的设计方案。
[0009] 本发明的单福射器具有脊卿趴福射器，该脊卿趴福射器在开口侧被经由沟槽与脊 卿趴福射器分开的单福射器边缘包围。在此，单福射器边缘W距开口表面的距离与单福射 器相连。当多个运样的单福射器并排布置时，适于形成天线，其中，相邻的单福射器则具有 相同的单福射器边缘。
[0010] 脊卿趴福射器的脊部（限制）降低截止频率，从而针对具有卫星通信规定的波长 的信号降低结构大小。沟槽改善了匹配性并减少了不希望的横向偏振。运种布置造成了来 自脊卿趴福射器的波与来自沟槽的波的重叠，其中，规定沟槽的尺寸使得导入沟槽的波和 在沟槽端处反射的波与发出自脊卿趴福射器的波结构性重叠。
[0011] 针对用于车载卫星通信的由多个单福射器构成的天线，用于单福射器的结构空间 强制性地受限于开口的平面及其深度。单福射器也应该尽可能的小。设置沟槽看上去是不 利的，因为通过开口平面中的沟槽，又损失了用于单福射器开口的结构空间，单福射器开口 变得更小。而单福射器开口更小又意味着提高截止频率，即限制了带宽。为了弥补运种情 况，本发明的脊卿趴福射器是有利的，因为运样再一次增加了带宽。本发明利用沟槽，W在 给定的匹配情况下减少结构深度，天线变得较平坦，或者在给定结构深度情况下，改善匹配 情况。
[0012] 优选的，单福射器边缘具有矩形轮廓，在该轮廓的中间布置有脊卿趴福射器。由此 能够轻量地并且无空间损失地组合多个运样的单福射器。在单福射器边缘具有正方形轮廓 的情况下，简化了单福射器的两个方向上的组合。在将脊卿趴福射器布置于中屯、的情况下， 实现了福射特性的对单福射器中屯、的定向。考虑到在E场禪合的情况下，福射特性向E场 禪合的侧面的轻微倾斜应该得到补偿，也可W将脊卿趴福射器的布置稍微向中屯、处移位。
[0013] 根据本发明的另一优选设计方案，沟槽具有与开口表面大致垂直的壁，即，沟槽直 接向开口表面开口并且避免倾斜，否则导致平行于开口表面的增加的空间需求。
[0014] 所需的脊部数量与支持的偏振数量一致。脊卿趴福射器具有至少两个脊部（在两 个偏振的情况下具有四个脊部），运些脊部各自对准脊卿趴福射器的中屯、点并十字交叉地 布置。通常为对称的布置，使得两个脊部间的角距为180°或90°。
[0015] 为了推迟在不使用的频率范围内，来自沟槽的福射与来自脊卿趴福射器的福射之 间的不期望的共振，根据本发明的另一优选的设计方案，脊卿趴福射器的轮廓（在沟槽方 向上）具有沟槽侧的脊部，运些沟槽侧脊部影响沟槽的体积W及周向的边缘长度。沟槽侧 脊片易于制造。沟槽的尺寸越宽，则所支持的带宽越大，但寄生模式的风险也增加。脊卿趴 福射器和沟槽的总宽度又被所支持的最高频率的波长限制。
[0016] 如果单福射器的沟槽不足W产生希望的匹配，则优选地给脊卿趴福射器设置匹配 台阶。然而比起没有槽的类似的脊卿趴福射器，能够明显减少匹配台阶的数量。
[0017] 当用W连接单福射器边缘与脊卿趴福射器的距开口表面的距离约为1/4A时，能 实现良好的匹配，其中A是使用频段中的中屯、频率，。
[0018] 在使用两个偏振的情况下，当使用分级的沟槽时，能够频率选择地将两个偏振互 相分开。对于每个偏振，沟槽被分别设置为优化的各中屯、频率的A/4。目P，开口表面的沟槽 的短路端的距离沿着沟槽而变化。优选地，在单福射器边缘的相对置的两侧上的距离是相 同的。
[0019] 在使用匹配台阶时，建议通过锐削侣型材来简化制造工序，建议将脊卿趴福射器 的匹配台阶形成为与单福射器边缘及脊卿趴福射器的连接部有相同的距开口表面的距离。 于是该距离可W和侣型材的厚度一致，单福射器的一个单独制造的具有其他结构的侣型材 与上述侣型材相连。
[0020] 为了将信号禪合到脊卿趴福射器中，优选地使用微带导体，其中，在支持两个偏振 的情况下，使用两个微带导体，其将相互垂直的偏振的信号成分禪合到脊卿趴福射器中。微 带导体的位置又优选地预先确定两个侣型材之间的过渡。
[0021] 另外，通过使脊卿趴福射器在短路端具有预定脊部长度的对准偏振的脊部，来节 省空间地促进禪合。于是对于两个偏振形成了不同的短路端，其中两个微带导体的垂直于 开口表面的间距与脊部长度一致，且其中一个微带导体至脊卿趴福射器的短路端的距离与 另一个微带导体至脊部的距离分别为^/4。
[0022] 当脊卿趴福射器充满电介质时，截止频率和结构高度可W额外再降低，但也需要 承受损失。另外，沟槽也可W充满电介质。
[0023] 通过组合多个运样的相邻布置的单福射器形成了本发明的具有多个单福射器 的天线，其中单福射器由微带网络馈送。因此，该天线适合于用在7. 25-8. 4GH狂频段）、 12-18GHZ (Ku频段）W及27-40GHZ (Ka)频段下的车载卫星通信中的双向操作。
[0024] 此外，本发明的其他优点和特征从对优选实施方式的下列说明中获得。本文描述 的特征能够单独地或者与一个或多个上述特征相组合地来实现，只要运些特征不相互矛 盾。在此，参照附图进行优选实施方式的下列说明。
【附图说明】
[0025] 图1示出根据本发明的单福射器的俯视图；
[0026] 图2示出根据本发明的单福射器的截面图；
[0027] 图3示出具有周期布置的单福射器的天线中的单福射器的E场分布；
[0028] 图4示出根据本发明的可选的单福射器的俯视图；
[0029] 图5示出具有多个单福射器和一个馈送网络的天线系统。
[0030] 参考标记列表
[0031] 开口表面 a
[0032] 微带导体 MSUMS2
[003引脊卿趴福射器 A1、A2......Ax
[0034] 脊卿趴福射器的短路端 AB
[0035] 发送/接收装置 Tx/Rx
[0036] 单福射器边缘 R
[0037] 沟槽 N
[0038]沟槽深度 1、11、12
[0039] 脊卿趴福射器的脊部 Sl……S4
[0040] 脊卿趴福射器中屯、点 M
[00川匹配台阶 AP
[004引波导 HL
[0043] 脊卿趴福射器端的脊部 S
[0044] 脊部长度 Is
[0045] 微带导体的间距 Is'
[0046] 沟槽侧脊部 Sl……s4
【具体实施方式】
[0047]图1示出具有正方形轮廓的单福射器，该正方形轮廓经由卿趴福射器边缘R构成。 在单福射器的轮廓内部的中屯、布置有脊卿趴福射器A1。脊卿趴福射器Al自身为带有稍微 的倒圆角W及凸出部分的大致正方形的形状。运些圆角和凸出部分在根据图4的实施方式 中进一步说明。脊卿趴福射器Al与卿趴福射器边缘R由沟槽N分开，沟槽N自身具有大致 正方形的形状，并与脊卿趴福射器Al-样充满空气。脊卿趴福射器Al的表面、沟槽N的表 面和卿趴福射器边缘R的表面构成开口表面a。
[0048]脊卿趴福射器Al的特征在于四个在脊卿趴福射器中屯、点M的方向上并且成十字 的脊部S1-S4。由此，该单福射器能够支持两个相互垂直的