多频段天线馈源的制作方法

各个示例性是涉及一种多频段天线馈源、一种合并有所述多频段天线馈源的天线以及一种方法。

背景技术：

随着针对2020年规划的未来5g移动网络即将到来，需要高达10gbps的高数据速率通信的现代通信应用(比如视频流送、移动电视和其他智能电话应用)将在不久的未来挑战无线传输。用于回传应用的“频段和载波聚合”(bca)是可以被利用来增强无线电链路性能的一种可能的概念，并且主要是在于对于一个无线电链路把两个分开的回传频段相关联。这种组合确保了更高的带宽、更长的传输距离，同时还优化了服务质量(qos)。无线传输无线电链路通常是通过微波抛物面天线解决方案来提供的。这些天线仅操作在法规所限定的单个频段内。双频段或多频段微波天线解决方案提供了减少租塔成本、安装时间以及减轻塔结构的机会。希望提供一种改进的多频段天线馈源。

技术实现要素：

根据本发明的各个但不一定是所有实施例，提供一种装置，包括：可以被配置来在第一频率处传送第一信号的第一端口。第二端口可以被配置来在第二频率处传送第二信号。第二频率可以高于第一频率。第三端口可以被配置来利用用于多频段天线的馈源传送第一信号和第二信号。第三端口可以具有内部波导和同轴波导。第一网络可以把第一端口与同轴波导相耦合，并且可以被配置来在第一端口与同轴波导之间传播第一信号。第二网络可以把第二端口与内部波导相耦合，并且可以被配置来在第二端口与内部波导之间传播第二信号。

同轴波导可以至少部分地围绕内部波导。

同轴波导的内表面可以定义内部波导的外表面。

内部圆形波导的内直径可以被选择来传播指定的模式。内部圆形波导的外直径与同轴波导的内直径一起可以被选择来传播指定的模式。

内部圆形波导的规格可以被确定来传播te11圆形模式。同轴波导的规格可以被确定来传播te11同轴模式。

第一网络可以包括被配置来在第一网络中的第一模式与同轴波导中的同轴模式之间转换第一信号的接头。

第一网络可以包括被配置来在同相第一信号与反相第一信号之间转换第一信号的第一信号分离器。

第一信号分离器可以包括具有被配置来传送第一信号的分离器端口的t形接头分离器。同相端口可以被配置来传送同相第一信号，并且反相端口可以被配置来传送反相第一信号。

第一网络可以包括第一对耦合波导，其中一个耦合波导将同相端口与所述接头相耦合。另一个耦合波导将反相端口与所述接头相耦合。

其中一个耦合波导可以与所述接头的一侧相耦合。另一个耦合波导可以与所述接头的对侧相耦合。

所述馈源可以包括被配置来在第三频率处以不同于第一信号的极化传送第三信号的第四端口。第三频率可以高于第一频率。第一网络可以把第四端口与同轴波导相耦合，并且可以被配置来在第四端口与同轴波导之间传播第三信号。第三频率可以匹配第一频率。

第一网络可以包括被配置来在同相第三信号与反相第三信号之间转换第三信号的第二信号分离器。

第二信号分离器可以包括具有被配置来传送第三信号的分离器端口的t形接头分离器。同相端口可以被配置来传送同相第三信号。反相端口可以被配置来传送反相第三信号。

第一网络可以包括第二对耦合波导。其中一个耦合波导可以将同相端口与所述接头相耦合。另一个耦合波导可以将反相端口与所述接头相耦合。

其中一个耦合波导可以与所述接头的一侧相耦合。另一个耦合波导可以与所述接头的对侧相耦合。

第二对耦合波导可以在介于第一对耦合波导之间的位置处与所述接头相耦合。

所述接头可以具有从该处径向延伸的波导。其中每一个波导可以与相应的耦合波导相耦合。

所述波导可以包括调谐突起(tuningprotrusion)。

所述接头可以包括介于波导之间的调谐表面变化。

所述接头可以包括同轴绕杆式接头。

第一信号和第三信号可以具有匹配的频率和不同的极化。

第一网络的各个部分可以包括具有不同指向的波导。

第一网络可以包括被配置来改变经过其中的信号的极化的旋转器。

第一网络可以包括矩形波导。

内部波导可以包括圆形波导。

第二网络可以包括矩形到圆形波导过渡和圆形到圆形波导过渡的其中之一。

所述多频段天线馈源可以由一系列层叠平板定义。

所述馈源可以包括背射双频段馈源。所述天线可以包括抛物面天线。

根据本发明的各个但不一定是所有实施例，提供一种包括前面所阐述的多频段天线馈源的天线。

根据本发明的各个但不一定是所有实施例，提供一种方法，包括：在第一端口处传送第一频率处的第一信号；在第二端口处传送第二频率处的第二信号，其中第二频率高于第一频率；使用第一网络将第一端口与同轴波导相耦合，所述第一网络被配置来在第一端口与同轴波导之间传播第一信号；使用第二网络将第二端口与内部波导相耦合，所述第二网络被配置来在第二端口与内部波导之间传播第二信号；以及利用具有内部波导和同轴波导的第三端口以及用于多频段天线的馈源来传送第一信号和第二信号。

所述方法可以包括与前面所阐述的多频段天线馈源和天线的特征相对应的特征。

在所附独立和从属权利要求中阐述了另外的具体和优选的方面。从属权利要求的特征可以与独立权利要求的特征适当地组合，并且可以与除了在权利要求中明确阐述的那些特征之外的其他特征相组合。

当装置特征被描述为可操作来提供某项功能时，应当认识到，这包括提供该功能或者被适配或配置来提供该功能的装置特征。

附图说明

现在将参照附图来描述一些示例性实施例，其中：

图1示出了本文中所描述的主题内容的示例性多频段天线馈源；

图2示意性地示出了本文中所描述的主题内容的示例性同轴天线端口；

图3示出了本文中所描述的主题内容的示例性双频段背射馈源；

图4示出了本文中所描述的主题内容的多频段天线馈源的另一个视图；

图5示出了本文中所描述的主题内容的示例性e平面t形接头；

图6是本文中所描述的主题内容的穿过e平面t形接头的剖面图；

图7是本文中所描述的主题内容的沿着aa一线穿过多频段天线馈源的部分剖面；

图8示出了本文中所描述的主题内容的同轴绕杆式接头对于一种极化的回波损耗性能；

图9是本文中所描述的主题内容的对于与第二用户端口的耦合示出两种安排的沿着aa一线的部分剖面；

图10示出了本文中所描述的主题内容的支持低频段中的双极化的替换的绕杆式接头；

图11示出了本文中所描述的主题内容的同轴绕杆式接头的极化之间的回波和隔离；

图12示出了本文中所描述的主题内容的示例性双极化多频段天线馈源；

图13示出了本文中所描述的主题内容的多频段天线馈源中的示例性弯曲；

图14示出了本文中所描述的主题内容的多频段天线馈源中的示例性对称旋转器；

图15示出了本文中所描述的主题内容的同轴绕杆式接头的极化之间的回波损耗和隔离；以及

图16示出了本文中所描述的主题内容的天线馈源的示例性层叠组件。

具体实施方式

在更加详细地讨论示例性实施例之前，首先将提供一个总览。一个实施例提供了一种多频段天线馈源，所述多频段天线馈源具有被适配或配置来在一个频率处传送射频(rf)信号的第一端口，以及被适配或配置来在第二频率处传送信号的第二端口。一个网络把第一端口与天线馈源端口的同轴波导相耦合，并且被配置来或者其规格被确定来允许信号在第一端口与天线馈源端口的同轴波导之间传播。所述网络通常在一种模式下传送信号，并且在另一种模式下在同轴波导中传送信号。另一个网络把第二端口与天线馈源端口的内部或圆形波导相耦合，并且被配置来或者其规格被确定来允许第二信号在第二端口与天线馈源端口的圆形波导之间传播。第二网络通常在一种模式下传送第二信号，并且在另一种模式下在圆形波导中激发信号。所述天线馈源端口通常被安排来在所述网络与用于抛物面天线的背射双频段馈源之间传送第一和第二信号。其中通过第一网络和同轴波导来传播第一信号的安排提供了这样一种波导布局，其允许通过简单的网络直接经过馈源传送第二信号，并且或者通过矩形端口或者使用矩形到圆形过渡或者通过圆形端口来传播该信号，从而有可能在te11圆形模式下传播全部两种极化(垂直和水平)。存在这种可能性是因为第二网络是直的并且没有弯曲，从而避免了极化旋转。这样就提供了一种紧凑的多频段天线馈源，从而以高效并且紧凑的方式利用背射双频段馈源的适当部分来传送信号。

天线馈源

图1示出了示例性多频段天线馈源100。图1中示出的概要示出了随后被金属化的多频段天线馈源100的空间空隙。多频段天线馈源100具有第一端口110和第二端口120。多频段天线馈源100还具有同轴天线端口130。

在操作中，由微波回传无线电单元(也被称作微波户外单元，未示出)提供的rf信号通常由操作在基本模式te10下(特别是毫米波频率中)的矩形波导载送以便减少插入损耗。对于载波聚合系统使用两个无线电单元，从而意味着两个矩形波导，一个用于低频段，另一个用于高频段。低频段波导与第一端口110耦合，并且高频段波导与第二端口120耦合。多频段天线馈源100接收低频段信号和高频段信号，将低频段信号转换到由同轴天线端口130的同轴波导提供的te11同轴波导模式，并且将高频信号转换到由同轴天线端口130的圆形波导提供的te11圆形波导模式。

天线端口

图2示意性地示出了同轴天线端口130的安排的更多细节。同轴波导210由外部导体220的内表面与内部导体230的外表面之间的空隙定义。通过选择内直径d1和外直径d2来确定同轴波导210的规格，以便适当地传播te11同轴波导模式。举例来说，当对于双频段安排的低频段操作在17.7-19.7ghz频段中时，内直径被设定到5.20mm，并且外直径被设定到13.50mm。内部导体230的内直径d3被选择来适当地传播te11圆形波导模式。举例来说，当操作在71-86ghz频段中时，直径d3被设定到3.12mm。但是应当认识到，利用具有适当尺寸的波导，操作在其他频段中也是可能的。所述频率配对可以是对应于高频段的v频段、e频段或未来的新的毫米波频段(d频段)以及来自从6到42ghz的传统回传频段的另一个频率。所述频率配对可以是微波/毫米波频率配对。所述配对还可以是两个传统微波频段的组合，比如13/38ghz。

双频段背射馈源

图3示出了双频段背射馈源300，其利用双频段抛物面天线(未示出)来传送rf信号。从圆形波导240接收高频te11圆形波导模式信号，并且沿着双频段背射馈源300的圆形波导340传播。同样地，由同轴波导310从多频段天线馈源100的同轴波导210接收低频te11同轴模式信号。与同轴天线端口130一样，圆形波导340的外壁也是同轴波导310的内壁。

图4示出了多频段天线馈源100的另一个视图。如前面所描述的那样，同轴天线端口130与双频段背射馈源300相耦合。多频段天线馈源100具有和同轴绕杆式接头420一起与第一端口110相耦合的e平面t形接头410。e平面t形接头410和同轴绕杆式接头420一起操作来从提供到第一端口110的te10矩形模式信号在同轴波导210中激发出te11同轴波导模式，正如现在将更加详细地描述的那样。

t形接头

图5示出了e平面t形接头410(正如前面所提到的那样，所示出的空隙随后被金属化以定义结构)。在矩形第一端口110处通过矩形波导在te10矩形模式下接收低频输入信号。所述信号沿着波导510传播，并且被分离成沿着分支波导520、530分开行进的两个信号。

正如在作为穿过e平面t形接头410的剖面图的图6中可以最佳地看到的那样，沿着波导520行进的信号和沿着波导530行进的信号具有相反的相位(也就是说两个信号是180度异相)。

现在回到图4，沿着波导530行进的信号沿着环形波导430传播到同轴绕杆式接头的一侧420b。沿着波导520行进的异相信号沿着环形波导440传播到同轴绕杆式接头的另一侧420a。e平面t形接头410和环形波导430、440的安排是完全相同并且对称的，以便在同轴绕杆式接头的任一侧420a、420b同时接收到异相信号。

同轴绕杆式接头

图7是沿着aa一线的多频段天线馈源100的部分剖面。同轴绕杆式接头420的两侧420a、420b接收由e平面t形接头410通过对应的环形波导430、440提供的两个异相低频信号。绕杆式接头420的任一侧420a、420b的矩形波导与同轴天线端口130的同轴波导210相耦合。一系列不同直径的阶梯状圆环710定义矩形波导与同轴波导210之间的过渡。相应地，同轴绕杆式接头420从接收自两个矩形波导的信号直接激发跨越同轴波导210的te11同轴模式。绕杆式接头420的矩形波导和圆形阶梯的规格被优化来实现具有低回波损耗的te11同轴模式，正如图8中所示出的那样，该图示出了同轴绕杆式接头420对于一种极化的回波损耗性能。为了适当地馈送te11同轴波导模式，两个矩形波导的电场的相位需要具有180度的相位差(反相)。

第二馈源

图9也是沿着aa一线的剖面，其中示出了对应于与第二端口120的耦合的两种安排。同轴绕杆式接头420和e平面t形接头410的置备将低频段信号从同轴天线端口130的中心分离，并且通过外部同轴波导210来馈送。相应地，内部圆形波导240可以被用来独立于低频信号传播高频信号。相应地，圆形波导240延伸到矩形-圆形过渡910或圆形-圆形过渡920，这取决于来自无线电盒(或无线电通信装备)的馈源是圆形还是矩形。这样就允许自由地独立选择高频段与低频段相比的极化，从而有可能根据矩形-圆形过渡位置而具有单一垂直或水平极化或者通过圆形-圆形波导过渡910而具有双极化。

双同轴绕杆式接头

图10示出了支持低频段中的双极化的替换的绕杆式接头1020。同轴绕杆式接头1020具有四个波导1030、1040、1050、1060。波导1030-1060从同轴波导310径向延伸，并且绕杆式接头1020具有前面所提到的阶梯状圆环结构。波导1030接收水平极化中的rf信号rfh，并且相对的波导1050接收异相rf信号rfho。波导1040接收垂直极化中的rf信号rfv，并且相对的波导1060接收异相rf信号rfvo。

每一个波导提供有微调阶梯1070以便改进回波损耗和隔离性能。同样地，邻近波导之间的连接部分也包括突出或突起1080以便改进回波损耗和隔离性能。这种安排允许馈送系统的低频段中的双极化，以便在双频段背射馈源300内部激发出两种极化。正如前面所提到的那样，同轴波导210内部的双极化是通过同轴绕杆式接头1020实现的，所述同轴绕杆式接头1020具有在保持紧凑的同时支持分开的垂直和水平极化的益处。

图11示出了同轴绕杆式接头1020的极化之间的回波损耗和隔离。

双极化天线馈源

与单极化方法一样，向同轴绕杆式接头1020馈送两个极化信号的两个矩形波导被弯曲。如图12中所示，所述波导还通过e平面t形接头被组合，从而产生两个不同的矩形波导输入接入端口。

通过与e平面t形接头1230耦合的端口1220接收垂直极化低频信号。所述垂直极化信号按照类似于前面参照图5所描述的方式被一分为二，两个反相信号经过对应的v平面到e平面波导对称旋转器1240a、1240b，所述旋转器把信号传播到对应的环形波导1250a、1250b中。所述反相垂直极化信号随后由同轴绕杆式接头1020接收。

水平极化低频信号由端口1210接收。所述信号经过h平面到e平面波导对称旋转器1260并且由e平面t形接头1270接收。e平面t形接头1270生成具有相反相位的两个水平极化信号，所述反相信号沿着对应的环形波导1280a、1280b经过。两个反相信号随后由同轴绕杆式接头1020接收。

如图13中可见，为了获得紧凑的安排，波导在h平面中被弯曲。

此外，如图14中所示，提供了h或v平面到e平面波导对称旋转器，从而将馈送系统保持到最小足迹并且尽可能紧凑，这是因为旋转器部件扭转了波导的平面。这样的设计是对称的并且可以很容易机械加工成壳。

如图15中所示，每一个波导接入和路径被优化以获得低回波损耗性能，并且在激发同轴绕杆式接头的波导的每一侧保持完美的反相。

层叠天线馈源

如图16中所示，可以使用一系列层叠的圆盘或薄板来制造天线馈源的组件。存在这种可能性是由于波导布局。在该例中，提供了三个圆盘610、620、630。每一个圆盘610、620、630具有被机械加工来定义空隙的两侧，所述空隙定义前面提到的波导和其他结构。具体来说，圆盘610在一侧具有接收第一种极化中的低频信号的矩形端口1640，以及接收另一种极化中的低频信号的矩形端口1650。圆形端口1660接收更高频率的信号。平板1610的另一侧1610b和平板1620的一侧1620b一起定义e平面t形接头波导对称旋转器和环形波导。1620a侧具有向同轴绕杆式接头1690提供具有相反相位的两个低频信号的波导1670a到1670d，高频信号则经过波导1680。这样就提供了制造的简便性，从而有机会通过在将其组装在一起之前机械加工三个组件来实现整个馈送系统。

虽然前面描述了通过信号从各个端口传播到天线端口来进行操作的情况，但是应当认识到，相反的操作也是可能的，其中接收自天线的信号从天线端口传播，通过绕杆式接头经历同轴模式到矩形模式的转换，传播经过环形波导，由e平面t形接头组合并且被提供到(多个)适当的用户端口。同样地，由圆形波导接收的信号也可以被提供到适当的端口。

相应地可以看到，所述天线馈源通常可以：将两种输入te10矩形模式馈送并且转换到双频段背射馈源的适当的te11同轴波导模式和te11圆形模式；在低频段和高频段之间进行独立的极化；以及获得其中可能通过机械加工工艺进行制造的简单并且紧凑的馈送系统。

所述天线馈源通常意图用于回传应用的微波天线，并且提供了一种将两种输入te10矩形模式同时馈送并且转换到双频段背射馈源的适当的te11同轴波导模式和te11圆形模式的方法，并且有可能独立地管理天线极化。取代使用从同轴模式到矩形模式的渐进转换模式，所述馈源对于第一频段使用绕杆式同轴接头从关联到e平面t形接头的te10矩形波导模式直接激发te11同轴波导模式，并且对于第二频段使用同轴波导的全部两个内部导体作为圆形波导管。

应当认识到，由于低频段中的波导布局，有可能直接经过馈送系统并且因此或者通过矩形输入或者通过圆形输入端口来提供rf信号，在通过矩形输入的情况下使用矩形到圆形过渡，在通过圆形输入端口的情况下有可能在te11圆形模式中传播全部两种极化(在这些实例中是垂直和水平极化)。后一种情况只有在波导是直的并且没有弯曲的情况下才能操作，以避免极化旋转。

虽然在前面的段落中参照各个实例描述了本发明的一些实施例，但是应当认识到，在不背离所要求保护的本发明的范围的情况下可以对所给出的实例作出修改。

在前面的描述中所描述的特征可以被使用在除了所明确描述的组合之外的其他组合中。

虽然参照特定特征描述了一些功能，但是这些功能可以由其他特征实施，而不管是否被描述。

虽然参照特定实施例描述了一些特征，但是这些特征也可以存在于其他实施例中，而不管是否被描述。

虽然在前面的说明书中致力于引起对于本发明的被认为具有重要性的那些特征的关注，但是应当理解的是，申请人关于在前文中提到并且/或者在附图中示出的任何可授予专利的特征或特征组合要求保护，而不管是否对此作出强调。