专利名称：天线系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的一种天线系统。
一般而言，接收频率高于几百兆赫，即对应于波长小于约50厘米的无线电频率信号要借助于一抛物面反射器及位于该反射器焦点的一馈源。
已经公知还可以采用其它类似抛物面反射器的聚焦机构，例如介质透镜。采用介质透镜的天线系统，例如龙伯(Luneburg)型或均匀型透镜的例子已见于国际专利公报WO 92/13373，其中这种透镜配合一螺旋天线使用。
公知的几种馈源，例如馈电喇叭和螺旋天线，需要波导或同轴线用来将接收的信号传送到相应的电子部件，例如低噪声模块(LNB)。这种采用波导的方式体积大而且非常复杂。由于它采用了两种技术，即用于传输的波导和用于低噪声模块LNB的微带，因此相当昂贵。
还已公知，文献“用于反射器馈源的微带阵列(P.S.Hall etal.，第14届欧洲微波会议(Liege)会议文集，September 10-13，1984；Pages 631-636)采用一种通用微带“补丁”(Patch)的小阵列作为用于仅一个极化和一相对较窄的频带宽度的天线馈源。
从例如“天线工程手册”(“ANTENNA ENGINEERING HANDBOOK”，second edition，R.C.Johnson et al.，McGraw-Hill Book Company，1989；Chapter 8)还可知道可采用缝隙天线。这种天线可以具有矩形，圆形或类似的形状。
本发明的目的是提供一种天线系统，该系统具有如介质透镜天线或抛物面反射器的聚焦构件，以及重量轻且紧凑的馈源，该馈源可以直接与后置电子部件例如低噪声模块(LNB)构成一体。
该目的是根据权利要求1所述的天线系统实现的。进一步的改进由附属权利要求给出。
根据本发明，用来接收无线电信号，特别是微波信号的天线单元是缝隙天线，并与电子构件处于同一块线路板上，这些电子部件用来处理由天线单元接收的信号。
本发明与已有的微带阵列比较具有这样的优点来自馈源电路的模式干扰小，而且由于尺寸小及元件减少而可以使馈源更好地集总。
最好是将所述天线单元设计成环形缝隙形状。这样设计的优点是获得较好的极化隔离和较宽的频带宽度范围。
在本发明的一个改进中，该缝隙天线在后置电子构件的线路板的背面上蚀刻而成。该背面在天线区域之外的部分可以作为接地导体。
本发明的其它特征、优点和细节将借助于附图的实施例解释。附图中
图1示出了采用抛物面反射器的第一个实施例；图2示出了采用龙伯(Luneburg)透镜的设计；图3示出了用于图1和图2的馈源的细节；图4-8示出了可用于图1和图2的实施例的馈源的不同实施例。
图1示出了一个抛物面反射器10，它将一入射辐射11聚焦在一焦点10a，该焦点10a处设有一低噪声模块(LNB)12，该低噪声模块包括一壳体14和一线路板13。该LNB 12包括一集成馈源，也可以称为初级辐射器，该馈源在后面将借助图3-8进一步详述。该LNB 12输出信号，一般为一中频(IF)信号至由图中方框9表示的广插接收机，该接收机处理所述信号，从而可获得相应的音频、视频和/或数据信号，供给用户或其它控制部件。
在图2中，一半圆龙伯(Luneberg)透镜20用作聚焦，将入射辐射11聚焦在焦点20a。透镜20的折射率使焦点20a位于透镜表面外侧并接近表面的位置上。
线路板13详示于图3，包括图3a和3b，图3a是沿图3b的A-A线剖取的线路板13的侧视图，而图3b是线路板13的顶视图。在线路板下侧设有金属面15，可以例如连接至地。在该接地面15内设有一圆形缝隙16，可通过蚀刻制成，并作为用于聚焦在焦点10a的辐射的一环形缝隙天线。在线路板13的上侧13b设有微带线17及一短线17a，接收某一极化方向的信号例如水平极化。为接收与该信号正交的另一极化信号，设有另一微带线18及一相应的短线18a。微带线17、18将其信号传输到LNB 12的后置电子部件的相应输入端。这些电子部件置于该板13的上侧，但由于是公知的而来在图中示出。
短线17a、18a的尺寸和形状经过最优化以获得宽的频带宽度和正交极化之间的较好隔离。
在图1和2的实施例中，线路板13设计成其宽边朝向反射器10或绕透镜20的中心，并且板下侧13a比板上侧13b更靠近反射器10或透镜20。
应该指出，也可以设置成板上侧13b比板下侧13a更靠近反射器10或透镜20，但这可能造成模式干扰并且使外壳14的构造更困难。
由该圆形缝隙16产生的辐射以及由聚焦的电磁波11激发的辐射是双向的，在该线路板13的宽边两侧有两个极大点。为获得单向辐射波束，在图4所示的实施例中设置了一背部封闭金属腔。该金属板30有一脚31，与环19保持电接触，另一脚32的底部有一绝缘层33以避免金属板30与微带线17间的电接触。所述金属脚31，32与金属板30在水平方向连接构成一金属腔，其距线路板上侧13b的高度H约为L/4，这里L为接收的辐射波波长。应指出图4的尺寸只是为更清楚地解释本实施例。实际上线路板13及微带线17、18、19等的厚度比高度H小得多。这就是说，圆形缝隙与点A之间的距离也接近于L/4。
由该圆形缝隙16辐射的波的极化原本为线性的。图5所示的实施例适合于接收圆极化。所以可以采用混合耦合器40。在某一输出端41可获得某一圆极化，例如右旋圆极化(RHCP)，而在另一输出端42可获得另一圆极化，例如左旋圆极化(LHCP)。
图6示出了接收圆极化信号的另一实施例。某一微扰段50和另一微扰段51分别设在与馈线(微带线)17的轴成+45°和+225°角处。这些微扰段50、51位于板下侧13a，并相当于圆形缝隙16的一个畸变。通过这些微扰段50、51，在线17上实现右旋圆极化RHCP。相对于馈线(微带线)18的轴，该微扰段50、51分别设在与之成-45°和-225°角处。从而在线18上实现LHCP的接收。
图7包括图7a和7b，图7b是该线路板13的顶视图，图7a是图7b沿A-A线剖取的剖视图，它们共同示出了一实施例，以可能达到所述聚焦构件10或20的特定辐射程度。几个圆形缝隙例如图7中示出的4个缝隙16a、16b、16c和16d组成一小阵列，以特定方式排列，配以适当的功率分配线路，从而获得更宽的频带宽度和更高的极化特性。在这种情况下，可采用共用金属腔30′而不用分立腔。这样就允许元件间隔更近，使用时具有更宽的聚焦天线参数，例如聚焦构件10、20的焦距F与直径D的比为F/D。
F/D越小，馈源离该聚焦构件越近，所需的提供辐射的馈电波束宽度越宽。
其它参数也是同样道理。
获得特定辐射的另一种解决方案是以具有球形、圆柱形、平面形或其它形状的介质透镜盖住辐射单元，保持馈源有很小的截面。这种方法已见于文献“具有球形介质覆层的微带“补丁”阵列”(C.M.Hall et al.，Published on Pages 89-93 of the book“Advan-ced Antenna Technology”，Vol.2，MICROWAVE EXHIBITIONS &PUBLISHERS，1987(ISBN 094682195X))。所以这里不再赘述。
所述的实施例可以做出各种变动，包括-缝隙16、16a……可以不用圆形而用其它各种合适的形状，例如图8所述的各种形状。
-壳体可采用各种适合于接收波11通过的材料，另外也可以在缝隙16区域设一孔。
-该线路板可设置在封闭波导的端部，波导端部和线路板端部的距离约为L/4。
权利要求
1.一种天线系统，其具有聚焦构件(10、20)和馈源(12)，其牲特征在于，该馈源(12)包括一电路板(13)，该板(13)上设有一缝隙天线(16)。
2.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，该缝隙(16)设在该电路板(13)的背面(13a)。
3.根据权利要求1或2所述的天线系统，其特征在于，设一混合耦合器(40)，用来接收正交的圆极化信号。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的天线系统，其特征在于，设两微扰段(50、51)，用来接收圆极化的信号。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的天线系统，其特征在于，设一腔(30)，使辐射集中到一个方向。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的天线系统，其特征在于，至少一部分低噪声模块的电子部件设在该电路板13上。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的天线系统，其特征在于，构件(17a、18a)在该电路板(13)上的设置使得可以同时接收正交极化信号(水平线性，竖直线性，RHCP，LHCP)。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的天线系统，其特征在于，该缝隙天线(16)设计成圆形缝隙或圆形缝隙阵列(16a、16b、16c、16d)。
全文摘要
本发明的目的是提供一种用于微波天线系统的馈源，它可以与电子部件一起被集成在一普通线路板上，根据本发明缝隙天线，最好是制成圆形缝隙(16)，被设于所示线路板(13)上。该缝隙可以在线路板背侧(13a)即板(13)的接地面(15)上蚀刻而成。本发明的这种天线系统可用于接收DBS信号。
文档编号H01Q13/08GK1118636SQ94191319
公开日1996年3月13日 申请日期1994年2月19日 优先权日1993年2月28日
发明者藤本正弘, 阿利·卢则 申请人:汤姆森多媒体公司