一種帶有多層結構的天線單元的制作方法

專利名稱：一種帶有多層結構的天線單元的制作方法
技術領域：
本發明涉及帶有多層結構和相似類型交錯天線元件的天線單元，用于在衛星通信系統中發射和接收無線電信號。
有關技術說明一種類型無線電通信是蜂窩移動通信，其中便攜無線電單元相互或與固定單元通過地面移動基站通信。通常在接近9000兆赫茲或1800-1900兆赫茲(MHz)頻率發射和接收信號的便攜無線電單元是公知的，例如移動電話。
現在另一個無線通信類型已經變得重要，即衛星通信。
在不遠的將來，我們將預見到通過衛星直接與便攜無線電單元通信。衛星能夠傳到由于缺少必要的蜂窩天線塔，基站或兼容標準使蜂窩通信不能使用地區內的便攜無線電單元。這種衛星通信能夠指定2吉赫茲(GHz)頻帶和20/30GHz頻帶。具有高數據率(64kbps和2Mbps)的幾個系統正在計劃階段。
該系統的衛星可以是不同類型的，諸如GEO(對地靜止地球軌道)，ICO(中間圓形軌道)，LEO(低地球軌道)或HEO(高橢圓軌道)。
因為蜂窩天線通常為線性極化而衛星天線通常為圓極化，所以認為對于蜂窩和衛星方式通信，不同類型的天線是必須的。進一步的區別在于衛星通信方式涉及方向性元件，其中當便攜無線電單元上的衛星天線指向衛星時可增加鏈路余量，而蜂窩通信方式通常不具有這種方向性元件。因此，衛星天線結構是非常重要的。
具有公開號碼5434580的美國專利描述了多頻率輻射陣列天線，該天線包括帶有第一類微帶貼片輻射元件和第二類導線輻射元件的復合元件。這些導線輻射元件穿過每個微帶貼片輻射元件中的孔連接到同軸電纜上。該發明的目的是在衛星上提供帶有用兩個不同類型的輻射單元的單一物理表面的天線以節省重量和空間。
該陣列天線包括額外導線輻射元件安放在圍繞復合元件的六角形或正方形格子中。
帶有公開號碼8213835的日本專利描述了為兩個頻率共同使用的天線。該天線包括第一和第二圓形貼片天線。該第二貼片天線在第一貼片天線之上同軸安裝。在天線之間安裝了電介質層。在第一貼片天線之下安裝了帶有接地導體和濾波器元件的另一個電介質層。該天線的目的是提供在發射和接收信號之間的高度絕緣而沒有任何額外大尺寸和貴重的信號絕緣裝置例如天線共用器。
帶有公開號碼7321548的日本專利描述了微帶天線。該天線包括在層結構中的圓盤貼片天線，環形貼片天線和帶有縫隙的接地導體。
該天線的目的是提供在發射和接收信號之間的高度絕緣。
帶有公開號碼5561434的美國專利描述了雙頻帶相控陣天線，包括第一和第二類天線。第一類天線具有網格天線元件用于較低頻率。第二類天線是用貼片陣列作為天線元件用于較高頻率的天線成行和列安裝。在第一天線中的網格天線元件對于來自第二天線中貼片的較高頻率是可穿透的。
帶有公開號碼4903033的美國專利描述了平面雙正交極化天線帶有在第一電介質上的輻射貼片。接地板安裝在第一電介質之下帶有兩個相互成直角的延長耦合孔徑。
帶有無孔徑調諧元件的一個或兩個調諧層可以插入在第一電介質和接地板之間，為擴大和調諧該天線的帶寬。
帶有公開號碼4-40003的日本專利描述了帶有矩形貼片的兩頻帶陣列天線。該貼片使用兩個正交極化波共同工作在高和低頻帶。用于高頻帶的貼片安裝在一個電介質上，而該電介質依次安裝在用于低頻帶的貼片上。每個用于低頻帶的貼片安裝在用于高頻帶的貼片下。
如同在此所見，在這些專利中所公開的每個天線與本發明的衛星天線在結構上不同。
概述本發明解決了有關天線單元的大量問題。
如果天線單元的面積不得不限制到無線電單元的幾何尺寸，天線單元與無線電單元中發射和接收裝置的集成是一個問題。
如果天線單元的面積被限制和/或是非平面的，獲得高天線方向性是另一個問題。
如果天線單元必須利用其發射和接收波束搜索，跟蹤和追隨遠方衛星，會出現另一個問題。
這要求發射和接收裝置具有可轉動波束，該波束指向基本上相同的方向。
另一個問題是給出盡可能好的裝置用于天線單元發射和接收頻帶的獨立選擇，例如用于發射和接收裝置的天線元件數量和天線元件安裝在其中的格子。
當對/來自天線單元的無線電信號由于低輸出功率或由于無線電波傳播路徑中有衰減而減弱時會出現另一個問題。這需要帶有額外鏈路余量的無線電單元天線高增益。
當用于發射和接收的頻率必須很寬地隔開時會出現另一個問題。這需要用于發射和接收的天線元件的數量和尺寸必須是靈活的。
當發射或接收波束具有較高頻率時會出現另一個問題，其中帶有較高頻率的波束承受比其它波束高的路徑損耗。
這需要發射和接收裝置安裝在基本上相同的幾何面積內。
根據上述問題，本發明的主要目的是提供能夠工作在衛星通信方式下的天線單元。
本發明的另一個目的是提供能夠集成到便攜無線電單元中的天線單元，其中所述天線與無線電單元機殼共型。
本發明的另一個目的是提供天線單元，其中該天線的發射和接收裝置共享相同的孔徑和具有基本上相等的掃描體積(scan volume)。
本發明的另一個目的是提供天線單元，帶有指向基本上相同方向的用于發射和接收的可轉動天線波束。
本發明的另一個目的是提供天線單元，該天線單元能夠切換其天線波束方向而不用任何機械裝置。
本發明的另一個目的是提供高方向性的天線單元。
本發明的另一個目的是提供天線單元，該天線單元在便攜無線電單元幾何尺寸限制范圍內能夠獲得高天線增益以增加鏈路預算的余量。
按照本發明，公開了帶有接收和發射裝置的一種天線單元。該天線單元包括帶有在多層結構中的輻射元件的兩個相控陣天線。
更具體地，該天線單元包括兩個交錯相控陣天線，帶有以周期性地可變化的多層結構的相似類型的輻射元件，例如貼片或縫隙。至/離該陣列的接收和發射波束被電轉動并指向基本上相同方向。
本發明的優點在于該天線單元可以安裝在受限制的非平面天線單元面積上并仍獲得高天線方向性。
其它優點是對于發射和接收裝置近似相同的掃描體積和該天線單元的發射和接收波束指向近似相同的方向。
另一個優點在于該天線單元可以建立足夠尖銳的波束以選擇幾個空間衛星中的一個，這些衛星從地面上的該天線單元位置可以觀察到。
另外的優點在于該天線單元沒有可能損壞的可移動部件，該天線單元波束是可轉動的，高方向性的，和它們具有發射和接收高增益。
附圖簡介本發明的這些上述目的和其它特征通過結合附圖并參照下列說明將更加清楚。


圖1是根據本發明天線單元第一實施例的圖。
圖2a-c是根據圖1的天線單元的截面圖。
圖3是貼片第一圖形的圖解。
圖4是貼片第二圖形的圖解。
圖5是根據圖4圖形的一部分的圖。
圖6是根據本發明天線單元的第二實施例的圖。
圖7a-c是根據圖6的天線單元的截面圖。
圖8是縫隙圖形的圖解。
圖9是帶有波束形成網絡的天線單元的截面圖。
實施例詳細說明圖1說明了根據本發明的圓極化天線單元101的第一實施例的圖。該天線單元101包括第一和第二相控陣天線，帶有圓形貼片作為輻射天線元件。該相控陣天線200a，200b相互交錯并鑲嵌在天線單元101內的多層結構中，分別在圖2b-c中說明。
相控陣天線通常包括相似類型的單獨天線元件，一般有規則地分布在天線表面。每個單獨天線元件連接到波束形成網絡，其中元件間相移被設置為預定值給出所需要的輻射圖。
第一相控陣天線200a包括用于發射的貼片102，安裝在第一格子104中。第二相控陣天線200b包括用于接收貼片103，安裝在第二格子105中。圖1表示對于第一和第二格子第一圖形的實例。用于接收貼片103以虛線表示，它們與用于發射貼片102在不同層中。在圖1中分別用點劃線104，105表示第一和第二格子。
用于發射貼片102小于但數量多于用于接收貼片103，因為用于發射無線電信號頻率高于用于接收無線電信號頻率。
用于接收貼片103可以另一種方式用于發射，而用于發射貼片102可以用于接收，如果所接收無線電信號頻率高于所發射無線電信號頻率。
根據沿圖1中所示A-A線截面圖的圖2a，帶有用于發射貼片102的第一格子104安裝在第一層204中，而帶有用于接收貼片103的第二格子105安裝在第二層205中。在第一和第二層204，205之間分別安裝了第一電介質體201。包括導電材料的接地板203安裝在第三層206中。在第二和第三層205，206之間分別安裝了第二電介質體202。
第一層204中的用于發射貼片102的每個具有第一中心軸C1a分別穿過所述第一，第二和第三層204，205，206垂直延伸。第二層205中用于接收貼片103的每個具有第二中心軸C2a分別穿過所述第一，第二和第三層204，205，206垂直延伸。
圖2b表示第一相控陣天線200a與第二相控陣天線200b交錯。在第三層206中的接地板203的部件用虛線表示，這些部件不屬于第一陣列天線200a。
圖2c表示第二相控陣天線200b與第一相控陣天線200a交錯。第一相控陣天線200a的用于發射貼片102用虛線表示，它們不是第二陣列天線200b的部件。在第三層206中的接地板203和第一電介質體201分別對于兩個陣列天線200a，200b是公共的。圖3表示第一和第二格子104，105的第一實例的一部分，分別形成第一圖形其中第一層204中的四個用于發射貼片302a-d安裝成正方形301。它們的每個中心軸C1a位于正方形301的角上。貼片302a是第一用于發射貼片與第一格子104中的第四用于發射貼片302d對角安裝。該正方形301在該圖中用虛線表示。沿正方形301的一邊從一個中心軸C1a到另一個中心軸C1a的距離d1以公知方式由發射頻率確定以避免產生柵狀波瓣。
在第二格子105中的第一用于接收貼片303a以第一貼片303a的中心軸C2a與第一用于發射貼片302a的中心軸C1a重合的方式安裝在第二層205中，見圖2a。在第二格子105中的第二用于接收貼片303b以第二貼片303b的中心軸C2a與第四用于發射貼片302d的中心軸C1a重合的方式安裝在第二層205中。
根據下列說明，用于發射貼片302a-d與用于接收貼片303a-b限定各種發射和接收節點在第一格子104中的第一用于發射貼片302a限定第一發射節點；在第一格子104中的第四用于發射貼片302d限定第四發射節點；在第二格子105中的第一用于接收貼片303a限定第一接收節點；在第二格子105中的第二用于接收貼片303b限定第二接收節點；在第一層204中的第一格子104的第一發射節點和在第二層205中的第二格子105的第一接收節點分別對于天線單元101中的兩個相控陣天線200a，200b限定了第一公共節點304a。
在第一層204中的第一格子104的第四發射節點和在第二層205中的第二格子105的第二接收節點分別對于天線單元101中的兩個相控陣天線200a，200b限定了第二公共節點304b。
用于發射貼片302a-d在第一層204中分別對于第一相控陣天線200a起驅動貼片的作用。用于接收貼片303a和303b在第二層205中對于第二相控陣天線200b起驅動貼片的作用。分別在第一和第二公共節點304a，304b中，在第一層204中的用于發射貼片303a，303b對于在第二層205中的分別用于接收貼片303a，303b分別起寄生元件的作用。接地板203在第三層206中對于天線單元101中的兩個相控陣天線200a，200b分別起接地板203的作用。
根據圖3，第一和第二格子104，105的第一圖形如圖1所見分別在整個天線單元101中重復。這意味著所述第一和第二格子104，105分別以第二格子105中的每個用于接收貼片103與第一格子104中的所有其它用于發射貼片102形成公共節點106的方式相互交錯。
在第一層204中的用于發射貼片102與在第二層中的用于接收貼片103分別安排在兩個交錯格子104，105中，由此構成天線單元101中的周期性多層結構(在天線單元101內貼片數量按周期方式改變。)在天線單元101中分別交錯的格子104，105使得分別對于第一和第二相控陣天線200a，200b的不同波長采用矩形，三角形，五角形或六角形構成第一格子104成為可能。
圖4表示第一和第二格子404，405的第二實例，分別帶有圓形貼片作為在天線單元101中的輻射天線元件402，403。
圖5表示分別形成第二圖形的第一和第二格子404，405第二實例的一部分。在第一層204中的第一格子404具有以每個中心軸C1a位于六角形501角上的方式安裝在統一六角形501中的六個用于發射貼片502a-f(一個六角形格子)。在該圖中六角形501用虛線表示。一個用于發射的中心貼片502g安裝在六角形501中間。
沿六角形501一邊從中心軸C1a到另一個中心軸C1a的距離d2以公知方式由發射頻率確定以避免產生柵狀波瓣。
在第二格子405中的第一用于接收貼片503a以第一貼片503a的中心軸C2a與用于發射的中心貼片502g的中心軸C1a重合的方式安裝在第二層205中。
用于發射的中心貼片502g限定了在第一格子404中的第一發射節點。
第一用于接收貼片503a限定了在第二格子405中的第一接收節點。
在第一層204中的第一格子404的第一發射節點和在第二層205中的第二格子405的第一接收節點分別對于在天線單元101中的兩個相控陣天線200a，200b限定了公共節點504。
在第一層204中的用于發射貼片502a-g對于第一相控陣天線200a分別起驅動貼片的作用。在第二層205中的用于接收貼片503a對于第二相控陣天線200b起驅動貼片的作用。在公共節點504中在第一層204中的用于發射貼片502g對于第二層205中的用于接收貼片503a起寄生元件的作用。在第三層206中的接地板203分別對于天線單元101中的兩個相控陣天線200a，200b起接地板203的作用。
根據圖5第一和第二格子404，405的第二圖形分別在整個天線單元101中以用于發射貼片402的三個相鄰六角形501具有一個公共貼片406的方式重復，見圖4。
分別在天線單元101中交錯的格子404，405使得分別對于第一和第二相控陣天線200a，200b的不同波長采用矩形，三角形，五角形或六角形圖形構成第一格子404成為可能。
在天線單元101中用于發射和接收貼片的形狀可以是例如圓形或矩形。矩形形狀的貼片沒有在任何圖中表示。
圖6說明了根據本發明圓極化天線單元601的第二實例的圖。該天線單元601包括第一和第二相控陣天線，帶有十字形縫隙作為輻射天線元件。該相控陣天線700a，700b分別在圖7b-c中說明，并相互交錯和鑲嵌在天線單元601內的多層結構中。
第一相控陣天線700a包括安裝在第一格子604中的用于接收縫隙603。
第二相控陣天線700b包括安裝在第二格子605中的用于發射縫隙602。
圖6表示第一和第二格子圖形的實例。在圖6中第一和第二格子分別用點劃線604，605表示。
在第二格子605中的用于發射的十字形縫隙602以虛線表示，它們與在第一格子604中的用于接收縫隙603在不同層。
在第一格子604中的每個用于接收縫隙603安裝在有限面積的矩形接地板606的中心。這意味著有與矩形接地板606相同數量的縫隙603。該矩形接地板606在電磁上足夠大，但是足夠小到可安裝在第一格子604內。
用于發射縫隙602小于而在數量上多于用于接收縫隙603，因為用于發射無線電信號的頻率高于所接收無線電信號的頻率。
如果所接收無線電信號頻率高于所發射無線電信號頻率，用于接收縫隙603可以另一種方式用于發射和用于發射縫隙602可以用于接收。
接地板606可以具有其它形狀而非矩形，例如圓形。
在天線單元601中用于發射和接收縫隙可以具有其它形狀而非十字形，例如安裝在正交對中的線形縫隙。根據沿圖6中所示的B-B線的截面圖的圖7a，帶有用于接收縫隙603的第一格子604安裝在第一層702中，而帶有用于發射縫隙602的第一格子605安裝在導電第二層703中。
在第一和第二層702，703之間分別安裝了第一電介質體201。包括導電材料的接地板203安裝在第三層704中。在第二層和第三層703，704之間分別安裝了第二電介質體202。
在第一層702中的每個用于接收縫隙603具有第二中心軸C2b分別穿過所述第一，第二和第三層702，703，704垂直延伸。在第二層703中的每個用于發射縫隙602具有第一中心軸C1b分別穿過所述第一，第二和第三層702，703，704垂直延伸。
圖7b表示與第二相控陣天線700b交錯的第一相控陣天線700a，其中帶有用于發射縫隙602的導電第二層703在第二相控陣天線700b中起沒有被該縫隙602干擾的實心接地板的作用。第二相控陣天線700b的剩余部分是虛線。
圖7c表示與第一相控陣天線700a交錯的第二相控陣天線700b，其中第一相控陣天線700a的用于接收縫隙603是虛線。
圖8表示分別形成圖形的第一和第二格子604，605實例的一部分，其中在第二層703中的4個用于發射縫隙802a-d安裝成正方形801。它們的每個中心軸C1b位于正方形801的角上。第一用于發射縫隙802a與天線單元601的第二格子605中的第四用于發射縫隙802d成對角安裝。該正方形在圖中用虛線表示。
沿正方形801一邊從一個中心軸C1b到另一個中心軸C1b的距離d3以公知方式由發射頻率確定以避免產生柵狀波瓣。
第一格子604中的第一用于接收縫隙803a以第一用于發射縫隙803a的中心軸C2b與第二層703中的縫隙802a的中心軸C1b重合的方式安裝在第一層702中，見圖7a。
見圖8，第二用于接收縫隙803b以第二縫隙803b的中心軸C2b與第二層703中的第四用于發射縫隙802d的中心軸C1b重合的方式安裝在第一層702中。
根據下列說明用于發射縫隙802a-d和用于接收縫隙803a-b限定各種發射和接收節點在第二格子605中的第一用于發射縫隙802a限定第一發射節點；
在第二格子605中的第四用于發射縫隙802d限定第四發射節點；在第一格子604中的第一用于接收縫隙803a限定第一接收節點；在第一格子604中的第二用于接收縫隙803b限定第二接收節點；在第一格子604中第一接收節點和在第二格子605中第一發射節點限定了分別對于天線單元601中的兩個相控陣天線700a，700b的第一公共節點。
在第一格子604中的第二接收節點和在第二格子605中的第四發射節點限定了分別對于天線單元601中的兩個相控陣天線700a，700b的第二公共節點。
在第一層702中的用于接收縫隙803a和803b對于第一相控陣天線700a起驅動縫隙的作用。在第二層703中的用于發射縫隙802a-d對于第二相控陣天線700b具有作為驅動縫隙的第一功能，和對于第一相控陣天線700a的低于發射頻率的接收頻率具有作為接地板的第二功能。其中安裝了用于發射縫隙802a-802d的導電第二層205對于天線單元601中的第一相控陣天線700a起單一接地板的作用。
在第三層中的接地板203對于天線單元601中的第二相控陣天線700b起單一接地板203的作用。
根據圖8第一和第二格子604，605的圖形分別在整個天線單元601中重復，如圖6所見。這意味著如圖7a所見在第一格子604中的每個用于接收縫隙603與在第二格子605中的所有其它用于發射縫隙602形成公共節點607。
在第一層702中的用于接收縫隙603和在第二層703中的用于發射縫隙602安裝在兩個交錯的格子中，這在天線單元601中構成了周期性多層結構。
在天線單元601中的交錯格子604，605分別使得對于第一和第二相控陣天線700a，700b的不同波長分別采用矩形，三角形，五角形或六角形圖形構成第二格子605成為可能。
根據圖8，在天線單元601中縫隙之間的尺寸和距離以公知的方式由發射和接收頻率確定以避免產生柵狀波瓣。
本發明天線單元101和601的每個包括波束形成網絡以公知方式對/來自天線單元101中貼片和縫隙的RF(射頻)功率進行分配。
圖9說明了分別連接到相應天線單元101，601的輻射元件903和904的兩個模擬相位延遲波束形成網絡901a，901b的實例。圖中的符號表示相位被改變。
波束形成也可以由在IF或基帶頻率級上數字信號處理實現。
天線單元101和601可以如同實例用于大約10GHz的頻率。
作為傳輸和頻帶及這些頻帶間的比值的實例，可以提出20和30GHz頻帶分別用于接收和發射，這給出頻帶之間的比值為1.5。
權利要求
1.一種天線單元(101)帶有用于發射和接收無線電信號的多層結構，包括第一(200a)和第二(200b)陣列天線；第一層(204)帶有安裝在第一格子(104，404)中用于發射無線電信號的多個天線元件(102，302a-d，402，502a-g)；第二層(205)帶有安裝在第二格子(105，405)中用于接收無線電信號的多個天線元件(103，303a-b，403，503a)；形成接地板(203)的導電材料的第三層(206)；安裝在所述第一(204)和第二(205)層之間的第一電介質層(201)；安裝在所述第二(205)和第三(206)層之間的第二電介質層(202)；以及其中所述天線單元(101)具有電轉動發射和接收波束；特征在于所述第一(200a)和第二(200b)陣列天線以周期性多層結構(圖2a-c)鑲嵌在所述天線單元(101)中，其中作為所述陣列天線(200a)一部分的所述第一格子(104)與作為所述第二陣列天線(200b)一部分的所述第二格子(105)交錯，和其中所述天線單元(101)的發射和接收波束具有在基本上相同掃描體積指向基本上相同方向的能力。
2.如權利要求1中所述的一種天線單元，特征在于所述第一(200a)和第二(200b)陣列天線是相控陣天線，和其中所述用于接收天線元件(103，303a-b，403，503a)與所述用于發射天線元件(102，302a-d，402，502a-g)是相似類型。
3.如權利要求1或2中所述的一種天線單元，特征在于所述用于發射天線元件(102，302a-d，402，502a-g)是導電材料的貼片并具有第一中心軸(C1a)穿過所述第一(204)，第二(205)和第三(206)層垂直延伸。
4.如權利要求1-3之一中所述的一種天線單元，特征在于所述用于接收天線元件(103，303a-b，403，503a)是導電材料的貼片并具有第二中心軸(C2a)穿過所述第一(204)，第二(205)和第三(206)層垂直延伸。
5.如權利要求4中所述的一種天線單元，特征在于每個所述用于接收貼片(103，303a-b，403，503a)以每個所述用于接收貼片(103，303a-b，403，503a)的所述第二中心軸(C2a)與所述第一格子(104)中的所有其它所述用于發射貼片(302a，302d，502g)的第一中心軸(C1a)重合的方式安裝在所述第二格子(105)中。
6.如權利要求1-5之一中所述的一種天線單元，特征在于所述用于發射天線元件(102，302a-d，402，502a-g)和所述用于接收天線元件(103，303a-b，403，503a)設計得發射和接收圓極化無線電信號。
7.如權利要求1-6之一中所述的一種天線單元，特征在于在所述第一層(204)中的所述第一格子(104)是矩形格子(104)。
8.如權利要求1-6之一中所述的一種天線單元，特征在于在所述第一層(204)中的所述第一格子(404)是六角形格子(404)。
9.如權利要求1-8之一中所述的一種天線單元，特征在于所述天線單元(101)包括波束形成網絡(901a-b)。
10.如權利要求1-9之一中所述的一種天線單元，特征在于所述用于發射天線元件(102，302a-d，402，502a-g)在第一頻率上發射和所述用于接收天線元件(103，303a-b，403，503a)在第二頻率上接收，其中在所述第一和第二頻率之間的比值是在近似1.2到2.0的范圍內。
11.如權利要求1-10之一中所述的一種天線單元，特征在于所述用于發射貼片(102，302a-d，402，502a-g)和所述用于接收貼片(103，303a-b，403，503a)在形狀上為圓形。
12.如權利要求1-10之一中所述的一種天線單元，特征在于所述用于發射貼片(102，302a-d，402，502a-g)和所述用于接收貼片(103，303a-b，403，503a)在形狀上為矩形。
13.一種天線單元(601)帶有多層結構用于發射和接收無線電信號，包括第一(700a)和第二(700b)陣列天線；第一層(702)帶有安裝在第一格子(604)中用于接收無線電信號的多個天線元件(603，803a-b)；第二層(703)帶有安裝在第二格子(605)中用于發射無線電信號的多個天線元件(602，802a-d)；導電材料的第三層(704)形成一個接地板(203)；第一電介質層(201)安裝在所述第一(702)和第二層(703)之間；第二電介質層(202)安裝在所述第二(703)和第三層(704)之間；和其中所述天線單元(601)具有電轉動發射和接收波束；特征在于所述第一(700a)和第二(700b)陣列天線以周期性多層結構(圖7a-c)鑲嵌在所述天線單元(601)中，其中作為所述第一陣列天線(700a)一部分的所述第一格子(604)與作為所述第二陣列天線(700b)一部分的所述第二格子(605)交錯，和其中所述天線單元(601)的所述發射和接收波束具有以基本上相同掃描體積指向基本上相同方向的能力。
14.如權利要求13中所述的一種天線單元，特征在于所述第一(700a)和第二(700b)陣列天線是相控陣天線，和其中所述用于接收天線元件(603，803a-b)與所述用于發射天線元件(602，802a-d)是類似類型。
15.如權利要求13或14中所述的一種天線單元，特征在于所述用于發射天線元件(602，802a-d)是安裝在導電的所述第二層(703)中的縫隙和其中所述用于發射縫隙(602，802a-d)具有第一中心軸(C1b)穿過所述第一(702)，第二(703)和第三(704)層垂直延伸。
16.如權利要求13-15之一中所述的一種天線單元，特征在于所述用于接收天線元件(603，803a-b)是具有第二中心軸(C2b)穿過所述第一(702)，第二(703)和第三(704)層垂直延伸的縫隙。
17.如權利要求16中所述的一種天線單元，特征在于所述第一層(702)包括大量尺寸受限制的接地板(606)，其中每個所述接地板(606)包括一個所述用于接收縫隙(603，803a-b)
18.如權利要求16或17中所述的一種天線單元，特征在于每個所述用于接收縫隙(603，803a-b)以每個所述用于接收縫隙(603，803a-b)的所述第二中心軸(C2b)與所述第二格子(605)中的所有其它用于發射縫隙(802a，802d)的所述第一中心軸(C1b)重合的方式安裝在所述第一層(702)中。
19.如權利要求16-18之一中所述的一種天線單元，特征在于所述用于發射縫隙(602，802a-d)是成正交對安裝的線形縫隙。
20.如權利要求16-19之一中所述的一種天線單元，特征在于所述用于接收縫隙(603，803a-b)是成正交對安裝的線形縫隙。
21.如權利要求16-18之一中所述的一種天線單元，特征在于所述用于發射縫隙(602，802a-d)是類似十字的形狀。
22.如權利要求16-18之一或21中所述的一種天線單元，特征在于所述用于接收縫隙(603，803a-b)是類似十字的形狀。
23.如權利要求16-22之一中所述的一種天線單元，特征在于其中安裝了每個所述用于接收縫隙(603，803a-b)的所述接地板(606)在形狀上為矩形。
24.如權利要求16-22之一中所述的一種天線單元，特征在于其中安裝了每個所述用于接收縫隙(603，803a-b)的所述接地板(606)在形狀上為圓形。
25.如權利要求13-24之一中所述的一種天線單元，特征在于所述用于發射天線元件(602，802a-d)和所述用于接收天線元件(603，803a-b)設計得發射和接收圓極化無線電信號。
26.如權利要求13-25之一中所述的一種天線單元，特征在于在所述第一(702)和第二(703)層中的所述第一(604)和第二(605)格子是矩形格子。
27.如權利要求13-25之一中所述的一種天線單元，特征在于在所述第二(703)層中的所述第二(605)格子是六角形格子。
28.如權利要求13-27之一中所述的一種天線單元，特征在于所述天線單元(601)包括波束形成網絡(901a-b)。
29.如權利要求13-28之一中所述的一種天線單元，特征在于所述用于發射天線元件(602，802a-d)在第一頻率上發射和所述用于接收天線元件(603，803a-b)在第二頻率上接收，其中在所述第一和第二頻率之間的比值是在近似1.2到2.0的范圍內。
全文摘要
本發明涉及能夠在衛星通信方式下工作的一種天線單元(101)。該天線單元(101)包括用于發射(102)和接收(103)無線電信號的交錯圓形貼片,周期性地安裝在第一和第二層中。在第一層中的用于發射貼片(102)安裝在第一格子(104)中,而在第二層中的用于接收貼片(103)安裝在第二格子(105)中。第一格子(104)與第二格子(105)交錯。在第一層中的每個其它用于發射貼片(102)具有在第二層中的對應用于接收貼片(103),其中每個用于接收貼片(103)以用于接收貼片(103)的中心軸與相應的用于發射貼片(102)的中心軸重合的方式安裝。
文檔編號H01Q9/04GK1273701SQ9880984
公開日2000年11月15日 申請日期1998年9月18日 優先權日1997年10月1日
發明者H·舍夫特, A·G·德爾尼賴德, J·S·雷尼夫喬德 申請人:艾利森電話股份有限公司