喇叭透鏡天線制造技術

天線(100、100a?d)包括接收器(120)、喇叭(110)、透鏡(200)和抗反射層(210、210a–e)。喇叭具有設置在接收器上的第一端(112a)和限定與接收器相對定位的孔口(112)的第二端(112b)。透鏡設置在喇叭的孔口內且具有第一表面(202)和第二表面(204)，第一表面(202)向內面向接收器，第二表面(204)與第一表面相對且向外背離喇叭。抗反射層包括介電材料且設置在透鏡的第一表面上。而且，抗反射層限定以50/50材料對空隙比設置的孔(220、220a?c)且具有天線限定的信號的波長的四分之一的厚度(L

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】喇叭透鏡天線
本公開涉及喇叭透鏡天線。
技術介紹
喇叭天線，也稱為微波喇叭，包括形狀類似于喇叭的擴展金屬波導，將無線電波定向成波束。喇叭天線具有多種用途，包括小孔口天線以對作為介質增益天線的自身所用的大孔口天線提供反射器。喇叭天線的性能基于喇叭的形狀和尺寸。在設計喇叭天線時，還考慮例如周圍空氣的溫度、濕度、灰塵和雜質上的波動以及其它相關因素。這些因素影響信號的傳播。因此，為了實現更好的信號，天線設計為提供高增益。高增益通常意味著天線的尺寸很大。在一些示例中，尺寸要求妨礙根據所需尺寸設計天線以實現所需的增益。在這樣的情況下，考慮對設計的其它調整。
技術實現思路
本公開的一個方面提供一種天線，其包括接收器、喇叭、透鏡和抗反射層。喇叭具有設置在接收器上的第一端和限定與接收器相對定位孔口的第二端。透鏡設置在喇叭的孔口內且具有第一表面和第二表面，第一表面向內面對接收器，第二表面與第一表面相對且向外背離喇叭。抗反射層包括介電材料且設置在透鏡的第一表面上。而且，抗反射層限定以50/50材料對空隙比設置的孔且具有由天線接收信號波長的四分之一的厚度。本公開的另一個方面提供一種制造喇叭天線的方法，該方法包括：形成透鏡，透鏡具有第一表面和與第一表面相對的第二表面；形成具有介電材料的抗反射層；在透鏡的第一表面上設置抗反射層；以及將透鏡定位在由喇叭限定的孔口內。抗反射層限定以50/50材料對空隙比設置的孔且具有由天線接收的信號波長四分之一的厚度。喇叭具有第一端和第二端，其中第一端接收接收器，并且第二端限定孔口。透鏡設置為使透鏡的第一表面面對接收器。本公開的實施方案可包括一個或多個下述特征。在一些實施方案中，喇叭限定截頭圓錐體的形狀、棱錐體的形狀、h-平面扇形的形狀或E-狀扇形形狀。抗反射層可與透鏡為整體。在這樣的情況下，透鏡在其面對接收器的第一表面中限定孔，其中孔的深度為等于抗反射層的厚度。而且，孔的直徑可小于或等于由天線接收的信號波長的十分之一。在一些示例中，透鏡和抗反射層為交聯聚苯乙烯微波塑料或聚四氟乙烯。其它的材料也是可能的。喇叭的第二端可限定配置為接收透鏡的凹槽。喇叭可限定具有約45度展開角的截頭圓錐體的形狀。在一些示例中，抗反射層的孔具有圓形橫截面形狀、方形橫截面形狀、菱形橫截面形狀、橢圓橫截面形狀或矩形橫截面形狀的一個或多個。孔可設置成二維陣列。本公開的一個或多個實施方案的細節闡述在下面的附圖和描述中。其它的方面、特征和優點從描述和附圖以及從權利要求變得明顯易懂。附圖說明圖1A是示范性喇叭天線的示意圖。圖1B是圖1A的示范性喇叭天線的截面圖。圖1C和1D是圖1A的示范性喇叭天線的示意圖。圖1E是示范性棱錐形喇叭天線的示意圖。圖1F是示范性H-平面喇叭天線的示意圖。圖1G是示范性E-平面喇叭天線的示意圖。圖2A、2B和2C是設置在透鏡上的示范性抗反射層的側視圖。圖2D和2E是示范性抗反射層的俯視圖。圖3是示范性透鏡喇叭天線的上行鏈路性能的示意圖。圖4是示范性透鏡喇叭天線的下行鏈路性能的示意圖。圖5是制造喇叭天線的方法的示范性操作方案的示意圖。不同附圖中的類似的附圖標記表示類似的部件。具體實施方式喇叭天線從管子到空間逐漸過渡波，以允許管子的阻抗匹配自由空間的阻抗。參見圖1A-1G，在一些實施方案中，喇叭天線100(例如，寬帶喇叭天線)包括喇叭110、接收器120、透鏡200和設置在透鏡200上的抗反射層210。在圖1A-1D所示的喇叭天線100a的示例中，喇叭110限定截頭圓錐體的形狀(即，具有圓錐截頭的形狀)或者旋轉的表面(即在曲線圍繞軸線旋轉時形成的表面)，具有沿著中心軸111的軸向長度L以及具有展開角θ和寬度W的孔口112。圓錐喇叭天線100a具有圓形橫截面且與圓柱波導一起使用。其它類型的喇叭110也是可能的，例如棱錐喇叭100b(圖1D)、H-平面扇形喇叭100c(圖1E)、E-平面扇形喇叭100d(圖1F)等。喇叭110可以以不變的展開角θ或按指數規律地向外展開。棱錐喇叭100b限定具有矩形橫截面的四側棱錐(側面S1、S2、S3、S4)，其中平行側面S1和S3的長度大于其它平行側面S2和S4。棱錐喇叭100b的所有側面都是向外展開的。棱錐喇叭100b用于矩形波導并線性地輻射偏振的無線電波。扇形喇叭100c、100d(包括H-平面扇形喇叭100c和E-平面扇形喇叭100d)具有棱錐喇叭形狀，具有四個側面S1-S4；然而，僅一對側面向外展開，而其它側面是平行的。扇形喇叭100c、100d通常用作饋送喇叭用于寬搜索雷達天線。如圖1F所示，H-平面扇形喇叭100c具有平行側面S1和S3以及向外展開的側面S2和S4。如圖1G所示，E-平面扇形喇叭100c具有向外展開的側面S1和S3以及平行側面S2和S4。因此，H-平面喇叭100c和E-平面喇叭100d之間的差別在于，H-平面喇叭100c具有在波導的磁場或者H-場H的方向上的成對相對向外展開側面S2、S4；而E-平面喇叭100d具有在波導的電場或E場E的方向上成對的相對展開側面S1、S3。反過來參見圖1A-1G，在一些示例中，喇叭天線100可包括脊或鰭(未示出)，設置在喇叭110的內表面110a上。脊或鰭可從喇叭110的第一端112a到第二端112b延伸通過內表面110a。鰭通過降低其截止頻率而增加喇叭天線100的帶寬。在一些示例中，喇叭100的內表面110a限定窄槽或凹槽(未示出)，該窄槽或凹槽設置為遍及喇叭100的內表面110a且垂直于中心軸111。這樣的波紋喇叭天線100主要用作饋電喇叭，用于衛星天線和射電望遠鏡。參見圖1B和1D，距離D從從喇叭100的突出側面的交匯點P延伸到孔口112。如所示，附加距離Δ是喇叭110的側面上與到孔口112的中心的距離相比的額外距離。額外距離可決定如下：其中a等于喇叭110的寬度W的一半(a＝W/2)。在一些示例中，喇叭110的第二端112b可限定凹槽114，其配置為接收透鏡200。凹槽114可垂直于中心軸111且遍及喇叭110的內表面110a延伸。透鏡200可釋放地從凹槽114去除。在其它示例中，粘合劑施加到透鏡200的邊緣(或內表面110a)，允許透鏡200粘合到喇叭110的第二端112b的內表面110a。固定透鏡200在喇叭110內的其它方法也是可用的。喇叭天線100通過在一個方向上加強信號功率且在另一個方向上減小功率而聚焦或者會聚功率。例如，喇叭天線100加強在前進方向F上從喇叭天線100的孔口112離開的信號功率而弱化在向后方向R上由喇叭天線100的孔口112接收的信號。喇叭天線100的尺寸直接影響喇叭天線100的增益G。喇叭天線增益或功率增益G是在向前方向F或向后方向B上引導或聚焦射頻能量的天線能力的相對值。增益G以相對于各向同性發射體(dBi)的分貝或者相對于偶極子發射體的分貝測得。各向同性發射體是在所有方向上發射相等能量(相等功率)的基準點P(apax)。在配置寬帶喇叭天線100以配合在所希望的體積內時，所選擇的喇叭110的軸向長度L可能影響孔口112的孔口效率。例如，通過增加展開角θ縮短喇叭110的軸向長度L對喇叭孔口112引起相位誤差(例如，球形波傳播)，這影響了增益G。展開角θ增加到45度可將喇叭1本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種天線(100、100a?d)，包括：接收器(120)；喇叭(110)，該喇叭具有設置在該接收器(120)上的第一端(112a)和限定與該接收器(120)相對定位的孔口(112)的第二端(112b)；以及透鏡(200)，該透鏡設置在該喇叭(110)的該孔口(112)內，該透鏡(200)具有第一表面(202)和第二表面(204)，該第一表面(202)向內面向該接收器(120)，該第二表面(204)與該第一表面(202)相對且向外背離該喇叭(110)；抗反射層(210、210a?e)，該抗反射層包括介電材料且設置在該透鏡(200)的該第一表面(202)上，該抗反射層(210、210a?e)限定以50/50材料對空隙比設置的孔(220、220a–c)且具有由該天線接收信號的波長的四分之一的厚度(L

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.07.07 US 14/324,4311.一種天線(100、100a-d)，包括：接收器(120)；喇叭(110)，該喇叭具有設置在該接收器(120)上的第一端(112a)和限定與該接收器(120)相對定位的孔口(112)的第二端(112b)；以及透鏡(200)，該透鏡設置在該喇叭(110)的該孔口(112)內，該透鏡(200)具有第一表面(202)和第二表面(204)，該第一表面(202)向內面向該接收器(120)，該第二表面(204)與該第一表面(202)相對且向外背離該喇叭(110)；抗反射層(210、210a-e)，該抗反射層包括介電材料且設置在該透鏡(200)的該第一表面(202)上，該抗反射層(210、210a-e)限定以50/50材料對空隙比設置的孔(220、220a–c)且具有由該天線接收信號的波長的四分之一的厚度(LD)。2.如權利要求1所述的天線(100、100a–d)，其中該喇叭(110)限定截頭圓錐體的形狀、棱錐體的形狀、h-平面扇形的形狀或E-狀扇形形狀。3.如權利要求1所述的天線(100、100a–d)，其中該抗反射層(210、210a-e)與該透鏡(200)為整體。4.如權利要求3所述的天線(100、100a–d)，其中該透鏡(200)和該抗反射層(210、210a–e)包括交聯聚苯乙烯微波塑料或聚四氟乙烯。5.如權利要求1所述的天線(100、100a–d)，其中該孔(220、220a–c)的直徑(DH)小于或等于由該天線(100、100a–d)接收的該信號波長的十分之一。6.如權利要求1所述的天線(100、100a–d)，其中該抗反射層(210、210a-e)的介電常數εT限定如下：其中εγ(Air)是空氣的介電常數，并且εγ(DialectricMaterial)是該抗反射層(210、210a–e)的介電材料的介電常數。7.如權利要求1所述的天線(100、100a–d)，其中該抗反射層(210、210a–e)的該孔(220、220a–c)具有圓形橫截面形狀、方形橫截面形狀、菱形橫截面形狀、橢圓橫截面形狀或矩形橫截面形狀的一個或多個。8.如權利要求1所述的天線(100、100a–d)，其中該孔(220、220a–c)設置成二維陣列。9.如權利要求1所述的天線(100、10...

【專利技術屬性】
技術研發人員：DD哈茲扎，
申請(專利權)人：谷歌公司，
類型：發明
國別省市：美國,US