[发明专利]相控天线元件

说明书

一种由波导辐射器(1)构成的相控天线元件，波导辐射器具有信号耦出和耦入部(7)，和驱动单元(6)，可旋转相位控制元件(2)被引入该波导辐射器中。其中相位控制元件包括支撑件(3)、固定在支撑件(3)上的至少两个偏振器(4)以及连接元件(5)。至少两个偏振器(4)均能够将圆形偏振信号转换为线性偏振信号。相位控制元件(2)可旋转地安装在波导辐射器(1)中并且借助连接元件(5)与驱动单元(6)连接，使得驱动单元(6)使相位控制元件(2)能够绕着波导辐射器(1)的轴(8)旋转，如图1概略所示。

技术领域

本发明涉及一种用于相控阵列天线，特别是用于GHz频率范围的相控天线元件。

背景技术

相控天线元件要将从天线元件辐射和/或接收的电磁波的相位以简单的方式任意调整、管理和控制。

已知借助各种可控相位控制元件(“移相器”)能够空间地改变静止的天线组的天线图。从而，主射束能够被转向不同方向。由此，相位控制元件改变由阵列天线的不同的单个天线接收或发送的信号的相对相位。如果通过相位控制元件相应地调整单个天线的信号的相对相位，则阵列天线的天线图的主瓣(“主射束”)指向期望的方向。

当前已知的相位控制元件主要包括非线状实体(“固态移相器”)，主要为铁氧体、微开关(MEMS技术，二进制开关)或液晶(“liquid cristals”)。然而，这些技术都具有如下缺点，即它们都经常导致严重的信号损失，因为高频功率的部分在相位控制元件中被耗散。特别是在GHz范围的应用中，阵列天线的天线效率由此急剧下降。

此外，传统的相位控制元件需要总是容纳在阵列天线的馈送网络中。这导致馈送网络以及因此阵列天线自身的尺寸的不期望的增大。此外，阵列天线通常很重。

使用传统的相位控制元件的相控阵列天线非常昂贵。特别是对于10GHz以上的民用应用，这阻碍了其应用。

另一个问题在于对阵列天线的天线图的精确控制。仅当从阵列天线的天线元件所发送或接收的所有信号的幅度关系和相位关系在各个时间点(即，任意状态)下均精确已知时，才能够实现这样的控制。

然而，当前还没有已知的相位控制元件的技术允许在相位控制元件之后可靠地瞬时确定信号的相位。因此，需要随时能够可靠地确定相位控制元件的状态。然而，这实际上对于固态移相器和MEMS移相器或者液晶移相器都是不可行的。

此外，固态移相器通常包括非线性部件，这使得确定幅度关系是非常难的或者完全不可能的。此外，通常这样的移相器的衰减值和波阻抗取决于相位旋转的值。

由微开关(MEMS技术)制成的移相器通常以二进制工作。对于二进制移相器，原则上各个信号的相位只能在某些步骤中粒状地设置。天线图的高精度的对准原则上是不可能的。

此外，对于液晶移相器，存在特性取决于环境影响的问题。部件的特性显示了很强的温度和压力相关性，并且例如在较低的温度下冻结。

从US6822615B2已知一种相控天线阵列，其包含可电控的透镜以及MEMS移相器。DE9200386U1公开了一种符合八木原理(Yagi-Prinzip)的天线结构，其中寄生元件从套筒形间隔件之间的圆形的、中心穿孔的盘被推动到支撑管上。

发明内容

因此本发明的目的在于提供一种相控天线元件，特别是用于相控阵列天线并且用于GHz频率范围，其中，

1.允许对天线元件所发送和/或接收的信号的相位的精确设置和控制；

2.在任何时刻都允许瞬时确定所接收和/或发送的信号的相位；

3.波阻抗与相位不相关；

4.不引起或仅引起很少的损耗；

5.相位控制和天线功能集成在单个部件中；以及