[发明专利]孔径天线的阻抗匹配

说明书

描述了一种用于天线孔径的阻抗匹配的方法和设备。在一个实施例中，天线包括天线孔径，其具有可操作以辐射射频(RF)能量的至少一个天线元件阵列和联接到天线孔径的集成复合堆叠结构。集成复合堆叠结构包括用以提供天线孔径和自由空间之间的阻抗匹配的广角阻抗匹配网络，并且还将偶极负载置于天线元件上。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求以下相应的临时专利申请的优先权并通过引用将其并入本文：于2016年9月14日提交的申请号为62/394,582、名称为“WAIM雷达天线罩(WAIM RADOME)”的临时专利申请；于2016年9月14日提交的申请号62/394,587、名称为“偶极覆板(DIPOLESUPERSTRATE)”的临时专利申请；以及于2016年10月27日提交的申请号为62/413,909、名称为“基于液晶(LC)的可调谐阻抗匹配层(LIQUID CRYSTAL(LC)-BASED TUNABLE IMPEDANCEMATCH LAYER)”的临时专利申请。

技术领域

本发明的实施例涉及卫星通信领域；更特别地，本发明的实施例涉及用于卫星天线中以增加增益的广角阻抗匹配结构。

背景技术

天线增益因其确定了网络的覆盖范围和速度而成为卫星通信系统中最重要的参数之一。更具体地，更多增益表示更好的覆盖范围和更高的速度，这对竞争激烈的卫星市场至关重要。因为在卫星端，天线的接收功率非常低，所以接收(Rx)频带上的天线增益可能很至关重要。这对于平板电子扫描天线的扫描角度变得更为关键，因为与宽边情况相比，这些角度处的衰减增加而天线增益降低，而生成更高的增益值是关闭天线与卫星之间链路的重要参数。在Tx频带上，增益也很重要，这是因为较低的增益表示需要向天线提供更大的功率以实现所需的信号强度，这意味着更高的成本、更高的温度、更高的热噪声等。

卫星通信中使用的一种类型的天线是径向孔径开槽阵列天线。近来，对这种径向孔径开槽阵列天线性能的提高有限。已经提到偶极负载用于径向孔径开槽阵列天线，但它改变了天线的频率响应，而提高是微不足道的。也已将开槽-偶极概念应用于径向孔径开槽阵列天线以提高天线的方向性，包括提高天线、尤其是在宽边操作的天线的整体回波损耗性能。

发明内容

描述了一种用于天线孔径的阻抗匹配的方法和设备。在一个实施例中，天线包括天线孔径，其具有可操作以辐射射频(RF)能量的至少一个天线元件阵列和联接到天线孔径的集成复合堆叠结构。集成复合堆叠结构包括用以提供天线孔径和自由空间之间的阻抗匹配的广角阻抗匹配网络，并且还将偶极负载置于天线元件上。

附图说明

从下面给出的详细描述和本发明的各个实施例的附图将更全面地理解本发明，然而，这些不应被视为将本发明限制于特定的实施例，而是仅用于解释和理解。

图1A示出了具有接收(Rx)和发射(Tx)开槽辐射器的全息径向孔径天线的一个实施例。

图1B示出了位于天线顶部的超表面叠层的一个实施例(在子集中，示出了两层超表面的示例)。

图1C示出了用于数值/分析代码分析的天线顶部上的图1B的叠层的传输线模型。

图2A和图2B分别示出了没有超表面叠层的天线和具有本文公开的超表面叠层的天线的史密斯圆图(Smith chart)上的不同角度处的反射系数。

图3A和图3B分别示出了在接收频带和发射频带上在0和60度扫描角度下超表面叠层的实施例对基于Ku频带液晶(LC)的全息径向孔径天线的增益的影响。

图4A和图4B分别示出了柱形馈电全息径向孔径天线和天线上方的广角阻抗匹配(WAIM)表面的一个实施例的示意图。

图4C示出了开口环谐振器的示例。

图5A示出了与天线元件的虹膜对准的偶极元件的示例。