[发明专利]可操纵的圆柱馈送全息天线的动态极化和耦合控制

说明书

此处公开一种用于圆柱馈送天线的设备和使用该设备的方法。在一个实施例中，天线包括：天线馈送部，其输入圆柱馈送波；可调谐缝隙阵列，其被耦接至天线馈送部。

本申请是申请日为2015年1月20日，申请号为201580003431.6，发明名称为“可操纵的圆柱馈送全息天线的动态极化和耦合控制”的专利申请的分案申请。

优先权

本专利申请要求于2014年2月19提交的题目为“来自圆柱馈送全息天线的极化和耦合控制”(Polarization and Coupling Control from a Cylindrically FedHolographic Antenna)的序列号为61/941,801的对应临时专利申请以及于2014年6月16日提交的题目为“用于通信卫星地面站的超材料天线系统(A Metamaterial Antenna Systemfor Communications Satellite Earth Stations)”的序列号为62/012,897的对应临时专利申请的优先权并且通过引用并入。

技术领域

本发明的实施例涉及天线领域；更特别地说，本发明的实施例涉及一种圆柱馈送的天线。

背景技术

使用基于PCB的方法的Thinkom(新肯氏)产品在Ka频带实现双重圆极化，通常利用可变式倾斜横向枝节或“VICTS”方法，其具有两种类型的机械旋转。第一类型使一个阵列相对于另一阵列旋转，并且第二类型在方位角上旋转两个阵列。主要限制是扫描范围(20和70度之间的仰角，不可能侧向相对)和波束性能(有时仅限制Rx)。

安多(Ando)等人的“用于12GHz DBS卫星接收的径向线缝隙天线(Radial lineslot antenna for 12GHz DBS satellite reception)”和元(Yuan)等人的“用于大功率微波应用的新颖径向线缝隙天线的设计和实验(Design and Experiments of a NovelRadial Line Slot Antenna for High-Power Microwave Applications)”讨论了各种天线。在这两个文章中描述的天线的限制是波束仅形成在一个静态角处。文章中描述的馈送结构被折叠成双层，其中第一层接收引脚馈送并且将信号向外辐射到边缘，将信号向上弯曲至顶层，然后顶层从外围沿路径发射至中心激励固定式缝隙。缝隙通常以正交对定向，获得发射模式的固定圆极化，相对侧为接收模式。最后，吸收部终止任何剩余能量。

“标量和张量全息人工阻抗表面”，作者方(Fong)、科尔伯恩(Colburn)、奥塔什(Ottusch)、维舍(Visher)、西文派珀(Sievenpiper)。虽然西文派珀已经示出将如何实现动态扫描天线，但是在扫描期间维持的极化保真度存在疑问。这是因为所需的极化控制取决于在每个辐射元件处所需的张量阻抗。这通过元件指向(element-wise)旋转非常容易实现。但是当天线扫描时，在每个元件处的极化改变，因此所需要的旋转也改变。因为这些元件被固定并且不能动态旋转，所以没有办法扫描和维持极化控制。

实现具有极化控制的波束扫描天线的工业标准方法通常使用机械旋转碟或者结合电子束操纵的一些类型的机械运动。最昂贵选择种类是全相阵列天线。碟可同时接收多个极化，但是需要平衡环(gimbal)来扫描。近年来，将一个轴上的机械运动与正交轴上的电子扫描结合已经产生高纵横比的结构，其需要较小体积，但是会牺牲波束性能或者动态极化控制，诸如Thinkom的系统。

现有方法使用波导管和分束器馈送结构以馈送天线。但是，波导管设计具有在侧部附近摆动的阻抗(由1个波长周期性结构产生的带隙)；需要与不同的CTE结合；具有关联的欧姆损耗的馈送结构；和/或具有延伸到地平面的成千上万的过孔。

发明内容

这里公开一种用于圆柱馈送天线的设备和使用该设备的方法。在一个实施例中，天线包括：天线馈送部，其输入圆柱馈送波；可调谐缝隙阵列，其被耦接至天线馈送部。