微带–孔径耦合馈入之双波束微带泄漏波天线阵列及其馈入方法

摘要

本发明为一种有效实现微带第一高阶漏波模特性之双波束天线阵列装置及方法。包括两层基板，上层设计为第一高阶漏波模之微带阵列，下层设计为所馈入之普通准平面波微带电路，中间金属为共同接地面，并蚀刻数孔径于此接地面使其具有耦合上下层间能量的作用。信号由下层微带馈八经由孔径激发上层微带第一高阶漏波模以达辐射双波束之目地。提供之优点包括：避免采用大量的贴片(patch)天线，减少设计之复杂度；仅用少量甚至不需要功率分配器，简化阻抗匹配电路；易与一般微带线为基础之元件结合；馈入电路与天线阵列本身可分开做最佳化设计，且可降低彼此间之干扰；能量馈入点可有多样性的选择，使其馈入电路可有天线内部、边缘、串联、并联等适合不同设计之需求。

主权项

1.一种使用微带-孔径耦合馈入之双波束微带泄漏波天线阵列,其包括:两层基板;介于两层基板间之金属层;排列于第一基板另一表面之泄漏波模微带阵列;安排于第二基板另一表面作为信号馈入波导之微带电路;配置于两层基板中间金属面上作为两层基板间能量耦合之孔径;该天线阵列以激发微带阵列之泄漏波以达双波束辐射为其特征。2.如申请专利范围第1项之微带-孔径耦合馈入之双波束微带泄漏波天线阵列,其中第一层表面之微带由金属制成,为矩形条带状、梯形条带状、圆弧条带状,或其他曲线条带形式,或由以上条带形式之组合。3.如申请专利范围第1项之微带-孔径耦合馈入之双波束微带泄漏波天线阵列,其中第二层表面之微带电路包括微带及功率分配器,为并联式馈入电路,电路之一端为信号之总馈入端。4.如申请专利范围第1项之微带-孔径耦合馈入之双波束微带泄漏波天线阵列,其中第二层表面之微带电路包括微带及功率分配器,为并联与串联合并式馈入电路,电路之一端为信号之总馈入端。5.如申请专利范围第1项之微带-孔径耦合馈入之双波束微带泄漏波天线阵列,其中第二层表面之微带电路包括微带,为串联式馈入电路,电路之一端为信号之总馈入端。6.如申请专利范围第3.4.或5项之微带-孔径耦合馈入之双波束微带泄漏波天线阵列,其中第二层表面之微带由金属制成,为矩形条带状、梯形条带状、圆弧条带状,或其他曲线条带,转弯或切角等以满足准平面微带波导所作之修饰形式。7.如申请专利范围第3.4.或5项之微带-孔径耦合馈入之双波束微带泄漏波天线阵列,其中第二层表面之微带另一端为开路微带型式。8.如申请专利范围第3.4.或5项之微带-孔径耦合馈入之双波束微带泄漏波天线阵列,其中第二层表面之微带另一端为短路微带型式。9.如申请专利范围第3.4.或5项之微带-孔径耦合馈入之双波束微带泄漏波天线阵列,其中第二层表面之微带另一端延伸与其他电路连接。10.如申请专利范围第7项之微带-孔径耦合馈入之双波束微带泄漏波天线阵列,其中第二层表面之微带另一端开路微带之终端修饰为圆形、三角形、梯形、多边形、扇形、大小不同之矩形、切角及其他不规则形状。11.如申请专利范围第1项之微带-孔径耦合馈入之双波束微带泄漏波天线阵列,其中孔径可为矩形、圆形、三角形、多边形、扇形及其他不规则形状,如哑铃形、(沙漏形、领结形、骨头形)其两头或一头修饰为矩形、圆形、三角形、多边形、扇形及其他不规则形状。12.如申请专利范围第1项之微带-孔径耦合馈入之双波束微带泄漏波天线阵列,其中孔经之位置可全部或部分涵盖于第一层微带之下,大致沿第一层每个微带的纵轴配置于两层基板间之金属面上;藉此,馈入点的选择可于第一层微带边缘或内部之下方。13.一种双波束微带泄漏波天线阵列之微带-孔径耦合馈入方法,其中该天线阵列之结构包括:两层基板、介于两层基板间之金属层、排列于第一基板另一表面之泄漏波模微带阵列、安排于第二基板另一表面作为信号馈入波导之微带电路、配置于两层基板中间金属面上作为两层基板间能量耦合之孔径;其中第二基板表面之微带电路包括微带及功率分配器,且孔径配置于第一层微带之两端边缘下方金属面,成为并联式两端边缘馈入电路;该方法包含步骤如下:信号由第二层微带馈入,经由功率分配器及微带将能量分配传送至孔径下方,再耦合至第一层微带阵列,由第一层微带阵列两端同时激发第一高阶泄漏波模以达成辐射双波束之目的。14.一种双波束微带泄漏波天线阵列之微带-孔径耦合馈入方法,其中该天线阵列之结构包括:两层基板、介于两层基板间之金属层、排列于第一基板另一表面之泄漏波模微带阵列、安排于第二基板另一表面作为信号馈入波导之微带电路、配置于两层基板中间金属面上作为两层基板间能量耦合之孔径;其中第二基板表面之微带电路包括微带及功率分配器,且孔径配置于第一层微带之内部下方金属面,成为并联式内部馈入电路;该方法包含步骤如下:信号由第二层准平面波微带馈入,经由功率分配器及微带将能量分配传送至孔径下方,再耦合至第一层微带阵列,由第一层微带阵列内部向两端激发第一高阶泄漏波模以达成辐射双波束之目的。15.一种双波束微带泄漏波天线阵列之微带-孔径耦合馈入方法,其中该天线阵列之结构包括:两层基板、介于两层基板间之金属层、排列于第一基板另一表面之泄漏波模微带阵列、安排于第二基板另一表面作为信号馈入波导之微带电路、配置于两层基板中间金属面上作为两层基板间能量耦合之孔径;其中第二基板表面之微带电路包括微带及功率分配器,且孔径配置于第一层微带之两端边缘下方金属面,成为并联与串联合并式两端边缘馈入电路;该方法包含步骤如下:信号由第二层微带馈入,经由功率分配器及微带将能量分配传送至孔径下方,再耦合至第一层微带阵列,由第一层微带阵列两端同时激发第一高阶泄漏波模以达成辐射双波束之目的。16.一种双波束微带泄漏波天线阵列之微带-孔径耦合馈入方法,其中该天线阵列之结构包括:两层基板、介于两层基板间之金属层、排列于第一基板另一表面之泄漏波模微带阵列、安排于第二基板另一表面作为信号馈入波导之微带电路、配置于两层基板中间金属面上作为两层基板间能量耦合之孔径;其中第二基板表面之微带电路包括微带,且孔径配置于第一层微带之内部下方金属面,成为串联式内部馈入电路;该方法包含步骤如下:信号由第二层微带馈入,经由微带将能量传送至孔径下方,再耦合至第一层微带阵列,由第一层微带阵列内部向两端激发第一高阶泄漏波模以达成辐射双波束之目的。图式简单说明:第一图系本发明之第一实施例:并联式微带-孔径耦合边缘馈入之双波束微带泄漏波天线阵列之侧面及俯视示意图。第二图系本发明之第二实施例:并联式微带-孔径耦合内部馈入之双波束微带泄漏波天线阵列之侧面及俯视示意图。第三图系本发明之第三实施例:并联与串联合并式微带-孔径耦合边缘馈入之双波束微带泄漏波天线阵列之侧面及俯视示意图。第四图系本发明之第四实施例:串联式微带-孔径耦合内部馈入之双波束微带泄漏波天线阵列之侧面及俯视示意图。第五图系实施例之微带第一高阶漏波模复数传播常数与频率之关系图。第六图系第一实施例之馈入端量测反射系数对频率之关系图。第七图系第一实施例之量测H平面辐射增益场型(H-plane radiation gain pattern)。第八图系第二实施例之量测H平面辐射增益场型(H-plane radiation gain pattern)。第九图系第三实施例之量测H平面辐射增益场型(H-plane radiation gain pattern)。第十图系第四实施例之量测H平面辐射增益场型(H-plane radiation gain pattern)。