专利名称：：低剖面天线的制作方法
技术领域：
：本申请涉及天线，具体来说涉及具有RF辐射器元件的多个相控子阵列的低剖面相控阵列RF天线，该子阵列可在物理上移动以政变辐射波瓣图的指向(其指向还可能取决于电子倾斜)。
背景技术：
：为在途移动交通工具(例如飞机、火车、汽车、7>共汽车、卡车、轮船等)提供宽带通信服务的一种方法是通过一个或多个地球轨道卫星上的RF收发器来与基站通信。例如，交通工具上指向卫星的天线可以从卫星接收信号。但是，外部安装在运动于环境流体(例如空气)中的交通工具上的天线往往首选具有低剖面(lowprofile)以将阻力减至最小，阻力会减慢交通工具运动和/或需要额外的动力。实现低剖面天线的一种方法(例如参见上文引述的争支早相关申请10/546,264)是使用多个阵列天线(包括单独定位的子阵列部件)，每个天线比具有相等增益的单个天线(或子阵列)小(即在剖面上较低)。授予Stoyanov等人的美国专利6,999,036中描述了一种类似的方法(此专利的公开通过引用结合于本文)，它包括使用电子束控制来补充机械控制的可能性。U.S.授予Toyama等人的美国专利5，678,171(其公开通过引用结合于本文)也描述在飞机上使用多个天线阵列。使用多个天线阵列而不是单个天线，减少了给定天线增益下飞机外伸的整体天线结构的剖面。授予Yabu等人的美国专利4,679,051中描述了一种类似的方法(此专利的公开通过引用结合于本文)。授予Uematsu等人的美国专利5,309,162(其公开通过引用结合于本文)还描述使用彼此相对固定但是可控制以同时绕方位角轴和仰角轴旋转的两个平行天线面板。授予Wang等人的美国专利6,657,589(其公开通过引用结合于本文)也描述一种低剖面卫星天线，这种天线包括一对天线组合件。在过去用于减少天线剖面的另一种方法是制造RF辐射方向图主波瓣波束方向不与天线阵列孔径垂直(即按锐角"倾斜")的相控阵列天线。例如，参见上文提到的授予Stoyanov等人的美国专利6999036的图6A-C的实施例，其中对多个天线子阵列中的每个子阵列应用电子倾斜。授予Kumpfbeck等人的美国专利6,259,415(其公开通过引用结合于本文)提出一种不同的方法，其中使用(阵列元件RF辐射器的)单个平板天线面板。在Kumpfbeck天线中，以电子方式按相对于天线面板辐射面的锐角(例如45°)固定天线波束。因此，无需天线阵列面板的(例如仰角与垂直方向向下)70。物理倾斜，即可与位于20。仰角的卫星通信，物理上仅25。的向下倾斜就足够了。授予Park等人的美国专利6,191,734(其公开通过引用结合于本文)描述一种平板子阵列天线面板的阵列，它具有电子束倾斜控制，使得无需机械改变面板的仰视方向，而是以电子方式调整它们的波束方向(即使之倾斜)。授予Runyon等人的美国专利6,864,837(其公开通过引用结合于本文)描述一种用于基站且实现电子向下倾斜的垂直天线。这里电子倾斜是为实现不同于减少天线剖面的目的而使用。授予L叩ez等人的美国专利6,873,301(其公开通过引用结合于本文)描迷一种平板天线，采用按菱形方向图连续定位的子阵列的阵列。该布局据称实现了更低的旁瓣。
发明内容1.具有电子倾斜的面板阵列在一些示范实施例中，控制器控制这些面板以便在波束方向角范围内呈现明显连续的面(包括4吏用电子倾斜)，该波束方向角范围包括其中面板的波束方向与面板的垂直线处于分离象限(即，由大于90度分开)的角度。在此类配置中，波束实际可以指向以低仰角(例如5、IO或15度)来看的卫星，而面板呈现为几乎垂直朝向(即，呈现非常低剖面)在一些实施例中，对于天线的一些波束方向(例如低轨道波束方向)，允许波束方向中面板的某种重叠，例如通过限制相邻面板之间的最大允许可变距离来实现。优选地，面板通过调整相邻面板的边缘之间的水平距离来保持明显连续的面(从波束指向的方向来看)。但是，在一些实施例中，对于至少一些波束方向角，相邻面板之间的水平距离是负的，即从垂直角度来看，面板部分重叠。这里术语垂直重叠是指垂直于标称水平天线基板的直线与两个面板相交的情况。在一些实施例中，天线面斧反的电子倾斜是通过辐射器的面板配置和面板上或与面板关联的馈线(相移)网络来固定的。在其他实施例中，面板的电子倾斜能以可控方式根据例如天线要通信的卫星和/或传送信号的带宽来配置。在又一些其他实施例中，面板的电子'4莫拟"倾斜(即，即使以数字递增方式实现，仍可以电子方式调整)可以通过控制器来动态地调整(例如通过调整往/返于每个子阵列面板中的RF辐射器元件的RF信号的相对馈线定相来实现此调整)。2.具有固定物理内置"数字"倾斜的面板组合件一些示范实施例的一方面涉及一种包括至少一对组合件的天线面板组合件，每个组合件具有位于不同平面中的至少两个子面板，其中这些子面板在物理上彼此相对固定使得它们一起移动(例如旋转)。前文提到授予Uematsu的美国专利5,309,162使用单个相似的组合件ii结构。这可以称为"数字，，倾斜以表示其固定不可调整的特性。这种组合件的子面板也可以具有电子倾斜，使得它们相应的波束方向不垂直于关联的子面板。每个组合件的子面板可以可选地固定在一起，使得子面板在从它们的共有波束方向角(可能包括电子倾斜)来看时优选地呈现看上去为连续的无重叠或间隙的面。均具有数字倾斜的多个子面板组合件优选控制为(即由编程的控制器)以相对于彼此在波束方向的范围内移动，使得从辐射方向图波束指向方向来看时，所有面板和/或子面板呈现看上去为连续的面。使用这种多个子面板组合件的装置提供选择给定子面板组合件的面板之间的固定关系(即数字倾斜)以便优化给定的波束方向范围内的操作。3.不同的高度和/或厚度的面板一些实施例的一方面涉及多面板天线，其中可以由控制器以机械方式控制面板的波束方向，使得波束指向方向基本总是平行的，即便天线面板的上表面可能被置于不同的高度(例如垂直方向上高于基板安装)，使得下方面板不会阻挡上方面板。在一些实施例中，此类面板可以具有相同的厚度。位置较高的面板可以允许在该面板下放置一些天线控制设备。或者，这些面板可以具有不同的厚度，例如上表面较高的面板可以争支厚。4.椭圆/椭圆形面板阵列一些实施例的一个方面涉及一种平板天线面板的阵列，他们的形状为沿非直的(即非线性)边界线彼此接壤。已发现在面板之间使用非直线边界，以便减少经由该天线发射和/或接收的信号的阵列辐射方向图中的旁瓣。在一些实施例中，此类天线面板可以相对于彼此移动，但是被控制，以便从波束指向方向来看时，在波束指向方向角的范围上，它们看上去构成无间隙或重叠的连续的面。在另一些实施例中，至少一些天线面板可以彼此固定。在一些实施例中，天线面板可以包括具有常见椭圆或椭圆形的第一面板和至少一个第二面板(例如常见香蕉或月牙形)，其中至少一个第二面板与第一面板(以及可能其他相似形状的第二面板)一起构成较大的常见椭圆或椭圓形。5.天线的延迟校正一些实施例的一个方面涉及一种由一个或多个相控阵列多元件面板构成的天线，其中可以通过电子方式将时间延迟添加到与阵列的每个元件关联的RF信号中，佳:得来自(或发往)远程源的信号的到达时间连同添加的延迟基本对于所有元件都是相同的。添加整体延迟补偿值而不是仅对期望的相对元件定相补偿，有助于减少信号错误(例如实现TV接收所需的较宽频率带宽)，虽然稍微增加了经由天线传递的信号延迟。根据本发明的示范实施例提供一种多面板天线，它包括多个面板，每个面板具有多个阵列天线辐射器元件，包括机械安装结构，该方式来支撑面板，包括RF信号发射器和/或^:收器，适于分别通过面板的辐射器元件发射和/或接收RF信号，包括RF传输线，该RF传输线以能够在面板的一个或多个面板的辐射方向图波束的指向角中引起(induce)电子倾斜的方式将RF信号发射器和/或接收器连接到辐射器元件，以及包括控制器，适于在辐射方向图波束指向方向的范围内机械移动面板，同时还使面板相对于彼此移动，使得从面板的波束指向方向来看时，在波束指向方向的至少某个范围内，所述面板看上去呈现为无重叠或间隙的连续的面，该控制器适于使这些面板在包括一个角度的范围内机械移动，在所述角度内，面板的波束指向方向与垂直于这些面板的直线处于由在面板旋转轴处相交的水平线和垂直线分开的空间的分离象限内。根据本发明的示范实施例才是供一种多面板天线，它包括至少四个的多个面板，每个面板包括多个阵列天线辐射器元件，包括至少两个面板组合件，每个组合件包括至少两个面板，至少两个面板彼此间隔开(displace)并且彼此之间位置固定，以使它们不相对于彼此移动，但是可以作为一个单元相对于至少另一个面板一起移动，包括机械安装此移动的方式来支撑面板组合件，包括RF信号发射器和/或接收器，适于分别通过面板的辐射器元件发射和/或接收RF信号，包括RF传输线，RF传输线将RF信号发射器和/或接收器连接到辐射器元件；以及包括控制器，适于使面板组合件在辐射方向图波束指向方向的范围内机械移动。可选地，控制器适于使面板组合件相对于彼此移动，使得从面板的波束指向方向来看时，在可能的波束指向角度的一部分范围内，所述面板看上去呈现为无重叠或间隙的连续的面。根据本发明的示范实施例还提供一种多面板天线，它包括多个面板，每个面板包括多个阵列天线辐射器元件，包括机械安装结构，该机械安装结构以允许这些面板中的至少两个相对于彼此移动的方式来支撑面板，包括RF信号发射器和/或接收器，适于分别通过面板的辐射器元件发射和/或接收RF信号，包括RF传输线，RF传输线将RF信号发射器和/或接收器连接到辐射器元件；以及包括控制器，适于使面板在辐射方向图波束指向方向的范围内机械移动,同时还使面板相对于彼此移动，使得从面板的波束指向方向来看时，在波束指向方向的至少某个范围内，所述面板看上去呈现为无重叠或间隙的连续的面，该安装允许以及控制器4吏得对于波束指向方向的某个范围，至少两个面板在垂直面上重叠。根据本发明的示范实施例还提供一种多面板天线，它包括多个面板，每个面板包括多个阵列天线辐射器元件，面板的有源区包括不同形状的有源区，包括机械安装结构，该机械安装结构以允许这些面板中的至少两个相对于彼此移动的方式来支撑面板，包括RF信号发射器和/或接收器，适于分别通过面板的辐射器元件发射和/或接收RF信14号，包括RF传输线，RF传输线将RF信号发射器和/或接收器连接到辐射器元件，以及包括控制器，适于使面板在辐射方向图波束指向方向的范围内机械移动。可选地，控制器适于使面+反相对于彼此移动，使得从面板的波束指向方向来看时，在波束指向方向的至少某个范围内，所述面板看上去呈现为无重叠或间隙的连续的面。可选地，所有有源区在其边缘处渐缩为较小尺寸。可选地，第一面板具有大体呈椭圆的形状，而至少另一个面板具有与第一面板和/或其他月牙形面板相配的大体呈月牙的形状，以便在沿天线指向角方向看他们的投影时构成复合的大体呈椭圆的形状。根据本发明的示范实施例还提供一种多面板天线，它包括多个面板，每个面板包括多个阵列天线辐射器元件，包括机械安装结构，该来支撑面板，包括RF信号发射器和/或接收器，适于分别通过面板的辐射器元件发射和/或接收RF信号，包括RF传输线，RF传输线将RF信号发射器和/或接收器连接到辐射器元件，至少一些传输线包括时间延迟元件，时间延迟元件用于除可能的波束控制相移之外，还在引/J引出面板的至少一些RF辐射器元件的传输线中引入时间延迟并将其定大小，以便使发往/来自远程信号源/宿和本地信号宿/源的有效信号传播时间基本均衡，以及包括控制器，适于使面板在辐射方向图波束指向方向的范围内机械移动。可选地，控制器适于使面板相对于彼此移动，使得从面板的波束指向方向来看时，在波束指向方向的至少某个范围内，所述面板看上去呈现为无重叠或间隙的连续的面。可选地，将至少一些时间延迟定大小(dimension),以便提供超过要被天线接收和/或发射的最长波长的RF信号的多个波长周期的时间延迟。根据本发明的示范实施例还提供一种多面板天线，它包括多个面板，每个面板包括多个阵列天线辐射器元件，这些面板的至少一个面板具有与另一个面板不同的厚度和/或高度尺寸，包括机械安装结构，式来支撑面板，包括RF信号发射器和/或接收器，适于分别通过面板的辐射器元件发射和/或接收RF信号，包括RF传输线，RF传输线将RF信号发射器和/或接收器连"l秦到辐射器元件；以及包括控制器，适于使面板在辐射方向图波束指向方向的范围内机械移动，同时还使面板相对于彼此移动，使得从面丰反的波束指向方向来看时，在波束指向方向的至少某个范围内，所述面板看上去呈现为无重叠或间隙的连续的面。可选地，对于一些波束方向，存在至少一些面板的垂直重叠，对于另一些波束方向，不存在面寺反的垂直重叠。根据本发明的示范实施例还提供一种用于操作多面板天线的方法，该多面板天线包括多个面板，每个面板包括多个阵列天线辐射器元件，该方法包括在经由面板传送RF信号时在一个或多个面板的辐射方向图波束的指向角度中引起电子倾斜(electricaltilt);并使面板在辐射方向图波束指向方向的范围内机械移动，同时还4吏面4反相对于彼此移动，使得从面板的波束指向方向来看时，在波束指向方向的至少;某个范围内，所迷面板看上去呈现为无重叠或间隙的连续的面，使这些面板在包括一个角度的范围内机械移动，在所述角度内所述面板的波束指向方向与垂直于所述面板的直线处于由在面板旋转轴处相交的水平线和垂直线分开的空间的分离象限中。根据本发明的示范实施例还提供一种用于操作多面板天线的方法，该多面板天线包括多个面寺反组合件的每一个中含有的多个面板，每个组合件中的面板相对于彼此在物理上固定，每个面板包括多个阵列天线辐射器元件，该方法包4舌使面板组合件在辐射方向图波束指向方向的范围内才几械移动。可选地，该方法包括使面纟反组合件相对于彼此移动并控制面板的相应波束指向方向，使得从面斧反的波束指向方向来看时，在波束指向16方向的至少某个范围内，所述面板看上去呈现为无重叠或间隙的连续的面。根据本发明的示范实施例还提供一种用于操作多面板天线的方法，该多面板天线包括多个面板，每个面板包括多个阵列天线辐射器元件，该方法包括使面板在辐射方向图波束指向方向的范围内机械移动,同时还使面板相对于彼此移动并控制它们相应的波束指向方向，使得从面板的波束指向方向来看时，在波束指向方向的至少某个范围内，所述面板看上去呈现为无重叠或间隙的连续的面，对于波束指向方向的某个范围，至少两个面板在垂直面上重叠。根据本发明的示范实施例还提供一种用于操作多面板天线的方法，该多面板天线包括多个面板，每个面板分别包括含有多个阵列天线辐射器元件的不同形状和/或尺寸的有源区，该方法包括使面板在辐射方向图波束指向方向的范围内机械移动，同时还使面板相对于彼此移动，使得从面板的波束指向方向来看时，在波束指向方向的至少某个范围内，所述面板看上去呈现为无重叠或间隙的连续的面。可选地，所有有源区在至少一对相对的边缘处渐缩为较小的尺寸。可选地，第一面板具有大体呈椭圆的形状，而至少另一个面板具有与第一面板和/或其他月牙形面板相配的常见月牙形以在沿天线指向角方向看时构成复合的大体呈椭圆的形状。可选地，除波束控制相移之外，还在出/入于面板的至少一些RF辐射器元件的传输线中引入时间延迟并将其定大小，以便^使发往/来自远程信号源/宿和本地信号宿/源(sink/source)的有效信号传播时间基本均衡。可选地，将至少一些时间延迟定大小，以便提供超过要被天线接收和/或发射的最长波长的RF信号的多个波长周期的时间延迟。根据本发明的示范实施例还提供一种用于操作多面板天线的方法，该多面板天线包括多个面板，这些面板的至少一个面板具有与另一个面板不同的厚度和/或高度尺寸，并且每个面板包括多个阵列天线辐射器元件，该方法包括使面板在辐射方向图波束指向方向的范围内机械移动,同时还使面板相对于^f皮此移动并控制它们相应的波束指向方向，使得从面板的波束指向方向来看时，在波束指向方向的至少某个范围内，所述面板看上去呈现为无重叠或间隙的连续的面。根据本发明的示范实施例还提供一种用于操作天线相控阵列的方法，该天线相控阵列包括多个面板，每个面板具有有源区，该有源区包含多个RF辐射器元件的相控子阵列，用于利用具有指向角方向的主辐射方向图波瓣来接收和/或发射RF电磁波，该方法包括安装每个面板以实现相对于天线安装基板结构的受控移动，其中在相邻面板边缘的垂直投影之间具有水平距离G;并控制面板的协调移动，并且控制它们的相应波束指向方向，以便提供天线指向角范围，其中，在波束指向方向的至少某个范围内，即使由于面板边缘沿垂直方向物理重叠而使G变为负值时，所述面板沿所述指向角方向的投影仍呈现为基本连续的边缘和明显连续的面。可选地，对于一些波束方向，存在至少一些面板的垂直重叠，对于另一些波束方向，不存在面^J々垂直重叠。下文将结合附图描述具体非限制性示范实施例。多于一个附图中出现的完全相同的结构、元件或部件优选地在它们出现的所有附图中以相同或相似的编号来标记，其中图1是根据一个示范实施例的天线的示意性侧视图；图2是图1的天线的示意性侧视图，其中指向角度相对于天线基^!结构倾斜90。；图3是根据另一个示范实施例的具有子组合件的天线的示意图示；图4是根据另一个示范实施例的天线的示意性透视图5是图4的天线从天线阵列的波束指向方向来看时的示意性图示018图6是才艮据另一个示范实施例的另一个天线从天线的波束方向来看时的示意图示；图7是根据又一个示范实施例的天线从天线的波束指向方向来看时的示意图示；图8是根据示范实施例的天线的天线元件与控制器之间的信号路径的示意图示；以及图9-11是图示将天线拆分成多个面板，分别以正位移模式和负位移模式来控制这些多个面板的示意图示。具体实施例方式图1是4艮椐一个示范实施例的天线100的示意性侧3见图。天线100包括多个平板面板102，每个面板包括各个天线RF辐射器元件的相应相控阵列。面板102可选地安装在可旋转的基板104上，它用于将面板102绕轴105按朝向卫星120的方位角旋转(例如，如本领域技术人员将显见到的，使用适合的机电驱动器、反馈控制系统等)。面板102通过枢接在110处的相应支杆106可选地安装在基板104上。在一些实施例中，面板102具有波束指向方向116,波束指向方向116不垂直于该面板，而是与垂直于面板的直线118成倾斜角a(方向118是无电子倾斜的情况下的标称波束指向角)。如本领域技术人员公知的，倾斜角^可选地通过以各个不同的相对信号相位和/或时间延迟向面板102上的不同位置处的天线元件提份晴线来实现(例如以实现宽带频率响应)。作为备选或附加方案，可以使用实现倾斜角度的任何其他方法。通过相对于面^反的垂直轴或侧面方向118倾斜来使用波束指向方向116,能够使面板以较低仰角朝向卫星120，同时保持面板102相对于安装面板的移动交通工具处于较低垂直剖面或高度。面板102可选地可在控制器112的控制下相对于彼此移动。在一些实施例中，面板102以可旋转方式安装在支杆106上，使得面板102能够以可控方式绕相应枢接点(pivotpoint)108和/或110处的至少一个轴旋转，以便调整它们的相应仰角伊和/或水平/垂直间距。将理解，仰角《通常是相对于水平(或垂直)线测量的，它可能与基板104的方向一致或不一致(或与之垂直)。如上文提到的，支杆106能以可旋转方式安装在基板104上，使得支杆也能以可控的方式绕相应枢接点110处的至少一个轴旋转。如果支杆106可分别地绕它们相应的轴110旋转，则控制器112调整相应支杆106的角度以便调整面板102之间的水平(和垂直)距离(例如以便保持从波束指向方向来看时面板彼此基本连续明显的邻接投影)。如本领域技术人员将会认识到的，适合的常规电机转换器和相关的机械连接(和伺服控制的反馈系统)可用于实现这种可控的旋转运动。作为支杆106和枢接点108和110的备选或附加方案，可以对面板102使用任何其他可控可调整的机械安装以便能够实现面板的受控的相对移动。控制器112可以包括常规电控电路(例如微处理器控制的)以实现对机电驱动器进行受控的精准调整。例如，控制器112可以可选地响应安装天线100的交通工具的移动来控制面板102的移动，使得面板102的共同波束指向方向恒定地指向卫星120(例如使用由接收的RF信号强度驱动的适合的波束跟踪反馈控制电路)，同时在从卫星角度来看，即从波束指向方向116来看时构成明显基本连续的天线面。因此，对于需要靠近水平波束方向116的低卫星，将面板102的彼此距离置于相对较大的距离(由箭头124所示)，而对于高轨道卫星，面板102之间的水平距离非常小、为零或甚至为负值，下文将对此进行论述。控制器112可以包括基本用于任何类型的驱动致动器(诸如，具有适合的机械传输连接的线性电动机或旋转电动机、气动驱动器或电致动器)的适合控件。驱动致动器可以是线性或非线性的。正如将认识到的，机械致动器在机械上链接到天线设备，以便按需要控制绕枢轴旋转和/或其他运动。面板102可选地全部具有相同的电子倾斜角"，并由控制器112控制为具有相同仰角^，以便使旁瓣和/或其他信号劣化影响降至最小。倾斜角"可以是"内置的"(例如固定值)，并且可以可选地根据可能的波束方向范围来选择(例如根据天线IOO将与之通信的卫星来选择)。在示范实施例中，将倾斜角"选为从天线IOO到卫星的可能的波束方向角的期望范围中的中间值或接近于该中间值。例如，对于10。-80°的期望范围，可以使用a=45°的内置面板倾斜。因此，垂直线118只需具有55°-135°之间的物理移动范围。对于此示例，长度为L的面板不需要高于基板104的最大高度为H=L*cos(10。)=.98L，而是最大高度仅为H'=L*cos(45。)=.707L。或者，不根据可能的波束方向范围定义固有的或内置固定的倾斜a，而是可以根据角度的概率以在大部分时间降低面板102高于基板104的高度或使之最小的方式来选择倾斜角"。在一些实施例中，为了简化，将倾斜角"选为使垂直线118的最大移动角度不超过90。(即，从水平测量的垂直方向)，在90。的位置处，面板102之间的距离为零。或者，正如参考图2描述的，垂直线118的仰角范围可以允许超过90°。图2是天线100的示意性侧视图，其中面板垂直线118具有大于90。的最大仰角。当天线100在接近于垂直倾斜的波束指向方向116情况下指向卫星120时，垂直线118处于不同于倾斜的波束方向116的象限中。为了在从波束指向方向116来看时面板102将构成明显连续的面，面板102需要在垂直面(例如垂直于水平基板104)中重叠，使得相邻面板102的边缘之间的水平距离可以视为"负值"。在一些实施例中，在基本任何指向角度上，面板102均处于高于基板104的相同高度处(例如，它们的最低点位于高于基板104的相同高度处)。或者，在倾斜的波束方向116的至少一些角度中，不同的面板102可以位于高于基板104的不同高度处。在一些实施例中，根据此备选方案，当面板102处于负位移状态，即面板在垂直面中部分地重叠时，面板处于高于基板104的不同高度，以便允许重叠。在其他实施例中，在波束指向方向116的低角度，面板102可以处于不同高度处，以便减少面板102之间的水平距离124(图1)，从而减少天线100占据的总面积(容积)。在又一些实施例中，面板102基本在所有指向角度处均处于不同高度，例如这样是为了允许在一个或多个面板之下放置控制器112。在一些实施例中，天线IOO具有宽范围的可能波束指向角度，覆盖至少50°、至少65。或甚至至少75°。优选地，控制器112调整面板朝向和位置，使得在天线的波束指向方向的整个范围内，从波束指向方向来看，这些面板看上去构成无重叠或间隙的连续的面。或者，在一些波束指向角度，可允许面板部分地重叠。在一些实施例中，相邻面板之间的最大水平距离是由结构限制来限定的。处于在防止重叠(从波束方向来看时)则需要比此最大值大的距离的那些角度时，重叠是允许的。优选地，小于波束方向角度范围的20%、或甚至小于波束指向方向角度范围的10%或5%时，允许重叠。作为备选或附加方案，将面板之间的最大水平距离选为使得大于波束方向角范围的5%或甚至10%包含部分面板重叠。可选地，天线100的可能的波束指向方向的范围是在制造时预定的。或者，波束方向的范围可以是可配置的。正如将i^识到的，波束方向的范围可选地根据天线100期望要通信的远程发射器/接收器的位置、天线主波束的宽度和/或天线的表面积或其他设计参数来选择。图3是才艮据一个示范实施例的天线200的示意性图示。天线200包括多个子单元206(图3中为两个)，每个子元件由按固定朝向(例如通过一个或多个杆202)固定在一起的多个(例如2个)面板204构成。与天线100中的情况一样，每个子单元206安装在可控支杆106(例如，参见可控旋转连接件108、110)上，并且由控制器112以可控方式相对于另一些子单元206和基板104使其移动。使用彼此相对固定的面板204能够实现与大量面板相关的一些低剖面好处，同时无需分别控制大量面板的每个面板的移动。在一些实施例中，面板204无需具有内置倾斜(例如，因为由于使用大量面板204而导致的高度降低据认为是足够的)。但是在其他实施例中，如图中天线200所示，子单元206的面板204具有对波束指向方向116的内置倾斜，来尽可能地减少天线剖面。单个子单元206中的面板204的相对朝向可选地选为使得在从波束指向方向116来看时，面板204构成明显连续的面。即，控制器112可选地控制子单元206相对于彼此的指向移动(例如包括电子倾斜)，使得所有面板204从波束方向116来看时呈现为连续的面。虽然图3中作为每个子单元206的一部分仅示出两个面板204，^f旦是在一些实施例中，一个或多个子单元206可以包括多于两个面板204或甚至多于三个或多于四个的面板204。在一些实施例中，单个复合天线结构中的所有子单元206具有相同数量的面板204。或者，不同的子单元206可以具有不同数量的面板204。控制器112可选地位于基寺反104旁边，如图4所示。或者，控制器112可以位于基板104上，例如位于面板252和254的其中之一下方。在一些实施例中，所有面板204或102可以是相同尺寸和形状的。或者，例如为了有助于减小旁瓣，面板中不同的面板可以具有不同的形状，例如参考图4描述的。图4是根据一个示范实施例的天线250的示意性视图。天线250还包括可旋转基板104，现在支撑以可旋转方式安装在支架256上的108处的两个面板252和254。支架256以可滑动方式安装(例如参见箭头258)在固定于基板204的滑轨260上。控制器112控制面板252和254的仰角和水平位置，使得从波束指向方向来看(例如从4支跟踪的地3求轨道卫星接收器来看)时这些面板基本恒定地呈现为构成连续的面。23图5是根据另一个示范实施例的天线250从波束指向方向来看时的示意图示。如上所述，天线250包^"面^反252和254,面板252和254在从波束指向方向来看时呈现为构成连续的面(与图5中的情况一样)。面板252和254的每一个由多个有源天线辐射器元件262构成(如图5中的元件矩形块所示)。有源元件262可以包括背腔双极化孔径收发器辐射器元件(例如，通过引用结合于本文的共同未决的美国专利申请11/440,054中描述的)。或者，还可以使用任何其他类型的元件，例如微带贴片天线辐射器等(正如本领域技术人员将认识到的)。在示范实施例中，有源元件262的尺寸约为12x14毫米，当然还可以使用其他尺寸，只要避免了栅瓣。天线250在操作上包括至少300个元件262或甚至至少400个此类元件。天线250中的元件262的数量可以选为实现所需的天线增益因子。天线250具有完整的椭圆形，以便有助于改善旁瓣(例如因为由此定义渐变阵列辐射孔径)。优选地，至少一行天线250具有比具有最多元件的列多的元件。元件262可以是矩形的，其中它们的较大维与天线的主轴(例如沿着行)平行。在一些实施例中，天线250的大多数列具有面板252和254中的元件，而天线250的大多数行仅具有单独面板252或254中的元件。在一些实施例中，天线250的少于40%或甚至少于25%的行包括多于一个面板中的元件。中心列264(图5中示意性地图示了六个列)可以具有天线250全部中的最大数量的柱状元件262。在一些实施例中列中的元件的数量从具有最多元件262的列起不随向外側边缘列移动而增加(例如，元件数量随之单调递减)，使得边缘列268具有最少的元件262。在一些实施例中，一个面板，即面板252(图5中以阴影元件示出)本身具有椭圓形。面板254(图5中以空矩形元素示出)则优选地具有相配的香蕉或月牙形的形状，其中面板252构成较大的椭圆。面板252和254的每个面板可以具有上文描述的单调的元件布局，使得每列的元件数量不随着从位于中心具有最多元件的列向外移动而递增。具有最多元件的列可以位于面板的中心三分之一内(例如一个或多个中心列)。在一些实施例中，面板252和254具有"水平"行元件的单调非递增布局，使得从具有最多元件的行起，行中元件的数量随向每个顶侧和底侧(如图5所示)移动而单调地递减。具有最多元件的行可以是中心行。或者，与香蕉形面板254中的情况一样，可以将具有最多元件的行设在稍微远离中心。优选地，具有最多元件的行可以位于行的中心三分之一内(例如共十二行中的第七和第八行)。天线面板252和254可以将相同数量的元件安排在相同数量的行中。但是，注意在一些实施例中，面板252和254中的列的数量可以是不同的(例如，香蕉形面板254可以具有比椭圆面板252更多的列)。在一些实施例中，面板252与254之间的边界接近于曲线(虽然由于非零尺寸的元件262而导致像素化)。面板252和/或254可以是例如椭圆、圓形和/或其他形状的，包括伪随机形状来实现期望的旁瓣或其他天线特征。天线250优选地相对于至少一个轴是对称的。在一些实施例中，天线250可以相对于垂直的两个轴(例如水平轴和垂直轴)是对称的。优选地，天线250的对称的轴不与面板252和254之间的边界一致。图6是根据另一个示范实施例的天线280从天线的波束指向方向来看时的示意图示。天线280包括相对的椭圆面板282(图6中以阴影线正方形元件示出)和香蕉形面板284(图6中以非阴影线示出)，且具有与天线250不同的布局。在天线280中，具有最多元件的行较接近于面板282和284的共同边缘，并且可选地在距离共同边缘的40%或甚至30%内。具有两个面板中元件的行的数量小于行数的20%，甚至小于行数的15%。图7是根据另一个示范实施例的天线300从天线的波束指向方向来看时的示意图示。天线300包括四个面板302、304、306和308(图7中以正方形元件示出每个面板，其中以阴影线标记将相邻面板区分开)。这些面板可以全部在它们各自位置中分别进行控制，或可以将它们组合成上文参考图3论述的共同控制的面板对。面板304的形状为相对椭圓的，而其他面板适合地为月牙形状以提供作为较大的椭圆形的完整面板304。在一些实施例中，所有面板具有相同数量的行。或者，一个或多个面板可以具有不同数量的行(例如面板302)。在一些实施例中，所有面^^具有相同数量的元件。或者，一个或多个面板可以具有不同数量的辐射器元件262。在一些实施例中，每对面板302、304和306、308^L固定在一起(即相对于彼此固定在一起)。图8是根据示范实施例的天线系统400中的天线RF辐射器元件262与控制器112(或直接连接的接收器或发射器)之间的传输线信号路径的示意图示。正如将技术人员将认识到的，典型的馈电传输线结构可以包括从公共馈电点引出到每个个体辐射器元件的企业组织的微带传输线结构。每个天线辐射器元件262可选地通过延迟单元350连接到控制器112(或收发器)。或者，一个或多个元件262是基本元件262A，它们定义为具有零相对延迟，并因此在它们与控制器112的连接上没有延迟单元350。延迟单元350可选地(对至少一些信号路径)添加相应的延迟，这样针对给定辐射器元件262和卫星120之间的不同距离进行补偿。将理解的是，还必须提供元件262和/或262A之间适合的相对定相以实现期望的相控阵列操作(例如波束方向116)。这种相对相位控制可以包括在延迟单元350中或单独提供，正如技术人员将认识到的。在添加延迟单元350提供的延迟之后，卫星120与控制器112之间并基本途经所有元件262的信号路径可以具有期望的传播时间(例如相等)。可选地，延迟单元350中的至少一个添加发射/接收的信号的至少3个、至少5个或甚至至少8个波长传播时间周期的延迟。对整体校正(例如不只校正相对局部波长或相位差)可以获得更精确的校正，对此稍微长的整体延迟时间是值得的。注意在天线面板要具有内置电子倾斜角的那些实施例中，可选地以包括相对相位控制来引起期望的电子倾斜的方式来选择由不同延迟单元添加的延迟。本领域技术人员将认识到可以将常规相控阵列波束控制效果与延迟补偿包括在一起，并且可以动态地控制这些延迟以随着面板相对于基板104和/或卫星120在物理上移动来改变倾斜角和/或延迟补偿。在一些实施例中，天线40O可以包括测试信号发生器352，测试信号发生器352可以在校准延迟单元350中使用。可选地，当需要校准时，发生器352生成耦合到天线元件262、262A的已知测试信号。控制器112测量该测试信号的接收特征(例如沿每个元件信道的相对传播延迟)并相应地调整延迟单元350的延迟时间来实现期望的天线特征。例如，可以将测试信号提供到将元件262连接到延迟单元350的传输线356。在一些实施例中，当天线400不用于信号接收和/或发射时注入测试信号。可选地，在设置时执行校准和/或作为长期维护过程的一部分来执行校准。作为备选或附加方案，可以定期将有效负栽数据传输和/或接收停止一段较短时间(优选地对于多数人不可察觉到)，以便执行校准。作为备选或附加方案，测试信号可以使用不用于数据传输的一个或多个载波频率(即它可以是与其他频率上正在进行的数据业务复用的频率)。在一些实施例中，一天或甚至一小时执行一次校准。或者，以更高的速率、至少每分钟或甚至每秒执行一次校准。上述所有天线配置可以用于半双工(例如仅接收或仅发射)和全双工(即，用于RF接收和发射)。上述的天线基本上可以用于任何类型的通信，例如从位于固定轨道位置(对地同步)卫星中的直接广播电视卫星(DBS)接收和/或用于与毫米波(MMW)对地同步卫星通信。作为备选或附加方案，上述天线用于基于地面的通信。这些天线可以用在例如多信道多点分布系统(MMDS)、本地多点分布系统(LMDS)、蜂窝电话系统和/或要求或优选低剖面天线的其他无线通信系统中。在一些实施例中，这些天线被用在低能量通信系统中。在示范实施例中，实现一个或多个上述特征的天线使用约3.7-4.2GHz之间的载波频率在"C带"系统中工作。作为备选或附加方案，上述天线在毫米波范围中、在比MMW范围短的波长下(例如次毫米波和/或terra波束波)和/或比MMW范围长的波长下工作。在示范实施例中，上述天线在约24mm的波长范围(即10-15GHz)下工作。上述天线基本上可以用于所有类型的信号，包括音频、视频、数据和多媒体。下表提供(基于使用图5-7所示的椭圆多面板天线的模拟天线操作)旁瓣方面的实质性改善(并且甚至提供增益方面的少许提高)的说明，这可以通过添加多种天线指向仰角的每一种的时间延迟补偿来实现。该表的后三行表示面板在垂直方向上有才莫拟的"重叠"的情况中的低仰角。<table>tableseeoriginaldocumentpage28</column></row><table>图9以示意图形式示出在安装基板104以上不同(AH)高度示出的子阵列面板102的实施例。正如技术人员将认识到的，仅示出两个面板(并未示出受控的移动^L构)以便筒化说明和更好地解释显见的移动参数。还可以说明移动的物理机械约束所允许的最大高度Hmax。"有效"伪面板位置还示为伪面板102',其构造于波束指向方向116的直角处。实际上，这是从波束指向角方向来看时的面板102的投影。正如本领域技术人员将认识到的，还将存在以相似方式约束的(即由特定物理实施例的有限尺寸和参数约束的)最大水平尺寸(例如D)。还示出了波束指向方向116的仰角伊。图10中示出在"正"位移坤莫式期间图9实施例的操作。这里，示出给定可控参数的系统约束内的受控移动的等式。相似地，图11中示出在"负"位移(displacement);f莫式期间图9实施例的操作。这里，示出给定可控参数的系统约束内的受控移动的等式。上述示范实施例是利用非限制性详细描述来描述的，这些详细描述通过举例的形式提供，因此无意限制所附权利要求的范围。应该理解的是，针对一个实施例描述的特征和/或步骤可以结合其他实施例来使用，并且并非所有实施例都具有针对特定附图中示出或这些实施例的其中之一描述的所有特征和/或步骤。本领域技术人员将会没想到所描述的实施例的多种变化。将认识到，上文对方法和设备的描述应解释为包括用于执行这些方法的设备和使用设备的方法。注意，上述实施例的其中一些描述了发明人设想到的最佳实施方式，因此包括可能对于本发明并非必需的而仅作为示例描述的结构、动作或结构和动作的细节。正如本领域中^^知，本文描述的结构和动作可被执行相同功能的等效物替代，即使结构或动作是不同的。术语"包括"、"包括"、"具有"及其变化在权利要求中使用时应表示"包括但不一定限于"。29权利要求1.一种多面板天线，包括多个面板，每个面板包括多个阵列天线辐射器元件；机械安装结构，所述机械安装结构以允许所述面板中的至少两个面板相对于彼此移动的方式来支撑所述面板；RF信号发射器和/或接收器，适于分别通过所述面板的辐射器元件发射和/或接收RF信号；RF传输线，所述RF传输线以能够在所述面板的一个或多个面板的辐射方向图波束的指向角中引起电子倾斜的方式将所述RF信号发射器和/或接收器连接到所述辐射器元件；以及控制器，适于使所述面板在辐射方向图波束指向方向的范围内机械移动，同时还使所述面板相对于彼此移动，使得从所述面板的波束指向方向来看时，在波束指向方向的至少某个范围内，所述面板看上去呈现无重叠或间隙的连续的面；其中所述控制器适于使所述面板在包括一个角度的范围内机械移动，在所述角度内所述面板的波束指向方向与垂直于所述面板的直线处于由在面板旋转轴处相交的水平线和垂直线分开的空间的分离象限中。2.—种多面板天线，包括至少四个的多个面板，每个面板包括多个阵列天线辐射器元件；所述面板的至少两个组合件，每个组合件包括至少两个面板，所述至少两个面板彼此间隔开并且彼此之间的位置固定以使它们不相对于彼此移动，但是可以作为一个单元相对于至少另一个面板一起移动；机械安装结构，所述机械安装结构以允许所述面板组合件中的至少两个面板相对于彼此移动的方式来支撑所述面板组合件；RF信号发射器和/或接收器，适于分别通过所述面板的辐射器元件发射和/或接收RF信号；RF传输线，所述RF传输线将所述RF信号发射器和/或接收器连^接到所述辐射器元件；控制器，适于使所述面板组合件在辐射方向图波束指向方向的范围内机械移动。3.如权利要求2所述的多面板天线，其特征在于，所述控制器适于使所述面板组合件相对于彼此移动，使得从所述面板的波束指向方向来看时，在可能的波束指向角度的一部分范围内，所述面板看上去呈现为无重叠或间隙的连续的面。4.一种多面板天线，包括多个面板，每个面板包括多个阵列天线辐射器元件；机械安装结构，所述机械安装结构以允许所述面板中的至少两个面板相对于彼此移动的方式来支撑所述面板；RF信号发射器和/或接收器，适于分别通过所述面板的辐射器元件发射和/或接收RF信号；RF传输线，所述RF传输线将所述RF信号发射器和/或接收器连接到所述辐射器元件；控制器，适于使所述面板在辐射方向图波束指向方向的范围内机械移动，同时还使所述面板相对于彼此移动，使得从所述面板的波束指向方向来看时，在波束指向方向的至少某个范围内，所述面板看上去呈现为无重叠或间隙的连续的面；其中所述安装允许以及所述控制器使得对于波束指向方向的某个范围，所述面板中的至少两个面板在垂直面上重叠。5.—种多面^1天线，包括多个面板，每个面板包括多个阵列天线辐射器元件；所述面板的有源区包括不同形状的有源区；机械安装结构，所述机械安装结构以允许所迷面板中的至少两个面板相对于彼此移动的方式来支撑所述面板；RF信号发射器和/或接收器，适于分别通过所述面板的辐射器元件发射和/或接收RF信号；RF传输线，所述RF传输线将所述RF信号发射器和/或接收器连接到所述辐射器元件；控制器，适于使所述面板在辐射方向图波束指向方向的范围内机械移动06.如权利要求5所述的多面板天线，其特征在于，所述控制器适于使所述面板相对于彼此移动，使得从所述面板的波束指向方向来看时，在波束指向方向的至少某个范围内，所述面板看上去呈现为无重叠或间隙的连续的面。7.如权利要求5所述的多面板天线，其特征在于，所有的所述有源区在其边缘处渐缩为较小的尺寸。8.如权利要求5所述的多面板天线，其特征在于，所述面板中的第一面板具有大体呈椭圆的形状，而所述面板中的至少另一个面板具有与所述第一面板和/或其他月牙形面板相配的大体呈月牙的形状，以便在沿所述天线指向角方向看它们的投影时构成复合的大体呈椭圓的形状。9.一种多面板天线，包括多个面板，每个面板包括多个阵列天线辐射器元件；机械安装结构，所述机械安装结构以允许所述面板中的至少两个面板相对于彼此移动的方式来支撑所述面板；RF信号发射器和/或接收器，适于分别通过所述面板的辐射器元件发射和/或接收RF信号；RF传输线，所述RF传输线将所述RF信号发射器和/或接收器连接到所述辐射器元件，至少一些所述传输线包括时间延迟元件，所述时间延迟元件用于除可能的波束控制相移之外，还在出/入于所述面板的至少一些RF辐射器元件的传输线中引入时间延迟，并将所述时间延迟定大小，以便使发往/来自远程信号源/宿和本地信号宿/源的有效信号传播时间基本均衡；以及控制器，适于使所述面板在辐射方向图波束指向方向的范围内机械移动。10.如权利要求9所述的多面板天线，其特征在于，所述控制器适于使所述面板相对于彼此移动，使得从面板的波束指向方向来看时，在波束指向方向的至少某个范围内，所述面^1看上去呈现为无重叠或间隙的连续的面。11.如权利要求9所述的多面板天线，其特征在于，将至少一些所述时间延迟定大小，以便提供超过要被所述天线接收和/或发射的最长波长的RF信号的多个波长周期的时间延迟。12.—种多面板天线，包括多个面板，每个面板包括多个阵列天线辐射器元件，所述面板的至少其中一个面板具有与另一个面板不同的厚度和/或高度尺寸；机械安装结构，所述机械安装结构以允许所述面板中的至少两个面板相对于彼此移动的方式来支撑所述面板；RF信号发射器和/或接收器，适于分别通过所述面板的辐射器元件发射和/或接收RF信号；RF传输线，所述RF传输线将所述RF信号发射器和/或接收器连接到所述辐射器元件；控制器，适于使所述面板在辐射方向图波束指向方向的范围内机械移动，同时还使所述面板相对于彼此移动，使得从所述面板的波束指向方向来看时，在波束指向方向的至少某个范围内，所述面板看上去呈现为无重叠或间隙的连续的面。13.如权利要求12所述的天线，其特征在于，对于一些波束方向，存在至少一些所述面板的垂直重叠，对于一些其他波束方向，不存在所述面板的垂直重叠。14.一种用于操作多面板天线的方法，所述多面板天线包括多个面板，每个面板包括多个阵列天线辐射器元件，所述方法包括如下步骤在经由所述面板传送RF信号时在所述面板的一个或多个面板的辐射方向图波束的指向角度中引起电子倾斜；以及使所述面板在辐射方向图波束指向方向的范围内机械移动，同时还使所述面板相对于彼此移动，使得从所述面板的波束指向方向来看时，在波束指向方向的至少某个范围内，所述面板看上去呈现为无重叠或间隙的连续的面；其中使所述面板在包括一个角度的范围内机械移动，在所述角度内所述面板的波束指向方向与垂直于所述面板的直线处于由在面板旋转轴处相交的水平线和垂直线分开的空间的分离象限中。15.—种用于操作多面板天线的方法，所述多面板天线包括多个面板组合件的每个中包括的多个面板，每个组合件中的面板相对于彼此在物理上固定，每个面板包括多个阵列天线辐射器元件，所述方法包括如下步骤使所述面板组合件在辐射方向图波束指向方向的范围内机械移动。16.如权利要求15所述的方法，还包括如下步骤使所述面板组合件相对于彼此移动并控制所述面板的相应波束指向方向，使得从所迷面板的波束指向方向来看时，在波束指向方向的至少某个范围内，所述面板看上去呈现为无重叠或间隙的连续的面。17.—种用于操作多面板天线的方法，所述多面板天线包括多个面板，每个面板包括多个阵列天线辐射器元件，所述方法包括如下步骤使所述面板在辐射方向图波束指向方向的范围内机械移动，同时还使面板相对于彼此移动并控制将它们相应的波束指向方向，使得从所述面板的波束指向方向来看，在波束指向方向的至少某个范围内，所述面板看上去呈现为无重叠或间隙的连续的面；其中对于波束指向方向的某个范围，所述面板的至少两个面板在垂直面上重叠。18.—种用于操作多面板天线的方法，所述多面板天线包括多个面板，每个面板分别包括含有多个阵列天线辐射器元件的不同形状和/或尺寸的有源区，所述方法包^":使所述面板在辐射方向图波束指向方向的范围内机械移动，同时还使所述面板相对于彼此移动，使得从所述面板的波束指向方向来看时，在波束指向方向的至少某个范围内，所述面板看上去呈现为无重叠或间隙的连续的面。19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所有所述有源区在至少一对相对的边缘处渐缩为*支小的尺寸。20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述面板中的第一面板具有大体呈椭圆的形状，而所述面板中的至少另一个面板具有与所述第一面板和/或其他月牙形面板相配的大体呈月牙的形状，以便在沿所述天线指向角方向看它们的投影时构成复合的大体呈椭圆的形状。21.如权利要求18所述的方法，其特征在于，除了波束控制相移外，还在出/入于所述面板的至少一些RF辐射器元件的传输线中引入时间延迟，并将其定大小，以〗更使发往/来自远程信号源/宿和本地信号宿/源的有效信号传播时间基本均衡。22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，将至少一些所述时间延迟定大小，以便提供超过要^^皮所述天线接收和/或发射的最长波长的RF信号的多个波长周期的时间延迟。23.—种用于操作多面板天线的方法，所述多面板天线包括多个面板，所述面板的至少一个面板具有与另一个面板不同的厚度和/或高度尺寸，并且每个面板包括多个阵列天线辐射器元件，所述方法包括如下步骤使所述面板在辐射方向图波束指向方向的范围内机械移动,同时还使所述面板相对于彼此移动并控制它们相应的波束指向方向，使得从面板的波束指向方向来看，在波束指向方向的至少某个范围内，所述面板看上去呈现为无重叠或间隙的连续的面。24.—种用于操作天线相控阵列的方法，所述天线相控阵列包括多个面板，每个面板具有有源区，所述有源区包含多个RF辐射器元件的相控子阵列，用于利用具有指向角方向的主辐射方向图波瓣来接收和/或发射RF电磁波，所述方法包括安装每个所述面板以实现相对于天线安装基板结构的受控移动，其中在相邻面板边缘的垂直投影之间具有水平距离G;以及控制所述面板的协调移动并控制它们相应的波束指向方向以便4是供天线指向角的范围，其中在波束指向方向的至少某个范围内，即使由于面板边缘沿垂直方向物理重叠而使G变为负值时，所述面板沿所述指向角方向的投影仍呈现为基本连续的边缘和明显连续的面。25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，对于一些波束方向，存在至少一些所述面板的垂直重叠，对于另一些波束方向，不存在所述面板的垂直重叠。全文摘要在物理朝向上控制多个面板化相控阵列(可能包括电子倾斜)以呈现缩小的物理剖面。每个面板可以包括非直线形状的孔径，其在物理上与其他形状的孔径相配以保持减小旁瓣的合成锥型孔径。将RF辐射器元件信号传播时间均衡的长的延迟补偿提高带宽。文档编号H01Q3/00GK101536248SQ200680047269公开日2009年9月16日申请日期2006年10月16日优先权日2005年10月16日发明者D·曼索尔申请人:椋鸟先进通信有限公司