专利名称：微波天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及园形平面阵列天线，更具体地说是关于应用于接收如卫星广播等的平面形微波天线。
在悬浮线馈电型平面天线中，在具有形成辐射单元部分的许多孔的金属或金属化的塑料板之间夹入基片，这种园极化波平面阵列天线已被提出了。在这种先前提出的天线中，与孔的数量相对应的互相垂直的谐振探头对在公共面上形成，馈给探头的信号在悬浮线中同相混合(参见我们申请的正在审查的美国专利申请US888，117，1986年7月22日申请以及US58，2861987年6月4日申请)。
因此，上述的平面天线与现有的天线相比厚度可以减小，其机械结构也可以简化。而且可以采用目前市场上可得到的并不昂贵的用于高频的基片。所获得的天线增益等于或高于采用昂贵的微带线基片平面天线的增益。
采用悬浮线的优点在于它可以形成作为给该平面天线馈电的低损耗线，还在于它可以在并不昂贵的膜片形的基片上形成，等等。另外，由于该常规的平面天线应用园形或矩形的波导孔单元作为辐射单元，这样构成的阵列天线可能在相当宽的频率范围内具有一个小的增益偏移。
同时，为了减小平面阵列天线的厚度，提出了一种补片型微带线天线单元。
图1A和1B分别为其顶视图和侧视图，基本上图示了园形补片型微带天线的一个例子。
如图1A和1B所示，该园形补片型微带线天线包括基板1、具有相对介电常数为εr的介质2以及作为补片的印制单元3。在该装置中，其谐振频率基本上由印制单元3的直径确定。当馈线和辐射单元在同一平面上形成时，出现了这样的矛盾，即当馈线有小的辐射损耗时，辐射单元的辐射效率必须增加。因此，可以认为图1A和图1B所示的补片型微带线天线具有窄带宽特性。参见IEEETransactiononantenna&.propagation，Vol.AP-29，NO.1，Jan.，′81，作为“微波天线和阵列的技术论文和实用报告集”而出版。
而且，还提出用多层基片等方法增加非馈电单元以增加带宽即天线增益。参见IEEETransationonantenna&.propagation，Vol.AP-27，NO.2，March′79，PP.270到273。图2示出了上述这样的一个已知平面天线的例子。
参考所形成的侧视2，该园形平面阵列天线包括基板1，介质2以及形成补片的印制单元3，这与图1A和1B所示的天线类似，另外还包括空气介质空间4，作为非馈电单元的印制单元5以及介质6。
对于园极化平面阵列天线，还提出了制成几个单元组为一组以及改变馈给各单元组的信号相位(空间相位和馈线相位)来增加轴率。
在上述美国专利申请US888，117和US58，286中揭示了园极化平面阵列天线的情况下，辐射单元的厚度(几乎等于第一和第二金属板的厚度)，在约2～2.5cm范围内选择，使得由金属做的天线重6.5kg(面积为40cm×40cm)，或者由金属化的塑料制成的天线，重约2～3kg(面积为40cm×40cm)。因此，上述的天线要减少重量或厚度有很大困难。而且从市场角度看，作为一个产品，该天线是没有吸引力的，因为它难以操作。如果用金属化的塑料材料制作天线，还需要一个用于成型的铸模。所以使天线变得昂贵。进一步说，在这种情况下，天线可能卷曲，质量也不均匀。因此该天线不可能有效地大规模生产。另外，如果用金属制造这类天线，困难的切割工作不可避免，天线的有效的大规模生产变得不可能。也就是说，这使得天线昂贵了。
因此，在图1A和1B所示的补片型微带线阵列天线的情况下，如要增加带宽或天线的增益，介质2的相对介电常数εr将要减小以及基片的厚度即介质2的厚度必须增加，这是矛盾摹Ｔ谡庵智榭鱿碌南喽越榈绯Ｊ舝大到2～2.5。此外，如果基片厚度增加，馈线的损耗就会增加，结果基片的厚度自然就要受到限制。最后，这种常规园形补片型微带线阵列天线的增益特性只有很窄的带宽，例如只有200MHz。
进一步说，由于上述图2所示常规天线采用多个基片，这就使得结构复杂、价格昂贵。
总之，不管采用什么低介电常数和低传输损耗的基片，用图1A和1B和图2所示的微带线结构，其传输损耗总是相当大的。因此，要获得宽频带，辐射单元必须改进。
因此，本发明的目的是提供一种园形补片-槽阵列天线。
本发明的另一个目的是提供一种园形补片-槽阵列天线，它能有效地利用悬浮线和薄辐射单元的特性，以产生高效率和宽频带。
本发明的进一步目的是提供一种园形补片-槽阵列天线，其厚度和重量都减少了。
根据本发明的一个方面，所提供的园形补片-槽阵列天线有一个夹在一对金属或金属化塑料板之间的基片，在与通过金属板和金属化塑料板之一形成的槽相对应的位置的基片上，设有谐振型印制补片辐射器。
按照本发明的园形补片-槽阵列天线，基片夹在一对金属板或金属化塑料板之间，在与通过金属或金属化塑料板之一形成的槽相对应的位置的基片上形成谐振型印制补片辐射器。因此，该园形补片-槽阵列天线的厚度和重量都能减小。而且，按照本发明的园形补片-槽阵列天线，传输损耗可以减小，频带可以加宽。
从下面对本发明优选实施例的详细描述，并结合附图可以对本发明的目的、特征和优点进行更好的理解。
图1A是普通补片型微带线例子的顶视图;
图1B是其侧视图;
图2是已知补片型微带线天线另一个例子的侧视图;
图3A是按照本发明的园形补片-槽阵列天线一个实施例的主要部分顶视图;
图3B是通过图3A中Ⅰ-Ⅰ线的剖面图;
图4是通过图3B中Ⅱ-Ⅱ线的剖面图;
图5和图6分别是本发明的园极化波辐射装置的特性曲线图;
图5和图6分别是本发明的园极化波辐射装置的特性曲线图;
图7是用于解释本发明天线的馈电方法的图;
图8是通过图7中Ⅲ-Ⅲ线的剖面图;
图9是通过图7中Ⅳ-Ⅳ线的剖面图;
图10是表示本发明天线的另一种馈电方法的图;
图11A表示用于本发明天线的柔性基片的例子;
图11B是通过图11A中Ⅴ-Ⅴ线的剖面图;
图12、13、14和16分别是用于表示本发明的园形补片-槽阵列天线的基片安装例子的剖面图;
图15是表示图14中一个主要部件的透视图;
图17是显示馈电方法的一个例子的简图;采用此方法，本发明的天线增益得到改善;
图18是显示图17中一个主要部分的电路装置的方框图;
图19A和19B显示了本发明天线改进边缘部分结构的例子;
图20是显示图19A和19B所示的本发明的天线的特性曲线图;以及图21和22分别是图示本发明天线全部装置的剖面图。
下面参考图3至图8，描述按照本发明的园形补片-槽平面阵列天线的一个实施例。
图3A和3B表示按照本发明的一个园形极化辐射单元。图3A是其顶视图，图3B为通过图3A中Ⅰ-Ⅰ线的剖面图。在图3A和3B中，标号11为第一金属板(或金属化的塑料板)，12为第二金属板(或金属化的塑料板)，13是由薄膜(膜片型柔性的绝缘基片)制成的基片，它夹在第一和第二金属板11和12之间。第一金属板有一凸形的支承部分14，用于支承基片13，第二金属板12有一个例如14mm直径的孔，即槽15，以及沿槽15形成的凸形支承部分16，用于与支承部分14共同支承基片13。当第一和第二金属板将基片夹入其中时，板11和12应该这样定位使得它们的支承部分14和16互相一致。这时，每块金属板的厚度减少了许多，例如，变成仅有2mm左右。另外，当基片13被夹入第一和第二金属板11和12之间时，就形成了一个与槽15连通的空腔部分17。
导电箔18沉积在基片13上，以便它与第二金属板12的槽15相符合并与之同心，形成谐振型印制的补片辐射器。该导电箔18通过空腔部分17与悬浮线连接，在这种情况下，基本上是园形的导电箔具有一直径，使之能谐振在预定的频率上。导电箔18上有槽18a和18b，它们互相径向对置，相对于悬浮线成一预定角度，例如45°的位置上。以便接收和传输园极化波。在该实施例中，当接收或传输在该页附图表面的微波时，本发明的天线能接收或传输顺时针方向的园极化波。如要传输或接收逆时针方向的园极化波，导电箔18上形成的槽18a和18b必须与在顺时针园极化波的位置对面的悬浮线成45°。
用于馈送平面阵列的悬浮线的结构示于图4，该图是通过图3b中的Ⅱ-Ⅱ线的剖面图，在该实施例中，通过蚀刻覆盖在基片13上的导电膜片，例如25到100μm厚，而形成的导电箔18被第一和第二金属板11和12包围以形成一个空腔形同轴线。在这种情况下，由于基片13是薄的，而且只作为支承单元，所以形成的馈线不用低损耗基片就得到小的传输损耗。例如，由聚四氟乙烯(注册商标)玻璃基片制成的开路的带线传输损耗，在12GHz是4～6dB/m范范围内，而由25μm厚膜片形基片制成的悬浮线，其传输损耗12GHz时约在2.5～3dB/m范围内。因为膜片形柔性基片与用聚四氟乙烯玻璃制成的基片相比并不算贵，所以这种膜片形柔性基片还能带来许多优点。
图5示出了本发明的园形极化辐射单元的特性曲线。从图5中可以看出，本发明的园极化辐射单元有非常好的-30dB的反射损耗，而且单个单元的反射损耗为-14dB(电压驻波比(V.S.W.R)＜1.5，而带宽约为900MHz，因此，相当宽的增益可以获得。其原因是由于从第一金属板11的上表面到基片13的上表面的高度h只有1mm，等效的相对介电常数εr由第一金属板11和基片13之间的空气形成，而且基片13的相对介电常数可以选得象1.05那么小。
图6给出了本发明中园极化波的测量轴率的一个例子的特性曲线。在图6中，曲线a表示本发明的天线只有一个园极化辐射单元时的测量轴率，曲线b表示本发明的天线有4个园极化辐射单元时的测量轴率。例如，频率为12GHz时的容许范围约为1dB，本发明的园形补片-槽平面阵列天线足以满足该容许范围。
图7示出了一个同相馈送电路的电路装置，其中，有许多如图3A和3B所示的园极化辐射单元，而且用悬浮线同相馈电。因此形成一个平面阵列天线。另外，如图7所示，对应于多个槽分别提供了多个园形补片，从整体上形成园形补片-槽阵列天线。
图8中的实线部分图示了图7中通过Ⅲ-Ⅲ线的剖面部分。图8的虚线部分表示第二金属板12盖在图7所示的装置上的情况。
如图7和图8所示，为了支承基片13，沿着在第二金属板上钻孔处形成的槽15的园周，在第一金属板上形成支承部分14。通过第一金属板11沿馈电部分19同样也形成有支承部分14以支承基板13。而且沿着该平面阵列天线的外边缘部分也设有支承部分14。而其他部分则形成空腔部分17。因此，多个导电箔18的输出端可能会通过同一空腔部分17来供电，因此造成上述多个输出端连接在一起，这是很危险的。但是，只要适当选择相邻导电箔18之间的空间以及空腔部分17上壁和下壁之间的空间，就能达到必要的绝缘，因而排除了上述相互连接的危险。此时，因为电力线集中在每个空腔部分17的上下壁，沿着支承导电箔18的基片13的电场显著减少，所以降低了介电损耗，结果使导线的传输损耗减小了。
氲谝唤鹗舭 1相对应，在第二金属板12上也形成了支承部分和空腔部分。具体地说，沿着在第二金属板12钻孔处形成的槽15沿着馈电部分(其顶壁关闭)的周围以及沿着该平面阵列部分的外边缘都形成支承部分16，而其它部分则形成空腔部分17(见图8)。
由于基片13被上述的支承部分14和16均匀地支承着，它不会向下卷曲。另外，由于与先有技术类似，顶部和底部的金属板11和12沿着各个辐射单元、馈电部分等与基板13紧密接触，就可能避免在特定频率等处产生谐振。
参考图7，16个辐射单元每四个集中在一起为一组构成四个辐射单元组G1～G4。每组的接点P1从中心偏移λg/2长度(λg表示中心频率处的线波长)。各组中两个辐射单元之间的接点P2和P3分别从中心偏移λg/4长度，因此，在每组辐射单元中，在相位上，右下角辐射单元与右上角辐射单元偏移90°而与左下角辐射单元偏移180°与左上角辐射单元相差270°，因此，轴率得到改善。换句话说，通过改变空间相位和馈电相位，轴率可以展宽。另一方面，任何两个垂直或水平相邻的补片辐射器互相错开90°开槽。
各组的接点P1(图7)和接点P4～P6以这样的方式连接到另一点，它们都以相同的距离从馈电部分19的馈电点20分离出来。对于上述的装置，通过改变馈电相位可得到多种方向特性，通过改变接点P1和接点P4～P6的距离可以改变功率分配比。换句话说，通过调整馈电点20到接点P1和接点P4～P6的距离可以改变馈电相位，或者通过增加或减少悬浮分支馈线的厚度来调整其阻抗比以改变幅度，因此，方向特性可以在很宽范围内变化。
按照上述的本发明实施例，由于辐射单元的厚度(基本上是第一和第二金属板11和12的厚度之和)成为仅有约4mm，由金属做的天线重量约1.1公斤(面积为40cm×40cm)，或者由金属化的塑料制成的天线重量为0.3～0.5公斤(面积为40cm×40cm)。因此，本发明的天线重量和厚度都减少了。而且，由于本发明天线是非常薄的，金属做的天线可以使用冲压技术，而且可以大规模生产。由于天线又轻又薄，本发明的天线制造成本低廉而且有市场竞争力。由于本发明的等效相对介电常数εr能小到1.05，所以可以获得高天线增益和宽频带。
另外，由于馈线采用悬浮线，在第二金属板12上形成的孔15构成一个槽，该槽15的直径选择在约为14mm那样小，而且辐射单元之间的绝缘可以做到足够高，因此馈线宽度可以增加，传输损耗可以减小。另外，由于可以得到天线增益和宽频带，传输损耗能够降低，天线增益(效率)可以提高。
本发明在上述实施例中主要地描述了辐射单元，由于天线的互易性定理，该辐射单元(或由辐射单元阵列形成的天线)也可作为接收单元而不需要改变其特性就不必说了。
尽管园形谐振型印制补片辐射器在上述实施例中描述了，但谐振型印制补片辐射器的形状并不限于园形，它可以采用其它所需要的形状。
尽管这个实施例的天线使用在12GHz的频带，但是只要改变辐射单元的直径，同样也能用于其它频带。
按照上述本发明的实施例，由于其谐振型印制补片辐射单元设置在基片上，其位置与在一对金属板或金属化塑料板之一上形成的槽相对应，本发明天线的重量和厚度都能减小。而且降低成本，取得大规模生产的效益，很有市场竞争力。另外，由于高增益、宽频带的出现，馈线的传输损耗可以减小，天线的增益(效率)能够增加。
现在，对本发明的特点，以它的结构要点进行更全面的描述。
回到图7，在第一金属板11上的预定位置，例如在对角线上，设有一对定位销21和22。另外，通过第二金属板12形成一对槽23(未示出)和24(见图9)。相应于定位销21和22，在基片13上设有一对孔25和26。另外，穿过基片13还设有一对孔27和28，以响应于一对销21和22适合基片13翻过来的情况，此时，天线是用于逆时针方向的园极化波。
安装时，基片13以这样的方式放置以致使第一金属板的定位销21、22分别插入基片13的槽25和26。然后，在基片13上以如此的方法放置第二金属板12，以致使第一金属板的定位销21和22分别插入第二金属板12的孔23和24，由此形成用于顺时针方向园极化波的园形补片-槽阵列天线。
当要形成用于逆时针方向园极化波的园形补片-槽阵列天线时，从用于顺时针方向园极化波的园形补片-槽阵列天线上去掉第二金属板12，将基片13翻转过来，如图10所示。此时第一金属板11的定位销21和22插入基片13的孔27和28。然后，第二金属板12通过基片13放置在第一金属板11上。不用说，此时与用于顺时针方向园极化波的园补片-阵列天线一样，第一金属板11的定位销21和22分别插入第二金属板12的孔23和24，这样，形成了用于逆时针方向园极化波的补片-槽阵列天线。
由于基片13非常薄(例如25～50μm)，基片13的翻转对特性不会产生任何问题。
按照上述实施例，仅翻转一下基片13就能构成用于顺时针方向和逆时针方向的园极化波的园形补片-槽阵列天线。因此，上述的顺时针和逆时针园形补片-槽阵列天线的组件可以共同制造、共同使用，其制造成本能够降低。
尽管在上述的实施例中，一对定位销设在第一金属板上，相应的一对孔设在第二金属板上，但是也可以在第一金属板设置定位销和孔，而在第二金属板上设置相应的孔和定位销。
另外，尽管一对定位销设置在对角线上，但销的位置并不限制在对角线上，还可以在其它所需的位置上，例如，互相都稍微离开对角线的位置，或将该销设置在直线上。而且定位销的数量也不限于该对，而可以增加。
图11A和11B图示了进一步改善的印制基片13。图11A是其平面图而图11B是图11A中通过Ⅴ-Ⅴ线的剖面图。
参见图11A和11B，所提供的基片13是由柔性的薄膜制成，其厚度例如只有约25-100μm。在该基片13上，设有与穿过第二金属板12形成的多个槽15同心的谐振型印制补片辐射单元18。这些谐振型印制补片辐射单元18通过在基片13上沉积并形成悬浮线的导电箔30连接在一起，导电箔30与谐振型印制补片辐射器单元18同样地沉积在基板13上。
按照该实施例，为了至少保护谐振型印制补片辐射单元18和导电箔30，在基片13上设置保护膜31。该保护膜31例如是由聚脂或环氧树脂制成的薄膜。该保护膜31的厚度必须很薄，因为如果保护膜31的厚度较厚，例如10μm，电特性损耗就会增加，因此，天线的增益就会下降。从实验结果可以证明只要保护膜31的厚度小于例如1μm，其影响就可以在容许的范围内，而不管构成保护膜31是什么材料。就这一方面说，根据测量结果，也证实了当保护膜31的厚度小于1μm时，悬浮线的传输损耗例如每25cm只增加0.05dB。这在实践中不会引起任何问题。
按照上述本发明的实施例，可以获得具有防水特性和防腐特性的园形补片-槽阵列天线，而不破坏电特性。另外，由于柔性的基片13只用保护膜31覆盖，按照该实施例的天线，其结构非常简单而且其制造成本并不增加多少。
按照图11A和图11B所示的天线结构，由于在柔性的基片上设有保护膜，这就确保了防水特性和防腐特性。另外，该实施例的阵列天线制造成本低廉，装配简单。
图12～16分别图示了几种改进的例子，使印制的基片13被固定在第一或底板11和第二或顶板12之间。
参考图12，在底板11与基片13之间设置支承件41，以及在顶板12与基片13之间设置支承件42，各支承件41和42用具有低介电常数的高泡沫塑料那样的材料制成，在这些支承件41和42上面，在不妨碍辐射单元18以及馈线30的位置，互相对应整体地形成凸起部分43和44。基片13就由这些凸起部分43和44支承。
在图12中，各个凸起部分43和44的形状并不限制于一个凸起物，而是可以自由变化，只要不妨碍辐射单元18和馈线30。例如，各个凸起部分43和44可以沿着辐射单元18形成，基本上象一个园。
由于在图12的实施例中，基片13是由支承件41和42的凸起部分43和44支承的，底板11和顶板12可以做成平板，因此，该实施例的装配要比图7和图10所示实施例的装配简单，而且由于不需要切割工作或类似的其他工作，该实施例天线的制造就简单了，可以提高大规模生产的效率。另外，其制造成本也可以降低。而且各个凸起部分43和44的形状梢匀我獾馗慕蚨黾恿擞烧庑┩蛊鸩糠 3和44之间支承着的基片13的精度。
在图13所示的实施例中，在底板11和顶板12上不妨碍辐射单元18和馈线30的位置上互相对应地分别设置凸起物45和46。各个凸起物45和46例如是由金属或者介质材料制成，基片13就由这些凸起物45和46支承。
由于在图13的实施例中，基片13是由上述的凸起物45和46支承的，底板11和顶板12就可以形成单一的平板。因此，该装置能进一步简化，切割工作或类似其他工作都不必要了，结果该实施例的补片-槽阵列天线可以制造简单，进行更高效率的大规模生产。另外，该实施例的园形补片-槽阵列天线制造成本低廉。
图14表示本发明园形补片-槽阵列天线的另一个改进例子。其中，用法蓝47和环48代替上述的凸起物。具体地说，例如图15所示形状的法蓝47插入图14所示顶板12的每个槽15中，并且如图15所示形状的环48设置在底板11上与法蓝47形成对应关系，因此，基片13就由法蓝47和环48支承。
法蓝47和环48的总数可以自由选择，只要基片13能象整体一样稳定地被支承。法蓝47和环48例如可以由金属或塑料材料制成，当用金属制造法蓝47时，槽15的内直径与法蓝47的厚度相应地增加就足够了。
由于在图14所示的实施例中，采用法蓝47和环48组合作为凸起物将基片13支承在其中，这样，底板11和顶板12可以形成为单一的平板，因此装置可以简化，切割工作或其他类似的工作均可省去，使得很容易地制造这种园形补片-槽阵列天线成为可能。而且，允许更有效地大规模生产，使制造本发明的园形补片-槽阵列天线成本低廉。由于基片13基本上是由环形的法蓝47和环48支承，所以基片13的支承精度就更高了。
图16示出了本发明园形补片-槽阵列天线的另一个改进例子。在图16所示的该实施例中，在基片13的后表面和前表面上不会干扰辐射单元18和馈线30的位置上，用沉积树脂或树脂印制的方法来设置凸起物49和50。然后，用凸起物49与底板11接触，用凸起物50与顶板12接触，因此，基片13就这样被支承住了。
由于在图16所示的实施例中，基片13基本上由凸起物49和50支承，按照该实施例，底板11和顶板12也可由单一的平板形成，因此，园形补片-槽阵列天线装置更简化了。而且由于切割工作或其他类似的工作都不需要了，可以更有效地大规模生产该园形补片-槽阵列天线，且制造成本也低廉。进而言之，由于基片13是由其上形成的凸起物49和40支承的，有可能使得该园形补片-槽阵列天线的整体厚度减小。
图17示出了本发明园形补片-槽阵列天线的另一个改进例子，其中，应用有源单元使天线增益增加。
在图17所示的实施例中，在基片13上各组G1-G4最靠近辐射单元18的位置。例如，在靠近各个接点P1的位置设置了有源电路51。除了天线本身之外，还有偏置电路52提供偏置电压(直源电压)到有源电路51。偏置电路52通过例如由线圈53a和电容53b组成的信号阻塞电路53接在馈电部分19的馈电点20附近。信号阻塞电路53用于防止信号成分从馈电点20流向偏置电路52。信号阻塞电路53的线圈53a和电容53b可用印制电路模型方法在基片13上形成。从偏置电路52来的偏置电压提供给信号阻塞电路53，然后通过从馈电部分19开始的悬浮线(馈线)提供给各有源电路51。
有源电路51例如由图18所示的电路形成。参考图18，设有低噪声成分的有源单元54，例如它是由砷化镓MESFET(金属半导体场效应晶体管)或砷化镓HEMT(高电子迁移率晶体管)或类似的晶体管构成。其第一个源极通过悬浮线30连接到馈电点20，其第二个源极接地。而其控制极通过由导电箔和悬浮线30制成的所谓平行耦合型带通滤波器55连接到各个辐射单元18。带通滤波器55是为了防止信号受UHF(超高频)或VHF(甚高频)频带的干扰，因为当应用有源单元时，信号很容易受到干扰。对于滤波器55，也称为末端耦合型滤波器，其细节已在上述的申请号为58286的美国专利中揭示了。
而且，在有源单元54的第一源极和控制极之间，还设有信号阻塞电路56、作为偏置电路的直流一直流变换电路以及信号阻塞电路58。信号阻塞电路56和58分别由线圈56a和电容56b、线圈58a和电容58b构成，与信号阻塞电路53类似，它们也是为了防止信号成分馈绷饕恢绷鞅浠坏缏 7。所有这些都可以用印制图形在基片13上形成。直流-直流变换电路57将来自偏置电路52的正向偏置电压变换成负向偏置电压，并将该负向偏置电压提供给有源单元54的控制电极。有源单元54的第一个源极相对于第二个源极的地电位加的是正向偏置电压，其控制极相对第二个源极的地电位加的则是负向偏置电压，因此，来自偏置电路52的稳定的正向偏置电压。例如15V直接加到有源单元54的第一个源极，又通过直流-直流变换电路57转换成负向的偏置电压例如-1V，然后加到有源单元54的控制极。
有源单元54将来自辐射单元18的信号放大，然后通过悬浮线30送到馈电点20。此时，由于信号通过有源单元54得到足够放大，在途中悬浮线30上产生的热噪声等基本上可以忽略，因此，在馈电点20处可获得满意的信噪比。只要在馈电点20处的天线增益由有源单元54预先放大了，即使考虑到悬浮线30上的天线增益损耗，在馈电点20处总是可以得到所需要的天线增益。
而且，由于来自偏置电路52的偏置电压其实质是通过悬浮线30加到各个有源电路51的有源单元54的，在基片13上就没有必要形成特别的偏置图形，因此，简化了印制图形。
图19A和19B构成了侧视图和平面图，图示了本发明园形补片-槽阵列天线的另一个改进的例子，其中，在第一或底板11以及第二或顶板12的边缘部分之间形成U形沟槽以抑制不需要的信号。
如图19A和19B所示，底板11的边缘部分11a向上弯曲形成L形的边缘部分，顶板12的边缘部分12a弯成Ω形边缘部分，因此，在它们之间形成U形沟槽60，沟槽60的深度Y选为例如6mm(与12GHz的1/4波长相对应)，其宽度X例如选为2mm。举例说明，顶板12和底板11的厚度都是1mm，顶板12和底板11之间的空间是2mm。
由于在顶板12和底板11之间如上所述形成了U形沟槽60，通过如此U形沟槽60的信号电流的阻抗增大了，因此，可以阻塞从顶板12流向底板11或从底板11流向顶板12的电流(不需要的信号)，即不需要的信号基本上被沟槽60抑制了，得到的天线增益特性曲线如图20中实线b所示，从图20可以看出，该天线特性曲线的边瓣水平高度比没有U形沟槽的特性曲线(用虚线表示)要低，因此，主峰的增益提高了。如上述所述，由于该天线的边瓣特性改善了，边瓣附近的干扰波能被抑制，因此，该天线的干扰被消除，特性得到了改善，而且由于主波束的增益提高了，天线的增益也提高。
图21和22，是横截面图，图示了本发明园形补片-槽阵列天线整个装置实际例子的剖面。
如图21所示，上述的第一或底板11设置在后盖61上，膜片形基片13位于底板11上，顶板12又设在基片13上。顶板12、膜片形基片13以及底板11通过适当的固定方法紧固在后盖61上，例如用螺钉连接等方法(未示出)。隔热板63例如由高泡沫塑料材料制成，并在其上支承天线罩62。该隔热板63固定在顶板12之上，然后由天线罩62盖住。在图21中，在图纸上由上至下的箭头同时表示信号波和太阳热。
图22图示了本发明园形补片-槽阵列天线整个装置的另一个实用例子。
如图22所示，在顶板12和天线罩62之间设有隔热板64，在该隔热板64上相应于在顶板12上形成的槽15的位置形成有孔65。结果，在位于膜片形基板13上的辐射单元18的上方、在顶板12的槽15和隔热板64的孔65的上方只存在天线罩62，因此，在这里没有隔热材料64。这样，隔热材料64的介电损耗消除了，信号功率的损耗也减少了。因此，该园形补片-槽平面阵列天线的接收灵敏度比图21的情况增加了。
辐射单元18的面积总和约为整个天线面积的1/2。而且，由于图22箭头所示的阳光导致天线的温度上升主要是由顶板12的温升引起的，所以，由隔热板64的孔65导致的温升足够小，那是不会出现问题的。
上面的描述给出了本发明的优选实施例，但应用普通专业技术还可作出许多改进和变化，而不脱离本发明新颖概念的精神和范围。因此，本发明的范围只能由附加权利要求确定。
权利要求
1.一种悬浮线馈电型平面天线，包括一块夹在一对导电面之间的基片，其中一个导电面具有多个确定辐射单元间隔的孔，在所说的基片上的相应的谐振型补片辐射器分别与所说的那些孔对准，和用给所说的补片辐射器同相馈电的装置。
2.按照权利要求1所述的天线，其中所说的补片辐射器是在所说的基片上以印制电路单元的方式形成的。
3.按照权利要求1所述的天线，包括将所有所说的补片辐射器互相连接的悬浮线，所说的悬浮线以印制电路的方式在所说的基片上形成并放置在所说的两个导电面之间。
4.按照权利要求1所述的天线，其中，每个所说的补片辐射器以园形形成。
5.按照权利要求4所述的天线，其中，每个所说的补片辐射器在其直径方向有一对相互隔开的槽。
6.按照权利要求5的天线，其中任何两个垂直或水平方向相邻的补片辐射器其槽的方向互相隔开90°。
7.按照权利要求3所述的天线，其中所说的基片是由柔性材料制成的。
8.按照权利要求7所述的天线，其中所说的两个导电面上至少设有一对定位销，而穿过所说的基片构成的孔按前面和后面与该对定位销啮合，以有选择地连接基片，因此，便可选择地提供顺时针和逆时针的极化波。
9.按照权利要求7所述的天线，其中在所说的基片上沉积了一层保护膜。
10.按照权利要求1所述的天线，其中，所说的一对导电面分别形成在顶板和底板上。
11.按照权利要求10所述的天线，其中，所说的顶板和底板分别形成为基本上没有凸起物的平板，而凸起物是分别在所说的顶板与所说的基片之间以及所说的底板与所说的基片之间相对应的位置上形成的，所说的基片就由所说的凸起物支承。
12.按照权利要求11所述的天线，其中，在所说的顶板和底板之间设有一对支承件，而所说的凸起物设在所说的支承件上。
13.按照权利要求11所述的天线，其中，所说的凸起物紧固在顶板和底板相应的位置上。
14.按照权利要求11所述的天线，其中，每个所说的凸起物由法蓝和环的组合形成，所说的法蓝插入每个所说的导电面的孔内。
15.按照权利要求11所述的天线，其中，所说的凸起物设在所说的基片的前表面和后表面上。
16.按照权利要求1所述的天线，其中，来自多个辐射器的信号分别通过有源单元混合并提供给所说的馈电装置，直流偏置电压也通过所说的馈电装置分别给所说的有源单元供电。
17.按照权利要求10所述的天线，其中在所说的顶板和底板的边缘部分形成U形横截面的沟槽，以抑制不需要的信号。
18.按照权利要求10所述的天线，其中，通过所说的顶板形成所说的孔，并包括一个隔热板和一个设在顶板上的天线罩，通过隔热板在与上述的孔对准的位置上形成孔。
19.一种悬浮线馈电型平面天线，包括一个夹在一对导电面之间的基片、在所说的导电面之一上具有一个确定辐射单元的孔、在所说的基片上与所说的孔对准的谐振型补片辐射器以及给所说的补片辐射器馈电的装置。
20.一种悬浮线馈电型平面天线，包括一个夹在一对导电面之间的基片，所说导电面之一有多个确定辐射单元间隔的孔，在所说的基片上与所说的孔对准的位置有多个分别相对应的园形波辐射器，在所说的一对导电表面上至少形成一对定位销，通过基片形成的孔与定位销啮合，馈电装置给所说的辐射器同相馈电，其特征在于所说的基片可选择其表面朝上或朝下地连接，因此，可选择顺时针和逆时针园极化波之一，并给所说的辐射单元馈电。
21.一种悬浮线馈电型平面天线，包括一个夹在一对导电面之间的基片，所说的导电面之一有多个确定辐射单元间隔的孔，在所说的基片上分别与所说的孔对准的位置用印制电路单元方式形成多个相应的辐射器，悬浮线将所有的辐射器连接起来，所说的悬浮线以印制电路的方式在所说的基片上形成，以及给辐射器馈电的馈电装置，其特征在于沉积在所说的基片上的保护膜覆盖住所有的辐射器和悬浮线。
22.一种悬浮线馈电型平面天线，包括一个夹在一对导电面之间的基片，所说的导电面之一具有多个确定辐射单元间隔的孔，在所说的基片上分别与所说的孔对准的位置上形成多个相应的辐射器，和在其上面形成所说的导电面的顶板和底板，以及给辐射器馈电的装置，其特征在于所说的顶板和底板基本上是没有突起物的平板，而凸起物是在所说的顶板和所说的基片之间以及所说的底板与所说的基片之间在许多相应的位置上形成的，因此，所说的基片就由这些凸起物支承。
23.一种悬浮线馈电型平面天线，包括一个夹在一对导电面之间的基片，所说的导电面之一有多个确定辐射单元间隔的孔，在所说的基片上分别与所说孔对准的位置上形成许多相应的辐射器，和沉积导电面的顶板和底板，以及给辐射器馈电的装置，其特征在于来自多个辐射器的信号通过各个有源单元混合并且馈给所说的馈电装置，直流偏压是通过所说馈电装置提供给每个所说的有源单元的。
24.一种悬浮线馈电型平面天线，包括一个夹在一对导电面之间的基片，所说的导电面之一有多个确定辐射单元间隔的孔，在所说的基片上分别与所说的孔对准的位置上形成许多相应的辐射器，以及在其上面沉积导电面的顶板和底板，和给辐射器馈电的装置，其特征在于所说的顶板和底板的边缘部分形成一U形沟槽以抑制不需要的信号。
25.一种悬浮线馈电型平面天线，包括一个夹在一对导电平之间的基片，所说的导电面之一有许多确定辐射单元间隔的孔，在所说的基片上与所说的孔分别对准的位置上形成许多相应的辐射器，和在其上面沉积导电面的顶板和底板，以及给辐射器馈电的装置，其特征在于所说的孔是通过所说的顶板形成的，在所说的顶板之上形成隔热板和天线罩，并在与上述的孔相对应的位置上通过所说的隔热板设有孔。
全文摘要
一种悬浮线馈电型平面陈列天线，有一个夹在一对金属或金属化塑料板之间的基片，与通过金属或金属化塑料板之一形成的孔相对应，在基片上设有谐振型印制补片辐射器。因此，天线的厚度、重量和成本都能减小，而且天线的传输损耗可以减小，其带宽可以加宽。
文档编号H01Q21/24GK1031159SQ8810638
公开日1989年2月15日 申请日期1988年7月30日 优先权日1987年7月30日
发明者鹤丸忍, 福沢惠司, 伊藤文宽 申请人:索尼公司