專利名稱：天線陣的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天線陣。
背景技術(shù)：
微波天線陣廣泛用于高速掃描雷達(dá)和微波成像領(lǐng)域。例如，高速掃描雷達(dá)應(yīng)用于檢測飛行物的雷達(dá)、小型雷達(dá)等。微波成像應(yīng)用于非損試驗、醫(yī)療診斷以及能夠低溫檢測的溫度成像等。
現(xiàn)有技術(shù)中已提出在微波天線陣中使用波導(dǎo)天線。日本專利公開號5-308219描述了一種波導(dǎo)天線。在該公開文本中描述的波導(dǎo)天線中，在電介質(zhì)印刷電路的一側(cè)設(shè)置有喇叭天線。
下述文獻(xiàn)[l]-[3]描述了已知的波導(dǎo)天線。 T. Sehm, A. Lehto， A. V. Raisa腦，"A High-Gain 58-GHz Box-HornArray Antenna with Suppressed Grating Lobes" ， IEEE Trans. Antenna Prop.，vol. 47, pp.1125-1130 (1999); G. M. Rebeitz， D. P. Kasilingam， Y. Guo， P. A. Stimson， D. B.Ruttledge，"Monolithic Millimeter-Wave Two-Dimensional Horn ImagingArrays", IEEE Trans. Antenna Prop. ， vol. 38， pp. 1473-1482 (1990);以及 K. Sigfrid Yngvesson et al. ， "The Tapered Slot Antenna - A NewIntegrated Element for Millimeter-wave Applications" 、 IEEE Trans.Microwave Theory Tech., vol.37， pp.365-374 (1989).
文獻(xiàn)1提出的二維天線陣中，饋電電路部設(shè)置在單個印刷襯底上，并且喇叭天線設(shè)置在饋電電路部上。文獻(xiàn)2提出的應(yīng)用于微波成像檢測器的二維天線陣中，包括饋電電路部的薄膜設(shè)置在喇叭天線和后腔之間。文獻(xiàn)3中，提出了一種包括漸變縫隙天線和設(shè)置在襯底上的有源電子電路的有源微波天線陣作為二維毫米波成像單元。
本申請的申請人己在日本專利申請?zhí)?008-039009中提出了一種在飛機(jī)上
4設(shè)置八木-宇田天線的有源微波天線陣。該有源微波天線陣可應(yīng)用于微波成像
反射計測量。微波指的是頻率為3GHz至300GHz的電磁波(波長為1毫米至10厘米)。頻率約30GHz至300GHz波長為幾毫米，也稱為毫米波。但是，在本說明書中，微波包括毫米波。
現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)具有下述問題。
日本申請公開號5-308219中，喇叭天線和波導(dǎo)設(shè)置在印刷電路襯底的一側(cè)上，并且喇叭天線設(shè)置于電介質(zhì)襯底的表面。饋電線(混頻器二極管)垂直于襯底突出。中頻電路等設(shè)置在電介質(zhì)襯底的后表面。因此，很難使用諸如混頻器二極管等適于量產(chǎn)的有源元件。
文獻(xiàn)l中的天線陣，只是饋電線設(shè)置在印刷電路襯底上，沒有空間給有源元件。因此，天線陣不能用于高靈敏度成像接收器。
文獻(xiàn)2的波導(dǎo)天線陣中，電子電路的空間特別小，因此，為了在實際中布置電子電路，需要制造半導(dǎo)體集成電路用的微制造工藝。
錐形縫隙天線可用于寬波段。但是，各個波導(dǎo)天線很大。因此，當(dāng)大量波導(dǎo)天線設(shè)置為構(gòu)成成形元件時，空間分辨率變得很低。
本申請的申請人提出的平面八木-宇田天線具有滿意的空間分辨率。但是，在陣結(jié)構(gòu)中，會發(fā)生相鄰天線元件之間的干擾并且在頻率特性上形成深槽。因此，平面八木-宇田天線不適用于執(zhí)行頻率掃描的寬波段天線。另外，印刷電路襯底太薄并且機(jī)械強(qiáng)度不夠。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種天線陣，其確保分立的有源元件的布置空間，保持了必要的機(jī)械強(qiáng)度并且減少了天線之間的間距。
本發(fā)明的一個方面是一種天線陣，其包括形成波導(dǎo)陣的兩個框架，所述框架各自包括板部，所述板部包括彼此相鄰排列的凹槽組。各凹槽具有開口端和閉合端?？虿?，所述框部在所述凹槽的閉合端側(cè)設(shè)置在所述板部的附近。所述框部具有開口部，該開口部在與所述凹槽延伸的方向以及所述凹槽排列的方向都垂直的方向開口。電介質(zhì)襯底通過所述框架各自的板部和框部被保持在所述兩個框架之間。所述電介質(zhì)襯底包括饋電線組和電路組，各電路具有分立的有源元件。所述電路組從所述框架的至少任意一個的開口部暴露。所述框架利用所述電介質(zhì)襯底疊置使得所述凹槽組形成所述波導(dǎo)陣。各所述電路被電磁地連接至波導(dǎo)中相應(yīng)的一個。
本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點將從下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的原理進(jìn)行舉例的方式的說明中體現(xiàn)出來。


參考下文之現(xiàn)時較佳實施例的描述以及附圖，可最佳地理解本發(fā)明及其目 的與優(yōu)點，其中
圖1A為示出第一框架的立體圖IB為示出第一框架處在倒置狀態(tài)的立體圖1C為示出電介質(zhì)襯底的立體圖1D為示出電介質(zhì)襯底處在倒置狀態(tài)的立體圖1E為示出第二框架的立體圖1F為示出第一框架的饋電線部的放大圖2A為示出一維天線陣整體的立體圖2B為示出圖1C中電介質(zhì)襯底的饋電線部的放大圖2C為示出圖1C中電介質(zhì)襯底的饋電線部和饋電線部上混頻器二極管的 放大圖2D為示出波導(dǎo)的剖視圖3為示出微波接收電路的一個例子的方框圖； 圖4為示出一維天線陣的應(yīng)用例的示意立體圖；以及
圖5為示出使用二維天線陣的應(yīng)用例的立體圖。
具體實施例方式
在附圖中，相同的符號始終用于相同的元件。
現(xiàn)在結(jié)合示出了一維天線陣實施例的附圖1和2來說明天線陣的第一實施方式。
如圖2A所示， 一維天線陣包括兩個框架20A和20B以及由電介質(zhì)形成的 電介質(zhì)襯底30。電介質(zhì)襯底30為薄膜形式并且用作印刷電路。
圖1A中示出的第一框架20A以及圖1E中示出的第二框架20B可各為具有 導(dǎo)電面的金屬框架?；蛘撸蚣?0A和20B可由諸如合成樹脂等絕緣材料制成， 只要用作波導(dǎo)的凹槽42的表面，以及喇叭形成凹部44的表面完全由金屬層覆 蓋?？蛇M(jìn)行電鍍來形成金屬層。但是，形成金屬層不限于電鍍，也可用諸如蒸 發(fā)沉積法等其它工藝。另外，金屬層的表面可由傳輸微波的絕緣薄膜覆蓋。
框架20A和20B各包括大致水平的板部40和與所述板部40連接的U形框 部50?？蚣?0A和20B利用保持在中間的電介質(zhì)襯底30進(jìn)行疊合，并由作為 緊固件(未示出)的螺釘緊固在一起。例如，螺釘插入框架20A上形成的螺釘 插孔41、電介質(zhì)襯底30上形成的螺釘插孔34以及框架20B上形成的螺釘插孔 34以緊固框架20A、 20B和電介質(zhì)襯底30。另外，為了給框架20A、電介質(zhì)襯 底30以及框架20B定位和對準(zhǔn)，將定位銷(未示出)插入框架20A和20B形成的定位銷孔41a以及電介質(zhì)襯底30上形成的定位銷孔34a。
圖IB和IE分別示出了利用電介質(zhì)襯底30重疊的框架20A或20B的疊合 面。如圖IB和IE所示，各個板部40包括在疊合面上具有大致矩形截面的凹 槽42。各個凹槽42包括更靠近框部50的閉合端以及與框部50相對設(shè)置的開 口端。另外，喇叭形成凹部44從各個凹槽42的開口端延伸。喇叭形成凹部44 垂直向(框架疊合方向)地和側(cè)向(如圖l所示的側(cè)向方向)地朝末端(即與 框部50的相對側(cè))變寬。凹槽42和喇叭形成凹部44互相連接。喇叭形成凹 部44可僅在側(cè)向變寬。但是，喇叭形成凹部44同時在垂直方向和側(cè)向方向變 寬更好。
如圖2A所示，當(dāng)框架20A和20B疊置時，各組相對凹槽42形成波導(dǎo)(參 考圖2D)。在這種狀態(tài)下，各組相對的喇叭形成凹部44形成連接至相應(yīng)的波 導(dǎo)43的喇叭45。以這種方式，本實施方式的一維天線陣構(gòu)成喇叭天線。
從而如圖2D和1E所示形成波導(dǎo)43的陣元件，各個波導(dǎo)43具有高度a、 寬度b以及深度c。
如圖1F所示，框架20A包括在框部50上開口的狹槽46，狹槽46在板部 40的疊合面上與各個凹槽42相鄰，用作饋電線(未示出)的通道。溝部47連 接狹槽46和凹槽42。
如圖1A和1E所示，各個框架20A和20B中，框部50和板部40包圍的空 間界定了開口部51。開口部51在與各個凹槽42延伸方向(即連接凹槽42的 閉合端和開口端的方向)和凹槽42排列方向(如圖1A至1F所示的側(cè)向)都 垂直的方向(如圖1A至1F所示的上下方向)開口。
通過板部40的疊合面和框部50的疊合面(框部50的邊緣部)將電介質(zhì) 襯底30保持在兩個框架20A和20B之間。電介質(zhì)襯底30形成為薄膜，使得微 帶線31 (參考圖lc)的線寬比波導(dǎo)窄的多。例如，當(dāng)使用應(yīng)用于lOGHz中頻 的TEFLON (注冊商標(biāo))襯底時，厚度約為O. 25mm。因此，電介質(zhì)襯底30具有 很低的機(jī)械強(qiáng)度。雖然將TEFLON襯底用作電介質(zhì)襯底30，電介質(zhì)襯底30的材 料不以任何方式限制。為了便于理解，在圖l和2中以夸大的方式示出電介質(zhì) 襯底30的厚度。
微帶線31被印刷在電介質(zhì)襯底30的處在對應(yīng)于波導(dǎo)43的位置的上表面 上，并且彼此鄰近設(shè)置。如圖1C和1D所示，朝向喇叭形成凹部44的部分從 電介質(zhì)襯底30切去。如圖2B所示，各個微帶線31包括彎折為L形的末端以 界定延伸入相應(yīng)的凹槽42的饋電線部32。換言之，饋電線部32通過波導(dǎo)43 之間的間隙延伸入凹槽42 (波導(dǎo)43)。另外，如圖2C所示，混頻器二極管36 設(shè)置在饋電線部32上?；祛l器二極管36具有連接至饋電線部32的一端以及 連接至接地導(dǎo)體引線35的另一端，接地導(dǎo)體引線35從電介質(zhì)襯底30的接地布線(ground conductor pattern) 33延伸。饋電線部32從波導(dǎo)43的閉合端 42a (即導(dǎo)電端)以距離d間隔開，該距離根據(jù)波長進(jìn)行優(yōu)化。在圖IB和2B 中，m表示饋電線部32的位置。
如圖1C所示，接地布線33設(shè)置在電介質(zhì)襯底30的上表面。另外，如圖 ID所示，接地布線33也設(shè)置在電介質(zhì)襯底30的下表面的大部分上。在對應(yīng)于 波導(dǎo)43 (即凹槽42)的部分沒有形成接地布線33。
各微帶線31設(shè)置在框架20A的板部40上對應(yīng)的狹槽46和溝部47中(參 考圖1F)而不接觸框架20A。在這種狀態(tài)下，饋電線部32如上所述設(shè)置在相應(yīng) 的波導(dǎo)43內(nèi)。從而，參考圖2D，高度為a、寬度為b、深度為c (參考圖1E) 的波導(dǎo)43包圍相應(yīng)的饋電線部32 (微帶線31的末端)、混頻器二極管36 (參 考圖2C)和接地導(dǎo)體引線35 (參考圖2C)?；祛l器二極管36可設(shè)置在波導(dǎo) 43的中間。
電介質(zhì)襯底30上的微帶線31、饋電線部32、接地布線33以及接地導(dǎo)體 引線35可通過進(jìn)行下述處理來形成，即化學(xué)地消除部分金屬薄膜的蝕刻處理， 機(jī)械地去除部分金屬薄膜的銑削處理，在絕緣襯底上利用導(dǎo)電油墨印刷導(dǎo)電薄 膜的印刷處理或在絕緣襯底上使金屬薄膜在氣相或液相中生長的生長處理。
微波耦合系統(tǒng)具有接近一個波長的分辨率。因此，天線以間距P (參考圖 2A)設(shè)置在天線陣中，該間距p大于一個波長。波導(dǎo)43的寬度b (參考圖2D) 小于間距p。因此，即使將各個狹槽46和溝部47 (用作微帶線31延伸穿過的 開口)(參考圖1F) —起設(shè)置在相應(yīng)波導(dǎo)43 (即凹槽42)的附近，也不必增 加天線間距p來提供布置波導(dǎo)43的空間。
不限制微帶線31的長度。電介質(zhì)襯底30的設(shè)置于開口部51處的部分上， 諸如頻率濾波器、放大器和混頻器等微波接收電路必要的部件連接至微帶線 31。這種部件可為分立部件。或者，這種部件可以設(shè)置在僅使用微帶線31的 微波接收電路中。如果必要，可使用半導(dǎo)體芯片。
圖3為示出微波接收電路60的一個例子的示意方框圖，該微波接收電路 60為電子電路。微波接收電路60與電介質(zhì)襯底30的微帶線31 —起使用來接 收電磁波(微波)并且選擇特定的電磁波(微波)。例如，微波接收電路60 包括連接至微帶線31的混頻器62、將偏壓施加給混頻器62的偏置電路64、 連接至混頻器62的頻率濾波電路66以及連接至頻率濾波電路66的IF放大電 路。在圖3中，為了說明方便，沒有示出微帶線31。但是，微波接收電路60 可以由設(shè)置在微波帶31上(即在基片30上)的元件形成，這些元件為諸如半 導(dǎo)體、濾波器元件、電容器、感應(yīng)器以及電阻器等。例如，混頻器62可由混 頻器二極管芯片形成，在這種情況下，混頻器二極管芯片設(shè)置在各個波導(dǎo)43 中的襯底上。以相同的方式，濾波器元件、電容器、感應(yīng)器以及電阻器可為分立的元件。電介質(zhì)襯底30的開口部51具有布置元件的足夠空間。因此，諸如
集成電路、晶體管和二極管等有源元件可與無源元件一起設(shè)置在開口部51的
空間內(nèi)。這使微波接收電路能夠具有高靈敏度。
現(xiàn)在說明微波接收電路60的作用。例如，在一維天線陣中，由本地振蕩 器(local oscillator)(未示出)生成的具有本地振蕩頻率的信號和電磁波 (微波)都被喇叭45接收。微波接收電路60利用各個波導(dǎo)43中的混頻器62 (圖2C中的混頻器二極管36)將接收的信號混合來進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換。偏置電路 64將偏壓施加給混頻器62，使得即使本地振蕩頻率的功率很低時混頻器62也 能在最佳的工作點將接收的信號混合。頻率濾波電路66從變頻信號選擇(濾 波)必要的中頻(也就是，所要的中頻)。頻率濾波電路66由帶通濾波器、 低通濾波器、高通濾波器或這些濾波器的組合構(gòu)成。中頻(IF)放大電路68 將得到的中頻放大，并將該放大信號輸出至經(jīng)由外部端子(未示出)連接的同 軸電纜的芯線。
現(xiàn)在返回到圖l和2進(jìn)行說明。
各框部50包括開口部51。因此，在通過將電介質(zhì)襯底30保持在兩個框架 20A和20B之間，安裝好一維天線陣之后，接收電路60的組件可經(jīng)由開口部 51連接至微帶線31。開口部51僅是為了電路空間。印刷電路的接地圖案 (ground pattern)部分可為用以冷卻有源元件的固體金屬。
連接至電介質(zhì)襯底的電線、信號線以及微波用外部端子(未示出)連接到 框架20A和20B各自的框部50。如圖1B所示，框架20A的框部50在朝向框架 20B的一側(cè)包括用于容置外部端子的端子插口 70。因此，即使電介質(zhì)襯底30 的機(jī)械強(qiáng)度很低，框架20A的框部50 (以及框架20B的框部50)也確保了外 部端子連接的機(jī)械強(qiáng)度。
現(xiàn)在參考圖4說明一維天線陣的應(yīng)用例。
應(yīng)用例1
圖4是示出具有圖1和圖2所示結(jié)構(gòu)的一維天線陣100應(yīng)用于微波計算機(jī) X線斷層攝影術(shù)(CT)的實例的示意圖。如圖4所示，作為被測對象的物體W 在上下方向具有均勻的形狀。在這種情況下，微波從微波發(fā)生器200朝向物體 W發(fā)射。然后，靠近物體W設(shè)置的一維天線陣IOO接收來自物體W的散射波。 各微波接收電路60處理所接收的散射波并將處理結(jié)果發(fā)送給計算機(jī)(未示出)。 計算機(jī)基于輸入信號重新設(shè)置物體W的剖視圖象。
應(yīng)用例2
一維天線陣100的另一個應(yīng)用例現(xiàn)在參考圖5進(jìn)行說明，圖5示出了二維
9天線陣300的實施例。二維天線陣300通過以與各一維天線陣100中波導(dǎo)布置 方向垂直的方向疊置多個一維天線陣100來形成。作為二維檢測器的二維天線 陣300可應(yīng)用于，例如微波成像。微波成像利用微波檢測等離子體(plasma with microwaves)來捕獲物體的圖像。
較佳的是，有成像光學(xué)系統(tǒng)400設(shè)置于二維天線陣300的前面。凹透鏡或 塑料透鏡可用作成像光學(xué)系統(tǒng)400。
在這種情況下，來自物體的電磁波(微波)RF經(jīng)由成像光學(xué)系統(tǒng)400在二 維天線陣300上成像。較佳的是有單向透視鏡(half mirror) 500設(shè)置在成像光 學(xué)系統(tǒng)400的前面。單向透視鏡500朝成像光學(xué)系統(tǒng)400傳輸并導(dǎo)向電磁波(微 波)RF。還有，單向透視鏡500將具有本地振蕩頻率并由本地振蕩器(未示出) 生成的微波LO反射。從而，本地振蕩頻率波L0以及被二維天線陣300成像的 電磁波(微波)RF被二維天線陣300的各天線混合以生成中頻信號，并且被微 波接收電路60處理。
以這種方式，能夠利用二維天線陣300進(jìn)行微波成像。微波成像作為高靈 敏度的接收器應(yīng)用于廣泛的領(lǐng)域，諸如非破壞性檢驗、醫(yī)療診斷、低溫檢測用 溫度成像等。二維天線陣300可應(yīng)用于微波成像。
較佳實施例的天線陣具有下述優(yōu)點。 (1) 一維天線陣包括兩個框架20A和20B。框架20A和20B各自包括板部 40和框部50。板部40包括凹槽42，凹槽42分別包括開口端和閉合端42a。 框部50靠近凹槽42的閉合端42a形成?？虿?0包括開口部51 ，開口部51在 與凹槽42延伸方向以及凹槽42彼此相鄰排列方向都垂直的方向開口 。兩個框 架20A和20B以電介質(zhì)襯底30保持在板部40和框部50之間方式疊置?？蚣?20A和20B的相對的凹槽42形成波導(dǎo)43的陣。電介質(zhì)襯底30將包括微帶線 31 (饋電線)和分立有源元件的微波接收電路60保持，分立的有源元件從框 部50的開口部暴露。微波接收電路60被電磁地連接至波導(dǎo)43中相應(yīng)的一個。
因此，即使當(dāng)包括分立有源元件的微波接收電路60被設(shè)置在電介質(zhì)襯底 30上并且與波導(dǎo)43 —體地結(jié)合時，也確保了各個框部50的開口部51中有用 于容納有源元件的空間。這樣，不需要用于設(shè)置于電介質(zhì)襯底30的微波接收 電路60微制造的半導(dǎo)體集成電路制造工藝，并且使得能夠使用最適合量產(chǎn)的 分立有源元件。另外，便于這種天線陣的樣品的生產(chǎn)。
由第一框架20A、電介質(zhì)襯底30以及第二框架20B形成的一維天線陣的三 明治結(jié)構(gòu)得到了很高的機(jī)械強(qiáng)度。另外，彼此相鄰設(shè)置的天線之間的間距(間 隔P)可以最小化至波長界限。因此，天線陣具有很高的空間分辨率。
位于凹槽42之間的板部40的疊置面被疊設(shè)在電介質(zhì)襯底30上。這樣防止了天線之間的無線電波的干擾。因此， 一維天線陣可用作在防止天線間干擾 的同時進(jìn)行頻率掃描的寬帶天線。
電介質(zhì)襯底30被保持在框部50的邊緣之間。從而，即使電介質(zhì)襯底30 是印刷電路的薄膜也可被拉伸。因此，電路元件被穩(wěn)定地固定于電介質(zhì)襯底30， 并且一維天線陣具有很高的機(jī)械強(qiáng)度。
(2) 在各個板部40中，喇叭形成凹部44分別形成為從相應(yīng)的凹槽42的 開口端到末端(與開口端相對)變寬。喇叭形成凹部44至少在側(cè)向方向比凹 槽(波導(dǎo)43)寬，并且最好在側(cè)向和上下方向都比凹槽(波導(dǎo)43)寬。當(dāng)利 用電介質(zhì)襯底30疊置兩個框部20A和20B時，板部40的喇叭形成凹部44形 成連接至波導(dǎo)43的喇叭45。從而， 一維天線陣起到具有優(yōu)點(1)的喇叭天線 的作用。
(3) 微波接收電路60設(shè)置于電介質(zhì)襯底30。從而，包括一維天線陣的天 線陣(或喇叭天線陣)具有優(yōu)點(1)或(2)。
(4) 電介質(zhì)襯底30由連接至波導(dǎo)43的微波接收電路60共享，并且用來 形成一維天線陣。這樣便于具有優(yōu)點(1) 一 (3)的一維天線陣的生產(chǎn)。
(5) 當(dāng)利用金屬框架形成框架20A和20B時，很容易通過進(jìn)行機(jī)加工或 電火花加工來生成框架20A和20B。另外，框架20A和20B僅需要疊置成被結(jié) 合在一起。這樣便于一維天線陣的生產(chǎn)。并且，在框架20A和20B中，用來形 成波導(dǎo)的喇叭形成凹部44以及凹槽42是敞口的。因此，框架20A和20B可利 用具有機(jī)械強(qiáng)度的壓型金屬板或鑄造金屬，由金屬形成。或者，框架20A和20B 可由合成樹脂通過注射成型形成。當(dāng)利用諸如合成樹脂等絕緣材料形成框架 20A和20B時，至少凹槽42和喇叭形成凹部44的表面必須由導(dǎo)體(金屬)鍍 層覆蓋。另外，在電介質(zhì)襯底30中，可利用導(dǎo)電油墨在電介質(zhì)薄膜(印刷電 路)上形成微帶線31和接地布線33的圖案(印刷)。因此，可以極低的成本 來制造天線陣。
(6) 當(dāng)微波接收電路60以從框部50的開口部51暴露的狀態(tài)設(shè)置在電介 質(zhì)襯底30上時，為防止電路之間的干擾，較佳的是為各電路形成小間隙，以 在電路間設(shè)置屏蔽板。或者，為改進(jìn)性能或減少不必要的電磁波影響，處在開 口部的各電路區(qū)可由電磁波吸收材料或?qū)щ姲逭谏w。
(7) 通過疊加一維天線陣100，圖5所示的二維天線陣300可容易地制造。
(8) 在一維天線陣中，各波導(dǎo)43包括喇叭45。因此， 一維天線陣100具 有高增益和高方向性。另外，在一維天線陣100所應(yīng)用的圖5所示的二維天線 陣300中，得到了高增益和高方向性。此外，得到了三維喇叭。因此，與用作 平面喇叭的漸變開槽天線相比，以更好的方式獲得高增益和高方向性。
(9) 當(dāng)將通道之間的距離最小化時，天線陣的方向性以與切除波導(dǎo)時同樣的方式變寬。因此，當(dāng)設(shè)置光學(xué)系統(tǒng)使得微波的入射角匹配天線陣的方向性 時，可以提高天線陣的性能。
本發(fā)明在不脫離發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以許多其他特定形式來實 施，這一點對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言應(yīng)當(dāng)是明顯的。特別應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明可以 下列形式實施。
在上述實施例中，混頻器二極管36設(shè)置在各波導(dǎo)43中。但是，這種配置 可以如下述方式改變。參考圖2B，第二實施例中的一維(或二維)天線陣中， 混頻器不是設(shè)置在饋電線部32 (即波導(dǎo)43中)上。饋電線部32由彎成L形的 微帶線31的末端形成以延伸入相應(yīng)的凹槽42。因此。如圖2D所示，波導(dǎo)43 包圍饋電線部32。與包括波導(dǎo)和同軸轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)以相同方式工作的波導(dǎo)結(jié)構(gòu) 傳輸并接收在水平方向極化的微波。即，波導(dǎo)43電磁地連接至微帶線31以傳 播信號。在饋電線部32和接地布線33之間形成的間隙32a防止了他們之間的 接觸。當(dāng)間隙32a太寬時會降低靈敏度。因此，間隙32a應(yīng)約為波導(dǎo)的寬度b 的30%。波導(dǎo)43以距離d (參考圖1F和2B)從閉合端42a (即導(dǎo)體端)間隔 開，該距離d根據(jù)波長進(jìn)行優(yōu)化。在圖1F和2B中，m表示饋電線部32的位置。 因為微帶線的衰減隨著微波頻率的增加而增加，第二實施例有效地接收低頻微 波。
在第二實施例中，設(shè)置于微帶線31的混頻器62將喇叭45接收的電磁波 (微波)與具有本地振蕩頻率且由本地振蕩器(未示出)生成的信號混合，以 進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換。這樣不再需要圖5的單向透視鏡500。另外，可以使用很強(qiáng)的 本地振蕩頻率信號。這樣不再需要偏置電路64。另外，可以使用除了諸如混頻 器二極管等普通二極管之外的混頻器。
在此舉出的例子和實施例應(yīng)當(dāng)認(rèn)定為是闡示性的而非限制性的，并且本發(fā) 明不限于文中給出的細(xì)節(jié)，而是可在后附的權(quán)利要求范圍和等同物中做出修 改。
權(quán)利要求
1、一種天線陣，包括形成波導(dǎo)陣的兩個框架，各所述框架包括板部，所述板部包括彼此相鄰排列的凹槽組，各凹槽具有開口端和閉合端；以及框部，所述框部在所述凹槽的閉合端側(cè)設(shè)置在所述板部的附近，所述框部具有開口部，該開口部在與所述凹槽延伸的方向以及所述凹槽排列的方向都垂直的方向開口；電介質(zhì)襯底，所述電介質(zhì)襯底通過各所述框架的板部和框部被保持在所述兩個框架之間，所述電介質(zhì)襯底包括饋電線組和電子電路組，各電子電路具有分立的有源元件，并且所述電子電路組從所述框架的至少任意一個的開口部暴露；其中，所述框架利用所述電介質(zhì)襯底疊置，使得所述凹槽組形成所述波導(dǎo)陣，各所述電子電路被電磁地連接至所述波導(dǎo)中相應(yīng)的一個。
2、 如權(quán)利要求1所述的天線陣，其中各所述框架包括與各所述凹槽的開口端相連的喇叭形成凹部，并且所述喇叭形成凹部隨著所述開口端漸遠(yuǎn)而變寬，當(dāng)利用所述電介質(zhì)襯底疊置所述框架時，所述喇叭形成凹部形成與所述波導(dǎo)中相應(yīng)一個相連的喇叭。
3、 如權(quán)利要求2所述的天線陣，其中所述喇叭形成凹部隨著所述開口端漸遠(yuǎn)，在至少所述凹槽彼此相鄰排列的方向變寬。
4、 如權(quán)利要求3所述的天線陣，其中所述喇叭形成凹部隨著所述開口端漸遠(yuǎn)，在與所述凹槽延伸的方向以及所述凹槽排列的方向都垂直的方向也變寬。
5、 如權(quán)利要求2所述的天線陣，其中所述天線陣中的各所述波導(dǎo)的寬度小于所述天線陣中所述喇叭的間距。
6、 如權(quán)利要求1所述的天線陣，其中所述饋電線通過所述波導(dǎo)之間的間隙< 各自延伸入所述波導(dǎo)中相應(yīng)的一個。
7、 如權(quán)利要求6所述的天線陣，還包括設(shè)置于所述各波導(dǎo)中所述饋電線上的混頻二極管。
8、 如權(quán)利要求1所述的天線陣，其中所述電介質(zhì)襯底是形成為電介質(zhì)薄膜的印刷電路。
9、 如權(quán)利要求1所述的天線陣，其中所述電介質(zhì)襯底根據(jù)各所述框架中的所述凹槽的形狀被部分切去。
10、 如權(quán)利要求2所述的天線陣，其中所述電介質(zhì)襯底根據(jù)各所述框架中的所述凹槽的形狀以及所述喇叭形成凹部的形狀被部分切去。
11、 如權(quán)利要求l所述的天線陣，其中至少一個所述框架的框部包括插口，所述插口容置將電源線、信號線以及微波線連接至所述電介質(zhì)襯底的外部端子。
12、 如權(quán)利要求l所述的天線陣，其中各所述電子電路為微波接收電路。
13、 如權(quán)利要求1所述的天線陣，其中所述電介質(zhì)襯底被各所述電子電路共用，并且所述天線陣形成一維天線陣。
14、 如權(quán)利要求13所述的天線陣，其中分別形成所述一維天線陣的多個天線陣被疊置以形成二維天線陣。
全文摘要
一種具有形成波導(dǎo)的兩個框架的天線陣。各框架包括板部和框部。所述板部包括彼此相鄰排列的凹槽。各凹槽具有開口端和閉合端。所述框部設(shè)置在所述板部的附近，所述框部具有開口部，該開口部以與所述凹槽延伸的方向以及所述凹槽排列的方向都垂直的方向開口。電介質(zhì)襯底被保持在所述兩個框架之間。所述電介質(zhì)襯底包括饋電線組和電子電路組，各電路具有分立的有源元件。所述電路從所述框架的任意一個的開口部暴露。所述框架利用所述電介質(zhì)襯底疊置使得所述凹槽形成所述波導(dǎo)。各電路被電磁地連接至相應(yīng)的一個波導(dǎo)。
文檔編號H01Q13/00GK101667681SQ20091016533
公開日2010年3月10日 申請日期2009年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月5日
發(fā)明者長山好夫 申請人:大學(xué)共同利用機(jī)關(guān)法人自然科學(xué)研究機(jī)構(gòu)