用于接收及/或發(fā)送極化通信信號(hào)的天線的制作方法
【專利說明】用于接收及/或發(fā)送極化通信信號(hào)的天線
[0001]發(fā)明領(lǐng)域和背景
[0002]本發(fā)明，在其一些實(shí)施例中，涉及一種裝置和衛(wèi)星天線，并且更具體地，但不排他地，涉及一種用于針對衛(wèi)星通信的車載天線的裝置和方法。
[0003]在各種形式的移動(dòng)平臺(tái)上，例如，在海上船只上和在陸地車輛上，實(shí)現(xiàn)寬帶通信系統(tǒng)，受到了越來越多的關(guān)注。使用具有安裝在車輛上的天線的寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)，天線被用于幫助形成與地球同步軌道中的天基衛(wèi)星的通信鏈路。天線形成由車輛運(yùn)載的通信終端的一部分。
[0004]需要具有從諸如飛機(jī)，輪船以及陸地車輛等移動(dòng)平臺(tái)以高精度跟蹤通信衛(wèi)星的能力的天線，特別是，用于優(yōu)化數(shù)據(jù)速率，以改進(jìn)下行鏈路傳輸?shù)男室约吧闲墟溌穫鬏數(shù)男?，?或防止干擾圍繞鄰近目標(biāo)衛(wèi)星的衛(wèi)星。這種天線允許具有相對高層次的加速度的移動(dòng)衛(wèi)星通信平臺(tái)(諸如飛機(jī)以及陸地車輛)從諸如地球同步衛(wèi)星的衛(wèi)星接收信號(hào)且/或?qū)⑿盘?hào)發(fā)送到諸如地球同步衛(wèi)星的衛(wèi)星。
[0005]為了從遠(yuǎn)程源收集信號(hào)且/或?yàn)榱讼蚱浒l(fā)送信號(hào)，有必要在考慮車輛的運(yùn)動(dòng)的同時(shí)保持天線指向衛(wèi)星。為了允許天線指向衛(wèi)星，車載天線被制造成跟蹤側(cè)到側(cè)的(方位)以及上和下(高度)。然而，應(yīng)該注意的是，為了避免干擾車輛上方平穩(wěn)的氣流或不利地影響車輛的美觀，車載天線的輪廓必須保持低位。
[0006]例如，公布于2008年9月25日的國際專利申請公布號(hào)W02008/114246，描述了一種用于與來自移動(dòng)的車輛的衛(wèi)星進(jìn)行通信的天線。該天線包括用于產(chǎn)生傳輸信號(hào)的發(fā)射機(jī)、主反射面和副反射面以及與用于引導(dǎo)傳輸信號(hào)朝向副反射面的發(fā)射機(jī)相關(guān)聯(lián)的波導(dǎo)。副反射面被配置用于重定向傳輸信號(hào)朝向主反射面；主反射面被配置用于朝向衛(wèi)星投影被重定向的傳輸信號(hào)作為天線波束。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，提供了一種用于使用圓極化傳輸信號(hào)與遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)進(jìn)行通信的天線。該天線包括主反射面和副反射面，面對副反射面且具有多個(gè)反饋點(diǎn)的波束成形元件，多個(gè)正交模變換器(OMT)，各自分別被連接到多個(gè)OMT中的一個(gè)的多個(gè)線性到圓極化元件，以及各自具有被連接到多個(gè)線性到圓極化元件中的另一線性到圓極化元件的近端和被連接到多個(gè)反饋點(diǎn)中的一個(gè)反饋點(diǎn)的遠(yuǎn)端的多個(gè)波導(dǎo)。波束成形元件的尺寸和形狀被設(shè)計(jì)成通過組合多個(gè)圓極化中間傳輸信號(hào)來形成在副反射面上產(chǎn)生第一橢圓形斑的橢圓波束，每一個(gè)圓極化中間傳輸信號(hào)源自多個(gè)波導(dǎo)中的另一波導(dǎo)且具有由多個(gè)線性到圓極化元件中的另一線性到圓極化元件轉(zhuǎn)換的極化?？蛇x地，該組合信號(hào)是KA波段信號(hào)。
[0008]可選地，由橢圓波束的電場矢量和圓極化中間傳輸信號(hào)限定的軸的幅度的比率至少大于1:3，例如約1:1。
[0009]可選地，天線還包括產(chǎn)生輻射能量的發(fā)射機(jī)，多個(gè)圓極化中間傳輸信號(hào)都源自該輻射能量，發(fā)射機(jī)位于主反射面的后面。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，提供了一種用于使用線性極化傳輸信號(hào)與遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)進(jìn)行通信的天線。該天線包括主反射面和副反射面，面對副反射面且具有多個(gè)反饋點(diǎn)的波束成形元件，多個(gè)正交模變換器(OMT)，以及各自具有被連接到多個(gè)OMT中的另一 OMT的近端和被連接到多個(gè)反饋點(diǎn)中的一個(gè)反饋點(diǎn)的遠(yuǎn)端的多個(gè)波導(dǎo)。波束成形元件的尺寸和形狀被設(shè)計(jì)成通過組合多個(gè)線性中間傳輸信號(hào)來形成在副反射面上產(chǎn)生第一橢圓形斑的橢圓波束，每一個(gè)線性極化中間傳輸信號(hào)源自多個(gè)波導(dǎo)中的另一波導(dǎo)且具有多個(gè)OMT中的另一 OMT的極化。可選地，該組合信號(hào)是KU波段信號(hào)。
[0011]可選地，波束成形元件包括公共饋電喇叭。
[0012]可選地，波束成形元件包括多個(gè)單獨(dú)的饋電喇叭。
[0013]可選地，波束成形元件具有帶有環(huán)繞多個(gè)反饋點(diǎn)的波狀輪廓的波束成形部分。
[0014]更可選地，波狀輪廓是圓的且連續(xù)的。
[0015]可選地，該天線是車載天線。
[0016]可選地，橢圓波束具有至少2.5:1的寬度長度比。
[0017]可選地，多個(gè)波導(dǎo)被安裝成遍歷位于主反射面的較下部分中適當(dāng)位置處的主反射面。
[0018]可選地，多個(gè)波導(dǎo)被安裝成在垂直于主反射面的共同軸上一個(gè)波導(dǎo)在另一個(gè)波導(dǎo)上面。
[0019]可選地，該天線還包括分束元件，其接收由發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的基帶信號(hào)并將多個(gè)信號(hào)輸出到多個(gè)OMT。
[0020]可選地，該天線還包括組合元件，該組合元件具有被連接到接收機(jī)的輸出端和各自分別被連接到多個(gè)OMT中的另一 OMT的多個(gè)輸入端。
[0021]更可選地，組合元件接收來自多個(gè)OMT的多個(gè)中間接收信號(hào)，將它們組合成單個(gè)接收通信信號(hào)，并且將單個(gè)接收信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)到接收機(jī)。
[0022]可選地，該天線還包括分束元件，其具有被連接到發(fā)射機(jī)的輸入端和各自分別被連接到多個(gè)OMT中的另一 OMT的多個(gè)輸出端。
[0023]可選地，多個(gè)波導(dǎo)中的至少一個(gè)波導(dǎo)具有彎曲通道，該彎曲通道具有相對于相應(yīng)的波導(dǎo)的中心軸成至少5度的彎曲角度。
[0024]可選地，多個(gè)圓極化中間傳輸信號(hào)具有共同的圓極化和共同的相位。
[0025]可選地，波束成形元件包括多個(gè)部分成錐形結(jié)構(gòu)，所述多個(gè)部分成錐形結(jié)構(gòu)具有形成共同輪廓的共同基座。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，提供了一種將信號(hào)以橢圓波束發(fā)送到遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)的方法。該方法包括將傳輸能量分成多個(gè)傳輸信號(hào)，將每個(gè)傳輸信號(hào)的線性極化分別轉(zhuǎn)換為圓極化以形成多個(gè)圓極化傳輸信號(hào)，分別在多個(gè)波導(dǎo)中的一個(gè)波導(dǎo)中引導(dǎo)每個(gè)圓極化傳輸信號(hào)，組合圓極化傳輸信號(hào)，以便產(chǎn)生橢圓波束，并將橢圓波束作為橢圓天線波束朝向遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)定向。
[0027]可選地，由橢圓波束的第一電場矢量限定的第一比率軸向比和由多個(gè)圓極化中間傳輸信號(hào)的第二電場矢量限定的第二比率軸向?yàn)橹辽?:3，例如約1:1。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，提供了一種將線性極化信號(hào)以橢圓波束發(fā)送到遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)的方法。該方法包括將傳輸能量分成多個(gè)傳輸信號(hào)，分別線性極化每個(gè)傳輸信號(hào)以形成多個(gè)極化傳輸信號(hào)，分別在多個(gè)波導(dǎo)中的一個(gè)波導(dǎo)中引導(dǎo)每個(gè)線性極化傳輸信號(hào)，組合線性極化傳輸信號(hào)以便產(chǎn)生橢圓波束，并將橢圓波束作為橢圓天線波束朝向遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)定向。
[0029]可選地，該組合通過公共饋電喇叭來進(jìn)行，其中多個(gè)波導(dǎo)被機(jī)械地連接到該公共饋電喇叭。
[0030]可選地，定向包括輻射第一橢圓形斑在副反射面上，且將橢圓波束重定向朝向主反射面，以便在主反射面上產(chǎn)生第二橢圓形斑。
[0031]更可選地，第一橢圓形斑具有至少2.5:1的寬度高度比。
[0032]更可選地，第二橢圓形斑具有至少3.5:1的寬度高度比。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，提供了一種用于從移動(dòng)的車輛與遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)進(jìn)行通信的天線。該天線包括主反射面和副反射面，每一個(gè)被分別連接成從單獨(dú)的極化元件接收來自多個(gè)極化信號(hào)的單獨(dú)信號(hào)的多個(gè)波導(dǎo)，具有各自被連接到多個(gè)波導(dǎo)中的另一波導(dǎo)的多個(gè)反饋點(diǎn)的波束成形元件，波束成形元件具有波束成形段，其尺寸和形狀被設(shè)計(jì)成同時(shí)輻射多個(gè)極化信號(hào)，以便形成在副反射面上產(chǎn)生第一橢圓形斑的橢圓波束。副反射面被放置成重定向橢圓波束朝向主反射面，以便于其上產(chǎn)生第二橢圓形斑。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，提供了從遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)接收信號(hào)的方法。該方法包括:經(jīng)由天線的多個(gè)波導(dǎo)中的一個(gè)波導(dǎo)引導(dǎo)多個(gè)中間通信信號(hào)中的每一個(gè)，多個(gè)中間通信信號(hào)經(jīng)由天線的反射面被反射到多個(gè)波導(dǎo)，分別將每一個(gè)中間通信信號(hào)的圓極化轉(zhuǎn)換為線性極化，從在線性極化中的每一個(gè)中間通信信號(hào)分離至少一個(gè)垂直極化信號(hào)和水平極化信號(hào)以產(chǎn)生多個(gè)彼此平行排列的線性極化信號(hào)的組，以及將組中的成員的總和的結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)到接收機(jī)。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，提供了一種用于將多個(gè)極化信號(hào)組合為橢圓波束的波束成形元件。波束成形元件包括多個(gè)反饋點(diǎn)，如孔，每一個(gè)反饋點(diǎn)被設(shè)置成連接到多個(gè)波導(dǎo)中的另一波導(dǎo)以及具有波狀輪廓的信號(hào)成形元件，該波狀輪廓用于使從多個(gè)反饋點(diǎn)(諸如孔)發(fā)射的多個(gè)通信信號(hào)成形為橢圓波束。
[0036]除非另有定義，否則本文使用的所有技術(shù)術(shù)語及/或科學(xué)術(shù)語具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同的含義。雖然以下描述了示例性的方法和/或材料，然而類似于或等同于本文描述的內(nèi)容的方法和材料也可以被用于本發(fā)明的實(shí)施例的實(shí)踐或測試中。在沖突的情況下，以本專利說明書(包括定義)為準(zhǔn)。此外，材料、方法和實(shí)施例僅是說明性的，并不一定旨在限定。
[0037]本發(fā)明的實(shí)施例的方法及/或系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)可以涉及手動(dòng)地，自動(dòng)地，或它們的組合來執(zhí)行或完成所選擇