專利名稱：具有可操縱天線單元的介質諧振天線陣列的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種介質諧振天線(DRA)陣列，在這種介質諧振天線陣中，各個DRA天線單元的圖案可與天線陣的圖案受到同步電子操縱(electronicallysteered)。
從1983年對介質諧振天線(DRA)的第一次系統研究“圓柱介質空腔天線”，[LONG，S.A.，McALLISTER，M.W.，和SHEN，L.C.“The Resonant CylindricalDielectric Cavity Antenna”，IEEE Transactions on Antennas and Propagation(IEEE有關天線和傳播的學報)，AP-31，1983，第406-412頁]開始，因為它的輻射效率高、與最常使用的傳輸線具有良好的匹配并且具有較小的物理尺寸“介質諧振天線-諧振頻率和帶寬常規(guī)設計關系及回顧”，[MONGIA，R.K.and BHARTIA，P.“Dielectric Resonator Antennas-A Review and General Design Relations forResonant Frequency and Bandwidth”，Intemational Journal of Microwave andMillimetre-Wave Computer-Aided Engineering(微波和毫米波計算機輔助工程的國際雜志)，1994，4，(3)，第230-247頁]，所以人們對其輻射圖案的興趣日益增長。
目前，據報道，大部分結構都采用在一基板上安裝一塊介質材料，該介質材料或者受到插入到基板之中的一個小孔的激勵“用作磁雙極子天線的由小孔饋電的矩形和三角形介質諧振器”，[ITTIPIBOON，A.，MONGIA，R.K.，ANTAR，Y.M.M，BHARTIA，P.和CUHACI，M“Aperture Fed Rectangular and TriangularDielectric Resonators for use as Magnetic Dipole Antennas”，Electronics Letters，1993，29，(23)，第2001-2002頁]，或者受到插入到介質材料中的一個探針的激勵“矩形介質諧振天線”，[McALLISTER，M.W.，LONG.S.A.和CONWAY G.L.“Rectangular Dielectric Resonator Antenna”Electronics Letters，1983，19，(6)，第218-219頁]。也有一些作者提出用傳輸線進行直接激勵“介質諧振天線的微波傳輸帶傳輸線激勵”，[KRANENBURG，R.A.和LONG，S.A.“Microstrip TransmissionLine Excitation ofDielectric Resonator Antennas”，Electronics Letters，1994，24，(18)，第1156-1157頁]。
利用一系列這些單饋電DRA來建立一個天線陣的概念已經得到了研究。例如，由兩個柱狀單饋電DRA組成的天線陣已經得到論證“柱狀介質諧振天線陣”，[CHOW，K.Y，LEUNG，K.W.，LUK，K.M.和YUNG，E.K.N.“Cylindrical dielectricresonator antenna array”，Electronics Letters，1995，31，(18)，第1536-1537頁]，隨后又擴展到由四個DRA組成的方矩陣“二維柱狀介質諧振天線陣”，[LEUNG，K.W.，LO，H.Y.，LUK，K.M.和YUNG，E.K.N.“Two-dimensional Cylindricaldielectric resonator antenna array”，Electronics Letters，1998，34，(13)，第1283-1285頁]。由四個交叉DRA組成的方矩陣也已得到了研究“圓極化交叉介質諧振天線陣”，[PETOSA，A.，ITTIPIBOON，A.和CUHACI，M.“Array ofcircular-polarized cross dielectric resonator antennas”，Electronics Letters，1996，32，(19)，第1742-1743頁]。由單饋電DRA組成的長線性天線陣也已得到研究，它或者由一個介質波導饋電“使用由介質波導裝置饋電的介質輻射體的實驗毫米天線陣”，[BIRAND，M.T.和GELSTHORPE，R.V.“Experimental millimetricarray u sing dielectric radiators fed by means of dielectric waveguide”，ElectronicsLetters，1983，17，(18)，第633-635頁]，或者由一個微波傳輸帶饋電“介質諧振天線的微波傳輸帶饋電系列天線陣的設計”，[PETOSA，A.，MONGIA，R.K.，ITTIPIBOON，A.和WIGHT，J.S.“Design of microstrip-fed series array of dielectricresonator antennas”，Electronics Letters，1996，32，(7)，第608-609頁]。最后的這個研究小組還發(fā)現了一種提高微波傳輸帶饋電DRA天線陣帶寬的方法“介質諧振天線的微波傳輸帶饋電系列天線陣帶寬的提高”，[PETOSA，A.，ITTIPIBOON，A.，CUHACI，M.和LAROSE，R.“Bandwidth improvement for microstrip-fed seriesarray of dielectric resonator antennas”，Electronics Letters，1996，32，(7)，第608-609則。值得注意的是，在上述這些出版物中并沒有對多路饋電DRA的概念或是天線陣單元操縱的概念進行論述。
在本發(fā)明人以前完成的工作“探針饋電介質諧振天線的波束操縱及單脈沖處理”，[KINGSLEY，S.p.和O’KEEFE，S.G.，“Beam steering and MonopulseProcessing of Probe-fed Dielectric Resonator Antennas”，IEE Proceedings-Radar，Sonar，and Navigation(IEE學報-雷達、聲納及導航)，146，3，121-125，1999]中說明了如何通過多個空間分離的饋電來驅動單個介質材料圓片，用以產生具有面對不同方向的多個波束的天線。對多個饋電的同時激勵意味著DRA能夠具有電子波束操縱和方向搜尋能力。此工作在本申請人所提出的美國專利申請?zhí)?9/431,548“可操縱波束多路饋電介質諧振天線”中被公開，該文中所公開的內容被引入作為本專利申請的參考文獻。
通過考慮由許多這種多路饋電DRA組成的天線陣的特性和優(yōu)點，本專利申請延伸到了Kingsley和O’Keefe所作的先前工作。本申請涉及寬范圍的天線陣幾何形狀。
一個天線陣是由許多簡單天線單元(如單極天線、雙極天線、碼片等)組成的集合(它們通常具有均勻的間距)。形成天線的單元排列可以呈線性、二維、圓形，等等。二維天線陣的形狀可以是矩形、圓形、橢圓形等。在一個天線陣中，各個單獨的天線單元都具有很寬的輻射圖案，但是，當它們被合成在一起時，作為一個整體的天線陣將具有相對來說窄得多的輻射圖案。更加重要的是，通過給這些天線單元設定不同的相位或時間延遲，就可利用電子手段控制天線陣圖案。這一點在雷達和天線中是最有用的功能。
對本申請中所涉及的各種輻射圖案加以區(qū)分是十分重要的。首先，當單獨考慮時，天線陣的各個天線單元都具有其自身的概念輻射圖案。這種天線單元圖案可被認為與揚氏狹縫干涉演示中一個光源的衍射圖案相類似。其次，作為一個整體的天線陣也具有一個概念輻射圖案，它被稱為天線陣排列因數，這個圖案是理想化的各向同性天線單元圖案的總和，該圖案被認為與揚氏狹縫干涉演示中的干涉圖案相類似。最后，由天線陣形成的實際輻射圖案(天線圖案)是天線單元圖案和天線陣排列因數的乘積。人們通常認為各個天線單元圖案、天線陣排列因數以及天線圖案都有一個其發(fā)射/接收具有最大增益的方向，而本發(fā)明的各個實施例就是為了尋求按照有用的方式來操縱這些方向。
天線陣中各個天線單元的輻射圖案是固定的，這樣，當天線陣排列因數面對向前(對準視軸)時，所合成的天線圖案就具有包括各個單獨天線單元的全部增益的優(yōu)點。實際上，天線陣的增益是各個天線單元增益的總和。但是，當天線陣排列因數被操縱偏離視軸時，天線陣的增益將會下降，因為天線陣排列因數被移動到各個單獨天線單元的圖案以外。這種情況只有在一個時候例外，即，當天線單元在天線陣平面中不定向的時候(例如單極天線)，但是由于它們是一些低增益天線單元，所以它們仍然存在著整體增益較低的問題。
本發(fā)明的各個實施例尋求提供一種介質諧振天線單元陣列，其中的每個天線單元都具有多個能量途徑，它們按照可使各個天線單元的輻射圖案受到操縱的方式連接。一種對一個天線單元圖案進行電子操縱的方法是，具有多個存在的波束并在它們之間切換，或者是將它們合成起來以實現所需的波束方向。在KINGSLEY，S.P.和O’KEEFE，S.G.的論文“探針饋電介質諧振天線的波束操縱及單脈沖處理”，[IEE Proceedings-Radar，Sonar，and Navigation(IEE學報-雷達、聲納及導航)，146，3，121-125頁，1999]中已描述了在涉及到圓柱形狀的單個介質諧振天線內使用多個探針的通常概念，該文被引入本申請以作為參考。
本申請人提請注意的是，在上述參考文獻中所說明的結果可以等價地應用在工作于任何寬頻率范圍之上的DRA中，例如，從1MHz到l000MHz，對光學DRA來說甚至更高。所述頻率越高，DRA的尺寸就越小，但是由以下將說明的探針/小孔的幾何形狀所實現的普通波束圖案可以在任何給定的頻率范圍內基本保持相同。利用具有高介電常數的介電材料，它也可以在1MHz以下的頻率上工作。
根據本發(fā)明的第一個方面所述，它提供了一種介質諧振天線單元的陣列，每個天線單元都由至少一個介質諧振器以及多個用于將能量送入和送出天線單元的饋電途徑組成，其中，每個天線單元的所述多個饋電途徑既可被單獨激活，也可被合成在一起激活，從而產生至少一個遞增地或連續(xù)地可操縱的天線單元波束，該波束可在一個預定角度內受到操縱，而且來自各個天線單元的波束也可被組合起來以形成至少一個天線陣波束，該波束也可在一個預定角度內受到操縱。
根據本發(fā)明的第二個方面所述，它提供了一種介質諧振天線單元的陣列，每個天線單元都由至少一個帶有接地基底的介質諧振器以及多個用于將能量送入和送出天線單元的饋電途徑組成，其中，每個天線單元的所述多個饋電途徑既可被單獨激活，也可被合成在一起激活，從而產生至少一個遞增地或連續(xù)地可操縱的天線單元波束，該波束可在一個預定角度內受到操縱，而且來自各個天線單元的波束也可被組合起來以形成至少一個天線陣波束，該波束也可在一個預定角度內受到操縱。
根據本發(fā)明的第三個方面所述，它提供了一種介質諧振天線單元的陣列，每個天線單元都由至少一個帶有接地基底的介質諧振器以及多個用于將能量送入和送出介質諧振器天線單元的饋電途徑組成，其中，每個天線單元的所述多個饋電途徑既可被單獨激活，也可被合成在一起激活，從而產生至少一個遞增地或連續(xù)地可操縱的天線單元波束，該波束可在一個預定角度內受到操縱。
所述天線陣可以配備適用于單獨地或合成地激活多個饋電途徑的電子電路，從而產生至少一個遞增地或連續(xù)地可操縱的波束，該波束可在一個預定角度內受到操縱。
另外，所述天線陣還可配備能夠以一預定相移或時間延遲來激活各個天線單元的另一個電子電路，從而產生一個可在一預定角度內受到操縱的天線陣排列因數。例如，對一個給定的天線陣排列因數方向(在這里，它與天線波束方向一致)來說，各個天線單元可被饋電以不同的相位或時間延遲(在實際中可以是不同的幅值)，這樣，當天線單元圖案被相加到一起時，會使天線圖案產生于一個預定方向中。對于不同的天線波束方向，給天線單元饋電的相位和幅值將是不同的。
通過提供一種可操縱DRA的天線陣，本發(fā)明力求使單個的天線單元圖案能夠與天線陣排列因數作為一個整體同步受到操縱，由此形成一個天線陣，其對于一個給定的天線陣排列因數方向來說具有最大天線單元增益或者至少有提高的天線單元增益。
天線陣單元可按基本線性的形式排列，也可以并排排列用以提供方位角波束操縱，或者也可上下排列以提供高度和方位角波束操縱。根據需要，各個天線單元可以均勻間隔，也可以不均勻間隔。而且線性天線陣也可以被排列成與彎曲或變形的表面一致的形狀。后面這種特性在諸如飛行器通信中具有潛在的重要意義。例如，通過使天線單元的線性天線陣與飛行器的機身有一致的形狀，并且將天線單元的波束圖案全部安排成相同的朝向而不管機身上各天線單元的實際方向，就可以使天線陣波束圖案與天線單元的波束圖案相一致，從而提高增益。另外，還可以提供一個介質透鏡以增強對方位角和/或高度的波束操縱的控制。
此外，天線陣的單元可被放置成環(huán)狀形式(如圓形)，或者被更加平常地放置成在一個表面上交叉的至少二維形式。各天線單元可以均勻間隔也可以不均勻間隔，并且可以排列成規(guī)則的柵格形式。如上所述，天線陣單元所處的表面可以與彎曲或變形的表面(例如飛機的機身)一致，并且各個天線單元可以單獨受到控制，以使天線單元的波束圖案全部安排成相同的朝向，而不管各個天線單元自身的物理方向如何。另外，還可通過提供一個介質透鏡以增強對方位角和/或高度的波束操縱的控制。
另外，天線陣的單元可被排列成一個三維立體天線陣，該天線陣可以為規(guī)則固體形狀(如球形、四面體形、立方體形、八面體形、二十面體形或十二面體形)的外輪廓，也可以為不規(guī)則固體形狀。在該三維立體天線陣中，各天線單元可以均勻間隔也可以不均勻間隔，并且可以排列成規(guī)則的柵格形式?？梢酝ㄟ^將線性天線陣的組合和/或平面天線陣上下疊放以形成立體天線陣，從而同時允許方位角和高度的波束操縱。另外，還可通過提供一個介質透鏡以增強對方位角和/或高度的波束操縱的控制。
通過將DRA天線單元相互上下疊放、或者通過形成一個多層DRA天線陣并對各天線單元適當通電，就可實現對高度的波束操縱。例如，在一個由柱狀多探針天線單元組成的豎直疊層結構中，每個天線單元都能夠自己操縱方位角中的天線單元波束，并且有可能通過為探針饋電以使所有天線單元形成面對同一方向的單元波束。當合成起來后，這些天線單元的波束會在所選擇的方向(其高度低于單個天線單元圖案的高度)中形成一個水平波束。通過改變(例如)天線單元饋電途徑的相位，就可以在高度方向中上下移動合成的波束。在更復雜的系統中，還可以提供線性單元天線陣的豎直疊層。
將所述天線陣作為一個整體使用可以方便地產生至少一個遞增地或連續(xù)地可操縱的波束，該波束可在一個完整360度圓的范圍內受到操縱。
天線陣中的各個天線單元也被方便地用于產生至少一個遞增地或連續(xù)地可操縱的波束，該波束可在一個完整360度圓的范圍內受到操縱。
可以通過額外或有選擇地提供電子線路以合成天線陣的各個獨立天線單元的饋電途徑，從而方便地使天線單元圖案與天線陣圖案在角度上得到同步操縱。
可以通過額外或有選擇地提供電子線路以為天線陣的各個單元提供至少兩個饋電途徑，從而在當天線陣被用于同時形成至少兩個天線陣排列因數時，各天線單元都可被激活以同時形成至少兩個天線單元波束，這些波束可與所述天線圖案(它是至少兩個天線陣排列因數之和)同步得到操縱。
一般來說，至少有兩個天線陣排列因數一起形成一個含有兩個主波瓣的天線圖案。
當利用常規(guī)天線陣來同時形成至少兩個波束時，必須利用一個(或多個)電源分離器/合成器(它們都是體積大、耗電多的設備)來驅動各個天線單元以將至少兩組用于天線單元的相位和振幅合成起來。而本發(fā)明的實施例則可通過將一組相位和振幅與各個DRA天線單元的一個特定饋電途徑連接并將另一組相位和振幅與各天線單元的另一個饋電途徑相連，從而簡單地實現相同的效果。
各個天線單元的饋電途徑可以包括電纜、光纖連接、印刷電路軌跡或者任何其它的傳輸線技術，它們可以具有預定的不同有效長度，以便于在各個天線單元的饋電途徑中插入不同的時間延遲，并借此提供波束操縱控制。通過電氣地、電子地或機械地控制和改變傳輸線的有效長度，例如，通過將附加長度的傳輸線接入基本傳輸線或與基本傳輸線斷開，延遲就可以得到控制和改變。
作為選擇或附加，通過單獨調整各個天線單元的饋電途徑的相位，例如，可通過在傳輸線中加入二極管移相器、鐵氧體移相器或其它類型的移相器，也可實現對波束的操縱。附加控制可通過改變傳輸線中信號的振幅而得到實現，例如，在傳輸線中加入衰減器。
向各天線單元饋電的機構可以引入一個由移相器組成的阻性波束形成矩陣(a resistive beamforming matrix)，以在各個天線單元的饋電途徑中插入不同的相位延遲。作為選擇或附加，可在天線單元的饋電機構中引入一個混合矩陣(如Butler矩陣)，用以根據多個天線單元形成多個波束。Butler矩陣是一個并聯RF波束形成網絡，它可從含有N個天線單元的矩陣中形成N個連續(xù)的波束。該網絡使用定向耦合器、多個固定相差以及多個傳輸線。除了這些元件的接入損耗以外，這種網絡是無其它損耗的。其它類型的RF波束形成網絡也已存在。
作為選擇或附加，可以給天線單元電子地或以其它方式添加“加權”或“窗口”功能，用以控制天線陣排列因數副瓣。平等地激勵所有天線單元可以得到一個均勻的孔徑分布，它將導致較高的天線陣排列因數副瓣電平。利用窗口功能可以使朝向天線陣邊緣的天線單元比位于中央的天線單元貢獻更少的天線陣排列因數，從而減少這些副瓣電平。
作為選擇或附加，可以給天線單元電子地或以其它方式添加“誤差”或“校正”功能，用以控制嵌入單元、互耦、表面波以及其它干擾效果。簡單天線陣理論認為，所有天線單元的行為是相同的。但是，朝向天線陣邊緣放置的那些天線單元可能由于上述原因而與中央附近的天線單元具有不同的行為。例如，中央處的天線單元會與其兩例的天線單元產生互耦，而對位于邊緣的天線單元來說，其一側則沒有相鄰天線單元。通過增加一個校正因子，就可對這些誤差效果進行測量和校正。
可以將天線陣的各個天線單元與一個波束形成機構相連，用以產生一個天線陣排列因數，或者也可將天線陣的各個天線單元與多個波束形成機構相連，用以同時產生多個天線陣排列因數。
天線陣的單元可被放置成允許實現各種極化，如垂直極化、水平極化、圓極化或其它任何包括可切換極化或其它可控制極化在內的極化方式。例如，本申請引入了“圓極化介質諧振天線陣”，[MONGIA，R.K.，ITTIPIBOON，A.，CUHACI，M.和ROSCOE D.“Circular Polarised dielectric resonator antennas；Electronics Letters，1994，30，(17)，第1361-1362頁]；以及“圓極化柱狀介質諧振天線”，[DROSSOS，G，Wu，Z.和DAVIS，L.E.“Circular Polarized CylindricalDielectric Resonator Antenna”，Electronics Letters，1996，32，(4)，第281-283.3，4，頁]中所公開的內容作為參考文獻，在這兩篇文獻中記載了被相互呈90度角安裝在輻板上并且在圓形截面的介質片中同時得到饋電的兩個探針如何能夠在得到反相饋電時產生圓極化。另外，本申請還引入了“可切換柱狀介質諧振天線”，[DROSSOS，G，Wu，Z.和DAVIS，L.E.“Switchable Cylindrical Dielectric ResonatorAntenna”，Electronics Letters，1996，32，(10)，第862-864頁]中所公開的內容以作為參考文獻，該文獻中記載了如何通過使探針導通和關閉以實現極化。
可以通過額外或有選擇地提供電子線路或計算機軟件，以在當采用數字波束形成技術時，使天線陣的各個獨立天線單元的饋電途徑能夠按照這樣一種方式方便地受到控制，即，使天線單元的圖案與天線陣排列因數在角度上得到同步操縱。
當天線陣的各個天線單元與一個獨立的發(fā)射機模塊、獨立的接收機模塊或者獨立的發(fā)射/接收機模塊相連時，則可采用數字波束形成技術來形成任何所需形狀的多個可操作天線陣排列因數，它們在方位角和高度方面都是可操縱的。
在使用常規(guī)天線陣(模擬波束形成)的情況下，單個發(fā)射機或接收機沿著各個路徑被分配給具有適當相位和振幅修正的各個天線單元。而在使用數字波束形成的情況下，各個天線單元自身都擁有發(fā)射機或接收機，并且受到計算機的指示以形成適當的相位和振幅設定。在接收情況下，各個接收機都具有自己的A/D轉換器，其輸出可被用于形成幾乎任何所需的波束形狀、同時形成許多不同的波束、或者甚至被保存在計算機中用于在以后的某些時候之后形成波束。
利用數字波束形成技術并通過適當的電子或軟件控制，可以同時形成許多這樣的天線陣排列因數。為了消除給定方向中的干擾、多路徑或其它不需要的信號，這些天線陣排列因數中可含有一個或多個無效位。另外，可以對DRA天線單元圖案進行調整以消除一些或全部不需要的信號。例如，在數字波束形成天線陣具有N個天線單元的情況下，它通常具有N-1個自由度，因而就可以排除來自N-1個不同方向的干擾信號。在本發(fā)明的實施例中，各個DRA天線單元在其輻射圖案中也可以含有至少一個無效位，它可以將至少一個來自其它方向的干擾信號排除。數字波束形成的天線陣圖案也可被實時地在線形成，或者在使用已記錄的接收數據的情況下，在以后離線形成。
天線陣圖案的操縱以及與其同步的天線單元圖案的操縱最好能夠在一個完整的360度圓周內得到執(zhí)行。
在本發(fā)明一個實施例中，通過在多個介質諧振器單元中加入多個導電墻，就可將其分成多個段，例如在USSN 09/431,548中對其說明的那樣。在本申請人的共同未決UK專利申請(申請?zhí)?005766.1，申請日2000年3月11日)以及國際專利申請(申請?zhí)朠CT/GB01/00929，申請日2001年3月2日)名稱都為“多分段介質諧振天線”中對其有更加詳細的說明，后面兩篇文獻中所公開的全部內容被引入本發(fā)明以作為參考。
在本發(fā)明的其他實施例中，可以額外地提供至少一個內部或外部單極天線或任何其它擁有圓形軸對稱圖案的天線，將該天線與至少一個介質諧振天線單元合并起來，可以消除后瓣區(qū)域，或者可以解決任何前后互相干擾的問題(這種情況有可能在具有余弦形或8字形輻射圖案的介質諧振天線中出現)。單極或其他圓形對稱天線可居中地被放置在介質諧振器單元內，也可被安裝在介質諧振器之上或之下并可由電子線路激活。在包括一個中空環(huán)形諧振器的實施例中，單極天線或其他圓形對稱天線可被放置在中心空腔處。通過對任何實際饋電途徑(最好是一組對稱的饋電途徑)進行電子或邏輯合并，也可以形成一個“虛擬”單極天線。
可以用具有綜合正介電常數k的任何適當介質材料或不同介質材料的組合來形成介質單元或構成該單元的介質諧振器。不同的天線單元或諧振器可由具有不同介電常數k的不同材料制成，或者由相同的材料制成。類似地，天線單元或諧振器可以具有相同的物理形狀，也可以具有不同的形狀或其他適當形式。在優(yōu)選實施例中，k至少為10，它也可以至少為50或者甚至至少為100。k甚至還可以很大，例如，大于1000，但是，可用的介質材料趨向于限制這種情況在低頻中使用。介質材料可以包括液態(tài)、固態(tài)、氣態(tài)、等離子態(tài)或者其他任何處于中間狀態(tài)的材料。介質材料可以比其嵌入處四周的材料具有更低的介電常數。
饋電可以采用多個導電探針的形式，這些導電探針包含在介質諧振器之內或者被靠著介質諧振器放置，或者是上述兩種放置方式的組合。也可以利用接地基底中所提供的多個小孔饋電路徑進行饋電。小孔饋電在介質材料之下的接地基底中是不連續(xù)的(通常為矩形)，它通常由其下的微波輸送帶傳輸線激勵。微波輸送帶傳輸線通常被印在基底的下側。在饋電采用探針形式的情況下，它們通常為延長的形式?？墒褂玫奶结樀睦影氈鶢顚Ь€，它通常平行于介質諧振器的縱向軸。也可采用其他的探針形狀(已經得到測試)，包括粗圓柱、非圓形截面、細豎直板，甚至頂部帶有導電“帽”的細豎直導線(類似于蘑菇狀)。探針也可以含有金屬化細條，此細條被放置在介質之內或者靠著介質放置，也可以組合放置。一般來說，如果具有正確位置、大小并且得到正確饋電，放置在介質之內或者靠著介質放置、或者組合放置的任何導電單元都會激勵出諧振。不同的探針形狀會引起不同帶寬的形狀，因而可將探針按照各種位置和各種方向放置(俯視時，沿徑向與中心具有不同的距離，并且與中心的夾角不同)在介質諧振器之內或靠著介質諧振器或者組合放置，從而滿足特定的環(huán)境。另外，還可以在介質諧振器內或靠著介質諧振器或者以組合方式放置一些探針，這些探針不是與電子線路連接，而是被動地對動態(tài)諧振天線的發(fā)射/接收特性產生影響，例如，通過感應的方式。
通常，在饋電包括單極天線饋電的情況下，則適當的介質諧振器單元或介質諧振器必須與一個接地的基底聯合使用，例如，可將其放置在接地基底之上，或者用一個小的空氣間隙或其他介質材料層將它們隔離開。另外，在饋電包括雙極饋電的情況下，則不需要接地基底。本發(fā)明的實施例可以使用單極天線為介質單元或帶有接地基底的諧振器饋電，也可以使用雙極天線為介質單元或不帶有接地基底的諧振器饋電。這兩種饋電類型都可在同一天線中使用。
在提供有接地基底的情況下，介質諧振器可被直接放置在接地基底旁邊或之下，或者也可以在諧振器和接地基底之間提供一個小的間隙。此間隙可以是空氣間隙，或者也可以是其中注入了其他的固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)介質材料的間隙。
本發(fā)明所述的天線陣可以與多個發(fā)射機或接收機一起工作，這里所用的術語“發(fā)射機”或“接收機”，其含義分別是指可作為電子信號源并可通過天線陣發(fā)射信號的設備以及可接收和處理通過電磁輻射與天線陣通訊的電子信號的設備。發(fā)射機和/或接收機的數目可以與被激活天線單元的數目相等，也可以不相等。例如，每個天線單元可連接有各自的一個發(fā)射機和/或接收機(即，一個天線單元配備一個發(fā)射機和/或接收機)，也可以將單個發(fā)射機和/或接收機連接到單個天線單元(即，一個發(fā)射機和/或接收機在各天線單元之間切換)。在另一個例子中，可以將一個發(fā)射機和/或接收機(同時)與多個天線單元相連。通過連續(xù)改變各天線單元之間的饋電功率，就可以連續(xù)操縱天線陣的波束和/或定向靈敏度。可以有選擇地將一個發(fā)射機和/或接收機與多個不相鄰的天線單元連接起來。在另外一個例子中，一個發(fā)射機和/或接收機被與多個相鄰或不相鄰的天線單元連接起來，其目的是為了對已生成或已檢測的輻射圖案產生增強的效果，或者是為了允許使天線陣能夠同時在多個方向上進行發(fā)射和接收。
天線單元的陣列可簡單地由空氣或類似物環(huán)繞，或者也可被浸入其介電常數處于空氣的介電常數與天線單元自身的介電常數之間的導電介質之中。在后一種情況下，天線單元之間的有效隔離距離被縮短，因此可將導電介質安排成可以起到介質透鏡的作用。例如，如果將任何類型的天線陣浸入具有相對介電常數Er的導電介質中，則陣列的尺寸可以被縮小√Er。
通過尋求提供這樣一種由多個介質諧振器單元組成的天線陣，其中每個天線單元都能夠產生多個波束，這些波束可被單獨選擇或被同時形成，并且可根據需要按照不同的方式組合，從而使本發(fā)明的實施例具有以下有益效果i)通過選擇驅動不同的探針或小孔，就可將天線陣和各個天線陣單元做成能夠在多個預選方向之一中(例如，在方位角中)進行發(fā)射和接收。此舉的優(yōu)點在于，通過使天線單元具有最大單元增益，就可讓天線陣的增益總能保持最大化。而在利用常規(guī)天線陣(例如，由雙極天線組成)的情況下，隨著天線陣排列因數被操縱遠離正前方的‘視軸’位置，增益將會因天線陣排列因數被移出天線單元的圖案而下降。例如，常規(guī)的雙極天線陣列不能夠在雙極天線平面中的360度內受到操縱，因為在某些點上，通常是在90的操縱角上，天線陣排列因數會落入天線單元圖案的無效區(qū)域之中。
ii)通過對天線單元饋電途徑的輪流切換，并且同時輪流切換天線陣的波束圖案，就可使合成的天線輻射圖案以遞增的角度旋轉。這種波束操縱方法對于無線通訊、雷達以及導航系統具有明顯的實用性。
iii)通過將兩個或多個饋電途徑同時結合，就可將天線單元的波束形成于任意的方位角方向上，從而與形成在任意方向上的天線陣排列因數相匹配，這樣就可以對波束形成過程進行更加精確的控制，同時還能保持增強的或者最大天線增益。
iv)通過同時電子化地連續(xù)改變兩個或多個饋電途徑的能量分配/合成，就可對天線單元的波束與受到連續(xù)操縱的天線陣排列因數一起進行同步連續(xù)操縱。
v)當處于不同方向的至少兩個波束利用此天線陣被同時形成時，則可將天線單元中的多個饋電途徑放置成能夠一次形成多個波束，以與天線陣排列因數相匹配。
vi)可以利用一個附加的內部或外部單極天線或任何其它擁有圓形軸對稱圖案的天線來消除或者減少天線陣的后瓣區(qū)域，由此解決例如線性天線陣列中的任何前后互相干擾的問題。
為了使本發(fā)明得到更好地理解，并且為了說明本發(fā)明是如何得到實現的，以下將參考例子并結合附圖對其進行說明

圖1顯示出了由四個可操縱DRA天線單元組成的一個線性天線陣，在1325MHz的額定工作頻率下，這些天線單元的間距為λ/2；圖2是圖1所示天線陣的寬面(視軸)圖案的計算值與測量值的比較；圖3是圖1所示天線陣的端射圖案的計算值與測量值的比較；圖4是圖1所示的天線陣單元在當天線陣排列因數從寬面開始按照一個方向行進時采用單饋電激勵與雙饋電激勵的比較；圖5是圖1所示的天線陣單元在當天線陣排列因數從寬面開始按照與圖4相反方向行進時采用單饋電激勵與雙饋電激勵的比較；圖6是圖1所示天線陣行進至約45度時的理論圖案和測量圖案的比較結果；圖7的示意圖顯示出了由在一個垂直結構中相互上下疊放的四個多分段復合DRA組成的第一天線陣；圖8是圖7所示的多分段復合DRA之一的平面圖；圖9是圖7所示天線陣的高度圖案；圖10是圖7所示天線陣的第一方位角圖案；圖11是圖7所示天線陣的第二方位角圖案；圖12的示意圖顯示出了由在一個垂直結構中相互上下疊放的四個多分段復合DRA組成的第二天線陣。
圖1顯示出了由四個DRA單元1組成的一個天線陣，每個DRA單元都裝配有四個內部探針2a、2b、2c和2d，這四個DRA單元都被安裝在一個接地的基底3上。天線陣單元1之間的間距為某一波長的一半。對天線圖案的操縱是通過利用電源分離器/合成器(未示出)以及電纜(未示出)延遲來驅動天線單元而得以實現的。對天線單元圖案的操縱則是通過在探針2之間進行切換或是利用電源分離器/合成器同時驅動兩個探針2而得以實現的。
當受到優(yōu)選的HEM11δ模式(它是一種混合電磁諧振模式，其輻射方式類似于水平磁雙極天線的輻射方式)的激勵時，各個DRA單元1將產生垂直極化的具有余弦形狀或8字形形狀的輻射圖案。
當一個寬面(視軸)天線圖案是利用各個天線單元1中的一個探針2形成時(在這種情況下，是圖1所示各個DRA單元1中的上部探針2a)，所產生的圖案基本上與理論預測的情況一致，如圖2所示。
通過切換至各個DRA單元1的探針2b(它在天線單元內相對于用于寬面操作的探針2a呈90度放置)，還可使圖1所示的天線陣工作于端射模式。同樣，-它所產生的圖案也與理論情況相符的很好，如圖3所示。切換探針以使天線陣進入端射模式是一項重要的功能，因為它能夠使天線行進整個360度。當相對的內部DRA探針被用于相反方向的端射時，除了左右反向以外，所獲得的圖案幾乎與圖3相同。
可以通過在各個天線單元1內的各探針2的饋電途徑中插入電纜延遲以操縱天線陣排列因數。圖4顯示出了將天線圖案從寬面開始在方位角中按照給定方向轉動額定的41.5度時的結果(其目的是轉動45度角，但是可用的電纜不允許精確地完成這個舉動)。一開始，用于形成寬面圖案的探針2a被使用-它代表了在沒有單元操縱可用時的天線陣常規(guī)情況。圖4中還示出了當使用各DRA單元1中的兩個探針2a、2b來使天線單元的圖案轉動約45度時所測得的圖案。由于通過與天線陣的圖案一起同步操縱單元1而造成的天線陣增益的提高是非常明顯的。應該注意，在使用兩個探針的情況下，電源分離器中會有約1dB的額外損耗，從而使實際情況好于圖4中所示的情況。從圖4中還可以看出，天線圖案得到了有明顯的改進，尤其是140度附近一個大的副瓣受到了很大的衰減。這也說明了單元波束操縱的另一個好處。
圖5中示出了向寬面的另一側轉動約45度的情況。從圖5中可以看出，其結果幾乎是圖4所示情況的“鏡像”，而且在單元轉動中造成的增益提高和主要副瓣衰減的現象被再次實現。
通過對用于測量天線圖案的網絡分析儀的終端之間的S12傳輸損失進行測量，就可以確定出由天線單元波束操縱所帶來的增益恢復的好處，其總結如下圖案 預期值 測量值寬面圖案的S12傳輸損耗 -52.1dB 52.1dB45度圖案的S12傳輸損耗，單探針 -54.8dB-54.9dB45度圖案的S12傳輸損耗，雙探針 -53.8dB-53.9dB歸一化之后的結果圖案 預期值 測量值歸一化的寬面增益(參考值) 0.0dB 0.0dB天線陣轉動45度(減去0.2dB的電纜損耗) -2.5dB -2.6dB天線陣&單元都轉動45度(減去1.0dB的分離器損耗) -0.0dB -0.6dB如果只將天線陣轉動45度，由于天線單元1的余弦形圖案，所以可以預期視軸上的增益將下降2.5dB。所測得的結果在上述預期結果的0.1dB范圍內-即，2.6dB。其中，電纜損失已被扣除。當將天線單元1也轉動45度時，理論上增益應該返回至寬面的增益附近。所測得的結果在上述預期結果的0.6dB范圍之內，這個差異主要緣于41.5度的實際轉角與45度的額定轉角之間的差異。
為了測試兩探針操縱的圖案是否如預期所愿，可以用理論上兩個探針的計算圖案與圖4中測量得到的兩探針圖案進行比較。比較結果在圖6中被示出，該圖表明了測量結果與理論結果的一致性保持的很好。
圖7顯示了由多分段復合DRA單元10組成的一個垂直疊放的天線陣，每個DRA單元都被放置在一個接地基底11上，并且含有多條饋送途徑12以用于將能量送入和送出DRA單元10。如圖8所示，每個多分段復合DRA 10都含有三個一般的梯形介質諧振器13、13’、13”，它們按照普通的半六角形結構排列在接地的基底11上，介質諧振器13、13’、13”的相鄰側面相互被一個導電壁14隔開。如圖8所示，各個DRA 10的后面都配有一個導電后擋板15。各介質諧振器13、13’、13”都含有一個單極饋電探針12，這些饋電探針12既可被單獨激勵，也可通過與其相連的電子線路(未示出)以組合的形式被激勵，從而產生至少一個遞增地或連續(xù)地可操縱的波束，該波束可在方位角中轉動一個預定的角度α。
當四個這樣的DRA單元10被放置成如圖7所示的垂直陣列并且以適當的方式受到饋電探針12的激勵時，就可以產生能夠在高度φ和方位角α中操縱的波束。各DRA單元10被垂直地以額定間隔λ/2分開，其中λ是所產生波束的波長。本例中沒有提供加權或窗口功能，因此，預計副瓣電平較高。通過增加天線陣中DRA單元10的數目，或者提供加權/窗口功能，就可以對副瓣進行改善。本例中，各個DRA單元10的回波損耗好于-20dB。
參考圖9，其中顯示了在僅激活各個DRA單元10的中央介質諧振器13’的情況下，圖7和圖8所示天線陣的高度圖。垂直波束寬度由4單元天線陣排列因數決定，在-3dB的水平時，所述寬度約為25°。后瓣16在一定程度上由背擋板15的尺寸決定，在本例中約為-27dB。
將各介質諧振器13、13’、13”分開的導電壁14的長度可用于幫助確定方位角圖案的波束寬度。不明顯凸出到DRA單元10的各介質諧振器13、13’、13”以外的短壁14趨向于給出90°的單元波束寬度。凸出到DRA單元10的各介質諧振器13、13’、13”以外較遠的長壁14則可將波束寬度降低到40°。如預計的一樣，天線陣排列因數波束寬度幾乎與各個單元的波束寬度相同。
圖10顯示了在激活各個DRA單元10的中央介質諧振器13’的情況下所測得的圖7和圖8所示天線陣的方位角圖案。其中使用了帶有短壁14(它剛剛凸出到各個介質諧振器13、13’、13”以外)的DRA單元10，因此其波束寬度約為90°。與前面所述的狀態(tài)一樣，后瓣17約為-25 dB。
圖11顯示了在激活各個DRA單元10的左手邊介質諧振器13的情況下所測得的圖7和圖8所示天線陣的方位角圖案。從圖11中可以看出，天線陣排列因數被轉過約75°，并且后瓣17要差于圖10，約為-13dB。
圖7和圖8所示的天線陣可被用作GSM移動通信網絡中的基站天線，它可以在方位角和高度上進行波束操縱。高度圖案由天線陣的排列因數控制。通過以各種組合或獨立的方式向DRA單元10中的各介質諧振器13、13’、13”饋電，或者通過為導電壁14選擇適當的長度，則可控制方位角圖案。這種基站天線可被設計成多種規(guī)范以用于常規(guī)的第二代GSM系統。該天線約為10cm寬、80cm高、5cm深，它可以產生三個獨立的方位角波束(這些波束可被合并和操縱，或者可以用于定向搜索)，其中每個波束都具有10-15°的高度圖案。每個波束可在160MHz頻段之內的一個獨立頻率上使用。通過采用適當的陶瓷以作為介質諧振器13、13’、13”的材料，就可以實現低損耗。
對于方位角中的整個360°波束操縱來說，可以采用由四個DRA單元20組成的天線陣，其中每個DRA單元20都含有六個梯形介質諧振器21，它們按照六角形結構排列，并且被導電壁22分隔開，如圖12所示。
權利要求
1.一種介質諧振天線單元陣列，其中各天線單元都由至少一個介質諧振器以及多個用于將能量送入和送出所述天線單元的饋電途徑組成，其特征在于，所述各個天線單元的饋電途徑既可被單獨激活，也可被組合在一起激活，從而產生至少一個遞增地或連續(xù)地可操縱的天線單元波束，該波束可在一個預定角度內受到操縱，而且來自所述各天線單元的波束也可被組合起來以形成至少一個天線陣波束，該波束也可在一個預定角度內受到操縱。
2.一種介質諧振天線單元陣列，其中每個天線單元都由至少一個帶有接地基底的介質諧振器以及多個用于將能量送入和送出所述天線單元的饋電途徑組成，其特征在于，所述各個天線單元的饋電途徑既可被單獨激活，也可被合成在一起激活，從而產生至少一個遞增地或連續(xù)地可操縱的天線單元波束，該波束可在一個預定角度內受到操縱，而且來自各天線單元的波束也可被組合起來以形成至少一個天線陣波束，該波束也可在一個預定角度內受到操縱。
3.一種介質諧振天線單元陣列，其中每個天線單元都由至少一個帶有接地基底的介質諧振器以及多個用于將能量送入和送出所述天線單元的饋電途徑組成，其特征在于，所述各個天線單元的饋電途徑既可被單獨激活，也可被合成在一起激活，從而產生至少一個遞增地或連續(xù)地可操縱的天線單元波束，該波束可在一個預定角度內受到操縱。
4.如上述權利要求中的任何一個所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述天線陣配備有適用于單獨或合成激活饋電途徑的電子電路，用以產生至少一個遞增地或連續(xù)地可操縱的波束，該波束可在一個預定角度內受到操縱。
5.如上述權利要求中的任何一個所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述天線單元按照基本線性的形式放置。
6.如權利要求5所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述天線單元被并排放置。
7.如權利要求5所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述天線單元被上下放置。
8.如權利要求6或7所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述線性形式與一彎曲或變形的表面形狀一致。
9.如權利要求1至4中的任何一個所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述天線單元按照環(huán)狀形式放置。
10.如權利要求9所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述天線單元被按照基本圓形的形式放置。
11.如權利要求1至4中的任何一個所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述天線單元以在一個面上交叉的至少兩維的形式放置。
12.如權利要求11所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述天線單元被以柵格的形式排列。
13.如權利要求11或12所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述面與一個彎曲或變形的表面形狀一致。
14.如權利要求1至4中的任何一個所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述天線單元被排列成三維立體陣列。
15.如權利要求14所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述立體陣列的外輪廓基本上為從含有球形、四面體形、立方體形、八面體形、二十面體形以及十二面體形的組中選擇出來的規(guī)則固體形狀。
16.如權利要求14所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述立體陣列的外輪廓基本上為多面固體的形式。
17.如權利要求14所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述立體陣列的外輪廓為不規(guī)則固體的形式。
18.如權利要求14至17中的任何一個所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述立體陣列是通過將線性陣列的組合和/或平面陣列上下疊放而形成的。
19.如上述權利要求中的任何一個所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述天線單元被規(guī)則地相互分隔開。
20.如權利要求1至18中的任何一個所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述天線單元被不規(guī)則地相互分隔開。
21.如上述權利要求中的任何一個所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于還包括一個用于控制至少一個波束的介質透鏡。
22.如上述權利要求中的任何一個所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于它還配有能夠以一預定相移或時間延遲來激活各個天線單元的電子線路，用以產生一個可在一預定角度內受到操縱的天線陣排列因數。
23.如上述權利要求中的任何一個所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于它還配有能夠將至少一部分天線單元的饋電途徑組合起來的電子線路，以使一個已產生的天線單元波束圖案在一個角度內與一個已產生的天線陣波束圖案一起同步地可操縱。
24.如上述權利要求中的任何一個所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于它還配有電子線路用以為各個獨立的天線單元提供至少兩個饋電途徑，從而在當用所述天線陣同時形成至少兩個天線陣排列因數時形成一具有兩個主瓣的天線波束圖案，所述各天線單元都可被激活以同時形成至少兩個天線單元波束，這些波束可與所述天線圖案同步得到操縱。
25.如權利要求8或13或基于它們的任何一個權利要求所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于它還配有電子線路用以單獨或組合地激活饋電途徑，從而使所述天線單元產生位于同一方向的所有點上的多個單元波束，而且與彎曲或變形的表面無關。
26.如上述權利要求中的任何一個所述的天介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述饋電途徑用于在各個天線單元的饋電中提供預定的時間延遲。
27.如權利要求26所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述饋電途徑與電纜、光纜、印刷電路軌跡或者其它任何傳輸線相連，各個饋電途徑都具有一個有效長度，通過改變此長度可以在天線單元的饋電中提供不同的時間延遲。
28.如權利要求27所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述傳輸線的有效長度是通過電子地接入或斷開傳輸線的附加長度而被改變的。
29.如權利要求27所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述傳輸線的有效長度是通過電氣地接入或斷開傳輸線的附加長度而被改變的。
30.如權利要求27所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述傳輸線的有效長度是通過機械地接入或斷開傳輸線的附加長度而被改變的。
31.如上述權利要求中的任何一個所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述饋電途徑配有用于單獨調整沿饋電途徑輸送給各個天線單元的能量信號的相位的裝置。
32.如權利要求31所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述相位調整裝置為二極管移相器、鐵氧體移相器或任何其他類型的移相器。
33.如上述權利要求中的任何一個所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述各個天線單元都與一個獨立的發(fā)射機模塊或接收機模塊相連，而且各發(fā)射機模塊或接收機模塊受到諸如計算機的任何裝置的控制，以對輸送給天線單元或從天線單元接收到的信號產生預定的相位和/或幅度修正，用以對天線陣波束圖案進行操縱。
34.如上述權利要求中的任何一個所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述可操縱波束可在一個完整的360度圓內得到操縱。
35.如上述權利要求中的任何一個所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于它還包括能夠將多個天線單元的饋電機構組合起來用以形成總和及差分圖案的電子線路，從而允許實現多達360度的無線電測向能力。
36.如上述權利要求中的任何一個所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于它還包括能夠將多個天線單元的饋電機構組合起來以形成振幅和/或相位比較結果的電子線路，從而允許實現多達360度的無線電測向能力。
37.如上述權利要求中的任何一個所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述饋電機構采用多個導電探針的形式，這些導電探針包含在介質諧振天線單元之內或者靠著介質諧振天線單元放置，或者將前述兩種放置方式結合起來放置。
38.如權利要求2或3或最終基于權利要求2或3的權利要求4至36中的任何一個所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述饋電機構采用在接地基底中提供多個小孔的形式。
39.如權利要求38所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述小孔在介質諧振天線單元之下的接地基底中被以不連續(xù)的方式形成。
40.如權利要求39所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述小孔的形狀為普通的矩形形狀。
41.如權利要求38所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于在待被激勵的各個所述小孔之下有一微波帶傳輸線。
42.如權利要求41所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述微波帶傳輸線被印在所述基底遠離介質諧振器單元的一例上。
43.如權利要求37所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于有預定數目的包含在介質諧振天線單元之內或靠著介質諧振天線單元放置或者以這兩種方式組合起來放置的探針不與所述電子線路相連。
44.如權利要求43所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述探針是沒有終結的開環(huán)電路。
45.如權利要求43所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述探針由包括短路在內的任一阻抗負載終結。
46.如上述權利要求中的任何一個所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述介質諧振單元由至少一種介電常數k≥10的介電材料形成。
47.如上述權利要求中的任何一個所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述介質諧振單元由至少一種介電常數k≥50的介電材料形成。
48.如權利要求1至45中的任何一個所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述介質諧振單元由至少一種介電常數k≥100的介電材料形成。
49.如上述權利要求中的任何一個所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述介質諧振單元由一種液體或凝膠材料構成。
50.如權利要求1至48中的任何一個所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述介質諧振單元由一種固體材料構成。
51.如權利要求1至48中的任何一個所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述介質諧振單元由一種氣體材料構成。
52.如上述權利要求中的任何一個所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于單個發(fā)射機或接收機被與多個天線單元連接。
53.如權利要求1至51中的任何一個所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于多個發(fā)射機或接收機各自與相應的多個天線單元連接。
54.如權利要求1至51中的任何一個所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于單個發(fā)射機或接收機被與多個不相鄰的天線單元連接。
55.如上述權利要求中的任何一個所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于所述各個天線單元都是一個復合介質諧振天線，該天線包括多個獨立的介質諧振天線，每個介質諧振天線都包括一個含有多個側面的介質諧振器，以及一個用于將能量送入和送出介質諧振器的饋電機構，其中，各介質諧振器被排列成使其至少一個側面與旁邊的介質諧振器的至少一個側面相鄰。
56.如權利要求55所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于，在所述至少兩個相鄰側面之間留有一個間隙。
57.如權利要求55或56所述的介質諧振天線單元陣列，其特征在于至少一對相鄰的介質諧振器的相鄰側面被一具有兩個側面的導電壁隔開。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種由多個介質諧振天線單元(1)組成的天線陣，其中每個天線單元(1)都由一個放置在接地基底(3)上的介質諧振器以及多個用于將能量送入或送出介質諧振單元(1)的饋電途徑(2)，其中，各個天線單元(1)的饋電途徑(2)可被單獨地或組合地激活，從而產生至少一個遞增地或連續(xù)地可操縱的波束，此波束能夠在一個預定角度內受到操縱。由單個天線單元(1)產生的單元波束圖案與由天線陣作為一個整體產生的天線陣排列因數都可受到獨立的操縱。當同步操縱它們時，可以提高天線陣在任何特定方向上的總體增益。
文檔編號H01Q19/00GK1451189SQ0180639
公開日2003年10月22日 申請日期2001年3月8日 優(yōu)先權日2000年3月11日
發(fā)明者西蒙·菲利普·金斯利, 史蒂文·格雷戈里·奧基夫 申請人:安蒂諾瓦有限公司