ДВУХДИАПАЗОННЫЙ ОБЛУЧАТЕЛЬ И ДВУХДИАПАЗОННАЯ АНТЕННА Российский патент 2024 года по МПК H01Q19/10 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящая заявка относится к области беспроводной связи, и, в частности, к двухдиапазонному облучателю и к двухдиапазонной антенне.

Уровень техники

По мере развития мобильных и стационарных широкополосных сетей умножаются транспортные возможности базовой станции. Поэтому в эпоху сетей 5G микроволновый диапазон сталкивается с растущими трудностями. Обычный микроволновый диапазон (от 6 ГГц до 42 ГГц), который поддерживает дальность передачи до 100 км, высоконадежен и может отвечать требованиям к передачам макробазовой станции. Однако спектральные ресурсы все больше становятся недостаточными и скорость обработки при передаче является низкой (<1 Гбит/с). В результате, повышение скорости передачи все больше затрудняется. Микроволновый E-диапазон (от 71 ГГц до 86 ГГц), используя технологию подавления кросс-поляризационных помех (XPIC, Cross-Polarization Interference Cancellation) может поддерживать максимальную возможность передачи со скоростью 20 Гбит/с. При этом требуемая скорость передачи сетей LTE/5G удовлетворяется, но дальность передачи обычно меньше 5 км. Это не может удовлетворять требованиям транспортных сетей макробазовой станции средней дальности. Для повышения скорости передачи и дальности передачи обычный микроволновый диапазон и микроволновый E-диапазон интегрируются, чтобы достигнуть большей дальности и высокой надежности обычного микроволнового канала связи и высоких характеристик по скорости обработки микроволнового канала связи E-диапазона.

В существующей технологии может использоваться традиционное решение двухдиапазонной антенны с частотно-селективной поверхностью (Frequency Selective Surface, FSS). Как показано на фиг. 1, при этом решении сигналы в двух полосах частот физически разделяются при помощи FSS. В существующем решении двухдиапазонной антенне для решения вышеупомянутой проблемы альтернативно может использоваться соосная двухдиапазонная антенна. Как показано на фиг. 2, в этом решении используется соосный двухдиапазонный облучатель и двухдиапазонный облучатель содержит низкочастотный облучатель и высокочастотный облучатель. Два облучателя совместно используют основную отражательную поверхность и вторичную отражательную поверхность и фазовые центры двух облучателей совпадают с фокусом вторичной отражательной поверхности, так чтобы была реализована функция двухдиапазонного мультиплексирования. Многомодовая рупорная антенна, показанная на фиг. 3, может альтернативно использоваться в традиционном решении двухдиапазонной антенны. В этом решении вводится волна высшего типа и доля моды высшего порядка в типах волн должным образом выделяется посредством структурной неоднородности, например, ступенчатой или градиентной структуры, так чтобы облучатель мог работать в двух полосах частот одновременно. Тем самым реализуется функция двухдиапазонного мультиплексирования.

В решении соосного двухдиапазонного облучателя в качестве опоры вторичной отражательной поверхности используется, главным образом, металлический стержень. При таком способе опоры обеспечивается конструктивная надежность, но мало внимания уделяется электрическим характеристикам антенны. Способ опоры сильно влияет на взаимодействие между антеннами. При этом существуют такие проблемы, как неупорядоченное распределение электромагнитного поля, высокий уровень боковых лепестков и ухудшение диаграммы направленности антенны.

Раскрытие сущности изобретения

Варианты осуществления настоящей заявки обеспечивают двухдиапазонный облучатель и двухдиапазонную антенну для решения проблем с существующей соосной двухдиапазонной антенной, таких как: неупорядоченное распределение электромагнитного поля, высокий уровень боковых лепестков и ухудшение диаграммы направленности антенны, так чтобы характеристики диаграммы направленности антенны были улучшены.

Для достижения вышеупомянутых целей в настоящей заявке используются нижеследующие технические решения.

В соответствии с первым подходом, обеспечивается двухдиапазонная антенна, содержащая основную отражательную поверхность, вторичную отражательную поверхность, двухдиапазонный облучатель и диэлектрическую опору. Основная отражательная поверхность располагается напротив вторичной отражательной поверхности. Двухдиапазонный облучатель содержит низкочастотный облучатель и высокочастотный облучатель. Центральная частота полосы рабочих частот низкочастотного облучателя является первой центральной частотой, а центральная частота полосы рабочих частот высокочастотного облучателя является второй центральной частотой. Диэлектрическая опора расположена между основной отражательной поверхностью и вторичной отражательной поверхностью, диэлектрическая опора содержит кольцевой первый опорный участок с отверстием с одной стороны, отверстие на первом опорном участке расположено в направлении вторичной отражательной поверхности, и толщина первого опорного участка связана с относительной диэлектрической проницаемостью первого опорного участка, первой центральной частотой и второй центральной частотой. Вторичная отражательная поверхность жестко соединена с местом расположения отверстия первого опорного участка и охватывается первым опорным участком с образованием полости. Первый конец двухдиапазонного облучателя проходит через первый опорный участок и расположен в полости, а второй конец двухдиапазонного облучателя соединен с центром основной отражательной поверхности.

На этой основе область ядра излучения диэлектрической опоры, а именно, первый опорный участок, выполнена в форме кольца и выполнена из диэлектрического материала. Диэлектрический материал не нарушает облучение двухдиапазонного облучателя и создает мало помех для распределения электромагнитного поля. Кроме того, высокочастотный облучатель и низкочастотный облучатель реализуют электромагнитную прозрачность. Основная часть диэлектрической опоры имеет кольцевую конструкцию, и значение толщины диэлектрической опоры определяется сочетанием относительной диэлектрической проницаемости диэлектрической опоры, первой центральной частоты и второй центральной частоты. Это способствует уменьшению уровня боковых лепестков и снижению помех для антенны, чтобы улучшить диаграмму направленности антенны и электрические характеристики в высокочастотной полосе и в низкочастотной полосе. При выполнении диэлектрической опоры в виде кольцевого полого опорного корпуса конструкция становится более надежной, а сборка более удобной.

При возможной реализации первого подхода поперечное сечение, которое является поперечным сечением первого опорного участка и которое перпендикулярно направлению протяженности двухдиапазонного облучателя, постепенно увеличивается вдоль первого направления, и первое направление является направлением, в котором двухдиапазонный облучатель проходит в направлении вторичной отражательной поверхности.

На этой основе поперечное сечение, которое является поперечным сечением первого опорного участка и которое находится ближе к вторичной отражательной поверхности, устанавливается больше, так чтобы первый опорный участок изменялся в форме рупора, влияние, оказываемое диэлектрической опорой на передачу электромагнитной волны, уменьшалось, и характеристики диаграммы направленности антенны улучшались.

В возможной реализации первого подхода поперечное сечение, которое является поперечным сечением первого опорного участка и которое перпендикулярно направлению протяженности двухдиапазонного облучателя, является круговым. На этой основе поперечное сечение, которое является поперечным сечением первого опорного участка и которое перпендикулярно направлению протяженности двухдиапазонного облучателя, устанавливается в виде круга, так чтобы форма отверстия первого опорного участка больше была похожа на форму вторичной отражательной поверхности, что упрощает крепление вторичной отражательной поверхности. Кроме того, круговое поперечное сечение первого опорного участка также упрощает передачу электромагнитной волны и улучшает характеристику диаграммы направленности антенны.

В возможной реализации первого подхода толщина диэлектрической опоры связана с половиной первой длины волны в диэлектрике и с половиной второй длины волны в диэлектрике. Половина первой длины волны в диэлектрике является половиной длины волны в диэлектрике для первой центральной частоты, а половина второй длины волны в диэлектрике является половиной длины волны в диэлектрике для второй центральной частоты.

На этой основе половина первой длины волны в диэлектрике и половина второй длины волны в диэлектрике используются в качестве опорных стандартов для определения толщины диэлектрической опоры, и определенная толщина диэлектрической опоры может уменьшать влияние антенны на передачу сигналов. Кроме того, как половина первой длины волны в диэлектрике, так и половина второй длины волны в диэлектрике используются для учета характеристик излучения как в высокочастотной полосе, так и в низкочастотной полосе и для улучшения характеристик диаграммы направленности антенны.

При возможной реализации первого подхода толщина диэлектрической опоры составляет от 0,9N до 1,1N половин первой длины волны в диэлектрике и от 0,9M до 1,1M половин второй длины волны в диэлектрике, где N и M – положительные целые числа.

На этой основе значение толщины диэлектрической опоры устанавливается так, чтобы оно было близко к общему кратному половине первой длины волны в диэлектрике и половине второй длины волны в диэлектрике, так чтобы диэлектрическая опора могла учитывать характеристики излучения как в высокочастотной полосе, так и в низкочастотной полосе, и давала оптимальный результат, при котором показатели электрических характеристик в высокочастотной полосе и в низкочастотной полосе оптимизированы. Для значения толщины диэлектрической опоры резервируется ошибка ±10%, и диэлектрическая опора, значение толщины которой находится в пределах указанного диапазона ошибок, оказывает малое влияние на электрические характеристики антенны, что увеличивает диапазон значений для диэлектрической опоры. Это упрощает изготовление и обработку антенны при реальном применении.

В возможной реализации первого подхода толщина диэлектрической опоры равна X половин первой длины волны в диэлектрике и от 0,9M до 1,1M половин второй длины волны в диэлектрике, где X ≤ 0,25 и M - положительное целое число.

На этой основе, когда отношение высокой частоты к низкой частоте является большим, толщина диэлектрической опоры устанавливается как кратное половине второй длины волны в диэлектрике, при этом резервируется диапазон ошибок ±10%. В этом случае толщина диэлектрической опоры намного меньше, чем половина первой длины волны в диэлектрике. Поэтому четверть длины половины первой длины волны в диэлектрике выбирается в качестве порога, так чтобы толщина диэлектрической опоры не превышала этот порог. В этом случае характеристики излучения, как в высокочастотном диапазоне, так и в низкочастотном диапазоне, могут рассматриваться как наиболее приемлемые, поскольку электрические характеристики в обоих диапазонах удовлетворяют требованиям конструкции.

При возможной реализации первого подхода толщина диэлектрической опоры является кратной половине первой длины волны в диэлектрике и является кратной половине второй длины волны в диэлектрике. На этой основе толщина диэлектрической опоры устанавливается равной общему кратному половине первой длины волны в диэлектрике и половине второй длины волны в диэлектрике, так чтобы требования к характеристикам излучения в высокочастотном диапазоне и в низкочастотном диапазоне могли учитываться и мог быть получен оптимальный результат для уменьшения влияния диэлектрической опоры на передачу электромагнитной волны и улучшения характеристик диаграммы направленности антенны.

При возможной реализации первого подхода диэлектрическая опора содержит первый опорный участок, и форма первого опорного участка является полусферической. На этой основе, поскольку двухдиапазонный облучатель при передаче сигнала излучает сферические волны, сигнал также передается и принимается сферически. Форма первого опорного участка устанавливается как полусферическая. Поскольку первый опорный участок является кольцевой полой опорной конструкцией и толщина первого опорного участка имеет определенное значение, внутренняя часть первого опорного участка имеет также полусферическую форму. Таким образом, при передаче электромагнитной волны направление передачи электромагнитной волны может быть, насколько возможно, перпендикулярно внутренней поверхности первого опорного участка, чтобы уменьшить влияние диэлектрической опоры на передачу сигнала и улучшить характеристики диаграммы направленности антенны.

При возможной реализации первого подхода диэлектрическая опора дополнительно содержит первый соединительный участок, второй опорный участок и второй соединительный участок. Первый соединительный участок, второй опорный участок и первый опорный участок последовательно соединены со вторым соединительным участком. Первый соединительный участок соединен со вторичной отражательной поверхностью, а второй соединительный участок соединен с двухдиапазонным облучателем.

На этой основе диэлектрическая опора выполнена так, что она содержит множество компонентов, и конкретная форма каждого компонента может быть выполнена на основе действия и функции компонента. Первый соединительный участок выполнен с возможностью соединения диэлектрической опоры со вторичной отражательной поверхностью. Второй соединительный участок выполнен с возможностью соединения диэлектрической опоры с двухдиапазонным облучателем. Второй опорный участок может быть выполнен с возможностью регулирования положения двухдиапазонного облучателя, так чтобы двухдиапазонный облучатель был расположен в месте, в котором фокус основной отражательной поверхности совпадает с виртуальным фокусом вторичной отражательной поверхности.

При возможной реализации первого подхода на внешней стороне двухдиапазонного облучателя расположен наружный трубчатый элемент крепления, задний конец диэлектрической опоры крепится на наружном трубчатом элементе крепления, а другой конец соединен со вторичной отражательной поверхностью.

На этой основе основной конструкцией двухдиапазонного облучателя является низкочастотный волновод. Низкочастотный волновод является тонким, имеет малую контактную поверхность и неудобен для непосредственного соединения. Наружный трубчатый элемент крепления расположен на двухдиапазонном облучателе, то есть, наружный трубчатый элемент крепления расположен на внешней стороне низкочастотного волновода. Наружный трубчатый элемент крепления предпочтителен для увеличения площади контакта с диэлектрической опорой и упрощает соединение между диэлектрической опорой и двухдиапазонным облучателем.

При возможной реализации первого подхода значение относительной проницаемости диэлектрической опоры колеблется от 2 до 4. На этой основе диэлектрический материал, относительная диэлектрическая проницаемость которого находится в определенном диапазоне значений, выбирается в качестве материала диэлектрической опоры, так чтобы влияние, оказываемое диэлектрической опорой на сигнал антенны, могло быть уменьшено.

При возможной реализации первого подхода между низкочастотным облучателем и высокочастотным облучателем расположена низкочастотная согласующая конструкция. Низкочастотный облучатель содержит низкочастотный волновод и дроссельную канавку, расположенную на стенке низкочастотного волновода. Низкочастотный волновод выполнен с возможностью передачи первой электромагнитной волны, и направление отверстия дроссельной канавки совпадает с направлением передачи первой электромагнитной волны. Высокочастотный облучатель содержит высокочастотный волновод, причем высокочастотный волновод расположен внутри низкочастотного волновода и соосен с низкочастотным волноводом, и между высокочастотным волноводом и низкочастотным волноводом расположена низкочастотная согласующая конструкция. Внешний радиус высокочастотного волновода и внутренний радиус низкочастотного волновода удовлетворяют заданному условию, так чтобы в качестве первой электромагнитной волны в низкочастотном волноводе возбуждались мода TEM, поперечная электрическая мода TE₁₁ и поперечная электрическая мода TE_n1, где n - положительное целое число, большее 1.

На этой основе внешний радиус высокочастотного волновода и внутренний радиус низкочастотного волновода определяются на основе заданного условия, так чтобы в качестве первой электромагнитной волны в низкочастотном волноводе могли возбуждаться не только мода TEM и поперечная электрическая мода TE₁₁, но также мода TE_n1 более высокого порядка. Однако стандартная конструкция антенны не позволяет формировать моду TE_n1 более высокого порядка (где n > 1 и является целым числом), что ограничивает диапазоны выбора низкочастотной полосы и высокочастотной полосы. В отличие от этого, сочетание в этой заявке диапазонов низкочастотной полосы и высокочастотной полосы может давать более широкую полосу, так что антенна, соответствующая настоящей заявке, имеет более широкую область применения и применима к случаю, в котором отношение высокой частоты к низкой частоте меньше 3.

При возможной реализации первого подхода, заданное условие содержит:

внешний радиус а высокочастотного волновода, внутренний радиус b низкочастотного волновода и критическая длины волны λ_{c_ТЕ11} поперечной электрической моды TE₁₁ удовлетворяют следующему соотношению:

; и

критическая длина волны λ_{c_TEn1} поперечной электрической моды TE_n1 удовлетворяет следующему соотношению:

На этой основе в заданном условии учитывается формирование поперечной электрической моды TE_n1 внутри низкочастотного волновода и принимается формула соответствующего решения. С учетом этих двух формул могут быть получены точный внешний радиус высокочастотного волновода и точный внутренний радиус низкочастотного волновода, так чтобы в низкочастотном волноводе в качестве первой электромагнитной волны могли возбуждаться мода TEM, поперечная электрическая мода TE₁₁ и мода ТE_n1 боле высокого порядка.

При возможной реализации первого подхода уплотнительное кольцо дроссельной канавки расположено сверху низкочастотного облучателя, а между уплотнительным кольцом дроссельной канавки и дроссельной канавкой расположена защитная пленка. На этой основе уплотнительное кольцо дроссельной канавки устанавливается главным образом для того, чтобы закрепить защитную пленку, расположенную на дроссельной канавке. Защитная пленка расположена на дроссельной канавке, чтобы эффективно защищать двухдиапазонный облучатель и препятствовать попаданию в низкочастотный волновод и в высокочастотный волновод дождевой воды или грязи, отрицательно влияющих на функционирование двухдиапазонного облучателя.

При возможной реализации первого подхода, высота внутренней стенки дроссельной канавки меньше, чем высота внешней стенки дроссельной канавки. На этой основе высота внутренней стенки дроссельной канавки устанавливается так, чтобы она была меньше, чем высота внешней стенки дроссельной канавки, так чтобы отверстие дроссельной канавки на открытом конце низкочастотного волновода постепенно увеличивалось, что предпочтительно для передачи электромагнитной волны.

При возможной реализации первого подхода высокочастотный облучатель является загруженным диэлектриком рупором или многомодовым рупором. На этой основе высокочастотный облучатель может гибко выбираться на основе фактической ситуации для расширения области применения антенны, представленной в настоящей заявке.

В соответствии со вторым подходом представлен двухдиапазонный облучатель, содержащий низкочастотный облучатель, высокочастотный облучатель и низкочастотную согласующую конструкцию, расположенную между низкочастотным облучателем и высокочастотным облучателем. Низкочастотный облучатель содержит низкочастотный волновод и дроссельную канавку, расположенную на стенке низкочастотного волновода. Низкочастотный волновод выполнен с возможностью передачи первой электромагнитной волны, и направление отверстия дроссельной канавки совпадает с направлением передачи первой электромагнитной волны. Высокочастотный облучатель содержит высокочастотный волновод, причем высокочастотный волновод расположен внутри низкочастотного волновода и соосен с низкочастотным волноводом, и между высокочастотным волноводом и низкочастотным волноводом расположена низкочастотная согласующая конструкция. Внешний радиус высокочастотного волновода и внутренний радиус низкочастотного волновода удовлетворяют заданному условию, так чтобы в качестве первой электромагнитной волны в низкочастотном волноводе возбуждались мода TEM, поперечная электрическая мода TE₁₁ и поперечная электрическая мода TE_n1, где n - положительное целое число, большее 1.

На этой основе внешний радиус высокочастотного волновода и внутренний радиус низкочастотного волновода выполнены так, чтобы удовлетворять заданному условию, так чтобы двухдиапазонный облучатель, представленный в настоящей заявке, мог поддерживать моду более высокого порядка, возбуждаемой в качестве первой электромагнитной волны. Мода более высокого порядка содержит первую моду TE₁₁ более высокого порядка, вторую моду TE₂₁ более высокого порядка, третью моду порядка TE₃₁ более высокого порядка и т.п., так чтобы антенна двухдиапазонного облучателя могла применяться к случаю, в котором отношение рабочей частоты высокочастотного волновода к рабочей частоте низкочастотного волновода меньше 3. По сравнению с традиционной конструкцией антенны, которая не поддерживает формирование мод высшего порядка, таких как TE₂₁ и ТE₃₁, внутри облучателя и которая неприменима к случаю, в котором отношение частот меньше 3, двухдиапазонный облучатель, представленный в этом варианте осуществления, имеет более широкую область применения и может лучше удовлетворять рыночный спрос.

При возможной реализации второго подхода заданное условие содержит следующее:

внешний радиус а высокочастотного волновода, внутренний радиус b низкочастотного волновода и критическая длины волны λ_{c _TE11} поперечной электрической моды ТE₁₁ удовлетворяют следующему соотношению:

; и

критическая длина волны поперечной электрической моды TE_n1 удовлетворяет следующему соотношению:

.

На этой основе формирование поперечной электрической моды TE_n1 в низкочастотном волноводе учитывается в заданном установленном условии и принимается соответствующая формула решения. Применяя эти две формулы, могут быть получены точные значения внешнего радиуса высокочастотного волновода и внутреннего радиуса низкочастотного волновода, так чтобы мода TEM, поперечная электрическая мода TE₁₁ и мода TE_n1 более высокого порядка могли возбуждаться в низкочастотном волноводе в качестве первой электромагнитной волны.

При возможной реализации второго подхода уплотнительное кольцо дроссельной канавки расположено сверху низкочастотного облучателя, а между уплотнительным кольцом дроссельной канавки и дроссельной канавкой расположена защитная пленка.

На этой основе уплотнительное кольцо дроссельной канавки расположено главным образом для закрепления защитной пленки, расположенной на дроссельной канавке. Защитная пленка расположена на дроссельной канавке, чтобы эффективно защищать двухдиапазонный облучатель и препятствовать попаданию в низкочастотный волновод и двухчастотный волновод дождевой воды или грязи, влияющих на функционирование двухдиапазонного облучателя.

При возможной реализации второго подхода высота внутренней стенки дроссельной канавки меньше, чем высота внешней стенки дроссельной канавки. На этой основе высота внутренней стенки дроссельной канавки является более низкой, чем высота внешней стенки дроссельной канавки, так чтобы отверстие дроссельной канавки на открытом конце низкочастотного волновода постепенно увеличивалось, что предпочтительно для передачи электромагнитной волны.

При возможной реализации второго подхода высокочастотный облучатель является загруженным диэлектриком рупором или мультимодовым рупором. На этой основе высокочастотный облучатель может выбираться гибко на основе фактической ситуации, чтобы расширять область применения антенны, представленной в настоящей заявке.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - первая двухдиапазонная антенна, соответствующая существующей технологии;

Фиг. 2 - вторая двухдиапазонная антенна, соответствующая существующей технологии;

Фиг. 3 - третья двухдиапазонная антенна, соответствующая существующей технологии;

Фиг. 4 - конструкция двухдиапазонной антенны, соответствующей варианту осуществления настоящей заявки;

Фиг. 5A - схема анализа модели двухдиапазонной антенны в плоскости E, соответствующей варианту осуществления настоящей заявки;

Фиг. 5B - схема анализа модели двухдиапазонной антенны в плоскости E, когда диэлектрическая опора удалена, соответствующей варианту осуществления настоящей заявки;

Фиг. 6A - схема анализа модели двухдиапазонной антенны в плоскости H, соответствующей варианту осуществления настоящей заявки;

Фиг. 6B - схема анализа модели двухдиапазонной антенны в плоскости H, когда диэлектрическая опора удалена, соответствующей варианту осуществления настоящей заявки;

Фиг. 7 - увеличенное изображение части фиг. 4;

Фиг. 8 - увеличенное изображение части другого варианта осуществления настоящей заявки;

Фиг. 9 - увеличенное изображение части еще одного другого варианта осуществления настоящей заявки;

Фиг. 10 - конструкция двухдиапазонного облучателя, соответствующего варианту осуществления настоящей заявки;

Фиг. 11 - сравнение характеристики стоячей волны двухдиапазонной антенны с диэлектрической опорой с характеристикой стоячей волны двухдиапазонной антенны без диэлектрической опоры в соответствии с вариантом осуществления настоящей заявки;

Фиг. 12 - сравнение характеристики диаграммы направленности двухдиапазонной антенны с диэлектрической опорой с характеристикой диаграммы направленности двухдиапазонной антенны без диэлектрической опоры в соответствии с вариантом осуществления настоящей заявки; и

Фиг. 13 - конструкция другой двухдиапазонной антенны, соответствующей варианту осуществления настоящей заявки.

На чертежах:

1: основная отражательная поверхность;

2: вторичная отражательная поверхность;

3: диэлектрическая опора;

4: двухдиапазонный облучатель;

301: первый соединительный участок;

302: второй опорный участок;

303: первый опорный участок;

304: второй соединительный участок;

401: низкочастотный облучатель;

402: низкочастотная согласующая конструкция;

403: высокочастотный облучатель;

4011: уплотнительное кольцо дроссельной канавки;

4012: наружный трубчатый элемент крепления;

4013: низкочастотный волновод;

4031: диэлектрическая опора;

4032: высокочастотный волновод.

Осуществление изобретения

Далее описываются технические решения настоящей заявки со ссылкой на сопроводительные чертежи.

Кроме того, в вариантах осуществления настоящей заявки, слово "пример" или "например" используется для представления примера, чертежа или описания. Любой вариант осуществления или конструкция, описанные как "пример" или "например" в вариантах осуществления настоящей заявки, не должны объясняться как более предпочтительные или имеющие больше преимуществ, чем другой вариант осуществления или конструкция. Точнее, использование слов "пример", "например" и т.п. предназначено для представления соответствующей концепции конкретным способом.

В вариантах осуществления настоящей заявки нижний индекс, например, W₁, может иногда записываться в неправильной форме, например, W1. Представляемые таким образом значения эквивалентны, если различия не подчеркиваются особо.

Термины "первый" и "второй" в вариантах осуществления настоящей заявки предназначаются просто для цели описания и не должны пониматься как признак или подразумеваемое значение относительной важности или как неявное указание количества указанных технических признаков. Поэтому признак, ограничиваемый терминами "первый" или "второй", может явно или неявно содержать один или более признаков.

Следует понимать, что термины, используемые при представлении различных примеров в настоящем описании, предназначены просто для описания конкретных примеров, но не предназначены для создания ограничений. Термин "один" и формы единственного числа, используемые в описаниях различных примеров и приложенной формуле изобретения, также должны содержать формы множественного числа, если иное явно не определено в контексте.

В настоящей заявке, "по меньшей мере один" означает один или более, а "множество" означает два или более. "По меньшей мере одна позиция (фрагмент) следующего" или подобные выражения означают любое сочетание этих позиций, в том числе, одиночную позицию (фрагмент) или любое сочетание множества позиций (фрагментов). Например, по меньшей мере одна позиция (фрагмент) из a, b или c может представлять: a, b, c, a-b, a-c, b-c или abc, где a, b и c могут быть одиночными или многочисленными.

Дополнительно следует понимать, что термин "и/или", используемый в настоящем описании, указывает и содержит любые возможные сочетание одной или более позиций из числа связанных перечисленных позиций. Термин "и/или" описывает отношение взаимосвязи между связанными объектами и представляет, что могут существовать три взаимосвязи. Например, A и/или B может представлять следующие три случая: существует только A, существуют как A, так и B, и существует только B. Кроме того, символ "/" в настоящей заявке обычно указывает отношение "или" между связанными позициями.

Следует понимать, что определение B, основанное на A, не означает, что B определяется, основываясь только на A, и B альтернативно может определяться, основываясь на A и/или на другой информации.

Дополнительно следует понимать, что термин "содержать" (также упоминаемый как "содержит", "содержащий", "включает в себя" и/или "включающий"), используемый в настоящем описании, указывает на присутствие заявленных признаков, целых чисел, этапов, операций, элементов и/или компонент с присутствием или добавлением одного или более других, не включенных в описание признаков, целых чисел, этапов, операций, элементов и/или компонентов.

Следует понимать, что "один вариант осуществления", "вариант осуществления" и "возможная реализация", упомянутые в описании, означают, что конкретные признаки, структуры или характеристики, связанные с вариантом осуществления или реализацией, содержатся по меньшей мере в одном варианте осуществления настоящей заявки. Поэтому слова "в одном из вариантов осуществления", "в варианте осуществления" или "в возможной реализации", повсеместно присутствующие в настоящем описании, не обязательно означают один и тот же вариант осуществления. Кроме того, эти конкретные признаки, структуры или характеристики могут объединяться в одном или более вариантах осуществления, используя любой соответствующий способ.

Для решения перечисленных проблемы двухдиапазонной антенны при существующей технологии, а именно: неупорядоченное распределение электромагнитного поля, высокий уровень боковых лепестков и ухудшение диаграммы направленности антенны, варианты осуществления настоящей заявки представляют двухдиапазонную антенну для улучшения характеристик диаграммы направленности антенны. Варианты осуществления настоящей заявки описываются ниже со ссылкой на фиг. 4-13.

На фиг. 4 схематично представлена структура двухдиапазонной антенны, соответствующей варианту осуществления настоящей заявки. Как показано на фиг. 4, двухдиапазонная антенна содержит основную отражательную поверхность 1, вторичную отражательную поверхность 2, двухдиапазонный облучатель 4 и диэлектрическую опору 3. Основная отражательная поверхность 1 располагается напротив вторичной отражательной поверхности 2.

Двухдиапазонный облучатель 4 содержит низкочастотный облучатель 401 и высокочастотный облучатель 403. Центральная частота полосы рабочих частот низкочастотного облучателя 401 является первой центральной частотой и центральная частота полосы рабочих частот высокочастотного облучателя 403 является второй центральной частотой. Диэлектрическая опора 3 располагается между основной отражательной поверхностью 1 и вторичной отражательной поверхностью 2, диэлектрическая опора 3 содержит кольцевой первый опорный участок 303 с отверстием с одной стороны, отверстие первого опорного участка 303 расположено в направлении вторичной отражательной поверхности 2 и толщина первого опорного участка 303 связана с относительной диэлектрической проницаемостью первого опорного участка 303, первой центральной частотой и второй центральной частотой. Вторичная отражательная поверхность 2 жестко соединяется с местом расположения отверстия первого опорного участка 303 и охватывается первым опорным участком 303, чтобы сформировать полость. Первый конец двухдиапазонного облучателя 4 проходит сквозь первый опорный участок 303 и расположен в полости, а второй конец двухдиапазонного облучателя 4 соединяется с центром основной отражательной поверхности 1.

В этом варианте осуществления настоящей заявки основная отражательная поверхность 1 и вторичная отражательная поверхность 2 могут, основываясь на конструктивных требованиях, использовать конструкцию, удовлетворяющую требованиям. Конкретные выбранные типы основной отражательной поверхности 1 и вторичной отражательной поверхности 2 не ограничиваются в этом варианте осуществления настоящей заявки и выбор основной отражательной поверхности 1 и вторичной отражательной поверхности 2 не влияет на реализацию задачи настоящей заявки при условии, что соответствующие требования к конструкции удовлетворяются. Например, основная отражательная поверхность 1 может использовать стандартный параболоид или кольцевой параболоид с фокусом, фокус которого имеет смещение. Когда основная отражательная поверхность 1 использует стандартный параболоид, кривая соответствующей вторичной отражательной поверхности 2 может использовать гиперболу или эллипс. Когда основная отражательная поверхность 1 использует кольцевой параболоид с фокусом, кривая соответствующей вторичной отражательной поверхности 2 также может быть эллипсом или гиперболой. Например, это вариант осуществления описывается, используя пример, в котором основная отражательная поверхность 1 является параболоидом с кольцевым фокусом, а вторичная отражательная поверхность 2 является эллипсом.

В этом варианте осуществления настоящей заявки диэлектрическая опора 3, находящаяся в антенном поле, является опорной конструкцией, изготовленной из диэлектрического материала. Диэлектрический материал не содержит материал, сильно отражающий передаваемый сигнал антенны, например, металл, и обычно является материалом, мало влияющим на электромагнитную волну, например, пластмассой. В качестве диэлектрического материала может быть выбрана, например, техническая пластмасса, и в качестве технической пластмассы могут быть выбраны окись полифенилена, поликарбонат, полистирол, политетрафторэтилен и т.п. Конкретный выбранный материал не ограничивается в этом варианте осуществления настоящей заявки при условии, что влияние, оказываемое материалом диэлектрической опоры на электромагнитную волну, ниже, чем в соответствующем стандарте проектирования. Только для примера, диэлектрическая опора 3 в этом варианте осуществления изготовлена из окиси полифенилена.

В этом варианте осуществления настоящей заявки двухдиапазонный облучатель 4 может быть соосным двухдиапазонным облучателем и центральная частота является значением средней частоты полосы рабочих частот. Конкретные значения первой центральной частоты и второй центральной частоты двухдиапазонного облучателя 4 могут устанавливаться по потребности, не влияя на реализацию задачи настоящей заявки. Например, когда полоса рабочих частот низкочастотного облучателя 401 составляет от 27,5 ГГц до 29,5 ГГц, первая центральная частота равна 28,5 ГГц; а когда полоса рабочих частот высокочастотного облучателя 403 составляет от 71 ГГц до 86 ГГц, вторая центральная частота равна 78,5 ГГц.

В настоящем варианте осуществления представленной заявки форма кольцевого опорного участка 303 с отверстием с одной стороны конкретно не ограничивается. Внутренняя часть первого опорного участка 303 является полой и отверстие первого опорного участка 303 обращено к вторичной отражательной поверхности 2, а вторичная отражательная поверхность 2 покрывает открытый конец первого опорного участка 303 и охватывается первым опорным участком 303 для формирования полости. Размер вторичной отражательной поверхности 2 определяется на основе выбранной модели вторичной отражательной поверхности 2 и размер отверстия первого опорного участка 303 больше или равен размеру вторичной отражательной поверхности 2. Например, отверстие первого опорного участка 303 может быть равно размеру вторичной отражательной поверхности 2, так чтобы вторичная отражательная поверхность 2 просто совпадала с отверстием первого опорного участка 303.

В этом варианте осуществления настоящей заявки толщина первого опорного участка 303 соответствует толщине стенки первого опорного участка 303. Как показано на фиг. 7, толщина стенки первого опорного участка 303 равна d. Первый опорный участок 303 является основной частью диэлектрической опоры 3 и сигнал антенны для передачи проходит, главным образом, через первый опорный участок 303. Поэтому толщина первого опорного участка 303 является одним из важных факторов, влияющих на характеристики диаграммы направленности антенны. Однако разные электромагнитные волны имеют разные длины волн. Поэтому, когда толщина первого опорного участка 303 определена, ссылка может делаться на относительную диэлектрическую проницаемость первого опорного участка 303 и на длину волны электромагнитной волны, проходящей через первый опорный участок 303, чтобы уменьшить влияние толщины первого опорного участка 303 на характеристики диаграммы направленности антенны.

В этом варианте осуществления настоящей заявки область ядра излучения диэлектрической опоры 3, а именно, первый опорный участок 303, устанавливается кольцевой и изготавливается из технической пластмассы, такой как диэлектрический материал. Диэлектрический материал не нарушает излучение двухдиапазонного облучателя 4 и мало влияет на распределение электромагнитного поля. Кроме того, высокочастотный облучатель 403 и низкочастотный облучатель 401 реализуют электромагнитную прозрачность. Основная часть диэлектрической опоры 3 имеет кольцевую структуру, и значение толщины диэлектрической опоры 3 определяется сочетанием относительной проницаемости диэлектрической опоры 3, первой центральной частоты и второй центральной частоты. Это предпочтительно для снижения уровня боковых лепестков и уменьшения влияния на антенну, чтобы улучшить диаграмму направленности антенны и улучшить электрических характеристики в высокочастотной полосе и в низкочастотной полосе. Используя диэлектрическую опору 3 в качестве кольцевой полой опоры, надежность конструкции повышается и сборка становится более удобной.

Пример, в котором рабочая частота низкочастотного облучателя 401 равна 28 ГГц, а рабочая частота высокочастотного облучателя 403 равна 80 ГГц, используется ниже для выполнения анализа методом моделирования двухдиапазонной антенны в этом варианте осуществления и в случае, в котором диэлектрическая опора 3 удалена из двухдиапазонной антенны в этом варианте осуществления, чтобы проанализировать влияние диэлектрической опоры 3, расположенной в соответствии со способом, описанным в предшествующем варианте осуществления, на характеристики двухдиапазонной антенны.

Обратимся к фиг. 5A и фиг. 5B. На фиг. 5A представлена схема анализа методом моделирования двухдиапазонной антенны в плоскости E в соответствии с вариантом осуществления настоящей заявки, а на фиг. 5B представлена схема анализа методом моделирования двухдиапазонной антенны в плоскости E, когда диэлектрическая опора 3 удалена в соответствии с вариантом осуществления настоящей заявки. Как показано на фиг. 5A и фиг. 5B, когда диэлектрическая опора 3 существует и когда диэлектрическая опора 3 удалена, двухдиапазонная антенна в этом варианте осуществления оказывает малое влияние на электрическое поле двухдиапазонной антенны в плоскости E.

На фиг. 6A представлена схема анализа методом моделирования двухдиапазонной антенны в плоскости H в соответствии с вариантом осуществления настоящей заявки, а на фиг. 6B представлена схема анализа методом моделирования двухдиапазонной антенны в плоскости H, когда диэлектрическая опора 3 удалена в соответствии с вариантом осуществления настоящей заявки. Как показано на фиг. 6A и фиг. 6B, когда диэлектрическая опора 3 существует и когда диэлектрическая опора 3 удалена, двухдиапазонная антенна в этом варианте осуществления также оказывает малое влияние на электрическое поле двухдиапазонной антенны в плоскости H.

На фиг. 11 представлено сравнение характеристики стоячей волны двухдиапазонной антенны с диэлектрической поддержкой 3 с характеристикой стоячей волны двухдиапазонной антенны без диэлектрической опоры 3 в соответствии с вариантом осуществления настоящей заявки. Кривая S1 на фиг. 11 является характеристической кривой стоячей волны двухдиапазонной антенны без диэлектрической опоры 3 в этом варианте осуществления. Кривая S2 является характеристической кривой стоячей волны двухдиапазонной антенны с диэлектрической опорой 3 в этом варианте осуществления. Сравнивая S1 и S2, можно видеть, что диэлектрическая опора 3 оказывает малое влияние на характеристику стоячей волны двухдиапазонной антенны.

На фиг. 12 в соответствии с вариантом осуществления настоящей заявки представлено сравнение характеристики диаграммы направленности двухдиапазонной антенны с диэлектрической опорой 3 с характеристикой диаграммы направленности двухдиапазонной антенны без диэлектрической опоры 3. Кривая L1 на фиг. 12 является характеристической кривой диаграммы направленности двухдиапазонной антенны без диэлектрической опоры 3 в этом варианте осуществления. Кривая L2 является характеристической кривой диаграммы направленности двухдиапазонной антенны с диэлектрической опорой 3 в этом варианте осуществления. Сравнивая L1 и L2, может видеть, что диэлектрическая опора 3 также оказывает малое влияние на характеристику диаграммы направленности двухдиапазонной антенны.

При реальном применении невозможно реально удалить опору как при анализе методом моделирования, чтобы поддерживать вторичную отражательную поверхности удаленной, и случаи, показанные на фиг. 5B и фиг. 6B, являются идеальными состояниями. Из результата анализа методом моделирования должно быть понятно, что в этом варианте осуществления настоящей заявки введение диэлектрической опоры 3, в основном, не вызывает изменения распределения излучаемого электрического поля и, в основном, может реализовать электромагнитную прозрачность.

В варианте осуществления настоящей заявки поперечное сечение, которое является поперечным сечением первого опорного участка 303 и которое перпендикулярно направлению расширения двухдиапазонного облучателя 4, постепенно увеличивается вдоль первого направления, и первое направление является направлением, в котором двухдиапазонный облучатель 4 расширяется в направлении вторичной отражательной поверхности 2.

Как показано на фиг. 7, на этом варианте осуществления настоящей заявки, первое направление является направлением, которое перпендикулярно оси низкочастотного волновода 4013 и которое указывает на вторичную отражательную поверхность 2. Поперечное сечение, которое является поперечным сечением первого опорного участка 303 и которое перпендикулярно направлению расширения двухдиапазонного облучателя 4, постепенно увеличивается вдоль первого направления. Для конкретности, первый опорный участок 303 постепенно изменяется и поперечное сечение, которое является поперечным сечением первого опорного участка 303, которое перпендикулярно первому направлению и которое находится ближе к вторичной отражательной поверхности 2, является большим, так что первый опорный участок 303 изменяется в форме рупора. Таким образом, для двухдиапазонного облучателя 4 более удобно принимать и передавать сигналы, уменьшать влияние диэлектрической опоры 3 на передачу сигналов, уменьшать формирование боковых лепестков и улучшать характеристики диаграммы направленности антенны.

В этом варианте осуществления настоящей заявки форма первого опорного участка 303 может быть полусферической формой, формой усеченного конуса или формой призмы. Следует понимать, что форма первого опорного участка 303 не ограничивается представленной выше формой и может быть измененной представленной выше формой или другой формой. Соответственно, влияние формы первого опорного участка 303 на передачу сигналов антенны удовлетворяет соответствующему стандарту и таким стандартом может быть ETSI EN 302 класс 3 217-4.

На фиг. 7 представлен частично увеличенный вид фиг. 4. Например, первый опорный участок 303 в этом варианте осуществления настоящей заявки имеет полусферическую форму и внутренняя часть полусферического первого опорного участка 303 имеет сферическую поверхность. Поскольку электромагнитная волна, формируемая облучателем, рассеивается в направлении от двухдиапазонного облучателя 4, первый опорный участок 303 сферической поверхности оказывает меньшее влияние на передачу сигналов. Это помогает улучшить характеристики диаграммы направленности антенны.

Кроме того, только для примера, первый опорный участок 303 может иметь форму усеченного конуса. На фиг. 8 представлен частично увеличенный вид другого варианта осуществления настоящей заявки. По сравнению с металлической опорой, первый опорный участок 303 в форме усеченного конуса значительно улучшает характеристики диаграммы направленности антенны. Первый опорный участок 303 альтернативно может иметь форму призмы. На фиг. 9 представлен частично увеличенный вид еще одного другого варианта осуществления настоящей заявки. А именно, призма на фиг. 9 является восьмиугольной призмой. При реальном применении форма призмы может определяться, основываясь на конструктивных требованиях, например, быть пятиугольной призмой или шестиугольным конусом. Когда поверхность призмы приближается к бесконечности, призма приближается к усеченному конусу. Первый опорный участок 303, имеющий форму призмы, также помогает уменьшить формирование боковых лепестков и улучшает характеристики диаграммы направленности антенны.

В варианте осуществления настоящей заявки поперечное сечение, которое является поперечным сечением первого опорного участка 303 и которое перпендикулярно направлению расширения двухдиапазонного облучателя 4, является круговым. В этом варианте осуществления настоящей заявки направление расширения двухдиапазонного облучателя 4 является прямой линией, на которой располагается ось двухдиапазонного облучателя 4. Другими словами, поперечное сечение, которое является поперечным сечением первого опорного участка 303 и которое перпендикулярно оси двухдиапазонного облучателя 4, является круговым. Поперечное сечение, которое является поперечным сечением первого опорного участка 303 и которое перпендикулярно оси двухдиапазонного облучателя 4, устанавливается как круговое, так что форма отверстия первого опорного участка 303 была близка к форме вторичной отражательной поверхности 2. Это упрощает крепление вторичной отражательной поверхности 2. Кроме того, поперечное сечение, которое является поперечным сечением первого опорного участка 303 и которое перпендикулярно оси двухдиапазонного облучателя 4, является круговым. В этом случае, например, форма первого опорного участка 303 может быть полусферической формой или формой усеченного конуса. Первый опорный участок 303 в виде этих двух форм оказывает малое влияние на передачу сигналов двухдиапазонного облучателя 4. Это предпочтительно для передачи электромагнитных волн, чтобы улучшать характеристики диаграммы направленности антенны.

В варианте осуществления настоящей заявки толщина диэлектрической опоры 3 связана с половиной первой длины волны в диэлектрике и половиной второй длины волны в диэлектрике. Половина первой длины волны в диэлектрике является половиной длины волны в диэлектрике для первой центральной частоты, а половина второй длины волны в диэлектрике является половиной длины волны в диэлектрике для второй центральной частоты.

Сигналы, передаваемые двухдиапазонным облучателем 4, содержат высокочастотный сигнал и низкочастотный сигнал. Установка диэлектрической опоры 3 оказывает влияние на передачу высокочастотного сигнала и на передачу низкочастотного сигнала. Поэтому при установке диэлектрической опоры 3 могут рассматриваться ее влияние на высокочастотный сигнал и на низкочастотный сигнал. Длина волны высокочастотного сигнала никак не связана с длиной волны низкочастотного сигнала. Поэтому при установке диэлектрической опоры 3 длину волны высокочастотного сигнала и длину волны низкочастотного сигнала можно рассматривать всесторонне.

В этом варианте осуществления толщина диэлектрической опоры 3 связана с половиной первой длины волны в диэлектрике и половиной второй длины волны в диэлектрике. Половина первой длины волны в диэлектрике является половиной длины в диэлектрике волны первой центральной частоты и первая центральная частота является центральной частотой низкочастотного сигнала. Половина второй длины волны в диэлектрике является половиной длины волны в диэлектрике второй центральной частоты и вторая центральная частота является центральной частотой высокочастотного сигнала. Половина первой длины волны в диэлектрике и половина второй длины волны в диэлектрике используются в качестве справочных стандартов для определения толщины диэлектрической опоры 3 и определенная толщина диэлектрической опоры 3 может уменьшать влияние на передачу сигналов антенны. Кроме того, могут учитываться характеристики излучения как в высокочастотной полосе, так и в низкочастотной полосе, чтобы улучшить характеристики диаграммы направленности антенны.

В варианте осуществления настоящей заявки толщина диэлектрической опоры 3 составляет от 0,9 Н до 1,1 Н половин первой длины волны в диэлектрике и от 0,9M до 1,1M половин второй длины волны в диэлектрике, где N и M - положительные целые числа.

Значение толщины диэлектрической опоры 3 принимается таким, чтобы оно было близко к общему кратному половине первой длины волны в диэлектрике и половине второй длины волны в диэлектрике, и диэлектрическая опора 3 может учитывать характеристики излучения как в высокочастотной полосе, так и в низкочастотной полосе и оказывать положительное влияние, так чтобы показатели электрических характеристик в высокочастотной полосе и в низкочастотной полосе были оптимизированы. Ошибка в ±10% резервируется для значения толщины диэлектрической опоры 3 и диэлектрическая опора 3, значение толщины которой находится в диапазоне ошибок, оказывает малое влияния на электрические характеристики антенны, что позволяет увеличить диапазон значений толщины диэлектрической опоры 3. Это упрощает изготовление и обработку антенны при реальном применении.

В этом варианте осуществления для описания используется пример, в котором диэлектрическим материалом диэлектрической опоры 3 является окись полифенилена (Polyphenylene Oxide, PPO), диапазон рабочих частот низкочастотного облучателя 401 составляет от 27,5 ГГц до 29,5 ГГц и диапазон рабочих частот высокочастотного облучателя 403 составляет от 71 ГГц до 86 ГГц.

Относительная диэлектрическая проницаемость окиси полифенилена равна 2,55. Первая центральная частота является центральной частотой низкочастотного сигнала. Поэтому первая центральная частота равна 28,5 ГГц. Вторая центральная частота является центральной частотой высокочастотного сигнала. Поэтому вторая центральная частота равна 78,5 ГГц. Формула для вычисления длины волны в диэлектрике имеет вид:

.

C - скорость света, значение C равно 3×10⁸ м/с, f - частота, и ϵ_r - относительная диэлектрическая проницаемость. Половина первой длины волны является половиной первой длины волны в диэлектрике, а половина второй длины волны в диэлектрике является половиной второй длины волны в диэлектрике. Согласно предшествующей формуле, может быть получено следующее:

половина первой длины волны λ₁ в диэлектрике равна:

3,3 мм; и

половина второй длины волны λ₂ в диэлектрике равна:

1,2 мм.

Из значения половины первой длины волны в диэлектрике следует, что выборочное значение N половин первой длины волны в диэлектрике равно такому значению, как 3,3 мм, 6,6 мм или 9,9 мм. Из значения половины второй длины волны в диэлектрике следует, что выборочное значение М половин второй длины волны в диэлектрике равно такому значению, как 1,2 мм, 2,4 мм, 3,6 мм или 4,8 мм. 3,3 мм в выборочных значениях: N половин первой длины волны в диэлектрике близко к 3,6 мм в выборочных значениях: M половин второй длины волны в диэлектрике. Значение толщины диэлектрической опоры 3 может колебаться в пределах 10% относительно вышеупомянутого значения. Поэтому при всестороннем учете половины первой длины волны в диэлектрике и половины второй длины волны в диэлектрике значение толщины диэлектрической опоры 3 в этом варианте осуществления может составить 3,6 мм.

Следует заметить, что толщина диэлектрической опоры 3 не является однозначной. Например, в настоящем варианте осуществления толщина диэлектрической опоры 3 может быть значением между 3 мм и 4 мм. Конкретное значение толщины диэлектрической опоры 3 должно определяться на основе влияния диэлектрической опоры 3 на характеристики антенны, чтобы удовлетворить конструктивные требования.

В варианте осуществления настоящей заявки толщина диэлектрической опоры 3 составляет X половин первой длины волны в диэлектрике и от 0,9M до 1,1M половин второй длины волны в диэлектрике, где X ≤ 0,25 и M - положительное целое число.

Когда разность частот между высокой частотой и низкой частотой является высокой, множитель, кратный половине второй длины волны в диэлектрике, используется в качестве ссылки для значения толщины диэлектрической опоры 3 и для значения толщины диэлектрической опоры 3 может быть зарезервирован диапазон ошибок ±10%. В этом случае, толщина диэлектрической опоры 3 намного меньше, чем длина половины первой длины волны в диэлектрике. Поэтому четверть длины половины первой длины волны в диэлектрике может быть выбрана в качестве справочного порога для значения толщины диэлектрической опоры 3, так чтобы толщина диэлектрической опоры 3 была меньше или равна ссылочному порогу. Таким образом, характеристика излучения как в высокочастотной полосе, так и в низкочастотной полосе должна максимально учитываться, так чтобы электрические характеристики в обеих полосах удовлетворяли конструктивным требованиям.

В этом варианте осуществления для описания используется пример, в котором диэлектрическим материалом диэлектрической опоры 3 является окись полифенилена, центральная частота полосы рабочих частот низкочастотного облучателя 401 равна 18 ГГц, и центральная частота полосы рабочих частот высокочастотного облучателя 403 равна 80 ГГц.

Относительная диэлектрическая проницаемость окиси полифенилена равна 2,55. Первая центральная частота является центральной частотой полосы рабочих частот низкочастотного облучателя 401. Поэтому первая центральная частота равна 18 ГГц. Вторая центральная частота является центральной частотой полосы рабочих частот высокочастотного облучателя 403. Поэтому вторая центральная частота равна 80 ГГц. В этом случае, отношение высокой частоты к низкой частоте больше 3.

Формула для вычисления длины волны в диэлектрике имеет вид:

,

где C - скорость света, значение C равно 3×10⁸ м/с, f - частота и ε_r - относительная диэлектрическая проницаемость. Половина первой длины волны в диэлектрике равна половине первой длины волны в диэлектрике и половина второй длины волны в диэлектрике равна половине второй длины волны в диэлектрике. Согласно предыдущей формуле, половина первой длины волны в диэлектрике и половина второй длины волны в диэлектрике могут быть получены, когда отношение высокой частоты к низкой частоте больше 3.

Половина первой длины волны λ₃ в диэлектрике:

Половина второй длины волны λ₄ в диэлектрике:

Поскольку различие между половиной первой длины волны в диэлектрике и половиной второй длины волны в диэлектрике является большой (где отношение высокой частоты к низкой частоте больше 3 используется в качестве ссылки), половина второй длины волны в диэлектрике намного меньше, чем половина первой длины волны в диэлектрике. В этом случае будут неправильным определять толщину диэлектрической опоры 3 на основе общего кратного половине первой длины волны в диэлектрике и половине второй длины волны в диэлектрике. В этом случае, значение толщины диэлектрической опоры 3 связано с толщиной половины второй длины волны λ₄ в диэлектрике и четвертью половины первой длины волны в диэлектрике, используемой в качестве порога. Поэтому при всестороннем учете половины первой длины волны в диэлектрике и половины второй длины волны в диэлектрике значение толщины диэлектрической опоры 3 в этом варианте осуществления может равняться 1,2 мм.

Следует заметить, что значение толщины диэлектрической опоры 3 может иметь ошибку, например, в диапазоне ±10 %. Например, в этом варианте осуществления значение толщины диэлектрической опоры 3 может составлять 1,2 мм, 1,1 мм или 1,3 мм, или может быть в диапазоне от 1,1 мм до 1,3 мм. Толщина 1,2 мм является оптимальным значением со всех сторон. Однако, толщина диэлектрической опоры 3 не ограничивается этим значением и толщина диэлектрической опоры 3 соответствует значению, при котором влияние диэлектрической опоры 3 на характеристики антенны не превышает конструктивные требования. Метод определения толщины диэлектрической опоры 3, описанный в этом варианте осуществления, применяется, главным образом, к случаю, в котором отношение высокой частоты к низкой частоте меньше 3. Однако, когда отношение высокой частоты к низкой частоте меньше 3, способ определение толщины не ограничивается способом, описанным в этом варианте осуществления.

Нужно отметить, что, когда отношение высокой частоты к низкой частоте приблизительно равно 3, значение толщины диэлектрической опоры 3 может быть определено в соответствии с любым способом получения значения, представленным в предшествующем варианте осуществления. Например, когда сочетание центральной частоты низкочастотного диапазона и центральной частоты высокочастотного диапазона составляет 23 ГГц и 80 ГГц, значение толщины диэлектрической опоры 3 может равняться 1,2 мм или 3,6 мм. Когда сочетание центральной частоты низкочастотного диапазона и центральной частоты высокочастотного диапазона равно 26 ГГц и 80 ГГц или 28 ГГц и 80 ГГц, значение толщины диэлектрической опоры 3 может альтернативно равняться 1,2 мм или 3,6 мм. Далее в таблице 1 кратко перечислены справочные значения толщины диэлектрической опоры 3 при различных сочетаниях полос частот.

Таблица 1

Сочетание центральной частоты низкочастотного диапазона и центральной частоты высокочастотного диапазона Справочное значение толщины d диэлектрической опоры 3 15 ГГц и 80 ГГц 1,2 мм 18 ГГц и 80 ГГц 1,2 мм 23 ГГц и 80 ГГц 1,2 мм или 3,6 мм 26 ГГц и 80 ГГц 1,2 мм или 3,6 мм 28 ГГц и 80 ГГц 1,2 мм or 3,6 мм 32 ГГц и 80 ГГц 2,4 мм 38 ГГц и 80 ГГц 2,4 мм

На фиг. 7 представлен частично увеличенный вид фиг. 4. Как показано на фиг. 7, в варианте осуществления настоящей заявки диэлектрическая опора 3 содержит первый опорный участок 303 и форма первого опорного участка 303 является полусферической. Так как двухдиапазонный облучатель 4 во время передачи сигналов излучает сферические волны, сигналы также, в основном, передаются и принимаются сферическим способом. Поэтому форма первого опорного участка 303 выполнена в полусферической форме, так чтобы форма первого опорного участка 303 была ближе к форме электромагнитной волны, сформированной при передаче. Форма первого опорного участка 303 является полусферической. Поскольку первый опорный участок 303 является кольцевой полой опорной конструкцией и толщина d первого опорного участка 303 имеет конкретное значение, внутренняя часть первого опорного участка 303 также является полусферической. Двухдиапазонный облучатель 4 располагается внутри первого опорного участка 303 и полусферический первый опорный участок 303 во время передачи электромагнитных волн обеспечивает, насколько возможно, направление передачи электромагнитной волны, перпендикулярное поверхности первого опорного участка 303, уменьшая рефракцию электромагнитной волны, чтобы уменьшить влияние диэлектрической опоры 3 на передачу сигналов и улучшить характеристики диаграммы направленности антенны.

В варианте осуществления настоящей заявки диэлектрическая опора 3 дополнительно содержит первый соединительный участок 301, второй опорный участок 302 и второй соединительный участок 304. Первый соединительный участок 301, второй опорный участок 302 и первый опорный участок 303 последовательно присоединяются к второму соединительному участку 304. Первый соединительный участок 301 присоединяется к вторичной отражательной поверхности 2 и второй соединительный участок 304 присоединяется к двухдиапазонному облучателю 4.

Основной частью диэлектрической опоры 3 является первый опорный участок 303. Диэлектрическая опора 3 крепится на двухдиапазонном облучателе 4 и верхний конец диэлектрической опоры 3 присоединяется к вторичной отражательной поверхности 2, чтобы поддерживать вторичную отражательную поверхность 2. Поэтому диэлектрическая опора 3 дополнительно содержит первый соединительный участок 301 и второй соединительный участок 304. Первый соединительный участок 301 располагается на стороне, которая является стороной первого опорного участка 303 и находится вблизи вторичной отражательной поверхности 2, чтобы соединять первый опорный участок 303 с вторичной отражательной поверхностью 2. Первый опорный участок 303 снабжен переходной конструкцией, присоединенной к вторичной отражательной поверхности 2. Первый опорный участок 303 и вторичная отражательная поверхность 2 могут скрепляться посредством склеивания. Например, для скрепления используется черный клей Super X 8008. Конечно, первый опорный участок 303 и вторичная отражательная поверхность 2 могут скрепляться и другим способом, например, резьбовым соединением или соединением застежкой. Конкретный способ соединения первого опорного участка 303 и вторичной отражательной поверхностью 2 не ограничивается в этом варианте осуществления настоящей заявки.

Второй соединительный участок 304 располагается на стороне, которая является стороной первого опорного участка 303, находится вблизи двухдиапазонного облучателя 4 и служит для закрепления первого опорного участка 303 на двухдиапазонном облучателе 4. Переходная конструкция, присоединенная к двухдиапазонному облучателю 4, располагается на втором соединительном участке 304. Второй опорный участок 302 дополнительно располагается между первым соединительным участком 301 и первым опорным участком 303. Основная функция второго опорного участка 302 заключается в регулировании положения вторичной отражательной поверхности 2, так чтобы двухдиапазонный облучатель 4 был расположен в фокусе основной отражательной поверхности 1 и в виртуальном фокусе вторичной отражательной поверхности 2. Второй опорный участок 302 и первый опорный участок 303 могут быть двумя независимыми компонентами и соединяться вместе или могут быть сформированы целиком вместе. Соответственно, первый соединительный участок 301 и второй опорный участок 302 могут быть сформированы целиком вместе или два независимых компонента могут соединяться посредством склеивания или сварки. Второй соединительный участок 304 и первый опорный участок 303 могут быть сформированы вместе или два независимых компонента могут соединяться вместе посредством склеивания или сварки. Высота второго опорного участка 302 определяется, главным образом, на основе положения точки приема/передачи сигнала двухдиапазонного облучателя 4, положения первого опорного участка 303, и конструкции вторичной отражательной поверхности 2. Краткие описания приводятся ниже со ссылкой на сопроводительные чертежи.

На фиг. 4 схематично представлена конструкция двухдиапазонной антенны, соответствующей варианту осуществления настоящей заявки. Как показано на фиг. 4, сначала определяется положение основной отражательной поверхности 1 и задний конец двухдиапазонного облучателя 4 присоединяется к центру основной отражательной поверхности 1. Ось двухдиапазонного облучателя 4 совпадает с осью основной отражательной поверхности 1. Высота низкочастотного волновода 4013 на двухдиапазонном облучателе 4 принимается такой, чтобы точка приема/передачи сигнала двухдиапазонного облучателя 4 располагалась в фокусе основной отражательной поверхности 1. Затем диэлектрическая опора 3 закрепляется на двухдиапазонном облучателе 4 и вторичная отражательная поверхность 2 закрепляется на вершине диэлектрической опоры 3. Соотношения между вторичной отражательной поверхностью 2, диэлектрической опорой 3 и двухдиапазонным облучателем 4 показаны на фиг. 5. Когда конструкция вторичной отражательной поверхности 2 определена, может быть определено положение фокуса (или виртуального фокуса) вторичной отражательной поверхности 2. Поскольку положение двухдиапазонного облучателя 4 фиксировано, расстояние между вторичной отражательной поверхностью 2 и двухдиапазонным облучателем 4 может регулироваться, устанавливая высоту второго опорного участка 302, так чтобы точка приема/передачи сигнала двухдиапазонного облучателя 4 располагалась в фокусе (или в виртуальном фокусе) вторичной отражательной поверхности 2. Поэтому точка приема/передачи сигнала двухдиапазонного облучателя 4 располагается в фокусе основной отражательной поверхности 1 и в фокусе (или виртуальном фокусе) вторичной отражательной поверхности 2.

В варианте осуществления настоящей заявки наружный трубчатый элемент 4012 крепления располагается на внешней стороне двухдиапазонного облучателя 4, задний конец диэлектрической опоры 3 крепится к наружному трубчатому элементу 4012 крепления, а другой конец соединен со вторичной отражательной поверхностью 2. Основной опорной конструкцией двухдиапазонного облучателя 4 является низкочастотный волновод 4013, расположенный на внешней стороне, низкочастотный волновод 4013 является тонким и имеет малую контактную поверхность. Это неудобно для прямого присоединения. Диэлектрическая опора 3 закрепляется на двухдиапазонном облучателе 4. Поэтому, при расположении наружного трубчатого элемента 4012 крепления 4012 на внешней стороне двухдиапазонного облучателя 4 наружный трубчатый элемент 4012 крепления помогает увеличить площадь контакта с диэлектрической опорой 3 и упрощает соединение между диэлектрической опорой 3 и двухдиапазонным облучателем 4. Наружный трубчатый элемент 4012 крепления служит, главным образом, для крепления и поддержки диэлектрической опоры 3. Форма наружного трубчатого элемента 4012 крепления может быть определена на основе реальных требований. Например, при обработке низкочастотного волновода 4013 двухдиапазонного облучателя 4 опорная платформа может формироваться целиком на низкочастотном волноводе 4013, чтобы закрепить и поддерживать диэлектрическую опору 3.

В этом варианте осуществления, например, форма наружного трубчатого элемента 4012 крепления может быть выполнена в соответствии с фиг. 7. Наружный трубчатый элемент 4012 крепления содержит корпус трубы, установленный снаружи низкочастотного волновода 4013, и круговую опорную пластину, расположенную в нижней части корпуса трубы. Корпус трубы и опорная пластина могут быть сформированы целиком вместе или могут соединяться м скрепляться. Вогнуто-выпуклая конструкция располагается между корпусом трубы и низкочастотным волноводом 4013, так чтобы корпус трубы и низкочастотный волновод 4013 были хорошо согласованы. Диэлектрическая опора 3 крепится на опорной пластине наружного трубчатого элемента 4012 крепления. Для конкретности, второй соединительный участок 304 на диэлектрической опоре 3 закрепляется на опорной пластине наружного трубчатого элемента 4012 крепления и может крепиться посредством склеивания. Может быть выбран черный клей Super X 8008. Однако, клей этим не ограничивается и соответствующий клей может быть выбран в соответствии с реальной ситуацией.

Кроме того, диэлектрическая опора 3 и наружный трубчатый элемент 4012 крепления альтернативно может закрепляться посредством винтового крепления или крепления застежкой. В качестве примера, на фиг. 7 показаны резьбовые отверстия, расположенные на втором соединительном участке 304 и опорная пластина на наружном трубчатом элементе 4012 крепления, когда используется винтовое крепление. Способ крепления диэлектрической опоры 3 и наружного трубчатого элемента 4012 крепления может выбираться произвольно, основываясь на реальной ситуации. Подробности в этом варианте осуществления не описываются.

В варианте осуществления настоящей заявки значение относительной диэлектрической проницаемости диэлектрической опоры 3 находится в пределах от 2 до 4. В качестве материала диэлектрической опоры 3 выбирается диэлектрический материал, относительная диэлектрическая проницаемость которого находится в пределах этих значений, так чтобы влияние, оказываемое диэлектрической опорой 3 на сигнал антенны, могло уменьшиться. В качестве материала диэлектрической опоры 3 может использоваться такой материал, как окись полифенилена, поликарбонат, полистирол или политетрафторэтилен.

В варианте осуществления настоящей заявки низкочастотная согласующая конструкция 402 располагается между низкочастотным облучателем 401 и высокочастотным облучателем 403. Низкочастотный облучатель 401 содержит низкочастотный волновод 4013 и дроссельную канавку, расположенную на стенке низкочастотного волновода 4013. Низкочастотный волновод 4013 выполнен с возможностью передачи первой электромагнитной волны и направление входа дроссельной канавки совпадает с направлением передачи первой электромагнитной волны. Высокочастотный облучатель 403 содержит высокочастотный волновод 4032. Высокочастотный волновод 4032 расположен в низкочастотном волноводе 4013 и совпадает с осью низкочастотного волновода 4013. Низкочастотная согласующая конструкция 402 располагается между высокочастотным волноводом 4032 и низкочастотным волноводом 4013. Внешний радиус высокочастотного волновода 4032 и внутренний радиус низкочастотного волновода 4013 удовлетворяют заранее заданному условию, так чтобы в качестве первой электромагнитной волны в низкочастотном волноводе 4013 возбуждались мода TEM, поперечная электрическая мода TE₁₁ и поперечная электрическая мода TE_n1, где n - положительное целое число, большее 1.

На фиг. 10 схематично представлена конструкция двухдиапазонного облучателя, соответствующего варианту осуществления настоящей заявки. Как показано на фиг. 10, в этом варианте осуществления низкочастотный облучатель 401 содержит низкочастотный волновод 4013 и дроссельную канавку, расположенную на низкочастотном волноводе 4013. В высокочастотном облучателе 403 используется рупор, загруженный диэлектриком. Высокочастотный облучатель 403 содержит высокочастотный волновод 4032 и диэлектрическую головку 4031. Диэлектрическая головка 4031 располагается в открытом конце высокочастотного волновода 4032 и вершина диэлектрической головки 4031 находится не выше, чем вершина низкочастотного волновода 4013 с дроссельной канавкой. Низкочастотная согласующая конструкция 402 располагается между низкочастотным волноводом 4013 и высокочастотным волноводом 4032. Низкочастотная согласующая конструкция 402 может содержать множество соосных диэлектрических столбиков или металлических колец. Низкочастотная согласующая конструкция 402 может изменять характеристический импеданс волновода и уменьшать образование отражения. Конкретная конструкция низкочастотной согласующей конструкции 402 не ограничивается в этом варианте осуществления настоящей заявки при условии, что соответствующие требования к конструкции удовлетворяются. Дроссельная канавка располагается на стенке низкочастотного волновода 4013. Направление отверстия дроссельной канавки совпадает с направлением передачи первой электромагнитной волны. Устанавливая местоположение, ширину и глубину дроссельной канавки, можно формировать волну типа TM₁₁ высшего порядка с соответствующей амплитудой. При наложении мод TM₁₁ и TE₁₁ распределение электрического поля для первой электромагнитной волны является более однородным и эффект усиления антенны максимизируется. Конкретная конструкция дроссельной канавки не ограничивается в этом варианте осуществления настоящей заявки, пока расположение дроссельной канавки удовлетворяет соответствующим конструктивным требованиям. Определенный размер, местоположение и т.п. дроссельной канавки в этом варианте осуществления подробно не описываются.

Следует заметить, что высота высокочастотного волновода 4032 может быть сопоставима с высотой низкочастотного волновода 4013 или высота высокочастотного волновода 4032 может быть меньше, чем высота низкочастотного волновода 4013. Высокочастотный облучатель 403 использует высокочастотную электромагнитную волну и низкочастотную электромагнитную волну. Например, полоса рабочих частот низкочастотного облучателя 401 находится в диапазоне от 27,5 ГГц до 29,5 ГГц, а полоса рабочих частот высокочастотного облучателя 403 находится в диапазоне от 71 ГГц до 86 ГГц. В данном случае используется электромагнитная волна в диапазоне от 27,5 ГГц до 29,5 ГГц. Диапазон от 71 ГГц до 86 ГГц является высокочастотной электромагнитной волной. Первая электромагнитная волна является низкочастотной электромагнитной волной.

Заранее заданное условие устанавливается, главным образом, для определения внешнего радиуса высокочастотного волновода 4032 и внутреннего радиуса низкочастотного волновода 4013. В этом варианте осуществления внешний радиус высокочастотного волновода 4032 и внутренний радиус низкочастотного волновода 4013 определяются путем установления заранее заданного условия. Поэтому в двухдиапазонном облучателе 4, использующем эти размеры, в качестве первой электромагнитной волны в низкочастотном волноводе 4013 могут возбуждаться не только мода TEM и поперечная электрическая мода TE₁₁, но также и мода TE_n1 более высокого порядка. Стандартная конструкция антенны не позволяет образование мод TE_n1 более высокого порядка. Это ограничивает выбор диапазонов низкочастотной полосы и высокочастотной полосы. Напротив, антенна, соответствующая этому варианту осуществления, может реализовывать более широкий диапазон сочетаний низкочастотной полосы и высокочастотной полосы, так чтобы антенна, соответствующая настоящей заявке, имела более широкую область действия и была применима к случаю, в котором отношение высокой частоты к низкой частоте меньше 3.

В варианте осуществления настоящей заявки заданное условие содержит:

внешний радиус а высокочастотного волновода 4032, внутренний радиус b низкочастотного волновода 4013 и критическая длина волны λ_{c_TE11} поперечной электрической моды TE₁₁ удовлетворяют следующему соотношению:

; и

критическая длина волны λ_{c_TEn1} поперечной электрической моды TE_n1 удовлетворяет следующему соотношению:

.

В этом варианте осуществления настоящей заявки мода TE₁₁ и мода TE_n1 должны возбуждаться внутри низкочастотного волновода 4013. Мода TE_n1 может содержать волны высшего типа TE₂₁, волну высшего типа TE₃₁ и т.п. При возбуждении волны высшего типа TE₂₁ внешний радиус а высокочастотного волновода 4032, внутренний радиус b низкочастотного волновода 4013 и критическая длина λ_{c_TE21} волны высшего типа TE₂₁ удовлетворяют следующему соотношению:

.

При возбуждении волны высшего типа TE₃₁ внешний радиус а высокочастотного волновода 4032, внутренний радиус b низкочастотного волновода 4013 и критическая длина λ_{c_TE31} волны высшего типа TE₃₁ удовлетворяют следующему соотношению:

При возбуждении поперечной электрической волны высшего типа соотношение выводится аналогичным образом. Когда полоса рабочих частот высокочастотного волновода 4032 является E-полосой (от 71 ГГц до 76 ГГц и от 81 ГГц до 86 ГГц) полоса микроволновых частот, внутренний радиус высокочастотного волновода 4032 может быть значением а в пределах от 1,5 мм до 1,6 мм. При реальном применении высокочастотный волновод 4032 обладает толщиной. Учитывая надежность высокочастотного волновода 4032 и трудности при фактической обработке, значение толщины высокочастотного волновода 4032 может колебаться от 1 мм до 2 мм. Поэтому значение внешнего радиуса а высокочастотного волновода 4032 может колебаться от 2,5 мм до 3,6 мм.

Образование поперечной электрической моды TE_n1 внутри низкочастотного волновода 4013 учитывается в заданном условии и принимается соответствующая формула решения. Используя формулу, могут быть получены точный внешний радиус высокочастотного волновода 4032 и точный внутренний радиус низкочастотного волновода 4013, так чтобы в качестве первой электромагнитной волны в низкочастотном волноводе 4013 могли возбуждаться мода TEM, поперечная электрическая мода TE₁₁ и мода TE_n1 более высокого порядка.

При реальном использовании, поскольку в режиме питания антенны используется дифференциальное питание, электрическое поле на границах двух стенок волновода имеет противоположные фазы, а моды более высокого порядка, такие как TE₂₁ и TE₃₁ имеют на границах стенок волновода одинаковые фазы. Хотя соосные низкочастотный волновод 4013 и высокочастотный волновод 4032 поддерживают волны высшего типа, такие как TE₂₁ и TE₃₁, волны высшего типа, такие как TE₂₁ и TE₃₁ из-за дифференциального питания не могут быть возбуждаться. Поэтому волны высшего типа, такие как TE₂₁ и TE₃₁, в основном не оказывают влияния на характеристики всего двухдиапазонного облучателя 4. Это не учитывается в существующем соосном двухдиапазонном облучателе.

В варианте осуществления настоящей заявки уплотнительное кольцо 4011 дроссельной канавки расположено на вершине низкочастотного облучателя 401 и защитная пленка располагается между уплотнительным кольцом дроссельной канавки 4011 и дроссельной канавкой. Уплотнительное кольцо 4011 дроссельной канавки устанавливается, главным образом, для фиксации защитной пленки, расположенной на дроссельной канавке. Защитная пленка располагается на дроссельной канавке, чтобы эффективно защищать двухдиапазонный облучатель 4 и препятствовать попаданию в низкочастотный волновод 4013 и в двухдиапазонный волновод дождевой вода или грязи, влияющих на функционирование двухдиапазонного облучателя 4.

Как показано на фиг. 7, в варианте осуществления настоящей заявки, высота внутренней стенки дроссельной канавки меньше, чем высота внешней стенки дроссельной канавки. Высота внутренней стенки дроссельной канавки принимается такой, чтобы она была ниже, чем высота внешней стенки дроссельной канавки, так чтобы отверстие дроссельной канавки на открытом конце низкочастотного волновода 4013 постепенно увеличивалось, что предпочтительно для передачи электромагнитной волны.

В варианте осуществления настоящей заявки высокочастотный облучатель 403 является загруженным диэлектриком рупором или многорежимным рупором. На фиг. 13 схематично показана конструкция другой двухдиапазонной антенны, соответствующей варианту осуществления настоящей заявки. Как показано на фиг. 13, многорежимный рупор может использоваться в качестве высокочастотного облучателя 403. При реальном использовании соответствующий высокочастотный облучатель 403 может быть выбран на основе реальной ситуации, чтобы расширить область применения антенны в этой заявке. Выбор высокочастотного облучателя 403 не ограничивается представленным выше выбором.

Настоящая заявка дополнительно содержит двухдиапазонный облучатель, содержащий низкочастотный облучатель 401, высокочастотный облучатель 403 и низкочастотную согласующую конструкцию 402, расположенную между низкочастотным облучателем 401 и высокочастотным облучателем 403. Низкочастотный облучатель 401 содержит низкочастотный волновод 4013 и дроссельную канавку, расположенную на стенке низкочастотного волновода 4013. Низкочастотный волновод 4013 выполнен с возможностью передачи первой электромагнитной волны. Направление отверстия дроссельной канавки совпадает с направлением передачи первой электромагнитной волны. Высокочастотный облучатель 403 содержит высокочастотный волновод 4032. Высокочастотный волновод 4032 расположен в низкочастотном волноводе 4013 и соосен с низкочастотным волноводом 4013. Низкочастотная согласующая конструкция 402 располагается между высокочастотным волноводом 4032 и низкочастотным волноводом 4013. Внешний радиус высокочастотного волновода 4032 и внутренний радиус низкочастотного волновода 4013 удовлетворяют заданному условию, так чтобы в низкочастотном волноводе 4013 в качестве первой электромагнитной волны возбуждались мода TEM, поперечная электрическая мода TE₁₁ и поперечная электрическая мода TE_n1, где n - положительное целое число, большее 1.

На основе предшествующего варианта осуществления заданное условие содержит:

внешний радиус а высокочастотного волновода 4032, внутренний радиус b низкочастотного волновода 4013 и критическая длина волны λ_{c_TE11} поперечной электрической моды TE₁₁ удовлетворяют следующему соотношению:

; и

критическая длина волны λ_{c_TEn1} поперечной электрической моды TE_n1 удовлетворяет следующему соотношению:

.

В варианте осуществления настоящей заявки уплотнительное кольцо 4011 дроссельной канавки расположено на вершине низкочастотного облучателя 401 и защитная пленка располагается между уплотнительным кольцом 4011 дроссельной канавки 4011 и дроссельной канавкой.

В варианте осуществления настоящей заявки высота внутренней стенки дроссельной канавки меньше, чем высота внешней стенки дроссельной канавки. Высота внутренней стенки дроссельной канавки устанавливается ниже, чем высота внешней стенки дроссельной канавки, так чтобы отверстие дроссельной канавки на открытом конце низкочастотного волновода 4013 постепенно увеличивалось, что предпочтительно для передачи электромагнитной волны.

В варианте осуществления настоящей заявки высокочастотный облучатель 403 является загруженным диэлектриком рупором или многорежимным рупором. Высокочастотный облучатель 403 может произвольно выбираться на основе реальной ситуации, чтобы расширять область применения антенны, представленной в настоящей заявке.

В настоящей заявке в представленных выше вариантах осуществления двухдиапазонной антенны подробно описан двухдиапазонный облучатель. Для структурного анализа и благоприятных результатов работы двухдиапазонного облучателя, обратитесь к схожим материалам для предшествующей двухдиапазонной антенны. В варианте осуществления двухдиапазонного облучателя подробности не описываются.

Предшествующие описания являются просто описаниями конкретных реализаций настоящей заявки, но не предназначаются для ограничения объема защиты настоящей заявки. Любое изменение или замена, с легкостью производимая специалистами в данной области техники в техническом объеме, раскрытом в настоящей заявке, должны находиться в пределах объема защиты настоящей заявки. Поэтому объем защиты настоящей заявки должен подчиняться объему защиты формулы изобретения.

Все варианты осуществления в настоящем описании описаны прогрессивным способом, для одних и тех же частей в вариантах осуществления ссылка может делаться на эти варианты осуществления и каждый вариант осуществления сосредотачивает внимание на отличии от других вариантов осуществления.

Хотя варианты осуществления настоящей заявки были описаны, специалисты в данной области техники могут вносить в эти варианты осуществления изменения и модификации, когда изучат основную изобретательскую концепцию. Поэтому нижеследующая формула изобретения предназначена истолковываться так, чтобы охватывать предпочтительные варианты осуществления и все изменения и модификации, попадающие в пределы объема защиты вариантов осуществления настоящей заявки.

Выше подробно описаны двухдиапазонный облучатель и двухдиапазонная антенна, представленные в настоящей заявке. Принцип действия и реализации настоящей заявки описаны здесь на конкретных примерах. Описание представленных выше вариантов осуществления приведено просто для того, чтобы помочь понять способ и основные идеи настоящей заявки. Кроме того, специалисты в данной области техники могут вносить в настоящую заявку изменения и модификации с точки зрения конкретных реализаций и областей применения заявки, основываясь на идеях настоящей заявки. Поэтому содержание настоящего описания не должно истолковываться как ограничение настоящей заявки.

Изобретение относится к области беспроводной связи. Двухдиапазонная антенна содержит основную отражательную поверхность, вторичную отражательную поверхность, двухдиапазонный облучатель и диэлектрическую опору. Основная отражательная поверхность расположена напротив вторичной отражательной поверхности. Двухдиапазонный облучатель содержит низкочастотный облучатель и высокочастотный облучатель. Диэлектрическая опора расположена между основной отражательной поверхностью и вторичной отражательной поверхностью. Техническим результатом изобретения является улучшение диаграммы направленности антенны, а также электрических характеристик в высокочастотной полосе и в низкочастотной полосе. 12 з.п. ф-лы, 13 ил., 1 табл.

1. Двухдиапазонная антенна, содержащая основную отражательную поверхность, вторичную отражательную поверхность, двухдиапазонный облучатель и диэлектрическую опору, при этом

основная отражательная поверхность расположена напротив вторичной отражательной поверхности;

двухдиапазонный облучатель содержит низкочастотный облучатель и высокочастотный облучатель, причем центральная частота полосы рабочих частот низкочастотного облучателя является первой центральной частотой, а центральная частота полосы рабочих частот высокочастотного облучателя является второй центральной частотой;

диэлектрическая опора расположена между основной отражательной поверхностью и вторичной отражательной поверхностью и содержит кольцевой первый опорный участок с отверстием с одной стороны, причем отверстие первого опорного участка расположено в направлении вторичной отражательной поверхности, и толщина первого опорного участка связана с относительной диэлектрической проницаемостью первого опорного участка, первой центральной частотой и второй центральной частотой, при этом толщина диэлектрической опоры составляет от 0,9N до 1,1N половин первой длины волны в диэлектрике и от 0,9M до 1,1M половин второй длины волны в диэлектрике; где N и M - положительные целые числа;

вторичная отражательная поверхность жестко соединена с местоположением отверстия первого опорного участка и охватывается первым опорным участком для формирования полости; и

первый конец двухдиапазонного облучателя проходит через первый опорный участок и расположен в полости, а второй конец двухдиапазонного облучателя соединен с центром основной отражательной поверхности.

2. Двухдиапазонная антенна по п. 1, в которой поперечное сечение, которое является поперечным сечением первого опорного участка и которое перпендикулярно направлению протяженности двухдиапазонного облучателя, постепенно увеличивается вдоль первого направления, и первое направление является направлением, в котором двухдиапазонный облучатель проходит в направлении вторичной отражательной поверхности.

3. Двухдиапазонная антенна по п. 1 или 2, в которой поперечное сечение, которое является поперечным сечением первого опорного участка и которое перпендикулярно направлению расширения двухдиапазонного облучателя, является круговым.

4. Двухдиапазонная антенна по любому из пп. 1-3, в которой толщина диэлектрической опоры связана с половиной первой длины волны в диэлектрике и половиной второй длины волны в диэлектрике; и

половина первой длины волны в диэлектрике является половиной длины волны в диэлектрике для первой центральной частоты и половина второй длины волны в диэлектрике является половиной длины волны в диэлектрике для второй центральной частоты.

5. Двухдиапазонная антенна по любому из пп. 1-4, в которой форма первого опорного участка является полусферической формой.

6. Двухдиапазонная антенна по любому из пп. 1-5, в которой диэлектрическая опора дополнительно содержит первый соединительный участок, второй опорный участок и второй соединительный участок, причем первый соединительный участок, второй опорный участок и первый опорный участок последовательно соединены со вторым соединительным участком, первый соединительный участок соединен со вторичной отражательной поверхностью, и второй соединительный участок соединен с двухдиапазонным облучателем.

7. Двухдиапазонная антенна по любому из пп. 1-6, в которой на внешней стороне двухдиапазонного облучателя расположен наружный трубчатый элемент крепления, нижний конец диэлектрической опоры закреплен на наружном трубчатом элементе крепления, а другой конец соединен со вторичной отражательной поверхностью.

8. Двухдиапазонная антенна по любому из пп. 1-7, в которой значение относительной диэлектрической проницаемости диэлектрической опоры находится в пределах от 2 до 4.

9. Двухдиапазонная антенна по любому из пп. 1-8, в которой между низкочастотным облучателем и высокочастотным облучателем расположена низкочастотная согласующая конструкция;

низкочастотный облучатель содержит низкочастотный волновод и дроссельную канавку, расположенную на стенке низкочастотного волновода, причем низкочастотный волновод выполнен с возможностью передачи первой электромагнитной волны, и направление отверстия дроссельной канавки совпадает с направлением передачи первой электромагнитной волны;

высокочастотный облучатель содержит высокочастотный волновод, причем высокочастотный волновод расположен в низкочастотном волноводе и соосен с низкочастотным волноводом, и низкочастотная согласующая конструкция расположена между высокочастотным волноводом и низкочастотным волноводом; и

внешний радиус высокочастотного волновода и внутренний радиус низкочастотного волновода удовлетворяют заданному условию, так что мода TEM, поперечная электрическая мода TE₁₁ и поперечная электрическая мода TE_n1 возбуждаются в качестве первой электромагнитной волны в низкочастотном волноводе, где

n - положительное целое число, большее 1.

10. Двухдиапазонная антенна по п. 9, в которой заданное условие содержит:

внешний радиус а высокочастотного волновода, внутренний радиус b низкочастотного волновода и критическая длина волны λ_{c_TE11} поперечной электрической моды ТE₁₁ удовлетворяют следующему соотношению:

; а

критическая длина волны λ_{c_TEn1} поперечной электрической моды TE_n1 удовлетворяет следующему соотношению:

.

11. Двухдиапазонная антенна по п. 9 или 10, в которой на вершине низкочастотного облучателя расположено уплотнительное кольцо дроссельной канавки, и между уплотнительным кольцом дроссельной канавки и дроссельной канавкой расположена защитная пленка.

12. Двухдиапазонная антенна по любому из пп. 9-11, в которой высота внутренней стенки дроссельной канавки меньше, чем высота внешней стенки дроссельной канавки.

13. Двухдиапазонная антенна по любому из пп. 9-12, в которой высокочастотный облучатель является загруженным диэлектриком рупором или многорежимным рупором.