專利名稱：對(duì)數(shù)周期偶極陣(lpda)天線及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及寬帶天線設(shè)計(jì)，尤其涉及在寬頻范圍內(nèi)具有改進(jìn)性能的對(duì)數(shù)周期 偶極陣(LPDA)天線。
背景技術(shù)：
以下描述和示例僅作為背景給出。
對(duì)于許多應(yīng)用而言，對(duì)數(shù)周期偶極陣(LPDA)天線是通用寬帶天線。通常， LPDA天線包括線性或錐形偶極子的集合，這些偶極子按比例縮放并排列成對(duì)數(shù)周 期陣列。陣列內(nèi)的各個(gè)偶極子包括兩個(gè)振子(dement)或半振子，這些振子在長(zhǎng) 度上不同并從一對(duì)傳輸線結(jié)構(gòu)(即"饋電導(dǎo)體")向外延伸。偶極子從最短排列到 最長(zhǎng)，使得偶極振子之間的長(zhǎng)度和間距沿天線成對(duì)數(shù)變化。此外，偶極子的長(zhǎng)度和 間距與天線被配置成在其上操作的頻率范圍相關(guān)。例如，最長(zhǎng)偶極子的長(zhǎng)度與最低 操作頻率成比例，而最短偶極子的長(zhǎng)度與LPDA天線的最高操作頻率成比例。為 了提供相對(duì)較寬的頻率范圍，通常需要在最長(zhǎng)與最短振子的長(zhǎng)度之間具有極大差異 的相對(duì)較大的LPDA天線。
在許多情形中，用具有圓筒形橫截面的鋁條原料來構(gòu)造偶極子。然而，其它 導(dǎo)電材料(諸如銅及其合金)以及橫截面(諸如矩形)也可用來制作偶極振子。在 大多數(shù)情形中，使用螺釘或其它機(jī)械緊固件將偶極振子附加到饋電導(dǎo)體。作為一個(gè) 替代方案，偶極振子可單獨(dú)軟焊(soldering)或熔焊(welding)到饋電導(dǎo)體。然而， 軟焊和熔焊很少使用，因?yàn)檫@些工藝所需的局部劇烈加熱往往使天線結(jié)構(gòu)變形。
在使用期間，LPDA被定向成具有最短振子的端部(即前端)指向所需的發(fā)射 或接收方向。在大多數(shù)情形中，天線在前端饋電以避免圖案失真。例如，饋電導(dǎo)體 通常等距隔開并且排列在與偶極振子垂直的平面中。在某些情形中，天線可通過沿 著連接偶極振子的饋電導(dǎo)體之一的內(nèi)部延伸的同軸饋電線來饋電。這種配置通常稱 為"上/下(over/under)饋電機(jī)構(gòu)"。
使饋電信號(hào)進(jìn)入天線的前端用于兩個(gè)目的。第一，它使得在天線的后端(即 具有最長(zhǎng)振子的端部)實(shí)現(xiàn)到信號(hào)源或接收器的連接器，這提供了顯著的機(jī)械優(yōu)點(diǎn)。第二，在前端向天線饋電減小了圖案失真并提供了本征平衡網(wǎng)絡(luò)。例如，同軸饋電 線可完全包含在上/下饋電機(jī)構(gòu)的兩個(gè)饋電導(dǎo)體之一中。在天線前端(即"饋電區(qū)")， 同軸饋電線的內(nèi)導(dǎo)體從一導(dǎo)體伸出并連接到其它導(dǎo)體。如果饋電區(qū)在電氣上較小， 則將保持電流連續(xù)性，而且沿兩個(gè)導(dǎo)體流動(dòng)的電流得到平衡。
以上的饋電安排常常稱為"無限平衡-不平衡變壓器"。盡管在技術(shù)上并非平 衡-不平衡變壓器，但是饋電安排為天線提供了本征電流平衡，由此不需要附加平 衡變壓器。通過在前端(即在較小的高頻振子處)向天線饋電，不發(fā)生堵塞，并且 天線提供了保持在寬頻范圍內(nèi)的單向圖案。
為了即使在天線"向后"饋電時(shí)，引導(dǎo)天線輻射"向前"，連續(xù)偶極振子必 須通過信號(hào)相位差為180°的信號(hào)來饋電。這通過將每個(gè)饋電導(dǎo)體電連接到連續(xù)偶 極子的交替半振子來實(shí)現(xiàn)。例如，饋電導(dǎo)體可電連接到一偶極子對(duì)的"左"振子， 接著連接到下一偶極子對(duì)的"右"振子等。
目前可用的最佳LPDA設(shè)計(jì)將上述的"無限平衡-不平衡變壓器"技術(shù)與上/
下饋電機(jī)構(gòu)組合在一起。然而，結(jié)合了這些技術(shù)的傳統(tǒng)LPDA設(shè)計(jì)仍存在許多缺
點(diǎn)。例如，使用螺釘(或其它機(jī)械緊固件)來將偶極振子附加到饋電導(dǎo)體的常規(guī)
LPDA天線常常在振子的底部(即在偶極振子與饋電導(dǎo)體之間的連接點(diǎn)處)遭受間 歇的電接觸。換言之，偶極振子的熱膨脹隨時(shí)間流逝會(huì)導(dǎo)致緊固件松弛，從而使?jié)?氣和氧氣進(jìn)入振子與饋電導(dǎo)體的底部之間。這在振子的底部導(dǎo)致了不可避免的氧化 和間歇電接觸。在某些情形中，電接觸問題可通過將偶極振子直接軟焊或熔焊到饋 電導(dǎo)體來解決，如上所述。然而，軟焊和熔焊需要局部劇烈加熱，這往往使天線結(jié) 構(gòu)變形。出于此原因，基本上主要使用機(jī)械緊固件(諸如螺釘)來將偶極振子附加 到饋電導(dǎo)體。
此外，使用機(jī)械緊固件附加偶極振子的LPDA設(shè)計(jì)在高操作頻率(例如在約 微波頻率及以上)下變得不切實(shí)際。如上所述，隨著操作頻率范圍的高頻極限的增 大，偶極振子的長(zhǎng)度愈發(fā)變短。在大多數(shù)情形中，不管振子大小如何，與各個(gè)偶極 振子相關(guān)聯(lián)的成本是類似的，因?yàn)樵诟鱾€(gè)振子的制作中涉及相同的加工工藝。因此， 將傳統(tǒng)LPDA天線的高頻極限擴(kuò)展到微波頻率范圍變得非常昂貴。此外，上/下饋 電機(jī)構(gòu)必然交錯(cuò)排列各個(gè)偶極子的兩個(gè)半振子以便適應(yīng)較高的頻率極限。然而，交 錯(cuò)排列引入交叉極化輻射場(chǎng)，該輻射場(chǎng)只能通過減小饋電幾何形狀的大小來最小 化。這常常導(dǎo)致功率處理問題并增加了組裝的難度。
一種用于制作具有增大的高頻極限的LPDA天線的方法是在印刷電路板
(PCB)上實(shí)現(xiàn)天線。例如，授予Braathen的美國(guó)專利No. 5,903,670提供了一種 LPDA，其中偶極振子和一個(gè)饋電導(dǎo)體被圖形化在絕緣襯底的一側(cè)，而第二饋電導(dǎo) 體被圖形化在襯底的相反側(cè)。饋電導(dǎo)體被實(shí)現(xiàn)為微帶線，這些微帶線可嵌入到襯底 內(nèi)或耦合到襯底的頂面和底面。相位交叉(phasetransposition)通過經(jīng)由形成于襯 底內(nèi)的通孔將第二饋電導(dǎo)體連接到交替偶極振子來提供。在此方式中，介電襯底支 承偶極振子并使它們保持期望的共面配置，而通孔將第二饋電導(dǎo)體連接到各個(gè)點(diǎn)上 的偶極振子。
即使使用印刷電路技術(shù)構(gòu)成的LPDA能實(shí)現(xiàn)高頻操作，但是它們自身仍具有 一組缺點(diǎn)。例如，即使介電常數(shù)較低，任意印刷電路的介電襯底也必然干擾由天線 生成的電磁場(chǎng)?；蛟S最佳可用襯底(例如基于PTFE的襯底)呈現(xiàn)了約2.0的相對(duì) 介電常數(shù)。即使這些襯底也導(dǎo)致了顯著的電磁場(chǎng)擾動(dòng)，這最終使預(yù)期的輻射圖案退 化。
此外，印刷電路天線通常限于在較窄的高頻范圍上操作，并且不容易或者必 須花費(fèi)較大代價(jià)來適于在相對(duì)較大的頻率范圍上操作。已嘗試將較小的印刷電路 LPDA天線與較大的常規(guī)制作的LPDA天線進(jìn)行組合，以便覆蓋相對(duì)較大的頻率范 圍。然而，兩種不同的LPDA (即基于印刷電路的LPDA存在電介質(zhì)而傳統(tǒng)LPDA 不存在電介質(zhì)使得它們必然不同)的合并不可避免地導(dǎo)致一些性能降級(jí)，特別是在 過度區(qū)域(即在傳統(tǒng)LPDA的頻率上限和印刷電路LPDA的頻率下限附近的區(qū)域)。 存在介電襯底還往往使LPDA天線的頻率獨(dú)立特性降級(jí)。
因此，仍需要一種改進(jìn)的LPDA天線設(shè)計(jì)。具體地，改進(jìn)的LPDA設(shè)計(jì)將克 服上述與傳統(tǒng)和印刷電路LPDA設(shè)計(jì)相關(guān)聯(lián)的問題。

發(fā)明內(nèi)容
以下關(guān)于對(duì)數(shù)周期偶極陣(LPDA)天線的各個(gè)實(shí)施例的描述不能以任何方式 解釋為對(duì)所附權(quán)利要求的主題的限制。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，本文提供了對(duì)數(shù)周期偶極陣(LPDA)天線以及制作這種天 線的方法。通常，LPDA天線可包括耦合到傳輸線結(jié)構(gòu)對(duì)的天線振子對(duì)。例如，第 一天線振子可制成導(dǎo)電材料的連續(xù)體，以便包括以對(duì)數(shù)周期方式從中央導(dǎo)體向外延 伸的的多個(gè)偶極振子(即偶極半振子)。第二天線振子可以相同方式制成，但是為 第一天線振子的鏡像。在大多數(shù)情形中，導(dǎo)電材料可選自一組金屬，包括但不限于: 鋁、銅、鎂及其合金。在大多數(shù)情形中，由于其重量和成本較低，鋁優(yōu)于其它金屬。
然而，在其它情形中，也可使用其它低密度金屬和金屬合金。
在一些情形中，第一和第二天線振子的每一個(gè)可由厚度均勻的金屬片(或板) 制得。例如，天線振子的每一個(gè)可通過從金屬片(或板)切割多個(gè)偶極振子和中央 導(dǎo)體的輪廓而制成。在大多數(shù)情形中，可使用高壓水射流工具、高壓磨料射流工具、 激光切割工具、等離子切割工具或機(jī)械加工工具來從金屬片(或板)切割出輪廓。 然而，天線振子的制作并不限于切割工藝，并且在其它情形中可不同地(例如通過 鑄?；蚰Ｋ?進(jìn)行。不管所使用的特定工藝如何，在無需在介電襯底之上或之內(nèi)印 刷或圖形化偶極振子的情況下，也可制作天線振子。
在大多數(shù)情形中，傳輸線結(jié)構(gòu)可制成每個(gè)都包括具有平坦底面的導(dǎo)電元件。 各種制作方法可用于形成導(dǎo)電元件。例如，可使用擠壓、鑄模、模塑或機(jī)械加工工 藝由金屬或金屬合金分別制得導(dǎo)電元件。傳輸線結(jié)構(gòu)的至少之一可形成為包括電纜 導(dǎo)管或開口。例如，電纜導(dǎo)管或開口可形成于導(dǎo)電元件的至少之一內(nèi)，使得其沿著 導(dǎo)電元件的整個(gè)長(zhǎng)度延伸。這可允許經(jīng)絕緣的線或電纜(例如同軸電纜)穿過電纜 導(dǎo)管或開口以便向LPDA天線饋電。
通常，天線元件可被耦合到傳輸線結(jié)構(gòu)，從而在天線振子與相應(yīng)的傳輸線結(jié) 構(gòu)之間不存在電(或熱)的不連續(xù)。具體地，可通過將各個(gè)導(dǎo)電元件的平坦底面永 久地附加到第一和第二天線振子的相應(yīng)中央導(dǎo)體來將天線振子耦合到傳輸線結(jié)構(gòu)
對(duì)。在一個(gè)實(shí)施例中，可使用釬焊(brazing)工藝將導(dǎo)電元件的平坦底面永久地附 加到天線振子的中央導(dǎo)體。在另一個(gè)實(shí)施例中，可使用導(dǎo)電環(huán)氧樹脂將導(dǎo)電元件的 平坦底面永久地附加到天線振子的中央導(dǎo)體。這些工藝可確保平坦底面與中央導(dǎo)體 之間沿中央導(dǎo)體的整個(gè)長(zhǎng)度存在連續(xù)的電和熱連接。
在一些情形中， 一個(gè)或多個(gè)孔可在導(dǎo)電元件的平坦底面內(nèi)形成，并穿過天線 振子的中央導(dǎo)體。在這些情形中，形成于平坦底面內(nèi)的孔可與形成于中央導(dǎo)體內(nèi)的 孔對(duì)齊，從而可插入固定銷以確保天線振子精確組裝到其相應(yīng)傳輸線結(jié)構(gòu)。然而， 在本發(fā)明的所有實(shí)施例中，固定銷和對(duì)齊的孔并非必需。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，本文提供了包括高頻部分和低頻部分的對(duì)數(shù)周期偶極陣 (LPDA)天線(即混合LPDA)。通常，高頻部分可包括天線振子對(duì)和第一傳輸 線結(jié)構(gòu)對(duì)，如上所述。換言之，天線振子可各自制成為導(dǎo)電材料的連續(xù)體，以便包 括以對(duì)數(shù)周期方式從中央導(dǎo)體向外延伸的第一多個(gè)偶極振子。傳輸線結(jié)構(gòu)的每一個(gè) 可永久地附加到天線振子的不同中央導(dǎo)體，使得在天線振子與相應(yīng)的傳輸線結(jié)構(gòu)之 間沿著中央導(dǎo)體的整個(gè)長(zhǎng)度不存在電或熱的不連續(xù)。在一個(gè)實(shí)施例中，釬焊工藝可用于將第一傳輸線結(jié)構(gòu)對(duì)內(nèi)的導(dǎo)電元件的平坦底面附加到天線振子的中央導(dǎo)體。在 另一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電環(huán)氧樹脂可用于將平坦底面附加到中央導(dǎo)體。在一些情形中，
高頻部分可被配置成在約300 MHz到約6000 MHz的相對(duì)較高的頻率范圍內(nèi)操作。 然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，如何將高頻部分更改成在基本不同的范圍內(nèi)操 作。
低頻部分通常包括以對(duì)數(shù)周期方式從第二傳輸線結(jié)構(gòu)對(duì)向外延伸的第二多個(gè) 偶極振子。例如，低頻部分可以常規(guī)方式通過使用機(jī)械緊固件(例如螺釘)將各個(gè) 偶極振子附加到第二傳輸線結(jié)構(gòu)對(duì)而得到。在一個(gè)實(shí)施例中，低頻部分可被配置成 在約80 MHz到約300 MHz的相對(duì)較低的頻率范圍內(nèi)操作。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人 員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，如何將低頻部分更改成在基本不同的范圍內(nèi)操作。
混合LPDA天線可通過將高頻部分連接到低頻部分來實(shí)現(xiàn)。在大多數(shù)情形中， 可通過將第一和第二傳輸線結(jié)構(gòu)對(duì)制成一個(gè)完整的傳輸線結(jié)構(gòu)對(duì)制作而將高頻部 分連接到低頻部分。例如，天線振子可釬焊到導(dǎo)電元件靠近傳輸線結(jié)構(gòu)前端的平坦 底面，而常規(guī)偶極振子則被附加到導(dǎo)電元件靠近同一傳輸線結(jié)構(gòu)后端的側(cè)面。因?yàn)?在不使用介電襯底的情況下形成天線振子，所以高頻部分可連接到低頻部分，而不 干擾混合LPDA天線的輻射圖案。


通過閱讀以下詳細(xì)描述并參考附圖，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易 見，附圖中
圖l是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于制作對(duì)數(shù)周期偶極陣(LPDA)
天線的方法的流程圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的天線振子對(duì)的兩維再現(xiàn)；
圖3是包括傳輸線結(jié)構(gòu)對(duì)和如圖2中所示的天線振子對(duì)的LPDA天線的立體
分解圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的傳輸線結(jié)構(gòu)一端的立體圖； 圖5A是示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的傳輸線結(jié)構(gòu)一端的立體圖； 圖5B是類似于圖5A所示的傳輸線結(jié)構(gòu)的的立體圖； 圖5C是圖5B的區(qū)域5c內(nèi)的傳輸線結(jié)構(gòu)的剖視圖6A是示出了將圖2的天線振子附加到圖5的傳輸線結(jié)構(gòu)的立體分解圖； 圖6B是穿過圖6A的線6b、示出了其中天線振子可精確地與其傳輸線結(jié)構(gòu)對(duì) 齊的一種方式的橫截面圖7A是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的完整LPDA天線的立體圖7B是圖7A的區(qū)域7b以及圖9的區(qū)域9b內(nèi)、LPDA天線前端的的立體圖； 圖8是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的天線振子的立體圖； 圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的完整LPDA天線的立體圖； 圖10是包括類似于圖7A的LPDA天線的高頻部分以及包括使用機(jī)械緊固件
耦合到傳輸線結(jié)構(gòu)的多個(gè)偶極子的低頻部分的混合LPDA天線的一個(gè)實(shí)施例的立
體圖；以及
圖11是包括類似于圖9的LPDA天線的高頻部分以及包括使用機(jī)械緊固件耦 合到傳輸線結(jié)構(gòu)的多個(gè)偶極子的低頻部分的混合LPDA天線的另一個(gè)實(shí)施例的立 體圖。
雖然本發(fā)明易于進(jìn)行各種更改及替代形式，但是其特定實(shí)施例在附圖中作為 示例示出，并且在本文中詳細(xì)描述。然而，應(yīng)該理解，此處附圖和詳細(xì)描述并非旨 在將本發(fā)明限于所公開的特定形式，相反，本發(fā)明涵蓋落在由所附權(quán)利要求所定義
的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有更改、等效方案和替代方案。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參看附圖，圖1-11示出了改進(jìn)的LPDA天線及其制作方法的各種實(shí)施例。 如以下所詳細(xì)描述的，改進(jìn)的LPDA天線克服了與傳統(tǒng)以及印刷電路LPDA設(shè)計(jì) 相關(guān)聯(lián)的許多問題。例如，改進(jìn)的LPDA天線向傳統(tǒng)以及印刷電路LPDA設(shè)計(jì)提 供了高頻選擇。第二，改進(jìn)的LPDA天線通過消除與用于將偶極振子連接到饋電 導(dǎo)體的機(jī)械緊固件的熱膨脹/氧化相關(guān)聯(lián)的電接觸問題來改進(jìn)傳統(tǒng)LPDA設(shè)計(jì)。第 三，改進(jìn)的LPDA天線通過消除與介電襯底相關(guān)聯(lián)的圖案擾動(dòng)來改進(jìn)印刷電路 LPDA設(shè)計(jì)。根據(jù)以下描述，其它改進(jìn)/優(yōu)點(diǎn)可變得顯而易見。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于制作對(duì)數(shù)周期偶極陣(LPDA)天 線的改進(jìn)方法(100)。在一些情形中，該方法可通過制作天線振子對(duì)開始，這些 天線振子各自包括以對(duì)數(shù)周期方式從中央導(dǎo)體向外延伸的多個(gè)偶極振子。如本文所 用術(shù)語"偶極振子"用于描述偶極子的一半。如以下所更詳細(xì)描述的，第一天線振 子可通過從導(dǎo)電材料片(或板)切割偶極振子和中央導(dǎo)體的輪廓而制成導(dǎo)電材料連 續(xù)體(步驟110)。然后，第二天線振子可以類似方式制成，但為第一天線振子的 鏡像(步驟120)。盡管在圖1的實(shí)施例中連續(xù)地執(zhí)行步驟IIO和120，但在本發(fā)
明的其它實(shí)施例中它們可同時(shí)執(zhí)行。將在以下參考圖2和8更詳細(xì)地描述天線振子 對(duì)的示例性實(shí)施例。
如本文所用，術(shù)語"傳導(dǎo)"通常指導(dǎo)電性，盡管"傳導(dǎo)"材料也可描述為導(dǎo) 熱性。在一個(gè)實(shí)施例中，可從一個(gè)或多個(gè)鋁或鋁合金片(或板)切割出天線振子對(duì)。
如以下所更詳細(xì)描述的，合適的鋁合金可包括但不限于2000系列到7000系列鋁
合金。然而，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，諸如鎂、銅、黃銅及其各種合金的其它導(dǎo) 電材料也是適合的。例如，鎂比鋁略輕(即它具有較大的強(qiáng)度-重量比)，因而， 可用于減小隨后形成的天線的重量。通常，基本上密度相對(duì)較低的任何固體導(dǎo)電材 料都可用于制作天線振子對(duì)。例如，較低密度的導(dǎo)體可適于最小化隨后形成的天線
的重量。
在大多數(shù)情形中，可從厚度均勻的導(dǎo)電材料片(或板)切割出天線振子對(duì)。
合適的厚度范圍可包括但不限于從約lmm到約8mm。通常，導(dǎo)電材料的厚度 應(yīng)當(dāng)選擇成使直徑-長(zhǎng)度比在某一合理范圍內(nèi)。例如，導(dǎo)電材料的厚度可以是稍微 任意的。然而，通常期望使用較大的厚度(例如l/8英寸或以上)以便提供有效直 徑更大的天線振子。除了已增加的機(jī)械穩(wěn)定性之外，這些振子具有較低的輻射Q， 由此具有比有效直徑較小的天線振子更寬的頻帶。在其它情形中，可從厚度不同的 兩個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電材料片切割出天線振子對(duì)。如以下所更詳細(xì)描述的，可使用不同的 片厚度以便接近其中各個(gè)偶極振子的直徑-長(zhǎng)度比大致相等的理想天線。
在一個(gè)實(shí)施例中，可使用高壓水射流或高壓磨料射流工藝從導(dǎo)電材料片(或 板)切割出天線振子對(duì)。在提供不昂貴的高度復(fù)雜部分的制作中，高壓水射流工藝 被認(rèn)為是特別有效的。然而，制作工藝并不限于此，并且可包括其它工藝，諸如除 此之外的涉及高強(qiáng)度激光(例如C02)切割工具、等離子切割工具和常規(guī)機(jī)械加工 的工藝。在某種程度上，最佳工藝取決于制作天線振子所需的片(或板)厚度以及 細(xì)節(jié)水平。作為切割的替代方案，可使用鑄模或模塑工藝來制作天線振子。
在一些情形中，該方法可通過制作傳輸線結(jié)構(gòu)對(duì)來繼續(xù)進(jìn)行，這些傳輸線結(jié) 構(gòu)各自包括具有平坦底面的導(dǎo)電元件(步驟130)。盡管示為在步驟110和120之 后執(zhí)行，但是在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，步驟130可在步驟110和120之前或其間 執(zhí)行。制作天線振子和傳輸線結(jié)構(gòu)的次序并不重要，因而可按需執(zhí)行。通常，可使 用擠壓、鑄模、拉拔、模塑或機(jī)械加工工藝來由金屬和金屬合金制得導(dǎo)電元件。盡 管導(dǎo)電元件通常使用與天線振子所選用的相同的導(dǎo)電材料來制作，但是在本發(fā)明的 其它實(shí)施例中可使用完全不同的導(dǎo)電材料。 通常，傳輸線結(jié)構(gòu)的至少之一將包括在導(dǎo)電元件的相應(yīng)之一內(nèi)形成的電纜導(dǎo) 管或開口。如以下所更詳細(xì)描述的，電纜導(dǎo)管或開口可形成為沿著導(dǎo)電元件的長(zhǎng)度 延伸，并允許經(jīng)絕緣的線或電纜從其穿過以便在前端向LPDA天線饋電。在某些 情形中，電纜導(dǎo)管或開口可包括在各個(gè)傳輸線結(jié)構(gòu)內(nèi)，以便簡(jiǎn)化導(dǎo)電元件的制作和 /或減小隨后形成的天線的重量。在其它情形中，電纜導(dǎo)管或開口可僅包括在一個(gè) 傳輸線結(jié)構(gòu)內(nèi)。將在以下參考圖4和圖5更詳細(xì)地描述傳輸線結(jié)構(gòu)的示例性實(shí)施例。
一旦形成天線振子和傳輸線結(jié)構(gòu)，該方法可通過將天線振子的每一個(gè)耦合到
傳輸線結(jié)構(gòu)的相應(yīng)之一以形成兩個(gè)基本相同的結(jié)構(gòu)來繼續(xù)進(jìn)行(步驟140)。圖6
中示出了兩個(gè)基本相同的結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例，并且將在以下更詳細(xì)地進(jìn)行描述。通 常，天線振子可通過將各個(gè)導(dǎo)電元件的平坦底面永久地附加到天線振子的相應(yīng)的中 央導(dǎo)體而耦合到傳輸線結(jié)構(gòu)，使得在平坦底面與中央導(dǎo)體之間沿該中央導(dǎo)體的整個(gè) 長(zhǎng)度存在連續(xù)的電和熱連接。這提供了較大的接觸表面面積，從而提供了機(jī)械和電 器的優(yōu)點(diǎn)。
在一個(gè)實(shí)施例中，可使用釬焊工藝將導(dǎo)電元件的平坦底面永久地附加到天線 振子的中央導(dǎo)體。 一般而言，釬焊是使用第三、熔融填充金屬將兩塊金屬接合在一 起的一種方法。為了開始釬焊工藝，將接合區(qū)域加熱到填充金屬熔點(diǎn)之上，但在接 合金屬塊的熔點(diǎn)之下。在加熱之后，熔融的填充金屬通過毛細(xì)管作用流入兩個(gè)金屬 塊之間的間隙，并在其冷卻后形成較強(qiáng)的冶金接合。
在一些實(shí)施例中，釬焊所需的熱量可由手持焊炬、熔爐或感應(yīng)加熱系統(tǒng)提供。 盡管焊炬釬焊在成本上相對(duì)合算，但是接合質(zhì)量主要取決于操作者的技能，并且有 時(shí)一致性存在問題。因此，僅當(dāng)存在高度熟練的操作者時(shí)，焊炬釬焊才在少量應(yīng)用 中是較佳的。另一方面，熔爐釬焊不需要熟練的操作者，并且可用于一次性釬焊許 多組件。然而，僅當(dāng)可將填充金屬預(yù)先放置在接合處以自動(dòng)進(jìn)行釬焊工藝時(shí)，這種 方法才是實(shí)用的。此外，因?yàn)槿蹱t通常為免去較長(zhǎng)的啟動(dòng)和冷卻延遲而持續(xù)燃燒， 從而這種釬焊方法在能量上并不特別高效。
通過感應(yīng)熱的釬焊在速度、精確度和一致性上具有優(yōu)勢(shì)。在設(shè)計(jì)周到的感應(yīng) 系統(tǒng)中，每個(gè)部件都被相同地定位在感應(yīng)線圈上，并且填充材料被仔細(xì)地調(diào)節(jié)。這 類系統(tǒng)穩(wěn)定并快速地向較小的面積供應(yīng)精確的熱量。感應(yīng)加熱電源的內(nèi)部定時(shí)器可
用于控制周期時(shí)間，并且使用熱電偶、IR溫度計(jì)或視覺溫度傳感器來為各個(gè)單獨(dú) 部件提供溫度控制反饋。感應(yīng)電爐也可用于高容量釬焊。
在一些實(shí)施例中，諸如沉浸釬焊和電阻釬焊的其它技術(shù)可能是較佳的。例如，
對(duì)于接合相對(duì)較小的高導(dǎo)電性金屬部件而言，電阻釬焊是有效的。通過這些部件 對(duì)電流的電阻產(chǎn)生熱量。在沉浸釬焊中，在對(duì)天線部件(即天線振子和傳輸線 結(jié)構(gòu))進(jìn)行化學(xué)清洗以去除表面氧化物之后，將這些部件浸入或沉浸到熔融鹽 浴中。在浸入之前，天線部件與預(yù)置在接合點(diǎn)(或盡可能靠近接合點(diǎn))內(nèi)的填 充金屬組合在一起。然后，在空氣爐中將此組件預(yù)熱至約550°C以上以確保溫
度均勻。在預(yù)熱之后，組件被沉浸在溫度約600°C的熔融鹽浴中。當(dāng)組件被沉
浸或浸入時(shí)，熔融鹽同時(shí)與所有表面接觸以便提供非?？焖俸途鶆虻募訜帷Ｒ?為熔融鹽用作助焊劑，所以無氧化表面的完全接合確保高質(zhì)量接合點(diǎn)。盡管浸 入時(shí)間由需要加熱的質(zhì)量來確定，但是持續(xù)時(shí)間很少超過兩分鐘。出于這些原 因，在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中，沉浸釬焊可被視為用于將天線振子接合到 其相應(yīng)傳輸線結(jié)構(gòu)的優(yōu)選方法。
在一些實(shí)施例中，可使用軟焊或熔焊替代釬焊來將天線振子接合到其相應(yīng) 的傳輸線結(jié)構(gòu)。盡管釬焊、軟焊和熔焊在許多方面相類似，但是存在重要的不
同。例如，軟焊可在比熔焊或釬焊低得多的溫度(例如450。C以下)下進(jìn)行。 然而，軟焊可能不會(huì)產(chǎn)生與熔焊或釬焊一樣堅(jiān)固的接合。另一方面，熔焊是較 高溫度的工藝(例如對(duì)純鋁而言，658°C以上)，其中待接合的兩種金屬實(shí)際 上被熔化并熔合在一起。被熔焊或釬焊的接合點(diǎn)通常幾乎與所接合的金屬一樣 牢固。然而，因?yàn)槠涓邷囟纫螅詫?duì)于耐熱的相對(duì)堅(jiān)固的厚部件，熔焊表 現(xiàn)良好。在大多數(shù)情形中，熔焊中所需的局部劇烈加熱可導(dǎo)致相對(duì)較薄的天線 振子翹曲或變形。此外，對(duì)于得益于高度局部點(diǎn)加熱的應(yīng)用而言，熔焊和軟焊 通常是理想的。然而，熔焊和軟焊難以應(yīng)用到線性接合點(diǎn)(諸如在天線振子與 傳輸線結(jié)構(gòu)之間的那些)，并且也不容易自動(dòng)操作以及不容易適于接合熔點(diǎn)不 同的金屬。
因此，在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中，釬焊是用于接合天線振子與傳輸線 結(jié)構(gòu)的優(yōu)選方法。例如，釬焊工作在相當(dāng)?shù)偷臏囟认?例如純鋁的熔點(diǎn)658°C 以下)。因此，釬焊可能更適于將相對(duì)較薄的天線振子接合到傳輸線結(jié)構(gòu)，從 而可最小化金屬翹曲和變形。此外，線性接合點(diǎn)(諸如形成于天線振子與傳輸 線結(jié)構(gòu)平坦底部表面之間的那些)相當(dāng)較容易釬焊，因?yàn)樘畛浣饘僮匀坏亓魅?接合區(qū)域。此外，即使對(duì)于接合具有相似熔點(diǎn)的金屬而言，釬焊和熔焊都表現(xiàn) 良好，但通常更使用釬焊更容易接合不相似的金屬。此外，釬焊往往是更靈活 的工藝。雖然熔焊很難部分或分階段地自動(dòng)進(jìn)行，但是在釬焊工藝中可對(duì)焊點(diǎn)
進(jìn)行預(yù)先助熔或預(yù)先定位以便加快高通量要求的速度。
因此，在可用于金屬接合的所有加熱方法中，釬焊可能是最通用的。釬焊 接合點(diǎn)還具有較大的抗張強(qiáng)度，并且常常比將兩種金屬結(jié)合在一起更牢固。此 外，釬焊接合點(diǎn)抗氣體和液體，抗振和抗沖擊并且不受溫度常規(guī)波動(dòng)的影響。 因?yàn)榇雍系膬煞N金屬并非本身被熔化，所以它們?nèi)员３制湓家苯鹛匦?，?且不翹曲或變形。
作為上述加熱方法的替代方案，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，可使用導(dǎo)電粘 合劑或環(huán)氧樹脂來將天線振子附加到其相應(yīng)的傳輸線結(jié)構(gòu)。合適的導(dǎo)電環(huán)氧樹 脂可包括但不限于銀填充環(huán)氧樹脂。這些環(huán)氧樹脂可在天線振子與傳輸線結(jié) 構(gòu)之間提供良好的電和熱接觸。此外，由于天線振子與傳輸線結(jié)構(gòu)之間相對(duì)較 大的接觸面積，導(dǎo)電環(huán)氧樹脂可在其間提供非常牢固的機(jī)械結(jié)合。在某些情形 中，可在施加導(dǎo)電環(huán)氧樹脂之前對(duì)天線振子與傳輸線結(jié)構(gòu)的接觸表面進(jìn)行處 理。在一個(gè)示例中，接觸表面可被化學(xué)或機(jī)械蝕刻以增加部件的表面粗糙度。
在某些情形中，可提供一些裝置來將天線振子耦合到其相應(yīng)的傳輸線結(jié) 構(gòu)，使得它們可被精確地對(duì)齊。例如，可在傳輸線結(jié)構(gòu)的平坦底面內(nèi)形成一個(gè) 或多個(gè)孔。這些孔可與通過天線振子的中央導(dǎo)體形成的一個(gè)或多個(gè)孔對(duì)齊。在 一個(gè)實(shí)施例中，可使用水/磨料射流切割、激光切割、等離子切割或機(jī)械加工工 藝來形成這些孔。在某些情形中，選擇來形成這些孔的工藝可能類似于用于形 成天線振子的工藝。在其它情形中，可選擇不同的工藝來形成孔。如參考圖6B 更詳細(xì)描述的，天線振子可通過在對(duì)齊孔內(nèi)插入固定銷來與其相應(yīng)的傳輸線結(jié) 構(gòu)精確對(duì)齊。在將天線振子永久地貼附到其相應(yīng)的傳輸線結(jié)構(gòu)之前插入固定 銷，從而這些銷可在附加工藝期間將部件保持在恰當(dāng)位置。除確保精確對(duì)齊之 外，固定銷可向兩個(gè)基本上相同的結(jié)構(gòu)提供附加的機(jī)械穩(wěn)定性。然而，本領(lǐng)域 技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解如何使用替代裝置來在天線振子與傳輸線結(jié)構(gòu)之間提供精 確對(duì)齊。
一旦天線振子被附加到其相應(yīng)的傳輸線結(jié)構(gòu)，則兩個(gè)基本上相同的結(jié)構(gòu)可
被耦合在一起，從而它們被保持在兩個(gè)等距隔開的平行平面內(nèi)(步驟150)。
在一個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)基本上相同的結(jié)構(gòu)可通過一個(gè)或多個(gè)介電隔板耦合在一
起，如圖7A、 7B和9中所示。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解在本發(fā)明的其 它實(shí)施例中，其它手段如何被用來支承這些結(jié)構(gòu)。不管所用的具體裝置如何， 應(yīng)當(dāng)最小化傳輸線結(jié)構(gòu)之間的間距以減小交叉極化和圖案失真，同時(shí)保持饋電
傳輸線的適當(dāng)阻抗特征。
已描述了用于制作LPDA天線的改進(jìn)方法的一個(gè)實(shí)施例。如上所述，該方 法通過將天線振子的每一個(gè)制成導(dǎo)電材料連續(xù)體來改進(jìn)常規(guī)制作方法。例如， 可從一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電材料(例如鋁或其合金之一)片或板切割出(使用例如高 壓水射流工藝)天線振子。這種方法通過消除由在介電襯底上印刷天線振子所
產(chǎn)生的圖案失真來改進(jìn)印刷電路板LPDA設(shè)計(jì)。此外，本文所公開的制作方法 通過將天線振子永久地附加到其相應(yīng)的傳輸線結(jié)構(gòu)使得其間不存在電或熱的 不連續(xù)來改進(jìn)傳統(tǒng)LPDA設(shè)計(jì)。在一個(gè)較佳實(shí)施例中，天線振子被釬焊到其相 應(yīng)的傳輸線結(jié)構(gòu)。在另一個(gè)較佳實(shí)施例中，導(dǎo)電環(huán)氧樹脂用于附加天線振子和 傳輸線結(jié)構(gòu)。任一種附加手段可用于在天線振子與傳輸線結(jié)構(gòu)的相對(duì)表面之間 形成連續(xù)結(jié)合。這避免了常常在使用機(jī)械緊固件(諸如螺釘)將各個(gè)偶極振子 附加到傳輸線結(jié)構(gòu)時(shí)所發(fā)生的熱膨脹/氧化問題。通過將天線振子制成導(dǎo)電材料 連續(xù)體，當(dāng)前制作方法還提供了用于擴(kuò)展LPDA天線的高頻極限的低成本解決方案。
除本文所公開的方法之外，圖2-11示出了改進(jìn)的LPDA天線的各種實(shí)施 例。如上所述，天線振子對(duì)可通過從導(dǎo)電材料片(或板)切割包括偶極振子和 中央導(dǎo)體的天線振子的輪廓來制成導(dǎo)電材料連續(xù)體。在一個(gè)實(shí)施例中，可從鋁 片或板切割天線振子，對(duì)片或板的選擇取決于所選的材料厚度。然而，在本發(fā) 明的其它實(shí)施例中，諸如銅、鎂和其它低密度金屬以及金屬合金的其它導(dǎo)電材 料可用于制作天線振子。如上所述，可選擇具有良好電學(xué)特征的低密度金屬來 最小化隨后形成的天線的重量。
在一個(gè)較佳實(shí)施例中，天線振子基本上可從任意鋁合金(諸如2000系列 到7000系列鋁合金)制得。6000系列鋁是最常用的，因?yàn)樗梢匀酆盖铱蔁?處理。在一些情形中，7000系列鋁合金可用于提供最好的抗彎曲性。這些合金 通常從不用于其中使用螺釘來附加偶極振子的常規(guī)LPDA設(shè)計(jì)中。例如，7000 系列鋁因其易于氧化而眾所周知，因而很少用在電學(xué)應(yīng)用中。然而， 一旦天線 振子被釬焊到其相應(yīng)的傳輸線結(jié)構(gòu)，則電連接得到保證，并且可對(duì)整個(gè)表面進(jìn) 行處理。在一個(gè)示例中，可通過陽極化處理或鉻酸鹽處理工藝對(duì)組件的表面進(jìn) 行化學(xué)處理以便提供氧化敏感度降低(消除)的高度堅(jiān)固的表面，。
通過從導(dǎo)電材料片(或板)切割天線振子的輪廓，偶極振子和中央導(dǎo)體可 具有大致為正方形或矩形的橫截面。在大多數(shù)情形中，可從單個(gè)厚度均勻的金屬片切割出天線振子，盡管在其它情形中可使用厚度不同的多個(gè)金屬片。不同 的金屬片厚度可用在其中試圖通過對(duì)各個(gè)偶極振子保持恒定的直徑-長(zhǎng)度比來 仿真理想天線的實(shí)施例中。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的天線振子200a和200b的兩維俯視圖。 如圖2中所示，天線振子的每一個(gè)包括多個(gè)偶極振子(210)，這些偶極振子 以對(duì)數(shù)周期方式從中央導(dǎo)體(220)向外延伸。換言之，偶極振子沿中央導(dǎo)體 (220)的長(zhǎng)度(L)成對(duì)數(shù)隔開。盡管基本上相同，但是天線振子200b被制 成天線振子200a的鏡像。在圖2的實(shí)施例中，偶極振子的寬度(W)沿中央導(dǎo) 體(220)的長(zhǎng)度(L)保持恒定。如果寬度保持恒定，則長(zhǎng)度-直徑比可能略微 增大，由此減小隨后形成的天線的輻射Q。為了避免這種增加，偶極振子的寬 度可沿導(dǎo)體的寬度交替成比例。圖8-9中示出了具有成比例的偶極振子寬度的 天線振子的一個(gè)實(shí)施例，并且將在以下更詳細(xì)地描述。
圖3是示出了排列在傳輸線結(jié)構(gòu)對(duì)(300a和300b)之間的天線振子對(duì)(200a 和200b)的分解圖。如上所述，天線振子的每一個(gè)可被永久地附加到傳輸線結(jié) 構(gòu)的相應(yīng)之一。在一個(gè)較佳實(shí)施例中，傳輸線結(jié)構(gòu)(300a和300b)的平坦底面 (310a和310b)可釬焊或用環(huán)氧樹脂粘合到中央導(dǎo)體(220a和220b)的相應(yīng) 之一以便在傳輸線結(jié)構(gòu)與天線振子之間形成連續(xù)結(jié)合(以及因此的連續(xù)電連 接)。在圖3中，傳輸線結(jié)構(gòu)(300a和300b)示為具有大致矩形的橫截面。盡 管傳輸線結(jié)構(gòu)300a和300b較佳地保持平坦底面(例如以便于簡(jiǎn)化釬焊工藝并 最大化接觸面積)，但是在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，傳輸線結(jié)構(gòu)的總體 幾何形狀可以不同。
題為"Transmission line conductor for log-periodic dipole array (用于對(duì)數(shù)周 期偶極陣的傳輸線結(jié)構(gòu))"的美國(guó)專利No.6,677，912的圖2-6中描述了可能的 傳輸線幾何結(jié)構(gòu)的各種實(shí)施例。前一美國(guó)專利轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明人，并且全部結(jié)合 于此。盡管美國(guó)專利No.6，677,912的圖2-6中所示的傳輸線幾何結(jié)構(gòu)的任一種 可用在本發(fā)明中，但是簡(jiǎn)單起見，以下僅描述兩種。可能的傳輸線幾何結(jié)構(gòu)的 更完整的描述可通過參考前一專利而獲得。通常，美國(guó)專利No.6，677,912中所 呈現(xiàn)的傳輸線幾何結(jié)構(gòu)(以下描述)使得傳輸線結(jié)構(gòu)之間的間距減小。這增加 了使用導(dǎo)電元件對(duì)形成的平衡傳輸線的特征阻抗，并且減小了將傳輸線結(jié)構(gòu)與 天線振子排列在不同平面內(nèi)所產(chǎn)生的交叉極化和圖案失真。
圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的傳輸線結(jié)構(gòu)的一端(圖3的3a)
的立體圖。例如，傳輸線結(jié)構(gòu)400被示為包括導(dǎo)電元件410和電纜導(dǎo)管430。 在圖4的實(shí)施例中，導(dǎo)電元件410是具有大致矩形的橫截面以及平坦底面420 的導(dǎo)電管。電纜導(dǎo)管430是具有大致圓形的橫截面的另一種導(dǎo)電管。在一些情 形中，電纜導(dǎo)管430頂部的外壁可附加到導(dǎo)電元件410的頂部的內(nèi)壁。然而， 電纜導(dǎo)管430可通過不同于本文具體示出的替代方式附加到導(dǎo)電元件410。例 如，電纜導(dǎo)管430可選擇地附加到導(dǎo)電元件410的內(nèi)側(cè)壁或底面。對(duì)電纜導(dǎo)管 430的唯一限制是電纜導(dǎo)管保持在導(dǎo)電元件410內(nèi)并沿著導(dǎo)電元件的整個(gè)長(zhǎng)度 延伸。這使得經(jīng)絕緣的線或電纜饋電線能夠從傳輸線結(jié)構(gòu)的后端穿到前端。
取決于使用傳輸線結(jié)構(gòu)的特定方式，用于導(dǎo)電元件410與電纜導(dǎo)管430之 間的連接的材料及連接的特性可改變。例如，如果傳輸線結(jié)構(gòu)400被用作平衡 的雙導(dǎo)體傳輸線的一個(gè)導(dǎo)體，則在放置于電纜導(dǎo)管430內(nèi)的饋電線周圍存在屏 蔽是很重要的。如果電纜導(dǎo)管430是由與導(dǎo)電元件410的類似材料構(gòu)成的導(dǎo)電 管，則電纜導(dǎo)管自身可用作屏蔽。在這種實(shí)施例中，電纜導(dǎo)管430必需電連接 到導(dǎo)電元件410，使得屏蔽內(nèi)感生的電流可沿著導(dǎo)電元件的外表面回流以形成 平衡線。在某些情形中，可使用軟焊或釬焊技術(shù)將電纜導(dǎo)管430附加到導(dǎo)電元 件410，從而在導(dǎo)管與導(dǎo)電元件之間形成良好(低電阻)的電連接。在某些情 形中，穿過導(dǎo)電電纜導(dǎo)管430的饋電線可以是商用同軸電纜，其中絕緣材料和 屏蔽已被移除以簡(jiǎn)化穿線過程。
在一個(gè)較佳實(shí)施例中，傳輸線結(jié)構(gòu)400由與用于形成天線振子(200a和 200b)相同的導(dǎo)電材料制成。例如，傳輸線結(jié)構(gòu)400可由基本上任意鋁合金(比 如2000系列到7000系列的鋁合金)制成。如果使用7000系列鋁，則傳輸線 結(jié)構(gòu)的表面可進(jìn)行化學(xué)處理(在釬焊或使用環(huán)氧樹脂粘合到相應(yīng)天線振子之 后)以避免氧化及其相關(guān)問題。然而，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，傳輸線結(jié)構(gòu) 400可由完全不同的導(dǎo)電材料制成。例如，可使用銅、鎂以及其它可能的具有 良好電和熱性質(zhì)的低密度金屬或金屬合金來制作傳輸線結(jié)構(gòu)400。
如美國(guó)專利No.6,677,912所述，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，電纜導(dǎo)管430 可由非導(dǎo)電材料構(gòu)成。如果電纜導(dǎo)管430由非導(dǎo)電材料構(gòu)成，并且導(dǎo)電元件410 用作平衡傳輸線的一部分，則要穿過電纜導(dǎo)管430的饋電線必須包括其自己的 屏蔽。在某些情形中，饋電線可以是保留外部絕緣和屏蔽的同軸電纜。由饋電 線所提供的屏蔽需要在導(dǎo)電元件的各端連接到導(dǎo)電元件410。在這種實(shí)施例中， 電纜導(dǎo)管與導(dǎo)電元件之間的導(dǎo)電性并不重要。
圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的傳輸線結(jié)構(gòu)的一端(圖3的3a) 的立體圖。例如，傳輸線結(jié)構(gòu)500被示為包括具有平坦底面520和開口 530的 導(dǎo)電元件510。在大多數(shù)情形中，開口 530可沿著導(dǎo)電元件510的整個(gè)長(zhǎng)度延 伸，從而開口可用作電纜導(dǎo)管。類似于電纜導(dǎo)管430，開口 530適于使經(jīng)絕緣 的線或電纜保持在基本上直線方向，從而使經(jīng)絕緣的線或電纜易于從其穿過。
在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電元件510是使用擠壓工藝形成的導(dǎo)電條。例如，可 使用鋁擠壓形成導(dǎo)電元件510。盡管鋁一特別是6000和7000系列鋁合金一被 認(rèn)為在導(dǎo)電性和重量方面是所期望的導(dǎo)體材料，但是諸如銅、鎂及其合金的其 它導(dǎo)體也是適合的。作為擠壓的替代方案，導(dǎo)電元件510可通過拉拔、鑄模、 模塑或機(jī)械加工工藝形成。因?yàn)殡娎|導(dǎo)管530被制成在導(dǎo)電條510內(nèi)的開口， 所以該開口的壁是導(dǎo)電的，并且可用作置于開口內(nèi)的經(jīng)絕緣的線或電纜的屏 蔽。這樣的線或電纜可有益地由去除了外部絕緣材料和屏蔽的商用同軸電纜制 成。
在某些情形中，傳輸線結(jié)構(gòu)500 (以及美國(guó)專利No.6，677,912中所述的類 似實(shí)施例)可能優(yōu)于傳輸線結(jié)構(gòu)400。例如，傳輸線結(jié)構(gòu)500包括凸起上表面， 該表面遵循導(dǎo)電條510頂部的開口 530的形狀并比開口直徑略大的寬度。這樣， 導(dǎo)電條510呈現(xiàn)相當(dāng)小的底部(footprint)和周長(zhǎng)。這減小了用導(dǎo)電元件對(duì)形 成的平衡傳輸線的電容，進(jìn)而有助于使傳輸線保持較高的特征阻抗。
圖5B中示出了長(zhǎng)度伸長(zhǎng)的傳輸線結(jié)構(gòu)500。在某些情形中，傳輸線結(jié)構(gòu) 500可包括一個(gè)或多個(gè)孔560，這些孔通過鉆孔或其它方式形成于傳輸線結(jié)構(gòu) 的側(cè)壁表面。如以下所詳細(xì)描述的，當(dāng)不相似的偶極振子被附加到相同的傳輸 線結(jié)構(gòu)(參見圖10-11)時(shí)，任選的孔560可以對(duì)數(shù)周期方式靠近傳輸線結(jié)構(gòu) 500的后端550設(shè)置。在其它情形中，傳輸線結(jié)構(gòu)500可完全沒有孔560。例 如，在如圖3、 6A、 7A和9中所示的將集成天線振子(例如圖2的天線振子700 或圖8的800)附加到傳輸線結(jié)構(gòu)的實(shí)施例中，不使用孔560。
圖5C中示出了傳輸線結(jié)構(gòu)500的區(qū)域5c內(nèi)的剖視圖。如圖5C所示，經(jīng) 絕緣的線570被安排在導(dǎo)電條510的開口 530內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，經(jīng)絕緣的 線570可以是去除其外部絕緣材料和屏蔽的商用同軸電纜，從而經(jīng)絕緣的線570 的外表面是絕緣表面。在這種實(shí)施例中，導(dǎo)電元件510中的開口 530的內(nèi)表面 形成圍繞經(jīng)絕緣的線570的外屏蔽。當(dāng)然，盡管在某些情形中，更改商用同軸 電纜是方便的，但除了通過這種更改之外，經(jīng)絕緣的線可以其它方式形成。
圖6A是示出了附加到上述參照?qǐng)D5制作的傳輸線結(jié)構(gòu)對(duì)(500a和500b) 的天線振子對(duì)(200a和200b)的分解圖。如上所述，可使用各種技術(shù)將傳輸線 結(jié)構(gòu)(500a和500b)的平坦底面(520)永久地附加到天線振子(200a和200b) 的中央導(dǎo)體(220)，這些技術(shù)包括但不限于軟焊、熔焊、釬焊或使用導(dǎo)電 環(huán)氧樹脂。在某些情形中，釬焊工藝可能是較佳的，由于它能夠產(chǎn)生牢固的連 續(xù)冶金結(jié)合而不使經(jīng)釬焊的天線組件翹曲或變形。在其它情形中，導(dǎo)電環(huán)氧樹 脂可較佳地用于簡(jiǎn)化附加工藝。任一種工藝可用于將天線振子永久地附加到傳 輸線結(jié)構(gòu)，從而在平坦底面(520)與中央導(dǎo)體(220)之間沿中央導(dǎo)體的整個(gè) 長(zhǎng)度存在連續(xù)電連接。除了減小兩個(gè)部件之間的電阻之外，上述優(yōu)選的附加工 藝消除了氧化的可能性，因而減小/消除與其相關(guān)聯(lián)的電接觸問題。
在某些情形中，在附加之前，可提供用于精確地將天線振子與相應(yīng)的傳輸 線結(jié)構(gòu)對(duì)其的裝置。圖3和6示出了這些對(duì)齊裝置的一個(gè)實(shí)施例。例如，圖3 示出了在傳輸線結(jié)構(gòu)的平坦底面310內(nèi)形成的一個(gè)或多個(gè)孔320。這些孔320 可與穿過天線振子的中央導(dǎo)體220形成的一個(gè)或多個(gè)孔330對(duì)齊。如上所述， 可使用各種工藝(包括但不限于水/磨料射流切割工藝、激光切割工藝、等離 子切割工藝或機(jī)械加工工藝)來形成這些孔，這些工藝與用于形成天線振子的 工藝相似(或不同)。
如圖3和6中所示，天線振子可通過在對(duì)齊孔320、 330中插入固定銷340 來與相應(yīng)傳輸線結(jié)構(gòu)精確對(duì)齊。通常，在將天線振子永久地附加到其相應(yīng)的傳 輸線結(jié)構(gòu)之前插入固定銷，從而這些銷可在附加工藝期間使部件對(duì)齊。除了確 保精確對(duì)齊之外，固定銷可向天線結(jié)構(gòu)提供額外的機(jī)械穩(wěn)定性。盡管鋼合金或 鋁合金通常是優(yōu)選的，但是固定銷基本上可由任何導(dǎo)電固體材料形成。
圖6A和6B更詳細(xì)地示出了上述對(duì)齊裝置。例如，圖6B是沿圖6A的線 6b的、示出固定銷340如何插入對(duì)齊孔320、 330內(nèi)的橫截面圖。在大多數(shù)情形中， 對(duì)齊孔320可僅延伸穿過傳輸線結(jié)構(gòu)的一部分。例如，對(duì)齊孔320可形成為從傳輸 線結(jié)構(gòu)(500)的平坦底面(520)延伸到第一深度(dl)。在大多數(shù)情形中，對(duì)齊 孔320較佳地不到達(dá)(breech)或不接觸在傳輸線結(jié)構(gòu)(500)內(nèi)形成的開口 (530)。 這可防止固定銷阻擋隨后提供同軸饋電線的路徑。
在某些情形中，對(duì)齊孔330可延伸穿過天線振子的整個(gè)深度(d2)，如圖6B 中所示。這將允許固定銷340穿過天線振子并插入到傳輸線結(jié)構(gòu)。在大多數(shù)情形中， 一旦固定銷插入對(duì)齊孔，可選擇固定銷的長(zhǎng)度(l)以提供齊平的表面，如圖6A中
所示。換言之，固定銷的長(zhǎng)度(1)可大致等于dl+d2。在其它情形中，對(duì)齊孔330
可僅延伸穿過天線振子的一部分(未示出)。這將要求固定銷340插入到天線振子
與相應(yīng)的傳輸線結(jié)構(gòu)之間。
在某些情形中，可使用除了與本文具體示出的那些之外的對(duì)齊裝置來使天線 振子與相應(yīng)的傳輸線結(jié)構(gòu)對(duì)齊。然而，對(duì)齊裝置并非總是必需或所需的。如果使用， 則這些裝置可在天線振子與傳輸線結(jié)構(gòu)之間提供精確對(duì)齊，以及向兩個(gè)基本相同的 結(jié)構(gòu)提供額外的機(jī)械穩(wěn)定性。
一旦被附加，則兩個(gè)基本相同的結(jié)構(gòu)(例如圖6A的200a/500a和200b/500b) 可必需或按需進(jìn)行化學(xué)處理。例如，如果7000系列鋁用于形成天線振子和/或傳輸 線結(jié)構(gòu)，則首先可附加(例如使用釬焊或?qū)щ姯h(huán)氧樹脂)天線組件，然后進(jìn)行化學(xué) 處理(可能使用陽極化處理或鉻酸鹽工藝)以提供氧化敏感度顯著降低(或消除) 的高度堅(jiān)固的平面。
圖7A是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的完整LPDA天線(700)的立體圖。具體 地，圖7A示出了其中兩個(gè)基本上相同的結(jié)構(gòu)(例如圖6A的200a/500a和200b/500b) 可耦合在一起并排列在兩個(gè)等距隔開的平行平面內(nèi)的一種方式。例如，有必要 隔開傳輸線結(jié)構(gòu)(500a、 500b)以保持雙導(dǎo)體均勻線結(jié)構(gòu)。在一般的實(shí)施例中， 一個(gè)或多個(gè)介電隔板可用于使兩個(gè)基本上相同的結(jié)構(gòu)保持在期望的配置中。在 圖7A的實(shí)施例中，三個(gè)介電隔板(例如圖7A的710、圖7B的750)用于在 傳輸線結(jié)構(gòu)500a與500b之間保持相對(duì)一致的間距。
然而，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，完全不同數(shù)量的介電隔板(例如約l個(gè) 到約5個(gè))可用于在傳輸線結(jié)構(gòu)500a與500b之間保持相對(duì)一致的間距。因?yàn)?介電隔板對(duì)天線輻射圖案具有有害影響，所以通常最好盡可能少地使用。在某 些情形中，傳輸線結(jié)構(gòu)之間的間距有時(shí)可沿結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度變化。例如，在某些情 形中，天線形成"V"形，并結(jié)構(gòu)500a與500b之間在后端550具有略大的間 距。這種方法可用于減小寄生縱模，并且在前一專利中進(jìn)一步討論。在某些情 形中，可使用與介電隔板710和750不同的裝置來使兩個(gè)基本相同的結(jié)構(gòu)保持 在期望的配置中。
如上所述，同軸電纜可穿過導(dǎo)電元件510的開口 530以便向LPDA天線饋 電。在大多數(shù)情形中，在導(dǎo)電元件510的后端550的附近使用同軸連接器(未 示出)來連接饋電信號(hào)。在某些情形中，同軸連接器的外屏蔽可連接到傳輸線 結(jié)構(gòu)500b，從而傳輸線結(jié)構(gòu)500b處于接地電位。同軸連接器的內(nèi)導(dǎo)體可連接
到承載在傳輸線結(jié)構(gòu)500b內(nèi)的經(jīng)絕緣的線或電纜的內(nèi)導(dǎo)體。然后，經(jīng)絕緣的
線或電纜的內(nèi)導(dǎo)體可連接到傳輸線結(jié)構(gòu)500a，如圖7B所示。
圖7B是圖7A的區(qū)域7b內(nèi)、LPDA天線700的前端在的立體圖。更具體 地，圖7B是移除了絕緣蓋720的圖7A的區(qū)域7b的分解圖。如圖7B中所示， 導(dǎo)電橋730將經(jīng)絕緣的線或電纜的內(nèi)導(dǎo)體連接到傳輸線結(jié)構(gòu)500a的導(dǎo)電元件 510。在某些情形中，經(jīng)絕緣的線或電纜的內(nèi)導(dǎo)體可在點(diǎn)740軟焊到橋730。絕 緣隔板750使傳輸線結(jié)構(gòu)500b的外側(cè)與橋730和傳輸線結(jié)構(gòu)500a上的饋電電 壓絕緣。
圖8-9示出了根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)的LPDA天線(900)的另一個(gè)實(shí)施例。 具體地，圖8是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的天線振子(800a)的立體圖。類似 于之前在圖2中所示的實(shí)施例，天線振子800a包括以對(duì)數(shù)周期方式從中央導(dǎo)體 (820a)向外延伸的多個(gè)偶極振子(810a)。 一個(gè)基本上相同的天線振子(800b， 未示出)可以相同方式制成，但為天線振子800a的鏡像。
與之前的實(shí)施例不同，偶極振子(810a)的寬度(Wl、 W2、 W3等)沿 中央導(dǎo)體(820a)的長(zhǎng)度(L)成比例地縮放。在某些情形中，這種縮放可用 于提供對(duì)其中各個(gè)偶極振子的直徑-長(zhǎng)度比大致相同的理想天線的更好逼近。在 某些情形中，除寬度之外或取而代之，偶極振子的厚度可按比例縮放。例如， 如上所述，天線振子可從厚度不同的兩個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電材料片切割出。偶極振子 的厚度和寬度兩者的縮放提供了對(duì)理想天線的最接近的逼近。然而，從不同材 料厚度切割天線振子可能需要額外的組裝步驟，因而在本發(fā)明的所有實(shí)施例中 并不需要。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的完整LPDA天線(900)的立體圖。 在大多數(shù)情形中，天線的前端(圖9的9a)可與以上參照?qǐng)D7B所述的類似地 配置。與圖7A類似，圖9示出了其中兩個(gè)基本上相同的結(jié)構(gòu)(800a/500a和 800b/500b)可耦合在一起并排列在兩個(gè)等距隔開的平行平面內(nèi)的一種方式。例 如，圖9示出兩個(gè)介電隔板(例如圖9的910和圖7B的750)可用于在傳輸線 結(jié)構(gòu)500a和500b之間保持相對(duì)一致的間距。然而，如上所述，基本上任意數(shù) 量的介電隔板(或其它間隔裝置)可用在本發(fā)明的其它實(shí)施例中。如以上參照 圖7B所述的，還可對(duì)圖9中所示的LPDA (900)進(jìn)行饋電。
在某些情形中，圖7A和9中所示的LPDA天線(700、 900)可與采用螺 釘附加的偶極振子的傳統(tǒng)LPDA設(shè)計(jì)相組合。此組合可用于產(chǎn)生能夠在大大加
寬的頻率范圍上(例如約80 MHz到約6000 MHz)操作的混合LPDA天線。此 方法還可提供一種天線設(shè)計(jì)，該天線設(shè)計(jì)可被部分地拆卸(如果需要)以使尺 寸大大減小，同時(shí)保持上述優(yōu)點(diǎn)。圖10和11示出了這種方法的示例性實(shí)施例。
圖10示出了包括高頻部分和低頻部分的混合LPDA天線(1000)的一個(gè) 實(shí)施例。在圖10的實(shí)施例中，高頻部分使用圖2所示的天線振子(200a、 200b) 來實(shí)現(xiàn)。低頻部分使用由例如圓筒條(盡管可使用具有其它橫截面形狀的條材) 制成的一個(gè)或多個(gè)偶極振子對(duì)(1010)來實(shí)現(xiàn)。
在大多數(shù)情形中，集成天線振子(200a、 200b)和單獨(dú)偶極振子(1010) 被耦合到單個(gè)傳輸線結(jié)構(gòu)對(duì)(500a、 500b)，如圖10所示。例如，集成天線振 子(200a、 200b)和偶極振子(1010)可耦合到具有孔(560)的傳輸線結(jié)構(gòu)， 如圖5B所示。如上所述，集成天線振子(200a、 200b)可釬焊或使用環(huán)氧樹 脂粘合到傳輸線結(jié)構(gòu)(500)靠近前端(540)的平坦底面(520)。然后，各 個(gè)偶極子對(duì)內(nèi)的一個(gè)偶極振子可在靠近后端(550)處耦合到傳輸線結(jié)構(gòu)(500)。 例如，螺釘(未示出)可擰入孔(560)以便將偶極振子連接到傳輸線結(jié)構(gòu)。 然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解如何使用其它裝置將各個(gè)偶極振子(1010)附 加到傳輸線結(jié)構(gòu)的后端(550)。
圖11示出了包括高頻部分和低頻部分的混合LPDA天線(1100)的另一 個(gè)實(shí)施例。在圖ll的實(shí)施例中，高頻部分通過圖9中所示的天線振子(800a、 800b)來實(shí)現(xiàn)。低頻部分通過由例如圓筒條(盡管可使用具有其它橫截面形狀 的條材)制成的一個(gè)或多個(gè)偶極振子對(duì)(1110)來實(shí)現(xiàn)。
在大多數(shù)情形中，集成天線振子(800a、 800b)和偶極振子(1110)被耦 合到單個(gè)傳輸線結(jié)構(gòu)對(duì)(500a、 500b)，如圖11所示。例如，集成天線振子(800a、 800b)和偶極振子(1110)可耦合到具有孔(560)的傳輸線結(jié)構(gòu)，如圖5B所 示。集成天線振子(800a、 800b)可釬焊或使用環(huán)氧樹脂粘合到傳輸線結(jié)構(gòu)(500) 靠近前端(540)的平坦底面(520)，如上所述。然后，各個(gè)偶極子對(duì)內(nèi)的一 個(gè)偶極振子(1110)可在靠近后端(550)處耦合到傳輸線結(jié)構(gòu)(500)。例如， 螺釘(未示出)可擰入孔(560)以便將偶極振子連接到傳輸線結(jié)構(gòu)。然而， 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解如何使用其它裝置將各個(gè)偶極振子oiio)附加到傳 輸線結(jié)構(gòu)的后端(550)。
受益于此公開的本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明被認(rèn)為提供了改進(jìn)的 LPDA天線及其制作方法。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，通過本說明書，本發(fā)明
的其它更改和替代實(shí)施例將變得顯而易見。因此，以下權(quán)利要求旨在解釋成涵 蓋所有這些更改和變化，由此本說明書和附圖應(yīng)當(dāng)被視為是示例性的而非限制 性的。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)數(shù)周期偶極陣(LPDA)天線，包括第一天線振子，制成導(dǎo)電材料連續(xù)體，以便包括從中央導(dǎo)體向外延伸的多個(gè)偶極振子；第二天線振子，以所述相同方式制成，但為所述第一天線振子的鏡像；以及一對(duì)傳輸線結(jié)構(gòu)，每一個(gè)耦合到所述第一和第二天線振子的不同中央導(dǎo)體，使得在所述天線振子與相應(yīng)的傳輸線結(jié)構(gòu)之間不存在電學(xué)不連續(xù)。
2. 如權(quán)利要求1所示的LPDA天線，其特征在于，所述第一和第二天線振子并不形成在介電襯底之上或之內(nèi)。
3. 如權(quán)利要求1所示的LPDA天線，其特征在于，所述第一和第二天線振子的每一個(gè)由單個(gè)金屬片制成。
4. 如權(quán)利要求3所示的LPDA天線，其特征在于，所述單個(gè)金屬片選自包 括鋁、銅、鎂、黃銅及其合金的一組金屬。
5. 如權(quán)利要求1所示的LPDA天線，其特征在于，所述第一和第二天線振 子的每一個(gè)是通過從單個(gè)金屬片切割出所述多個(gè)偶極振子和所述中央導(dǎo)體的 輪廓而由所述金屬片制成。
6. 如權(quán)利要求4所示的LPDA天線，其特征在于，使用高壓水射流工具、 高壓磨料射流工具、激光切割工具、等離子切割工具或機(jī)械加工工具來從所述 金屬片切割輪廓。
7. 如權(quán)利要求1所示的LPDA天線，其特征在于，所述傳輸線結(jié)構(gòu)的每一個(gè)包括具有平坦底面的導(dǎo)電元件。
8. 如權(quán)利要求7所示的LPDA天線，其特征在于，使用擠壓、鑄模、模塑 或機(jī)械加工工藝，從金屬或金屬合金制得所述導(dǎo)電元件的每一個(gè)。
9. 如權(quán)利要求7所示的LPDA天線，其特征在于，所述傳輸線結(jié)構(gòu)的至少 之一包括電纜導(dǎo)管或開口，形成在相應(yīng)導(dǎo)電元件內(nèi)并沿所述相應(yīng)導(dǎo)電元件的長(zhǎng)度延 伸；以及 同軸饋電線，設(shè)置在所述電纜導(dǎo)管或開口內(nèi)，以便向所述LPDA天線饋電。
10. 如權(quán)利要求7所示的LPDA天線，其特征在于，所述第一和第二天線 振子，通過將各個(gè)導(dǎo)電元件的所述平坦底面永久地附加到所述第一和第二天線 振子的相應(yīng)中央導(dǎo)體，來耦合到所述一對(duì)傳輸線結(jié)構(gòu)，使得在所述平坦底面與 所述中央導(dǎo)體之間沿所述中央導(dǎo)體的整個(gè)長(zhǎng)度存在連續(xù)電和熱連接。
11. 如權(quán)利要求10所示的LPDA天線，其特征在于，使用釬焊工藝將所述導(dǎo)電元件的所述平坦底面永久地附加到所述第一和第二天線振子的所述中央 導(dǎo)體。
12. 如權(quán)利要求10所示的LPDA天線，其特征在于，導(dǎo)電環(huán)氧樹脂被用于 將所述導(dǎo)電元件的所述平坦底面永久地附加到所述第一和第二天線振子的所 述中央導(dǎo)體。
13. 如權(quán)利要求IO所示的LPDA天線，其特征在于，通過將所述第一和第 二天線振子耦合到所述一對(duì)傳輸線結(jié)構(gòu)形成兩個(gè)基本上相同的結(jié)構(gòu)，且其中所 述兩個(gè)基本上相同的結(jié)構(gòu)由一個(gè)或多個(gè)介電隔板耦合在一起，所述一個(gè)或多個(gè) 介電隔板被配置成將所述兩個(gè)相同的結(jié)構(gòu)保持在兩個(gè)等距隔開的平行平面內(nèi)。
14. 一種對(duì)數(shù)周期偶極陣(LPDA)天線，包括 高頻部分，包括一對(duì)天線振子，每一個(gè)被制成導(dǎo)電材料連續(xù)體，以便包括以對(duì)數(shù)周期 方式從中央導(dǎo)體向外延伸的第一多個(gè)偶極振子；以及一對(duì)傳輸線結(jié)構(gòu)，每一個(gè)永久地固定到所述天線振子的不同的中央導(dǎo) 體，使得在所述天線振子與相應(yīng)的傳輸線結(jié)構(gòu)之間沿所述中央導(dǎo)體的整個(gè) 長(zhǎng)度不存在電學(xué)不連續(xù)；以及低頻部分，包括以對(duì)數(shù)周期方式從所述一對(duì)傳輸線結(jié)構(gòu)向外延伸的第二多 個(gè)偶極振子。
15. 如權(quán)利要求14所示的LPDA天線，其特征在于，所述傳輸線結(jié)構(gòu)的每 一個(gè)包括具有平坦底面的導(dǎo)電元件。
16. 如權(quán)利要求15所示的LPDA天線，其特征在于，釬焊工藝用于將所述 天線振子的所述中央導(dǎo)體永久地附加到所述導(dǎo)體元件靠近傳輸線結(jié)構(gòu)前端的 所述平坦底面。
17. 如權(quán)利要求15所示的LPDA天線，其特征在于，導(dǎo)電環(huán)氧樹脂用于將 所述天線振子的所述中央導(dǎo)體永久地附加到所述導(dǎo)電元件靠近傳輸線結(jié)構(gòu)前 端的所述平坦底面。
18. 如權(quán)利要求15所示的LPDA天線，其特征在于，使用擠壓、鑄模、模塑或機(jī)械加工工藝，從金屬或金屬合金制得所述導(dǎo)電元件的每一個(gè)。
19. 如權(quán)利要求15所示的LPDA天線，其特征在于，所述一對(duì)傳輸線結(jié)構(gòu) 內(nèi)的至少一個(gè)傳輸線結(jié)構(gòu)包括-電纜導(dǎo)管或開口，形成于相應(yīng)導(dǎo)電元件內(nèi)，并沿所述相應(yīng)導(dǎo)電元件的長(zhǎng)度 延伸；以及同軸饋電線，設(shè)置在所述電纜導(dǎo)管或開口內(nèi)，以便向所述LPM天線饋電。
20. —種用于形成對(duì)數(shù)周期偶極陣(LPDA)天線的方法，所述方法包括 通過從金屬片切割多個(gè)偶極振子和中央導(dǎo)體的輪廓來制作一對(duì)天線振子，所述天線振子各自包括以對(duì)數(shù)周期方式從所述中央導(dǎo)體向外延伸的所述多個(gè) 偶極振子；制作一對(duì)傳輸線結(jié)構(gòu)，各個(gè)包括具有平坦底面的導(dǎo)電元件，其中所述導(dǎo)電 元件的至少之一包括設(shè)置在沿所述導(dǎo)電元件的長(zhǎng)度延伸的開口內(nèi)的同軸饋電 線；以及通過將各個(gè)導(dǎo)電元件的所述平坦底面永久地附加到所述天線振子的相應(yīng) 中央導(dǎo)體，來將所述天線振子的每一個(gè)耦合到所述傳輸線結(jié)構(gòu)的相應(yīng)之一，使 得在所述平坦底面與所述中央導(dǎo)體之間沿所述中央導(dǎo)體的整個(gè)長(zhǎng)度存在連續(xù) 電連接。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，制作所述一對(duì)天線振子的 所述步驟包括使用高壓水/磨料射流工具、激光切割工具、等離子切割工具或 機(jī)械加工工具，從所述金屬片切割所述輪廓。
22. 如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述金屬片選自包括鋁、 銅、鎂、黃銅及其合金的一組金屬。
23. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，制作所述一對(duì)傳輸線結(jié)構(gòu) 的所述步驟包括使用擠壓、鑄模、模塑或機(jī)械加工工藝，從金屬或金屬合金制 得所述導(dǎo)電元件的每一個(gè)。
24. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述耦合步驟包括使用釬 焊工藝將各個(gè)導(dǎo)電元件的所述平坦底面永久地附加到所述天線振子的相應(yīng)中 央導(dǎo)體。
25. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述耦合步驟包括使用導(dǎo) 電環(huán)氧樹脂將各個(gè)導(dǎo)電元件的所述平坦底面永久地附加到所述天線振子的相應(yīng)中央導(dǎo)體。
26. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，在所述耦合步驟之前，所 述方法包括在所述一對(duì)天線振子內(nèi)形成一個(gè)或多個(gè)孔，所述孔與形成在所述一對(duì)傳輸 線結(jié)構(gòu)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)孔對(duì)齊；以及將固定銷插入到各個(gè)天線振子以及相應(yīng)傳輸線結(jié)構(gòu)內(nèi)形成所述孔內(nèi)，使得 各個(gè)銷的頂面與所述天線振子的表面齊平。
27. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，制作所述一對(duì)天線振子、 制作所述一對(duì)傳輸線結(jié)構(gòu)以及耦合的所述步驟形成兩個(gè)基本上相同的結(jié)構(gòu)，并 且其中所述方法還包括將所述兩個(gè)基本上相同的結(jié)構(gòu)耦合在一起，使得所述兩 個(gè)基本上相同的結(jié)構(gòu)保持在兩個(gè)等距隔開的平行平面內(nèi)。
全文摘要
本文提供了一種包括第一天線振子、第二天線振子和傳輸線結(jié)構(gòu)對(duì)的對(duì)數(shù)周期偶極陣(LPDA)天線。第一天線振子被制成導(dǎo)電材料連續(xù)體，以便包括從中央導(dǎo)體向外延伸的多個(gè)偶極振子。第二天線振子以相同方式制成，但為第一天線振子的鏡像。在一個(gè)實(shí)施例中，天線振子通過從金屬片(例如鋁或其合金之一)切割多個(gè)偶極振子和中央導(dǎo)體的輪廓而制成。天線振子和傳輸線結(jié)構(gòu)較佳地被耦合，使得在天線振子與相應(yīng)傳輸線結(jié)構(gòu)之間不存在電學(xué)不連續(xù)。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電環(huán)氧樹脂或釬焊工藝被用于將傳輸線結(jié)構(gòu)的平坦底面永久地附加到第一和第二天線振子的不同的中央導(dǎo)體。
文檔編號(hào)H01Q9/04GK101188327SQ20071018874
公開日2008年5月28日 申請(qǐng)日期2007年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月16日
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