寬帶天線、多頻帶天線單元以及天線陣列制造技術(shù)

本申請公開了寬帶天線，多頻帶天線單元和天線陣列。天線系統(tǒng)的寬帶天線包括導電的板片，該板片包括四個槽縫。槽縫以旋轉(zhuǎn)對稱方式設(shè)置在板片中。每個槽縫從板片的周緣朝向板片的中心延伸。每個槽縫具有相關(guān)聯(lián)的饋電點，該相關(guān)聯(lián)的饋電點位于與該相關(guān)聯(lián)的饋電點相關(guān)聯(lián)的槽縫處。與相對設(shè)置的槽縫對相關(guān)聯(lián)的饋電點被設(shè)置為采用射頻信號饋電，使得天線的主輻射傳播方向沿著所述板片的旋轉(zhuǎn)對稱軸線。這種天線設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)在兩個極化之間隔離方面的靈活性。這種天線設(shè)計可以進一步減小尺寸和重量。這種天線設(shè)計還能實現(xiàn)天線單元和天線陣列。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)通常涉及寬帶天線的領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
多頻帶寬帶天線系統(tǒng)是在多個射頻波段中提供無線信號的天線系統(tǒng)。它們通常用于無線通信系統(tǒng)，諸如GSM、GPRS、EDGE、UMTS、LTE和WiMax系統(tǒng)。這些類型的天線系統(tǒng)通常包括被設(shè)置為提供期望的輻射的信號波束寬度和接收的信號波束寬度以及方位掃描角的多個輻射天線元件。對于寬帶天線，希望其實現(xiàn)在期望的方位角覆蓋內(nèi)呈現(xiàn)最小變化的接近均勻的波束寬度。這種寬帶天線通常在寬廣地理區(qū)域內(nèi)提供均等的信號覆蓋，同時支持多個無線應用。優(yōu)選地，因為向移動站點傳送和從移動站點接收使用不同的頻率，所以在現(xiàn)代無線應用中波束寬度在寬的頻率帶寬上是一致的。還希望針對使用共同天線布置的不同無線服務(wù)具有共同的占地面積。文獻US6930650(等人)公開了一種具有四個天線元件裝置的雙極化天線布置，每個天線元件裝置在相對的天線元件端部之間具有導電結(jié)構(gòu)。天線元件裝置在四個間隙的相應端部處饋電。文獻US7079083(等人)公開了一種多頻帶移動無線天線布置，包括設(shè)置在反射器前面并且適用于在兩個不同頻帶中進行發(fā)射和接收的多個偶極子元件。用于更高頻帶的天線元件位于距反射器指定距離處。文獻US20130009834(Hefele等人)涉及一種雙極化天線，包括水平極化的輻射元件以及垂直極化的輻射元件。文獻JPH07111418(Matsushita)公開了一種具有槽口的平面環(huán)形貼片天線。上述參考文獻公開了要求高復雜性壓鑄金屬部件并且因此具有相當大重量的復雜機械結(jié)構(gòu)。公開的天線元件由于其高度和整體大尺寸也是笨重的。
技術(shù)實現(xiàn)思路
實現(xiàn)克服了或者至少減輕了上述缺點的寬帶天線是有利的。特別地，能夠使天線具有減小的尺寸，以及維持的或者甚至改進的阻抗特性是。為了更好地應對這些關(guān)注點的一個或多個，提供了一種具有在獨立權(quán)利要求中所限定特征的寬帶天線。在從屬權(quán)利要求中限定優(yōu)選的實施例。因此，根據(jù)一個方面，提供了一種用于天線系統(tǒng)的寬帶天線。天線包括導電的板片，該板片包括四個槽縫。槽縫以旋轉(zhuǎn)對稱方式設(shè)置在板片中。每個槽縫從板片的周緣或外周朝向板片的旋轉(zhuǎn)對稱中心延伸。每個槽縫具有相關(guān)聯(lián)饋電點，該饋電點位于與該饋電點相關(guān)聯(lián)的槽縫處。與相對設(shè)置的槽縫對相關(guān)聯(lián)的饋電點可以例如被設(shè)置為采用具有相同相位的射頻信號饋電，使得天線的主輻射傳播方向沿著板片的旋轉(zhuǎn)對稱軸線。這相對于諸如例如US20130009834和JP H07111418的現(xiàn)有技術(shù)是有利的，其中槽縫或槽口同相位地饋電(或者具有180°的相位差)使得水平極化輻射在水平平面中或附近具有最大值并且在旋轉(zhuǎn)對稱軸上為零。以旋轉(zhuǎn)對稱方式布置四個槽縫使相對設(shè)置的槽縫對中的一對能夠被饋電從而調(diào)節(jié)和/或減小從一個槽縫對的電場對另一個槽縫對的干擾效果。換言之，這種天線設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)在兩個極化之間隔離方面的靈活性。這種天線設(shè)計可以進一步減小尺寸并且減小重量。通過在相同導電板片中或者換言之在單個導電板片中設(shè)置相對設(shè)置的槽縫，可以實現(xiàn)雙極化天線。根據(jù)實施例，與兩個相對設(shè)置的槽縫對相關(guān)聯(lián)的饋電點進一步被設(shè)置采用具有相同相位的射頻信號饋電。通過以旋轉(zhuǎn)對稱方式布置四個槽縫，當采用與饋入另一對的相位相等的相位饋電時，源自相對設(shè)置的槽縫對中的一對的電場強度可以在設(shè)置了相對設(shè)置的槽縫對中的另一對槽縫的位置處近似地減小。因此，可以減小來自一個槽縫對的電場對于另一個槽縫對的干擾效果。換言之，可以增大兩個極化之間的隔離。根據(jù)實施例，與兩個相對設(shè)置的槽縫對相關(guān)聯(lián)的饋電點進一步被設(shè)置為采用具有相同幅度的射頻信號饋電。通過以旋轉(zhuǎn)對稱方式布置四個槽縫，當采用與饋入另一對的幅度相等的幅度饋電時，源自相對設(shè)置的槽縫對中的一對的電場強度可以在設(shè)置了相對設(shè)置的槽縫對中的另一對槽縫的位置處近似減小。因此，可以減小來自一個槽縫對的電場對于另一個槽縫對的干擾效果。換言之，可以增大兩個極化之間的隔離。根據(jù)實施例，周緣可以位于距旋轉(zhuǎn)對稱中心第一距離處，每個饋電點可以位于距旋轉(zhuǎn)對稱中心第二距離處，并且第二距離可以小于所述第一距離。換言之，饋電點并未被設(shè)置為緊貼周緣。在與周緣分離的位置設(shè)置饋電終端點能夠增大阻抗的可調(diào)節(jié)性。第一距離表示理論上的最大槽縫長度。槽縫的總長度影響天線的工作頻率。根據(jù)實施例，第二距離小于第一距離的0.5倍。第二距離-第一距離與槽縫的阻抗的實部也即槽縫的電阻成比例。該屬性可以用于實現(xiàn)期望的有源阻抗。根據(jù)實施例，每個槽縫結(jié)束于距旋轉(zhuǎn)對稱中心第四距離處。第四距離小于第二距離，因此槽縫長度是第一距離減去第四距離。換言之，每個饋電終端點位于沿著槽縫的某處。根據(jù)實施例，每個槽縫具有相對于槽縫的縱向延伸而對稱定形的展寬，該展寬從距板片的旋轉(zhuǎn)對稱中心第三距離處開始并且朝向板片的旋轉(zhuǎn)對稱中心。第三距離小于第二距離，由此饋電點進一步被設(shè)置為比展寬更遠離旋轉(zhuǎn)對稱中心，從而增大有效槽縫長度，這在無法一直延伸槽縫至板片的旋轉(zhuǎn)對稱中心的情況下是有利的。這可以進一步維持饋電點的位置，同時擴展槽縫的有效長度。根據(jù)實施例，寬帶天線進一步包括用于間隔所述天線與反射器結(jié)構(gòu)的支撐結(jié)構(gòu)。可以選擇間距的大小以便于改進天線性能。支撐結(jié)構(gòu)可以在其內(nèi)部包括至少部分地沿著旋轉(zhuǎn)軸線延伸的至少一個通道。該通道可以被設(shè)置為保持針對天線饋電終端點的導引裝置。如上所述槽縫對的饋電將在該對稱軸線上導致零、或近似零的垂直也即z方向電場。因此，支撐結(jié)構(gòu)對天線性能的影響可忽略。根據(jù)實施例，天線包括設(shè)置在板片上的四個饋電終端點。每個饋電終端點被設(shè)置為獲得饋電點中的一個。天線可以進一步包括四個導引裝置。每個導引裝置被設(shè)置為向饋電終端點中的一個饋送射頻信號。根據(jù)實施例，每個導引裝置包括微帶線或同軸電纜。可以選擇包括在導引裝置中的微帶線或同軸電纜的特性阻抗，從而減小在導引裝置與主同軸傳輸線之間接頭處的波反射。根據(jù)實施例，天線被設(shè)置為沿兩個正交極化方向輻射射頻信號，從而有利地實現(xiàn)無需其他天線間隔的多樣性。根據(jù)實施例，以旋轉(zhuǎn)對稱方式定形板片的周緣。換言之，板片邊緣的一部分的形狀以旋轉(zhuǎn)對稱方式沿著周緣重復。根據(jù)實施例，板片是圓形的。根據(jù)實施例，板片的邊緣具有朝向板片旋轉(zhuǎn)對稱中心延伸的凹入切口。每個切口可以被設(shè)置在兩個相鄰槽縫之間。因此，切口與槽縫交替地被設(shè)置，優(yōu)選地以旋轉(zhuǎn)對稱方式交替地被設(shè)置。術(shù)語切口不應該被解釋為限定于通過真實切割或其他金屬加工作業(yè)而在周緣中完成的凹陷，但是僅僅作為板片形狀的描述性術(shù)語。該形狀能夠減小兩個相對切口之間板片的寬度，因此能夠在維持天線的槽縫長度的情況下使天線陣列每個連續(xù)米的天線數(shù)目增大。根據(jù)實施例，從相對設(shè)置的槽縫的第一配對得到的極化可以不同于從相對設(shè)置的槽縫的第二配對得到的極化。特別地，各自的極化可以相互正交。特別地，沿著主輻射傳播方向的各自得到的極化可以相互正交。根據(jù)實施例，提供了一種多頻帶天線。多頻帶天線單元包括至少一個第一寬帶天線，該第一寬帶天線是根據(jù)之前實施例中任意一個的第一寬帶天線，以及設(shè)置在第一寬帶天線之上或之下的至少一個第二寬帶天線。多頻帶天線單元可以進一步包括設(shè)置在第一寬帶天線和第二寬帶天線之間的至少一個平面寄生元件。寄生元件的存在和定位可以影響第一寬帶天線和/或第二寬帶天線的阻抗以及輻射方向圖。具體地，寄生元件可以影響下部天線的阻抗并且同時影響上部本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種包括導電的板片(20)的寬帶天線(10)，所述板片包括以旋轉(zhuǎn)對稱方式設(shè)置在所述板片(20)中的四個槽縫(30a，30b，30c，30d)，其中每個槽縫(30a，30b，30c，30d)從所述板片(20)的周緣(40)朝向所述板片的旋轉(zhuǎn)對稱中心延伸并且具有相關(guān)聯(lián)的饋電點(51a，51b，51c，51d)，所述饋電點(51a，51b，51c，51d)位于與所述饋電點(51a，51b，51c，51d)相關(guān)聯(lián)的槽縫(30a，30b，30c，30d)處；以及與相對設(shè)置的槽縫(30a，30b，30c，30d)對相關(guān)聯(lián)的所述饋電點(51a，51b，51c，51d)被設(shè)置為采用射頻信號饋電，使得所述天線的主輻射傳播方向沿著所述板片的旋轉(zhuǎn)對稱軸線。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2014.02.18 GB 1402882.31.一種包括導電的板片(20)的寬帶天線(10)，所述板片包括以旋轉(zhuǎn)對稱方式設(shè)置在所述板片(20)中的四個槽縫(30a，30b，30c，30d)，其中每個槽縫(30a，30b，30c，30d)從所述板片(20)的周緣(40)朝向所述板片的旋轉(zhuǎn)對稱中心延伸并且具有相關(guān)聯(lián)的饋電點(51a，51b，51c，51d)，所述饋電點(51a，51b，51c，51d)位于與所述饋電點(51a，51b，51c，51d)相關(guān)聯(lián)的槽縫(30a，30b，30c，30d)處；以及與相對設(shè)置的槽縫(30a，30b，30c，30d)對相關(guān)聯(lián)的所述饋電點(51a，51b，51c，51d)被設(shè)置為采用射頻信號饋電，使得所述天線的主輻射傳播方向沿著所述板片的旋轉(zhuǎn)對稱軸線。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶天線(10)，其中，與兩個相對設(shè)置的槽縫(30a，30b，30c，30d)對相關(guān)聯(lián)的饋電點進一步被設(shè)置為采用具有相同相位的射頻信號饋電。3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的寬帶天線(10)，其中，與兩個相對設(shè)置的槽縫對相關(guān)聯(lián)的饋電點進一步被設(shè)置為采用具有相同幅度的射頻信號饋電。4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的寬帶天線(10)，其中，所述周緣(40)位于距所述旋轉(zhuǎn)對稱中心第一距離(R1)處，每個饋電點(51a，51b，51c，51d)位于距所述旋轉(zhuǎn)對稱中心第二距離(R2)處，并且所述第二距離(R2)小于所述第一距離(R1)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的寬帶天線(10)，其中，所述第二距離小于所述第一距離的0.5倍。6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的寬帶天線(10)，其中，每個槽縫(30a，30b，30c，30d)終止于距所述旋轉(zhuǎn)對稱中心第四距離(R4)處，所述第四距離(R4)小于所述第二距離(R2)。7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的寬帶天線(10)，其中，每個槽縫(30a，30b，30c，30d)具有相對于所述槽縫的縱向延伸對稱定形的展寬(60)，所述展寬(60)從距所述板片的所述旋轉(zhuǎn)對稱中心第三距離(R3)處開始并且朝向所述板片的所述旋轉(zhuǎn)對稱中心延伸，所述第三距離(R3)小于所述第二距離(R2)。8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的寬帶天線(10)，進一步包括，用于間隔所述天線(10)與反射器結(jié)構(gòu)(8)的支撐結(jié)構(gòu)(80)。9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的寬帶天線(10)，進一步包括四個饋電終端點(50a，50b，50c，50d)和四個導引裝置(70...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：比約恩·林德馬克，
申請(專利權(quán))人：菲爾特羅尼克無線公司，
類型：發(fā)明
國別省市：瑞典;SE