專(zhuān)利名稱(chēng)：雙頻帶移動(dòng)無(wú)線(xiàn)電天線(xiàn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在至少兩個(gè)頻帶中工作的天線(xiàn)，尤其是移動(dòng)無(wú)線(xiàn)電天線(xiàn)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中已知多波段天線(xiàn)，其使得可以在至少兩個(gè)不同的頻率范圍內(nèi)接收和發(fā)射射線(xiàn)。例如，文獻(xiàn)DE19823749A1展示了一種雙極化多波段天線(xiàn)，其包括第一和第二輻射器。第一和第二輻射器在不同的頻率范圍中輻射，并且包括設(shè)置在反射器上并在定向?yàn)槠x垂直方向+45°和-45°的極化中輻射的雙極化的偶極輻射器。在該文獻(xiàn)中展示的多波段天線(xiàn)包括在上頻帶中輻射的第一輻射器十字偶極子。下頻帶的輻射器是偶極四方形(Dipolquadrate)，其中在每個(gè)偶極四方形中設(shè)置一個(gè)十字偶極子。通過(guò)反射器的相應(yīng)成型，可以改變第一和第二輻射器的輻射特性，但是無(wú)法同時(shí)優(yōu)化上頻帶和下頻帶的輻射特性。
在所述公開(kāi)文獻(xiàn)DE19823749A1中，對(duì)應(yīng)于偶極子的相應(yīng)的取決于頻率的波長(zhǎng)的偶極子與反射器之間的距離一般不應(yīng)大于λ，優(yōu)選不大于λ/2。偶極子元件和反射器之間距離的下限值不應(yīng)小于λ/16，優(yōu)選不小于λ/8。
WO03/065505A1還公開(kāi)了一種偶極輻射器的瓣形結(jié)構(gòu)。根據(jù)該公開(kāi)文獻(xiàn)，棒狀輻射裝置與反射器平面之間的距離應(yīng)當(dāng)大致等于工作波長(zhǎng)λ的1/8至1/4，即相應(yīng)偶極輻射器通常設(shè)置在反射器之前的區(qū)域。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種在多個(gè)頻帶中工作的天線(xiàn)，其在每個(gè)頻帶中實(shí)現(xiàn)改善的輻射特性。
該技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)按照獨(dú)立權(quán)利要求的天線(xiàn)解決的。本發(fā)明的擴(kuò)展方式在從屬權(quán)利要求中定義。
根據(jù)本發(fā)明的天線(xiàn)包括多個(gè)設(shè)置在導(dǎo)電的反射器、并優(yōu)選是金屬反射器之前的輻射器，其中反射器包括一個(gè)平坦的平面，該平面形成反射平面。輻射器分別包括一個(gè)或多個(gè)輻射棱邊(Strahlungskante)和/或一個(gè)或多個(gè)棒狀元件，它們是偶極輻射器的主要部分并在下面有時(shí)也稱(chēng)為輻射器結(jié)構(gòu)或偶極輻射器結(jié)構(gòu)。輻射器還分別位于其中設(shè)置有輻射器的輻射棱邊和/或棒狀元件的輻射平面中，其中每個(gè)輻射平面基本上與反射平面平行或者最多相對(duì)于反射平面傾斜±5°的角度。為了在至少兩個(gè)頻帶中輻射，設(shè)置第一和第二輻射器，其中一個(gè)或多個(gè)第一輻射器位于一個(gè)共同的第一輻射平面中，一個(gè)或多個(gè)第二輻射器位于一個(gè)共同的第二輻射平面中，并且它們?cè)诓煌念l帶中輻射。在此，第一輻射器在上頻帶中工作，而第二輻射器在下頻帶中運(yùn)行。根據(jù)本發(fā)明的天線(xiàn)的特征在于，第一輻射平面與反射平面之間的距離至少等于第二輻射平面與反射平面之間距離的90％，最高等于150％。
尤其對(duì)于用于上頻帶的輻射器，通過(guò)使在上頻帶中工作的第一輻射器的距離接近或大于第二輻射器的距離，改善了輻射特性。
通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的解決方案，可以實(shí)現(xiàn)特別緊湊的結(jié)構(gòu)。最后通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的解決方案給出用于輻射圖、即用于輻射圖形成、并且其中尤其用于上頻帶的其它實(shí)施可能。從而，在本發(fā)明的范圍中可以特別有利地改變半值寬度，改善預(yù)特性/反向特性(Vor-/Rueck-Verhaeltnis)，以及實(shí)現(xiàn)改善的旁瓣衰減。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，第一和第二輻射平面與反射平面的距離基本上相同。
為了將在上頻帶中工作的第一輻射器與反射平面間隔開(kāi)，在本發(fā)明的一個(gè)特別有利的實(shí)施方式中，使用與反射器連接并優(yōu)選至少部分導(dǎo)電的支座。其中，在每個(gè)支座上設(shè)置第一輻射器。其中，支座可以被稱(chēng)為平臺(tái)或也可被稱(chēng)為輔助反射器，其具有在縱向和橫向上平行于反射器的縱向延伸和橫向延伸，該縱向延伸和橫向延伸大于底座或?qū)?yīng)偶極輻射器對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的橫截面。
優(yōu)選地，支座在其上側(cè)面上具有導(dǎo)電的并優(yōu)選為金屬的支座上側(cè)面或平臺(tái)，在其上分別設(shè)置第一輻射器。
最后，在支座的分界棱邊上、即優(yōu)選在支座的上水平面上設(shè)置在圓周方向上交錯(cuò)的所謂凸緣或凸緣形擴(kuò)展，其中在支座上，對(duì)應(yīng)輻射器支撐在其底座上。凸緣可以被實(shí)施為相對(duì)于垂直方向以任意角度、例如以20°角度向上并傾斜向外延伸。但是，該凸緣也可以被實(shí)施為位于支座平面中、換句話(huà)說(shuō)平行于反射平面的、近似擴(kuò)展支座平面的、向外突出的凸緣。同樣，凸緣也可以向下?lián)锨Q句話(huà)說(shuō)，凸緣可以以任意角位置-從相對(duì)于離開(kāi)反射平面的垂直方向成0°、例如約+10°直到相對(duì)于該垂直方向成180°、例如170°-角形地設(shè)置。最后，這些凸緣只能彼此間隔地設(shè)置在支座上的側(cè)壁段上，從而在兩個(gè)相鄰?fù)咕壷g的轉(zhuǎn)角區(qū)域中留下開(kāi)口的角區(qū)域。同樣，凸緣也可以被實(shí)施為支座上的環(huán)繞分界或壁，其中，對(duì)應(yīng)的輻射器通過(guò)它們向上突出。最后，可以完全不使用凸緣。
優(yōu)選地，凸緣-如果存在的話(huà)-具有特定的縱向量度和橫向亮度，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。位于支座上的輻射器可以利用其底座而安裝在支座或由支座所形成的平臺(tái)的上側(cè)面上。但是，對(duì)應(yīng)輻射器的支座和底座也可以一體化構(gòu)造，其中在相應(yīng)高度上設(shè)置有從側(cè)面穿出底座的導(dǎo)電面或金屬面，該導(dǎo)電面或金屬面可以被稱(chēng)為支座上側(cè)面、臺(tái)地或輔助反射器。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，在反射器的俯視圖中，一個(gè)或多個(gè)第一輻射器分別基本上設(shè)置在第二輻射器內(nèi)中央。優(yōu)選地，此外，在反射器的俯視圖中一個(gè)或多個(gè)第一輻射器分別基本上設(shè)置在相鄰第二輻射器之間的中央。因此，俯視圖中的設(shè)置基本上對(duì)應(yīng)于文獻(xiàn)DE19823749A1中所示出的設(shè)置。
除了第一和第二輻射平面之外，還可以存在其它其中設(shè)置有第一和/或第二輻射器的輻射棱邊和/或棒狀元件的輻射平面。通過(guò)這種方式，可以將輻射場(chǎng)進(jìn)一步與天線(xiàn)匹配。
一個(gè)或多個(gè)第二輻射器例如可以是由4個(gè)偶極子形成的雙極化偶極四方形，如在已提到的DE19823749A1中所示。第二輻射器尤其還可以是杯形的雙極化輻射器，其在遠(yuǎn)離反射器的遠(yuǎn)端上具有輻射棱邊或棒狀元件。第二輻射器尤其可以采取在文獻(xiàn)WO03/065505A1中所述的任何實(shí)施方式。優(yōu)選地，杯形輻射器包括多個(gè)全面對(duì)稱(chēng)(vollflchig)的平面元件，該平面元件傾斜和/或垂直于反射平面延伸，而且其遠(yuǎn)離反射平面的分界棱邊是輻射棱邊。在另一優(yōu)選實(shí)施方式中，在反射器的俯視圖中，在一個(gè)或多個(gè)偶極子四方形和/或杯形輻射器中分別設(shè)置一個(gè)第一輻射器。
一個(gè)或多個(gè)第一輻射器優(yōu)選是雙極化的十字偶極子和/或矢量偶極子輻射器(Vektordipolstrahler)。十字偶極子例如展示在DE19823749A1中，矢量偶極子輻射器的結(jié)構(gòu)由文獻(xiàn)DE19860121A1公開(kāi)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，反射器具有在反射器的縱向上延伸并傾斜和/或垂直地從反射平面伸出的側(cè)壁，其中在側(cè)壁之間設(shè)置多個(gè)輻射器。
通常，反射器上可能的側(cè)壁(位于外部或者有些向內(nèi)交錯(cuò)地設(shè)置)可以被設(shè)置在相應(yīng)的高度和角形方向上，以便在其上形成輻射圖。
在根據(jù)本發(fā)明的天線(xiàn)的另一實(shí)施方式中，下頻帶的中心頻率基本上是上頻帶的中心頻率的一半。此外，優(yōu)選地，多個(gè)第一和第二輻射器被設(shè)置在反射器的縱向上，其中在每個(gè)第二輻射器的上方，基本上正中地設(shè)置第一輻射器，而且在每對(duì)相鄰的第二輻射器之間分別基本上正中地設(shè)置第一輻射器。
在另一實(shí)施方式中，所有第一輻射器被設(shè)置在第一輻射平面中，所有第二輻射器設(shè)置在第二輻射平面中。
根據(jù)本發(fā)明的天線(xiàn)優(yōu)選是移動(dòng)無(wú)線(xiàn)電天線(xiàn)，其頻帶尤其位于GSM、CDMA和/或例如UMTS移動(dòng)無(wú)線(xiàn)電頻率范圍中。


下面借助附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的天線(xiàn)的一個(gè)實(shí)施方式的一段的俯視圖；圖2示出沿圖1的I-I線(xiàn)的剖面圖；圖3示出其上設(shè)置有輻射器的圖2中所示支座的側(cè)視圖；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的天線(xiàn)的第二實(shí)施方式的一段的俯視圖；圖5示出沿圖4的II-II線(xiàn)的剖面圖；圖6示出根據(jù)圖5的天線(xiàn)的非截面?zhèn)纫晥D；圖7示出根據(jù)本發(fā)明的天線(xiàn)的第三實(shí)施方式的一段的俯視圖；圖8示出沿圖7的III-III線(xiàn)的剖面圖；圖9示出按照?qǐng)D8的天線(xiàn)的非截面?zhèn)纫晥D。
具體實(shí)施例方式
圖1以俯視圖示出在X方向上延伸的反射器板1的一段的俯視圖，該段在下面被簡(jiǎn)稱(chēng)為反射器1。通常，X縱向?qū)?yīng)于天線(xiàn)的垂直方向。反射器包括基本上平坦的反射器基底1a，該反射器基底形成反射平面E。反射器板還包括兩個(gè)在縱向或垂直方向X上延伸的側(cè)壁1b，這些側(cè)壁可以垂直于反射器的反射平面E或與反射平面成角度地上升，并且可以在外邊緣上限制反射器，但是同樣也可以從外邊緣向內(nèi)交錯(cuò)地設(shè)置。在圖1中，在反射器1上設(shè)置兩種輻射器。第一輻射器類(lèi)型由矢量偶極子輻射器形式的偶極子輻射器2構(gòu)成。在圖1中示出3個(gè)這種類(lèi)型的輻射器，它們以相同的間距在縱向X上相鄰設(shè)置，并在上頻帶中、例如在1700MHz至2700MHz的范圍內(nèi)輻射。矢量偶極子輻射器的結(jié)構(gòu)和工作方式在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的，尤其記載在文獻(xiàn)DE19860121A1中，其全部公開(kāi)內(nèi)容引用在此并做為本申請(qǐng)的內(nèi)容。
矢量偶極子輻射器分別包括垂直于反射平面E延伸的底座2a，該底座由對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)2b構(gòu)成，該對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)這樣形成，即從上面將在反射平面E的方向上延伸并且通常垂直于反射器1取向的軸向截面-例如具有長(zhǎng)度λ/4-插入底座2a中，其中軸向截面遠(yuǎn)離反射平面地與輻射器或輻射器元件導(dǎo)電地連接。其中，軸向截面2e幾乎一直到達(dá)反射平面E，即直到所謂的底座基底2f(圖2)。因此，在該實(shí)施例中，偶極子元件和反射器平面之間的距離大約為λ/4。在每個(gè)對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)2b的上端設(shè)置兩個(gè)相互垂直并且平行于反射平面E的導(dǎo)線(xiàn)2c，其中在導(dǎo)線(xiàn)2c的每個(gè)前端設(shè)置半偶極子部件(Halbdipol-Komponent)2d，該部件垂直設(shè)置在相應(yīng)導(dǎo)線(xiàn)上并且也平行于反射平面E延伸。矢量偶極子輻射器在電氣方面如十字偶極子那樣構(gòu)造，其分別由兩個(gè)相互垂直的偶極子半部組成，其中偶極子半部在第一極化平面P1或P2中輻射(圖1)。對(duì)于矢量偶極子，這種在電氣方面形成偶極子半部的輻射器結(jié)構(gòu)從結(jié)構(gòu)方面來(lái)看分別由兩個(gè)相互垂直取向的半偶極子部件2d形成，其中這樣形成導(dǎo)向各偶極子半部的對(duì)稱(chēng)或者基本或近似對(duì)稱(chēng)的導(dǎo)線(xiàn)的末端的錯(cuò)接，使得相鄰的相互垂直的偶極子半部的相應(yīng)一半導(dǎo)線(xiàn)總是電連接。對(duì)于第一極化和與其正交的第二極化去耦合地進(jìn)行各徑向相對(duì)的偶極子半部的電氣饋入。因此，矢量偶極子輻射器在結(jié)構(gòu)方面形成偶極子四方形，但是在電氣方面以+45°極化P1或-45°極化P2輻射。
在輻射器2中所示出的偶極子或半偶極子部件最后形成偶極子結(jié)構(gòu)，其輻射器元件被統(tǒng)稱(chēng)為輻射器結(jié)構(gòu)102，該輻射器結(jié)構(gòu)基本上形成并影響該輻射器類(lèi)型的輻射圖。
作為第二種偶極子輻射器，使用雙極化的杯形偶極子輻射器3形式的第二輻射器。該第二偶極子輻射器同樣在現(xiàn)有技術(shù)中是充分公知的，并且尤其被記載在WO03/065505A1中，其全部公開(kāi)內(nèi)容引用在此并做為本申請(qǐng)的內(nèi)容。在所示實(shí)施例中，杯形偶極子輻射器3包括4個(gè)全面對(duì)稱(chēng)的平面元件3a，其中平面元件的遠(yuǎn)離反射器基底1a的邊界邊緣3f(參見(jiàn)圖2)尤其通過(guò)其輻射器結(jié)構(gòu)上側(cè)面形成偶極子輻射器元件或?qū)椛鋱D很重要的輻射器結(jié)構(gòu)103。平面元件3a在4個(gè)饋電位置3b上被饋電，其中饋電位置上的饋電至少近似同相并且近似對(duì)稱(chēng)地進(jìn)行。由此使得偶極子輻射器3可以與偶極子輻射器2類(lèi)似地以+45°極化P1或-45°極化P2輻射。如WO03/065505A1中所述，分別這樣實(shí)現(xiàn)饋入位置3b上的饋電，使得外導(dǎo)體分別與相應(yīng)輻射器元件3a的一端電連接，內(nèi)導(dǎo)體與相鄰的旋轉(zhuǎn)90°取向的輻射器元件3a的毗鄰端電連接。于是，在所述兩個(gè)這種輻射器元件之間還有一個(gè)由上述公開(kāi)文獻(xiàn)公開(kāi)的裂縫或縫隙3g，該縫隙一直延伸到位于下面的與反射平面E相鄰的底座段。
輻射器3的各個(gè)平面元件3a被構(gòu)造為梯形，并基本上從反射器基底1a傾斜地延伸。平面元件3a的從反射器基底傾斜延伸出的邊緣還具有倒角3c，其中在相鄰倒角之間形成裂縫。通過(guò)平面元件的這種成型和結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)偶極子輻射器3的杯形狀。在此要注意，在根據(jù)本發(fā)明的天線(xiàn)中，也可以使用其它類(lèi)型的杯形偶極子輻射器。尤其地，平面元件3a不必全面對(duì)稱(chēng)地形成，而是可以具有由多個(gè)棒條形成的框架結(jié)構(gòu)。尤其地，在上面提到的申請(qǐng)WO03/065505A1中所介紹的所有偶極子輻射器形式都可以考慮用于本發(fā)明。
第二輻射器3在下頻帶中輻射，其中下頻帶的中心頻率基本是第一輻射器2的中心頻率的一半，即例如可以在900MHz頻帶中輻射，即在800MHz到例如1000MHz的范圍內(nèi)。
在借助圖1和圖2所示的實(shí)施例中，除了3個(gè)針對(duì)較高頻帶的具有對(duì)應(yīng)輻射器結(jié)構(gòu)102的輻射器2之外，還示出用于較低頻帶的具有對(duì)應(yīng)輻射器結(jié)構(gòu)103的輻射器3。其中，在俯視圖中，用于較高頻帶的中間輻射器2被設(shè)置在杯形的第二輻射器3內(nèi)中央，其中該輻射器2設(shè)置在支座4上，使得導(dǎo)線(xiàn)2c的平面以及尤其是半偶極子部件2d以及因此輻射器元件或輻射器結(jié)構(gòu)102在所示實(shí)施例中位于杯形輻射器3的上邊緣之上，這將在下面參照?qǐng)D2詳細(xì)解釋。支座4優(yōu)選由導(dǎo)電材料制成，或至少具有導(dǎo)電表層。也就是說(shuō)，支座具有平行于反射平面或至少基本平行于反射平面E的上側(cè)面。因此，支座上側(cè)面4f形成臺(tái)地4f，其在下面也部分稱(chēng)為輔助反射器4f。輔助反射器4f的大小大于底座橫截面。
如圖所示，在所示實(shí)施例中，基本上矩形或四方形地形成支座上側(cè)面，其中在轉(zhuǎn)角區(qū)域內(nèi)可以具有間隙(如圖1的俯視圖所示)。其中，支座上側(cè)面或臺(tái)地4f的縱向延伸在反射器1的X方向或垂直方向上具有至少等于λ/4、最大等于λ的縱向量度，其中λ的最小值等于上頻帶的頻帶下限(下限頻率)時(shí)的波長(zhǎng)。λ的最大值等于在涉及上傳輸頻帶的頻帶上限(最高頻率)時(shí)的任何值。相應(yīng)地，選擇橫向延伸垂直于反射器的X或垂直方向的幾何尺寸。臺(tái)地表面直徑的下限縱向或橫向延伸的優(yōu)選值例如在頻率為2.7GHz時(shí)是λ/4。
從圖中可以看出，支座上側(cè)面在X或Y方向上的縱向延伸的量度大致等于支座在反射平面之上的高度。也就是說(shuō)，該長(zhǎng)度例如可以是λ/4，與偶極子輻射器元件相對(duì)于反射平面或支座平面的優(yōu)選距離相同(優(yōu)選為λ/4)?？傊梢哉f(shuō)，偶極子輻射器相對(duì)于反射器平面或支座上側(cè)面的距離一般在λ/16至λ之間，優(yōu)選在λ/8至λ/2之間，即優(yōu)選在λ/4左右(原理上由DE19823749A1公開(kāi))。其中，λ通常表示關(guān)于待傳輸頻帶的值，優(yōu)選是λ的最小值(對(duì)應(yīng)于相應(yīng)頻帶的上邊界)。也就是說(shuō)，偶極子輻射器元件與反射平面或與支座高度之間的距離優(yōu)選在λ/6至λ/4的范圍內(nèi)。
從附圖可以看出，在支座上側(cè)面4f或臺(tái)地4f的分界面或邊緣4g上設(shè)置所謂的凸緣4a，下面將對(duì)其詳細(xì)介紹。但是在這里還可以強(qiáng)調(diào)，支座上側(cè)面4f可以具有不同的形狀，例如四方形、矩形、一般n邊形或弧形，即圓的等等，其中使支座面的尺寸分別大于相應(yīng)輻射器的底座截面的尺寸。
圖2示出沿圖1的I-I線(xiàn)的剖面圖。圖2再次詳細(xì)示出杯形輻射器3的結(jié)構(gòu)以及設(shè)置在其中的支座4的結(jié)構(gòu)。尤其可以看出，各平面元件3a由下面的、向上傾斜延伸的段3d組成，在該段3d的上端與垂直于反射平面E延伸的段3e毗連，該段3e終止在上分界邊緣3f處，它們形成輻射器3的偶極子輻射元件。此外可以看出，支座4具有向下收縮的側(cè)壁4b，并在內(nèi)部是空的。在支座中央設(shè)置矢量偶極子輻射器2，此外從支座還延伸出向上傾斜延伸的凸緣4a。
通過(guò)使用該支座，使得設(shè)置在支座上的矢量偶極子輻射器2的半偶極子部件位于第一輻射平面S1內(nèi)，該第一輻射平面位于由杯形輻射器3的分界邊緣3f所形成的輻射平面S2附近。在所示實(shí)施例中，平面S1高于平面S2。但是也可以考慮，平面S1基本上與平面S2一樣高，或稍低于平面S2。尤其地，平面S1與反射平面E之間的距離處于平面S2與反射平面E之間距離的75％到150％的范圍內(nèi)。但是，該下限也可以是80％、90％、100％或甚至110％。相應(yīng)的上限同樣可以是140％、130％或120％。此外，在圖2中還示出第三輻射平面S3，左和右矢量偶極子輻射器2的偶極子位于該平面中。平面S3基本上低于平面S1和S2，因?yàn)樽蠛陀逸椛淦?不位于支座上。但是也可以考慮，左和右輻射器2也被設(shè)置在相應(yīng)的支座4上，下面將對(duì)此詳細(xì)描述。其中，從圖2還可以看出，支座上側(cè)面相對(duì)于反射器平面的距離至少稍大于支座上側(cè)面相對(duì)于平面S3的距離，位于發(fā)射器上的用于較高頻帶的偶極子輻射器的偶極子元件位于平面S3中。換句話(huà)說(shuō)，在輻射器裝置2直接設(shè)置在反射器上的情況下，臺(tái)地高度和反射器平面E之間的距離等于或至少稍大于輻射器裝置2的偶極子輻射器相對(duì)于臺(tái)地上側(cè)面或反射器平面E的距離。
通過(guò)使用將在上頻帶中輻射的偶極子輻射器2與反射平面E間隔開(kāi)的支座，可以有利地影響輻射特性，尤其是上頻帶中輻射的半值寬度。通過(guò)相應(yīng)地形成支座4，該支座還可以用作用于位于支座上的輻射器的第二反射器，由此可以進(jìn)一步積極影響輻射特性。
設(shè)置在支座4上、在俯視圖中位于用于低頻帶的輻射器3中央的用于較高頻帶的輻射器2就其輻射器元件、輻射器元件上側(cè)面或其輻射器結(jié)構(gòu)102來(lái)說(shuō)，至少在該輻射器的區(qū)域內(nèi)設(shè)置在相對(duì)于反射平面E大于0.4λ的高度上，其中λ是設(shè)置用于較高頻帶范圍的輻射器2的中心頻率的平均波長(zhǎng)。但是，該下限也可以是0.6λ、0.8λ、1.0λ或例如1.2λ或更大。另一方面，相對(duì)于反射平面E的距離也不應(yīng)大于2λ，其中該上限也可以是1.8λ、1.6λ或1.4λ。λ還是上頻帶的中心頻率。如果例如用于較高頻帶的輻射器102在1800MHz范圍中輻射，輻射器裝置103在900MHz頻帶范圍中輻射(比例為2∶1)，則在例如平面S1和S2位于相同高度或者至少近似相等或大致相等的高度時(shí)，用于較低頻帶的輻射器裝置103的偶極子輻射器元件與反射器平面E之間的距離不應(yīng)大于λ，也不應(yīng)小于0.2λ。其中，λ還是待傳輸頻帶的波長(zhǎng)，優(yōu)選是對(duì)應(yīng)于較低頻帶的最高頻率的最小波長(zhǎng)。
圖3再次示出圖2所示支座4的側(cè)面詳細(xì)視圖，其中在支座4上設(shè)置有矢量偶極子輻射器2。從圖3中尤其可以看出，支座4具有包括4個(gè)側(cè)面4b的閉合結(jié)構(gòu)，其中從支座上側(cè)面4d的水平面出發(fā)，已經(jīng)提到的4個(gè)凸緣4a在所示實(shí)施例中傾斜地向上和向外延伸。于是，輻射器2利用其底座安裝在上支座或臺(tái)地平面。
其中，從圖3、尤其是與圖1和圖2結(jié)合時(shí)可以看出，支座在俯視圖中具有大致四方形的結(jié)構(gòu)，其側(cè)面分界平行于矢量偶極子2的半偶極子部件。從支座的該側(cè)間距向上突出的側(cè)壁(凸緣)4b在所示實(shí)施例中不是垂直于支座平面地、并因此也不垂直于反射平面E地延伸，而是以一個(gè)角度向外延伸地設(shè)置。該角度優(yōu)選大于10°并優(yōu)選小于40°。該角度α尤其為相對(duì)于垂直方向成20°左右(圖2)。此外，側(cè)壁4a也不圍繞地閉合，而是在轉(zhuǎn)角區(qū)域中開(kāi)口，尤其是可以從圖1的俯視圖中看出。
但是，該角度α也可以是其他任意值，從而凸緣或凸緣形擴(kuò)展4a甚至可以位于支座上側(cè)面或由支座上側(cè)面所形成的臺(tái)地4f的平面內(nèi)，并且從而可以根據(jù)輔助反射器擴(kuò)展的方式來(lái)解釋。此外，該凸緣4a相對(duì)于支座上側(cè)面4f甚至可以向下卷曲例如大致直到垂直的彎曲。換句話(huà)說(shuō)，凸緣4a與平行于反射平面E的平面之間的角度在±85°或±80°和0°之間變化，其中凸緣平行于反射平面。
凸緣從支座4出發(fā)直到其自由端的縱向延伸優(yōu)選為λ/10到λ，其中λ的最小值等于上傳輸頻帶的上限(最高頻率)時(shí)的波長(zhǎng)，λ的最大值等于在待傳輸上頻帶的下限(最低頻率)時(shí)的波長(zhǎng)。相同的尺寸確定對(duì)于凸緣的橫向延伸也適用，其中這些值是優(yōu)選值。
優(yōu)選地，凸緣在每個(gè)支座上對(duì)稱(chēng)地構(gòu)造和取向。但有時(shí)候，一定的非對(duì)稱(chēng)也是有利的，這涉及其與支座上另一凸緣或其尺寸相比成角度的取向。最后，但是也可以完全去掉凸緣，或者這些凸緣與圍繞的分界壁或側(cè)壁4b毗連。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的天線(xiàn)的第二實(shí)施方式的俯視圖。在圖4的實(shí)施方式中，使用與圖1中相同的輻射器2和3，并且這些輻射器在俯視圖中也與圖1的實(shí)施方式中相同地被設(shè)置。但是，與圖1的實(shí)施方式不同的是，左和右第一輻射器設(shè)置在支座上，其中該支座具有閉合的、基本上是矩形的支座面4c，該支座面具有相應(yīng)的限定并圍繞該支座面的界線(xiàn)4d。設(shè)置有中間輻射器2的支座還對(duì)應(yīng)于也在圖1實(shí)施方式中使用的支座。
圖5示出沿圖4的線(xiàn)II-II的剖面視圖。尤其可以看出，左支座與右支座相同，而且具有不同于中間支座的形狀。左和右支座基本上形成具有傾斜向上延伸的側(cè)壁的塔，其中在塔的上側(cè)面構(gòu)造具有環(huán)繞閉合的分界側(cè)壁4c的支座平臺(tái)。此外，左和右支柱具有升高了的支座4，在支座上分別設(shè)置第一輻射器2。與中間支座類(lèi)似，左和右支座在下部區(qū)域具有空腔，該空腔由尖形收縮的側(cè)壁4b限定。與圖1實(shí)施方式的區(qū)別在于，在圖5的實(shí)施方式中只有兩個(gè)輻射平面S1和S2，其中所有3個(gè)第一輻射器2被設(shè)置在第一輻射平面S1中。也可以與圖5不同地選擇結(jié)構(gòu)，使得位于外部的輻射器元件或輻射器結(jié)構(gòu)102的支座高度例如稍低于或高于設(shè)置在輻射器3中央的輻射器2的輻射器元件或輻射器結(jié)構(gòu)102，從而用于沒(méi)有設(shè)置在用于較低頻帶的輻射器內(nèi)的輻射器2的輻射器平面S3與輻射器平面S1不同。
圖6示出與圖5相同的側(cè)視圖，但圖6的側(cè)視圖不是剖面視圖。在此尤其可以看出，左和右支座具有傾斜延伸的、閉合的側(cè)壁，從而其形成側(cè)面、即在圓周方向閉合的向上開(kāi)口的塔，在該塔的臺(tái)地或支座面4d上設(shè)置相應(yīng)的輻射器。
圖7示出根據(jù)本發(fā)明的天線(xiàn)的第三實(shí)施方式的俯視圖。圖7的天線(xiàn)與圖1的天線(xiàn)的不同之處在于，使用另一種類(lèi)型的第二輻射器。除此之外，圖7的實(shí)施方式與圖1的實(shí)施方式相同，從而省略詳細(xì)描述。
在圖7中，使用偶極子四方形3’代替杯形輻射器3，其中偶極子四方形包括4個(gè)分別由兩個(gè)偶極子半部3a’構(gòu)成的棒狀偶極子。其中，各偶極子與反射器1的側(cè)壁1b成45°角地延伸。通過(guò)這種方式，與圖1的杯形輻射器類(lèi)似，偶極子四方形以+45°極化P1和-45°極化P2輻射。偶極子四方形形式的輻射器結(jié)構(gòu)很早就在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的。例如，參照文獻(xiàn)DE19823749A1，通過(guò)該參照將其全部公開(kāi)內(nèi)容合并為本申請(qǐng)的一部分。
圖8示出沿圖7的線(xiàn)III-III的剖面?zhèn)纫晥D?？梢钥闯觯c圖2類(lèi)似，存在3個(gè)不同的輻射平面S1、S2、S3。在最下面的輻射平面S3中設(shè)置左和右第一輻射器2。偶極子輻射器3的偶極子位于高于輻射平面S3的輻射平面S2中。設(shè)置在支座4上的輻射器2的偶極子位于最上面的輻射平面S1中。在圖8中可以看出，輻射平面S1和S2之間的距離明顯大于按照?qǐng)D2的實(shí)施方式中的距離。在此應(yīng)當(dāng)注意，在圖8的實(shí)施方式中，左和右第一輻射器也可以同樣設(shè)置在支座上，從而它們也位于輻射平面S1中。在此，可以使用與圖5中用于左和右第一輻射器的相同的支座，但是支座的高度與在圖8中平面S1的高度匹配。
圖9示出與圖8類(lèi)似的非剖面?zhèn)纫晥D。在該圖中可以看出，中間的支座4與圖3中所示的支座相同。但是，這里，用于位于外部的輻射器102的支座在高度上可以被構(gòu)造成使得輻射器高度S1上的輻射器高度S3相對(duì)于反射平面E至少稍微不同。
與所示實(shí)施例不同，也可以不將用于較高頻帶的輻射器2構(gòu)造為矢量偶極子，而是例如構(gòu)造為偶極子四方形(與按照?qǐng)D7至圖9的實(shí)施例中的輻射器類(lèi)型類(lèi)似)或者偶極子十字(Dipolkreuzen)形式。因此，不限于使用特定偶極子輻射器或偶極子輻射器形狀。
所解釋的輻射器平面S1、S2和S3基本上平行于反射平面E。但在個(gè)別情況中，輻射器元件或輻射器結(jié)構(gòu)102、103也可以相對(duì)于該反射器平面偏離和傾斜小于±5°的角度。因此，在可能的情況下，至少在反射器的部分長(zhǎng)度上，輻射器平面S1、S2、S3相對(duì)于反射平面偏離這樣的小于±5°的角度。
始終參照以下內(nèi)容，即所解釋的輻射平面之間的距離以及由此輻射器元件和輻射器結(jié)構(gòu)102、103之間的距離至少在相關(guān)輻射器2、3、3’的區(qū)域內(nèi)具有所解釋的距離。于是，原則上也可以使用由多個(gè)包括例如在圓周方向上以一個(gè)角度范圍倒棱的反射器段的反射器段組成的天線(xiàn)裝置，以便可以使位于其上的輻射器元件以不同的方位角輻射。
因此，借助所示實(shí)施例，可以通過(guò)以下特征來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明的天線(xiàn)、尤其是根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)無(wú)線(xiàn)電天線(xiàn)，即-設(shè)置多個(gè)偶極子輻射器2；3，3’，即設(shè)置在反射器1之前的至少一個(gè)第一偶極子輻射器2和至少一個(gè)第二偶極子輻射器3，3’，-該至少一個(gè)第一和至少一個(gè)第二偶極子輻射器2；3，3’具有相應(yīng)的第一或相應(yīng)的第二輻射器結(jié)構(gòu)102，103，該輻射器結(jié)構(gòu)在可能的情況下包括輻射器元件，-該至少一個(gè)第一偶極子輻射器2以較低頻帶輻射，該至少一個(gè)第二偶極子輻射器3，3’以相對(duì)較高的頻帶輻射，-用于較高頻帶的偶極子輻射器2的至少一個(gè)第一輻射器結(jié)構(gòu)102或該至少一個(gè)第一輻射器結(jié)構(gòu)102的上側(cè)面與反射平面E之間的距離等于用于較低頻帶的至少一個(gè)第二偶極子輻射器3，3’的至少一個(gè)第二輻射器結(jié)構(gòu)103或該至少一個(gè)第二輻射器結(jié)構(gòu)103的上側(cè)面與反射平面E之間距離的至少75％并且最高150％，-尤其地，該至少一個(gè)第一偶極子輻射器2設(shè)置在支座4上，支座的支座上側(cè)面4d設(shè)置在反射平面E之前一定間距處，-尤其地，至少部分導(dǎo)電的支座4具有支座上側(cè)面4d，其面積大于位于其上的第一偶極子輻射器2的底座橫截面。
此外，被證明是有利的是，用于較高頻帶的至少一個(gè)第一偶極子輻射器2的至少一個(gè)第一輻射器結(jié)構(gòu)102與反射平面E之間的距離對(duì)于用于較高頻帶的至少一個(gè)第一偶極子輻射器2的中心頻率大于0.4λ，并優(yōu)選小于2λ。
權(quán)利要求
1.一種用于在至少兩個(gè)頻帶中工作的天線(xiàn)，尤其是移動(dòng)無(wú)線(xiàn)電天線(xiàn)，具有以下特征具有設(shè)置在反射器(1)之前的多個(gè)偶極子輻射器(2；3，3’)，所述多個(gè)偶極子輻射器(2；3，3’)具有輻射器元件或輻射器結(jié)構(gòu)(102，103)，在所述多個(gè)偶極子輻射器(2；3，3’)中，至少一個(gè)偶極子輻射器(3，3’)在較低頻帶中輻射，至少一個(gè)輻射器(2)在比所述較低頻帶高的頻帶中輻射，其特征在于，用于較高頻帶的至少一個(gè)偶極子輻射器(2)的輻射器結(jié)構(gòu)、輻射器元件或輻射器元件上側(cè)面(102)與反射平面(E)之間的距離等于用于較低頻帶的至少一個(gè)偶極子輻射器(3，3’)的輻射器結(jié)構(gòu)、輻射器元件或輻射器元件上側(cè)面(103)與反射平面(E)之間距離的至少75％并且最高150％，用于較高頻帶的至少一個(gè)偶極子輻射器(2)的輻射器結(jié)構(gòu)、輻射器元件或輻射器元件上側(cè)面(102)與反射平面(E)之間的距離對(duì)于用于較高頻帶的輻射器的中心頻率大于0.4λ，并優(yōu)選小于2λ。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線(xiàn)，其特征在于用于較高頻帶的至少一個(gè)輻射器(2)的輻射器元件或輻射器結(jié)構(gòu)(102)位于輻射平面(S1)中，用于較低頻帶的至少一個(gè)偶極子輻射器(3，3’)的輻射器元件或輻射器結(jié)構(gòu)(103)位于第二輻射平面(S2)中，其中第一輻射平面(S1)與反射平面(E)之間的距離大于第二輻射平面(S2)與反射平面(E)之間的距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線(xiàn)，其特征在于用于較高頻帶的至少一個(gè)輻射器(2)的輻射器元件或輻射器結(jié)構(gòu)(102)位于輻射平面(S1)中，用于較低頻帶的至少一個(gè)偶極子輻射器(3，3’)的輻射器元件或輻射器結(jié)構(gòu)(103)位于第二輻射平面(S2)中，其中第一輻射平面(S1)與反射平面(E)之間的距離基本等于第二輻射平面(S2)與反射平面(E)之間的距離。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的天線(xiàn)，其特征在于，位于第一輻射平面(S1)中的一個(gè)或多個(gè)第一輻射器(2)分別設(shè)置在面積大于對(duì)應(yīng)偶極子輻射器(2)的底座橫截面的支座(4)上，所述支座與反射器(1)相連并優(yōu)選至少部分導(dǎo)電。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的天線(xiàn)，其特征在于，所述支座(4)在其上側(cè)面上具有導(dǎo)電的并優(yōu)選為金屬的支座上側(cè)面(4d)，其中第一輻射器(2)位于所述支座上側(cè)面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的天線(xiàn)，其特征在于，所述支座上側(cè)面的至少一部分包括多個(gè)垂直于或傾斜于反射平面延伸的凸緣(4a)，所述凸緣在俯視圖中相互交錯(cuò)地設(shè)置在圓周方向上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的天線(xiàn)，其特征在于，所述凸緣(4a)相對(duì)于平行于反射平面(E)的平面成-90°和+90°、尤其是小于±80°之間的任意角度地定向。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的天線(xiàn)，其特征在于，設(shè)置在支座(4)上或支座上側(cè)面(4d)上圓周方向上的凸緣(4a)彼此間隔地設(shè)置，或者與環(huán)繞的分界側(cè)壁相互連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求4至8中任一項(xiàng)所述的天線(xiàn)，其特征在于，在反射器(1)的俯視圖中，設(shè)置在支座(4)上的第一輻射器(2)位于支座(4)的邊界內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求4至9中任一項(xiàng)所述的天線(xiàn)，其特征在于，設(shè)置在第一輻射平面(S1)中的一個(gè)或多個(gè)第一輻射器(2)與相應(yīng)支座(4)一體地構(gòu)造。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的天線(xiàn)，其特征在于，在反射器(1)的俯視圖中，一個(gè)或多個(gè)第一輻射器(2)分別基本上設(shè)置在第二輻射器(3)中中央處。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的天線(xiàn)，其特征在于，在反射器(1)的俯視圖中，一個(gè)或多個(gè)第一輻射器(2)分別基本上設(shè)置在相鄰的第二輻射器(3)之間的中央。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的天線(xiàn)，其特征在于，其它偶極子輻射器(2)位于反射器(1)上，包括位于至少一個(gè)第三輻射平面(S3)中的輻射器結(jié)構(gòu)(102)或相應(yīng)輻射器結(jié)構(gòu)的上側(cè)面(102)。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的天線(xiàn)，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)第二輻射器是由4個(gè)偶極子構(gòu)成的雙極化的偶極子四方形(3’)。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的天線(xiàn)，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)第二輻射器是杯形的雙極化輻射器(3)，其在遠(yuǎn)離反射器的遠(yuǎn)端上具有輻射棱邊(3f)或棒狀元件。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的天線(xiàn)，其特征在于，所述杯形輻射器(3)包括多個(gè)全面對(duì)稱(chēng)的平面元件(3a)，所述平面元件傾斜或垂直于反射平面(E)地延伸，而且其遠(yuǎn)離反射平面(E)的分界棱邊是輻射棱邊(3f)。
17.根據(jù)權(quán)利要求14至16中任一項(xiàng)所述的天線(xiàn)，其特征在于，在反射器(1)的俯視圖中，在一個(gè)或多個(gè)所述偶極子四方形(3’)和/或杯形輻射器(3)中分別設(shè)置第一輻射器(2)。
18.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的天線(xiàn)，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)第一輻射器(2)是雙極化的十字偶極子和/或矢量偶極子。
19.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的天線(xiàn)，其特征在于，所述反射器(1)具有在反射器(1)的縱向上延伸并傾斜和/或垂直地從反射平面(E)伸出的側(cè)壁(1b)，其中在所述側(cè)壁(1b)之間設(shè)置多個(gè)輻射器(2，3，3’)。
20.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的天線(xiàn)，其特征在于，所述第一偶極子輻射器(2)的尺寸被確定成其在800MHz到1000MHz的下頻帶中輻射，第二偶極子輻射器(3，3’)的尺寸被確定成其在1700MHz到2700MHz的頻帶中輻射。
21.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的天線(xiàn)，其特征在于，多個(gè)第一和第二輻射器(2，3，3’)相鄰地設(shè)置在反射器(1)的縱向和/或橫向上，其中在每個(gè)第二輻射器(3)的上方基本上正中地設(shè)置第一輻射器(2)，而且在每對(duì)相鄰的第二輻射器(3)之間基本上正中地設(shè)置第一輻射器(2)。
22.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的天線(xiàn)，其特征在于，所有第一輻射器(2)被設(shè)置在第一輻射平面(S1)中，所有第二輻射器(3，3’)被設(shè)置在第二輻射平面(S2)中。
23.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的天線(xiàn)，其特征在于，所述天線(xiàn)的頻帶位于GSM、CDMA和/或UMTS移動(dòng)無(wú)線(xiàn)電頻率范圍中。
24.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的天線(xiàn)，其特征在于，所述第一輻射平面(S1)以及第二輻射平面(S2)基本上與反射平面(E)平行，或者相對(duì)于反射平面(E)最多傾斜+30°的角度，并且優(yōu)選最多傾斜±5°。
25.根據(jù)權(quán)利要求4至24中任一項(xiàng)所述的天線(xiàn)，其特征在于，所述支座上側(cè)面(4d)在俯視圖中被構(gòu)造為矩形、四方形、n邊形或弧形，尤其是圓形。
26.根據(jù)權(quán)利要求4至25中任一項(xiàng)所述的天線(xiàn)，其特征在于，所述支座上側(cè)面或支座臺(tái)地(4d)具有在俯視圖中平行于反射器的X方向或垂直方向的縱向量度，和/或具有至少為λ/4和最大為λ的橫向延伸，其中λ的最小值是在上傳輸頻帶的頻帶下限(下頻率)時(shí)的波長(zhǎng)，λ的最大值是在上傳輸頻帶的頻帶上限(最高頻率)時(shí)的波長(zhǎng)。
27.根據(jù)權(quán)利要求4至26中任一項(xiàng)所述的天線(xiàn)，其特征在于，所述凸緣(4a)在其與支座(4)毗連的側(cè)面之間具有直到其遠(yuǎn)離所述支座的自由端的縱向和/或橫向延伸，所述延伸在λ/10到λ之間，其中λ的最小值對(duì)應(yīng)于上傳輸頻帶的頻帶上限(最高頻率)時(shí)的波長(zhǎng)，λ的最大值對(duì)應(yīng)于待傳輸上頻帶的頻帶下限(最低頻率)時(shí)的波長(zhǎng)。
28.根據(jù)權(quán)利要求1至27中任一項(xiàng)所述的天線(xiàn)，其特征在于，所述支座上側(cè)面(4f)位于反射器平面(E)之前大于λ/16、優(yōu)選大于λ/8，且小于λ、優(yōu)選小于λ/2的距離處，其中λ是較高頻帶的波長(zhǎng)，優(yōu)選是待傳輸?shù)妮^高頻帶的最小波長(zhǎng)。
29.根據(jù)權(quán)利要求1至28中任一項(xiàng)所述的天線(xiàn)，其特征在于，所述支座上側(cè)面(4f)與反射器平面(E)之間的距離等于或大于輻射器元件(102)的輻射平面(S1)與支座上側(cè)面(4f)之間的距離和/或輻射平面(S3)與反射器平面(E)之間的距離。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在至少兩個(gè)頻帶中運(yùn)行的天線(xiàn)，尤其是移動(dòng)無(wú)線(xiàn)電天線(xiàn)，具有以下特征具有設(shè)置在反射器(1)之前、在兩個(gè)不同頻帶中輻射的多個(gè)偶極子輻射器(2；3)，至少一個(gè)用于較高頻帶的偶極子輻射器(2)的輻射器結(jié)構(gòu)、輻射器元件或輻射器元件上側(cè)面(102)與反射平面(E)之間的距離為至少一個(gè)用于較低頻帶的偶極子輻射器(3)的輻射器結(jié)構(gòu)、輻射器元件或輻射器元件上側(cè)面(103)與反射平面(E)之間距離的至少75％并且最高150％，和/或至少一個(gè)用于較高頻帶的偶極子輻射器(2)的輻射器結(jié)構(gòu)、輻射器元件或輻射器元件上側(cè)面(102)與反射平面(E)之間的距離對(duì)于用于較高頻帶的輻射器的中心頻率大于0.4λ，并優(yōu)選小于2λ。
文檔編號(hào)H01Q19/10GK101080845SQ200580034639
公開(kāi)日2007年11月28日 申請(qǐng)日期2005年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月30日
發(fā)明者馬克西米利安·格特爾, 馬格努斯·哈泊內(nèi)爾, 費(fèi)利克斯·米夏爾, 邁克爾·博斯 申請(qǐng)人:凱瑟雷恩工廠兩合公司