專利名稱：具有偶極子的三重偏振苜蓿葉形天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天線設(shè)備，包括用于提供恒定電流電回路的近似(approximation)的裝置，所述恒定電流電回路的近似被布置成提供第 一基本為超環(huán)面形(toroid-shaped )的輻射圖，其中所述天線設(shè)備進(jìn)一 步包括第 一 和第二電偶極子，所述電偶極子基本上被;波此正交(orthogonal)布置，并且被布置成提供第二和第三基本為超環(huán)面形的輻 射圖，所述第二和第三基本為超環(huán)面形的輻射圖彼此基本上正交并且都 與第一基本為超環(huán)面形的輻射圖正交。
技術(shù)背景對(duì)無線通信系統(tǒng)的需求已經(jīng)穩(wěn)步發(fā)展，并且仍然繼續(xù)發(fā)展，并且在 此發(fā)展期間已經(jīng)取得了多個(gè)技術(shù)改進(jìn)階段。為了通過使用不相關(guān)的傳播 路徑來使無線系統(tǒng)獲得增加的系統(tǒng)容量，已經(jīng)考慮用MIMO (多輸入多 輸出Multiple Input Multiple Output)系統(tǒng)來構(gòu)建用于提高容量的優(yōu)選技 術(shù)。MIMO使用多個(gè)獨(dú)立無關(guān)的信號(hào)路徑，例如借助于若干發(fā)射和接收 天線。所期望的結(jié)果是具有多個(gè)不相關(guān)的天線端口以供接收和發(fā)射。對(duì)MIMO來說，所期望的是對(duì)信道進(jìn)行估計(jì)并且連續(xù)地更新此估 計(jì)?？梢酝ㄟ^以先前已知的方式連續(xù)地發(fā)射所謂的導(dǎo)頻信號(hào)來執(zhí)行此更 新。所述信道的估計(jì)產(chǎn)生信道矩陣。如果多個(gè)發(fā)射天線Tx向多個(gè)接收 天線Rx發(fā)射信號(hào)(所述信號(hào)構(gòu)成所發(fā)射的信號(hào)向量)，則在每個(gè)Rx 天線中對(duì)所有Tx信號(hào)求和，并且借助于線性組合來形成所接收的信號(hào) 向量。通過使所接收的信號(hào)向量與所反向的信道矩陣相乘，可以對(duì)所述 信道進(jìn)行補(bǔ)償并且獲取原始信息，即如果知道確切的信道矩陣，那么就 有可能獲取確切的發(fā)射信號(hào)向量。因此信道矩陣分別充當(dāng)在Tx和Rx天 線的天線端口之間的耦合。這些矩陣大小為MxN,其中M是Tx天線的 輸入(天線端口 )的數(shù)目而N是Rx天線的輸出(天線端口 )的數(shù)目。 這對(duì)于MIMO系統(tǒng)領(lǐng)域中的技術(shù)人員都是已知的。為了使MIMO系統(tǒng)能夠有效地運(yùn)行，就需要發(fā)射信號(hào)是不相關(guān)的或 至少基本上不相關(guān)的信號(hào)。在這里術(shù)語"不相關(guān)的信號(hào)"指的是輻射圖 基本上是正交的。這一點(diǎn)對(duì)于一個(gè)適于以至少兩個(gè)正交偏振進(jìn)4亍4姿收和
發(fā)射的天線來說是可能的。如果要對(duì)一個(gè)天線使用兩個(gè)以上的正交偏 振，那么必須在所謂的具有多個(gè)獨(dú)立傳播路徑的富散射環(huán)境中使用該天 線，這是因?yàn)槿绻荒菢拥脑挶悴豢赡艿靡嬗趦蓚€(gè)以上的正交偏振。當(dāng) 許多電磁波在空間中的單個(gè)點(diǎn)重合時(shí)，就認(rèn)為出現(xiàn)了富散射環(huán)境。因 此，在富散射環(huán)境中，由于多個(gè)獨(dú)立的傳播路徑使天線的所有自由度都 能夠被利用，所以就能夠利用兩個(gè)以上的正交偏振。MIMO系統(tǒng)的天線可以利用空間分離，即物理分離，以便在天線端 口的接收信號(hào)之間實(shí)現(xiàn)低相關(guān)性。然而這會(huì)導(dǎo)致不適于例如便攜式終端 的大型陣列。另一種用于獲得不相關(guān)信號(hào)的方式是借助于偏振分離，即 通常利用正交偏振來發(fā)送和接收信號(hào)。于是對(duì)具有三個(gè)端口的MIMO天線來說建議使用三個(gè)正交偶極 子，但是這種天線制造起來很復(fù)雜并且當(dāng)在較高頻率使用時(shí)需要大量空 間，例如用于MIMO系統(tǒng)的那些天線(大約2 GHz )。在US 2002/0113748中，公開了兩種優(yōu)選正交布置的偶極子和回路 元件。如所述申請(qǐng)的圖5所示，所述回路元件采用環(huán)的形式，并且在所 述環(huán)中的某一點(diǎn)進(jìn)行饋送。因?yàn)榻ㄗh回路元件的直徑高達(dá)工作頻率的一個(gè)波長，從而表明所述 回路可以長達(dá)若千個(gè)波長。然而，為了使用依照US 2002/0113748的天線設(shè)備來獲取基本上與 偶極子圖正交的輻射圖， 一種方法是使用小型回路。這種小型回路應(yīng)當(dāng) 具有大約在工作頻率的十分之一波長的直徑，從而產(chǎn)生恒定電流電回路 元件的近似。使用恒定電流電回路或至少其充分的近似是用于獲取基本 上與偶極子圖正交的輻射圖的有利方法。盡管在US 2002/0113748中并沒有明確地建議，但可以根據(jù)所述文 獻(xiàn)來推導(dǎo)出這種小型回路天線。然而，所述小型回路天線帶寬相當(dāng)窄并 且由此難以適當(dāng)?shù)仄ヅ?，這是因?yàn)樗哂懈唠娍购偷碗娮?。此外，這種 小型回路天線明顯小于相鄰的偶極子天線，從而導(dǎo)致難以實(shí)施的構(gòu)造。因此，依照US 2002/0113748的天線設(shè)備存在著問題，這是因?yàn)榛?^各元件必須非常小以>便作為恒定電流回^各元件的充分近似。本發(fā)明所解決的目標(biāo)問題是提供一種適于MIMO系統(tǒng)的天線設(shè) 備，所述天線設(shè)備能夠以三個(gè)基本上不相關(guān)的偏振進(jìn)行發(fā)送和接收，并 且應(yīng)當(dāng)包括兩個(gè)基本上正交的偶極子和恒定電流電回路元件的近似。此
外，恒定電流電回^各元件的近似應(yīng)當(dāng)易于被匹配并且與才艮據(jù)現(xiàn)有^支術(shù)方 案推出的帶寬相比具有大帶寬。 發(fā)明內(nèi)容此目標(biāo)問題是借助于依照本介紹的天線設(shè)備來解決的，所述天線設(shè)備進(jìn)一步的特征在于用于恒定電流電回路的近似的裝置包括至少兩個(gè) 電流路徑部分，此處能夠把電流施加到所述部分中的每一個(gè)部分，以使 所述部分每一個(gè)中的電流基本上4皮此同相。在從屬權(quán)利要求中公開了優(yōu)選實(shí)施例。借助于本發(fā)明可獲得若干優(yōu)點(diǎn)，例如-獲得低成本的三重偏振天線設(shè)備。-使得用平面技術(shù)制造三重偏振天線成為可能，從而避免了耗費(fèi)空間 的天線設(shè)備。-獲得了易于制造的三重偏振天線。


現(xiàn)在將參考附圖來更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中 圖i示出了四葉苜蓿葉形(clover)天線；圖2示出了恒定電流電回路的理想輻射圖； 圖3示出了兩個(gè)正交的偶極子天線；圖4示出了具有兩個(gè)垂直偶極子天線的四葉苜蓿葉形天線； 圖5示出了偶極子天線的理想輻射圖； 圖6示出了三個(gè)正交的輻射圖；圖7示出了用平面技術(shù)實(shí)現(xiàn)的依照本發(fā)明的天線設(shè)備的側(cè)視圖；圖8a示出了用平面技術(shù)實(shí)現(xiàn)的四葉苜蓿葉形天線；圖8b示出了用平面技術(shù)實(shí)現(xiàn)的兩個(gè)正交的偶極子天線；圖9a示出了怎樣使用三個(gè)偶極子臂來模擬第一電偶極子；圖9a示出了怎樣使用三個(gè)偶極子臂來模擬第二電偶極子；圖10a示出了依照第一類的第一種情況的偶極子設(shè)備；圖10b示出了依照第一類的第二種情況的偶極子設(shè)備；圖lla示出了依照第二類的第一種情況的偶極子設(shè)備；和圖llb示出了依照第二類的第二種情況的偶極子設(shè)備。
具體實(shí)施方式
依照本發(fā)明，提供了所謂的三重模式的天線設(shè)備。三重模式的天線
設(shè)備被設(shè)計(jì)成用于發(fā)射三個(gè)基本上正交的輻射圖。
在本發(fā)明中使用了先前已知的、所謂的四葉苜蓿葉形天線1，并且 在圖1中示出了該天線1。四葉苜蓿葉形天線1包括導(dǎo)電材料(例如彎
曲銅線)的第一2、第二3、第三4和第四5回路，其中所述回路2、 3、 4、 5全部大體上都位于相同的平面上，即圖1的紙面上的天線平面P。 每個(gè)回路2、 3、 4、 5從具有饋送端口 7的饋送導(dǎo)線6延伸到通向地9 的接地導(dǎo)線8，優(yōu)選它們都被連接到相同的饋送導(dǎo)線6。如圖1所示， 在對(duì)稱的圓形苜蓿葉圖案中，回路2、 3、 4、 5優(yōu)選基本上具有相同的
長度并且位于^1此旁邊。
當(dāng)沿第一回路2而行時(shí)，該回路起始于第一饋送連接點(diǎn)IO(此處它 與饋送導(dǎo)線6接觸)，順時(shí)針前進(jìn)并且終止于第一地連接點(diǎn)11 (此處它 與接地導(dǎo)線8接觸)。相對(duì)于第一回路2順時(shí)針定位的第二回路3也起 始于第一饋送連接點(diǎn)10 (此處它與饋送導(dǎo)線6接觸)，順時(shí)針前進(jìn)并且 終止于第二地連接點(diǎn)12 (此處它與接地導(dǎo)線8接觸)。
相對(duì)于第二回路3順時(shí)針定位的第三回路4起始于第二饋送連接點(diǎn) 13 (此處它與饋送導(dǎo)線6接觸)，順時(shí)針前進(jìn)并且終止于第二地連接點(diǎn) 12 (此處它與接地導(dǎo)線8接觸)。相對(duì)于第三回路4順時(shí)針定位的第四 回路5起始于第二饋送連接點(diǎn)13 (此處它與饋送導(dǎo)線6接觸)，順時(shí)針 前進(jìn)并且終止于第一地連接點(diǎn)11 (此處它與接地導(dǎo)線8接觸)。
每個(gè)回路2、 3、 4、 5都包括弓形導(dǎo)線部分2a、 3a、 4a、 ^和第一 2b、 3b、 4b、 5b和第二2c、 3c、 4c、 5c直線導(dǎo)線部分。第一回路2的 直線導(dǎo)線部分2b、 2c會(huì)與相鄰第四5和第二 3回路的相鄰直線導(dǎo)線部 分5c、 3b—起形成第一 14和第二 15并行對(duì)導(dǎo)線部分。采用相同方式 形成第三16和第四17并行對(duì)導(dǎo)線部分。弓形導(dǎo)線部分2a、 3a、 4a、 5a 以這樣的方式延伸，以使它們一起形成不完全的基本上呈圓形的導(dǎo)電部 分。術(shù)語"不完全"的指的是所述基本上呈圓形的導(dǎo)電部分在每個(gè)弓形 導(dǎo)線部分2a、 3a、 4a、 5a之間有中斷。
因?yàn)樗谢芈?、 3、 4、 5都是從相同的饋送導(dǎo)線6饋送的，所以 每個(gè)回路中的電流h、 12、 13、 14都基本上是彼此同相的。特別地是，在 每個(gè)弓形導(dǎo)線部分2a、 3a、 4a、 5a中，電流I!、 12、 13、 14與在所有其它 弓形導(dǎo)線部分2a、 3a、 4a、 5a中的電流I！、 12、 13、 14是同相的。此外， 當(dāng)關(guān)于第一并行對(duì)導(dǎo)線部分14時(shí)，包含在直線導(dǎo)線部分2b、 5c中的電
流I1、 I4以相反方向前進(jìn)，從而彼此抵消。相應(yīng)的情況適用于第二 15、
第三16和第四17并行對(duì)導(dǎo)線部分。
這意味著借助于回路2、 3、 4、 5的疊加，四葉苜蓿葉形天線1實(shí) 際上是導(dǎo)電環(huán)的近似，其中電流在整個(gè)環(huán)上具有相同的相位。這意味著 獲得了理想的所謂恒定電流電回路的近似。近似的偏差主要源于弓形導(dǎo) 線部分2a、 3a、 4a、 5a并未形成完全且準(zhǔn)確的圓，并且每個(gè)弓形導(dǎo)線部 分2a、 3a、 4a、 5a中的電流h、 12、 13、 14沿所關(guān)注的弓形導(dǎo)線部分2a、 3a、 4a、 5a并沒有相同的相位。
可以使用更多或更少的苜蓿葉形回路，所使用的苜蓿葉形回路越 多，理想導(dǎo)電環(huán)的近似就變得越準(zhǔn)確。另一方面，所使用的苜蓿葉形回 路越多，天線結(jié)構(gòu)就變得越復(fù)雜。在所示出的實(shí)施例中，使用了四葉苜 蓿葉形天線1。此外，所使用的苜蓿葉形天線越小一_以波長為量度， 所述近似就會(huì)越好，這是因?yàn)殡娏餮刂P(guān)注的弓形導(dǎo)線部分2a、 3a、 4a、 5a在更小的范圍內(nèi)改變。這里"波長"優(yōu)選指的是依照本發(fā)明的天 線設(shè)備的操作帶寬的中心波長。
在圖2中示出了由四葉苜蓿葉形天線近似的恒定電流電回路的理想 輻射圖18,并且該輻射圖18被構(gòu)形成超環(huán)面狀環(huán)(toroidrmg),其中 超環(huán)面狀環(huán)的弧基本上沿四葉苜蓿葉形天線1的弓形導(dǎo)線部分2a、 3a、 4a、 5a而行。恒定電流電回路的理想輻射圖18具有縱向?qū)ΨQ面P',該
縱向超環(huán)面狀環(huán)對(duì)稱面P'與四葉苜蓿葉形天線平面P重合。
依照本發(fā)明，把四葉苜蓿葉形天線與如圖3所示正交布置的第一 19 和第二 20偶極子組合在一起，所述第一 19和第二 20偶極子是用例如 彎曲銅線之類的導(dǎo)電材料來制造的。第一偶極子19包括具有兩個(gè)并行 導(dǎo)線21a、 21b的第一饋送部分21和第一臂部分22，所述第一臂部分22 包括兩個(gè)偶極子臂22a、 22b,此處以這樣的方式將兩個(gè)饋送導(dǎo)線21a、 21b彎曲90。，以使所述導(dǎo)線或偶極子臂22a、 22b現(xiàn)在以相反方向延 伸直到它們達(dá)到它們的末端。第二偶極子20包括具有相應(yīng)的々貴送導(dǎo)線 23a、23b和偶極子臂24a、24b的相應(yīng)第二饋送部分23和第二臂部分24。 導(dǎo)電部分21、 22、 23、 24優(yōu)選基本上具有相同的長度。
參考圖4，在四葉苜蓿葉形天線中央布置偶極子19、 20，所述四葉 苜蓿葉形天線只示意性地用弓形導(dǎo)線部分2a、 3a、 4a、 5a示出。偶極子 l9、 20分別具有垂直上升到四葉苜蓿葉形天線平面P(未在圖4中示出) 的饋送部分21、 23,并且它們各自的臂部分22、 24基本上平行于四葉 苜蓿葉形天線面延伸。第一臂部分22的延伸部分基本上與第二臂部分 24的延伸部分正交。
在圖5中示出了具有饋送部分27和臂部分28的偶極子天線26的 理想輻射圖25，并且該輻射圖25被構(gòu)形成超環(huán)面狀環(huán)。偶極子天線26 的臂部分28構(gòu)成了中心軸，輻射圖25的超環(huán)面狀環(huán)是繞該中心軸形成 的。換句話說，輻射圖25的弓形形狀以這樣的方式繞所述臂部分28前 進(jìn)，以使臂部分28的延伸部分形成超環(huán)面狀環(huán)的中心對(duì)稱線。
對(duì)依照本發(fā)明的天線來說，參考圖6，用側(cè)^L圖示出了所生成的天 線圖，其中四葉苜蓿葉形天線平面P垂直于紙平面延伸。
四葉苜蓿葉形天線1生成具有第一縱向超環(huán)面狀環(huán)對(duì)稱面P'的第一 超環(huán)面形輻射圖29。第一輻射圖29是用從左到右升高的傾斜線來標(biāo)記 的。
第一偶極子天線l9生成具有第二縱向超環(huán)面狀環(huán)對(duì)稱面P"的第二 超環(huán)面形輻射圖30,所述第二縱向超環(huán)面狀環(huán)對(duì)稱面P"與紙平面重合或 平行并且與第一縱向超環(huán)面狀環(huán)對(duì)稱面P'正交。第二輻射圖30是用從 左到右降低的傾斜線來標(biāo)記的。
第二偶極子天線20生成具有第三縱向超環(huán)面狀環(huán)對(duì)稱面P'"的第三 超環(huán)面形輻射圖31，所述第三縱向超環(huán)面狀環(huán)對(duì)稱面P"'既與第一縱向 超環(huán)面狀環(huán)對(duì)稱面P'正交又與第二縱向超環(huán)面狀環(huán)對(duì)稱面P"正交。從而 我們擁有了第一P'、第二P"和第三P"'平面。第三輻射圖31是用水平線 才示i己的。
理論上如圖6所示，這些輻射圖29、 30、 31具有相同的相位中心， 但是實(shí)際上第二 30和第三31輻射圖相對(duì)于第一輻射圖29會(huì)被升高或 降低。這種偏差優(yōu)選應(yīng)當(dāng)小到用波長來量度，例如大約入/10，此處入是 天線設(shè)備的操作帶寬的中心波長。
依照以下定義，因?yàn)榭v向超環(huán)面狀環(huán)對(duì)稱平面P'、 P"、 P'"皮此正交， 所以輻射圖也4皮此正交。
作為結(jié)論，借助于本發(fā)明，獲取了三個(gè)不同的超環(huán)面形輻射圖29、 30、 31，此處每個(gè)輻射圖都與其它輻射圖正交。
因?yàn)檩椛鋱D是正交的，所以相關(guān)性等于零，此處所述相關(guān)性p可以
被寫為:
<formula>formula see original document page 9</formula>
在如上等式中，0表示表面而符號(hào)*標(biāo)示復(fù)共軛。對(duì)輻射圖的積分
來說，n表示包括所有空間角度的封閉表面，并且當(dāng)此積分等于零時(shí)， 所述輻射圖之間沒有相關(guān)性，即所述輻射圖彼此正交。分母是結(jié)果歸一 化項(xiàng)。
非常期望的是具有三個(gè)至少基本上正交的輻射圖，原因在于這使得 在富散射環(huán)境中實(shí)現(xiàn)不相關(guān)的并行信道，即信道矩陣中的行可以是獨(dú)立
的。而這意味著本發(fā)明適用于MIMO系統(tǒng)。
在先前描述的第一實(shí)施例中，四葉苜蓿葉形天線和第一和第二偶極 子是用諸如銅線之類的彎曲導(dǎo)線來制造的。任何其它導(dǎo)電材料也會(huì)實(shí)現(xiàn) 本發(fā)明的功能。
在第二實(shí)施例中，四葉苜蓿葉形天線和第一和第二偶極子是用平面 技術(shù)來制造的，從而構(gòu)成微帶天線。如圖7中示意性地示出，于是依照 本發(fā)明的三重模式天線包括疊放在彼此之上的第一 32、第二 33、第三 34和第四35銅包絕緣迭片(laminate),例如基于聚四氟乙烯(Teflon) 的迭片。通過移除銅，可以在迭片32、 33、 34、 35上形成不同的導(dǎo)電 結(jié)構(gòu)?？梢酝ㄟ^蝕刻或替代性地研磨的方式來移除銅。
在圖7中，從側(cè)面示出了第一32、第二33、第三34和第四35迭 片，每一個(gè)迭片都具有第一 36、 37、 38、 39和第二40、 41、 42、 43面， 從而形成夾層結(jié)構(gòu)。夾層結(jié)構(gòu)具有頂部44、底部45和第一46、第二47 和第三48中間部分，其中每個(gè)中間部分46、 47、 48被形成于兩個(gè)相鄰 的迭片之間。
在頂部44上，在第一迭片32的第一面36上形成偶極子臂部分。 以下，在第一32和第二33迭片之間的第一中間部分46,在第一迭片32 的第二面40上或者在第二迭片33的第一面37上形成四葉苜蓿葉形回 路。在未使用的一面上，移除所有的銅。
在更下面，在第二33和第三34迭片之間的第二中間部分47，以這 樣的方式組合四葉苜蓿葉形回路，從而借助于用于連接第一 46和第二
47中間部分的通孔(未示出)來把每個(gè)回路連接到共同的饋送線和共同
的地線。然后在第二迭片33的第二面41上或在第三迭片34的第一面 38上形成組合網(wǎng)絡(luò)。在未使用的一面上，移除所有的銅。
在更下面，在第三34和第四35迭片之間的第三中間部分48,以這 樣的方式來組合所述偶極子臂部分，從而借助于用于連接頂部44和第 三48中間部分42的通孔(未示出)來把偶極子臂部分連接到相應(yīng)的饋 送線路和共同的地線。此外，借助于用于連接第二47和第三48中間部 分的通孔(未示出)來在第三中間部分48形成四葉苜蓿葉形饋送線路。
在夾層的邊緣把四葉苜蓿葉形饋送線路連接到苜蓿葉形天線連接器 49。從而在第三迭片34的第二面42或在第四迭片35的第一面39上形 成組合網(wǎng)絡(luò)。在未使用的一面上，移除所有的銅。
在底部45,在第四迭片35的第二面43上，借助于用于連接第二中 間部分47和底部45的通孔(未示出)來為每個(gè)偶極子形成偶極子饋送 線路。在夾層的邊緣，每個(gè)偶極子饋送線路都被連接到偶極子天線連接 器50 (只示出了 一個(gè))。
圖8a中示出了所蝕刻的苜蓿葉形臂及其饋送通孔的外部特征的例 子。在那里，示出了包括第一2、第二3、第三4和第四5回路的蝕刻 的四葉苜蓿葉形天線1。每個(gè)回路都被連接到相應(yīng)的第一 51、第二52、 第三53和第四54通孔。在參考圖7的例子中，在另一層中這些通孔51、 52、 53、 54在另一點(diǎn)被結(jié)合到一點(diǎn)。還提供了第五共同的中心通孔55， 從而總得產(chǎn)生用于對(duì)四葉苜蓿葉形天線1進(jìn)行饋送的兩個(gè)終端，在參考 圖7的例子中這些終端可經(jīng)由苜蓿葉形天線連接器49而被使用。
此外在圖8b中，示出了所蝕刻的偶極子臂及其饋送通孔的外部特 征的例子。第一偶極子19的偶極子臂22a、 22b被連接到相應(yīng)的第一 56 和第二57偶極子通孔。第二偶極子20的偶極子臂24a、 24b被連接到 相應(yīng)的第一 58和第二 59偶極子通孔。這些通孔51、 52、 53、 54優(yōu)選 被帶到另一層，如在參考圖7的例子中所描述的，其中每個(gè)偶極子可經(jīng) 由與每個(gè)偶極子的通孔56、 57; 58、 59相對(duì)應(yīng)的連接器50而被使用。
由于可逆性的緣故，對(duì)所描述的所有三重模式天線設(shè)備的發(fā)射屬性 來說，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，存在相應(yīng)的同樣的接收屬性，以使三重 模式天線設(shè)備能夠以三種基本上不相關(guān)的操作模式進(jìn)行發(fā)送和接收。
本發(fā)明不局限于上述實(shí)施例，所述實(shí)施例只應(yīng)被當(dāng)作是本發(fā)明的例
子，并且可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)自由地改變。例如，不是必須有兩個(gè)分立的偶極子天線。為了獲得所描述的偶極 子輻射圖，必須獲得兩個(gè)電偶極子，但這并不意味著需要兩個(gè)分立的偶極子天線。可以通過只使用三個(gè)偶極子臂-第一 60、第二 61和第三62 偶極子臂來獲得兩個(gè)電偶極子，如圖9a和9b所示每個(gè)臂從中心點(diǎn)向外 延伸。偶極子臂的中心端通過適當(dāng)?shù)酿佀途€64、 65、 66連接到饋送設(shè) 備63。三個(gè)偶極子臂60、 61、 62采用這樣的方式延伸以在它們之間形 成基本上為60°角，即它們對(duì)稱地延伸。在下文中，電流的正方向是從 中心向外的。在第一操作模式中，如圖9a所示，向第一偶極子臂60饋送相對(duì)幅 度為-VI的電流，向第二偶極子臂61饋送相對(duì)幅度為的電流并且向第 三偶極子臂62饋送相對(duì)幅度為0的電流。所產(chǎn)生的第一電偶極子67(用 虛線來標(biāo)記)基本上指向垂直于第三偶極子臂62的方向。在第二操作模式中，如圖9b所示，向第一偶極子臂60饋送相對(duì)幅 度為的電流，向第二偶極子臂61饋送相對(duì)幅度為的電流并且 向第三偶極子臂62饋送相對(duì)幅度為1的電流。所產(chǎn)生的第二電偶極子 68 (用虛線來標(biāo)記)基本上指向平行于第三偶極子臂62的方向。從而只使用三個(gè)偶極子臂60、 61、 62就獲得了兩個(gè)正交的電偶極 子67、 68。還可以想到使用成圓形布置的電偶極子來代替上述苜蓿葉形天線 結(jié)構(gòu)以便獲得恒定電流電回^各的近似。在第一方案中，參考圖10a和10b，以等邊三角形72、 72'的形式來 布置第一69、 69'、第二70、 70'和第三71、 71'電偶極子，每個(gè)電偶極子 優(yōu)選采用偶極子天線的形式。在此三角形72、 72'內(nèi)，以先前描述的任 何一種方式來布置兩個(gè)更多的正交電偶極子(未示出)。在第二方案中，參考圖lla和llb，以正方形"、77的形式來布置 第一73、 73'、第二74、 74'、第三75、 75'和第四76、 76'電偶極子，每 個(gè)電偶極子優(yōu)選采用偶極子天線的形式。在此正方形77、 77'內(nèi)，以先 前描述的任何一種方式來布置兩個(gè)更多的正交電偶極子(未示出)。在參考圖10a和lla的第一情況中，相應(yīng)的偶極子饋送導(dǎo)線部分 78、 79、 80; 81、 82、 83、 84被分別定位在三角形72或正方形77的每 個(gè)邊的中間。這使得每一單個(gè)電偶極子69、 70、 71; 73、 74、 75、 76 基本上是直的。在參考圖10b和lib的第二情況中，相應(yīng)的偶極子饋送導(dǎo)線部分78'、 79'、 80'; 81'、 82'、 83'、 84'被分別定位在三角形72'或正方形77'的 每個(gè)角中。這使得每一單個(gè)電偶極子69'、 70'、 71'、 73'、 74'、 75'、 76' 對(duì)于三角形來說呈60。角而對(duì)于正方形來說呈卯。角。應(yīng)當(dāng)釆用這樣的方式饋送如上所述的偶極子，以使偶極子中的電流 (未在圖中標(biāo)出)彼此基本上同相，從而實(shí)現(xiàn)恒定電流電回路的近似。參考關(guān)于圖10a、 10b、 lla和llb的例子，當(dāng)然也可以想到其它幾 何形式。就上述苜蓿葉形天線而言，可以使用不同數(shù)目的呈圓形布置的 電偶極子。所使用的電偶極子越多，理想導(dǎo)電環(huán)的近似就會(huì)越準(zhǔn)確。另 一方面，所使用的電偶極子越多，天線結(jié)構(gòu)就會(huì)越復(fù)雜。在此所描述的所有平面P、 P'、 P"、 P"'只是出于解釋的緣故而被假 想和添加的。參考圖7所描述的層配置只是可以怎樣實(shí)現(xiàn)這種設(shè)備的一個(gè)例子。在本發(fā)明的范圍內(nèi)許多其它這種配置都是可能的。還可以想到許多不是用平面技術(shù)實(shí)現(xiàn)的其它配置。如先前所提及 的，例如可以使用彎曲線。在說明書中并未更加詳細(xì)論述的所有饋送線路、組合網(wǎng)絡(luò)和連接都 是通常已知的類型，并且易于被技術(shù)人員設(shè)計(jì)和/或獲取。苜蓿葉形天線對(duì)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明來說不是必須的，依照本發(fā)明的天線設(shè) 備部分的實(shí)質(zhì)在于至少提供對(duì)位于先前所述的四葉苜蓿葉形天線平面P 中的恒定電流電回路的近似，所述四葉苜蓿葉形天線平面P通常構(gòu)成所 產(chǎn)生的近似恒定電流電回路所位于其中的天線平面P 。依照上述實(shí)施例的苜蓿葉形天線是用于提供這種近似的優(yōu)選方 式。如上所述，苜蓿葉形回路的數(shù)目可以改變，但是不應(yīng)當(dāng)小于2以便 能夠提供所有積極效果。所述回路不必精確地位于相同的平面中，而是 可以利用所維護(hù)的工作原理而略^U也傾斜。電流的方向可以不同于所/> 開的方向。
權(quán)利要求
1.一種天線設(shè)備，包括用于提供恒定電流電回路的近似的裝置(1、72、72′、77、77′)，所述恒定電流電回路的近似被布置成提供第一基本為超環(huán)面形的輻射圖(29)，其中所述天線設(shè)備進(jìn)一步包括第一(67)和第二(68)電偶極子，所述電偶極子(67、68)被基本上彼此正交布置，并且被布置成提供第二(30)和第三(31)基本為超環(huán)面形的輻射圖，所述第二(30)和第三(31)輻射圖均彼此基本上正交并且都與第一基本為超環(huán)面形的輻射圖(29)正交，其特征在于用于所述恒定電流電回路的近似的裝置(1、72、72′、77、77′)包括至少兩個(gè)電流路徑部分(2、3、4、5；69、70、71；69′、70′、71′；73、74、75、76；73′、74′、75′、76′)，其中電流(I1、I2、I3、I4)能夠被施加到所述部分(2、3、4、5；69、70、71；69′、70′、71′；73、74、75、76；73′、74′、75′、76′)中的每一個(gè)部分，以便所述部分(2、3、4、5；69、70、71；69′、70′、71′；73、74、75、76；73′、74′、75′、76′)每一個(gè)中的電流(I1、I2、I3、I4)基本上會(huì)彼此同相。
2. 如權(quán)利要求1所述的天線設(shè)備，其特征在于所述恒定電流電回 路是由苜蓿葉形天線(1)來近似的。
3. 如權(quán)利要求2所述的天線設(shè)備，其特征在于所述苜蓿葉形天線 是四葉苜蓿葉形天線U )。
4. 如權(quán)利要求1所述的天線設(shè)備，其特征在于所述恒定電流電回 路是由至少三個(gè)呈圓形布置的電偶極子(69、 70、 71; 73、 74、 75、 76; 69'、 70'、 71'; 73'、 74'、 75'、 76')來近似的。
5. 如先前權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的天線設(shè)備，其特征在于借助于 偶極子天線(19、 20)形成第一和第二電偶極子(67、 68)中的每一個(gè)， 每個(gè)偶極子天線(19、 20)都具有兩個(gè)偶極子臂(2h、 22b; Ma、 24b )。
6. 如權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)所述的天線設(shè)備，其特征在于借助于 包括三個(gè)偶極子臂(60、 61、 62)的偶極子天線設(shè)備來形成第一和第二 電偶極子(6入68)中的每一個(gè)，所述三個(gè)偶極子臂(60、 61、 62)從 中心點(diǎn)以在它們之間形成基本上呈60°的角的方式延伸，所述偶極子天 線設(shè)備被以形成電偶極子(67、 68)的方式而饋送。
7. 如先前權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的天線設(shè)備，其特征在于使用 平面技術(shù)來制造所述天線設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種天線設(shè)備，包括用于提供恒定電流電回路的近似的裝置(1、72、72′、77、77′)，所述恒定電流電回路的近似被布置成提供第一基本為超環(huán)面形的輻射圖(29)，其中所述天線設(shè)備進(jìn)一步包括第一(67)和第二(68)電偶極子。所述電偶極子(67、68)被基本上彼此正交布置，并且被布置成提供第二(30)和第三(31)基本為超環(huán)面形的輻射圖，所述第二(30)和第三(31)基本為超環(huán)面形的輻射圖彼此基本上正交并且都與第一基本為超環(huán)面形的輻射圖(29)正交。用于所述恒定電流電回路的近似的裝置(1、72、72′、77、77′)包括至少兩個(gè)電流路徑部分(2、3、4、5；69、70、71；69′、70′、71′；73、74、75、76；73′、74′、75′、76′)，其中電流(I1、I2、I3、I4)能夠被施加到所述部分(2、3、4、5；69、70、71；69′、70′、71′；73、74、75、76；73′、74′、75′、76′)中的每一個(gè)部分，以便所述部分(2、3、4、5；69、70、71；69′、70′、71′；73、74、75、76；73′、74′、75′、76′)每一個(gè)中的電流(I1、I2、I3、I4)基本上會(huì)彼此同相。
文檔編號(hào)H01Q21/26GK101167216SQ200580049634
公開日2008年4月23日 申請(qǐng)日期2005年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月29日
發(fā)明者F·哈里森, J·梅德博, L·曼霍爾姆 申請(qǐng)人:艾利森電話股份有限公司