專利名稱：偶極天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括兩對環(huán)繞中心區(qū)布置的偶極的偶極天線。這
種天線傳統(tǒng)上稱為"偶極方陣(dipole square)"或"偶極箱"，盡管 偶極臂可形成為呈現(xiàn)非方形(例如圓形)形狀。
背景技術(shù)：
US6313809的圖1顯示了具有從中心點(diǎn)發(fā)出的四條連接線的偶極 方陣。US6819300顯示了一種偶極方陣，在該偶極方陣中，每個偶極通 過各自的同軸電纜驅(qū)動。在WO2004/055938中還描述了不同的偶極方陣配置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供一種偶極天線，該偶極天線包括基 材；第一和第二對偶極，其位于基材前面并環(huán)繞中心區(qū)布置；第一饋 電線，其從基材向偶極延伸并在位于基材前面的第一連接處分成第一 對饋電探針，該第一對饋電探針的每一個耦聯(lián)到第一對偶極的相應(yīng)一 個；以及第二饋電線，其從基材向偶極延伸并在位于基材前面的第二 連接處分成第二對饋電探針，該第二對饋電探針的每一個耦聯(lián)到第二 對偶極的相應(yīng)一個。
本發(fā)明的示例性實(shí)施例還提供一種偶極天線，該偶極天線包括
兩對偶極，其環(huán)繞中心區(qū)布置；以及兩對饋電探針，其每個饋電探針
耦聯(lián)到相應(yīng)的偶極，其中饋電探針與偶極間隔開，以便與偶極形成場
孝禺^ 。
本發(fā)明的某些示例性實(shí)施例還提供一種偶極天線，該偶極天線包
5括兩對偶極，其環(huán)繞中心區(qū)布置；第一對饋電探針，其耦聯(lián)到偶極 對的第一對；以及第二對饋電探針，其耦聯(lián)到偶極對的第二對，其中 第一對饋電探針位于偶極的第一側(cè)上，而第二對饋電探針位于偶極的 第二側(cè)上，該第二側(cè)與第一側(cè)相對。


并入本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的 實(shí)施例，并與上文給出的概括描述以及下文給出的實(shí)施例的詳細(xì)描述 一起用于說明本發(fā)明的原理。
圖l是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的偶極方陣的前側(cè)的等距視圖2是偶極方陣的前側(cè)的平面圖3是偶極方陣的后側(cè)的平面圖4是從后面看的偶極方陣的等距視圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的鉆石形偶極方陣的前側(cè)的平面圖6是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的圓形偶極方陣的前側(cè)的平面圖7是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的PCB基材的偶極方陣天線的前側(cè)
的等距視圖8是圖7的偶極方陣天線的后側(cè)的等距視圖9是在圖7和圖8中所示偶極方陣的一個中使用的偶極PCB的后 側(cè)的平面圖10是在圖7和圖8中所示偶極方陣的一個中使用的第一饋電PCB
的第一側(cè)視圖11是第一饋電PCB的第二側(cè)視圖12是在圖7和圖8中所示偶極方陣的一個中使用的第二饋電PCB
的第一側(cè)視圖13是第二饋電PCB的第二側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
參照圖l，雙極化的偶極方陣1顯示為安裝在平面基材2的前面，該 基材2為偶極方陣提供支撐，并且為天線提供電接地平面和后反射器?；?還承載饋電網(wǎng)絡(luò)(未示出)。偶極方陣包括兩對由單件導(dǎo)電材料
壓鑄的偶極。第一對偶極3a、 3b相對于天線的軸線15成-45。定向，而 第二對偶極4a、 4b相對于天線的軸線成+45。定向。兩對偶極是非交叉 的，并環(huán)繞中心區(qū)16布置(與交叉偶極天線相比，在交叉偶極天線中， 唯一的一對偶極在天線中心處交叉)。
天線包括一排圖1中所示類型的沿天線軸線15成一行布置的偶極 方陣，其大體垂直排列(或稍向下傾斜)。未示出其它偶極方陣。
偶極在構(gòu)造上是相同的，將僅對偶極3a迸行描述，以用于說明。 偶極3a包括一對支腿5a、 5b，該對支腿5a、 5b從中心區(qū)16徑向延伸且與 基材平行，并通過狹槽6分隔，而一對偶極臂7a、 7b平行和垂直于天線 軸線15定向。
偶極3a通過鉤形的平衡-不平衡變換器(balun)饋電探針驅(qū)動，該 探針具有平行并接近支腿5b的正面延展的部分8b以及平行并接近支腿 5a的正面延展的部分8a。平衡-不平衡變換器通過絕緣隔離片(未示出) 安裝到支腿5a、 5b。平衡-不平衡變換器的部分8a在偶極方陣的中心處 連接到饋電線9。
饋電線具有圖l和圖2中所示的前部9a、圖4中所示的從基材向偶極 延伸的部分9b、以及也在圖4中示出的后部9c，該后部9c在其末端處具 有插入基材2中的突出部。狹槽10形成在偶極3a、 4b之間的連接處。
圖4中所示的V形支腿從偶極方陣的中心區(qū)16延伸。該V形支腿提 供支撐結(jié)構(gòu)以將偶極和饋電線支撐在基材2的前面。支撐支腿具有從狹 槽10的邊緣延伸并相對于天線15的軸線成-45°定向的第一部件lla以 及相對于天線的軸線成+45°定向并連接到偶極中心區(qū)的后側(cè)的第二 部件llb，如圖3中最清晰地示出。饋電線的部分9b通過一對絕緣隔離片(未示出)安裝到支撐支腿
的第一部件lla。然后饋電線9穿過狹槽10，如圖l中最清晰地示出。
偶極3b通過第二鉤形平衡-不平衡變換器驅(qū)動，該第二鉤形平衡-不平衡變換器在偶極正面的雙向連接9d處連接到饋電線的部分9a。
偶極4a、 4b通過相似的平衡-不平衡變換器配置驅(qū)動，但在這種情 形中，平衡-不平衡變換器位于天線的相對后側(cè)，如圖3和圖4中最清晰 地示出。偶極4a通過鉤形平衡-不平衡饋電探針驅(qū)動，該探針具有平行 并接近偶極的一個支腿的背面延展的部分以及平行并接近另一支腿的 背面延展的部分。平衡-不平衡變換器通過絕緣隔離片(未示出)安裝 到支腿，并近似在偶極方陣的中心處連接到饋電線12。
饋電線12與饋電線9相似，具有前部12a、從基材延伸的部分12b、 以及后部12c，該后部12c在其末端處具有插入基材2中的突出部。
饋電線的部分12b通過絕緣隔離片(未示出)安裝到支撐支腿的第 二部件llb。
偶極4b通過第二鉤形平衡-不平衡變換器驅(qū)動，該第二鉤形平衡-不平衡變換器在位于基材與偶極之間的雙向連接12d處連接到饋電線 的部分12a。
兩對偶極通過平衡-不平衡變換器鄰近饋電，以同時在兩個極化面 中電輻射。偶極方陣配置為在806 Mhz-960 MHz的頻率范圍下運(yùn)行，盡 管相同的配置也可用于在其它頻率范圍中運(yùn)行。
在位于基材前面的連接9d、 12d處分開饋電線意味著僅需要兩條饋 電線(而不是四條)來將偶極耦聯(lián)到通過基材2承載的饋電網(wǎng)絡(luò)(未示 出)。由此，在基材饋電網(wǎng)絡(luò)上僅需要兩條饋電線(而不是四條)。這意味著基材上的饋電網(wǎng)絡(luò)能裝配到傳統(tǒng)的交叉偶極天線(交叉偶極 天線僅需要兩條饋電線)以及圖l中所示的偶極方陣。
與傳統(tǒng)的直饋天線(在直饋天線中，偶極通過焊接接縫物理連接 到饋電探針)相比，鄰近饋電的氣帶配置(在鄰近饋電的氣帶配置中， 平衡-不平衡變換器通過氣隙與偶極間隔開，從而它們與偶極形成場耦 合)產(chǎn)生更高的帶寬。而且與傳統(tǒng)的直饋天線相比，由于鄰近饋電配 置而導(dǎo)致的沒有焊接接縫導(dǎo)致更小的相互調(diào)制的風(fēng)險以及更低的制造 成本。
將平衡-不平衡變換器置于偶極的相對側(cè)上還改進(jìn)了兩個極化作 用之間的絕緣。
第二偶極方陣20在圖6中示出。除了偶極臂相對于偶極軸線15成 +/-45°而不是O。禾Q9(T定向之外，偶極方陣20與偶極方陣1相同。由 此與偶極方陣l的方形形狀的輪廓相比，偶極方陣20呈現(xiàn)鉆石形形狀的 輪廓。
第三偶極方陣30在圖7中示出。除了偶極臂以偶極方陣的中心為圓 心的圓的形式彎曲之外，偶極方陣30與偶極方陣1、 20相同。由此與偶 極方陣l、 20的方形和鉆石形形狀的輪廓相比，偶極方陣30呈現(xiàn)圓形形 狀的輪廓。
上述的偶極方陣在單件上通過壓鑄形成。代替地，下文所述實(shí)施 例中的偶極方陣在印刷電路板(PCB)上實(shí)施。
圖7是安裝在基材PCB 42上的一對偶極方陣40、 41的等距視圖?；?材PCB 42具有承載形成電接地平面并用作反射器的金屬層43的背面 (在圖8中示出)以及印刷在其正面上的饋電線44-47的網(wǎng)絡(luò)。偶極方陣是相同的，所以將僅對偶極方陣40進(jìn)行描述。偶極方陣
40包括偶極PCB，該偶極PCB由在圖7中所示的在其正面上的偶極50a、 50b、 51a、 51b，和在圖8和圖9中所示的在其背面上的鉤形平衡-不平衡 變換器52a、 52b、 53a、 53b形成。
偶極在構(gòu)造上是相同的，將僅對偶極50a進(jìn)行描述，以用于說明。 偶極50a包括一對支腿56a、 56b，該對支腿56a、 56b從中心區(qū)57徑向延 伸，并通過間隙分隔。 一對偶極臂58a、 58b各具有相對于天線軸線成-45 °定向的近端部分以及分別平行和垂直于天線軸線定向的遠(yuǎn)端部分。 偶極通過PCB角落中的狹槽59分隔。偶極方陣呈現(xiàn)大體八邊形輪廓。
用于偶極PCB的支撐結(jié)構(gòu)通過一對交叉的饋電PCB 54、55提供(在 圖10-13中詳細(xì)示出)，所述饋電PCB 54、 55與偶極PCB中心區(qū)57的下 側(cè)接合。圖10和圖11中所示的饋電PCB 54相對于天線軸線成+45°定 向，并且具有位于圖11中所示的面上的金屬接地平面層60以及位于圖 IO中所示的面上的Y形饋電網(wǎng)絡(luò)。饋電PCB 54還具有一對穿過基材 PCB42中的狹槽的突出部61、 62。接地平面層60焊接到基材PCB 42背 面上的接地平面/反射器層43。圖10中的Y形饋電網(wǎng)絡(luò)具有襯墊63，該 襯墊63焊接到基材PCB 42正面上的饋電線45。
饋電線64從襯墊64遠(yuǎn)離基材PCB 42向偶極延伸，并在連接65處分 開，該連接65近似位于基材PCB 42與偶極PCB的中間，并在饋電PCB 54 中的狹槽66前面。饋電線64在連接65處分成具有襯墊68a的第一饋電探 針67a以及具有襯墊68b的第二饋電探針67b。襯墊68a焊接到平衡-不平 衡變換器52a,而襯墊68b焊接到平衡-不平衡變換器52b。
圖12和圖13中所示的饋電PCB 55在構(gòu)造上與饋電PCB 54相似，僅 有的差別在于狹槽80從PCB的前緣而不是后緣延伸，并且饋電網(wǎng)絡(luò)的連 接81位于狹槽80的后面。饋電PCB 54、 55在圖7和圖8中所示的交叉結(jié) 構(gòu)中通過狹槽66、 80裝配到一起。偶極通過平衡-不平衡變換器鄰近饋電，以同時在兩個極化面中電
輻射。偶極方陣配置為在1710Mhz-2100MHz的頻率范圍下運(yùn)行，盡管
相同的配置也可用于在其它頻率范圍中運(yùn)行。
在位于基材PCB 42前面的連接65處分開饋電線64意味著僅需要單 一襯墊63來耦聯(lián)到基材PCB 42上的饋電網(wǎng)絡(luò)。由此，在基材PCB42上 僅需要兩條饋電線44、 45 (而不是四條)。這意味著基材PCB 42能裝 配到傳統(tǒng)的交叉偶極天線(交叉偶極天線僅需要兩條饋電線)以及圖7 和圖8中所示的偶極方陣。
與傳統(tǒng)的直饋天線(在直饋天線中，偶極通過焊接接縫物理連接 到饋電線)相比，鄰近饋電配置(在鄰近饋電配置中，平衡-不平衡變 換器與PCB相對側(cè)上的偶極間隔開，從而它們與偶極形成場耦合)產(chǎn)生 更高的帶寬。而且與傳統(tǒng)的直饋天線相比，由于鄰近饋電配置所導(dǎo)致 的沒有焊接接縫導(dǎo)致更小的相互調(diào)制的風(fēng)險以及更低的制造成本。
盡管上述的實(shí)施例都是雙極化天線，但是本發(fā)明還可在圓形極化 的天線中實(shí)施，在該圓形極化天線中，四個偶極90。異相驅(qū)動。
盡管上述的實(shí)施例都能以發(fā)射模式(在發(fā)射模式中，天線發(fā)射輻 射)和接收模式運(yùn)行(在接收模式中，天線接收輻射)，但是本發(fā)明 還可在配置為僅以發(fā)射模式或僅以接收模式運(yùn)行的天線中實(shí)施。
另外的優(yōu)點(diǎn)和修改將容易地呈現(xiàn)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員面前。因此， 在其更寬廣的方面中，本發(fā)明不限于具體的細(xì)節(jié)、典型的設(shè)備和方法 以及所示和所述的示例性示例。因此，可以偏離這些細(xì)節(jié)作出修改， 而不偏離申請人的一般發(fā)明概念的精神或范圍。
權(quán)利要求
1. 一種偶極天線，包括基材；第一和第二對偶極，位于所述基材前面并環(huán)繞中心區(qū)布置；第一饋電線，其從所述基材向所述偶極延伸并在位于所述基材前面的第一連接處分成第一對饋電探針，所述第一對饋電探針的每一個耦聯(lián)到所述第一對偶極的相應(yīng)一個；以及第二饋電線，其從所述基材向所述偶極延伸并在位于所述基材前面的第二連接處分成第二對饋電探針，所述第二對饋電探針的每一個耦聯(lián)到所述第二對偶極的相應(yīng)一個。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的天線，其中所述連接的至少一個位于所述基材與所述偶極之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的天線，其中所述第一連接位于所述基材與所述偶極之間，而所述第二連接位于所述偶極的前面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線，其中所述第一和第二連接每個位 于所述基材與所述偶極之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的天線，其中所述饋電探針與所述偶極間 隔開，以便與所述偶極形成場耦合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的天線，其中所述第一對饋電探針位于所 述偶極的第一側(cè)上，而所述第二對饋電探針位于所述偶極的第二側(cè)上， 所述第二側(cè)與所述第一側(cè)相對。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的天線，其中每個偶極具有一對支腿和一 對臂，并且其中每個饋電探針具有緊鄰偶極的第一支腿設(shè)置的第一部分以及緊鄰所述偶極的第二支腿設(shè)置的第二部分。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的天線，其中所述第一和第二部分具有鉤 形輪廓。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其中所述饋電探針是平衡-不平衡變換器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，還包括支撐結(jié)構(gòu)，所述支撐結(jié) 構(gòu)從所述基材延伸并支撐所述偶極和所述饋電線。
11. 一種偶極天線，包括 兩對偶極，環(huán)繞中心區(qū)布置；以及 兩對饋電探針，每個均耦聯(lián)到相應(yīng)的偶極，其中所述饋電探針與所述偶極間隔開，以便與所述偶極形成場耦合。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的天線，其中每個偶極具有一對支腿和 一對臂，并且其中每個饋電探針具有緊鄰偶極的第一支腿設(shè)置的第一 部分以及緊鄰所述偶極的第二支腿設(shè)置的第二部分。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的天線，其中所述第一和第二部分具有 鉤形輪廓。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的天線，其中所述饋電探針是平衡-不平 衡變換器。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的天線，其中所述第一對饋電探針位于 所述偶極的第一側(cè)上，而所述第二對饋電探針位于所述偶極的第二側(cè) 上，所述第二側(cè)與所述第一側(cè)相對。
16. —種偶極天線，包括 兩對偶極，環(huán)繞中心區(qū)布置；第一對饋電探針，耦聯(lián)到所述兩對偶極中的第一對；以及 第二對饋電探針，耦聯(lián)到所述兩對偶極中的第二對， 其中所述第一對饋電探針位于所述偶極的第一側(cè)上，而所述第二 對饋電探針位于所述偶極的第二側(cè)上，所述第二側(cè)與所述第一側(cè)相對。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的天線，其中每個偶極具有一對支腿和 一對臂；并且其中每個饋電探針具有緊鄰偶極的第一支腿設(shè)置的第一 部分以及緊鄰所述偶極的第二支腿設(shè)置的第二部分。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的天線，其中所述第一和第二部分具有 鉤形輪廓。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的天線，其中所述饋電探針是平衡-不平 衡變換器。
全文摘要
一種偶極天線，包括基材；第一和第二對偶極，其位于基材前面并環(huán)繞中心區(qū)布置；第一饋電線，其從基材向偶極延伸并在位于基材前面的第一連接處分成第一對饋電探針，該第一對饋電探針的每一個耦聯(lián)到第一對偶極的相應(yīng)一個；以及第二饋電線，其從基材向偶極延伸并在位于基材前面的第二連接處分成第二對饋電探針，該第二對饋電探針的每一個耦聯(lián)到第二對偶極的相應(yīng)一個。饋電探針與偶極間隔開，以便與偶極形成場耦合。在一個實(shí)施例中，第一對饋電探針位于偶極的第一側(cè)上，而第二對饋電探針位于偶極的第二側(cè)上，該第二側(cè)與第一側(cè)相對。在另一實(shí)施例中，偶極印刷在PCB上。
文檔編號H01Q21/24GK101427423SQ200780014099
公開日2009年5月6日 申請日期2007年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月18日
發(fā)明者于伊·T·卡奧, 凱文·埃爾登·萊恩漢, 艾向陽, 馬丁·L·齊默爾曼 申請人:安德魯公司