專利名稱：天線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種新穎的天線裝置。
背景技術(shù)：
一般而言，當(dāng)在室內(nèi)環(huán)境中部署無線通信系統(tǒng)(例如，蜂窩系統(tǒng))時，傳統(tǒng)類型的天線可能不太適合使用。在這樣的環(huán)境中，使用有時改為由所謂的“泄漏電纜”(也有時被稱作泄漏饋線或輻射電纜)組成。泄漏電纜是能夠傳導(dǎo)電磁射頻能量的電纜，并且它已經(jīng)配備有縫隙以便使電纜輻射(即，允許一些能量從電纜“泄漏”)，因此使電纜能夠起到天線的作用。這樣的天線(即，泄漏電纜)將因為互易性而能夠同樣良好地起到接收天線和傳送天線的作用。由于其電纜特性，相較于傳統(tǒng)的天線，“泄漏電纜天線”將更像是線源而不是點源，因此使得更容易獲取隧道中的覆蓋、鐵路沿線的覆蓋或當(dāng)使用點源天線時發(fā)生高度“屏蔽”的地方中的覆蓋。后者的示例是室內(nèi)場景，例如辦公室景觀。近年來，由于移動寬帶使用的增長，對高的用戶比特率和容量的需求已經(jīng)急劇增加。為了實現(xiàn)更高用戶比特率和頻譜效率，在無線通信系統(tǒng)中采用類似多輸入多輸出(MIMO)等多天線技術(shù)。在使用多個泄漏饋線的部署中，關(guān)于安裝，捆扎它們是非常有利的。然而，關(guān)于方向性，個別電纜特性可能實質(zhì)上不同。如果捆扎了多于兩個電纜，則由于互耦也可能有顯著的輻射效率差別。在圖1中示出捆扎的并且沿著垂直于圖的軸延長的兩個電纜的方位天線圖案。如在圖中可以看出的，問題在于天線圖案僅部分覆蓋相同的角間隔。結(jié)果是在視線條件中特別突出的泄漏電纜的不同天線分支的功率失衡。功率失衡是例如MMO多流傳送中的問題，其導(dǎo)致減少的容量
發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目標(biāo)是解決以上略述的一些問題和缺點并且提供具有泄漏電纜的天線裝置，該天線裝置相較于現(xiàn)有技術(shù)具有改進的性質(zhì)。利用根據(jù)獨立權(quán)利要求的天線裝置并且由根據(jù)從屬權(quán)利要求的實施例來實現(xiàn)以上陳述的目標(biāo)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供一種天線裝置，包括用于引導(dǎo)電磁波的至少第一伸長結(jié)構(gòu)和第二伸長結(jié)構(gòu)。每一個結(jié)構(gòu)包括多個輻射元件并且每個結(jié)構(gòu)展示縱向延長方向。此夕卜，在形成捆扎的它們的縱向延長方向上靠著彼此安置這些結(jié)構(gòu)。此外，在捆扎內(nèi)安排這些結(jié)構(gòu)以使在縱向延長方向上所述結(jié)構(gòu)的徑向位置是交替的。本發(fā)明的實施例的優(yōu)點是它們提供適合于MIMO多流傳送的天線裝置。實施例的又一優(yōu)點是它們均衡輻射性能并且改進沿著包括多個輻射元件的伸長結(jié)構(gòu)的延長的鏈路增益。當(dāng)結(jié)合附圖來閱讀下文的詳細(xì)描述時，本發(fā)明的實施例的另外的優(yōu)點和特征將變得明顯。


為了更好的理解，對下文的附圖和本發(fā)明的優(yōu)選實施例作出參考。圖1示出包含兩個泄漏電纜的現(xiàn)有技術(shù)天線解決辦法的典型的方位天線圖案。圖2a描繪泄漏饋線的雙絞線捆扎的實施例的第一示例并且圖2b是相同示例的截面圖。圖2c示出實施例的第一示例的方位天線圖案。圖3a描繪四個泄漏饋線的平面捆扎的實施例的第二示例并且圖3b是相同示例的截面圖。圖3c示出實施例的第二示例的方位天線圖案。圖4a描繪多個泄漏饋線的纜型捆扎的實施例的第三示例并且圖4b是相同示例的截面圖。圖5示出包括鎖定裝置的本發(fā)明的第四示例實施例的截面圖。圖6示出本發(fā)明的實施例的第五示例的截面圖。
具體實施例方式
以下將參考附圖來描述本發(fā)明，其中將用于引導(dǎo)電磁波的結(jié)構(gòu)示出為同軸電纜。然而應(yīng)指出的是這只是旨在增強讀者對本發(fā)明的理解的示例并且不應(yīng)視為限制結(jié)構(gòu)的選擇,例如,結(jié)構(gòu)也可以包括下文中的一個或多個:
-波導(dǎo)，
-帶狀線裝置，
-微帶裝置。此外，將利用包括兩個或者更多結(jié)構(gòu)或電纜的示例來描述本發(fā)明。再次，所示出的電纜的數(shù)量只是旨在增強讀者對本發(fā)明的理解的示例，并且不應(yīng)視為限制可在本發(fā)明的范圍內(nèi)使用的電纜的數(shù)量。在圖中，類似參考標(biāo)號指代類似元件。在下文中描述的實施例的概念是提供天線裝置，包括用于引導(dǎo)電磁波的至少兩個伸長結(jié)構(gòu)(例如同軸電纜)，并且其中所述結(jié)構(gòu)中的每個包括多個輻射元件。伸長結(jié)構(gòu)展示縱向延長方向并且在形成捆扎的它們的縱向延長方向上靠著彼此安置。此外，在捆扎內(nèi)安排結(jié)構(gòu)以使在縱向延長方向上所述結(jié)構(gòu)的徑向位置是交替的。因此，通過周期性改變捆扎的截面中的每個結(jié)構(gòu)的位點的位置，在沿著捆扎的延長的所有位置處，所有結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)是相等的。以此方式，對于所有結(jié)構(gòu)，平均輻射圖案相等。此外，當(dāng)定期互換捆扎內(nèi)的結(jié)構(gòu)以使所有結(jié)構(gòu)以相同頻度(即概率)占用捆扎的截面中的每個具體位點時，不同結(jié)構(gòu)的鏈路增益是均衡的。此外，任何輻射效率失衡也是均衡的。天線裝置也將能實現(xiàn)改進的MMO信道性能(尤其是在視線條件中)。有多種方式來實現(xiàn)沿著捆扎的延長的捆扎的截面中的結(jié)構(gòu)位點的相等概率，在下文中詳細(xì)描述這樣的方法中的一些。在下文中將參考圖2a_2c、圖3a_3c、圖4a_4b、圖5和圖6進一步解釋以上提及的實施例。
在圖2a中示出本發(fā)明的實施例100的第一示例，并且在圖2b中描繪相同示例的截面圖。實施例100包括第一伸長結(jié)構(gòu)110和第二伸長結(jié)構(gòu)120 (例如，同軸電纜)，每個伸長結(jié)構(gòu)包括內(nèi)部導(dǎo)體112、122和外部導(dǎo)體114、124，這些外部導(dǎo)體114、124通過介電層116、126與相應(yīng)內(nèi)部導(dǎo)體分開。介電層的備選是介電隔離物，即介電材料的隔離物。同軸電纜110和120兩者都展示縱向延長方向并且在形成捆扎的它們的縱向延長方向上靠著彼此安置。第一電纜110包括多個輻射元件118并且第二電纜120也包括多個輻射元件128。在圖2a中沒有示出所有的福射元件并且沒有使所有的示出的福射元件配備有參考標(biāo)號。實施例100的輻射元件是在外部導(dǎo)體114、124中的貫穿穿孔的伸長的槽，并且具有使槽輻射的主延長方向。使槽輻射的主延長方向在不同類型的電纜之間不同:在同軸電纜中，如在圖中所示出的，主延長方向應(yīng)與電纜的主延長長度不一致。在波導(dǎo)、或微帶、或帶狀線結(jié)構(gòu)中，槽的主延長方向可以與結(jié)構(gòu)或電纜的主延長方向一致并且仍然輻射。關(guān)于輻射元件的精確形狀，應(yīng)指出的是盡管在圖中它們示出為伸長的槽并且在描述中以此方式提及，但是可以從外部導(dǎo)體中的多種不同類型的穿孔中選擇輻射元件的形狀，盡管優(yōu)選實施例包含伸長的矩形或橢圓槽。然而應(yīng)指出的是大多數(shù)穿孔形狀將引起輻射效應(yīng)。而且，參考用于引導(dǎo)電磁波的其它類型的可能結(jié)構(gòu)(例如，波導(dǎo)或帶狀線和微帶結(jié)構(gòu))，可以指出的是應(yīng)在這樣的結(jié)構(gòu)的導(dǎo)體中作出穿孔(該穿孔形成輻射元件)。然而，形成捆扎的所有伸長結(jié)構(gòu)應(yīng)優(yōu)選包括近似相同的形狀和分布的穿孔。此外，如在圖2a中示出的，電纜110、120是紐絞的，即它們在捆扎內(nèi)安排以使在縱向延長方向上電纜的徑向位置是交替的。因此，通過周期性改變捆扎的截面中的每個電纜110,120的位點的位置，在沿著捆扎的延長的所有位置處，電纜110和120兩者的出現(xiàn)是相等的。本發(fā)明的實施例100的所描述的示例將典型地使兩個電纜用類似特性來輻射。在圖2c中示出實施例100的方位天線圖案。第一電纜111的天線圖案和第二電纜121的天線圖案覆蓋相同的角間隔，這可以在圖中看出。因此，為電纜的不同天線分支平衡功率，這在視線條件中是特別有利的。
此外，實施例100可用作MMO應(yīng)用(多輸出多輸入)的天線。在MMO應(yīng)用中，如果應(yīng)用數(shù)據(jù)流的適當(dāng)?shù)脑鲆婧?或相位加權(quán)，則可以傳送兩個不同的數(shù)據(jù)流D1和D2，在每個電纜110、120中各傳送一個流，或在電纜110、120兩者中都可以傳送這兩個流。因為兩個電纜將具有非常類似的輻射圖案，因此減少了 MIMO信道中的功率失衡的可能性(否則這會導(dǎo)致減少的容量)，所以實施例100非常適合于MIMO應(yīng)用。在圖3a中示出本發(fā)明的實施例200的第二示例，并且在圖3b中描繪相同示例的截面圖。實施例200包括第一伸長結(jié)構(gòu)210、第二伸長結(jié)構(gòu)220、第三伸長結(jié)構(gòu)230和第四伸長結(jié)構(gòu)240 (例如同軸電纜)，每個伸長結(jié)構(gòu)包括內(nèi)部導(dǎo)體212、222、232、242和外部導(dǎo)體214、224、234、244，這些外部導(dǎo)體 214、224、234、244 通過介電層 216、226、236、246 與相應(yīng)內(nèi)部導(dǎo)體分開。介電層的備選是介電隔離物，即介電材料的隔離物。所有同軸電纜210、220、230,240展示縱向延長方向并且在形成大體上平的捆扎的它們的縱向延長方向上靠著彼此安置。每個電纜210、220、230、240分別包括多個輻射元件218、228、238、248。為了清楚的原因，在圖3a中沒有示出所有的輻射元件并且沒有使所有的示出的輻射元件配備有參考標(biāo)號。實施例200的輻射元件也是外部導(dǎo)體214、224、234、244中的貫穿穿孔的伸長的槽，并且具有使槽輻射的主延長方向。優(yōu)選地，所有電纜的穿孔的形狀和分布近似相等。此外，如在圖3a中所示出的，在捆扎內(nèi)安排電纜210、220、230、240以使在縱向延長方向上電纜210、220、230、240的徑向位置是交替的?？梢酝ㄟ^將存在于捆扎的第一側(cè)處的至少一個電纜折疊到捆扎的第二側(cè)來形成電纜210、220、230、240的徑向位置的交替。因此，通過周期性改變捆扎的截面中的每個電纜210、220、230、240的位點的位置，在沿著捆扎的延長的所有位置處，所有電纜210、220、230、240的出現(xiàn)是相等的。此外，可以通過不同類型的折疊技術(shù)(例如，纏絞、編織、打褶或纏繞)來形成電纜210、220、230、240的徑向位置的交替。本發(fā)明的實施例200的所描述的示例將典型地使所有電纜用類似特性來輻射。在圖3c中示出實施例200的方位天線圖案。第一電纜211的天線圖案、第二電纜221的天線圖案、第三電纜231的天線圖案和第四電纜241的天線圖案覆蓋相同的角間隔，這可以在圖中看出。因此，為電纜的不同天線分支平衡功率，這在視線條件中是特別有利的。此外，實施例200還可用作MMO應(yīng)用(多輸出多輸入)的天線。在MMO應(yīng)用中，如果應(yīng)用數(shù)據(jù)流的適當(dāng)?shù)脑鲆?和/或相位加權(quán)，則可以傳送高達四個不同的數(shù)據(jù)流Dp D2, D3和D4，在每個電纜210、220、230、240中各傳送一個流，或可以在所有電纜210、220、230、240中傳送高達四個流。因為四個電纜輻射主要在相同的角間隔內(nèi)(減少了 MIMO信道中的功率失衡的可能性)，所以實施例200非常適合于MIMO應(yīng)用。因此，改進了天線裝置的容量。采用在圖3a和圖3b中示出的本發(fā)明的實施例200的優(yōu)點是它能實現(xiàn)其中允許天線裝置的有限厚度的安裝，例如當(dāng)安裝在平面(例如，墻或天花板)上時。本發(fā)明的實施例200的另一優(yōu)點是它提供安排天線裝置以主要在一個方向上輻射的可能性，即通過在捆扎的相同側(cè)上放置每個外部導(dǎo)體214、224、234、244的輻射元件。在圖4a中示出本發(fā)明的實施例300的第三示例，并且在圖4b中描繪相同示例的截面圖。實施例300包括多個伸長結(jié)構(gòu)310-370 (例如同軸電纜)，每個伸長結(jié)構(gòu)包括內(nèi)部導(dǎo)體312-372和外部導(dǎo)體314-374，這些外部導(dǎo)體314-374通過介電層316-376與相應(yīng)內(nèi)部導(dǎo)體分開。介電層的備選是介電隔離物，即介電材料的隔離物。所有同軸電纜310-370展示縱向延長方向并且在形成大體上環(huán)形捆扎的它們的縱向延長方向上靠著彼此安置。每個電纜310-370分別包括多個輻射元件。為了清楚的原因，在圖4a中只示出一些電纜的輻射元件318-358中的一些。應(yīng)指出的是沒有使所有示出的輻射元件配備有參考標(biāo)號。在本實施例中，實施例300的輻射元件也是外部導(dǎo)體310-370中的貫穿穿孔的伸長的槽，并且具有使槽輻射的主延長方向。優(yōu)選地，對于所有電纜，穿孔的形狀和分布近似相等。此外，如在圖4a中示出的，在捆扎內(nèi)安排電纜310-370以使在縱向延長方向上電纜310-370的徑向位置是交替的?？梢酝ㄟ^在芯線302周圍紐絞電纜來形成電纜310-370的徑向位置的交替。因此，通過周期性改變捆扎的截面中的每個電纜310-370的位點的位置，在沿著捆扎的延長的所有位置處，所有電纜310-370的出現(xiàn)是相等的。如果任何槽在向著芯線的方向上輻射，則芯線302可包括導(dǎo)電材料來避免吸收損耗。然而，在另一實施例中，芯線302可包括非導(dǎo)電材料。本發(fā)明的實施例300的所描述的示例的優(yōu)點是當(dāng)芯線包括導(dǎo)電材料時，當(dāng)輻射元件318-378向內(nèi)輻射時，可以避免吸收損耗。在圖4a和圖4b中示出的實施例300也可用作MMO應(yīng)用的天線。在MMO應(yīng)用中，如果應(yīng)用數(shù)據(jù)流的適當(dāng)?shù)脑鲆婧?或相位加權(quán)，則可以傳送高達七個不同的數(shù)據(jù)流01-叫，在每個電纜310-370中各傳送一個流或可以在所有電纜310-370中傳送高達七個流。因為七個電纜輻射主要在相同的角間隔內(nèi)，所以實施例300高度適合于MIMO應(yīng)用。圖5示出天線裝置的第四實施例400的截面圖，其可以應(yīng)用于在圖2-圖4中示出的任何實施例，但此處示出其應(yīng)用于圖4的實施例300。為了確保天線裝置300中的電纜310-370之間的適當(dāng)距離和角度，通過鎖定裝置410將電纜310-370鎖定在關(guān)于彼此的它們的位置中。即，鎖定裝置將電纜鎖定在關(guān)于它們的縱向延長和電纜之間的距離的相對于彼此的預(yù)定位置中?？梢杂枚鄠€方式來設(shè)計鎖定裝置410，例如，在一個電纜中互相作用的突起并且在另一電纜中的互相作用的縫隙、鎖定帶或鉤和環(huán)型緊固件。在一些實施例中，這些鎖定裝置假定每個電纜是由保護性非導(dǎo)電鞘(例如，橡膠鞘)圍繞。然而，在圖5的裝置中的鎖定裝置410不同于以上列出的那些:反而，在圖5中示出的電纜310-370部分裝入一塊介電材料410 (例如，塑料)中，介電材料410將電纜310-370鎖定在適當(dāng)?shù)奈恢蒙希琒卩，存在至少部分圍繞每個電纜的非導(dǎo)電材料的鞘。在另一實施例中，鎖定裝置可包括至少部分圍繞每個電纜的非導(dǎo)電材料的填充。圖6示出實施例500的第五示例的截面圖。在本實施例中，可以用結(jié)合圖4中示出的實施例300而描述的方式通過在芯線502周圍紐絞電纜來形成電纜510-540的徑向位置的交替。然而，在實施例500中，電纜的截面可以形成為鎖定裝置的一部分，以確保如在圖6中示出的電纜之間的適當(dāng)距離和角度。而且，應(yīng)指出的是盡管主要參考傳送來在上文中描述本發(fā)明的裝置，但是本發(fā)明的裝置對于接收也同樣很好地工作，并且因此將能夠用于接收分集或MMO接收。本發(fā)明不限于上述的優(yōu)選實施例。可使用各種備選、修改和等效。因此，以上實施例不應(yīng)理解為限制本 發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種天線裝置，所述天線裝置包括用于引導(dǎo)電磁波的至少第一伸長結(jié)構(gòu)和第二伸長結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)中的每個包括多個輻射元件，所述結(jié)構(gòu)中的每個展示縱向延長方向，在形成捆扎的所述結(jié)構(gòu)的縱向延長方向上靠著彼此安置所述結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述捆扎內(nèi)安排所述結(jié)構(gòu)以使在所述縱向延長方向上所述結(jié)構(gòu)的徑向位置是交替的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中所述多個輻射元件是所述伸長結(jié)構(gòu)中的貫穿穿孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或 2所述的天線裝置，包括多個伸長結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的天線裝置，其中所述捆扎大體上是平的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的天線裝置，其中所述徑向位置的所述交替是通過纏絞、編織、打褶或纏繞所述伸長結(jié)構(gòu)來形成的。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的天線裝置，其中所述徑向位置的所述交替是通過將所述捆扎的第一側(cè)處的所述至少一個結(jié)構(gòu)折疊到所述捆扎的第二側(cè)來形成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到3所述的天線裝置，其中所述捆扎大體上是環(huán)形的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的天線裝置，其中所述徑向位置的所述交替是通過紐絞所述結(jié)構(gòu)來形成的。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的天線裝置，其中所述徑向位置的所述交替是通過在芯線周圍紐絞所述結(jié)構(gòu)來形成的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的天線裝置，其中所述芯線是導(dǎo)電或非導(dǎo)電材料。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的天線裝置，其中所述結(jié)構(gòu)是以下中的一個:同軸電纜、波導(dǎo)、帶狀線裝置和微帶裝置。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的天線裝置，包括鎖定裝置，用于將所述結(jié)構(gòu)鎖定在關(guān)于所述結(jié)構(gòu)的縱向延長和所述結(jié)構(gòu)之間的距離的相對于彼此的預(yù)定位置中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的天線裝置，其中所述鎖定裝置包括至少部分圍繞所述結(jié)構(gòu)中的每個的非導(dǎo)電材料的鞘。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的天線裝置，其中所述鎖定裝置包括至少部分圍繞所述結(jié)構(gòu)中的每個的非導(dǎo)電材料的填充。
15.根據(jù)權(quán)利要求12到14中的任一項所述的天線裝置，其中所述鎖定裝置包括以下中的一個或多個:在一個結(jié)構(gòu)中的互相作用的突起和在另一結(jié)構(gòu)中的互相作用的縫隙、鎖定帶以及鉤和環(huán)型緊固件。
全文摘要
提供一種天線裝置，包括用于引導(dǎo)電磁波的至少第一伸長結(jié)構(gòu)和第二伸長結(jié)構(gòu)(例如，同軸電纜)。所述結(jié)構(gòu)中的每個包括多個輻射元件。在形成捆扎的它們的縱向延長方向上靠著彼此安置這些結(jié)構(gòu)。在捆扎內(nèi)安排伸長結(jié)構(gòu)以使在縱向延長方向上所述結(jié)構(gòu)的徑向位置是交替的。
文檔編號H01Q13/20GK103222108SQ201080070405
公開日2013年7月24日 申請日期2010年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月29日
發(fā)明者H.阿斯普倫, A.德納伊德, J.梅德博 申請人:瑞典愛立信有限公司