專利名稱：一種提高角度分集效果的微帶天線及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)中的微帶天線技術(shù)，尤其涉及一種提高角度分集效果的微帶天線及方法。
背景技術(shù)：
與有線通信相比，無線通信的不可靠性主要是由無線衰落信道的時變和多徑特性引起的。在不增加發(fā)送功率或系統(tǒng)帶寬的情況下，克服多徑衰落影響、提高信道可靠性的有效方法是采用各種分集技術(shù)。其中，角度分集是多天線系統(tǒng)中應(yīng)用較多的一種，角度分集即是利用不同的天線方向圖指向來分離來自不同方向的信號?，F(xiàn)有的微帶天線如圖1所示， 由導(dǎo)體振子、介質(zhì)基片和接地板組成，其中，介質(zhì)基片介于導(dǎo)體振子與接地板之間?，F(xiàn)有的微帶天線只有主模輻射，天線波速寬度較窄。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種提高角度分集效果的微帶天線及方法，實(shí)現(xiàn)天線方向圖最大輻射方向的變化，展寬天線的波束寬度。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供的一種提高角度分集效果的微帶天線，該微帶天線包括導(dǎo)體振子、介質(zhì)基片、接地板、導(dǎo)體器件；其中，導(dǎo)體振子，通過導(dǎo)體器件連接接地板，用于接收方位向的來波；介質(zhì)基片，介于導(dǎo)體振子與接地板之間；接地板，用于提供電路中的地；導(dǎo)體器件，用于激勵起至少一種高次模式的輻射，所述輻射的最大輻射方向偏離天頂方向。上述方案中，所述介質(zhì)基片的介電常數(shù)為4. 5，厚度在0. 5 2mm之間。
上述方案中，所述導(dǎo)體器件為金屬通孔。上述方案中，所述金屬通孔至少有一個。上述方案中，所述金屬通孔有四個，分別在導(dǎo)體振子的四個邊角，金屬通孔深度與介質(zhì)基片厚度相同。上述方案中，四個金屬通孔對于導(dǎo)體振子中心對稱，四個金屬通孔的形狀完全相同，孔徑在0. 1 Imm之間。上述方案中，每個導(dǎo)體振子邊角的金屬通孔的中心位置距離邊角的兩邊均為 0. 5mmο上述方案中，所述導(dǎo)體振子長邊長度為12mm，寬邊長度為10mm，微帶側(cè)饋傳輸線的長度為5mm。本發(fā)明提供的一種提高角度分集效果的方法，該方法包括將導(dǎo)體振子與接地板通過導(dǎo)體器件連接；通過導(dǎo)體器件激勵起至少一種高次模式的輻射，所述輻射的最大輻射方向偏離天頂方向。本發(fā)明提供了一種提高角度分集效果的微帶天線及方法，將導(dǎo)體振子與接地板通過導(dǎo)體器件連接；通過導(dǎo)體器件激勵起至少一種高次模式的輻射，所述輻射的最大輻射方向偏離天頂方向；如此，在不同模式的輻射疊加下，能夠獲得不同的的波束指向和波束寬度，實(shí)現(xiàn)天線方向圖最大輻射方向的變化，并且，將偏離天頂方向的最大輻射方向與導(dǎo)體振子的主模最大輻射方向疊加，能夠展寬天線的波束寬度。


圖1為現(xiàn)有的微帶天線的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例的一種提高角度分集效果的微帶天線的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例的采用金屬通孔作為導(dǎo)體器件的微帶天線的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例的微帶天線不同模式的輻射方向示意圖；圖5為振子天線的輻射方向示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例的微帶天線與現(xiàn)有微帶天線的波束寬度比較示意圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例的微帶天線的駐波比示意圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例的一種提高角度分集效果的方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的基本思想是將導(dǎo)體振子與接地板通過導(dǎo)體器件連接；通過導(dǎo)體器件激勵起至少一種高次模式的輻射，所述輻射的最大輻射方向偏離天頂方向。下面通過附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)一種提高角度分集效果的微帶天線，如圖2所示，包括導(dǎo)體振子、介質(zhì)基片、接地板、導(dǎo)體器件；其中，導(dǎo)體振子，通過導(dǎo)體器件連接接地板，用于接收方位向的來波；介質(zhì)基片，介于導(dǎo)體振子與接地板之間；接地板，用于提供電路中的地；
導(dǎo)體器件，用于激勵起至少一種高次模式的輻射，所述輻射的最大輻射方向偏離天頂方向；所述介質(zhì)基片的介電常數(shù)可以為4. 5，厚度一般在0. 5 2mm之間，本實(shí)施例選 Imm ；進(jìn)一步的，調(diào)整所述介質(zhì)基片的厚度改善微帶天線的波束寬度；具體的，通過模擬試驗(yàn)確定微帶天線工作頻率處最大波束寬度時的介質(zhì)基片的厚度；所述導(dǎo)體器件一般為金屬通孔；進(jìn)一步的，所述金屬通孔至少有一個，一般有四個，如圖3所示，分別在導(dǎo)體振子的四個邊角，金屬通孔深度與介質(zhì)基片厚度相同，如本實(shí)施例的介質(zhì)基片厚度，為Imm;進(jìn)一步的，所述四個金屬通孔對于導(dǎo)體振子中心對稱，四個金屬通孔的形狀完全相同，孔徑一般在0. 1 Imm之間；進(jìn)一步的，每個導(dǎo)體振子邊角的金屬通孔的中心位置距離邊角的兩邊均為0. 5mm ；進(jìn)一步的，所述導(dǎo)體振子長邊長度為12mm，寬邊長度為10mm，微帶側(cè)饋傳輸線的長度為5mmο本實(shí)施例的微帶天線不同模式的輻射方向如圖4所示，其中實(shí)線為TMll模式的的輻射方向，稀疏虛線為TM21模式的的輻射方向，密集虛線為TM31模式的的輻射方向，這樣， 在不同模式的輻射疊加下，能夠獲得不同的的波束指向和波束寬度。本實(shí)施例的微帶天線的四個金屬通孔相當(dāng)于振子天線，振子天線的輻射方向如圖 5所示，可以看出最大輻射方向?yàn)樗椒较颍鴮?dǎo)體振子的主模最大輻射方向?yàn)樘祉敺较颍?二者垂直，當(dāng)二者的幅度可以相比擬時，二者疊加就可以展寬天線的波束寬度。本實(shí)施例的微帶天線與現(xiàn)有微帶天線的波束寬度比較如圖6所示，其中，方塊標(biāo)識曲線為本實(shí)施例微帶天線的輻射方向圖，三角標(biāo)識曲線為現(xiàn)有微帶天線的輻射方向圖， 可以看出，本實(shí)施例的微帶天線波束寬度比現(xiàn)有微帶天線的波束寬度要大很多，在3dB波束達(dá)到了 170度。本實(shí)施例的微帶天線的駐波比，如圖7所示，在10. 5GHz時駐波比最小?；谏鲜龅奈炀€，本發(fā)明還提供一種提高角度分集效果的方法，如圖8所示， 該方法包括以下幾個步驟步驟101 將導(dǎo)體振子與接地板通過導(dǎo)體器件連接；這里，所述導(dǎo)體振子與接地板之間由介質(zhì)基片間隔；所述介質(zhì)基片的介電常數(shù)可以為4. 5，厚度一般在0. 5 2mm之間，本實(shí)施例選 Imm ；所述導(dǎo)體器件一般為金屬通孔；進(jìn)一步的，所述金屬通孔至少有一個，一般有四個，分別在導(dǎo)體振子四個邊角，金屬通孔深度與介質(zhì)基片厚度相同，如本實(shí)施例的介質(zhì)基片厚度，為Imm ；進(jìn)一步的，所述四個金屬通孔對于導(dǎo)體振子中心對稱，四個金屬通孔的形狀完全相同，孔徑一般在0. 1 Imm之間；進(jìn)一步的，每個導(dǎo)體振子邊角的金屬通孔的中心位置距離邊角的兩邊均為 0. 5mm ；進(jìn)一步的，所述導(dǎo)體振子長邊長度為12mm，寬邊長度為10mm，微帶側(cè)饋傳輸線的長度為5mm ；進(jìn)一步的，本步驟還包括通過調(diào)整所述介質(zhì)基片的厚度改善微帶天線的波束寬度；具體的，通過模擬試驗(yàn)確定微帶天線工作頻率處最大波束寬度時的介質(zhì)基片的厚度。步驟102 通過導(dǎo)體器件激勵起至少一種高次模式的輻射，所述輻射的最大輻射方向偏離天頂方向。通過本發(fā)明的方案，由導(dǎo)體器件激勵起至少一種高次模式的輻射，在不同模式的輻射疊加下，能夠獲得不同的的波束指向和波束寬度，實(shí)現(xiàn)天線方向圖最大輻射方向的變化，而且，將偏離天頂方向的最大輻射方向與導(dǎo)體振子的主模最大輻射方向疊加，能夠展寬天線的波束寬度。
以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種提高角度分集效果的微帶天線，其特征在于，該微帶天線包括導(dǎo)體振子、介質(zhì)基片、接地板、導(dǎo)體器件；其中，導(dǎo)體振子，通過導(dǎo)體器件連接接地板，用于接收方位向的來波；介質(zhì)基片，介于導(dǎo)體振子與接地板之間；接地板，用于提供電路中的地；導(dǎo)體器件，用于激勵起至少一種高次模式的輻射，所述輻射的最大輻射方向偏離天頂方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微帶天線，其特征在于，所述介質(zhì)基片的介電常數(shù)為4.5，厚度在0. 5 2mm之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微帶天線，其特征在于，所述導(dǎo)體器件為金屬通孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微帶天線，其特征在于，所述金屬通孔至少有一個。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微帶天線，其特征在于，所述金屬通孔有四個，分別在導(dǎo)體振子的四個邊角，金屬通孔深度與介質(zhì)基片厚度相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微帶天線，其特征在于，四個金屬通孔對于導(dǎo)體振子中心對稱，四個金屬通孔的形狀完全相同，孔徑在0. 1 Imm之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微帶天線，其特征在于，每個導(dǎo)體振子邊角的金屬通孔的中心位置距離邊角的兩邊均為0. 5mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微帶天線，其特征在于，所述導(dǎo)體振子長邊長度為12mm，寬邊長度為10mm，微帶側(cè)饋傳輸線的長度為5mm。
9.一種提高角度分集效果的方法，其特征在于，該方法包括將導(dǎo)體振子與接地板通過導(dǎo)體器件連接；通過導(dǎo)體器件激勵起至少一種高次模式的輻射，所述輻射的最大輻射方向偏離天頂方向。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述導(dǎo)體器件為金屬通孔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高角度分集效果的微帶天線，包括導(dǎo)體振子、介質(zhì)基片、接地板、導(dǎo)體器件；其中，導(dǎo)體振子，通過導(dǎo)體器件連接接地板，用于接收方位向的來波；介質(zhì)基片，介于導(dǎo)體振子與接地板之間；接地板，用于提供電路中的地；導(dǎo)體器件，用于激勵起至少一種高次模式的輻射，所述輻射的最大輻射方向偏離天頂方向；本發(fā)明同時還公開了一種提高角度分集效果的方法，通過本發(fā)明的方案，實(shí)現(xiàn)了天線方向圖最大輻射方向的變化，并且，將偏離天頂方向的最大輻射方向與導(dǎo)體振子的主模最大輻射方向疊加，能夠展寬天線的波束寬度。
文檔編號H01Q1/38GK102170042SQ20111002813
公開日2011年8月31日 申請日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月26日
發(fā)明者王義春 申請人:中興通訊股份有限公司