專利名稱：寬帶的全向天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求I前序部分的寬帶的全向天線。
背景技術(shù)：
全向天線例如用作室內(nèi)天線。它們是多頻帶的并且優(yōu)選以垂直極化定向進(jìn)行輻射。全向天線為此可具有一個(gè)底板或接地板，其例如可構(gòu)造為片狀的，一個(gè)單極狀輻射器在該底板上成橫向地突出，尤其是垂直于底板地突起。整個(gè)系統(tǒng)通常借助保護(hù)殼體、即天線覆蓋物(天線罩)來(lái)覆蓋。這種類型的全向的且在此垂直極化的天線例如已由EP 1695416B1公開(kāi)。由此公開(kāi)的單極狀輻射器垂直地突出于一個(gè)底板或配重面，該單極狀輻射器與所述底板或配重面 電隔離。所述垂直極化單極狀輻射器在此包括一個(gè)至少近似錐形或截錐形的輻射器區(qū)段(該區(qū)段以其發(fā)散的擴(kuò)展部背離底板或配重面)和/或一個(gè)圓柱形或罐狀輻射器區(qū)段。優(yōu)選首先緊接著配重面的是以其發(fā)散的擴(kuò)展部背離配重面的錐形或截錐形的輻射器區(qū)段，該輻射器區(qū)段隨后過(guò)渡到管狀輻射器區(qū)段中。優(yōu)選的饋電通過(guò)串聯(lián)的線路耦合器進(jìn)行，其構(gòu)造在單極輻射器的中心軸線或?qū)ΨQ軸線中。已證明這種天線類型作為室內(nèi)天線尤為合適，其特點(diǎn)在于大的帶寬，同時(shí)在不同的頻率范圍中運(yùn)行，而且總體上結(jié)構(gòu)很低地構(gòu)造。除了這種上述全向天線外，原則上也已知完全不同的天線類型。例如US 5220337A公開(kāi)了一種定向輻射器，其例如是設(shè)有多個(gè)、在其環(huán)繞的側(cè)壁上在圓周方向上錯(cuò)開(kāi)的縫隙的空心體輻射器的形式，各縫隙隔離地通過(guò)單獨(dú)的同軸電線饋電。由DE 102008003532A1已知一種用于衛(wèi)星接收的天線。該天線包括一個(gè)具有一個(gè)單極狀輻射器的寬帶全向天線，所述單極狀輻射器垂直極化并且從一個(gè)底板或配重面上突起。所述全向天線在此構(gòu)造為雙極化天線，該雙極化天線除了所述垂直極化單極狀輻射器外還包括一個(gè)水平極化輻射器。由出版物“Vu T. A.等人的 UWB Vivaldi Antenna for Impulse RadioBeamforming (用于脈沖無(wú)線電波束成型的UWB維瓦爾第天線),2009國(guó)際國(guó)防科技會(huì)議報(bào)告，第1-5頁(yè)”原則上已知一種寬帶維瓦爾第天線裝置或類似維瓦爾第的天線裝置。所顯示和描述的維瓦爾第天線在此設(shè)有微帶結(jié)構(gòu)。最后,US 4，763，130公開(kāi)了一種具有圓柱形外殼的天線系統(tǒng),其中，在福射器外殼中設(shè)有在圓周方向上彼此錯(cuò)開(kāi)的且彼此平行的以及平行于軸向中心軸線延伸的縫隙，所述縫隙借助在輻射器外殼內(nèi)部延伸的饋電裝置饋電。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種全向天線，其原則上是寬帶的并且相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有更廣泛的適用性且應(yīng)同樣占用較少的結(jié)構(gòu)空間。根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)根據(jù)權(quán)利要求I給出的特征來(lái)解決。從屬權(quán)利要求給出本發(fā)明的有利的方案。可以被認(rèn)為完全意想不到外的是，與傳統(tǒng)的解決方案相比，根據(jù)本發(fā)明的天線提供其它優(yōu)點(diǎn)，而且該天線總體上不需要例如更多的結(jié)構(gòu)空間。與同類單極化圓形輻射器相反，根據(jù)本發(fā)明的天線現(xiàn)在由雙極化圓形輻射器構(gòu)成并為此包括一個(gè)垂直極化的單極狀的輻射器和一個(gè)附加的水平極化的輻射器裝置。根據(jù)本發(fā)明的解決方案以下述方式實(shí)現(xiàn)在垂直極化單極狀輻射器的一個(gè)錐形和/或圓柱形輻射器或輻射器區(qū)段中，在圓周方向上錯(cuò)開(kāi)地設(shè)置在輻射器軸向的縱向方向上延伸的縫隙。這些縫隙允許在通常旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的單極狀輻射器中設(shè)置相應(yīng)的饋電裝置，借此所述縫隙可在產(chǎn)生水平極化輻射方向圖的情況下被饋電。根據(jù)本發(fā)明，這優(yōu)選通過(guò)使用相應(yīng)的耦合銷或耦合線路來(lái)進(jìn)行，其優(yōu)選這樣設(shè)置在中空的、旋轉(zhuǎn)對(duì)稱或至少近似旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的單極狀輻射器內(nèi)部，使得耦合銷或耦合線路在相同的圓周方向上從饋電點(diǎn)延伸出，與所述至少近似旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的單極狀輻射器的外殼中的 縫隙相交。饋電在此優(yōu)選由中心星形分配點(diǎn)在被外殼面環(huán)繞的單極狀輻射器內(nèi)部進(jìn)行。饋電結(jié)構(gòu)在此可構(gòu)造成不同的。例如可(在印刷電路板上)設(shè)置一個(gè)中心饋電點(diǎn)，用于縫隙輻射器的饋電線從該中心饋電點(diǎn)出發(fā)。同樣也可在輻射器內(nèi)部插入一個(gè)管狀或截錐形載體(適配于單極狀輻射器的造型)，在該載體上在利用與單極狀輻射器的導(dǎo)電外殼面電連接的情況下構(gòu)造相應(yīng)的饋電線。在此可實(shí)現(xiàn)不同原理。但也可通過(guò)同軸電纜或任意其它由至少兩個(gè)導(dǎo)體構(gòu)成的導(dǎo)線(雙線線路、微帶、槽線等)進(jìn)行饋電，其中，關(guān)于每個(gè)縫隙的每個(gè)同軸電纜的外導(dǎo)體(一個(gè)導(dǎo)體)導(dǎo)電地(或電容地)連接在該縫隙的一側(cè)上并且與縫隙相交的內(nèi)導(dǎo)體(另一導(dǎo)體)導(dǎo)電地(或電容地)連接在縫隙的另一側(cè)上。此外，用于水平極化輻射器的饋電結(jié)構(gòu)例如可通過(guò)微帶線結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。換句話說(shuō)，優(yōu)選將一個(gè)片狀基底(電介質(zhì))設(shè)置在錐形、截錐形和/或圓柱形的單極狀輻射器內(nèi)部，而且平行于配重面地設(shè)置，在此從一個(gè)中心星形分配點(diǎn)起，徑向饋電線向外部并且在那里分別以相同的圓周方向呈部分圓形地在與圓柱形或截錐形的單極狀輻射器的外殼面隔開(kāi)盡可能小的規(guī)定間距的情況下延伸到終端中，其中部分圓形的線路區(qū)段與縫隙相交并且由此激勵(lì)縫隙。但在一種特別優(yōu)選實(shí)施方式中，作為水平的輻射器裝置建議多重的維瓦爾第天線系統(tǒng)作為用于單極輻射器外殼中的縫隙的饋電結(jié)構(gòu)。維瓦爾第天線涉及已知的“縱向天線”的一種具體例子，而且是“漸變縫隙天線”(TSA)的一種具體例子，其中，縫隙的棱邊或邊緣優(yōu)選從閉合的端部開(kāi)始向其開(kāi)口的端部以定義的指數(shù)公式呈漏斗形擴(kuò)寬。漏斗形擴(kuò)寬的縫隙因此用作輻射元件，縫隙的饋電和激勵(lì)可通過(guò)與縫隙相交的饋電微帶線進(jìn)行。當(dāng)相應(yīng)地選擇饋電裝置的幾何形狀并且適合地確定尺寸時(shí)，可實(shí)現(xiàn)非常寬帶的維瓦爾第天線。在本發(fā)明的范疇中，維瓦爾第天線或其它的尤其是線性漸變的縫隙天線的優(yōu)點(diǎn)在于它們一方面可在結(jié)構(gòu)技術(shù)方面可簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)，可設(shè)置在單極狀輻射器的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的空心體內(nèi)，因此不增大結(jié)構(gòu)高度；并且另一方面其具有優(yōu)選指數(shù)的漏斗形狀、即維瓦爾第天線的不同的輻射方向可直接對(duì)準(zhǔn)單極狀輻射器的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的或近似旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的外殼面結(jié)構(gòu)中的縫隙。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)并且通過(guò)維瓦爾第天線和單極狀輻射器的尤其是圓柱形外殼面的縫隙狀構(gòu)造之間的對(duì)準(zhǔn)，可在避免公差問(wèn)題的情況下實(shí)現(xiàn)特別高的寬頻帶性。至少近似旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的單極狀輻射器的外殼面中的縫隙數(shù)量可選擇不同的?？p隙數(shù)量越多，則水平輻射方向圖越圓形對(duì)稱。優(yōu)選設(shè)置至少三個(gè)或四個(gè)在單極狀輻射器外殼面的圓周方向上延伸的縫隙。縫隙的長(zhǎng)度和寬度可相應(yīng)于需要使用的頻率范圍進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)選縫隙在單極狀輻射器的垂直輻射方向上開(kāi)口地終止，但縫隙尤其在單極狀輻射器尺寸較長(zhǎng)的情況下也可構(gòu)造成閉合的?？p隙結(jié)構(gòu)也可在圓周方向上重復(fù)構(gòu)造，使得其構(gòu)造成U形的、即由雙縫隙構(gòu)成，保留在雙縫隙之間的導(dǎo)電表面可通過(guò)電介支承結(jié)構(gòu)保持，該支承結(jié)構(gòu)例如被插入縫隙中以填充縫隙。也可將單極狀輻射器整體或大部分構(gòu)造在電介質(zhì)物體上，在該物體上設(shè)置相應(yīng)導(dǎo)電的外殼面作為層，由此相應(yīng)的U形雙縫隙可毫無(wú)問(wèn)題地通過(guò)省略導(dǎo)電層區(qū)段來(lái)形成。
垂直極化輻射器裝置的饋電可沿中心軸線、即單極狀輻射器的對(duì)稱軸線進(jìn)行，例如借助一個(gè)用于垂直極化單極狀輻射器的串聯(lián)(電容)的耦合裝置(如DE 10359605B4中所述的)來(lái)進(jìn)行。在此情況下，水平極化輻射器的饋電優(yōu)選借助同軸電纜實(shí)現(xiàn)，該同軸電纜延伸穿過(guò)接地面或配重面中的一個(gè)通孔并且以規(guī)定的電纜長(zhǎng)度在配重面上延伸地設(shè)置，直到該同軸電纜穿過(guò)單極狀輻射器外殼中的另一通孔——在該另一通孔上同軸電纜例如與外殼面導(dǎo)電連接——進(jìn)入輻射器的內(nèi)部空間中，而且直到用于激勵(lì)縫隙的相應(yīng)饋電結(jié)構(gòu)的一個(gè)星形分配點(diǎn)。在通常旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的單極狀輻射器之外延伸的用于水平極化輻射器裝置的同軸饋電線優(yōu)選具有一個(gè)長(zhǎng)度，這樣選擇該長(zhǎng)度，使其不是垂直極化輻射器所用工作波長(zhǎng)的、/2的多倍。但在本發(fā)明范疇中，垂直和水平極化輻射器的饋電也可反過(guò)來(lái)進(jìn)行例如水平極化輻射器的饋電在垂直的中心軸線或?qū)ΨQ軸線上進(jìn)行，而垂直極化單極狀輻射器的饋電在該中心軸線或?qū)ΨQ軸線之外進(jìn)行。


下面借助附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。附圖如下圖I為全向天線的第一種根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的空間圖；圖2為與圖I相比更扁平的空間圖，僅關(guān)于單極狀輻射器，該輻射器具有設(shè)置在輻射器外殼中的縱向縫隙或垂直縫隙；圖3為關(guān)于圖I或2的實(shí)施例的垂直于配重面的示意性軸向橫截面圖；圖4為單極狀輻射器的串聯(lián)(電容)的饋電裝置的局部示意圖；圖5為使用多個(gè)維瓦爾第天線時(shí)第一種根據(jù)本發(fā)明的饋電結(jié)構(gòu)的示意俯視圖；圖6為相應(yīng)于圖5的視圖，但示出圖5中所示的電路板結(jié)構(gòu)或饋電結(jié)構(gòu)的背面；圖7為可與圖3比較的垂直縱向剖面圖，但關(guān)于一種改變的單極狀輻射器；圖8為全向天線的一種改變的實(shí)施例的透視圖，且未顯示配重面；圖9為在同軸的饋電結(jié)構(gòu)的情況下單極狀輻射器I的外殼中的垂直縫隙的局部圖；圖10為一種相對(duì)于圖I改變的使用雙縫隙的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式首先借助圖I至4詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的第一種實(shí)施例。根據(jù)該方案，雙極化的全向天線包括一個(gè)基本上垂直極化的天線裝置1(即一個(gè)基本上垂直極化的輻射器I)和一個(gè)基本上水平極化的天線裝置3 (即一個(gè)基本上水平極化的輻射器裝置3)。在此，整個(gè)天線系統(tǒng)構(gòu)造在一個(gè)底板、基板或接地板5或底面、基面或接地面5上，其在下面有時(shí)也被稱為配重面5或反射器5。在所示實(shí)施例中，該配重面5構(gòu)造成圓形或片狀的。但也可以完全是其它造型。因此配重面5例如可成形為正方形、長(zhǎng)方形、橢圓形等， 概括地說(shuō)也可成形為n邊形等。也可想到配重面的其它實(shí)施方式，例如柵格。垂直極化的天線裝置I主要包括所述單極式的輻射器裝置1，其在所示實(shí)施例中構(gòu)造成空心圓柱形的。換句話說(shuō)，所述垂直極化的單極狀的輻射器I至少近似構(gòu)造為旋轉(zhuǎn)體11，即尤其是作為具有旋轉(zhuǎn)外殼或輻射器外殼Ila的內(nèi)部中空的旋轉(zhuǎn)體11，該旋轉(zhuǎn)體相對(duì)于中心軸線或?qū)ΨQ軸線9旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。為此，旋轉(zhuǎn)體11具有規(guī)定高度H，其大小為從配重面5到圓柱形的單極狀輻射器I的上邊緣13。在所示實(shí)施例中以圓柱形輻射器裝置Ia形式的單極狀輻射器I與接地面或配重面5電隔離，這尤其也可在根據(jù)圖2的非常斜的透視圖以及根據(jù)圖3的軸向垂直剖面圖中看出。由此還可看出，圓柱形輻射器裝置Ia不僅具有圓柱形的輻射器外殼11a，還具有罐狀的、鄰接接地面或配重面5延伸的底部lib。如此構(gòu)造的垂直極化的單極狀或單極式的輻射器裝置I的結(jié)構(gòu)和饋電可如同原則上由DE 10359605B4所公開(kāi)的那樣實(shí)現(xiàn)，該文件的公開(kāi)內(nèi)容全部被引用。由上述在先公開(kāi)可知，例如如圖4所示，在底板5的中心加工一個(gè)凹口 15并且在此固定一個(gè)同軸的插塞連接裝置17，其外導(dǎo)體17a例如與接地面或配重面5電連接并且其內(nèi)導(dǎo)體17b通過(guò)適合的措施(絕緣片)與外導(dǎo)體17a隔離。內(nèi)導(dǎo)體17b在外導(dǎo)體17a內(nèi)穿過(guò)凹口 15并且與在底板5上方延伸一定高度的內(nèi)導(dǎo)體耦合元件19電連接。該耦合元件19優(yōu)選垂直于配重面5的平面延伸。在該耦合元件上套上一個(gè)具有在下部的擴(kuò)寬的貼靠法蘭21a的絕緣套筒21，然后設(shè)有圓柱形輻射器外殼Ila的、構(gòu)成有圓柱形耦合區(qū)段Ilc的、垂直極化的輻射器裝置l、la套在該絕緣套筒上，所述圓柱形輻射器外殼Ila經(jīng)由底部Ilb與圓柱形耦合區(qū)段Ilc導(dǎo)電連接，即電連接。此外，如圖3以橫截面圖簡(jiǎn)化示出，福射器I以其導(dǎo)電的輻射器外殼Ila通過(guò)內(nèi)導(dǎo)體17b饋電，所述內(nèi)導(dǎo)體在與外導(dǎo)體17a電隔離的情況下穿過(guò)該與配重面5連接的外導(dǎo)體17a，由此在配重面5的凹口區(qū)域中形成同軸的插塞連接器17 (如圖3所示)。通常也在內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體之間以及在配重面5和底部Ilb之間設(shè)置絕緣體，借此，輻射器I相對(duì)于配重面5并且內(nèi)導(dǎo)體17b相對(duì)于外導(dǎo)體17a保持隔離。由其余視圖可看出，在所示實(shí)施例中在輻射器裝置I的上邊緣13下方以小的間距D設(shè)置一個(gè)基底或電介質(zhì)23，其用作多個(gè)維瓦爾第天線裝置25的基區(qū)段。所述多個(gè)維瓦爾第天線裝置25構(gòu)成一個(gè)用于向單極狀輻射器I、la的輻射器外殼Ila中的在下面還將詳細(xì)說(shuō)明的縫隙饋電的饋電結(jié)構(gòu)111。
維瓦爾第天線裝置原則上是指“漸變縫隙天線”(TSA)、即擴(kuò)寬的縫隙天線。因此涉及寬帶天線，其作為唯一的輻射元件也用在例如毫米波范圍內(nèi)。這種寬帶天線通?？稍O(shè)在雙側(cè)金屬化的基底23上。在所示實(shí)施例中，電介質(zhì)23構(gòu)造成片狀的并且其直徑等于或略微小于導(dǎo)電的圓柱形外殼Ila的內(nèi)直徑。根據(jù)圖5，在片狀基底23上在圓周方向上等距地設(shè)置四個(gè)維瓦爾第天線25，換句話說(shuō)，它們以90°間距在圓周方向上彼此錯(cuò)開(kāi)地設(shè)置。所述維瓦爾第天線裝置或類似維瓦爾第的天線裝置、概括地說(shuō)“漸變縫隙”天線25包括載體材料或基底23(電介質(zhì)23)，在該載體材料或基底的在朝向配重面5的下側(cè)23a上設(shè)置導(dǎo)電層27，該導(dǎo)電層具有以90°在圓周方向上彼此錯(cuò)開(kāi)的徑向的縫隙狀或槽狀的凹口 29 (參見(jiàn)圖5)。每個(gè)縫隙狀凹口 29開(kāi)始于一個(gè)通常鄰接基底23中心31附近的圓形凹口 33，從四個(gè)圓形的、同樣以90°在圓周方向上錯(cuò)開(kāi)的凹口 33分別延伸出向外部呈漏斗形擴(kuò)寬的縫隙狀結(jié)構(gòu)29，在縫隙狀結(jié)構(gòu)的區(qū)域中基底23不具有導(dǎo)電層。由縫隙狀凹口 29構(gòu) 成的帶狀線29’通過(guò)圓形的自由空間33寬帶地閉合，該圓形的自由空間優(yōu)選約長(zhǎng)為四分之一波長(zhǎng)。在所示實(shí)施例中，向外部漏斗形擴(kuò)寬的縫隙狀凹口 29在徑向方向上延伸、也就是說(shuō)，其優(yōu)選對(duì)稱于穿過(guò)中心31延伸的徑向矢量?？p隙狀凹口 29的限定帶狀線29’的邊緣29’’可為了適配天線的寬頻帶性而不同地構(gòu)造。優(yōu)選帶狀線29’向外部漏斗形地?cái)U(kuò)寬地構(gòu)造，限定帶狀線29’的邊緣29"的曲線變化可遵循指數(shù)函數(shù)。
每個(gè)帶狀線29’的饋電通過(guò)各一個(gè)帶狀饋電線35進(jìn)行，所述帶狀饋電線從處于基底23中心31處的分支點(diǎn)或交叉點(diǎn)37 (星形分支部37)延伸出，該分支點(diǎn)或交叉點(diǎn)被中心軸線或?qū)ΨQ軸線9穿過(guò)。從該分支點(diǎn)或交叉點(diǎn)開(kāi)始，每個(gè)帶狀饋電線35首先以一個(gè)徑向線路區(qū)段35a延伸，該線路區(qū)段在所示實(shí)施例中連接一個(gè)與其垂直延伸的第二線路區(qū)段35b(該線路區(qū)段平行于從中心31出發(fā)的徑向矢量)，以便接著過(guò)渡到再次垂直彎曲的第三線路區(qū)段35c中，該第三線路區(qū)段橫向且優(yōu)選垂直相交于相應(yīng)的帶狀線29’。也可想到其它、例如拱形延伸的饋電線35。重要的是，饋電線從星形點(diǎn)出發(fā)并且與帶狀線29成橫向。為了改善維瓦爾第天線的寬頻帶性，規(guī)定在基底上條狀線形的帶狀線35以相應(yīng)的表面元件35d終止，該表面元件可構(gòu)造成三角形或扇形或類似形狀。各饋電帶狀線35的多次彎曲在圓周方向上分別按相同的方向延伸，因此每個(gè)徑向線路區(qū)段35a在圓周方向上以相同方向連續(xù)地連接下一線路區(qū)段35b等。所述帶狀饋電線35在此設(shè)置在基底23的上側(cè)23b上、即與維瓦爾第天線25的帶狀線29’相反(參見(jiàn)圖6，其中以虛線示出在基底25相反側(cè)上構(gòu)造的帶狀線29’)。通往分支點(diǎn)37的、用于水平天線系統(tǒng)的同軸的饋電線這樣連接，使得同軸電纜41的外導(dǎo)體與基底23下側(cè)23b上的導(dǎo)電層27電連接，而該同軸的電纜連接裝置的內(nèi)導(dǎo)體向上穿過(guò)基底23中的開(kāi)口并且與中心的星形分支點(diǎn)37電連接。從附圖中還可看出，這樣設(shè)置各個(gè)向外部呈漏斗形擴(kuò)寬的帶狀線29’，使得帶狀線的朝向外部的開(kāi)口區(qū)域29a分別與延伸于圓柱形輻射器裝置l、la的外殼Ila中的縫隙43相鄰地終止，由此通過(guò)相應(yīng)維瓦爾第天線或概括地說(shuō)“漸變縫隙”天線25激勵(lì)相應(yīng)的垂直縫隙43。
因此電路板結(jié)構(gòu)或饋電結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在于在電路板或者說(shuō)基底23上，對(duì)于所有縫隙天線或維瓦爾第天線25，產(chǎn)生帶狀線29’的從自由空間33延伸出的帶狀線29’構(gòu)成一個(gè)共同的連續(xù)的金屬化表面27，雖然各個(gè)維瓦爾第天線的金屬化表面也可能分離，但這不是優(yōu)選的。如增加在圓周方向上彼此錯(cuò)開(kāi)地設(shè)置的維瓦爾第天線的數(shù)量，還可進(jìn)一步改善全向輻射特性。換句話說(shuō)，也可在圓周方向上錯(cuò)開(kāi)地設(shè)置2、3或5、6、7等等個(gè)數(shù)的維瓦爾第天線，然后須在相反側(cè)上設(shè)置相應(yīng)更多數(shù)量的饋電線35，它們的各個(gè)饋電線區(qū)段35a、35b、35c在角度上須這樣適配，使得最后的、引起真正饋電的饋電線區(qū)段35c分別相交于對(duì)應(yīng)的縫隙狀凹口 29，即優(yōu)選垂直于縫隙狀凹口的徑向延伸方向?？傊梢赃@樣說(shuō)，具有設(shè)置在電路板23上側(cè)的饋電網(wǎng)絡(luò)的饋電結(jié)構(gòu)111在中心通過(guò)同軸電纜41從下面(經(jīng)由該同軸線纜的內(nèi)導(dǎo)體)饋電，通過(guò)具有作為終端的寬帶端頭的空載微帶線分別向一個(gè)位于電路板下側(cè)上的維瓦爾第天線25 (作為TSA的具體例子)饋電。電場(chǎng)在每個(gè)維瓦爾第天線中從中心向電路板邊緣擴(kuò)寬，其中電場(chǎng)矢量在縫隙中平行于電路板表面。換句話說(shuō)，電場(chǎng)矢量相對(duì)于整個(gè)天線已經(jīng)被水平地極化。該電場(chǎng)又激勵(lì)各個(gè)縫隙43進(jìn)行輻射。
通常這樣構(gòu)造全向天線，使得單極狀輻射器I朝向垂直方向、即配重面水平定向。相應(yīng)地，饋電結(jié)構(gòu)111借助電路板或基底23水平(即平行于配重面和由此垂直于單極狀輻射器)定向，因此從內(nèi)向外優(yōu)選漏斗形擴(kuò)寬的縫隙輻射器(維瓦爾第輻射器)在平行于配重面5的水平面中定向并且由此該輻射器用作水平輻射器。在天線的相應(yīng)另一定向中，相應(yīng)的垂直方向和水平方向根據(jù)天線定向而指向不同方向。換句話說(shuō)，對(duì)于所討論的縫隙天線和/或行波天線，饋電結(jié)構(gòu)或供給結(jié)構(gòu)優(yōu)選設(shè)置在電路板上，借此可從中心點(diǎn)尤其是電容地耦合于縫隙。通過(guò)使用維瓦爾第天線可向縫隙43進(jìn)行雙重的輻射耦合的饋電，即關(guān)于帶狀線29’通過(guò)饋電帶狀線35以及關(guān)于設(shè)置在外殼Ila中的、遠(yuǎn)離配重面5延伸的縫隙43的饋電通過(guò)帶狀線29’。如上所述，用于向維瓦爾第天線元件25饋電的饋電線41可在旋轉(zhuǎn)對(duì)稱且內(nèi)部中空的旋轉(zhuǎn)體11或者說(shuō)輻射器外殼Ila的內(nèi)部Ild中延伸，在此例如所述同軸的饋電電纜41在內(nèi)部Ild中穿過(guò)底部Ilb或垂直極化的天線裝置I的外殼Ila中的一個(gè)孔45和配重面5中的另一孔47到達(dá)配重面5的下側(cè)。在配重面5的下側(cè)上該同軸電纜41可連接到另一同軸的插塞連接器117上。饋電電纜41在輻射器I之外和配重面5上方的區(qū)段41a在此不應(yīng)為垂直極化天線所用的工作波長(zhǎng)的一半的整數(shù)多倍。為完整起見(jiàn)指出，垂直極化單極狀輻射器I的饋電通過(guò)提及的串聯(lián)的(電容)的饋電在天線系統(tǒng)中心進(jìn)行(或按圖3通過(guò)設(shè)置在那里的插塞連接器的中心饋電)并且水平極化輻射器裝置3的饋電通過(guò)與此錯(cuò)開(kāi)的同軸的饋電電纜41進(jìn)行，或者相反地進(jìn)行，使得維瓦爾第天線裝置25在中心通過(guò)一個(gè)沿中心軸線9延伸的同軸電纜饋電，而垂直極化單極狀輻射器裝置I通過(guò)與之徑向錯(cuò)開(kāi)的偏心的同軸電纜饋電。借助圖7以垂直剖面圖示意性示出，單極狀的垂直極化的天線裝置I并非必須由圓柱形的輻射體Ia構(gòu)成，作為替換方案也可由背離配置面延伸的錐形或截錐形的輻射體Ib或優(yōu)選由這樣一個(gè)輻射體構(gòu)成，其與接地面5錯(cuò)開(kāi)地且從其出發(fā)包括一個(gè)錐形擴(kuò)大的第一天線區(qū)段Ib和一個(gè)與該第一天線區(qū)段連接的圓柱形天線區(qū)段la，這原則上由已經(jīng)提到的DE 10359605B4公開(kāi)，該文件的公開(kāi)內(nèi)容完全被引用。由此旋轉(zhuǎn)體11或至少近似旋轉(zhuǎn)體11也被構(gòu)造為特別有效的、垂直極化的單極狀的輻射器。在這種情況下，輻射器外殼Ila中的背離配重面5延伸的縫隙43可完全或部分地構(gòu)造在錐形擴(kuò)大的輻射器Ib或輻射器區(qū)段Ib的高度上，盡管如此有些影響輻射特性。下面詳細(xì)說(shuō)明變型方案。借助圖8示出一種改變的實(shí)施例，其中，垂直極化單極狀輻射器I的圓柱形輻射器或套形輻射器Ia中的垂直縫隙43并非通過(guò)“漸變縫隙”天線裝置(TSA)饋電，而是例如通過(guò)微帶福射稱合器饋電。在該實(shí)施方式中，在構(gòu)造為空心體的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的或類似旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的輻射器I內(nèi)部也設(shè)有一個(gè)基底或電介質(zhì)23，該基底或電介質(zhì)從中心點(diǎn)37起具有一個(gè)微帶饋電線35，其也 包括一個(gè)第一徑向線路區(qū)段35a (該線路區(qū)段從所述星形點(diǎn)37延伸出)并且該第一徑向線路區(qū)段隨后緊鄰輻射器裝置I的類似空心體的圓柱形或截錐形外殼Ila地過(guò)渡到部分圓形的帶狀線區(qū)段35b中，該帶狀線區(qū)段緊鄰輻射器外殼Ila的內(nèi)壁11"延伸并且與設(shè)置在那里的垂直縫隙43相交(優(yōu)選平行于配重面5)。由此，原則上通常可如同在縫隙天線中那樣相應(yīng)激勵(lì)縫隙43。在這種情況下，設(shè)置在垂直極化的天線裝置l、la內(nèi)部11'中的附加的用于水平極化天線裝置的饋電結(jié)構(gòu)111可更深地設(shè)置在環(huán)繞的上邊緣13下方，尤其也因此可使用這樣的垂直縫隙43，其并不在一側(cè)向上開(kāi)口，而是在兩個(gè)方向上閉合、即通過(guò)垂直極化的天線裝置I的外殼區(qū)段限定，因?yàn)樵诟鶕?jù)圖8和9的實(shí)施例中示出圓柱形的垂直極化的天線裝置I的總高度H可大于根據(jù)圖I的實(shí)施例中的總高度。所以與按圖I至7的實(shí)施例不同，縫隙43的縫隙長(zhǎng)度應(yīng)為X/2，而非X/4。與圖8不同，在按圖9的局部放大圖中示出，垂直縫隙43的饋電(與其是閉合還是如按圖I至4的實(shí)施例那樣向上開(kāi)口無(wú)關(guān))不僅可通過(guò)微帶線，而且也可通過(guò)同軸電纜49或任意其它由至少兩個(gè)導(dǎo)體構(gòu)成的導(dǎo)線(雙線線路、微帶、槽線等)進(jìn)行，其中同軸電纜49的外導(dǎo)體49a優(yōu)選在相應(yīng)垂直縫隙前終止并且與圓柱形輻射器I的內(nèi)殼11’電連接，相反內(nèi)導(dǎo)體49b與縫隙43相交并且在橫向方向上伸出于縫隙。借助上面的實(shí)施例示出條狀的、即尤其是矩形的縫隙43、43’。但縫隙也可具有其它形狀。例如縫隙也可構(gòu)造成梯形的或從中間區(qū)段向上和向下梯形地發(fā)散或會(huì)聚等。在此可進(jìn)行不同的修改。但通?？p隙43、43’的中心縱向線這樣設(shè)置在單極狀輻射器I的旋轉(zhuǎn)體11的輻射器外殼Ila中，使得縫隙43的中心縱向線位于一個(gè)垂直于配重面5的垂直平面中，整個(gè)全向天線的中心軸線或?qū)ΨQ軸線9也位于該垂直平面中。最后借助圖10局部示出縫隙43在單極狀輻射器I的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的外殼Ila中也可構(gòu)造成U形的雙縫隙43’，它們分別向上開(kāi)口。相應(yīng)波長(zhǎng)分別與全向天線擬使用的相陪的工作頻率有關(guān)。在此情況下適宜的是，保留在雙縫隙之間的材料區(qū)段Ilx (該材料區(qū)段是金屬化的和/或?qū)щ姷?通過(guò)電氣插入件保持在縫隙43中或者在電介質(zhì)上構(gòu)造整個(gè)結(jié)構(gòu)，在電介質(zhì)中施設(shè)相應(yīng)的導(dǎo)電表面，而且在設(shè)置縫隙或雙縫隙或U形縫隙43、43’的位置上省略導(dǎo)電層。這種全向天線可用于不同的工作頻率或工作頻帶。尤其是在可用的天線總體積中水平和垂直極化天線可使用不同頻率范圍，如果這是有利的話。
根據(jù)單極的直徑選擇縫隙數(shù)量。單極狀輻射器外殼面上的相鄰縫隙之間的間距不應(yīng)過(guò)大、尤其是不能大于、(A為水平極化天線單元使用的工作波長(zhǎng))，以確保水平極化天線的輻射特性的足夠的圓度。所有上述實(shí)施例的共同點(diǎn)在于縫隙43、43’通過(guò)例如同軸電纜形式的、在使用微帶線情況下輻射耦合器形式的或縫隙天線(尤其是維瓦爾第天線)形式的饋電結(jié)構(gòu)111分別 受到單獨(dú)激勵(lì)和饋電。由此，當(dāng)電路板結(jié)構(gòu)和配重面在水平方向定向并且單極狀輻射器朝向垂直方向時(shí)，在相應(yīng)定向下在水平面中實(shí)現(xiàn)線性極化。
權(quán)利要求
1.寬帶的全向天線，其具有以下特征 包括單極狀的輻射器(I，la、Ib)， 所述單極狀的輻射器(1，la、Ib)是垂直極化的， 所述垂直極化的輻射器(I，la、Ib )突出于底板或配重面(5 )， 所述單極狀的輻射器(l，la、lb)具有輻射器外殼(11a)，該輻射器外殼背離底板或配重面(5)延伸， 其特征在于以下進(jìn)一步的特征 所述全向天線構(gòu)造為雙極化天線， 所述雙極化天線不僅包括所述垂直極化的單極狀的輻射器(l，la、lb)，而且包括水平極化的輻射器(3)，所述水平極化的輻射器(3)包括多個(gè)縫隙(43、43’)，這些縫隙在所述垂直極化的單極狀的輻射器(l，la、lb)的輻射器外殼(Ila)中在圓周方向上錯(cuò)開(kāi)地設(shè)置， 在所述垂直極化的單極狀的輻射器(l，la、lb)的內(nèi)部(Ild)設(shè)置用于水平極化的輻射器(3)的饋電裝置(111)，并且 該饋電裝置(111)包括用于多個(gè)縫隙(43、43’)的單獨(dú)的饋電器(111a)，通過(guò)這些單獨(dú)的饋電器單獨(dú)激勵(lì)各相配的縫隙(43、43’)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的天線，其特征在于，在單極狀的輻射器(l，la、lb)的圓周方向上以在圓周方向上的相同的間距錯(cuò)開(kāi)地設(shè)置至少三個(gè)或至少四個(gè)縫隙(43、43’)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2的天線，其特征在于，所述縫隙(43)在垂直極化的單極狀的輻射器(l，la、lb)的輻射器外殼(11)中這樣延伸地設(shè)置，使得所述縫隙分別平行于一個(gè)平面，穿過(guò)天線并且垂直于配重面(5)的對(duì)稱軸線或中心軸線(9)也位于該平面中。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3之一的天線，其特征在于，所述縫隙(43、43’)與底板或配重面(5 )錯(cuò)開(kāi)地、背離底板或配重面(5 )地構(gòu)造在輻射器外殼(11)中，并且所述縫隙在遠(yuǎn)離底板或配重面(5)的一側(cè)上在單極狀的輻射器(l，la、lb)的上邊緣(13)處開(kāi)口地結(jié)束。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的天線，其特征在于，所述縫隙(43、43’)具有約λ/4的長(zhǎng)度。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至3之一的天線，其特征在于，所述縫隙(43、43’)與底板或配重面(5 )錯(cuò)開(kāi)地、背離底板或配重面(5 )地構(gòu)造在輻射器外殼(11)中，并且所述縫隙在遠(yuǎn)離底板或配重面(5)的一側(cè)上與單極狀的輻射器(l，la、lb)的上邊緣(13)相鄰地閉合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的天線，其特征在于，所述縫隙(43)具有約λ/2的長(zhǎng)度。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7之一的天線，其特征在于，所述縫隙(43、43’)在輻射器外殼(11)中呈條狀延伸地構(gòu)造，或優(yōu)選從所述縫隙的中間出發(fā)朝向底板或配重面(5)地或背離底板或配重面的地呈梯形延伸地構(gòu)造。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8之一的天線，其特征在于，所述饋電裝置(111)包括多個(gè)在圓周方向上彼此錯(cuò)開(kāi)地設(shè)置的縫隙天線裝置(TSA)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的天線，其特征在于，所述饋電裝置(111)由多個(gè)關(guān)于天線的中心對(duì)稱軸線(9)在圓周方向上彼此錯(cuò)開(kāi)的維瓦爾第天線裝置或類似維瓦爾第的天線裝置(25)構(gòu)成，或包括這些維瓦爾第天線裝置或類似維瓦爾第的天線裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10的天線，其特征在于，所述維瓦爾第天線裝置或類似維瓦爾第的天線裝置(25)包括基底(23)，在該基底的一側(cè)(23a)上構(gòu)造金屬化的或?qū)щ姷膶?27)，在該金屬化的或?qū)щ姷膶拥膮^(qū)域中設(shè)置在圓周方向上錯(cuò)開(kāi)的、從內(nèi)向外延伸的、縫隙狀的凹口(29)，因此構(gòu)成相應(yīng)的從內(nèi)向外優(yōu)選漏斗形擴(kuò)寬的帶狀線(29’)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的天線，其特征在于，在基底(23)的相反側(cè)(23b)上設(shè)置多個(gè)用于單獨(dú)地向各一個(gè)帶狀線(29’)饋電的饋電線(35)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12的天線，其特征在于，在圓周方向上彼此錯(cuò)開(kāi)地設(shè)置的饋電線(35)從基底(23)上的中心(31)出發(fā)向帶狀線(29’ )延伸并且為此從中心(31)出發(fā)分別包括一個(gè)徑向或近似徑向延伸的第一線路區(qū)段(25a)、一個(gè)成角度連接于第一線路區(qū)段上的第二線路區(qū)段(35b)和優(yōu)選一個(gè)再次與第二線路區(qū)段成角度延伸的第三線路區(qū)段(35c),所述第三線路區(qū)段跨越在基底(23)相反側(cè)(23a)上構(gòu)造的帶狀線(29’)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至13之一的天線，其特征在于，所述帶狀線(29’)與基底(23)的中心(31)相鄰地從優(yōu)選為圓形的自由空間(33 )出發(fā)。
15.根據(jù)權(quán)利要求I至14之一的天線，其特征在于，所述多個(gè)維瓦爾第天線或類似維瓦爾第的天線(25)設(shè)置在一個(gè)平面和/或一個(gè)平行于配重面(5)的平面中、尤其是設(shè)置在水平面中。
16.根據(jù)權(quán)利要求9至15之一的天線，其特征在于，所述饋電線(41)終止于表面元件(35b)中，該表面元件優(yōu)選構(gòu)造成三角形或部分圓形的。
17.根據(jù)權(quán)利要求9至16之一的天線，其特征在于，每個(gè)維瓦爾第天線或類似維瓦爾第的天線(25)的帶狀線(29’)以其開(kāi)口的區(qū)域與單極狀的輻射器(1，la、Ib)的輻射器外殼(11)中的相配的縫隙(43、43’ )相鄰地終止。
18.根據(jù)權(quán)利要求I至8之一的天線，其特征在于，所述饋電裝置(111)包括同軸電纜(49)，該同軸電纜優(yōu)選從中心(31)、從構(gòu)造在那里的分支點(diǎn)(37)出發(fā)延伸并且連接在該分支點(diǎn)上，每個(gè)同軸電纜(49)的外導(dǎo)體(49a)電連接在縫隙(43、43’)的一側(cè)上并且跨越該縫隙(43、43’ )的內(nèi)導(dǎo)體(49b)電連接在相同縫隙(43、43’ )的對(duì)置的另一側(cè)上。
19.根據(jù)權(quán)利要求I至8之一的天線，其特征在于，所述饋電裝置(111)由一個(gè)尤其是以微帶饋電結(jié)構(gòu)形式的輻射耦合系統(tǒng)構(gòu)成，在該輻射耦合系統(tǒng)中，相應(yīng)的饋電線(35)優(yōu)選從分支點(diǎn)(37)出發(fā)這樣設(shè)置，即這些饋電線與單極狀的輻射器(l、la)的輻射器外殼(Ila)中的相配的縫隙(43、43’)緊鄰地、與縫隙(43、43’)相交地經(jīng)過(guò)縫隙。
20.根據(jù)權(quán)利要求I至19之一的天線，其特征在于，所述垂直極化的輻射器(1，la、Ib)在中心通過(guò)底板或配重面(5)中的凹口(15)被饋電。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的天線，其特征在于，所述單極狀的輻射器(l，la、lb)的中心饋電串聯(lián)地和/或電容地進(jìn)行。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的天線，其特征在于，所述底板或配重面(5)具有凹口(15)，同軸的饋電線的內(nèi)導(dǎo)體(17b)穿過(guò)該凹口并且與在底板或配重面(5)上方在一定高度上延伸的內(nèi)導(dǎo)體耦合元件(19)電連接，所述內(nèi)導(dǎo)體耦合元件(19)為了實(shí)現(xiàn)單極狀的輻射器(1，la、lb)的串聯(lián)的和/或電容的饋電被圓柱形的耦合區(qū)段(Ilc)包圍，該耦合區(qū)段與單極狀的輻射器(1，la、Ib)電連接。
23.根據(jù)權(quán)利要求I至22之一的天線，其特征在于，所述水平極化的輻射器(l，la、lb)的饋電通過(guò)同軸導(dǎo)線(41、41a)進(jìn)行，該同軸導(dǎo)線在底板或配重面(5)的朝向垂直和水平極化的輻射器(1、3)的一側(cè)上延伸，而且在底板或配重面(5)中的通孔(47)與輻射器外殼(Ila)中的通孔(45)之間延伸，如此選擇同軸電纜(41a)在該區(qū)域中延伸的長(zhǎng)度，即該長(zhǎng)度不是垂直極化的輻射器的工作頻率的λ/2的整數(shù)多倍。
24.根據(jù)權(quán)利要求I至19之一的天線，其特征在于，所述水平極化的輻射器(3)在中心通過(guò)底板或配重面(1，la、Ib)中的凹口(15)被饋電。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的天線，其特征在于，所述水平極化的輻射器(3)的中心饋電串聯(lián)地或電容地進(jìn)行。
26.根據(jù)權(quán)利要求I至19之一、24或25的天線，其特征在于，所述垂直極化的輻射器(I,IaUb)的饋電通過(guò)同軸導(dǎo)線(41、41a)進(jìn)行，該同軸導(dǎo)線在底板或配重面(5)的朝向垂直和水平極化的輻射器(1、3)的一側(cè)上延伸，而且在底板或配重面(5)中的通孔(47)與輻射器外殼(Ila)中的通孔(45)之間延伸，如此選擇該同軸電纜(41a)在該區(qū)域中延伸的長(zhǎng)度，即該長(zhǎng)度不是垂直極化的輻射器的工作頻率的λ/2的整數(shù)多倍。
27.根據(jù)權(quán)利要求I至26之一的天線，其特征在于，所述單極狀的輻射器(l，la、lb)包括至少近似錐形或截錐形的輻射器區(qū)段(11)和/或圓柱形或罐狀的輻射器區(qū)段(11 )，所述至少近似錐形或截錐形的輻射器區(qū)段以其發(fā)散的擴(kuò)展部背離底板或配重面(5)地定向。
全文摘要
一種改進(jìn)的寬帶的全向天線，其特征在于下述特征所述全向天線構(gòu)造為雙極化天線，所述雙極化天線不僅包括垂直極化單極狀的輻射器(1，1a、1b)，而且包括水平極化輻射器(3)，所述水平極化輻射器(3)包括縫隙(43、43')，它們?cè)O(shè)置在垂直極化的單極狀的輻射器(1，1a、1b)的輻射器外殼(11a)中并在圓周方向上錯(cuò)開(kāi)，在垂直極化的單極狀的輻射器(1，1a、1b)的內(nèi)部(11d)設(shè)置用于水平極化輻射器(3)的饋電裝置(111)，并且該饋電裝置(111)包括用于多個(gè)縫隙(43、43')的單獨(dú)的饋電器(111a)，借此單獨(dú)地激勵(lì)各相配的縫隙(43、43')。
文檔編號(hào)H01Q13/16GK102804501SQ201180014407
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月18日
發(fā)明者T·黑費(fèi)萊, M·施托勒 申請(qǐng)人:凱瑟雷恩工廠兩合公司