專(zhuān)利名稱(chēng):平的孔徑耦合的天線(xiàn)單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天線(xiàn)單元，特別是用于移動(dòng)通訊的基站天線(xiàn)中的天線(xiàn)單元。
背景技術(shù)：
這樣的天線(xiàn)單元以前從例如美國(guó)5030961號(hào)書(shū)(Tsao)和Electronic Letters雜志1994年30卷第22期中第1814-1815頁(yè)上的一篇文章(Yamazaki)就知道。為了獲得相當(dāng)寬的頻帶寬度和兩個(gè)通道之間高度隔離的雙極化，一直需要在一個(gè)平面饋電網(wǎng)絡(luò)中安裝一種空氣橋(如Tsao所提出的)，或者配置兩塊由接地平面層分隔開(kāi)的不同的介質(zhì)板(如由yamazaki提出的)。這些措施牽涉到設(shè)計(jì)技術(shù)和制造方面的嚴(yán)重雜亂或由于這兩塊帶有相關(guān)的饋電網(wǎng)絡(luò)的單獨(dú)的介質(zhì)板而使費(fèi)用增多。

發(fā)明內(nèi)容
由于這一背景，本發(fā)明的主要目標(biāo)是提供一種較簡(jiǎn)單和價(jià)格較低廉的天線(xiàn)單元，同時(shí)保持和板對(duì)中的十字形孔徑的優(yōu)點(diǎn)。特別是，一個(gè)具體目標(biāo)是提供一種具有帶一個(gè)相關(guān)饋電網(wǎng)絡(luò)的單個(gè)介質(zhì)板的天線(xiàn)結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的這種結(jié)構(gòu)，盡管饋電網(wǎng)絡(luò)是在一個(gè)平面的位置中伸展，這種結(jié)構(gòu)使得有可能避免在各個(gè)饋電線(xiàn)之間有任何交叉點(diǎn)。
按照本發(fā)明，這些目標(biāo)是如此達(dá)到的，即多層結(jié)構(gòu)包含有單獨(dú)一個(gè)裝有平面型饋電網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)板，而該饋電網(wǎng)絡(luò)有一個(gè)帶有在孔徑中心的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)伸出的一對(duì)饋電線(xiàn)的第一饋電元件和一個(gè)帶有不對(duì)稱(chēng)地位于所述的孔徑中心的一側(cè)但和所述的第一饋電元件不相交的單獨(dú)一根饋電線(xiàn)的第二饋電元件，此兩個(gè)饋電元件的方向和尺寸被選擇得使得能分別從一個(gè)相應(yīng)的微波通道激發(fā)每一個(gè)縫隙。
關(guān)鍵的一點(diǎn)是只有一個(gè)饋電元件相對(duì)于該十字形孔徑的中心對(duì)稱(chēng)而另一個(gè)饋電元件不對(duì)稱(chēng)的這種結(jié)構(gòu)，其中盡管饋電網(wǎng)絡(luò)是在一個(gè)平面的位置中伸展，這種結(jié)構(gòu)使得有可能避免在各個(gè)饋電線(xiàn)之間有任何交叉點(diǎn)。由于不對(duì)稱(chēng)的饋電布線(xiàn)結(jié)構(gòu)，不可能使相關(guān)的縫隙實(shí)現(xiàn)完全均衡的激發(fā)。然而結(jié)果表明，在此縫隙中的被激發(fā)范圍的不均衡度可能被限制在一個(gè)可以接受的程度，特別是如果一個(gè)饋電元件位于離該孔徑中心很近的話(huà)，最好離該中心比被分成兩根饋電線(xiàn)的對(duì)稱(chēng)饋電元件更近。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方向，提供了一種平的、孔徑耦合的天線(xiàn)單元，包含有一種多層結(jié)構(gòu)，所述多層結(jié)構(gòu)帶有一個(gè)安裝在一個(gè)介質(zhì)層上的輻射板、一個(gè)具有相對(duì)于連接片位于中心的帶兩個(gè)交叉縫隙的十字形孔徑的導(dǎo)電接地平面層，和一個(gè)裝有饋電網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)板，該饋電網(wǎng)絡(luò)經(jīng)饋電元件和所述的十字形孔徑向所述的板饋送微波能量，以使該板產(chǎn)生一種雙極化微波束從天線(xiàn)單元傳播出去，該種天線(xiàn)單元的特征在于，所述的多層結(jié)構(gòu)包含有單獨(dú)一個(gè)介質(zhì)板，該介質(zhì)板裝有一個(gè)平面饋電網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)具有一個(gè)第一饋電元件，該第一饋電元件帶有一對(duì)在該孔徑中心的每一側(cè)對(duì)稱(chēng)伸展的饋電線(xiàn)，和一個(gè)帶有單獨(dú)一根饋電線(xiàn)的第二饋電元件，該單根饋電線(xiàn)不對(duì)稱(chēng)地位于所述的孔徑中心的一側(cè)而不和所述的第一饋電元件交叉，該兩個(gè)饋電元件的方向和尺寸被選取使之能分別從相應(yīng)的微波通道激發(fā)縫隙中的每一個(gè)。
這些以及其他的特征將出現(xiàn)在下面的詳細(xì)敘述中。



現(xiàn)在將參考表示本發(fā)明的一個(gè)較好的實(shí)施例的各圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
圖1是表示按照本發(fā)明的一種天線(xiàn)單元的分解透視圖；圖2是表示該兩種饋電元件和圖1中表示的十字型孔徑的平面視圖(從上方)；以及圖3是表示雙極化微波的回波損耗(return loss)和該兩個(gè)通道間的隔離度的示意圖。
具體實(shí)施方式
圖1中示意表示的天線(xiàn)單元包含有一種多層結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)包含有一個(gè)較厚的上介質(zhì)層1，上介質(zhì)層1上備有一個(gè)矩形板2，此板構(gòu)成該天線(xiàn)單元的輻射部件；包含有一個(gè)具有和板2對(duì)齊位置的位于中心的十字形孔徑4的導(dǎo)電的接地平面層3，和一個(gè)低電介質(zhì)的較薄的板或基底5，在基底5的下面，也就是離開(kāi)十字形孔徑4的一側(cè)處具有呈平面布置的饋電網(wǎng)絡(luò)6，以保證該網(wǎng)絡(luò)和十字形孔徑之間有相應(yīng)于板5的厚度的距離。
在表示出的例子中，上層1的厚度約為15mm并用Rohacell(羅哈塞爾)泡沫材料制成。板2由鋁箔制造，厚度為50μm而大小為54×50mm。
十字形孔徑4處于板2之下的中央，它由在板2下面位于中心的點(diǎn)4c處相交的兩條相互垂直的縫隙4a、4b組成。一條縫隙4a和該板的長(zhǎng)邊一樣長(zhǎng)，即為54mm，而另一條縫隙4b比該板的短邊要短一些，為44mm。每條縫隙4a、4b寬為2mm。也可以比較圖2，其中的矩形形狀對(duì)應(yīng)于板2。
表示在圖1和圖2中的饋電網(wǎng)絡(luò)6由在板5的底面處分布在單一平面內(nèi)的微帶線(xiàn)組成。板5由一種介電材料(DiClad(迪克萊德))制造且厚度為0.7mm，這相當(dāng)于該饋電網(wǎng)絡(luò)和十字型孔徑4之間的距離。
該饋電網(wǎng)絡(luò)6包含有兩個(gè)饋電元件7和8，這些元件被選定位置和尺寸，以便激發(fā)相應(yīng)孔隙4b、4a中的電場(chǎng)，這時(shí)每個(gè)饋電元件和該天線(xiàn)單元的兩個(gè)雙極化微波通道中相應(yīng)的一個(gè)相關(guān)聯(lián)。
第一個(gè)饋電元件7按已知的方式被設(shè)計(jì)為具有一種叉狀外形，包含有從一個(gè)公共饋電線(xiàn)7c(50Ω)分支出去的兩個(gè)平行的微帶線(xiàn)7a、7b(每個(gè)100Ω)。自由末端部分或抽頭7aa和7bb在過(guò)了相關(guān)的縫隙4b以后各伸長(zhǎng)約15mm的一段距離。如圖2中清楚表示的，饋電線(xiàn)7a、7b相對(duì)于通過(guò)中心點(diǎn)4c(沿縫隙4a方向)的軸線(xiàn)為對(duì)稱(chēng)的。同樣由此可知，末端部分7aa、7bb向一側(cè)彎曲，因而能保證得到希望的阻抗匹配。
另一方面，第二個(gè)饋電元件8(50Ω)為不對(duì)稱(chēng)布置在中心點(diǎn)4c一側(cè)、離該點(diǎn)一段距離處。這樣一來(lái)，縫隙4a只有一路支線(xiàn)被饋給了微波能量。但是，到板2的耦合也足以獲得該相關(guān)通道的良好工作。第二根饋電線(xiàn)8在它的靠近縫隙4a的有效部分8a被向中心點(diǎn)4c移進(jìn)。這樣，8a部分位置比饋電線(xiàn)7a、7b更靠近中心點(diǎn)4c，并在它們之間伸展而不相接觸。在這個(gè)有效部分8a，饋電線(xiàn)伸過(guò)相關(guān)縫隙4a約7mm距離。
因此，各個(gè)饋電線(xiàn)7a、7b、8都位于一個(gè)公共的平面內(nèi)，且不在任何點(diǎn)相互交叉或接觸。這使得該種設(shè)計(jì)方法和制造相當(dāng)容易。當(dāng)然，只單獨(dú)提供一個(gè)帶有相關(guān)饋電網(wǎng)絡(luò)6的介質(zhì)板5和目前通常使用的雙饋電網(wǎng)絡(luò)相比將大大節(jié)約費(fèi)用。
多次實(shí)際檢測(cè)表明，如上所描述的一種天線(xiàn)單元在兩個(gè)通道中的有效輻射功率以及它們之間的良好隔離方面有著出色的性能。圖3中表示的示意圖說(shuō)明對(duì)兩個(gè)通道(S11、S22)都大于19dB的回波損耗和在1.85-1.99GHz頻帶(即個(gè)人通信業(yè)務(wù)(PCS)帶)中約達(dá)35dB的隔離度。
以上描述的天線(xiàn)單元可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)行改動(dòng)。例如，饋電線(xiàn)不一定要是微帶線(xiàn)，而可以是常規(guī)的帶有中心導(dǎo)體和外層屏蔽的且導(dǎo)體和屏蔽被焊接和相關(guān)縫隙的相對(duì)邊緣相接觸的同軸電纜。當(dāng)然，在一個(gè)天線(xiàn)單元中也可以疊加多于一個(gè)的輻射板。
權(quán)利要求
1.一種平的、孔徑耦合的天線(xiàn)單元，包含有一種多層結(jié)構(gòu)，所述多層結(jié)構(gòu)帶有一個(gè)安裝在一個(gè)介質(zhì)層上的輻射板、一個(gè)具有相對(duì)于連接片位于中心的帶兩個(gè)交叉縫隙的十字形孔徑的導(dǎo)電接地平面層，和一個(gè)裝有饋電網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)板，該饋電網(wǎng)絡(luò)經(jīng)饋電元件和所述的十字形孔徑向所述的板饋送微波能量，以使該板產(chǎn)生一種雙極化微波束從天線(xiàn)單元傳播出去，該種天線(xiàn)單元的特征在于，所述的多層結(jié)構(gòu)包含有單獨(dú)一個(gè)介質(zhì)板，該介質(zhì)板裝有一個(gè)平面饋電網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)具有一個(gè)第一饋電元件，該第一饋電元件帶有一對(duì)在該孔徑中心的每一側(cè)對(duì)稱(chēng)伸展的饋電線(xiàn)，和一個(gè)帶有單獨(dú)一根饋電線(xiàn)的第二饋電元件，該單根饋電線(xiàn)不對(duì)稱(chēng)地位于所述的孔徑中心的一側(cè)而不和所述的第一饋電元件交叉，該兩個(gè)饋電元件的方向和尺寸被選取使之能分別從相應(yīng)的微波通道激發(fā)縫隙中的每一個(gè)。
2.如權(quán)利要求
1中所述的天線(xiàn)單元，其中所述的第二饋電元件的位置比所述的第一饋電元件距所述的孔徑中心更近。
3.如權(quán)利要求
1中所述的天線(xiàn)單元，其中所述的第一饋電元件的兩根饋電線(xiàn)伸展時(shí)相互平行并垂直于相關(guān)縫隙。
4.如權(quán)利要求
3中所述的天線(xiàn)單元，其中所述的兩根饋電線(xiàn)為直線(xiàn)并由包括作為所述的網(wǎng)絡(luò)中的一根相關(guān)通道的線(xiàn)的分支接出。
5.如權(quán)利要求
2或3所述的天線(xiàn)單元，其中所述的第二饋電元件的單根饋電線(xiàn)位置在所述的第一饋電元件的饋電線(xiàn)的末端部分(7aa、7bb)之間但離開(kāi)該各末端部分有一定距離處。
6.如權(quán)利要求
1中所述的天線(xiàn)單元，其中所述的平面饋電網(wǎng)絡(luò)由多條微帶線(xiàn)組成，所述多條微帶線(xiàn)設(shè)置在所述介質(zhì)板的離開(kāi)所述接地平面層的一面上。
7.如權(quán)利要求
6中所述的天線(xiàn)單元，其中所述的第一和第二饋電元件的各根饋電線(xiàn)都有伸過(guò)相關(guān)的縫隙相交的點(diǎn)離該點(diǎn)一定距離處的末端線(xiàn)頭部分。
8.如權(quán)利要求
7中所述的天線(xiàn)單元，其中所述的各末端線(xiàn)頭部分在所述的饋電網(wǎng)絡(luò)所規(guī)定的平面內(nèi)被彎折一個(gè)角度。
專(zhuān)利摘要
一種相當(dāng)平展的孔徑耦合天線(xiàn)單元，由一種多層結(jié)構(gòu)組成，此多層結(jié)構(gòu)帶有被安置在一個(gè)介質(zhì)層(1)上的一個(gè)輻射板(2)、一個(gè)帶有兩個(gè)交叉縫隙(4a、4b)的具有位于該板中心的十字形孔徑(4)的導(dǎo)電接地平面層(3)、和一個(gè)裝有饋電網(wǎng)絡(luò)(6)的介質(zhì)板。該饋電網(wǎng)絡(luò)用于經(jīng)饋電元件(7、8)和所述的十字形孔徑(4)向所述的板饋給微波能量，以使該板能產(chǎn)生一種雙極化的微波束從該天線(xiàn)單元傳播出去。該多層結(jié)構(gòu)包含有單獨(dú)一個(gè)裝有一個(gè)平面饋電網(wǎng)絡(luò)(6)的介質(zhì)板(5)。該饋電網(wǎng)絡(luò)具有一個(gè)帶有在該孔徑中心(4c)的每一側(cè)對(duì)稱(chēng)伸展的一對(duì)饋電線(xiàn)的第一饋電元件(7)，和帶有不對(duì)稱(chēng)位于所述的孔徑中心一側(cè)且和所述的第一饋電元件不相交的單獨(dú)一根饋電線(xiàn)的一個(gè)第二饋電元件(8)。此二饋電元件(8、7)的方向和尺寸被選擇得能分別從相應(yīng)的微波通道激發(fā)縫隙(4a、4b)中的每一個(gè)。
文檔編號(hào)H01Q5/00GKCN1126192SQ98802015
公開(kāi)日2003年10月29日 申請(qǐng)日期1998年1月16日
發(fā)明者比喬恩·林德馬克 申請(qǐng)人:奧根公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan