多輸入多輸出天線及其寬帶偶極子輻射元件的制作方法
【專利摘要】一種天線，包括：接地平面；形成在接地平面上的介質(zhì)基板；位于介質(zhì)基板上的寬帶雙極化偶極子輻射元件；水平極化偶極子輻射元件，位于介質(zhì)基板上鄰近于寬帶雙極化偶極子輻射元件并且具有平行于與寬帶雙極化偶極子輻射元件相交的第一軸線的突起；豎直極化偶極子輻射元件，位于介質(zhì)基板上鄰近于寬帶雙極化偶極子輻射元件并且具有平行于與寬帶雙極化偶極子輻射元件相交且與第一軸線正交的第二軸線的突起；以及用于對寬帶雙極化輻射元件、豎直極化偶極子輻射元件和水平極化偶極子輻射元件進(jìn)行饋電的饋電網(wǎng)絡(luò)。
【專利說明】多輸入多輸出天線及其寬帶偶極子輻射元件
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]對于2012 年3月 19 日提交的題目為 “WIDEBAND UNIDIRECT1NAL ANTENNAWITH DUAL LINEAR SLANT±45 ° POLARIZAT1N AND EXCELLENT ELECTRICALCHARACTERISTICS(具有±45°雙線性傾斜和良好的電氣特性的寬帶單向天線)”的美國臨時專利申請61/612，442以及于2012年12月28日提交的題目為“BROADBAND, DUALPORT, DUAL POLARIZED INDOOR AND/OR OUTDOOR WALL MOUNT ANTENNA (寬帶、雙端口、雙極化室內(nèi)和/或室外壁掛天線)”的美國臨時專利申請61/746，688進(jìn)行了參照，其公開內(nèi)容通過引用合并到本文中，并且依據(jù)37CFR 1.78(a) (4)和(5) (i)要求其優(yōu)選權(quán)。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明總體上涉及天線，更具體地，涉及多輸入多輸出(MMO)天線。

【背景技術(shù)】
[0004]下面的專利文獻(xiàn)被認(rèn)為代表本領(lǐng)域的當(dāng)前狀態(tài):
[0005]美國專利:7，259，728;7，202，829 以及 6，229，495。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種雙極化雙頻帶MMO天線以及一種特別地適合于包含在該天線中的寬帶偶極子輻射元件。
[0007]因而，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供了一種天線，包括:接地平面；形成在該接地平面上的介質(zhì)基板；位于該介質(zhì)基板上的寬帶雙極化偶極子輻射元件；水平極化偶極子輻射元件，該水平極化偶極子輻射元件位于介質(zhì)基板上鄰近于寬帶雙極化偶極子輻射元件并且具有平行于與寬帶雙極化偶極子輻射元件相交的第一軸線的突起；豎直極化偶極子輻射元件，該豎直極化偶極子輻射元件位于介質(zhì)基板上鄰近于寬帶雙極化偶極子輻射元件并且具有平行于與寬帶雙極化偶極子輻射元件相交且與第一軸線正交的第二軸線的突起；以及用于對寬帶雙極化偶極子輻射元件、豎直極化偶極子輻射元件和水平極化偶極子輻射元件進(jìn)行饋電的饋電網(wǎng)絡(luò)。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，寬帶雙極化偶極子輻射元件包括:四重輻射片，該四重輻射片在第一極化處操作為第一偶極子對以及在第二極化處操作為第二偶極子對，第一偶極子對和第二偶極子對中的每個偶極子包括四重輻射片中的兩個輻射片；以及用于對第一偶極子對和第二偶極子對進(jìn)行饋電的饋電布置，該饋電布置包括通電地連接至包括每個偶極子的兩個輻射片中的一個輻射片的饋電線以及通電地連接至包括每個偶極子的兩個輻射片中的另一輻射片的平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器。
[0009]優(yōu)選地，寬帶雙極化偶極子輻射元件在±45°處被極化。
[0010]優(yōu)選地，水平極化偶極子輻射元件位于平行于第一軸線，并且豎直極化偶極子輻射元件位于平行于第二軸線。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，寬帶雙極化偶極子輻射元件操作地用于在高頻帶進(jìn)行輻射。
[0012]優(yōu)選地，水平極化偶極子輻射元件和豎直極化偶極子輻射元件操作地用于在低頻帶進(jìn)行輻射。
[0013]優(yōu)選地，高頻帶包括1700MHz至2700MHz之間的頻率。
[0014]優(yōu)選地，低頻帶包括690MHz至960MHz之間的頻率。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施例，介質(zhì)基板通電地連接至接地平面。
[0016]優(yōu)選地，介質(zhì)基板包括印刷電路板基板。
[0017]優(yōu)選地，饋電網(wǎng)絡(luò)形成在印刷電路板基板的下側(cè)上。
[0018]優(yōu)選地，接地平面包括具有從其延伸的多個延長帶的托盤。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的再一優(yōu)選實(shí)施例，饋電網(wǎng)絡(luò)在第一端口和第二端口處接收輸入信號。
[0020]優(yōu)選地，第一端口和第二端口連接至同軸電纜。
[0021]優(yōu)選地，饋電網(wǎng)絡(luò)包括至少第一雙工器和第二雙工器。
[0022]優(yōu)選地，四重輻射片由偶極子干支承，偶極子干具有包括第一肋部、第二肋部、第三肋部和第四肋部的X形配置。
[0023]優(yōu)選地，饋電布置包括:形成在第一肋部的第一側(cè)的第一微帶饋電線以及形成在第一肋部的相對的第二側(cè)的第一平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器；形成在第二肋部的第一側(cè)的第二微帶饋電線以及形成在第二肋部的相對的第二側(cè)的第二平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器；形成在第三肋部的第一側(cè)的第三微帶饋電線以及形成在第三肋部的相對的第二側(cè)的第三平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器；以及形成在第四肋部的第一側(cè)的第四微帶饋電線以及形成在第四肋部的相對的第二側(cè)的第四平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例還提供一種寬帶雙極化偶極子輻射元件，該寬帶雙極化偶極子輻射元件包括:四重輻射片，該四重輻射片在第一極化處操作為第一偶極子對以及在第二極化處操作為第二偶極子對，第一偶極子對和第二偶極子對中的每個偶極子包括四重輻射片中的兩個輻射片；以及用于對第一偶極子對和第二偶極子對進(jìn)行饋電的饋電布置，該饋電布置包括通電地連接至包括每個偶極子的兩個輻射片中的一個輻射片的饋電線以及通電地連接至包括每個偶極子的兩個輻射片中的另一輻射片的平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器。
[0025]優(yōu)選地，第一極化和第二極化包括±45°的極化。
[0026]優(yōu)選地，第一偶極子對和第二偶極子對操作地用于在1700MHz至2700MHz的高頻帶進(jìn)行輻射。
[0027]優(yōu)選地，四重輻射片由偶極子干支承，偶極子干具有包括第一肋部、第二肋部、第三肋部和第四肋部的X形配置。
[0028]優(yōu)選地，饋電布置包括:形成在第一肋部的第一側(cè)的第一微帶饋電線以及形成在第一肋部的相對的第二側(cè)的第一平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器；形成在第二肋部的第一側(cè)的第二微帶饋電線以及形成在第二肋部的相對的第二側(cè)的第二平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器；形成在第三肋部的第一側(cè)的第三微帶饋電線以及形成在第三肋部的相對的第二側(cè)的第三平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器；以及形成在第四肋部的第一側(cè)的第四微帶饋電線以及形成在第四肋部的相對的第二側(cè)的第四平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]通過結(jié)合附圖進(jìn)行的以下詳細(xì)描述將更充分地明白和理解本發(fā)明，在附圖中:
[0030]圖1為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造和操作的天線的示意圖；
[0031]圖2A、圖2B和圖2C為圖1中示出的類型的天線的簡化的相應(yīng)的第一透視圖、第二透視圖和俯視圖；
[0032]圖3為在圖1至圖2C中示出的類型的天線中使用的輻射元件的簡化的擴(kuò)展圖；
[0033]圖4A、圖4B、圖4C、圖4D和圖4E是圖3中示出的類型的輻射元件的5個替代實(shí)施例的簡化的俯視圖；以及
[0034]圖5A、圖5B、圖5C和圖是分別示出了圖3中示出的類型的輻射元件的E-平面輻射模式和H-平面輻射模式的簡化圖。

【具體實(shí)施方式】
[0035]現(xiàn)參照圖1，圖1為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造和操作的天線的示意圖。
[0036]如從圖1中看到的那樣，提供一種天線100。天線100優(yōu)選地為室內(nèi)型天線并且特別優(yōu)選地適于安裝在墻壁102上。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，根據(jù)天線100的操作要求，天線100可以可替代地適于安裝在各種室內(nèi)和/或室外表面上。
[0037]如在放大部104處最佳觀察到的，天線100包括接地平面106。寬帶偶極子輻射單元108優(yōu)選地位于該接地平面106上。寬帶偶極子輻射單元108優(yōu)選地操作用于發(fā)送具有傾斜的±45°極化的雙極化信號。因此，寬帶偶極子輻射單元108可以被稱為寬帶雙極化偶極子輻射元件108。
[0038]水平極化偶極子輻射元件114優(yōu)選地位于接地平面106上鄰近于雙極化偶極子輻射元件108并且具有與第一軸線115平行的突起，該第一軸線115優(yōu)選地與寬帶雙極化偶極子輻射元件108相交。豎直極化偶極子輻射元件116優(yōu)選地位于接地平面106上鄰近于雙極化偶極子輻射元件108并且具有與第二軸線117平行的突起，該第二軸線117優(yōu)選地與寬帶雙極化偶極子輻射元件108相交并且與第一軸線115正交。此處，通過示例，看到水平極化偶極子輻射元件114和豎直極化偶極子輻射元件116分別位于平行于第一軸線115和第二軸線117。
[0039]在天線100的操作中，雙極化偶極子輻射元件108優(yōu)選地在1700MHz至2700MHz的高頻帶進(jìn)行輻射并且水平極化偶極子輻射元件114和豎直極化偶極子輻射元件116優(yōu)選地在690MHz至960MHz的低頻帶進(jìn)行輻射。應(yīng)當(dāng)理解的是，因此天線100通過±45°雙極化偶極子輻射元件108、水平極化偶極子輻射元件114和豎直極化偶極子輻射元件116的同時相應(yīng)的操作來構(gòu)成能夠同時輻射高頻傾斜的±45°射頻(RF)信號以及低頻豎直極化RF信號和低頻水平極化RF信號的雙頻帶雙極化天線。由于他們的互相正交的極化，因此水平極化偶極子輻射元件114和豎直極化偶極子輻射元件116不相關(guān)，使得天線100特別很好地適合于MMO應(yīng)用。
[0040]還應(yīng)當(dāng)理解的是，水平極化偶極子輻射元件114和豎直極化偶極子輻射元件116的配置僅是示例性的并且水平極化偶極子輻射元件和豎直極化偶極子輻射元件的各種其他的配置和布置也是可以的，只要水平極化偶極子輻射元件114和豎直極化偶極子輻射元件116被定位成使得具有平行于與雙極化偶極子輻射元件108相交的正交軸線115和117的相應(yīng)的突起。
[0041]在圖1所示的天線100的優(yōu)選實(shí)施例中，觀察到接地平面106包括接地托盤118，該接地托盤118具有優(yōu)選地被布置在其上并且與其通電地連接的介質(zhì)基板120。介質(zhì)基板120優(yōu)選地為優(yōu)選地適于與其整體地形成饋電網(wǎng)絡(luò)(未示出)的印刷電路板(PCB)基板。
[0042]接地托盤118和介質(zhì)基板120的結(jié)構(gòu)和布置為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的特定特征并且在天線100的操作中產(chǎn)生了幾個明顯的優(yōu)點(diǎn)。
[0043]接地托盤118的尺寸、形狀和位置用于控制輻射模式以及雙極化偶極子輻射元件108、水平極化偶極子輻射元件114和豎直極化偶極子輻射元件116在他們相應(yīng)的操作的高頻帶和低頻帶中的隔離。在本發(fā)明的特別優(yōu)選的實(shí)施例中，接地托盤118包括從其延伸的多個延長帶122。延長帶122有助于天線100的均勻波束模式的定形并且提高操作的低頻帶中的隔離。由于介質(zhì)基板120與接地托盤118之間的通電地連接，操作的低頻帶中的隔離進(jìn)一步被改進(jìn)。
[0044]相對于雙極化偶極子輻射元件108、水平極化偶極子輻射元件114和豎直極化偶極子輻射元件116的接地托盤118的上述布置通過雙極化偶極子輻射元件108、水平極化偶極子輻射元件114和豎直極化偶極子輻射元件116而導(dǎo)致均衡的、均勻的、定向的和多樣化極化的輻射模式。這樣的輻射模式使得天線100特別很好地適合于部署為墻壁安裝類型的天線，如通過圖片呈現(xiàn)的RF波束124所表示的。
[0045]由于雙極化偶極子輻射元件108、水平極化偶極子輻射元件114和豎直極化偶極子輻射元件116的均衡的、均勻的且很好隔離的波束模式，天線100可以以高RF數(shù)據(jù)吞吐率以及最小的衰減效應(yīng)和散射效應(yīng)服務(wù)于多個用戶，例如，用戶126、128和130。此外，由于雙極化偶極子輻射元件108、水平極化偶極子輻射元件114和豎直極化偶極子輻射元件116彼此很接近地安裝在通過接地托盤118形成的單個平臺上，因此與傳統(tǒng)的MMO天線相比，天線100非常緊湊并且制造起來相對簡單、廉價。
[0046]雙極化偶極子輻射元件108和水平極化偶極子輻射元件114優(yōu)選地在與第一同軸電纜132連接的第一端口處接收具有第一極化的RF輸入信號，并且雙極化偶極子輻射元件108和豎直極化偶極子輻射元件116優(yōu)選地在與第二同軸電纜134連接的第二端口處接收具有第二極化的RF輸入信號。下面參照圖2A至圖3闡述通過其優(yōu)選地饋電雙極化偶極子輻射元件108、水平極化偶極子輻射元件114和豎直極化偶極子輻射元件116的饋電布置的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。
[0047]天線100可以可選擇地由罩件136容納，罩件136優(yōu)選地既具有美學(xué)功能又具有保護(hù)性功能。罩件136可以由不扭曲天線100的優(yōu)選輻射模式的任何適當(dāng)?shù)牟牧闲纬伞?br> [0048]現(xiàn)參照作為圖1中示出的類型的天線的簡化的相應(yīng)的第一透視圖、第二透視圖以及俯視圖的圖2A、圖2B和圖2C ;以及作為在圖1至圖2C中示出的類型的天線中使用的輻射元件的簡化的擴(kuò)展圖的圖3。
[0049]如從圖2A至圖3中看到的那樣,天線100包括寬帶雙極化偶極子福射元件108、水平極化偶極子輻射元件114和豎直極化偶極子輻射元件116。寬帶雙極化偶極子輻射元件108、水平極化偶極子輻射元件114和豎直極化偶極子輻射元件116優(yōu)選地位于接地托盤118上并且由第一同軸電纜132和第二同軸電纜134進(jìn)行饋電。
[0050]如從圖2A和圖2B中最清楚地看到的，水平極化偶極子輻射元件114和豎直極化偶極子輻射元件116優(yōu)選地包括具有不同的饋電布置的不同類型的偶極子，以便將他們之間的干擾最小化。因此，水平極化偶極子輻射元件114優(yōu)選地包括具有與其成為一體的微帶饋電線204的偶極子干(stem) 202以及偶極子臂部分(arm sect1n) 206。豎直極化偶極子輻射元件116優(yōu)選地被實(shí)現(xiàn)為包括形成在其上的微帶饋電線210的單片元件208。
[0051]微帶饋電線204和210優(yōu)選地連接至饋電網(wǎng)絡(luò)212并由饋電網(wǎng)絡(luò)212進(jìn)行饋電。如從圖2C中最清楚地看到的，饋電網(wǎng)絡(luò)212優(yōu)選地包括第一雙工器214和第二雙工器216。第一雙工器214和第二雙工器216優(yōu)選地操作用于將由第一同軸電纜132和第二同軸電纜134傳輸?shù)男盘柗蛛x，從而使得雙極化偶極子輻射元件108、水平極化偶極子輻射元件114和豎直極化偶極子輻射元件116能夠僅由兩個端口進(jìn)行饋電，因此簡化了天線100的饋電布置。饋電網(wǎng)絡(luò)212優(yōu)選地被形成在介質(zhì)基板120的下側(cè)上。應(yīng)當(dāng)理解的是，僅為了表述清晰的目的，饋電網(wǎng)絡(luò)212在圖2A至圖2C中被示為可見。
[0052]如從圖3中最清楚地看到的，雙極化偶極子輻射元件108優(yōu)選地包括從接地平面106偏移的四重(quartet of)福射片220。在圖1A至圖3所示的雙極化偶極子福射元件108的實(shí)施方式中，四重輻射片220被示為包括第一方形片222、第二方形片224、第三方形片226和第四方形片228，其中第一方形片222至第四方形片228優(yōu)選地由多個通電連接部分230互連接。
[0053]在雙極化偶極子輻射元件108的操作中，四重輻射片220優(yōu)選地以下面將描述的方式在第一極化處操作為第一偶極子對以及在第二極化處操作為第二偶極子對。
[0054]四重輻射片220優(yōu)選地由介質(zhì)平臺232支承，其中介質(zhì)平臺232優(yōu)選地被布置在偶極子干234的頂部。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，四重輻射片220可以可替代地通過本領(lǐng)域已知的其他方式被布置在偶極子干234的上面，因此可以用可替代的非導(dǎo)電結(jié)構(gòu)來替換或可以消除介質(zhì)平臺232。
[0055]偶極子干234優(yōu)選地具有X形配置，該X形配置優(yōu)選地由四個相交的互相垂直的肋部240、242、244和246形成，四個肋部240、242、244和246中的每個肋部優(yōu)選地分別包括伸出上部殘余部分(extruding upper stub port1n) 248、250、252、254。如從圖 3 中最清楚地看到的，當(dāng)輻射元件108處于其組裝狀態(tài)時，伸出上部殘余部分248、250、252、254優(yōu)選地插入形成在介質(zhì)平臺232中的四個插槽256、258、260、262中。
[0056]應(yīng)當(dāng)理解的是，偶極子干234相對于介質(zhì)平臺232的上述布置僅是示例性的并且偶極子干234可以可替代地通過各種其他的布置如本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解的被配置以支承介質(zhì)平臺232。
[0057]四重輻射片220由饋電布置264進(jìn)行饋電，其中饋電布置264優(yōu)選地與偶極子干234成為一體。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的特定的特征是饋電布置264優(yōu)選地與偶極子干234成為一體而非形成為外部的、單獨(dú)的饋電布置，因此，簡化了輻射元件108的結(jié)構(gòu)并將其尺寸最小化。
[0058]饋電布置264特別優(yōu)選地包括形成在肋部240的第一側(cè)272上的第一微帶饋電線270和形成在肋部240的相對的第二側(cè)276的第一平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器(balun) 274 ;形成在肋部242的第一側(cè)282上的第二微帶饋電線280和形成在肋部242的相對的第二側(cè)286上的第二平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器284 ;形成在肋部244的第一側(cè)292上的第三微帶饋電線290和形成在肋部244的相對的第二側(cè)296上的第三平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器294 ；以及形成在肋部246的第一側(cè)2102上的第四微帶饋電線2100和形成在肋部246的相對的第二側(cè)2106上的第四平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器2104。
[0059]基于考慮圖3，如在肋部240、242和244的情況下最好理解的，由于肋部40、242、244和246插入介質(zhì)平臺232中的槽256、258、260、262中，當(dāng)輻射元件108處于其組裝狀態(tài)時，饋電線270、280、290和2100以及平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器274、284、294和2104優(yōu)選地各自與多個通電連接部分230通電接觸，因此與輻射片222、224、226和228通電接觸。
[0060]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的特定的特征是饋電線270、280、290和2100通電地連接至輻射片222、224、226和228，產(chǎn)生健壯的、簡單的且易于制造輻射元件108的饋電布置。然而，如果不提供平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器274、284、294和2104，這樣的通電饋電布置將導(dǎo)致輻射元件108的有限的帶寬。因此，平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器274、284、294和2104的提供用于有利地加寬輻射元件108的帶寬。
[0061]應(yīng)當(dāng)理解的是，圖2A至圖3中示出的饋電線270、280、290和2100以及平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器274、284、294和2104的特定配置僅是示例性的并且可以根據(jù)輻射元件108的設(shè)計和操作要求由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容易地修改。
[0062]饋電線270和290優(yōu)選地連接至第一 2:1分路器2106并且饋電線280和2100優(yōu)選地連接至第二 2:1分路器(未示出)。
[0063]在輻射元件108的操作中，饋電線270和280優(yōu)選地通過耦接至2:1分路器的同軸電纜132和134優(yōu)選地接收±45°極化信號?！?5°極化信號在輻射片222、224、226和228之間的電流分布不于圖3中。在圖3中，實(shí)線2110用于表不±45°雙極化信號中的第一個極化信號的電流分布，虛線2112用于表示±45°雙極化的信號中的第二個極化信號的電流分布。
[0064]如從圖3中最清楚地看到的，在由實(shí)線2110表示的第一極化處，輻射片222和輻射片224形成一個偶極子，稱為偶極子A，并且輻射片226和輻射片228形成平行于偶極子A的另一偶極子，稱為偶極子B。類似地，在由虛線2112表示的第二極化處，輻射片222和輻射片226形成一個偶極子，稱為偶極子C，并且輻射片224和輻射片228形成平行于偶極子C的另一偶極子，稱為偶極子D。因此，四重輻射片220在第一極化處操作為第一偶極子對，即偶極子A和B，在第二極化處操作為第二偶極子對，即偶極子C和D，第一偶極子對和第二偶極子對中的每個偶極子包括四重輻射片220中的兩個輻射片。
[0065]如通過考慮圖2A至圖3明顯的，包括在每個極化處形成的偶極子對中的每個偶極子的兩個輻射片中的一個輻射片操作上連接至微帶饋電線270、280、290和2100中的一個并且包括在每個極化處形成的偶極子對中的每個偶極子的兩個輻射片中的另一輻射片操作上連接至平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器274、284、294和2104中的一個。
[0066]應(yīng)當(dāng)理解的是，這里術(shù)語“操作上連接至”用于在關(guān)于每個極化處形成的一偶極子對中的每個偶極子的操作的饋電布置和每個輻射片與多個饋電線以及平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器之間的無源的通電連接之間進(jìn)行區(qū)分，僅多個饋電線以及平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器中的一部分主動地饋電在每個極化處的每個輻射片。
[0067]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的特定的特征是用于對每個極化處的第一偶極子對和第二偶極子對進(jìn)行饋電的饋電布置包括通電地連接至每個偶極子的兩個輻射片中的一個的饋電線(這里通過示例實(shí)現(xiàn)為微帶饋電線)以及通電地連接至每個偶極子的兩個輻射片中的另一個的平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器。由于該饋電布置，第一偶極子對和第二偶極子對中的每個偶極子的僅一個輻射片通過平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器連接至接地平面。這與其中形成單個偶極子的兩個片通常均連接至地的傳統(tǒng)的雙極化片天線相反。
[0068]因此，如從圖3中最清楚地看到的，在偶極子A的情況下，輻射片222操作上連接至饋電線270并且輻射片224操作上連接至平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器274，以及在偶極子B的情況下，輻射片226操作上連接至饋電線290并且輻射片228操作上連接至平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器294。如從圖2B中最清楚地看到的，在偶極子C的情況下，輻射片226操作上連接至饋電線280并且輻射片222操作上連接至平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器284，以及在偶極子D的情況下，輻射片228操作上連接至饋電線2100并且輻射片224操作上連接至平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器 2104。
[0069]第一至第四方形片222、224、226和228中的每個優(yōu)選地具有λ/4量級的寬度，其中λ為與輻射元件108的操作頻率相對應(yīng)的操作波長。應(yīng)當(dāng)理解的是，在圖1A至圖3中示出的第一至第四方形片222、224、226和228的方形形狀僅是示例性的并且四重輻射片220中的每個輻射片可以可替代地包括具有λ/4量級的尺度的不同形狀的輻射片。四重輻射片220的可替代的優(yōu)選實(shí)施例包括:圖4Α中示出的四重倒置L形片402 ;圖4Β中示出的四重L形片404 ;圖4(:中示出的四重半圓形片406 ;圖4D中示出的四重截斷三角形片408 ;以及圖4Ε中示出的四重四邊形片410。
[0070]考慮圖5Α至圖可以最佳理解寬帶雙極化偶極子輻射元件108的性能特征，其中，圖5A示出了第一端口處的輻射元件108的+45°極化在E-平面中的總增益；圖58示出了第一端口處的輻射元件108的+45°極化在H-平面中的總增益；圖5C示出了第二端口處的輻射元件108的-45°極化在E-平面中的總增益；以及圖示出了第二端口處的輻射元件108的-45°極化在H-平面中的總增益。
[0071]如從圖5A至圖中看到的那樣，寬帶雙極化偶極子輻射元件108優(yōu)選地操作為在其操作環(huán)境上提供均衡覆蓋的單向天線，通常在它的兩個極化中具有相同的E-平面和H-平面輻射模式。此外，元件108優(yōu)選地具有低背瓣輻射，因此使在相似的頻率范圍中操作的共存元件108的多個元件之間的干擾最小化。因此，元件108適合于包含在天線100的多個天線沿著單一接地平面彼此緊鄰地被布置的陣列中。
[0072]本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解到，本發(fā)明不限于已經(jīng)特別地在所附權(quán)利要求中所要求的情形。而是，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員通過閱讀參照附圖進(jìn)行的前述描述會想到的，本發(fā)明的范圍包括上文中所描述的特征的各種組合和子組合以及本發(fā)明的修改和變型，并且這些組合和子組合、修改和變型不屬于現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種天線，包括: 接地平面； 介質(zhì)基板，形成在所述接地平面上； 寬帶雙極化偶極子輻射元件，位于所述介質(zhì)基板上； 水平極化偶極子輻射元件，位于所述介質(zhì)基板上鄰近于所述寬帶雙極化偶極子輻射元件并且具有平行于第一軸線的突起，所述第一軸線與所述寬帶雙極化偶極子輻射元件相交； 豎直極化偶極子輻射元件，位于所述介質(zhì)基板上鄰近于所述寬帶雙極化偶極子輻射元件并且具有平行于第二軸線的突起，所述第二軸線與所述寬帶雙極化偶極子輻射元件相交并且與所述第一軸線正交；以及 饋電網(wǎng)絡(luò)，用于對所述寬帶雙極化偶極子輻射元件、所述豎直極化偶極子輻射元件和所述水平極化偶極子輻射元件進(jìn)行饋電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其中，所述寬帶雙極化偶極子輻射元件包括: 四重輻射片，所述四重輻射片在第一極化處操作為第一偶極子對以及在第二極化處操作為第二偶極子對，所述第一偶極子對和所述第二偶極子對中的每個偶極子包括所述四重輻射片中的兩個輻射片；以及 饋電布置，所述饋電布置用于對所述第一偶極子對和所述第二偶極子對進(jìn)行饋電，所述饋電布置包括通電地連接至包括所述每個偶極子的所述兩個輻射片中的一個輻射片的饋電線以及通電地連接至包括所述每個偶極子的所述兩個輻射片中的另一輻射片的平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其中，所述寬帶雙極化偶極子輻射元件在±45°處被極化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其中，所述水平極化偶極子輻射元件位于平行于所述第一軸線，并且所述豎直極化偶極子輻射元件位于平行于所述第二軸線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其中，所述寬帶雙極化偶極子輻射元件操作地用于在高頻帶進(jìn)行輻射。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的天線，其中，所述水平極化偶極子輻射元件和所述豎直極化偶極子輻射元件操作地用于在低頻帶進(jìn)行輻射。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的天線，其中，所述高頻帶包括1700MHz至2700MHz之間的頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的天線,其中,所述低頻帶包括690MHz至960MHz之間的頻率。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其中，所述介質(zhì)基板通電地連接至所述接地平面。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的天線，其中，所述介質(zhì)基板包括印刷電路板基板。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的天線，其中，所述饋電網(wǎng)絡(luò)形成在所述印刷電路板基板的下側(cè)上。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的天線，其中，所述接地平面包括具有從所述接地平面延伸的多個延長帶的托盤。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其中，所述饋電網(wǎng)絡(luò)在第一端口和第二端口處接收輸入信號。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的天線，其中，所述第一端口和所述第二端口連接至同軸電纜。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的天線，其中，所述饋電網(wǎng)絡(luò)包括至少第一雙工器和第二雙工器。
16.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線，其中，所述四重輻射片由偶極子干支承，所述偶極子干具有包括第一肋部、第二肋部、第三肋部和第四肋部的X形配置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的天線，其中，所述饋電布置包括: 形成在所述第一肋部的第一側(cè)的第一微帶饋電線以及形成在所述第一肋部的相對的第二側(cè)的第一平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器； 形成在所述第二肋部的第一側(cè)的第二微帶饋電線以及形成在所述第二肋部的相對的第二側(cè)的第二平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器； 形成在所述第三肋部的第一側(cè)的第三微帶饋電線以及形成在所述第三肋部的相對的第二側(cè)的第三平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器；以及 形成在所述第四肋部的第一側(cè)的第四微帶饋電線以及形成在所述第四肋部的相對的第二側(cè)的第四平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器。
18.一種寬帶雙極化偶極子輻射元件，包括: 四重輻射片，所述四重輻射片在第一極化處操作為第一偶極子對以及在第二極化處操作為第二偶極子對，所述第一偶極子對和所述第二偶極子對中的每個偶極子包括所述四重輻射片中的兩個輻射片；以及 饋電布置，所述饋電布置用于對所述第一偶極子對和所述第二偶極子對進(jìn)行饋電，所述饋電布置包括通電地連接至包括所述每個偶極子的所述兩個輻射片中的一個輻射片的饋電線以及通電地連接至包括所述每個偶極子的所述兩個輻射片中的另一輻射片的平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的寬帶雙極化偶極子輻射元件，其中，所述第一極化和所述第二極化包括±45°的極化。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的寬帶雙極化偶極子輻射元件，其中，所述第一偶極子對和所述第二偶極子對操作地用于在1700MHz至2700MHz的高頻帶進(jìn)行輻射。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的寬帶雙極化偶極子輻射元件，其中，所述四重輻射片由偶極子干支承，所述偶極子干具有包括第一肋部、第二肋部、第三肋部和第四肋部的X形配置。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的寬帶雙極化偶極子輻射元件，其中，所述饋電布置包括: 形成在所述第一肋部的第一側(cè)的第一微帶饋電線以及形成在所述第一肋部的相對的第二側(cè)的第一平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器； 形成在所述第二肋部的第一側(cè)的第二微帶饋電線以及形成在所述第二肋部的相對的第二側(cè)的第二平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器； 形成在所述第三肋部的第一側(cè)的第三微帶饋電線以及形成在所述第三肋部的相對的第二側(cè)的第三平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器；以及 形成在所述第四肋部的第一側(cè)的第四微帶饋電線以及形成在所述第四肋部的相對的第二側(cè)的第四平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器。
【文檔編號】H01Q1/24GK104396085SQ201380021337
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月19日
【發(fā)明者】哈伊姆·約納, 謝伊·馬莫, 史蒂夫·克魯帕, 耶尼夫·齊夫 申請人:蓋爾創(chuàng)尼克斯有限公司