BR112018067753B1

BR112018067753B1 - Elemento radiante e antena para uma estação de base

Info

Publication number: BR112018067753B1
Application number: BR112018067753-1A
Authority: BR
Inventors: Juan Segador Alvarez; Ignacio Gonzalez; Tao Tang; Bruno BISCONTINI
Original assignee: Huawei Technologies Co., Ltd
Priority date: 2016-04-12
Filing date: 2016-04-12
Publication date: 2022-11-16
Also published as: WO2017178037A1; EP3387706A1; BR112018067753A2; CN109690871B; CN109690871A; EP3387706B1

Abstract

A presente invenção refere-se a um elemento radiante que compreende um elemento condutivo que compreende um plano inferior, paredes laterais que se estendem de bordas do plano inferior, pelo menos uma primeira e uma segunda fenda não condutiva cada uma se estendendo pelo menos parcialmente no plano inferior e ao longo das paredes laterais do plano inferior para as bordas superiores das paredes laterais, em que o elemento radiante está configurado para ser disposto sobre um refletor de uma antena por uma estrutura de suporte que mantém o plano inferior em uma distância predefinida para o refletor; e uma antena para uma estação de base que inclui um refletor e múltiplos do elementos radiantes de qualquer uma das reivindicações anteriores em que os planos inferiores dos elementos condutivos dos múltiplos elementos radiantes estão suportados na distância predefinida para o refletor.

Description

CAMPO TÉCNICO

[0001] A presente invenção refere-se a um elemento radiante e uma antena que inclui uma pluralidade de tais elementos radiantes. Especificamente, a antena pode ser uma antena de uma estação de base.

ANTECEDENTES

[0002] Com a crescente demanda para uma integração mais pro funda de antenas com Rádios, tal como Sistemas de Antena Ativos (AAS) para estações de base, uma redução da profundidade de antenas de banda ultralarga está sendo solicitada sem comprometer os indicadores de desempenho chave de antena.

[0003] A integração de antena-rádio leva a sistemas altamente complexos e fortemente influência o fator de forma de antena o qual é fundamental para o desenvolvimento de campo comercial. Neste contexto um dos fatores tecnológicos limitantes dominantes é a altura da antena. Reduzir a altura de antena significa fortemente simplificar o processo de desenvolvimento total de AAS e sistemas de antena passivos tradicionais.

[0004] Quando pensando sobre o desempenho de elemento radi ante, uma redução na altura naturalmente implica em uma redução na largura de banda relativa que pode ser coberta com desempenho de RF aceitável. Para cobrir as bandas de operação padrão em sistemas de antena de estação de base modernos que mantêm o mesmo desempenho de RF, e com uma menor altura no elemento radiante, novos conceitos / arquiteturas diferentes da tecnologia preexistente devem ser desenvolvidos.

[0005] Além das caraterísticas de baixo perfil / banda larga, os no vos elementos radiantes devem ser adequados para funcionar em um ambiente de múltiplas bandas o que significa que a geometria deve ser transparente para o restante das bandas. No caso específico da banda de frequência mais baixa (de 690 a 960 MHz), de modo a maximizar a utilização do espaço disponível na abertura de antena, é desejável combinar os elementos radiantes de diferentes bandas de operação tal como a banda de frequência mais baixa com as bandas de frequência mais alta, por exemplo, de 1400 a 2700 MHz. No entanto, se os elementos radiantes de diferentes bandas de frequência forem combinados em sistema de antena única, a estrutura, especificamente para alimentar os elementos radiantes torna-se complexa e a altura total permanece um problema. Assim, existe ainda uma demanda para um elemento radiante que tenha uma característica de banda ultralarga (o que significa uma largura de banda mais do que 30%), uma característica de perfil ultrabaixo e uma forma adequada para combinar os elementos radiantes de diferentes bandas de frequência. Mais ainda, a estrutura de alimentação do elemento radiante deve ser simplificada.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0006] O objetivo da presente invenção é prover um elemento ra diante e uma antena em que o elemento radiante e a antena superam um ou mais dos problemas acima mencionados da técnica anterior.

[0007] Um primeiro aspecto da invenção provê um elemento radi ante que compreende: um elemento condutivo que compreende: um plano inferior, paredes laterais que estendem de bordas do plano inferior, pelo menos uma primeira e uma segunda fenda não condutiva cada uma estendendo pelo menos parcialmente no plano inferior e ao longo das paredes laterais do plano inferior para bordas superiores das paredes laterais, em que o elemento radiante está configurado para ser dis- posto sobre um refletor de uma antena por uma estrutura de suporte que mantém o plano inferior em uma distância predefinida do refletor. Especificamente, o elemento condutivo que tem o plano inferior e as paredes laterais provê uma forma em forma de copo a qual permite incluir elementos radiantes adicionais para uma banda de frequência mais alta dentro do elemento condutivo. Assim, o elemento radiante é utilizável para uma antena de múltiplas bandas de frequência. Mais ainda, provendo a distância predeterminada para o refletor, a capacidade de aterrar é diminuída o que provê as características de banda larga do elemento radiante. Uma largura de banda relativa de mais do que 30% pode ser conseguida.

[0008] Em uma primeira implementação do elemento radiante de acordo com o primeiro aspecto, o elemento radiante ainda compreende a estrutura de suporte configurada para suportar o elemento radiante sobre o refletor com a distância predefinida entre o plano inferior e o refletor. A estrutura de suporte provê para a distância predeterminada para o refletor. A estrutura de suporte pode incluir dois ou mais suportes de distância, por exemplo, dispostos nos cantos do elemento radiante. Os suportes de distância podem ser feitos de um material dielé- trico ou qualquer outro material isolante. Alternativamente, a estrutura de suporte pode também incluir uma peça única de preferência disposta no centro, e pode também ser compreendida de material condutivo. A estrutura de suporte pode incluir uma ou mais placas de circuito impresso as quais podem, de acordo com implementações preferidas adicionais, também incluir linhas de microtira de um sistema de alimentação do elemento radiante.

[0009] Em uma segunda implementação do elemento radiante de acordo com a primeira implementação do primeiro aspecto, a estrutura de suporte está configurada de modo que a distância predefinida seja pelo menos Àc/25 em que Àc é o comprimento de onda na frequência central da banda de operação do elemento condutivo. Resultados de simulação mostram que a distância predefinida de Àc/25 para a placa de terra (por exemplo, a placa de refletor), mais de preferência Àc/15, é adequada para manter as características de banda larga do elemento radiante.

[00010] Em uma terceira implementação do elemento radiante de acordo com o primeiro aspecto e qualquer uma das implementações do primeiro aspecto, o plano inferior tem uma área mínima de 25% ou de preferência mais do que 40% da área total de um plano superior do elemento radiante nas bordas superiores das paredes laterais. Um mínimo para o plano inferior de 25% da área do plano superior provê uma impedância adequada ao longo da fenda no plano inferior. Assim, tendo um plano inferior de 25% da área do plano superior, os pontos de alimentação para as fendas podem estar dispostos em uma camada plana próxima do plano inferior.

[00011] Em uma quarta implementação do elemento radiante de acordo com a terceira implementação do primeiro aspecto, as fendas ainda estendem ao longo do plano superior. Com as fendas estendendo no plano superior, um curto-circuito das fendas é evitado.

[00012] Em uma quinta implementação do elemento radiante de acordo com o primeiro aspecto e quaisquer implementações do primeiro aspecto, o elemento radiante tem pelo menos dois pontos de alimentação elétrica que cruzam as fendas na área do plano inferior, de preferência em uma área mais próxima das bordas do plano inferior do que do centro do plano inferior. Dispor os pontos de alimentação cruzando as fendas no plano inferior tem a vantagem que o sistema de alimentação pode ser provido em um plano nivelado o que simplifica a construção do sistema de alimentação. Especificamente, as linhas de alimentação podem estar dispostas sobre uma PCB plana montada, por exemplo, sobre um lado de fundo do plano inferior do elemento condutivo. De preferência, os pontos de alimentação estão dispostos mais próximos das bordas do plano inferior do que do centro do plano inferior já que a impedância ao longo da fenda aumenta quando afastando do centro do plano inferior.

[00013] Em uma sexta implementação do elemento radiante de acordo com a quinta implementação do primeiro aspecto, o elemento radiante ainda compreende uma primeira linha de transmissão que cruza a primeira fenda para formar um primeiro ponto de alimentação elétrica dos pelo menos dois pontos de alimentação elétrica; e uma segunda linha de transmissão que cruza a segunda fenda para formar um segundo ponto de alimentação elétrica dos pelo menos dois pontos de alimentação elétrica. A construção é fácil de fabricar porque os pontos de alimentação estão providos por linhas de transmissão separadas as quais cruzam as fendas e não é necessário fazer qualquer soldagem sobre o elemento condutivo para construir os pontos de alimentação. Por exemplo, em outra implementação, uma alimentação por cabo pode ser utilizada. Os condutores internos do cabo são soldados a uma pequena aba conectada a um lado da fenda e o condutor externo do cabo é soldado no lado oposto da fenda. No entanto, a solução de cabo é mais dispendiosa porque a soldagem é difícil de ser automatizada. Mais ainda, o elemento condutivo precisaria ser feito de material soldável ou revestido para ser soldável o que aumenta os custos.

[00014] Em uma sétima implementação do elemento radiante de acordo com a sexta implementação do primeiro aspecto, o elemento radiante ainda compreende uma placa de circuito impresso, PCB, disposta em um plano inferior, em que a PCB inclui uma primeira linha de microtira que forma a primeira linha de transmissão e a segunda linha de microtira que forma a segunda linha de transmissão. De acordo com esta implementação, o sistema de alimentação está disposto so-bre uma PCB a qual está mecanicamente conectada no plano inferior. Esta solução e econômica porque uma PCB plana pode ser utilizada ao invés de manipular cabos os quais devem ser fixos e eletricamente conectados no elemento condutivo como anteriormente mencionado.

[00015] Em uma oitava implementação do elemento radiante de acordo com a sétima implementação do primeiro aspecto, a PCB inclui um plano de terra sobre o lado oposto das linhas de microtira, o plano de terra estando capacitivamente acoplado no plano inferior. O elemento radiante está atuando como um subrrefletor para um elemento radiante de frequência mais alta dentro do elemento condutivo (em forma de copo) do elemento radiante. Para aterrar um elemento radiante de frequência mais alta disposto dentro do elemento condutivo, o plano de terra sobre a PCB pode ser utilizado.

[00016] Em uma nona implementação do elemento radiante de acordo com o primeiro aspecto e quaisquer implementações do primeiro aspecto, o elemento condutivo ainda compreende abas que estendem de bordas do plano superior em uma direção para o nível do plano inferior, em que as fendas estendem para dentro das abas. As abas nos cantos do elemento radiante tornam o elemento radiante muito compacto, por meio disto reduzindo a sombra e interferência de outras bandas quando o elemento radiante é utilizado em uma configuração de antena de múltiplas bandas.

[00017] Em uma décima implementação do elemento radiante de acordo com o primeiro aspecto e quaisquer implementações do primeiro aspecto o elemento condutivo é feito de uma peça única, de preferência uma chapa de alumínio dobrada. Nesta implementação, o elemento radiante pode facilmente ser fabricado já que este inclui somente uma única chapa metálica dobrada. O alumínio é preferido devido ao baixo peso, eficiência de custo, fácil fabricabilidade, e boas propriedades elétricas.

[00018] Em uma décima primeira implementação do elemento radi ante de acordo com o primeiro aspecto e quaisquer implementações do primeiro aspecto o plano inferior tem uma abertura central. A abertura central desta implementação pode ser utilizada para incluir a estrutura de suporte do sistema de alimentação dentro do elemento con- dutivo (em forma de copo) para suportar um elemento radiante interno adicional. Mais ainda, a abertura pode também ser utilizada para a estrutura de suporte para o elemento condutivo de modo a manter a distância predeterminada para o refletor.

[00019] Em uma décima segunda implementação do elemento radiante de acordo com o primeiro aspecto e quaisquer implementações do primeiro aspecto, o elemento radiante ainda compreende um segundo elemento radiante interno dentro do elemento condutivo, em que o elemento condutivo está construído para operar em um primeira banda de frequência enquanto o elemento radiante interno dentro do elemento condutivo está construído para operar em uma segunda banda de frequência mais alta do que a primeira banda de frequência. Incluindo o elemento radiante de frequência mais alta dentro do elemento radiante de frequência mais baixa, a disposição total é otimamente de economia de espaço. Mais ainda, o elemento radiante de banda baixa fora pode também atuar como um refletor para o elemento radiante interno na frequência mais alta.

[00020] Em uma décima terceira implementação do elemento radiante de acordo com a décima segunda implementação quando dependendo da décima primeira implementação do primeiro aspecto o elemento radiante interno inclui uma estrutura de suporte que estende através da abertura no plano inferior. Assim, a abertura no plano inferior provê a vantagem que o elemento radiante interno está mecanicamente suportado e ao mesmo tempo, a abertura pode também ser utilizada para atravessar as linhas de alimentação para o elemento radiante interno.

[00021] Em uma décima quarta implementação da décima terceira implementação do primeiro aspecto a estrutura de suporte do elemento radiante interno inclui pelo menos uma, de preferência duas PCBs cruzadas em que as uma ou duas PCBs incluem linhas de alimentação para o elemento condutivo e/ou para o elemento radiante interno. As duas PCBs cruzadas têm a vantagem que estas podem prover ao mesmo tempo um sistema de alimentação para o elemento radiante de banda baixa externo e para o elemento radiante de alta frequência interno.

[00022] Em uma décima quinta implementação de qualquer uma da décima segunda até a décima quarta implementação do primeiro aspecto o elemento radiante interno compreende uma PCB adicional disposta em uma distância predefinida adicional (em uma direção oposta do que a primeira distância predefinida) do plano inferior e de preferência paralela ao plano inferior. Ou em outras palavras, quando o elemento radiante está disposto sobre uma placa de refletor, o plano inferior está tipicamente disposto entre o refletor e a PCB adicional do radiador interno. Mais ainda, em uma modalidade preferida, o refletor, plano inferior e PCB adicional estão dispostos paralelos uns aos ou-tros.

[00023] Em uma décima sexta implementação de qualquer uma da décima segunda até a décima quinta implementação o elemento radiante interno tem uma estrutura dipolo substancialmente no mesmo nível do plano superior ou abaixo do plano superior. Dispondo a estrutura dipolo do elemento radiante interno no mesmo nível que o plano superior ou abaixo do plano superior do elemento radiante de banda baixa externo provê a vantagem de uma mínima altura sobre o refletor. O termo "substancialmente" pode ser utilizado para indicar que as respectivas camadas desviam não mais do que ±10 mm.

[00024] Um segundo aspecto da invenção refere-se a uma antena para uma estação de base que inclui um refletor e múltiplos dos elementos radiantes de qualquer uma das implementações anteriores do primeiro aspecto em que os elementos radiantes estão dispostos sobre o refletor de modo que os planos inferiores dos elementos conduti- vos dos múltiplos elementos radiantes estão suportados na distância predefinida para o refletor. A vantagem da antena é que esta pode ser utilizada em uma configuração de múltiplas bandas de frequência com uma característica de banda ultralarga (largura de banda relativa >30%) de uma banda de baixa frequência e uma característica de perfil ultrabaixo. A forma do elemento radiante é adequada para montar um elemento radiante de frequência mais alta dentro enquanto o sistema de alimentação é simplificado.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00025] Para ilustras as características técnicas de modalidades da presente invenção mais claramente, os desenhos acompanhantes providos para descrever as modalidades são brevemente introduzidos a seguir. Os desenhos acompanhantes na descrição seguinte são meramente algumas modalidades da presente invenção, mas modificações sobre estas modalidades são possíveis sem afastar do escopo da presente invenção como definido nas reivindicações.

[00026] Figura 1 mostra uma vista em perspectiva de um elemento radiante de uma primeira modalidade da invenção.

[00027] Figura 2 mostra uma vista em elevação lateral de um elemento radiante de uma segunda modalidade localizado sobre um refletor.

[00028] Figura 3 mostra uma vista em elevação lateral de um elemento condutivo de um elemento radiante da Figura 1 ou Figura 2.

[00029] Figura 4 mostra uma vista em perspectiva do elemento condutivo da Figura 3 indicando a evolução da impedância ao longo das fendas.

[00030] Figura 5 mostra uma vista em perspectiva de uma modalidade de um elemento radiante do lado de fundo que inclui um sistema de alimentação na forma de PCBs.

[00031] Figura 6 mostra uma vista em perspectiva de uma modalidade adicional da invenção que forma um elemento radiante de banda dupla.

[00032] Figura 7 mostra uma vista de topo de uma antena de uma modalidade adicional da invenção incluindo os elementos radiantes da Figura 6.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES

[00033] A Figura 1 mostra uma primeira modalidade de um elemento radiante de acordo com a invenção. O elemento radiante inclui um elemento condutivo 2 feito de uma chapa metálica dobrada, especificamente uma chapa de alumínio. O elemento condutivo inclui quatro fendas 4 que estão dispostas a cada 90° no elemento condutivo. As fendas são de preferência alimentadas 2 x 2 com a mesma fase e amplitude o que em combinação atinge uma radiação de polarização linear dupla como abaixo descrito. Uma combinação de somente duas entradas em duas fendas opostas criaria uma polarização e a combinação com as outras duas fendas opostas cria a polarização ortogonal. No entanto, outras modalidades da invenção podem também incluir somente uma polarização, isto é, somente duas fendas.

[00034] Como mostrado na Figura 1, o elemento condutivo está suportado por uma estrutura de suporte, a qual, nesta modalidade, inclui quatro suportes de distância dielétricos 6 configurados para suportar o elemento condutivo 2 sobre uma superfície de um refletor (não mostrado na Figura 1) de uma configuração de antena. A estrutura de suporte está configurada para prender o elemento condutivo 2 em uma certa distância de uma placa refletora.

[00035] A Figura 2 mostra uma segunda modalidade de um elemen- to radiante incluindo em um refletor 10 para criar uma antena em que o elemento condutivo 2 é similar ao elemento condutivo 2 da primeira modalidade. Neste caso, um único suporte é utilizado para prender o elemento radiante no topo do refletor 10. Em geral, a estrutura de suporte pode ser formada por qualquer material isolante a qual está configurada para prender o elemento radiante em uma certa distância da superfície refletora. Mais ainda, a estrutura de suporte na Figura 2 poderia também ser utilizada para alimentar o elemento radiante. Por exemplo, a estrutura de suporte poderia ser um PCB ou MID. Mais ainda, para dar à modalidade na Figura 2 uma estabilidade mais alta suportes de distância dielétricos 6 como mostrado na Figura 1, poderiam ser adicionados à modalidade mostrada na Figura 2.

[00036] A altura total do elemento radiante neste exemplo da placa refletora é somente aproximadamente 0,125 x À em que À é o comprimento de onda na frequência de operação mais baixa do elemento radiante. Assim, uma razão de onda imóvel de voltagem (VSWR) abaixo de 1,35 em uma largura de banda relativa de 32% pode ser conseguida.

[00037] A Figura 3 mostra o elemento condutivo 2 da primeira e segunda modalidades nas Figuras 1 e 2 como uma única parte. Este inclui um plano inferior 12 e um plano superior 14 conectados por paredes laterais 11 (respectivamente formadas por material condutivo dos elementos condutivos e condutivamente conecta umas nas outras). Neste modo, o elemento condutivo 2 toma a forma de um copo o que permite dispor um elemento radiante adicional dentro da estrutura como abaixo descrito em conexão com a Figura 6.

[00038] Tipicamente o elemento radiante será alimentado através das fendas 4. Como mostrado na Figura 4, a impedância do elemento radiante muda quando deslocando os pontos de alimentação ao longo das fendas 4.

[00039] Movendo os pontos de alimentação para o centro do elemento radiante, a impedância diminui atingindo um valor de curto circuito exatamente no início da fenda no centro. Por outro lado, quando movendo os pontos de alimentação para a parte externa do elemento radiante próximo das bordas do plano inferior 12, a impedância aumenta progressivamente.

[00040] De modo a ter um razoável valor de impedância, o elemento radiante é alimentado a uma certa distância do início de cada fenda 4 (e portanto também em uma certa distância do centro do plano inferior 12). Para simplificar o sistema de alimentação, é preferido nas modalidades da invenção dispor os quatro pontos de alimentação localizados em uma superfície plana comum, isto é, em um plano paralelo ao plano inferior 12. Para atender estas condições, as modalidades do elemento radiante têm uma área mínima no plano inferior 12 com relação à área total do plano superior 14. De preferência, o valor mínimo de 25% ou de preferência mais do que 40% é utilizado para a área do plano inferior 12 com relação à área do plano superior 14.

[00041] De modo a ser capaz de alimentar os elementos radiantes no plano inferior 12 e conseguir características de banda ultralarga, existe uma certa distância provida entre o plano inferior 12 do elemento radiante do refletor 10. Como a área mínima no plano inferior é 25% do plano superior 14, existe uma grande área condutiva próxima do refletor 10 e portanto uma forte capacidade de aterrar. No entanto, para conseguir uma característica de banda larga do elemento radiante, esta capacidade deve ser diminuída. Como a área mínima do plano inferior 12 está limitada por 25%, a capacidade de aterrar é reduzida levantando o elemento radiante sobre o refletor utilizando uma estrutura de suporte adequada. De preferência, uma distância mínima entre o plano inferior 12 e o refletor 10 de Àc/25 ou de preferência Àc/15 é utilizada nas modalidades da invenção em que Àc é um comprimento de onda na frequência central da banda de frequência de operação do elemento radiante.

[00042] Com referência à Figura 5 um sistema de alimentação do elemento radiante está descrito. O sistema de alimentação inclui três placas de circuito impresso (PCBs) dispostas juntas. Duas PCBs cruzadas 20 atuam como aterramento, suporte mecânico e contêm as linhas de alimentação para o elemento radiante. Uma terceira PCB 22 está disposta ortogonal às PCBs cruzadas 20 e presa no mas isolada em CC do plano inferior 12 do elemento condutivo. A terceira PCB 22 tem quatro linhas de microtira 24. Cada uma das linhas de microtira 24 cruza e alimenta uma das fendas 4 acima. Como pode ser visto da Figura 5, cada linha de microtira 24 cruza a sua fenda 4 em uma região externa das fendas 4 no plano inferior 12. Especificamente, as linhas de microtira cruzam as fendas 4 na segunda metade externa das fendas na camada inferior 12. As seções transversais entre as linhas de microtira 24 e as fendas 4 definem os pontos de alimentação como acima mencionado no contexto da Figura 4. As linhas de microtira 24 sobre a terceira PCB 22 estão conectadas a linhas de microtira 26 sobre as duas PCBs cruzadas 20. Sobre as PCBs cruzadas 20, as linhas de microtira 26 de duas fendas opostas 4 estão conectadas juntas e proveem um terminal elétrico. Assim, duas fendas opostas 4 podem ser alimentadas por um sinal elétrico com a mesma amplitude e a mesma fase. Para as outras duas fendas 4 na orientação perpendicular, a mesma disposição está provida sobre a segunda das duas PCBs cruzadas 20 em um modo simétrico.

[00043] As PCBs cruzadas 20 estendem através de uma abertura central 18 no plano inferior 12 do elemento condutivo 2. Como mostrado na Figura 6, as duas PCBs cruzadas 20 podem carregar outra PCB 30 a qual está disposta ortogonalmente às PCBs cruzadas 20. A PCB 30 forma um elemento radiante interno adicional o qual está disposto dentro do elemento condutivo em forma de copo 2. De preferência, a PCB 30 está disposta substancialmente na mesma camada que o plano superior 14 do elemento condutivo. A PCB 30 inclui porções condu- tivas que compõem um elemento radiante de frequência mais alta o qual é alimentado através das linhas de microtira 32 as quais estão também providas sobre as duas PCBs cruzadas 20. A PCB 30 atua como um elemento radiante em uma banda de frequência a qual, devido à dimensão dos elementos condutivos sobre a PCB 30, é mais alta do que a banda de frequência do elemento condutivo 2. Por exemplo, o elemento condutivo 2 pode ser operado em uma banda baixa de 690 a 960 MHz, enquanto que o elemento radiante interno 30 pode ser operado em uma banda intermediária de 1427 a 2400 MHz. Detalhes adicionais do elemento radiante interno estão descritos no Pedido de Patente Europeia Pendente Paralela do mesmo requerente com o título "Elemento Radiante Polarizado Duplo de Banda Ultralarga para uma Antena de Estação de Base".

[00044] Para detalhes adicionais para o elemento radiante interno referência é feita à descrição deste pedido o qual está incorporado por referência. O elemento radiante de frequência mais alta pode ser de qualquer tipo: dipolo, amplificadora direcional, antena periódica de trava, etc.

[00045] Na modalidade do elemento radiante de banda dupla como mostrado na Figura 6, é óbvio que o elemento radiante de frequência mais baixa, isto é, o elemento condutivo 2, está atuando assim como um subrrefletor para o elemento radiante de frequência mais alta, isto é, a PCB 30. Para aterrar o elemento radiante de frequência mais alta em seu subrrefletor, a PCB 22 é utilizada. A PCB 22 inclui uma camada de terra condutiva a qual está aterrada e qual está disposta oposta à camada das linhas de microtira 24. Mais ainda a camada de terra da PCB 22 está acoplada capacitiva no plano inferior 12. Tipicamente a cobertura protetiva sobre a camada de terra da PCB 22 pode servir como um dielétrico entre o plano inferior 12 e a camada de terra para evitar um contato galvânico entre a camada de terra da PCB 22 e o plano inferior 12. Apesar de tudo uma chapa isolante pode estar provida entre a PCB 22 e o plano inferior 12 do elemento condutivo 2. A razão pela qual a PCB 22 está isolada em CC / capacitivamente acoplada no plano inferior 12 é para evitar produtos de intermodulação que são gerados quando tendo uma junção metálica não estável.

[00046] Como acima mencionado, os elementos radiantes anteriormente descritos estão destinados a funcionar em uma arquitetura de antena de múltiplas bandas, o que significa que dentro da mesma antena diversos elementos radiantes que funcionam em diferentes bandas de frequência estão providos. A Figura 7 mostra uma modalidade de uma antena que inclui uma disposição de múltiplas bandas de elementos radiantes.

[00047] A disposição de múltiplas bandas da antena inclui os elementos condutivos 2 que têm elementos radiantes internos 30 (em forma de radiador de PCB) dentro do elemento condutivo (em forma de copo) 2 como descrito na Figura 6. Múltiplos destes elementos radiantes estão dispostos sobre um refletor comum 10. Mais ainda, entre os elementos condutivos 2, a antena inclui elementos radiantes adicionais 30' os quais estão construídos similares aos elementos radiantes 30 como anteriormente descritos. Mais ainda, elementos radiantes adicionais 40 que operam em uma banda de alta frequência de 1710 a 2690 MHz estão dispostos também sobre o refletor 10 de preferência ao longo e paralelo a um ou dois lados dos elementos radiantes de banda baixa e banda intermediária.

[00048] É óbvio que na arquitetura de múltiplas bandas como descrita na Figura 7, o espaço disponível é muito limitado. De modo a reduzir a interferência e sombra entre as diferentes bandas de frequên- cia, o tamanho dos elementos radiantes é minimizado. Para minimizar os elementos radiantes para a banda baixa, os elementos condutivos 2 ainda incluem abas adicionais 19 como mostrado nas Figuras 1 a 6. Adicionando as abas 19, o comprimento elétrico do elemento radiante é aumentado enquanto mantendo pequenas dimensões físicas e minimizando a sombra que é criada no restante das bandas.

[00049] As abas 19 estão dispostas sobre as bordas do plano superior 14 do elemento condutivo 2 e dobram para baixo em uma direção perpendicular ao plano superior 14. Como mostrado nas Figuras 1 a 4, as fendas 4 estendem através das abas 19.

[00050] As descrições acima são somente modos de implementação da presente invenção, o escopo da presente invenção não está limitado a isto. Quaisquer variações ou substituições podem ser facilmente feitas através de pessoas versadas na técnica. Portanto, o escopo de proteção da presente invenção deve estar sujeito ao escopo de proteção das reivindicações anexas.

Claims

1. Elemento radiante, que compreende: um elemento condutivo (2) que compreende: um plano inferior (12), paredes laterais (11) que se estendem de bordas do plano inferior (12), pelo menos uma primeira e uma segunda fenda não condutiva (4) cada uma se estendendo pelo menos parcialmente no plano inferior (12) e ao longo das paredes laterais (11) do plano inferior (12) para bordas superiores das paredes laterais (11), em que o elemento radiante está configurado para ser disposto sobre um refletor (10) de uma antena por uma estrutura de suporte que mantém o plano inferior (12) em uma distância predefinida para o refletor (10) caracterizado pelo fato de que o elemento radiante compreende pelo menos dois pontos de alimentação elétrica cruzando as fendas (4) na área do plano inferior, de preferência em uma área mais próxima das bordas do plano inferior (12) do que do centro do plano inferior (12).

2. Elemento radiante, de acordo com a reivindicação 1, ca-racterizado pelo fato de ainda compreender: a estrutura de suporte configurada para suportar o elemento radiante sobre o refletor (10) com a distância predefinida entre o plano inferior (12) e o refletor (10).

3. Elemento radiante, de acordo com a reivindicação 2, ca-racterizado pelo fato de que a estrutura de suporte está configurada de modo que a distância predefinida seja pelo menos Kc/25 em que Kc é o comprimento de onda na frequência central da banda de operação do elemento condutivo.

4. Elemento radiante, de acordo com qualquer uma das rei-vindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o plano inferior (12) tem uma área mínima de pelo menos 25% ou mais do que 40% da área total de um plano superior (14) do elemento radiante nas bordas superiores das paredes laterais.

5. Elemento radiante, de acordo com a reivindicação 4, ca-racterizado pelo fato de que as fendas (4) ainda se estendem ao longo plano superior (14).

6. Elemento radiante, de acordo com qualquer uma das rei-vindicações anteriores, caracterizado pelo fato de ainda compreender: uma primeira linha de transmissão que cruza a primeira fenda (4) para formar um primeiro ponto de alimentação elétrica dos pelo menos dois pontos de alimentação elétrica; e uma segunda linha de transmissão que cruza a segunda fenda (4) para formar um segundo ponto de alimentação elétrica dos pelo menos dois pontos de alimentação elétrica.

7. Elemento radiante, de acordo com a reivindicação 6, ca-racterizado pelo fato de ainda compreender: uma placa de circuito impresso, PCB (22), disposta no plano inferior, em que a PCB (22) inclui: uma primeira linha de microtira (24) que forma primeira linha de transmissão e uma segunda linha de microtira (24) que forma a segunda linha de transmissão.

8. Elemento radiante, de acordo com a reivindicação 7, ca-racterizado pelo fato de que a PCB (22) inclui um plano de terra sobre o lado oposto das linhas de microtira (24), o plano de terra estando capacitivamente acoplado no plano inferior (12).

9. Elemento radiante, de acordo com qualquer uma das rei-vindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o elemento condutivo ainda compreende abas (19) que se estendem de bordas do plano superior (14) em uma direção para o nível do plano inferior (12), em que as fendas (4) se estendem para dentro das abas (19).

10. Elemento radiante, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o elemento condutivo (2) é feito de uma peça única, de preferência uma chapa de alumínio dobrada.

11. Elemento radiante, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o plano inferior (12) tem uma abertura central (18).

12. Elemento radiante, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de ainda compreender um segundo elemento radiante interno dentro do elemento condutivo, em que o elemento condutivo está construído para operar em uma primeira banda de frequência enquanto que o elemento radiante interno dentro do elemento condutivo (2) está construído para operar em uma segunda banda de frequência mais alta do que a primeira banda de frequência.

13. Elemento radiante, de acordo com a reivindicação 12 quando dependente da reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o elemento radiante interno inclui uma estrutura de suporte que estende através da abertura (18) no plano inferior.

14. Elemento radiante, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a estrutura de suporte do elemento radiante interno inclui pelo menos uma, de preferência duas PCBs cruzadas (20) em que as uma ou duas PCBs (20) incluem linhas de alimentação para o elemento condutivo (2) e/ou para o elemento radiante interno.

15. Elemento radiante, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, caracterizado pelo fato de que o elemento radiante interno compreende uma PCB adicional (30) disposta em uma distância predefinida adicional do plano inferior (12) e de preferência paralela ao plano inferior (12).

16. Elemento radiante, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 15, caracterizado pelo fato de que o elemento radiante interno tem uma estrutura dipolo substancialmente no mesmo nível do plano superior ou abaixo do plano superior.

17. Antena para uma estação de base, caracterizada pelo fato de incluir um refletor e múltiplos dos elementos radiantes como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes, em que os elementos radiantes estão dispostos sobre o refletor de modo que os planos inferiores dos elementos condutivos dos múltiplos elementos radiantes estão suportados na distância predefinida para o refletor.