CN104471787A

CN104471787A - 增强型连接的平铺阵列天线

Info

Publication number: CN104471787A
Application number: CN201380028763.0A
Authority: CN
Inventors: S.海
Original assignee: Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization CSIRO
Current assignee: Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization CSIRO
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2015-03-25
Anticipated expiration: 2033-03-28
Also published as: AU2013239324B2; JP2018191328A; JP6584605B2; AU2013239324A1; CN104471787B; EP2831950A4; US10193230B2; EP2831950A1; EP2831950B1; JP2015511796A; US20150084827A1; WO2013142905A1

Abstract

一种天线设备，其包括：基本上平面形式的导电接地片；以及一系列基本上布置在平行于导电接地面的平面中的隔开的导电贴片；一系列电磁耦合到隔开的导电贴片的阵列的导电馈送互连。

Description

增强型连接的平铺阵列天线

发明领域

本发明涉及天线设备的领域，并且尤其是公开了天线结构的改进形式。

背景技术

在整个说明书中，背景技术的任何论述决不应该被认为是承认这种技术是广泛公知的，或形成本领域中的公共常识的一部分。

天线发射和接收系统可以采取许多形式。在图1中图示了系统的一种形式，并且被称为抛物面碟型天线。天线1包括抛物面碟形2，其作用于在发射机/接收机3位于的焦点3处集中或聚焦信号。

许多不同类型的发射机/接收机是已知的。例如，专利合作条约专利申请PCT/AU2011/000862，标题是“可重构自互补阵列”，公开了一种适于在许多应用中使用的自互补形式的发射机/接收机的“棋盘阵列”的形式。这种棋盘阵列适于多种使用，包括在发射机/接收机的大的接收机网络中使用，诸如在平方公里阵列(SKA)项目中建议的。

在图2中的10，示意性地图示了该棋盘阵列设计。设计使用导电正方形（如11）的平面阵列，形成类似平铺的图案，其中正方形大小相等，取向相同，并且具有与正方形之间的区域近似相同的面积。阵列设计包括连接最近角对之间的相邻正方形的电路（未示出）。

如图3所示，该电路包括馈送导体30，其连接正方形（如11）的角到位于朝向接地面31离开一段距离的电路，接地面31与所述正方形11的平面平行。电路的导体可以穿过在接地面31中的孔32，并且可以包括到接地面的连接，以及可以包括可以连接其它电路的一个或多个终端。电路可以包括放大信号以被接收或发射到阵列的放大器。

在图4中的40，图示了已被发现是有效的电路结构，其中正方形贴片（patch）被互连到放大器42，用于差分电压（如43）的输出。图5图示了如图4一样的装置，其中增加了外部平衡-不平衡转换器51，以提供差分电压输出。

需要提供平铺阵列设计的改进形式。

发明内容

本发明的目的是提供发射机和或接收机的有效形式。

依据本发明的一个方面，提供一种天线设备，其包括：包括第一表面的第一导电延伸体结构；一系列基本上布置在从所述第一表面偏移的第二表面的平面中的隔开的导电贴片；一系列容性耦合到隔开的导电贴片阵列的导电馈送互连，所述导电馈送互连被成型为将互补的串联电感提供给所述容性耦合，从而改进导电馈送和导电贴片的阻抗匹配。

优选地，天线设备在预定的频率范围上操作，并且导电馈送和导电贴片互连的电抗在低操作频率为负，且在高操作频率为正，且在中频为零。

优选地，第一表面形成薄片的一面。在一些实施例中，导电馈送互连被布置到两组正交偏振中，用于以偏振正交的方式馈送对应的导电贴片。在一些实施例中，导电馈送互连包括，基本上平行于任何相邻导电贴片的表面的延长部分。优选地，当耦合到所述贴片时，来自正交偏振的馈送被隔开。

在一些实施例中，延长部分包括与导电贴片重叠以向其提供受控的容性耦合的容性板部分。容性板部分可以包括导电馈送的端部。依据本发明的另一个方面，提供一种天线设备，包括：基本上平面形式的导电接地片；以及一系列基本上布置在平行于导电接地面的平面中的隔开的导电贴片；一系列电磁耦合到隔开的导电贴片的阵列的导电馈送互连。导电馈送互连可以包括基本上平行于导电贴片的平面的延长部分。延长部分可以在与导电贴片的平面相同的平面中。

导电接地片优选可以包括一系列孔隙，并且导电馈送互连被优选馈送穿过孔隙。导电馈送互连优选由相邻导电接地片的屏蔽环绕。该屏蔽可以导电地互连到接地片。

导电贴片优选布置在规则的阵列中。在一个实施例中，导电贴片被优选容性耦合到导电馈送互连。在其它实施例中，导电贴片和导电馈送互连优选由小的非导电间隙隔开。

导电贴片优选是具有圆角的一般正方形形式。在一些实施例中，导电馈送在导电贴片的角处与导电贴片形成最接近的电磁耦合。导电馈送环绕导电贴片，并且优选一般是在径向方向上延长至对应的导电贴片的中心的延长形式。

在一些实施例中，馈送导体对在相邻接地片的区域中，优选由互连到接地片的导电单元屏蔽，普通盒状的导电单元，在其对之间的一个表面中具有狭槽。依据本发明的另一个方面，提供一种设计天线阵列设备的方法，该设备包括：包括第一表面的第一导电延伸体结构；一系列基本上布置在从所述第一表面偏移的第二表面中的隔开的导电贴片；一系列电磁耦合到隔开的导电贴片的阵列的导电馈送互连，该方法包括以下步骤：当所述天线设备在大于等同波长小于第一表面和第二表面之间的四分之一波距的频率处操作时，提供与棋盘或自互补阵列比较增加导电贴片电感的导电贴片模式。

优选地，所述方法还包括，通过相对于棋盘或自互补模式的贴片的尺寸的减小来增加导电贴片电感。

优选地，所述导电贴片电感被通过利用较小的导电贴片和一系列在所述第二表面中的延长的导电馈送互连来增加。

优选地，所述方法还包括，当在频率低于其等同于波长大于第一表面和第二表面之间的四分之一波距操作时，增加天线阵列设备的电容。电容可以通过预定的导电贴片和对应的导电馈送互连之间的容性设备的互连来增加。

依据本发明的另一个方面，在天线阵列设备中提供一种抑制共模电流量的方法，所述设备包括：包括第一表面的第一导电体结构；一系列基本上布置在从所述第一表面偏移的第二表面的平面中的隔开的导电贴片；以及一系列容性耦合到隔开的导电贴片的阵列的导电馈送互连，该方法包括以下步骤：借助于在所述第一导电体结构片的附近屏蔽导电馈送互连来抑制共模电流。

优选地，所述屏蔽包括导电地互连到所述第一导电体结构的导电屏蔽。在一些实施例中，导电馈送互连以电压差分模式被驱动。

附图说明

现在仅以示例的方式参考附图描述本发明的优选实施例，其中：

图1图示了抛物线发射机/接收机；

图2图示了棋盘发射机/接收机的平面图；

图3示意性地图示了阵列贴片到穿过棋盘阵列的接地面的馈送导体的互连；

图4示意性地图示了双单端放大器到阵列贴片元件的电气互连；

图5示意性地图示了具有输出侧平衡-不平衡转换器的与图4类似的装置；

图6图示了优选实施例的阵列的修改几何构型的平面图；

图7图示了图6的阵列的一部分的侧透视图，示出了贴片、馈送导体和接地面；

图8是馈送导体和贴片的装置的一种形式的第一侧截面视图；

图9是馈送导体和贴片的替代装置的第二侧截面视图；

图10图示了示出互连在贴片、馈送导体接口上的电容器的平面图；

图11图示了用于各种平铺设计的仿真阵列阻抗；

图12图示了在馈送导体和贴片之间具有电容器的阵列阻抗；

图13图示了在馈送导体周围的导电管的利用；

图14图示了在馈送导体周围的导电管的利用的结果；

图15图示了与图14类似的结果，然而导电管已经被去除；

图16图示了在馈送导体周围具有管的5x4阵列的阻抗；

图17图示了环绕具有开槽的接地面延伸的馈送导体的另一个修改；

图18图示了阵列和低噪声放大器最小噪声阻抗的曲线图；以及

图19图示了用于修订的平铺阵列的噪声温度的曲线图；

图20示意性地图示了自互补阵列结构；

图21图示了图20的阵列的互补形式；

图22图示了自互补阵列的等效电路；

图23图示了自互补阵列和接地面的近似等效电路；

图24示意性地图示了包括负载阻抗和天线阻抗的近似等效电路；

图25图示了绘制在史密斯（Smith）图上的天线阻抗 Z_A，其中在图中心处的参考阻抗为 Z₀。还以由 Z_A 和电容 C1=0.9pF及电感 L1=25nH 的串联组合获得的修改天线阻抗 Z_AA示出；

图26图示了阵列天线的等效电路，其具有长度 d 的馈送导体传输线和插入在自互补阵列和负载电路之间的串联容性和感性电路元件；

图27图示了绘制在史密斯图上的修改天线阻抗 Z_AA ，其中在图中心处的参考阻抗为 Z₀。还示出了由 Z_AA 和长度 d 的馈送导体传输线及特征阻抗 Z₀ 的串联组合获得的阻抗 Z_BB；

图28图示了有效天线阻抗 Z_B 的史密斯图，其中在图中心处的参考阻抗为 Z₀。有效天线阻抗 Z_B是Z_BB 和电容 C2=1.2pF及电感 L2=25nH的串联组合；

图29图示了对应于图28的有效天线阻抗的反射系数；

图30图示了具有在接地面中借助于一系列狭槽形成的低损失串联电感的替代装置；

图31图示了阵列元件的替代形式的示意性侧透视图；

图32图示了图31的装置的俯视图；以及

图33图示了穿过图31的装置的侧截面视图。

具体实施方式

在优选实施例中，提供了导致改进的性能参数的自互补天线平铺阵列设计的修改形式。

如在图6平面图中初始所示的，图2的完全平铺设计被修改，其中平铺被代替为“星形”装置，其包括中心部分61和一系列借助于小的间隙从中心部分分隔的外杆部分62-65。中心部分61基本上是带圆边的正方形。图7图示了贴片73的侧视图，其中馈送导体72穿过接地面71伸出。

如图8所示，贴片部件可以通过小的间隙从馈送导体隔开，但是与之保持共面。可替代地，如图9所示，贴片可以从在平行平面中被位移的馈送导体偏移。在此后者情况下，导电部分可以重叠投影到公共平行平面上。

如图10所示，馈送导体101和贴片102之间的边沿可以通过诸如电容器的电路来连接。

对平铺阵列设计的修改可以被用于以一种方式改变阵列的阻抗，其改进了阵列和连接阵列元件的电路的阻抗匹配。改进阵列和电路之间的阻抗匹配，可以在阵列和电路之间的接收或发射的信号功率转移方面，或者当阵列在接收操作时从这些电路中的低噪声放大器的噪声贡献方面，提高阵列性能。阻抗匹配的改进可以在某一频率范围上实现，增加了阵列的有用带宽。

图11示出了建模结果，其图示了阵列阻抗的可能的改变。

初始曲线110和111表示前述说明书的原始棋盘阵列。阻抗的实部和虚部以一种方式随频率变化，其可以把阻抗匹配限于连接阵列元件的实际电路。

第二系列曲线112，113是具有减小的贴片尺寸但没有间隙的修改阵列的实部和虚部阻抗分量。显然，对贴片几何构型的修改已经导致了高频处的阵列阻抗的实质性改变。这些改变包括阻抗的实部的增加，以及阻抗的虚部量的减少，以及在高频处阻抗随频率的变化的减少。

第三系列曲线114，115曲线示出了具有附加的间隙并且在间隙间插入2pF电路电容器的修改阵列的结果。如图所示，容性间隙可被用于改变低频处的阵列阻抗。如此可见，两种修改可以被一起用于改变低频和高频处的阵列阻抗，在增加的频率范围上给出了更接近于常数的实部阻抗。

阻抗匹配的另一个改进可以通过在接地面在阵列终端经由串联电容器将贴片阵列耦合到驱动电路来获得。图9图示了在阵列终端处串联10pF电容的修改阵列（s=13mm，间隙电容=2pF）的阻抗。该阻抗是阵列馈送导体和接地面之间的单端有源阻抗，并且该阻抗在超过3：1的频率范围上约等于150欧姆。

在图13的FEM图中图示了阵列的另一个可选的修改。在此，连接到接地面的导电管121部分环绕两个馈送导体，并且为连接最近的贴片角对提供屏蔽。当图6中所示的连接电路结构被使用以及这些电路的单个差分电压输出v1-v2被线性组合在波束形成器中时，这种修改可以用于增加信号强度并且尤其是信噪比。该结构被称为差分单端（DSE）波束形成，并且信号和信噪比的增加出现在波束形成信号中。图示信号强度增加的建模结果可以通过比较图14和15中示出的信号功率转移效率看出。所述屏蔽作用于抑制共模电流，或增强导电环绕的馈送互连的差模电流。

图14图示了在馈送导体周围具有导电管的5x4平铺阵列的效率（s=13mm，t=50mm，附加的间隙电容C=1.2pF，以及端接在z0=100ohm的单端阻抗中的阵列端口）。示出了当由具有0.5的焦距直径比的抛物面反射器的聚焦区场照射时，阵列信号的单端（SE）和差分单端（DSE）波束形成的结果。图15图示了在馈送导体周围不包括导电管的5x4阵列的类似结果。如此可见，加上导电管增加了DSE波束形成信号功率，尤其是在高频处。

这种修改的第二个使用可以改变阵列阻抗。图16图示了阵列阻抗量的一般减少，当屏蔽管被使用时，在超过3：1的频率范围上给出约100欧姆的单端阻抗。

在图17中，图示了阵列的另一个可选的修改。在一些实现方式中，在贴片阵列的平面的方向延伸包含阵列馈送导体穿过的孔的接地面的导电表面可能是有用的。在这种情况下，连接到接地面的导电表面可以包括在馈送导体之间的区域中的狭槽。该狭槽可以用于改变阵列阻抗，在高频处增加串联电感，在阵列到实际连接电路的阻抗匹配中给出了更大的灵活性。

可以使用这种对阵列的修改的组合来获得的灵活性和性能在图18和图19中图示。图18示出了5x4阵列到实际的低噪声放大器（LNA）电路的计算出的阻抗匹配。LNA具有图5中示出的形式。多端口LNA噪声和信号阻抗已经从单LNA电路上的测量被估计。图19示出了LNA的最小噪声温度。图19还示出了组合阵列和LNA系统的噪声和信噪比参数。这些参数是与阵列的DSE波束形成的信号相关联的接收机噪声温度（Trec）和信噪比参数（Trec/孔隙效率）。更大的信噪比参数可以用更大的阵列来预期。

因此，实施例的设计给增加的频率范围提供阵列和连接阵列元件的电路的良好阻抗匹配。当接收时，良好的阻抗匹配暗示高灵敏度或信噪比，尤其是当噪声由来自连接电路中的低噪声放大器的贡献占主导时。尤其是用于低噪声接收应用的相关联的优点是所引入的电路匹配元件都可以是低损失的电容器。通常具有相对高损失的电感电路元件是不需要的。在改进的阵列设计中，电感效应用对阵列的导电表面的低损失修改来实现。

优选实施例的另一个优点是，当阵列信号的DSE波束形成被应用时提高了效率。自等效噪声温度的定义包括功率转移效率之后，这还暗示了在接收应用中减少的等效系统噪声温度。到差分模式中的增加功率转移暗示在DSE结构中不被波束形成的相关联的共模分量的功率减少。DSE结构在许多应用中是非常重要的。相比于完全SE波束形成，DSE结构平分信号数字化和数字波束形成的成本。

所述的修改的平铺装置在天文、通信、健康和安全领域中具有特定应用。

第一实施例分析

当不想受理论限制时，第一实施例被认为具有许多有利的阻抗特性。这些可以通过检查增强型平铺阵列的近似等效电路表示被突出显示。

图20图示了许多平面自互补阵列天线200的相邻元件，以及在垂直于阵列平面的方向传播的入射201和传送202平面波的电(E)场矢量和磁(H)场矢量。阵列被建模为表面阻抗Z（X,Y）（欧姆/平方）的分布，表面阻抗Z（X,Y）为阵列的平面中点的笛卡尔（Cartesian）坐标（X,Y）的函数。

表面阻抗的分布包括理想导体，如203，自由空间和馈送区域（204），相应的表面阻抗是零，无穷大和每平方Z₀/2欧姆，其中Z₀=376.7欧姆是自由空间的波阻抗。

阵列的自互补属性可以通过检查互补阵列和图21中210图示的场结构看出。自互补阵列由表面阻抗Zc（X,Y）定义，使得乘积Z（X,Y）Z_c（X,Y）等于（Z₀/2）的平方，并且互补场被定义为原始场，但其中场矢量以90度围绕传播方向旋转。图20中的原始阵列200是自互补的，因为当以90度围绕任何灰度馈送区域的中心旋转时，它映射到它的互补上。对于任何这种阵列，馈送区域阻抗为每平方Z₀/2欧姆。这种巴比涅（Babinet）原理的电磁形式的良好论述是由Senior和Volakis（IEE电磁波系列，41，1995）给出的。

图22图示了自互补阵列的等效电路表示220。这包括表示馈送区域表面阻抗的集总元件阻抗Z₀/2，以及特征阻抗Z₀的两条传输线，表示在阵列平面的任一侧上的平面波传播。这种表示暗示当阵列导体被连接到占据馈送区域且具有Z₀/2欧姆的内部负载阻抗Z_L的小电路时，阵列应当有效地发射能量到这种波或从这种波接收能量。这种电路还在图20和图21中被图示。

图23图示了当从平行于阵列的导电平面（接地面）放置距离d时，自互补阵列的近似等效电路230。这类似于图22的电路，但具有表示在阵列的接地面侧上的场的传输线，其具有有限长度d并且由短路端接。

在图23中，连接到负载阻抗的总阻抗是由传输线呈现的两个阻抗的并联组合。可表示的天线阻抗，并且通过求解图24的电路，这可以由下式给出：

其中k=2π/λ是自由空间中的平面波的传播常量，且λ是对应的波长。阻抗Z_A的定义允许图23的电路被简化为如图24所示的电路240。

图25图示了在史密斯图250上绘制251作为频率函数的天线阻抗 Z_A ，其中在图中心处的参考阻抗为 Z₀。在频率f₀处，天线阻抗等于Z₀，其中接地面和自互补阵列之间的距离d等于λ/4。接地面的引入使天线阻抗Z_A随频率变化，并且不同于负载阻抗Z_L。这种阻抗不匹配降低了比如说从入射波到所连接的电气负载电路的功率转移效率。如图25所示，在低于 f₀的频率处，天线阻抗具有感性电抗，并且在高于 f₀的频率处，天线阻抗的电抗为容性。

如图26所示，天线阻抗可以通过加串联电容C1和串联电感L1到天线阻抗被变换，以减少电抗分量的大小。附加的串联阻抗的这种组合在频率低于f₀和高于f₀处分别加容性和电感电抗到天线阻抗。这从而改进到负载电路的阻抗匹配。示出252由 Z_A 和电容 C1=0.9pF及电感 L1=25nH的串联组合获得的修改阻抗。

图26图示了阵列天线的等效电路，其具有长度 d 的馈送导体传输线，和插入在自互补阵列和负载电路之间的串联的容性和感性电路元件。负载电路现在在接地面处，并且负载电路的阻抗Z_L从Z₀/2 增加到Z₀。如图27所示，转移阵列信号到移动到阵列的接地面的负载电路的馈送导体还可以在等效电路中由长度d的传输表示。如图27所示，加上该传输线将有效的天线阻抗从Z_AA 271变换到Z_BB 272。

如图28所示，阻抗Z_BB (282)的电抗的大小可以通过加串联电容C2和电感L2来减少，给出了有效天线阻抗Z_B 281。附加的电容和电感主要是在频率低于f₀ 和高于f₀ 处分别加上容性和感性电抗。到负载电路的良好匹配于是由增加负载阻抗Z_L以等于Z₀获得。

图29图示了对应于图28的有效天线阻抗的所产生的反射系数。

如此可见，通过在高频和低频处对包括匹配阻抗的阵列的重新设计可以获得改进的结果。

许多变化是可能的，这将是显而易见的。例如，其它技术可被用于提供串联电感等的实现方式。例如，代替图17的狭槽方法，可以对接地面作出狭槽或其它修改。在图30中，图示了修改的装置的一个示例，其中，一系列狭槽301，302被放置在接地面中，以在等效电路中提供低损失的串联电感。

进一步的修改实施例是可能的。例如，根据要求，各种修改可以对装置中的贴片和馈送作出，以在串联装置中修改期望的阻抗和电容。例如，在图31中，图示了替代的馈送线和贴片装置310。在该装置中，贴片313被电磁耦合到一系列馈送，如312。每一条馈送线的厚度经由仿真成型以提供可调电感。馈送线包括一系列标签，如311，它们从贴片（如313）偏移。该标签提供标签和贴片之间的选择性可调电容。深入广泛的仿真，标签的尺寸可以被调整以改进阻抗匹配属性。所述标签可以在贴片的上面（图33）或下面来形成。

应当理解的是，在天线装置中概述的优点适用于传输和接收操作模式二者。

说明

下列的描述和图使用附图标记来帮助收件人理解实施例的结构和功能。同样的附图标记被用在不同的实施例中以指定具有相同或相似功能和/或结构的特征。

附图需要作为整体并与本说明书中相关联的文档一起被观看。尤其是，一些附图选择省略在所有情况下的包括所有特征，以关于所描述的特定特征提供更大的明了性。然而这样做是为了帮助读者，而不应该考虑为那些省略的特征不被公开，或不被相关实施例的操作所需要。

在整个本说明书中，对“一个实施例”或“实施例”的参考意味着相对于该实施例描述的特定的特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。从而，在整个本说明书中的各个位置，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”的出现，不一定都指的是相同的实施例，但也可能是。此外，特定的特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施例中，如从本公开内容对本领域的普通技术人员将是显而易见的。

类似地，应该意识到的是，在本发明的示范性实施例的以上描述中，本发明的各种特征有时被一起分组在单一实施例、图或其描述中，以用于简化本公开内容并有助于一个或多个的各种发明方面的理解的目的。然而，此公开内容的方法不应被解释为反映了一种意图，即所要求保护的发明需要比在每一个权利要求中明确描述的更多的特征。相反，如以下权利要求所反映的，发明的方面在于，少于单个上述公开的实施例的所有特征。从而，所述详细描述之后的权利要求在此被明确地并入到本详细描述中，其中每一项权利要求自身作为本发明的单独实施例。

此外，虽然在本文中描述的一些实施例包括在其它实施例中包括的一些而非其它特征，不同实施例的特征的组合本应该就是在本发明的范围之内，并且形成不同的实施例，如本领域的技术人员会理解的。例如，在下面的权利要求中，任何要求保护的实施例可以以任何组合使用。

此外，一些实施例在本文中被描述为可由计算机系统的处理器或执行功能的其它装置实现的方法或方法的元件的组合。从而，具有用于执行这种方法或方法的元件的必要指令的处理器形成用于执行方法或方法的元件的装置。此外，在本文中被描述的设备实施例的元件是装置的示例，用于执行由该元件执行的功能，以用于执行本发明的目的。在本文提供的描述中，许多特定的细节被阐述。然而，应当理解的是，本发明的实施例可以在没有这些特定细节的情况下被实践。在其它情况下，众所周知的方法、结构和技术没有被详细示出，以免模糊对本描述的理解。

类似地，应该注意的是，术语耦合，当在权利要求中使用时，不应该被解释为仅限于直接连接。所述术语“耦合”和“连接”，以及它们的派生词，可以被使用。应该理解的是，这些术语并不意在作为彼此的同义词。从而，设备A耦合到设备B的表达的范围不应该被限于设备或系统，其中设备A的输出被直接连接到设备B的输入。它意味着在A的输出和B的输入之间存在路径，其可以是包括其它设备或装置的路径。“耦合”可以指两个或多个元件直接物理或电气接触，或者两个或多个元件彼此不直接接触，但仍合作或彼此相互作用。

从而，虽然已经描述了被认为是本发明的优选实施例，本领域的技术人员将会认识到：其它以及对其的进一步的修改可以在不脱离本发明的精神的情况下作出，并且意在要求所有的这些改变和修改落入本发明的范围之内。例如，以上给出的任何公式仅仅代表可使用的过程。可以从框图增加或删除功能，并且操作可在功能块之间互换。在本发明的范围内描述的方法可以增加或删除步骤。

Claims

1.一种天线设备，其包括：

包括第一表面的第一导电延伸体结构；

一系列基本上布置在从所述第一表面偏移的第二表面的平面中的隔开的导电贴片；

一系列容性耦合到隔开的导电贴片阵列的导电馈送互连，

所述导电馈送互连被成型为将互补的串联电感提供给所述容性耦合，从而改进导电馈送和导电贴片的阻抗匹配。

2.如权利要求1所述的天线设备，其中，天线设备在预定的频率范围上操作，并且导电馈送和导电贴片互连的电抗，在低操作频率为负，且在高操作频率为正，且在中频为零。

3.如任一先前的权利要求所述的天线设备，其中，所述第一导电延伸体结构包括一系列孔隙，并且所述导电馈送互连被馈送穿过所述孔隙。

4.如任一先前的权利要求所述的天线设备，其中，所述导电馈送互连被布置到两组正交偏振中，用于以偏振正交方式馈送对应的导电贴片。

5.如权利要求4所述的天线设备，其中，当耦合到所述贴片时，来自正交偏振的馈送被隔开。

6.如权利要求5所述的天线设备，其中，每组馈送形成第一和第二栅格，其中第一栅格相对于第二栅格偏移基本上半个栅格周期。

7.如任一先前的权利要求所述的天线设备，其中，导电馈送互连包括基本上平行于任何相邻的导电贴片的表面的延长部分。

8.如权利要求7所述的天线设备，其中，所述延长部分基本上在与导电贴片的平面相同的平面中。

9.如任一先前的权利要求所述的天线设备，其中，所述延长部分包括与导电贴片重叠以向其提供受控的容性耦合的容性板部分。

10.如权利要求8所述的天线设备，其中，所述容性板部分包括导电馈送的端部。

11.如权利要求10所述的天线设备，其中，所述导电馈送互连由相邻所述第一导电延伸体的屏蔽环绕，所述屏蔽减少共模电流，或增强第一表面和导电贴片之间的导电环绕的馈送互连的差模电流。

12.如权利要求11所述的天线设备，其中，所述屏蔽被导电地互连到所述第一导电延伸体。

13.如任一先前的权利要求所述的天线设备，其中，导电贴片被布置在规则的阵列中。

14.如权利要求1所述的天线设备，其中，所述第一表面形成薄片的一面。

15.如权利要求1所述的天线设备，其中，所述导电贴片和所述导电馈送互连由小的非导电间隙隔开。

16.如任一先前的权利要求所述的天线设备，其中，所述导电贴片是具有圆角的一般正方形形式。

17.如任一先前的权利要求所述的天线设备，其中，所述导电馈送在导电贴片的角处与导电贴片形成最接近的电磁耦合。

18.如任一先前的权利要求所述的天线设备，其中，所述导电馈送环绕所述导电贴片，并且一般是在径向方向上延长至对应的导电贴片的中心的延长形式。

19.如任一先前的权利要求所述的天线设备，其中，馈送导体的有效长度经由在相邻所述第一导电延伸体结构的区域中互连到所述第一导电延伸体结构的导电单元而被缩短。

20.如权利要求19所述的天线设备，其中，所述普通盒状的导电单元在其所述对之间的一个表面中具有狭槽。

21.如任一先前的权利要求所述的天线设备，其中，所述第一导电延伸体结构在其表面中包括一系列狭槽。

22.一种设计天线阵列设备的方法，所述设备包括：包括第一表面的第一导电延伸体结构；一系列基本上布置在从所述第一表面偏移的第二表面中的隔开的导电贴片；一系列电磁耦合到隔开的导电贴片的阵列的导电馈送互连，所述方法包括以下步骤：

(a) 当所述天线阵列设备在频率高于第一和第二表面之间的距离为四分之一波长的频率处操作时，提供导电贴片模式，其与棋盘或自互补阵列比较增加导电贴片电感。

23.如权利要求22所述的方法，其中，所述导电贴片电感通过相对于棋盘或自互补模式的贴片的尺寸的减小来增加。

24.如权利要求23所述的方法，其中，所述导电贴片电感通过利用较小的导电贴片和一系列在所述第二表面中的延长的导电馈送互连来增加。

25.如权利要求22至权利要求24中任一所述的方法，进一步包括以下步骤：

(b) 当在频率低于其等同于波长大于第一表面和第二表面之间的四分之一波距操作时，增加天线阵列设备的电容。

26.如权利要求25所述的方法，其中，所述电容通过预定的导电贴片和对应的导电馈送互连之间的容性设备的互连来增加。

27.一种在天线阵列设备中抑制共模电流量的方法，所述设备包括：包括第一表面的第一导电体结构；一系列基本上布置在从所述第一表面偏移的第二表面的平面中的隔开的导电贴片；以及一系列电磁耦合到隔开的导电贴片的阵列的导电馈送互连，所述方法包括以下步骤：

借助于在所述第一导电体结构片的附近屏蔽所述导电馈送互连来抑制共模电流。

28.如权利要求27所述的方法，其中，所述屏蔽包括，导电地互连到所述第一导电体结构的导电屏蔽。

29.如任一先前的权利要求所述的方法，其中，所述导电馈送互连以电压差分模式被驱动。