CN105051976A - 双极化偶极天线及其十字耦合元件 - Google Patents
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Abstract
一种双极化偶极天线，包含：一第一对偶极臂，其共振于一第一频带；一第二对偶极臂，其与该第一对偶极臂交叉并与该第一对偶极臂正交排列，该第二对偶极臂于该第一频带下进行共振；以及至少一导电十字元件，其安装于该第一对和第二对偶极臂上，并共振于一第二频带。
Description
技术领域
本发明有关一种天线，特别有关一种偶极天线。
背景技术
此领域已有多种类型的偶极天线是现有的。
发明内容
本发明提供一宽带(wideband)双极化(dual-polarized)偶极(dipole)天线及其耦合元件。
因此，在此根据本发明较佳实施例提供一种双极化偶极天线，包含：一第一对偶极臂，其共振于一第一频带；一第二对偶极臂，其与该第一对偶极臂交叉并与该第一对偶极臂正交排列，该第二对偶极臂于该第一频带下进行共振；以及至少一导电十字元件，其安装于该第一对和第二对偶极臂上，并共振于一第二频带。
较佳地，该天线更包含一第一馈源用以对该第一对偶极臂进行信号馈入，以及一第二馈源用以对该第二对偶极臂进行信号馈入。
较佳地，该第一和第二馈源包含同轴缆线。
或者是，该第一和第二馈源包含微带馈入线。
较佳地，该至少一导电十字元件与该第一对和第二对偶极臂电性(galvanically)隔离。
较佳地，该至少一导电十字元件是电容性地(capacitively)耦接至该第一对和第二对偶极臂。
较佳地，该至少一导电十字元件是与该第一对和第二对偶极臂分开一段少于λ的电性距离(electricaldistance)，其中λ为对应于该第一频带的波长。
较佳地，该至少一导电十字元件是与该第一对和第二对偶极臂分开一段少于0.03λ的电性距离(electricaldistance)。
较佳地，该至少一导电十字元件包含一第一导电带，其与一第二导电带正交地交叉。
较佳地，该第一和第二导电带中的每一个具有少于λ/2的电性长度(electricallength)，其中λ为对应于该第一频带的波长。
较佳地，该至少一导电十字元件包含两个导电十字元件。
较佳地，该天线更包含一第一巴伦(balun)部及一第二巴伦(balun)部。
根据本发明的一个较佳实施例，该第一对和第二对偶极臂以及该第一和第二巴伦部是由一单一金属板所形成。
较佳地，该单一金属板包含单一片金属。
根据本发明的另一个较佳实施例，该第一和第二巴伦部是由一单一金属板所形成。
较佳地，该单一金属板包含单一片金属。
较佳地，该第一对和第二对偶极臂是设置于一非导电基板上。
较佳地，该非导电基板包含一印刷电路板基板。
较佳地，该第一和第二导电带与该第一对和第二对偶极臂垂直地对齐排列。
或者是，该第一和第二导电带与该第一对和第二对偶极臂垂直地非对齐排列。
附图说明
配合如下附图以及下文之详细描述，将会更完整地了解本发明。
图1A、图1B及图1C分别为根据本发明较佳实施例构成和实现的偶极天线简化的组合视图、爆炸视图和侧视图。
图2A、图2B及图2C分别为根据本发明另一较佳实施例构成和实现的偶极天线简化的组合视图、爆炸视图和侧视图。
图3为根据本发明又一较佳实施例构成和实现的偶极天线简化的立体视图。
图4为用于形成图1A至第3C图所示的偶极天线的一板的简化的视图。
图5A、图5B及图5C分别为根据本发明再一较佳实施例构成和实现的偶极天线简化的组合视图、爆炸视图和侧视图。
图6A、图6B及图6C分别为根据本发明再一较佳实施例构成和实现的偶极天线简化的组合视图、爆炸视图和侧视图。
具体实施方式
请参阅图1A、图1B及图1C，其分别为根据本发明较佳实施例构成和实现的偶极天线(dipoleantenna)简化的组合视图、爆炸视图和侧视图。
如图1A至图1C所示，其提供有一双极化(dual-polarized)偶极天线100，双极化偶极天线100较佳包含一第一对偶极臂102以及一第二对偶极臂104，第二对偶极臂104较佳与第一对偶极臂102交叉并与其相互正交排列。第一对偶极臂102较佳以一第一偏振方向于一第一频带下进行放射(radiate)，第二对偶极臂104较佳以一第二偏振方向于该第一频带下进行放射，第二偏振方向正交于第一对偶极臂102的第一偏振方向。第一对和第二对偶极臂102及104的第一和第二偏振方向较佳倾斜±45°，使得偶极天线100具有一单向、双极化的放射模式。
第一对偶极臂102较佳由一第一馈源106来进行信号馈入，举例来说，第一馈源106在此可实施为一第一同轴缆线106。第一同轴缆线106的一内部导体108较佳于一第一馈入点111电性(galvanically)连接至第一对偶极臂102的一个臂110，如图1B清楚显示的。第一同轴缆线106的一外部导电鞘112较佳于一第一接地区116电性(galvanically)连接至第一对偶极臂102的另一个臂114的延伸。
第二对偶极臂104较佳由一第二馈源118来进行信号馈入，举例来说，第二馈源118在此可实施为一第二同轴缆线118。第二同轴缆线118的一内部导体120较佳是于一第二馈入点124电性(galvanically)连接至第二对偶极臂104的一个臂122，如图1B清楚显示的。第二同轴缆线118的一外部导电鞘126较佳是于一第二接地区130电性(galvanically)连接至第二对偶极臂104的另一个臂128的延伸。
可以理解的是，在上述第一对和第二对偶极臂102及104的各个馈入配置中，第一对和第二对偶极臂102及104中的臂110及122较佳进行信号馈入，而第一对和第二对偶极臂102及104中另外的臂114及128较佳为接地，故其较佳作用为一平衡臂。
本发明较佳实施例的一个技术特点是，双极化偶极天线100较佳更包含安装于第一对和第二对偶极臂102及104上的至少一导电十字元件，举例来说，导电十字元件在此可实施为通过一非导电性环状安装件142而非电性地(non-galvanically)安装在第一对和第二对偶极臂102及104上方的一导电十字元件140。十字导电元件140较佳是电容性地(capacitively)耦接至第一对和第二对偶极臂102及104，并且较佳是从第一对和第二对偶极臂102及104垂直偏移一段远小于λ的距离，其中λ为双极化偶极天线100操作于第一频带下所对应的波长。仅作为示例的，十字导电元件140可从第一对和第二对偶极臂102及104垂直偏移一段少于0.03λ的电性距离(electricaldistance)，此较佳是对应于一段少于约5mm的物理距离(physicaldistance)。
十字元件140较佳是藉由第一对和第二对偶极臂102及104进行电容性地(capacitively)馈入，并且较佳于一第二频带下进行共振，第二频带较佳跨越(span)一较高的频率范围，其高于第一对和第二对偶极臂102及104在第一频带下进行放射的频率范围。由十字元件140进行放射的第二频带与由第一对和第二对偶极臂102及104进行放射的第一频带一起结合，较佳形成了双极化偶极天线100的一结合的、宽广的放射频带。可以理解的是，十字元件140的作用使得双极化偶极天线在两种偏振方向下进行放射的频带有益地变得更加宽广。
含有十字元件140的偶极天线100可操作于一相当广的频率范围，其跨越了约1710～2700MHz。可以理解的是，多个偶极天线100可排列成阵列型态，构建成一双极化宽带(broadband)天线阵列。
十字元件140较佳包含一第一导电带(strip)144及一第二导电带146，第二导电带146较佳与第一导电带144正交地交叉。可以理解的是，十字元件140较佳以一单一元件(monolithicelement)形成，而第一和第二导电带144及146之划分仅为方便参照而已。再者，可以理解的是，第一和第二导电带144及146可为如图1A和图1B所示的相互对称，亦可以是相互不对称的。
如图1B清楚显示的，第一和第二导电带144及146的一交叉点148较佳是与第一对和第二对偶极臂102及104的一交叉点150共线(co-linear)。可以理解的是，十字元件140的几何图形较佳类似于第一对和第二对偶极臂102及104的几何图形。但是，十字元件140的形状与第一对和第二对偶极臂102及104的形状两者较佳并非全等的(congruent)或并非等长的，这是因为十字元件140具有较小的物理(physical)及电性(electrical)长度。
第一对和第二对偶极臂102及104中的每一个的电性长度较佳等于λ/2，亦即从偶极臂110、122其一的一第一端量测到每一个偶极对102及104中对应之另一偶极臂114、128的一第二端。可以理解的是，第一对和第二对偶极臂102及104可为如图1A和图1B所示的相互对称，亦可以是相互不对称的。
第一和第二导电带144及146中的每一个的电性长度较佳少于λ/2。与第一对和第二对偶极臂102及104中的每一个的电性长度相较，由于形成十字元件140的导电带144及146中的每一个的电性长度较小，因此十字元件140较佳共振于一较高频带下，其高于第一对和第二对偶极臂102及104的操作频带，从而产生了上述提及的频带变宽的效果。
第一和第二导电带144及146可与第一对和第二对偶极臂102及104沿垂直方向对齐排列，如双极化偶极天线100所示。但是，可以理解的是，十字元件140的第一和第二导电带144及146亦可绕着交叉点148旋转，使得其与第一对和第二对偶极臂102及104呈非垂直对齐排列，对此，于后将参照图2A至图2C作进一步的例示。
本发明较佳实施例的另一个技术特点是，双极化偶极天线100较佳更包含一第一和一第二垂直巴伦(balun)部160及162，其较佳在天线100本体中是相互一体成型的(integrallyformed)。接地的偶极臂114及128中的每一个较佳分别连接到第一和第二垂直巴伦部160及162。垂直巴伦部160及162中每一个较佳包含一狭缝部164，其较佳具有等于λ/4的电性长度，其中λ为第一对和第二对偶极臂102及104在第一频带进行放射下所对应的波长。
双极化偶极天线100中垂直巴伦部160及162一体成型有利于简化实施于其内的馈入配置，这与现有的双极化偶极天线形成对比。现有的双极化偶极天线典型地需要复杂的馈入网路，其从天线本体分开地形成。而在本较佳实施例中，由于每一对偶极臂102及104的一个偶极臂114、128的接地是通过垂直巴伦部160及162达成，每一对偶极臂102及104较佳是直接接地，因此特别适合用在电性情况改变的环境，例如室外。
双极化偶极天线100可由一单一弯折金属板形成，如图4所示的金属板170。特别地，金属板170较佳包含片状金属，并且可藉由在冲压机中进行冲压来形成，金属片170较佳是通过被折迭的方式来形成天线100。利用单一金属片170来形成双极化偶极天线100此一较佳形成方式使得双极化偶极天线100的组装特别经济、简单，因此相当适合大量生产。再者，由于双极化偶极天线100除十字元件140外的本体其整体是由单一片金属所形成，因此天线100较佳能够耐受严苛的操作条件，其包含高功率和高温条件等。此外，由金属片170之一部份一体成型形成的第一和第二巴伦部160及162简化了天线100的馈入配置，并且将其所需之部件的数目最小化，从而更进一步地降低天线100的制造成本。
请参阅图2A、图2B及图2C，其分别为根据本发明另一较佳实施例构成和实现的偶极天线简化的组合视图、爆炸视图和侧视图。
如图2A至图2C所示，其提供有一双极化偶极天线200，双极化偶极天线200较佳包含一第一对偶极臂202以及一第二对偶极臂204，第二对偶极臂204较佳与第一对偶极臂202交叉并与其相互正交排列。第一对偶极臂202较佳以一第一偏振方向于一第一频带下进行放射，第二对偶极臂204较佳以一第二偏振方向于该第一频带下进行放射，第二偏振方向正交于第一对偶极臂202的第一偏振方向。第一对和第二对偶极臂202及204的第一和第二偏振方向较佳倾斜±45°，使得偶极天线200具有一单向、双极化的放射模式。
第一对偶极臂202较佳由一第一馈源206来进行信号馈入，举例来说，第一馈源206在此可实施为一第一微带馈入线(microstripfeedline)206，其较佳是于一第一馈入点211电性(galvanically)连接至第一对偶极臂202的一个臂210，如图2B清楚显示的。第一对偶极臂202的另一个臂214较佳连接到一接地元件(未图示)，偶极天线200较佳设置在该接地元件上。
第二对偶极臂204较佳由一第二馈源218来进行信号馈入，举例来说，第二馈源218在此可实施为一第二微带馈入线218，其较佳是于一第二馈入点224电性(galvanically)连接至第二对偶极臂204的一个臂222，如图2B清楚显示的。第二对偶极臂204的另一个臂228较佳连接到该接地元件(未图示)，偶极天线200较佳设置在该接地元件上。
第一和第二微带馈入线206及218中的每一个可由一金属闭体(enclosure)230所围绕，金属闭体230用来提升第一对和第二对偶极臂202及204之±45°偏振的交叉极化(cross-polarization)。
可以理解的是，在上述第一对和第二对偶极臂202及204的各个馈入配置中，第一对和第二对偶极臂202及204中的臂210及222较佳进行信号馈入，而第一对和第二对偶极臂202及204中另外的臂214及228较佳为接地，故其较佳作用为一平衡臂。
本发明较佳实施例的一个技术特点是，双极化偶极天线200较佳更包含安装于第一对和第二对偶极臂202及204上的至少一导电十字元件，举例来说，导电十字元件在此可实施为通过一非导电性环状安装件242而非电性地(non-galvanically)安装在第一对和第二对偶极臂202及204上方的一导电十字元件240。十字导电元件240较佳是电容性地(capacitively)耦接至第一对和第二对偶极臂202及204，并且较佳是从第一对和第二对偶极臂202及204垂直偏移一段远小于λ的距离，其中λ为双极化偶极天线200操作于第一频带下所对应的波长。仅作为示例的，十字导电元件240可从第一对和第二对偶极臂202及204垂直偏移一段少于0.03λ的距离，此较佳对应于一段少于约5mm的物理距离(physicaldistance)。
十字元件240较佳是藉由第一对和第二对偶极臂202及204进行电容性地(capacitively)馈入，并且较佳于一第二频带下进行共振，第二频带较佳跨越一较高的频率范围，其高于第一对和第二对偶极臂202及204在第一频带下进行放射的频率范围。由十字元件240进行放射的第二频带与由第一对和第二对偶极臂202及204进行放射的第一频带一起结合，形成了双极化偶极天线200的一结合的、宽广的放射频带。可以理解的是，十字元件240的作用使得双极化偶极天线在两种偏振方向下进行放射的频带有益地变得更加宽广。含有十字元件240的偶极天线200可操作于一相当广的频率范围，其跨越了约1710～2700MHz。可以理解的是，多个偶极天线200可排列成阵列型态，构建成一双极化宽带天线阵列。
十字元件240较佳包含一第一导电带244及一第二导电带246，第二导电带246较佳与第一导电带244正交地交叉。可以理解的是，十字元件240较佳是以一单一元件(monolithicelement)形成，而第一和第二导电带244及246之划分仅为方便参照而已。再者，可以理解的是，第一和第二导电带244及246可为如图2A和图2B所示的相互对称，亦可以是相互不对称的。
如图2B清楚显示的，第一和第二导电带244及246的一交叉点248较佳是第一对和第二对偶极臂202及204的一交叉点250共线(co-linear)。可以理解的是，十字元件240的几何图形较佳类似于第一对和第二对偶极臂202及204的几何图形。但是，十字元件240的形状与第一对和第二对偶极臂202及204的形状两者较佳并非全等的(congruent)或并非等长的，这是因为十字元件240具有较小的物理(physical)及电性(electrical)长度。
第一对和第二对偶极臂202及204中的每一个的电性长度较佳等于λ/2，亦即从偶极臂210、222其一的一第一端量测到每一个偶极对202及204中对应之另一偶极臂214、228的一第二端。可以理解的是，第一对和第二对偶极臂202及204可为如图2A和图2B所示的相互对称，亦可以是相互不对称的。
第一和第二导电带244及246中的每一个的电性长度较佳少于λ/2。与第一对和第二对偶极臂202及204中的每一个的电性长度相较，由于形成十字元件240的导电带244及246中的每一个的电性长度较小，因此十字元件240较佳共振于一较高频带下，其高于第一对和第二对偶极臂202及204的操作频带，从而产生了上述提及的频带变宽的效果。
第一和第二导电带244及246可与第一对和第二对偶极臂202及204在垂直方向上非对齐排列，如此第一和第二导电带244及246在第一对和第二对偶极臂202及204之平面上的投影，从第一对和第二对偶极臂202及204偏离了约45°角。但是，可以理解的是，形成十字元件240的第一和第二导电带244及246亦可在角度方面从第一对和第二对偶极臂202及204偏离不同于45°角的角度。
本发明较佳实施例的另一个技术特点是，双极化偶极天线200较佳更包含一第一垂直巴伦部260及一第二垂直巴伦部(未图示)，其较佳在天线200本体中是相互一体成型。接地的偶极臂214及228中的每一个较佳分别连接到第一和第二垂直巴伦部。第一和第二垂直巴伦部每一个较佳包含一狭缝部264，其较佳具有等于λ/4的电性长度，其中λ为第一对和第二对偶极臂202及204在第一频带进行放射下所对应的波长。
双极化偶极天线200中垂直巴伦部一体成型有利于简化实施于其内的馈入配置，这与现有的双极化偶极天线形成对比。现有的双极化偶极天线典型地需要复杂的馈入网路，其从天线本体分开地形成。而在本较佳实施例中，由于每一对偶极臂202及204的一个偶极臂214、228的接地是通过垂直巴伦部达成，每一对偶极臂202及204较佳是直接接地，因此特别适合用在电性情况改变的环境，例如室外。
双极化偶极天线200可由一单一弯折金属板形成，如图4所示的金属板170。利用单一金属片来形成双极化偶极天线200此一较佳形成方式使得双极化偶极天线200的组装特别经济、简单，因此相当适合大量生产。再者，由于双极化偶极天线200除十字元件240外的本体其整体是由单一片金属所形成，因此天线200较佳能够耐受严苛的操作条件，其包含高功率和高温条件等。此外，由金属片之一部份一体成型形成的第一和第二巴伦部简化了天线200的馈入配置，并且将其所需之部件的数目最小化，从而更进一步地降低天线200的制造成本。
可以理解的是，虽然图2A至图2C所显示的偶极天线200仅包含单一个十字元件240，但是偶极天线200亦可包含不只一个十字元件240，如在图3显示的偶极天线300的实例中，较佳包含了一第二十字元件342。第二十字元件342较佳是通过多个非导电柱344非电性地(non-galvanically)安装于十字元件240上。可以理解的是，在本发明之天线中设置不只一个十字元件有利于进一步使得天线的操作频宽变得更加宽广。
请参阅图5A、图5B及图5C，其分别为根据本发明再一较佳实施例构成和实现的偶极天线简化的组合视图、爆炸视图和侧视图。
如图5A至图5C所示，其提供有一双极化偶极天线500，双极化偶极天线500较佳包含一第一对偶极臂502以及一第二对偶极臂504，第二对偶极臂504较佳与第一对偶极臂502交叉并与其相互正交排列。第一对偶极臂502较佳以一第一偏振方向于一第一频带下进行放射，第二对偶极臂504较佳以一第二偏振方向于该第一频带下进行放射，第二偏振方向正交于第一对偶极臂502的第一偏振方向。第一对和第二对偶极臂502及504的第一和第二偏振方向较佳倾斜±45°，使得偶极天线500具有一单向、双极化的放射模式。
如图5B中的放大区块505清楚显示的，第一对偶极臂502较佳由一第一馈源506来进行信号馈入，举例来说，第一馈源506在此可实施为一第一微带馈入线506，其较佳是于一第一馈入点511电性(galvanically)连接至第一对偶极臂502的一个臂510。第一对偶极臂502的另一个臂514较佳连接到一接地元件(未图示)，偶极天线500较佳设置在该接地元件上。
第二对偶极臂504较佳由一第二馈源518来进行信号馈入，举例来说，第二馈源518在此可实施为一第二微带馈入线518，其较佳是于一第二馈入点524电性(galvanically)连接至第二对偶极臂504的一个臂522，如图5B清楚显示的。第二对偶极臂504的另一个臂528较佳连接到该接地元件(未图示)，偶极天线500较佳设置在该接地元件上。
第一和第二微带馈入线506及518中的每一个备选地可由一金属闭体(未图示)所围绕，金属闭体用来提升第一对和第二对偶极臂502及504之±45°偏振的交叉极化。
可以理解的是，在上述第一对和第二对偶极臂502及504的各个馈入配置中，第一对和第二对偶极臂502及504中的臂510及522较佳进行信号馈入，而第一对和第二对偶极臂502及504中另外的臂514及528较佳是接地，故其较佳作用为一平衡臂。
本发明较佳实施例的一个技术特点是，双极化偶极天线500较佳更包含安装于第一对和第二对偶极臂502及504上的至少一导电十字元件，举例来说，导电十字元件在此可实施为通过多个非导电柱542而非电性地(non-galvanically)安装在第一对和第二对偶极臂502及504上方的一导电十字元件540。可以理解的是，为了进一步使得偶极天线500的操作频宽变得更加宽广，虽然图5A至图5C所显示的偶极天线500仅包含单一个十字元件540，但是偶极天线500亦可包含不只一个十字元件540。
十字导电元件540较佳是电容性地(capacitively)耦接至第一对和第二对偶极臂502及504，并且较佳是从第一对和第二对偶极臂502及504垂直偏移一段远小于λ的距离，其中λ为偶极天线500操作于第一频带下所对应的波长。仅作为示例的，十字导电元件540可从第一对和第二对偶极臂502及504垂直偏移一段少于0.03λ的距离，此较佳是对应于一段少于约5mm的物理距离(physicaldistance)。
十字元件540较佳是藉由第一对和第二对偶极臂502及504进行电容性地(capacitively)馈入，并且较佳于一第二频带下进行共振，第二频带较佳跨越一较高的频率范围，其高于第一对和第二对偶极臂502及504在第一频带下进行放射的频率范围。由十字元件540进行放射的第二频带与由第一对和第二对偶极臂502及504进行放射的第一频带一起结合，较佳形成了双极化偶极天线500的一结合的、宽广的放射频带。可以理解的是，十字元件540的作用使得双极化偶极天线500在两种偏振方向下进行放射的频带有益地变得更加宽广。
从偶极天线500与偶极天线200的比较可以看出，在垂直和水平两者的延伸方向上，偶极天线500的尺寸较佳大于偶极天线200。因此，含有十字元件540的偶极天线500可操作于一相当广的频率范围，其跨越了约700～960MHz，此频率范围较佳小于可以用来作为比较的偶极天线200的频率范围，这是由于它们之间尺度上的差异所造成。可以理解的是，多个偶极天线500可排列成阵列型态，构建成一双极化低频宽带天线阵列。
十字元件540较佳包含一第一导电带544及一第二导电带546，第二导电带546较佳与第一导电带544正交地交叉。可以理解的是，十字元件540较佳以一单一元件(monolithicelement)形成，而第一和第二导电带544及546之划分仅为方便参照而已。再者，可以理解的是，第一和第二导电带544及546可为如图5A和图5B所示的相互对称，亦可以是相互不对称的。
如图5B清楚显示的，第一和第二导电带544及546的一交叉点548较佳是与第一对和第二对偶极臂502及504的一交叉点550共线(co-linear)。可以理解的是，十字元件540的几何图形较佳类似于第一对和第二对偶极臂502及504的几何图形。但是，十字元件540的形状与第一对和第二对偶极臂502及504的形状两者较佳并非全等的(congruent)或并非等长的，这是因为十字元件540具有较小的物理(physical)及电性(electrical)长度。
第一对和第二对偶极臂502及504中的每一个的电性长度较佳等于λ/2，亦即从偶极臂510、522其一的一第一端量测到每一个偶极对502及504中对应之另一偶极臂514、528的一第二端。可以理解的是，第一对和第二对偶极臂502及504可为如图5A和图5B所示的相互对称，亦可以是相互不对称的。
第一和第二导电带544及546中的每一个的电性长度较佳少于λ/2。与第一对和第二对偶极臂502及504中的每一个的电性长度相较，由于形成十字元件540的导电带544及546中的每一个的电性长度较小，因此十字元件540较佳共振于一较高频带下，其高于第一对和第二对偶极臂502及504的操作频带，从而产生了上述提及的频带变宽的效果。
第一和第二导电带544及546可与第一对和第二对偶极臂502及504沿垂直方向对齐排列，如此第一和第二导电带544及546在第一对和第二对偶极臂502及504之平面上的投影与第一对和第二对偶极臂502及504重迭。但是，可以理解的是，形成十字元件540的第一和第二导电带544及546亦可与第一对和第二对偶极臂502及504在垂直方向上非对齐排列，如此第一和第二导电带544及546在第一对和第二对偶极臂502及504之平面上的投影在角度方面偏离第一对和第二对偶极臂502及504。
本发明较佳实施例的另一个技术特点是，双极化偶极天线500较佳更包含一第一垂直巴伦部560及一第二垂直巴伦部(未图示)，其较佳在天线500本体中是相互一体成型。接地的偶极臂514及528中的每一个较佳分别连接到第一和第二垂直巴伦部。第一和第二垂直巴伦部每一个较佳包含一狭缝部564，其较佳具有等于λ/4的电性长度，其中λ为第一对和第二对偶极臂502及504在第一频带进行放射下所对应的波长。
双极化偶极天线500中第一和第二垂直巴伦部一体成型有利于简化实施于其内的馈入配置，这与现有的双极化偶极天线形成对比。现有的双极化偶极天线典型地需要复杂的馈入网路，其从天线本体分开地形成。而在本较佳实施例中，由于每一对偶极臂502及504的一个偶极臂514、528的接地是通过垂直巴伦部达成，每一对偶极臂502及504较佳是直接接地，因此特别适合用在电性情况改变的环境，例如室外。
双极化偶极天线500可由一单一弯折金属板形成，类似于图4所示的金属板170，但具有不同的尺寸。利用单一金属片来形成双极化偶极天线500此一较佳形成方式使得双极化偶极天线500的组装特别经济、简单，因此相当适合大量生产。再者，由于双极化偶极天线500除十字元件540外的本体其整体是由单一片金属所形成，因此天线500较佳能够耐受严苛的操作条件，其包含高功率和高温条件等。此外，由金属片之一部份一体成型形成的第一和第二巴伦部简化了天线500的馈入配置，并且将其所需之部件的数目最小化，从而更进一步地降低天线500的制造成本。
请参阅图6A、图6B及图6C，其分别为根据本发明再一较佳实施例构成和实现的偶极天线简化的组合视图、爆炸视图和侧视图。
如图6A至图6C所示，其提供有一双极化偶极天线600，双极化偶极天线600较佳包含一第一对偶极臂602以及一第二对偶极臂604，第二对偶极臂604较佳与第一对偶极臂602交叉并与其相互正交排列。第一对和第二对偶极臂602及604较佳设置于一非导电基板603的表面上。基板603可包含一印刷电路板(printedcircuitboard,PCB)基板，而第一对和第二对偶极臂602及604可印刷于、镀于，或者是形成于该PCB基板上。
第一对和第二对偶极臂602及604每一个较佳于一第一频带下进行放射。第一对偶极臂602较佳以一第一偏振方向进行放射，第二对偶极臂604较佳以一第二偏振方向进行放射，第二偏振方向正交于第一对偶极臂602的第一偏振方向。第一对和第二对偶极臂602及604的第一和第二偏振方向较佳倾斜±45°，使得偶极天线600具有一单向、双极化的放射模式。
如图6B中的放大区块605清楚显示的，第一对偶极臂602较佳由一第一馈源606来进行信号馈入，举例来说，第一馈源606在此可实施为一第一微带馈入线606，其较佳是于一第一馈入点611电性(galvanically)连接至第一对偶极臂602的一个臂610。第一对偶极臂602的另一个臂614较佳连接到一接地元件(未图示)，偶极天线600较佳设置在该接地元件上。
第二对偶极臂604较佳由一第二馈源618来进行信号馈入，举例来说，第二馈源618在此可实施为一第二微带馈入线618，其较佳是于一第二馈入点624电性(galvanically)连接至第二对偶极臂604的一个臂622，如图6B清楚显示的。第二对偶极臂604的另一个臂628较佳连接到该接地元件(未图示)，偶极天线600较佳设置在该接地元件上。
第一和第二微带馈入线606及618中的每一个备选地可由一金属闭体(未图示)所围绕，金属闭体用来提升第一对和第二对偶极臂602及604之±45°偏振的交叉极化。一对绝缘元件630备选地可提供于PCB603上、设于第一对和第二对偶极臂602及604之间，以提升其间的绝缘效果。
可以理解的是，在上述第一对和第二对偶极臂602及604的各个馈入配置中，第一对和第二对偶极臂602及604中的臂610及622较佳进行信号馈入，而第一对和第二对偶极臂602及604中另外的臂614及628较佳为接地，故其较佳作用为一平衡臂。
本发明较佳实施例的一个技术特点是，双极化偶极天线600较佳更包含安装于第一对和第二对偶极臂602及604上的至少一导电十字元件，举例来说，导电十字元件在此可实施为通过若干个非导电柱642而非电性地(non-galvanically)安装在第一对和第二对偶极臂602及604上方的一导电十字元件640。十字导电元件640较佳是电容性地(capacitively)耦接至第一对和第二对偶极臂602及604，并且较佳是从第一对和第二对偶极臂602及604垂直偏移一段远小于λ的距离，其中λ为偶极天线600操作于第一频带下所对应的波长。仅作为示例的，十字导电元件640可从第一对和第二对偶极臂602及604垂直偏移一段少于0.03λ的距离，此较佳对应于一段少于约5mm的物理距离(physicaldistance)。
十字元件640较佳是藉由第一对和第二对偶极臂602及604进行电容性地(capacitively)馈入，并且较佳于一第二频带下进行共振，第二频带较佳是跨越一较高的频率范围，其高于第一对和第二对偶极臂602及604在第一频带下进行放射的频率范围。由十字元件640进行放射的第二频带与由第一对和第二对偶极臂602及604进行放射的第一频带一起结合，形成了双极化偶极天线600的一结合的、宽广的放射频带。可以理解的是，十字元件640的作用使得双极化偶极天线600在两种偏振方向下进行放射的频带有益地变得更加宽广。含有十字元件640的偶极天线600可操作于一相当广的频率范围，其跨越了约1710～2700MHz。可以理解的是，多个偶极天线600可排列成阵列型态，构建成一双极化宽带天线阵列。
十字元件640较佳包含一第一导电带644及一第二导电带646，第二导电带646较佳与第一导电带644正交地交叉。可以理解的是，十字元件640较佳是以一单一元件(monolithicelement)形成，而第一和第二导电带644及646之划分仅为方便参照而已。再者，可以理解的是，第一和第二导电带644及646可为如图6A和图6B所示的相互对称，亦可以是相互不对称的。
如图6B清楚显示的，第一和第二导电带644及646的一交叉点648较佳是与第一对和第二对偶极臂602及604的一交叉点650共线(co-linear)。第一对和第二对偶极臂602及604中的每一个的电性长度较佳等于λ/2，亦即从偶极臂610、622其一的一第一端量测到每一个偶极对602及604中对应之另一偶极臂614、628的一第二端。可以理解的是，第一对和第二对偶极臂602及604可为如图6A和图6B所示的相互对称，亦可以是相互不对称的。
第一和第二导电带644及646中的每一个的电性长度较佳少于λ/2。与第一对和第二对偶极臂602及604中的每一个的电性长度相较，由于形成十字元件640的导电带644及646中的每一个的电性长度较小，因此十字元件640较佳共振于一较高频带下，其高于第一对和第二对偶极臂602及604的操作频带，从而产生了上述提及的频带变宽的效果。
第一和第二导电带644及646可与第一对和第二对偶极臂602及604沿垂直方向对齐排列，如此第一和第二导电带644及646在第一对和第二对偶极臂602及604之平面上的投影与第一对和第二对偶极臂602及604重迭。但是，可以理解的是，形成十字元件640的第一和第二导电带644及646亦可绕着点648旋转，形成非垂直地对奇，如此第一和第二导电带644及646在第一对和第二对偶极臂602及604之平面上的投影不会与第一对和第二对偶极臂602及604重迭。
本发明较佳实施例的另一个技术特点是，双极化偶极天线600较佳更包含一第一及一第二垂直巴伦部660及662，其较佳在天线600本体中是相互一体成型。接地的偶极臂614及628中的每一个较佳分别连接到第一和第二垂直巴伦部660及662。第一和第二垂直巴伦部660及662每一个较佳包含一狭缝部664，其较佳具有等于λ/4的电性长度，其中λ为第一对和第二对偶极臂602及604在第一频带进行放射下所对应的波长。
双极化偶极天线600中垂直巴伦部660及662一体成型有利于简化实施于其内的馈入配置，这与现有的双极化偶极天线形成对比。现有的双极化偶极天线典型地需要复杂的馈入网路，其从天线本体分开地形成。而在本较佳实施例中，由于每一对偶极臂602及604的一个偶极臂614、628的接地是通过垂直巴伦部660及662达成，每一对偶极臂602及604较佳为直接接地，因此特别适合用在电性情况改变的环境，例如室外。
双极化偶极天线600可部分地由一单一弯折金属板形成。利用单一金属片来形成双极化偶极天线600此一较佳的部分形成方式使得双极化偶极天线600的组装特别经济、简单，因此相当适合大量生产。此外，由金属片之一部份一体成型形成的第一和第二巴伦部660及662简化了天线600的馈入配置，并且将其所需之部件的数目最小化，从而更进一步地降低天线600的制造成本。
可以理解的是，为了进一步使得偶极天线600的操作频宽变得更加宽广，虽然图6A至图6C所显示的偶极天线600仅包含单一个十字元件640，但是偶极天线600亦可包含不只一个十字元件640。
本领域技术人员可以理解的是，本发明并不会被已特别请求的内容所限定。相反地，本发明之范围包含于前描述过之特征的各种组合及子组合，以及其修改和变形，这在本领域技术人员配合图式参阅上述描述之后是可以了解到的，且其并非是现有技术。
Claims (20)
1.一种双极化偶极天线，其特征在于：所述双极化偶极天线包含：
一第一对偶极臂，其共振于一第一频带；
一第二对偶极臂，其与该第一对偶极臂交叉并与该第一对偶极臂正交排列，该第二对偶极臂于该第一频带下进行共振；以及
至少一导电十字元件，其安装于该第一对和第二对偶极臂上，并共振于一第二频带。
2.根据权利要求1所述的双极化偶极天线，其特征在于：所述双极化偶极天线更包含一第一馈源用以对该第一对偶极臂进行信号馈入，以及一第二馈源用以对该第二对偶极臂进行信号馈入。
3.根据权利要求2所述的双极化偶极天线，其特征在于：该第一和第二馈源包含同轴缆线。
4.根据权利要求2所述的双极化偶极天线，其特征在于：该第一和第二馈源包含微带馈入线。
5.根据权利要求1所述的双极化偶极天线，其特征在于：该至少一导电十字元件与该第一对和第二对偶极臂电性隔离。
6.根据权利要求5所述的双极化偶极天线，其特征在于：该至少一导电十字元件是电容性地耦接至该第一对和第二对偶极臂。
7.根据权利要求6所述的双极化偶极天线，其特征在于：该至少一导电十字元件是与该第一对和第二对偶极臂分开一段少于λ的电性距离，其中λ为对应于该第一频带的波长。
8.根据权利要求7所述的双极化偶极天线，其特征在于：该至少一导电十字元件是与该第一对和第二对偶极臂分开一段少于0.03λ的电性距离(electricaldistance)。
9.根据权利要求6所述的双极化偶极天线，其特征在于：该至少一导电十字元件包含一第一导电带，其与一第二导电带正交地交叉。
10.根据权利要求9所述的双极化偶极天线，其特征在于：该第一和第二导电带中的每一个具有少于λ/2的电性长度，其中λ为对应于该第一频带的波长。
11.根据权利要求1所述的双极化偶极天线，其特征在于：该至少一导电十字元件包含两个导电十字元件。
12.根据权利要求1所述的双极化偶极天线，其特征在于：所述双极化偶极天线更包含一第一巴伦部及一第二巴伦部。
13.根据权利要求12所述的双极化偶极天线，其特征在于：该第一对和第二对偶极臂以及该第一和第二巴伦部是由一单一金属板所形成。
14.根据权利要求13所述的双极化偶极天线，其特征在于：该单一金属板包含单一片金属。
15.根据权利要求12所述的双极化偶极天线，其特征在于：该第一和第二巴伦部是由一单一金属板所形成。
16.根据权利要求15所述的双极化偶极天线，其特征在于：该单一金属板包含单一片金属。
17.根据权利要求15所述的双极化偶极天线，其特征在于：该第一对和第二对偶极臂是设置于一非导电基板上。
18.根据权利要求17所述的双极化偶极天线，其特征在于：该非导电基板包含一印刷电路板基板。
19.根据权利要求9所述的双极化偶极天线，其特征在于：该第一和第二导电带与该第一对和第二对偶极臂垂直地对齐排列。
20.根据权利要求9所述的双极化偶极天线，其特征在于：该第一和第二导电带与该第一对和第二对偶极臂垂直地非对齐排列。
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