CN107346841B - 低轮廓全向天线 - Google Patents

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Abstract

低轮廓全向天线。公开了低轮廓宽频带和/或多频带全向天线的示例性实施方式。在示例性实施方式中，一种天线通常包括辐射器和接地平面。接地平面可包括沿着接地平面的边缘部分或限定接地平面的边缘部分的倾斜表面。该倾斜表面可被配置为可操作用于减小方位平面处的零点，从而允许天线对于方位平面具有更全向的辐射图案。在另一示例性实施方式中，一种天线通常包括基板、沿着基板的辐射器以及限定接地平面的至少部分的导电带或箔。导电带或箔经由接近耦合来耦合至辐射器的接地并且通过基板的掩蔽被电绝缘。

Description

低轮廓全向天线
技术领域
本公开涉及低轮廓全向天线。
背景技术
此部分提供与本公开有关的背景信息，其未必是现有技术。
对于建筑物内蜂窝网络应用，某些应用需要超低轮廓并且对建筑物天花板美观的单输入单输出(SISO)天线。通常，这种天线类型设计有平行于天花板的偶极子，其具有大的零点(null)并且在方位平面中的全向性差。
发明内容
此部分提供本公开的一般概述，并且不是其全部范围或其所有特征的全面公开。
根据各个方面，本文公开了低轮廓宽频带和/或多频带全向天线的示例性实施方式。在示例性实施方式中，一种天线通常包括辐射器和接地平面。接地平面可包括沿着接地平面的边缘部分或限定接地平面的边缘部分的倾斜表面。该倾斜表面可被配置为能够操作用于减小方位平面处的零点，从而允许天线对于方位平面具有更全向的辐射图案。在另一示例性实施方式中，一种天线通常包括基板、沿着基板的辐射器以及限定接地平面的至少部分的导电带或箔。导电带或箔经由接近耦合来耦合至辐射器的接地并且通过基板的掩蔽被电绝缘。
根据本文的描述，其它适用范围将变得显而易见。本发明内容的描述和具体示例仅旨在用于说明的目的，而不旨在限制本公开的范围。
附图说明
本文所描述的附图仅用于例示所选择的实施方式，而非所有可能的实现方式，并且不旨在限制本公开的范围。
图1是根据示例性实施方式的低轮廓宽频带/多频带全向SISO天线的立体图；
图2A和图2B分别是图1所示的天线的原型的后视图和正视图，其中天线包括透明天线罩(图2B)和透明底板或支撑构件(图2A)；
图3是图2A和图2B所示的天线的分解立体图，并且示出被定位在天线罩和底板之间的印刷电路板；
图4是在没有底板的情况下图2A所示的天线的后视图，并且示出沿着印刷电路板(PCB)的后侧的接地平面和贴片以及联接(例如，焊接等)至接地平面的馈电线缆；
图5是图4所示的PCB的正视图，并且示出沿着PCB的前侧的辐射器；
图6是在底板被联接至天线罩之后图3所示的底板和天线罩的立体图；
图7是图6所示的天线罩和底板的下部立体图；
图8是图4所示的PCB的立体图，并且示出沿着PCB的后侧的接地平面和贴片；
图9是图5所示的PCB的另一正视图，并且示出沿着PCB的前侧的辐射器；
图10、图11和图12分别是根据示例性实施方式的图8和图9所示的PCB的后视图、侧视图和正视图，其中仅出于例示目的提供示例性尺寸(以毫米为单位)；
图13是根据另一示例性实施方式的可与图1至图3所示的天线一起使用的PCB的立体图，其中该PCB包括沿着PCB的相反的前侧和后侧的辐射器和接地平面，但是不包括沿着PCB的后侧的贴片；
图14A和图14B分别是根据示例性实施方式的图13所示的PCB的后视图和侧视图，其中仅出于例示目的提供示例性尺寸(以毫米为单位)；
图15A是针对如图1至图3所示的原型天线与如图14A和图14B所示的不包括沿着PCB的后侧的贴片的PCB测量的电压驻波比(VSWR)对频率(以兆赫(MHz)为单位)的示例性线图；
图15B是针对如图1至图3所示的原型天线与如图10至图12所示的包括沿着PCB的后侧的贴片的PCB测量的电压驻波比(VSWR)对频率(以兆赫(MHz)为单位)的示例性线图；
图16至图81示出针对如图1至图3所示的原型天线与如图14A和图14B所示的不包括沿着PCB的后侧的贴片的PCB测量的各种频率下的辐射图案(方位平面、Phi 0°平面和Phi90°平面)；
图82和图83是针对如图1至图3所示的原型天线与如图14A和图14B所示的不包括沿着PCB的后侧的贴片的PCB测量的无源互调水平(PIM)(以分贝相对载波(dBc)为单位)对频率(以兆赫(MHz)为单位)的示例性线图，并且示出在728MHz至757MHz和1930MHz至1990MHz的各个传输(Tx)频率下两个发送载波(各为20W)的PIM(IM3)性能；
图84至图137示出针对如图1至图3所示的原型天线与如图10至图12所示的包括沿着PCB的后侧的贴片的PCB测量的各种频率下的辐射图案(方位平面、Phi 0°平面和Phi 90°平面)；
图138和图139是针对如图1至图3所示的原型天线与如图10至图12所示的包括沿着PCB的后侧的贴片的PCB测量的无源互调水平(PIM)(以分贝相对载波(dBc)为单位)对频率(以兆赫(MHz)为单位)的示例性线图，并且示出在728MHz至757MHz和1930MHz至1990MHz的各个传输(Tx)频率下两个发送载波(各为20W)的PIM(IM3)性能；
图140示出根据另一示例性实施方式的低轮廓宽频带/多频带全向SISO天线，其包括沿着PCB的辐射器和导电带或箔，其中，所述导电带或箔经由接近耦合来耦合至辐射器的接地并且通过PCB本身的掩蔽来电绝缘；
图141提供根据示例性实施方式的图140所示的导电带或箔的示例性尺寸(以毫米为单位)和角度(以度为单位)，其仅出于例示目的而提供；
图142是针对图140所示的天线的原型测量的电压驻波比(VSWR)对频率(以兆赫(MHz)为单位)的示例性线图；
图143是根据另一示例性实施方式的低轮廓宽频带/多频带全向SISO天线的分解立体图，其中介电间隔物大致围绕底板的螺柱的开口被定位在底板或支撑构件与PCB之间；以及
图144是在PCB和介电间隔物被定位在底板和天线罩之间协作限定的内部壳体内之后图143所示的天线的局部横截面侧视图。
贯穿附图的多个视图，对应标号指示对应部件。
具体实施方式
现在将参照附图更充分地描述示例实施方式。
本文公开了低轮廓宽频带和/或多频带全向SISO天线的示例性实施方式。在一些示例性实施方式中，该天线被配置用于宽频带操作，使得该天线可在宽频率范围(例如，从约600MHz至约3800MHz、横跨大部分长期演进(LTE)频带等)内操作。在其它示例性实施方式中，该天线被配置用于多频带操作，使得该天线至少可在第一频率范围(例如，从约698MHz至约960MHz等)以及不同于第一频率范围的第二频率范围(例如，从约1350MHz至约1525MHz、从约1690MHz至约3800MHz、从约1350MHz至3800MHz等)内操作。例如，该天线可在从约698MHz至约960MHz的第一频率范围、从约1350MHz至约1525MHz的第二频率范围以及从约1690MHz至约3800MHz的第三频率范围内操作。在其它可能的示例性实施方式中，该天线可以辐射图案零点为某种代价覆盖超过上述频率范围(例如，600至6000MHz等)。
在示例性实施方式中，该天线包括在天线罩和底板或支撑构件之间协作限定的内部内的辐射器。底板可包括用于将天线安装到天花板(广义地，安装表面)的螺柱特征(广义地，安装特征或固定物)。辐射器可包括PCB辐射器、冲压式辐射器、柔性PCB辐射器、其组合等。例如，该天线可包括沿着PCB(广义地，基板)的相反的第一侧和第二侧(或前侧和后侧)的辐射器和接地平面(广义地，接地元件)。
在示例性实施方式中，该天线可包括不对称臂(例如，沿如图8和图9所示的PCB的相反侧的臂120和124等)，因此不是具有对称臂的典型偶极子天线。较长/较大的不对称臂可被称作接地平面，而另一不对称臂可被称作辐射器。
发明人认识到，对于如本文所公开的水平平面不对称偶极子天线，有几个因素在在方位平面处具有减小的零点和更全向的辐射图案方面扮演重要角色：
·辐射器和接地平面之间的长度的比率；
·接地平面相对于辐射器的边缘角度；
·馈电点的位置；以及
·辐射器臂之一的长度
发明人还认识到，对于水平平面不对称偶极子天线在拓宽天线带宽的同时维持方位平面处的减小的零点和更全向的辐射图案还有几个因素：
·天线的宽臂或接地平面；
·臂与接地平面之间的耦合；
·经由引入与辐射器重叠的接地平面的边缘的狭槽的阻抗匹配；
·与馈电线缆的焊接位置相邻引入的狭槽；以及
·传输线的宽度和长度。
发明人进一步认识到，当具有覆盖从600MHz的频率的低频选项时，在不显著增加天线尺寸的情况下使天线电学地变长有几个因素：
·略微加长限定接地平面的迹线；
·经由悬浮加载或接近迹线(广义地，贴片)延伸辐射器以增加电学长度；以及
·通过在天线罩内或下面的预定或某些位置处的至少一个肋提供附加介电加载。
发明人另外认识到，有几个因素降低PIM水平的风险：
·使用尾纤同轴线缆选项，而非与天线匹配的自由度较小的固定连接器；以及
·馈电接地点处的狭槽，以减小焊接表面。
因此，本文公开了天线的示例性实施方式，所述天线与传统偶极子天线相比可具有或提供以下特征或优点中的一个或更多个。例如，本文所公开的低轮廓宽频带和/或多频带全向SISO天线与传统偶极子相比可在方位平面处具有较小零点。与其它传统天线相比，本文所公开的低轮廓宽频带和/或多频带全向SISO天线还可具有宽带宽，可允许稳定的低PIM产品，和/或可具有低轮廓。另外，示例性实施方式可包括一个或更多个特征来实现低PIM水平。例如，由于与馈电线缆的馈电接地点相邻的狭槽(广义地，开口)减小了焊接表面，一些示例性实施方式可具有改进或低的PIM水平。
现在参照附图，图1、图2A和图2B示出了具体实现本公开的一个或更多个方面的全向SISO天线100的示例性实施方式。如本文所公开的，天线100可根据天线100是否包括图4和图8所示的贴片104被配置用于宽频带操作或多频带操作。当天线100包括贴片104时，天线100可被配置为能够在宽频带频率范围(例如，从约600MHz至约3800MHz等)内操作。当天线100不包括贴片104时，天线100可被配置为能够在多个频率范围(例如，从约698MHz至约960MHz的第一频率范围、从约1350MHz至约1525MHz的第二频率范围以及从约1690MHz至约3800MHz的第三频率范围等)内操作。
如图1至图3所示，天线100包括天线罩或盖108(例如，塑料扁平矩形天线罩等)以及底板或支撑构件112(例如，塑料底板等)。如图3所示，天线罩108和底板112协作地限定印刷电路板(PCB)116被定位于其中的内部。
天线罩108和底板112被配置为保护PCB 116以及PCB 116上的导电元件(例如，贴片104、接地平面120、辐射器124、铜迹线等)免于在使用期间由于诸如振动或冲击的环境条件而损坏。在本公开的范围内，天线罩108和底板112可由例如聚合物、聚氨酯、塑性材料(例如，聚碳酸酯共混物、聚碳酸酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯-共聚物(PC/ABS)共混物等)、玻璃强化塑性材料、合成树脂材料、热塑性材料(例如，GE PlasticsXP4034树脂等)、其它介电材料等的各种各样的材料形成。
底板112包括用于将天线100安装到天花板(广义地，安装表面)的螺柱特征128(广义地，安装特征或固定物)。在此示例中，底板112一体地包括螺柱特征128，使得底板112和螺柱特征具有整体式构造。另选地，螺柱特征128可改为被附接(例如，粘合地附接、机械紧固等)至底板112。
如图3所示，螺柱特征128通常为中空的，使得可穿过螺柱特征128的中空内部供应馈电线缆132(例如，同轴线缆、其它传输线等)。如图6所示，螺柱特征128可具有用于线缆132的相对小的孔或开口136以限制线缆移动(例如，经由干扰或摩擦配合等)并且减小对线缆编带造成损坏的风险。另外，馈电线缆132可以是同轴线缆，其与和天线100匹配的自由度较小的固定连接器相比提供更好的PIM性能。
天线罩108和底板112可通过使天线罩108的扣件140与底板112的开口或凹陷144接合来初始地或暂时地联接在一起。如图6所示，扣件140沿着天线罩108的边缘，而如图7所示，凹陷144沿着底板112的边缘。
天线罩108包括用于最终组装的热熔柱148。热熔柱148可被配置(例如，调整尺寸、成形、设置等)为被定位在PCB 116(图5)中的对应孔或开口152内。将热熔柱148定位在PCB孔152(如图3和图4所示)内使PCB 116对准并且有助于保持PCB 116相对于底板112和天线罩108的定位。热熔柱148可被配置为使天线100能够在没有利用螺钉机械紧固在一起的情况下抵御掉落和振动测试。另外，天线罩的扣件140与底板的凹陷144的接合使得能够在将天线罩108和底板112热熔在一起之前测试天线100。另选地，天线罩108和底板112可使用诸如机械紧固件、粘合剂等的其它合适的手段联接在一起。
如图2B所示，天线罩108包括横跨天线罩108的一部分延伸的至少一个肋或突出部分156，使得所述至少一个肋156和接地平面120重叠。在此示例性实施方式中，天线罩108包括彼此平行的三个肋156。肋156为天线100提供附加介电加载以增加接地平面120的电学长度。
如图8所示，PCB 116的后侧包括接地平面120和贴片104。贴片104接近耦合至沿着PCB 116的相反前侧的辐射器124(图9)。贴片104可操作用于增加辐射器124的电学长度以通过向下延伸或加宽频率范围来加宽天线带宽。例如，贴片104的增加可将频率范围的下端从698MHz减小至600MHz，使得天线100具有更大的带宽且具有可接受的全向辐射图案。本文中贴片104也可被称作悬浮加载贴片或接近贴片。
继续参照图8，接地平面120包括倾斜表面162，其被配置为减小零点并为方位平面提供更好的辐射图案。例如，倾斜表面162可包括沿着接地平面120的上部的线性或直线表面，其在接地平面120的两个水平部分164、166之间相对于两个水平部分164、166成一角度延伸。发明人已认识到，对于方位平面处的辐射图案而言，辐射器长度与接地平面长度(例如，沿着图10的左手侧从接地平面的顶部至底部的长度等)之间的倾斜角度和比率是重要的。例如，在示例性实施方式中，倾斜表面162相对于水平面的倾斜角度可为约132度至约133度(例如，132度、132.5度、132.7度、132.9度、133度等)。
接地平面部分166延伸或增加接地平面120的尺寸。接地平面120还包括延伸或增加接地平面120的尺寸的另一部分168。因此，接地平面部分166和168使接地平面120电学地变长。
接地平面120包括狭槽170，其用于增加接地平面120与辐射器124重叠的表面的电路径从而增加阻抗。在此示例性实施方式中，狭槽170通常为矩形并且通常垂直于倾斜表面162从倾斜表面162向内延伸。另选地，狭槽170可被不同地配置(例如，具有不同的形状、在不同的位置处、相对于倾斜表面162具有不同的取向等)。
接地平面120还包括沿着馈电接地点174(图4和图8)的相反侧的狭槽172(广义地，开口)。如图4和图8所示，线缆编带132可被焊接至接地平面暴露的焊盘。狭槽172可被配置为改进带宽(特别是对于高频带)。另外，狭槽172还可被配置为减小用于焊接的表面，以降低高PIM水平的风险。在此示例性实施方式中，狭槽172通常为矩形并彼此对齐或平行。另选地，狭槽172可被不同地配置(例如，具有不同的形状、在不同的位置处、相对于彼此具有不同的取向等)。
通常，狭槽170、172是接地平面120中缺少导电材料处。例如，接地平面120可初始形成有狭槽170、172，或者狭槽170、172可通过从接地平面120去除导电材料(例如，蚀刻、切割、冲压等)来形成。在其它实施方式中，狭槽170、172可由诸如通过印刷等添加到接地平面120的非导电或介电材料形成。
如图9所示，PCB 116的前侧包括辐射器124。辐射器124包括主或第一辐射元件176，其被配置为可操作以激励或驱动辐射器124在低至698MHz的低频带谐振。辐射器124还包括两个高频带(或第二和第三)辐射元件或臂178和180。高频带辐射元件或臂178被配置为可操作以激励或驱动谐振器124在1350MHz至1710MHz的高频带谐振。另一高频带辐射元件或臂180被配置为可操作以激励或驱动辐射器124在1710MHz至3800MHz及以上的高频带谐振。高频带辐射元件178和/或180可具有足够的长度以维持或改进全向性，因为较短的长度可提供较大的带宽但以牺牲辐射图案为代价。发明人还认识到，对于高频带匹配而言，辐射器124的底部辐射器臂或部分与接地平面120之间的间隙181、183是重要的。
图9还示出微带线182，其在辐射器124与用于线缆132的中心芯焊接的馈电点184之间延伸。微带线182的宽度可用于匹配天线100的阻抗。因此，微带线182未必设计有50欧姆的特性阻抗。
如图4所示，馈电线缆132沿着PCB 116的后侧电耦合(例如，焊接等)至馈电接地点174。馈电线缆132还电耦合至PCB 116的相反前侧的辐射器124。在此示例性实施方式中，PCB 116包括孔186(图5)，馈电线缆132的中心芯穿过该孔186电耦合至馈电点184(图8)。馈电点184电耦合至微带输电线182，微带输电线182继而电耦合至辐射器124。
在此示例性实施方式中，贴片104、接地平面120、辐射器124和微带线182包括沿着PCB 116的导电迹线(例如，铜等)。另选地，除了PCB上的铜迹线之外，贴片104、接地平面120、辐射器124和/或微带线182可包括其它导电元件，例如经由冲压件、塑料镀覆方法制造、通过切割、冲压、蚀刻从金属片构造的元件等。
PCB 116可包括由阻燃剂4(FR4)玻璃强化环氧层压物等制成的电路板基板。另外地或另选地，天线100可包括柔性或刚性基板、塑料载体、绝缘体、柔性电路板、挠性膜等。
图10、图11和12提供了PCB 116的示例性尺寸(以毫米为单位)。如所示，PCB116可具有约170mm的高度、约100mm的宽度以及约0.83mm的厚度。此段落(以及本申请的其它地方和附图)中的尺寸仅仅是根据示例性实施方式出于例示目的而提供，另选实施方式可被不同地配置(例如，更小或更大等)。
图13示出根据另一示例性实施方式的可与图1至图3所示的天线100一起使用的另一PCB 216。PCB 216可与上面描述并在图8和图9中示出的PCB 116相似或基本上相同。例如，PCB 216还包括沿着PCB 216的相反的前侧和后侧的辐射器224和接地平面220。然而，在此示例性实施方式中，PCB 216不包括沿着PCB 216的后侧的贴片104。另外，辐射器224包括形状与辐射器124的对应主或第一辐射元件176不同的主或第一辐射元件276。
如图13所示，接地平面220包括倾斜表面262、水平部分264和狭槽270、272，其在构造和操作方面与接地平面120的对应倾斜表面162、水平部分164和狭槽170、172相似。
例如，倾斜表面262可被配置为减小零点并为方位平面提供更好的辐射图案。例如，在示例性实施方式中，倾斜表面262相对于水平面的倾斜角度可为约132度至约133度(例如，132度、132.5度、132.7度、132.9度、133度等)。
水平部分264延伸或增加接地平面220的尺寸并以使接地平面220电学地变长。狭槽270可增加接地平面220与辐射器224重叠的表面的电学路径从而增加阻抗。沿着馈电接地点的相反侧的狭槽272(广义地，开口)可改进带宽(特别是对于高频带)并且减小用于焊接的表面以降低高PIM水平的风险。
辐射器224包括主或第一辐射元件276以及两个高频带(或第二和第二)辐射元件或臂278和280。主辐射元件276可被配置为可操作以激励或驱动辐射器224在例如低至约698MHz等的低频带谐振。高频带辐射元件或臂278可被配置为可操作以激励或驱动辐射器224在例如约1350MHz至约1525MHz等的第一高频带谐振。另一高频带辐射元件或臂280可被配置为可操作以激励或驱动辐射器224在比第一高频带高的第二高频带(例如，约1690MHz至约3800MHz等)谐振。
图13还示出微带输电线282。微带线282在辐射器224和馈电点284之间延伸。馈电点284可被配置用于线缆232的中心芯焊接。
天线100可具有超低轮廓设计(例如，天线罩高度或厚度为约7.6mm或更小等)。例如，天线罩108的尺寸可为180.3mm×117.2mm×7.6mm。天线100可用作建筑物内天花板上安装的蜂窝网络天线。天线100可被配置为美观、不显眼和/或具有融入或匹配天花板或天线100的其它安装表面的颜色的外观。例如，天线100的天线罩108可为匹配或融入可安装天线100的天花板(例如，吊顶砖或板等)的颜色的白色或其它颜色。另外，天线罩108可相对平坦，以使得在天线100被安装到天花板之后，天线罩108将与天花板齐平，不显眼，并且不会从天花板显著向外突出。此段落(以及本申请的其它地方和附图)中的尺寸仅仅是根据示例性实施方式出于例示目的而提供，另选实施方式可被不同地配置(例如，更小或更大等)。
图15B至图81提供了如图1至图3所示的天线100的原型与如图10至12所示的包括贴片104的PCB 116的测量结果。图15A以及图84至图137提供了如图1至图3所示的天线100的原型与如图14A和14B所示的不包括贴片104的PCB 216的测量结果。这些分析结果仅是为了例示而提供，而非为了限制，其它示例性实施方式可被不同地配置和/或具有不同的性能。
更具体地讲，图15A是针对如图1至图3所示的天线100的原型与如图14A和图14B所示的不包括贴片104的PCB 216测量的电压驻波比(VSWR)对频率(以兆赫(MHz)为单位)的示例性线图。通常，图15A示出对于约698MHz至约960的第一频率范围内的频率以及约1690MHz至约3800MHz的第二频率范围内的频率，没有贴片的原型天线可操作以具有小于1.8:1的良好电压驻波比(VSWR)。
图15B是针对如图1至图3所示的天线100的原型与如图10至图12所示的包括贴片104的PCB 116测量的电压驻波比(VSWR)对频率(以兆赫(MHz)为单位)的示例性线图。通常，图15B示出对于约600MHz至约3800MHz的宽频带频率范围内的频率，具有贴片的原型天线可操作以具有小于1.8:1的良好电压驻波比(VSWR)。图15A和图15B的比较也表明贴片104的增加可使频率向下延伸至600MHz。
图16至图81分别示出在698MHz、746MHz、824MHz、894MHz、850MHz、960MHz、1350MHz、1448MHz、1427MH、1525MHz、1710MHz、1850MHz、1930MHz、2130MHz、2170MHz、2310MHz、2412MHz、2506.5MHz、2600MHz、2700MHz、3300MHz和3800MHz的频率下针对如图1至图3所示的天线100的原型与如图14A和图14B所示的不包括贴片104的PCB 216测量的辐射图案(方位平面、Phi 0°平面和Phi 90°平面)。通常，图16至图81示出在落在约698MHz至约960MHz的第一频率范围、约1350MHz至约1525MHz的第二频率范围以及约1710MHz至3800MHz的第三频率范围内的这些各种频率下没有贴片的原型天线的合理全向辐射图案和良好效率。
图82和图83是针对如图1至图3所示的天线100的原型与如图14A和图14B所示的不包括贴片104的PCB 216测量的无源互调水平(PIM)(以分贝相对载波(dBc)为单位)对频率(以兆赫(MHz)为单位)的示例性线图。图82和图83示出在728MHz至757MHz和1930MHz至1990MHz的各个传输(Tx)频率下两个发送载波(各为20W)的PIM(IM3)性能。如所示，没有贴片的原型天线具有良好的低PIM性能(例如，好于或小于-150dBc等)，在776MHz处具有-158.9dBc的低频带峰值，在1899MHz处具有-153.5的高频带峰值。
图84至图137分别示出在600MHz、645MHz、698MHz、824MHz、850MHz、960MHz、1350MHz、1500MHz、1525MHz、1680MHz、1850MHz、1990MHz、2170MHz、2310MHz、2510MHz、2700MHz、3300MHz和3800MHz的情况下针对如图1至图3所示的天线100的原型与如图10至图12所示的包括贴片104的PCB116测量的辐射图案(方位平面、Phi 0°平面和Phi 90°平面)。通常，图84至图137示出在落在约600MHz至约3800MHz的宽频带频率范围内的这些各种频率下具有贴片的原型天线的合理全向辐射图案和良好效率。
图138和图139是针对如图1至图3所示的天线100的原型与如图10至图12所示的包括贴片104的PCB 116测量的无源互调水平(PIM)(以分贝相对载波(dBc)为单位)对频率(以兆赫(MHz)为单位)的示例性线图。图138和图139示出在728MHz至757MHz和1930MHz至1990MHz的各个传输(Tx)频率下两个发送载波(各为20W)的PIM(IM3)性能。如所示，有贴片的原型天线具有良好的低PIM性能(例如，好于或小于-150dBc等)，在776MHz处具有-160.7dBc的低频带峰值，在1901MHz处具有-156.5dBc的高频带峰值。
图140示出具体实现本公开的一个或更多个方面的全向SISO天线300的另一示例性实施方式。如所示，天线300包括沿着PCB 316的辐射器324以及导电(例如，铝等)带或箔320(广义地，接地平面)。导电带或箔320(例如，铝箔等)限定天线300的接地平面的至少部分。
在此示例性实施方式中，导电带或箔320经由接近耦合来耦合至辐射器324的接地，并且通过PCB 316本身的掩蔽来电绝缘。如图140所示，导电带320的部分388被设置在PCB 316的部分322上方并与之重叠。PCB 316的与导电带或箔320重叠的部分322包括用于辐射器324的接地(例如，铜迹线等)的至少一部分。导电带320的部分388与PCB 316的部分322的重叠提供了导电带或箔320与辐射器324的接地322之间的接近耦合。
辐射器324可与图5和图9所示的辐射器124相似或相同。因此，辐射器324也可包括主或第一辐射元件376以及两个高频带辐射元件或臂378和380。另选地，辐射器324可具有不同的配置，例如与图13所示的辐射器224相似或相同等。
继续参照图140，导电带或箔320包括倾斜表面362和水平部分或凸块364、368，其在构造和操作方面可与接地平面120的对应倾斜表面162和水平部分164、168相似。例如，水平部分364、368延伸或增加导电带或箔320的尺寸并使导电带或箔320电学地变长。倾斜表面362可被配置为减小零点并为方位平面提供更好的辐射图案。
PCB 316的与导电带或箔320重叠的部分322包括狭槽370和372。狭槽370和372可在构造和操作方面与接地平面120的狭槽170和172相似。
PCB 316没有在整个导电带或箔320上延伸，从而需要较少PCB材料。如图140所示，PCB 316仅在导电带或箔320的部分388上延伸或与部分388重叠。在此示例性实施方式中，PCB 316约为图5所示的PCB 116的大小的一半。通过使用较少的相对昂贵的PCB材料(例如，FR4玻璃强化环氧层压物等)，天线的成本可降低。
天线300包括与图4和图8所示的上述贴片104相似或相同的贴片304。贴片304可包括沿着PCB 316的后侧的导电(例如，铜等)迹线。贴片304可接近耦合至沿着PCB 316的相反的前侧的辐射器324。贴片304可操作用于增加辐射器324的电学长度以通过向下延伸或加宽频率范围来加宽天线带宽。在其它实施方式中，天线300在PCB 316的后侧不包括任何贴片。
图140还示出微带输电线382。传输线382在辐射器324和馈电点384之间延伸。馈电点384可允许同轴馈电线缆390的中心芯焊接。例如，同轴馈电线缆390的内部导体可电连接(例如，焊接等)至辐射器324。同轴馈电线缆390的外部线缆编带可电连接(例如，焊接等)至PCB 316的部分322，该部分322与导电带或箔320重叠并包括接地的至少一部分。
天线300还可包括与图1所示的上述底板112和天线罩108相似或相同的底板和天线罩。
天线300可被配置用于宽频带操作或多频带操作。例如，天线300可被配置为可在诸如约600MHz至约3800MHz等的宽频带频率范围内操作。或者，例如，天线300可被配置为可在诸如约698MHz至约960MHz的第一频率范围、约1350MHz至约1525MHz的第二频率范围以及约1690MHz至约3800MHz的第三频率范围等的多个频率范围内操作。
天线300可具有超低轮廓设计(例如，天线罩高度或厚度为约7.6mm或更小等)。例如，天线罩的尺寸可为180.3mm×117.2mm×7.6mm。天线300可用作建筑物内天花板上安装的蜂窝网络天线。天线300可被配置为美观、不显眼和/或具有融入或匹配天花板或天线300的其它安装表面的颜色的外观。例如，天线300的天线罩可为匹配或融入可安装天线300的天花板(例如，吊顶砖或板等)的颜色的白色或其它颜色。另外，天线罩可相对平坦，以使得在天线300被安装到天花板之后，天线罩将与天花板齐平，不显眼，并且不会从天花板显著向外突出。此段落(以及本申请的其它地方和附图)中的尺寸仅仅是根据示例性实施方式出于例示目的而提供，另选实施方式可被不同地配置(例如，更小或更大等)。
图141提供图140所示的导电带或箔320的示例性尺寸(以毫米为单位)和角度(以度为单位)，其仅根据示例性实施方式出于例示目的而提供。在图141所示的此示例性实施方式中，高度为100毫米，倾斜表面相对于水平面的倾斜角度为133度。另选实施方式可被不同地配置(例如，更小、更大、形状不同等)。
图142是针对图140所示的天线300的原型测量的电压驻波比(VSWR)对频率(以兆赫(MHz)为单位)的示例性线图，其包括尺寸与本文所公开的尺寸相似的PCB 316、辐射器324和铝带或箔320。通常，图142示出包括PCB 316、辐射器324和铝带或箔320的天线的可实现带宽。图142还示出对于约608MHz至约960的频率范围内的频率以及约1520MHz至约2700MHz的频率，具有PCB 316、辐射器324和铝带或箔320的天线可操作以具有小于1.8:1的良好电压驻波比(VSWR)。如图142所示，VSWR在608MHz为1.72，在698MHz为1.21，在824MHz为1.1，在960MHz为1.21，在1520MHz为1.58，在1710MHz为1.45，在2170MHz为1.11，在2700MHz为1.16。这些VSWR结果仅是为了例示而提供，而非为了限制，其它示例性实施方式可被不同地配置和/或具有不同的性能。
图143和图144示出具体实现本公开的一个或更多个方面的全向SISO天线400的另一示例性实施方式。如图143所示，天线400包括被定位于底板或支撑构件412和PCB 416的后侧之间的介电间隔物492(例如，塑料垫圈等)。介电间隔物492通常围绕底板412的螺柱特征428的第二开口或孔494设置。
天线400还包括馈电线缆432(例如，同轴线缆、其它传输线等)，其通过第一开口被供应到螺柱特征428的中空内部中并穿过中空内部从第二开口494出来到达馈电接地点。螺柱特征428的第一开口可相对小，以限制线缆移动(例如，经由干扰或摩擦配合等)并且减小对线缆编带造成损坏的风险。另外，馈电线缆432可以是同轴线缆，其与和天线400匹配的自由度较小的固定连接器相比提供更好的PIM性能。
图144示出被定位于底板412和天线罩408之间协作限定的内部壳体内的PCB416和介电间隔物492。在没有介电间隔物492的情况下，与螺柱特征428的孔494相邻的椭圆496所指示的区域在拉力测试期间可能经受变形或挠曲。该拉力测试由图144中的向下箭头指示。
介电间隔物492被配置为帮助减小或消除由于PCB 416的基板材料(例如，类型和/或厚度等)的柔软度或柔性而可能发生的与孔494相邻或孔494周围的PCB 416的变形或挠曲。PCB 416的变形或挠曲可能提升PIM水平并改变天线400的VSWR。介电间隔物492在不损坏PCB和提升PIM水平的情况下帮助使得与相对大的螺柱孔494相邻的区域496更坚固并且不易受变形或挠曲影响。因此，介电间隔物492可帮助使得PCB更坚固，减小由拉力测试导致的变形或挠曲，并且帮助维持天线400的可接受PIM水平和VSWR。
PCB 416可与本文所公开的PCB(例如，图8和图9所示的PCB 116、图10至图12所示的PCB、图13所示的PCB 216、图14A和图14B所示的PCB、图140所示的PCB 316、图140所示的PCB等)相似或基本上相同。底板412和天线罩408可与本文所公开的底板和天线罩(例如，图1至图4、图6和7所示的底板112和天线罩108等)相似或基本上相同。天线罩408可与本文所公开的天线罩(例如，图1至图4所示的天线罩108)相似或基本上相同。本文所公开的任一个或更多个天线(例如，天线100(图1至图4)、天线300(图140)等)也可包括如图143和图144所示的介电间隔物492。
提供示例实施方式，使得本公开透彻，并将范围充分传达给本领域技术人员。陈述诸如特定部件、装置和方法的示例这样的许多具体细节，来提供本公开的实施方式的透彻理解。对本领域技术人员显而易见的是，不必采用具体细节，示例实施方式可以以许多不同形式来实施，且示例实施方式不应解释为限制公开的范围。在某些示例性实施方式中，不对已知工艺、已知装置结构和已知技术进行详细描述。另外，可以凭借本公开的一个或更多个示例性实施方式实现的优点和改进仅是为了例示的目的而提供的，并且不限制本公开的范围，这是因为本文所公开的示例性实施方式可以提供所有上述优点和改进或都不提供，并且仍然落在本公开的范围内。
本文所公开的具体尺寸、具体材料和/或具体形状实质上是示例，并且不限制本公开的范围。本文所公开的给定参数的具体值和值的具体范围不排除可以在本文所公开的一个或更多个示例中使用的其它值和值的范围。而且，可以想到，本文所描述的具体参数的任意两个具体值可以限定可适合于给定参数的值的范围的端点(即，公开给定参数的第一值和第二值可被解释为公开给定值也可以采用介于第一值与第二值之间的任何值)。例如，如果本文中参数X被例示为具有值A并且还被例示为具有值Z，则可以想到，参数X可以具有从约A至约Z的值范围。类似地，可以想到，公开参数的两个或更多个值范围(无论这些范围是嵌套的、重叠的还是相异的)包含了可利用所公开的范围的端点主张的值范围的所有可能组合。例如，如果本文中参数X被示例为具有在1–10或者2–9或者3–8范围内的值，则也可以想到，参数X可以具有其它值范围，包括1–9、1–8、1–3、1–2、2–10、2–8、2–3、3–10以及3–9。
本文所使用的术语仅仅是为了描述特定示例实施方式，并非旨在限制。如本文所使用的，除非上下文中明确指示，否则单数形式“一”、“一个”也旨在包括复数形式。术语“包括”、“包含”和“具有”可兼用，因此指定存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。本文所描述的方法步骤、处理和操作不应被解释为必须要求它们按照所讨论或者示出的特定顺序来执行，除非明确地标识了执行顺序。还应理解，可以采用附加或另选步骤。
当元件或层被称作“在”另一元件或层“上”、“接合到”另一元件或层、“连接到”另一元件或层或者“结合到”另一元件或层时，它可以直接在另一元件或层上、接合到另一元件或层、连接到另一元件或层或者结合到另一元件或层，或者可以存在中间元件或层。相比之下，当元件被称作“直接在”另一元件或层“上”、“直接接合到”另一元件或层、“直接连接到”另一元件或层或者“直接结合到”另一元件或层时，可能不存在中间元件或层。用于描述元件之间的关系的其它词应该按照类似方式来解释(例如，“在之间”与“直接在之间”、“相邻”与“直接相邻”等)。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关所列项的任何以及所有组合。
术语“约”在应用于值时指示计算或测量允许值的一些轻微的不精确(与值的精确值有某些接近；近似或者合理地接近该值；差不多)。如果出于某些原因，“约”所提供的不精确在本领域中无法使用此普通含义来理解，则本文所使用的“约”至少指示可能由于普通测量方法或者使用这些参数而产生的变化。例如，本文中术语“通常”、“约”和“大致”可用于表示在制造容差内。
尽管本文中可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语可以仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一区域、层或部分区分开。本文中所使用的诸如“第一”、“第二”的术语以及其它数字术语并不暗示顺序或次序，除非上下文明确指示。因此，在不脱离示例实施方式的教导的情况下，第一元件、部件、区域、层或部分可被称作第二元件、部件、区域、层或部分。
为了便于描述，本文中可以使用诸如“内”、“外”、“下方”、“下面”、“下”、“上面”、“上”等的空间相对术语来描述如图所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。空间相对术语可以旨在除了图中所描绘的方位之外还涵盖装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被翻转，则被描述为在其它元件或特征“下面”或“下方”的元件将在其它元件或特征“上面”。因此，示例术语“下面”可以涵盖上面和下面的两种方位。装置可以按照其它方式定位(旋转90度或者处于其它方位)，并且相应地解释本文所使用的空间相对描述词。
对实施方式的上述说明是为了例示和说明的目的而提供的。并非旨在对本公开进行穷尽，或者限制。具体实施方式的独立元件、所预期或所描述的用途或特征通常不限于该具体实施方式，而在适用情况下可互换，并且可用于所选实施方式中(即使没有具体示出或描述)。实施方式还可以以许多方式来改变。这种变型例不被认为偏离公开，并且所有这种修改例旨在包括在公开的范围内。

Claims (25)

1.一种天线，该天线包括：
辐射器；以及
接地平面，该接地平面包括沿着所述接地平面的边缘部分或者限定所述边缘部分的倾斜表面，由此所述倾斜表面被配置为能够操作用于减小方位平面处的零点，从而允许所述天线对于所述方位平面具有更全向的辐射图案，其中，所述接地平面包括：
从由所述倾斜表面限定的所述接地平面的所述边缘部分向内延伸的狭槽，该狭槽被配置为能够操作用于增加所述接地平面的与所述辐射器重叠的表面的电学路径，从而增加阻抗以用于阻抗匹配。
2.根据权利要求1所述的天线，该天线还包括具有相反的前侧和后侧的基板，并且其中：
所述辐射器沿着所述基板的所述前侧；
所述接地平面沿着所述基板的所述后侧。
3.根据权利要求2所述的天线，该天线还包括沿着所述基板的所述后侧的与所述接地平面间隔开的贴片，由此所述贴片接近耦合至沿着所述基板的所述前侧的所述辐射器以用于增加所述辐射器的电学长度，从而通过向下延伸频率范围而加宽天线带宽。
4.根据权利要求2所述的天线，其中：
所述天线包括具有沿着所述基板的相应前侧和后侧的第一不对称臂和第二不对称臂的水平平面不对称偶极子天线；
所述第一不对称臂限定或包括所述辐射器；并且所述第二不对称臂限定或包括所述接地平面。
5.根据权利要求2所述的天线，其中：
沿着所述基板的所述前侧的微带输电线在所述辐射器和馈电点之间延伸；
所述基板包括印刷电路板；
所述辐射器包括沿着所述印刷电路板的前侧的导电迹线；并且
所述接地平面包括沿着所述印刷电路板的后侧的导电带或箔和/或导电迹线。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的天线，其中，所述接地平面还包括：
与馈电接地点相邻的至少一个狭槽，所述至少一个狭槽被配置为能够操作用于改进带宽和/或用于减小用于焊接的表面，从而降低高无源互调水平的风险。
7.根据权利要求1至5中的任一项所述的天线，其中，所述天线包括：
大致垂直于由所述倾斜表面限定的所述接地平面的所述边缘部分从所述边缘部分向内延伸的矩形狭槽；和/或
沿着馈电接地点的相反侧的一对矩形狭槽。
8.根据权利要求1至5中的任一项所述的天线，其中，所述接地平面包括：
第一部分，该第一部分与所述倾斜表面的端部相邻并且相对于所述接地平面向外延伸以使所述接地平面电学地变长；和/或
第二部分，该第二部分与所述倾斜表面间隔开并且相对于所述接地平面向外延伸以使所述接地平面电学地变长。
9.根据权利要求1至5中的任一项所述的天线，其中：
所述天线是能够安装在建筑物内天花板上的单输入单输出SISO蜂窝网络天线；并且/或者
所述天线具有超低轮廓，天线罩高度为7.6毫米。
10.根据权利要求1至5中的任一项所述的天线，其中，所述辐射器包括：
第一辐射元件，该第一辐射元件被配置为能够操作以激励所述辐射器在低频带谐振；
第二辐射元件，该第二辐射元件被配置为能够操作以激励所述辐射器在第一高频带谐振；以及
第三辐射元件，该第三辐射元件被配置为能够操作以激励所述辐射器在高于所述第一高频带的第二高频带谐振。
11.根据权利要求1至5中的任一项所述的天线，该天线还包括：
底板，该底板包括用于将所述天线安装到安装表面的安装特征；
天线罩，该天线罩联接至所述底板；
其中，所述辐射器和所述接地平面被定位在所述天线罩和所述底板之间协作限定的内部内；并且
其中，所述安装特征包括中空内部以允许同轴馈电线缆通过所述中空内部被供应至馈电接地点；并且
其中：
所述天线罩包括沿着所述天线罩在预定位置处的至少一个肋或突出部分，所述至少一个肋或突出部分向所述天线提供附加介电加载，从而增加所述接地平面的电学长度；并且/或者
所述安装特征包括用于进入所述同轴馈电线缆的所述安装特征的所述中空内部的第一开口，该第一开口被调整尺寸以限制线缆移动，从而降低对所述同轴馈电线缆的线缆编带造成损坏的风险；并且/或者
所述天线还包括基板和介电间隔物，所述基板具有相反的前侧和后侧，所述辐射器和所述接地平面分别沿着所述前侧和所述后侧定位，所述介电间隔物在所述底板和所述基板的所述后侧之间，由此所述介电间隔物大致围绕所述安装特征的第二开口设置并且被配置为帮助减小与所述第二开口相邻的所述基板的变形或挠曲。
12.根据权利要求1至5中的任一项所述的天线，其中：
所述天线被配置用于宽频带操作，使得所述天线能够横跨宽频率范围操作；或者
所述天线被配置用于多频带操作，使得所述天线能够至少在第一频率范围以及不同于所述第一频率范围的第二频率范围内操作。
13.根据权利要求1至5中的任一项所述的天线，其中：
所述天线被配置为能够在600MHz至3800MHz的频率范围内操作，并且在600MHz至3800MHz的所述频率范围内的频率下所述天线在所述方位平面中为全向的；或者
所述天线能够在698MHz至960MHz的第一频率范围、1350MHz至1525MHz的第二频率范围以及1690MHz至3800MHz的第三频率范围内操作，并且在所述第一频率范围、第二频率范围和第三频率范围内的频率下所述天线在所述方位平面中为全向的。
14.根据权利要求1所述的天线，该天线还包括限定所述接地平面的至少部分的导电带或箔。
15.根据权利要求14所述的天线，其中：
所述天线还包括具有相反的前侧和后侧的基板；
所述辐射器沿着所述基板的所述前侧；并且
沿着所述基板的后侧的所述辐射器的接地的一部分与所述导电带或箔的一部分重叠，从而提供所述导电带或箔与所述辐射器的所述接地之间的接近耦合。
16.根据权利要求15所述的天线，其中，所述导电带或箔通过所述基板的掩蔽被电绝缘。
17.根据权利要求15所述的天线，其中：
所述基板仅覆盖所述导电带或箔的一部分；并且/或者
所述导电带或箔包括限定所述接地平面的所述边缘部分的所述倾斜表面；并且/或者
所述导电带或箔不包括任何狭槽；并且/或者
所述导电带或箔包括相对于由所述导电带或箔限定的所述接地平面向外延伸的至少一个部分，从而使所述接地平面电学地变长。
18.根据权利要求1至5中的任一项所述的天线，其中，所述天线被配置为在600MHz至3800MHz的频率范围内能够操作以具有小于1.8：1的电压驻波比VSWR和/或具有小于-150分贝相对载波dBc的无源互调IM3。
19.根据权利要求1至5中的任一项所述的天线，其中：
所述天线被配置为在698MHz至960MHz的第一频率范围内能够操作以具有小于1.8∶1的电压驻波比VSWR和/或具有小于-150分贝相对载波dBc的无源互调IM3；
所述天线被配置为在1350MHz至1525MHz的第二频率范围内能够操作以具有小于2∶1的电压驻波比VSWR和/或具有小于-150分贝相对载波dBc的无源互调IM3；并且
所述天线被配置为在1690MHz至3800MH的第三频率范围内能够操作以具有小于1.8∶1的电压驻波比VSWR和/或具有小于-150分贝相对载波dBc的无源互调IM3。
20.一种天线，该天线包括：
基板；
辐射器，该辐射器沿着所述基板；以及
导电带或箔，该导电带或箔限定接地平面的至少部分，所述导电带或箔经由接近耦合来耦合至所述辐射器的接地并且通过所述基板的掩蔽被电绝缘，其中，所述导电带或箔包括沿着所述接地平面的边缘部分或者限定所述边缘部分的倾斜表面，由此所述倾斜表面被配置为能够操作用于减小方位平面处的零点，从而允许所述天线对于所述方位平面具有更全向的辐射图案，其中，所述接地平面包括：
从由所述倾斜表面限定的所述接地平面的所述边缘部分向内延伸的狭槽，该狭槽被配置为能够操作用于增加所述接地平面的与所述辐射器重叠的表面的电学路径，从而增加阻抗以用于阻抗匹配。
21.根据权利要求20所述的天线，其中：
所述基板包括相反的前侧和后侧；
所述辐射器沿着所述基板的所述前侧；
沿着所述基板的后侧的所述辐射器的接地的一部分与所述导电带或箔的一部分重叠，从而提供所述导电带或箔与所述辐射器的所述接地之间的接近耦合；并且
所述天线还包括沿着所述基板的所述后侧的与所述接地平面间隔开的贴片，由此所述贴片接近耦合至沿着所述基板的所述前侧的所述辐射器以用于增加所述辐射器的电学长度，从而通过向下延伸频率范围而加宽天线带宽。
22.根据权利要求20所述的天线，其中：
所述基板仅覆盖所述导电带或箔的一部分；并且/或者
所述导电带或箔包括相对于由所述导电带或箔限定的所述接地平面向外延伸的至少一个部分，从而使所述接地平面电学地变长；并且/或者
其中，所述辐射器包括：
第一辐射元件，该第一辐射元件被配置为能够操作以驱动所述辐射器在低频带谐振；
第二辐射元件，该第二辐射元件被配置为能够操作以驱动所述辐射器在第一高频带谐振；以及
第三辐射元件，该第三辐射元件被配置为能够操作以驱动所述辐射器在高于所述第一高频带的第二高频带谐振。
23.根据权利要求20所述的天线，该天线还包括：
底板，该底板包括用于将所述天线安装到安装表面的安装特征；
天线罩，该天线罩联接至所述底板；
其中，所述基板、所述辐射器和所述导电带或箔被定位在所述天线罩和所述底板之间协作限定的内部内；并且
其中，所述安装特征包括中空内部以允许同轴馈电线缆通过所述中空内部被供应至馈电接地点；并且
其中：
所述天线罩包括沿着所述天线罩在预定位置处的至少一个肋或突出部分，所述至少一个肋或突出部分向所述天线提供附加介电加载，从而增加所述接地平面的电学长度；并且/或者
所述安装特征包括用于所述同轴馈电线缆的第一开口，该第一开口被调整尺寸以限制线缆移动，从而降低对所述同轴馈电线缆的线缆编带造成损坏的风险；并且/或者
所述天线还包括在所述底板和所述基板之间的介电间隔物，由此所述介电间隔物大致围绕所述安装特征的第二开口设置并且被配置为帮助减小与所述第二开口相邻的所述基板的变形或挠曲。
24.根据权利要求20所述的天线，其中：
所述天线是能够安装在建筑物内天花板上的单输入单输出SIS0蜂窝网络天线；并且/或者
所述天线具有超低轮廓，天线罩高度为7.6毫米。
25.根据权利要求20所述的天线，其中：
所述天线被配置为能够在600MHz至3800MHz的频率范围内操作，并且在600MHz至3800MHz的所述频率范围内的频率下所述天线在所述方位平面中为全向的；或者
所述天线能够在698MHz至960MHz的第一频率范围、1350MHz至1525MHz的第二频率范围以及1690MHz至3800MHz的第三频率范围内操作，并且在所述第一频率范围、第二频率范围和第三频率范围内的频率下所述天线在所述方位平面中为全向的。
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