CN107437659B - 用于降低天线阵列中互耦的设备和方法 - Google Patents

用于降低天线阵列中互耦的设备和方法 Download PDF

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Abstract

提出了一种用于降低天线阵列中单元天线之间互耦的装置和方法。该装置位于天线阵列的近场，即反应区中。所述装置具有在一平面内由扁平金属或其它导体构成的电隔离的矩形、十字形、L形和/或类似形状的贴片的图案。导电贴片被分段成最大尺寸不大于该天线的标称工作范围中的最短波长的0.3倍的较小形状，和/或相对接地面的高度大于0.25个中心频率的波长和/或小于0.4个中心频率的波长。导电贴片的尺寸和高度经过设计使得相邻单元天线之间在没有使用导电贴片时测量或模拟得到的互耦S参数S21 Array和在使用导电贴片时测量或模拟得到的互耦S参数S21 ADS之间的差值S21 Refl＝S21 ADS–S21 Array满足：|S21 Refl|的值在|S21 Array|±|S21 Array|×20％的范围内；以及Phase(S21 Refl)的值在Phase(S21 Array)+180°±30°的范围内。

Description

用于降低天线阵列中互耦的设备和方法
技术领域
本公开涉及天线，特别是天线阵列，尤其是多输入多输出(MIMO)天线阵列(诸如大规模MIMO(M-MIMO))天线阵列中单元天线间互耦的降低。类似地，本公开也涉及用于雷达和其他应用的相控阵天线。
背景技术
显而易见，大规模MIMO(M-MIMO)技术已经成为未来无线通信系统，特别是第五代(5G)无线系统的关键技术。M-MIMO代表了天线和信号处理理论与工程化思维模式的转变。原理上说，阵列中配备的天线越多，传输信道能具有的自由度就越高，且容量和链路可靠性方面的性能就越好。然而，M-MIMO系统的性能强烈依赖于天线阵列的性能和传输环境。随着限空间内的天线数量的增加，设计者将面临更多的挑战。这些挑战之一是单元天线间的互耦效应，互耦效应是M-MIMO天线阵列性能的主要限制因素之一。在实施过程中，如何降低有限区域内天线阵列(特别是M-MIMO天线阵列)中每对单元天线之间的互耦是一个具有挑战性的问题。人们一直期望提供一种用于降低天线阵列中互耦的设备和方法。
发明内容
一般来讲，公开了一种用于降低天线阵列中单元天线之间射频(RF)和其他电磁辐射互耦的装置。一组平面的、相互分离的金属贴片图案固定在天线阵列上方的近场中，贴片位于单元天线上方，或位于多个单元天线之间的上方。所述贴片平行于天线阵列的接地面。贴片可以由金属或其他导电材料制成。在此为了方便起见，该装置被称为阵列天线去耦面(array-antenna decoupling surface，ADS)。
这些贴片通常具有偶数个侧边，其中相对的侧边彼此平行，诸如矩形、加号(pluses)形、T形，以及它们的略微弯曲的版本。贴片被放置成形成分段的矩形、加号形、框架、环以及其他几何形状。正方形是矩形的一种。
这些贴片处于一共平面中，该共平面可以容易地在低介电常数基板上形成。这些贴片处于天线的近场中，在阵列天线接地面上方的高度优选地高于0.25λc，且该高度低于0.4λc，其中λc是天线设计的中心频率的波长。
贴片的尺寸和形状被选择为使下方的单元天线与其相邻单元天线之间的互耦散射参数(“S参数”)最小，或至少降低互耦散射参数的幅度并在一定程度上消除干扰。对两个单元天线之间的互耦参数进行测量或模拟。在没有ADS的情况下，单元天线1和2之间的互耦散射参数是S21 Array，具有ADS结构情况下的相同单元天线之间的互耦散射参数是S21 ADS。差值被定义为S21 Refl＝S21 ADS-S21 Array。ADS可使S21 Refl与S21 Array的幅度差值最小和/或使二者反相的相位差值最小。
为了在不使天线性能显著劣化的情况下实现这些目标，贴片应小于下方的单元天线宽度的50％。其最长尺寸应不大于天线正常工作范围中最短波长的0.3倍。
次级贴片可以散布在(主)贴片的图案中。次级贴片与主贴片具有相同的大小限制。然而，次级贴片用于减小单元天线与相邻的交叉极化单元天线或更远的共极化相邻单元天线之间的互耦散射参数。
本公开的一些方面包括用于降低天线阵列中单元天线之间互耦的近场设备，该天线阵列具有标称的工作频率范围和相关波长。该设备包括：在一共平面中的多个导电贴片，该多个导电贴片被配置在天线阵列上方，每个导电贴片与其他导电贴片隔离；以及支架结构(standoff structure)，该支架结构的配置可将导电贴片的共平面平行于天线阵列的接地面并处在距离天线阵列的接地面一定的高度处。多个导电贴片中的至少一个导电贴片的尺寸被设计成将来自下方单元天线的电磁波的一部分衍射到相邻单元天线，以使得在保持原有良好匹配条件下测量或模拟得到的、下方单元天线与相邻单元天线之间的互耦有明显降低。
每个导电贴片的宽度应小于下方单元天线宽度的50％，并且最长尺寸不大于标称工作范围的最短波长的0.3倍。
导电贴片的共平面在天线阵列的接地面上方的高度应该在0.25λc和0.4λc之间，其中λc是对应于天线阵列的中心频率的电磁波波长。
可以对每个导电贴片的高度或尺寸进行选择以使|S21 Refl|与|S21 Array|之间的差值最小。综合考虑，对每个导电贴片的高度或尺寸进行选择以使Phase(S21 Refl)和Phase(S21 Array)+180°之间的差值最小。
该设备还可以包括在其上形成多个导电贴片的介质基板。多个导电贴片可以包括具有直角和偶数个平行侧边的形状，该等形状选自矩形、加号形、十字形、T形、I形、#形、L形、U形，以及弯曲的矩形。一组多个直角导电贴片可以形成较大的对称形状，该形状选自分段的矩形、分段的加号形、分段的框架形以及分段的环形。
每个导电贴片可以居于在下方单元天线的上方或者居于在两个下方单元天线之间的位置处的上方。
该设备可以包括天线阵列本身。天线阵列的类型可以包括线性贴片天线阵列、双极化线性偶极天线阵列、贴片或四臂螺旋圆极化圆形天线阵列，或其他阵列类型。
将上述的多个导电贴片称为第一组多个贴片，该设备还可包括在共平面中的第二组多个导电贴片。第二组多个导电贴片中的每个贴片具有偶数个侧边。每个贴片的最大尺寸小于下方单元天线宽度的50％，以及不大于标称工作范围最短波长的0.3倍。第二组多个导电贴片中的至少一个导电贴片的尺寸被设计成将来自下方单元天线的电磁波的一部分衍射到交叉极化的相邻单元天线，使得该对天线间的互耦有明显降低。
多个导电贴片可以形成周期性的、非周期性的、对称的或不对称的图案。
本公开的一些内容包括一种用于降低天线阵列中单元天线间互耦的方法，该天线阵列具有标称的工作频率范围和相关波长。该方法可以包括在共平面中提供多个导电贴片，该多个导电贴片被配置在天线阵列上方，每个导电贴片与其他贴片相互隔开；导电贴片的共平面平行于天线阵列的接地面并处于天线阵列的接地面上方的一定高度处；以及使用多个导电贴片将来自下方单元天线的电磁波的一部分衍射到相邻的单元天线，使得下方单元天线与相邻单元天线之间在没有导电贴片时的互耦S参数S21 Array与在具有导电贴片时的互耦S参数S21 ADS之间的差值S21 Refl＝S21 ADS–S21 Array满足以下标准：|S21 Refl|的值在|S21 Array|±|S21 Array|×20％的范围内；以及Phase(S21 Refl)的值在Phase(S21 Array)+180°±30°的范围内。
附图说明
图1A是根据本公开的一个实施方案在线性空气贴片天线阵列上方的阵列天线去耦面(ADS)的等角透视图。
图1B是图1A的ADS和天线阵列的俯视图。
图1C是图1A的ADS和天线阵列的侧视图。
图2A是根据本公开的一个实施方案中居于两单元天线间导电贴片的ADS和天线阵列的俯视图。
图2B是图2A的ADS和天线阵列的侧视图。
图3是根据本公开的一个实施方案具有阵列天线去耦面的天线阵列的侧视示意图。
图4示出根据本公开的一个实施方案由若干小正方形贴片形成的较大的分段式矩形贴片的俯视图。
图5示出根据本公开的一个实施方案的不分段的矩形贴片的俯视图。
图6示出根据本公开的一个实施方案由较小的加号形贴片和矩形贴片形成较大的分段式加号形贴片的俯视图。
图7示出根据本公开的一个实施方案由L形贴片形成较大的分段式框架形贴片的俯视图。
图8示出根据本公开的一个实施方案的不分段的圆形贴片的俯视图。
图9示出根据本公开的一个实施方案由弯曲的矩形贴片形成较大的分段式环形贴片的俯视图。
图10示出根据本公开的一个实施方案由加号形贴片、较小的正方形贴片和矩形贴片形成较大的分段式正方形贴片的俯视图。
图11示出根据本公开的一个实施方案由较小的正方形贴片和L形贴片形成较大的分段式正方形贴片的俯视图。
图12A示出根据具有不同高度的图1A的天线阵及ADS的组合获得的模拟的幅度差。
图12B示出根据具有不同高度的图1A的天线阵及ADS的组合获得的模拟的相位差。
图12C示出根据具有不同高度的图1A的天线阵及ADS的组合获得的模拟互耦。
图13A根据具有不同尺寸的金属条的图1A的天线阵及ADS的组合获得的模拟的幅度差。
图13B示出根据具有不同尺寸的金属条的图1A的天线阵及ADS的组合获得的模拟的相位差。
图13C示出根据具有不同尺寸的金属条的图1A的天线阵及ADS的组合获得的模拟的互耦。
图14A示出在单元天线之间具有和不具有ADS时图1A的天线阵列的S参数。
图14B示出在单元天线之间具有和不具有ADS时图1A的天线阵列的S参数。
图14C示出在单元天线之间具有和不具有ADS时图1A的天线阵列的S参数。
图14D示出在单元天线之间具有和不具有ADS时图1A的天线阵列的S参数。
图15A示出具有和不具有ADS时图1A的天线阵列中的单元天线1的E面有源辐射方向图。
图15B示出具有和不具有ADS时图1A的天线阵列中的单元天线1的H面有源辐射方向图。
图15C示出具有和不具有ADS时图1A的天线阵列中的单元天线3的H面有源辐射方向图。
图15D示出具有和不具有ADS时图1A的天线阵列中的单元天线3的E面有源辐射方向图。
图16A是根据本公开的一个实施方案在一2×2双极化8单元线性偶极天线阵列上方的阵列天线去耦面(ADS)的等角透视图。
图16B是不具有ADS的图16A的天线阵列的俯视图。
图16C是图16B的天线阵列中的单元天线的特写俯视图。
图16D是图16B的天线阵列中的单元天线的相邻侧的侧视图。
图16E是图16B的天线阵列中与图16D单元天线相邻的单元天线的侧视图。
图16F是图16A中ADS的俯视图。
图17是图16A的天线阵列中的八个单元天线的编号分配示意图。
图18A示出了在单元天线之间具有和不具有ADS时图16A的天线阵列的S参数。
图18B示出了在单元天线之间具有和不具有ADS时图16A的天线阵列的S参数。
图18C示出了在单元天线之间具有和不具有ADS时图16A的天线阵列的S参数。
图18D示出了在单元天线之间具有和不具有ADS时图16A的天线阵列的S参数。
图18E示出了在单元天线之间具有和不具有ADS时图16A的天线阵列的S参数。
图19A示出具有和不具有ADS时图16A的天线阵列中的单元天线1的H面有源辐射方向图。
图19B示出具有和不具有ADS时图16A的天线阵列中的单元天线1的E面有源辐射方向图。
图19C示出具有和不具有ADS时图16A的天线阵列中的单元天线2的H面有源辐射方向图。
图19D示出具有和不具有ADS时图16A的天线阵列中的单元天线2的E面有源辐射方向图。
图19E示出具有ADS、不具有ADS、以及不具有ADS并且在阵列中仅存在单元天线2及单元天线1时图16A的天线阵列中的单元天线1的H面有源效辐射方向图。
图20A示出四臂螺旋圆极化天线阵列的俯视图。
图20B示出在图20A的四臂螺旋圆极化天线阵列上方覆盖有ADS时的俯视图。
图20C示出图20B中的ADS的俯视图。
图21是示出根据本公开的一个实施方案的方法流程图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图和实施方案进一步详细说明本申请。应当理解，本文描述的具体实施方案旨在解释本发明，而不是限制本发明。此外，应该指出的是，为了便于说明，附图中仅示出了部分与本发明有关的内容。
根据本公开的信息，提供了一种用于降低天线阵列中单元天线之间互耦的设备，该设备在下文中也称为阵列天线去耦面(ADS)。
有一定图案的平面导电贴片被放置在一阵列天线的近场(即，在几分之一个波长内)的反应区中。贴片平行于阵列天线。每个贴片的尺寸与工作波长相比相对较小。贴片的尺寸小于下方单元天线宽度的50％以及最短工作波长的0.3倍。贴片被优选地设置在某一高于接地面0.25λc的位置，其中λc是对应于天线阵列的中心频率的电磁波波长。在某些配置中，贴片的高度应低于0.4λc。在不显著改变原天线特性的情况下，这些贴片的尺寸被设计用于减小或最小化下方单元天线之间的互耦S参数。
这些贴片与现有的天线结构中的贴片不同。一个原因是这些贴片所针对的技术问题与现有技术中贴片所解决的天线问题不同，并且这些贴片与现有技术中天线结构中的贴片具有不同的结构尺寸和间距，因为这些贴片的存在不会引起谐振效应。
在2000年5月9日授权的Legay等人的美国专利No.6,061,027中，天线包括一个接收激励信号的激励器贴片和对从激励器贴片接收的波进行辐射的多个次级贴片。该结构包括位于激励器贴片附近的反射表面，该反射表面可以是激励器贴片的接地面，并且次级贴片构成半反射表面。该组合使得由次级贴片辐射的波基本上同相。反射表面与次级贴片之间的距离基本上等于要传输的波长的一半。该结构在宽角度扇区上保持了圆极化的纯度。
然而，美国专利No.6,061,027并未涉及具有多个辐射单元的阵列天线。因此，其次级半反射表面不是设计用于降低互耦。例如，在一个实施方案中，激励器贴片在构成反射表面的第一平面或接地面中(或附近)，并且次级贴片与激励器贴片之间的距离大约等于要传输的波长的一半。在上述条件下，由激励器贴片朝向次级贴片发射的波行进一半波长的距离。相应的波束由次级贴片部分地向外辐射，并且部分被反射。反射波束朝向反射表面，从该反射表面返回到相同的次级贴片或另一次级贴片，并进一步辐射。因此，在一个次级贴片处被反射并返回到另一次级贴片的波束行进一个波长的距离。因此，传输的两个波束是同相的。同相波束提供更窄的辐射波束宽度，使得贴片激励器的方向性增强。因此，美国专利No.6,061,027的结构是用于增强天线的方向性。
在2013年1月8日授权的Ju等人的美国专利No.8,350,759中，公开了一种天线配置，其利用超材料覆层改善天线增益和波束成形。此公开信息涉及由一个端口通过馈电网络馈电或由多个天线辐射单元组成的天线或天线阵列，而不是具有多个端口的多单元天线形成的阵列。覆层表面上的贴片的尺寸可满足谐振条件以产生足够大反射波，并且接地面和覆层表面之间的间隔被设计为使得谐振器处于谐振状态。显然，这将引起谐振条件下接地面和覆层表面之间的多次反射。其主要功能也是增强天线的方向性。
在2005年9月20日授权的Choi等人的美国专利No.6,946,995中，寄生单元与辐射贴片堆叠以形成一种微带天线。该结构可增加天线增益。
在1995年1月17日授权的Pett等人的美国专利No.5,382,959中，寄生贴片单元的子阵列设置在位于驱动贴片天线阵列上方的基板层的表面上。每个单独的寄生贴片单元通过电磁耦合与其对应的驱动贴片天线单元相耦合，从而形成宽带的高增益天线单元。
在2001年4月3日授权的Holden等人的美国专利No.6,211,824中，提出了不同介电常数的不均匀电介质层，用于降低表面波效应，以增加天线阵的扫描角体积。通过添加与第一贴片辐射单元中的每一个相关联的第二贴片单元，使用了堆叠的贴片天线，以增加贴片天线阵列的频率带宽。
在美国专利No.6,946,995、No.5,382,959和No.6,211,824中，堆叠贴片和辐射天线之间的间距远小于0.1个波长。此外，堆叠贴片的电气尺寸与辐射天线相当，以便产生另一谐振模式。
在2014年1月21日授权的Sarabandi等人的美国专利No.8,633,866中，一款薄层频率选择表面(frequency selective surface，FSS)被设置在天线阵列的上方。该层用以执行所需的频率选择滤波。利用该层表面，而非每个单元天线接一个滤波器，可以对整个阵列天线的每个单元实现滤波功能。
在2014年3月25日授权的Isom的美国专利号No.8,681,064中，提出了一款使用有耗基板层的频率选择表面(FSS)。其被抵靠天线罩堆叠放置，并通过吸收横向行进的电磁波来降低单元天线之间的耦合。其代价是该有耗频率选择面同时也衰减了发射和接收的有用信号。
在美国专利No.8,633,866和No.8,681,064中，FSS上的金属贴片的电气尺寸与工作频率下的波长相当，因此其设计在天线的工作频率下处于谐振状态。
在E.Saenz等人的“Coupling reduction between dipole antenna elements byusing a planar meta-surface(通过使用超材料表面来降低偶极天线单元之间的耦合)”，IEEE Transactions on Antennas and Propagation(《IEEE天线与电波传播学报》)，第57卷，第2期，第383-394页，2009年2月中，三个网格层夹着阵列天线，以降低线性极化偶极天线阵列的单元天线之间的互耦。网格层包括呈现磁谐振模式的金属条层。在各个成对金属带上感应的电流彼此抵消，从而使入射波能够通过网格传播。该表面必须非常靠近天线，并且金属网格的尺寸与阵列天线的工作频率下的波长相当。
以上讨论的参考文献没有解决互耦的问题或者使用不同结构来解决互耦的问题。本说明书和附图将用于描述本发明的实施方案的结构、公式和理论。
图1A至图1C分别是阵列天线去耦面(ADS)120放置在8单元线性极化空气贴片天线阵列110上方形成的天线组件100的等角透视图、俯视图和侧视图。线性极化空气贴片天线阵列110包括固定到接地面111并分别由端口P1、P2，……P8馈电的八个单元天线A1、A2，……A8。每个单元天线都是距接地面的高度为Hp的空气贴片单元，其长度和宽度分别为Lp和Wp。每对相邻的单元天线，诸如单元天线102和单元天线103，彼此的中心距离为D。
ADS 120包括印制在介质基板121上的8组导电的分段式贴片129，标记为R1、R2、……R8。基板可以是印刷电路板(PCB)、塑料或其他合适的介电材料。相互隔离的导电贴片可以由传统的PCB制造方法形成。基板121和导电贴片由与天线阵列110平行并距天线阵列110距离h的支架结构112保持。此示例天线阵列在工业、科学和医疗无线电(ISM)频带2.45GHz下工作。
支架结构可以包括能够将ADS刚性地保持在天线阵列上方的固定位置的任何支撑布置。支架结构可以包括本领域的普通技术人员认为合适的简单的金属支架、介质间隔件、保持架、桁架、悬臂、外壳、外罩、天线罩，或任何其他固定或可重新配置的结构。
在此实施方案中，仅提供了一组主导电贴片。分段式贴片R1、R2、……R8中的每一个都被分成四块较小的导电贴片。这种分段方式避免了谐振效应的产生。使用间断的金属矩形反射器代替长条形的金属反射器，避免了ADS在工作频率附近产生谐振，同时引入足量的衍射。每个矩形反射器条也可以被分成其他数量的片，只要反射器条的谐振频率不在天线阵列的工作频率附近即可。
图1B示出了分段式反射器的细节。反射器122被分段成四个贴片123、124、125和126。单元天线和ADS贴片的尺寸在表I中给出。由于去耦性能对间隙Ds的变化不是非常敏感，所以在此将其设置为1.0毫米。
表I
8单元空气贴片阵列的尺寸(毫米)
Figure BDA0001303579330000101
在此实施方案中，每个分段式矩形反射器条被放置在其对应的单元天线的正上方并与其极化方向平行。因此，和单元天线一样，相邻的分段式反射器条(诸如导电贴片122和128)的中心之间的距离是D。
图2A至图2B是根据本公开的一个实施方案位于线性空气贴片阵列上方的交替间隔的ADS的俯视图和侧视图。与图1所示分段式贴片位于每个单元天线的中心的正上方不同，分段式贴片222被放置在单元天线202和203之间。分段式贴片228被放置在单元天线203和下一个单元天线之间，等等，使得分段式贴片229位于单元天线之间的中心处。分段式贴片222被分成电隔离的导电贴片223、224、225和226，其通常不具有与表I所示的相同尺寸。
图3是根据本公开的一个实施方案包括具有ADS 320的天线阵列310的系统300的侧视示意图。天线阵列310包括标记为A1、A2、A3……AN-1以及AN的N个单元天线，诸如相邻天线302和303。ADS 320平行于天线阵列310的接地面并且处于距天线阵列310的接地面的距离为h3处。单元天线A1、A2、A3……AN-1以及AN中的每一个分别连接至被标记为P1、P2、P3……PN-1以及PN的相应端口。从端口发送的电磁波经由与端口连接的单元天线发射。
ADS 320与天线阵列310之间的距离h3被确定为确保部分反射的波在被耦合单元天线的端口处与耦合波基本反相。ADS 320位于天线阵列310的近场反应区中。由于反射电磁波的相位依赖于高度h3，因此，根据一个实施方案，高度h3通常小于从天线发射的电磁波的波长的一半。应注意，去耦性能对高度h3的变化较为敏感。高度h3可以在从天线阵列310发送的电磁波的0.25至0.4个波长的范围内。一般来说，高度h3大于天线阵列310工作的电磁波的0.25个波长。一般来说，高度h3小于天线阵列310工作的电磁波的0.4个波长。
ADS 320是印制有多个主级导电贴片322和多个次级导电贴片328的基板321。基板321是一薄层低损耗、低介电常数基板。多个分段式导电贴片322、328是用于反射部分从单元天线发射的电磁波。贴片的几何形状和尺寸是基于互耦S参数来选择，以在与之耦合的单元天线的端口产生适当的反射波，以降低或消除耦合的电磁波，同时使对原天线阵列性能的扰动最小。
多个导电贴片322、328包括用作主级反射器的第一组贴片322和用作次级反射器的第二组贴片328。主反射器322用于提供主要的反射波，通常与耦合波的极化相同。次级反射器328用于产生较小的反射波以降低较弱的互耦，诸如交叉极化天线间的相互耦合，或用于对主反射波进行微调。
在使用ADS的情况下，从单元天线302辐射的能量，即，向前辐射的电磁波311，由四部分组成：向外辐射到远场的电磁波312；由发射天线313接收的反射波；来自主级反射器贴片的反射波314；以及来自次级反射器贴片的反射波315。根据本申请，提供ADS的主要目的是降低或消除两个相邻单元天线之间的互耦316，同时不会劣化非相邻单元天线之间的互耦317，这里假定非相邻单元天线之间的互耦317足够弱以至于不需要考虑。由于ADS位于天线阵列的反应区中，使用词语“反射波”在技术上并不十分准确。在本文中，其仅用于表示由单元天线接收到的由ADS产生的衍射波。
对于给定的天线阵列，通常要对相邻单元天线之间的互耦，即，产生有害干扰的电磁波，进行测量或模拟。从理论上说，根据本公开的一个实施方案，对导电贴片的几何形状和/或尺寸以及ADS和天线阵列之间的高度进行选择，可以使得反射的电磁波与相邻单元天线之间干扰的电磁波(即互耦)相抵消。具体地说，导电贴片的几何形状和/或尺寸以及ADS和天线阵列之间的距离被设计成使得反射的电磁波具有与干扰的电磁波相同的幅度，但相反的相位。因此，该反射的电磁波将使相邻单元天线之间干扰的电磁波显著地降低或者甚至消除。
当然，导电贴片的几何形状和/或尺寸以及ADS和天线阵列之间的距离的设计取决于天线阵列的结构。已经发现某些几何形状的分段式导电贴片及其组合的导电贴片特别有效。
图4至图11示出了几款有效的非分段式导电贴片和分段式导电贴片与其子贴片的几何形状。
图4至图5示出了用于线性极化单元天线的金属反射贴片的有效几何形状。
如图所示，在图4中，分段式贴片400包括具有尺寸401、402和403的矩形贴片和间隙。
在图5中，非分段式贴片500包括具有尺寸501和502的矩形贴片。
图6至图7示出了用于双极化单元天线的金属反射贴片的有效几何形状。
如图所示，在图6中，分段式十字形贴片600包括具有尺寸为601、602、603、604和605的单个十字形贴片、矩形贴片和二者之间的间隙。
在图7中，分段式框架贴片700包括尺寸为701、702、703、704和705的L形贴片和间隙，如图所示。
图8至图9示出了用于圆极化天线的金属反射贴片的有效几何形状。
在图8中，非分段式的圆形贴片800具有如图所示的直径801。
在图9中，分段式圆形贴片900包括具有尺寸901、902和903的八个弯曲的矩形贴片和间隙。
图10至图11示出了用于可以在幅度和相位控制中提供更多的设计灵活性的一些复杂配置的金属反射贴片的有效几何形状。
在图10中，分段式矩形贴片1000包括具有尺寸1001、1002、1003、1004、1005、1006、1007、1008、1009、1010、1011、1012、1013和1014的矩形贴片和单个十字形贴片，如图所示。
在图11中，分段式矩形贴片1100包括四个L形贴片和间隙以及单个矩形贴片，其尺寸为1101、1102、1103、1104、1105、1106、1107、1108、1109、1110、1111和1112，如图所示。
所示的所有形状都具有直角和偶数个平行侧边，诸如矩形、加号形、十字形、T字形和L字形。未示出的合适形状包括I形、井号(“#”)形以及U形。略微弯曲的矩形具有被认为是具有直角的形状。
可以使用不同的贴片几何形状来适应不同的天线布置。在所有可能的几何形状中，矩形和十字形贴片对于单极化单元天线和双极化单元天线两者都是最简单和最有效的。为了使对原天线阵列的扰动最小，优选地使用由多个小金属贴片组成的间断的贴片而不是大贴片，以避免任何谐振效应。多个主反射器贴片产生主反射波，并且少数组次级反射器贴片用以补偿主反射波缺失的分量。
根据本公开，导电贴片不能设计在谐振状态，并且也不一定是周期性结构。根据天线阵列中单元天线的布置，导电贴片可以是周期性的或非周期性的。
如上所述，由不同的单元天线发射的电磁波，除了向远场的主要辐射部分之外，其余部分的场可能会是干扰波。具体地说，由单元天线发射的电磁波将导致相邻单元天线间产生相互干扰，从而引起天线阵列中的相邻单元天线之间的互耦。因为不相邻单元天线之间的互耦并不十分严重，所以对于大多数实用的天线阵列来说，仅需考虑两个相邻单元天线之间的互耦。
ADS的去耦条件可以使用两个耦合天线在具有和不具有ADS的情况下的S参数来解释。以单元天线1和单元天线2之间的互耦为例，并假设在具有和不具有ADS时两个单元天线的匹配条件都足够好，则具有ADS和不具有ADS的情况下从单元天线1传播到单元天线2的电磁波S参数的差值可以表示为
Figure BDA0001303579330000141
其中
Figure BDA0001303579330000142
是具有了ADS时阵列天线端口1与端口2间的S21参数，
Figure BDA0001303579330000143
是未具有ADS时原阵列天线端口1与端口2间的S21参数。因此，两个天线端口之间的去耦条件，也就是
Figure BDA0001303579330000144
的条件是：
Figure BDA0001303579330000145
Figure BDA0001303579330000146
这些等式可能无法针对特定的天线阵列精确地满足。但是，它们可以近似地满足。例如，可以将每个导电贴片的高度或尺寸选择为使|S21 Refl|与|S21 Array|之间的差值最小。或者，可以将每个导电贴片的高度或尺寸选择为使Phase(S21 Refl)和Phase(S21 Array)+180度之间的差值最小。
除非另有说明，否则在S参数的下标中使用数字“1”和“2”仅仅是为了方便起见并用来表示两个相邻的单元天线，而不是限于任何特定天线上指定为‘1’和‘2’的单元天线。
对于给定的天线阵列，相邻单元天线之间的互耦(即，干扰电磁波)是已知的。也就是说，参数
Figure BDA0001303579330000147
是已知的。直观地说，ADS在天线上方的高度确定部分反射波的相位，ADS上的金属反射器的尺寸控制反射波的强度。这种直觉知识可以通过变参数分析来证明是正确的。
图12A示出了在不同高度h(从29到44毫米)下的幅度差
Figure BDA0001303579330000148
与频率的关系。可以看出，在2.45GHz中心频率处，幅度的去耦条件没有太大变化。
然而，图12B示出了由等式2(b)的左侧(LHS)和右侧(RHS)的差值计算出的相位差的去耦条件在60度范围内的变化。
图12C示出，在具有合适尺寸的ADS的情况下，高度的较大范围可以实现良好的去耦水平。当在2.45GHz的中心频率下满足幅度和相位差两者的去耦条件时，可以实现ADS的最佳去耦效果。
图13A至图13C示出了反射贴片的尺寸是如何影响去耦条件，从而影响去耦性能。
图13A表明，随着反射贴片的尺寸Ws从11毫米变化到19毫米，
Figure BDA0001303579330000151
的幅度差显著地变化。当尺寸在15毫米和17毫米之间变化时，在中心频率处可以较好地满足幅度的去耦条件。然而，当尺寸变得更大时，反射波趋于变得更强，并且去耦条件向更低频率移动，当尺寸变小时，则与此相反。
图13B示出了对于不同尺寸的Ws，等式2b的LHS和RHS的相位差。当尺寸在13毫米和15毫米之间变化时，在较大频率范围内，相位差都接近于0。从图中能够观察到ADS满足相位条件的以下两个诱人的特性：1)相位差对反射器的尺寸变化不敏感；以及2)相位差在较大频率范围内的波纹都非常小。
图13C示出了当高度h设置为38毫米时，不同尺寸Ws的整体去耦水平。当尺寸Ws接近15毫米时，在中心频率2.45GHz处看到耦合S参数的一个深凹，表明反射波几乎完全消除了干扰的互耦电磁波。
ADS上的反射贴片的尺寸决定幅度条件，ADS的高度决定相位条件。当两个条件同时被满足时，可以实现最佳的去耦效果。此外，当近似地满足两个去耦条件时，在较大频率范围内仍然存在令人满意的去耦效果。
对图1A至图1C的8单元线性空气贴片天线阵列的测试结果表明了使用ADS的优点。用于该8单元线性空气贴片天线阵列的ADS的介质基板的介电常数为2.6、损耗角正切为0.001、厚度为1.0毫米。
图14A至图14D和图15A至图15D示出了在一有ISO17025认证的实验室中测量的S参数和使用Satimo Industries公司的SG128球形近场扫描仪测量的有源辐射特性。在测量一个单元天线的相关S参数和辐射方向图时，其他未测量的天线端口接有50Ω的负载。
图14A至图14D示出了所关注的天线端口及一些天线端口之间的S参数。由于阵列的对称性，仅示出了端口P1到端口P4的S参数。可以清楚地看到，任何两个相邻单元天线之间的互耦(例如S12、S23或S34)从大约-15dB显著地降低到低于-30dB。同时，非相邻单元天线之间的互耦(例如S13)保持在相同的水平或稍微改善。测量过程中，使用ADS之后的天线阵中所有天线端口都未重新匹配。可见加入ADS并未显著影响原阵列天线的匹配条件。此外，互耦从-15dB降低到低于-24dB的去耦带宽远宽于10dB回波损耗(RL)的带宽。该结果充分说明了ADS宽频带去耦的潜力。还示出了天线匹配条件(S参数|S11|、|S22|、|S33|和|S44|)可以被调谐到与原单元天线相同的匹配条件。
图15A至图15D示出了具有和不具有ADS时单元天线A1和A3的辐射方向图。图15A示出单元天线1的E面方向图。图15B示出单元天线1的H面方向图。图15C示出单元天线3的E面方向图。图15D示出单元天线3的H面方向图。可以看到，对于边缘单元天线(如天线单元天线A1)在应用了ADS之后，天线增益明显增强。然而，对于内部单元天线(如单元天线A3)，增益改善不明显。然而，不论在E面还是H面方向图，使用和不使用ADS阵列的单元波束宽度是大致相同的。用Ansys HFSS(高频结构模拟器)EM模拟对具有ADS的阵列单元天线测得的方向图进行了验证。测得的方向图和模拟得到的方向图之间的一致性非常好。
图16A至图16F示出了一个在3.3GHz至3.8GHz的频带中工作的具有8个单元天线的二维双极化2×2平面偶极子天线阵列。图16A示出了具有ADS 1620的天线阵列1610。图16B是该阵列的俯视图，具体示出了以中心至中心距离D1间隔的相邻的单元天线1602和1603。图16C至图16E示出了一个单元天线的俯视图和侧视图。每个天线单元由两个垂直极化的偶极天线组成，其中一个天线相对于水平线成45°定向，另一个天线相对于水平线成135°定向。图16F示出了用于该2×2偶极阵列的ADS上的金属反射贴片，包括相邻的分段式贴片1622和1628，分段式贴片1622和1628覆盖在单元天线1602和1603上方。这些贴片具有如图所示的尺寸W1、W2、W3、W4、W5、L1、L2、L3、L4、L5和L6。
图17是图16A至图16F的天线阵列的8个单元天线的编号分配。
这种小规模阵列天线可适当反映大规模M-MIMO阵列天线的特征，说明了该去耦解决方案可以扩展到具有相同类型的大规模均匀M-MIMO天线阵列。将宽度为Wa的每个偶极子天线的两个钻戒形辐射臂印制在一基板上。基板的介电常数为2.6，损耗角正切为0.001，以及厚度为1.0毫米。每个偶极天线由其垂直安装的微带平衡-不平衡转换器(balun)馈电。
两个天线单元之间的水平和垂直中心至中心距离分别为D1和D2，D1和D2分别为45毫米和60毫米。两个垂直平衡-不平衡转换器电路也起到作为两个双极化天线的机械支撑的作用。天线端口位于接地面的另一侧。天线阵列的其他主要尺寸列于表II中。
表II
2×2偶极阵列的尺寸(毫米)
Figure BDA0001303579330000171
图16F示出了印制在用于该2×2阵列的ADS基板上的金属反射贴片。用于ADS的基板与用于印制的偶极天线和平衡-不平衡转换器电路的基板是相同的。ADS由8个主反射器和两组次级反射器组成。每个主反射器在对应偶极单元天线的顶部并与之对准，例如，分段式导电贴片1622在单元天线1602的上方。主反射器由沿着下方偶极天线的电场极化方向的间断金属带制成，并且相对于偶极天线的中心对称地布置。因此，相同天线单元中的两个双极化偶极子天线的两个主反射器被交叉布置以保持天线单元的对称性，降低交叉极化单元天线间的互耦。
主反射器采用间断的贴片反射器的一个重要考虑是为了使对辐射方向图的扰动和对下方对应的偶极天线的匹配条件的影响达到最小。主反射器1622被设计成抵消二维阵列中两个相邻单元天线之间最强的同极化互耦。由于在本示例中D2>D1，所以两个水平相邻单元天线(例如单元天线1和3)之间的互耦将比两个垂直相邻单元天线之间的互耦更强。
在此ADS设计中使用了两组次级反射器贴片1623-1和1623-2。第一组次级反射器贴片1623-1用来在交叉极化的单元天线间产生少量反射波，从而消除两个交叉极化的相邻单元天线之间的互耦，诸如单元天线1和4之间的耦合以及单元天线2和3之间的耦合。之所以将其称为次级反射器贴片，是因为其产生的反射波比消除两个同极化单元天线之间的互耦所产生的反射波的强度要小得多。
次级反射器贴片1623-2起到“微调”的作用，其尺寸小于主反射器贴片的尺寸。第二组次级反射器贴片1623-2用来调节来自两个垂直相邻的同极化单元天线上方的主反射器贴片的反射波。这种调节是必要的，因为单元天线1和3之间的互耦不同于单元天线1和5之间的互耦。为了保持同一天线单元中的两个交叉极化偶极天线之间的平衡，可以围绕天线单元对称地添加一些辅助的次级反射器贴片。该ADS的详细尺寸在表III中给出。
表III
2×2偶极阵列的ADS尺寸(毫米)
Figure BDA0001303579330000181
图18A至图18E示出了在某些端口测得的S参数。由于该2×2阵列具有对称性，因此未呈现所有的互耦S参数。
图18A示出了具有和不具有ADS时该天线阵列端口P1和端口P2处的回波损耗(RL)。可以看出，在使用ADS后，在3.3至3.8GHz的整个工作频段中的回波损耗都保持在15dB或更好。
图18B示出了在水平和垂直方向上具有相同极化的两个相邻单元天线之间的互耦，即S13和S15。可以看出，通过使用ADS，S13从-14dB降低到-25dB或更低，并且S15从-26dB降低到-28dB或更低。
图18C示出了相同天线单元中的两个交叉极化单元天线之间的耦合，例如S12。可以看出，尽管没有使用ADS时两个交叉极化的单元天线之间的耦合为约-25dB，但是在使用ADS后二者之间的互耦也被改善至低于-30dB。当两个天线单元彼此靠近时，具有交叉极化的两个相邻偶极单元天线之间的耦合(例如S14)将难以控制。这是因为耦合主要是由两个所涉及的偶极单元天线的端部的最短距离所决定。
图18C和图18D示出，通过引入第一组次级反射器，S14和S23两者分别从-23dB降低到-25dB和从-25dB降低到-30dB或更低。通常，在应用ADS之前，两个共轴并共线的偶极单元天线之间的互耦(例如S17)以及两个远离的同极化单元天线之间的互耦(例如S28)本身就较弱。因此没有对降低这些互耦进行具体考量。然而，如图18D所示，随着主要互耦的减小，这些弱耦合也一同减小。
图18E示出，由于交叉极化和长间隔距离，单元天线1和6之间的互耦是最弱的。通过使用ADS，尽管二者之间的耦合从-40dB变为-30dB，但是仍然远低于其他互耦，所以对天线性能并没有实质影响。在图18A至图18E中，还提供了EM模拟仿真得到的使用ADS的阵列的S参数，显示出了较为保守的仿真估计。
ADS具有吸引力的属性之一是其辐射方向图的重塑能力。众所周知，由于互耦的存在，天线阵列中的每个单元天线的辐射方向图将会发生畸变。应用ADS可以减轻这个问题。
图19A至图19E示出了单元天线1和2的辐射方向图。这些方向图提供了在使用和不使用ADS情况下在3.5GHz测得的H面和E面的辐射特性的比较。通过对这些辐射方向图的观察，可以得到以下结果：1)使用ADS的单元天线的主场分量的H和E面辐射方向图的波束宽度与没有使用ADS的单元天线的波束宽度大致相同，但是由于相邻单元天线之间互耦的降低其方向图具有较小的变形；2)使用和不使用ADS的单元天线的前/后向辐射比大致相同；以及3)使用ADS可以保持良好的交叉极化比，即，在轴向方向上优于18dB，在±60°内优于10dB。
在测量一个单元天线的辐射方向图时，其他天线端口接有50Ω的负载。使用ADS的阵列天线的测试辐射方向图也通过如图19A至图19E所示的3.5GHz的EM模拟的方向图进行了验证。可以观察到，测试的方向图和模拟的方向图之间具有很好的一致性。
图20A至图20C示出了具有覆盖在其上的ADS 2020的四臂螺旋圆极化天线阵列2010。天线阵列2010的单元天线2002直接由分段式十字形贴片2022覆盖。由弯曲的矩形贴片2029组成的分段式环形贴片2028覆盖在中心单元天线2003上。
图21是示出根据本公开的一个实施方案的方法2100的流程图。在操作2101中，将多个导电贴片设置在被支撑在天线阵列上方的共平面中，每个导电贴片与其他贴片是电特性隔离的。在操作2102中，将导电贴片的共平面平行于天线阵列的接地面支撑在该接地面上方的一定高度处。在操作2103中，使用多个导电贴片将电磁波的一部分衍射到相邻的单元天线上，以使得下方的单元天线与相邻单元天线之间在没有导电贴片时测量或模拟得到的互耦S参数S21 Array和在具有导电贴片时测量或模拟得到的互耦S参数S21 ADS之间的差值S21 Refl＝S21 ADS–S21 Array满足以下标准：|S21 Refl|的值在|S21 Array|±|S21 Array|×20％的范围内；以及Phase(S21 Refl)的值在Phase(S21 Array)+180°±30°的范围内。
以上描述仅涉及本申请的一些实施方案并解释了适用的技术原理。本领域的技术人员将理解，本申请要求保护的方案的范围不限于由上述特征的特定组合构成的范围，而应涵盖在不脱离本发明的概念的情况下，由来自上述内容或其等同的特征的任何组合形成的其他解决方案，例如，通过用具有与所公开的功能类似的功能的一个或多个特征替代如上所述的一个或多个特征形成的解决方案，但也并不限于此。

Claims (24)

1.一种用于降低天线阵列中单元天线之间互耦的近场设备，所述天线阵列具有标称工作频率范围和与之相关的波长，所述设备包括：
在一共平面中的多个导电贴片，所述共平面被配置为支撑在所述天线阵列的上方，每个导电贴片与其他贴片隔开，每个导电贴片的宽度均小于下方的单元天线宽度的50％，并且每个导电贴片的最长尺寸均不大于所述标称工作频率范围中的最短波长的0.3倍；以及
支架结构，被配置成将有导电贴片的所述共平面平行于所述天线阵列的接地面并处于距所述接地面的一定高度处，
其中所述多个导电贴片中的至少一个导电贴片的尺寸被设计成将来自下方单元天线的电磁波的一部分衍射到相邻单元天线，以使得所述下方单元天线与所述相邻单元天线之间的在没有导电贴片时测量或模拟得到的互耦S参数S21 Array和在具有导电贴片时测量或模拟得到的互耦S参数S21 ADS之间的差值S21 Refl＝S21 ADS–S21 Array满足以下标准：
|S21 Refl|的值在|S21 Array|±|S21 Array|×20％的范围内；以及
Phase(S21 Refl)的值在Phase(S21 Array)+180°±30°的范围内，
其中，所述共平面距离所述接地面的高度或所述每个导电贴片的尺寸被选择为使|S21 Refl|与|S21 Array|之间的差值最小，或者
所述共平面距离所述接地面的高度或所述每个导电贴片的尺寸被选择为使Phase(S21 Refl)与Phase(S21 Array)+180°之间的差值最小，或者
所述共平面距离所述接地面的高度在0.25λc和0.4λc之间，其中λc是对应于所述天线阵列的中心频率的电磁波波长。
2.根据权利要求1所述的设备，还包括：
介质基板，所述多个导电贴片形成在所述介质基板上。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多个导电贴片包括具有直角和偶数个平行侧边的形状，所述形状选自矩形、加号形、十字形、T形、I形、#形、L形、U形和将矩形沿长边弯曲形成的形状。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多个导电贴片的子集形成更大的对称形状，所述形状选自分段式矩形、分段式加号形、分段式框架形以及分段式环形。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，每个导电贴片的中心位于下方单元天线的上方。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，每个导电贴片的中心位于两个下方单元天线之间的中间位置处的上方。
7.根据权利要求1所述的设备，还包括：
所述天线阵列。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述天线阵列选自线性极化贴片天线阵列、双极化线性偶极天线阵列、以及贴片或四臂螺旋圆极化天线阵列。
9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多个导电贴片是第一组多个导电贴片，所述设备还包括：
在所述共平面中的第二组多个导电贴片，所述第二组多个导电贴片中的每个贴片均具有偶数个侧边和在每个边缘处的直角，宽度小于下方单元天线宽度的50％，并且最长尺寸不大于所述标称工作频率范围中的最短波长的0.3倍，
其中所述第二组多个导电贴片中的至少一个导电贴片的尺寸被设计成将来自下方单元天线的电磁波的一部分衍射到交叉极化的相邻单元天线。
10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多个导电贴片形成非周期性的或不对称的图案。
11.一种用于降低天线阵列中单元天线之间互耦的近场设备，所述天线阵列具有标称工作频率范围和相关波长，所述设备包括：
在一共平面中的多个导电贴片，所述共平面被配置为支撑在所述天线阵列的上方，每个导电贴片与其他贴片隔开；以及
支架结构，被配置成将有导电贴片的所述共平面平行于所述天线阵列的接地面并处于距所述接地面的一定高度处，其中所述共平面距离所述接地面的高度在0.25λc和0.4λc之间，其中λc是对应于所述天线阵列的中心频率的电磁波波长，
其中所述多个导电贴片中的至少一个导电贴片的尺寸被设计成将来自下方单元天线的电磁波的一部分衍射到相邻单元天线，以使得所述下方单元天线与所述相邻单元天线之间的在没有导电贴片时测量或模拟得到的互耦S参数S21 Array和在具有导电贴片时测量或模拟得到的互耦S参数S21 ADS之间的差值S21 Refl＝S21 ADS–S21 Array满足以下标准：
|S21 Refl|的值在|S21 Array|±|S21 Array|×20％的范围内；以及
Phase(S21 Refl)的值在Phase(S21 Array)+180°±30°的范围内。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述共平面距离所述接地面的高度或所述每个导电贴片的尺寸被选择为使|S21 Refl|与|S21 Array|之间的差值最小。
13.根据权利要求11所述的设备，其中，所述共平面距离所述接地面的高度或所述每个导电贴片的尺寸被选择为使Phase(S21 Refl)与Phase(S21 Array)+180°之间的差值最小。
14.根据权利要求11所述的设备，其中，每个导电贴片的宽度均小于下方的单元天线宽度的50％，并且每个导电贴片的最长尺寸均不大于所述标称工作频率范围中的最短波长的0.3倍。
15.根据权利要求11所述的设备，还包括：
介质基板，所述多个导电贴片形成在所述介质基板上。
16.根据权利要求11所述的设备，其中，所述多个导电贴片包括具有直角和偶数个平行侧边的形状，所述形状选自矩形、加号形、十字形、T形、I形、#形、L形、U形和将矩形沿长边弯曲形成的形状。
17.根据权利要求11所述的设备，其中，所述多个导电贴片的子集形成更大的对称形状，所述形状选自分段式矩形、分段式加号形、分段式框架形以及分段式环形。
18.根据权利要求11所述的设备，其中，每个导电贴片的中心位于下方单元天线的上方。
19.根据权利要求11所述的设备，其中，每个导电贴片的中心位于两个下方单元天线之间的中间位置处的上方。
20.根据权利要求11所述的设备，还包括：
所述天线阵列。
21.根据权利要求11所述的设备，其中，所述多个导电贴片是第一组多个导电贴片，所述设备还包括：
在所述共平面中的第二组多个导电贴片，所述第二组多个导电贴片中的每个均具有偶数个侧边和在每个边缘处的直角，宽度小于下方单元天线宽度的50％，并且最长尺寸不大于所述标称工作频率范围中的最短波长的0.3倍，
其中所述第二组多个导电贴片中的至少一个导电贴片的尺寸被设计成将来自下方单元天线的电磁波的一部分衍射到交叉极化的相邻单元天线。
22.根据权利要求11所述的设备，其中，所述多个导电贴片形成非周期性的或不对称的图案。
23.一种用于降低天线阵列中单元天线之间的互耦的方法，所述天线阵列具有标称工作频率范围和相关波长，所述方法包括：
将多个导电贴片设置在被配置为支撑在所述天线阵列的上方的一共平面中，每个导电贴片与其他贴片隔开；
将导电贴片的所述共平面平行于所述天线阵列的接地面支撑在处于所述接地面上方的一定高度处；以及
使用所述多个导电贴片将来自下方单元天线的电磁波的一部分衍射到相邻单元天线，以使得所述下方单元天线与所述相邻单元天线之间的在没有导电贴片时测量或模拟得到的互耦S参数S21 Array和在具有导电贴片时测量或模拟得到的互耦S参数S21 ADS之间的差值S21 Refl＝S21 ADS–S21 Array满足以下标准：
|S21 Refl|的值在|S21 Array|±|S21 Array|×20％的范围内；以及
Phase(S21 Refl)的值在Phase(S21 Array)+180°±30°的范围内，
其中，所述共平面距离所述接地面的高度或所述每个导电贴片的尺寸被选择为使|S21 Refl|与|S21 Array|之间的差值最小，或者
所述共平面距离所述接地面的高度或所述每个导电贴片的尺寸被选择为使Phase(S21 Refl)与Phase(S21 Array)+180°之间的差值最小，或者
所述共平面距离所述接地面的高度在0.25λc和0.4λc之间，其中λc是对应于所述天线阵列的中心频率的电磁波波长。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，每个导电贴片的宽度均小于下方的单元天线宽度的50％，并且每个导电贴片的最长尺寸均不大于所述标称工作频率范围中的最短波长的0.3倍。
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