CN1094261C - 具有两个发射元件、且二者间相位差可调的天线设备 - Google Patents

具有两个发射元件、且二者间相位差可调的天线设备 Download PDF

Info

Publication number
CN1094261C
CN1094261C CN961939419A CN96193941A CN1094261C CN 1094261 C CN1094261 C CN 1094261C CN 961939419 A CN961939419 A CN 961939419A CN 96193941 A CN96193941 A CN 96193941A CN 1094261 C CN1094261 C CN 1094261C
Authority
CN
China
Prior art keywords
mentioned
transmission line
antenna equipment
impedance
radiated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
CN961939419A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1184563A (zh
Inventor
马里奥·阿里亚斯
斯特凡·荣松
维托尔德·M·巴拉瓦伊德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Allgon AB
Original Assignee
Allgon AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=20398342&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=CN1094261(C) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Allgon AB filed Critical Allgon AB
Publication of CN1184563A publication Critical patent/CN1184563A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1094261C publication Critical patent/CN1094261C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H01Q9/28—Conical, cylindrical, cage, strip, gauze, or like elements having an extended radiating surface; Elements comprising two conical surfaces having collinear axes and adjacent apices and fed by two-conductor transmission lines
    • H01Q9/285—Planar dipole
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/38—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

一种包含一对或更大阵列发射器的天线设备，其中，各对发射器与具有第一特征阻抗Z1的第一传输线相连，各对发射器至少包含第一和第二发射元件以及相应的第一和第二阻抗变换器。各变换器的某一侧与相应的发射元件相连。其另一侧之间由保证其阻抗匹配的第二传输线实现相互连接。第二传输线具有两倍于第一特征阻抗Z1并且有功的第一阻抗R1。第一传输线被连接在第二传输线上诸多可能的触点中经选定的某一点上。所选定触点的位置决定着上述第一与第二发射元件之间的信号相位差。

Description

具有两个发射元件、且二者间相位差可调的天线设备
技术领域
本发明涉及具有两个或一组发射元件、且元件间信号相位差可调的无线电通讯天线设备。本发明尤其涉及如下具有两个或一组发射元件的天线设备，其中的各发射元件可以通过相互作用而产生定向的发射波束，该波束的方向可以通过调节上述相位差而获得调整。本发明甚至可以应用于对全方位或360°发射元件的波束的引导。
背景技术
峰窝电话系统等场合中的定向波束天线设备往往需要使用这样一种天线，它可以被调整或预设至特定的波束方向，也可以被倾斜，从而有效地利用发射能量，并且有效地接收入射射线。现有技术中常见的是天线装置的机械/几何可调整性，但是，在多发射器天线设备这样的情况下，电学可调整性对于天线设备的静态安装等条件来说是更合适的。然而，现有技术中具有电学可调整性的设备必须通过相当复杂的设计，而且只能在天线设备的制造和安装过程中允许比较小的变动。一个涉及日本实用新型专利63-134241号的日本专利摘要介绍了一种具有电学可调整性的波束天线设备。该设备包含用来改变天线阵列中不同发射元件输送线路的延迟状态的装置。
发明内容
本发明的一个目的是提出一种天线设备，由此实现电学可调整性并减小连接电缆/馈给传输线的数目及/或长度。电缆数目的减少一般还可以降低对变换器外罩数量的要求。本发明的另一个目的是通过元件的集成来减少天线设备的元件数量。本发明的又一个目的是提出一种具有良好机械耐久性以及正确电学性能的天线设备。本发明的再一个目的是提出一种(相同的或一套预处理的)模块化天线设备，该设备可以被装入多种具有不同参数及性能表现的天线配置中。本发明的另一个目的是提出一种适合于无线电通讯-诸如在超高或更高频率下工作的峰窝电话系统-的天线设备，这类场合需要对元件的选择及布局加以精心设计。与现有技术中的天线设备相比，集成了上述特征的天线设备将在材料、制造以及装配等方面具有更高的效能。
为了实现上述的以及其它的目的，本发明提供了一种与具有第一特征阻抗Z1的第一传输线相连的天线设备，上述天线设备包括：-至少一个第一发射元件；-至少一个第二发射元件；-具有第一和第二连接装置的第一阻抗变换装置，上述第一连接装置与上述第一发射元件相连；-具有第三和第四连接装置的第二阻抗变换装置，上述第三连接装置与上述第二发射元件相连，其特征在于-上述具有第二连接装置的第一阻抗变换装置与上述具有第四连接装置的第二阻抗变换装置呈现出本质上相同且有功的第一阻抗R1，上述第一阻抗R1本质上等于上述第一特征阻抗Z1的两倍；-上述第二与第四连接装置之间由具有第二特征阻抗Z2的第二传输线实现相互连接，上述第二特征阻抗Z2本质上等于上述第一阻抗R1；-上述第一传输线被连接在上述第二传输线上的触点处，触点的位置决定着上述第一与第二发射元件之间的信号相位差。事实上，与现有技术中的天线设备相比，如本发明所述的天线设备只需要一半数量或更少的馈给传输线。以下将介绍并/或说明本发明的细节及优点。
所述的第一和第二发射元件分别可以由多于一个的发射元件构成。第一和第二发射装置均可由一组发射装置构成。对于这样一组装置中的发射元件来说，其中的信号可优选为彼此同相，不过也可以针对不同的交互效果而采取异相。
上面提到的是一个第一和一个第二发射元件，或者是元件组，不过，为了获得特定的交互作用效果-诸如距离更长且更为集中的发射波束，布置两套以上的本发明天线设备或其它发射元件也是方便的。多发射器天线设备的布局原则本质上是已知的，但本发明所述的天线设备呈现出了如上所述的较大改进。
天线设备通过第一传输线与在常见方式下工作的无线电发射及/或接受装置相接。不过，第一传输线与第二传输线之间的连接在本发明的天线设备中是很重要的。由于第一传输线的特征阻抗是第二传输线的一半，上述连接本质上构成了分流电路。因此，第一传输线中向着触点方向的信号传送能量在第二传输线中被分解为以触点为起点传送的相等两半，反之亦然。这意味着，对触点的选择本质上只会影响从触点到相应发射元件(或发射元件组)的信号线路的长度。显然，第二传输线上的触点位置与发射元件信号间的相位差之间存在线性关系。
作为一种临界状态，为使第一与第二发射元件之间能够形成最大可能的相位差，可以将非常靠近第二传输线某一部分-该部分具有本质上恒定且有功的特征阻抗-外侧的位置选定为针对第一传输线的连接点。尽管上述某一部分外侧在某个发射元件方向上的匹配、相位以及功率分解特性会发生变化，但是对连接点做出这种选择仍是合理的。不过，这种处理会在一定程度上导致天线性能的劣化。
接地装置(反射镜)可以是连续的金属板接地平面，它相对于第一和第二发射元件具有预定的指向及位置，由此使发射元件能够呈现出准确的波束方向和阻抗特性。
与适用于各处的平衡-非平衡转换装置相配合，第一和第二阻抗变换装置履行发射元件相对于第二传输线的阻抗匹配。
各个阻抗变换器可以由第一细长(可以包含曲线形或弯曲段)导体元件(可以由上述接地装置的一部分构成)和第二细长导体元件构成，第二细长导体元件横靠于或本质上平行于第一细长导体元件并与之分开，二者共同地确定了沿着其分布方向具有不同特征阻抗的各个区段。
第二导体元件包括两个相邻区段之间截面尺寸阶跃变化的部分，由此实现特征阻抗的改变。特征阻抗的改变也可以通过导体元件之间绝缘体的变化而实现。
第二导体元件可以包括两个相邻区段之间截面尺寸阶跃变化的部分，由此实现特征阻抗的改变。
第二传输线可以由第三细长(可以包含曲线形或弯曲段)导体元件(可以由上述接地装置的一部分构成)和第四细长导体元件构成，第四细长导体元件横靠于或本质上平行于第三细长导体元件并与之分开。
第二传输线可以在垂直于第一传输线的平面内具有一段曲线形(弧形)线路，该段线路局部地环绕着第一传输线的某一导体。
天线设备或天线设备组的发射元件可以布置成本质上为平面的正交阵列，发射器在阵列中一个维度上的中心距大约为一个波长或更小，其推荐值在0.9-1.0个波长之间。
第一和第二发射元件、第一和第二变换器以及第二传输线可以共同地构成安装在接地装置上的一个结构单元。
第一和第三连接装置可以分别通过第一和第二平衡-非平衡转换装置连接至第一和第二发射元件。
发射元件及/或细长导体可以由单个的金属板件构成。
第二传输线可以设置表示触点位置的标记，各标记给出了第一和第二发射元件之间预定的信号相位差。
第二传输线可以至少具有本质上等于或小于八分之一波长的电波长度。
该发射元件可以方便地沿同一方向(极化或相位)定向。
附图说明
图1表示如本发明所述安装在接地平面(未示于图中)上并与第一传输线相连的天线设备的俯视图，其中包含基本上由两块金属板成形元件构成的两组发射偶极子元件、平衡-非平衡转换装置、阻抗变换器以及第二传输线。
图2表示图1所示天线设备的第一侧视图。
图3表示图1所示天线设备的第二侧视图，其中也表示了安装有天线设备的接地平面。
图4表示如本发明所述与第一传输线相连的另一种天线设备的透视图，该图含有局部剖切放大视图，图中包含接地平面、平行且离开接地平面的基底上的两个发射用缩微接线元件、阻抗变换器以及第二传输线。
具体实施方式
参见图1-3，其中介绍了一种具有两个第一发射偶极子装置1和两个第二发射偶极子装置2的天线设备，两个同相馈给信号的第一发射偶极子装置1彼此相距至多半个波长并且互相平行，而两个同相馈给信号的第二发射偶极子装置2各自均对齐其相应的某一第一发射偶极子装置1，而且与后者间具有约半个波长的中心距。各个发射偶极子装置1、2的长度约为半个波长，而且以大约四分之一波长的距离沿平行于导电接地平面反射镜5的方向定向。
第一和第二发射偶极子装置1、2分别由第一和第二阻抗变换器3、4经由第一和第二平衡-非平衡转换装置12与14、13与15馈入信号。第一和第二阻抗变换器彼此由第二传输线8连接起来。
发射偶极子装置1、2，平衡-非平衡转换装置的局部14、15以及阻抗变换器3、4和第二传输线8的信号接地导线是从构成天线设备底部的第一金属板上形成(冲切)的。该底部设有专门作为电性触点、向下略微伸出并且由螺钉及螺母(未示于图中)固接在反射镜5上的疣状凸起6，相邻疣状凸起6间的距离小于半个波长。
平衡-非平衡转换装置的局部12、13，阻抗变换器3、4的信号传送部分以及第二传输线8由构成天线设备顶部的第二金属板形成，该金属板由非导体紧固件17固接在底部的下部，它平行于底部并与之隔开，平衡-非平衡转换装置处的紧固装置为导体。为便于大规模生产，第二金属板可采用冲切工艺制造。
第一和第二阻抗变换器3、4的上部具有沿着其分布方向随台阶18、19而相应变化的宽度，由此形成分段变化的特征阻抗，这样就可以在连接于天线的平衡-非平衡转换装置与特征阻抗为100欧姆的第二传输线8之间形成有效阻抗匹配。与天线装置相连的第一传输线(未示于图中)是50欧姆的同轴缆线。它被装在可以以底部狭槽7分布方向上任意位置为接地和固接点的接地及固定块(未示于图中)中。同轴缆线的中心导线被焊接在第二传输线8上侧部分分布方向上的任意位置，该焊接位置决定着第一和第二发射偶极子装置1、2上的信号相位差。第二传输线8上设有用来选择预定相位差的指示标记9。
同一接地平面(反射镜)上还可以布置(以阵列方式)更多的图1-3所示型式天线设备，由此使这些天线设备按照它们彼此间的相互作用方式与第一天线设备的发射天线进行交互作用。
参见图4，该图表示了一种由平面非导体基底42上的局部缩微印制电路构成的天线设备，其中包含由第一阻抗变换器43在40处馈入信号的第一发射接线元件31，第一阻抗变换器43通过连接于第二阻抗变换器34的100欧姆弧形传输线38而接通并匹配于第一接线元件31，第二阻抗变换器34使第二传输线38与接在41处的第二发射接线元件32相匹配，第二发射接线元件32相对于第一发射接线元件31按镜像样式取向，导电反射镜35将基底42局部地支承在等间距分布的紧固装置46、47上。同轴馈线被垂直地接入基底并且通过其中心导线36及弧段37与第二传输线上确定相位差的点39连接，所有连接方式均同于上文所述情形。明晰起见，图4包含剖切部分44及放大部分45。

Claims (9)

1.一种与具有第一特征阻抗Z1的第一传输线相连的天线设备，上述天线设备包括：
-至少一个第一发射元件；
-至少一个第二发射元件；
-具有第一和第二连接装置的第一阻抗变换装置，上述第一连接装置与上述第一发射元件相连；
-具有第三和第四连接装置的第二阻抗变换装置，上述第三连接装置与上述第二发射元件相连，其特征在于
-上述具有第二连接装置的第一阻抗变换装置与上述具有第四连接装置的第二阻抗变换装置呈现出本质上相同且有功的第一阻抗R1，上述第一阻抗R1本质上等于上述第一特征阻抗Z1的两倍；
-上述第二与第四连接装置之间由具有第二特征阻抗Z2的第二传输线实现相互连接，上述第二特征阻抗Z2本质上等于上述第一阻抗R1；
-上述第一传输线被连接在上述第二传输线上的触点处，触点的位置决定着上述第一与第二发射元件之间的信号相位差。
2.如权利要求1所述的天线设备，其特征在于：上述天线设备还包括接地装置，上述第一发射元件相对于上述接地装置具有预定的间距，而且上述第二发射元件相对于上述接地装置也具有预定的间距。
3.如权利要求1所述的天线设备，其特征在于：各个阻抗变换器由第一细长导体元件和第二细长导体元件构成，上述第二细长导体元件横靠于上述第一细长导体元件并与之分开，二者共同地确定了沿着其分布方向具有不同特征阻抗的各个区段。
4.如权利要求1所述的天线设备，其特征在于：上述第二传输线由第三细长导体元件和第四细长导体元件构成，上述第四细长导体元件横靠于上述第三细长导体元件并与之分开。
5.如权利要求1所述的天线设备，其特征在于：上述第二传输线在垂直于上述第一传输线的平面内具有一段曲线形线路，该段线路局部地环绕着上述第一传输线的某一导体。
6.如权利要求1所述的天线设备，其特征在于：上述第一和第二发射元件、上述第一和第二变换装置以及上述第二传输线共同地构成了安装在上述接地装置上的一个结构单元。
7.如权利要求1所述的天线设备，其特征在于：上述第一和第三连接装置分别通过第一和第二平衡一非平衡转换装置连接至上述第一和第二发射元件。
8.如权利要求3或4所述的天线设备，其特征在于：上述发射元件及/或上述细长导体由单个的金属板件构成。
9.由至少一个天线设备构成的天线阵列，上述天线设备如权利要求1或附属权利要求中任何一项所述，其特征在于：上述天线设备的上述发射元件被布置成本质上为平面的正交阵列，上述各发射元件在阵列中一个维度上的中心距为一个波长数量级。
CN961939419A 1995-05-16 1996-05-14 具有两个发射元件、且二者间相位差可调的天线设备 Expired - Lifetime CN1094261C (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9501830A SE503722C2 (sv) 1995-05-16 1995-05-16 Antennorgan med två strålande element och med en justerbar fasskillnad mellan de strålande elementen
SE9501830-5 1995-05-16
SE95018305 1995-05-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1184563A CN1184563A (zh) 1998-06-10
CN1094261C true CN1094261C (zh) 2002-11-13

Family

ID=20398342

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN961939419A Expired - Lifetime CN1094261C (zh) 1995-05-16 1996-05-14 具有两个发射元件、且二者间相位差可调的天线设备

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP0826250B1 (zh)
JP (1) JPH11505388A (zh)
KR (1) KR19990014810A (zh)
CN (1) CN1094261C (zh)
AU (1) AU707610B2 (zh)
BR (1) BR9608819B1 (zh)
DE (2) DE29512952U1 (zh)
SE (1) SE503722C2 (zh)
WO (1) WO1996037009A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19938862C1 (de) * 1999-08-17 2001-03-15 Kathrein Werke Kg Hochfrequenz-Phasenschieberbaugruppe
DE10316788B3 (de) 2003-04-11 2004-10-21 Kathrein-Werke Kg Verbindungseinrichtung zum Anschluss zumindest zweier versetzt zueinander angeordneter Strahlereinrichtungen einer Antennenanordnung
CN100411400C (zh) * 2006-04-06 2008-08-13 华为技术有限公司 一种阻抗调节装置和包含该装置的通信系统
GB2495119A (en) * 2011-09-29 2013-04-03 British Telecomm Spacer arrangement for mounting an antenna on a convex conductive surface

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3611400A (en) * 1968-10-16 1971-10-05 Tokyo Shibaura Electric Co Phased array antenna
US4427984A (en) * 1981-07-29 1984-01-24 General Electric Company Phase-variable spiral antenna and steerable arrays thereof
US4713670A (en) * 1985-01-21 1987-12-15 Toshio Makimoto Planar microwave antenna having high antenna gain

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3611400A (en) * 1968-10-16 1971-10-05 Tokyo Shibaura Electric Co Phased array antenna
US4427984A (en) * 1981-07-29 1984-01-24 General Electric Company Phase-variable spiral antenna and steerable arrays thereof
US4713670A (en) * 1985-01-21 1987-12-15 Toshio Makimoto Planar microwave antenna having high antenna gain

Also Published As

Publication number Publication date
JPH11505388A (ja) 1999-05-18
SE9501830L (sv) 1996-08-12
DE69620168D1 (de) 2002-05-02
SE9501830D0 (sv) 1995-05-16
WO1996037009A1 (en) 1996-11-21
KR19990014810A (ko) 1999-02-25
BR9608819B1 (pt) 2009-05-05
DE29512952U1 (de) 1995-10-19
AU707610B2 (en) 1999-07-15
EP0826250B1 (en) 2002-03-27
CN1184563A (zh) 1998-06-10
EP0826250A1 (en) 1998-03-04
AU5785396A (en) 1996-11-29
DE69620168T2 (de) 2002-11-28
SE503722C2 (sv) 1996-08-12
BR9608819A (pt) 1999-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6424311B1 (en) Dual-fed coupled stripline PCB dipole antenna
EP1735871B1 (en) Antenna feeding network
AU724045B2 (en) Antenna mutual coupling neutralizer
CA2261188C (en) Phase shifter network for antenna array
EP0969546B1 (en) Phase delay line for collinear array antenna
US6650301B1 (en) Single piece twin folded dipole antenna
CN1274058C (zh) 平面天线结构
US6747606B2 (en) Single or dual polarized molded dipole antenna having integrated feed structure
US7764242B2 (en) Broadband antenna system
CN101124696A (zh) 包括单片天线馈给组件的阵列天线及相关方法
US6091366A (en) Microstrip type antenna device
US6005522A (en) Antenna device with two radiating elements having an adjustable phase difference between the radiating elements
US5818397A (en) Circularly polarized horizontal beamwidth antenna having binary feed network with microstrip transmission line
EP0956614B1 (en) Microstrip distribution array for group antenna and such group antenna
CN1094261C (zh) 具有两个发射元件、且二者间相位差可调的天线设备
KR19980069830A (ko) 마이크로스트립 급전선을 갖는 로그 주기 다이폴 안테나
US20220166139A1 (en) Phase shifter module arrangement for use in a mobile communications antenna
JPH08340211A (ja) アレイアンテナ
JP3551227B2 (ja) 水平偏波無指向性アンテナ
JPH07202563A (ja) 多段アンテナ
GB2397696A (en) Co-linear antenna
JP3314676B2 (ja) ダイバーシチアンテナ
JPH07509822A (ja) ダイポールアンテナ
GB2196796A (en) Antennas and antenna arrays
JPS62131612A (ja) マイクロ波用平面アンテナ

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CX01 Expiry of patent term

Granted publication date: 20021113

EXPY Termination of patent right or utility model