CN110731033A - 具有独立接入的共线天线结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于传送和/或接收米制频率或分米制频率的波长的天线结构，其特征在于，其包括n个共线天线，每个天线包括辐射部，该辐射部包括围绕第一轴的第一系列的i个同轴辐射元件，第一系列的i个同轴辐射元件与围绕另一轴的至少一个附加系列的i个辐射元件交替，每个天线由同轴电缆独立地供电，每个天线包括至少一个下部四分之一波长陷波器和至少一个上部四分之一波长陷波器，至少一个第一天线包括至少一个中空芯，该至少一个中空芯被配置成容纳旨在用于给与第一天线共线的另一天线供电的同轴电缆，被布置在围绕同轴电缆的两个连贯的共线天线之间的至少一个中间四分之一波长陷波器，以及终端元件。

Description

具有独立接入的共线天线结构
1.发明的技术领域
本发明涉及一种具有独立接入的天线结构。具体而言，本发明涉及一种用于传送和/或接收米制频率(在30和300MHz之间)或分米制频率(在300和3000MHz之间)的波长的包括若干共线的个体天线的天线结构，每个天线由独立接入供电。
2.技术背景
共线天线结构包括被用来以相似或等同的频率、或者以相似、等同或交叠的频带传送和/或接收信号的若干独立天线。
为了增加天线结构的诸天线之间的解耦，由此减少到达或离开诸天线的信号之间的干扰，当前解决方案是使天线彼此移开，由于两个天线之间所需的空间，这可能生成(对于1GHz频率高达数十米的)尺寸过大的天线结构。此间距要求随着所使用的频率减小而增加。
第一解决方案是以精确的方式定位天线，以便充分利用每个天线的辐射槽，以最大化解耦。然而，这些天线的定位在不使它们的无线电性能降级的情况下无法被容易地实现。
实际上，天线结构的机械支撑件和接地是减少天线之间的解耦(尤其由于感生电流)的元件。即使支撑件由介电材料制成，每个天线的传输线也会生成相同类型的缺陷。
另一解决方案是根据水平分布来布置诸天线，在该情形中，为了避免诸天线的显著耦合，两个天线之间的距离必须被增加，由此需要大的接地表面积以及显著的安装和维护成本。
因此，发明人已寻求针对这些缺点的解决方案。
3.发明目的
本发明的目的是补救已知天线结构的至少一些缺点。
具体而言，本发明的目的在于，在本发明的至少一个实施例中，提供一种具有独立接入的共线天线结构，其结合了强大的解耦能力、大增益和减小的体积。
本发明的目的还在于，在其至少一个实施例中，提供一种具有独立接入的共线天线结构，其实现了两个连贯天线之间的减小了的距离且具有显著的解耦。
本发明的目的还在于，在本发明的至少一个实施例中，提供一种具有独立接入的共线天线结构，该共线天线结构易于安装和维护。
本发明的目的还在于，在其至少一个实施例中，提供一种具有独立接入的共线天线结构，该共线天线结构占用最小量的地面空间。
本发明的目的还在于，在其至少一个实施例中，提供一种具有独立接入的共线天线结构，其具有全向辐射图和对称辐射波瓣。
4.发明演示
为此目的，本发明涉及一种用于传送和/或接收米制或分米制频率波的天线结构，其特征在于，其包括n个共线天线，其中n≥2，
每个天线包括辐射部，该辐射部包括围绕第一轴的第一系列的i个同轴辐射元件，该第一系列的i个同轴辐射元件与至少一个附加系列的i个同轴辐射元件交替，每个附加系列围绕与第一轴不同的轴来被布置，其中i≥2，
每个天线在激励输入水平处由同轴电缆独立地供电，
每个天线包括被布置在激励输入与辐射部的第一端之间的至少一个下部四分之一波长陷波器，以及被布置在辐射部的第二端处的至少一个上部四分之一波长陷波器，
至少一个第一天线，该至少一个第一天线包括在整个长度上延伸的至少n-1个中空芯，所述中空芯形成各系列的辐射同轴元件的轴，并且中空芯的至少一者被配置成容纳旨在为与第一天线共线的另一天线供电的同轴电缆，
被布置在围绕同轴电缆的两个连贯的共线天线之间的至少一个中间四分之一波长陷波器，以及
终端元件，该终端元件被布置在辐射部的第二端处，在上部四分之一波长陷波器之后，并且由天线的一个或多个中空芯形成。
因此，根据本发明的天线结构提供了显著的解耦以及诸天线之间的减小了的间距，同时完美地保持了全向图。因此，该天线结构提供了空间节省和增加了的性能，并且其视觉冲击和地面空间被显著地减小。具体而言，上部四分之一波长陷波器改善了现场辐射(尤其是现场开口和副瓣的减小)，并有益于天线的正确适配。下部四分之一波长陷波器限制了电流沿天线结构的承载结构(在激励输入的水平处)以及沿同轴电缆的流通，也有助于下副瓣的减小。
术语“四分之一波长”描述了相对于天线结构的中央工作频率处的波长延伸的陷波器。
如果一天线后接另一天线，则其终端元件被布置在上部四分之一波长陷波器和中间四分之一波长陷波器之间。终端元件还改善了现场辐射(尤其是现场开口和副瓣的减小)，并有益于天线的正确适配。
附加的四分之一波长陷波器显著地减少由终端元件生成的天顶辐射，由此通过显著地减少可在同轴电缆上传播的表面电流来促进天线的解耦。
此外，架空元件的安装通过使用包括若干独立接入的单个天线结构来被促进。
天线结构的配置还保存辐射对称性，尤其是在副瓣的水平处。具体而言，辐射图是全向的，并且辐射波瓣是对称的。
一根或多根同轴电缆在其中延伸的一个或多个中空芯进一步确保了电磁屏蔽，以使得不影响由同轴电缆相交的包括该芯或这些芯的一个或多个架空元件的辐射。因而，同轴电缆的通道是无线电透明的。
在诸天线之间需要提升的解耦值(大于50dB)的情形中，同轴电缆必须以提升的电磁屏蔽为特征，以便避免天线结构的足部处的线间耦合。优选地，双编织电缆或三编织电缆在激励输入的水平处被安装在整个天线或其一部分中，优选地被安装在天线的下部中。
根据本发明的天线结构可以被有利地用于IoT(物联网)，或者被更广泛地用于需要对在相同频带或在非常相似或交叠的频带中工作的独立天线系统进行显著解耦的任何服务，例如在航空领域(尤其是民用航空)。
有利地并且根据本发明，围绕每个轴的辐射同轴元件的数目i的范围从二至四。
根据本发明的这一方面，辐射元件的数目是在以下两方面之间的折衷：一方面而言，增益、垂直面中的开口、方向性和解耦(其随辐射元件的数目增加)；以及另一方面，天线的尺寸(当辐射元件的数目增加时，其变得过大)，以及由于辐射元件的联网而导致的副瓣的形成，其可减少解耦。
此外，在第一天线之后使用同轴电缆为每个天线供电导致同轴电缆中的损耗，由此降低了天线的增益。因而，如果要求天线具有相同的增益，则对于特定应用，例如可以添加具有与第一天线相同长度的同轴电缆，或者增加跟随第一天线的一个或多个天线中的辐射元件的数目。
有利地并且根据本发明，每个上部四分之一波长陷波器、每个下部四分之一波长陷波器和每个中间四分之一波长陷波器由中空芯相交。
根据本发明的这一方面，四分之一波长陷波器通过限制中空芯的辐射(尤其归因于与这些中空芯相交的同轴电缆)(如果适用的话)来操作。
有利地并且根据本发明，该结构包括n个共线天线(n>2)，并且每个共线天线包括在其整个长度上延伸的至少n-x个中空芯，这些中空芯被配置成容纳旨在为与所述天线共线的另一天线供电的同轴电缆，其中x是与天线结构上的所述天线的激励输入相对的天线的数目。
优选地，天线结构包括两到五个天线(即2≤n≤5)。
有利地并且根据本发明，每个终端元件包括短路元件，该短路元件连接其所属的天线的两个中空芯。
根据本发明的这一方面，短路元件可以取决于其所位于的天线而用于不同的目的。
在跟随有另一天线的一天线上使用单个中间四分之一波长陷波器来减少天线的天顶辐射，并且将包括同轴电缆的侧芯的延伸部上的表面电流限制到最小。
在天线结构的最后一个天线(即，与第一天线的激励输入相距最远的天线)上，短路元件通过尤其允许对上部副瓣进行优化以及更适度地现场减小半功率处的开口和天线的方向性来为天线的调整提供附加自由度。
有利地并且根据本发明，每个下部四分之一波长陷波器包括两个共线圆柱形四分之一波长子陷波器，其具有等同尺寸且由四分之一波长子陷波器的半径间隔开。
有利地并且根据本发明，每个上部四分之一波长陷波器包括具有等同尺寸的两个平行的圆柱形四分之一波长子陷波器。
有利地并且根据本发明，天线结构在每个天线之间包括用于阻挡被布置在每个同轴电缆上的护套电流的至少一个设备。
根据本发明的这一方面，电流阻挡设备限制了护套电流的流通，这些护套电流行进通过每个同轴电缆的护套，并且能够通过耦合而在终端元件上找到它们自己。
本发明还涉及一种天线结构，其特征在于通过上面或下面提到的全部或部分特征进行组合。
5.附图列表
通过阅读以下以示例方式提供的但不限于此的描述，并参考附图，本发明的其他目的、特征和优点将得以揭示，其中：
-图1是根据本发明的第一实施例的天线结构的示意性透视图，
-图2是根据本发明的第一实施例的天线结构的第一细节的示意性截面图，
-图3是根据本发明的第一实施例的天线结构的第二细节的示意性截面图，
-图4是根据本发明的第一实施例的天线结构的第三细节的示意性截面图，
-图5是根据本发明的第二实施例的天线结构的示意性透视图，
-图6是根据本发明的第三实施例的天线结构的示意性透视图，
-图7是根据本发明的第四实施例的天线结构的示意性透视图，
-图8是根据本发明的第五实施例的天线结构的示意性透视图，
-图9是根据本发明的一实施例的天线结构的垂直面中的单位辐射图，
-图10是示出根据本发明的第一实施例的天线的解耦以及利用天线结构达成的阻抗匹配的图，
-图11是示出根据第二实施例的天线的解耦以及利用天线结构达成的阻抗匹配的图。
6.本发明的一实施例的详细描述
通过示例提供以下实施例。尽管描述参考了一个或若干个实施例，但这并不一定意味着每个参考都涉及相同的实施例，或者其特征仅适用于一个实施例。不同实施例的各个个体特征也可以被组合以提供其他实施例。在附图中，出于清楚和解说的目的，没有严格遵守缩放和比例。
图1至图8示出了天线结构或天线结构的一些部分，其中天线结构的供电是在位于图右上角的激励输入的水平处被执行的，第一天线位于该激励输入的一侧，后继天线从右上角到左下角被连贯地布置，直到到达位于左下角的最后一个天线。出于解说目的和增加的清晰度而提供的这种取向并不排除天线结构当在实际环境中被使用时的其他布置，这可以根据所需的应用而变化。具体而言，天线结构通常布置有在地面水平处且竖直地向上延伸的激励输入。
图1示意性地示出了根据本发明的第一实施例的天线结构。天线结构包括第一天线10和第二天线20，这两个天线是共线的并且被独立地供电。
每个天线包括辐射部，该辐射部包括围绕第一轴的第一系列辐射元件(对第一天线10而言参考标号为12i，而对第二天线20而言参考标号为22i)，第一系列辐射元件与围绕至少第二轴布置的同轴辐射元件的至少一个附加系列(在该情形中，围绕两个轴布置的两个附加系列)交替。因而，这两个附加系列包括被并排布置(对第一天线10而言参考标号为11i，而对第二天线20而言参考标号为21i)且与第一系列的同轴辐射元件交替的两个辐射元件。
每个天线包括激励输入(对第一天线10而言参考标号为16，而对第二天线20而言参考标号为26)，其允许通过同轴电缆为天线供电。在激励输入和辐射部之间布置了四分之一波长陷波器，被称为下部四分之一波长陷波器(对第一天线10而言参考标号为15，而对第二天线20而言参考标号为25)。在该实施例中，每个四分之一波长陷波器包括两个四分之一波长子陷波(相应地对第一天线10的下部四分之一波长陷波器15而言为两个四分之一波长子陷波器151和152，且对第二天线20的下部四分之一波长陷波器25而言为两个四分之一波长陷波器251和252)。在下部四分之一波长陷波器15和第一辐射元件111之间的间距必须具有比辐射元件的长度短20％至30％的长度。
在每个天线的辐射部的第二端的水平处(即在距离功率输入最远的端部处)，每个天线包括上部四分之一波长陷波器(对第一天线10而言参考标号为14，而对第二天线20而言参考标号为24)。
在每个天线的第二端处，在上部四分之一波长陷波器之后，每个天线包括终端元件(对第一天线10而言参考标号为13，而对第二天线20而言参考标号为23)，该终端元件由至少一个中空芯的延伸部形成，在该情形中由下面描述的两个中空芯的延伸部形成。
最后，在两个天线之间，同轴电缆17退出第一天线10的终端元件13并且连接到第二天线20的激励输入26。在这两个天线之间，同轴电缆被中间四分之一波长陷波器131包围，该中间四分之一波长陷波器131位于终端元件13的延伸部中且同轴电缆17穿过其中。此外，在中间四分之一波长陷波器131和第二天线20的激励输入端26之间，天线结构优选地包括用于阻挡护套电流的至少一个器件，在该情形中为护套电流阻挡器件18。
图2、3和4分别示意性地示出了根据本发明的第一实施例的天线结构的第一天线的第一、第二和第三细节的截面图。参考这些图2-4的对各元件的描述也适用于天线结构的第二天线的等同元件。
在本发明的该实施例中，辐射元件是围绕由芯形成的轴布置的中空圆柱形元件。这些芯可以是实心的或中空的并且是导电的。具体而言，在n是该结构的天线的数目的情况下，第一天线的至少n-1个芯是中空的，并且容纳旨在用于天线结构中的后续天线的电力电缆。在该实施例中，形成各附加系列的辐射元件的轴的芯191和190(被称为侧芯)是中空的，并且芯191之一包括第二天线20的电力电缆17。如图所示，同轴电缆因而穿过辐射元件、四分之一波长陷波器和终端元件内部。形成第一系列辐射元件的轴并使得能够为天线供电的中心芯由被导电圆柱形元件161包围的实心部163和中空部162制成。中央芯使天线的阻抗与适合于所考虑频率的阻抗相匹配。第二天线20(即使其不需要中空芯，因为其不被任何电力电缆相交)也可以以包括中空芯的相同结构为特征。部件163是阻抗调整元件。根据其他实施例，部件163也可以是中空的。根据其他实施例，不存在部件163，并且天线被连接到中空部162。
图2示出了在天线结构的第一天线的第一端处，在功率输入16的水平处的第一天线10的第一细节。子陷波器151和152具有圆柱形状，每个子陷波器具有中空导电圆柱形轮廓(分别标记为1511和1512)、实心导电基底(分别命名为1521和1522)以及与实心基底相对的中空基底。介电中心化垫圈(分别标记为1531和1532)在此处被布置在中空基座中，以提供对四分之一波长子陷波器的机械加固。通过改变这些介电垫圈的厚度和材料，还可以调整子陷波器的电气长度。在其他实施例中，子陷波器不包括介电中心化垫圈。
实心基座直接地或通过侧芯191提供与同轴电缆的护套的电接触。此外，它们具有用于使侧芯190和191通过的孔口(未示出)。
在该情形中，同轴电缆位于穿过子陷波器内部的侧芯191的内部，但是如果四分之一波长子陷波器具有足够宽的直径，则同轴电缆可以被固定在具有圆柱形轮廓的接触点处。
图3示出了在天线结构的第一天线的第二端处，在终端元件13的水平处的第一天线10的第二细节。
终端元件13由侧芯190和191形成，侧芯190和191在它们通过上部四分之一波长陷波器14之后平行地延伸。在该实施例中，终端元件包括连接这两个侧芯190和191并且在该实施例中垂直于所述侧芯190和191延伸的中空短路元件192。在该情形中，短路元件192是侧芯190的结构延伸部并且连接到侧芯191。根据其他实施例，短路元件192不必垂直于侧芯。
在终端元件13和第一天线10的辐射部之间，第一天线包括上部四分之一波长陷波器14，此处包括彼此平行布置的两个子陷波器140和141。子陷波器140和141分别以侧芯190和191作为它们的轴。子陷波器140和141由中空圆柱形元件形成，每个中空圆柱形元件在其最靠近终端元件13的基座处被导电环形元件(分别用142和143标记)封闭，从而形成子陷波器140和140的短路。导电环形元件142和143相对于侧芯190和191以彼此相距小于或等于中央工作频率处的四分之一波长的距离来被布置在天线上。为了提供子陷波器140和141的机械刚性，与下部子陷波器类似，子陷波器140和141的每一者可以包括被布置在圆柱形元件的与包括导电环形元件的圆柱形元件相对的基座的水平处的介电中心化垫圈(分别标记为144和145)。
在第一天线10和第二天线20之间，且更一般而言在其他实施例中，在每个连贯的天线之间，天线结构包括中间四分之一波长陷波器131，在该情形中为圆柱形并且以与下部四分之一波长陷波器的结构相类似的结构为特征。包括同轴电缆17的侧芯191延伸超过终端元件13，由此形成延伸部194，其优选地与天线的中央芯的轴共线。中间四分之一波长陷波器131在该延伸部194的水平处包围同轴电缆17。延伸部194在四分之一波长陷波器131之后终止，并且同轴电缆17从该延伸部出来，并且被布置成以便被连接至后继天线，在该情形中为第二天线20。中间四分之一波长陷波器的尺寸使得其半径和长度之和小于或等于与中央工作频率相关联的波长的四分之一。
在包括不止两个天线以及因此穿过第一天线的至少两个同轴电缆的实施例中，中间四分之一波长陷波器的数目与离开天线来为后继天线供电的同轴电缆的数目一样多。
用于阻挡护套电流的器件18可以被附连到同轴电缆17。该阻挡器件18可以由一个或若干个有线或L形四分之一波长陷波器或者一个或若干个阻挡铁氧体元件制成，这些阻挡铁氧体元件在系统的工作频率处具有尽可能提升的阻抗。当同轴电缆的截面被减小时，优选地使用铁氧体元件。中间四分之一波长陷波器131和阻挡器件18之间的裸同轴电缆17的截面必须相对于工作波长而言小(通常小于最低工作频率处的波长的六分之一)。
在该阻挡器件18之后，同轴电缆17尤其借助于同轴电缆17的护套到导电圆柱形元件261的连接元件264以及同轴电缆17的中央导体到侧芯的实心部263的连接元件265而在第二天线的激励输入26的水平处被连接到第二天线。这些连接元件264和265的大小被设为确保同轴电缆17和激励输入26之间的特征阻抗的连续性。具体而言，连接元件可以具有截头圆锥的形状，其尺寸与天线的特征阻抗相适配，或者如果天线的阻抗是50Ω型的标准阻抗，则其形状适合于同轴电缆17的直径。优选地，在前天线的终端元件与后继天线的激励输入之间的距离必须大于工作波长的三分之一。
图4示出了在辐射部的水平处的第一天线10的第三细节。
第一系列辐射元件由辐射元件12i制成，辐射元件12i包括与中央芯162同轴地定位的导电中空圆柱体120(由此在圆柱体120的长度上局部地有助于辐射)。圆柱体120和中央芯之间的间距由介电中心化环形元件112提供。
附加系列的辐射元件包括辐射元件11i。第一附加系列辐射元件由围绕侧芯190所形成的轴定位的导电中空圆柱体110形成。第二附加系列辐射元件由围绕侧芯191所形成的轴定位的导电中空圆柱体111形成。侧芯190和191由此局部地影响圆柱体的长度上的辐射。圆柱体110和111与它们各自的侧芯190和191之间的间距是通过对介电中心化环形元件112中心化来被提供的。
中心化元件112的相对介电常数改变同轴区段的引导长度：因而，这些中心化元件112的厚度和相对介电常数直接地影响辐射元件11i的长度。因此，辐射元件的长度接近于中央工作频率处的引导的有效波长λG的一半(尤其是从0.43λG到0.5λG)。
为了确保天线的电连续性和后续辐射元件的串联供电，圆柱体110和111理想地在其整个长度上被电连接到中空芯162。
优选地，圆柱体110、111和120的长度是等同的。关于第二天线或更一般而言后继天线，这些其他天线上的在前圆柱体的长度可以相对于它们在第一天线上的长度被减小(通常小于5％)，以便向下减少副瓣。
图5示意性地示出了根据本发明的第二实施例的天线结构的透视图。该实施例与本发明的第一实施例等同，不同之处在于延伸部194更长(越过若干工作波长)以便增加两个天线之间的解耦(大于50dB的解耦)。这意味着阻挡器件18由多个阻挡子器件制成。阻挡子器件被分成两个编组，即，由四分之一波长陷波型的圆柱形元件(这些圆柱形元件的将它们连接到同轴电缆17的短路被布置在第二天线20的侧面上)形成的第一编组181的阻挡子器件180，以及由四分之一波长陷波型的圆柱形元件(这些圆柱形元件的将它们连接到同轴电缆17的短路被布置在第一天线10的侧面上)形成的第二编组182的阻挡子器件181。
阻挡子器件之间的最大间距是中央工作频率处的相对波长的三分之一。
图6示意性地示出了根据本发明的第三实施例的天线结构的透视图。在该实施例中，天线结构包括三个天线，即第一天线10、第二天线20和第三天线30。参考图1至图4，针对具有两个天线的天线结构描述的工作原理和元件适用于具有四个天线的该天线结构。
如上面所描述，每个天线包括激励输入(对于第一、第二和第三天线分别被标记为16、26和36)、下部四分之一波长陷波器(对于第一、第二和第三天线分别被标记为15、25和35)、第一系列辐射元件(对第一天线10而言被标记为121和122，对第二天线20而言被标记为221和222，且对第三天线30而言被标记为321和322)、两个附加系列辐射元件(对第一天线10而言被标记为111和112，对第二天线20而言被标记为211和212，且对第三天线30而言被标记为311和312)、上部四分之一波长陷波器(对于第一、第二和第三天线分别被标记为14、24和34)、终端元件(对于第一、第二和第三天线分别被标记为13、23和33)，以及两个中间四分之一波长陷波器，即，在第一天线10和第二天线20之间的第一中间四分之一波长陷波器131(包括两个子陷波器，每个从第一天线通往第二天线的同轴电缆一个子陷波器)以及在第二天线20和第三天线30之间的第二中间四分之一波长陷波器231。
为第二天线20供电的同轴电缆17在第一天线10的中空芯的一者(例如如上面描述的侧芯191)中穿过第一天线10。对于第三天线，同轴电缆27在另一中空芯(例如如上面描述的侧芯190)中穿过第一天线10并且借助于一中空芯穿过第二天线20。
图7示意性地示出了根据本发明的第四实施例的天线结构的透视图。基于上面描述的天线结构并且改变附加系列辐射元件的数目，可以达成后继天线的同轴电缆可以穿过的多个中空芯。因而，在该实施例中，天线结构包括五个天线：第一天线10，其包括第一系列辐射元件121、122和四个附加系列辐射元件111、112(即，绕四个轴并排的四个辐射元件，该四个轴由供四个后继天线的同轴电缆通过的至少四个中空芯形成)；第二天线20，其包括第一系列辐射元件221、222和四个附加系列辐射元件211、212(即，绕四个轴并排的四个辐射元件，该四个轴由四个中空芯形成，其中至少三个中空芯被用于供三个后继天线的同轴电缆通过)；第三天线30，其包括第一系列辐射元件321、322和四个附加系列辐射元件311、312(即，绕四个轴并排的四个辐射元件，该四个轴由四个中空芯形成，其中至少两个中空芯被用于供两个后继天线的同轴电缆通过)；第四天线40，其包括第一系列辐射元件421、422和四个附加系列辐射元件411、412(即，绕四个轴并排的四个辐射元件，该四个轴由四个中空芯形成，其中至少一个中空芯被用于供后继天线的同轴电缆通过)；以及第五天线50，其包括第一系列辐射元件521、522和四个附加系列辐射元件511、512(即，绕四个轴并排的四个辐射元件，该四个轴由可以是中空或实心的四个芯形成)。
在第三替代实施例中，由于第二、第三、第四和第五天线不需要供四个同轴电缆通过的四个中空芯，因此附加系列辐射元件的数目可被减少，以对应于必要的中空芯的数目。具体而言，第三、第四和第五天线可以具有以上参照图6提供的第三实施例所描述的天线的形状。
图8示意性地示出了根据本发明的第五实施例的天线结构的透视图。在包括第一天线10和第二天线20的天线结构的该简化实施例中，除了第一系列辐射元件(对第一天线10而言为121和122且对于第二天线而言为221和222)之外，每个天线包括单个附加系列辐射元件(对第一天线10而言为111和112，且对第二天线20而言为211和212)，即由绕轴(尤其是供同轴电缆通过的中空芯)的辐射元件制成。
该天线结构在机械上更简单，但是具有非常轻微的(小于1dB的)全向性缺陷以及副瓣的非对称性。
图9是根据本发明的一实施例的天线结构的垂直面中的单位辐射图，上部天线(天线结构的末尾天线)用实线表示且天线结构的第一天线用虚线表示。注意到引起天线解耦问题的副瓣的强烈减小，即，上部天线的向下副瓣和下部天线的向上副瓣的强烈减小，尤其归因于根据天线对辐射元件的圆柱体长度的调整。
图10是示出根据本发明的第一实施例的天线的解耦以及利用天线结构达成的阻抗匹配的图，相对于工作频率以dB表示。
图11是示出根据本发明的第二实施例的天线的解耦以及利用天线结构达成的阻抗匹配的图，相对于工作频率以dB表示。
本发明不限于上面描述的实施例。
具体而言，为了清楚起见，天线结构可以被在图中未示出的天线罩包围。天线罩是由玻璃纤维制成的介电结构，从而密封天线结构并根据天线罩的相对介电常数和介电损耗对天线结构的辐射特性进行轻微修改。
此外，可以提供机械支撑设备以支撑上部天线。机械支撑设备由介电常数减小了的介电元件制成，介电元件的上部被安装在激励基板上，下部被安装在终端辐射元件上。
所描述的元件的尺寸可以不同于图中所示的那些尺寸。具体而言，可以基于所需性能(尤其是在匹配、增益、图的现场开口、最小化上部或下部副瓣等方面)来修改上部、下部和中间四分之一波长陷波器以及终端元件的尺寸。在给定的天线结构内，尺寸也可以从一个天线到另一天线变化，但是确保相同的无线电特性被维持是重要的。在任何情形中，对于每个天线，上部四分之一波长陷波器和终端元件必须具有短于或等于中央工作频率的四分之一波长的长度，并且终端元件必须具有短于或等于上部四分之一波长陷波器的长度。

Claims (8)

1.一种用于传送和/或接收米制或分米制频率波的天线结构，其特征在于，所述天线结构包括n个共线天线，其中n≥2，
每个天线包括辐射部，所述辐射部包括围绕第一轴的第一系列的i个同轴辐射元件，所述第一系列的i个同轴辐射元件与至少一个附加系列的i个同轴辐射元件交替，每个附加系列围绕与所述第一轴不同的轴来被布置，其中i≥2，
每个天线在激励输入水平处由同轴电缆独立地供电，
每个天线包括被布置在所述激励输入与所述辐射部的第一端之间的至少一个下部四分之一波长陷波器，以及被布置在所述辐射部的第二端处的至少一个上部四分之一波长陷波器，
至少一个第一天线，所述至少一个第一天线包括在整个长度上延伸的至少n-1个中空芯，所述中空芯形成各系列的同轴辐射元件的轴，并且所述中空芯的至少一者被配置成容纳旨在为与所述第一天线共线的另一天线供电的同轴电缆，
被布置在围绕同轴电缆的两个连贯的共线天线之间的至少一个中间四分之一波长陷波器，以及
终端元件，所述终端元件被布置在所述辐射部的第二端处，在所述上部四分之一波长陷波器之后，并且由所述天线的一个或多个中空芯形成。
2.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，围绕每个轴的辐射同轴元件的数目i的范围从二至四。
3.根据权利要求1或2中的任一项所述的天线结构，其特征在于，每个上部四分之一波长陷波器、每个下部四分之一波长陷波器和每个中间四分之一波长陷波器由中空芯相交。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的天线结构，其特征在于，所述天线结构包括n个共线天线，n>2，并且每个共线天线包括在其整个长度上延伸的至少n-x个中空芯，所述中空芯被配置成容纳旨在为与所述天线共线的另一天线供电的同轴电缆，其中x是与所述天线结构上的所述天线的激励输入相对的天线的数目。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的天线结构，其特征在于，每个终端元件包括短路元件，所述短路元件连接其所属的所述天线的两个中空芯。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的天线结构，其特征在于，每个下部四分之一波长陷波器包括两个共线圆柱形四分之一波长子陷波器，所述两个共线圆柱形四分之一波长子陷波器具有等同尺寸并且由所述四分之一波长子陷波器的半径间隔开。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的天线结构，其特征在于，每个上部四分之一波长陷波器包括具有等同尺寸的两个平行的圆柱形四分之一波长子陷波器。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的天线结构，其特征在于，所述天线结构在每个天线之间包括用于阻挡被布置在每个同轴电缆上的护套电流的至少一个器件。
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