CN111492538A - 用于多频带天线的集成滤波器辐射器 - Google Patents

用于多频带天线的集成滤波器辐射器 Download PDF

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Abstract

公开了一种低频带偶极子，所述低频带偶极子具有处于交叉配置的四个偶极臂以及用于基本上防止干扰来自附近高频带偶极子的辐射RF能量的简化的掩蔽结构。进一步公开了一种馈电网络和偶极杆平衡‑不平衡变换器配置，其在不使用混合耦合器的情况下对两个不同的RF信号进行功率分配和组合，使得所述四个偶极臂相对于所述偶极臂的定向分别以+45度和‑45度的极化定向共同辐射所述两个RF信号。

Description

用于多频带天线的集成滤波器辐射器
发明背景
技术领域
本发明涉及用于无线通信的天线，并且更具体地涉及具有紧邻定位的低频带和高频带偶极子的多频带天线。
背景技术
为了能够充分利用天线分集，对可以在多个频带和多个正交极化状态下工作的蜂窝天线有相当大的需求。一种解决方案是使天线在低频带(LB)(例如，496至690MHz)中以两个正交极化状态工作，并且在高频带(HB)(例如，1.7至3.3GHz)中以两个正交极化状态工作。进一步要求天线具有最小的风载荷，这意味着天线必须尽可能地窄，以对迎面而来的风呈现最小的横截面积。
对于在低频带和高频带中都工作的天线的紧凑阵列面的需求提出了诸多挑战。具体地，LB和HB偶极子在单个阵列表面上的距离越近，它们受到干扰的影响就越大，其中HB和LB的谐波中的任一者的发射分别被另一频带的偶极子吸收，从而导致耦合和污染发射频带的增益模式的再辐射。
这种问题可以通过被设计为“被掩蔽”的偶极子来解决，其中偶极子辐射并在为其设计的频带中接收，但对于共享同一紧凑阵列面的其他偶极子所辐射的另一频带却是透明的。然而，制造被掩蔽偶极子的成本可能很高，这可能需要额外的部件层和相当复杂的结构。
图1a和1b示出了具有多个HB偶极子110和LB偶极子120的天线阵列面100。如所示，LB和HB偶极子都可以在+/-45°极化下工作，从而使得两个HB信号和两个LB信号能够同时工作。从图1a和1b可以推断出，LB偶极子120可能在物理上阻挡一个或多个HB偶极子110，导致交叉频带污染并降低HB增益模式。
此外，还需要能够在低频带中以圆极化工作的蜂窝天线。这提供了大幅改善的性能，但是通常需要完全不同的偶极子硬件才能实施它，从而使得圆极化低频带通信方案的全面部署成本过高。
因此，需要一种低频带偶极子配置，所述低频带偶极子配置可以将对附近高频带偶极子的物理干扰和与其的交叉耦合最小化，能够在+/-45°极化状态下同时工作，能够在圆极化模式下工作而无需硬件修改，并且价格便宜且易于制造。
发明内容
因此，本发明针对一种用于多频带天线的集成滤波器辐射器，所述集成滤波器辐射器消除了由于现有技术的限制和缺点而引发的一个或多个问题。
本发明的一方面涉及一种天线偶极子，所述天线偶极子包括：第一偶极臂，其从偶极子中心沿第一轴线正向延伸；第二偶极臂，其从所述偶极子中心沿所述第一轴线负向延伸；第三偶极臂，其从所述偶极子中心沿着第二轴线正向延伸，其中所述第二轴线与所述第一轴线正交；和第四偶极臂，其从所述偶极子中心沿着所述第二轴线负向延伸。所述天线还包括偶极杆，所述偶极杆上设置有所述第一、第二、第三和第四偶极臂。所述偶极杆具有沿着所述第一轴线定向的第一偶极杆板和沿着所述第二轴线定向的第二偶极杆板，所述第一和第二偶极杆板机械地联接成具有与所述偶极子中心相对应的中心的交叉布置，所述交叉布置限定第一象限、第二象限、第三象限和第四象限。所述天线还具有馈线网络，所述馈线网络具有+45°馈线和-45°馈线。所述+45°馈线具有+45°馈线功率分配器、与所述+45°馈线功率分配器耦合的第一+45°迹线以及与所述+45°馈线功率分配器耦合的第二+45°迹线，所述第二+45°迹线对应于相对于所述第一+45°迹线的180°相位延迟。所述-45°馈线具有-45°馈线功率分配器、与所述-45°馈线功率分配器耦合的第一-45°迹线以及与所述-45°馈线功率分配器耦合的第二-45°迹线，所述第二-45°迹线对应于相对于所述第一-45°迹线的180°相位延迟，其中所述第一+45°迹线耦合到所述第四象限中设置在所述第一杆板上的第一平衡-不平衡变换器，所述第二+45°迹线耦合到所述第一象限中设置在所述第一杆板上的第二平衡-不平衡变换器，所述第一-45°迹线耦合到所述第三象限中设置在所述第二杆板上的第三平衡-不平衡变换器，并且所述第二-45°迹线耦合到所述第二象限中设置在所述第二杆板上的第四平衡-不平衡变换器。
本发明的另一方面涉及一种偶极子，所述偶极子包括：四个偶极臂，其被布置成交叉配置；和偶极杆，其上设置有多个微带平衡-不平衡变换器和微带接地板，其中所述微带接地板中的每一者耦合到对应的偶极臂，其中所述微带平衡-不平衡变换器和微带接地板被布置成使得每个微带接地板接收与+45°极化信号和-45°极化信号中的一者相对应的直接耦合的RF信号以及与所述+45°极化信号和所述-45°极化信号中的另一者相对应的电容耦合的RF信号。
本发明的又另一方面涉及一种偶极子，所述偶极子包括：PCB基板；第一多个掩蔽元件，其设置在所述PCB基板的第一侧上；和第二多个掩蔽元件，其设置在所述PCB基板的第二侧上，其中所述第一多个掩蔽元件和所述第二多个掩蔽元件分别由分别设置在所述PCB基板的所述第一和第二侧上的单个导电层形成。下面参考附图详细描述用于多频带天线的集成滤波器辐射器的其他实施方案、特征和优点，以及用于多频带天线的集成滤波器辐射器的各种实施方案的结构和操作。
应当理解，上文的概括性描述及下文的详细描述都只是示例性和解释性的，而不是对所要求保护的本发明的限制。
附图说明
并入本说明书并且构成其一部分的附图示出了用于本文描述的多频带天线的集成滤波器辐射器的一个或多个实施方案，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。
图1a和1b示出了具有用于在+/-45°极化下工作的对角线定向的HB和LB偶极子的天线阵列面。
图2a和2b示出了其中LB偶极子定向在竖直和水平方向上但在+/-45°极化下工作的示例性天线阵列面。
图3a示出了根据本公开文本的示例性LB偶极子的顶表面或前表面。
图3b示出了根据本公开文本的示例性LB偶极子的底表面或后表面。
图3c示出了LB偶极子的顶表面或前表面，示出了示例性尺寸。
图3d示出了LB偶极子的底表面或后表面，示出了示例性尺寸。
图4示出了根据本公开文本的示例性LB偶极子的侧视图，揭示了导电元件在PCB基板的顶表面和底表面上的布置。
图5示出了根据本公开文本的示例性LB偶极子，所述LB偶极子包括其偶极杆以及馈线网络的部分。
图6a从“自上而下”角度示出了LB偶极杆，以及平衡-不平衡变换器电路和用于示例性+45°极化LB偶极子分量的相关馈线。
图6b从“自上而下”角度示出了LB偶极杆，以及用于示例性-45°极化LB偶极子分量的平衡-不平衡变换器电路和相关馈线。
图6c示出了与图6a和6b类似的LB偶极杆，其中在偶极杆上存在用于+45°和-45°极化两者的平衡-不平衡变换器电路。
图7a是用于+45°极化LB偶极子分量的馈线和平衡-不平衡变换器电路的不同透视图。
图7b是用于-45°极化LB偶极子分量的馈线和平衡-不平衡变换器电路的不同透视图。
图8示出了用于LB偶极子的+45°和-45°极化分量两者的平衡-不平衡变换器电路，其中偶极杆板从视图中移除。
图9示出了图8的平衡-不平衡变换器电路，但是视图中有偶极杆板。
图10a示出了附加的示例性LB偶极子的顶侧和底侧。
图10b示出了图10a的示例性LB偶极子以及对嵌入在偶极子结构中的电容和电感结构的描绘。
图11示出了具有减小的LB偶极子跨度的另一个示例性LB偶极子的顶侧和底侧。
图12绘制了图11中所示的LB偶极子的S参数性能。
具体实施方式
现在将参考附图详细参考用于多频带天线的集成滤波器辐射器的实施方案。
图2a和2b示出了示例性天线阵列面，其中HB偶极子110被对角地定向，并且LB偶极子210被定向在竖直和水平方向上，但是被配置为顶部辐射并以+/-45°极化接收。如所示，使LB偶极子210竖直和水平定向大幅缓解了图1a和1b的天线阵列面中存在的物理障碍。如下所述，LB偶极子210具有竖直定向的LB偶极子和水平定向的偶极子。竖直定向的偶极子具有由单个LB RF馈源(未示出)馈送的从中心“向上”延伸的辐射器部件，以及由另一个LB RF馈源(也未示出)馈送的从中心“向下”延伸的对应辐射器部件。类似地，水平定向的LB偶极子具有由单个LB RF馈源(未示出)馈送的从中心“向左”延伸的辐射器部件，以及由另一个LB RF馈源(也未示出)馈送的从中心“向右”延伸的对应辐射器部件。这些偶极子结构在图3a和3b中进一步详细描述。
应当理解，术语“向上”和“向下”的使用是为了方便参考附图，并且不指代LB偶极子210的实际定向。
图3a和3b分别示出了LB偶极子210的正面或“顶”面210a以及LB偶极子210的背面或“底”面210b。这两个图都示出了从偶极子中心“向右”延伸的第一水平偶极臂310a、从偶极子中心“向左”延伸的第二水平偶极臂310b、从偶极子中心“向上”延伸的第一竖直偶极臂320a、以及从偶极子中心“向下”延伸的第二竖直偶极臂320b。如所示，正面210a和背面210b的阴影部分对应于PCB基板或其他非导电表面，而非阴影部分对应于金属导体，诸如铜。
参考图3a，偶极子正面210a的交叉状的中心区域是四个焊盘305a，对应的微带接地板(稍后描述)导电地耦合到所述焊盘，并且所述焊盘被非导电表面围绕。沿着每个偶极臂从中心向外移动，每个偶极臂中的下一个部件是导电元件340a，所述导电元件与“朝外”电感器迹线350a耦合，所述朝外电感器迹线与“菱形”电容元件360a耦合。导电元件340a、电感器迹线350a和电容元件360a可以由诸如铜之类的单片金属形成。远侧导电元件330a进一步“向外”定位，所述远侧导电元件与其对应的菱形电容元件360a隔开一定的间隙。图3c中示出了示例性尺寸。
参考图3b，偶极子背面210b的交叉状的中心区域是四个“箭头”导电元件305b，每个导电元件对应于偶极子背面210b的臂。在每个箭头导电元件305b内都有通孔370b，微带接地板(稍后描述)穿过所述通孔，而没有与箭头导电元件305b导电接触。这可以通过在微带接地板的导电部分上设置阻焊剂来实现，所述阻焊剂防止微带接地板与箭头导电元件305b之间的导电接触。沿着每个偶极臂从中心向外移动，每个箭头导电元件305a耦合到电感器迹线350b，所述电感器迹线继而耦合到“菱形”电容元件360b。导电元件340b进一步向外定位，所述导电元件与菱形电容元件360b分开一定的间隙，并且耦合到另一电感器迹线350b，所述另一电感器迹线耦合到另一菱形电容元件360b。
尽管在该例子中电容元件360a/b具有“菱形”形状，但是其他形状(例如，矩形、三角形、圆形等)也是可能的并且在本公开文本的范围内，前提是电容元件的体积相同。
图3c和3d分别示出了LB偶极子210的正面210a和背面210b，包括示例性尺寸。将容易理解，这些尺寸是示例，并且不同的尺寸是可能的并且在本公开文本的范围内。
图4示出了根据本公开文本的示例性LB偶极子210的侧视图，揭示了导电元件在顶表面和底表面(分别为正面210a和背面210b)上的布置。LB偶极子210包括PCB基板410以及在顶部和底部上的导电表面，所述导电表面可以被蚀刻以形成正面210a和背面210b的部件。如所示，偶极杆400通过直接机械地联接到背面210b而与LB偶极子210接合，并且微带接地板(稍后描述)通过穿过(背面210b的)通孔370b并焊接到(正面210a的)焊盘305a而电气地和机械地联接到正面210a。在图4中进一步示出了是背对背配置的导电元件340a和330a(在正面210a上)与对应的菱形电容元件360b(在背面210b上)的交替组合以及背对背配置的导电元件340b(在背面210b上)与菱形电容元件360a(在正面210a上)的交替组合。因此，形成了多个电容器。第一电容器由导电元件340a及其对应的电容元件360b形成，其中PCB基板410用作电介质；第二电容器由导电元件340b及其对应的电容元件360a形成，其中PCB基板410用作其电介质；并且第三电容器由导电元件330a及其对应的电容元件360b形成，其中PCB基板410用作其电介质。因此，每个偶极臂组件310a/b和320a/b包括一系列电容器和电感器，提供掩蔽功能，由此由HB偶极子辐射的RF能量对LB偶极子有效地透明，并且感应电流得到抑制，从而缓解HB和LB偶极子之间的干扰。
用于LB偶极子210的示例性材料可以包括以下各项。基板410可以是标准PCB材料，诸如0.0203”的Rogers 4730JXR，并且设置在基板410的顶表面和底表面上的导电材料(可以被蚀刻以形成所示部件)可以是1盎司的铜。应当理解，这些材料的变化是可能的并且在本公开文本的范围内。
LB偶极子210的结构的优点在于，它包括其上设置有导电层的单个PCB基板。偶极子的正面和背面上的导电层可以被蚀刻以形成所公开的结构。因此，LB偶极子210的结构非常简单且制造成本低廉，这与其他被掩蔽的偶极子配置不同。
图5示出了安装在偶极杆400上的示例性LB偶极子210以及馈电网络的设置在安装有偶极杆400的馈电板上的一部分。馈电网络包括与+45°信号和-45°信号相对应的RF馈线。示出了+45°馈线510a，其包括功率分配器520a以及耦合到功率分配器520a的两条迹线：第一+45°迹线540a和第二-45°迹线530a。第一+45°迹线540a直接耦合到向对应的偶极臂310a馈电的微带平衡-不平衡变换器。第二+45°迹线530a采用更长路径来与微带平衡-不平衡变换器耦合，使得到达另一微带平衡-不平衡变换器的RF信号与迹线540a上的信号异相180°，在所述迹线540a中，所述信号与其对应的微带平衡-不平衡变换器耦合。进一步示出了-45°馈线510b，其包括功率分配器520b和耦合到功率分配器520b的两条迹线：第一-45°迹线540b和第二-45°迹线530b。
图6a从“自上而下”角度示出了LB偶极杆400，以及平衡-不平衡变换器电路和用于示例性+45°极化LB偶极子信号的相关馈线。该角度沿移除了LB偶极子210的偶极杆400“向下”看，使得偶极杆400将会垂直地从页面中伸出。示出了+45°信号馈线510a、功率分配器520a和第一迹线540a。第一迹线540a在连接点610a处直接耦合到微带平衡-不平衡变换器620a，其中微带平衡-不平衡变换器620a电耦合到对应的微带平衡变换器接地板630a，所述微带接地板设置在杆板的近侧表面上，所述杆板与当微带平衡-不平衡变换器620a从连接点610a布线时设置在其上的杆板正交。第二迹线530a从功率分配器520a开始行进，并且在经由连接点640a电耦合到相对的微带平衡-不平衡变换器650a之前蜿蜒，使得到达连接640a的信号与到达连接点610a的信号有180°相位延迟。微带平衡-不平衡变换器650a进一步耦合到相对的微带接地板660a，所述微带接地板设置在与上面设置有连接点640a的偶极杆板正交的偶极杆板上。
图6b示出了在与图6a相同的方向上的LB偶极杆400。然而，图6b示出了用于-45°极化LB偶极子信号的馈线和平衡-不平衡变换器电路。示出了-45°信号馈线510b、功率分配器520b和第一迹线540b。第一迹线540b在连接点610b处直接耦合到微带平衡-不平衡变换器620b，其中微带平衡-不平衡变换器620b电耦合到对应的微带平衡变换器接地板630b，所述微带接地板设置在杆板上，所述杆板与当微带平衡-不平衡变换器从连接点610b布线时设置在其上的杆板正交。第二迹线530b从功率分配器520b开始行进，并且在经由连接点640b电耦合到相对的微带平衡-不平衡变换器650b之前蜿蜒，使得到达连接640b的信号与到达连接点610b的信号有180°相位延迟。微带平衡-不平衡变换器650b进一步耦合到相对的微带接地板660b，所述微带接地板设置在与上面设置有连接点640b的偶极杆板正交的偶极杆板上。
返回参考图5，显而易见的是，微带平衡-不平衡变换器620a、650a、620b和650b基本上跨越从相应的连接点610a、640a、610b和640b向上到偶极臂310a/b和320a/b的底部附近的距离。此外，微带接地板630a、660a、630b和660b各自都电耦合到多层PCB板中的接地平面(未示出)，偶极杆400固定到所述接地平面。
图6c示出了与图6a和6b类似的LB偶极杆，其中在偶极杆上示出用于+45°和-45°极化两者的平衡-不平衡变换器电路。但是，首先要了解背景。
众所周知，通过使用混合耦合器，可以将水平和竖直定向的两个偶极臂(每个偶极臂具有单个RF馈电器)被配置为以+/-45度极化定向辐射。这种方法有很多明显的缺点。首先，每个混合耦合器在每个信号上产生3dB损耗。其次，混合耦合器的隔离度有限，这会降低偶极子以不同极化辐射两个不同RF信号的性能。根据本公开文本的结构没有这些缺点。
参考图6c，示出了各自对应于极化和相位延迟的四个微带平衡-不平衡变换器：620a(+45°/0°)；650a(+45°/180°)；620b(-45°/0°)；和650b(-45°/180°)；以及四个微带接地板：630a(+45°/0°，直接耦合到微带平衡-不平衡变换器620a)；660a(+45°/180°，直接耦合到微带平衡-不平衡变换器650a)；630b(-45°/0°，直接耦合到微带平衡-不平衡变换器620b)；和660b(-45°/180°，直接耦合到微带平衡-不平衡变换器650b)。通过从上面设置有微带平衡-不平衡变换器的杆板表面向正交杆板的近侧表面弯曲90°，将微带平衡-不平衡变换器分别耦合到其对应的微带接地板。
参考图6c、3a和3b，微带接地板660b如下耦合到偶极臂310a。偶极杆400具有穿过通孔570b(图3b)的四个突片(未示出)。当微带接地板660b设置在偶极杆板400上时，其具有延伸穿过其对应的通孔370b的导电突片，所述微带接地板在所述导电突片中电耦合(例如，焊接)其在偶极臂310a上的对应焊盘305a。类似地，微带接地板630b通过类似布置耦合到偶极臂310b。此外，微带接地板660a耦合到偶极臂320a，并且微带接地板630b通过对应布置耦合到偶极臂320b。
将图6c可视化的另一种方式是将配置划分为多个象限，其中左上(第一)象限包括微带平衡-不平衡变换器650a和微带接地板660a；右上(第二)象限包括微带平衡-不平衡变换器650b和微带接地板660b；左下(第三)象限包括微带平衡-不平衡变换器620b和微带接地板630b；而右下象限(第四象限)包括微带平衡-不平衡变换器620a和微带接地板630a。
微带平衡-不平衡变换器和微带接地板的配置如下。每个微带接地板传导两个独立的电流。一个电流直接来自与微带接地板直接耦合的微带平衡-不平衡变换器，而另一个电流与设置在杆板上的相对侧的微带平衡-不平衡变换器电容性地耦合，所述杆板上面设置有微带接地板。
例如，参考图6c，对于+45°极化和0°相信号，信号从连接点610a耦合到微带平衡-不平衡变换器620a。微带平衡-不平衡变换器620a上的电流电容性地耦合到微带接地板660b，由此产生的电流通过所述微带接地板耦合到偶极臂310a。另外，微带平衡-不平衡变换器620a中的电流直接流至微带接地板630a，所述电流通过所述微带接地板耦合到偶极臂320b。鉴于微带平衡-不平衡变换器620a与微带接地板660b和630a之间的平衡-不平衡变换器电路的调谐，分别在偶极臂310a和320b中感应出基本相等的电流。这导致辐射波形的极化矢量定向为+45°，向右和向下的信号分别充当+45°极化矢量的矢量分量。
具有180°相位延迟的+45°信号也会出现类似过程。在这种情况下，相位延迟信号从连接点640a耦合到微带平衡-不平衡变换器650a。微带平衡-不平衡变换器650a上的电流电容性地耦合到微带接地板630b，由此产生的电流通过所述微带接地板耦合到偶极臂310b。另外，微带平衡-不平衡变换器650a中的电流直接流至微带接地板660a，所述电流通过所述微带接地板耦合到偶极臂320a。鉴于微带平衡-不平衡变换器640a与微带接地板630b和660a之间的平衡-不平衡变换器电路的调谐，分别在偶极臂310b和320a中感应出基本相等的电流。这导致辐射波形的极化矢量定向为+45°，向左和向上的信号分别充当+45°极化矢量的矢量分量。
鉴于平衡-不平衡变换器和偶极子的配置，两个+45°极化信号彼此180°异相导致两个发射的RF波形产生相长干涉，使+45°信号分量中的仅一个信号分量的辐射能量的振幅加倍。
-45°信号的工作模式是类似的。参考图6c，对于-45°极化和0°相信号，信号从连接点610b耦合到微带平衡-不平衡变换器620b。微带平衡-不平衡变换器620b上的电流电容性地耦合到微带接地板630a，由此产生的电流通过所述微带接地板耦合到偶极臂320b。另外，微带平衡-不平衡变换器620b中的电流直接流至微带接地板630b，所述电流通过所述微带接地板耦合到偶极臂310b。鉴于微带平衡-不平衡变换器620b与微带接地板630a和630b之间的平衡-不平衡变换器电路的调谐，分别在偶极臂310b和320b中感应出基本相等的电流。这导致辐射波形的极化矢量定向为-45°，向左和向下的信号分别充当-45°极化矢量的矢量分量。
具有180°相位延迟的-45°信号也会出现类似过程。在这种情况下，相位延迟信号从连接点640b耦合到微带平衡-不平衡变换器650b。微带平衡-不平衡变换器650b上的电流电容性地耦合到微带接地板660a，由此产生的电流通过所述微带接地板耦合到偶极臂320a。另外，微带平衡-不平衡变换器650b中的电流直接流至微带接地板660b，所述电流通过所述微带接地板耦合到偶极臂310a。鉴于微带平衡-不平衡变换器640b与微带接地板660a和660b之间的平衡-不平衡变换器电路的调谐，分别在偶极臂310a和320a中感应出基本相等的电流。这导致辐射波形的极化矢量定向为-45°，向右和向上的信号分别充当-45°极化矢量的矢量分量。
鉴于平衡-不平衡变换器和偶极子的配置，两个-45°极化信号彼此180°异相导致两个发射的RF波形产生相长干涉，使-45°信号分量中的仅一个信号分量的辐射能量的振幅加倍。
因此，本公开文本的馈电网络和平衡-不平衡变换器配置通过将两个信号叠加到每个微带电容器板中并因此叠加到LB偶极子的每个臂来分配并重组适当信号，从而为每个RF信号创建正交的竖直和水平极化矢量分量，由此使用竖直和水平偶极子生成+/-45°极化信号，而不是依赖于混合耦合器来分配和组合两个RF信号。这样，它消除了天线壳体内对混合耦合器硬件的需求，并进一步消除了使用混合耦合器时的3dB损耗和信号隔离问题。
图7a示出了馈线510a、功率分配器520a、第一迹线540a和第二迹线530a、微带平衡-不平衡变换器620a和650a以及系统的+45°极化分量的微带接地板630a和660a的一部分，其中从视图中移除了杆板。提供该附图是为了更好地示出微带平衡-不平衡变换器620a/650a和微带接地板630a/660a的物理结构。
图7b提供了馈线510b、功率分配器520b、第一迹线540b和第二迹线530b、微带平衡-不平衡变换器620b和650b以及微带接地板630b和660b的类似视图。
图8提供了图7a和7b的组合图的近视图，示出了微带平衡-不平衡变换器620a/650a与微带接地板630a/660a之间的相应连接以及相对定向(+45°)，以及微带平衡-不平衡变换器620b/650b与微带接地板630b/660b之间的相应连接以及相对定向(-45°)。图9提供了与图8类似但有杆板存在的视图。
如上的LB偶极子210可以在不修改部件的情况下以圆极化模式工作。这样，不是将两个单独的RF信号分别分配给+45°和-45°信号路径，而是可以施加一个RF信号，其中例如RF信号可以被施加给+45°信号馈线510a，而偏移+90°相位延迟的相同RF信号可以被施加到-45°信号馈线510b。在这样做时，偶极臂310a、320b、310b、320a将会辐射相同的RF信号，它们之间有90°相位旋转，从而导致从LB偶极子210进行左旋圆极化RF传播。替代地，将RF信号施加到+45°信号路径，并且具有-90°相位延迟的相同RF信号导致右侧圆极化传播，其中偶极臂310a、320a、310b和320b辐射相同的RF信号，它们之间具有90°相位旋转，产生从LB偶极子210进行的右旋圆RF传播。
图10a示出了根据本公开文本的附加的示例性LB偶极子1000。LB偶极子1000具有顶侧1010a和底侧1010b。顶侧1010a在其中心包括四个焊盘1005a，每个焊盘具有通孔1070a，通过所述通孔设置了具有微带接地板(未示出)的平衡-不平衡变换器杆，使得可以将微带板焊接到其相应的焊盘1005a。如所示，四个偶极臂从中心伸出，在所述偶极臂上设置有导电元件1040a、与矩形电容元件1060a耦合的朝外的电感器迹线1050a。在每个LB偶极臂的向外方向上进一步具有远侧导电元件1030a，其可以基本上类似于导电元件1040a。
图10a进一步示出了LB底侧1010b。在LB底侧1010b的中心设置有四个箭头导电元件1005b，在所述箭头导电元件中设置有通孔1070b，通过所述通孔设置有相应的平衡-不平衡变换器杆和微带板(未示出)。每个箭头导电元件1005b耦合到电感器迹线1050b，所述电感器迹线进一步耦合到矩形电容元件1060b。在每个LB偶极臂上进一步向外设置有导电元件1040b，每个导电元件耦合到电感器迹线1050b并且进一步耦合到矩形电容元件1060b。
图10b示出了LB偶极子1000以及对由其顶侧1010a和底侧1010b上的元件形成的电感器和电容器的描绘。正如在图4中所示的例子，导电元件1040a/b和1030a各自与矩形导电元件1060a/b相对设置，其中每个LB偶极臂包括一系列电感器和电容器，其中电容器由LB偶极臂PCB基板形成，其中导电元件和电容元件在所述LB偶极臂PCB基板的相对侧。调谐这一系列的电感器和电容器，使得LB偶极子1000在低频段中辐射并且在高频段被有效地短路。
图11示出了根据本公开文本的另一个示例性LB偶极子1100。LB偶极子1100的优点是其偶极臂跨度比LB偶极子1000短，这减少了HB偶极子110的HB辐射图的干扰或遮蔽。为了保持带宽，鉴于臂跨度较短，每个臂比针对LB偶极子1000的臂更宽。图11提供了对于LB偶极子1100的给定偶极臂的长度177mm并且对于宽度48.5mm的示例性尺寸。应当理解，这些尺寸是例子，并且这些尺寸变化是可能的并且在本公开文本的范围内。
LB偶极子1100具有顶侧1110a和底侧1110b。顶侧1110a在其中心具有四个焊盘1105a，每个焊盘具有相应的通孔1170a，通过所述通孔设置了具有微带接地板(未示出)的平衡-不平衡变换器杆，使得可以将微带板焊接到其相应的焊盘1105a。如所示，四个偶极臂从中心伸出，在所述偶极臂上设置有导电元件1140a、与矩形电容元件1160a耦合的朝外的电感器迹线1150a。在每个LB偶极臂的向外方向上进一步具有远侧导电元件1130a，其可以基本上类似于导电元件1140a。顶侧1110a还具有设置在导电元件1140a之间的间隙1175a。间隙1175a的宽度可以为约1mm。
图11进一步示出了LB底侧1110b。在LB底侧1110b的中心设置有四个箭头导电元件1105b，在所述箭头导电元件中设置有通孔1170b，通过所述通孔设置有相应的平衡-不平衡变换器杆和微带板(未示出)。每个箭头导电元件1105b具有“菱形”电容元件1160b的一部分。在每个LB偶极臂上进一步向外设置有导电元件1140b，每个导电元件耦合到电感器迹线1150b并且进一步耦合到菱形电容元件1160b。除了LB偶极子1100上的部分菱形电容元件1160和相邻导电元件1100a之间的间隙1175a之外，由LB偶极子1100的结构产生的一系列电容器和电感器的布置类似于LB偶极子1000的布置。
图12绘制了示例性LB偶极子1100的S参数性能。
应当理解，LB偶极子1000和LB偶极子1010中的任一者可以与上述平衡-不平衡变换器和馈电网络一起使用，以代替LB偶极子210。这包括上面描述的圆极化函数和上面关于图6c描述的45度极化倾斜函数。
本发明的进一步变化是可能的并且在本公开文本的范围内。例如，可以独立于所公开的相位旋转馈电网络和平衡-不平衡变换器电路来使用LB偶极子210、1000和1100的所公开的结构。在此类例子中，所公开的LB偶极子210/1000/1100可以与天线阵列面100一起使用，在这种情况下，由于辐射的+/-45°极化RF传播与每个偶极臂平行的事实，馈电网络和平衡-不平衡变换器电路可以是常规类型。此外，其他LB偶极子结构可以与所公开的相位旋转馈电网络和平衡-不平衡变换器电路一起使用。在这种情况下，任何替代的LB偶极子与所公开的LB偶极子之间的基本相似性包括单个辐射器的交叉布置，每个辐射器被独立地馈电。
虽然上面描述了本发明的各种实施方案，但是应当理解，这些实施方案仅仅是作为举例而非限制呈现的。相关领域技术人员应明白，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出形式和细节方面的各种改变。因此，本发明的广度和范围不应受任何上述示例性实施方案的限制，而是应仅根据以下权利要求书及其等效物来限定。

Claims (8)

1.一种天线偶极子，其包括：
第一偶极臂，其从偶极子中心沿第一轴线正向延伸；
第二偶极臂，其从所述偶极子中心沿所述第一轴线负向延伸；
第三偶极臂，其从所述偶极子中心沿着第二轴线正向延伸，其中所述第二轴线与所述第一轴线正交；
第四偶极臂，其从所述偶极子中心沿着所述第二轴线负向延伸；
偶极杆，其上设置有所述第一、第二、第三和第四偶极臂，所述偶极杆具有沿着所述第一轴线定向的第一偶极杆板和沿着所述第二轴线定向的第二偶极杆板，所述第一和第二偶极杆板机械地联接成具有与所述偶极子中心相对应的中心的交叉布置，所述交叉布置限定第一象限、第二象限、第三象限和第四象限；和
馈线网络，其具有+45度馈线和-45度馈线，
所述+45度馈线具有+45度馈线功率分配器、与所述+45度馈线功率分配器耦合的第一+45度迹线以及与所述+45度馈线功率分配器耦合的第二+45度迹线，所述第二+45度迹线对应于相对于所述第一+45度迹线的180度相位延迟，
所述-45度馈线具有-45度馈线功率分配器、与所述-45度馈线功率分配器耦合的第一-45度迹线以及与所述-45度馈线功率分配器耦合的第二-45度迹线，所述第二-45度迹线对应于相对于所述第一-45度迹线的180度相位延迟，其中所述第一+45度迹线耦合到所述第四象限中设置在所述第一杆板上的第一平衡-不平衡变换器，所述第二+45度迹线耦合到所述第一象限中设置在所述第一杆板上的第二平衡-不平衡变换器，所述第一-45度迹线耦合到所述第三象限中设置在所述第二杆板上的第三平衡-不平衡变换器，并且所述第二-45度迹线耦合到所述第二象限中设置在所述第二杆板上的第四平衡-不平衡变换器。
2.根据权利要求1所述的天线偶极子，其中所述第一平衡-不平衡变换器耦合到所述第四象限中设置在所述第二杆板上的第一接地板，所述第二平衡-不平衡变换器耦合到所述第一象限中设置在所述第二杆板上的第二接地板，所述第三平衡-不平衡变换器耦合到所述第三象限中设置在所述第一杆板上的第三接地板，并且所述第四平衡-不平衡变换器耦合到所述第二象限中设置在所述第一杆板上的第四接地板。
3.根据权利要求2所述的天线偶极子，其中所述第一接地板耦合到所述第四偶极臂，所述第二接地板耦合到所述第三偶极臂，所述第三接地板耦合到所述第二偶极臂，并且所述第四接地板耦合到所述第一偶极臂。
4.根据权利要求3所述的天线偶极子，其中所述+45度馈线耦合到第一RF信号，并且其中所述-45度馈线耦合到所述第一RF信号，具有90度相位延迟。
5.一种偶极子，其包括：
四个偶极臂，其被布置成交叉配置；和
偶极杆，其上设置有多个微带平衡-不平衡变换器和微带接地板，其中所述微带接地板中的每一者耦合到对应的偶极臂，
其中所述微带平衡-不平衡变换器和微带接地板被布置成使得每个微带接地板接收与+45度极化信号和-45度极化信号中的一者相对应的直接耦合的RF信号以及与所述+45度极化信号和所述-45度极化信号中的另一者相对应的电容耦合的RF信号。
6.一种偶极子，其包括：
PCB基板；
第一多个掩蔽元件，其设置在所述PCB基板的第一侧上；和
第二多个掩蔽元件，其设置在所述PCB基板的第二侧上，
其中所述第一多个掩蔽元件和所述第二多个掩蔽元件分别由分别设置在所述PCB基板的所述第一和第二侧上的单个导电层形成。
7.根据权利要求6所述的偶极子，其中所述第一多个掩蔽元件包括一系列第一导电元件、第一电感器和第一电容器板，并且其中所述第二多个掩蔽元件包括一系列第二电感器、第二电容器板、间隙和第二导电元件，其中所述第一电容器板和所述第二导电元件彼此相对地设置在所述PCB基板上。
8.根据权利要求7所述的偶极子，其中所述第一导电元件和所述第二电容器板彼此相对地设置在所述PCB基板上。
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