CN1124664C - 用两个隔离通道进行工作的天线 - Google Patents

Abstract

一种用于接收和/或发送电磁波的天线，由至少包含有一个长列的彼此位置相距一距离(d)的一些天线单元(7)的一个天线单元阵列构成，每个这样的一列天线单元都包含有两个独立的相互隔离的通道，适用于接收和/或发送一种双极化的波束。沿着每一长列天线单元，在各对相邻的天线单元之间的间隔附近，最好在该列的中心线(C)旁边排列一些附带单元(8a、8b)，以用于影响所述的相邻天线单元之间的相互耦合，以改善独立通道之间的隔离。

Description

用两个隔离通道进行工作的天线

技术领域

本发明涉及一种用于接收和/或发送电磁波的天线。

背景技术

这样的天线用于在电讯系统中，特别是在蜂窝式移动电话的各基站中传送用作用载波微波。

在GB-A-2266809(工业国立航天协会)中描述了一种宽频带的微带阵列天线。在每一长列矩形板块形式的有源天线单元中，被插入一些具有几乎占满了相邻的各个有源天线单元之间的相应间隔的板块形式的附带单元。在相邻的各个有源的和无源的板块之间的各个缝隙都比较小，由此会造成强耦合，使各无源单元或各附带单元形成该天线的整体部件，并起加宽其有效频带宽度的作用。

另一方面，在本发明中该种天线阵列是属于规定两个独立通道用双极化进行工作的一种。当然，通过提供由对每个特定频率或频带进行正交极化得到的两个独立通道，该系统的容量得到改善。然而重要的是，两个通道之间的隔离要很好才能获得频率分隔。

发明内容

本发明的主要目标是通过从一个天线单元到相邻的天线单元降低两个通道之间的电磁耦合以改进该两个通道之间的隔离。另一个目标是在每一个天线单元内保持两个通道之间的隔离。

该主要目标由本发明如下地实现：

·每个所述适于接收和/或发送规定两个相互隔离的通道的双极化的相互正交的波，

·所述的附带单元包含有基本上平行于所述的列的中心线(C)向纵向伸长的伸长部分，以及

·所述的附带单元适于，除了在各对相邻天线单元中的天线单元之间建立不可避免的通道间的直接耦合外，还在所述的各对中建立各天线单元间的另一种耦合，所述的另一种耦合相对所述的直接耦合相位移动约180°，使得能大大地降低其间的最后总的通道间耦合。

这样一来，令人惊奇地发现配置细长的，特别是电线、带状和/或棒状的、基本上平行于该天线单元列的中心线的附带单元是非常有效的。

该各附带单元可以由一种导电材料，例如金属或碳纤维材料，或介电常数大于2、最好在2和6之间的介质材料如聚丙烯或聚氯乙烯制成。

没有必要在所有间隔附近配置附带单元。因此，有可能让某些间隔完全空起来，或者将各个单元沿列向配置成之字形状，例如在该列的每一侧每隔一个间隔对齐放置一个单元。

最直接了当的排列法是相对该列的中心线对称地放置附带单元，例如对齐每个间隔或大多数间隔。

最好将附带单元做成电线、带状或棒的形状。这些附带单元的长度取决于相邻天线单元之间的距离。一般，它们应该有至少λ/8的长度。作为一种选择方案，它们可以分成两个或更多的沿纵向一个接一个串联排列的部分。

一种常规的排列结构是将各附带单元基本上放置在天线单元的列的同一平面内，例如可以通过将它们排列在同一个载体层上。这在各天线单元由平展的板块构成而各附带单元被做成带状的情况下特别有用。各板块和各个带这时可放置在同一介质层上，这使得很容易进行生产。

在这样一个带有用作辐射天线单元的各板块和用于改进该两个微波通道之间的隔离度的各个带的介质层下面，最好至少还有一个带有一个馈电网络的介质层，和一个由导电材料制成的、其上设置有最好为交叉缝隙形状的各种孔径，和上介质层上的相应的板块对齐的接地平面层。这样一来，微波能量可以经由各个孔径通过该馈电网络被馈送到各个辐射板块。

如果有必要，该种天线沿该天线单元列的背侧可以包含有一个金属反射器结构。此外，该种天线可以包含有位置并排的两列或更多的列而形成一种多波瓣天线装置。

附图说明

现在将联系在各个附图上表示的两个实施例对本发明作进一步的说明。

图1示意表示按照带有一列天线单元和被排列在其每个横向侧面处的附带条带的第一个实施例的一种天线的平面视图；图2用一种分解透视视图示意表示图1中表示的天线中包含的两层；

图3用一种分解透视视图表示带有附带介质单元的第二个实施例；

图4、5和6用各个示意平面视图表示带有不同分布形状的各附带导电单元的第三个、第四个和第五个实施例；

图7和图8表示在不带有附带单元的两个相邻的天线单元间的通道间耦合；以及

图9和图10表示在带有配置在其间间隔附近的附带单元的两个相邻的天线单元间的相应耦合。

具体实施方式

在这些图上，只有那些对发明的原理重要的部分被表示出来。其他的结构部分和细节为清楚起见均被略去。

表示在图1和图2中的该种天线的第一个实施例至少包含有两个平行排列但相互间有一距离的单独的介质层1和2(图2)。在背面层2(图2中左边)上有一个由导电材料制成并有一些排成纵列的十字形孔径3a、3b的接地平面层(未单独表示出来)。在介质层2的底面上有包含馈电线4a、4b和呈微带线形式的叉形馈电元件5a、5b的馈电网络，各馈电线4a和各馈电元件5a被连接到第一微波馈电通道6a(图1)，而各馈电线4b和各馈电元件5b被连接到第二微波馈电通道6b。

各十字形孔径3a、3b每个的位置都和在顶层或前层1上的一个相关的辐射板块7(通过对其旋转45°)对齐。每个板块7都是正方形并沿中心线C排成一列，相互间有固定距离，因而能在每一对相邻的板块7之间留有距离d。

各板块7从两个馈电通道6a、6b进行馈电，因而能辐射双极化的微波束，在这里的情况下是相对中心线C±45°的线性极化的微波束。当然，该两个通道应该是相互电绝缘的。

按照本发明，该两个通道之间的隔离被大大改善了，一般改善10dB，在使用排列在板块7的列的两个横向侧面上各相邻板块之间的间隔d附近的细长的附带单元时至少可达30dB。在图7至10中简略说明了这种细长的附带单元的主要操作功能。在图7中，表示出两个相邻的天线单元7a、7b(没有附带单元)。虽然线性极化波是彼此正交的，但是由一个指向右上方45°的箭头表示的上面单元7a中的第一通道将对由一个指向左上方45°的箭头表示的下面单元7b中的第二通道有一些耦合。这种直接的通道间的相互耦合由一种相位复矢量表示如图8中所示。通道间相互耦合的强度取决于相邻天线单元间的间距，通常约为-25dB。

在图9中附加有两个附带单元8a、8b。这些附带单元8a、8b将再给出一个通道间的相互耦合的通路，其幅度约和通道间的直接相互耦合在同一级别，但相位移动接近180°因而实际上抵消了通道间的直接相互耦合。该再一个通道间的相互耦合在图10中由一个相位复矢量V2表示，结果形成一个总的通道间的相互耦合的相位复矢量V3，表示一个低得多的通常约为-35dB的通道间相互耦合的强度。

在表示在图1和图2的该较好的实施例中，各附带单元由在同一介质层1上，即基本上和各板块在同一平面内，各板块7的范围以外对称地位于中心线两侧的细长的金属带8a、8b构成。各金属带8a、8b比间隔d长，并沿两根平行的边线S1、S2排列(图1)。

如同上面指出的，一些实验已经证明附带条带8a、8b能有效地降低相邻板块之间通道间的，亦即从一个微波通道到另一个微波通道的相互电磁耦合。另外，在每个板块7中都要保持该两个通道间的隔离。两个被发射的极化波间的正交程度也得到改善。

第二个实施例表示在图3中。在这里，天线的基本结构和图1和图2中表示的相同。但是，附带单元8′a、8′b由介质棒(而不是金属带)构成。介质棒的介电常数在2到6之间，且位置较接近于板块7。如果愿意，可将它们用作分隔器和机械紧固件，以保证各板块7和各个附带单元8′a、8′b的相对位置。

第三个实施例表示在图4中。它实质上对应于第一个实施例(只表示出了两个天线单元7)。金属带38a、38b构成附带单元，被做成细长的矩形，每个有一个横向短头39a、39b位于其中间部分并向中心线C伸出。

表示在图5中的第五个实施例和前面的实施例完全对应，但各矩形元件48a、48b没有任何短头。

如图6中所示，有可能将单元分别分割成沿纵向一个接一个串联排列的单独的但位置很接近的几部分58a、59a和58b、59b。

如同上面指出的，各该附带单元的特别排列法和形状可以在本发明的的范围内进行改动。例如，有可能将金属的和介质的附带单元合并起来。这些单元中的一些可以指向另一方向。这样，就不需要所有的单元都平行于中心线C了。同样，如果各板块7在旋转90°时仍为对称，或者它们可以由具有通常的偶极子形状的天线单元来代替的话，则各板块7也可以具有别的某个几何形状。

最后，有可能进一步将附带单元排列在每个天线单元的各横侧面处，这样特别是可以在每个天线单元中加强两个通道间的隔离。

Claims (14)

1.一种用于接收和/或发送电磁波的天线，由至少包含有一长列的彼此位置相距一距离(d)的一些天线单元和与所述的天线单元之间各间隔相邻的一些附带单元的一个天线单元阵列构成，其特征在于，

·所述的天线单元中的每一个适于接收和/或发送规定两个相互隔离的通道的双极化的互为正交的电磁波，

·所述的各个附带单元包含有平行于所述的列的中心线(C)的沿纵向伸长的细长部分，以及

·所述的各个附带单元适于，除在各对相邻的天线单元中的天线单元之间建立不可避免的通道间的直接耦合外，在所述的各对相邻的天线单元中建立各天线单元间的另一种耦合，所述的另一种耦合相对所述的直接耦合有约180°的相位移动，可以大大降低它们之间最后的总的通道间的耦合。

2.如权利要求1中所规定的天线，其中所述的各附带单元相对所述的列的中心线(C)对称排列。

3.如权利要求1中所规定的天线，其中所述的各附带单元由一种导电材料制成。

4.如权利要求1中所规定的天线，其中所述的各附带单元由一种介电常数大于2的介质材料制成。

5.如权利要求4中所规定的天线，其中所述的介电常数在2和6之间。

6.如权利要求4中所规定的天线，其中所述的介质材料为聚丙烯或聚氯乙烯。

7.如权利要求1中所规定的天线，其中所述的各附带单元为带状、电线状和/或棒状。

8.如权利要求1中所规定的天线，其中每个附带单元的长度至少为λ/8，这里λ为波长。

9.如权利要求1中所规定的天线，其中至少一个所述的附带单元至少包含有位置沿纵向一个接一个串联排列的两个细长部分。

10.如权利要求1中所规定的天线，其中至少一个所述的附带单元包含有一个横向短头的一个细长部分。

11.如权利要求1中所规定的天线，其中各个附带单元均位于所述的列的中心线(C)之外。

12.如权利要求11中所规定的天线，其中所述的各个附带单元均位于天线单元的所述的列的范围之外。

13.如权利要求1中所规定的天线，其中所述的各个附带单元均位于所述的列中所包含的各天线单元所在的同一平面内。

14.如权利要求13中所规定的天线，其中所述的各天线单元由一个介质层上所装有的平展的板块构成，并且其中所述的各个附带单元也被装在同一个介质层上。

Images