CN113764863A - 天线、多频带天线、和安装天线的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种天线，包括：反射器，包括前侧，所述前侧包括第一区域和不与所述第一区域重叠的第二区域；第一列辐射元件，包括至少一个第一辐射元件，所述第一辐射元件位于所述反射器的前侧并被配置为发出第一频带内的电磁辐射，所述第一列辐射元件被安装以从所述第一区域向前延伸；以及降反射部件，在前方被安装在所述第二区域，其中，所述降反射部件被配置为被所述降反射部件反射的所述第一频带内的电磁辐射弱于被所述反射器的第一区域反射的所述第一频带内的电磁辐射。本发明还涉及多频带天线和安装天线的方法。

Description

天线、多频带天线、和安装天线的方法

技术领域

本发明涉及通信系统，更具体地，涉及天线、多频带天线、和安装天线的方法。

背景技术

波束成形天线一般被实现成辐射元件的相控阵列。辐射元件的大小以及邻近辐射元件之间的距离，一般与辐射元件发射和接收的信号的工作频率成比例，较高的工作频率对应于较小的辐射元件以及邻近辐射元件之间的较小间距。多频带天线可以包括多个辐射元件阵列，不同阵列的辐射元件可以具有不同的工作频带。

图1A和1B是常规的多频带天线组件100的示意图。多频带天线组件100包括反射器160，反射器160可以包括金属表面，该金属表面用作接地平面，并将到达反射器的电磁辐射进行反射，可以被重定向为例如向前传播。天线组件100还可以包括被布置在反射器160后侧的附加的机械和电子部件，例如连接器、线缆、移相器、远程电子倾斜(remoteelectronic tilt，RET)单元、双工器等中的一个或多个。包括天线组件100的天线可以被安装在凸起结构上以便操作，例如天线塔、电线杆、建筑物、水塔等，使得天线的反射器160大致垂直于地面延伸。天线通常还包括提供环境保护的天线罩(未示出)。

天线组件100还包括被布置在反射器160前侧的辐射元件110的阵列、辐射元件120的阵列、以及辐射元件130的阵列。在一些实施例中，一些或全部辐射元件可以是双极化辐射元件，其被配置为以两种不同的极化进行辐射。在图示的实施例中，辐射元件110的工作频带可以是例如3.1～4.2GHz或其子频带。辐射元件120的工作频带可以是例如1695～2690MHz或其子频带。辐射元件130的工作频带可以是例如694～960MHz或其子频带。每个辐射元件120包括各自的引向器121，以调谐辐射元件120的阵列的辐射方向图和/或改善其回波损耗。辐射元件120的阵列包括水平方向彼此相邻的两个垂直延伸的线性阵列。取决于这些辐射元件120被馈电的方式，两个线性阵列可以被配置为形成两个分离的天线波束(在每个极化处)，或者可以被配置为形成单个天线波束(在每个极化处)。垂直延伸的辐射元件110和130的阵列分别被设置在辐射元件120的两个线性阵列之间。辐射元件130水平交错地设置在辐射元件130的阵列的垂直中心轴线的略偏离该轴线的两侧，以便获得方位平面上更窄的天线波束。

发明内容

本发明的目的之一是提供天线、多频带天线、和安装天线的方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种天线，包括：反射器，包括前侧，所述前侧包括第一区域和不与所述第一区域重叠的第二区域；第一列辐射元件，包括至少一个第一辐射元件，所述第一辐射元件位于所述反射器的前侧并被配置为发出第一频带内的电磁辐射，所述第一列辐射元件被安装以从所述第一区域向前延伸；以及降反射部件，在前方被安装在所述第二区域，其中，所述降反射部件被配置为被所述降反射部件反射的所述第一频带内的电磁辐射弱于被所述反射器的第一区域反射的所述第一频带内的电磁辐射。

根据本发明的第二方面，提供了一种多频带天线，包括：反射器；第一辐射元件阵列，被配置为发出第一频带内的电磁辐射；第二辐射元件阵列，被配置为发出第二频带内的电磁辐射；以及降反射部件，覆盖所述反射器的前表面的第一部分，所述降反射部件被配置为降低所述第一部分对所述第一频带内的电磁辐射的反射，并且基本不降低所述第一部分对所述第二频带内的电磁辐射的反射，其中，在所述天线的前视图中，所述第一辐射元件阵列延伸的第一区域与所述第二辐射元件阵列延伸的第二区域相邻，所述降反射部件延伸的第三区域与所述第二区域重叠并且不与所述第一区域重叠。

根据本发明的第三方面，提供了一种多频带天线，包括：反射器；第一辐射元件阵列，被配置为发出第一频带内的电磁辐射；第二辐射元件阵列，被配置为发出第二频带内的电磁辐射；以及降反射部件，位于所述反射器的前表面并覆盖所述反射器的第一部分，所述降反射部件被配置为减弱被所述第一部分反射的所述第一频带内的电磁辐射，并且基本不减弱被所述第一部分反射的所述第二频带内的电磁辐射，其中，在所述天线的前视图中，所述第一辐射元件阵列延伸的第一区域与所述第二辐射元件阵列延伸的第二区域重叠，所述降反射部件延伸的第三区域与所述第二区域重叠并且不与所述第一区域重叠。

根据本发明的第四方面，提供了一种安装天线的方法，所述天线被配置为产生由第一频带内的电磁辐射形成的天线波束，所述方法包括：在所述天线的安装表面上、并在所述天线的侧部安装降反射部件，其中，所述安装表面能够反射所述第一频带内的电磁辐射，以及所述降反射部件被配置为降低所述安装表面对所述第一频带内的电磁辐射的反射。

根据本发明的第五方面，提供了一种多频带天线，包括：反射器；第一辐射元件的阵列，被配置为发出第一频带内的电磁辐射；第二辐射元件的阵列，被配置为发出不同于所述第一频带的第二频带内的电磁辐射；和降反射部件，被定为于反射器的前方，所述降反射部件被配置为对入射的第一频带内的电磁辐射的反射减小得比对入射的第二频带内的电磁辐射的反射多。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。

图1A为现有的多频带天线组件的前视图。

图1B为图1A的多频带天线组件的仰视图，其中用于辐射元件的引向器被移除。

图2A为在一个仿真中用于测试辐射方向图的天线模型的仰视图。

图2B为图2A的天线模型的仿真的辐射方向图随方位角变化的曲线图。

图2C为在又一个仿真中用于测试辐射方向图的天线模型的仰视图。

图2D为图2C的天线模型的仿真的辐射方向图随方位角变化的曲线图。

图2E为在再一个仿真中用于测试辐射方向图的天线模型的仰视图。

图2F为图2E的天线模型的仿真的辐射方向图随方位角变化的曲线图。

图3A为图2A的天线模型产生的电磁辐射如何被天线罩反射的示意图。

图3B为图2E的天线模型产生的电磁辐射如何被天线罩反射的示意图。

图3C为根据本发明一个实施例的天线产生的电磁辐射如何被天线罩反射的示意图。

图4为根据本发明一个实施例的多频带天线组件的前视图。

图5A至5E为根据本发明更多实施例的多频带天线组件的简化的前视图。

图6A为根据本发明一个实施例的天线中的降反射部件的至少一部分的立体图。

图6B为图6A的降反射部件的简化的侧视图。

图6C为根据本发明又一个实施例的天线中的降反射部件的至少一部分的前视图。

图6D为图6C的降反射部件的简化的侧视图。

图7为根据本发明再一个实施例的天线中的降反射部件的至少一部分的简化的前视图。

图8A至8C分别为包括天线罩的天线在频率3.1GHz、3.6GHz和 4GHz处的仿真的辐射方向图随方位角变化的曲线图，其中曲线C1、 C3、C5为包括图1A所示的天线组件的天线中的辐射元件的阵列产生的辐射方向图，曲线C2、C4、C6为包括图4所示的天线组件的天线中的辐射元件的阵列产生的辐射方向图。

图9A为包括天线罩的天线在频率806MHz处的仿真的辐射方向图随方位角变化的曲线图，其中曲线C7为包括图1A所示的天线组件的天线中的辐射元件的阵列产生的辐射方向图，曲线C8为包括图4 所示的天线组件的天线中的辐射元件的阵列产生的辐射方向图。

图9B为包括天线罩的天线在频率1.695GHz处的仿真的辐射方向图随方位角变化的曲线图，其中曲线C9为包括图1A所示的天线组件的天线中的辐射元件的阵列产生的辐射方向图，曲线C10为包括图4 所示的天线组件的天线中的辐射元件的阵列产生的辐射方向图。

注意，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在一些情况中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，本发明并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。

具体实施方式

以下将参照附图描述本发明，其中的附图示出了本发明的若干实施例。然而应当理解的是，本发明可以以多种不同的方式呈现出来，并不局限于下文描述的实施例；事实上，下文描述的实施例旨在使本发明的公开更为完整，并向本领域技术人员充分说明本发明的保护范围。还应当理解的是，本文公开的实施例能够以各种方式进行组合，从而提供更多额外的实施例。

应当理解的是，本文中的用语仅用于描述特定的实施例，并不旨在限定本发明的范围。本文使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)除非另外定义，均具有本领域技术人员通常理解的含义。为简明和/或清楚起见，公知的功能或结构可以不再详细说明。

在本文中，称一个元件位于另一元件“上”、“附接”至另一元件、“连接”至另一元件、“耦合”至另一元件、或“接触”另一元件等时，该元件可以直接位于另一元件上、附接至另一元件、连接至另一元件、联接至另一元件或接触另一元件，或者可以存在中间元件。相对照的是，称一个元件“直接”位于另一元件“上”、“直接附接”至另一元件、“直接连接”至另一元件、“直接耦合”至另一元件或、或“直接接触”另一元件时，将不存在中间元件。在本文中，一个特征布置成与另一特征“相邻”，可以指一个特征具有与相邻特征重叠的部分或者位于相邻特征上方或下方的部分。

在本文中，可能提及了被“连接”在一起的元件或节点或特征。除非另外明确说明，“连接”意指一个元件/节点/特征可以与另一元件/节点/特征以直接的或间接的方式在机械上、电学上、逻辑上或以其它方式连结以允许相互作用，即使这两个特征可能并没有直接连接也是如此。也就是说，“连接”意图包含元件或其它特征的直接连结和间接连结，包括利用一个或多个中间元件的连接。

在本文中，诸如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“高”、“低”等的空间关系用语可以说明一个特征与另一特征在附图中的关系。应当理解的是，空间关系用语除了包含附图所示的方位之外，还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，在附图中的装置倒转时，原先描述为在其它特征“下方”的特征，此时可以描述为在其它特征的“上方”。装置还可以以其它方式定向(旋转90度或在其它方位)，此时将相应地解释相对空间关系。

在本文中，用语“A或B”包括“A和B”以及“A或B”，而不是排他地仅包括“A”或者仅包括“B”，除非另有特别说明。

在本文中，用语“示例性的”意指“用作示例、实例或说明”，而不是作为将被精确复制的“模型”。在此示例性描述的任意实现方式并不一定要被解释为比其它实现方式优选的或有利的。而且，本发明不受在上述技术领域、背景技术、发明内容或具体实施方式中所给出的任何所表述的或所暗示的理论所限定。

在本文中，用语“基本上”意指包含由设计或制造的缺陷、器件或元件的容差、环境影响和/或其它因素所致的任意微小的变化。用语“基本上”还允许由寄生效应、噪声以及可能存在于实际的实现方式中的其它实际考虑因素所致的与完美的或理想的情形之间的差异。

另外，仅仅为了参考的目的，还可以在本文中使用“第一”、“第二”等类似术语，并且因而并非意图限定。例如，除非上下文明确指出，否则涉及结构或元件的词语“第一”、“第二”和其它此类数字词语并没有暗示顺序或次序。

还应理解，“包括/包含”一词在本文中使用时，说明存在所指出的特征、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、步骤、操作、单元和/或组件以及/或者它们的组合。

图1A和1B的天线组件100的辐射元件110的阵列产生的辐射方向图，当天线组件100被插入天线罩中以形成天线时，可能发生畸变。这样的畸变可以出现在，例如，在辐射元件110的阵列的视轴 (boresight)指向方向处和/或附近，如图8A至8C中的曲线C1、C3、 C5所示。在一个仿真实验中，发明人将天线组件100中位于反射器 160前侧的、除辐射元件110的阵列之外的其他元件(包括辐射元件 120、130和用于这些辐射元件的寄生元件等)均移除，得到图2A所示的用于仿真的天线模型210。天线模型210包括与天线组件100中的反射器160类似的反射器211、与辐射元件110的阵列类似的辐射元件213的阵列、以及天线罩212。天线模型210中的辐射元件213 的阵列产生的辐射方向图的仿真结果如图2B所示，其中三条曲线分别为在3.1GHz、3.6GHz和4GHz三个频率处辐射方向图的强度随方位角的变化。可以看出，与包括天线组件100的天线(包括天线罩) 中的辐射元件110的阵列产生的辐射方向图类似，天线模型210中的辐射元件213的阵列的辐射方向图在视轴指向方向处和/或附近也有畸变。

在又一个仿真实验中，发明人将天线模型210中的天线罩212移除，得到图2C所示的用于仿真的天线模型220。天线模型220包括与天线组件100中的反射器160类似的反射器221、以及与辐射元件110 的阵列类似的辐射元件223的阵列。天线模型220中的辐射元件223 的阵列产生的辐射方向图的仿真结果如图2D所示，其中三条曲线分别为在3.1GHz、3.6GHz和4GHz三个频率处辐射方向图的强度随方位角的变化。可以看出，与包括天线组件100的天线(包括天线罩) 中的辐射元件110的阵列的辐射方向图不同，不包含天线罩的天线模型220中的辐射元件223的阵列的辐射方向图在视轴指向方向附近没有畸变。

据此，发明人认为包括天线组件100的天线(包括天线罩)中的辐射元件110的阵列的辐射方向图的畸变，可能是电磁辐射在天线罩和反射器之间被反射导致的。如图3A所示，辐射元件33发出的电磁辐射向前行进至天线罩32处，电磁辐射的一部分没有穿过天线罩32继续向前辐射，而是被天线罩32反射以致其被重定向为向后行进(在图中以虚线示意性地示出这样的电磁辐射一种可能的路径，其上的箭头表示电磁辐射的行进方向)。被反射的电磁辐射向后行进至反射器 31处，被反射器31反射以致其被重定向为向前行进，以致其叠加到从辐射元件33随后直接发出的电磁辐射上。叠加的电磁辐射不会与随后发出的电磁辐射同相，因此可能不会相长地相结合，导致辐射元件 33的阵列产生的辐射方向图的畸变。

于是，在再一个仿真实验中，发明人将天线模型210中的反射器 211的宽度减小，使得反射器的宽度基本为辐射元件233的阵列所需的宽度，得到图2E所示的用于仿真的天线模型230。天线模型230包括比天线模型210中的反射器211明显更窄的反射器231、与天线模型210中的辐射元件213的阵列类似的辐射元件233的阵列、以及与天线模型210中的天线罩212类似的天线罩232。图3B示出了与天线模型230类似的情况。辐射元件33的阵列发出的电磁辐射向前行进至天线罩32处，电磁辐射的一部分被天线罩32反射以致其向后行进。然而，被反射的电磁辐射中的许多不会到达宽度减小的反射器34，因此不会被反射器34重定向，从而不会叠加到从辐射元件33的阵列直接发出的电磁辐射上。天线模型230中的辐射元件233的阵列的辐射方向图的仿真结果如图2F所示，其中三条曲线分别为在3.1GHz、3.6GHz和4GHz三个频率处辐射方向图的强度随方位角的变化。可以看出，在辐射元件233的阵列的视轴指向方向附近，具有较窄的反射器231的天线模型230中的辐射元件233的阵列的辐射方向图虽然没有不包含天线罩的天线模型220中的辐射元件223的阵列的辐射方向图平滑，但其比具有较宽的反射器211的天线模型210中的辐射元件 213的阵列的辐射方向图有了很大的改善。

根据以上仿真实验，可以确定天线组件100中的辐射元件110的阵列的辐射方向图畸变的至少一个原因是，反射器160对于该阵列过宽。解决的一个办法是，将反射器160缩窄到适合辐射元件110的阵列的宽度，如图2E、3B所示。而在多阵列天线中，反射器不单单服务于其中一个阵列，而是服务于多阵列天线中的所有阵列。例如在天线组件100中，除了辐射元件110的阵列之外，反射器160还服务于辐射元件120的阵列以及辐射元件130的阵列。因此，反射器160的实际宽度不能被减小到适合辐射元件110的阵列的宽度。

根据本发明的天线可以解决上述问题。如图3C所示，根据本发明一个实施例的天线包括反射器31、辐射元件33的阵列、降反射部件35、以及天线罩32。辐射元件33的阵列包括大致沿反射器31的纵向延伸的一列辐射元件33。每个辐射元件33可以包括从反射器31向前延伸的馈送/支撑杆、以及大致平行于反射器31延伸并被配置为发出第一频带内的电磁辐射的辐射臂。在一些实施例中，每个辐射元件 33可以是交叉偶极子辐射元件，其以两种不同的极化辐射。在其他实施例中，可以使用其他类型的辐射元件，例如贴片辐射元件。降反射部件35被配置为被降反射部件35反射的第一频带内的电磁辐射弱于被反射器31的被降反射部件35覆盖的区域反射的第一频带内的电磁辐射。降反射部件35可以将反射器31的被降反射部件35覆盖的区域对第一频带内的电磁辐射的反射降低或减弱至少30％(例如，大致降低30％、50％、80％等)。降反射部件35被设置于反射器31的前表面并在天线的前视图中位于辐射元件33的阵列的左右两侧。与图3B 所示的具有减小的宽度的反射器34的情况类似，在该实施例中，辐射元件33的阵列发出的电磁辐射向前行进至天线罩32处，电磁辐射的一部分被天线罩32向后反射。被向后反射的电磁辐射可以传递到降反射部件35，不会被全部反射为向前行进，从而被反射的电磁辐射不会全部叠加到从辐射元件33直接发出的电磁辐射上。因此，可以改善辐射元件33的阵列的辐射方向图。

反射器31的未被降反射部件35覆盖的第一部分，为对辐射元件 33的阵列的有效部分。对于辐射元件阵列，其所需的反射器的有效部分的宽度可以是例如略大于辐射元件33的阵列的宽度。例如，一列辐射元件所需要的反射器的宽度(即有效部分的宽度)，可以为辐射元件所发出的电磁辐射的中心频率所对应的波长(本文简称“中心波长”) 的0.6～1.2倍(从辐射元件的相位中心到有效部分的边界的横向距离为中心波长的0.3～0.6倍)，通常为0.8～1倍(从辐射元件的相位中心到有效部分的边界的横向距离为中心波长的0.4～0.5倍)。若空间有限时，有效部分的宽度也可以被减小到中心波长的0.5～0.6倍(从辐射元件的相位中心到有效部分的边界的距离为中心波长的0.25～0.3倍)，并且可以在有效部分的边界处增设从反射器向前延伸的作为寄生元件的导体36(导电元件)来补偿有效部分的宽度的不足。在图3C所示的实施例中，在反射器31的除对辐射元件33的阵列的有效部分之外的第二部分的前表面上，均可以被设置降反射部件35。应当理解，在另一个实施例中，可以仅在反射器31的靠近有效部分的第三部分(例如下文所述的区域A5)的前表面上设置降反射部件35。降反射部件35可以减弱反射器31上的由辐射元件33发出的电磁辐射激励出的表面电流，从而反射器31的第二部分会反射较少的辐射元件33发出的电磁辐射，从而可以改善辐射元件33的阵列的辐射方向图。

在图示的实施例中，降反射部件35位于反射器31的前表面。应当理解，在另一个实施例中，降反射部件35可以位于反射器31的前侧并且在辐射元件33的辐射臂的后侧，即在前后方向上位于反射器 31与辐射元件33的辐射臂之间。在图示的实施例中，降反射部件35位于辐射元件33的阵列的左右两侧。应当理解，在另一个实施例中，可以仅在辐射元件33的阵列的一侧设置降反射部件35，也可以改善辐射元件33的阵列的辐射方向图。

在多频带天线中，为了降低降反射部件35对包含在天线组件中的其他辐射元件阵列的影响，降反射部件35还被配置为基本不降低或减弱反射器31的被降反射部件35覆盖的区域对不同于第一频带的第二频带内的电磁辐射的反射。本发明所称“基本不降低”或“基本不减弱”，是指完全不降低或减弱、以及降低或减弱小于或基本等于5％。

在一个实施例中，降反射部件35可以包括针对第一频带内的电磁辐射的吸收材料。在另一个实施例中，降反射部件35可以相对于第一频带内的电磁辐射具有高阻抗，以使得第一频带内的电磁辐射在降反射部件35中激励出相对弱的表面电流，从而使得降反射部件35可以降低反射器31自身对第一频带内的电磁辐射的反射。在该实施例中，降反射部件35可以与反射器31的被其覆盖的部分形成电磁带隙 (EBG)结构。该EBG结构对第一频带内的电磁辐射的反射率可以低于反射器31对第一频带内的电磁辐射的反射率(在第一频带内的电磁辐射相对于该EBG结构和反射器31的入射角相同的情况下)。如图6A至6D所示，EBG结构包括接地平面61、位于接地平面61上的介质板62、以及导体单元阵列。导体单元阵列包括相互之间基本等间隔地排列成阵列的多个导体单元，每个导体单元包括彼此电连接的容性元件63和感性元件64，以使得导体单元阵列在第一频带内具有较高的阻抗。在上述实施例中，反射器31可以用作接地平面61，降反射部件35可以包括导体单元阵列以及位于反射器31的前表面的介质板。

图6A和6B示出了一种EBG结构。导体单元阵列包括排布成阵列的多个“蘑菇状”的导体单元。每个导体单元中的容性元件63位于介质板62的前表面。每个导体单元中的感性元件64沿介质板62的厚度方向贯穿介质板62，并将接地平面和与该感性元件64对应的容性元件63电连接。可以开设贯穿介质板62的通孔，通孔的尺寸可以远小于容性元件63的尺寸，感性元件64可以被实施为填充在通孔中的导体、或镀在通孔壁上的金属(例如铜)。在相邻的容性元件63之间、和/或容性元件63和接地平面之间形成电容器。这些电容器与感性元件64结合形成LC电路，其对于所针对的频率可以具有高阻抗，从而抑制这些频率内的表面电流。导体单元在阵列中形成周期性的排布，以便于抑制表面电流。呈周期性排布的导体单元越多，对表面电流的抑制越强。呈周期性排布的导体单元的个数大于或等于5个就可以得到有效的抑制效果。例如，在降反射部件35实现为EBG结构的实施例中，在辐射元件33的阵列的一侧，EBG结构沿反射器31的横向(即宽度方向)包括的导体单元的个数大于或等于5个。

图6C和6D示出了又一种EBG结构。在这种EBG结构中，每个导体单元中的容性元件63和感性元件64均位于介质板62的前表面。容性元件63可以被实施为尺寸较大的贴片导体，感性元件64可以被实施为尺寸远小于容性元件63的尺寸的贴片导体。相邻的容性元件63之间、相邻的感性元件64之间、相邻的容性元件63和感性元件64 之间、和/或容性元件63和接地平面之间形成电容器，感性元件64形成电感器。呈周期性排布的导体单元的个数可以大于或等于5个以得到有效的对表面电流的抑制效果。

应当理解，在图6C和6D示出的EBG结构中，也可以具有如图 6A和6B中所示的贯穿介质板62的感性元件，即导体单元可以包括位于介质板的前表面的感性元件和贯穿介质板的感性元件两者。应当理解，附图中示出的容性元件和感性元件的形状和尺寸仅仅是示意性的，EBG结构可以被实施为其他的形式。EBG结构可以使用PCB的制造工艺来容易地制造，并且制造成本低。

设计EBG结构时，可以基于所针对的频率(例如可以是辐射元件33的阵列的工作频带的中心频率)来计算等效的电容值和电感值，从而确定EBG结构中的容性元件和感性元件的形状和尺寸，以使得 EBG结构相对于所针对的频率处的电流能够有明显的抑制。EBG结构所针对的频率的相对带宽(频带内的最高频率与最低频率之差与中心频率的比)通常为5％～7％，而辐射元件的相对带宽通常较大，可以为30％～50％(例如天线组件100中的辐射元件110的相对带宽约为30％)。因此，若要针对辐射元件110的整个频带进行表面电流抑制，可能要使EBG结构能够作用于更宽的频带。

图7示出了再一种EBG结构中的导体单元阵列，具有这样的导体单元阵列的EBG结构能够支持更宽的频带。该导体单元阵列包括彼此横向相邻的第一和第二子阵列，其中第一子阵列被配置为抑制第一频带内的频率处的电流，第二子阵列被配置为抑制第二频带内的频率处的电流，以使得结合的导体单元阵列可以被配置为抑制第一和第二频带的两者内的频率处的电流。例如，在降反射部件35由能够支持更宽的频带的EBG结构实现的实施例中，可以将辐射元件33的工作频带的至少一部分划分为第一子频带和第二子频带。在本发明不同的实施例中，第一子频带和第二子频带可以是相邻的、间隔的、或部分重叠的。EBG结构的导体单元阵列中的第一子阵列在第一子频带内具有比反射器31更高的阻抗，以及第二子阵列在第二子频带内具有比反射器31更高的阻抗。图7所示的是位于辐射元件33的阵列的一侧的降反射部件35的前视图。沿反射器31的横向，第一子阵列包括N个导体单元，第二子阵列包括M个导体单元，其中M和N均大于或等于5。来自不同子阵列中的导体单元的尺寸和/或形状可以不同。沿反射器31的纵向(即辐射元件33的阵列的延伸方向)，第一子阵列和第二子阵列的长度可以均为L，其中L可以大于或基本等于辐射元件 33的阵列的长度。应当理解，支持更宽的频带的EBG结构中的导体单元阵列可以包括更多个针对不同频带(子频带)的子阵列。

图4为根据本发明一个实施例的多频带天线组件400的前视图。多频带天线组件400包括反射器460、具有第一工作频带(例如3.1～4.2 GHz或其子频带)的辐射元件410的阵列、具有第二工作频带(例如 1695～2690MHz或其子频带)的辐射元件420的阵列、具有第三工作频带(例如694～960MHz或其子频带)的辐射元件430的阵列、以及降反射部件450。反射器460包括不重叠的(当从前侧来看时) 区域A1和区域A2，区域A1位于中部，区域A2从区域A1的每个侧边向远离区域A1的方向延伸至反射器460的相应的侧边。沿反射器 460的纵向，辐射元件410的阵列在整个区域A1内延伸，辐射元件 420的阵列在整个区域A2内延伸，辐射元件430的阵列在整个反射器 460内延伸，降反射部件450在整个区域A2内延伸。降反射部件450 使得用于辐射元件410的阵列的反射器的有效部分的宽度减小到区域 A1的宽度。

图8A至8C为分别在频率3.1GHz、3.6GHz和4GHz处，包括天线罩的天线的仿真的辐射方向图随方位角变化的曲线图。这三个频率均为辐射元件410(或辐射元件110)的工作频带内的频率。曲线C1、 C3、C5对应于包括图1A所示的天线组件100的天线中的辐射元件 110的阵列的辐射方向图。曲线C2、C4、C6对应于包括图4所示的天线组件400的天线中的辐射元件410的阵列的辐射方向图，其中降反射部件450被实施为图6A和6B示出的EBG结构，EBG结构所针对的频率为工作频带3.1～4.2GHz的中心频率3.65GHz。可以看出，天线组件400中的辐射元件410的阵列的辐射方向图比天线组件100 中的辐射元件110的阵列的辐射方向图得以改善。

为了测试降反射部件对包含在天线组件中的其他辐射元件阵列的影响，发明人还仿真了其他辐射元件阵列产生的辐射方向图。图9A 和9B示出了包括天线罩的天线分别在806MHz和1.695GHz两个频率处的电磁辐射的强度随方位角变化的曲线图。806MHz为辐射元件430 (或辐射元件130)的工作频带内的频率，曲线C7对应于包括图1A 所示的天线组件100的天线中的辐射元件130的阵列产生的辐射方向图，曲线C8对应于包括图4所示的天线组件400的天线中的辐射元件430的阵列产生的辐射方向图。1.695GHz为辐射元件420(或辐射元件120)的工作频带内的频率，曲线C9对应于包括图1A所示的天线组件100的天线中的辐射元件120的阵列产生的辐射方向图，曲线 C10对应于包括图4所示的天线组件400的天线中的辐射元件420的阵列产生的辐射方向图。在天线组件400中，降反射部件450被实施为图6A和6B示出的EBG结构，其所针对的频率为工作频带3.1～4.2 GHz的中心频率3.65GHz。可以看出，天线组件400中的针对辐射元件410的阵列的降反射部件450对其他辐射元件阵列(即辐射元件420、 430的阵列)的辐射方向图的影响很小。

在一些实施例中，降反射部件450可以不在整个区域A2内延伸。降反射部件450可以被设置在区域A2的靠近区域A1的部分，以断开 /减弱反射器460上的由辐射元件410发出的电磁辐射激励出的表面电流，从而改善辐射元件410的阵列的辐射方向图。图5A示出了多频带天线组件500。天线组件500包括反射器540、辐射元件510至530 的阵列、以及降反射部件550。反射器540包括区域A5、以及彼此不重叠的区域A1和区域A2。区域A1位于中部，区域A2和A5分别从区域A1的每个侧边向远离区域A1的方向延伸，区域A2延伸至反射器540的每个侧边，区域A5的横向延伸不及区域A2远，即区域A5 在区域A2的邻近区域A1处与区域A2部分重叠。辐射元件510的阵列在整个区域A1内延伸，辐射元件520的阵列在整个区域A2内延伸，辐射元件530的阵列在整个反射器540内延伸，降反射部件550在整个区域A5内延伸。

在一个实施例中，多频带天线可以只包括具有各自的工作频带的两个阵列。图5B示出了多频带天线组件501。天线组件501包括反射器540、辐射元件510和520的阵列、以及降反射部件550。在天线组件501中，反射器540包括与天线组件500中的类似的区域A1、A2和A5。辐射元件510的阵列在整个区域A1内延伸，辐射元件520的阵列在整个区域A2内延伸，降反射部件550在整个区域A5内延伸。

在一个实施例中，用于目标辐射元件阵列的降反射部件的延伸区域，可以不与其他辐射元件阵列的延伸区域重叠。图5C示出了多频带天线组件502。天线组件502包括反射器540、辐射元件510和520 的阵列、以及降反射部件550。反射器540包括彼此不重叠的区域A1、 A2和A5。区域A1位于中部，区域A5从区域A1的侧边向远离区域 A1的方向延伸，区域A2从区域A5的远离区域A1的侧边向远离区域A5的方向延伸至反射器540的侧边。辐射元件510的阵列在整个区域A1内延伸，辐射元件520的阵列在整个区域A2内延伸，降反射部件550在整个区域A5内延伸。

在一个实施例中，目标辐射元件阵列可以不位于天线组件的中部。图5D示出了多频带天线组件503。天线组件503包括反射器540、辐射元件510和520的阵列、以及降反射部件550。反射器540包括彼此不重叠的区域A1和A2、以及区域A5。区域A2位于反射器的中部，区域A1从区域A2的每个侧边向远离区域A2的方向延伸至反射器540 的相应的侧边。区域A5的每个部分可以延伸的横向距离基本上等于区域A2的相应部分的横向宽度的一半或更小(未示出)。辐射元件 510的阵列在整个区域A1内延伸，辐射元件520的阵列在整个区域 A2内延伸，降反射部件550在整个区域A5内延伸。

在一个实施例中，目标辐射元件阵列延伸的区域可以与其他辐射元件阵列延伸的区域重叠。图5E示出了多频带天线组件504。天线组件504包括反射器540、辐射元件510和530的阵列、以及降反射部件550。反射器540包括彼此不重叠的区域A1和A5、以及区域A3。区域A1位于反射器540的中部，区域A5从区域A1的每个侧边向远离区域A1的方向延伸预定距离但不一直延伸至反射器540的相应的侧边。区域A3延伸跨越整个反射器540。辐射元件510的阵列延伸贯穿整个区域A1，辐射元件530的阵列延伸贯穿整个区域A3，降反射部件550延伸贯穿整个区域A5。

此外，本发明还提供了一种安装天线的方法。当天线被安装到一个较大的能够反射电磁辐射的安装表面(例如车顶、飞机等金属表面) 上时，该安装表面可以至少部分地充当反射器的角色，因此该天线也可能存在本发明所针对的问题。在这种情况下，可以在安装表面上施加上述降反射部件。该安装天线的方法包括：在天线的安装表面上、并在天线的侧部安装降反射部件。出于对方便、美观、成本等的考虑，可以仅在安装表面的靠近天线的部分施加降反射部件，即安装降反射部件以使得降反射部件从天线的侧部向远离天线的方向延伸预定的距离。

另外，本发明的实施方式还可以包括以下示例：

1.一种天线，包括：

反射器，包括前侧，所述前侧包括第一区域和不与所述第一区域重叠的第二区域；

第一列辐射元件，包括至少一个第一辐射元件，所述第一辐射元件位于所述反射器的前侧并被配置为发出第一频带内的电磁辐射，所述第一列辐射元件被安装以从所述第一区域向前延伸；以及

降反射部件，被安装在所述第二区域的前方，

其中，所述降反射部件被配置为被所述降反射部件反射的所述第一频带内的电磁辐射弱于被所述反射器的第一区域反射的所述第一频带内的电磁辐射。

2.根据1所述的天线，其特征在于，所述降反射部件包括针对所述第一频带内的电磁辐射的吸收材料。

3.根据1所述的天线，其特征在于，所述降反射部件在所述第一频带内的第一阻抗高于所述反射器的第一区域在所述第一频带内的第二阻抗，以使得所述第一频带内的电磁辐射在所述降反射部件中激励出的表面电流弱于其在所述反射器的第一区域中激励出的表面电流。

4.根据1所述的天线，其特征在于，

所述第一区域具有沿所述天线的纵向延伸的第一边界，所述第一边界与所述至少一个第一辐射元件的相位中心之间的横向距离为所述第一频带的中心频率所对应的波长的0.3～0.6倍，以及

所述第二区域从所述第一边界远离所述第一区域地横向延伸。

5.根据1所述的天线，其特征在于，

所述第一区域具有沿所述天线的纵向延伸的第一边界，所述第一边界与所述至少一个第一辐射元件的相位中心之间的横向距离为所述第一频带的中心频率所对应的波长的0.2～0.3倍，

所述第二区域从所述第一边界远离所述第一区域地横向延伸，以及

所述天线还包括位于所述第一边界处、从所述反射器向前延伸的导电元件。

6.根据1所述的天线，其特征在于，所述第二区域的长度与所述第一区域的长度相同。

7.根据1所述的天线，其特征在于，所述第二区域延伸整个所述反射器的长度。

8.根据1所述的天线，其特征在于，所述反射器的前侧还包括第三区域，所述天线还包括：

第二列辐射元件，包括被配置为发出第二频带内的电磁辐射的至少一个第二辐射元件，所述第二列辐射元件被安装为从所述反射器的前侧的所述第三区域向前延伸并与所述第一列辐射元件相邻，

其中，所述第二区域与所述第三区域不重叠并且所述第二区域位于所述第一区域与所述第三区域之间。

9.根据1所述的天线，其特征在于，所述反射器的前侧还包括第三区域，所述天线还包括：

第二列辐射元件，包括被配置为发出第二频带内的电磁辐射的至少一个第二辐射元件，所述第二列辐射元件被安装为从所述反射器的前侧的所述第三区域向前延伸并与所述第一列辐射元件相邻，其中，所述第二区域与所述第三区域重叠，并且

所述降反射部件还被配置为对所述第二频带内的电磁辐射的反射与所述反射器的第三区域对所述第二频带内的电磁辐射的反射基本相同。

10.根据3所述的天线，其特征在于，所述降反射部件与所述第二区域形成电磁带隙结构。

11.根据10所述的天线，其特征在于，所述降反射部件包括：

导体单元阵列，包括相互之间基本等间隔地排列成阵列的多个导体单元，每个导体单元包括彼此电连接的容性元件和感性元件，以使得所述导体单元阵列在所述第一频带内具有比所述反射器的第一区域更高的阻抗。

12.根据11所述的天线，其特征在于，所述降反射部件还包括位于所述反射器的前侧的介质板，其中，

所述反射器提供接地平面，

每个导体单元的所述容性元件位于所述介质板的前表面，以及

每个导体单元的所述感性元件沿所述介质板的厚度方向穿过所述介质板，并将所述反射器和与所述感性元件对应的所述容性元件电连接。

13.根据11所述的天线，其特征在于，所述降反射部件还包括位于所述反射器的前侧的介质板，其中，

所述反射器提供接地平面，以及

每个导体单元的所述容性元件和所述感性元件均位于所述介质板的前表面。

14.根据11所述的天线，其特征在于，所述导体单元阵列沿与所述天线的纵向垂直的横向包括至少5个导体单元。

15.根据11所述的天线，其特征在于，所述导体单元阵列包括第一和第二子阵列，所述第一频带包括第一和第二子频带，其中，

所述第一子阵列在所述第一子频带内具有比所述反射器的第一区域更高的阻抗，

所述第二子阵列在所述第二子频带内具有比所述反射器的第一区域更高的阻抗，以及

所述第一和第二子阵列在与所述天线的纵向垂直的横向相邻。

16.根据15所述的天线，其特征在于，所述第一和第二子阵列中的每个子阵列沿所述横向包括至少5个导体单元。

17.一种多频带天线，包括：

反射器；

第一辐射元件阵列，被配置为发出第一频带内的电磁辐射；

第二辐射元件阵列，被配置为发出第二频带内的电磁辐射；以及

降反射部件，覆盖所述反射器的前表面的第一部分，所述降反射部件被配置为降低所述第一部分对所述第一频带内的电磁辐射的反射，并且基本不降低所述第一部分对所述第二频带内的电磁辐射的反射，

其中，在所述天线的前视图中，所述第一辐射元件阵列在其中延伸的第一区域与所述第二辐射元件阵列在其中延伸的第二区域相邻，所述降反射部件在其中延伸的第三区域与所述第二区域重叠并且不与所述第一区域重叠。

18.根据17所述的天线，其特征在于，在所述天线的前视图中，所述第三区域在所述第二区域的靠近所述第一区域的部分与所述第二区域重叠。

19.根据17所述的天线，其特征在于，所述第一区域包括相对的第一和第二边界，所述第二区域包括第一和第二子区域，所述第三区域包括第一和第二子区域，其中，所述第二区域的第一子区域和所述第三区域的第一子区域分别从所述第一边界开始向远离所述第一区域的方向延伸，所述第二区域的第二子区域和所述第三区域的第二子区域分别从所述第二边界开始向远离所述第一区域的方向延伸。

20.根据19所述的天线，其特征在于，所述第三区域的第一子区域和所述第三区域的第二子区域延伸的距离分别小于所述第二区域的第一子区域和所述第二区域的第二子区域延伸的距离。

21.根据17所述的天线，其特征在于，所述降反射部件与所述第一部分形成电磁带隙结构。

22.一种多频带天线，包括：

反射器；

第一辐射元件阵列，被配置为发出第一频带内的电磁辐射；

第二辐射元件阵列，被配置为发出第二频带内的电磁辐射；以及

降反射部件，位于所述反射器的前表面并覆盖所述反射器的第一部分，所述降反射部件被配置为减弱被所述第一部分反射的所述第一频带内的电磁辐射，并且基本不减弱被所述第一部分反射的所述第二频带内的电磁辐射，

其中，在所述天线的前视图中，所述第一辐射元件阵列延伸的第一区域与所述第二辐射元件阵列延伸的第二区域重叠，所述降反射部件延伸的第三区域与所述第二区域重叠并且不与所述第一区域重叠。

23.根据22所述的天线，其特征在于，

所述第二频带内的至少一个频率低于所述第一频带内的每个频率，以及

在所述天线的前视图中，所述第一区域位于所述第二区域的中部，所述第三区域位于所述第二区域的边部。

24.根据22所述的天线，其特征在于，所述降反射部件与所述第一部分形成电磁带隙结构。

25.一种安装天线的方法，所述天线被配置为产生由第一频带内的电磁辐射形成的天线波束，所述方法包括：

在用于所述天线的安装表面的靠近所述天线的侧部的部分上安装降反射部件，其中，

所述安装表面能够反射所述第一频带内的电磁辐射，以及

所述降反射部件被配置为降低所述安装表面对所述第一频带内的电磁辐射的反射。

26.根据25所述的方法，其特征在于，还包括：安装所述降反射部件以使得所述降反射部件从所述天线的侧部向远离所述天线的方向延伸预定的距离。

27.根据25所述的方法，其特征在于，所述降反射部件包括针对所述第一频带内的电磁辐射的吸收材料。

28.根据25所述的方法，其特征在于，所述降反射部件与所述安装表面的被所述降反射部件覆盖的部分形成电磁带隙结构。

29.一种多频带天线，包括：

反射器；

第一辐射元件的阵列，被配置为发出第一频带内的电磁辐射；

第二辐射元件的阵列，被配置为发出不同于所述第一频带的第二频带内的电磁辐射；和

降反射部件，被定为于反射器的前方，所述降反射部件被配置为对入射的第一频带内的电磁辐射的反射减小得比对入射的第二频带内的电磁辐射的反射多。

30.根据29所述的天线，其中，所述降反射部件被定位在所述第一辐射元件的阵列的任一侧。

31.根据29或30所述的天线，其中，所述降反射部件不位于所述第一辐射元件的阵列的后面。

32.根据29至31中任一项所述的天线，其中，所述降反射部件包括以阵列布置的多个导体单元，每个导体单元包括彼此电连接的容性元件和感性元件。

33.根据32所述的天线，其中，所述第一频带内的所述阵列导体单元的第一阻抗高于所述第二频带内的所述阵列导体单元的第二阻抗。

34.根据32所述的天线，其中，所述第一频带内的所述阵列导体单元的第一阻抗高于所述反射器的不在所述降反射部件后面的部分的第二阻抗。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。在此公开的各实施例可以任意组合，而不脱离本发明的精神和范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本发明的范围和精神。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种天线，包括：

反射器，包括前侧，所述前侧包括第一区域和不与所述第一区域重叠的第二区域；

第一列辐射元件，包括至少一个第一辐射元件，所述第一辐射元件位于所述反射器的前侧并被配置为发出第一频带内的电磁辐射，所述第一列辐射元件被安装以从所述第一区域向前延伸；以及

降反射部件，被安装在所述第二区域的前方，

其中，所述降反射部件被配置为被所述降反射部件反射的所述第一频带内的电磁辐射弱于被所述反射器的第一区域反射的所述第一频带内的电磁辐射。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述降反射部件包括针对所述第一频带内的电磁辐射的吸收材料。

3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述降反射部件在所述第一频带内的第一阻抗高于所述反射器的第一区域在所述第一频带内的第二阻抗，以使得所述第一频带内的电磁辐射在所述降反射部件中激励出的表面电流弱于其在所述反射器的第一区域中激励出的表面电流。

4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，

所述第一区域具有沿所述天线的纵向延伸的第一边界，所述第一边界与所述至少一个第一辐射元件的相位中心之间的横向距离为所述第一频带的中心频率所对应的波长的0.3～0.6倍，以及

所述第二区域从所述第一边界远离所述第一区域地横向延伸。

5.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，

所述第一区域具有沿所述天线的纵向延伸的第一边界，所述第一边界与所述至少一个第一辐射元件的相位中心之间的横向距离为所述第一频带的中心频率所对应的波长的0.2～0.3倍，

所述第二区域从所述第一边界远离所述第一区域地横向延伸，以及

所述天线还包括位于所述第一边界处、从所述反射器向前延伸的导电元件。

6.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第二区域的长度与所述第一区域的长度相同。

7.一种多频带天线，包括：

反射器；

第一辐射元件阵列，被配置为发出第一频带内的电磁辐射；

第二辐射元件阵列，被配置为发出第二频带内的电磁辐射；以及

降反射部件，覆盖所述反射器的前表面的第一部分，所述降反射部件被配置为降低所述第一部分对所述第一频带内的电磁辐射的反射，并且基本不降低所述第一部分对所述第二频带内的电磁辐射的反射，

其中，在所述天线的前视图中，所述第一辐射元件阵列在其中延伸的第一区域与所述第二辐射元件阵列在其中延伸的第二区域相邻，所述降反射部件在其中延伸的第三区域与所述第二区域重叠并且不与所述第一区域重叠。

8.一种多频带天线，包括：

反射器；

第一辐射元件阵列，被配置为发出第一频带内的电磁辐射；

第二辐射元件阵列，被配置为发出第二频带内的电磁辐射；以及

降反射部件，位于所述反射器的前表面并覆盖所述反射器的第一部分，所述降反射部件被配置为减弱被所述第一部分反射的所述第一频带内的电磁辐射，并且基本不减弱被所述第一部分反射的所述第二频带内的电磁辐射，

其中，在所述天线的前视图中，所述第一辐射元件阵列延伸的第一区域与所述第二辐射元件阵列延伸的第二区域重叠，所述降反射部件延伸的第三区域与所述第二区域重叠并且不与所述第一区域重叠。

9.一种安装天线的方法，所述天线被配置为产生由第一频带内的电磁辐射形成的天线波束，所述方法包括：

在用于所述天线的安装表面的靠近所述天线的侧部的部分上安装降反射部件，其中，

所述安装表面能够反射所述第一频带内的电磁辐射，以及

所述降反射部件被配置为降低所述安装表面对所述第一频带内的电磁辐射的反射。

10.一种多频带天线，包括：

反射器；

第一辐射元件的阵列，被配置为发出第一频带内的电磁辐射；

第二辐射元件的阵列，被配置为发出不同于所述第一频带的第二频带内的电磁辐射；和

降反射部件，被定为于反射器的前方，所述降反射部件被配置为对入射的第一频带内的电磁辐射的反射减小得比对入射的第二频带内的电磁辐射的反射多。

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