CN2496138Y - 天线,特别是移动式无线通信天线 - Google Patents

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Abstract

一种改进的天线,特别是移动式无线通信天线,其特征是:设置至少一个附加的介电体(21),并且—所述至少一个介电体(21)一方面完全或相对于其体积和/或其重量有大于40%、特别是大于50%或60%的部分设置在低频段辐射器(4a,13)的下面,另一方面完全或至少相对于其体积和/或其重量有大于40%、50%或60%的部分从所述反射器(11)方向看,设置在高频段辐射器(4b,15)的上面。

Description

天线，特别是移动式无线通信天线
本实用新型涉及一种天线，特别是如权利要求1的前序部分所述的移动式无线通信天线。
用于移动无线基站的移动式无线通信天线，其通常的结构是，在反射器平面之前，沿垂直方向上下设置若干个辐射器装置。该辐射器装置可以由多个双极辐射器组成，例如也可以采用交叉双极形式、双极正方形形式等，即采用具有双极结构的辐射器类型。同样天线作为所谓的插入辐射器也是公知的。
公知的移动无线频段有若干个，例如用于所谓的GSM-900网的900MHz频段，用于所谓的GSM-1800网的1800MHz频段，或者通常用在美国和其他许多国家中的所谓1900MHz频段。对于下一代的移动无线通信，即UMTS网规定采用的频段为2000MHz。
所以通常这种移动式无线通信天线至少是作为双频带天线构成的，其中也有3频段天线(例如用于900、用于1800以及1900或例如2000MHz频段)。
此外优选采用双极化天线作为所述天线，用于+45′或-45′极化形工作。另外通常这种天线还采用塑料罩防护天气影响。但是这种所谓的外罩主要满足机械上的目的，将所有辐射的天线部件全部覆盖。
本实用新型的任务是以上述种类的天线，特别是移动无线通信天线为基础，所提供的天线至少用于双频段的工作(与天线仅以一种极化或以多种极化方式工作无关)，可明显改善半值宽度和/或抑制交叉极化分量和/或VSWR比值和/或实现退耦合以及提高带宽。
以上任务通过本实用新型权利要求1、2、3和/或4给出的特征得到解决。本实用新型的有利方案体现在从属权利要求中。
被认为出人意料的是，所列举的优点不仅单独地，而且甚至是累积地通过以下方式得到改进，即在一个本身是公知的移动式无线通信天线中设置一个介电体，它至少具有一个平行于反射器平面的延伸方向，所述反射器平面大于其垂直于反射器平面布置的延伸部分。本实用新型所述介电体优选采用平板形状。它首先应当在俯视方向具有n角形。并且例如在双极辐射器装置之上延伸，例如在交叉双极、双极正方形或者插入辐射器之上延伸，其中优选的延伸位置位于较高频段的对应辐射器元件上面，或者位于至少是最低频段的辐射器元件下面。
此外本实用新型所述介电体在下面也被部分地称为介电匹配板，它在俯视方向上是对称的，首先具有至少一个分段，它相对于各个辐射器装置对称构成和布置。
另外作为有利的补充或选择方案，相应的介电体也可设置在两个通常在垂直方向上上下布置在一个垂直反射器平面之前的辐射器装置之间，在所述反射器板之前隔开间隔。
本实用新型所述介电体例如可用合适的塑料材料制成，例如聚丙烯，玻璃纤维塑料(GFK)等。优选的介电体材料可使用其介电性损耗系数不高的材料。
本实用新型特别有利于在800-1000MHz和1700-2000MHz的频段内工作。
所述介电体优选采用平板形状，并且在所述反射器之前的一个平行面上延伸。它也可采用相同材料制成的固定装置或者固定支座(一般作为隔离块等)，从而使其与反射器平板之间具有预定的间隔。优选的延伸高度小于λ/2。
采用本实用新型所述天线可以明显减小半值宽度的频率相关性。移动无线天线经常按以下方式设定，使其半值宽度为65′。该65′半值宽度通常也可用于至少两个频带，特别是当其是很宽的频带时，通常不能设定成完全一致，所以相对于至少两个规定的频带例如可有65′±10′(或者至少±7′)的偏差，这在已有技术中是普遍的。根据本实用新型，该偏差可以改进到65′±5′(或者甚至仅为±4′或更低)。
在公知技术中，天线经常按以下方式调整，使其具有水平上的120′矢量辐射角。该角也称为矢量。所以每个天线体由3个矢量构成。在矢量边界发射的对应移动无线天线的角度为+60′或者-60′，其中交叉极化分量的抑制，特别是在矢量边界的抑制按照已有技术首先在宽带天线中的数值很差。采用本实用新型所述天线使用介电谐振体可以在矢量边界为±60′的情况下在交叉极化分量的抑制上实现10dB的关系，或者更好。
虽然对于本实用新型而言，不是其强制必要的，但是在一种多频段天线装置中(至少在双频段天线装置中)可采用交叉极化辐射器，所以在这种情况下可明显改善退耦合。所要求的退耦合的数量级大于30dB。该方案首先对宽带天线或具有电动可调下降的天线产生很大问题。在本实用新型所述天线中，明显超过该数值，首先当天线是宽带以及额外是电动可调的方式时得到改善。
最后的优点特别是，对更高的频率可实现带宽扩展。
综上所述可以确认，本实用新型所述介电体的上述优点对于更高的频率范围或规定的多频段可产生良好影响，其中本实用新型所述措施几乎不会对较低的或最低的规定频段产生影响。
下面对照附图所示两个实施例对本实用新型作进一步的说明。
图1表示本实用新型所述天线的第一实施例的示意性俯视图，用于具有多个发射器的移动无线频段，其中包括本实用新型所述的介电体；
图2表示图1所示天线沿垂直面的正交示意性侧视图剖面；
图3表示图1和图2所示天线垂直端面视图；
图4表示不同于图1所示实施例的方案的俯视图；
图5表示图4所示天线的对应侧视图剖面；
图6表示端面视图(图4和图5所示的天线)；
图7表示由若干部分组成的介电体的俯视图；
图8表示具有隔离块或支座的介电体的剖面示意图。
在图1至图3所示的第一实施例中，天线1包括5个分立式辐射器，即两个在垂直方向上相互错开的第一辐射器4a用于第一低频段，以及3个在垂直方向上错开的第二辐射器4b，用于较高的频段。
所述第一辐射器4a涉及的是双极辐射器7，它根据双极正方形13的种类设置，并且在所谓的与其共有的中点对称面7’上至少部分地延伸，被定位并且固定在一个导电的反射器11上。
在该第一辐射器4a内部设置的两个辐射器4b在所示的实施例中，根据交叉双极15的类型由两个相互垂直的双极构成。
位于第一辐射器4a之间的同样属于第二辐射器4b组别的中间辐射器装置4b在该实施例中也由具有4个双极16构成的双极正方形17组成，该正方形原则上与第一辐射器4a的较大双极正方形的形状相似。
以上所述辐射器设置在垂直布置的反射器11之前，其中的反射器11例如由一个反射器平板11’构成，并且具有两个在其垂直面12上设置在沿反射器平面辐射方向上布置的边缘段12’。
如图1至图3所示，为进一步改进天线的特性，设置了介电体21，它在图中的实施例中具有平板形状，并且至少基本上沿反射器平面延伸。它优选位于反射器平面之前，其间隔小于最大传输频段的λ/2，或者小于最高频段的对应中间频率的λ/2。所述介电体的厚度可以在很大的范围内进行各种选择。较好的数值为第一辐射器4a的辐射元件至所属反射器11的间隔的2％至30％，特别是5％至10％。
特别如图1中的俯视图所示，和图2和图3所示的两个侧视图相比，介电体21至少具有一个延伸段22，它平行于反射器11的平面，它大于其厚度和/或大于其至反射器11平面的中间面间隔，和/或大于辐射元件4b、15至所属反射器11平面的间隔，所述辐射元件用于高频段辐射元件。
最后同样有利的方案是，所述介电体全部或至少有一段以隔开的方式设置在反射器11之前，并且位于高频段辐射器装置的上方。同样有利的方案是所述介电体全部或至少有一段设置在低频段辐射器装置的下面。以上所述两个条件最好应当同时满足特别是介电体21全部或至少有一段位于高频段辐射器装置的上方，同时设置在低频段辐射器装置的下面，而且完全或基本上平行于反射器延伸，可得到特别好的效果。如果所述介电体没有完全位于高频段辐射器装置的上方，而且也没有完全位于在低频段辐射器装置的下面，则其效果特别有利，如果所述介电体21相对于其总体积和/或其总重量至少以足够的程度处在以下位置上，例如以大于或至少为30％、40％、50％或者特别是大于60％、70％、80％或90％的总重量和/或体积处在给出的范围内，则可实现良好效果。
在图中的实施例中还可看出，至少有一个介电体21在垂直于位于下面的反射器11上的投影小于反射器板。当然该介电体具有的尺寸也可与反射器11的大小相等。
在图中的实施例中，介电体21的第一分段在第一辐射器4a的范围内是对称的，并且设置在位于其中的第二辐射器4b的上方，并且在所示的实施例中具有正方形状，因为所述第一辐射器4a是由一个双极正方形构成的。
具有以上形状的介电体21，即介电谐振板21在所示的实施例中具有中间垂直段21b，它在所示的实施例中在双极正方形13的范围内与分段21a相互错开，并与两个第一辐射器装置4a相连。在所示的实施例中具有这种结构的介电谐振板21是整体构成的。它也可以由若干部分组成，并具有至少与图1所示形状相似的构造，即例如包括两个分段21a，它们为正方形并且有相应的正方形13，它们分别同心地平行于反射器平面布置。在这两个分段21a之间可以设置较长的连接分段21a。
特别是在较高的频率中，例如从1700至2200MHz(例如达到2170MHz)，以上结构可改善半值宽带，改善交叉极化分量抑制的数值，改善去耦合，特别是提高带宽。对较低频段或低频段的不利影响实际上可以忽略。
如图中间接所示，介电体优选采用机械方式固定在辐射器上，例如固定在其对称轴上。
如图4至图6所示的实施例和图1至图3所示的区别是，其中用于第二个辐射器4b(代替十字辐射器15)的是插入辐射器27，它是平面辐射器，例如采用正方形辐射器件的形式，以合适的间隔距离位于反射器11中间之前，并且与指向第一辐射器4a同样的极化方向相对称。在两个分别设置在第一辐射器4a内的插入辐射器27之间设置了一个位于中间的另一个插入辐射器27，它可处在其他高度上，见图5的纵向侧视图以及图6的端面图所示。留下的第一双极正方形的双极辐射器4a同样也可以被插入辐射器取代，所以天线可以全部作为插入式天线构成。
在这种天线中相应的介电体21也可是介电谐振元件或者介电谐振板21，见图中所示。
所述介电体21可通过适当的方式，例如固定在各个辐射器件的对称轴7’上。它也可以具有支座，该支座例如同样用介电材料或金属制成，即可以是导电的。
所述介电体21不必是整体结构的。它可以由多个相互分离的分段组成，组装成所要求的形状，其中构成介电体21的各个零件在安装方向上不需要是完全平整贴紧，而是例如在图7所示的俯视图中在各个元件之间维持一个间隙31。
图8只是示意性地表示出元件21的截面，所述介电谐振元件或介电体也是具有隔离块用于固定在反射器21上的，其中的隔离件41可以独立于所述隔离块，或者两者用相同的材料制成，即与介电体21本身相同。所述隔离块或者隔离件在何处以及以何种尺寸构成，是可以在很大范围内改变的。
同样也可定义其他区域内的形状。所述形状可以按照所要求的有利天线特性的调整和实现方式加以改变。

Claims (15)

1、天线，特别是用于工作在至少两个频段内的移动式无线通信天线，其中的辐射器设置在一个反射器(11)之前，并且所述天线具有一个由非导体材料制成的防护罩，本实用新型的特征是，
—设置至少一个附加的介电体(21)，并且
—所述至少一个介电体(21)一方面完全或相对于其体积和/或其重量有大于40％、特别是大于50％或60％的部分设置在低频段辐射器(4a，13)的下面，另一方面完全或至少相对于其体积和/或其重量有大于40％、50％或60％的部分从所述反射器(11)方向看，设置在高频段辐射器(4b，15)的上面。
2、如权利要求1的前序部分或者如权利要求1所述的天线，其特征是，
—设置至少一个附加的介电体(21)，并且
—所述介电体(21)包括至少一个相对所述反射器(11)的平面布置的延伸段(22)，其长度大于其垂直于所述反射器(11)布置的延伸方向和/或其至所述反射器(11)平面的距离。
3、如权利要求1的前序部分或者如权利要求1或2所述的天线，其特征是，设置至少一个介电体(21)，它在俯视图中垂直于反射器(11)的方向，在一个双极正方形(13、17)或一个类似于双极正方形的辐射装置之内，和/或一个双极辐射器和/或一个交叉辐射器(15)或插接辐射器(17)之上对称布置，其中所述一个介电体(21)或多个介电体(21)在垂直于反射器平面(11)的投影方向上的总面积大于所述介电体(21)和反射器(11)的平面之间的间隔构成的正方形，或者大于穿过所述介电体(21)和反射器(11)的表面的一个中间平面之间的平均间隔构成的正方形，或者大于反射器(11)的平面和介电体(21)的不包括反射器平面最外隔离面之间的间隔构成的正方形。
4、如权利要求1的前序部分或者如权利要求1至3中至少一项所述的天线，其特征是，至少设置一个介电体(21)，它至少部分地在辐射装置的部件之上延伸，并且与反射器(11)隔开并与其平行，它在其延伸平面上，在垂直于反射器(11)的俯视图上大于可能存在的隔离块、支座或其他属于所述介电体(21)或与其相连并且延伸到反射器(11)的固定件。
5、如权利要求1至4中至少一项所述的天线，其特征是，所述至少一个介电体(21)在垂直于反射器(11)的投影面上小于位于其下面的反射器(11)。
6、如权利要求1至4中至少一项所述的天线，其特征是，所述至少一个介电体(21)在垂直于反射器(11)的投影面上与位于其下面的反射器(11)的大小相等。
7、如权利要求1至6中任何一项所述的天线，其特征是，所述介电体(21)机械固定在反射器(4a，13；4b，15)上。
8、如权利要求1至7中任何一项所述的天线，其特征是，所述至少一个介电体(21)的俯视图为n角形状。
9、如权利要求1至8中任何一项所述的天线，其特征是，所述至少一个介电体(21)至少其主要部分为平板形。
10、如权利要求1至9中任何一项所述的天线，其特征是，所述介电体(21)或者至少其一部分对称于一个给定的辐射器(4a，4b)构成。
11、如权利要求1至10中任何一项所述的天线，其特征是，所述介电体(21)的布置方式是，它有大于50％的部分位于高频段或中频段反射器(11)的平面间隔λ/2之上。
12、如权利要求1至11中任何一项所述的天线，其特征是，所述介电体(21)至少有大部分延伸在最高频段的辐射装置之上。
13、如权利要求1至12中至少一项所述的天线，其特征是，所述介电体(21)用塑料制成，用聚苯乙烯、ABS或GfK塑料制成。
14、如权利要求1至13中任何一项所述的天线，其特征是，所选择的介电体(21)的材料具有较低的介电损失系数，优选在10-3数量级或更低的范围内，特别是小于10-4，尤其是小于10-5。
15、如权利要求1至10中任何一项所述的天线，其特征是，所述介电体(21)特别用于900MHz、1800MHz和/或2000MHz频段的移动无线通信天线。
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