SE536712C2 - Dualpolariserad dipolantenn - Google Patents

Abstract

Föreliggande uppfinning avser en dualpolariserad dipolantenn (10) innefattande en förstadipol (21) och en andra dipol (22); varvid de första (21) och andra (22) dipolerna väsentligenär plana och förenade med varandra för att bilda en dualpolariserad dipolantenn (lO); varvidnämnda dualpolariserade dipolantenn (10) är kännetecknad av att vidare innefatta ett separatparasithattelement (50) fastsatt vid nämnda första (21) och andra (22) dipoler för att låsa fastnämnda första (21) och andra (22) dipoler med varandra. Vidare avser uppfinningen även ett antennsystem.(Pig. i)

Description

536 712 SAMMANFATTNING AV UPPFlNN INGEN Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en lösning vilken minskar eller helt löser problem med lösningar enligt känd teknik.

Enligt en första aspekt av uppfinningen, uppnås nämnda ändamål med en dualpolariserad dipolantenn (10) innefattande en första dipol (21) och en andra dipol (22); varvid de första (21) och andra (22) dipolerna väsentligen är plana och förenade med varandra för att bilda en dualpolariserad dipolantenn (10); varvid nämnda dualpolariserade dipolantenn (10) vidare innefatta ett separat parasithattelement (50) fastsatt vid nämnda första (21) och andra (22) dipoler för att låsa fast nämnda första (21) och andra (22) dipoler med varandra.

Olika föredragna utföringsformer av dipolantennen ovan är definierade i de bilagda osj älvständiga patentkraven.

Enligt en andra aspekt av uppfinningen uppnås även ovan närrmda ändamål med ett antennsystem innefattande åtminstone en antennarray som har ett flertal dualpolariserade dipolantenner enligt uppfinningen.

Föreliggande uppfinning tillhandahåller en antenn som är mekaniskt robust vilket betyder att de två dipolema är fixerade vid varandra i ett förutbestämt läge (t ex 90 graders vinkel mellan dipolerna när de verkar) på ett väldigt säkert sätt. Vidare innebär föreliggande lösning även att de två dipolerna kommer att ha väsentligen samma impedans och därigenom uppnå förbättrad antennprestanda jämfört med de kända lösningama beskrivna ovan.

Vidare är antennen enligt föreliggande uppfinning enkel och billig att tillverka varigenom kostnad reduceras. Ytterligare fördelar och användningsområden med föreliggande uppfinning anges i den efterföljande detaljerade beskrivning av föreliggande uppfinning.

KORT BESKRIVNING AV FIGURERNA De bilagda figurerna är avsedda att tydliggöra och förklara olika utföringsforrner av föreliggande uppfinning i vilken: 10 15 20 25 30 536 712 - Fig. 1 visar en (perspektiv)-sprängvy av en utföringsform av en dualpolariserad antenn enligt föreliggande uppfinning i vilken de två dipolerna är väsentligen T-formade; - Fig. 2 visar en sidovy av en utföringsform av uppfinningen; - Fig. 3 visar en perspektivvy av en annan utföringsform av uppfinningen i vilken de två dipolerna är rektangulära i formen; - Fig. 4 visar en perspektivvy av en ytterligare annan utföringsform av uppfinningen i vilken antennerna har extra låsarrangemang; - Fig. 5 visar en perspektivvy av en utföringsform av uppfinningen för en reflektorstruktur och ett baslager hos en antennarray; och - Fig. 6 visar en utföringsform av uppfinningen monterad på baslagret hos antennarrayen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN För att uppnå tidigare nämnda och ytterligare ändamål avser föreliggande uppfinning en dualpolariserad dipolantenn innefattande en första 21 och en andra 22 dipol. Dipolerna är väsentligen plana och är (vid användning) förenade med varandra så att de tillsammans bildar en dualpolariserad antenn 10. Föreliggande antenn innefattar vidare ett separat parasithattelement 50 vilket är fastsatt vid de första och andra dipolema vid användning så att de första 21 och den andra 22 dipolerna är säkert fixerade vid varandra.

Därigenom har föreliggande separata parasithattelement 50 både en elektrisk och en mekanisk funktion i antennen. Den elektriska funktionen är att öka bandbredden hos antennen och samtidigt tillhandahålla en väsentligen symmetrisk parasitisk form för de två ortogonala polarisationerna hos antennen. Parasithattelementet 50 introducerar nya resonanser i impedanskurvan hos dipolen och fungerar därigenom som ett ytterligare justeringselement som gör att dipolen blir mer bredbandig.

Den mekaniska funktionen å andra sidan är att mekaniskt låsa fast de första 21 och andra 22 dipolerna med varandra och därigenom tillhandahålla en stabil och robust antennkonstruktion.

De första och andra dipolema kommer därigenom att fixeras vid varandra i ett förutbestämt läge (t ex en viss vinkel mellan dipolerna) vid användning. 10 15 20 25 30 536 712 Känd teknik med tryckta parasitelement på PCB beskriven ovan betyder att en av dipolerna 21, 22 måste ha sitt parasitelement diskontinuerligt anordnat vilket implicerar att de två dipolerna måste ha olika impedansjusteringar och därmed kommer strålningsmönstren att ha oönskade asymmetrier mellan de två polarisationerna.

Föreliggande antenn är också enkel att sätta samman, och enkel och billig att tillverka eftersom ett konduktivt parasitelement utan fog är tillhandahållet med föreliggande uppfinning och ingen extra lödning eller konduktiv del behövs för att överbrygga ett avbrutet PCB-mönster såsom i lösningar enligt känd teknik diskuterat ovan.

Fig. 1 visar en (perspektiv)-sprängvy av en första utföringsform av en dualpolariserad dipolantenn 10 enligt föreliggande uppfinning. Såsom visas i fig. 1 har föreliggande antenn första 21 och andra 22 dipoler vilka är tillverkade av förmonterade dipoler från etsade konduktiva dipolmönster på ett PCB-lager. Dipolerna är vinkelrätt förenade med varandra (dvs. 90° graders vinkel mellan dipolema) och är i denna särskilda utföringsform förenade med varandra medelst första 61 och andra 62 slitsar anordnade på varje dipol. Den första slitsen 61 börjar från den lägre änden hos den första dipolen 21 och sträcker sig uppåt medan den andra slitsen 62 startar från övre änden hos den andra dipolen 22 och sträcker sig nedåt.

Dipolema 21 och 22 är insattai slitsen hos den andra dipolen vid användning. Det inses dock att dipolerna kan vara förenade med varandra medelst andra metoder, såsom lödning eller med användande av häftning eller kombinationer av all kända metoder inom teknikområdet.

Det är vidare noterat att det separata parasithattelementet 50 är fastsatt på de övre delarna hos de första 21 och andra 22 dipolerna för att tillsammans fixera dem enligt denna utföringsform.

Såsom beskrivet ovan, innefattar föreliggande antenn 10 också ett parasithattelement 50, vilket i detta fall är väsentligen korsformat (dvs. följer formen hos de två sammansatta dipolerna 21, 22) och är fastsatt med den övre delen hos respektive dipol 21, 22.

Parasithattelementet 50 kan enligt en utföringsform av uppfinningen ha urtagningar 80 motsvarande huvuddelarna 71, 72 hos dipolema så att huvudena är presspassade i motsvarande urtagningar när antennen är sammansatt. Därigenom erhålls en väldigt säker passning enligt denna utföringsforrn. 10 15 20 25 30 536 712 För att ytterligare förbättra den mekaniska föreningen av de två dipolerna 21, 22 med varandra kan antennen enligt en annan utföringsform av uppfinningen ha ett eller flera låsarrangemang 90 för att låsa parasithattelementet 50 med de första 21 och andra 22 dipolerna.

Såsom visas i figurerna i föreliggande ansökan består låsarrangemanget 90 enligt en utföringsforrn av en slits 91 och en tillhörande låstunga 92 anordnad på lämpliga platser på respektive dipol 21, 22. När parasitelementet 50 passas på dipolen kommer låstungan 92 att låsa parasitelementet i en förutbestämd position genom att applicera en mekanisk låskraft på parasitelementet 50 i nämnda position.

Företrädesvis är parasitelementet 50 tillverkat av en separat metallplåtsdel, såsom aluminiumplåt. Detta är ett lätt och enkelt sätt att tillverka föreliggande parasithattelement 50.

Uppfinnama har t ex använt aluminiumplåt med en tjocklek av 0,5 mm med god prestanda för 1700 och 2700 MHz bandfrekvensema.

Från figurerna kan det också noteras att parasithattelementet 50 företrädesvis är väsentligen plant för att göra tillverkningen av föreliggande antenn enklare. Parasithattelementet kan också sträcka sig väsentligen vinkelrätt relativt de första 21 och andra 22 dipolerna enligt dessa särskilda utföringsformer. Vidare kan parasithattelementet sträcka sig väsentligen längs med delar hos de övre kanterna hos de första och andra dipolema för att öka bandbredden och att tillhandahålla samma strålningsmönster för de två polarisationerna hos de dualpolariserade dipolelementen.

De två dipolerna 21, 22 kan ha ett antal olika former beroende på relevant antennanvändning.

Utföringsformema i fig. 1 - 6 visar dipoler etsade på PCB som har väsentligen rektangulär form eller som är väsentligen T-formade. Utföringsformen i fig. 3 visar en antenn med dipoler etsade i PCB som har en rektangulär form (balun-designen är olik enligt denna utföringsform). Varje dipol har vidare ett huvud anordnat i centrum hos den övre kanten hos dipolen, och nedåtriktade utsprång anordnade på den lägre kanten hos dipolen för att sätta fast antennen vid en bas 100 vilken har motsvarande mottagningsorgan för nämnda utsprång. 10 15 20 25 30 536 712 Utföringsformen i fig. 4 visar en antenn med dipoler 21, 22 vilka är väsentligen T-formade.

Dipolerna enligt denna utföringsform har vidare också extra låsarrangemang 90 (slits 91 och tillhörande låstungan 92) anordnat på den övre kanten av vingarna hos dipolen (detta är också möjligt med det rektangulära arrangemanget genom att arrangera låsarrangemangen 90 på den övre kanten hos dipolerna). Med de extra låsarrangemangen 90 är parasithattelementet 50 ännu mer säkert fastsatt på dipolerna 21, 22, och därigenom förbättras ytterligare fixeringen av de två dipolerna med varandra i en förutbestämd position.

Enligt en ytterligare annan utföringsform av uppfinningen innefattar föreliggande uppfinning en bas 100 med vilka de första 21 och andra 22 dipoler är fastsatta i sina lägre delar. Basen är företrädesvis tillverkat av ett PCB-substrat och innefattar matningsorgan anordnade att mata respektive dipoler 21, 22 med radiofrekvens-(RF)-signaler för excitation av dipolerna 21, 22 vid användning.

Fig. 5 och 6 visar ett sådant arrangemang. En bas 100 är anordnad under en konduktiv reflektorstruktur och reflektorn har urtag vilka exponerar basen 100 så att antennen kan fästas vid baslagret i dessa specifika urtag. PCB:en hos dipolparet 21, 22 är fastsatt vid basen, t ex genom lödning, och respektive dipol 21, 22 är elektriskt kopplad till matningsorganen med kända metoder inom teknikområdet. Dipolerna 21, 22 kan ha utsprång vid dess lägre ändar för fastsättning vid basen 100 såsom beskrivits ovan. Utföringsformerna visade i fig. 5 och 6 med antennen fastsatt vid basen vid sin lägre ände och parasithattelementet 50 fastsatt vid den övre änden tillhandahåller ett mycket stabilt arrangemang.

Vidare avser föreliggande uppfinning ett antennsystem som har en eller flera antennarrayer.

Dessa typer av antenner är vanliga i basstationer för trådlösa kommunikationssystem, såsom GSM, FPRS, EDGE, UMTS, LTE, LTE Advanced och WiMax. Arrayerna enligt föreliggande antennsystem har ett flertal antenner. Fig. 5 respektive 6 visar en sektion av ett sådant antennsystem. Det skall dock noteras att multibandantenner kan designas med kombination av antenndesign enligt känd teknik och antenner enligt föreliggande uppfinning. 536 712 Vidare, såsom förstås av fackmannen inom området finns ett antal olika sätt att tillverka dipolema 21, 22 och parasithattelementet 50, såsom genom metalliska dipoler, metalliserade plaster, etc. Det följande anger exempel på några relevanta metoder. 10 15 0 Larninat tillverkat av plast med icke konduktiv area maskerad med t ex tejp, därefter metalliserad t ex genom vakuummetallisation; Användande av plast som innehåller adhesivt material, t ex palladium, vilket när den exponeras t ex genom exponering av mönsterytor med laserstråle gör plätering av ytan möjlig; Värmeprägling: tunt mönster tillverkat av konduktiv folie värmepräglat på plastlarninat; Mönster på mjuk PCB, polyester eller '”capstone” med en bärande icke-konduktiv laminatbärstruktur; Samgjutet larninat med ett plastmaterial som kan pläteras och ett annat plastmaterial vilket inte är möjligt att metalliseras; Mönster i laser-/vattenutskuret eller stämplad plåt eller gjutna väsentligen platta metalldelar separerade av plastiska dipolhattelement med konduktiv toppyta; och Metalldekal på substrat (vaxat papper, etc.) med klister på baksidan, vilken är tejpad på laminat såsom en dubbelhäftande tejp där bärmaterialet är konduktivt. 20 Slutligen skall det inses att föreliggande uppfinning inte är begränsad till utföringsformerna ovan utan även avser och innefattar alla utföringsfonner inom de bilagda självständiga patentkravens skyddsomfång.

Claims (15)

10 15 20 25 30 536 712 PATENTKRAV

1. Dualpolariserad dipolantenn (10) innefattande en första dipol (21) och en andra dipol (22); varvid de första (21) och andra (22) dipolerna väsentligen är plana och förenade med varandra för att bilda en dualpolariserad dipolantenn (10); van/id nämnda dualpolariserade dipolantenn (10) är kännetecknad av att vidare innefatta ett separat parasithattelement (50) fastsatt vid nämnda första (21) och andra (22) dipoler för att låsa fast nämnda första (21) och andra (22) dipoler med varandra.

2. Dualpolariserad dipolantenn enligt patentkrav 1, varvid nämnda parasithattelement (50) är väsentligt plant.

3. Dualpolariserad dipolantenn enligt patentkrav 2, varvid nämnda parasithattelement (50) sträcker sig väsentligen vinkelrätt relativt nämnda första (21) och andra (22) dipoler.

4. Dualpolariserad dipolantenn enligt patentkrav 3, varvid nämnda parasithattelement (50) sträcker sig väsentligen längs med delar hos de övre kanterna hos nämnda första (21) och andra (22) dipoler.

5. Dualpolariserad dipolantenn enligt något av föregående patentkrav, varvid nämnda parasithattelement (50) är tillverkat av plåtmetall, såsom aluminiumplåt.

6. Dualpolariserad dipolantenn enligt något av föregående patentkrav, varvid nämnda första dipol (21) innefattar en första slits (61) och närnnda andra dipol (22) innefattar en andra slits (62), och nämnda första dipol (21) är insatt i nämnda andra slits (62), eller vise versa, för att förena första (21) och andra (22) dipoler med varandra.

7. Dualpolariserad dipolantenn enligt patentkrav 6, varvid nämnda första slits (61) sträcker sig från den lägre änden hos den första dipolen och uppåt, och nämnda andra slits (62) sträcker sig från den övre änden hos nämnda andra dipol (22) och nedåt. 10 15 20 25 30 536 712

8. Dualpolariserad dipolantenn enligt något av föregående patentkrav, varvid nämnda första (21) och andra (22) dipol är vinkelrätt förenade med varandra för att bilda en korsformad dipolantenn ( 10).

9. Dualpolariserad dipolantenn enligt något av föregående patentkrav, varvid nämnda första (21) och andra dipoler (22) är väsentligen T-formade eller rektangulära.

10. Dualpolariserad dipolantenn enligt något av föregående patentkrav, varvid nämnda första (21) och andra dipoler (22) är tillverkade av PCB som har etsade konduktiva dipolmönster.

11. ll. Dualpolariserad dipolantenn enligt något av föregående patentkrav, varvid nämnda första (21) dipol har åtminstone ett första huvud (71) och nämnda andra dipol (22) har åtminstone ett andra huvud (72), och nämnda parasithattelement (50) har urtag (80) motsvarande nämnda första (71) och nämnda andra (72) huvuden, och varvid nämnda huvuden (71; 72) är anordnade att presspassas med nämnda urtagningar för att fästa nämnda parasithattelement (50) vid nämnda första (21) och andra dipoler (22).

12. Dualpolariserad dipolantenn enligt patentkrav 11, varvid nämnda första (21) och andra (22) dipoler vidare innefattar åtminstone ett låsarrangemang (90) för låsning av nämnda parasithattelement (50) vid nämnda första (21) och andra (22) dipoler.

13. Dualpolariserad dipolantenn enligt patentkrav 12, varvid nämnda låsarrangemang (90) innefattar en slits (91) med en tillhörande låstunga (91).

14. Dualpolariserad dipolantenn enligt något av föregående patentkrav, vidare innefattande en bas (100), varvid nämnda bas (100) har organ för att mata nämnda första (21) och andra (22) dipoler med radiofrekvens-(RF)-signaler för excitation, och varvid nämnda första (21) och andra (22) dipoler är fästa vid basen (100) kring sina lägre ändar och är elektriskt kopplade till nämnda matningsorgan. 536 712

15. Antennsystem för trådlösa kommunikationssystem innefattande åtminstone en antennarray som har ett flertal dualpolariserade dipolantenner (10) enligt något av föregående patentkrav. 10