蝴蝶结天线装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及蝴蝶结天线装置(100)，包括：至少一个蝴蝶结结构，其包括由导电材料制成的蝴蝶结臂段(2A1,2A2)，且每个端部(2A’,2A’)面向另一个蝴蝶结臂段的端部；基部(1A)，其包括导电地平面，蝴蝶结结构连接到馈电装置。蝴蝶结臂段(2A1,2A2)是平面的且由导电片或板元件制成，并布置在与基部(1A)的第一侧平行并在离该第一侧第一距离(d1)处定位的蝴蝶结臂段平面中，所述或每个蝴蝶结臂结构连接到在基部(1A)的第二侧上的馈电端口。与蝴蝶结臂段平面平行地且在离蝴蝶结臂段平面第二距离(d2)处，导电加盖装置(4A)设置在位于蝴蝶结臂段平面的与基部(1A)所位于的侧面相对的侧面上的平面中，导电加盖装置(4A)包括盖(4A)，该盖相对于蝴蝶结端部以实质上对称或集中的方式位于蝴蝶结结构的蝴蝶结臂段(2A1,2A2)的面向彼此的蝴蝶结端部(2A’,2A’)上方。

Butterfly Antenna Device

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】蝴蝶结天线装置
本专利技术涉及一种具有权利要求1的第一部分的特征的蝴蝶结天线装置。背景存在对用于在例如无线通信中使用的宽带天线的日益增加的需求，以便允许在几个频带中的通信、高或非常高的数据速率的使用以及对不同的系统的使用。超宽带(UWB)信号通常被定义为具有大的相对带宽(带宽除以载波频率)或大的绝对带宽的信号。更一般地，UWB技术对在不同领域中(例如在传感器网络、短程通信系统、UWB雷达和成像系统、射电天文学、UWB监视和测量系统中)的许多不同应用是有吸引力的。这导致了几种新的UWB天线技术的发展。此外，例如涉及毫米波频率(30-300GHz)的几个高频应用将用在不同的领域(例如，5G通信系统和汽车雷达系统)中。例如在yM.Z.Win等人的“HistoryandapplicationsofUWB”(ProceedingsoftheIEEE，第97卷，第2期，第198-204页，2009年2月)中描述了宽带信号的使用。UWB技术一段时间以来被认为是低成本技术。发射和接收UWB信号的CMOS处理器的发展已经开辟了不同应用的大领域，并且它们对于UWB信号可以以非常低的成本被制造而不需要用于混频器、RF(射频)振荡器或PLL(锁相环)的任何硬件。UWB技术可以对于不同的应用在广泛的领域中实施，诸如，例如以非常高的数据速率(高达或高于500Mbps)进行的短距离通信(小于10m)，例如用于在娱乐系统(如DVD播放机、TV等)中的部件之间进行的无线USB的类似的通信；在低数据速率通信与精密测距和地理定位相结合的传感器网络中，以及具有极高空间分辨率和障碍物穿透能力的雷达系统，并且通常用于无线通信设备。为了生成、发射、接收和处理UWB信号，需要在信号生成、信号发射、信号传播、信号处理和系统架构领域内开发新的技术和装置。通常，UWB天线被分为四个不同的类别，包括蝴蝶结偶极子和双锥形偶极子的缩尺(scaled)类别，蝴蝶结偶极子参见例如Lestari等人的“AmodifiedBow-Tieantennaforimprovedpulseradiation”(IEEETrans.AntennasPropag.，第58卷，第7期，第2184-2192页，2010年7月)，双锥形偶极子如例如在A.K.Amert等人的“MiniaturizationofthebiconicalAntennaforultra-widebandapplications”(IEEETrans.AntennasPropag.，第57卷，第12期，第3728-3735页，2009年12月)中所讨论的；包括自补结构的第二类别，如例如在Y.Mushiake的“Self-complementaryantennas”(IEEEAntennasPropag.Mag.，第34卷，第6期，第23-29页，1992年12月)中描述的；包括行波结构天线的第三类别，例如，如在P.J.Gibson的“TheVivaldiaerial”(Proc.9thEuropeanMicrowaveconference,第101-105页，1979年)中讨论的Vivaldi天线；以及包括多个谐振天线的第四类别，如对数周期偶极子天线阵列。来自缩尺类别、自补类别和多次反射类别中的天线包括具有低增益(即，具有宽的且常常或多或少地全向的远场模式)的紧凑低剖面天线，而行波类别的天线(如Vivaldi天线)是定向的。上述UWB天线主要设计用于普通视线(LOS)天线系统，其中每极化具有一个端口，并且在通信系统的发射和接收侧之间具有已知方向的单波。然而，在大多数环境中，在通信系统的发射和接收侧之间存在引起波的反射和散射的若干对象(例如房屋、树、车辆、人)，导致在接收侧上的多个入射波，这就是为什么出现了更好地解释这些因素的天线的需要。这些波之间的干扰引起大的电平变化，称为接收天线的端口处的接收电压的衰落(被称为信道)。这种衰落可以在利用多端口天线的现代数字通信系统中被抵消并支持MIMO技术(多输入多输出)。无线通信系统可以包括具有多频带多端口天线的大量微基站，实现具有关于紧凑性、角度覆盖、辐射效率和极化方案(其对于这样的系统性能都是关键问题)的高要求的MIMO。多端口天线的辐射效率通过如在单端口天线中的欧姆损耗和阻抗失配但此外还通过在天线端口之间的相互耦合而降低。较早的宽带天线装置并不令人满意地满足这些要求。在WO2014/062112中公开了适合于如上所述的MIMO通信系统的宽带紧凑型多端口天线，其具有低欧姆损耗(即高辐射效率)、在天线端口之间的良好匹配以及低耦合。在WO2014/062112的图11中所示的几何形状被称为双极化自接地蝴蝶结天线，并且在H.Raza、A.Hussain、J.Yang和P.-S.Kildal于2014年9月在IEEETransactionsonAntennasandPropagation第62卷期第1-7页中发表的“WidebandCompact4-portDualPolarizedSelf-groundedBowtieAntenna”中进行了描述。然而，由于它的几何形状，自接地蝴蝶结天线以大批量制造起来是昂贵的，且特别是不适合于大规模生产。对于未来的无线通信系统，例如第五代无线通信(5G)，所使用的频率可以高达30GHz、60GHz或甚至更高、高达和高于100GHz。大规模MIMO是用于在毫米波频率下提供足够的增益和操纵能力的有挑战性的选择，参见Per-SimonKildal的“PreparingforGBit/sCoveragein5G:MassiveMIMO,PMCPackagingbyGapWaveguides,OTATestinginRandomLOS”(2015LoughboroughAntennas&PropagationConference，2015年11月2日和3日)。与迄今已知的天线系统相反，大规模MIMO阵列天线或大型天线系统或超大型MIMO阵列等基于用于独立地操作来以信噪比被最大化的方式一致地适应于在环境中的一个或更多个输入波的大量天线元件(从其几十十到数百甚至数千分)的使用。大规模MIMO是特别有利的，因为例如当大量用户站在多用户场景中被同时调度时数据吞吐量和能量效率可以显著提高。MIMO阵列和大规模MIMO阵列天线由若干相同的天线元件并排组成。这使制造以及安装变得非常困难、昂贵和耗时。大规模MIMO阵列与传统的相控阵天线数位等效。相控阵天线在所有元件上包含模拟可控移相器，以便将天线波束相位控制(phase-steer)到所需的方向。在MIMO技术中，在每个元件上有模数转换器(ADC)或数模转换器(DAC)，使得所有波束控制被数字地完成，且不需要模拟移相器。这使MIMO天线系统变得比相控阵灵活且更具有适应性，使得任何波束形状和甚至多个波束可以被形成。这被称为数字波束形成。所有已知的天线装置(即使满足上面提到的许多功能要求)都遭受制造起来不够容易和便宜的缺点，且尤其是不适合于大规模生产。它们是复杂的，具有复杂的结构，并且因需要对于高频应用很难制造的几何形状而遭受损失，以便提供就辐射方向图要求和对反射系数的要求而言令人满意的UWB本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蝴蝶结天线装置(100；100’；110；110’；120；130；140；150；160；170)，其包括至少一个蝴蝶结结构和基部(1A；1B；1C；1D；1E；51；71；81)，所述蝴蝶结结构包括蝴蝶结臂段(2A1,2A2；2B1,2B2；2C1,2C2；2D1,2D2,2D3；2E1,2E2,2E3,2E4；542,542’,542,542’；742,742,742,742；1B；1C；1D；1’；842,842)，其中每个端部(2A’,2A’)面向另一个蝴蝶结臂段的端部，所述蝴蝶结臂段由导电材料制成，所述基部(1A；1B；1C；1D；1E；51；71；81)包括导电地平面或印刷电路板(PCB)的导电平面，所述至少一个蝴蝶结结构连接到馈电装置，其特征在于，每个蝴蝶结臂段(2A1；2A2；2B1,2B2；2C1,2C2；2D1,2D2,2D3；2E1,2E2,2E3,2E4；542,542’,542,542’；742,742,742,742；842,…,842)是平面的并且由导电片或板元件制成，例如包括金属片或类似物，所述蝴蝶结臂段(2A1；2A2；2B1,2B2；2C1,2C2；2D1,2D2,2D3；2E1,2E2,2E3,2E4；542,542’,542,542’；742,742,742,742；842,…,842)布置在与所述基部(1A；1B；1C；1D；1E；51；71；81)的第一侧平行并在离所述基部(1A；1B；1C；1D；1E；51；71；81)的第一侧第一距离(d1)处定位的蝴蝶结臂段平面中，所述蝴蝶结臂结构或每个蝴蝶结臂结构连接到在所述基部(1A；1B；1C；1D；1E；51；71；81)的第二侧上的馈电端口，以及与所述蝴蝶结臂段平面平行地且在离所述蝴蝶结臂段平面第二距离(d2)处，加盖装置(4A；4B；4C；4D1,4D2；4E1,4E2,4E3,4E4；4F；4G,4G,4G,4G；4H,..,4H)设置在盖平面中，所述盖平面位于所述蝴蝶结臂段平面的与所述基部(1A；1B；1C；1D；1E；51；71；81)所位于的侧面相对的侧面上，所述加盖装置(4A；4B；4C；4D1,4D2；4E1,4E2,4E3,4E4；4F；4G,4G,4G,4G；4H,…,4H)包括一个或更多个例如金属的导电盖，其中盖相对于它所位于其上方的蝴蝶结端部以实质上对称或集中的方式位于所述蝴蝶结结构的所述或每对面向彼此的蝴蝶结端部(2A’,2A’)上方。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种蝴蝶结天线装置(100；100’；110；110’；120；130；140；150；160；170)，其包括至少一个蝴蝶结结构和基部(1A；1B；1C；1D；1E；51；71；81)，所述蝴蝶结结构包括蝴蝶结臂段(2A1,2A2；2B1,2B2；2C1,2C2；2D1,2D2,2D3；2E1,2E2,2E3,2E4；542,542’,542,542’；742,742,742,742；1B；1C；1D；1’；842,842)，其中每个端部(2A’,2A’)面向另一个蝴蝶结臂段的端部，所述蝴蝶结臂段由导电材料制成，所述基部(1A；1B；1C；1D；1E；51；71；81)包括导电地平面或印刷电路板(PCB)的导电平面，所述至少一个蝴蝶结结构连接到馈电装置，其特征在于，每个蝴蝶结臂段(2A1；2A2；2B1,2B2；2C1,2C2；2D1,2D2,2D3；2E1,2E2,2E3,2E4；542,542’,542,542’；742,742,742,742；842,…,842)是平面的并且由导电片或板元件制成，例如包括金属片或类似物，所述蝴蝶结臂段(2A1；2A2；2B1,2B2；2C1,2C2；2D1,2D2,2D3；2E1,2E2,2E3,2E4；542,542’,542,542’；742,742,742,742；842,…,842)布置在与所述基部(1A；1B；1C；1D；1E；51；71；81)的第一侧平行并在离所述基部(1A；1B；1C；1D；1E；51；71；81)的第一侧第一距离(d1)处定位的蝴蝶结臂段平面中，所述蝴蝶结臂结构或每个蝴蝶结臂结构连接到在所述基部(1A；1B；1C；1D；1E；51；71；81)的第二侧上的馈电端口，以及与所述蝴蝶结臂段平面平行地且在离所述蝴蝶结臂段平面第二距离(d2)处，加盖装置(4A；4B；4C；4D1,4D2；4E1,4E2,4E3,4E4；4F；4G,4G,4G,4G；4H,..,4H)设置在盖平面中，所述盖平面位于所述蝴蝶结臂段平面的与所述基部(1A；1B；1C；1D；1E；51；71；81)所位于的侧面相对的侧面上，所述加盖装置(4A；4B；4C；4D1,4D2；4E1,4E2,4E3,4E4；4F；4G,4G,4G,4G；4H,…,4H)包括一个或更多个例如金属的导电盖，其中盖相对于它所位于其上方的蝴蝶结端部以实质上对称或集中的方式位于所述蝴蝶结结构的所述或每对面向彼此的蝴蝶结端部(2A’,2A’)上方。2.根据权利要求1所述的蝴蝶结天线装置(100；100’；110；110’；120；130；140；150；160；170)，其特征在于，包括在所述蝴蝶结臂段平面和基平面之间的距离的所述第一距离(d1)是包括在所述蝴蝶结臂段平面和所述盖平面之间的距离的所述第二距离(d2)的大约两倍。3.根据权利要求1或2所述的蝴蝶结天线装置(100；100’；110；110’；120；130；140；150；160；170)，其特征在于，所述第一距离(d1)包括所述蝴蝶结天线装置的低端操作频率的波长的大约七分之一到九分之一，例如大约八分之一。4.根据权利要求1-3中的任一项所述的蝴蝶结天线装置(100；100’；110；110’；120；130；140；150；160；170)，其特征在于，所述第二距离(d2)包括所述蝴蝶结天线装置的低端操作频率的波长的大约十五分之一到十七分之一，例如大约十六分之一。5.根据前述权利要求中的任一项所述的蝴蝶结天线装置(100；100’；110；110’；120；130；140；150；160；170)，其特征在于，所述加盖装置的所述盖或每个盖(4A；4B；4C；4D1,4D2；4E1,4E2,4E3,4E4；4F；4G,4G,4G,4G；4H,…,4H)布置成至少在所述蝴蝶结臂段的公共延伸线或轴的方向上相对于它所位于其上方的两个蝴蝶结臂段实质上对称地定位。6.根据前述权利要求中的任一项所述的蝴蝶结天线装置(100；100’；110；110’；120；130；140；150；160；170)，其特征在于，所述加盖装置的所述盖或每个盖(4A；4B；4C；4D1,4D2；4E1,4E2,4E3,4E4；4F；4G,4G,4G,4G；4H,…,4H)包括例如矩形、六边形、正方形、三角形形状的多边形的贴片或者具有椭圆形、双曲线形或圆形形状或者任何其他合适的规则或不规则形状。7.根据权利要求6所述的蝴蝶结天线装置(100；100’；110；110’；120；130；140；150；160；170)，其特征在于，所述盖或每个盖(4A；4B；4C；4D1,4D2；4E1,4E2,4E3,4E4；4F；4G,4G,4G,4G；4H,…,4H)具有一尺寸，使得在所述蝴蝶结臂段的公共延伸线或轴的方向上的尺寸是所述蝴蝶结天线装置的低端操作频率的波长的大约七分之一到九分之一，例如大约八分之一。8.根据前述权利要求中的任一项所述的蝴蝶结天线装置(100；100’；110；110’；120；130；140；150；160；170)，其特征在于，每个蝴蝶结臂段(2A1；2A2；2B1,2B2；2C1,2C2；2D1,2D2,2D3；2E1,2E2,2E3,2E4；542,542’,542,542’；742,742,742,742；842,…,842)是平面的，并且具有例如矩形、六边形、正方形、三角形形状的多边形或者具有椭圆形、双曲线或圆形形状或者任何其他合适的规则或不规则形状。9.根据前述权利要求中的任一项所述的蝴蝶结天线装置(100；100’；110；110’；120；130；140；150；160；170)，其特征在于，它包括至少两个蝴蝶结结构。10.根据权利要求9所述的蝴蝶结天线装置(100；100’；110；110’；120；130；140；150；160；170)，其特征在于，对于每个蝴蝶结结构有一个或多于一个馈电端口。11.根据权利要求9-10中的任一项所述的蝴蝶结天线装置(130；140；160；170)，其特征在于，至少一个臂段(2D1；4E1,4E1,4E1,4E1；742,742’,....,742,742’；842,..,842)重复用于多于一个蝴蝶结结构，形成多于一个蝴蝶结结构的一部分。12.根据权利要求11所述的蝴蝶结天线装置(130；140；160；170)，其特征在于，它包括至少三个蝴蝶结臂段(2D1,2D2,2D3；2E1,2E2,2E3,2E4；742,742,742,742；842,…,842)，以及所述蝴蝶结臂段中的至少一个形成两个蝴蝶结结构的一部分，其相应的不同端部被定位成使得面向其他蝴蝶结臂段中的一个的端部，以及盖位于每个蝴蝶结结构的上方。13.根据权利要求12所述的蝴蝶结天线装置，其特征在于，所有蝴蝶结结构以相同的极化被馈电，所述蝴蝶结天线装置因此形成单极化天线装置。14.根据权利要求12所述的蝴蝶结天线装置(130；140；160；170)，其特征在于，不同的蝴蝶结结构被不同地激励，以不同的极化被馈电，至少两个馈电端口用作不同极化的馈电端口。15.根据权利要求14所述的蝴蝶结天线装置(130；140；160；170)，其特征在于，它是双极化天线装置。16.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨健，殷俊刚，谢超，萨迪克·曼苏里穆加达姆，
申请(专利权)人：加普韦夫斯公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE