带网络的辐射耦合天线制造技术

本发明专利技术涉及一种具有两条相同的相互辐射耦合的彼此对称布置的天线的天线系统，这些天线分别具有天线连接端口；和一种在输入侧连接到天线连接端口上并且由无功元件构成的网络，该网络分别具有彼此相同的、单独分配给天线的到网络连接端口的天线路径。到网络连接端口的天线路径。到网络连接端口的天线路径。

【技术实现步骤摘要】
带网络的辐射耦合天线


[0001]本专利技术涉及一种具有两条相同的相互辐射耦合的彼此对称布置的天线1a、1b的天线系统1，这些天线分别具有天线连接端口2a、2b；和一种在输入侧连接到天线连接端口2a、2b上并且由无功元件(Blindelement)构成的网络3，该网络分别具有单独分配给天线1a、1b的到网络连接端口4a、4b的天线路径15a、15b。

技术介绍

[0002]对于在车辆上使用天线来说，对车辆表面的面积需求、结构高度、其空气动力学形状及其风阻值尤为重要。然而，由于在车辆制造方面通常数量庞大，这种天线的制造经济性特别重要。
[0003]大量现代移动无线电网络，如其例如根据LTE长期演进移动无线电标准来设计或仍在开发的那样，通常需要多条彼此相同的天线，这些天线由于车辆技术方面所造成的可用空间少而必须彼此相距很小的距离来布置。对于LTE移动无线电标准来说，例如提供698与960MHz之间的频率范围。为了设计一对相同的LTE阵列天线，这些阵列天线可以如专利文献EP 3 734 755 A1中所示，非常有利地例如与网络在电路板上机械和电连接并且分别经由在该电路上单独设计的天线路径来与分开的发送
‑
接收装置的连接端连接。
[0004]在这种情况下，对于非常密集并且在自由空间内以电波长λ0的一小部分的距离例如彼此垂直并且平行地布置的天线来说，由于两条天线的电磁耦合，在被设定成接收的发送
‑
接收装置中会发生受到另一发送
‑
接收装置的强发送信号干扰的问题。尤其是，在数字信号传输的情况下，经此会明显增加接收时的误码率。
[0005]当然，在本文档中提出的天线和天线装置的应用绝不限于这里示例性提到的LTE系统。此外，这些天线和网络布置能特别有利地在所有通信系统中应用，在这些通信系统中，天线系统在所描述的频率范围内应用，例如在如5G、WLAN和车辆对车辆通信(Car2Car)等通信系统中例如根据IEEE802.11p等标准来应用。对于这些应用来说，需要如下天线，这些天线除了电功能之外由于其紧凑性及其风格特性而适合于车辆，其中制造经济性特别重要。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术的任务在于：在根据本专利技术的前序部分所述的带网络的辐射耦合天线的情况下提供一种网络3，通过该网络3来显著减少天线之间存在的电磁辐射耦合为在网络3的两个输出端之间出现的剩余耦合，并且带网络3的天线系统对于移动无线电服务来说结构类型紧凑，制造过程简单且经济上花费不高。
[0007]该任务的解决方案通过权利要求1的特征来实现。本专利技术的有利的实施方式在从属权利要求和说明书中描述。
[0008]一种具有两条相同的相互辐射耦合的彼此对称布置的天线1a、1b的天线系统1，这些天线分别具有天线连接端口2a、2b，和一种在输入侧连接到天线连接端口2a、2b上并且由
无功元件构成的网络3，该网络分别具有彼此相同的、单独分配给天线1a、1b的到网络连接端口4a、4b的天线路径15a、15b，其包括如下特征：
[0009]‑
每个天线连接端口2a、2b分别由相对地而言带电的连接点22a、22b和接地连接点6组成，该接地连接点与对于所有连接端口2a、2b、4a、4b来说共同的地6连接；
[0010]‑
天线连接端口2a、2b的每个带电的连接点22a、22b分别与天线路径5a、5b的相对应的网络连接端口4a、4b的带电的连接点39a、39b通过线性电导体8a、8b连接；
[0011]‑
至少沿着两个线性电导体8a、8b以接地距离12存在设计成扁平的接地表面5；
[0012]‑
两个彼此相同的线性电导体8a、8b至少在共同的长度l 10上不仅以导体距离11彼此平行地被引导而且以接地距离12平行于接地表面9地被引导，使得通过这两个线性电导体8a、8b分别形成关于地6对称的电线13并且在这两个线性电导体8a、8b之间形成彼此相关的反对称电线14并且因此形成耦合电线15；
[0013]‑
在耦合电线15的同向激励时存在的波阻ZLp和电角度αp以及在耦合电线15的反向激励时存在的波阻ZLn和电角度αn被设计为使得在至少一个频率f1的情况下在网络连接端口4a、4b之间存在的耦合S4a4b通过使用该网络3而显著小于在相对应的天线连接端口2a、2b之间存在的耦合S2a2b。
[0014]为了形成与耦合电线的配合，天线系统1可以检测在天线连接端口2a、2b之一处的导纳YAp＝GAp+jBAp，该导纳在用测量信号激励该天线连接端口时并且在同时用相同的同向极化的测量信号来激励另一天线连接端口2a、2b时出现。
[0015]同样可以检测在这些连接端口之一处的导纳YAn＝GAn+jBAn，该导纳在用测量信号激励该连接端口时并且在同时用相同的但是反向极化的测量信号来激励另一天线连接端口2a、2b时出现。
[0016]为了形成与天线系统1的配合，几何长度l 10的在其一端从天线连接端口2a、2b脱离的耦合电线15的电特性可以依据在电线15的另一端处存在的如下电纳
[0017]一方面在两个导体在其中一端与地6短路时被检测和设定，并且这些电纳是：
[0018]·
在网络连接端口4a、4b之一处的在用测量信号来激励该网络连接端口时并且在同时用相同的同向极化的测量信号来激励另一去耦网络连接端口4a、4b时的电纳Bkp，
[0019]·
在网络连接端口4a、4b之一处的在用测量信号来激励该网络连接端口时并且在同时用相同的但是反向极化的测量信号来激励另一去耦网络连接端口4a、4b时的电纳Bkn，
[0020]而且另一方面这些电特性可以依据如下电纳来被检测和设定，这些电纳在两个导体在电线15的其中一端开路时出现——并且这些电纳是：
[0021]·
在网络连接端口4a、4b之一处的在相同的同向极化的测量信号的情况下的电纳Blp，
[0022]·
在网络连接端口4a、4b之一处的在用测量信号来激励该网络连接端口时并且在同时用相同的但是反向极化的测量信号来激励另一去耦网络连接端口4a、4b时的电纳Bln，
[0023]由此，对称电线13的实线波导纳YLp及其电角度αp以及反对称电线14的实线波导纳YLn及其电角度αp和αn可以依据如下关系式来被单独确定和设定，
[0024][0025]在两个网络连接端口4a、4b处，可以在至少一个频率f1的情况下存在与在技术中标准化的实电阻Z0＝1/Y0的阻抗适配和去耦，其方式是耦合电线15的结构和长度l 10被设计为使得不仅对称电线13的与Y0相关的线波导纳yLp＝YLp/Y0及其电角度αp而且反对称电线14的相对应的与Y0相关的线波导纳yLn＝YLn/Y0及其电角度αn都按照下文的关系式来形成，这些关系通过天线系统1的在天线连接端口2a、2b处的与Y0相关的导纳YAp/Y0和YAn/Y0来被指定，其中适用：
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天线系统(1)，所述天线系统(1)具有两条相同的相互辐射耦合的彼此对称布置的天线(1a、1b)，所述天线(1a、1b)分别具有天线连接端口(2a、2b)，和在输入侧连接到天线连接端口(2a、2b)上并且由无功元件构成的网络(3)，所述网络(3)分别具有彼此相同的、单独分配给天线(1a、1b)的到网络连接端口(4a、4b)的天线路径(5a、5b)，所述天线系统(1)包括如下特征：
‑
每个天线连接端口(2a、2b)分别由相对地而言带电的连接点(22a、22b)和接地连接点(6)组成，所述接地连接点(6)与对于所有连接端口(2a、2b、4a、4b)来说共同的地(6)连接；
‑
天线连接端口(2a、2b)的每个带电的连接点(22a、22b)通过线性电导体(8a、8b)分别与天线路径(5a、5b)的相对应的网络连接端口(4a、4b)的带电的连接点(39a、39b)连接；
‑
至少沿着两个线性电导体(8a、8b)以接地距离(12)存在设计成扁平的接地表面(5)；
‑
两个彼此相同的线性电导体(8a、8b)至少在共同的长度l(10)上不仅以导体距离(11)彼此平行地被引导而且以接地距离(12)平行于接地表面(9)地被引导，使得通过这两个线性电导体(8a、8b)分别形成关于地(6)对称的电线(13)并且在这两个线性电导体(8a、8b)之间形成彼此相关的反对称电线(14)并且因此形成耦合电线(15)；
‑
在耦合电线(15)的同向激励时存在的波阻ZLp和电角度αp以及在耦合电线(15)的反向激励时存在的波阻ZLn和电角度αn被设计为使得在至少一个频率f1的情况下，在网络连接端口(4a、4b)之间存在的耦合(S4a4b)通过使用所述网络(3)而显著小于在相对应的天线连接端口(2a、2b)之间存在的耦合(S2a2b)。2.根据权利要求1所述的天线系统(1)，其特征在于，为了形成与耦合电线的配合，所述天线系统(1)检测
·
在这些天线连接端口(2a、2b)之一处的导纳YAp＝GAp+jBAp，所述导纳在用测量信号激励该天线连接端口时并且在同时用相同的同向极化的测量信号来激励另一天线连接端口(2a、2b)时出现，和
·
在这些天线连接端口之一处的导纳YAn＝GAn+jBAn，所述导纳在用测量信号激励该连接端口时并且在同时用相同的但是反向极化的测量信号来激励另一天线连接端口(2a、2b)时出现。3.根据权利要求2所述的天线系统(1)，其特征在于，为了形成在所述天线系统(1)的配合，几何长度l(10)的在其一端从天线连接端口(2a、2b)脱离的耦合电线(15)的电特性依据在所述耦合电线(15)的另一端处、即在网络连接端口(4a、4b)处存在的如下电纳一方面在两个导体在其中一端与地(6)短路时被检测和设定，这些电纳是：
·
在网络连接端口(4a、4b)之一处的在用测量信号来激励该网络连接端口时并且在同时用相同的同向极化的测量信号来激励另一网络连接端口(4a、4b)时的电纳Bkp，
·
在网络连接端口(4a、4b)之一处的在用测量信号来激励该网络连接端口时并且在同时用相同的但是反向极化的测量信号来激励另一网络连接端口(4a、4b)时的电纳Bkn，而且另一方面所述电特性依据如下电纳来被检测和设定，所述电纳在两个导体在所述耦合电线(15)的其中一端开路时被检测和设定，这些电纳是：
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在网络连接端口(4a、4b)之一处的在相同的同向极化的测量信号的情况下的电纳Blp，
·
在网络连接端口(4a、4b)之一处的在用测量信号来激励该网络连接端口时并且在同时用相同的但是反向极化的测量信号来激励另一网络连接端口(4a、4b)时的电纳Bln，并且由此同向激励电线(13)的实线波导纳YLp及所述同向激励电线(13)的电角度αp以及反向激励电线(14)的实线波导纳YLn及所述反向激励电线(14)电角度αp和αn依据如下关系式来被单独确定和设定，和和4.根据权利要求1、2和3所述的天线系统(1)，其特征在于，在两个网络连接端口(4a、4b)处，在至少一个频率f1的情况下存在与在技术中标准化的实电阻Z0＝1/Y0的阻抗适配，其方式是所述耦合电线(15)的结构和长度l(10)被设计为使得不仅对称电线(13)的与Y0相关的线波导纳yLp＝YLp/Y0及所述对称电线(13)的电角度αp，而且反对称电线(14)的相对应的与Y0相关的线波导纳yLn＝YLn/Y0及所述反对称电线(14)的电角度αn都按照以下的关系式来形成，这些关系式通过所述天线系统(1)的在天线连接端口(2a、2b)处的与Y0相关的导纳YAp/Y0和YAn/Y0来被给出，其中适用：和和和其中：j2＝
‑
1。5.根据权利要求1至4所述的天线系统(1)，其特征在于，所述天线系统(1)在所述天线连接端口(2a、2b)处在所述至少一个频率f1的情况下具有实导纳GAp和GAn，使得适用YAp＝GAp且YAn＝GAn，并且两个网络连接端口(4a、4b)的去耦和两个网络连接端口(4a、4b)的与参考电导Y0的导纳适配(S
4a4a
＝0、S
4b4b
＝0)被产生，其方式是对称电线(13)的电角度αp＝2π*l/λp和反对称电线(14)的电角度αn＝2π*l/λn分别为αp＝αn＝90
°
，而且所述对称电线(13)的线波电导被选择为并且反对称电线(14)的线波电导被选择为其中λp和λn描述了对称和反对称波的波长并且被设定得一样大。6.根据权利要求1至3所述的天线系统(1)，其特征在于，在至少一个频率f1的情况下，在两个网络连接端口(4a、4b)中的一个处，不仅在相应的另一个网络连接端口(4a、4b)处同向激励时，而且在所述相应另一个网络连接端口处反向
激励时，存在相同的与Y0相关的指定导纳其方式是对于对称电线(13)来说，与Y0相关的线波导纳根据来被选择，并且以度为单位的电角度根据来被选择，以及对于反对称电线(14)来说，与Y0相关的线波导纳YLn根据来被选择，并且电角度根据来被选择，由此在所述耦合电线(15)的端部实现了两个网络连接端口(4a、4b)的去耦。7.根据权利要求6所述的天线系统(1)，其特征在于，为了针对至少一个频率f1实现网络连接端口(4a、4b)与标准化的导纳Y0的阻抗适配，在耦合电线的两个彼此去耦的端部，即线路连接端口(4a`、4b`)，中的每一个，与相对应的去耦网络连接端口(4a、4b)之间嵌入彼此相同的输出适配网络(25)，用于将分别在所述耦合电线(15)的线路连接端口(4a`、4b`)处存在的导纳变换成标准化的导纳Y0。8.根据权利要求6所述的天线系统(1)，其特征在于，在两个天线连接端口(2a、2b)中的每一个与所述耦合电线(15)的相对应的导体(8a、8b)处的连接端之间接设置有彼此相同的天线适配网络(24a、24b)，通过所述天线适配网络(24a、24b)，在两个连接端口(2a、2b)处存在的天线导纳YAp或Yan在所述至少一个频率f1的情况下分别被变换成实导纳GAp或GAn，并且所述耦合电线(15)被设计为使得对称电线(13)的线波导纳为并且所述对称电线(13)的电角度为而且反对称电线(14)的线波导纳为并且所述反对称电线(14)电角度为9.根据权利要求1至5和8所述的天线系统(1)，其特征在于，
为了实现实导纳GAp和GAn，每个天线适配网络(24a、24b)...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡，
申请(专利权)人：福霸汽车电子有限公司，
类型：发明
国别省市：