宽带辐射元件制造技术

公开了宽带辐射元件（１００、２００、３００、４００）、使用宽带辐射元件（１００、２００、３００、４００）来发送和接收信号的方法、独立天线、以及天线阵列。宽带辐射元件（天线）（１００、２００、３００、４００）具有用于相对恒定的波束宽度的宽带宽并包括波导部分（１３０、２３０、３３０、４３０）、贴片辐射体（１１０、２１０、３１０、４１０）、以及一个或多个调谐环路（１２８、２２８、３２８、４２８）。波导部分（１３０、２３０、３３０、４３０）的长度是波导管波长的四分之一或在其附近，在一端（１３２、２３２、３３２、４３２）处被短路且在另一端（１３４）处被开路。贴片辐射体（１１０、２１０、３１０、４１０）被设置在波导部分（１３０、２３０、３３０、４３０）内。调谐环路（１２８、２２８、３２８、４２８）在垂直于贴片辐射体（１１０、２１０、３１０、４１０）的平面中被作为用于贴片辐射体（１１０、２１０、３１０、４１０）的馈电器耦合到贴片辐射体（１１０、２１０、３１０、４１０）。波导部分（１３０、２３０、３３０、４３０）的宽度可以在约０．７波长与约１．３波长之间，并且贴片（１１０、２１０、３１０、４１０）可以位于波导部分（１３０、２３０、３３０、４３０）的短路端（１３２、２３２、３３２、４３２）之上０．１２５波长或其附近的高度处。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地涉及天线且特别是贴片天线。
技术介绍
在2006年12月28日公开的国际(PCT)专利公开No. W02006/135956 (以澳科思科技(澳大利亚)有限公司(Argus Technologies(Australia)Pty Ltd.)等名义在 2006 年6月15日提交的国际专利申请NO.PCT/AU2006/000814)公开了具有减小的波束宽度的双极化贴片天线。此类贴片天线包括接地平面、贴片辐射体和馈电器(feed)。所述贴片辐射体被悬吊在接地平面之上并由中央对称环路或在贴片与接地平面之间在垂直于贴片的平面中绕着贴片的中心对称地设置的两个环路来进行馈电。馈电器反相地激励贴片辐射体的相对侧。需要一种改进的具有更宽带宽的贴片辐射体天线。
技术实现思路
依照本专利技术的一方面，提供了一种宽带辐射元件。宽带辐射元件是具有用于相对恒定的波束宽度的宽带宽的宽带贴片馈电空腔辐射体(天线)。该宽带辐射元件包括波导的部分、贴片辐射体、以及一个或多个调谐环路。所述波导部分具有作为波导管波长的四分之一或约为波导管波长的四分之一的长度，在一端处被短路且在另一端处是开路的，以提供波导孔径。所述贴片辐射体被设置在波导部分内作为用于该波导部分的馈电器。所述一个或多个调谐环路在垂直于贴片辐射体的平面中被耦合到贴片辐射体作为用于该贴片辐射体的馈电器。可以将波导部分的宽度配置为在约0.7波长与约1.3波长之间。此外，所述贴片辐射体位于波导部分的短路端之上0. 125波长或其附近的高度。波导部分可以具有沿着波导部分的纵向范围的横截面，该横截面的形状为正方形、矩形或圆形。宽带辐射元件还可以包括附加调谐元件。所述附加调谐元件可以包括被耦合到所述波导部分的电介质板。所述电介质层可以被设置为跨越波导部分的波导孔径的至少一部分或在波导部分之内。可以将所述波导部分、所述贴片辐射体和所述至少一个调谐环路配置为以超过 15dB的回波损耗在百分之五十(50% )的带宽上进行辐射。被耦合在一起的所述波导部分、所述贴片辐射体和所述至少一个调谐环路可以提供等波纹带通滤波器。可以使用被配置为馈 电器的一个调谐环路来辐射单极化，或者可以使用被正交地配置为双极化馈电器的两个调谐环路来辐射正交极化。宽带辐射元件还可以包括至少一个印刷电路板，其中，调谐环路在每个印刷电路板上形成。每个调谐环路包括至少一个金属化环路、馈电线路和被串联地耦合到馈电线路的电容器。所述馈电线路可以是微带线。所述电容器包括微带的部分或同轴电缆的一部分。可以实现包括宽带辐射元件的独立天线，或者可以实现包括数个宽带辐射元件的天线阵列。可以将所述天线阵列配置为宽带蜂窝式基站天线阵列。依照本专利技术的另一方面，提供了一种使用宽带辐射元件来发送信号的方法。该方法包括步骤从至少一个调谐环路向贴片辐射体辐射信号，在垂直于贴片辐射体的平面中的所述至少一个调谐环路是用于贴片辐射体的馈电器；以及从作为用于波导部分的馈电器设置在波导部分的一部分内的贴片辐射体辐射信号，所述波导部分具有作为波导管波长的四分之一或波导管波长的约四分之一的长度，所述波导部分在一端处被短路且在另一端处被开路以提供波导孔径。依照本专利技术的另一方面，提供了一种使用宽带辐射元件来接收信号的方法。所述方法包括步骤在设置在波导部分的一部分内的贴片辐射体处接收信号，所述波导部分具有为波导管波长的四分之一或波导管波长的约四分之一的长度，所述波导部分在一端处被短路且在另一端处被开路以提供波导孔径；以及在至少一个调谐环路处从贴片辐射体接收信号，所述至少一个调谐环路在与贴片辐射体垂直的平面中。附图说明在下文中参考附图来描述本专利技术的实施例，在附图中图IA是依照本专利技术的实施例的宽带辐射元件的透视图；图IB是用于使用图IA的宽带辐射元件中的微带环路来激励双线性极化的调谐环路的透视图；图2是依照本专利技术的另一实施例的宽带辐射元件的侧立视图，波导的一部分被隐藏(以横截面示出)；图3是依照本专利技术的另一实施例的宽带辐射元件的侧立视图，波导的一部分被隐藏(以横截面示出)；以及图4是依照本专利技术的另一实施例的宽带辐射元件的侧立视图，波导的一部分被隐藏(以横截面示出)。具体实施例方式在下文中描述宽带辐射元件、使用宽带辐射元件来发送和接收信号的方法、独立天线和阵列天线。在以下说明中，阐述了许多特定细节，包括频率范围、电缆、电介质材料、 导电材料、波导横截面形状等。然而，根据本公开，对于本领域的技术人员来说显而易见的是在不脱离本专利技术的范围和精神的情况下可以进行修改和/或替换。在其它情况下，可以省略特定细节以免使本专利技术含糊难懂。在2006年12月28 日公开的国际(PCT)专利公开No. WO 2006/135956 (以澳科思科技(澳大利亚)有限公司 (Argus Technologies(Australia)Pty Ltd.)等名义在 2006 年 6 月 15 日提交的国际专利申请No. PCT/AU2006/000814)被整体地通过引用结合到本文中。依照本专利技术的实施例，所述宽带辐射元件是宽带贴片馈电空腔辐射体(S卩，天线)，其包括在一端处被短路且在另一端处被开路的波导的短部分。由设置在波导内的贴片辐射体对波导的该部分进行馈电；进而，由至少一个调谐环路对所述贴片辐射体进行馈电。 所述调谐环路被设置在垂直于贴片辐射体的平面中。以这种方式，所述贴片对开放波导辐射体即波导部分进行馈电。所述宽带辐射元件可以用来发送和/或接收信号。信号可以向调谐环路馈送并从贴片辐射体辐射。进而，贴片辐射体是用于波导部分的馈电器，其从宽带辐射元件辐射信号以发送该信号。类似地，信号可以由宽带辐射元件来接收。宽带贴片馈电空腔辐射体能够辐射单或双线性极化，并且是用于宽带蜂窝式基站天线阵列的适当辐射元件。贴片辐射体通常被用作蜂窝式基站天线中的辐射元件。使用这些辐射元件已经成功地设计了覆盖UMTS和WiMax/LTE波段(1990MHz 2750MHz)的阵列， 但是本专利技术的实施例在应用方面不限于这些特定波段。结果得到的辐射元件即宽带贴片馈电空腔辐射体能够以超过15dB的回波损耗在百分之五十(50% )的带宽上操作。跨越此波段的辐射图(radiation pattern)的变化是相对小的。例如，被设计为具有65°水平波束宽度的蜂窝 式基站面板天线在46%的带宽上以3dB的波束宽度改变小于士7°。在调谐环路中，可以将电容器或传输线的一部分串联地耦合到金属化环路以形成谐振元件。可以使用一个或两个调谐环路来获得对称馈电器。用尺度的最佳选择，宽带辐射元件的配置变成三个或更多谐振器过滤器，其能够被设计为使馈电器的输入传输线的阻抗与开放波导辐射体处的阻抗匹配。波导部分具有作为波导管波长的四分之一或波导管波长的约四分之一的长度。波导的宽度通常在0. 7波长与1.3波长之间。结果得到的辐射元件的带宽被波导部分显著地增加。被适当确定尺度的波导还使辐射图稳定，使得在跨越阻抗带宽的辐射图方面存在最小的变化。可选地，具有适当厚度、物理性质和介电常数的电介质体可以作为调谐元件位于波导内以提供开放波导辐射体的Q的调整，并且可以用来使跨越操作波段的阻抗特性最优化。可以借助于两个正交交叉环路来实现双线性极化。可以通过适当地调整三个本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种宽带辐射元件，包括：波导部分，其长度是波导管波长的四分之一或波导管波长的约四分之一，所述波导部分在一端处被短路且在另一端处被开路以提供波导孔径；贴片辐射体，其被设置在所述波导部分内作为用于所述波导部分的馈电器；以及至少一个调谐环路，其在垂直于所述贴片辐射体的平面中被耦合到所述贴片辐射体作为用于所述贴片辐射体的馈电器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·B·琼斯，
申请(专利权)人：澳科思科技澳大利亚有限公司，
类型：发明
国别省市：AU