雙極化偶極天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種雙極化偶極天線，和一種包括此類天線的天線系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 雙極化偶極天線在本領(lǐng)域是公知的。它們通常用在諸如GSM、GPRS、EDGE、UMTS、 LTE、LTEAdvanced和WiMax系統(tǒng)的無(wú)線通信系統(tǒng)的基站天線系統(tǒng)中。在這些無(wú)線系統(tǒng)中， 他們通常用在基站天線陣列中。在這些天線類型中所使用的極化可以是圓形、橢圓形或線 形的。
[0003] 這些天線的類型具有兩個(gè)偶極子，其被設(shè)置為使得天線在兩個(gè)不同的極化下發(fā) 射。在最簡(jiǎn)單的方式中，每一偶極子由雙線傳輸線組成，該雙線傳輸線一端被無(wú)線信號(hào)源驅(qū) 動(dòng)，另一端為開(kāi)路。還有一種偶極子，采用偶極子圖樣蝕刻術(shù)將該偶極子蝕刻在印制電路板 (PCB)層/基板上。
[0004] 為了增加關(guān)于頻帶部署的靈活性而不增加天線單元的數(shù)目，現(xiàn)有技術(shù)目前的 趨勢(shì)是使用更多的寬帶天線。例如，之前使用的1710-2170MHZ波段的天線如今已被 1710-2690MHZ波段的天線所替代。這一趨勢(shì)產(chǎn)生了新的技術(shù)挑戰(zhàn)，例如，具有更多帶寬天線 元件的需求（也就是約45%相對(duì)于以前的約25%;元件的帶寬；也就是說(shuō)，例如操作帶寬= (fmax-fmin)/0. 5(fmax+fmin))，和/或更多帶寬的方法在現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)范圍之外。
[0005] -種現(xiàn)有技術(shù)的雙極化天線（理工碩士論文："一種用于LTE基站天線的寬帶天 線元件的設(shè)計(jì)"，MarieStr6m，2009,瑞典查爾姆斯理工大學(xué)（ChalmersUniversityof Technology,Sweden))是由PCB層上彼此垂直安裝的兩個(gè)印刷偶極子組成。每一印刷偶極 子還具有印刷在PCB板上的相關(guān)寄生元件，以增加天線的帶寬。該寄生元件被印刷在偶極 圖樣上的PCB板上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種能夠緩解或完全解決現(xiàn)有技術(shù)方案中的問(wèn)題的解決方 案。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，由一種雙極化偶極天線來(lái)實(shí)現(xiàn)上述提到的目的，該天線 包括第一偶極子和第二偶極子；所述的第一偶極子和第二偶極子大致呈平面狀并且相互連 接在一起，以形成雙極化偶極天線；所述雙極化偶極天線還包括分離的寄生電容元件，該寄 生電容元件被裝配至所述第一偶極子和第二偶極子，以便將上述第一和第二偶極子彼此固 定。
[0008] 上述偶極天線的不同優(yōu)選實(shí)施例在所附的權(quán)利要求中定義。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，上述提到的目的還可以由天線系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該天線系統(tǒng) 至少包括一列具有多個(gè)根據(jù)本發(fā)明的雙極化偶極天線。
[0010] 本發(fā)明提供一種機(jī)械上穩(wěn)定的天線，這意味著上述兩個(gè)偶極子在預(yù)定的位置（例 如，在使用中偶極子之間呈90度角）以一種非常牢固的方式彼此裝配在一起。而且，本發(fā) 明的解決方案還因?yàn)樯鲜鰞蓚€(gè)偶極子具有大致相同的阻抗，因而和上述現(xiàn)有技術(shù)的解決方 案相比，能夠獲得改進(jìn)的天線性能。
[0011] 另外，本發(fā)明的天線制造簡(jiǎn)單、便宜，從而節(jié)省成本。本發(fā)明的其他的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用 能夠在下面本發(fā)明的詳細(xì)描述中發(fā)現(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)偶極子軸大致呈T形的雙極化天線的實(shí)施例的透視分解 圖。
[0013] 圖2是本發(fā)明的實(shí)施例的側(cè)視圖；
[0014] 圖3是本發(fā)明的兩個(gè)偶極子形狀呈矩形的另一實(shí)施例的透視圖。
[0015] 圖4是本發(fā)明的天線具有額外鎖定裝置的另一實(shí)施例的透視圖。
[0016] 圖5是本發(fā)明的天線陣列的反射器結(jié)構(gòu)和基底層上方的實(shí)施例的透視圖。
[0017] 圖6是本發(fā)明的安裝在天線陣列的基底層上的實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 為了實(shí)現(xiàn)上述以及進(jìn)一步的目的，本發(fā)明涉及一種雙極化偶極天線10,該天線10 包括第一偶極子21和第二偶極子22。偶極子21和22大致呈平面狀，并（在使用時(shí)）彼 此連接在一起使得二者共同形成所述雙極化偶極天線10。天線10還包括裝配至第一和第 二偶極子21、22的分離的寄生電容元件50,該元件50設(shè)置成以便第一 21和第二偶極子22 彼此能夠被牢固地安裝在一起。
[0019] 本發(fā)明的獨(dú)立寄生電容元件50在天線10中具有電氣功能和機(jī)械功能。上述電氣 功能是當(dāng)為天線10的兩個(gè)正交極化提供大致對(duì)稱的寄生形狀時(shí)，以增加天線10的帶寬。寄 生電容元件50在偶極天線10的阻抗曲線中引入新的諧振，從而作為附加的調(diào)諧元件，使偶 極天線10具有更多的帶寬。
[0020] 另一方面，機(jī)械功能用于機(jī)械地將第一和第二偶極子21、22彼此固定在一起，從 而提供穩(wěn)定而堅(jiān)固的天線結(jié)構(gòu)。因當(dāng)在使用時(shí)，第一和第二偶極子21、22將以預(yù)定位置（例 如，偶極子21、22之間呈固定角度）被彼此固定在一起。
[0021] 具有在PCB層/基板上印刷的寄生元件的上述現(xiàn)有技術(shù)解決方案意味著，所述偶 極子中的一個(gè)必須具有間斷設(shè)置的寄生元件，這表明所述兩個(gè)偶極子將有不同阻抗調(diào)諧的 需求，并且因此在兩個(gè)極化之間輻射圖可能具有不必要的不對(duì)稱。本天線10的配置消除了 此類不必要的不對(duì)稱。
[0022] 因?yàn)楸景l(fā)明提供的無(wú)縫導(dǎo)電寄生元件，以及如上述現(xiàn)有技術(shù)的解決方案中所討論 的，無(wú)需額外錫焊或?qū)щ娫詷蚪又袛嗟腜CB圖樣，本天線10易于組裝，并且制造簡(jiǎn)單、 便宜。
[0023] 圖1示出根據(jù)本發(fā)明的雙極化偶極天線10的第一實(shí)施例。天線10具有第一偶極 子21和第二偶極子22,該第一和第二偶極子由來(lái)自PCB層上蝕刻導(dǎo)電偶極圖樣的的預(yù)裝 偶極子制成。正如已經(jīng)提到的，偶極子21、22彼此垂直連接（也就是，偶極子之間呈90度 角），并且在這一特定實(shí)施例中，采用分別設(shè)置在每個(gè)偶極子21、22上的第一凹槽61和第二 凹槽62將這兩個(gè)偶極子彼此連接在一起。第一凹槽61從第一偶極子21的下邊緣開(kāi)始并 向上延伸，同時(shí)第二凹槽62從第二偶極子22的上邊緣開(kāi)始并向下延伸。在使用時(shí)，偶極子 21、22插入各自其他偶極子的凹槽62、61。但是，應(yīng)當(dāng)理解的是，偶極子21、22可以由其他方 法彼此連接，這些方法諸如焊接，使用粘合劑或本領(lǐng)域其他公知方法的組合。還應(yīng)指出，根 據(jù)這一實(shí)施例，分離的寄生電容元件50被安裝到第一偶極子和第二偶極子21、22的上部， 以便將它們固定在一起。
[0024] 如上所述，本天線10還包括寄生電容元件50,該元件50在這種情況下大致呈交叉 形狀（也就是，其和兩個(gè)連接在一起的偶極子21、22的形狀相一致），并且該寄生電容被連 接到各自偶極子21、22的上部。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，寄生電容元件50可具有對(duì)應(yīng)于偶極 子21、22的頭部71、72的凹部80,使得當(dāng)天線10被組裝時(shí)，該頭部71、72能夠被壓配到相 應(yīng)的凹部。因此采用該實(shí)施例可實(shí)現(xiàn)非常牢固的安裝。
[0025] 為了進(jìn)一步提尚兩個(gè)偶極子21、22彼此之間的機(jī)械固定，如圖2和圖4所不，根據(jù) 本發(fā)明的另一實(shí)施例，天線10可具有一個(gè)或多個(gè)鎖定裝置90,用于將寄生電容元件50鎖 定到第一和第二偶極子21、22。根據(jù)一實(shí)施例，該鎖定裝置90可包括由分別安裝在偶極子 21、22的合適位置的凹槽91和相應(yīng)的鎖舌92組成。當(dāng)寄生元件50被安裝到偶極子21、22 上時(shí)，通過(guò)在預(yù)定位置在寄生元件50上施加鎖定力（機(jī)械的），鎖舌92將寄生元件50鎖定 在該位置。
[0026] 優(yōu)選地，寄生元件50由分離的金屬片部件制成，諸如鋁片。這是一種容易且簡(jiǎn)單 的制造本寄生電容元件50的方式。發(fā)明人已使用對(duì)于1700到2700MHz頻段具有良好性能 厚度為0.5毫米的鋁片。
[0027] 寄生電容元件50大致可呈平面狀，以使該天線10的制造更容易。根據(jù)這些特定 實(shí)施例，寄生電容元件50也可以大致垂直于第一和第二偶極子21、22延伸。此外，寄生電 容元件50也可以大致沿著第一和第二偶極子21、22的上邊緣部分延伸，以增加帶寬，并且 對(duì)于雙極化偶極元件兩個(gè)極化可獲得相同的輻射圖。
[0028] 依賴于相關(guān)的天線應(yīng)用，兩個(gè)偶極子21、22可具有許多不同的形狀。圖1-6中的 天線10的實(shí)施例示出了蝕刻在PCB上的偶極子大致呈矩形或T形。圖3中的實(shí)施例示出 了具有蝕刻在PCB上呈矩形的偶極子的天線（根據(jù)該實(shí)施例，巴倫設(shè)