專利名稱：雙極化天線的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種雙極化天線。
背景技術：
通常所用的一種雙極化天線在美國專利US-A-6072439中有其記述。在一列六個十字形偶極子輻射元件的相對兩側上設置一對側壁。在一個實施例中該側壁的橫截面呈“C”字形，且具有形成繞射圖形的邊緣，該繞射圖形可使射束寬度較無邊緣的類似天線提高將近10度。在另一個實施例中側壁的橫截面呈“L”字形，且可使射束寬度較無邊緣的類似天線減窄3dB。在沿該列偶極子輻射元件長度方向的中間設置有單個附加分隔元件。
另一種天線結構記述在美國專利US-A-5952983中。它有一列三個十字形偶極子輻射元件，且在二個輻射元件間有一個附加分隔元件。在一種結構中，附加分隔元件是插入到沿一個不導電支承的頂邊形成的槽中的，該支承橫向穿過陣列并固定于后平面。在另一種結構中，附加分隔元件是由多對桿形支承來支撐和架高的。
在美國專利US-A-5940044中，呈分隔板形式的導電材料分隔元件設置在每個偶極子子陣列之間。這些分隔板通過合宜的固定件與后板相連接。
在美國專利US-A-6028563中，描述了各種不同的分隔裝置，包括設置在蝴蝶結形輻射組件之間的分隔架或桿；沿蝴蝶結形組件側邊設置的分隔條；設置在復蓋該蝴蝶結形組件的天線罩中或其上的桿子或線材；設置在蝴蝶結形組件偶極子的正、負極臂之間的分隔帶；或者上述的一種或多種裝置的組合。
本發明的目的在于提供另一種含有側壁和一個或多個分隔元件的天線結構。
發明內容
本發明提供一種雙極化天線，它包括一個或多個輻射元件；一對設置在該輻射元件相對兩側的側壁；以及一個或多個導電的分隔元件，每個分隔元件至少部分地由一個或二個側壁來支承。
本發明還提供另一種支承分隔元件的方法。與上面所述的現有技術不同，這些現有技術采用后平面來支承分隔元件，而本發明采用側壁來完全或至少部分地支承分隔元件。
側壁可改變天線的射束寬度(與無側壁的類似天線相比較)，而分隔板可使天線的二個極化端口之間的隔離得以改善。
與要用單獨的部件來支承分隔元件的美國專利US-A-592983相比，通過采用側壁來支承分隔元件可減少零部件的個數。
在分隔元件和側壁之間可有一連續的導電連接。例如，分隔板可以焊到一個或二個側壁上，或者，也可以將分隔元件及其支承側壁用導電材料做成一個整體。不過，采用導電連接會帶來的問題是在某些場合在分隔元件及其支承側壁之間的連接處會產生互調畸變。因此，在某些實施例中在分隔元件及其支承側壁之間設置一絕緣件。該絕緣件可以是一帶條，也可以是一個諸如穿過支承側壁的小孔的鉚釘之類的元件。
較佳地，該天線包括一個或多個輻射元件，每個輻射元件具有第1和第2相對側以及第3和第4相對側；以及三個或多個導電的分隔元件，其中，側壁和分隔元件設置成每個輻射元件的第1側朝著側壁、第2側朝著側壁、第3側朝著分隔元件以及第4側朝著分隔元件。
這就提供了一個比美國專利US-A-6072439中的結構更為對稱的結構。我們已經發現，此增加了的對稱性改善了天線二個極化端口之間的隔離。
最少要有三個分隔元件-一個在輻射元件之間以及在二端的每端處各一個(也就是說，這是在只設有二個輻射元件的情況中)。在更一般的情況中(也就是說，設有n個輻射元件時)通常要設置n+1個分隔元件(盡管在某些結構中可能只要n-1個，此時在二端的每端處的分隔元件可予省去)。
通常，輻射元件設置在平面反射器之前。該分隔元件可以部分地由反射器來支承(直接支承或通過一絕緣件)，或者也可以完全由一個或二個側壁來支承。
分隔元件也可以僅由一個側壁來支承。在這種情況下，該分隔元件通常做成一基本為矩形的突片。該元件最好向內，也就是說，該元件與其支承側壁的內表面成小于180°之角。
或者，該分隔元件也可以由二個側壁來支承。
在一個實施例中，至少有一個分隔元件包括一其橫截面為基本圓形的桿子。在另一個實施例中，至少有一個分隔元件包括一可與后反射器和二側壁相連接的壁。在又一個實施例中，至少有一個分隔元件包括一其橫截面為基本方形的帶條。
在一個實施例中，分隔元件做成在二個側壁之間具有一凸脊或凹槽。較佳地，該凸脊或凹槽系由一金屬帶條彎折而成。
輻射元件可以是偶極子，如美國專利US-A-5952983中所述。不過，采用偶極子會帶來的問題是它們相對較高，因此，分隔件要裝成離開后反射器有一段距離。由于這個原因，在美國專利US-A-595283中，將分隔桿安裝在桿支承上。因此，較佳的是這些輻射元件是蓋板(patch)。蓋板通常具有比偶極子低的外形，因此能用側壁將分隔板安裝在一個較低的位置上。
通常，側壁是基本連續的(也就是說，在其上沒有縫槽或開孔)。
通常，設置側壁用以影響天線的水平射束寬度，例如，提供一個65°的水平射束寬度。
通常設置多個輻射元件，例如8個。可設置一個或多個相位變換器，用以在元件間生成相對相位差，例如，用以控制與移動裝置通訊用的蜂窩狀通訊系統中的射束翻平。
可以將分隔元件置于相鄰的輻射元件之間，和/或與相應的輻射元件對齊。
以下將結合附圖來闡述本發明的三個實施例，這些附圖如下所述。
附圖的簡要說明
圖1是一天線的等軸的立體分解圖。
圖2是圖1所示的蓋板座組件的等軸的立體圖。
圖2a是蓋板座組件的平面圖。
圖3是蓋板座組件的一個端部的放大的等軸的立體圖。
圖4是三塊蓋板的平面圖。
圖5是圖4中沿A-A線剖切的截面圖。
圖6是另一個蓋板座組件的等軸的立體圖。
圖7是圖6的蓋板座組件的一個端部的放大的等軸的立體圖。
圖8是圖6的二塊蓋板的平面圖。
圖9是圖8中沿B-B線剖切的截面圖。
圖10是圖9所示的蓋板座組件的一個角部的放大的示意的截面圖。
圖11是另一個蓋板座組件的截面圖，它顯示了一帶條分隔元件。
本發明的實施例參照圖1-5所示的第1實施例，系一個包括蓋板座組件2的天線組件1，該蓋板座組件包括一列蓋板輻射元件(詳細示于圖2-5)；一通過螺釘或其他固定裝置固定到蓋板座組件2上的輔助支座3；一通過雙面膠帶5、6固定到輔助支座3上的天線罩4；以及一對蓋住該組件之兩端的端部罩蓋7、8。在使用時，該組件1是安裝在帶有一列垂向的輻射元件的天線桿上的。
參見圖2-5，蓋板座組件2包括一個由一鋁平板折疊而成、以形成一后反射器10、左側壁11、右側壁12及端壁13的支座。8個蓋板輻射元件安裝在反射器10的單一條直線上。這些元件都是相同的，其中之一的橫截面示于圖5。通過一雙面膠帶層(未圖示)將一方形頂蓋板20(它可以是黃銅或其他導電材料的)安裝到一絕緣泡沫材料的底座21上。通過另一雙面膠帶層(未圖示)將底座21固定到一方形的黃銅制的底蓋板22上。用粘接劑(未圖示)將一印刷電路板(PCB)27固定到反射器10的背面。該后反射器10具有4個孔23-26，其部分示于圖4的平面圖中，而印刷電路板27也有4個與孔23-26對準的孔(未圖示)。底蓋板22具有4根穿過孔23-26的饋送桿。2根饋送桿在圖5中以標號28、29表示。這些桿子具有穿通至印刷電路板27之反面的連接片(連接片30，31中的二片示于圖5中)，并通過焊接(未圖示)與印刷電路板27背面側上印刷的饋送線(未圖示)相連接。饋送線也與一組安裝在蓋板座組件后背的相位變換器(其部分示于圖1)相連接。相位變換器產生提供給輻射元件的信號之間的相位差，用以控制天線射束的翻平。
側壁11、12各支承8個矩形突片，這些突片各自與相應的蓋板輻射元件的中心對準。突片40、41中的二個的橫截面示于圖5。突片40、41是通過與側壁11、12同樣材料的片材折疊而形成的，它用作為分隔元件。突片40、41與側壁11、12的內表面成90°。
8個附加的分隔元件吊掛在側壁11、12之間。這些元件中的一個詳細地示于圖5中。一對塑料絕緣墊42、43承載著由鋁或其他導電材料做成的柱形桿44。每個絕緣墊42、43具有穿過側壁11、12上的孔的突頭45、46。如圖4所示，這些桿將相鄰的蓋板輻射元件的中心的連線對半分開。
在另一個實施例(未圖示)中，可用一帶有與反射器10相平行之平面的平帶條來代替。可將這些帶條焊到側壁11、12上，或者采用絕緣件來使之與側壁絕緣。
圖6-9表示另一種蓋板座組件。對與圖1-5中的諸部分相當的諸部分標以同樣的標號。桿子系用另一種分隔元件來代替，這些分隔元件中的一種詳細地示于圖7-9上。該元件系通過將一黃銅片折疊而形成一與反射器10和側壁11、12相垂直的壁51、一對與側壁11、12平行的側壁52、53(標在圖9中)以及與后反射器10平行的后壁54。該元件系通過一穿過后壁54、反射器10和印刷電路板27的塑料絕緣鉚釘55、一穿過側壁52和側壁11的塑料絕緣鉚釘56以及一穿過側壁53和側壁12的塑料絕緣鉚釘57而固定到座上的。
鋁片在折疊形成反射器10和側壁11、12之前先用粉末噴涂方法噴涂一層電氣絕緣層60(如圖10所示，但圖并不按比例)。還將單面電氣絕緣帶的帶條固接于側壁52、53和后壁54上。圖10中示出了二帶條61、62。該帶條和粉層可防止這些壁52、53、54和座之間的直接電氣接通。
在另一種結構(未圖示)中，可不需要有反射器10和側壁11、12的粉末噴涂。
圖11中示出了另一種分隔元件。將一平的金屬帶70向上彎折以在其中心形成凸脊71，并用穿過絕緣夾74、75的塑料鉚釘72、73將其兩側固接于側壁11、12。
在另一種結構(未圖示)中，可將帶條70向下彎折以在其中心形成凹槽。
在使用時天線是垂向安裝在蜂窩狀通訊基站上。蓋板輻射元件發送并接收通過相應的極化端口(未圖示)送入或發出的+45°和-45°極化的信號。側壁11、12將天線的-3dB射束寬度減小到大約65°。該天線通常工作在諸如1710-1880MHz、1750-1990MHz或1900-2170MHz的蜂窩狀通訊頻帶上，但也完全可以用于在400-3000MHz之間的任意頻帶上。
通過位于輻射元件之間的分隔元件以及通過安裝在側壁上的突片可以改善不同極化端口之間的隔離。還發現在某些場合通過在陣列頂部和底部的分隔元件(即通過示于圖2和2a的桿14和端壁13或通過示于圖6的壁70和端壁13)可以改善隔離。
如圖4和8所示，每個輻射元件的左側和右側朝著一側壁，而其上側和下側朝著一分隔元件。由該天線陣列發送的線性極化+45°和-45°的電磁波具有等幅的水平分量。把結構設計成對稱的以用來保持均勻性，該均勻性使隔離得以改善。通過確保側壁11、12和分隔元件都與輻射元件保持等間距(形成為方形結構)可進一步提高對稱性。
我們發現，分隔元件50的側壁52、53和座的側壁11、12之間的間隙對于天線的運作是至關重要的。此間隙可通過確當地選擇粉末噴涂層60和帶條61、62的厚度來精確控制。我們還發現在第1實施例中的桿子并不必須離側壁那么近，因此，還可通過絕緣墊42、43來加大間距。圖1-6的結構并不要求有粉末噴涂層來防止它與桿子直接電氣連通。
上述的說明是對其給定的總體或元件而言的，但其他相當的情況也應包括在本發明的范圍之中。
盡管不通過例子來闡述了本發明，但還應理解的是，在不脫離所附權利要求書所限定的本發明的實質和范圍內還可以有許多改進和/或變化。
權利要求
1.一種雙極化天線，它包括一個或多個輻射元件；一對設置在該輻射元件相對兩側的側壁；以及一個或多個導電的分隔元件，每個分隔元件至少部分地由一個或二個側壁來支承。
2.如權利要求1所述的天線，其特征在于，至少一個分隔元件系僅由一個側壁支承。
3.如權利要求2所述的天線，其特征在于，分隔元件是一個基本矩形的突片。
4.如權利要求2或3所述的天線，其特征在于，分隔元件與其支承側壁的內表面的夾角小于180°。
5.如上述任一權利要求所述的天線，其特征在于，至少一個分隔元件系與其支承側壁做成為一個整體。
6.如上述任一權利要求所述的天線，其特征在于，至少一個分隔元件系與其支承側壁的內表面的夾角在80°-100°之間。
7.如上述任一權利要求所述的天線，其特征在于，至少一個分隔元件系由二個側壁來支承的。
8.如上述任一權利要求所述的天線，其特征在于，還包括一個設置在分隔元件及其支承側壁之間的絕緣元件。
9.如權利要求8所述的天線，其特征在于，絕緣元件穿過形成在支承側壁上的一個孔。
10.如上述任一權利要求所述的天線，其特征在于，還包括二個或多個輻射元件，每個輻射元件具有第1和第2相對側以及第3和第4相對側；以及三個或多個分隔元件，其中，側壁和分隔元件設置成每個輻射元件的第1側朝著側壁、第2側朝著側壁、第3側朝著分隔元件以及第4側朝著分隔元件。
11.如上述任一權利要求所述的天線，其特征在于，至少一個分隔元件包括一根基本上為圓形截面的桿子。
12.如上述任一權利要求所述的天線，其特征在于，至少一個分隔元件系完全由一個或二側壁支承。
13.如上述任一權利要求所述的天線，其特征在于，側壁和輻射元件設置在平面反射器之前。
14.如上述任一權利要求所述的天線，其特征在于，至少一個分隔元件包括一壁。
15.如權利要求13所述的天線，其特征在于，該壁的第1側與平面反射器相連接、第2側與一側壁相連接、以及第3側與另一個側壁相連接。
16.如上述任一權利要求所述的天線，其特征在于，該輻射元件或每個輻射元件是一塊蓋板。
17.如上述任一權利要求所述的天線，其特征在于，側壁為基本上連續的。
18.如上述任一權利要求所述的天線，其特征在于，它包括多個輻射元件。
19.如權利要求18所述的天線，其特征在于，它還包括一個或多個用來在二個或多個輻射元件之間生成相對相位差的相位變換器。
20.如權利要求18或19所述的天線，其特征在于，至少一個分隔元件設置在相鄰的輻射元件之間。
21.如上述任一權利要求所述的天線，其特征在于，至少一個分隔元件與相應的輻射元件對齊。
22.如上述任一權利要求所述的天線，其特征在于，至少一個分隔元件做成在二個側壁之間有凸脊或凹槽。
全文摘要
本發明提供一種雙極化天線，它包括一個或多個輻射元件(20)；一對設置在該輻射元件相對兩側的側壁(11，12)；以及一個或多個導電的分隔元件(44、51、70、40、41)，每個分隔元件至少部分地由一個或二個側壁來支承。
文檔編號H01Q1/00GK1481596SQ01820718
公開日2004年3月10日 申請日期2001年12月20日 優先權日2000年12月21日
發明者P·E·查德威克, M·M·E·埃勒恩, P·B·格雷厄姆, A·G·羅伯茨, E 埃勒恩, P E 查德威克, 格雷厄姆, 羅伯茨 申請人:安德魯公司