塞式天線和天線結(jié)構(gòu)件以及與其相關(guān)聯(lián)的天線組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及射頻天線，特別地涉及可在無(wú)線電通信系統(tǒng)中使用的那些射頻天線。
【背景技術(shù)】
[0002]天線是無(wú)線電通信裝置的基本元件。
[0003]無(wú)線電應(yīng)用的發(fā)展和新的電信標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展需要能夠結(jié)合至各種硬件中的天線。
[0004]因此，在尺寸、體積和重量方面具有特別高的性能的天線方案特別地為了旨在用于VHF或者UHF頻率范圍中的應(yīng)用的天線方案而研發(fā)。
[0005]特別地，在這些頻率范圍中，所涉及的波長(zhǎng)是長(zhǎng)的，從而通常導(dǎo)致龐大的天線方案。
[0006]文件GB2 292 638公開了一種由圓柱形介電棒(具有高于5的高相對(duì)介電常數(shù))形成的天線，所述棒被穿孔以便允許電源結(jié)構(gòu)穿過(guò)其中。所述天線包括在所述棒的外表面上的多個(gè)放射元件，所述放射元件在電源和接地面之間并聯(lián)連接。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明提供了一種可易于生產(chǎn)的緊湊的天線方案。
[0008]為了該目的，根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供了一種適合于被設(shè)置在接地面上的天線結(jié)構(gòu)件，所述天線結(jié)構(gòu)件包括:
[0009]三維承載基體，所述三維承載基體由局部穿孔的介電材料制成，并且包括在近端和遠(yuǎn)端之間延伸的外周壁，所述承載基體限定內(nèi)部容腔；
[0010]第一導(dǎo)電圖案，所述第一導(dǎo)電圖案被印刻在所述承載基體的外周壁上，所述第一導(dǎo)電圖案具有下端和上端，所述下端適合于連接至接地面；以及
[0011]第二導(dǎo)電圖案，所述第二導(dǎo)電圖案容納在所述基體的容腔中，所述第二圖案被導(dǎo)電地連接至所述第一圖案的上端。
[0012]以下是所述天線結(jié)構(gòu)件的可以單獨(dú)或者組合地應(yīng)用的其他方面:
[0013]-所述承載基體具有回轉(zhuǎn)圓柱、截頭圓錐、立方體、具有六邊形基部的直立棱柱、截頭棱錐或者具有彎曲輪廓的體積部的形狀；
[0014]-所述第一圖案是導(dǎo)電線或者導(dǎo)電條帶；
[0015]-所述第一圖案被印刻在所述外周壁上，以便盤繞成圍繞所述承載基體的螺旋件；
[0016]-所述第一圖案具有曲折形狀、正弦曲線形狀、由直線和彎曲形狀的組合形成的形狀或者由一個(gè)或多個(gè)不規(guī)則圖案組成的形狀；
[0017]-所述第二圖案被配置成至少部分地封閉所述承載基體的遠(yuǎn)端；
[0018]-所述第二導(dǎo)電圖案具有從以下組中選擇的橫向輪廓(橫剖面)，所述組為:直線、頂帽、成系列的直線、成系列的直線和曲線以及成系列的曲線；
[0019]-所述第二導(dǎo)電圖案包括:具有在下端和上端之間延伸的外周壁的空心部段，所述部段延伸至由所述承載基體限定的內(nèi)部容腔中；以及從所述部段的上端延伸至所述承載基體的遠(yuǎn)端的凸緣;和/或
[0020]-所述第二導(dǎo)電圖案還具有完全關(guān)閉所述部段的下端的底部。
[0021]根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供了一種天線，所述天線包括接地面和根據(jù)本發(fā)明的第一方面并且被設(shè)置在所述接地面之上的天線結(jié)構(gòu)件，所述第一導(dǎo)電圖案的下端被連接至所述接地面。
[0022]本發(fā)明的天線還包括適合于向所述天線結(jié)構(gòu)件供電的激發(fā)探針，所述激發(fā)探針通過(guò)所述激發(fā)探針的中心導(dǎo)體、經(jīng)由在所述外周壁上沿著所述第一導(dǎo)電圖案定位的連接點(diǎn)連接至所述第一導(dǎo)電圖案。
[0023]根據(jù)第三方面，本發(fā)明提供了一種天線陣列，所述天線陣列包括:接地面；多個(gè)相同的、根據(jù)本發(fā)明第一方面的天線結(jié)構(gòu)件；以及激發(fā)探針，所述激發(fā)探針通過(guò)所述激發(fā)探針的中心導(dǎo)體連接至多個(gè)天線結(jié)構(gòu)件中的僅僅一個(gè)天線結(jié)構(gòu)件的第一導(dǎo)電圖案，于是被激發(fā)的所述天線結(jié)構(gòu)件限定所述天線陣列的初級(jí)元件，至少一個(gè)其他的天線結(jié)構(gòu)件限定至少一個(gè)未被直接供電的“無(wú)源”次級(jí)元件。
[0024]以下是本發(fā)明的天線陣列的可以單獨(dú)或者組合地應(yīng)用的其他方面:
[0025]-所述天線陣列包括兩個(gè)天線結(jié)構(gòu)件，所述兩個(gè)天線結(jié)構(gòu)件在所述接地面上并排地設(shè)置并且以小于所述天線陣列的工作波長(zhǎng)λ的一部分(幾分之一)、特別地小于λ/20的距咼分隔開；
[0026]-所述陣列包括在所述接地面上成三角形地設(shè)置的三個(gè)天線結(jié)構(gòu)件;和/或
[0027]-所述陣列包括至少一個(gè)適合于減小所述天線結(jié)構(gòu)件之間的耦合的導(dǎo)電壁，所述導(dǎo)電壁形成所述天線結(jié)構(gòu)件之間的電屏障。
[0028]本發(fā)明具有許多優(yōu)點(diǎn)。
[0029]本發(fā)明的天線的尺寸相對(duì)于信號(hào)的波長(zhǎng)是非常小的(即大約λ/50，或者甚至小于該值)。
[0030]這促進(jìn)了諸如例如在VHF或者UHF頻率范圍中的遠(yuǎn)程讀取應(yīng)用的、在體積和重量上具有非常緊密的約束的任何應(yīng)用中的使用。
[0031]因?yàn)樗鰞蓚€(gè)導(dǎo)電圖案在給定體積中緊密地搭疊，所以本發(fā)明使得能夠獲得用于設(shè)定的工作頻率的極其緊湊的天線或者天線陣列。
[0032]此外，對(duì)于本發(fā)明來(lái)說(shuō)，調(diào)整性能是非常簡(jiǎn)便的。特別地，工作頻率非常易于調(diào)整，因?yàn)樗龉ぷ黝l率是所述第一導(dǎo)電圖案的展開長(zhǎng)度值的以及為所述第二導(dǎo)電圖案所選擇的縱橫比和尺寸的函數(shù)。
[0033]此外，本發(fā)明的天線的失配損耗水平還可以通過(guò)相對(duì)于所述第一圖案的下端(所述端自身被連接至地面)的所述第一圖案上的激發(fā)點(diǎn)的位置的合適選擇來(lái)容易地優(yōu)化。
[0034]此外，對(duì)于本發(fā)明來(lái)說(shuō)，非常易于制造并且低成本的天線方案或者天線陣列能夠獲得。
【附圖說(shuō)明】
[0035]本發(fā)明的其他特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將從純粹是說(shuō)明性和非限制性的并且必須參照附圖來(lái)理解的以下說(shuō)明中變得顯而易見，其中:
[0036]-圖1圖解了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的天線；
[0037]-圖2a、2b、2c、2d、2e、2f和2g圖解了根據(jù)本發(fā)明的天線結(jié)構(gòu)件的承載基體的多個(gè)形狀；
[0038]-圖3a、3b和3c圖解了根據(jù)本發(fā)明的天線結(jié)構(gòu)件的第一導(dǎo)電圖案的多個(gè)形狀；
[0〇39]-圖48、413、4(3、4(1、46、4;1；\48和411圖解了根據(jù)本發(fā)明的天線結(jié)構(gòu)件的第二導(dǎo)電圖案的橫向輪廓(橫剖面)的形狀；
[0040]-圖5a、5b和5c分別圖解了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的天線的立體圖、沿著B-B’剖開的橫截面視圖和側(cè)視圖；
[0041]-圖6圖解了印刻在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的天線結(jié)構(gòu)件的承載基體上的第一導(dǎo)電圖案的立體圖；
[0042]-圖7圖解了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的天線結(jié)構(gòu)件的第二導(dǎo)電圖案的立體圖；
[0043]-圖8圖解了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的天線陣列；
[0044]-圖9圖解了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的天線陣列；以及
[0045]-圖10圖解了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的天線陣列。
[0046]在所有附圖中，類似的元件被標(biāo)注以相同的附圖標(biāo)記。
【具體實(shí)施方式】
[0047]越
[0048]參照?qǐng)D1，根據(jù)本發(fā)明的天線A包括天線結(jié)構(gòu)件Ai和接地面(地面)M，所述天線結(jié)構(gòu)件被設(shè)置(安置)在接地面M之上(上方)。天線結(jié)構(gòu)件Ai包括:三維承載基體S、第一導(dǎo)電圖案Ml和第二導(dǎo)電圖案M2，所述三維承載基體S由局部(部分)穿孔的介電材料制成。
[0049]局部穿孔的基體S包括在近端S2和遠(yuǎn)端S3之間延伸的外周側(cè)壁SI。此外，承載基體S限定可以以介電材料部分地填充的內(nèi)部容腔S4。因而，內(nèi)部容腔S4被外周壁SI包圍。
[0050]承載基體S可以由其電特性優(yōu)選地非常近似于空氣的電特性、或者實(shí)際上簡(jiǎn)單地說(shuō)非常近似于空氣的諸如塑料或者泡沫塑料的介電材料制成。特別地，承載基體S的相對(duì)介電常數(shù)優(yōu)選接近于1、即處于I和1.5之間。
[0051 ]第一圖案Ml被印刻(印接或印制)在承載基體S的外周側(cè)壁SI上并且具有下端Ei