專利名稱：貼片天線元件陣列的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信網絡天線陣列和通信網絡天線裝置的領域。

背景技術：
本發(fā)明涉及無線局域網絡(WLAN)接入點，MiMAX和其他蜂窩通信基站天 線?；谙噜徑尤朦c之間的無線回傳(backhaul)連接的城市區(qū)域WLAN部署已發(fā)展 起來?；貍鬟B接比移動接入工作于更高的頻率范圍(4.9-5.825GHZ對2.4-2.485GHZ)。 WLAN回傳天線通常由許多個具有多天線的扇區(qū)構成。扇區(qū)的典型個數(shù)在3和6之間。 結構是在天線和無線電成本與容量和工作范圍之間的折衷。扇區(qū)化(sectorized)天線陣列可采用極化分集(polarization diversity)，這有利于
增加城市區(qū)域的回傳鏈路可靠性和容量。通常雙極化(dual-polarized)天線被用于所需的 天線。從采用空間分集(定位得相隔至少數(shù)個波長的單獨的天線陣列)和極化分集可得到 的分集增益基本上是相等的?；貍髦械臉O化分集可提高鏈路容量，例如通過使用MIMO 技術。極化敏捷(agile)接入點可將兩個信道用于單個鏈路連接或連接到利用了交替極化 和/或頻率的同波束的多個接入點。另一個可能是以交替極化發(fā)射和接收，從而由于無 需雙工濾波器(duplex filter)而簡化了硬件設計。改進接入點或基站處的接收的另一個可能是利用圓極化(circularly polarized,
CP)天線。這可以減少接入點中的無線電裝置的個數(shù)，且仍然提供不同極化的良好接 收。同完美匹配線性極化(所謂的，垂直發(fā)射和垂直接收極化)相比，CP天線總是呈現(xiàn) 出3dB的低增益。但是，極化失配損耗卻從不高于此且因此可實現(xiàn)具有任意手持式發(fā)射 機極化取向的更好的系統(tǒng)性能。雙極化貼片(patch)天線陣列的扇區(qū)覆蓋通常限制于低于100度。可利用偶極天 線以達到120度的半功率束寬，但是其要求成形的接地面和更高的高度。需要具有寬水 平覆蓋的貼片天線陣列以減少成本敏感的接入點中的無線電裝置的個數(shù)。為了得當?shù)逆溌房缍?link span)和可靠性，回傳連接范圍被LOS貼片損耗和天 線要求所限制以得到高增益。通過垂直疊放天線元件得到高增益?；貍鬟B接的可用頻率范圍在不同標準和國家之間變化，而且可能會有需要被覆 蓋的特定頻帶。例如，4.9-5.825GHZ的頻帶被分為多種用途。在美國，無線回傳連接的 可用范圍為5.25-5.35GHz和5.75-5.825GHz。在歐盟內，可用范圍為5.47-5.725GHz。設計一個具有非常寬的工作帶寬的雙極化單天線元件是困難的。該元件通常必 須在極化之間取折衷，例如，一個主極化覆蓋全部頻帶而其他極化僅覆蓋全部頻帶的一 部分。因此，可能需要一種具有寬角覆蓋同時提供簡單布置的通信網絡天線陣列和天 線裝置。

發(fā)明內容
根據(jù)獨立權利要求的主題可滿足這個要求。通過從屬權利要求描述本發(fā)明的有 利實施例。根據(jù)本發(fā)明的一個示例性方面，提供了一種通信網絡天線陣列，其包括第一貼 片天線元件，第二貼片天線元件，和第三貼片天線元件，其中第一貼片天線適于在第一 方向上極化的電磁輻射的發(fā)射和/或接收，其中第二貼片天線適于在第二方向上極化的 電磁輻射的發(fā)射和/或接收，其中第三貼片天線適于在第三方向上極化的電磁輻射的發(fā) 射和/或接收，其中，與直軸等距地布置該第一、第二和第三貼片天線元件，并且其中 第一方向、第二方向和第三方向與直軸限定出銳角。尤其是，一些或者所有的貼片天線元件可以是單極化天線元件。而且，貼片天 線元件可被布置在單個平面內。例如，每個貼片天線元件可具有基本上平行的第一和第 二主表面，且不同貼片天線元件的第一主表面布置在一個平面內而不同貼片元件的第二 主表面也布置在一個平面內。貼片天線元件的形狀和/或尺寸可以相同或可以不同，例 如具有相同的形狀但是不同的尺寸以致一個貼片天線元件形成另一個貼片天線元件的縮 放形式。尤其是，貼片天線陣列可能包括用于每個貼片天線元件的饋線，其中饋線可以 與或者可以不與貼片天線元件位于相同的平面內。根據(jù)本發(fā)明的一個示例性方面，提出了一種通信網絡天線裝置，其包括多個根 據(jù)本發(fā)明示例性方面的天線陣列。尤其是，多個天線陣列可以沿著相同的直軸布置。優(yōu) 選地，單個貼片天線元件的個數(shù)可能是偶數(shù)，即包括成對的貼片天線元件，其中每對包 括一個適于在第一方向上極化的電磁輻射的貼片天線元件而另一個適于在第二方向上極 化的電磁輻射，其中第一和第二方向可彼此形成60，90或120度的角。當然與上述的角 的一些偏差也將是可能的。因此，三到六個不同的極化是可能的。術語“銳角”可特別表示小于90度的角。特別地，銳角可遠小于90，例如小 于80度。術語“等距”可特別表示一個點到另一個點的距離基本上是一樣的。雖然，由 于制造的差異可能出現(xiàn)距離的小的偏差，但是距離的單調(monotonous)改變可被排除。 尤其是，距離的偏差同距離相比可能是微小的。在一個示例性實施例中，等距可特指幾 個天線元件的中心、對應點或重心可具有與直軸基本上相同的間距。但是，不同的貼片 天線元件可能布置在直軸的不同側，而且甚至可能以在直軸方向上的移位或位移的方式 放置。就是說，天線元件可在直軸的不同側鏡像式(mirrored)布置，例如以樹葉交替布 置在樹干上的方式。通過提供根據(jù)本發(fā)明的一個示例性方面的天線陣列，可以提供一種具有帶寬控 制的傾斜(slanted)極化，其中陣列采用對角線模式而不是基本的貼片模式。而且，可提 供一種小型和緊湊的天線陣列或天線裝置，其包括多個機械上沒有已知的天線陣列復雜 的貼片天線元件。此外，可提供一種在兩個極化方向(例如水平和垂直極化)具有相似 性能的天線裝置。由于根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施例的天線裝置的組裝不太復雜，這樣 的裝置可尤其適于像WLAN或WiMAX應用的簡單應用。另外，可實現(xiàn)提供用于雙極化 或圓極化的天線裝置。當不需要雙極化時，圓極化天線在進一步減少無線電裝置的數(shù)目 方面可能是有利的。而且，可提供用于接收的窄電磁輻射束和用于發(fā)射鏈路的寬束。并且，可簡化波束形成網絡，例如所謂的Butler矩陣，用于在寄生元件的協(xié)助下產生期望 的波束。尤其是，可例如提供兩個極化上的全部4.9-5.825GHZ覆蓋。根據(jù)本發(fā)明一個示例性方面的貼片天線陣列可被用于通信網絡(例如移動通信 網絡)的接入點或基站。本發(fā)明可提供具有窄的和寬的水平束寬的高性能的雙極化或圓 極化天線陣列。該天線陣列可適于包括RF微波和毫米波的寬頻帶。本發(fā)明一個示例性方面的要旨可看作在于提供了一種包括了多個貼片天線元件 的天線裝置。貼片天線元件可具有可以不同方式描述的特定圖案。通常所得到的圖案可被描述為傾斜天線陣列。一個可能的更詳細的描述可以是天線陣列包括至少兩個貼片天線元件，其中第 一貼片天線適于在第一方向上極化的電磁輻射的發(fā)射和/或接收，且其中第二貼片天線 適于在第二方向上極化的電磁輻射的發(fā)射和/或接收。而且，第一方向和第二方向可與 垂直軸(例如垂直于地表面的軸)限定出銳角。例如該銳角可在35度和55度之間的范 圍內，尤其是基本上為45度。倘若貼片天線元件具有矩形的形狀，這可導致類似于稍后 將作描述的圖2中所示布置的布置。當然，天線陣列可包括多于兩個的貼片天線元件， 它們相對于垂直軸布置為與第一和第二貼片天線元件相對應的圖案，這可導致類似于稍 后也將作詳細描述的圖3中所示圖案的圖案。另外，寄生元件可布置在貼片天線元件旁 邊，這可適于成形天線陣列的輻射束。寄生元件可具有與貼片天線元件相同的形狀，且 可布置為與貼片天線元件一樣的圖案但是布置得比貼片天線元件更遠離垂直軸。與圖7 中示出的天線陣列相比，所得到的圖案可能是類似的，這將稍后作詳細描述。另一個可能的描述可以是天線陣列可包括至少兩個具有矩形形狀的貼片天線元 件。貼片天線可相對于垂直軸以鏡像式和位移方式布置以致矩形貼片天線元件的長邊的 主軸彼此相交且形成Z字型(zigzag)圖案。因此，貼片天線元件可以以每對形成一個T的 方式布置。當布置多個這樣的T形布置的貼片天線元件對時，可得到所謂的交織圖案， 其對實現(xiàn)緊湊型天線裝置是適宜的。接下來，描述通信網絡貼片天線陣列的進一步的示例性實施例。但是，這些實 施例也適用于通信網絡貼片天線裝置。根據(jù)貼片天線陣列的另一個示例性實施例，第一和第三方向是相同的。根據(jù)貼片天線陣列的另一個示例性實施例，銳角在25度到65度之間的范圍內。 尤其是，銳角可在35度到55度之間且更特別地為45度或至少為大約45°。但是，應該 注意到上面描述的范圍內包括一些小的偏差，通常是在制造期間產生的。根據(jù)貼片天線陣列的另一個示例性實施例，第一、第二和第三貼片天線元件具 有相同的形狀。尤其是，該形狀可以是矩形，但是天線元件可能相對于直軸是鏡像式 的。此外，形狀或幾何設計可相對于交叉極化隔離被優(yōu)化，例如形狀可適于產生高交叉 極化隔離。這可以通過減小交叉極化面的輻射貼片尺寸做到。根據(jù)貼片天線陣列的另一個示例性實施例，相鄰貼片天線元件布置在直軸的交 替?zhèn)?。尤其是，天線元件可具有相同的形狀但是可相對于直軸是鏡像式的。根據(jù)貼片天線陣列的另一個示例性實施例，相鄰貼片天線元件的偏移(offset)在 相應貼片天線的電磁輻射的自由空間波長的0.2倍到0.4倍之間，其中平行于直軸測量偏 移。尤其是，偏移可為相應貼片天線的電磁輻射的自由空間波長的0.3倍。
尤其是，術語“偏移”可表示一個貼片天線元件的一個點和相鄰貼片天線元件 的對應點之間的偏移。根據(jù)貼片天線陣列的另一個示例性實施例，布置在直軸的相同側的貼片天線元 件的位移在相應貼片天線的電磁輻射的自由空間波長的0.4倍到0.8倍之間，其中平行于 直軸測量位移。尤其是，位移可在相應貼片天線的電磁輻射的自由空間波長的0.5倍到 0.7倍之間且更尤其是為0.6倍。尤其是，術語“位移”可表示布置在直軸同側的一個貼片天線元件的一個點和 后一貼片天線元件的對應點之間的位移。根據(jù)另一示例性實施例，貼片天線陣列進一步包括多個寄生元件，它們布置得 比貼片天線元件更遠離直軸。尤其是，寄生元件可能是貼片寄生元件和/或可能作為貼 片天線元件的饋給元件被放置在同一平面。根據(jù)天線陣列的另一個示例性實施例，寄生元件被成形和布置以成形天線陣列 的輻射束。尤其是，它們可能不被適配和/或被使用以改進天線陣列的阻抗帶寬。提供寄生元件可能為控制天線束寬的適合方法。當采用根據(jù)本發(fā)明的一個示例 性實施例的天線陣列時，由于陣列中的耦合可能不強且商性能雙傾斜極化天線陣列可是 可能的，這樣的控制可能容易實現(xiàn)。根據(jù)貼片天線陣列的另一個示例性實施例，貼片天線元件具有矩形形狀，多個 寄生元件具有與貼片天線元件相同的形狀，并且多個寄生元件布置為與貼片天線元件所 形成的圖案相應的圖案。尤其是，寄生元件可能僅僅具有與貼片天線元件相同的形狀但 是可具有不同的尺寸，即可能具有貼片天線元件的縮放的形狀或形式，或者可能甚至具有 相同的尺寸，即可能具有同樣的形狀和尺寸，以致貼片天線元件的輪廓可能是一樣的。根據(jù)貼片天線陣列的另一個示例性實施例，至少一個貼片天線元件包括導電平 面層，而且導電平面層包括至少一個槽。尤其是，導電平面層可能包括具有至少基本上 H形狀的槽。就是說，導電平面層可能包括兩個平行的槽和垂直于這兩個平行槽且連接 平行槽而形成的一個附加槽。導電平面層可能為具有H形槽的接地板。這樣的H形接 地板可能尤其適于提供基本寬帶鄰近耦合(proximity-coupled)天線。根據(jù)另一個示例性實施例，貼片天線陣列進一步包括饋線和橋接元件，其中橋 接元件橋接槽，并且其中饋線通向橋接元件。根據(jù)貼片天線陣列的另一個示例性實施例，直軸為垂直軸。尤其是，術語垂直 軸可表示相對于地表面垂直的軸。本發(fā)明的示例性方面的概述可看作通過交織單極化天線元件提供了一種緊湊型 雙傾斜(士45° )極化天線陣列。因此，可提供極化敏捷天線，由于可不需要用于兩個極 化的單獨的天線陣列，這可能對實際應用來說不會變得太大?？稍O計單極化天線元件以 致通過幾何設計使它們具有高交叉極化隔離。優(yōu)選的方式可能是減小交叉極化面的輻射 貼片尺寸。這種類型的輻射貼片可能理想地適于傾斜極化，并且元件可相互靠近放置。交織的天線元件應相對于彼此以T結構放置。這可保證天線之間的最小耦合。 示例性元件分離可為在5.4GHz(16.5mm ； λ。= 55.5mm)下的0.3 λ。(自由空間波長)。兩個極化上的天線元件在結構和形狀上可以是相同的，但是對于垂直軸是鏡像 式的。通過將它們在垂直或水平方向疊放，元件可放置在單個線上。但是，最緊湊和良好表現(xiàn)的天線可通過偏移元件以致它們在上面提及的T結構中彼此面對而得到。隨后 將詳細描述的圖3示出了四個這樣的基本雙極化元件的垂直疊放的變型，具有示例性的 0.6 λ ^的位移或分離。實際上，0.5-0.7 λ ^的位移或分離對增益和旁瓣電平可能是最佳 的。 陣列的束寬可通過相對于初級輻射器(primary radiator)將寄生貼片布置在相同的 垂直或水平面或偏移而得到控制。稍后將描述的圖7示出了具有寄生貼片的4元件雙極 化陣列。該陣列可在兩個極化上優(yōu)化為用于120度的水平束寬。通過提供根據(jù)本發(fā)明的一個示例性方面的貼片天線陣列或貼片天線裝置，可能 的是，沒有寄生貼片的基本天線設計可被應用于具有良好電性能和非常小印刷電路板 (PCB)面積的低成本五扇區(qū)天線設計。此外，具有寄生貼片的天線可能對于三扇區(qū)設計 具有非常寬的角覆蓋。而且，來自寬扇區(qū)天線的輻射束可能比根據(jù)現(xiàn)有技術的具有類似 帶寬的雙極化單元件天線所能獲得的具有好的多的對稱性。另外，對稱圖案可使實現(xiàn)圓 極化的使用，這對于根據(jù)現(xiàn)有技術的寬帶單元件天線也許是不可能的。另外圓極化可用 于減少在更低成本接入點中的無線電裝置的數(shù)目。新型天線可能實質上同常規(guī)雙極化貼 片天線尺寸相同，并且可用于升級現(xiàn)有的接入點設計。必須注意參考不同主題描述了本發(fā)明的示例性方面和示例性實施例。尤其是， 參考產品型權利要求描述了一些實施例，而參考方法型權利要求描述了其他實施例。但 是，本領域技術人員將從以上和以下說明中意識到，除非另有說明，除了屬于一種類型 主題的特征的任何組合，與不同主題相關的特征間的任何組合，特別是產品型權利要求 的特征和方法型權利要求的特征之間的任何組合，認為被本申請公開。本發(fā)明的上述的示例性方面和示例性實施例及進一步的方面根據(jù)將在下文描述 的實施例的實例是顯而易見的，且被參考實施例的實例而解釋。在下文中將參考實施例 的實例更加詳細地描述本發(fā)明，但是本發(fā)明不限制于此。


圖1示意性示出了貼片天線元件的層圖。圖2示意性示出了基本雙極化天線單元。圖3示意性示出了基本4單元或8元件雙極化貼片天線陣列。圖4示意性示出了基本4單元或8元件雙極化貼片天線陣列的匹配(前)和隔離 (后)。圖5示意性示出了基本4單元或8元件雙極化貼片天線陣列的_45deg (度)(上) 和+45deg(下)極化下的仿真融圖案。圖6示意性示出了基本4單元或8元件雙極化貼片天線陣列的圓主極化(circular main polarization) E_right(上)和圓交叉極化EJeft (下)上的仿真輻射圖案。圖7示意性示出了具有寄生元件的交織雙傾斜極化陣列。圖8示意性示出了具有寄生的4單元或8元件雙極化貼片天線陣列的匹配(前) 和隔離(后)。圖9示意性示出了具有寄生貼片的4單元或8元件雙極化貼片天線陣列 的_45deg(上)和+45deg(下)極化下的仿真輻射圖案。
圖10示意性示出了具有寄生貼片的4單元或8元件雙極化貼片天線陣列的圓主 極化E_right(上)和圓交叉極化E_left(下)的仿真輻射圖案。
具體實施例方式附圖中的說明是示意性的。相同或類似的元件被標以相同或類似的標號。以下，參考圖1至10，解釋根據(jù)示例性實施例的通信網絡貼片天線陣列的一些
基本原理。圖1示意性示出了貼片天線元件100的層圖。天線元件同饋線和初級輻射器之 間的空氣間隙鄰近耦合?？蛇x寄生貼片布置在初級輻射器的側。尤其是，貼片天線元件 100的橫截面視圖在圖1中示出。貼片天線元件100包括初級輻射器101和寄生貼片102 和103，其均由導電層形成。導電層布置在外殼104中，外殼104在圖1中用陰影線表 示。而且，貼片天線元件100包括多層饋線105，該多層饋線105與初級輻射器101相對 布置且被空氣間隙106與初級輻射器101隔開。同軸連接器107被用于連接到貼片天線 元件100。外殼的可能尺寸也示于圖1。例如，貼片天線元件100可能具有7mm的總厚 度而空氣間隙106可能具有4mm的厚度。圖2示意性示出了包括兩個貼片天線元件的基本雙極化天線單元。尤其是，圖 2示意性示出了兩個貼片天線元件200相對于垂直軸207以傾斜布置而布置。每個貼片 天線元件200包括由導電層或導電片形成并且連接到饋線205的初級輻射器201。如圖1 示出的，饋線205與初級輻射器的導電層被空氣間隙分開，空氣間隙在圖2中以不同的陰 影線表示。另外，每個貼片天線元件200包括形狀像H的槽208。饋線可能具有這樣的 長度以致于其延伸略遠于H-槽。因此，基本雙極化天線單元通過放置彼此靠近的兩個(正交取向的)單極化天線 元件得到，像圖2所示。它們的相互位置可為了最小互耦合而優(yōu)化。尤其是，T結構可 能給出最佳結果。示例性元件偏移或分離210為5.4GHz(16.5mm ； λ ^ = 55.5rmrm)下 的0.3λ。(自由空間波長)。圖3示意性示出了垂直疊放的基本4單元或8元件雙極化貼片天線陣列。該垂 直疊放陣列由4個基本單元組成，如圖2所示。相同極化的相鄰元件的垂直位移311為 0.6 λ0Ο八個貼片天線元件201彼此相同。圖4中，示出了仿真匹配(圖4Α)和隔離圖(圖4Β)。圖4示出在感興趣的頻 帶內匹配優(yōu)于-IOdB而極化隔離優(yōu)于_35dB，而相鄰元件之間的互耦合優(yōu)于_18dB。在圖4A中，線421指示圖3底部處示出且由標記1指示的天線元件之間的匹配。 線422指示由圖3中標記2指示的天線元件之間的匹配。線423指示由圖3中標記3指 示的天線元件之間的匹配。線424指示由圖3中標記4指示的天線元件之間的匹配。線 425指示由圖3中標記5指示的天線元件之間的匹配。線426指示由圖3中標記6指示的 天線元件之間的匹配。線427指示由圖3中標記7指示的天線元件之間的匹配。線428 指示由圖3中標記8指示的天線元件之間的匹配。在圖4B中，線431指示圖3中標記為2和1的天線元件之間的隔離。線432指 示圖3中標記為3和1的天線元件之間的隔離。線433指示圖3中標記為4和2的天線 元件之間的隔離。線434指示圖3中標記為4和3的天線元件之間的匹配。線435指示圖3中標記為6和5的天線元件之間的隔離。線436指示圖3中標記為8和7的天線元 件之間的隔離。應該注意到標記化或編號在圖3中是從下往上的。圖5示意性示出了基本4單元或8元件雙極化貼片天線陣列的_45deg(圖5A)和 +45deg(圖5B)極化下的仿真輻射圖案。尤其是，兩個極化上的仿真輻射圖案(水平和 垂直切口(cut))示于圖5。水平束寬大約為75度。水平切口示出了主波束方向上的頻 率有關的傾斜，其由偏移貼片輻射器造成。峰值增益為13dBi。仿真交叉極化電平未示 出但是低于_20dB。尤其是，在圖5A中，線541對應4.9GHz的頻率和0度的phi (φ)。線542對應
5.13125GHz的頻率和0度的phi。線543對應5.3625GHz的頻率和0度的phi。線544 對應5.59375GHz的頻率和0度的phi。線545對應5.825GHz的頻率和0度的phi。線 546對應4.9GHz的頻率和90度的phi。線547對應5.13125GHz的頻率和90度的phi。 線548對應5.3625GHz的頻率和90度的phi。線549對應5.59375GHz的頻率和90度的 phi。線550對應5.825GHz的頻率和90度的phi。尤其是，在圖5B中，線551對應4.9GHz的頻率和0度的phi。 線552對應 5.13125GHz的頻率和0度的phi。線553對應5.3625GHz的頻率和0度的phi。線554 對應5.59375GHz的頻率和0度的phi。線555對應5.825GHz的頻率和0度的phi。線 556對應4.9GHz的頻率和90度的phi。線557對應5.13125GHz的頻率和90度的phi。 線558對應5.3625GHz的頻率和90度的phi。線559對應5.59375GHz的頻率和90度的 phi。線560對應5.825GHz的頻率和90度的phi。圖6示意性示出了基本4單元或8元件雙極化貼片天線陣列的圓主極化E_ right(圖6A)和圓交叉極化E_left(圖6B)的仿真輻射圖案。仿真交叉極化電平未顯示但 是低于_20dB。通過正交饋給(quadrature feeding)得到的仿真圓極化輻射圖案示于圖6。 圓極化圖案是適宜的，而交叉極化則非常低。尤其是，在圖6A中，線661對應4.9GHz的頻率和0度的phi。 線662對應 5.13125GHz的頻率和0度的phi。線663對應5.3625GHz的頻率和0度的phi。線664 對應5.59375GHz的頻率和0度的phi。線665對應5.825GHz的頻率和0度的phi。線 666對應4.9GHz的頻率和90度的phi。線667對應5.13125GHz的頻率和90度的phi。 線668對應5.3625GHz的頻率和90度的phi。線669對應5.59375GHz的頻率和90度的 phi。線670對應5.825GHz的頻率和90度的phi。尤其是，在圖6B中，線671對應4.9GHz的頻率和0度的phi。線672對應 5.13125GHz的頻率和0度的phi。線673對應5.3625GHz的頻率和0度的phi。線674 對應5.59375GHz的頻率和0度的phi。線675對應5.825GHz的頻率和0度的phi。線 676對應4.9GHz的頻率和90度的phi。線677對應5.13125GHz的頻率和90度的phi。 線678對應5.3625GHz的頻率和90度的phi。線679對應5.59375GHz的頻率和90度的 phi。線680對應5.825GHz的頻率和90度的phi。圖7示意性示出了具有寄生元件712的交織雙傾斜極化裝置700。交織雙傾斜極 化裝置700與圖3中示出的裝置是相同的但是另外包括寄生元件712。寄生元件以與貼片 天線元件701相同的圖案布置，并且布置為形成天線裝置的輻射束。尤其是，寄生元件 具有相同的矩形形狀和相似的尺寸且也布置為T形圖案。寬扇區(qū)覆蓋天線陣列通過使用在初級貼片天線元件周圍小心放置的寄生貼片得到。優(yōu)化結構示于圖7。寄生貼片大致 與初級貼片尺寸相同，并且同初級貼片的距離為33.78mm或中頻帶下的0.6 λ。。圖8示意性示出了具有寄生元件的4單元或8元件雙極化貼片天線陣列的匹配 (圖8Α)和隔離(圖8Β)。尤其是，仿真匹配和隔離圖示于圖8。匹配優(yōu)于-IOdB且隔 離優(yōu)于_27dB，而互耦合低于_17dB。在圖8A中，線821指示圖7底部處示出且由標記1指示的天線元件之間的匹配。 線822指示圖7中標記2指示的天線元件之間的匹配。線823指示圖7中標記3指示的 天線元件之間的匹配。線824指示圖7中標記4指示的天線元件之間的匹配。線825指 示圖7中標記5指示的天線元件之間的匹配。線826指示圖7中標記6指示的天線元件 之間的匹配。線827指示圖7中標記7指示的天線元件之間的匹配。線828指示圖7中 標記8指示的天線元件之間的匹配。在圖8B中，線831指示圖7中標記為2和1的天線元件之間的隔離。線832指 示圖7中標記為3和1的天線元件之間的隔離。線833指示圖7中標記為4和2的天線 元件之間的隔離。線834指示圖7中標記為4和3的天線元件之間的隔離。線835指示 圖7中標記為6和5的天線元件之間的隔離。線836指示圖7中標記為8和7的天線元 件之間的隔離。應該注意到標記化或編號在圖7中是從下往上的。圖9示意性示出了具有寄生貼片的4單元或8元件雙極化貼片天線陣列 的-45deg (圖9A)和+45deg (圖9B)極化下的仿真輻射圖案。兩個極化上的仿真輻射圖案 (水平和垂直切口)示于圖9。中頻帶下的水平束寬大約為117度。峰值增益為12dBi。 仿真交叉極化電平未顯示但是低于_20dB。尤其是，在圖9A中，線941對應4.9GHz的頻率和0度的phi。線942對應 5.13125GHz的頻率和0度的phi。線943對應5.3625GHz的頻率和0度的phi。線944 對應5.59375GHz的頻率和0度的phi。線945對應5.825GHz的頻率和0度的phi。線 946對應4.9GHz的頻率和90度的phi。線947對應5.13125GHz的頻率和90度的phi。 線948對應5.3625GHz的頻率和90度的phi。線949對應5.59375GHz的頻率和90度的 phi。線950對應5.825GHz的頻率和90度的phi。尤其是，在圖9B中，線951對應4.9GHz的頻率和0度的phi。線952對應 5.13125GHz的頻率和0度的phi。線953對應5.3625GHz的頻率和0度的phi。線954 對應5.59375GHz的頻率和0度的phi。線955對應5.825GHz的頻率和0度的phi。線 956對應4.9GHz的頻率和90度的phi。線957對應5.13125GHz的頻率和90度的phi。 線958對應5.3625GHz的頻率和90度的phi。線959對應5.59375GHz的頻率和90度的 phi。線960對應5.825GHz的頻率和90度的phi。圖10示意性示出了具有寄生貼片的4單元或8元件雙極化貼片天線陣列的圓主 極化E_right(圖10A)和圓交叉極化E_left(圖10B)上的仿真輻射圖案。通過正交饋給 得到的仿真圓極化輻射圖示于圖10。圓極化圖是適宜的，而交叉極化則非常低。CP模 式下的束寬降低到大約90度。尤其是，在圖IOA中，線1061對應4.9GHz的頻率和0度的phi。線1062對應 5.13125GHz的頻率和0度的phi。線1063對應5.3625GHz的頻率和0度的phi。線1064 對應5.59375GHz的頻率和0度的phi。線1065對應5.825GHz的頻率和0度的phi。線1066對應4.9GHz的頻率和90度的phi。線1067對應5.13125GHz的頻率和90度的phi。 線1068對應5.3625GHz的頻率和90度的phi。線1069對應5.59375GHz的頻率和90度 的phi。線1070對應5.825GHz的頻率和90度的phi。尤其是，在圖IOB中，線1071對應4.9GHz的頻率和0度的phi。線1072對應 5.13125GHz的頻率和0度的phi。線1073對應5.3625GHz的頻率和0度的phi。線1074 對應5.59375GHz的頻率和0度的phi。線1075對應5.825GHz的頻率和0度的phi。線 1076對應4.9GHz的頻率和90度的phi。線1077對應5.13125GHz的頻率和90度的phi。 線1078對應5.3625GHz的頻率和90度的phi。線1079對應5.59375GHz的頻率和90度 的phi。線1080對應5.825GHz的頻率和90度的phi。應該注意到術語“包括”不排除其他的元件或步驟且“一個”或“一”不排除 多個。關于不同實施例描述的元件還可以組合。還應該注意到權利要求中的標號不應當 解釋成對權利要求范圍的限制。標號列表
100貼片天線元件
101初級輻射器101
102寄生貼片
103寄生貼片
104外殼
105饋線
106空氣間隙
107同軸連接器
200貼片天線元件
201初級輻射器
205饋線
207垂直軸
208槽
210偏移
300貼片天線元件
301初級輻射器
305饋線
307垂直軸
308槽
310偏移
311位移
421指示天線元件之間匹配的線
422指示天線元件之間匹配的線
423指示天線元件之間匹配的線
424指示天線元件之間匹配的線
425指示天線元件之間匹配的線
426指示天線元件之間匹配的線427指示天線元件之間匹配的線428指示天線元件之間匹配的線431指示天線元件之間隔離的線432指示天線元件之間隔離的線433指示天線元件之間隔離的線434指示天線元件之間隔離的線435指示天線元件之間隔離的線436指示天線元件之間隔離的線437指示天線元件之間隔離的線438指示天線元件之間隔離的線5414.9GHz、phi 為 0° 時的-45° 的輻射圖案542 5.13125GHz、phi 為 0° 時的-45° 的輻射圖案543 5.3625GHz、phi 為 0° 時的-45° 的輻射圖案544 5.59375GHz、phi 為 0° 時的-45° 的輻射圖案545 5.825GHz、phi 為 0° 時的-45° 的輻射圖案546 4.9GHz、phi 為 90° 時的-45° 的輻射圖案547 5.13125GHz、phi 為 90° 時的-45° 的輻射圖案548 5.3625GHz、phi 為 90° 時的-45° 的輻射圖案549 5.59375GHz、phi 為 90° 時的-45° 的輻射圖案550 5.825GHz、phi 為 90° 時的-45° 的輻射圖案5514.9GHz、phi 為 0° 時的+45° 的輻射圖案552 5.13125GHz、phi 為 0° 時的+45° 的輻射圖案553 5.3625GHz、phi 為 0° 時的+45° 的輻射圖案554 5.59375GHz、phi 為 0° 時的+45° 的輻射圖案555 5.825GHz、phi 為 0° 時的+45° 的輻射圖案556 4.9GHz、phi 為 90° 時的+45° 的輻射圖案557 5.13125GHz、phi 為 90° 時的+45° 的輻射圖案558 5.3625GHz、phi 為 90° 時的+45° 的輻射圖案559 5.59375GHz、phi 為 90° 時的+45° 的輻射圖案560 5.825GHz、phi 為 90° 時的+45° 的輻射圖案661 Circ.main pol.E_right 4.9GHz 且 phi 為 0° (4.9GHz 且 phi 為 0° 時的圓主極 化 E_right)662 Circ.main pol.E—right 5.13125GHz 且 phi 為 0°663 Circ.main pol.E—right 5.3625GHz 且 phi 為 0°664 Circ.main pol.E—right 5.59375GHz 且 phi 為 0 °655 Circ.main pol.E—right 5.825GHz 且 phi 為 0 °656 Circ.main pol.E一right 4.9GHz 且 phi 為 90 °657 Circ.main pol.E—right 5.13125GHz 且 phi 為 90°
668 Circ.main pol.E_right 5.3625GHz 且 phi 為 90 °669 Circ.main pol.E right 5.59375GHz 且 phi 為 90°670 Circ.main pol.E_right 5.825GHz 且 phi 為 90 °671 Circ.cross pol.E_left4.9GHz 且 phi 為 0° (4.9GHz 且 phi 為 0° 時的圓交叉極 化 E_left)672 Circ.cross pol.EJeft 5.13125GHz 且 phi 為 0°673 Circ.cross pol.EJeft 5.3625GHz 且 phi 為 0°674 Circ.cross pol.EJeft 5.59375GHz 且 phi 為 0°675 Circ.cross pol.EJeft 5.825GHz 且 phi 為 0°676 Circ.cross pol.EJeft 4.9GHz 且 phi 為 90 °677 Circ.cross pol.EJeft 5.13125GHz 且 phi 為 90°678 Circ.cross pol.EJeft 5.3625GHz 且 phi 為 90°679 Circ.cross pol.EJeft 5.59375GHz 且 phi 為 90°680 Circ.cross pol.EJeft 5.825GHz 且 phi 為 90 °700貼片天線元件701初級輻射器705 饋線707垂直軸708 槽709橋接元件710 偏移711 位移712寄生元件821指示天線元件之間匹配的線822指示天線元件之間匹配的線823指示天線元件之間匹配的線824指示天線元件之間匹配的線825指示天線元件之間匹配的線826指示天線元件之間匹配的線827指示天線元件之間匹配的線828指示天線元件之間匹配的線831指示天線元件之間隔離的線832指示天線元件之間隔離的線833指示天線元件之間隔離的線834指示天線元件之間隔離的線835指示天線元件之間隔離的線836指示天線元件之間隔離的線837指示天線元件之間隔離的線838指示天線元件之間隔離的線0184
0185
0186
0187
0188
0189
0190
0191
0192
0193
0194
0195
0196
0197
0198
0199
0200 0201 0202
0203
0204
9414.9GHz、phi為0°時的-45°的輻射圖案
9425.13125GHz、phi為0°時的-45°的輻射圖案
9435.3625GHz、phi為0°時的-45°的輻射圖案
9445.59375GHz、phi為0°時的-45°的輻射圖案
9455.825GHz、phi為0°時的-45°的輻射圖案
9464.9GHz、phi為90°時的-45°的輻射圖案
9475.13125GHz、phi為90°時的-45°的輻射圖案
9485.3625GHz、phi為90°時的-45°的輻射圖案
9495.59375GHz、phi為90°時的-45°的輻射圖案
9505.825GHz、phi為90°時的+45°的輻射圖案 9514.9GHz、phi為0°時的+45°的輻射圖案
9525.13125GHz、phi為0°時的+45°的輻射圖案
9535.3625GHz、phi為0°時的+45°的輻射圖案
9545.59375GHz、phi為0°時的+45°的輻射圖案
9555.825GHz、phi為0°時的+45°的輻射圖案
9564.9GHz、phi為90°時的+45°的輻射圖案
9575.13125GHz、phi為90°時的+45°的輻射圖案
9585.3625GHz、phi為90°時的+45°的輻射圖案
9595.59375GHz、phi為90°時的+45°的輻射圖案
960 5.825GHz、 1061 Circ.main right)
0205]1062Circmain0206]1063Circmain0207]1064 Circmain0208]1055Circmain0209]1056Circmain0210]1057Circmain0211]1068Circmain0212]1069Circmain0213]1070Circmain0214]1071Circcross0215]1072Circcross0216]1073Circcross0217]1074 Circcross0218]1075Circcross0219]1076Circcross0220]1077Circcross0221]1078Circcross
phi為90°時的+45°的輻射圖案 pol.E_right 4.9GHz 且 phi 為 0° (4.9GHz 且 phi 為 0° 時的圓主極
pol.E_right 5.13125GHz 且 phi 為 0° pol.E_right 5.3625GHz 且 phi 為 0° pol.E_right 5.59375GHz 且 phi 為 0° pol.E_right 5.825GHz 且 phi 為 0° pol.E_right 4.9GHz 且 phi 為 90° pol.E_right 5.13125GHz 且 phi 為 90° pol.E_right 5.3625GHz 且 phi 為 9O ° pol.E_right 5.59375GHz 且 phi 為 9O ° pol.E_right 5.825GHz 且 phi 為 9O ° pol.EJeft 4.9GHz 且 phi 為 0° pol.E left 5.13125GHz 且 phi 為 0° pol.EJeft 5.3625GHz 且 phi 為 0° pol.EJeft 5.59375GHz 且 phi 為 0° pol.EJeft 5.825GHz 且 phi 為 0° pol.EJeft 4.9GHz 且 phi 為 90° pol.EJeft 5.13125GHz 且 phi 為 90° pol.EJeft 5.3625GHz 且 phi 為 90°
1079 Circ.cross pol.EJeft 5.59375GHz 且 phi 為 90°1080 Circ.cross pol.E left 5.825GHz 且 phi 為 90 °
權利要求
1.一種通信網絡天線陣列(300)，包括 第一貼片天線元件(301)，第二貼片天線元件(301)， 第三貼片天線元件(301)，其中該第一貼片天線元件(301)適于在第一方向上極化的電磁輻射的發(fā)射和/或接收，其中該第二貼片天線元件(301)適于在第二方向上極化的電磁輻射的發(fā)射和/或接收，其中該第三貼片天線元件(301)適于在第三方向上極化的電磁輻射的發(fā)射和/或接收，其中與直軸(307)等距地布置該第一、第二和第三貼片天線元件(301)，并且 其中該第一方向、第二方向和第三方向與直軸(307)限定出銳角。
2.根據(jù)權利要求1的天線陣列(300)，其中該第一和第三方向是相同的。
3.根據(jù)權利要求1的天線陣列(300)，其中該銳角在25度和65度之間的范圍內。
4.根據(jù)權利要求1的天線陣列(300)，其中該第一、第二和第三貼片天線元件(301) 具有相同的形狀。
5.根據(jù)權利要求1的天線陣列(300)，其中相鄰貼片天線元件(301)布置在直軸(307) 的交替?zhèn)取?br> 6.根據(jù)權利要求5的天線陣列(300)，其中相鄰貼片天線元件(301)的偏移(310)在 相應貼片天線的電磁輻射的自由空間波長的0.2倍到0.4倍之間，其中平行于直軸(307) 測量偏移(310)。
7.根據(jù)權利要求5的天線陣列(300)，其中布置在直軸(307)的相同側的貼片天線元 件(301)的位移(311)在相應貼片天線的電磁輻射的自由空間波長的0.4倍到0.8倍之間， 其中平行于直軸(307)測量位移(311)。
8.根據(jù)權利要求1的天線陣列(700)，進一步包括多個寄生元件(712)，布置得比 貼片天線元件(701)更遠離直軸(707)。
9.根據(jù)權利要求8的天線陣列(700)，其中該寄生元件(712)被成形和布置以成形天 線陣列的輻射束。
10.根據(jù)權利要求8的天線陣列(700)， 其中該貼片天線元件(701)具有矩形形狀，其中該多個寄生元件(712)具有與該貼片天線元件(701)相同的形狀，其中該多個寄生元件(712)被布置成與該貼片天線元件(701)所形成圖案相對應的圖案。
11.根據(jù)權利要求1的天線陣列(300)，其中至少一個該貼片天線元件(301)包括導電平面層， 其中該導電平面層包括至少一個槽(308)。
12.根據(jù)權利要求11的天線陣列，進一步包括饋線(305)，其中該饋線(305)延伸 至該H-槽(308)之上。
13.根據(jù)權利要求1的天線陣列(300)，其中該直軸(307)為垂直軸。
14.一種天線裝置(400)，包括多個根據(jù)權利要求1的天線陣列。
15.—種天線陣列(200)，包括 第一貼片天線元件(201)，以及 第二貼片天線元件(201)，其中該第一貼片天線元件(201)和該第二貼片天線元件(201)根據(jù)圖2中所示布置而布置。
全文摘要
描述了一種通信網絡天線陣列，其包括第一貼片天線元件，第二貼片天線元件和第三貼片天線元件，其中第一貼片天線適于在第一方向上極化的電磁輻射的發(fā)射和/或接收，其中第二貼片天線適于在第二方向上極化的電磁輻射的發(fā)射和/或接收，其中第三貼片天線適于在第三方向上極化的電磁輻射的發(fā)射和/或接收，其中與直軸等距地布置該第一、第二和第三貼片天線元件，并且其中第一方向、第二方向和第三方向與直軸限定出銳角。
文檔編號H01Q21/08GK102017306SQ200980116347
公開日2011年4月13日 申請日期2009年5月5日 優(yōu)先權日2008年5月5日
發(fā)明者J·賽利 申請人:諾基亞西門子通信公司