圓極化貼片天線、天線陣列以及包括這種天線和陣列的設(shè)備的制作方法
【專利摘要】為了在無線網(wǎng)絡(luò)中使用，一種用于無線網(wǎng)絡(luò)中的裝置包括：天線，包括具有兩個被截短的相對角的第一貼片元件，以及連接到第一貼片元件的第一側(cè)并且被配置為向第一貼片元件饋電的第一微帶線。所述第一微帶線與第一貼片元件的第一側(cè)大體上形成45°的角度。所述天線還包括具有兩個被截短的相對角的第二貼片元件，以及連接到第二貼片元件的一側(cè)的第二微帶線。所述第二微帶線能夠與第二貼片元件的所述一側(cè)大體上形成45°的角度。所述貼片元件可以級聯(lián)并且形成天線陣列。一個貼片元件可以表示主貼片元件，并且另一貼片元件可以表示寄生貼片元件。
【專利說明】圓極化貼片天線、天線陣列以及包括這種天線和陣列的設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]此公開一般涉及無線通信。更具體地，此公開涉及圓極化貼片天線(patchantenna)、天線陣列以及包括這種天線和陣列的設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]貼片天線常規(guī)地用于發(fā)送和接收無線信號的各種設(shè)備中。貼片天線典型地包括傳導(dǎo)材料的扁矩形“貼片”，其與較大的傳導(dǎo)“接地面”分離。貼片天線常常具有低剖面和低成本，并且貼片天線與印刷電路板(PCB)制造工藝高度兼容。因為這些及其他原因，貼片天線已經(jīng)在商業(yè)和軍事應(yīng)用中使用了數(shù)十年。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]解決方案
[0004]此公開提供圓極化貼片天線、天線陣列以及包括這種天線和陣列的設(shè)備。
[0005]在第一實施例中，用在無線網(wǎng)絡(luò)中的裝置包括天線，該天線具有(i)具有被截短的兩個相對角的第一貼片元件，以及(ii)連接到第一貼片元件的第一側(cè)并且被配置為向第一貼片元件饋電的微帶線。第一微帶線與第一貼片元件的第一側(cè)大體上形成45°的角度。
[0006]在第二實施例中，系統(tǒng)包括天線，該天線具有(i)具有被截短的兩個相對角的第一貼片元件，以及(ii)連接到第一貼片元件的第一側(cè)并且被配置為向第一貼片元件饋電的第一微帶線。該系統(tǒng)還包括被配置為經(jīng)由天線以無線方式通信的收發(fā)器。該第一微帶線與第一貼片元件的第一側(cè)大體上形成45°的角度。
[0007]在第三實施例中，方法包括使用天線發(fā)送輸出的無線信號和/或接收輸入的無線信號。所述天線包括(i)具有兩個被截短的相對角的第一貼片元件，以及(ii)連接到第一貼片元件的第一側(cè)并且被配置為向第一貼片元件饋電的第一微帶線。所述第一微帶線與第一貼片元件的第一側(cè)大體上形成45°的角度。
[0008]從以下附圖、描述和權(quán)利要求中，其他技術(shù)特征對本領(lǐng)域技術(shù)人員可以是明顯的。
[0009]在下面做出發(fā)明的詳細說明之前，有益地是闡明遍及此專利文獻使用的特定詞匯的定義:術(shù)語“包括”和“包含”以及其派生詞意味著包括而不是限制。術(shù)語“或”是廣泛的，意味著和/或。短語“與...相關(guān)聯(lián)”以及其派生詞，可以指的是包括，包括在之內(nèi)，與...互連，包含，被包容在...之內(nèi)，連接到或與...連接，耦接到或與...耦接，可與...通信，與...合作，交錯，并列，鄰近于，綁定到...或與...綁定，具有，具有...的性質(zhì)，等等。術(shù)語“控制器”意味著任一設(shè)備、系統(tǒng)或控制至少一個操作的其部分。控制器可以實現(xiàn)在硬件或?qū)崿F(xiàn)在硬件和固件和/或軟件的組合中。應(yīng)該注意到，與任一特定控制器相相關(guān)聯(lián)的功能可以本地地或遠程地集中或分布。當與項目列表一起使用時，短語“至少一個”意味著可以使用列表項中的一個或多個的不同組合，并且可以僅需要列表中的一個項。例如，“A、B并且C中的至少一個”包括以下組合中的任何一個:A、B、C、A和B，A并且C、B和C以及A和B和C。提供特定其他詞匯和短語的定義以用于本專利文件的通篇文檔，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，即便不是在大多數(shù)情況下，那么在許多情況下，這些定義也適用于現(xiàn)有的以及將來的對這些所定義詞匯和短語的使用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]為了更全面地理解本公開，現(xiàn)提供結(jié)合附圖的以下描述，附圖中相同的附圖標記代表相同的部件:
[0011]圖1示出根據(jù)本公開的示例無線網(wǎng)絡(luò)；
[0012]圖2示出根據(jù)本公開的示例演進節(jié)點B(eNodeB)；
[0013]圖3不出根據(jù)本公開的不例用戶設(shè)備；
[0014]圖4到圖41示出根據(jù)本公開的使用成角度的饋線的示例圓極化貼片天線和天線陣列；以及
[0015]圖42A到圖56示出根據(jù)本公開的使用串聯(lián)饋線的示例圓極化貼片天線以及天線陣列。
具體實施例
[0016]下面討論的圖1到圖56以及在本發(fā)明專利文件中用來描述本發(fā)明原理的各種實施例僅僅是示例性的，不應(yīng)以限制本發(fā)明發(fā)明范圍的方式進行解釋。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以在任何類型的適當布置的設(shè)備或系統(tǒng)中實現(xiàn)本發(fā)明的原理。
[0017]圖1示出根據(jù)本公開的示例無線網(wǎng)絡(luò)100。如圖1中所示，無線網(wǎng)絡(luò)100包括演進節(jié)點 B(eNB) 101、eNB 102 和 eNB 103。eNB 101 與 eNB 102 和 eNB 103 通信。eNB 101 還與諸如互聯(lián)網(wǎng)、專有IP網(wǎng)絡(luò)、或其他數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之類的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(IP)網(wǎng)絡(luò)130通信。在本示例中，eNB 102和eNB 103能夠經(jīng)由eNB 101接入IP網(wǎng)絡(luò)130。
[0018]eNB 102向eNB 102的覆蓋區(qū)域120之內(nèi)的用戶設(shè)備(UE)提供(經(jīng)由eNB 101)到IP網(wǎng)絡(luò)130的無線寬帶接入。這里的UE包括UE 111，其可以位于小型企業(yè)中；UE 112，其可以位于公司中；UE 113，其可以位于WiFi熱點中；UE 114，其可以位于第一住宅中；UE115，其可以位于第二住宅中;以及UE 116，其可以是移動設(shè)備(諸如蜂窩電話、無線膝上型計算機、無線個人數(shù)字助理)。UE 111-116中的每一個可以表示移動設(shè)備或固定設(shè)備。eNB103向eNB 103的覆蓋區(qū)域125之內(nèi)的UE提供(經(jīng)由eNB 101)到IP網(wǎng)絡(luò)130的無線寬帶接入。這里的UE包括UE 115和UE 116。在一些實施例中，eNB 101-103中的一個或多個可以使用LTE或LTE-A技術(shù)相互通信并與UE 111-116通信。
[0019]虛線示出覆蓋區(qū)域120和125的近似范圍，其僅出于例示和說明的目的而被示出為近似圓。取決于像eNB的配置以及與自然和人工障礙相關(guān)聯(lián)的無線電環(huán)境中的變化這樣的因素，覆蓋區(qū)域120和125可以具有其他的形狀，包括不規(guī)則的形狀。
[0020]取決于網(wǎng)絡(luò)類型，其他公知術(shù)語，諸如“基站”或“接入點”，可以被用來代替用于組件101-103中的每一個的“演進節(jié)點B”或“eNB”。為了方便起見，本文中使用術(shù)語“演進節(jié)點B”和“eNB”以指示提供到遠程無線設(shè)備的無線接入的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施組件。同時，取決于網(wǎng)絡(luò)類型，其他公知術(shù)語，諸如“移動站”(MS)、“用戶站(SS)、“遠程終端”(RT)、“無線終端”(WT)和“用戶裝置”，可以被用來代替用于組件111-116中的每一個的“用戶設(shè)備”或“UE”。為了方便起見，此處使用術(shù)語“用戶設(shè)備”和“UE”來指示以無線方式接入eNB的遠程無線設(shè)備，不管該UE是移動設(shè)備(例如，蜂窩電話)還是通常認為的固定設(shè)備(例如，臺式計算機或自動販售機等)。
[0021]如下面更詳細地描述的，每個eNB 101-103和/或每個UE 111-116可以包括至少一個圓極化(CP)貼片天線?？梢允褂脝蝹€貼片天線，或可以使用多個貼片天線(諸如在陣列中)。這些貼片天線可以支持寬帶、單層、單饋電、高效天線解決方案。這些貼片天線還非常適合于低成本的毫米波(MMW)相位掃描陣列?？梢酝耆コ哂喾答伨W(wǎng)絡(luò)(雖然這不是必要的)，并且可以利用單層印刷電路板(PCB)制造技術(shù)制造整個天線或陣列。與傳統(tǒng)的CP貼片天線解決方案相比，如下所述的天線和陣列對于民用產(chǎn)品或其他產(chǎn)品更實用，諸如其中期望或需要相位掃描的那些產(chǎn)品。
[0022]雖然圖1示出無線網(wǎng)絡(luò)100的一個示例，但是可以對圖1做出多種改變。例如，網(wǎng)絡(luò)100可以以任何合適的排列包括任何數(shù)量的eNB和任何數(shù)量的UE。此外，eNB 101可以直接與任何數(shù)量的UE通信并且向那些UE提供到網(wǎng)絡(luò)130的無線寬帶接入。進一步，eNB101可以提供到其他或額外的外部網(wǎng)絡(luò)(諸如外部電話網(wǎng))的接入。另外，無線網(wǎng)絡(luò)100的組成和排列僅作為圖解之用。如下所述的天線和天線陣列可被用于參加無線通信的任何其他合適的設(shè)備或系統(tǒng)。
[0023]圖2示出根據(jù)本公開的示例eNodeB 101。相同或類似結(jié)構(gòu)可被用于圖1的eNB102-103。如圖2中所示，eNB 101包括基站控制器(BSC) 210和一個或多個基站收發(fā)器子系統(tǒng)(BTS) 220。BSC 210管理eNB 101的資源，包括BTS 220。每個BTS 220包括BTS控制器225、信道控制器235、收發(fā)器接口(IF) 245、RF收發(fā)器250和天線陣列255。信道控制器235包括多個信道元件240。每個BTS 220還可以包括切換控制器260和存儲器270，不過這些組件可以位于BTS 220外部。
[0024]BTS控制器225包括能夠運行與BSC 210通信的操作程序的處理電路和存儲器，并且控制BTS 220的整體操作。在正常情況下，BTS控制器225指導(dǎo)信道控制器235的操作，其中信道元件240沿前向信道和反向信道執(zhí)行雙向通信。收發(fā)器IF 245在信道控制器240和RF收發(fā)器250之間傳送雙向信道信號。RF收發(fā)器250 (其可以表示集成的或單獨的發(fā)送器和接收器單元)經(jīng)由天線陣列255發(fā)送和接收無線信號。天線陣列255從RF收發(fā)器250向eNB 101的覆蓋區(qū)域中的UE發(fā)送前向信道信號。天線陣列255還向收發(fā)器250發(fā)出從eNB 101的覆蓋區(qū)域中的UE接收到的反向信道信號。
[0025]如下所述，eNB 101的天線陣列255包括至少一個CP貼片天線。尤其，天線陣列255可以支持包括掃描天線的MMW天線的使用。此外，可以使用標準PCB制造技術(shù)制造天線陣列255。
[0026]雖然圖2示出eNB 101的一個示例，但是可以對圖2做出多種改變。例如，圖2中的多個組件可以被組合、進一步細分、或被省略，并且可以根據(jù)特定需要添加額外的組件。此外，雖然圖2示出eNB 101作為基站操作，但是eNB可以被配置為作為其他類型的設(shè)備(諸如接入點)操作。
[0027]圖3示出根據(jù)本公開的示例UE 116。相同或類似結(jié)構(gòu)可被用于圖1的UE111-116。如圖3中所示，UE 116包括天線305、RF收發(fā)器310、發(fā)射(TX)處理電路315、麥克風320和接收(RX)處理電路325。UE 116還包括揚聲器330、主處理器340、輸入/輸出(I/O)接口 345、鍵區(qū)350、顯示器355和存儲器360。存儲器360包括基本操作系統(tǒng)(OS)程序361和一個或多個應(yīng)用362。應(yīng)用362可以支持多種功能，諸如語音通信、網(wǎng)絡(luò)瀏覽、生產(chǎn)型應(yīng)用(productivity applicat1n)以及游戲。
[0028]RF收發(fā)器310從天線305接收通過eNB發(fā)送的傳入RF信號。RF收發(fā)器310下轉(zhuǎn)換輸入的RF信號以生成中頻(IF)或基帶信號。IF或基帶信號被發(fā)出給RX處理電路325，其生成經(jīng)處理的基帶信號(諸如通過對基帶或中頻信號進行濾波、解碼、和/或數(shù)字化)。例如，RX處理電路325可以將經(jīng)處理的基帶信號發(fā)送給揚聲器330 (諸如，語音數(shù)據(jù))或主處理器340 (諸如，網(wǎng)絡(luò)瀏覽數(shù)據(jù))以用于進一步處理。
[0029]TX處理電路315從麥克風320接收模擬或數(shù)字話音數(shù)據(jù)或從主處理器340接收其他輸出的基帶數(shù)據(jù)(例如，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、電子郵件數(shù)據(jù)、交互式視頻游戲數(shù)據(jù))。TX處理電路315編碼、多路復(fù)用、和/或數(shù)字化輸出的基帶數(shù)據(jù)以生成經(jīng)處理的基帶或IF信號。RF收發(fā)器310從TX處理電路315接收輸出的經(jīng)處理的基帶或IF信號，并且將基帶或IF信號上轉(zhuǎn)換為經(jīng)由天線305發(fā)射的RF信號。
[0030]主處理器340運行基本OS程序361以便控制UE 116的整體操作。例如，主處理器340可以根據(jù)公知原理控制通過RF收發(fā)器310、RX處理電路325以及TX處理電路315的前向信道信號的接收和反向信道信號的發(fā)射。
[0031]主處理器340還能夠運行其他處理和程序，諸如應(yīng)用362。主處理器340可以基于多種輸入(諸如來自O(shè)S程序361、用戶或eNB的輸入)運行這些應(yīng)用362。在一些實施例中，主處理器340是微處理器或微控制器。存儲器360可以包括任何合適的(多個)存儲設(shè)備，諸如隨機存取存儲器(RAM)和快閃存儲器或其他只讀存儲器(ROM)。
[0032]主處理器340耦接到I/O接口 345。I/O接口 345向UE 116提供連接到諸如膝上型計算機和便攜計算機的其他設(shè)備的能力。I/O接口 345是這些附件和主處理器340之間的通信路徑。主處理器340還耦接到鍵區(qū)350和顯示單元355。UE 116的操作者使用鍵區(qū)350以將數(shù)據(jù)錄入到UE 116中。顯示器355可以是能夠呈現(xiàn)來自網(wǎng)址的文字和/或至少有限的圖形的液晶顯示器。其他實施例可以使用其他類型的顯示器，諸如還可以接收用戶輸入的觸摸屏顯示器。
[0033]如下所述，UE 116的天線305包括至少一個CP貼片天線。尤其，天線305可以表示包括掃描天線的MMW天線。此外，可以使用標準PCB制造技術(shù)制造天線305。
[0034]雖然圖3示出UE 116的一個示例，但是可以對圖3做出多種改變。例如，圖3中的多個組件可以被組合、進一步細分、或被省略，并且可以根據(jù)特定需要添加額外的組件。此夕卜，雖然圖3示出UE 116作為移動電話操作，但是UE可以被配置為作為其他類型的移動或固定設(shè)備操作。
[0035]圖4到圖41示出根據(jù)本公開的使用成角度的饋線的示例圓極化貼片天線和天線陣列。支持圓極化(CP)或雙線偏振(LP)的各種傳統(tǒng)貼片天線已經(jīng)發(fā)展了很多年。這些天線可以減少由通信終端的不可預(yù)知的運動所引起的極化失配，因此對于依賴CP或雙LP天線的基于空間和基于陸地的應(yīng)用而言是有用的。
[0036]令人遺憾地，許多傳統(tǒng)的CP或雙LP天線表現(xiàn)出非常低的阻抗帶寬和非常低的軸比帶寬。一種用于解決這個問題的傳統(tǒng)方法在天線的傳導(dǎo)貼片和接地面之間使用較厚的空氣或泡沫基底，但是這個方法對于低成本的大量生產(chǎn)不實用。另一傳統(tǒng)方法使用用于激勵單天線的多個饋電。然而，這典型地涉及使用增加天線的大小、復(fù)雜性和成本的多層饋電網(wǎng)絡(luò)，同時降低天線效率。此方法還典型地不能與掃描陣列天線一起使用。還一其他傳統(tǒng)方法使用諸如人造接地面、貼片槽外形、以及異形貼片，這些對于低成本的大量生產(chǎn)都不實用。圖4到圖41中示出的各種貼片天線和天線陣列有助于克服傳統(tǒng)貼片天線的這些或其他問題。
[0037]如圖4中所示，貼片天線400包括貼片元件402和微帶線404。貼片元件402通常表示位于接地面(未示出)上的傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)。貼片元件402表示用于輻射傳出無線信號并且接收傳入無線信號的天線400的一部分。微帶線404通常表示向貼片元件402饋給電信號并且從貼片元件402接收電信號的傳導(dǎo)線。注意，術(shù)語“微帶”不暗示任何特定尺寸限制(諸如，一微米或若干微米)并且僅表示較小寬度。
[0038]本文中的貼片元件402通常是具有四個大概直邊406的正方形或矩形。然而，貼片元件402被截短,意味著貼片元件402的至少一個角408已經(jīng)被形成切口(notched)或被形成小平面(faceted)。貼片元件402因此被稱為“角截短”的貼片。
[0039]貼片元件402和微帶線404可以由任意合適的材料形成，諸如一種或多種金屬或其他(多個)傳導(dǎo)材料。此外，貼片元件402和微帶線404可以以任意合適的方式形成，并且貼片元件402和微帶線404可以在相同的制造步驟期間或在不同的制造步驟期間形成。另外，貼片元件402和微帶線404每個可以具有任意合適的大小與形狀，并且貼片元件402的(多個)角中的(多個)切口可以具有任意合適的大小與形狀。
[0040]如圖4中所示，微帶線404以非直角(意味著角度不是90° )向貼片元件402饋電。為此，微帶線404被認為相對于貼片元件402的一側(cè)“傾斜”。在此示例中，微帶線404以精確的45°或大體上的45°的角度向貼片元件402饋電。此外，微帶線404在與貼片元件402的全部角“間隔開”的點處連接到貼片元件402，這意味著微帶線的連接點與貼片元件402的角物理分離。微帶線404可以朝向它連接到的邊406的任一端傾斜，并且微帶線404可以連接到貼片天線400的任意邊406，使被截短的角408在它的左或右側(cè)以用于不同的圓極化。
[0041]圖5A和圖5B示出貼片天線400的兩個輻射狀態(tài)。如這里可以看出的，貼片天線400能夠沿多個方向輻射電場。
[0042]在圖6中示出貼片天線400和兩個傳統(tǒng)的貼片天線之間的阻抗帶寬(Sll)比較。在圖6中，線602表示沒有角截短并且微帶線以90°對貼片饋電的正方形貼片天線的阻抗帶寬。線604表示具有角截短并且微帶線以90°向貼片饋電的正方形貼片天線的阻抗帶寬。線606表示貼片天線400的阻抗帶寬。如這里可以看出的，與其他貼片天線的帶寬(沒有角截短，0.5GHz或1.8% ;具有角截短，1.08GHz或3.9% )相比，貼片天線400示出顯著改善的帶寬(對于Sll〈-10dB，1.3GHz或4.7% )。結(jié)果，貼片天線400可以實現(xiàn)具有改善的阻抗匹配的較大帶寬。此外，不能將具有角截短的正方形貼片的最佳匹配點置于它的帶寬中心而不降低它的軸比(AR)性能。
[0043]在圖7中示出貼片天線400和傳統(tǒng)的貼片天線之間的視軸AR比較。在圖7中，線702表示具有角截短并且微帶線以90°向貼片饋電的正方形貼片天線的軸比。線704表示貼片天線400的軸比。這里，兩個天線的AR帶寬非常類似(0.37GHz或1.3% )。然而，如圖7中的線704示出的貼片天線400的AR帶寬圍繞27.8GHz為中心，如圖6中的線606示出的它的Sll帶寬那樣。具有90°饋電角的角截短的貼片在如圖6中的線604所示的它的Sll帶寬和圖7中的線702所示的它的AR帶寬之間表現(xiàn)出頻率不對準。
[0044]多個貼片元件可以經(jīng)由半波長線容易地連接以形成可以被用作天線陣列的串聯(lián)諧振結(jié)構(gòu)。在這些實施例中，一個貼片元件沿它的一側(cè)被饋電，并且該貼片元件可以沿它的相對側(cè)向其他貼片元件饋電?？梢酝ㄟ^使用相應(yīng)的貼片元件獲得左旋圓極化(LHCP)或右旋圓極化(RHCP)。
[0045]這樣的示例在圖8中示出，其中貼片天線800包括第一貼片元件802和向第一貼片元件802饋電的第一微帶線804。這些組件802-804可以與圖4中的相應(yīng)組件402-404相同或類似。
[0046]貼片天線800還包括通過第二微帶線808耦接到第一貼片元件802的第二貼片元件806。這些組件806-808可以與相應(yīng)組件802-804相同或類似，但是貼片元件802和806可以具有不同的大小或形狀，并且微帶線804和808可以具有不同的長度。這里的微帶線804,808相對于它們所饋電的貼片元件802、806以精確地或大體上的45°傾斜。
[0047]在該配置中，天線800可以被看作兩個元件串聯(lián)耦接的CP天線陣列。圖9A和圖9B示出貼片天線800的兩個輻射狀態(tài)。貼片元件802、806經(jīng)由半波長微帶線808同相諧振，允許保留CP特性。
[0048]在圖10中示出貼片天線800和兩個傳統(tǒng)的貼片天線之間的Sll比較。在圖10中，線1002表示具有90°饋電的串聯(lián)耦接的兩個元件LP貼片陣列的阻抗帶寬。線1004表示具有90°饋電的串聯(lián)耦接的兩個元件CP貼片陣列的阻抗帶寬。線1006表示貼片天線800的阻抗帶寬。如在圖10中的可以看出的，貼片天線800保持圖4中的單個元件實施例的帶寬改善(1.24GHz或4.4% )。線1004示出90°饋電的角截短的貼片陣列的帶寬顯著地縮小(0.6GHz或2.1%)。線1002示出90°饋電的非角截短的貼片陣列的帶寬仍然具有非常窄的帶寬(0.39GHz或1.4% )。
[0049]在圖11中示出貼片天線800和傳統(tǒng)的貼片天線之間的視軸AR比較。在圖11中，線1102表示具有90°饋電的串聯(lián)耦接的兩個元件CP貼片陣列的軸比。線1104表示貼片天線800的軸比。與圖4的單個元件實施例相比，圖8的串聯(lián)耦接的兩個元件實施例具有改善的AR帶寬(0.46GHz或1.6% )。然而，線1102示出具有90°饋電的串聯(lián)耦接的兩個元件CP貼片陣列在圖10中的它的阻抗帶寬與圖11中的它的AR帶寬之間具有嚴重的不對準。
[0050]通常，通過使用以大體上45°傾斜的饋線連接角截短的貼片元件以用于CP輻射，這有助于減少或消除貼片元件的任意突出的輻射邊。與現(xiàn)有方法相比，這為天線提供更多的固有CP諧振。此外，用于連接貼片元件的冗余饋線可以被替換為貼片元件之間的簡單的半波長微帶線，其顯著地減少天線大小并增加天線的輻射效率。這使得能夠創(chuàng)建實用的并且與傳統(tǒng)的LP貼片陣列相比表現(xiàn)出更寬的帶寬的串聯(lián)耦接的CP貼片陣列。
[0051]串聯(lián)耦接的貼片元件的數(shù)量可以增加到任意合適的元件數(shù)量。例如，如圖12中所示，貼片天線1200包括第一貼片元件1202、第一微帶線1204、第二貼片元件1206以及第二微帶線1208。貼片天線1200還包括通過第三微帶線1212耦接到第二貼片元件1206的第三貼片元件1210。這里的貼片元件和微帶線可以與圖8中的貼片元件和微帶線相同或類似。微帶線1204、1208、1212相對于它們饋電的貼片元件以精確地或大體上的45°傾斜。
[0052]在該配置中，天線1200可以被看作三元件串聯(lián)耦接的CP天線陣列。圖13A和圖13B示出貼片天線1200的兩個輻射狀態(tài)。貼片元件1202、1206、1210經(jīng)由半波長微帶線1208、1212同相諧振。
[0053]如圖14中所示，貼片天線1400包括組件1402-1412，其可以與圖12中的相應(yīng)組件相同或類似。貼片天線1400還包括通過第四微帶線1416耦接到第三貼片元件1410的第四貼片元件1414。微帶線1404，1408、1412、1416相對于它們饋電的貼片元件以精確地或大體上的45°傾斜。
[0054]在該配置中，天線1400可以被看作四元件串聯(lián)耦接的CP天線陣列。圖15A和圖15B示出貼片天線1400的兩個輻射狀態(tài)。貼片元件1402、1406、1410、1414經(jīng)由半波長微帶線1408、1412、1416同相諧振。
[0055]圖16比較貼片天線800、1200、1400的阻抗帶寬，并且圖17比較貼片天線800、1200、1400的AR帶寬。圖18A示出貼片天線1200在28GHz處的輻射圖，并且圖18B示出貼片天線1400在28GHz處的輻射圖。如這里可以看出的，天線的阻抗帶寬隨著天線中的貼片元件的數(shù)量增加而增加。對于圖14中的四元件實施例，阻抗帶寬是1.6GHz或5.6%，其與薄到2.4% λ的PCB基底上的傳統(tǒng)設(shè)計相比顯著改善。相比之下，AR帶寬隨著貼片元件的數(shù)量變化通常保持相同。天線的CP輻射圖通常平滑和對稱，并且天線增益隨著貼片元件的數(shù)量增加而增加。
[0056]在貼片天線800、1200、1400中，每當貼片元件耦接到兩個微帶線時，那些微帶線在貼片元件的相對側(cè)上耦接到貼片元件。這允許貼片元件形成貼片元件的串聯(lián)耦接的陣列，其中一個貼片元件向下一貼片元件饋給信號。然而，還可能創(chuàng)建主貼片耦接到寄生貼片的天線。寄生貼片元件表示與主貼片元件相比在X平面或Y平面中翻轉(zhuǎn)的貼片元件，意味著寄生貼片元件的截短的角與主貼片元件的截短的角相對。
[0057]這樣的示例在圖19中示出，其中貼片天線1900包括主貼片主件1902和向主貼片主件1902饋電的主微帶線1904。貼片天線1900還包括通過第二微帶線1908耦接到主貼片元件1902的寄生貼片元件1906。這里的微帶線1904、1908相對于它們饋電的貼片元件以精確地或大體上的45°傾斜，并且微帶線1908是半波長線。
[0058]在該配置中，微帶線1904和1908沿主貼片元件1902的相鄰的邊耦接到主貼片元件1902。這創(chuàng)建主貼片元件1902和寄生貼片元件1906之間的寄生關(guān)系，而不是如圖8、圖12和圖14中的簡單的串聯(lián)耦接關(guān)系。
[0059]圖20Α和圖20Β示出貼片天線1900的兩個輻射狀態(tài)。如這里可以看出的，對于工作循環(huán)的一部分，輻射主要從主貼片元件1902發(fā)生(圖20Α)，而對于工作循環(huán)的另一部分，輻射更平均地分布在主貼片元件1902和寄生貼片元件1906之間。
[0060]如圖21中所示，不同的輻射狀態(tài)之間切換的能力實現(xiàn)更寬的AR帶寬，其中線2102表示天線1900的阻抗帶寬并且線2104表示天線1900的AR帶寬。如這里看出的，可以獲得IGHz或3.6% AR帶寬，其與傳統(tǒng)方法相比得到顯著改善。使用單層2.4% λ基底，這個AR帶寬先前被認為不可能，除非采用多饋電網(wǎng)絡(luò)。注意，對于這個特定情況，AR性能無法微調(diào)，并且輕微的AR帶寬改善可以預(yù)期具有更好的調(diào)諧。圖22中示出天線1900在28GHZ處的輻射圖。
[0061]可以在許多方面擴展寄生貼片元件的使用。例如，多于一個寄生貼片元件可以串聯(lián)連接到主貼片元件的一側(cè)以實現(xiàn)更大的輻射增益。例如，圖23示出具有使用微帶線2304饋電的主貼片元件2302的貼片天線2300。貼片天線2300還包括三個串聯(lián)連接的寄生貼片元件2306，每個通過微帶線2308耦接到主貼片元件2302或在前的寄生貼片元件2306。這里的微帶線2304、2308相對于它們饋電的貼片元件以精確地或大體上的45°傾斜。
[0062]寄生貼片元件還可以耦接到主貼片元件的多個側(cè)。例如，圖24示出具有通過微帶線2404饋電的主貼片元件2402的貼片天線2400。貼片天線2400還具有兩個寄生貼片元件。一個寄生貼片元件2406通過微帶線2408耦接到主貼片元件2402的一側(cè)，并且另一寄生貼片元件2410通過微帶線2412耦接到主貼片元件2402的另一側(cè)。此外，每個微帶線是相對于它饋電的貼片元件以精確地或大體上的45°傾斜的半波長線。
[0063]圖25A和圖25B示出天線2400的兩個輻射狀態(tài)。對于它的工作循環(huán)的一部分，主貼片元件2402生成大部分輻射(圖25A)。對于它的工作循環(huán)的另一部分，三個貼片元件2402,2406,2410輻射幾乎相同的能量(圖25B)。
[0064]像期望的那樣，如圖26中所示，天線2400還示出顯著改善的AR帶寬，其中線2602表示天線2400的阻抗帶寬并且線2604表示天線2400的AR帶寬。獲得了 1.23GHz或4.4%AR帶寬，其甚至比圖19中示出的實施例中的那些更大。圖27示出天線2400在28GHz處的福射圖。
[0065]一個或多個主貼片元件和多個寄生貼片的各種組合也是可能的。例如，圖28示出具有通過微帶線2804饋電的一個主貼片元件2802的貼片天線2800。貼片天線2800還包括四個寄生貼片元件2806，兩個寄生貼片元件2806在主貼片元件2802的兩個相對側(cè)串聯(lián)連接。每個寄生貼片元件2806使用微帶線2808被饋電。
[0066]圖29示出具有通過微帶線2904饋電的第一主貼片元件2902的貼片天線2900。第二主貼片元件2906通過微帶線2908與第一主貼片元件2902串聯(lián)耦接。第一貼片天線2902通過微帶線2912耦接到第一寄生貼片元件2910，并且第二主貼片元件2906通過微帶線2916耦接到第二寄生貼片元件2914。
[0067]圖30公開了具有兩個串聯(lián)耦接的主貼片元件3002和3006的類似貼片天線3000。每個主貼片元件3002和3006分別耦接到寄生貼片元件3010和3014。這里的寄生貼片元件3010、3014排列在天線3000的相對側(cè)。
[0068]在圖31中，天線3100包括串聯(lián)耦接的主貼片元件3102和3106，每個分別耦接到兩個寄生貼片元件3110、3114和3118、3122。在圖32中，天線3200包括三個串聯(lián)耦接的主貼片元件3202、3206、3210，每個耦接到兩個寄生貼片元件3214-3234。
[0069]通常，貼片元件的任一邊(除用于向貼片元件饋電的邊之外)可用于連接到另一貼片元件，而不考慮其他貼片元件是主貼片元件(連接在饋線的對側(cè))還是寄生貼片元件(連接在饋線的鄰側(cè))。上面描述的圖僅表示可以組合主貼片元件和寄生貼片元件的一些方式，并且任何或其他結(jié)構(gòu)可以被用作更大天線的子陣列。
[0070]也可以“重用”天線中的元件，諸如當連接到主貼片元件的側(cè)邊的寄生貼片元件被串聯(lián)連接到其他主貼片元件時，形成可重用的元件陣列配置。這樣的示例示出在圖33中，其中天線3300包括貼片元件的三個子集3302-3306。每個子集3302-3306包括兩個串聯(lián)耦接的主貼片元件，并且每個主貼片元件耦接到兩個寄生貼片元件。如這里可以看出的，寄生貼片元件3308-3310耦接到子集3302-3304中的主貼片元件。類似地，寄生貼片元件3312-3314耦接到子集3304-3306中的主貼片元件。在半循環(huán)操作中，耦接在主貼片元件之間的寄生貼片元件可用于“鎖定”輸入端口 3316-3320之間的電磁(EM)耦合。如圖34中所示，這可以致使輸入端口 3316-3320之間的非常少量的互耦。然而，這個特定設(shè)置縮小了阻抗和AR帶寬。圖35中示出天線3300在28.3GHz處的輻射圖。
[0071]也可以將上面描述的多種貼片天線組合成為更大的天線。例如，圖36示出貼片天線陣列3600，其中天線陣列3600包括多個貼片天線1200。如上所述，每個貼片天線1200包括三個串聯(lián)耦接的貼片元件。這里的貼片天線1200可以表示用于相位掃描陣列的子陣列。各種天線1200的貼片元件在圖36中以三角形點陣形式排列，不過可以使用其他配置(諸如矩形、六角形、圓形或線性點陣)。
[0072]圖37示出另一貼片天線陣列3700，其中天線陣列3700包括多個貼片天線2400。天線2400可以形成用于相位掃描陣列的子陣列。如上所述，每個貼片天線2400包括一個主貼片元件和兩個寄生貼片元件。各種天線2400的貼片元件在這里以三角形點陣形式排列，不過可以使用其他配置(諸如矩形、六角形、圓形或線性點陣)。
[0073]圖38示出使用貼片天線1200和貼片天線2400 二者的貼片天線陣列3800，其可以形成用于相位掃描陣列的子陣列。多個天線1200、2400的貼片元件以三角形點陣形式排列，不過可以使用其他配置(諸如矩形、六角形、圓形或線性點陣)。貼片天線陣列3800使能容易地對各種饋線進行布線，如圖38中的中心子陣列3802沒有閉合(意味著它不被饋電)，而剩余子陣列的饋線可以被直接拉到陣列的兩側(cè)。
[0074]在這個示例中，使用十六個子陣列(第十七個子陣列3802未使用)。在特定實施例中，如圖39中所示，相互端口耦合可以低于-25dB并且可以獲得4.3% Sll帶寬。圖40A-圖401示出對于在寬邊處、在方位角30° /仰角0°處、以及在方位角0° /仰角-10°處的平均波束的天線陣列3800在27.7GHz,28GHz和28.3GHz處的輻射圖。如圖41中所示，天線陣列3800的一個實施例的效率可以是大約80%。
[0075]與傳統(tǒng)設(shè)計相比，天線陣列3600-3800表現(xiàn)出更高的天線效率，更小的可達到的元件間距，并且改善的子陣列成形靈活性。此外，天線陣列的各種實施例僅使用單層配置，其顯著地降低生產(chǎn)成本同時提供顯著提高的天線帶寬。
[0076]在圖4到圖41中示出的全部天線實施例中，天線或天線陣列中向貼片元件饋電的一個、一些或全部微帶線可以以大體上或精確地45°的角度傾斜。45°角度有助于保證貼片元件的邊中沒有一個向來自它的饋線的傳入電場突出。這感生更大的固有圓極化操作并且因此得到更大的帶寬。圖4到圖41中的每個貼片元件和微帶線可以由任意合適的(多個)材料并且以任意合適的方式形成。例如，傳導(dǎo)材料可以沉積在基底(諸如PCB)上并且被蝕刻以形成天線的多個傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)。特定制造技術(shù)包括標準PCB處理技術(shù)、互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)制造技術(shù)、以及低溫共燒陶瓷(LTCC)制造技術(shù)。此外，在具有貼片元件和饋線的天線中，不要求貼片元件或微帶線共享共同形狀或大小?？梢允褂镁哂胁煌笮』蛐螤畹馁N片元件或微帶線的天線。上面描述的天線和天線陣列可被用于任意合適的設(shè)備或系統(tǒng)中，包括圖1的eNB 101-103和UE 111-116。
[0077]雖然圖4到圖41示出使用成角度的饋線的圓極化貼片天線和天線陣列的示例，但是可以對圖4到圖41做出各種改變。例如，雖然圖4到圖41示出多個貼片天線和天線陣列，但是天線和陣列中的貼片元件的數(shù)量和排列僅作為圖解之用。任一數(shù)量的貼片元件可以以任意合適的方式排列以支持天線或陣列的期望的操作，并且貼片元件可以或可以不以子陣列排列。此外，示出輻射圖、帶寬圖、視軸圖的圖及示出天線和天線陣列的潛在的操作的其他圖是非限制的。這些圖僅意味著示出此公開可能與一些傳統(tǒng)的設(shè)備進行比較的特定實施例的可能的功能方面。這些圖不意味著全部傳統(tǒng)的或發(fā)明的設(shè)備以那些圖中示出的特定方式操作。
[0078]圖42A到圖56示出根據(jù)本公開的使用串聯(lián)饋線的示例圓極化貼片天線以及天線陣列。在上面描述的圓極化貼片天線和天線陣列中，通過另一貼片元件向一個貼片元件常規(guī)地饋給信號。從連接到全部那些貼片元件的公共信號線向多個貼片元件串聯(lián)饋電也是可能的。這可以使用單層CP貼片元件和非旋轉(zhuǎn)的饋電方法執(zhí)行。
[0079]CP或雙LP天線的一個使用是在毫米波(MMW)通信系統(tǒng)中，其使用從約30GHz到約300GHz的射頻(RF)信號。在圖1中示出了示例系統(tǒng)。為了建立UE和eNB之間的穩(wěn)定的信號路徑，兩個設(shè)備中的高增益天線陣列可以補償鏈路損失并減少電力消耗。此外，CP或雙LP天線可被用于eNB的天線陣列255以減少或最小化由于UE并eNB之間的極化失配所致的損失。
[0080]在諸如消費者電子設(shè)備的大小和成本約束的平臺中，常常使用平面天線陣列，因為它們適合標準PCB制造技術(shù)并且可以容易地使與其他組件結(jié)合。使用多個貼片天線的陣列常常是便宜的并且具有良好的輻射圖。
[0081 ] 不幸地，單個標準貼片天線具有固線性偏振，其在設(shè)計CP或雙LP天線陣列中帶來困難。解決該問題的一種傳統(tǒng)方法涉及提供信號給順序旋轉(zhuǎn)饋電的多個貼片天線，這可以串行或并行執(zhí)行。
[0082]然而,這個方法常常涉及使用兩個基底,其增加天線陣列的大小和成本。此外，當向多個貼片天線連續(xù)地饋給信號時，這常常涉及復(fù)雜的設(shè)計以保證每個傳輸線路段的阻抗同時匹配傳遞到每個貼片天線的信號的相位和幅度。另外，使用順序旋轉(zhuǎn)饋給的天線陣列典型地缺乏掃描能力，具有較低效率，并且遭受天線振子之間的互耦(其可能使饋電網(wǎng)絡(luò)的幅度和相位匹配失諧)。圖42A到圖56中示出的多種貼片天線和天線陣列有助于克服傳統(tǒng)貼片天線的這些或其他問題。
[0083]如圖42A中所示，貼片天線4200包括兩個貼片元件4202-4204，其表示角截短的貼片元件。貼片元件4202-4204通過微帶線4206饋電，該微帶線4206相對于貼片元件4202-4204以大體上或精確地45°傾斜(但是還可以使用其他饋電角度)。微帶線4206可以是半波長線或四分之一波長線，或甚至任意長度的(多個)線以用于阻抗匹配。微帶線4206還可以是直的或彎曲的。
[0084]每個微帶線4206耦接到串聯(lián)饋線4208，其包括多個阻抗變換器(具有改變饋線4208的寬度的形式)。串聯(lián)饋線4208還可以形成為沒有任何阻抗變換器，諸如當每個饋電點之間的線長度是半波長的整數(shù)倍時。這里使用阻抗變換器以重新平衡饋入到每個貼片元件中的信號振幅，其可能由于來自饋線4208的歐姆損耗而稍有不同。饋線4208中間的曲線被用于減少貼片元件4202-4204的饋電點之間的間隔并且從而減少貼片元件4202-4204之間的間隔。饋線4208中間的直線部分也可以被使用。
[0085]在圖42A中，每個貼片元件4202-4204的頂角和底角被截短，并且微帶線4206從左側(cè)激勵貼片元件4202-4204。這在天線4200中激勵RHCP。在圖42B中，除貼片元件4222-4224具有被截短的左角和右角之外，貼片天線4220具有類似結(jié)構(gòu)，并且微帶線4226從左側(cè)激勵貼片元件4222-4224。這在天線4220中激勵LHCP。在圖42C中，貼片天線4240具有與天線4200類似的結(jié)構(gòu)，但是微帶線4246從右側(cè)激勵貼片元件4242-4244。這在天線4240中激勵LHCP。在圖42D中，貼片天線4260具有與天線4220類似的結(jié)構(gòu)，但是微帶線4266從右側(cè)激勵貼片元件4262-4264。這在天線4260中激勵RHCP。這些天線4200、4220、4240、4260中的任何一個可以被用作更大天線中的子陣列，諸如相位掃描陣列。這些天線使用串聯(lián)饋線4208作為用于耦接到饋線4208的全部貼片元件的“總線”。饋線4208同相地饋給貼片元件。
[0086]圖43示出具有90°饋線的角截短的貼片元件在220 Ω阻抗處(線4302)與具有45°饋線的角截短的貼片元件在140 Ω阻抗處(線4304)之間的Sll比較。兩個天線被優(yōu)化以提供它們的最好阻抗和AR帶寬。明顯地，圖42A到圖42D中示出的饋電技術(shù)提供更好的帶寬和更大的合理阻抗。
[0087]圖44A和圖44B示出貼片天線4200的兩個輻射狀態(tài)。兩個輻射狀態(tài)處于0° (圖44A)和90° (圖44B)的輸入相位。對于具有0°相位的狀態(tài)，貼片邊“ I”和“3”具有最強輻射，而在貼片邊“2”和“4”處什么也沒發(fā)生。對于具有90°相位的狀態(tài)，貼片邊“2”和“4”具有最強輻射，而在貼片邊“I”和“3”處什么也沒發(fā)生。在這些圖中，串聯(lián)饋線4208中的點“a”和“c”之間的線的總長度是λ，所以從點“a”到底部看到的阻抗與從點“c”到底部看到的阻抗(Rp)相同。在這種情況下，在點“a”和“c”處的兩個貼片元件接收大體上相同量的能量，并且在點“a”的左側(cè)看到的阻抗是兩個貼片元件的并聯(lián)阻抗(Rp/2)。
[0088]在此示例中，點“a”和“b”或點“c”和“d”之間的一段微帶線4206是λ/4。從它的關(guān)聯(lián)貼片元件的點“a”或點“c”到底部看到的阻抗是Rp = Ro2/Re，其中Ro表示點“a”和“b”或點“c”和“d”之間的微帶線4206的阻抗并且Re表示正好在邊“I”處的貼片阻抗。λ /2微帶線4206還可以使用在點a”和“b”或點“c”和“d”之間，在這種情況下Rp = Re。對于90°饋電角截短的貼片，Re在它的共振頻率處是復(fù)數(shù)，并且點“a”和“b”或點“c”和“d”之間的線長度將需要被調(diào)整以便忽略(tune out)Re的虛數(shù)部分。
[0089]這里示出的方法的另一個優(yōu)點是串聯(lián)饋電配置不需要如一些傳統(tǒng)方法需要(諸如，其中2X2陣列配置是強制的)的固定數(shù)量的貼片元件來創(chuàng)建結(jié)構(gòu)單元。圖42A到圖42D中示出的實施例使用兩個貼片元件以獲得結(jié)構(gòu)單元。當需要更多貼片元件串聯(lián)時，從點“a”到點“c”簡單的復(fù)制串聯(lián)饋線4208足夠確保貼片元件之間的大體上的等能量平衡。然而，從點“a”的左邊看到的阻抗改變?yōu)镽p/n，其中η是由串聯(lián)饋線4208激勵的貼片元件的數(shù)量。
[0090]如圖45Α到圖4?中所示，具有兩個線性偏振貼片元件的結(jié)構(gòu)還可以被從串聯(lián)饋線在90°處饋電。如在圖45Α和圖45Β中可以看出的，描繪了兩個輻射狀態(tài)的電場分布。當輸入相位是90°時，幾乎沒有能量進入貼片元件。輻射僅發(fā)生在貼片邊“I”和“3”(頂邊和底邊)的0°輸入相位處。然而,如圖45C和圖45D中所示，具有兩個線性偏振貼片元件的結(jié)構(gòu)可以與具有兩個串聯(lián)供電貼片元件的天線配對以實現(xiàn)CP輻射。
[0091]耦接到串聯(lián)饋線的貼片元件的數(shù)量可以變化以創(chuàng)建多個結(jié)構(gòu)單元。例如，圖46示出具有耦接到串聯(lián)饋線4608的三個貼片元件4602-4606的貼片天線4600。因為饋線4608在到貼片元件4602-4606的每個饋電點處具有大體上相同的阻抗特性，所以串聯(lián)饋線4608可以簡單地重復(fù)自身以同時向更多貼片元件饋電?？梢詫崿F(xiàn)具有多于三個貼片元件的結(jié)構(gòu)單元，并且事實上可以使用串聯(lián)饋線向貼片元件的任一組合饋電。注意，圖42A到圖42D中示出的不同的角截短和左/右饋電側(cè)可被用在圖46中或具有多于兩個貼片元件的任一其他結(jié)構(gòu)單元中。
[0092]貼片元件還可以在串聯(lián)饋線的多側(cè)耦接到串聯(lián)饋線。這樣的示例在圖47中示出，其中天線4700包括耦接到串聯(lián)饋線4704的八個貼片元件4702(串聯(lián)饋線4704的每側(cè)上有四個)。在本實施例中，連接到貼片元件4702的微帶線4706已經(jīng)被彎曲，但是可以使用直的微帶線。此外，與圖42A到圖42D不同的角截短和饋電方向可被用于圖47中，并且可以使用比八個貼片元件4702或多或少的貼片元件。圖48示出天線4700的輻射狀態(tài)。
[0093]在圖47中，兩個貼片元件在沿串聯(lián)饋線的多個位置中的每一個處連接到串聯(lián)饋線。然而，如圖49中所示，天線4900的貼片元件4902還可以以十字交叉方式被饋電。在這個技術(shù)中，貼片元件4902沿饋線4904的長度在饋線4904的交替?zhèn)冗B接到串聯(lián)饋線4904。還可以使用具有不同數(shù)量的貼片元件的其他實施例。
[0094]貼片元件的多個結(jié)構(gòu)單元還可以耦接到串聯(lián)饋線以創(chuàng)建更復(fù)雜的貼片元件圖案。例如，多個串聯(lián)饋電的結(jié)構(gòu)單元可以以級聯(lián)配置連接到串聯(lián)饋線。這樣的示例在圖50中示出，其中貼片天線5000包括耦接到中心串聯(lián)饋線5004的六個結(jié)構(gòu)單元5002。每個結(jié)構(gòu)單元5002包括連接到本地串聯(lián)饋線的三個串聯(lián)饋電的貼片元件。其他實施例可以使用任意數(shù)量的上述討論的各種結(jié)構(gòu)單元的級聯(lián)。此外，可以使用具有以不同配置級聯(lián)的結(jié)構(gòu)單元的其他實施例。另外，還可以使用級聯(lián)的級聯(lián)。
[0095]全部這些實施例可以用作用于更大天線的子陣列，諸如相位掃描陣列。由于結(jié)構(gòu)單元的幾何靈活性，可以實現(xiàn)不同的相位掃描陣列。例如，圖51示出貼片天線陣列5100，其包括使用貼片天線4200形成的子陣列。這里，每個子陣列包括從串聯(lián)饋線的相同側(cè)被饋電的兩個貼片元件。此外，子陣列被排列以使得貼片元件具有對角線陣列點陣，但是還可以使用其他點陣(諸如三角形、矩形、圓形或六角形的點陣)。在圖52A中示出天線陣列5100的模擬陣列視軸增益和軸比對比頻率，并且圖52B到圖52D中分別示出具有在方位角0° /仰角0°處、在方位角-30° /仰角0°處、以及在方位角0° /仰角-20°處的掃描波束的天線陣列5100在28GHz處的輻射圖。
[0096]作為另一示例，圖53示出貼片天線陣列5300，其包括使用貼片天線4700形成的子陣列。這里，每個子陣列包括八個貼片元件，四個貼片元件從串聯(lián)饋線的每側(cè)被饋電。此夕卜，子陣列被排列以使得貼片元件具有三角形陣列點陣，但是還可以使用其他點陣(諸如對角線、矩形、圓形或六角形的點陣)。在圖54A中示出天線陣列5300的模擬陣列視軸增益和軸比對比頻率，并且圖54B到圖54D中分別示出具有在方位角0° /仰角0°處、在方位角-25° /仰角0°處、以及在方位角0° /仰角-7°處的掃描波束的天線陣列5300在28GHz處的輻射圖。
[0097]圖55示出貼片天線陣列5500，其包括使用貼片天線4900形成的子陣列。這里，每個子陣列包括四個十字交叉的貼片元件。這是一維的四元件線性陣列，因為存在沿行排列的四個子陣列。這個配置的一個優(yōu)點是一個子陣列的孔徑的一部分被兩個附近的子陣列重用，并且可以提高仰角掃描范圍。
[0098]圖56示出貼片天線陣列5600，其包括使用貼片天線4900形成的子陣列。這里，每個子陣列包括四個十字交叉的貼片元件。子陣列相互偏離，并且貼片元件形成具有重疊的子陣列孔徑的三角形點陣。兩個相鄰子陣列之間的相位中心距離與矩形形狀的子陣列元件的傳統(tǒng)矩形點陣配置相比減少一倍。
[0099]在圖42A到圖56中示出的全部天線實施例中，天線或天線陣列中的貼片元件中的兩個或更多通過公共串聯(lián)饋線被串聯(lián)饋電。這有助于保證大體上相等的能量被貼片元件輻射。圖42A到圖56中的每個貼片元件、微帶線、和串聯(lián)饋線可以由任意合適的(多個)材料，以任意合適的方式形成。例如，傳導(dǎo)材料可以沉積在基底(諸如PCB)上并且被蝕刻以形成天線的多個傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)。特定制造技術(shù)包括標準PCB處理技術(shù)、CMOS制造技術(shù)和LTCC制造技術(shù)。此外，在具有貼片元件、微帶線和串聯(lián)饋線的天線中，不要求貼片元件、微帶線、或串聯(lián)饋線共享共同形狀或大小。可以使用具有不同大小、形狀的貼片元件、微帶線或串聯(lián)饋線的天線。上面描述的天線和天線陣列可被用于任意合適的設(shè)備或系統(tǒng)中，包括圖1的eNB 101-103 和 UE 111-116。
[0100]雖然圖42A到圖56示出使用串聯(lián)饋線的圓極化貼片天線和天線陣列的示例，但是可以對圖42A到圖56做出各種改變。例如，雖然圖42A到圖56示出多個貼片天線和天線陣列，但是天線和陣列中的貼片元件的數(shù)量和排列僅作為圖解之用。任意數(shù)量的貼片元件可以以任意合適的方式排列以支持天線或陣列的期望的操作，并且貼片元件可以或可以不以子陣列排列。此外，任意其他合適的單層CP貼片元件可以串聯(lián)連接到串聯(lián)饋線，諸如具有十字槽或E槽的那些。另外，示出輻射圖、帶寬圖、視軸圖的圖及示出天線和天線陣列的潛在的操作的其他圖是非限制的。這些圖僅意味著示出此公開可能與一些傳統(tǒng)的設(shè)備相比的特定實施例的可能的功能方面。這些圖不意味著全部傳統(tǒng)的或發(fā)明的設(shè)備以那些圖中示出的特定方式操作。
[0101]雖然本公開已經(jīng)描述了許多實施例，但是可以向本領(lǐng)域技術(shù)人員建議各種改變和修改。例如，注意，以上描述中給出的多個值(諸如角度、阻抗帶寬、AR帶寬、和組件維數(shù))僅是近似值。另外，將來自一個或多個實施例的元件與來自一個或多個其他實施例的元件組合在本公開的范圍內(nèi)。意圖是本公開包含這種改變和修改為屬于所附權(quán)利要求的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于無線網(wǎng)絡(luò)中的裝置，包括: 天線，包括具有兩個被截短的相對角的第一貼片元件，以及連接到第一貼片元件的第一側(cè)并且被配置為向第一貼片元件饋電的第一微帶線； 其中所述第一微帶線與第一貼片元件的第一側(cè)大體上形成45°的角度。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中: 所述天線還包括具有兩個被截短的相對角的第二貼片元件，以及連接到第二貼片元件的一側(cè)的第二微帶線；以及 所述第二微帶線與第二貼片元件的所述一側(cè)大體上形成45°的角度。
3.所述的裝置2所述的裝置，其中: 所述第一貼片元件和第二貼片元件級聯(lián)以形成串聯(lián)耦接的天線陣列；以及 所述第二微帶線連接到與第一貼片元件的第一側(cè)相對的第一貼片元件的第二側(cè)。
4.所述的裝置2所述的裝置，其中: 所述第一貼片元件包括第一主貼片元件； 所述第二貼片元件包括與第一貼片元件相比在X平面或Y平面中的一個中翻轉(zhuǎn)的寄生貼片元件；以及 所述第二微帶線連接到與第一貼片元件的第一側(cè)相鄰的第一貼片元件的第二側(cè)。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述寄生貼片元件連接到第一主貼片元件和第二主貼片元件兩者。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中: 所述天線包括多個貼片元件和多個微帶線；以及 至少一個貼片元件中的每一個在貼片元件的相對側(cè)或相鄰側(cè)上連接到微帶線中的兩個。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述天線包括具有多個子陣列的天線陣列，所述第一貼片元件和第一微帶線形成子陣列中的一個的至少一部分。
8.所述的裝置7所述的裝置，其中: 所述子陣列的第一子集中的每個子陣列包括串聯(lián)耦接的貼片元件；以及所述子陣列的第二子集中的每個子陣列包括一個或多個主貼片元件以及一個或多個寄生貼片元件。
9.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述第一微帶線和第二微帶線連接到第一公共串聯(lián)饋線，所述第一公共串聯(lián)饋線被配置為向第一貼片元件和第二貼片元件傳遞大體上相等的能量。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述第一公共串聯(lián)饋線包括第一饋電點和第二饋電點之間的彎曲部分，該第一饋電點將第一公共串聯(lián)饋線連接到第一微帶線，該第二饋電點將第一公共串聯(lián)饋線連接到第二微帶線。
11.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述貼片元件在第一公共串聯(lián)饋線的相對側(cè)上連接到第一公共串聯(lián)饋線。
12.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中: 所述貼片元件、微帶線和第一公共串聯(lián)饋線形成結(jié)構(gòu)單元；以及 所述天線包括連接到第二公共串聯(lián)饋線的多個結(jié)構(gòu)單元。
13.—種系統(tǒng),包括: 天線，包括具有兩個被截短的相對角的第一貼片元件，以及連接到第一貼片元件的第一側(cè)并且被配置為向第一貼片元件饋電的第一微帶線；以及收發(fā)器，被配置為經(jīng)由天線以無線方式通信； 其中所述第一微帶線與第一貼片元件的第一側(cè)大體上形成45°的角度。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中: 所述天線還包括具有兩個被截短的相對角的第二貼片元件，以及連接到第二貼片元件并且連接到第一貼片元件的第二側(cè)的第二微帶線； 所述第一貼片元件的第一側(cè)與第一貼片元件的第二側(cè)相對或相鄰；以及 所述第一貼片元件和第二貼片元件級聯(lián)以形成串聯(lián)耦接的天線陣列。
15.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中: 所述系統(tǒng)包括用戶設(shè)備的一部分；以及 所述用戶設(shè)備還包括: 處理器，被配置為運行一個或多個應(yīng)用；以及 耦接到收發(fā)器的發(fā)送處理電路和接收處理電路。
【文檔編號】H01Q1/24GK104335421SQ201380027807
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2013年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月29日
【發(fā)明者】H.周, F.阿瑞安法爾 申請人:三星電子株式會社