天线设备和方法与流程

文档序号:12289185阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种天线,包括布置在接地导体的凹部中的至少一个天线元件,其中,所述凹部的壁被布置成使得所述凹部从所述凹部内部的窄基部向外到更宽的嘴部呈锥形,并且所述壁被配置为向所述至少一个天线元件提供接地平面,并且所述至少一个天线元件包括导电板,所述导电板垂直于所述凹部的嘴部和垂直于所述壁被布置,并且被布置成在所述至少一个天线元件的边缘和所述凹部的壁之间提供槽。

2.根据权利要求1所述的天线,其中所述至少一个天线元件包括至少两个天线元件。

3.根据权利要求2所述的天线,其中天线包括至少两个信号耦合,每个信号耦合被布置成耦合到所述至少两个天线元件中的一个相应天线元件,以相对于所述接地导体驱动所述至少两个天线元件中的所述一个相应天线元件。

4.根据权利要求2或3所述的天线,被布置成每个天线元件提供一个接收信道。

5.根据权利要求2、3或4所述的天线,被布置成每个天线元件提供一个发射信道。

6.根据任一前述权利要求所述的天线,适于发射和/或接收多个独立信号,例如包括至少四个天线元件以提供4×4MIMO天线。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的天线,其中,所述至少两个天线元件每个被布置成提供不同的带宽和/或不同的中心频率。

8.根据权利要求7所述的天线,其中所述天线元件每个包括部分圆形扇区,其中选定特定天线元件的部分圆形扇区的半径以选择所述特定天线元件的带宽。

9.根据权利要求6、7或8所述的天线,其中所述天线元件每个包括用于将所述天线元件耦合到信号电缆的馈电点,以及部分圆形扇区,其中选定所述馈电点相对于所述部分圆形扇区的定位以选择每个天线元件的中心频率。

10.根据权利要求8或9所述的天线,其中,所述天线元件中的至少两个的中心频率不同。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的天线,其中,所述天线元件中的至少两个的带宽至少部分重叠。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的天线,其中所述天线元件中的至少两个的带宽至少部分不同。

13.一种电信天线,包括布置在凹部中的至少一个半Vivaldi天线元件,其中所述凹部被配置为向所述至少一个半Vivaldi天线元件提供接地平面。

14.根据权利要求13所述的电信天线,其中,所述至少一个半Vivaldi天线元件被布置成在所述至少一个半Vivaldi天线元件的边缘和所述凹部的壁之间提供槽,例如,其中所述至少一个半Vivaldi天线元件包括垂直于所述凹部的嘴部布置的导电板,例如其中槽指向所述凹部的嘴部。

15.一种电信天线,包括布置在凹部中的至少一个天线元件,其中所述凹部被配置为向所述至少一个天线元件提供接地平面,并且所述天线元件包括导电板,所述导电板垂直于所述凹部的嘴部被布置并且与所述凹部的壁间隔开,以在所述导电板的边缘和所述凹部的壁之间提供槽。

16.根据任一前述权利要求所述的天线,其中,所述槽向外朝着所述凹部的嘴部变宽,使得所述槽的形状包括以下项中的至少一个:指数曲线、线性锥形、阶梯形轮廓、槽的角度的至少一个变化。

17.根据任一前述权利要求所述的天线,包括所述凹部中的天线元件中的至少两个,例如其中所述至少两个天线元件的槽彼此背离,例如其中所述槽指向不同的方位角方向,例如其中彼此背离包括指向相差至少90度的定向。

18.根据任一前述权利要求所述的电信天线,其中,所述凹部的壁包括平面,并且所述至少一个天线元件垂直于所述平面被布置,例如其中所述平面从所述凹部内的窄顶点到在凹部的嘴部处的较宽的基部呈锥形,例如使得所述凹部的壁提供开放的多面体形式。

19.根据任一前述权利要求所述的电信天线,其中,所述凹部的壁包括弯曲面,并且所述至少一个天线元件垂直于所述弯曲面被布置。

20.根据权利要求19所述的电信天线,其中,所述弯曲面具有负曲率,使得所述面较少地朝向所述凹部的周边倾斜。

21.根据任一前述权利要求所述的电信天线,其中,所述凹部的壁提供开放的倒截头锥体。

22.根据任一前述权利要求所述的电信天线,其中,所述凹部是以下之一:(i)打开的;以及(ii)由诸如电介质天线罩的非导电材料封闭。

23.一种电信天线,包括公共接地面和多个天线元件,每个天线元件包括垂直于所述公共接地面被布置的导电板,其中每个天线元件的边缘与接地面间隔开,以在天线元件和公共接地面之间提供槽。

24.根据权利要求23所述的电信天线,其中,所述槽包括以下项中的至少一个:指数曲线、线性锥形、槽的角度的至少一个变化,所述槽的角度中的至少一个变化使所述槽向外朝着所述槽的开口端变宽,例如其中所述天线元件的所述槽彼此背离,例如其中彼此背离包括指向相差至少90度的定向。

25.根据任一前述权利要求所述的电信天线,包括至少两个天线元件,其中所述电信天线包括至少两个信号耦合,每个信号耦合被布置成耦合到所述至少两个天线元件中的一个相应天线元件,以相对于接地平面驱动所述天线元件,例如包括天线元件中的至少三个,其中天线元件中的至少两个被布置成发射和接收公共信号中的至少一个,例如其中至少两个天线元件被布置成一起被驱动。

26.根据任一前述权利要求所述的电信天线,包括至少两个天线元件,其中所述天线元件中的第一天线元件的特性不同于所述天线元件中的第二天线元件的特性,例如其中所述特性选自于由以下各项组成的列表:所述天线元件的输入阻抗、带宽和发射/接收频带中的至少一个。

27.根据权利要求26所述的电信天线,其中选择所述槽的锥形、所述板的厚度和通过所述天线元件到地的导电返回路径的电感中的至少一个,以提供所述特性。

28.根据权利要求27所述的电信天线,其中,至少一个天线元件包括成形为部分圆形扇区,如此成形以选择通过所述天线元件到地的导电返回路径的阻抗。

29.根据权利要求28所述的电信天线,其中,所述部分圆形扇区的半径被选择为天线的设计波长的四分之一。

30.根据权利要求23至29中任一项所述的电信天线,其中,所述天线元件中的第一天线元件的特性是基于所述电信天线的另一个天线元件的特性来选择的。

31.根据任一前述权利要求所述的电信天线,包括多个天线元件,例如其中所述天线元件中的至少两个被布置成提供不同的带宽和/或不同的中心频率。

32.根据权利要求31所述的电信天线,其中所述多个天线元件每个包括部分圆形扇区,其中选定特定天线元件的部分圆形扇区的半径以选择所述特定天线元件的带宽。

33.根据权利要求31或32所述的电信天线,其中所述多个天线元件每个包括用于将所述天线元件耦合到信号电缆的馈电点,以及部分圆形扇区,其中选定馈电点相对于部分圆形扇区的定位以选择每个天线元件的中心频率。

34.根据权利要求31、32或33所述的电信天线,其中,所述天线元件中的至少两个的中心频率不同。

35.根据权利要求32、33或34所述的电信天线,其中,所述天线元件中的至少两个的带宽至少部分重叠。

36.根据权利要求32至35中任一项所述的电信天线,其中,所述天线元件中的至少两个的带宽至少部分不同。

37.根据任一前述权利要求所述的电信天线,被布置成提供多个I/O信道。

38.根据任一前述权利要求所述的电信天线,被配置成每个天线单元提供一个发射信道。

39.根据任一前述权利要求所述的电信天线,适于发射和/或接收至少四个独立信号,例如以提供4×4MIMO天线。

40.根据任一前述权利要求所述的电信天线,包括适于使天线能够安装在道路中的盖。

41.一种机器可读映射或机器可读指令,被配置成使3D打印机能够制造任一前述权利要求的电信天线。

42.根据任一前述权利要求所述的电信天线,被配置成每个天线元件提供一个接收信道。

43.根据权利要求1至17中任一项所述的天线,或者根据从属于其的任一前述权利要求所述的天线,其中,所述至少一个天线元件从所述凹部突出。

44.根据权利要求43所述的天线,其中从所述凹部突出包括与所述槽相对的所述天线元件的边缘从所述凹部的嘴部延伸出。

45.根据权利要求1至17中任一项所述的天线,或者根据从属于其的任一前述权利要求所述的天线,其中,所述凹部的壁被布置成沿着所述槽的长度偏离所述至少一个天线元件的边缘。

46.根据权利要求44或45所述的天线,其中,朝向所述槽的开口端,所述凹部的壁的倾斜角比朝向所述槽的封闭端的倾斜角更浅,使得所述凹部的壁偏离所述至少一个天线元件的边缘。

47.根据权利要求46所述的天线,其中,所述壁包括朝向所述槽的封闭端的第一平面部分和在所述第一平面部分与所述槽的开口端之间的第二平面部分,其中所述第二平面部分比所述第一平面部分更加偏离所述天线元件的边缘。

48.根据权利要求47所述的天线,其中,所述壁包括在所述第二平面部分和所述槽的开口端之间的第三平面部分,其中所述第三平面部分比所述第二平面部分更加偏离所述天线元件的边缘。

49.根据权利要求46、47或48所述的天线,其中,所述天线元件的边缘是直的,例如最接近所述凹部的壁的边缘是直的。

50.根据权利要求1至17中任一项所述的天线,或者根据从属于其的任一权利要求所述的天线,其中,所述天线元件包括导电体和被布置成抑制所述导电体上的表面电流的流动的至少一个导电抑制器。

51.根据权利要求50所述的天线,其中所述导电抑制器被布置成抑制沿着所述天线元件的外边缘的表面电流的流动,所述天线元件的外边缘离所述凹部(14)的基部(17)最远。

52.根据权利要求50所述的天线,其中,所述导电抑制器被布置成抑制沿着所述天线元件的内边缘的表面电流的流动,所述天线元件的内边缘与最接近所述凹部(14)的壁的所述天线元件的边缘(6)相对。

53.根据权利要求50所述的天线,包括第一导电抑制器,被布置成抑制沿着所述天线元件的内边缘的表面电流的流动,所述天线元件的内边缘与最接近所述凹部(14)的壁的所述天线元件的边缘(6)相对,以及第二导电抑制器,被布置成抑制沿着所述天线元件的外边缘的表面电流的流动,所述天线元件的外边缘离所述凹部(14)的基部(17)最远。

54.根据任一前述权利要求所述的天线,其中,所述接地平面的表面包括从所述表面突出的散射体。

55.根据权利要求54所述的天线,在从属于1至17中任一项所述的天线时,其中,所述散射体被布置在由所述接地平面导体提供的凹部的内表面上。

56.根据权利要求54或55所述的天线,其中,所述散射体包括圆形突起,例如部分球形、卵形或部分球形突起,例如半球形突起。

57.一种用于制造天线的方法,所述方法包括:

在由接地导体提供的凹部中选择平面导电天线元件的布置;

选择所述凹部的壁的布置;

其中所述壁和天线元件的布置被选择为使得所述凹部从所述凹部内部的窄基部向外到更宽的嘴部呈锥形,并且至少一个天线元件包括导电板,所述导电板垂直于所述凹部的嘴部且垂直于所述壁被布置,并且被布置成在所述至少一个天线元件的边缘和所述凹部的壁之间提供槽;

其中所述选择基于所述天线的带宽和输入阻抗中的至少一个。

58.根据权利要求57所述的方法,包括选择所述天线元件中的至少一个电流抑制结构的定向、长度和宽度中的至少一个,其中所述选择基于所述天线的带宽和输入阻抗中的至少一个。

59.根据权利要求57或58所述的方法,包括选择在所述凹部的壁的内表面上的散射体的布置,其中选择所述散射体的布置以抑制来自所述天线的水平极化信号。

60.根据权利要求57、58或59中任一项所述的方法,其中,所述方法是计算机实现的,并且包括所述天线的数值建模,从而基于经建模的所述天线的输入阻抗、带宽或辐射图案来选择所述布置。

61.根据权利要求57至60中任一项所述的方法,还包括至少部分地制造所述天线。

62.一种天线,包括:

四个天线元件;

四个部分球形散射体;

基部,所述基部包括上边缘部分、唇部分、倾斜部分和中心部分的,其中:

所述四个天线元件附接到并且DC接地到所述基部的中心部分,并且相对于彼此以90°均匀间隔开;

所述四个部分球形散射体由基部的倾斜部分承载,相对于彼此以90°均匀间隔开;

所述四个部分球形散射体中的每个位于所述天线元件中的相应两个天线元件之间并与所述天线元件中的相应两个天线元件等距;

所述基部被布置成为每个天线元件提供接地平面,并且在每个天线元件之间提供信号耦合用于驱动每个天线元件;

所述基部的倾斜部分是开放的截头锥体,并且由上倾斜部分和下倾斜部分形成,上倾斜部分相对于中心部分比下倾斜部分具有更浅的倾斜;以及

所述天线元件中的每个在天线的基部附近包括半圆形切口。

63.根据权利要求62所述的天线,具有根据任一前述权利要求所述的天线的特征。

64.根据权利要求13至20中任一项所述的天线,或者根据从属于其的任一前述权利要求所述的天线,其中,所述至少一个天线元件(12)包括一个或多个凹部,所述一个或多个凹部沿着所述至少一个天线元件平行于Vivaldi天线的嘴部定向的上水平边缘定位,和/或沿着与Vivaldi天线的边缘(6)并置的垂直边缘定位。

65.根据权利要求1至56中任一项所述的天线,或者根据从属于其的任一前述权利要求所述的天线,还包括在所述至少一个天线元件(12)的两侧从所述凹部的壁延伸的散射体(161)。

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