极天线元件112的第二辐射表面122方向相反(即，法线132与法线134方向相反)。
[0018]第一单极天线元件111被以从用来驱动第二单极天线元件112的第二驱动相位偏移90度的第一驱动相位驱动。第二单极天线元件112被以从用来驱动第三单极天线元件113的第三驱动相位偏移90度的第二驱动相位驱动。第三驱动相位从用来驱动第四单极天线元件114的第四驱动相位偏移90度。
[0019]为了从宽带圆极化天线10辐射右旋圆极化电磁场，用O度的第一驱动相位驱动第一单极天线元件111，用-90度的第二驱动相位驱动第二单极天线元件112，用-180度的第三驱动相位驱动第三单极天线元件113，并且用-270度的第四驱动相位驱动第四单极天线元件114。如本文所使用的，短语“单极天线元件被以Θ度的相位驱动”指的是“以Θ度的相角来驱动单极天线元件”。
[0020]为了从宽带圆极化天线10辐射左旋圆极化电磁场，用O度的第一驱动相位驱动第一单极天线元件111，用+90度的第二驱动相位驱动第二单极天线元件112，用+180度的第三驱动相位驱动第三单极天线元件113，并且用+270度的第四驱动相位驱动第四单极天线元件114。
[0021]如图2中所示，在相应的法线131—134的相反方向上延伸的延伸部分131’一 134’在垂直轴20上的点21处交叉。馈电网络150的中心具有开口，支撑结构160被通过该开口与垂直轴20平行地布置。如图2中所示，支撑结构160被布置成使得垂直轴20位于支撑结构160的中心处。支撑结构160被固定地附着到馈电网络150。
[0022]四个辐射表面121 — 124与垂直轴20等距，并且因此也与支撑结构160等距。四个宽带单极天线元件111 一 114与中心支撑结构160之间的距离“d”(图2)与宽带圆极化天线10的中心操作频率相关。距离“d”被设置成优化宽带圆极化天线10的性能。RF接地连接器被连接到四个单极天线元件111一 114。
[0023]在本实施例的一个实施方式中，支撑结构是金属管道。如果支撑结构是金属管道或其它金属机械结构，则单极宽带辐射器与金属支撑结构之间的间距被设计成最优值，使得来自金属支撑结构的反射效应被最小化。在这种情况下，支撑结构是RF接地连接器。
[0024]如图2中所示，单极天线元件111 一 114位于相应的印刷电路板(PCB)126—129上面。示出了在相应的PCB 126— 129下面或通过其延伸的馈电网络150的接触区域141 一144。在本实施例的一个实施方式中，单极天线元件111 一 114被印刷到相应的PCB 126—129上。在本实施例的另一实施方式中，单极天线元件111 一 114被金属镀覆到相应的PCB126—129上。在本实施例的又一实施方式中，由标准加工过程实现单极天线元件111 一 114并且单极天线元件111 一 114被附着到相应的PCB 126— 129。
[0025]在本实施例的一个实施方式中，单极天线元件111 一 114发射圆形辐射图案。在这种情况下，单极天线元件111 一 114是圆形天线辐射器，并且每个单极天线元件111 一 114的半周长被设置成发射辐射的1/4等价波长。对于1575.42 MHz的全球定位系统(GPS)Ll频率而言，发射辐射的波长是19厘米，并且四分之一波长约为47.6mm且单极天线元件的半径约为15_。
[0026]图3是作为发射辐射的频率的函数的用于图1的宽带圆极化天线的回波损耗的图。图3示出了使用在全球定位系统(GPS) LI频率(1575.42 MHz)下被以0、-90、-180和-270相位驱动的四个圆形辐射器(单极天线元件111 一 114)的模拟结果。-1OdB带宽从
1.28 GHz延伸至1.86 GHz，其为中心频率1.57 GHz的约36%。回波损耗提供阻抗匹配的指示。具有大量值的以分贝为单位的负值指示期望的良好阻抗匹配。OdB回波损耗指示由于例如以开路或短路终止而引起的坏的阻抗匹配。
[0027]图4是根据本发明的形成宽带圆极化天线11的单极天线元件111、112、113、114、211、212、213和214的部分天线阵列(bay)的实施例的斜视图。宽带圆极化天线11也称为部分天线阵列11。除第五单极天线元件211、第六单极天线元件212、第七单极天线元件213以及第八单极天线元件214之外，宽带圆极化天线11包括单极天线元件111、112、113和114，其被如上文关于图1和2所述地结构化和运行。
[0028]四个附加单极天线元件211—214被布置在垂直轴20周围，使得四个相应的辐射表面221—224的四个法线231—234垂直于垂直轴20并远离垂直轴20指向。四个单极天线元件211—214通过与相应的相邻单极天线元件111 一 114的电感耦合被馈电。馈电网络150未被通信地耦合到单极天线元件211—214。
[0029]第五单极天线元件211具有带有第五法线231的第五辐射表面221。第五单极天线元件211通过来自第一单极天线元件111的互耦合而被馈电。第五单极天线元件211的第五辐射表面221和第一辐射表面121在第一平面中。如图4中所示，第一平面平行于支撑单极天线元件111和211两者的PCB 226。
[0030]第六单极天线元件212具有带有第六法线232的第六辐射表面222。第六单极天线元件212的第六辐射表面222被关于第五单极天线元件211的第五辐射表面221正交地布置。第六单极天线元件212通过来自第二单极天线元件112的互耦合而被馈电。第六单极天线元件212的第六辐射表面222和第二辐射表面122在第二平面中。如图4中所示，第二平面平行于支撑单极天线元件112和212两者的PCB 227。
[0031]第七单极天线元件213具有带有第七法线233的第七辐射表面223。第七单极天线元件213的第七辐射表面223被关于第六单极天线元件212的第六辐射表面222正交地布置。第七单极天线元件213的第七辐射表面223与第五单极天线元件211方向相反(SP，法线231与法线233方向相反)。第七单极天线元件213的第七辐射表面223和第三辐射表面123在第三平面中。第七单极天线元件213通过来自第三单极天线元件113的互耦合而被馈电。如图4中所示，第三平面平行于支撑单极天线元件113和213两者的PCB 228。
[0032]第八单极天线元件214具有带有第八法线234的第八辐射表面224。第八单极天线元件214的第八辐射表面224被关于第七单极天线元件113的第七辐射表面223和第五单极天线元件211的第五辐射表面221两者正交地布置。第八单极天线元件214的第八辐射表面224与第六单极天线元件212的第六辐射表面222方向相反(S卩，法线232与法线234方向相反)。第八单极天线元件214的第八辐射表面224和第四辐射表面124在第四平面中。第八单极天线元件214通过来自第四单极天线元件114的互耦合而被馈电。如图4中所示，第四平面平行于支撑单极天线元件113和213两者的PCB 229。
[0033]由于互电感耦合，第五单极天线元件211被以第一驱动相位驱动，该第一驱动相位从用来驱动第二单极天线元件112和第六单极天线元件212的第二驱动相位偏移90度。由于互电感耦合，第六单极天线元件212被以第二驱动相位驱动，该第二驱动相位从用来驱动第三单极天线元件113和第七单极天线元件213的第三驱动相位偏移90度。由于互电感耦合，第七单极天线元件213被以第三驱动相位驱动，该第三驱动相位从用来驱动第四单极天线元件114和第八单极天线元件214的第四驱动相位偏移90度。
[0034]在相应的法线231 — 234的相反方向上延伸的延伸部分在垂直轴20上的点处交叉。四个辐射表面221—224与垂直轴20等距，并且因此也与支撑结构160等距。与单极天线元件111 一 114 一样，四个宽带单极天线元件211—214和中心支撑结构160之间的距离“d”(图2)与中心操作频率有关，并被设置成优化宽带圆极化天线11的性能。
[0035]如图4中所示，RF接地连接器161被连接到所述至少四个单极天线元件111 一 114并沿着支撑结构160延伸至地。在本实施例的一个实施方式中，支撑结构160本身是RF接地连接器。
[0036]图5是作为仰角的函数的处于右旋和左旋极化