双极化阵列天线的增益方法及其结构的制作方法

文档序号:10472845
双极化阵列天线的增益方法及其结构的制作方法
【专利摘要】一种双极化的阵列天线的增益方法及其结构,包括:备有一基板、多个辐射金属面、多个二分之一波长导线、一第一信号馈入网络、一第二信号馈入网络、一第一信号馈入点及一第二信号馈入点所形成的双极化阵列天线。在信号由该第一信号馈入网络的第一信号馈入点馈入后,使信号增加二分之一波长,再经二分之一波长导线转换,使该些辐射金属的相位一致,而电流不一致,或信号由该第二号馈入网络的第二信号馈入点馈入后,经二分之一波长导线转换,使该些辐射金属的相位一致,而电流不一致的情事下,使天线的水平及垂直的发射及接收的功率强度增加。
【专利说明】
双极化阵列天线的増益方法及其结构
技术领域
[0001]本发明涉及一种天线,尤其涉及一种可以增加天线增益的双极化阵列天线。
【背景技术】
[0002]天线的设计是对移动通讯装置的通话品质、接收信号能力产生最直接的影响,在移动通讯装置有限的空间配置下,移动通讯装置的外观、PCB、结构、天线彼此之间必须相依相存,以期能够得到应有的天线性能表现。
[0003]因此,传统阵列天线技术中是将相同单个天线辐射导体并列形成阵列结构,如图1所示,该双极化的阵列天线包括有一反射面100、多个辐射导体200、一第一馈入网络300及一第二馈入网络400。该多个辐射导体200是以呈矩阵排列的方式配置在该反射面100上,每一个辐射导体200具有两个网络输出端201。每一个辐射导体200的两个网络输出端201分别与其他的辐射导体200电性连接。该第一、第二馈入网络300、400的馈入点301、401分别位在各辐射导体200所配置的阵列外侧、内侧,另于该第一、第二馈入网络300、400上设置有信号的馈入点301、401,以及该第一、第二馈入网络300、400分别呈横向及纵向配置。
[0004]虽然,在图1的阵列天线的第一、第二馈入网络300、400的天线区段302、402设计成相对应于反射面100垂线正45度及负45度的方向配置,使水平及垂直的信号收讯效果并非最好,因为此阵列天线的功率的dBi值约在12左右及干扰值约-15?_20(干扰值越低越好)之间,容易造成信号衰减及信号互相干扰的缺失。

【发明内容】

[0005]因此,本发明的主要目的,是在改善传统阵列天线增益的缺失,本发明提出一种可以使天线增益增加方法,使天线的水平及垂直的发射及接收信号的功率强度增加。
[0006]为达上述的目的,本发明提供一种双极化的阵列天线的增益方法,包括:备有一双极化的阵列天线,该阵列天线具有以对称排列形式配置的多辐射金属面,该些辐射金属面之间连接有多个二分之一波长导线,该些辐射金属面的外侧具有一第一信号馈入网络及一位于该些辐射金属面内侧,并电性连接在该些辐射金属面的二斜对角的二辐射金属面之间的第二信号馈入网络。将该第一信号馈入点位于该第一信号馈入网络中心位置沿线偏移有一特定距离,该第二信号馈入点位于该行进距离短的第二信号馈入网络上。在信号馈入于第一信号馈入点时,该第一信号馈入点因位于该第一信号馈入网络中心位置沿线偏移一特定距离,使信号会增加二分之一波长后分两方向流入该些辐射金属面中,在信号流经该些二分之一波长导线,让该些辐射金属面的电流不一致,使该些辐射金属面相位一致。在第二信号馈入点的信号馈入时,信号分多方向流入该些辐射金属面中,在信号经该些二分之一波长导线流入该些辐射金属面后,让该些辐射金属面的电流不一致,使该些辐射金属面的相位一致,以增加天线增益。
[0007]在本发明的一实施例中,该些辐射金属面上各具有二输出入端,该二输出入端分别与该二分之一波长导线、该第一信号馈入网络及该第二信号馈入网络电性连接。
[0008]在本发明的一实施例中,该第一信号馈入网络由第一导线、一第二导线及一第三导线组成,该第二导线一端与该第一导线电性连接呈相互垂直,该第二导线的另一端与相邻的该辐射金属面的输出入端及该二分之一波长导线电性连接;另,该第三导线一端与该第一导线电性连接呈相互垂直,该第三导线的另一端与相邻的该辐射金属面的输出入端及该二分之一波长导线电性连接。
[0009]在本发明的一实施例中,该第二信号馈入网络由一第一线段、一第二线段及一第三线段组成。该第二线段一端与该第一线段电性连接呈弯折状,该第二线段的另一端与该辐射金属面的输出入端及该二分之一波长导线电性连接,该第三线段的一端与该第一线段电性连接呈弯折状,该第三线段的另一端与辐射金属面的输出入端及该二分之一波长导线电性连接。
[0010]在本发明的一实施例中,该第一信号馈入网络、第二信号馈入网络及该些二分之一波长导线的该线宽粗细均不相同,藉以调整阵列天线的阻抗匹配。
[0011]在本发明的一实施例中,该特定距离为四分之一距离。
[0012]在本发明的一实施例中,该二斜对应的二辐射金属面上各设有一短路点,该二短路点使该第一馈入信号点及该第二信号馈入点之间的干扰降低。
[0013]在本发明的一实施例中,更包括有一基板,该基板上具有一正面及一背面,该表面设有该双极化阵列天线,背面具有一接地金属面。
[0014]为达上述的目的,本发明另提共一种双极化的阵列天线结构,包括:一基板、多个辐射金属面、多个二分之一波长导线、一第一信号馈入网络、一第二信号馈入网络、一第一信号馈入点及一第二信号馈入点。该多个辐射金属面以对称排列形式配置于该基板的表面上,该些辐射金属面的同一侧边的二弯角上各具有二输出入端。该些二分之一波长导线以电性连接于该些辐射金属面的该些输出入端上,以作为相位改变。该第一信号馈入网络位于该些辐射金属面外侧,并与该些二分之一波长导线及该些输出入端电性连接。该第二信号馈入网络位于以对称排列的该些辐射金属面的内侧中间位置,并电性连接在该些辐射金属面的二斜对角的二辐射金属面之间。该第一信号馈入点,系设于该第一信号馈入网络中心位置沿线偏移一特定距离。该第二信号馈入点,系设于该第二信号馈入网络位置上。在信号由该第一信号馈入网络馈入后,使信号增加二分之一波长,再经二分之一波长导线转换,使该些辐射金属的电流不一致,而相位一致;当信号由该第二号馈入网络馈入后,经二分之一波长导线转换,使该些辐射金属的电流不一致,而相位一致,此该天线增益增加。
[0015]在本发明的一实施例中,该些辐射金属面中以二斜对应的二辐射金属面上各设有一短路点,该二短路点降低该第一馈入信号点及该第二信号馈入点之间的干扰。
[0016]在本发明的一实施例中,该第一信号馈入网络由第一导线、一第二导线及一第三导线组成,该第二导线一端与该第一导线电性连接呈相互垂直,该第二导线的另一端与相邻的该辐射金属面的输出入端及该二分之一波长导线电性连接;另,该第三导线一端与该第一导线电性连接呈相互垂直,该第三导线的另一端与相邻的该辐射金属面的输出入端及该二分之一波长导线电性连接。
[0017]在本发明的一实施例中,该第一信号馈入点设于该第一信号馈入网络的第一导线的中心位置沿线偏移一特定距离,该特定距离为四分之一距离。
[0018]在本发明的一实施例中,该第二信号馈入网络网络由一第一线段、一第二线段及一第三线段组成,该第二线段一端与该第一线段电性连接呈弯折状,该第二线段的另一端与斜对脚的该辐射金属面的输出入端及二分之一波长导线电性连接,该第三线段的一端与该第一线段电性连接呈弯折状,该第三线段的另一端与斜对角的该辐射金属面的输出入端及该二分之一波长导线电性连接。
[0019]在本发明的一实施例中,该第一信号馈入网络、该第二信号馈入网络、该些二分之一波长导线的线宽粗细均不相同,藉以调整阵列天线的阻抗匹配。
[0020]以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述,但不作为对本发明的限定。
【附图说明】
[0021]图1,传统的双极化的阵列天线示意图;
[0022]图2,本发明的双极化阵列天线的增益方法流程示意图;
[0023]图3,本发明的双极化阵列天线结构示意图;
[0024]图4,本发明的双极化阵列天线的第一信号馈入点的信号馈入示意图;
[0025]图5,本发明的双极化阵列天线的第二信号馈入点的信号馈入示意图。
[0026]其中,附图标记
[0027]现有技术
[0028]反射面100
[0029]辐射导体200
[0030]网络输出端201
[0031]第一馈入网络300
[0032]馈入点301
[0033]第二馈入网络400
[0034]馈入点401
[0035]本发明
[0036]步骤100 ?106
[0037]基板I
[0038]表面11
[0039]背面12
[0040]辐射金属面2a?2d
[0041]输出入端21a?21d
[0042]短路点22b、22d
[0043]二分之一波长导线3
[0044]第一信号馈入网络4
[0045]第一导线41
[0046]第二导线42
[0047]第三导线43
[0048]第二信号馈入网络5
[0049]第一线段51
[0050]第二线段52
[0051]第三线段53
[0052]第一信号馈入点6
[0053]第二信号馈入点7
【具体实施方式】
[0054]兹有关本发明的技术内容及详细说明,现在配合【附图说明】如下:
[0055]请参阅图2及图3,本发明的双极化阵列天线的增益方法流程及结构示意图。如图所示:本发明的双极化阵列天线的增益方法,首先,如步骤100,备有一双极化的阵列天线,该阵列天线具有以对称排列形式配置的多福射金属面2a?2d,该些福射金属面2a?2d之间连接有多个二分之一波长导线3,该些辐射金属面2a?2d的外侧具有一第一信号馈入网络4及一位于该些辐射金属面2a?2d内侧的第二信号馈入网络。
[0056]步骤102,决定第一信号馈入点6及该第二信号馈入点7的位置,将该第一信号馈入点6位于该第一信号馈入网络4的第一导线41中心位置沿线偏移有一 1/4距离的特定距离,该第二信号馈入点7位于该行进距离短的第二信号馈入网络5上。
[0057]步骤104,在信号馈入第一个信号馈入点6,该信号会增加1/2波长后分两方向流入该些辐射金属面2a?2d中,在信号流入该些辐射金属面2a?2d后,该辐射金属面2a、2d的相位不变,而流入该辐射金属面2b、2c的信号相位因经过1/2波长导线3的转换使相位旋转180度后,与该辐射金属面2a、2d的相位一致,但该些辐射金属面2a?2d的电流不一致。
[0058]步骤106,在信号馈入第二信号馈入点7,信号分多方向流入该些辐射金属面2a?2d中,在信号流入该些辐射金属面2a?2d后,该辐射金属面2c、2d的相位不变,而流入该辐射金属面2a、2b的信号相位因经过1/2波长导线3的转换使相位旋转180度后,与该辐射金属面2c、2d的相位一致,但该些福射金属面2a?2d的电流不一致。
[0059]由于上述天线的改良后,使天线的dBi值平均13左右(因为缩短了行近距离),干扰值约-20?-30,让天线的水平及垂直的发射及接收信号的功率强度增加。
[0060]请参阅图3,本发明的双极化阵列天线结构示意图。如图所示:本发明的双极化的阵列天线结构,包括:一基板1、多个辐射金属面2、多个二分之一(1/2)波长导线3、一第一信号馈入网络4、一第二信号馈入网络5、一第一信号馈入点6及一第二信号馈入点7。
[0061]该基板1,其上一表面11及一背面12,以提供该多个辐射金属面2设置,该背面12以设有一接地金属面(图中未示)。在本图中,基板I为印刷电路板。
[0062]该多辐射金属面2a?2d,以对称排列形式配置于该基板I的表面11上,该些辐射金属面2a?2d的同一侧边的二弯角上各具有二输出入端21a?21d,该二输出入端21以作为信号输入。另,于该二斜对应的二辐射金属面2b、2d上各设有一短路点22b、22d,该二短路点22b、22d以避免该第一馈入信号点6及该第二信号馈入点7彼此之间的干扰。
[0063]该多1/2波长导线3,以电性连接于该些辐射金属面的二输出入端21a?21d上,以作为相位改变,在接收信时使该流入该些辐射金属面2a?2d的电流不会一致,让该些辐射金属面2a?2d相位一致。在本图中,该些1/2波长导线3的线宽粗细均不相同,藉以调整阵列天线系统的阻抗匹配。
[0064]该第一信号馈入网络4,位于该些福射金属面2a、2a外侧,并由第一导线41、一第二导线42及一第三导线43组成。该第二导线42 —端与该第一导线41电性连接呈相互垂直,该第二导线42的另一端与相邻的该辐射金属面2a的输出入端21a及该1/2波长导线3电性连接。另,该第三导线43 —端与该第一导线41电性连接呈相互垂直,该第三导线43的另一端与相邻的该辐射金属面2c的输出入端21c及该1/2波长导线3电性连接。在本图中,该第一信号馈入网络4的该导线的线宽粗细均不相同,藉以调整阵列天线系统的阻抗匹配。
[0065]该第二信号馈入网络5,位于以对称排列的该些辐射金属面2a?2d的内侧中间位置,并电性连接在该些辐射金属面2a?2d的二斜对角的二辐射金属面2a、2c之间。该第二信号馈入网络5由一第一线段51、一第二线段52及一第三线段53组成。该第二线段52 一端与该第一线段51电性连接呈弯折状,该第二线段52的另一端与该辐射金属面2a的输出入端21a及1/2波长导线3电性连接,该第三线段53的一端与该第一线段51电性连接呈弯折状,该第三线段53的另一端与辐射金属面2c的输出入端21c及该1/2波长导线3电性连接。在本图中,该第一信号馈入网络4的该导线的线宽粗细均不相同,藉以调整阵列天线系统的阻抗匹配。
[0066]该第一信号馈入点6,设于该第一信号馈入网络4的第一导线41的中心位置沿线偏移一特定距离(较接近第二导线42),该特定距离为四分之一(1/4)距离,在信号馈入时,使馈入的信号增加了 1/2波长。该第一信号馈入点6以作为第一天线的信号馈入点。
[0067]该第二信号馈入点7,设于该第二信号馈入网络5的第三线段53与该1/2波长导线3的电性连接,以作为第二天线的信号馈入点。
[0068]请参阅图4,本发明的双极化阵列天线的第一信号馈入点的信号馈入示意图。如图所示:在此图中,实线箭头为原相位方向,虚线箭头为转180度后的相位方向。由于该第一信号馈入点6位于该第一信号馈入网络4的第一导线41的中心位置沿线偏移有一 1/4距离的特定距离后,在信号馈入于第一信号馈入点6时,信号会增加1/2波长后分两方向流入该些辐射金属面2a?2d中,在信号流入该些辐射金属面2a?2d后,该辐射金属面2a、2d的相位不变,而流入该辐射金属面2b、2c的信号相位因经过1/2波长导线3的转换使相位旋转180度后,与该辐射金属面2a、2d的相位一致,但该些辐射金属面2a?2d的电流不一致。
[0069]请参阅图5,本发明的双极化的阵列天线的第二信号馈入点的信号馈入示意图。如图所示:在此图中,实线箭头为原相位方向,虚线箭头为转180度后的相位方向。当第二信号馈入点7的信号馈入时,信号分多方向流入该些辐射金属面2a?2d中,在信号流入该些辐射金属面2a?2d后,该辐射金属面2c、2d的相位不变,而流入该辐射金属面2a、2b的信号相位因经过1/2波长导线3的转换使相位旋转180度后,与该辐射金属面2c、2d的相位一致,但该些福射金属面2a?2d的电流不一致。
[0070]在上述的图3及图4的说后,可知在该第一信号馈入点6或该第二信号馈入点7的信号馈入后,利用1/2波长导线3及第二信号馈入点7行进距离变短的设计,使该该些辐射金属面2a?2d的电流不一致,但该辐射金属面2a?2d的相位一致,且以该些辐射金属面2b、2d的二短路点22b、22d使该第一馈入信号点6及该第二信号馈入点7彼此之间的干扰降到最低。
[0071]由于上述天线的改良后,使天线的dBi值平均13左右(因为缩短了行近距离),干扰值约-20?-30,让天线的水平及垂直的发射及接收信号的功率强度增加。
[0072]当然,本发明还可有其它多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种双极化的阵列天线的增益方法,其特征在于,包括: a)、备有一双极化的阵列天线,该阵列天线具有以对称排列形式配置的多个辐射金属面,该些辐射金属面之间连接有多个二分之一波长导线,该些辐射金属面的外侧具有一第一信号馈入网络及一位于该些辐射金属面内侧,并电性连接在该些辐射金属面的二斜对角的二辐射金属面之间的第二信号馈入网络; b)、将该第一信号馈入点位于该第一信号馈入网络中心位置沿线偏移有一特定距离,该第二信号馈入点位于该行进距离短的第二信号馈入网络上; c),在信号由第一信号馈入点时,该第一信号馈入点因位于该第一信号馈入网络中心位置沿线偏移一特定距离,使信号会增加二分之一波长后分两方向流入该些辐射金属面中,在信号流经该些二分之一波长导线,让该些辐射金属面的电流不一致,使该些辐射金属面相位一致; d)、在信号第二信号馈入点的信号馈入时,信号分多方向流入该些辐射金属面中,在信号经该些二分之一波长导线流入该些辐射金属面后,让该些辐射金属面的电流不一致,使该些辐射金属面的相位一致,以增加天线增益。2.根据权利要求1所述的增益方法,其特征在于,步骤a的该些辐射金属面上各具有二输出入端,该二输出入端分别与该二分之一波长导线、该第一信号馈入网络及该第二信号馈入网络电性连接。3.根据权利要求2所述的增益方法,其特征在于,该第一信号馈入网络由第一导线、一第二导线及一第三导线组成,该第二导线一端与该第一导线电性连接呈相互垂直,该第二导线的另一端与相邻的该辐射金属面的输出入端及该二分之一波长导线电性连接;另,该第三导线一端与该第一导线电性连接呈相互垂直,该第三导线的另一端与相邻的该辐射金属面的输出入端及该二分之一波长导线电性连接。4.根据权利要求3所述的增益方法,其特征在于,该第二信号馈入网络由一第一线段、一第二线段及一第三线段组成。该第二线段一端与该第一线段电性连接呈弯折状,该第二线段的另一端与该辐射金属面的输出入端及该二分之一波长导线电性连接,该第三线段的一端与该第一线段电性连接呈弯折状,该第三线段的另一端与辐射金属面的输出入端及该二分之一波长导线电性连接。5.根据权利要求1所述的增益方法,其特征在于,步骤b的特定距离为四分之一距离。6.一种双极化的阵列天线结构,其特征在于,包括: 一基板,其上一表面及一背面; 一多个辐射金属面,以对称排列形式配置于该基板的表面上,该些辐射金属面的同一侧边的二弯角上各具有二输出入端; 多个二分之一波长导线,以电性连接于该些辐射金属面的该些输出入端上,以作为相位改变; 一第一信号馈入网络,位于该些辐射金属面外侧,并与该些二分之一波长导线及该些输出入端电性连接; 一第二信号馈入网络,位于以对称排列的该些辐射金属面的内侧中间位置,并电性连接在该些辐射金属面的二斜对角的二辐射金属面之间; 一第一信号馈入点,设于该第一信号馈入网络中心位置沿线偏移一特定距离; 一第二信号馈入点,设于该第二信号馈入网络位置上; 其中,信号由该第一信号馈入网络馈入后,使信号增加二分之一波长,再经二分之一波长导线转换,使该些辐射金属的电流不一致,而相位一致;当信号由该第二号馈入网络馈入后,经二分之一波长导线转换,使该些辐射金属的电流不一致,而相位一致,此该天线增益增加。7.根据权利要求6所述的双极化的阵列天线结构,其特征在于,该第一信号馈入网络由第一导线、一第二导线及一第三导线组成,该第二导线一端与该第一导线电性连接呈相互垂直,该第二导线的另一端与相邻的该辐射金属面的输出入端及该二分之一波长导线电性连接;另,该第三导线一端与该第一导线电性连接呈相互垂直,该第三导线的另一端与相邻的该辐射金属面的输出入端及该二分之一波长导线电性连接。8.根据权利要求7所述的双极化的阵列天线结构,其特征在于,该第一信号馈入点设于该第一信号馈入网络的第一导线的中心位置沿线偏移一特定距离,该特定距离为四分之一距离。9.根据权利要求6所述的双极化的阵列天线结构,其特征在于,该第二信号馈入网络由一第一线段、一第二线段及一第三线段组成,该第二线段一端与该第一线段电性连接呈弯折状,该第二线段的另一端与斜对脚的该辐射金属面的输出入端及二分之一波长导线电性连接,该第三线段的一端与该第一线段电性连接呈弯折状,该第三线段的另一端与斜对角的该辐射金属面的输出入端及该二分之一波长导线电性连接。10.根据权利要求6所述的双极化的阵列天线结构,其特征在于,该第一信号馈入网络、该第二信号馈入网络、该些二分之一波长导线的线宽粗细均不相同,藉以调整阵列天线的阻抗匹配。
【文档编号】H01Q1/24GK105826686SQ201510008775
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年1月8日
【发明人】陈纪全
【申请人】万旭电业股份有限公司
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