专利名称：双波段天线馈电的制作方法
技术领域：
本发明涉及如权利要求1的前序部分所述类型的双波段天线。
背景技术：
典型的双波段天线包括用于发射和/或接收无线电频率辐射的至少一个第一天线元件和相关的第二天线元件，以及导电的基本上为平面的反射体设备。第一和第二天线元件在位于反射体设备前侧上形成结合的天线元件。微波功率通常从单个馈电网络以两个单独的频率波段馈电。第一频率波段中的微波功率通过反射体设备中的孔径馈电到第一辐射片，第二频率波段中的微波功率通过反射体设备中的孔径并且通过第一辐射片中的耦合片和十字形孔径向第二辐射片馈电。这种现有技术的双波段天线的例子在WO 02/43183(Allgon AB)中示出。
在双波段天线中，通常只需要单个馈电网络来向两个天线元件馈电。然而，在一些情形中，可需要有两个单独的馈电网络来向天线元件馈电。例如，为了获得改进的或者某些特定的辐射特征，可需要使用单独的馈电网络。
这种用于使用单独馈电的一个已知解决方案在EP 1 069 646 A2中示出。在所述文献中描述的天线包括多个片，每个片由馈电装置馈电，该馈电装置包括与相应片的接地平面上的对准点相连接的电压源和从该点延伸到该片的探针。
现有技术中的这个解决方案存在多个缺点。首先，EP 1 069 646 A2中示出的解决方案需要对一束线缆进行单调的且耗费体力的安装，每个所使用的片安装一次。这个安装将还进行为使得所使用的探针被放置为使直接相对的探针之间的假想线是正交的。这是为了实现隔离良好的双极化辐射。从而，安装将变得更为困难。而且，每个馈电装置还包括电容器，给出了多个需要安装的部件。而且，如果一根线缆有缺陷或者断裂，使用多种不同的线缆使得其替换变得困难和耗费时间。
从而，需要用来对于向不同天线元件提供单独馈电的改进方式，其中天线的安装、维护及其制造变得更为方便。
发明内容
本发明的目的是提供一种天线构造，其克服了上述缺点。具体地，本发明的目的是以容易安装的方式在给予所希望的辐射模式的双波段天线中提供单独馈电。根据本发明，其安装是方便的，由此避免了费力的组装步骤，并且给出了较为廉价的双波段天线。此外，提供一种双波段天线，其具有双波段天线的辐射元件的可靠和安全的馈电，给出所希望的辐射模式。而且，本发明在双波段天线中提供一种新的、有创造性的并且更简单的两个或多个天线元件的单独馈电。
根据本发明的第一方面，这些目的由权利要求1的特征部分中所限定的天线实现。
根据本发明，提供一种双波段天线，其包括多个天线元件，用于发射和/或接收无线电频率辐射。该天线元件一个放置在另一个上方，并且通过第一天线元件将屏蔽馈电提供到第二天线元件，从而使得不同天线元件之间单独地馈电。
根据本发明的一个实施方式，屏蔽馈电装置设置为穿过孔径区域，该孔径区域包括一个或多个设置在所述第一天线元件中的孔径。由此，提供一种简单并且较为廉价并且还相当可靠的解决方案，用于向多个天线元件单独地馈电，该解决方案实现了一种容易安装的天线结构。
根据本发明的一个实施方式，屏蔽馈电装置包括中空管，线缆穿过该中空管设置，用于向第二天线元件馈电。由此，提供一种较为廉价的屏蔽装置，其容易安装且容易制造。
根据本发明的一个实施方式，该中空管包括具有不同直径的多个部分。这样给出灵活的方案，其中例如最上面的管部分可以大于下面的管部分，使得设计者隐藏并保护该管部分内的其它部件。
根据本发明的一个实施方式，该屏蔽馈电装置导电地直接或间接地连接到接地平面。该屏蔽馈电装置可以直接地固定到上部天线元件或者根本不固定。从而，提供用于灵活设计的装置，使得设计者根据特定的需求或需要来定制天线。
根据本发明的一个实施方式，第一天线元件经接地平面中的孔径馈电。这是优选的实施方式，并且屏蔽馈电优选地设置为穿过该孔径而到达放置在第一天线元件上方的天线元件。
根据本发明的一个实施方式，该天线元件包括由下列装置组成的组的其中一个孔径天线，例如缝隙、号角或孔耦合贴片天线，偶极天线或探针馈电天线。除了提供灵活的解决方案，这些是已知的部件，使得可以使用廉价的和可方便互换的部件。
根据本发明的一个实施方式，第一天线元件适于以低频波段辐射，第二天线元件适于以高频波段辐射。
根据本发明的一个实施方式，该双波段天线包括多个以同一频率波段辐射的天线元件，并且该屏蔽馈电装置设置为穿过每个所述天线元件，从而可提供宽波段的应用。
通过下面结合附图所进行的说明，本发明的另外的实施方式及其优点将变得更为清楚。
图1示出了根据本发明的双波段天线的截面视图。
图2a-2d以不同视图示出了根据本发明的双波段天线的实施方式。
图3示出了本发明的另一实施方式。
图4示出了根据本发明的双波段天线中反射体内的示例性孔径区域。
图5示出了根据本发明的双波段天线的示例性天线元件。
图6示出了包括多个天线元件的本发明另一个实施方式。
图7示出了具有变化直径的屏蔽馈电装置的实施方式。
具体实施例方式
首先参照图1，示出了根据本发明的双波段天线的示意图。双波段天线1总体上由附图标记1表示。提供第一天线元件2，其包括辐射元件2a，例如片，由导电材料制成，用于以某一频率辐射。天线元件2放置在主要反射体7上方相距例如距离5，由此反射体7设置为反射来自于第一天线元件2的辐射。优选地还设置有屏蔽箱6，用于防止反向辐射。包括辐射元件3a的第二天线元件3放置在第一天线元件2上方，辅助反射体8设置为用于射出来自于第二天线元件3的辐射。
在其最一般的形式中，本发明基于下述思想使用通过第一天线元件2到达放置在天线元件2上方的另一天线元件3的屏蔽馈电装置9。通过使用基本上对称的管可优选地设置屏蔽馈电装置9，线缆10等穿过该管被拉出，以便于向上部天线元件3馈电。在图1示出的示意图中，屏蔽馈电装置9没有始终连接到上部天线元件3，但是借助屏蔽箱6间接地接地。线缆10穿过屏蔽馈电装置9被拉出，并连接到固定于第一天线元件2的辐射元件2a下方的PCB(印刷电路板)4。第一天线元件2包括孔径，用于能够向上部天线元件3馈电。
从而，根据本发明，现在参照图2a-c更详细地示出参照图1所描述的本发明。屏蔽馈电装置9设置通过第一天线元件2上的孔径11，孔径11能够单独向第二天线元件3馈电，如上所述的。例如，屏蔽馈电装置9可包括由任意合适的导电材料例如金属制成的中空管。该中空管设置为穿过该下部第一天线元件2的中部，例如穿过主要反射体7中的孔径6，然后借助连接到主要反射体7的屏蔽箱6接地，在本实施方式中为间接地接地。主要反射体7设置成反射来自第一天线元件2的辐射，但是在一些情形下应该小心其对于一个或多个上部天线元件3的辐射特征的影响。通过该中空管，现在线缆10可被拉到馈电网络4，馈电网络4设置为用于向第二天线元件3供给电力。在图2d中，上部天线元件3已经取下，以示出辅助反射体8中的孔径11。
在图2a-2d示出的实施方式中，屏蔽馈电装置9(例如中空管)设置成穿过第二天线元件2中的孔径，并且留出在馈电网络4和屏蔽馈电装置9之间的空间。这使得线缆10安装方便以连接到馈电网络4(例如紧固到第二天线元件3下方的PCB)，馈电网络4用于向第二天线元件3馈电。
在图3a-3b示出的另一实施方式中，屏蔽馈电装置9连接到第二天线元件3，并且向第二天线元件3馈电的馈电网络4放置在第一天线元件2的顶部。在此实施方式中，屏蔽箱12由此设置在第二天线元件3的反射体8下方。屏蔽箱12在屏蔽馈电装置9连接到上部天线元件3的情形下是必需的，该屏蔽箱12在图3a-3b示出的实施方式中提供间接的接地。屏蔽箱12可包围所需的馈电网络-例如紧固在其中的PCB(未示出)以及其它优选部件。
在图4中示出了本发明的可选实施方式。与图1和2a-2d中示出的实施方式中由垂直缝隙构成的截面形状孔径不同，孔径区域13设置在主要反射体7中。孔径区域13可由一个或多个直缝隙孔径或椭圆形孔径构成。这使得天线可以为其特定预期的用途而方便地制造，从而具有灵活的设计装置。
在另一实施方式中，例如在图4示出的实施方式中，屏蔽馈电装置9直接连接到接地的主要反射体7，而不是像上述实施方式中通过屏蔽箱5那样间接接地。屏蔽馈电装置9可例如焊接到主要反射体7。
中空管制得越小越好，第一要求为具有足够的空间将馈电装置(例如线缆)设置到第二天线元件3。从而第二(即上部)天线元件3可通过从中空管抽出的线缆馈电。第二要求是其将能够使中空管直接或间接地接地。然而，可以使用具有变化直径的中空管，即该管可包括多个具有不同直径的管部分。从而所获得的优点将是可以使用具有较大直径的管部分，用于最上部天线元件。图7示出了这种屏蔽馈电装置，其包括具有可变直径的中空管。屏蔽馈电装置9在示出的实施方式中具有两个管部分，这两个管部分为具有一个直径的第一部分9a和具有另一直径的第二部分9b。在图7中，示出了用于以第一(优选较低)频率波段辐射的两个天线元件，还示出了以第二(优选较高)频率波段辐射的两个上部天线元件。在具有较大直径的管部分中，可以放置附加期望的或所需的部件，由此，可以保护并隐藏这些部件。
为了实现天线的可能最佳性能，馈电应该尽可能地对称。如果第二(上部)天线元件3仅被竖直极化地设置，单根线缆就足够了，由此可省略中空管，并且直接抽出该单根线缆。这是因为同轴线缆是本身对称并且屏蔽的。如果双极化是需要或者所希望的，因此必须要两根线缆，屏蔽的中空管对于提供对称性是必需的。
根据另一实施方式，屏蔽馈电装置也可由其它装置提供(即不借助中空管)。屏蔽馈电装置9能够例如以将导体卷绕在金属箔等中的形式而实现。这将形成非常细小的屏蔽馈电装置，这在某些应用中是有利的。
在图5中还示出了本发明的可选实施方式，包括用于高频波段辐射的偶极天线14，而不是如图1和2a-2d所示的贴片天线(patchantenna)3a。已经发现本发明不限制于偶极天线14或贴片天线3的使用，而是可以使用任何合适的辐射装置，例如探针馈电天线元件。低频波段(下部天线元件)优选地总是孔径馈电，同时最上部的高频波段因此被可选地馈电，如以上示例性地。
图6a-b示出了本发明的另外一种实施方式。在此实施方式中，提供另一种天线元件15。这可例如用作提供低频波段天线的宽波段特性。发现另外的天线元件可以堆叠在彼此上方，屏蔽馈电装置9设置为穿过这些元件。还需要理解的是，每个频率波段可通过设置多个用于每个波段的天线元件而变宽，由此屏蔽馈电装置9设置为穿过合适的天线元件，用于向最上部的天线元件单独地馈电。
根据本发明，还可设置包含多个根据本发明的双波段天线的装置。
总体来说，本发明提供一种借助屏蔽馈电装置实现在双波段天线中的不同天线元件的单独馈电的新的、创造性的方法。尽管已经以特定的实施方式示出并描述了本发明，然而可以作出多种改变和改进，这对于本领域技术人员而言将是显而易见的。
权利要求
1.一种双波段天线(1)，其包括多个用于发射和/或接收无线电频率辐射的天线元件，所述天线元件一个设置在另一个上方地设置，其特征在于，屏蔽馈电装置(9)设置为穿过第一天线元件(2)到第二天线元件(3)，用于向这些不同的天线元件(2、3)单独地馈电。
2.根据权利要求1所述的双波段天线，其中所述屏蔽馈电装置(9)设置为穿过孔径区域(13)，所述孔径区域包括一个或多个设置在所述第一天线元件(2)中的孔径。
3.根据权利要求1或2所述的双波段天线，其中所述屏蔽馈电装置(9)包括中空管，线缆(10)设置为穿过所述中空管，用于向所述第二天线元件(3)馈电。
4.根据权利要求3所述的双波段天线，其中所述中空管包括多个具有不同直径的部分。
5.根据权利要求1所述的双波段天线，其中所述屏蔽馈电装置(9)被导电地直接连接到接地平面。
6.根据权利要求5所述的双波段天线，其中所述屏蔽馈电装置(9)被导电地直接连接到接地的主要反射体(7)。
7.根据权利要求1所述的双波段天线，其中所述屏蔽馈电装置(9)借助屏蔽箱(6)导电地间接连接到接地的主要反射体(7)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的双波段天线，其中所述第一天线元件(2)经接地平面(7)中的孔径(11)馈电。
9.根据前述权利要求中任一项所述的双波段天线，其中所述天线元件(2、3)包括由下列装置构成的组的其中一个孔径天线，例如缝隙、号角或孔耦合贴片天线，偶极天线或探针馈电天线。
10.根据前述权利要求中任一项所述的双波段天线，其中第一天线元件适于以低频波段辐射，第二天线元件适于以高频波段辐射。
11.根据前述权利要求中任一项所述的双波段天线，其中所述双波段天线(1)包括多个天线元件(2)，并且所述屏蔽馈电装置(9)设置为穿过每个所述天线元件。
全文摘要
本发明涉及双波段天线(1)，包括多个用于发射和/或接收无线电频率辐射的天线元件。所述天线元件一个在另一个上方地放置，并且屏蔽馈电装置(9)设置为穿过第一天线元件(2)到第二天线元件(3)，用于向这些不同的天线元件(2、3)单独地馈电。
文档编号H01Q1/48GK101069324SQ200580041058
公开日2007年11月7日 申请日期2005年10月14日 优先权日2004年11月30日
发明者J·乌丁, A·努德斯特伦, B·林德马克 申请人:动力波技术瑞典股份公司