专利名称：交叉偶极天线的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及射频天线，并且特别地涉及全向天线。更好的发射场(天线方向图)允许使用较低的节省能量的发射机功率设置。
背景技术：
在某些情况下，具有全向方向图的天线是可取的。举例来说，这样的特征通常优选用于在发射机应用(如无线接入点)的天线。在其他情况下，一些规范(如联邦通信委员会规范)需要全向方向图。在其他情况下，需要具有用于圆极化波的相对好的轴比特性的天线。传统的全向天线的一个示例称为绕杆式天线。这种天线由四个四分之一波长的臂部构造，并且以臂部之间具有90度相位间隔的方式激励每个臂部。从同轴电缆的中心芯体 (或中心导体)和屏蔽体(或外导体)分别地可以获得0到180度的相移。通常情况下，对于90和270度，四分之一波长相移用四分之一波长长度的电缆长度实现。参见，例如，Brown 的美国专利号No. 2，086，976。也可使用其他相移电路。参见，例如，Spanos的美国专利号 No. 3，725, 943。传统全向天线的另一个示例称为交叉偶极天线。交叉偶极天线由单个同轴电缆驱动，并且有利地是紧凑的。此外，一对臂部(第一偶极)比第二对臂部(第二偶极)更长，从而在理想情况下，由臂部本身产生45度、135度、225度、315度度相移，而不需要外部相移器或第二同轴电缆。例如，参见Moore的美国专利号No. 2，420，967 ；Nakamura等人的美国专利号No. 6，163，306中的背景技术讨论(图7) ；Kazama的日本专利申请公布号No. H04-291806 ；和Nakamura等人的美国专利号No. 6，271，800中的背景技术讨论(图 10B)。然而，申请人已经观察到，传统全向天线，诸如传统交叉偶极天线，不希望展示空的方向图，空的方向可能会导致天线或系统不满足规范、降低产量或以其他方式承担昂贵的调整程序。图1说明在交叉偶极天线的臂部由不相等振幅的电流驱动时产生的天线方向图 102。图2显示在交叉偶极天线的臂部没有用精确的90度相移(即，不是正交)驱动时产生的天线方向图202。在识别问题根源时，在图1和图2中图示的每个方向图可由本领域普通技术人员容易地校正。图3说明现有技术交叉偶极天线的顶视图。参见，例如，Moore的美国专利号 No. 2，420，967。诸如同轴电缆馈线、连接器、支架、适配器、配线架或类似物之类的同轴结构包括中心导体302和外屏蔽体304。在同轴电缆中，电介质材料填充在中心导体302和外屏蔽体304之间的空间。以从上开始的逆时针顺序，天线具有第一臂部312、第二臂部314、第三臂部316、 第四臂部318。天线的镜像也是适用的。在传统交叉偶极天线中，第一臂部312和第三臂部 316共享相同长度(如从同轴结构的中心测量)。第二臂部314和第四臂部318共享相同长度。图4图示用于根据现有技术的交叉偶极天线的在同轴电缆的外导体(屏蔽体)的直径相对于波长不是可以忽略不计时可能会遇到的天线方向图的示例。该天线方向图可以基板上不同于所需的全向方向图。在图4中显示的方向图402基于稍后将关于图8讨论的模拟。天线相量404不是相等幅度的，并且偏离正交方向(90度)。申请人未知晓本领域中用于校正图4中图示的交叉偶极天线遇到的非对称天线方向图的常规技术。
发明内容
本发明公开了一种具有用于交叉偶极天线的改进天线方向图的装置。这种天线期望具有全向天线方向图。传统交叉偶极天线在其天线方向图中表现出空值，这可能会导致天线偏离标准或规范。申请人认识和证实连接同轴电缆到天线臂部是在天线方向图中空值产生的原因，并且已经发明在此公开的技术，以弥补或取消连接的影响。在一个实施例中， 连接到同轴电缆的中心导体的交叉偶极天线的臂部保持常规长度，但是连接到同轴电缆的屏蔽体的交叉偶极天线的臂部加长了同轴电缆的半径(直径的一半)的分数。一个实施例是一种装置，其中所述装置包括具有第一极化方向的交叉偶极天线， 该交叉偶极天线包括同轴结构，具有中心导体和外屏蔽体，外屏蔽体具有外径以及相应的半径R ；多个导电性臂部，至少包括第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部，其中所述多个导电性臂部大致位于平面中并且彼此间隔分开约90度，从而所述多个臂部中的每一个的近端布置在中心点附近，并且其中所述多个臂部中的每一个大致在远端处向外延伸，其中第一臂部在近端处电连接到中心导体并且具有第一预定长度；第二臂部在近端处电连接到中心导体并且具有不同于第一预定长度的第二预定长度；第三臂部在近端处电连接到外屏蔽体并且具有第三预定长度，其中第三预定长度等于第一预定长度和0. 15至1. 5倍半径R的总和，第三臂部与第一臂部相对地延伸，从而第三臂部和第一臂部形成第一偶极；并且第四臂部在近端处电连接到外屏蔽体并且具有第四预定长度，其中第四预定长度等于第二预定长度和0. 15至1.5倍半径的总和，第四臂部与第二臂部相对地延伸，从而第四臂部和第二臂部形成第二偶极；和第二天线，具有正交于第一极化的第二极化。另一个实施例是一种装置，包括交叉偶极天线，具有第一极化方向，交叉偶极天线包括同轴结构，具有中心导体和外屏蔽体；至少第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部，其中所述臂部一大致位于平面中并且彼此间隔分开约90度，其中每个臂部的近端布置在中心点附近，并且其中每个臂部大致在远端处向外延伸，其中第一臂部在近端处电连接到中心导体；第二臂部在近端处电连接到中心导体；第三臂部在近端处电连接到外屏蔽体，第三臂部与第一臂部相对地延伸，从而第三臂部和第一臂部形成第一偶极；并且第四臂部在近端处电连接到外屏蔽体，第四臂部与第二臂部相对地延伸，从而第四臂部和第二臂部形成第二偶极；并且其中同轴结构的外屏蔽体的半径是第一臂部、第二臂部、第三臂部或第四臂部中的最短的臂部的长度至少五十分之一，并且其中当从同轴结构的中心测量时， 第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部中的每一个都具有不同预定长度，以弥补由同轴结构引起的天线方向图扭曲；和第二天线，具有正交于第一极化的第二极化。另一个实施例是一种装置，其中所述装置包括具有第一极化的交叉偶极天线，该交叉偶极天线包括同轴结构，具有中心导体和外屏蔽体，外屏蔽体具有外径以及相应的半径R ；包括第一对臂部的第一偶极；和包括第二对臂部的第二偶极；其中第一对臂部或第二对臂部中的至少一对的臂部具有固定的不对称长度，从而当从同轴结构的中心测量时，连接到外屏蔽体的臂部比连接到中心导体的臂部长半径R的0. 15至1. 5倍；和第二天线，具有正交于第一极化的第二极化。具有用于交叉偶极天线的改进天线方向图的装置。这种天线期望地具有全向天线方向图。传统交叉偶极天线在其天线方向图中表现出空值，这可能会导致天线偏离标准或规范。申请人认识和证实连接同轴电缆到天线臂部是在天线方向图中空值产生的原因，并且已经发明在此公开的技术，以弥补或取消连接的影响。在一个实施例中，交叉偶极天线的连接到同轴电缆的中心导体的臂部保持常规长度，但是交叉偶极天线的连接到同轴电缆的屏蔽体的臂部加长了同轴电缆的半径R(直径的一半)的分数。在另一个实施例中，所有臂部的长度被修改为与从传统交叉偶极天线的臂部长度不同。另一个实施例是一种装置，其中所述装置包括交叉偶极天线，该交叉偶极天线具有第一极化和第二极化，该交叉偶极天线包括同轴结构，具有中心导体和外屏蔽体；至少第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部，其中所述臂部大致位于平面中并且彼此间隔分开约90度，其中每个臂部的近端布置在中心点附近，并且其中每个臂部大致在远端向外延伸，其中第一臂部在近端处电连接到中心导体；第二臂部在近端处电连接到中心导体；第三臂部在近端处电连接到外屏蔽体，第三臂部与第一臂部相对地延伸，从而第三臂部和第一臂部形成第一偶极；并且第四臂部在近端处电连接到外屏蔽体，第四臂部与第二臂部相对地延伸，从而第四臂部和第二臂部形成第二偶极；其中同轴结构的外屏蔽体的半径是第一臂部、第二臂部、第三臂部或第四臂部中的的最短的臂部的至少五十分之一，并且其中当从同轴结构的中心测量时，第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部中的每一个都具有不同的预定长度，以弥补由同轴结构引起的天线方向图扭曲；和第二天线，具有正交于交叉偶极天线的第一极化和第二极化的第三极化。在一个实施例中，同轴结构的外屏蔽体的半径是交叉偶极天线的所述臂部中的最短的臂部的至少五十分之一。另一个实施例是一种装置，其中所述装置包括交叉偶极天线，交叉偶极天线具有第一极化和第二极化，交叉偶极天线包括同轴结构，具有中心导体和外屏蔽体，外屏蔽体具有外径和相应半径R ；包括第一对臂部的第一偶极；和包括第二对臂部的第二偶极；其中第一对臂部或第二对臂部中的至少一对的臂部具有固定的不对称有效电长度，从而当从同轴结构的中心测量时，连接到外屏蔽体的至少一个臂部比连接到中心导体的臂部长半径R 的0. 15至1. 5倍；和第二天线，具有正交于第一极化和第二极化的第三极化。此外，也可以采用天线小型化技术。一个实施例包括一种包括交叉偶极天线的装置，其中该交叉偶极天线包括同轴结构，具有中心导体和外屏蔽体，外屏蔽体具有外径以及相应的半径R ；多个导电性臂部， 至少包括第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部，其中所述多个导电性臂部大致位于平面中并且彼此间隔分开约90度，从而所述多个臂部中的每一个的近端布置在中心点附近， 并且其中所述多个臂部中的每一个大致在远端处向外延伸，其中第一臂部在近端处电连接到中心导体并且具有第一预定有效电长度；第二臂部在近端处电连接到中心导体并且具有不同于第一预定长度的第二预定有效电长度；第三臂部在近端处电连接到外屏蔽体并且具有第三预定有效电长度，其中第三预定长度等于第一预定有效电长度和0. 3至1. 2倍半径R的总和，第三臂部与第一臂部相对地延伸，从而第三臂部和第一臂部形成第一偶极；并且第四臂部在近端处电连接到外屏蔽体并且具有第四预定有效电长度，其中第四预定有效电长度等于第二预定有效电长度和0. 15至1.5倍半径R的总和，第四臂部与第二臂部相对地延伸，从而第四臂部和第二臂部形成第二偶极；其中第一预定有效电长度、第二有效电长度、第三有效电长度或第四有效电长度中的一个或多个在物理上短于其预定有效电长度。一个实施例包括一种包括交叉偶极天线的装置，其中该交叉偶极天线包括同轴结构，具有中心导体和外屏蔽体；至少第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部，其中所述臂部大致位于平面中并且彼此间隔分开约90度，其中每个臂部的近端布置在中心点附近， 并且其中每个臂部大致在远端处向外延伸，其中第一臂部在近端处电连接到中心导体； 第二臂部在近端处电连接到中心导体；第三臂部在近端处电连接到外屏蔽体，第三臂部与第一臂部相对地延伸，从而第三臂部和第一臂部形成第一偶极；并且第四臂部在近端处电连接到外屏蔽体，第四臂部与第二臂部相对地延伸，从而第四臂部和第二臂部形成第二偶极；其中同轴结构的外屏蔽体的半径是第一臂部、第二臂部、第三臂部或第四臂部中的最短的臂部的长度的至少五十分之一，并且其中当从同轴结构的中心测量时，第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部中的每一个都具有不同的预定有效电长度，以弥补由同轴结构引起的天线方向图扭曲，其中第一臂部、第二臂部、第三臂部或第四臂部的一个或多个在物理上比其预定有效电长度短。一个实施例包括一种包括交叉偶极天线的装置，其中该交叉偶极天线包括同轴结构，具有中心导体和外屏蔽体，外屏蔽体具有外径和相应的半径R ；包括第一对臂部的第一偶极；和包括第二对臂部的第二偶极；其中第一对臂部或第二对臂部中的至少一对的臂部具有固定的不对称有效电长度，从而当从同轴结构的中心测量时，连接到外屏蔽体的臂部比连接到中心导体的臂部长半径R的0. 15至1. 5倍，其中天线的至少一个臂部具有比其物理长度短的有效电长度。一个实施例包括一种用于设计期望用于具有波长λ的信号的交叉偶极天线的方法，其中交叉偶极天线包括第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部，所述方法包括下述步骤产生交叉偶极天线的模拟模型，其中模拟模型包括第一臂部、第二臂部、第三臂部、第四臂部和同轴结构，第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部连接到同轴结构；通过模拟模型的计算机执行模拟交叉偶极天线；对第一臂部和第三臂部来说从长度a λ开始，其中a 值约为0. 25，其中第一臂部连接到同轴结构的中心导体，并且第三臂部连接到同轴结构的屏蔽体；对第二臂部和第四臂部来说从长度b λ开始，其中b值约为0. 25，其中第二臂部连接到同轴结构的中心导体，并且第四臂部连接到同轴结构的屏蔽体；调整较短臂部的a值并调整较长臂部的b值，直到在臂部之间建立正交相位关系，其中较短臂部的终值a小于较长臂部的终值b，其中通过模拟模型的计算机执行确定所述正交相位关系；相对于第一臂部使第三臂部的长度增加同轴结构的半径为R的分数χ ；相对于第二臂部使第四臂部的长度增加同轴结构的半径为R的分数χ ；以及响应于模拟结果调整第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部中的一个或多个的臂部长度。一个实施例包括一种装置，包括交叉偶极天线，具有第一极化方向，该交叉偶极天线包括同轴结构，具有中心导体和外屏蔽体，外屏蔽体具有外径以及相应的半径R ；多个导电性臂部，至少包括第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部，其中所述多个导电性臂部大致位于平面中并且彼此间隔分开约90度，从而所述多个臂部中的每一个的近端布置在中心点附近，并且其中所述多个臂部中的每一个大致在远端处向外延伸，其中第一臂部在近端处电连接到中心导体并且具有第一预定长度；第二臂部在近端处电连接到中心导体并且具有不同于第一预定长度的第二预定长度；第三臂部在近端处电连接到外屏蔽体并且具有第三预定长度，其中第三预定长度等于第一预定长度和0. 15至1. 5倍半径R的总和，第三臂部与第一臂部相对地延伸，从而第三臂部和第一臂部形成第一偶极；并且第四臂部在近端处电连接到外屏蔽体并且具有第四预定长度，其中第四预定长度等于第二预定长度和0. 15至1. 5倍半径的总和，第四臂部与第二臂部相对地延伸，从而第四臂部和第二臂部形成第二偶极；和第二天线，具有正交于第一极化的第二极化。一个实施例包括一种装置，其中所述装置包括交叉偶极天线，具有第一极化方向，交叉偶极天线包括同轴结构，具有中心导体和外屏蔽体；至少第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部，其中所述臂部一大致位于平面中并且彼此间隔分开约90度，其中每个臂部的近端布置在中心点附近，并且其中每个臂部大致在远端处向外延伸，其中第一臂部在近端处电连接到中心导体；第二臂部在近端处电连接到中心导体；第三臂部在近端处电连接到外屏蔽体，第三臂部与第一臂部相对地延伸，从而第三臂部和第一臂部形成第一偶极；并且第四臂部在近端处电连接到外屏蔽体，第四臂部与第二臂部相对地延伸，从而第四臂部和第二臂部形成第二偶极；并且其中同轴结构的外屏蔽体的半径是第一臂部、第二臂部、第三臂部或第四臂部中的最短的臂部的长度至少五十分之一，并且其中当从同轴结构的中心测量时，第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部中的每一个都具有不同预定长度，以弥补由同轴结构引起的天线方向图扭曲；和第二天线，具有正交于第一极化的第二极化。一个实施例包括一种装置，其中该装置包括具有第一极化的交叉偶极天线，该交叉偶极天线包括同轴结构，具有中心导体和外屏蔽体，外屏蔽体具有外径以及相应的半径 R ；包括第一对臂部的第一偶极；和包括第二对臂部的第二偶极；其中第一对臂部或第二对臂部中的至少一对的臂部具有固定的不对称长度，从而当从同轴结构的中心测量时，连接到外屏蔽体的臂部比连接到中心导体的臂部长半径R的0. 15至1. 5倍；和第二天线，具有正交于第一极化的第二极化。一种装置包括期望用于具有波长λ的信号的交叉偶极天线，其中该装置包括 同轴结构，具有中心导体和外屏蔽体，外屏蔽体具有外径以及相应的半径R ；多个导电性臂部，至少包括第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部，其中多个导电性臂部大致位于平面中并且彼此间隔分开约90度，从而所述多个臂部中的每一个的近端布置在中心点附近， 并且其中所述多个臂部中的每一个大致在远端处向外延伸，其中第一臂部在近端处电连接到中心导体并且具有第一预定长度；第二臂部在近端处电连接到中心导体并且具有不同于第一预定长度的第二预定长度；第三臂部在近端处电连接到外屏蔽体并且具有第三预定长度，其中第三预定长度等于第一预定长度和0. 3至1. 2倍半径R的总和，第三臂部与第一臂部相对地延伸，从而第三臂部和第一臂部形成第一偶极；并且第四臂部在近端处电连接到外屏蔽体并且具有第四预定长度，其中第四预定长度等于第二预定长度和0. 3至1. 2倍半径R的总和，第四臂部与第二臂部相对地延伸，从而第四臂部和第二臂部形成第二偶极。一种装置，包括交叉偶极天线，其中交叉偶极天线包括同轴结构，具有中心导体和外屏蔽体；至少第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部，其中所述臂部大致位于平面中并且彼此间隔分开约90度，其中每个臂部的近端布置在中心点附近，并且其中每个臂部大致在远端处向外延伸，其中第一臂部在近端处电连接到中心导体；第二臂部在近端处电连接到中心导体；第三臂部在近端处电连接到外屏蔽体，第三臂部与第一臂部相对地延伸，从而第三臂部和第一臂部形成第一偶极；并且第四臂部在近端处电连接到外屏蔽体，第四臂部与第二臂部相对地延伸，从而第四臂部和第二臂部形成第二偶极；其中同轴结构的外屏蔽体的半径是第一臂部、第二臂部、第三臂部或第四臂部中的最短臂部的长度的至少五十分之一，并且其中当从同轴结构的中心测量时，第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部中的每一个都具有不同的预定长度，以弥补由同轴结构引起的天线方向图扭曲。—个实施例包括一种交叉偶极天线，包括同轴结构，具有中心导体和外屏蔽体， 外屏蔽体具有外径和相应的半径R ；包括第一对臂部的第一偶极；和包括第二对臂部的第二偶极；其中第一对臂部或第二对臂部中的至少一对的臂部具有固定的不对称长度，从而当从同轴结构的中心测量时，连接到外屏蔽体的臂部比连接到中心导体的臂部长半径R的 0. 3 至 1. 2 倍。一个实施例包括一种用于设计期望用于具有波长λ的信号的交叉偶极天线的方法，其中交叉偶极天线包括第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部，所述方法包括下述步骤产生交叉偶极天线的模拟模型，其中模拟模型包括第一臂部、第二臂部、第三臂部、第四臂部和同轴结构，第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部连接到同轴结构；通过模拟模型的计算机执行模拟交叉偶极天线；以及响应于模拟结果调整第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部中的一个或多个的臂部长度。
在此提供这些附图(不按比例)和相关说明以说明本发明的具体实施例，并且这些附图和相关说明不是为了限制。图1说明用于具有不均勻电流分布的传统交叉偶极天线的天线方向图的示例。图2说明用于具有非均勻相分离的传统的交叉偶极天线方向图的示例。图3说明现有技术交叉偶极天线的顶视图。图4说明用于传统交叉偶极天线的非对称天线方向图的示例。图5显示可通过发明实施例实现的理想天线方向图。图6显示根据本发明实施例的交叉偶极天线的顶视图。图7说明该交叉偶极天线的实施例的透视图。图8说明现有技术天线的模拟结果。图9说明该交叉偶极天线的实施例的模拟结果。图10显示了利用极化分集的天线的2X2阵列的示例。图11说明使用与“Τ形”单极天线结合的交叉偶极天线的极化分集的另一个示例。
图12Α显示传统偶极的示例。图12B-12G说明用于偶极的传统加载技术的示例。图13Α说明根据本发明的实施例的交叉偶极天线的顶视图，其中每个臂部通过端部折叠而变得紧凑。
图1 说明根据本发明的实施例的交叉偶极天线的顶视图，其中每个臂部通过蜿蜒图案而变得紧凑。图14A说明根据本发明的实施例的交叉偶极天线的顶视图，其中两个臂部通过电容性端部加载而变得紧凑，并且两个臂部通过蜿蜒图案而变得紧凑。图14B显示图14A中描述的交叉偶极天线的透视图，其中交叉偶极天线夹在介质块中以形成芯片天线。图15说明使用与“T形”单极天线结合的交叉偶极天线的极化分集的另一个示例。
具体实施例方式虽然本文描述了特定实施例，但本发明的其他实施例，包括未提供在此提出的所有优势和特点的实施例，对本领域技术人员将是显而易见的。图5显示可实现用于本发明实施例的理想的天线方向图502。模拟和实验室结果已经表明在对称天线相量504正交的情况下，天线方向图可以在1分贝内，甚至在几十千兆赫处，做到全向。在某些应用中，美国联邦通信委员会(FCC)或其他监管机构提出了天线要求。其他监管机构或准监管机构的例子包括国际海上人命安全公约(SOLAS)，其提出搜索和救援转发器要求(SARTs)；国际海事组织(IMO)，其在决议A. 802 (19)中建议SART性能标准；和国际电信联盟(ITU)，其规定技术特点以实现国际海事组织建议的性能并且符合国际海上人命安全公约和公开版建议ITU-R M. 628-4，其包括天线特性。诸如FCC的监管机构通常会通过参考纳入这些标准。在一个示例中，ITU-R M. 6 . 4需要在极化也水平的情况下在地平线上的全向+/_2dB。线性极化天线的极化可以取决于其在使用时的方向而有所不同。例如，手机可以定位在各种位置中，诸如搁在桌子的平面上，或在靠近用户的耳朵时被垂直地携带。因此，各种线性极化天线可以取决其方位而产生垂直极化波、水平极化波或垂直极化波和水平极化波两者。此外，根据用户对交叉偶极天线或绕杆式天线的看法，极化可以有所不同。当交叉偶极天线水平地安装以使天线的臂部水平时，由地平线附近的天线辐射的波的极化是水平的并且天线大约是全向的。所披露的技术提高乐水平安装时的交叉偶极天线的全向性。这种水平安装是非常有用的，例如，在无线接入点应用中。关于顶峰或低谷方位，交叉偶极天线根据臂部的相位呈现具有右手或左手极化的圆极化。在一个实施例中，诸如在国际海上人命安全公约应用中，其中不需要关于顶峰或低谷的辐射并且交叉偶极天线具有水平方位，交叉偶极天线的臂部可以选择地夹在反射板之间以重定向来自顶峰或低谷方向的能量到水平方向。然而，臂部之间相位调整的改善也提高圆极化波的轴比特性。轴比是由电场矢量定义的主轴和次轴的大小的比率。在一个实施例中，使用在臂部之间的改善的相位调整，圆极化的波的轴比可以接近1。申请人:用模拟和测试两者建立理论和证实，在相对较高的频率处，天线到同轴电缆的连接扭曲天线方向图。在遥远的过去，这种扭曲比较小，因为射频相对较低并且具有相应的长波长。然而，许多现代装置使用比较高的频率。例如，在IEEE 802. 11的无线局域网络标准下，可应用频率在2. 4、3. 6和5千兆赫(GHz)范围中。在另一个示例中，IEEE 802. 16 使用从10至66千兆赫，从2至11千兆赫等频段的宽带无线接入标准。在相对较高的频率处，波长可以相对较短。例如，具有IOGHz频率的信号具有只有3厘米左右的波长。同轴电缆的屏蔽直径可以根据电缆有很大的不同，但通常在几个到几毫米的范围内运行。
申请人认识到，虽然设计工具预测用于交叉偶极天线的全向天线方向图，但在实践中，天线方向图将出现不可接受的空值。这些空值可能不希望地造成覆盖“盲点”。申请人认识到，存在由同轴电缆的直径引起的附加相移，其虽然在相对较低的频率和相对较长的波长处可以忽略不计，但在高频率处不可以忽略不计。在一个实施例中，当同轴电缆的外屏蔽体的半径(直径的一半)是用于天线的期望波长的至少2-3%时，那么所披露的技术将被应用。所形成的天线具有覆盖更好的的全向天线方向图。图6显示根据本发明实施例的交叉偶极天线的顶视图。附图不是按比例绘制的。 臂部的长度的不同被夸大以使改善更容易看到。也显示同轴结构。同轴结构可以对应于， 例如，同轴电缆、用于同轴电缆的连接器、适配器或天线本身的配线架的一部分。在图6中， 只显示交叉偶极天线的导电部分。虽然只显示单个交叉偶极天线，但本发明的实施例可适用于交叉偶极天线的阵列，诸如在bayed式阵列中。此外，虽然联系比较薄、细长的臂部进行了图示，但天线的臂部可以具有不同的形状。同轴结构包括中心导体602和外屏蔽体604。在同轴电缆中，电介质材料填充中心导体602和外屏蔽体604之间的空间。以从上开始的逆时针顺序，天线具有第一臂部612、第二臂部614、第三臂部616和第四臂部618。天线的镜像也是适用的。在一个实施例中，图示的臂部612、614、616、618是 “扇”形的，并被制造在印刷电路上。没有任何图示的臂部612、614、616、618具有相同长度， 因为优化技术应用到每个偶极。然而，如随后将讨论的那样，在不是最理想的解决方案中， 优化技术仅应用到一对偶极的一个偶极。本领域技术人员会明白，取决于同轴馈线直径及期望的天线频段，交叉偶极天线的精确的尺寸会有所不同。第一臂部612和第三臂部616形成第一偶极。第二臂部614和第四臂部618形成第二偶极。在传统的交叉偶极天线中，第一臂部612和第三臂部616每个具有相同长度，并且每个比期望频带的波长的一半短。此外，在传统交叉偶极天线中，第二臂部614和第四臂部618具有相同长度，而且每个比期望频带的波长的一半长。在图示实施例中，第一臂部612和第二臂部614两者都电连接到同轴结构的中心导体602，具有常规长度。第三臂部616和第四臂部618电连接到同轴结构的外屏蔽体604， 并且比常规长度较长，优选是外屏蔽体604的半径R的约0. 6倍。
权利要求
1.一种包括交叉偶极天线的装置，该交叉偶极天线包括同轴结构，具有中心导体和外屏蔽体，外屏蔽体具有外径以及相应的半径R ；多个导电性臂部，至少包括第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部，其中所述多个导电性臂部大致位于平面中并且彼此间隔分开约90度，从而所述多个臂部中的每一个的近端布置在中心点附近，并且其中所述多个臂部中的每一个大致在远端处向外延伸，其中第一臂部在近端处电连接到中心导体并且具有第一预定有效电长度；第二臂部在近端处电连接到中心导体并且具有不同于第一预定长度的第二预定有效电长度；第三臂部在近端处电连接到外屏蔽体并且具有第三预定有效电长度，其中第三预定长度等于第一预定有效电长度和0. 3至1. 2倍半径R的总和，第三臂部与第一臂部相对地延伸，从而第三臂部和第一臂部形成第一偶极；并且第四臂部在近端处电连接到外屏蔽体并且具有第四预定有效电长度，其中第四预定有效电长度等于第二预定有效电长度和0. 15至1. 5倍半径R的总和，第四臂部与第二臂部相对地延伸，从而第四臂部和第二臂部形成第二偶极；其中第一预定有效电长度、第二有效电长度、第三有效电长度或第四有效电长度中的一个或多个在物理上短于其预定有效电长度。
2.根据权利要求1所述的装置，其中第一预定有效电长度、第二预定有效电长度、第三预定有效电气长度和第四预定有效电长度是固定的。
3.根据权利要求1所述的装置，其中同轴结构包括同轴电缆馈线。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个导电性臂部包括印刷电路板的迹线。
5.根据权利要求1所述的装置，其中第三臂部和第四臂部分别地比第一臂部和第二臂部长半径R的0.3至1.2倍。
6.根据权利要求1所述的装置，其中第三臂部和第四臂部分别地比第一臂部和第二臂部长半径R的0. 42到0. 78倍。
7.根据权利要求1所述的装置，其中第三臂部和第四臂部分别地比第一臂部和第二臂部长半径R的0. 48至0. 72倍。
8.根据权利要求1所述的装置，其中第三臂部和第四臂部分别地比第一臂部和第二臂部长半径R的0.讨至0. 66倍。
9.根据权利要求1所述的装置，其中第三臂部和第四臂部分别地比第一臂部和第二臂部长外半径R的约0.6倍。
10.根据权利要求1所述的装置，其中天线进一步包括一个或多个反射器。
11.根据权利要求1所述的装置，其中交叉偶极天线具有第一极化方向，该装置还包括具有正交于第一极化的第二极化的第二天线。
12.根据权利要求11所述的装置，其中交叉偶极天线具有水平极化方向，并且第二天线具有垂直极化方向。
13.根据权利要求11所述的装置，其中第二天线包括单极天线。
14.根据权利要求11所述的装置，其中第二天线包括偶极天线。
15.根据权利要求11所述的装置，其中交叉偶极天线具有水平极化方向，并且其中第二天线与交叉偶极天线水平地间隔开，其中交叉偶极天线和第二天线中的每一个都连接到单独的馈线。
16.根据权利要求11所述的装置，还包括具有与所述交叉偶极天线相同的极化方向的一个或多个附加交叉偶极天线；和一个或多个附加天线，具有与第二天线相同极化方向，其中所述装置包括天线阵列。
17.根据权利要求11所述的装置，还包括作为第三天线的第二交叉偶极天线，并且还包括第四天线，其中第二交叉偶极天线具有与交叉偶极天线相同的极化方向，其中第四天线具有与第二天线相同的极化方向，其中交叉偶极天线、第二天线、第二交叉偶极天线和第四天线被布置成2X2天线阵列，从而第二交叉偶极天线与交叉偶极天线对角地相对，并且第四天线与第二天线对角地相对。
18.根据权利要求11所述的装置，还包括T形接头，T形接头具有第一端部、第二端部和第三端部，其中，第一端部连接到馈线，其中交叉偶极天线设置在第二端部处，其中第二天线设置在第三端部处，并且其中第二天线包括单极天线。
19.根据权利要求1所述的装置，其中第一预定有效电长度、第二有效电气长度、第三有效电长度或第四有效电长度中的一个或多个通过小型化技术而在物理上比其预定有效电长度短，所述小型化技术选自下述技术中的至少一种弯曲臂部、折叠臂部、电容性端部加载臂部、蜿蜒图案加载臂部、电感性加载臂部、或嵌入相对高的介电常数和/或磁导率的材料中。
20.一种包括交叉偶极天线的装置，该交叉偶极天线包括同轴结构，具有中心导体和外屏蔽体；至少第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部，其中所述臂部大致位于平面中并且彼此间隔分开约90度，其中每个臂部的近端布置在中心点附近，并且其中每个臂部大致在远端处向外延伸，其中第一臂部在近端处电连接到中心导体；第二臂部在近端处电连接到中心导体；第三臂部在近端处电连接到外屏蔽体，第三臂部与第一臂部相对地延伸，从而第三臂部和第一臂部形成第一偶极；并且第四臂部在近端处电连接到外屏蔽体，第四臂部与第二臂部相对地延伸，从而第四臂部和第二臂部形成第二偶极；其中同轴结构的外屏蔽体的半径是第一臂部、第二臂部、第三臂部或第四臂部中的最短的臂部的长度的至少五十分之一，并且其中当从同轴结构的中心测量时，第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部中的每一个都具有不同的预定有效电长度，以弥补由同轴结构引起的天线方向图扭曲，其中第一臂部、第二臂部、第三臂部或第四臂部的一个或多个在物理上比其预定有效电长度短。
21.根据权利要求20所述的装置，其中同轴结构的外屏蔽体的半径是第一臂部、第二臂部、第三臂部或第四臂部的最短的臂部的至少三十分之一。
22.根据权利要求20所述的装置，其中第一预定长度、第二预定长度、第三预定长度和第四预定长度是固定的。
23.根据权利要求20所述的装置，其中同轴结构包括同轴电缆馈线。
24.根据权利要求20所述的装置，其中同轴结构包括同轴电缆连接器。
25.根据权利要求20所述的装置，其中第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部包括印刷电路板的迹线。
26.根据权利要求20所述的装置，其中天线进一步包括一个或多个反射器。
27.根据权利要求20所述的装置，其中交叉偶极天线具有第一极化，并且该装置还包括具有与第一极化正交的第二极化的第二天线。
28.根据权利要求27所述的装置，其中交叉偶极天线具有水平极化方向，并且第二天线具有垂直极化方向。
29.根据权利要求27所述的装置，其中第二天线包括单极天线。
30.根据权利要求27所述的装置，其中第二天线包括偶极天线。
31.根据权利要求27所述的装置，其中交叉偶极天线具有水平极化方向，并且其中第二天线与交叉偶极天线水平地间隔开，其中交叉偶极天线和第二天线中的每一个都连接到单独的馈线。
32.根据权利要求27所述的装置，还包括具有与交叉偶极天线相同的极化方向的一个或多个附加交叉偶极天线；和一个或多个附加天线，具有与第二天线相同极化方向，其中所述装置包括天线阵列。
33.根据权利要求27所述的装置，还包括作为第三天线的第二交叉偶极天线，并且还包括第四天线，其中第二交叉偶极天线具有与交叉偶极天线相同的极化方向，其中第四天线具有与第二天线相同的极化方向，其中交叉偶极天线、第二天线、第二交叉偶极天线和第四天线被布置成2X2天线阵列，从而第二交叉偶极天线与交叉偶极天线对角地相对，并且第四天线与第二天线对角地相对。
34.根据权利要求27所述的装置，还包括T形接头，T形接头具有第一端部、第二端部和第三端部，其中，第一端部连接到馈线，其中交叉偶极天线设置在第二端部处，其中第二天线设置在第三端部处，并且其中第二天线包括单极天线。
35.根据权利要求20所述的装置，其中第一臂部、第二臂部、第三臂部或第四臂部中的一个或多个通过小型化技术而在物理上比其预定有效电长度短，所述小型化技术选自下述技术中的至少一种弯曲臂部、折叠臂部、电容性端部加载臂部、蜿蜒图案加载臂部、电感性加载臂部、或嵌入相对高的介电常数和/或磁导率的材料中。
36.一种包括交叉偶极天线的装置，该交叉偶极天线包括同轴结构，具有中心导体和外屏蔽体，外屏蔽体具有外径和相应的半径R ；包括第一对臂部的第一偶极；和包括第二对臂部的第二偶极；其中第一对臂部或第二对臂部中的至少一对的臂部具有固定的不对称有效电长度，从而当从同轴结构的中心测量时，连接到外屏蔽体的臂部比连接到中心导体的臂部长半径R 的0. 15至1.5倍，其中天线的至少一个臂部具有比其物理长度短的有效电长度。
37.根据权利要求36所述的装置，其中较长臂部比较短臂部长半径R的0.3至1. 2倍。
38.根据权利要求36所述的装置，其中较长臂部比较短臂部长半径R的0.42至0. 78倍。
39.根据权利要求36所述的装置，其中较长臂部比较短臂部长半径R的0.48至0. 72倍。
40.根据权利要求36所述的装置，其中较长臂部比较短臂部长半径R的0.54到0. 66倍。
41.根据权利要求36所述的装置，其中较长臂部比较短臂部长半径R的约0.6倍。
42.根据权利要求36所述的装置，其中同轴结构的外屏蔽体的半径是第一偶极或第二偶极的最短臂部的至少三十分之一。
43.根据权利要求36所述的装置，其中同轴结构包括同轴电缆馈线。
44.根据权利要求36所述的装置，其中同轴结构包括同轴电缆连接器。
45.根据权利要求36所述的装置，其中第一偶极和第二偶极包括印刷电路板的迹线。
46.根据权利要求36所述的装置，其中天线进一步包括一个或多个反射器。
47.根据权利要求36所述的装置，其中交叉偶极天线具有第一极化，该装置还包括具有正交于第一极化的第二极化的第二天线。
48.根据权利要求47所述的装置，其中交叉偶极天线具有水平极化方向，并且第二天线具有垂直极化方向。
49.根据权利要求47所述的装置，其中第二天线包括单极天线。
50.根据权利要求47所述的装置，其中第二天线包括偶极天线。
51.根据权利要求47所述的装置，其中交叉偶极天线具有水平极化方向，并且其中第二天线与交叉偶极天线水平地间隔开，其中交叉偶极天线和第二天线中的每一个都连接到单独的馈线。
52.根据权利要求47所述的装置，还包括具有与交叉偶极天线相同的极化方向的一个或多个附加交叉偶极天线；和一个或多个附加天线，具有与第二天线相同极化方向，其中所述装置包括天线阵列。
53.根据权利要求47所述的装置，还包括作为第三天线的第二交叉偶极天线，并且还包括第四天线，其中第二交叉偶极天线具有与交叉偶极天线相同的极化方向，其中第四天线具有与第二天线相同的极化方向，其中交叉偶极天线、第二天线、第二交叉偶极天线和第四天线被布置成2X2天线阵列，从而第二交叉偶极天线与交叉偶极天线对角地相对，并且第四天线与第二天线对角地相对。
54.根据权利要求47所述的装置，还包括T形接头，T形接头具有第一端部、第二端部和第三端部，其中，第一端部连接到馈线，其中交叉偶极天线设置在第二端部处，其中第二天线设置在第三端部处，并且其中第二天线包括单极天线。
55.根据权利要求36所述的装置，其中至少一个臂部通过小型化技术而在物理上比其预定有效电长度短，所述小型化技术选自下述技术中的至少一种弯曲臂部、折叠臂部、电容性端部加载臂部、蜿蜒图案加载臂部、电感性加载臂部、或嵌入相对高的介电常数和/或磁导率的材料中。
56.一种用于设计期望用于具有波长λ的信号的交叉偶极天线的方法，其中交叉偶极天线包括第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部，所述方法包括下述步骤产生交叉偶极天线的模拟模型，其中模拟模型包括第一臂部、第二臂部、第三臂部、第四臂部和同轴结构，第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部连接到同轴结构；通过模拟模型的计算机执行模拟交叉偶极天线；对第一臂部和第三臂部来说从长度a λ开始，其中a值约为0. 25，其中第一臂部连接到同轴结构的中心导体，并且第三臂部连接到同轴结构的屏蔽体；对第二臂部和第四臂部来说从长度b λ开始，其中b值约为0. 25，其中第二臂部连接到同轴结构的中心导体，并且第四臂部连接到同轴结构的屏蔽体；调整较短臂部的a值并调整较长臂部的b值，直到在臂部之间建立正交相位关系，其中较短臂部的终值a小于较长臂部的终值b，其中通过模拟模型的计算机执行确定所述正交相位关系；相对于第一臂部使第三臂部的长度增加同轴结构的半径为R的分数χ ； 相对于第二臂部使第四臂部的长度增加同轴结构的半径为R的分数χ ；以及响应于模拟结果调整第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部中的一个或多个的臂部长度。
57.根据权利要求56所述的方法，其中χ值在约0.15至约1. 5之间。
58.根据权利要求56所述的方法，其中χ值在约0.3至约1. 2之间。
59.根据权利要求56所述的方法，其中χ值在约0.42至0. 78之间。
60.根据权利要求56所述的方法，其中χ值在约0.48至0. 72之间。
61.根据权利要求56所述的方法，其中χ值在约0.54至0. 66之间。
62.根据权利要求56所述的方法，还包括调整用于天线小型化技术的至少一个臂部的长度的步骤，在天线小型化技术中臂部的物理长度比有效电长度短，所述小型化技术选自下述技术中的至少一种弯曲臂部、折叠臂部、电容性端部加载臂部、蜿蜒图案加载臂部、电感性加载臂部、或嵌入相对高的介电常数和/或磁导率的材料中。
63.一种装置，包括交叉偶极天线，具有第一极化方向，该交叉偶极天线包括 同轴结构，具有中心导体和外屏蔽体，外屏蔽体具有外径以及相应的半径R ； 多个导电性臂部，至少包括第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部，其中所述多个导电性臂部大致位于平面中并且彼此间隔分开约90度，从而所述多个臂部中的每一个的近端布置在中心点附近，并且其中所述多个臂部中的每一个大致在远端处向外延伸，其中第一臂部在近端处电连接到中心导体并且具有第一预定长度；第二臂部在近端处电连接到中心导体并且具有不同于第一预定长度的第二预定长度；第三臂部在近端处电连接到外屏蔽体并且具有第三预定长度，其中第三预定长度等于第一预定长度和0. 15至1. 5倍半径R的总和，第三臂部与第一臂部相对地延伸，从而第三臂部和第一臂部形成第一偶极；并且第四臂部在近端处电连接到外屏蔽体并且具有第四预定长度，其中第四预定长度等于第二预定长度和0. 15至1. 5倍半径的总和，第四臂部与第二臂部相对地延伸，从而第四臂部和第二臂部形成第二偶极；和第二天线，具有正交于第一极化的第二极化。
64.根据权利要求63所述的装置，其中交叉偶极天线具有水平极化方向，并且第二天线具有垂直极化方向。
65.根据权利要求63所述的装置，其中第二天线包括单极天线。
66.根据权利要求63所述的装置，其中第二天线包括偶极天线。
67.根据权利要求63所述的装置，其中交叉偶极天线具有水平极化方向，并且其中第二天线与交叉偶极天线水平地间隔开，其中交叉偶极天线和第二天线中的每一个都连接到单独的馈线。
68.根据权利要求63所述的装置，还包括具有与交叉偶极天线相同的极化方向的一个或多个附加交叉偶极天线；和一个或多个附加天线，具有与第二天线相同极化方向，其中所述装置包括天线阵列。
69.根据权利要求63所述的装置，还包括作为第三天线的第二交叉偶极天线，并且还包括第四天线，其中第二交叉偶极天线具有与交叉偶极天线相同的极化方向，其中第四天线具有与第二天线相同的极化方向，其中交叉偶极天线、第二天线、第二交叉偶极天线和第四天线被布置成2X2天线阵列，从而第二交叉偶极天线与交叉偶极天线对角地相对，并且第四天线与第二天线对角地相对。
70.根据权利要求63所述的装置，还包括T形接头，T形接头具有第一端部、第二端部和第三端部，其中，第一端部连接到馈线，其中交叉偶极天线设置在第二端部处，其中第二天线设置在第三端部处，并且其中第二天线包括单极天线。
71.一种装置，包括交叉偶极天线，具有第一极化方向，交叉偶极天线包括 同轴结构，具有中心导体和外屏蔽体；至少第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部，其中所述臂部一大致位于平面中并且彼此间隔分开约90度，其中每个臂部的近端布置在中心点附近，并且其中每个臂部大致在远端处向外延伸，其中第一臂部在近端处电连接到中心导体； 第二臂部在近端处电连接到中心导体；第三臂部在近端处电连接到外屏蔽体，第三臂部与第一臂部相对地延伸，从而第三臂部和第一臂部形成第一偶极；并且第四臂部在近端处电连接到外屏蔽体，第四臂部与第二臂部相对地延伸，从而第四臂部和第二臂部形成第二偶极；并且其中同轴结构的外屏蔽体的半径是第一臂部、第二臂部、第三臂部或第四臂部中的最短的臂部的长度的至少五十分之一，并且其中当从同轴结构的中心测量时，第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部中的每一个都具有不同预定长度，以弥补由同轴结构引起的天线方向图扭曲；和第二天线，具有正交于第一极化的第二极化。
72.根据权利要求71所述的装置，其中交叉偶极天线具有水平极化方向，并且第二天线具有垂直极化方向。
73.根据权利要求71所述的装置，其中第二天线包括单极天线。
74.根据权利要求71所述的装置，其中第二天线包括偶极天线。
75.根据权利要求71所述的装置，其中交叉偶极天线具有水平极化方向，并且其中第二天线与交叉偶极天线水平地间隔开，其中交叉偶极天线和第二天线中的每一个都连接到单独的馈线。
76.根据权利要求71所述的装置，还包括具有与交叉偶极天线相同的极化方向的一个或多个附加交叉偶极天线；和一个或多个附加天线，具有与第二天线相同的极化方向，其中所述装置包括天线阵列。
77.根据权利要求71所述的装置，还包括作为第三天线的第二交叉偶极天线，并且还包括第四天线，其中第二交叉偶极天线具有与交叉偶极天线相同的极化方向，其中第四天线具有与第二天线相同的极化方向，其中交叉偶极天线、第二天线、第二交叉偶极天线和第四天线被布置成2X2天线阵列，从而第二交叉偶极天线与交叉偶极天线对角地相对，并且第四天线与第二天线对角地相对。
78.根据权利要求71所述的装置，还包括T形接头，T形接头具有第一端部、第二端部和第三端部，其中，第一端部连接到馈线，其中交叉偶极天线设置在第二端部处，其中第二天线设置在第三端部处，并且其中第二天线包括单极天线。
79.一种装置，包括具有第一极化的交叉偶极天线，该交叉偶极天线包括同轴结构，具有中心导体和外屏蔽体，外屏蔽体具有外径以及相应的半径R ；包括第一对臂部的第一偶极；和包括第二对臂部的第二偶极；其中第一对臂部或第二对臂部中的至少一对的臂部具有固定的不对称长度，从而当从同轴结构的中心测量时，连接到外屏蔽体的臂部比连接到中心导体的臂部长半径R的0. 15 至1. 5倍；和第二天线，具有正交于第一极化的第二极化。
80.根据权利要求79所述的装置，其中交叉偶极天线具有水平极化方向，并且第二天线具有垂直极化方向。
81.根据权利要求79所述的装置，其中第二天线包括单极天线。
82.根据权利要求79所述的装置，其中第二天线包括偶极天线。
83.根据权利要求79所述的装置，其中交叉偶极天线具有水平极化方向，并且其中第二天线与交叉偶极天线水平地间隔开，其中交叉偶极天线和第二天线中的每一个都连接到单独的馈线。
84.根据权利要求79所述的装置，还包括具有与交叉偶极天线相同的极化方向的一个或多个附加交叉偶极天线；和一个或多个附加天线，具有与第二天线相同极化方向，其中所述装置包括天线阵列。
85.根据权利要求79所述的装置，还包括作为第三天线的第二交叉偶极天线，并且还包括第四天线，其中第二交叉偶极天线具有与交叉偶极天线相同的极化方向，其中第四天线具有与第二天线相同的极化方向，其中交叉偶极天线、第二天线、第二交叉偶极天线和第四天线被布置成2X2天线阵列，从而第二交叉偶极天线与交叉偶极天线对角地相对，并且第四天线与第二天线对角地相对。
86.根据权利要求79所述的装置，还包括T形接头，T形接头具有第一端部、第二端部和第三端部，其中，第一端部连接到馈线，其中交叉偶极天线设置在第二端部处，其中第二天线设置在第三端部处，并且其中第二天线包括单极天线。
87.一种期望用于具有波长λ的信号的交叉偶极天线，所述交叉偶极天线包括 同轴结构，具有中心导体和外屏蔽体，外屏蔽体具有外径以及相应的半径R ；多个导电性臂部，至少包括第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部，其中多个导电性臂部大致位于平面中并且彼此间隔分开约90度，从而所述多个臂部中的每一个的近端布置在中心点附近，并且其中所述多个臂部中的每一个大致在远端处向外延伸，其中 第一臂部在近端处电连接到中心导体并且具有第一预定长度； 第二臂部在近端处电连接到中心导体并且具有不同于第一预定长度的第二预定长度；第三臂部在近端处电连接到外屏蔽体并且具有第三预定长度，其中第三预定长度等于第一预定长度和0. 3至1. 2倍半径R的总和，第三臂部与第一臂部相对地延伸，从而第三臂部和第一臂部形成第一偶极；并且第四臂部在近端处电连接到外屏蔽体并且具有第四预定长度，其中第四预定长度等于第二预定长度和0. 3至1. 2倍半径R的总和，第四臂部与第二臂部相对地延伸，从而第四臂部和第二臂部形成第二偶极。
88.根据权利要求87所述的天线，其中第一预定长度、第二长度、第三预定长度和第四预定长度是固定的。
89.根据权利要求87所述的天线，其中同轴结构包括同轴电缆馈线。
90.根据权利要求87所述的天线，其中所述多个导电性臂部包括印刷电路板的迹线。
91.根据权利要求87所述的天线，其中第三臂部和第四臂部分别地比第一臂部和第二臂部长半径R的0. 42到0. 78倍。
92.根据权利要求87所述的天线，其中第三臂部和第四臂部分别地比第一臂部和第二臂部长半径R的0. 48至0. 72倍。
93.根据权利要求87所述的天线，其中第三臂部和第四臂部分别地比第一臂部和第二臂部长半径R的0. 54至0. 66倍。
94.根据权利要求87所述的天线，其中第三臂部和第四臂部分别地比第一臂部和第二臂部长半径R的约0.6倍。
95.根据权利要求87所述的天线，其中天线进一步其中包括一个或多个反射器。
96.一种交叉偶极天线，包括同轴结构，具有中心导体和外屏蔽体；至少第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部，其中所述臂部大致位于平面中并且彼此间隔分开约90度，其中每个臂部的近端布置在中心点附近，并且其中每个臂部大致在远端处向外延伸，其中第一臂部在近端处电连接到中心导体； 第二臂部在近端处电连接到中心导体；第三臂部在近端处电连接到外屏蔽体，第三臂部与第一臂部相对地延伸，从而第三臂部和第一臂部形成第一偶极；并且第四臂部在近端处电连接到外屏蔽体，第四臂部与第二臂部相对地延伸，从而第四臂部和第二臂部形成第二偶极；其中同轴结构的外屏蔽体的半径是第一臂部、第二臂部、第三臂部或第四臂部中的最短臂部的长度的至少五十分之一，并且其中当从同轴结构的中心测量时，第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部中的每一个都具有不同的预定长度，以弥补由同轴结构引起的天线方向图扭曲。
97.根据权利要求96所述的天线，其中同轴结构的外屏蔽体的半径是第一臂部、第二臂部、第三臂部或第四臂部中的最短的臂部的至少三十分之一。
98.根据权利要求96所述的天线，其中第一预定长度、第二预定长度、第三预定长度和第四预定长度是固定的。
99.根据权利要求96所述的天线，其中同轴结构包括同轴电缆馈线。
100.根据权利要求96所述的天线，其中同轴结构包括同轴电缆连接器。
101.根据权利要求96所述的天线，其中第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部包括印刷电路板的迹线。
102.根据权利要求96所述的天线，其中天线进一步包括一个或多个反射器。
103.一种交叉偶极天线，包括同轴结构，具有中心导体和外屏蔽体，外屏蔽体具有外径和相应的半径R ； 包括第一对臂部的第一偶极；和包括第二对臂部的第二偶极；其中第一对臂部或第二对臂部中的至少一对的臂部具有固定的不对称长度，从而当从同轴结构的中心测量时，连接到外屏蔽体的臂部比连接到中心导体的臂部长半径R的0. 3 至1.2倍。
104.根据权利要求103所述的天线，其中较长臂部比较短臂部长半径R的0.42至0. 78倍。
105.根据权利要求103所述的天线，其中较长臂部比较短臂部长半径R的0.48至0. 72倍。
106.根据权利要求103所述的天线，其中较长臂部比较短臂部长半径R的0.54至0. 66倍。
107.根据权利要求103所述的天线，其中较长臂部比较短臂部长半径R的约0.6倍。
108.根据权利要求103所述的天线，其中同轴结构的外屏蔽体半径是第一偶极或第二偶极的最短臂部的至少三十分之一。
109.根据权利要求103所述的天线，其中同轴结构包括同轴电缆馈线。
110.根据权利要求103所述的天线，其中同轴结构包括同轴电缆连接器。
111.根据权利要求103所述的天线，其中第一偶极和第二偶极包括印刷电路板的迹线。
112.根据权利要求103所述的天线，其中天线进一步包括一个或多个反射器。
113.一种用于设计期望用于具有波长λ的信号的交叉偶极天线的方法，其中交叉偶极天线包括第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部，所述方法包括下述步骤产生交叉偶极天线的模拟模型，其中模拟模型包括第一臂部、第二臂部、第三臂部、第四臂部和同轴结构，第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部连接到同轴结构； 通过模拟模型的计算机执行模拟交叉偶极天线；以及响应于模拟结果调整第一臂部、第二臂部、第三臂部和第四臂部中的一个或多个的臂部长度。
114.根据权利要求113所述的方法，还包括下述步骤对于第一臂部和第三臂部来说从长度a λ开始，其中a值约为0. 5，其中第一臂部连接到同轴结构的中心导体，并且第三臂部连接到同轴结构的屏蔽体；对于第二臂部和第四臂部来说从长度b λ开始，其中b值约为0. 5，其中第二臂部连接到同轴结构的中心导体，并且第四臂部连接到同轴结构的屏蔽体；调整较短臂部的a值并调整较长臂部的b值，直到在臂部之间建立正交相位关系，其中较短臂部的终值a小于较长臂部的终值b，其中通过模拟模型的计算机执行确定所述正交相位关系；相对于第一臂部使第三臂部的长度增加同轴结构的半径为R的分数χ ；以及相对于第二臂部使第四臂部的长度增加同轴结构的半径为R的分数X。
115.根据权利要求114所述的方法，其中χ值在约0.3至约1. 2之间。
116.根据权利要求114所述的方法，其中χ值在约0.42至约0. 78之间。
117.根据权利要求114所述的方法，其中χ值在约0.48至约0. 72之间。
118.根据权利要求114所述的方法，其中χ值在约0.54至约0. 66之间。
全文摘要
本发明公开了一种具有用于交叉偶极天线的改进天线方向图的装置。这种天线期望具有全向天线方向图。传统交叉偶极天线在其天线方向图中表现出空值，这可能会导致天线偏离标准或规范。申请人认识到和证实连接同轴电缆到天线臂部是在天线方向图中空值产生的原因，并且已经发明在此公开的技术，以弥补或取消连接的影响。在一个实施例中，连接到同轴电缆的中心导体的交叉偶极天线的臂部保持常规长度，但是连接到同轴电缆的屏蔽的交叉偶极天线的臂部加长了同轴电缆的外径的半径的分数。
文档编号H01Q9/44GK102484320SQ201080034367
公开日2012年5月30日 申请日期2010年7月29日 优先权日2009年8月3日
发明者威廉·欧内斯特·佩恩 申请人:温提集团有限责任公司