贴片天线的制作方法_3

文档序号:8367679阅读:来源:国知局
称为连接端口 2b,用于与在第一连接点2a上传输或接收的信号正交极化时由贴片天线接收的或待传输的信号的连接。这在图1中示出,第二馈电结构16布置为将第二连接点连接至贴片辐射体上的至少两个另外的馈电点,另外的馈电点中的第一个6a邻近于贴片辐射体的第三边缘区域,就是说邻近于贴片辐射体的第三边缘,并且另外的馈电点中的第二个6b邻近于贴片辐射体的第四边缘区域,就是说邻近于贴片辐射体的第四边缘,第三边缘和第四边缘位于中心区域的相对侧。另外的馈电点中的第一个6a和第二个6b之间的轴与连接至第一馈电结构的馈电点中的第一个4a和第二个4b之间的轴基本上成直角。这使第一射频信号能够在第一极化状态下被辐射或接收,并且第二射频信号在基本上与第一极化状态正交的第二极化状态下被辐射或接收。第二馈电结构16具有被布置为将所述另外的馈电点中的第一个连接至所述另外的馈电点中的第二个的传输线,传输线以基本平行于贴片辐射体的关系布置,并且与第一馈电结构的第一传输线基本成直角。如从图1中可以看出,第一馈电结构的传输线具有与贴片辐射体的第一间距,并且第二馈电结构的传输线具有与贴片辐射体的第二、不同的间距。这在保持正交极化状态下的信号之间高度的射频隔离的同时,允许第一馈电结构和第二馈电结构位于贴片辐射体与接地平面之间的外壳内。第二馈电结构可具有基本平行于传输线的第二传输线,以与第一馈电结构类似的方式布置。
[0098]如从图1中可以看出,在本发明的实施方式中,第一馈电结构的第一部分被布置为将第一连接点连接至邻近于第二传输线的末端的点。
[0099]这允许第二传输线提供以其对第三馈电点进行馈送的相位与以其对第四馈电点进行馈送的相位之间的相位移。
[0100]如从图2A、图2B和图2C可以看出,在本发明的实施方式中,各个馈电结构可以由单个冲压金属板形成,这具有低制造成本和坚固的结构的优势。馈电结构可以由镀镍的不锈钢形成,这便于焊接连接,如图14和图15中所示。如从图14可以看出,第二馈电结构可以被布置为通过将至少第一连接点固定至基板,在与包括接地平面15的基板23的预定空间处支撑贴片辐射体12,这可以避免需要提供接地平面的其它支撑,如不导电的间隔件。印刷电路板可以通过馈电结构16附接至贴片辐射体。连接点可以利用焊接圆角21焊接至印刷电路板23上的垫片19,垫片通常位于相对于接地平面15的印刷电路板的另一侧上。
[0101]贴片天线可以作为无线通信终端的部分被整合为如固定的无线访问用户屋内设备终端的一部分。如图14、图15和图16中所示,贴片天线10可以被安装在具有用于将贴片天线连接至无线电收发器的导电轨道27的印刷电路板23上。图16和图17示出导电轨道的布置的实例。如图18中所示,在一个实施方式中,印刷电路板可以垂直安装(具有指向上的方向X),使得贴片天线10在各个正交极化下形成在基本水平的方向Z上的波束。通常,用户屋内设备被安装为使得方向Z直接指向基站。无线电收发器的组件可以方便地被定位在印刷电路板23上,通常在相对于贴片天线10的电路板的另一侧上。印刷电路板可以被封闭在保护外壳(未示出)中,通常至少具有通过其可输入和来自贴片天线的辐射可以通过的部分,这可以称作天线罩(radome),并且可以由塑料材料制成。
[0102]现在将更详细地描述本发明的实施方式,尤其是在机械布置方面。
[0103]返回至图1,这是贴片天线10的一个实施方式的立体图,体现了本发明的原理。贴片天线10包括:贴片辐射体12,该贴片辐射体还可以被称为金属贴片(具有接地连接支柱18,该支柱还被称为中心支撑单元),第一馈电结构14,还被称为第一支撑单元;以及第二馈电结构16,还被称为第二支撑单元。该第一馈电结构14与贴片辐射体12相对应,第一馈电结构14和第二馈电结构16可以由金属片、钢、销或能够导电的任何其他金属制造。在优选的实施方式中,贴片辐射体、第一馈电结构14和第二馈电结构16由10密耳(0.01英寸厚,等于0.254mm)的镀镍的不锈钢形成,第一馈电结构14和第二馈电结构16包括单块的折叠的钢。然而,本领域技术人员公认在不背离即将公开的范围的情况下可以使用其它材料。此外,本领域技术人员将理解,贴片辐射体12、第一馈电结构14和第二馈电结构16通过将第一馈电结构14和第二馈电结构16在接触的各个点处点焊或焊接至贴片辐射体12连接,如以下进一步论述的。在平面图中,贴片辐射体12具有长度L和宽度W。贴片辐射体12的长度L可以被设定为值λ/2,其中λ被限定为天线产生的场的波长。长度L和宽度W7可以基本上是相等的。本领域技术人员公认贴片辐射体12的长度L和宽度W可改变,并且同时示出的贴片天线10的实施方式特别地适合用于5.SGHz的应用,所有这样的变化包括在即将公开的范围内。第一馈电结构14和第二馈电结构16被放置在贴片辐射体12上,使得第一馈电结构14和第二馈电结构16基本上彼此垂直,第一馈电结构14被布置在第二馈电结构16的下方并且与其分开一定的距离,如以下进一步论述的。此外,接地连接支柱18被大致定位在贴片辐射体12的中心。第一馈电结构14和第二馈电结构16均包括被放置在相应的第一馈电结构14和第二馈电结构16的一端处的第一部分,该第一部分可以被称为连接单元20。
[0104]图2Α是第一馈电结构14的俯视图。将理解的是,第一馈电结构14和第二馈电结构16分别是基本上相同只是尺寸稍有不同(如以下更多细节中论述的),除非另有说明,否则第一馈电结构14的结构和特征的说明通常可以同等地应用到第二馈电结构16。第一馈电结构14和第二馈电结构16均包括两个基本平行的传输线(可以被称为支杆(strut) 202和204),该传输线通过连接单元20、第一连接突出部206和208、第二连接突出部210和212、第一延伸部分214和216以及第二连接部分218和220在一端处连接。各个传输线202和204具有从连接单元20向着传输线202和204的端部延伸的第一部分222,以及从第一部分222的端部延伸到连接突出部210和212的第二部分224。第一部分222的宽度大于第二部分224的宽度,如公开的实施方式所示。此外,第二部分224的宽度沿从第一部分222的端部到连接突出部210和212的方向逐渐减小,如公开的实施方式所示。当信号穿过传输线202和204被传输时,传输线202和204起平行的传输线的作用。通过调整传输线202和204、贴片辐射体12、和接地平面之间的距离,贴片天线10的阻抗被调整为匹配贴片天线10的信号源。此外,馈电结构14和16的电容可以通过增加或减少传输线202和204之间的距离d调整。此外,因为馈电结构14和16以成90度的角度放置(通常垂直于彼此),并且被连接到单独RF电源,这允许天线的不同的极化方式。
[0105]图2B是第一馈电结构14或第二馈电结构16的侧视图。第一连接突出部206连接至延伸部分214使得第一连接突出部206基本垂直于延伸部分214。连接单元20的下部从第一延伸部分214和216的相对侧延伸以便利用连接单元20将第一延伸部分214和216连接。每个传输线202和204的第一部分222和第二部分224从各自的第一延伸部分214和216向着第二部分224延伸。第二延伸部分218和220均从各自的传输线202和204的第二部分224的末端以角度Θ向着各自的第二连接突出部210和212延伸。第一连接突出部206和208和第二连接突出部210和212对齐使得第一连接突出部206或208的下表面与第二连接突出部210或212的相应的下表面共平面。
[0106]图2C是连接单元20的后视图。连接单元20连接至第一延伸部分214和216,使得第一连接单元20被放置在传输线202与204之间。连接单元20包括孔眼240,该孔眼通过支腿242和244连接至第一延伸部分214和216。孔眼240被定位为孔眼240的中心轴与传输线202和204之间的空间的中心对齐。支腿242和244以角度β与彼此分离。孔眼240周围的区域可被构造成与基板中的开口牢固地啮合,如在使用时贴片天线10可以安装在其中的电路板(例如图14和图15中的电路板23)。图3是安装在贴片辐射体12上的第一馈电结构14和第二馈电结构16的俯视图。第一馈电结构14和第二馈电结构16均被放置在贴片辐射体12上,使得第一连接突出部206和208的边缘与贴片辐射体12的一个边缘共平面。第二连接突出部210和212以距离y与贴片辐射体12的相对的边缘分离。连接突出部206、208、210、和212优选地永久固定至贴片辐射体12。连接突出部206、208、210、和212可以使用保持贴片辐射体12和馈电结构14和16之间的导电性的各种方法固定至贴片辐射体12,包括,没有限制,焊接,铆钉,焊合,导电粘合剂,螺丝,或任何其他的连接方法,或者方法的组合。接地连接支柱18优选地放置在贴片辐射体12上,在第一馈电结构14和第二馈电结构16的传输线202和204相交的区域中。接地连接支柱18可以通过向着第一馈电结构14和第二馈电结构16折叠部分贴片辐射体12形成。接地连接支柱18优选地不是物理连接至第一馈电结构14或第二馈电结构16,而是优选地用作接地连接,以下进一步描述。
[0107]图4是第一馈电结构14和第二馈电结构16安装至贴片辐射体12的表面的贴片辐射体12的侧视图。第一馈电结构的传输线202和204与贴片辐射体12分离距离xl,并且第二馈电结构16的传输线202和204与贴片辐射体分离距离x2。距离xl和x2均基于贴片天线10的期望的输入阻抗而被设定为预定值。通过调整Xl和X2的值,同时保持馈电结构14和16之间的距离来调整贴片天线10的中心频率。距离xl可以是约2.25mm,并且距离X可以是约2.75mm。然而,本领域技术人员公认,距离xl和x2可改变,并且同时示出的贴片天线10的实施方式特别地适合用于5.SGHz的应用,所有这样的变化包括在即将公开的范围内。第二馈电结构16的传输线202和204被放置在比第一馈电结构14的传输线距离贴片辐射体12更远处,使得第一馈电结构14的传输线位于第二馈电结构16的传输线的部分的下面。第二馈电结构16被抬高至足以防止第二馈电结构16与第一馈电结构14接触的高度。贴片辐射体12上的连接单元20和馈电结构18的高度基本相等。
[0108]图5A是贴片辐射
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