平板双极化天线及复合天线的制作方法_2

文档序号:9868767阅读:来源:国知局
SL_化、SL_2a、SL_2b
[0038] 140、DPP_1、DPP_2 下微带金属片 X、Y、Z 方向
[0039] 160、360、460、560、 上微带金属片 axis_x、axis_y、对称轴
[0040] UPP_1、UPP_2、UPP_3、 axis_xUaxis_x2
[0041] UPP-4、UPP-8、UPP-9
[0042] 162.362.462.562 十字区块 SCEN、SCEN6 对称中必点
[0043] 164、364、464、564 四边形区块 CEN 中必点
[0044] 364a、364b、564a、564b 突出部分 SC1、SC2、SC8、矩形区块
[0045] SC9
[0046] 464c、464d、564c、564d缺口 640下平板双极化天线层
[0047] 沈C_U、沈(:_0、WC_R、 区块 660、760、860上平板双极化天线层
[0048] 沈 C_L
[0049] G_U2.G_R2.G_U3. 几何中必 DIS_U2、DIS_R2、距离
[0050] G-R3、G-U4、G-R4、 DI S_U3、DIS-R3、
[0051] GJJ5、G_R5、G_U6、 DISJM、DIS-R4、
[0052] G_R6、G_U7、G_R7、 DISJJ5、DI S_R5、
[0053] G_U8、G_R8 DI S_U6、DI S_R6、
[0054] Sll 参数 S 参数 DIS_U7、DIS_R7、
[00 巧] DIS_U8、DIS_R8
【具体实施方式】
[0056] 请参考图lA、图IB,图IA为本发明实施例的一平板双极化天线10的俯视示意图, 图IB为平板双极化天线10沿图IA的剖线A-A'的截面示意图。平板双极化天线10可用 来收发宽带或多个频段的无线电信号,如长期演进无线通信系统中带度and)40与41的信 号(其频段大致介于2. 3細Z~2. 4細Z及2. 496細Z~2. 690細Z)。如图1A、图IB所示,平 板双极化天线10大致为 b层架构,且分别相对(沿x、y方向的)对称轴axis_x、axis_y 具有一轴对称结构,其中,平板双极化天线10包含有一馈入传输线层100、介质层110、130、 150、一接地金属板120、下微带金属片140 W及上微带金属片160,且下微带金属片140的 对称中必点及上微带金属片160的对称中必点SCEN对齐接地金属板120的中必点CEN。馈 入传输线层100包含有馈入传输线102a、102b,其对称于对称轴axis_y设置且相互正交,W 馈入两种无线电信号(如不同极化方向)。接地金属板120用来提供接地,并包含有槽孔 122曰、122b,槽孔122a、122b分别与馈入传输线102a、102b正交且对称于对称轴axis_y,W 产生正交的双极化天线场型。下微带金属片140为主要福射体,其形状大致呈十字形,W产 生线性极化并避免产生圆极化的电磁波。上微带金属片160用来增加天线共振的带宽,其 藉由介质层150而不与下微带金属片140直接接触。此外,在该实施例中,由于介质层110、 130使馈入传输线层100、接地金属板120及下微带金属片140彼此隔离且平行设置,因此, 无线电信号由馈入传输线(如102a)禪合至槽孔(如122a),并藉由槽孔(如122a)产生共 振,再禪合至下微带金属片140, W增加天线带宽。并且,十字形的下微带金属片140的共振 方向相对接地金属板120倾斜,因此可有效减小天线尺寸,并同时符合极化倾斜45度的需 求。
[0057] 简单来说,接地金属板120沿对称轴axis_y的长度Ll大于接地金属板120沿X 方向的宽度W1,因此可增加波束宽(3地波束宽)。同时,上微带金属片160的面积倾向沿 X方向分布,W平衡长度Ll与宽度Wl的不对称性,而能改善同极化对正交极化值。
[0058] 详细而言,为了增加水平切面(XZ平面)中的波束宽,需缩短接地金属板120沿X 方向的宽度W1,W使水平方向的福射场形更为发散,因此,适当设计平板双极化天线10后, 接地金属板120沿对称轴axis_y的长度Ll大于接地金属板120沿X方向的宽度W1。由 于长度Ll与宽度Wl不相等将使得垂直方向与水平方向的等效共振长度不同,因此可通过 上微带金属片160的形状来平衡长度Ll大于宽度Wl带来的不对称性。其中,上微带金属 片160的形状大致呈一十字形,并且,依据公知常识(如维基百科),十字形包含有十字方形 (cross qua化ate) 20等结构。请参考图2A至图2C,图2A为本发明实施例的一^h字方形20 的示意图,图2B、图2C分别为本发明实施例的十字方形20与另一十字方形21的比较示意 图。十字方形20、21均属于十字形,其中,十字方形20由叠合的一十字区块162与一四边 形区块164组成,并沿x、y方向分别具有一最大宽度Wmax及一最大长度Lmax,而十字方形 21则由叠合的一十字区块与一正方形区块组成,并沿x、y方向的尺寸最大值均为对应共振 带宽的一基准尺寸D,因此十字方形21的尺寸相关于天线的操作频段。换言之,相比十字 方形21,十字方形20向X方向伸长,意即面积倾向沿X方向分布,且
因此十字方形20的尺寸不仅相关于天线的操作频段,且依据接地金属板120在长度Ll与 宽度Wl上的不对称性而调整,其中,比例值Ax、Ay分别代表依据接地金属板120的不对称 性,而对应基准尺寸D调整十字方形20尺寸的程度。值得注意的是,比例值Ax、Ay较佳为 接近1或等于1的数值,因而可避免形状的缩放影响共振带宽。
[0059] 更进一步来看,如图2B所示,十字方形20的对称轴axis_x将十字方形20区分 为区块SECJJ、SEC_D,而区块SECJJ具有一几何中必G_U2 ;类似地,如图2C所示,十字方形 20的对称轴axis_y将十字方形20区分为区块SEC_R、SEC_U而区块SEC_R具有一几何中 必G_R2。若使十字方形20的对称中必点SCEN的坐标符合(X,y) = (0, 0),则几何中必G_ U2、G_R2的坐标分别符合
其中,f(x,y)在空间中十字方形20存在处符合f(x,y) = 1,并在空间中其他地方符 合f (X,y) = 0。在此情况下,几何中必G_U2与对称中必点SCEN相隔一距离DISJJ2且
,几何中必G_R2与对称中必点SCEN相隔一距离DIS_R2且 ,并且,距离DIS_U2小于距离DIS_R2,意即面积倾向沿X方向分 布。
[0060] 需注意的是,图1A、图IB的平板双极化天线10为本发明的实施例,本领域的普通 技术人员应当可据W作不同的修饰,而不限于此。举例来说,亦可进一步调整上微带金属片 160的形状,意即面积倾向沿X方向分布。请参考图3,图3为本发明实施例的一平板双极 化天线30的俯视示意图。平板双极化天线30的架构大致与平板双极化天线10相似,故相 同组件W相同符号表示,W求简洁。不同的是,平板双极化天线30的上微带金属片360的 十字区块362沿x、y方向的尺寸均分别对应共振带宽的基准尺寸,换言之,比例值Ax、Ay均 等于1。并且,上微带金属片360的四边形区块364包含有突出部分364a、364b,因此,几何 中必G_U3与对称中必点SCEN相隔的距离DISJJ3小于几何中必G_R3与对称中必点SCEN 相隔的距离DIS_R3,意即面积倾向沿X方向分布。
[0061] 此外,请参考图4,图4为本发明实施例的一平板双极化天线40的俯视示意图。平 板双极化天线40的架构大致与平板双极化天线10相似,故相同组件W相同符号表示,W求 简洁。不同的是,平板双极化天线40的上微带金属片460的十字区块462沿x、y方向的尺 寸均分别对应共振带宽的基准尺寸,换言之,比例值Ax、Ay均等于1。并且,上微带金属片 460的四边形区块464包含有缺口 464c、464d,因此,几何中必GJM与对称中必点SCEN相 隔的距离DISJM小于几何中必G_R4与对称中必点SCEN相隔的距离DIS_R4,意即面积倾向 沿X方向分布。类似地,请参考图5,图5为本发明实施例一平板双极化天线50的俯视示意 图。平板双极化天线50的架构大致与平板双极化天线40相似,故相同组件W相同符号表 示,W求简洁。不同的是,上微带金属片560的四边形区块564包含有突出部分564a、564b 及缺口 564c、564d。如此一来,几何中必GJJ5与对称中必点SCEN相隔的距离DISJJ5小于 几何中必G_R5与对称中必点SCEN相隔的距离DIS_R5,意即面积倾向沿X方向分布。
[006引由上述可知,在比例值Ax、Ay均等于1的情况下,上微带金属片的形状未向X方向 或y方向缩放,但可藉由上微带金属片的四边形区块的突出部分或缺口,而使(沿X、y方向 的对称轴对上微带金属片所划分的)不同区块的几何中必与(上微带金属片的)对称中必
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