天线设备和方法技术

一种天线，包括布置在接地导体的凹部中的至少一个天线元件，其中，所述凹部的壁被布置成使得所述凹部从所述凹部内部的窄基部向外到更宽的嘴部呈锥形，并且所述壁被配置为向所述至少一个天线元件提供接地平面，并且所述至少一个天线元件包括导电板，所述导电板垂直于所述凹部的嘴部且垂直于所述壁被布置，并且被布置成在所述至少一个天线元件的边缘和所述凹部的壁之间提供槽。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电信天线，以及这种天线的特定布置，以及提供它们的方法。具体地，本公开涉及槽孔天线(诸如Vivaldi天线和其它种类的槽孔天线)以及这种天线的安装。
技术介绍
已经提出使用槽孔天线用于电信。Vivaldi天线是槽孔天线的一个示例。在Vivaldi天线中，槽可以在一端通过导体中的圆形切口终止，该切口可以具有大于槽的宽度的直径。槽在其另一端通常是开口的，并且可以具有弯曲的锥形轮廓，使得其朝向该开口端变宽，该槽的宽度可以是沿槽的长度的位置的指数函数。
技术实现思路
本专利技术的各方面和示例在权利要求中阐述。附图说明现在将参照附图仅以示例的方式描述本公开的实施例，其中：图1示出了通过天线的截面的示意图；图2示出了图1的天线的平面视图的示意图；图3包括图3-A、3-B、3-C和3-D中所示的天线的一系列示意性截面视图；图4示出了天线的平面视图的示意图；图5示出了天线的平面视图的示意图；图6示出了通过天线的截面的示意图；图7示出了图6的天线的平面视图的示意图；图8例示了将天线元件耦合到多信道电信设备的一种方式；图9A示出了通过天线的截面视图的示意图；图9B示出了通过天线的截面视图的示意图；图10示出了天线的平面视图的示意图；图11示出了图10中所例示的天线的截面视图；图12示出了天线；以及图13示出了通过天线的截面的图示。在附图中，相同的附图标记用于指示相同的元件。具体实施方式图1至图5的附图都涉及包括布置在凹部中的槽孔天线元件12的电信天线。凹部的壁16为天线元件12提供接地平面。天线元件12包括扁平导体，例如导电片或板，该导体的边缘6的至少部分与凹部的壁16间隔开。天线元件12的边缘6和凹部的壁16之间的间隔提供了槽14，槽14可以通过施加电信号来被激励，使得天线元件12和凹部的壁16一起表现为槽孔天线。例如，天线元件12可以是槽孔天线的一半，并且图像效果(imageeffect)可以使得接地面上的图像天线元件(imageantennaelement)和天线元件12表现为或者近似表现为完整的槽孔天线。槽的形状和尺寸以及驱动天线元件的信号的驱动频率可以确定辐射图案。这些参数还可以确定该槽上的E场配置，其转而可以确定来自天线的最终的远场辐射图案。天线元件12可以包括半Vivaldi天线元件12。例如，天线元件12的边缘6和/或凹部的壁16可以是弯曲的，使得边缘6和凹部的壁16之间的间隔(例如，槽14的宽度)是沿着槽14的位置的指数函数。在一些示例中，天线元件12可以包括朝向凹部的内部的槽的封闭端22布置的部分圆形“切口”扇区18。在本公开的上下文中将理解，“切口”的功能是呈现比由朝向槽的开口端的导电路径所呈现的阻抗更高阻抗的到天线带宽中的信号的路径，因此任何功能等效的阻抗调谐结构可以提供这种功能。在操作中，可以通过来自凹部的壁16的信号的反射来提供图像天线(imageantenna)，即天线元件12的电镜像。该图像天线可以有助于天线的辐射图案，例如来自天线的信号可以包括两个贡献：直接从天线元件12行进到该点的波，以及反射离开由凹部的壁提供的接地平面之后从天线到达该点的波。由于反射，这些第二波好像来自在接地平面后面的第二天线，正如在平面镜前面的可见物体形成看起来位于平面镜后面的虚像那样。无线电波的该第二表观源可以被称为图像天线元件。在本公开的上下文中将理解，在凹部的(导电)表面处的切向电场通常可以为零，并且来自该表面的电磁场的反射可以由该边界条件控制。如上所述，天线元件12和对应的图像天线元件可以一起充当槽孔天线。槽14通常指向凹部的嘴部，例如槽14的封闭端22可被布置为朝向凹部的内部，并且槽14的开口端20可被布置为朝向凹部的嘴部。多个天线元件12可以被布置在凹部中并且可以被独立地驱动，以便提供多个输入和/或输出信道，例如天线可以被布置成每个天线元件12提供一个输入和/或输出信道。可以选择天线元件的边缘6的形状和/或凹部的壁16的形式，以使辐射图案成形，例如以相对于天线调整辐射图案的强度中心的仰角，例如辐射图案的最大值。阅读过本公开，本领域技术人员将认识到，也可以通过用适当的电信号激励不同的天线元件12、12'来动态地或静态地改变图案。图1示出了图2中所示平面中的天线的截面视图。图1的截面表示沿图2中所例示的线1-1的视图。图1和图2中所例示的电信天线包括布置在凹部中的四个天线元件12、12'。如图2所示的平面视图中所例示，天线元件12、12'可以彼此背离。例如，天线元件12、12'可以在不同的方位角方向上对齐，例如它们可以指向相差至少90°的定向，如图2所例示。凹部可以具有开口的嘴部19(例如，凹部的周边)和倾斜壁16，倾斜壁16从嘴部向着如图1和图2中所例示的封闭基部17向内成锥形，并且布置为向天线提供接地平面，例如凹部的基部17和壁16可以由可以接地的导体提供。凹部可以在其嘴部19处比其基部17更宽，例如凹部可以从窄(封闭)基部17朝向更宽的、开口的嘴部19向外成锥形。凹部的壁可以从该开口的嘴部向内倾斜。然而，凹部的壁可以是如图1中所示弯曲的，并且可以具有负曲率。如图2中所示，每个天线元件12包括具有第一和第二主表面的扁平导体，其可以垂直于凹部的壁之一，并且还可以垂直于凹部的嘴部。例如，天线元件可以在凹部中直立，并且每个天线元件12的边缘可以对齐，使得天线元件12从凹部的内部(例如，在其中心附近)朝向其外围指向外(例如径向地)。每个天线元件12的最接近凹部的壁16的边缘6沿着其长度的至少部分与壁16间隔开。如上所解释地，该间隔在该相邻的边缘6和壁16之间提供了槽14。槽14可以作为用于通过用电信号激励天线元件12、12'来发射和接收信号的天线被驱动。由接地平面中的天线元件12的电镜像提供的图像效果可以提供对应于与槽孔天线相关联的辐射图案的辐射图案。在图1中所例示的示例中，每个天线元件12的槽14在最接近凹部中心的端部处封闭，例如天线边缘6的更靠近凹部内部(例如中心)的端部可以DC耦合到凹部的壁16，例如其可以例如通过导电(例如DC导电)耦合例如接地到凹部的基部17。槽14的这个封闭端22还可以包括阻抗调谐结构，诸如天线的边缘6中与凹部的壁16相邻的“切口”。如上所解释地，该结构可以是部分圆形的“切口”18，并且可以布置在槽14的封闭端22处的DC接地与槽14的开口端20之间，并且可以朝向(例如在)槽14的封闭端22。这个部分圆形扇区18的半径可以是各种期望的天线特性的函数。例如，可以基于天线的通信频带的主导或中心频率来选择部分圆形扇区18的半径。槽14的另一端可以是开口的，例如槽14可以是锥形的，使得天线元件12的边缘6与凹部的壁16通过间隙分离，所述间隙向着槽14的内部(封闭)端22比向着槽14指向凹部的嘴部的开口端20窄。天线元件12的边缘6的至少部分可以是直的，例如如图1中所例示，天线元件12的边缘6可以在部分圆形扇区18和槽14的端部之间是直的。虽然未在图1中例示，但是信号电缆可以在天线元件12的边缘6处或附近耦合，例如部分地在部分圆形扇区和槽14的开口端20之间耦合。这可以提供馈电点，可以从该馈电点驱动天线元件和/或可以从该馈电点从天线元件获得(例如接收)信号。部分圆形扇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天线，包括布置在接地导体的凹部中的至少一个天线元件，其中，所述凹部的壁被布置成使得所述凹部从所述凹部内部的窄基部向外到更宽的嘴部呈锥形，并且所述壁被配置为向所述至少一个天线元件提供接地平面，并且所述至少一个天线元件包括导电板，所述导电板垂直于所述凹部的嘴部和垂直于所述壁被布置，并且被布置成在所述至少一个天线元件的边缘和所述凹部的壁之间提供槽。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.10 EP 14188557.4;2014.10.17 GB 1418497.2;21.一种天线，包括布置在接地导体的凹部中的至少一个天线元件，其中，所述凹部的壁被布置成使得所述凹部从所述凹部内部的窄基部向外到更宽的嘴部呈锥形，并且所述壁被配置为向所述至少一个天线元件提供接地平面，并且所述至少一个天线元件包括导电板，所述导电板垂直于所述凹部的嘴部和垂直于所述壁被布置，并且被布置成在所述至少一个天线元件的边缘和所述凹部的壁之间提供槽。2.根据权利要求1所述的天线，其中所述至少一个天线元件包括至少两个天线元件。3.根据权利要求2所述的天线，其中天线包括至少两个信号耦合，每个信号耦合被布置成耦合到所述至少两个天线元件中的一个相应天线元件，以相对于所述接地导体驱动所述至少两个天线元件中的所述一个相应天线元件。4.根据权利要求2或3所述的天线，被布置成每个天线元件提供一个接收信道。5.根据权利要求2、3或4所述的天线，被布置成每个天线元件提供一个发射信道。6.根据任一前述权利要求所述的天线，适于发射和/或接收多个独立信号，例如包括至少四个天线元件以提供4×4MIMO天线。7.根据权利要求2至6中任一项所述的天线，其中，所述至少两个天线元件每个被布置成提供不同的带宽和/或不同的中心频率。8.根据权利要求7所述的天线，其中所述天线元件每个包括部分圆形扇区，其中选定特定天线元件的部分圆形扇区的半径以选择所述特定天线元件的带宽。9.根据权利要求6、7或8所述的天线，其中所述天线元件每个包括用于将所述天线元件耦合到信号电缆的馈电点，以及部分圆形扇区，其中选定所述馈电点相对于所述部分圆形扇区的定位以选择每个天线元件的中心频率。10.根据权利要求8或9所述的天线，其中，所述天线元件中的至少两个的中心频率不同。11.根据权利要求7至10中任一项所述的天线，其中，所述天线元件中的至少两个的带宽至少部分重叠。12.根据权利要求7至11中任一项所述的天线，其中所述天线元件中的至少两个的带宽至少部分不同。13.一种电信天线，包括布置在凹部中的至少一个半Vivaldi天线元件，其中所述凹部被配置为向所述至少一个半Vivaldi天线元件提供接地平面。14.根据权利要求13所述的电信天线，其中，所述至少一个半Vivaldi天线元件被布置成在所述至少一个半Vivaldi天线元件的边缘和所述凹部的壁之间提供槽，例如，其中所述至少一个半Vivaldi天线元件包括垂直于所述凹部的嘴部布置的导电板，例如其中槽指向所述凹部的嘴部。15.一种电信天线，包括布置在凹部中的至少一个天线元件，其中所述凹部被配置为向所述至少一个天线元件提供接地平面，并且所述天线元件包括导电板，所述导电板垂直于所述凹部的嘴部被布置并且与所述凹部的壁间隔开，以在所述导电板的边缘和所述凹部的壁之间提供槽。16.根据任一前述权利要求所述的天线，其中，所述槽向外朝着所述凹部的嘴部变宽，使得所述槽的形状包括以下项中的至少一个：指数曲线、线性锥形、阶梯形轮廓、槽的角度的至少一个变化。17.根据任一前述权利要求所述的天线，包括所述凹部中的天线元件中的至少两个，例如其中所述至少两个天线元件的槽彼此背离，例如其中所述槽指向不同的方位角方向，例如其中彼此背离包括指向相差至少90度的定向。18.根据任一前述权利要求所述的电信天线，其中，所述凹部的壁包括平面，并且所述至少一个天线元件垂直于所述平面被布置，例如其中所述平面从所述凹部内的窄顶点到在凹部的嘴部处的较宽的基部呈锥形，例如使得所述凹部的壁提供开放的多面体形式。19.根据任一前述权利要求所述的电信天线，其中，所述凹部的壁包括弯曲面，并且所述至少一个天线元件垂直于所述弯曲面被布置。20.根据权利要求19所述的电信天线，其中，所述弯曲面具有负曲率，使得所述面较少地朝向所述凹部的周边倾斜。21.根据任一前述权利要求所述的电信天线，其中，所述凹部的壁提供开放的倒截头锥体。22.根据任一前述权利要求所述的电信天线，其中，所述凹部是以下之一：(i)打开的；以及(ii)由诸如电介质天线罩的非导电材料封闭。23.一种电信天线，包括公共接地面和多个天线元件，每个天线元件包括垂直于所述公共接地面被布置的导电板，其中每个天线元件的边缘与接地面间隔开，以在天线元件和公共接地面之间提供槽。24.根据权利要求23所述的电信天线，其中，所述槽包括以下项中的至少一个：指数曲线、线性锥形、槽的角度的至少一个变化，所述槽的角度中的至少一个变化使所述槽向外朝着所述槽的开口端变宽，例如其中所述天线元件的所述槽彼此背离，例如其中彼此背离包括指向相差至少90度的定向。25.根据任一前述权利要求所述的电信天线，包括至少两个天线元件，其中所述电信天线包括至少两个信号耦合，每个信号耦合被布置成耦合到所述至少两个天线元件中的一个相应天线元件，以相对于接地平面驱动所述天线元件，例如包括天线元件中的至少三个，其中天线元件中的至少两个被布置成发射和接收公共信号中的至少一个，例如其中至少两个天线元件被布置成一起被驱动。26.根据任一前述权利要求所述的电信天线，包括至少两个天线元件，其中所述天线元件中的第一天线元件的特性不同于所述天线元件中的第二天线元件的特性，例如其中所述特性选自于由以下各项组成的列表：所述天线元件的输入阻抗、带宽和发射/接收频带中的至少一个。27.根据权利要求26所述的电信天线，其中选择所述槽的锥形、所述板的厚度和通过所述天线元件到地的导电返回路径的电感中的至少一个，以提供所述特性。28.根据权利要求27所述的电信天线，其中，至少一个天线元件包括成形为部分圆形扇区，如此成形以选择通过所述天线元件到地的导电返回路径的阻抗。29.根据权利要求28所述的电信天线，其中，所述部分圆形扇区的半径被选择为天线的设计波长的四分之一。30.根据权利要求23至29中任一项所述的电信天线，其中，所述天线元件中的第一天线元件的特性是基于所述电信天线的另一个天线元件的特性来选择的。31.根据任一前述权利要求所述的电信天线，包括多个天线元件，例如其中所述天线元件中的至少两个被布置成提供不同的带宽和/或不同的中心频率。32.根据权利要求31所述的电信天线，其中所述多个天线元件每个包括部分圆形扇区，其中选定特定天线元件的部分圆形扇区的半径以选择所述特定天线元件的带宽。33.根据权利要求31或32所述的电信天线，其中所述多个天...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·亚玛利，
申请(专利权)人：凯瑟雷恩工厂两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE