用于宽带天线的双极化辐射元件制造技术

本发明专利技术涉及一种宽带天线辐射元件，该辐射元件包括支柱，该支柱支撑放置于第一平面中的第一部件和第二部件，这两个部件为半波两端子网络部件，这些部件具有生成线性双极化的对称电源，并且各部件包括两个臂。根据本发明专利技术，辐射元件也包括从在置于第一平面上方的第二平面内放置的两端子网络或者贴片中选择的至少一个第三部件，并且各部件包括基于分形体积的单元。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于宽带天线的双极化辐射元件
本专利技术涉及任何包括可以具体在蜂窝无线电通信网络的基站中使用的辐射元件的宽带天线。它还涉及用于制造这些元件的方法。
技术介绍
双极化辐射元件可以由两个辐射偶极子形成，各偶极子由两个共线导体束构成。各束的长度约等于工作波长的四分之一。偶极子装配于如下结构上，该结构允许它们被馈给和定位于反射体(接地平面)上方。这使得有可能通过反射偶极子的反向辐射来完善由此形成的组件的辐射图的方向性。偶极子根据它们在空间内的定向可以沿着例如水平极化通道和竖直极化通道这两个极化通道或者与竖直方向相比+/-45°定向的两个极化通道辐射或接收电磁波。为了构造在极化正交的两个不同频率频带内操作的双频带天线，普遍运用两种配置。称为共线(或者共心)的第一方法包括如下辐射元件队列，其中在由单个频率频带上操作的两个交叉偶极子形成的辐射元件周围共心设置由在单个频率频带上操作的、设置成矩形图案(quadraturepattern)的四个偶极子形成的辐射元件。该队列放置于单个底盘内的反射体上方。称为“并排”的第二方法包括由在第一频率频带上操作的两个交叉正交偶极子形成的辐射元件的第一队列以及由在第二频率频带上操作的两个交叉正交(orthogonal)偶极子形成的辐射元件的第二队列。这两行是平行的并且放置成隔开至少与更高频率频带的半波长相等的距离。为了提高这样的双频带或者多频带天线的性能，有必要增加各系列辐射元件的频率带宽而同时减少在辐射元件行之间的耦合。在频带之间的去耦合依赖于辐射元件的分开距离和辐射元件以彼此为参照的相对定向。为了提高在放置于同一底盘内的两行元件之间的去耦合，作为例子已经提出：-使用双频带共心元件，-在所谓的“并排”布置中增加元件之间的距离从而分离辐射元件的两个竖直队列。也已经提出具有如下辐射多频带天线元件，这些元件包括高介电常数的电介质底座以便减小辐射元件的尺寸，其中展现分形图案的导电材料层已经沉积于该底座上。另外为了增加宽带天线的频率带宽，已经提出比如叠加辐射元件或者添加仔细定位的寄生元件这样的解决方案。也可以改进用于馈给元件的系统或者修改辐射元件本身的几何形状(螺旋、周期对数、蝴蝶结等)。例如文献US-6.028,563描述一种在搁放于反射体上的基部上放置的由称为“交叉蝴蝶结”的两个交叉偶极子形成的双极化辐射元件。各偶极子包括大体上三角形形状的为负极化或者正极化的辐射臂。可以排列辐射元件以形成天线。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种尺寸减少的非共心辐射元件从而通过辐射元件的更佳去耦合来提高其性能。本专利技术的又一目的在于提出一种在宽频率频带内操作的非共心辐射元件从而通过扩展频率频带来提高其性能。本专利技术的又一目的在于提出一种包括这样的元件的宽带天线。本专利技术的目的在于一种宽带天线的辐射元件，该辐射元件包括基部，该基部支撑设置于第一平面中的第一部件和第二部件，这些部件是生成线性双极化的两个半波长对称馈给偶极子，并且各部件包括两个臂，该辐射元件的特征在于辐射元件还包括从在置于第一平面上方的第二平面内设置的偶极子或者贴片之中选择的至少一个第三部件并且各部件由体积分形图案组成。本专利技术的主要思想在于在设计辐射元件偶极子的几何形状时使用分形图案的自相似性质以便减少天线的尺寸，因为分形图案的复杂性不因尺度的改变而变更。分形理论的一般概念可以应用于天线的辐射元件、具体应用于任何形状(三角形、方形等)的偶极子(通过在设计它们的结构时使用自相似原理)。迭代算法可以生成数字图像形式的分形对象，其可以用物理对象的形式来构造。在当前情形中，在半偶极子的至少一个表面上通过加工、铣削等应用自相似原理来再现预定迭代图案(“循环生成器”)。一种提高偶极子带宽的方式在于在三个维度中使用分形结构。另一提高辐射元件带宽的方式在于竖直堆叠尺寸相似或者不同的偶极子并且可能为贴片。在辐射元件内组合这两种方式因此产生在宽频率频带上操作的小外形因子的辐射元件。偶极子的臂优选由铝、黄铜、“zamac”(锌合金)或者金属化聚合物制成。优选铣削偶极子的臂。在本专利技术的第一实施例中，设置于叠加的第一平面和第二平面内的第一部件、第二部件和第三部件互连。在第二实施例中，设置于第一平面中的第一部件和第二部件不与在叠加于第一平面上的第二平面内设置的第三部件互连。在一种变化中，辐射元件还包括从在叠加于第一平面和第二平面上的第三平面内设置的偶极子或者贴片之中选择的至少一个附加部件。在一个实施例中，附加部件不与第一平面和第二平面的偶极子互连。在另一变化中，设置于叠加平面中的偶极子具有随着它们与反射体越远而减少的表面积。用于设计分形辐射元件的两种主要基本技术如下：(a)几何自相似原理实现在多个频率频带内的相同操作，因为偶极子的各种部分在不同尺度彼此相似；(b)增加偶极子的复杂性(这意味着使用迭代图案以翻新偶极子的轮廓)可以用来减小辐射元件的尺寸。翻新的轮廓与自相似的结合产生具有甚宽带性能的天线。应理解到，可以独自使用两种技术中的任一技术或者可以同时使用二者。用于设计分形辐射元件的技术适用于叠加的偶极子，无论这些偶极子是否互连。本专利技术的又一目的在于一种宽带天线，该宽带天线包括在反射体上排列的辐射元件，各辐射元件包括基部，该基部支撑设置于第一平面内的第一部件和第二部件，该第一部件和第二部件是生成线性双极化的两个对称馈给半波长偶极子并且均包括两个臂，其中各辐射元件还包括从在置于第一平面上方的第二平面内设置的偶极子或者贴片之中选择的至少一个第三部件并且其中各部件由体积分形图案组成。在本专利技术的第二实施例中，设置于第一平面内的偶极子定位成与适于作为接地平面(massplane)的反射体平面相距四分之一波长。本专利技术的又一目的在于一种用于制造辐射元件的方法，该辐射元件包括基部，该基部支撑设置在第一平面内的第一部件和第二部件，第一部件和第二部件是生成线性双极化的两个对称馈给半波长偶极子，两个偶极子均包括两个臂，该方法包括铣削或者加工各部件以实现体积分形图案的步骤。本专利技术的一个优点在于实现减少辐射元件的制造成本而又提高它们的RF性能并且减小它们的尺寸。附图说明本专利技术的其它特征和优点将在阅读非限制性的并且完全出于示例目的而给出的下文实施例描述之时并且在以下附图中变得清楚，其中：-图1示出了支撑基于“康托尔缝隙蝴蝶结(CantorSlotBowTie)”图案构造的偶极子的交叉极化和双极化辐射元件的第一平面的示意俯视图，-图2示出了支撑基于科赫(Koch)图案构造的偶极子的交叉极化和双极化辐射元件的第一平面的示意俯视图，-图3示出了支撑基于闵可夫斯基(Minkowski)图案构造的偶极子的交叉极化和双极化辐射元件的第一平面的示意俯视图，-图4示出了根据本专利技术一个实施例的交叉极化和双极化辐射元件的透视图，该辐射元件支撑两个叠加平面，这些平面包括基于谢尔宾斯基(Sierpinski)地毯图案构造的互连偶极子，-图5示出了根据本专利技术一个实施例的交叉极化和双极化辐射元件的透视图，该辐射元件支撑三个叠加平面，这些平面包括基于谢尔宾斯基(Sierpinski)地毯图案构造的互连偶极子，-图6示出了根据本专利技术一个实施例的交叉极化和双极化辐射元件的透视图，该辐射元件支撑三个叠加平面，这些平面包括基于谢尔本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种宽带天线的辐射元件，包括基部，所述基部支撑在第一平面中设置的第一部件和第二部件，所述第一部件和所述第二部件是生成线性双极化的两个半波长对称馈给偶极子，各个偶极子包括两个臂，其特征在于，所述辐射元件还包括从在置于所述第一平面上方的第二平面内设置的偶极子或者贴片之中选择的至少一个第三部件，并且各个所述部件由体积分形图案组成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】FR08584252008年12月10日1.一种宽带天线的辐射元件，包括基部，所述基部被置于天线反射体上并且支撑第一部件和第二部件，所述第一部件和所述第二部件是生成线性双极化的两个半波长对称馈给偶极子，各个偶极子包括两个臂，其中所述第一部件和第二部件被置于第一平面中，其中所述辐射元件还包括从在置于所述第一平面上方并且与所述第一平面平行的第二平面内设置的偶极子或者贴片之中选择的至少一个第三部件，并且其中各个所述第一部件和所述第二部件由三维分形图案组成。2.根据权利要求1所述的辐射元件，其中所述偶极子的臂由铝、黄铜或者锌合金制成。3.根据权利要求1所述的辐射元件，其中所述偶极子的臂由金属化聚合物制成。4.根据权利要求1所述的辐射元件，其中设置于叠加的第一平面和第二平面内的所述第一部件、所述第二部件和所述第三部件互连。5.根据权利要求1所述的辐射元件，其中设置于所述第一平面内的所述第一部件和所述第二部件不与在叠加于所述第一平面上的所述第二平面内设置的所述第三部件互连。6.根据权利要求4和5之一所述的辐射元件，还包括从在叠加于所述第一平面和所述第二平面上的第三平面内设置的偶极子或者贴片之中选择的至少一个附加部件。7.根据权利要求6所述的辐射元件，其中所述附加部件不与设置于所述第一平面中的所述偶极子互连。8.根据权利要求6所...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·普勒特，
申请(专利权)人：阿尔卡特朗讯，
类型：发明
国别省市：FR