CN1236524C - 宽带通信天线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种宽带通信天线，它提供了一个基板(13)，该基板具有一个带有至少一个耦合开孔的导电层(14)。其中一个带状导线网络(15)到耦合开孔的区域内的导电层距离很短，并且对着基板(13)至少设置有一个导电片(16，17)。基板(13)和导电片(16，17)设置在一个一侧开放的导电外壳(2)中。其中该基板被设置为距离外壳的底板(3)最近，并因此距离开放的一侧(19)最远。在外壳(2)开放的一侧(19)上设置有一个或多个连接片(5)。当俯视开放的一侧(19)时，上述连接片减小了外壳(2)的开放的横截面面积。

Description

宽带通信天线
技术领域
本发明涉及一种具有一个基板的宽带通信天线，该基板具有一个导电层，该导电层提供了至少一个耦合开孔，其中一个带状导线网络到耦合开孔的区域内的导电层距离很短，并且其中对着基板至少设置有一个导电片，基板和导电片设置在一个一侧开放的导电外壳中，其中该基板被设置为距离外壳的底板最近，并因此距离开放的一侧最远。
背景技术
一种这样的宽带天线由Ecole Polytechnique Fédérale de Lanusanne的报告已知，其发表的标题为：“SSAIP：A Cavity Backed Alternative toBroadband Communication Antennas”。在该文献中建议了一种天线，在大约6千兆赫的频率下，其高度为30毫米。
微波传输带天线本身是已知的，并被广泛应用。这类天线的应用领域受到其狭窄带宽的限制，这是由它们的谐振结构导致的。通过使用厚的基片来提高带宽则会减少天线的辐射效应。
一种新的铥无线电标准名为UMTS(Universal MobileTelecommunications System)，其频率规定在1920至2170兆赫之间的频带范围内。现有的GSM 1800网络的频带在1710至1880兆赫之间。现希望规定一种宽带天线，它能够覆盖这两种频带范围。现有技术无论是在两种频带各自的功率水平，还是在技术设计上都不适用于该目的，因为在这一频带范围内，天线的高度超过了70mm。现有技术在10dB的匹配下提供了大约25％的带宽，而相反的是，希望得到超过30％的带宽。
发明内容
以现有技术为出发点，本发明的目的在于，改进开始时提到的天线，它可以借助于一个单个的天线，以尽可能小的损耗将GSM网络和UMTS网络集成起来。
这一目的由此来解决，在外壳开放的一侧设置有一个或几个连接片，在俯视开放的侧面时，这些连接片减小了外壳的开放的横截面面积。并且在外壳的两个相对放置的外侧壁上设置角架，所述角架形成一个位于外壳外部的、与外壳底板平行的表面。
通过设置连接片，减小了天线外壳开放一侧的横截面面积，能够大大提高带宽，相反，现有技术不得不增加天线外壳开放的横截面面积。
附图说明
下面参考附图更详细地说明本发明所述天线的实施例。其中：
图1是本发明所述天线的横截面视图，
图2是图1中所示天线的俯视图，
图3是图1中所示天线的其他的连接片形状。
具体实施方式
图1以横截面视图表示了一种天线1，它设置在一个外壳2中。外壳2由一个底板3和四个侧壁4组成。在指向图纸上方的方向上外壳基本上是开放的。这里外壳2具有四个分别设置在侧壁中间的连接片5，这些连接片平行伸出至外壳2内部区域中的底板3。连接片5在图2中更详细地描述。从图1中可以看到，除了连接片5外，在侧壁上还有很小的直角形凹槽6，使得连接片5通过过渡在相同高度上与侧壁4的上边缘结合。
外壳2在两个相对的侧壁4上被嵌入到两个L形角架7之间。角架7通过螺栓和螺母在附图标记18所表示的位置上与外壳侧壁相连接。还可以提供粘合或其他的固定连接方法，以取代上述可分开的连接(其优点将在下面更详细地说明)。与和外壳连接为一体的连接片5一样，外壳设计为导电的。在其他的实施例中，连接片5也可以例如通过一个角架固定到外壳侧壁4上，其中在外壳侧壁4和连接片5之间必须构成导电连接。
外壳2形成了一个充满空气的空腔8，其中这一空腔在所示情况下被设计为关于中间平面9对称。外壳2除了连接片5外一直到顶端基本上都是开放的，这四个连接片5这里分别设置在侧壁表面的中央，并伸入到外壳2的内部区域。这四个直角的连接片5在平面图中以对称的方式减小了横截面大小。
这里的外壳的底板3上设置了四个带有三部分10、11和12的支架，这三部分作为外壳的底板3、基板13(它支撑着具有至少一个耦合开孔的导电层14和一个带状导线网络15)、以及两个导电片16和17之间的垫片。其中还状导线网络15可以对着导电片16或对着外壳的基板3而设置。
在基板13和设置在其上的导电片16、17之间由空气来填充(介电常数为1.0)，与之相反，在Ecole Polytechnique Fédérale de Lausnne的现有技术中使用了介电常数为2.33的基片材料。由基板13形成的地平面不导电地与外壳2相连接。通过将连接片5设置在外壳2的内部区域，显著提高了天线的相对带宽。利用图1中所示的设置，可以对于VSWR(10dB的匹配)实现超过35％的相对带宽。对于UTMS和GSM 1800的所述频带，根据图1中的设置其高度为36毫米，而不是现有技术中的70毫米。
对于垂直极化的天线，可以通过角架7的宽度和位置来调整水平的半波宽度。如果角架如图1中所示来设置，半波宽度为65°。如果角架7向下移动，则半波宽度为大约90°。因为在移动无线电技术中主要使用了这两种半波宽度，在位置18处的一个带有垂直拉长的孔的机械装置可以使角架7连续地垂直移动，从而得到具有65°至90°半波宽度的天线。其中角架7不必导电连接到外壳。其中螺栓和螺母连接是一种具有优点的实施方法，而其他允许调整角架高度的机械解决方案也是适用的。
角架7可以比外壳2的所属外壳侧壁4长，如图2中所表示，特别地为其两部长度。由导电的上表面14所覆盖的基板13在俯视图中基本上完全覆盖了外壳的底板3，然而其中在这两个分别导电的元件之间没有导电接触。
这里连接片5与外壳底板3平行并呈矩形放置。然而，它们也可以具有其他的形状，如图3中所示的一些实施例。例如，可以是正方形或梯形，其中两个相对放置的连接片5优选地分别具有相同的形状。也可以选择四种不同的形状，特别地，只要连接片5各自的面积在每个侧壁上始终保持不变。连接片5也可以设计为具有弯曲的边缘，它们连续地彼此相结合。连接片5也可以与外壳底板3呈一定角度地放置，这样伸入到外壳2内，或者伸出侧壁4的边缘。它们的大小例如为导电片16或17的大小的10％，但是也可以在5％至25％之间选择。连接片5覆盖外壳2开放的一例19到这样的程度：在外壳2开放的一侧的俯视图中它们没有覆盖导电片16、17。连接片5也可以凹入到上面的导电片17的高度。
这里外壳2是正方形的，同样也可以是矩形的，其中边的比例不应大于2∶1。导电片17基本上是同样的大小，在这里占据了外壳横截面面积的33％。导电片16比导电片17大一些，但是导电片16具有在侧面横截断的角，使得这一侧边伸到导电片17之下。也可以使用其他的变型，特别地，导电片17也可以比导电片16大。
在单个的盘片14和导电片16、17之间也可以使用具有较高介电常数的材料，例如使用介电常数直到10的适用于射频的材料。在所述元件14、16和17之间的空间也可以部分地用电介质来填充。

Claims (12)

1.具有一个基板(13)的宽带通信天线，该基板具有一个带有至少一个耦合开孔的导电层(14)，其中在邻近耦合开孔的区域内的导电层(14)的位置处设置一个带状导线网络(15)，并且其中对着基板(13)至少设置有一个导电片(16，17)，基板(13)和导电片(16，17)设置在具有一个开放的一侧(19)的导电外壳(2)中，其中该基板被设置为距离外壳的底板(3)最近，并因此距离开放的一侧(19)最远，其中，在外壳(2)开放的一侧(19)上设置有一个或多个连接片(5)，当俯视开放的一侧(19)时，上述连接片减小了外壳(2)的开放的横截面面积，其特征在于，在外壳(2)的两个相对放置的外侧壁上设置角架(7)，所述角架(7)形成一个位于外壳外部的、与外壳底板(3)平行的表面。
2.根据权利要求1所述的宽带通信天线，其特征在于，在外壳(2)的两个相对放置的侧壁上分别具有至少一个拉长的孔(18)，通过该孔可以借助于螺栓和螺母连接调整角架(7)相对于外壳底板(3)的高度。
3.根据权利要求1或2所述的宽带通信天线，其特征在于，外壳(2)平行于底板的横截面及侧壁均为矩形，并且从外壳开口一端四个侧壁(4)中的每个侧壁的中间部分朝侧壁内侧延伸出一个平行于底板的连接片(5)。
4.根据权利要求3所述的宽带通信天线，其特征在于，每个连接片(5)具有相同的面积。
5.根据权利要求3所述的宽带通信天线，其特征在于，连接片(5)为矩形，并且走向与外壳底板(3)平行。
6.根据权利要求3所述的宽带通信天线，其特征在于，每个连接片(5)的大小都不超过导电片(16，17)的大小的10％。
7.根据权利要求3所述的宽带通信天线，其特征在于，连接片(5)只覆盖外壳(2)开放的一侧(19)到这样的程度：在开放一侧(19)的俯视图中，它们不覆盖导电片(16，17)。
8.根据权利要求4所述的带宽通信天线，其特征在于，连接片(5)为矩形，并且走向与外壳底板(3)平行。
9.根据权利要求4所述的带宽通信天线，其特征在于，每个连接片(5)的大小都不超过导电片(16，17)的大小的10％。
10.根据权利要求4所述的带宽通信天线，其特征在于，连接片(5)只覆盖外壳(2)开放的一侧(19)到这样的程度：在开放一侧(19)的俯视图中，它们不覆盖导电片(16，17)。
11.根据权利要求1或2所述的宽带通信天线，其特征在于，介电常数为1.0的材料位于支撑着导电层(14)和带状导线网络(15)的基板(13)与导电片(16，17)之间。
12.根据权利要求1或2所述的宽带通信天线，其特征在于，位于基板(13)上的导电层(14)覆盖了外壳底板(3)，但与外壳(2)的侧壁(4)之间没有导电连接。
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