CN101411026A - 具有单一图案的双极化宽带天线 - Google Patents

具有单一图案的双极化宽带天线 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有单一图案的双极化宽带天线，其设置有：辐射装置，具有方形结构，其中多个折叠偶极元件形成为单一连续图案；和馈入部分，用于向辐射装置上形成的多个折叠偶极元件馈入信号。因此，辐射装置上形成的多个折叠偶极元件连接成单一的方形和矩形图案，从而简化了结构，降低了成本。此外，使信号双重地馈入的馈入部分与连接成单一图案的多个折叠偶极元件相连接，因此能够轻易地获得双极化特性。此外，输入到馈入部分馈入点的电流仅仅被感应到折叠偶极元件而不会流入其它馈入点，因此能够获得出色的隔离。

Description

具有单一图案的双极化宽带天线
技术领域
本发明涉及一种具有单一图案的双极化宽带天线，尤其涉及这样一种双极化宽带天线，因为它采用的结构中多个折叠的偶极元件在连接双重馈入部分的辐射装置上形成为单一连续图案，所以这种双极化宽带天线兼具双极化特性和宽带特性。
背景技术
作为传统双极化偶极天线的实例，韩国未审查专利公开No.2001-0040623中公开的双极化偶极天线相对于预定的偶极排列以+45度或-45度的角度发出极化电辐射。对称或近似对称的馈线(line)导向各个偶极的两半，馈线端部以如下方式相互连接：相互垂直的相邻偶极的两半对应的馈线的两半电连接，向完全相对(diametrically opposite)的偶极的两半提供的电功率引起第一极化，并消除与第一极化垂直的第二极化。
但是传统技术具有的结构是其中四个偶极相互均匀分离，因此存在天线结构复杂的问题。
此外，四个均匀分离的偶极和两对对称的馈入部分由金属材料制成，并且在辐射基板上相互连接，因此问题不仅在于难以实现阻抗匹配，而且，宽带特性和天线增益下降。
发明内容
[技术问题]
因此，考虑到现有技术中出现的上述问题而构思了本发明，本发明的目的是提供一种具有简单结构的天线，其中，辐射装置上形成的多个折叠偶极元件连接成单一的方形和矩形图案。
本发明的另一目的是以单一图案在辐射装置上形成多个折叠偶极元件，从而不仅有利于阻抗匹配，而且还能够提高宽带特性和天线增益。
本发明的再一目的是通过以不同长度形成多个折叠偶极元件，减少斜视误差(squint error)，从而减少发射和接收信号时出现的信号噪声。
[技术方案]
为了实现上述目的，本发明提供一种具有单一图案的双极化宽带天线，包括：辐射装置，具有方形结构，其中多个折叠偶极元件形成为单一连续图案；以及馈入部分，用于向辐射装置上形成的多个折叠偶极元件馈入信号。
根据本发明的实施例，所述多个折叠偶极元件的每个折叠偶极元件包括馈线部分和辐射部分。
根据本发明的实施例，所述馈入部分包括四个馈入点，所述四个馈入点形成为相互交叉，并配置为馈入所述信号。
根据本发明的实施例，所述多个折叠偶极元件通过电场的矢量叠加(vector addition)而产生极化，其中，所述电场通过馈入给所述溃入部分的电流的流动而形成。
根据本发明的实施例，响应于双重地馈入所述馈入部分单一图案的所述信号，所述多个折叠偶极元件利用单一图案形成双极化。
根据本发明的实施例，响应于双重地馈入所述馈入部分的所述信号，所述多个折叠偶极元件产生将以+45度或-45度的角度形成的极化方向。
此外，本发明提供一种具有单一图案的双极化宽带天线，包括：辐射装置，具有矩形结构，其中多个折叠偶极元件形成为单一连续图案；和馈入部分，用于向辐射装置上形成的多个折叠偶极元件馈入信号。
根据本发明的另一实施例，所述多个折叠偶极元件的每个折叠偶极元件包括馈线部分和辐射部分。
根据本发明的另一实施例，所述馈入部分包括四个馈入点，所述四个馈入点形成为相互交叉，并配置为馈入所述信号。
根据本发明的另一实施例，所述多个折叠偶极元件形成为不同长度。
根据本发明的另一实施例，所述多个折叠偶极元件减少斜视误差。
根据本发明的另一实施例，所述多个折叠偶极元件通过电场的矢量叠加而产生极化，其中，所述电场通过馈入给所述溃入部分的电流的流动而形成。
根据本发明的另一实施例，响应于双重地馈入所述馈入部分单一图案的所述信号，所述多个折叠偶极元件利用单一图案形成双极化。
根据本发明的另一实施例，响应于双重地馈入所述馈入部分的所述信号，所述多个折叠偶极元件产生将以+45度或-45度的角度形成的极化方向。
[有益效果]
根据本发明，辐射装置上形成的多个折叠偶极元件连接成单一的方形和矩形图案，因此结构简化、制造方便，从而能够降低成本。此外，馈入部分双重地向多个折叠偶极元件馈入信号，因此利用单一图案就能够获得双极化特性。此外，辐射装置上形成的多个折叠偶极元件利用单一图案精巧而方便地形成，因此能够轻易地实现阻抗匹配，从而提高宽带特性和天线增益。此外，输入到馈入部分馈入点的电流被感应到折叠偶极元件而不会流入其它馈入点，因此能够获得出色的隔离特性。此外，多个折叠偶极元件以不同长度形成，从而能够减少斜视误差。因此，能够减少发射和接收时出现的信号噪声。
附图说明
图1是根据本发明实施例的具有单一图案的双极化宽带天线的正视图；
图2是示出根据本发明图1的具有单一图案的折叠偶极天线的结构的示意图；
图3是示出根据本发明图1，由第一电流流动造成的极化的示意图；
图4是示出根据本发明图1，由第二电流流动造成的极化的示意图；
图5是示出根据本发明图1的驻波比的特性图；
图6是根据本发明另一实施例的具有单一图案的双极化宽带天线的正视图；
图7是示出根据本发明图6的具有单一图案的折叠偶极天线的结构的示意图；
图8是示出根据本发明图6，由第一电流流动造成的极化的示意图；
图9是示出根据本发明图6，由第二电流流动造成的极化的示意图；以及
图10是示出根据本发明图6，是否发生斜视误差(squint error)的示意图。
*主要元件附图标记的说明*
100、500：辐射装置
110、510：第一折叠偶极元件
111、511：第一馈线部分
112、512：第一辐射部分
120、520：第二折叠偶极元件
121、521：第二馈线部分
122、522：第二辐射部分
130、530：第三折叠偶极元件
131、531：第三馈线部分
132、532：第三辐射部分
140、540：第四折叠偶极元件
141、541：第四馈线部分
142、542：第四辐射部分
150、550：馈入部分
151、551：第一馈入点
152、552：第二馈入点
153、553：第三馈入点
154、554：第四馈入点
200、600：电流方向
300、700：电场方向
400、800：极化方向
具体实施方式
图1是根据本发明实施例的具有单一图案的双极化宽带天线的正视图。双极化宽带天线包括：辐射装置100a，具有方形结构，其中多个折叠偶极元件110、120、130和140形成为单一连续连接图案，馈入部分150，用于向辐射装置100上形成的多个折叠偶极元件110、120、130和140馈入信号。
更详细而言，辐射装置100配置为使得第一至第四折叠偶极元件110、120、130和140形成在辐射装置100上，并且连接到馈入部分150以馈入信号，从而辐射出利用第一至第四折叠偶极元件110、120、130和140的矢量叠加形成的信号。
馈入部分150配置为使得第一至第四馈入点151、152、153和154形成在各自的位置，其中第一至第四折叠偶极元件110、120、130和140的第一至第四馈线部分111、121、131和141互相连接，第一馈入点151与第三馈入点153互相连接，第二馈入点152与第四馈入点154互相连接，并且连接后的第一馈入点151和第三馈入点153与连接后的第二馈入点152和第四馈入点154形成为相互交叉，从而使得外部提供的使能信号产生的双极化被双重地馈入第一至第四折叠偶极元件110、120、130和140。
此外，只通过第一至第四折叠偶极元件110、120、130和140感应出流入馈入部分150的电流，因此能够获得出色的隔离特性。
如图2所示，第一折叠偶极元件110设置有第一辐射部分112和第一馈线部分111。在这种情况下，从外部提供给馈入部分150的电流流入第一馈线部分111，并且流入第一馈线部分111的电流被感应到第一辐射部分112。
此外，第二、第三和第四折叠偶极元件120、130、140分别设置有第二馈线部分121和第二辐射部分122、第三馈线部分131和第三辐射部分132、第四馈线部分141和第四辐射部分142。在这种情况下，响应流入馈入部分150的信号，电流被感应到第二、第三和第四辐射部分122、132、142中的每个部分。
图3是示出根据本发明图1的由第一电流流动引起的极化的示意图，图中示出通过第一电流流动产生的电场的矢量叠加获得的双极化中一个极化。图4是示出根据本发明图1的由第二电流流动引起的极化的示意图，图中示出通过第二电流流动产生的电场的矢量叠加获得的另一个极化。
更详细而言，如图3所示，正(+)电流提供给第一馈入点151，负(-)电流提供给第三馈入点153，因此，通过提供的电流，沿着第一至第四折叠偶极元件110、120、130和140分别形成电流方向200，并且通过电流的流动，与第一至第四折叠偶极元件110、120、130和140对应地形成各电场方向300，通过对所形成的电场进行矢量叠加，以+45度的角度形成极化方向400。
图4中，正(+)电流提供给第四馈入点154，负(-)电流提供给第二馈入点152，因此，通过第一至第四折叠偶极元件110、120、130和140的电流方向200来确定电场方向300，通过对所形成的电场进行矢量叠加，以-45度的角度形成极化方向400。
因此，如图3和图4所示，通过电流方向200确定电场方向300，通过对所形成的电场进行矢量叠加以+45度或者-45度的角度形成极化方向400，因此，能够获得极化方向400的双极化特性。
图5是示出根据本发明图1的驻波比的特性图。当驻波比为2∶1时，呈现出的效率约为90％。在提出的天线中，呈现出超过90％的效率的频带约为800MHz。因此，能够获得宽带特性。
特别地，因为本发明具有宽带天线特性，所以在用于Wibro(一种无线因特网服务)的频率范围(2.3GHz～2.39GHz)和用于数字多媒体广播(DMB)的频率范围(2.63GHz～2.655GHz)中，本发明都可用于获得高增益特性。
图6是根据本发明另一实施例的具有单一图案的双极化宽带天线的正视图。双极化宽带天线包括：辐射装置500a具有矩形结构，其中多个折叠偶极元件510、520、530和540在辐射装置500a上形成为单一连续连接图案；和馈入部分550，配置为向辐射装置500上形成的多个折叠偶极元件510、520、530和540馈入信号。
更详细而言，辐射装置500配置为使得第一至第四折叠偶极元件510、520、530和540形成在辐射装置500上，并且连接到馈入部分550以馈入信号，从而辐射出利用第一至第四折叠偶极元件510、520、530和540的矢量叠加形成的信号。
多个折叠偶极元件510、520、530和540以不同的长度形成，因此能够减少斜视误差。
馈入部分550配置为使得第一至第四馈入点551、552、553和554形成在各自的位置，其中第一至第四折叠偶极元件510、520、530和540的第一至第四馈线部分511、521、531和541互相连接，第一馈入点551与第三馈入点553互相连接，第二馈入点552与第四馈入点554互相连接，连接后的第一馈入点551和第三馈入点553与连接后的第二馈入点552和第四馈入点554形成为相互交叉，从而使得外部提供的使能信号产生的双极化被双重地馈入到第一至第四折叠偶极元件510、520、530和540。
此外，只通过第一至第四折叠偶极元件510、520、530和540感应出流入馈入部分550的电流，因此能够获得出色的隔离特性。
如图7所示，第一折叠偶极元件510设置有第一辐射部分512和第一馈线部分511。在这种情况下，从外部提供给馈入部分550的电流流入第一馈线部分511，并且流入第一馈线部分511的电流被感应到第一辐射部分512。
此外，第二、第三和第四折叠偶极元件520、530、540分别设置有第二馈线部分521和第二辐射部分522、第三馈线部分531和第三辐射部分532、第四馈线部分541和第四辐射部分542。在这种情况下，响应流入馈入部分150的信号，电流被感应到第二、第三和第四辐射部分522、532、542中的每个部分。
特别地，可以看到将多个折叠偶极元件510、520、530和540设定为使得第二和第四折叠偶极元件520、540长度相同，第一折叠偶极元件510较长，而第三折叠偶极元件530较短，因此折叠偶极元件510、520、530和540以不同的长度形成，结果减少了斜视误差。
此外，当多个折叠偶极元件510、520、530和540以不同的长度形成时，每个电流的大小和相位任意变化。在这种情况下，正(+)电流的大小、相位与负(-)电流的大小、相位互不相同，电场的大小、相位也互不相同，因此通过矢量叠加获得的电场变化，并且多个折叠偶极元件510、520、530和540的束方向也变化。因此，能够减少斜视误差。
图8是示出根据本发明图6的由第一电流流动引起的极化的示意图，图中示出通过第一电流流动产生的电场的矢量叠加获得的双极化中的一个极化。图9是示出根据本发明图6的由第二电流流动引起的极化的示意图，图中示出通过第二电流流动产生的电场的矢量叠加获得的另一个极化。
更详细而言，如图8所示，正(+)电流提供给第一馈入点551，负(-)电流提供给第三馈入点553，因此，通过提供的电流，沿着第一至第四折叠偶极元件510、520、530和540分别形成电流方向600，并且通过电流的流动，与第一至第四折叠偶极元件510、520、530和540对应地形成各电场方向700，通过对所形成的电场进行矢量叠加，以+45度的角度形成极化方向800。
图9中，正(+)电流提供给第四馈入点554，负(-)电流提供给第二馈入点552，因此，通过第一至第四折叠偶极元件510、520、530和540的电流方向600来确定电场方向700，通过对所形成的电场进行矢量叠加，以-45度的角度形成极化方向800。
因此，如图8和图9所示，通过电流方向600确定电场方向700，并且通过对所形成电场进行矢量叠加而以+45度或者-45度或-45度的角度形成极化方向800，因此，能够获得极化方向800的双极化特性。
图10是示出根据本发明图6的是否发生斜视误差的示意图。图10(a)示出天线的前进方向为0度，天线的辐射方向在0度到θ度之间变化。在这种情况下，将这样的变化称为斜视误差。与之不同，图10(b)示出天线的前进方向为0度，天线的辐射方向也为0度，所以没有斜视误差。因此可以看到，进行调节使折叠偶极元件具有不同长度，从而使在前进方向偏离特定角度的辐射方向得到补偿，因此能够减少斜视误差。
虽然在上文中详细描述了本发明，但是应当理解以上提及的实施例仅仅是示例性而不是限制性的。此外，如果对本发明元件修改的程度是它们表示的等同替代物处于不脱离所附权利要求书所限定的本发明的技术精神的范围内，则应当认为它们包括在本发明的范围中。

Claims (14)

1、一种具有单一图案的双极化宽带天线，包括：
辐射装置，具有方形结构，在所述辐射装置中，多个折叠偶极元件形成为单一连续图案；以及
馈入部分，配置为向所述辐射装置上形成的所述多个折叠偶极元件馈入信号。
2、如权利要求1所述的双极化宽带天线，其中，所述多个折叠偶极元件中的每个折叠偶极元件包括馈线部分和辐射部分。
3、如权利要求1所述的双极化宽带天线，其中，所述馈入部分包括四个馈入点，所述四个馈入点形成为相互交叉，并配置为馈入所述信号。
4、如权利要求1所述的双极化宽带天线，其中，所述多个折叠偶极元件通过电场的矢量叠加而产生极化，其中，所述电场通过馈入给所述溃入部分的电流的流动而形成。
5、如权利要求4所述的双极化宽带天线，其中，响应于双重地馈入所述馈入部分单一图案的所述信号，所述多个折叠偶极元件利用单一图案形成双极化。
6、如权利要求5所述的双极化宽带天线，其中，响应于双重地馈入所述馈入部分的所述信号，所述多个折叠偶极元件产生将以+45度或-45度的角度形成的极化方向。
7、一种具有单一图案的双极化宽带天线，包括：
辐射装置，具有矩形结构，在所述辐射装置中，多个折叠偶极元件形成为单一连续图案；以及
馈入部分，配置为向所述辐射装置上形成的所述多个折叠偶极元件馈入信号。
8、如权利要求7所述的双极化宽带天线，其中，所述多个折叠偶极元件中的每个折叠偶极元件包括馈线部分和辐射部分。
9、如权利要求7所述的双极化宽带天线，其中，所述馈入部分包括四个馈入点，所述四个馈入点形成为相互交叉，并配置为馈入所述信号。
10、如权利要求7所述的双极化宽带天线，其中，所述多个折叠偶极元件形成为不同长度。
11、如权利要求10所述的双极化宽带天线，其中，所述多个折叠偶极元件减少斜视误差。
12、如权利要求11所述的双极化宽带天线，其中，所述多个折叠偶极元件通过电场的矢量叠加而产生极化，其中，所述电场通过馈入给所述溃入部分的电流的流动而形成。
13、如权利要求12所述的双极化宽带天线，其中，响应于双重地馈入所述馈入部分单一图案的所述信号，所述多个折叠偶极元件利用单一图案形成双极化。
14、如权利要求13所述的双极化宽带天线，其中，响应于双重地馈入所述馈入部分的所述信号，所述多个折叠偶极元件产生将以+45度或-45度的角度形成的极化方向。
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