CN110679035A - 背面覆盖的宽带缝隙天线及其天线组 - Google Patents

背面覆盖的宽带缝隙天线及其天线组 Download PDF

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Abstract

公开了一种缝隙天线，具有元件：环绕的壳体壁，后壁，馈电元件，馈点，其特征在于，所述馈电元件在两个相对置的连接位置上与所述壳体壁电连接；所述馈电元件在所述连接位置上比在所述连接位置之间的中间区域中更窄；在所述连接位置之间的中间区域的边缘设有馈点并在所述壳体壁中设有对应的开口；在馈点上能够连接用于为缝隙天线馈电的导体；所述馈电元件占据至少一个缝隙。

Description

背面覆盖的宽带缝隙天线及其天线组
技术领域
本发明涉及一种背面覆盖的宽带缝隙天线(breitbandige rückseitigabgedeckte Schlitzantenne)及其天线组。
背景技术
已知有根据空腔后槽原理(Cavity-Backend-Slot-Prinzip)的天线***，其通常与为了形成图表(Diagrammformung)所设置的翼(Flügeln)以及用于屏蔽罩的GFK管以相应的大小设置在辐射管中。在例如US 4101900 A中例如公开了修改的T型杆馈电缝隙天线。在例如US 6150988 A中公开了具有低VSWR的宽带缝隙天线，例如在美国专利US 7339541 B2中公开了宽带空腔后端天线。
附图说明
以下借助附图详细描述本发明的优选实施方式。其中示出：
图1示出了根据本发明的实施方式的缝隙天线的前视图；
图2示出了根据本发明的实施方式的缝隙天线的截面的俯视图；
图3示出了根据本发明的实施方式的天线组的后视图，该天线组包括两个子天线组，每个子组分别由两个缝隙天线构成；
图4示出了根据本发明的实施方式的具有一侧开启的缝隙的馈送元件；
图5示出了根据本发明的实施方式的具有双侧开启的缝隙的馈送元件；
图6a示出了根据本发明的实施方式的缝隙天线的3D视图；
图6b示出了根据本发明的实施方式的具有馈点的部段的放大3D视图。
具体实施方式
以下在附图描述中对相同的元件或功能采用相同的附图标记。
如附图中所示，本发明的实施如下。
在本发明中，替代了两列通常覆盖辐射范围(HPBW～160°)的标准8场(8er-Feldern)缝隙。与具有8场的结构相比，根据本发明的天线***完全集成在最小的空间需求中。作为屏蔽罩(Radom)采用移动无线技术中的组件，这种结构类型的组件在无线电天线技术中是不常见的。本发明具有对于该频率和功率范围来说极其紧凑的结构，并且在宽度和深度比方面具有非常平坦的横截面。
为了实现这种平坦的结构类型，在所建议的天线***中采用了下述设计元件：
-对于发送能量的输入仅使用天线辐射元件的一侧；放弃了通常的背面安装(
Figure BDA0002232837540000021
Anbringung)，
-所需的寄生元件非常紧密地贴靠在辐射器上，
-根据应用，可以通过带有缝隙的特殊的传导形式(Leitungsform)(T形杆馈电槽，T-Bar fed slot)实现例如470至790MHz或其他频率范围的宽带辐射，
-所需的功率分配器是纵向集成的。
优点：
-由于紧凑的尺寸而使得风载荷小，
-通过使用移动无线技术的屏蔽罩实现了低成本，
-由于尺寸紧凑以及平坦的结构，使得安装简便，
-由于可以采用标准纸箱运输而不是木箱或其他方式，使得运输更简便或成本更低。
图1示出了所提出的缝隙天线100。该缝隙天线100包括环绕的壳体壁10，与该壳体壁10连接的后壁11，设置在由壳体壁10和后壁11形成的壳体内的馈送元件12，其具有用于为该馈送元件12馈电的馈点101。馈送元件12在两个彼此相对置的连接位置121、122上与壳体壁10电连接。更确切地说，这些连接位置位于壳体壁10的未设置馈点101的区域中。此外，馈送元件12在连接位置121、122上比在连接位置121、122之间的中间区域上更窄。在连接位置121、122之间的中间区域的边缘、即靠近壳体壁10的区域中，馈点101优选位于馈送元件12的最大宽度BS的延长线上。在馈点101，可将用于为缝隙天线100馈电的导体200通过与该馈点相对应的开口101a连接到壳体壁10中，如在图2、图3或图6a中所示。此外馈送元件12至少占用两个狭槽123。
优选馈送元件12具有近似平行四边形或菱形的形状，在此，与馈点101相对置的一侧优选是平坦的。此外，从弯曲边缘M到壳体壁10的距离B在馈送元件12的平坦区域的一侧大于该平坦区域的边缘与壳体壁10之间的距离A，即A<B，在此优选A<1/4B。弯曲边缘M大致是穿过馈送元件12的中心并与平坦区域基本上平行地延伸的线或边。在此大致是指，弯曲边缘M以与馈送元件12的宽度BS 10-20％的偏差，但也可以是大于20％的偏差按照一条(假想的)线在馈点101和相对置的壳体壁或平坦区域之间的最宽的区域上延伸。在弯曲边缘M上，馈送元件12的一部分可与平坦区域在朝壳体的后壁11的方向上弯折，优选以最大30°角弯折。但是也可以不弯折，此时弯曲角度为0°。
此外，连接到馈点101的导体200通过壳体内导体400连接到插接连接件300的内导体，如图2和图3所示。
此外，插接连接件300的外导体与环绕的壳体壁10连接。壳体壁10优选由可导电的材料或导电材料制成。
此外，馈送元件12由例如铅的可导电的材料或导电材料制成，或者由可导电的层制成。内导体200可以通过绝缘片居中地与壳体内导体400连接。
此外馈送元件12的长度AS大于波长的0.05或0.1或0.2或0.3或0.4或0.5或0.6或0.7或0.8或0.9或1.0或1.2或1.5或2倍。优选长度AS大于0.3倍波长并小于2倍波长。进一步优选长度AS大于0.5倍波长并小于1.5倍波长。尤其优选长度AS约为1波长。在此波长涉及天线所覆盖的频率范围的中间频率fm。
通过适当选择上述缝隙天线100的组件的尺寸比，可以在驻波比VSWR好于1.1时达到50％的相对带宽Br。相对带宽Br的计算如下：
Figure BDA0002232837540000041
其中，
Figure BDA0002232837540000042
其中，fo表示较高的运行频率，fu表示较低的运行频率，fm表示中间频率。
此外，馈送元件12的(最大)宽度BS大于波长的0.01或0.02或0.05或0.1或0.2或0.3或0.4或0.5或0.6或0.7或0.8或0.9或1.0倍。此外，馈送元件12的最大宽度BS小于波长的0.01或0.02或0.05或0.1或0.2或0.3或0.4或0.5或0.6或0.7或0.8或0.9或1.0倍。优选宽度BS大于0.01倍波长并小于1倍波长。进一步优选宽度BS大于0.1倍波长并小于0.5倍波长。优选宽度BS＝0.3x长度AS。
在图4和图5中示出了缝隙123的不同实施方式，例如，如图4所示，每个缝隙123单侧开口。此外可选的是，如图5所示，每个缝隙123双侧开口。替代地，还可以使每个缝隙123双侧封闭。优选一个或多个开口朝向馈送元件12的外侧的方向，即如从图中可看到的，朝向最接近的外壳壁10的方向。馈送元件12的缝隙123以及与其邻接的区域124可以具有半径或曲线。
此外，缝隙123在相应更靠近连接位置121、122的区域里包围出角W1，如图4和图5所示。角W1优选位于缝隙123的最外区域的内边之间，但是也可以位于缝隙123的最外区域的外边之间，由于缝隙123或缝隙宽度非常小，因此在这里不会造成明显的偏差。
此外，角W1小于80°、70°、60°、50°、40°、30°,尤其是小于65°。此外，角W1大于80°、70°、60°、50°、40°、30°,尤其是大于45°。优选角W1在45°(包括45°)和65°(包括65°)之间。
此外，缝隙123还在相应远离在连接位置121、122的区域中延伸，它们基本上彼此平行，如图1、图4、图5所示。
图2示出穿过缝隙天线100或屏蔽罩的截面图，其中，至少在一个外侧，优选在两个外侧上设有金属纵盖板104，金属纵盖板(Abdeckung
Figure BDA0002232837540000043
)104与环绕的壳体壁10的部分一起在不同的区域中分别定义了用于电缆布线102的自由空间。在此，金属纵盖板104的较长的宽度BA2大于金属纵盖板104的较短的宽度BA1。
金属纵盖板104具有两个部段AL1和AL2，它们构成一个金属纵盖板部段AL。优选该两个部段一体地构成，但彼此间具有一定的角度。金属纵盖板104的部段AL1和环绕的壳体壁10围成一个角WA，角WA在10°至80°之间，优选在20°至45°之间。
优选金属纵盖板104包括一个与第一部段AL1成角度的第二部段或区域AL2。第二部段AL2也可以具有曲率的而不是具有意味着弯折的角。金属纵盖板104如由术语金属板已经给出的，由导电材料制成。
优选缝隙天线包括至少两个关于天线中心镜像的寄生(Parasiten)，其中每个寄生天线具有一个寄生元件106，其在部段P1中基本上平行于金属纵盖板104的部段AL1延伸或者与部段AL1形成一个小的角，该角优选为与平行性的偏差小于±10°、±20°、±30°。
优选寄生元件106包含一个在朝向后壁11的方向上成一定角度或弯曲的部段P2，部段P2优选平行于后壁11延伸和构成，从而使部段P1与此成角度，即部段P1和P2彼此形成一个角WP。角WP优选位于100°至150°之间。
图3示出了包括两个子组100a、100b的天线组的后视图，两个子组100a、100b分别由至少两个如前所述的缝隙天线100构成，并且在纵向上彼此排列，在此纵向是指，子组100a、100b分别与连接位置121、122所处的区域连接。在壳体壁10的轮廓(Profil)中壳体内导体400分别通过一个内导体200使两个纵向彼此排列的缝隙天线100的馈点101通过插接连接件300与馈电电缆500连接，其中，壳体内导体400由另一种与壳体的材料不同的导电材料制成，如铝或镀银黄铜或铜或镀银或镀锡铜。
在每个子组100a、100b中，插接连接件300的内导***于缝隙天线100的馈点101之间的中间，或者以与缝隙天线100的馈点101之间的中间的预定偏移V1通过馈电电缆500连接到轮廓中的壳体内导体400，以产生缝隙天线100的馈点101和相应的波束摆动(Strahlschwenkung)之间的相位差，在此，偏移V1小于馈电电缆500的长度的5％、10％或20％。
两条实施为同轴电缆的馈电电缆500分别通过用于缝隙天线100的电缆布线102的自由空间延伸并接口于分配器(Verteilung)600，天线组通过同轴输入700经由分配器600馈电。内导体400和电缆500之间的插接连接件300也可以实施为固定连接。
为了说明根据本发明的缝隙天线100的结构，图6a示出根据本发明实施方式的缝隙天线100的3D示图，图6b示出具有缝隙天线100的馈电元件12的部分的放大3D示图。对与之前的图中相同的元件采用相同的附图标记；先前的描述也适用于此。替代地，馈电元件12或其一部分，以及如壳体内导体400和插接连接件300的内导体以及内导体200的连接导体也可以实施为如电路板的载体上的导电层。

Claims (11)

1.一种缝隙天线(100)，具有元件：环绕的壳体壁(10)，后壁(11)，馈电元件(12)，馈点(101)，
其特征在于，
所述馈电元件(12)在两个相对置的连接位置(121,122)上与所述壳体壁(10)电连接；
所述馈电元件(12)在所述连接位置(121,122)上比在所述连接位置(121,122)之间的中间区域中更窄；
在所述在所述连接位置(121,122)之间的中间区域的边缘设有馈点(10)以及在所述壳体壁(10)中设有对应的开口(101a)；
在馈点(101)上能够连接用于为所述缝隙天线(100)馈电的导体(200)；
所述馈电元件(12)占据至少两个缝隙(123)。
2.根据权利要求1所述缝隙天线(100)，其中，连接在所述馈点(101)上的导体(200)通过内导体(400)连接到插接连接件(300)。
3.根据权利要求2所述的缝隙天线(100)，其中，所述插接连接件(300)的外导体与所述环绕的壳体壁(10)相连接。
4.根据上述权利要求之一所述的缝隙天线(100)，其中，所述馈电元件(12)由金属片制成或由导电层制成。
5.根据上述权利要求之一所述的缝隙天线(100)，其中，所述馈电元件(12)的长度(AS)大于0.3小于2倍波长，或者大于0.5小于1.5倍波长，或者所述馈电元件(12)的长度(AS)为1倍波长。
6.根据上述权利要求之一所述的缝隙天线(100)，其中，所述馈电元件(12)的宽度(BS)大于0.01小于1倍波长，或者大于0.1小于0.5倍波长。
7.根据上述权利要求之一所述的缝隙天线(100)，其中，每个缝隙(123)单侧打开，或者每个缝隙(123)双侧打开，或者每个缝隙(123)双侧关闭。
8.根据上述权利要求之一所述的缝隙天线(100)，其中，
所述缝隙(123)在离所述连接位置(121,122)较近的区域中围出角(W1)；
所述角(W1)小于80°大于30°，或者大于等于45°小于等于65°，和/或
所述缝隙(123)在离所述连接位置(121,122)较远的区域中基本上平行地延伸。
9.根据上述权利要求之一所述的缝隙天线(100)，其中，在至少一个外侧上、优选在两个外侧上设有金属纵盖板(104)，该金属纵盖板(104)与所述环绕的壳体壁(10)的部分一起定义了用于电缆布线(102)的自由空间，该金属纵盖板(104)的短侧的宽度(BA2)大于该金属纵盖板(104)的长侧的宽度(BA1)。
10.根据上述权利要求之一所述的缝隙天线(100)，其中，
所述金属纵盖板(104)的第一部段(AL1)与所述环绕的壳体壁(10)围出壳体角(WA)，该壳体角(WA)在10°至80°之间，或者在20°至45°之间，和/或
所述金属纵盖板(104)具有弯折的或弯曲的第二区域(AL2)，和/或
所述缝隙天线包含至少两个镜像的寄生，其中，每个寄生具有一个寄生元件(106)，以及
每个所述寄生元件(106)在第一区域(P1)中基本上平行于所述环绕的壳体壁(10)的第一部段(AL1)延伸，和/或
每个所述寄生元件(106)具有以角(WP)弯曲到所述第一部段(AL1)的第二区域(P2)。
11.一种天线子组(100a,100b)，由至少两个根据上述权利要求之一所述的、纵向排列的缝隙天线(100)组成，其中，在壳体壁(10)的轮廓中壳体内导体(400)分别通过一个内导体(200)通过插接连接件(300)将所述缝隙天线(100)的馈点(101)与馈电电缆(500)连接，和/或
所述插接连接件(300)的内导***于所述缝隙天线(100)的馈点(101)之间的中心，或者与该缝隙天线(100)的馈点(101)之间的中心以偏移(V1)通过所述馈电电缆(500)连接到所述壳体内导体(400)，在此，所述偏移(V1)小于所述馈电电缆(500)长度的5％、10％或20％。
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