[發明專利]雙極化天線結構、天線罩及其設計方法

無效

• 申請號: 200910119187.6
• 申請日: 2009-03-06
• 公開（公告）號: CN101826657A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 林弘萱;吳俊熠;林根煌;蘇欣龍;黃宏祺
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: H01Q15/02
• 分類號: H01Q15/02
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳小雯

技術領域

本發明涉及一種雙極化天線結構、天線罩及其設計方法，尤其是涉及一種可增加天線的增益者。

背景技術

無線通訊系統必備的元件為前端電路天線，其特性攸關整個系統的信號品質。一般而言，接收到的信號強度由下列公式決定：

PR=Pt×eter×DtDr×λ2(4πr)]]>

其中，P_R為接收端的接收功率、P_t為發射端的發射功率、G_t為發射天線的天線增益、G_r為接收天線的天線增益、e_t為發射天線的天線效率、e_r為接收天線的天線效率、D_t為發射天線的天線指向性、D_r為接收天線的天線指向性、λ為操作頻率波長、r為兩天線之間的距離。由上述公式可知，要提高無線通訊系統信號功率P_R，必須要提升天線的增益(G_t或G_r)或者提高天線指向性(D_t或D_r)，進而增加無線通訊的品質。目前，提高天線增益的技術為使用天線陣列，天線陣列是通過天線元件數目的增加，提高天線的指向性進而提升了天線增益。然而，上述的技術在實際應用時會遭遇到的缺點有：1.饋入網絡信號損失大增、2.饋入網絡設計復雜、3.天線整體體積變大；而上述的三大缺點將使得天線增益無法有效增加，基地臺線路維護困難并且成本昂貴，以及所設計的天線由于體積過大因而不適合應用在小型基臺上。

傳統增加天線的增益及其更具指向性的作法為陣列天線。利用超頻材料設計的金屬天線罩，將該金屬天線罩設計成折射率趨近于零，可以提高天線指向性或者是提高天線增益。之前使用超頻材料設計的金屬天線罩，可以達到增加天線指向性并減少波束寬或者是提高天線增益的效果，但由于天線罩只能增加單一極化方向的指向性或增益，所以無法用于雙極化的天線，使得應用在天線時會受到天線種類的限制。此外，若使用前案的天線罩應用在單極化的天線上時，也必須考慮天線極化與天線罩極化的方向，若極化方向沒有對齊的話會使得指向性或增益的增加量下降。

一般Fabry?Perot天線可得到高增益的效果，其包含金屬全反射面(接地面)及半穿透面。Fabry?Perot結構的天線罩的高度約需波長的0.25至0.5倍，使得天線由于體積過大，而仍無法將天線大小有效降低；且金屬全反射面為必要元件，使得其應用受限。

美國專利US?6,885,355揭露各種形狀的金屬圖形，其是用于空間濾波器罩設計以濾除特定頻段之外的信號，且操作于約1/2及1/4的波長。故該等金屬圖形用于濾波，而非作為增加天線效能之用。

因此，如何研發出一種雙極化天線罩，其可增加天線的增益，且有效降低天線及天線罩整體厚度，將是本發明所欲積極探討之處。

發明內容

本發明的目的在于提出一種雙極化天線結構、天線罩及其設計方法，其主要特性為可增加天線的增益，且降低天線結構的整體高度。

本發明揭示一種雙極化天線罩，其包含多層介質基板，各該介質基板表面包含以陣列形式排列的多個金屬圖形，且該多個金屬圖形以垂直于該介質基板的軸心旋轉九十度后的圖形不變。

本發明揭示一種雙極化天線結構，其包含一天線及前述天線罩。其中該天線及天線罩的距離小于等于操作頻率對應波長的0.1倍。