[發明專利]交叉偶極天線

有效

• 申請號: 201080034367.5
• 申請日: 2010-07-29
• 公開（公告）號: CN102484320A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 威廉·歐內斯特·佩恩
• 申請（專利權）人: 溫提集團有限責任公司
• 主分類號: H01Q9/16
• 分類號: H01Q9/16;H01Q9/44
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 汪洋

技術領域

本發明一般涉及射頻天線，并且特別地涉及全向天線。更好的發射場(天線方向圖)允許使用較低的節省能量的發射機功率設置。

背景技術

在某些情況下，具有全向方向圖的天線是可取的。舉例來說，這樣的特征通常優選用于在發射機應用(如無線接入點)的天線。在其他情況下，一些規范(如聯邦通信委員會規范)需要全向方向圖。在其他情況下，需要具有用于圓極化波的相對好的軸比特性的天線。

傳統的全向天線的一個示例稱為繞桿式天線。這種天線由四個四分之一波長的臂部構造，并且以臂部之間具有90度相位間隔的方式激勵每個臂部。從同軸電纜的中心芯體(或中心導體)和屏蔽體(或外導體)分別地可以獲得0到180度的相移。通常情況下，對于90和270度，四分之一波長相移用四分之一波長長度的電纜長度實現。參見，例如，Brown的美國專利號No.2,086,976。也可使用其他相移電路。參見，例如，Spanos的美國專利號No.3,725,943。

傳統全向天線的另一個示例稱為交叉偶極天線。交叉偶極天線由單個同軸電纜驅動，并且有利地是緊湊的。此外，一對臂部(第一偶極)比第二對臂部(第二偶極)更長，從而在理想情況下，由臂部本身產生45度、135度、225度、315度度相移，而不需要外部相移器或第二同軸電纜。例如，參見Moore的美國專利號No.2,420,967；Nakamura等人的美國專利號No.6,163,306中的背景技術討論(圖7)；Kazama的日本專利申請公布號No.H04-291806；和Nakamura等人的美國專利號No.6,271,800中的背景技術討論(圖10B)。

然而，申請人已經觀察到，傳統全向天線，諸如傳統交叉偶極天線，不希望展示空的方向圖，空的方向可能會導致天線或系統不滿足規范、降低產量或以其他方式承擔昂貴的調整程序。

圖1說明在交叉偶極天線的臂部由不相等振幅的電流驅動時產生的天線方向圖102。圖2顯示在交叉偶極天線的臂部沒有用精確的90度相移(即，不是正交)驅動時產生的天線方向圖202。在識別問題根源時，在圖1和圖2中圖示的每個方向圖可由本領域普通技術人員容易地校正。

圖3說明現有技術交叉偶極天線的頂視圖。參見，例如，Moore的美國專利號No.2,420,967。諸如同軸電纜饋線、連接器、支架、適配器、配線架或類似物之類的同軸結構包括中心導體302和外屏蔽體304。在同軸電纜中，電介質材料填充在中心導體302和外屏蔽體304之間的空間。

以從上開始的逆時針順序，天線具有第一臂部312、第二臂部314、第三臂部316、第四臂部318。天線的鏡像也是適用的。在傳統交叉偶極天線中，第一臂部312和第三臂部316共享相同長度(如從同軸結構的中心測量)。第二臂部314和第四臂部318共享相同長度。

圖4圖示用于根據現有技術的交叉偶極天線的在同軸電纜的外導體(屏蔽體)的直徑相對于波長不是可以忽略不計時可能會遇到的天線方向圖的示例。該天線方向圖可以基板上不同于所需的全向方向圖。在圖4中顯示的方向圖402基于稍后將關于圖8討論的模擬。天線相量404不是相等幅度的，并且偏離正交方向(90度)。申請人未知曉本領域中用于校正圖4中圖示的交叉偶極天線遇到的非對稱天線方向圖的常規技術。

發明內容

本發明公開了一種具有用于交叉偶極天線的改進天線方向圖的裝置。這種天線期望具有全向天線方向圖。傳統交叉偶極天線在其天線方向圖中表現出空值，這可能會導致天線偏離標準或規范。申請人認識和證實連接同軸電纜到天線臂部是在天線方向圖中空值產生的原因，并且已經發明在此公開的技術，以彌補或取消連接的影響。在一個實施例中，連接到同軸電纜的中心導體的交叉偶極天線的臂部保持常規長度，但是連接到同軸電纜的屏蔽體的交叉偶極天線的臂部加長了同軸電纜的半徑(直徑的一半)的分數。