[發(fā)明專利]緊湊型高增益天線

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201180046500.3
• 申請日: 2011-09-29
• 公開（公告）號: CN103222110A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 愛德華多·莫塔克魯茲
• 申請（專利權(quán)）人: 布蓋斯電信公司
• 主分類號: H01Q1/24
• 分類號: H01Q1/24;H01Q21/00;H01Q21/06;H01Q21/08
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11204
• 代理人: 余朦;王艷春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及平板天線，更具體地是涉及在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中使用的平板天線。

背景技術(shù)

基站收發(fā)臺(BTS)主要受到高度設(shè)置的限制(教堂百葉窗，受保護的建筑物的外墻上的浮雕等)。

蜂窩網(wǎng)絡(luò)目前采取各向同性的高增益天線以使其無線電范圍最大化。這些增益通過具有通常在用于1800/2100MHz頻帶的1.2m與用于900MHz頻帶的2.4m之間變化的高度的平板獲得。

平板天線包括以已知方式在基板上成豎排布置的多個天線元件。

圖1示出公知類型的平板天線。

圖1中的平板天線包括布置在基板11上的八個天線元件E_i(i＝1-8)；每一個天線元件E_i包括接入點A_i并且以大約0.9λ的距離d_e間隔開，其中λ為在天線的頻帶的中心頻率處的真空波長。該距離是天線元件E_i的兩個接入點A_i之間的距離。

天線元件E_i以樹狀結(jié)構(gòu)設(shè)置例如：通過第一供電線L1將相鄰的天線元件E_i兩兩連接，以形成四對天線元件。

而且這些對通過第二供電線L₂兩兩連接，以形成兩個四天線元件組并且這些組最后通過第三供電線L₃互連。

可以看到供電線限定在每個天線元件E_i的兩個接入點A_i之間。

圖2a和圖2b分別示出布置在基板11上的天線元件E_i的俯視圖和側(cè)視圖。布置在基板上的天線元件E_i形成被稱為“貼片”的輻射源。

電介質(zhì)基板11具有介電常數(shù)ε₁并且布置在接地面P上，其中天線元件E_i布置在基板11上。

天線元件E_i布置在連接至連接器A_i以向天線元件E_i供電的電介質(zhì)基板11上。

在操作期間每個天線元件E_i表現(xiàn)出大約8dBi的單位增益；因此圖1中的天線表現(xiàn)出對于8×0.9λ＝7.2λ的高度的8dBi+10log(8)＝17dBi的增益。

圖3a和圖3b的表格示出對于天線頻帶的中心頻率處的在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中使用的兩個主頻帶(880-960MHz頻帶，被稱為“900”和1710-2170MHz頻帶，被稱為“2100MHz”)，天線高度和天線增益之間的比值。特別注意到為了從15dBi的增益提高到17dBi的增益，對于給定的中心頻率，天線高度需要大約加倍。

因此可以看到天線高度由天線元件E_i的數(shù)目所決定。因此，天線增益越大，所需要的元件就越多并且天線尺寸就越大。

這存在一些問題，因為目前趨勢是限制平板天線的最大高度或甚至減小高度。

用于減少平板天線尺寸的已知方案，包括去除一些天線元件E_i。但是這種去除導(dǎo)致天線增益損失，因此導(dǎo)致天線性能退化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個目的是為了能夠增大天線增益且不必須增加天線尺寸。

本發(fā)明的另一個目的是為了能夠減小天線高度而不必降低天線增益。

因此，本發(fā)明涉及平板天線，其包括：接地面；電介質(zhì)基板，具有介電常數(shù)，其中基板布置在接地面上；至少一個輻射源，其中每一個輻射源由多個天線元件形成，其中天線元件布置在基板上并且以小于波長λ的距離連續(xù)地彼此間隔開，所述波長λ對應(yīng)于天線工作頻率。

根據(jù)本發(fā)明的天線特征在于其還包括：電介質(zhì)覆蓋層，具有比基板的介電常數(shù)更大的介電常數(shù)，其中覆蓋層布置在天線元件之上并且天線元件全都相同并在操作期間具有相同的輻射特性。

形成每一個輻射源的天線元件的布置使得可以實現(xiàn)具有恒定增益的高度的減小或獲得具有恒定高度的增益的增大。

優(yōu)選地，天線還包括電介質(zhì)覆蓋層，電介質(zhì)覆蓋層具有比基板的介電常數(shù)更大的介電常數(shù)，其中覆蓋層布置在天線元件上。

覆蓋層與天線元件的布置的結(jié)合使得可以實現(xiàn)具有恒定增益的高度的減小或獲得具有恒定高度的增益的增大。

單獨或在任何技術(shù)上可行的組合中考慮的以下特征有利地補充了本發(fā)明：

-每一個輻射源包括四個天線元件，四個天線元件通過第一供電線依次成對地連接，其中所述對通過第二供電線彼此連接，其中第二供電線的中心處包括適于所述輻射源的供電的輻射源的接入點；