[發明專利]部分對稱耦合的微帶縫隙饋電貼片天線元件

有效

• 申請號: 201210323488.2
• 申請日: 2012-09-04
• 公開（公告）號: CN102904022A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 麥志強;柳江平;黎孝華
• 申請（專利權）人: 香港應用科技研究院有限公司
• 主分類號: H01Q9/04
• 分類號: H01Q9/04;H01Q13/08;H01Q13/10;H01Q21/00;H01Q1/38
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 江耀純

【技術領域】

本發明通常涉及無線通信,特別涉及雙極化寬帶貼片天線（patch?antenna）結構。?

【背景技術】

各種構造的天線元件以及天線陣列結構已經用于在諸如全球移動通信系統（GSM）、第三代移動通信（3G）、第四代移動通信（4G）、3GPP長期演進技術（LTE）、通用移動通信系統（UMTS）、無線保真（Wi-Fi）、全球互通微波存取（WiMAX）、和無線寬帶（WiBro）系統里提供無線通信。在提供寬帶無線通信時，基站、接入點、或其它通信節點（在此集體稱為基站）通常包括一個天線元件陣列，其能夠運行以覆蓋一個服務區來提供寬帶無線通信。?

由前述基站所使用的天線元件陣列可以包括多個天線元件組（antenna?element?column），每個天線元件組包括多個天線元件，其被連接到一個饋電網絡，其能夠運行以提供期望的天線場型（也被稱為“波束”）以覆蓋整個服務區。在一個典型的基站天線系統里，多個天線元件（如4-8）將以一個特定的相對間隔（如1/4、1/2或1個波長）安置以形成一個天線元件組。通常有多個天線元件組（如3-12），通常被一個特定的相對間隔（如1/4、1/2或1個波長）隔開。單個元件和/或天線元件組的信號被合并以建設性地或破壞性地加總，以此來設定期望的天線場型。可以容易理解的是，這類天線系統構造可以包含相當多數量的單個天線元件和/或一個復雜的饋電網絡。因此，建造基站天線系統所需的材料和人力通常比較昂貴。?

這類天線系統復雜且成本高昂的另一個原因是在基站使用雙極化（即傾斜向左/傾斜向右或水平/垂直）以進行信號分集（signal?diversity）、多輸入多輸出（MIMO）等。例如，單個天線元件通常必須本身就是雙極化的，要求雙信號饋電和信號隔離。或者，天線元件的數目必?須加倍以使單個元件具有期望的極化。前述這兩類構造都增加了建造基站天線系統所需的材料和人力成本。?

單個天線元件的成本和復雜性本身也不容忽視。例如，許多當前的基站天線系統構造利用偶極子天線元件（dipole?antenna?element）,如圖1A所示。這種偶極子天線元件是一種三維金屬結構，包含一對金屬天線（如天線101a和101b），其被連接到一個信號饋電（如饋電110），該信號饋電可以由一個巴倫（Balun）或其它相當復雜的電路組成。因此，這類偶極子天線元件也是相對比較復雜的，且建造其需要較多的人力。如果需要雙極化，必須提供這兩個這樣的單個偶極子元件，每個偶極子元件有各自的極化，如圖1B所示（如左傾斜偶極子元件101和右傾斜偶極子元件102）。這種雙極化構造增加了天線系統的復雜性和成本。?

最近開發的具有較少建造成本的天線元件構造是貼片天線，如圖2A所示。這類貼片天線元件包含一個導電貼片（即貼片201），其被安置與一相應的接地面（即接地面220）相連，與信號饋電連接。例如，信號饋電可以包含一個同軸饋電（coaxial?feed），其中饋電探針（feed?pin）物理地將饋電網絡連接到貼片天線元件，如圖2B所示（即饋電探針211b穿過接地面220（不形成電接觸和物理連接，如通過焊接）到達貼片201）。這種構造相對比較昂貴，和/或不易建造（如由于焊接或類似技術需要電連接，這需要大量人力）。此外，已經發現同軸饋電貼片天線元件構造通常不具有良好的帶寬性能特征。?

所以，開發了另一種信號饋電構造的貼片天線元件。其中一種信號饋電構造是L-探針饋電，其中“L”型饋電探針將饋電網絡通過絕緣間隙（dielectric?gap）耦合到貼片天線元件，如圖2C所示（即L-探針211c穿過接地面220（沒有產生電連接），并置于貼片201下方以在其間發射無線射頻（RF）信號）。與前述的同軸饋電構造相比，已經發現這種構造具有良好的帶寬性能特征。但是，L-探針構造仍然比較昂貴，和/或建造復雜（如需耗費人力來安置L-探針，并需要提供支撐結構來維持其適合的位置）。?