[发明专利]园极化V－形槽天线

说明书

本发明涉及辐射和接收园极化的电磁信号特别是微波或毫米波频率的园极化的电磁信号的天线。

对于高数据率应用，例如微波或毫米波范围的无线通信系统，这种天线特别地受到关注该类型的典型应用是卫星-地球-通信，室内无线LANS或室外LOS专用的链接。这些应用要求只能在例如15GHz-60GHz很高的频率范围才允许的大的带宽。园极化是必要的以便使用户忽视监视天线定向的要求。

现有技术中描述提供园极化的天线。在本领域中平面天线主要利用微带技术，例如在EP 0 215 240 B1中，描述了一种园极化微波平面阵列天线。这种天线包括夹在两个金属层之间的一个基片。在两个金属层中形成开口。在这些开口中，依靠基片提供激励探针。这种设计天线的缺点在于其结构格外复杂，以及为遵照要求的容差，探针准确地同金属层中的开口对准。这种复杂结构和对准要求附加制造步骤和先进技术。

因此，本发明的目的在于提供能应用在毫米波频率的天线，其具有良好的效率和简单的结构。

本发明的目的由这样一种天线来实现，其包括一个平面介质基片，该基片包括一个前介质表面和后介质表面，至少一个子天线装置，其包括一第一构件和一第二构件，用于辐射和接收园极化电磁信号，和至少一段传输线将信号从至少一个子天线装置传送到所说至少一个子天线，由此该天线的特征在于该子天线装置的第一和第二构件是在基片的前介质表面上彼此垂直成V-形状配置的槽，以及该传输线被配置在基片的后介质表面上。

按本发明的这种天线的主要优点在于其结构简单和馈电网络与辐射构件即槽的去耦。由这样一种事实给出该平面天线结构的简单性，即馈电线路与子天线装置都在一个介质基片的相对侧上形成。因此对该发明的配置而言单个层基片基本已经足够。因此不要求上层路径的额外的对准。而对于孔径耦合的补片路径天线而言这种对准是必须遵循的。由于对高频率这种容差很小，因此这种对准是令人生厌的任务。略去加工这种天线时这样一种对准的可能性就可以使用廉价的技术，从而降低了总成本。可以使用简单的平面技术，印刷技术和/或简单且廉价的照像平板印刷工艺过程。对于商业上成功的天线，强烈要求结构简单和成本低下并与本发明结构相符合。此外本发明的平面印刷天线很容易同有源器件在同一基片的集成。

特别对于阵列结构的馈电线路可以连接到一个附加的馈电网络，该馈电网络配置在子天线装置的基片的相对面，其保证天线的辐射只取决于子天线装置，即辐射槽，该辐射槽是容易控制的。

馈电线路可以是微带结构，最好配置在基片的相对面，相对每个槽低于45°角。对于馈线的该位置，其耦合部分可垂直于馈电线路方向，以允许两槽之间的功率的均匀分布。子天线装置结构包括两个彼此垂直配置的槽，并以V-形状配置，垂直槽能辐射电磁信号的水平分量，水平槽能辐射其垂直分量。如此能用简单结构得到天线的园极化辐射。

按本发明的天线的进一步有利的特征在从属权利要求中加以限定。

在一优选实施例中，子天线装置的第一或第二构件在长度上不相等。子天线装置的构件配置成彼此垂直的V-形槽。槽最好是矩形的，在V-形相会点具有将它们连接的一个桥接部分。然而也可以用其他的方式实现按本发明的天线，只要使槽的形状允许要求电磁信号激励，并且在它们纵方向通过槽的中心延长的线彼此垂直。在本发明的一个实施例中，子天线装置的第一和第二构件的每一个的宽度从其馈电侧到其相对侧增加。因此，对于在其垂直的纵方向延伸的两个槽的中心线每个槽是锥形的。

是该子天线装置的两个槽的和，即槽的总长度约为槽中的一个波导波长。但是如果两槽长度不等，则在垂直和水平槽的分量之间或V-形的臂间整个槽中激励的场具有90°相位差。这将导致分别由水平和垂直臂辐射的垂直和水平分量之间的90°的相移。由于这个相位移，在校正的工作频率上能获得园极化的辐射。

传输线具有多种设计方案以对天线进行匹配。馈电线路最好是微带线。在一个实施例中，传输线可以包括至子天线装置第一构件的第一线和至子天线装置第二构件的第二线，所说第一和第二线彼此共面。在另一个实施例中，该馈电线路包含一个锥形部分。这种馈电线路结构例如对于组抗的实部不可能调到馈电线路的特征阻抗的场合特别有利。对于这些情况，当阻抗的实部低时，低阻抗微带线用在耦合区并通过锥形结构对要求的微带线进行匹配。自然地也可以用其他已知的匹配类型。