[发明专利]双极化天线结构、天线罩及其设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双极化天线结构、天线罩及其设计方法，尤其是涉及一种可增加天线的增益者。

背景技术

无线通讯系统必备的元件为前端电路天线，其特性攸关整个系统的信号品质。一般而言，接收到的信号强度由下列公式决定：

PR=Pt×eter×DtDr×λ2(4πr)]]>

其中，P_R为接收端的接收功率、P_t为发射端的发射功率、G_t为发射天线的天线增益、G_r为接收天线的天线增益、e_t为发射天线的天线效率、e_r为接收天线的天线效率、D_t为发射天线的天线指向性、D_r为接收天线的天线指向性、λ为操作频率波长、r为两天线之间的距离。由上述公式可知，要提高无线通讯系统信号功率P_R，必须要提升天线的增益(G_t或G_r)或者提高天线指向性(D_t或D_r)，进而增加无线通讯的品质。目前，提高天线增益的技术为使用天线阵列，天线阵列是通过天线元件数目的增加，提高天线的指向性进而提升了天线增益。然而，上述的技术在实际应用时会遭遇到的缺点有：1.馈入网络信号损失大增、2.馈入网络设计复杂、3.天线整体体积变大；而上述的三大缺点将使得天线增益无法有效增加，基地台线路维护困难并且成本昂贵，以及所设计的天线由于体积过大因而不适合应用在小型基台上。

传统增加天线的增益及其更具指向性的作法为阵列天线。利用超频材料设计的金属天线罩，将该金属天线罩设计成折射率趋近于零，可以提高天线指向性或者是提高天线增益。之前使用超频材料设计的金属天线罩，可以达到增加天线指向性并减少波束宽或者是提高天线增益的效果，但由于天线罩只能增加单一极化方向的指向性或增益，所以无法用于双极化的天线，使得应用在天线时会受到天线种类的限制。此外，若使用前案的天线罩应用在单极化的天线上时，也必须考虑天线极化与天线罩极化的方向，若极化方向没有对齐的话会使得指向性或增益的增加量下降。

一般Fabry Perot天线可得到高增益的效果，其包含金属全反射面(接地面)及半穿透面。Fabry Perot结构的天线罩的高度约需波长的0.25至0.5倍，使得天线由于体积过大，而仍无法将天线大小有效降低；且金属全反射面为必要元件，使得其应用受限。

美国专利US 6,885,355揭露各种形状的金属图形，其是用于空间滤波器罩设计以滤除特定频段之外的信号，且操作于约1/2及1/4的波长。故该等金属图形用于滤波，而非作为增加天线效能之用。

因此，如何研发出一种双极化天线罩，其可增加天线的增益，且有效降低天线及天线罩整体厚度，将是本发明所欲积极探讨之处。

发明内容

本发明的目的在于提出一种双极化天线结构、天线罩及其设计方法，其主要特性为可增加天线的增益，且降低天线结构的整体高度。

本发明揭示一种双极化天线罩，其包含多层介质基板，各该介质基板表面包含以阵列形式排列的多个金属图形，且该多个金属图形以垂直于该介质基板的轴心旋转九十度后的图形不变。

本发明揭示一种双极化天线结构，其包含一天线及前述天线罩。其中该天线及天线罩的距离小于等于操作频率对应波长的0.1倍。