[发明专利]交叉极化多频带天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种辐射单元，例如存在于多频带通信天线中的那些辐射单元。特别地，本发明涉及多频带天线，也被称为平板天线，其专门用于蜂窝电话应用。

背景技术

无线电话使用对应于不同已知通信系统的各种不同频带。目前，有多种通信系统被同时使用，例如，“全球移动通信系统”GSM(870-960MHz)和“通用移动电话服务”UMTS(1710-2170MHz)。

因此，通信网络运营商必须可以利用一个可以在已经使用的不同频带上传输数据的天线的网络。某些运营商为此安装额外的天线网络，每个网络基于一种通信系统运行。因此，运营商需要使用一个GSM天线的网络和一个DCS天线的网络，即使它们安装了一个UMTS天线的网络。然而，当开始部署它们的网络时，运营商发现很难获得安装新天线的授权。从视觉效果来看，当前的站点已经严重超载了。而且，天线网络数量的增加对运营商而言产生了额外的费用(购买天线、租用场地、安装)，同时，也带来了环境的破坏。

出于所有这些原因，运营商正在努力不再增加已经安装天线的数目。这个问题的一个解决方案是使用多频带天线，它基于在一个单一的天线底盘中分别属于几种通信系统的辐射单元的结合。这些天线将多个单一频带的天线合并到缩小的体积中，而同时又能保持同样的服务质量。

例如，在双频带或者三频带的天线中，分配给每个频率的辐射单元根据纵向周期结构，例如交错的和交替的，对齐或者彼此平行排列以便为对应相同频率的所有辐射单元创造一个相似的无线电环境。这些配置至少对于最高的频率显著地增加了天线的宽度并且降低了辐射性能。对于这两种配置，由于在高频率辐射的单元的方位校准平面中的不对称引起在方位图上有一种斜视效应。由于这种不对称，在交差极化中可以在±60°角部分出现严重的退化。

一种双极化的辐射单元由两个独立的偶极子组成，每个偶极子包括两个分别具有给定极化(正极或者负极的)的共线的导电臂来发送和接收射频信号。每个臂的长度大约等于工作波波长的四分之一。辐射单元被组装在一个反射器之上的纵向队列中，该反射器细化了由反射偶极子的背面辐射产生的该装置的辐射模式的定向性。辐射单元的每个偶极子通过一条馈线连接到一个外部能量源。这些辐射单元专用于发送/接收单个频率。

存在一种特定类型的辐射单元，其包括四个左右在一个水平面上彼此正交布置的三角形导电臂，并且也被称为交叉领结。

存在另一种被称为蝴蝶的辐射单元类型，由四个在轴向折成V型并且彼此正交布置的导电臂组成。

另外还有印刷单元，也被称为补丁单元，包括四个由施加到电介质基底的导电层标记的导电臂。

因此，本发明的目的是为多频带天线提供一种辐射单元，以减少占用的空间。

发明内容

本发明的主题是一种多频带天线辐射单元，该辐射单元包括第一对双交叉极化偶极子，每个偶极子包括两个共线的导电臂，由此该四个导电臂定义了一个对应于低频带的第一辐射平面。辐射单元还包括至少第二对交叉极化偶极子，每个偶极子包括两个共线的导电臂，由此该四个导电臂定义了一个对应于较高频带的第二辐射平面。第一和第二辐射平面是平行的；第二辐射平面被放置在与之电绝缘的第一辐射平面之上，并且覆盖第一对偶极子的导电臂的第一辐射平面的表面大于覆盖第二对偶极子的导电臂的第二辐射平面的表面。

需要平行地叠加两个分离的彼此电绝缘的辐射平面。具有较低频率的下辐射平面设计为为具有较高频率的上辐射平面提供充分的表面，从而相对于上辐射平面它可以同化为地平面。这是通过尽可能扩大由下辐射平面的偶极子覆盖的表面而获得的。

根据第一实施例，第一辐射平面由一对印刷偶极子定义，而第二辐射平面由从交叉偶极子、蝴蝶偶极子以及印刷偶极子中选择的一对偶极子定义。

根据第二实施例，第一辐射平面由一对交叉偶极子定义，而第二辐射平面由从交叉偶极子、蝴蝶偶极子以及印刷偶极子中选择的一对偶极子定义。

根据第一实施例，交叉偶极子包括三角形臂。

根据第二实施例，交叉偶极子包括方形臂。

根据第三实施例，交叉偶极子包括由单一分形图案(solid fractal pattern)构成的臂。

根据第四实施例，交叉偶极子包括由分离的线构成的臂。这些线优选地应该分离小于等于λ_HF/10的距离，其中λ_HF为高频RF信号的波长。