[发明专利]具有电介质插入件的定向狭缝天线

说明书

技术领域

本发明总体上涉及天线，并且更具体地，涉及具有在辐射部件和反射器之间的空隙的定向天线。

背景技术

全球导航卫星系统(GNSS)接收器使用天线来接收GNSS信号，诸如由GNSS卫星发送的L1、L2和L5信号。在由Kunysz共同拥有的、2002年9月3日授权的名称为APERTURE COUPLED SLOT ARRAY ANTENNA的美国专利No.6,445,354中描述了这种天线的一个示例，该申请的内容通过引用在此并入。通过包括相对于天线的辐射部件策略性地设置的反射器，可以将在沿其轴线在两个方向上辐射的天线变为定向的。定向狭缝天线可由印刷电路板(PCB)制成，具有设置在其下方且与天线间隔以充当反射器以提供天线方向性并还减小后波瓣幅射的第二PCB。

包括定向轮盘(PW)天线的定向狭缝阵列天线设计有在天线的辐射部件和反射器之间的反射器间隔。反射器间隔高度涉及信号频率或者关注频率和期望增益。例如，为了满足在L1和L2的增益要求，反射器间隔的高度典型的是15mm。为了满足在较低频率L5的增益要求，反射器间隔高度需要较大，典型的在17mm到19mm之间。

现有的定向PW天线的缺点是随着增大反射器间隔的高度以满足在诸如L5波段这样的较低频率处的期望增益要求时，天线的整体大小必然增加。扩大天线以接收L5信号可能需要改变利用该天线的装置的构造。进一步地，消费者的需求是通常针对较小的电子装置。因此，需要能够接收诸如L5信号的较低频率信号的天线，且具有类似于或等于接收诸如L1和L2这样的较高频率信号的天线的尺寸的尺寸。此外，需要能够接收诸如L1和L2信号这样的较高频率信号的较小的天线。

发明内容

一种定向狭缝天线，其包括：耦接到反射器的辐射部件，在辐射部件和反射器之间的反射器间隔空隙或空腔，以及在反射器间隔空腔内的电介质插入件。反射器间隔空腔的高度小于与针对一个或多个关注频率的期望增益相关联的自由空间反射器间隔空腔的预定高度。设置在反射器间隔空腔内的电介质材料插入件完全地或部分地垂直地填充反射器间隔空腔，并且该电介质材料插入件或该电介质材料插入件和反射器间隔空腔的剩余未填充部分的组合提供了在辐射部件和反射器之间的与自由空间反射器间隔空腔的预定高度相对应的电分离。具有减小高度的反射器间隔空腔的该定向狭缝天线因此结构紧凑，同时在关注频率例如全球导航卫星系统(GNSS)L1、L2和L5频率上保持期望增益性能。

附图说明

本发明的上述和进一步的优点通过参照下面结合附图的详细描述会更好的理解，其中相同附图标记指代同样的或功能类似的部件，其中：

图1是相关技术狭缝天线的顶部的图，示出设置在传导平面中的狭缝开口的阵列；

图2是图1中天线的侧视图，示出了反射器的设置；

图3是根据本发明构造的天线的侧视图；以及

图4是图3的反射器以及关联的电介质插入件的更详细的图。

具体实施方式

结合图1-图2讨论已知的定向狭缝天线10，结合图3-图4讨论改进的定向狭缝天线100。参见图1和图2，天线10具有辐射部件20，其包括传导层12，该传导层12包括多个类似弯曲的狭缝开口14、16、18和20。每个狭缝开口14、16、18和20穿过传导层12延伸到具有厚度t的非传导或电介质材料的基板24的正表面22。发送线26设置在基板24的相反面32上。因此，天线10因此可由两层印刷电路板(PCB)来制造，其中发送线26和狭缝开口14、16、18和20可通过适当地刻蚀各自覆盖层的部分来形成。应当理解的是，虽然为了说明示出了四个狭缝开口，但本发明并不限于这个数目，并且可以包括m个不同形状和长度的狭缝开口，这里m≥2。

本领域技术人员可以意识到，辐射部件20辐射的电磁能量在沿天线轴线11的两个方向上发射。为了提供方向性，并且因此增加在正向方向上发射的能量的比例，并且还减少后波瓣辐射，与天线10的背表面32相对平行的关系安置反射器42，且由反射器间隔空隙或空腔50分离。例示地，在背表面32和反射器之间的间隙具有垂直自由空间反射器间隔高度g，需要该高度以满足在关注频率处的期望增益要求。设计成接收例如L1和L2信号的天线具有大约15mm的垂直反射器间隔高度。RF泡沫吸收件28垂直地跨越空腔50的外直径，以减少交叉极化信号从定向天线的泄漏，该RF泡沫吸收件28可以是额外的PCB层。