[发明专利]用于具有稳定增益的高孔径效率宽带天线元件的装置和方法

说明书

提供了用于具有高孔径效率和跨频率范围的稳定增益的天线元件设计的实施例。在一个实施例中，通过在介电基板(401)上放置导电层(450)，在所述导电层(450)中形成槽(430)，并在所述介电基板(401)内部形成两条馈线(440)来获得所述天线元件。介电层(402)被放置在所述介电基板(401)上，并且位于所述导电层(450)和所述槽(430)上方。在所述介电层(402)内部形成有圆环形或椭圆环形导电壁(412)。导电元件(410)也形成在所述介电层(402)上且位于所述槽(430)上方。一个或多个第二介电层(403)被放置在所述介电层(402)上且位于所述导电元件(410)上方。在每个第二介电层(403)内部形成有第二圆环形或椭圆环形导电壁(412)。第二导电元件(420)也形成在所述导电元件(410)上方且位于每个第二介电层(403)上。

技术领域

本发明涉及天线设计，并且在特定实施例中涉及用于获得具有稳定增益的高孔径效率宽带天线元件的装置和方法。

背景技术

具有高孔径效率和低横向偏振水平的辐射器是实现用于现代电信的宽带或多波束天线设计所期望的方面。希望这种设计的天线尺寸相对于系统集成，例如在天线阵列结构中是紧凑的和平面的。在天线阵列中，需要减小天线尺寸并增加天线增益(例如，在期望方向上的能量的有效辐射方面)，以实现阵列中的每个天线元件的最高孔径效率。在天线阵列中，天线元件之间的相互耦合通常将天线功率转移为不需要的旁瓣辐射图案，这可能降低该天线阵列的增益。

发明内容

根据一实施例，一种天线元件结构包括介电基板、位于所述介电基板上的导电层和位于所述介电基板内部的两条馈线。所述两条馈线与所述导电层接触并且连接到所述基板底部的地。所述天线元件还包括位于所述导电层中的槽，其暴露所述介电基板的表面。所述槽位于所述两条馈线之间。所述天线元件还包括位于所述介电基板上的介电层以及位于所述介电层上的导电元件，所述介电层覆盖所述导电层和所述槽。所述导电元件位于所述槽上方且位于所述馈线之间。所述天线元件还包括位于所述介电层内部并且围绕所述导电元件的导电壁。所述导电壁的高度等于所述介电层的厚度。一个或多个第二介电层还被放置在所述介电层上。所述一个或多个介电层覆盖所述导电元件和所述导电壁。每个第二介电层上放置有第二导电元件，且该第二导电元件位于所述导电元件上方。在每个第二介电层内部还包括第二导电壁，其围绕所述导电元件并且其高度等于所述第二介电层的厚度。

根据另一实施例，一种天线阵列结构包括介电基板和位于所述介电基板上的相邻天线元件的阵列。每个天线元件包括位于所述介电基板上的导电层和位于所述介电基板内部的两条馈线。所述两条馈线与所述导电层接触并且连接到所述基板底部的地。所述天线元件还包括位于所述导电层中的槽，其暴露所述介电基板的表面。所述槽位于所述两条馈线之间。所述天线元件还包括位于所述介电基板上的介电层以及位于所述介电层上的导电元件，所述介电层覆盖所述导电层和所述槽。所述导电元件位于所述槽上方且位于所述馈线之间。所述天线元件还包括位于所述介电层内部并且围绕所述导电元件的导电壁。所述导电壁的高度等于所述介电层的厚度。一个或多个第二介电层还被放置在所述介电层上。所述一个或多个介电层覆盖所述导电元件和所述导电壁。每个第二介电层上放置有第二导电元件，且该第二导电元件位于所述导电元件上方。在每个第二介电层内部还包括第二导电壁，其围绕所述导电元件并且其高度等于所述第二介电层的厚度。

根据又一实施例，一种用于制造天线元件的方法包括：将导电层置于介电基板上，在所述导电层中形成槽，所述槽暴露所述介电基板，在所述介电基板内部形成两条馈线，以及将所述两条馈线连接到所述导电层和地。该方法还包括：在所述介电基板上且所述导电层和所述槽上方放置介电层，在所述介电层内部形成圆环形或椭圆环形导电壁，以及在所述介电层上且所述槽上方形成导电元件。此外，一个或多个第二介电层被置于所述介电层上且位于所述导电元件上方。在每个第二介电层内部形成第二圆环形或椭圆环形导电壁。还在每个第二介电层上且所述导电元件上方形成第二导电元件。