[发明专利]交叉偶极天线

说明书

技术领域

本发明一般涉及射频天线，并且特别地涉及全向天线。更好的发射场(天线方向图)允许使用较低的节省能量的发射机功率设置。

背景技术

在某些情况下，具有全向方向图的天线是可取的。举例来说，这样的特征通常优选用于在发射机应用(如无线接入点)的天线。在其他情况下，一些规范(如联邦通信委员会规范)需要全向方向图。在其他情况下，需要具有用于圆极化波的相对好的轴比特性的天线。

传统的全向天线的一个示例称为绕杆式天线。这种天线由四个四分之一波长的臂部构造，并且以臂部之间具有90度相位间隔的方式激励每个臂部。从同轴电缆的中心芯体(或中心导体)和屏蔽体(或外导体)分别地可以获得0到180度的相移。通常情况下，对于90和270度，四分之一波长相移用四分之一波长长度的电缆长度实现。参见，例如，Brown的美国专利号No.2,086,976。也可使用其他相移电路。参见，例如，Spanos的美国专利号No.3,725,943。

传统全向天线的另一个示例称为交叉偶极天线。交叉偶极天线由单个同轴电缆驱动，并且有利地是紧凑的。此外，一对臂部(第一偶极)比第二对臂部(第二偶极)更长，从而在理想情况下，由臂部本身产生45度、135度、225度、315度度相移，而不需要外部相移器或第二同轴电缆。例如，参见Moore的美国专利号No.2,420,967；Nakamura等人的美国专利号No.6,163,306中的背景技术讨论(图7)；Kazama的日本专利申请公布号No.H04-291806；和Nakamura等人的美国专利号No.6,271,800中的背景技术讨论(图10B)。

然而，申请人已经观察到，传统全向天线，诸如传统交叉偶极天线，不希望展示空的方向图，空的方向可能会导致天线或系统不满足规范、降低产量或以其他方式承担昂贵的调整程序。

图1说明在交叉偶极天线的臂部由不相等振幅的电流驱动时产生的天线方向图102。图2显示在交叉偶极天线的臂部没有用精确的90度相移(即，不是正交)驱动时产生的天线方向图202。在识别问题根源时，在图1和图2中图示的每个方向图可由本领域普通技术人员容易地校正。

图3说明现有技术交叉偶极天线的顶视图。参见，例如，Moore的美国专利号No.2,420,967。诸如同轴电缆馈线、连接器、支架、适配器、配线架或类似物之类的同轴结构包括中心导体302和外屏蔽体304。在同轴电缆中，电介质材料填充在中心导体302和外屏蔽体304之间的空间。

以从上开始的逆时针顺序，天线具有第一臂部312、第二臂部314、第三臂部316、第四臂部318。天线的镜像也是适用的。在传统交叉偶极天线中，第一臂部312和第三臂部316共享相同长度(如从同轴结构的中心测量)。第二臂部314和第四臂部318共享相同长度。

图4图示用于根据现有技术的交叉偶极天线的在同轴电缆的外导体(屏蔽体)的直径相对于波长不是可以忽略不计时可能会遇到的天线方向图的示例。该天线方向图可以基板上不同于所需的全向方向图。在图4中显示的方向图402基于稍后将关于图8讨论的模拟。天线相量404不是相等幅度的，并且偏离正交方向(90度)。申请人未知晓本领域中用于校正图4中图示的交叉偶极天线遇到的非对称天线方向图的常规技术。

发明内容

本发明公开了一种具有用于交叉偶极天线的改进天线方向图的装置。这种天线期望具有全向天线方向图。传统交叉偶极天线在其天线方向图中表现出空值，这可能会导致天线偏离标准或规范。申请人认识和证实连接同轴电缆到天线臂部是在天线方向图中空值产生的原因，并且已经发明在此公开的技术，以弥补或取消连接的影响。在一个实施例中，连接到同轴电缆的中心导体的交叉偶极天线的臂部保持常规长度，但是连接到同轴电缆的屏蔽体的交叉偶极天线的臂部加长了同轴电缆的半径(直径的一半)的分数。