[发明专利]天线

说明书

本发明涉及用于在超过200MHz的工作频率下的圆偏振辐射并且具有在导电图案和接地层之间布置的电绝缘基底的天线并且涉及包括在基底上的天线元件方向图的天线部件。

已知使用贴片天线来接收圆偏振信号。这样的天线包括具有平行的上和下平坦表面的介电基底。通常该上表面承载具有矩形外形的导电层，并且下表面具有作为接地层的另一导电层。根据馈电配置，该天线敏感于大致从该上表面的上方并且垂直于该上表面的方向到达该天线的圆偏振辐射。

用于圆偏振辐射的另一天线是绕杆式天线。该绕杆式天线通常包括彼此成直角排列在共同平面上并且馈送90度异相的两个偶极子天线的集合。当在其轴竖直的情形下进行安装时，绕杆式天线提供竖直方向为最大值的几乎全向的圆偏振辐射方向图。已知在竖直轴绕杆式天线的偶极子元件之下增加反射器。通过改变反射器和偶极子元件之间的距离可改变天线方向图。

本发明的目标是提供接收和/或发射偏振辐射的改进的天线。

根据本发明的一个方面，提供用于在超过200MHz的工作频率下的圆偏振辐射的天线，该天线包括绝缘基底、导电接地层和导电图案，其中，基底的至少一部分被布置在导电图案和接地层之间，该导电图案包括共振环和耦接到该共振环并且从该共振环向外延伸的多个开路短截线，多个短截线具有在其耦接到的共振环的共振频率处的四分之一波长的电气长度。使用导电共振环提供了共振频率依赖于该共振环的电气长度的有效天线。在共振环的共振频率处入射在每一短截线上的辐射激发在短截线中的驻波时，具有在共振环的共振频率处的四分之一波长的电气长度的短截线进一步增加了天线的效率。

优选地，导电图案和接地层均是平坦的，被镀或被形成为基底的平行、相反方向的表面上的层。短截线从共振环沿具有径向分量和切线分量的方向向外延伸。特别是，这些短截线可以均具有螺旋形状。基底有利地由相对介电常数至少为5的陶瓷材料制成。基底的厚度通常比在共振环的共振频率处、在基底介质中的波的波长的15度小，并且最可取地，是比10度小（即，小于约0.04λ_g或0.0275λ_g，其中，λ_g是在基底介质中的电磁波的波长）。因此对于L波段或S波段天线基底厚度通常小于5mm。另外，天线厚度通常小于其平均横向范围的四分之一。在这样的天线中，该环和四分之一波长短截线提供具有以下辐射方向图且在工作频率下具有圆偏振共振模式的共振结构：当在导电图案和接地层水平并且该接地层在导电层之下的情形下来安装天线时，所述辐射方向图的方向角基本上为全向并且具有向上方向的最大值。

天线可具有在圆或方形环的中心处的对称天线馈电连接，其中馈电路径从共振环大致径向向内地延伸到馈电连接节点对。当在工作频率下激励天线时，围绕共振环形成驻波。如果存在四个围绕共振环等距隔开的短截线，每一短截线与每一相邻的短截线以90度异相共振并且与对置的短截线以180度异相共振。

天线的带宽可通过增加或减少天线的体积来控制。因此，天线的基底的厚度可被用于设置天线的带宽。随着辐射元件和接地层之间的基底的厚度的减少，更多的能量存储在导电图案的元件的电容和电感中，使得更少的能量被辐射。

天线的Q因子可被描述为每个周期中所存储的能量与消散的能量的比率。其可得出，天线的Q因子随着基底厚度的减少而增加。

如前所述，天线方向图可通过改变接地层（反射器）和导电图案之间的距离来改变。接地层和导电层越接近，所反射的反向辐射波和前向辐射波的矢量和就越大。为了最大化前向辐射波，因此应该最小化基底的厚度。

通常使得天线的基底的相对介电常数大于5，这为天线的基底提供了比安装时很可能围绕天线的材料（例如结构塑料）的介电常数更大的介电常数。由于天线的介电负载，基底的更大的介电常数将增加天线的效率。