专利名称：用于双极化探针馈电贴片天线的隔离增强技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及可被用于任何类型的具有馈电探针的双极化贴片天线的隔离增强技 术。
背景技术：
极化分集被广泛用于基站，以解决接收天线处多径衰落的问题。通常，这可通过在 接地层(ground plane)处使用两个偏移垂直的槽(offsetperpendicular slot)或两个中 心交叉的槽来激励正交方向上的贴片来实现，其中这些槽为矩形形状。对于具有偏移槽的天线而言，仅需要简单的馈电网络。然而，这种天线具有18dB 左右的差的输入端口隔离，这不能满足移动通信应用的当前需求。实际上，双极化天线的一 个标准是隔离大于30dB，以提供合理的分集增益水平。对于具有十字槽的天线而言，通过使用一对平衡微带线来馈送每个槽，该标准是 可以得到满足的。然而，这需要由空中桥(air-bridge)组成的复杂的馈电网络。为了用简 单的馈电网络来获得高的隔离，两个偏移H形(或修正的H形)的槽被用于激励贴片，以 进行正交极化。该天线可在20%左右的宽阻抗带宽上获得大于30dB的隔离。大部分的双 极化贴片天线设计都是基于槽/隙缝馈电方法。由于馈电探针的垂直金属部分之间的强耦 合，所以它们不涉及探针馈电方法。作为双极化贴片天线的替代，基于槽/隙缝馈电方法，采用“L形探针”的馈电方法 已经在US6593887中进行了描述。与槽/隙缝馈电方法相比，双极化L形探针贴片天线具 有附加的特征，诸如更低的后方辐射、更宽的阻抗带宽和更高的增益。然而，由于馈电探针 的垂直金属部分之间的强耦合，该天线具有更差的输入端口隔离。已经提出了一些方法来 解决该问题。不幸的是，这些方法具有窄的隔离带宽或者具有复杂的结构的缺点。众所周知，与其他馈电方法相比，L形馈电探针(K.M. Luk，C. L. Mak，Y. L. Chow 和 K. F. Lee, "Broad-band microstrip patch antenna，，，电子快报，Vol. 34, (15), PP. 1442-1443,1998.)具有若干期望的特征，诸如非接触馈电转移以及易于制造。该设计还 为具有厚基片(厚度 0.1 X。)的贴片天线提供了良好的馈电(C. L. Mak,K. M. Luk，K.F. Lee 和Y. L. Chow, "Experimentalstudy of a microstrip patch antenna with an L-shaped probe，，，IEEE Trans. Antennas Propag, Vol. 48, (5) , pp. 777-783, 2000 ；Y. X. Guo, C. L. Mak, K. M. Luk 和 K. F. Lee, "Analysis and design of L-probe proximity fed-patch antennas”，IEEE Trans. Antennas Propag, Vol. 49，(2)，pp. 145-149，2001.)。为了开发具 有这些特征的双极化贴片天线，一对L形探针被用于正交地激励方形贴片(H. ffong,K. B. Ng 和 K. M. Luk, "A dual-polarized L-probe patch antenna", Microwave Conference, 2001Asia-Pacific，Vol. 2，pp. 930-933，2001.)。然而，输入端口之间低于 30dB 的差的隔 离被报道。在该文献中，提出了两种技术来使隔离大于30dB。第一种技术采用定向耦合 器(K. L. Lau, K. M. Luk 和 D. Lin，“A wide-band dual-polarization patch antenna with directional coupler",IEEEAntennas and Wireless Propagation Letters,vol. 1,(10),PP. 186-189,2002)，在Wong等人的文献中，该定向耦合器被安装在接地层的背面以馈送这 对L形探针。虽然该天线结构简单，但是它具有13%的窄隔离带宽(S21<-30dB)。第二 种技术使用两对L形探针来在正交方向上激励贴片(H. ffong,K. L. Lau和K. M. Luk,"Design of dual polarized L-probe patch antenna arrays with highisolation",IEEE Trans. Antennas Propag，vol. 52，(1)，pp. 45-52，2004)。该技术的优点在于具有31 %的宽隔离带 宽，但缺点是结构复杂。
发明内容
根据本发明，提供了 一种贴片天线，该贴片天线包括贴片、两个L形馈电探针和至 少两个壁，贴片与接地层分离，每个L形馈电探针连接到各自的输入端口并具有平行于贴 片而延伸的部分，所述至少两个壁从接地层向贴片延伸，所述至少两个壁位于L形馈电探 针之间。在本发明的优选实施方式中，沿着与每个馈电探针都成45°而延伸的线提供了两
个垂直壁。馈电探针可被设置为相对于方形贴片的边而正交地延伸，所述壁沿着贴片的对角 线延伸，或者可替换地，馈电探针可安装在方形贴片的各个角处并沿着贴片的对角线延伸， 而所述壁沿着方形贴片的中心线延伸。优选地，每个壁都具有相同的高度，该高度被从接地层向贴片测量，并且在平行于 接地层的方向上所测量的一个壁长于其他的壁。在本发明的优选实施方式中，垂直壁被放置，以便允许输入端口之间的直接传播。 特别地，垂直壁可以被放置，以便创建输入端口之间的间接衍射路径，间接路径用于消除至 少部分直接传播。
现在通过示例的方式并结合附图来描述本发明的一些实施方式，其中图1示出了现有技术示例的(a)俯视图和(b)侧视图；图2示出了现有技术中探针的垂直臂之间的直接波传输；图3示出了本发明实施方式的(a)俯视图和(b)侧视图；图4示出了图3的实施方式中L形探针的垂直臂之间的直接和间接波传输；图5绘出了根据现有技术和本发明实施方式的天线的模拟的驻波比和输入端口 華禹合；图6(a)绘出了根据本发明实施方式的天线的端口 1的驻波比和增益随频率的变 化以及图6(b)绘出了根据本发明实施方式的天线的端口 2的驻波比和增益随频率的变 化；图7绘出了根据本发明实施方式的天线的输入端口耦合随频率的变化；图8 (a)绘出了根据本发明实施方式的天线在890MHz处的端口 1的水平面辐射方 向图以及图8 (b)绘出了根据本发明实施方式的天线在890MHz处的端口 2的水平面辐射方 向图；图9 (a)绘出了根据本发明实施方式的天线在890MHz处的端口 1的垂直面辐射方向图以及图9 (b)绘出了根据本发明实施方式的天线在890MHz处的端口 2的垂直面辐射方 向图；以及图10示出了本发明的可替换实施方式。
具体实施例方式本发明的目的是为采用探针馈电方法的双极化贴片天线提供新颖的隔离增强技 术。该技术不仅可保持探针馈电方法的特征，而且还可消除探针馈电方法的缺陷。对于具 有馈电探针的双极化贴片天线阵列的设计而言，该技术可被用于降低每个阵列单元中不同 极化的馈电探针之间以及不同阵列单元之间的强耦合。因此，可在宽的频率范围上获得高 的输入端口隔离。因此，本发明至少在优选实施方式中提供了可被用于采用诸如同轴探针馈电、L形 探针馈电等的探针馈电方法的任何类型的双极化贴片天线的隔离增强技术。该技术通过在 接地层上安装垂直壁来实施。这些壁位于贴片的对角轴的下面、馈电探针之间。通过优化 它们的尺寸和位置，双极化贴片天线的输入端口隔离可在宽频率范围上得到显著的增强。为了解释该技术的工作原理，将首先描述双极化L形探针馈电贴片天线的性能。 根据现有技术的该天线的几何形状如图1所示。该天线由方形贴片1组成，方形贴片1由 方形接地层2上方的四个塑料杆(未示出)所支撑。该贴片由正交方向上设置的一对L形 探针3、4激励。令λ为890MHz的自由空间波长，从而λ = 337. 1mm。L形探针的直径为 1讓(0.003 λ 0)。贴片和接地层的厚度都为2mm(0. 006 λ。)。其他尺寸如下典型数据(所有尺寸都以mm示出)对于中心频率为890MHz而言，λ = 337. Imm0
权利要求
一种贴片天线，该贴片天线包括贴片、两个L形馈电探针和至少两个壁，所述贴片与接地层分离，每个所述L形馈电探针连接到各自的输入端口并具有平行于所述贴片延伸的部分，以及所述壁从所述接地层向所述贴片延伸，所述壁位于所述L形馈电探针之间。
2.根据权利要求1所述的天线，其中，两个垂直壁沿着与每个所述馈电探针都成45° 而延伸的线安装。
3.根据权利要求2所述的天线，其中，所述馈电探针相对于方形贴片的边而正交地延 伸，以及其中所述壁沿着所述贴片的对角线而延伸。
4.根据权利要求2所述的天线，其中，所述馈电探针安装在方形贴片的各个角处并沿 着所述贴片的对角线延伸，以及其中所述壁沿着所述方形贴片的中心线延伸。
5.根据权利要求1所述的天线，其中，每个所述壁都具有相同的高度，该高度被从所述 接地层向所述贴片测量，以及其中在平行于所述接地层的方向上，一个壁长于其他的壁。
6.根据权利要求1所述的贴片天线，其中，垂直壁被放置以便允许所述输入端口之间 的直接传播。
7.根据权利要求6所述的贴片天线，其中，所述垂直壁被放置以便创建所述输入端口 之间的间接衍射路径，所述间接路径用于消除至少部分所述直接传播。
全文摘要
本发明提供一种贴片天线，该贴片天线包括贴片和两个L形馈电探针，该贴片与接地层分离。每个馈电探针都连接到各自的输入端口并具有平行于贴片而延伸的部分。该天线还包括从接地层向贴片延伸的至少两个壁。这些壁位于L形馈电探针之间，以便允许输入端口之间的直接传播并创建输入端口之间的间接衍射路径，所述间接衍射路径用于消除至少部分直接传播。
文档编号H01Q1/50GK101944654SQ20101018687
公开日2011年1月12日 申请日期2010年5月26日 优先权日2009年5月26日
发明者K·L·刘, K·M·陆 申请人:香港城市大学