专利名称：一种提高角度分集效果的微带天线及方法
技术领域：
本发明涉及无线通信系统中的微带天线技术，尤其涉及一种提高角度分集效果的微带天线及方法。
背景技术：
与有线通信相比，无线通信的不可靠性主要是由无线衰落信道的时变和多径特性引起的。在不增加发送功率或系统带宽的情况下，克服多径衰落影响、提高信道可靠性的有效方法是采用各种分集技术。其中，角度分集是多天线系统中应用较多的一种，角度分集即是利用不同的天线方向图指向来分离来自不同方向的信号。现有的微带天线如图1所示， 由导体振子、介质基片和接地板组成，其中，介质基片介于导体振子与接地板之间。现有的微带天线只有主模辐射，天线波速宽度较窄。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种提高角度分集效果的微带天线及方法，实现天线方向图最大辐射方向的变化，展宽天线的波束宽度。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的本发明提供的一种提高角度分集效果的微带天线，该微带天线包括导体振子、介质基片、接地板、导体器件；其中，导体振子，通过导体器件连接接地板，用于接收方位向的来波；介质基片，介于导体振子与接地板之间；接地板，用于提供电路中的地；导体器件，用于激励起至少一种高次模式的辐射，所述辐射的最大辐射方向偏离天顶方向。上述方案中，所述介质基片的介电常数为4. 5，厚度在0. 5 2mm之间。
上述方案中，所述导体器件为金属通孔。上述方案中，所述金属通孔至少有一个。上述方案中，所述金属通孔有四个，分别在导体振子的四个边角，金属通孔深度与介质基片厚度相同。上述方案中，四个金属通孔对于导体振子中心对称，四个金属通孔的形状完全相同，孔径在0. 1 Imm之间。上述方案中，每个导体振子边角的金属通孔的中心位置距离边角的两边均为 0. 5mmο上述方案中，所述导体振子长边长度为12mm，宽边长度为10mm，微带侧馈传输线的长度为5mm。本发明提供的一种提高角度分集效果的方法，该方法包括将导体振子与接地板通过导体器件连接；通过导体器件激励起至少一种高次模式的辐射，所述辐射的最大辐射方向偏离天顶方向。本发明提供了一种提高角度分集效果的微带天线及方法，将导体振子与接地板通过导体器件连接；通过导体器件激励起至少一种高次模式的辐射，所述辐射的最大辐射方向偏离天顶方向；如此，在不同模式的辐射叠加下，能够获得不同的的波束指向和波束宽度，实现天线方向图最大辐射方向的变化，并且，将偏离天顶方向的最大辐射方向与导体振子的主模最大辐射方向叠加，能够展宽天线的波束宽度。
图1为现有的微带天线的结构示意图；图2为本发明实施例的一种提高角度分集效果的微带天线的结构示意图；图3为本发明实施例的采用金属通孔作为导体器件的微带天线的结构示意图；图4为本发明实施例的微带天线不同模式的辐射方向示意图；图5为振子天线的辐射方向示意图；图6为本发明实施例的微带天线与现有微带天线的波束宽度比较示意图；图7为本发明实施例的微带天线的驻波比示意图；图8为本发明实施例的一种提高角度分集效果的方法的流程示意图。
具体实施例方式本发明的基本思想是将导体振子与接地板通过导体器件连接；通过导体器件激励起至少一种高次模式的辐射，所述辐射的最大辐射方向偏离天顶方向。下面通过附图及具体实施例对本发明做进一步的详细说明。本发明实现一种提高角度分集效果的微带天线，如图2所示，包括导体振子、介质基片、接地板、导体器件；其中，导体振子，通过导体器件连接接地板，用于接收方位向的来波；介质基片，介于导体振子与接地板之间；接地板，用于提供电路中的地；
导体器件，用于激励起至少一种高次模式的辐射，所述辐射的最大辐射方向偏离天顶方向；所述介质基片的介电常数可以为4. 5，厚度一般在0. 5 2mm之间，本实施例选 Imm ；进一步的，调整所述介质基片的厚度改善微带天线的波束宽度；具体的，通过模拟试验确定微带天线工作频率处最大波束宽度时的介质基片的厚度；所述导体器件一般为金属通孔；进一步的，所述金属通孔至少有一个，一般有四个，如图3所示，分别在导体振子的四个边角，金属通孔深度与介质基片厚度相同，如本实施例的介质基片厚度，为Imm;进一步的，所述四个金属通孔对于导体振子中心对称，四个金属通孔的形状完全相同，孔径一般在0. 1 Imm之间；进一步的，每个导体振子边角的金属通孔的中心位置距离边角的两边均为0. 5mm ；进一步的，所述导体振子长边长度为12mm，宽边长度为10mm，微带侧馈传输线的长度为5mmο本实施例的微带天线不同模式的辐射方向如图4所示，其中实线为TMll模式的的辐射方向，稀疏虚线为TM21模式的的辐射方向，密集虚线为TM31模式的的辐射方向，这样， 在不同模式的辐射叠加下，能够获得不同的的波束指向和波束宽度。本实施例的微带天线的四个金属通孔相当于振子天线，振子天线的辐射方向如图 5所示，可以看出最大辐射方向为水平方向，而导体振子的主模最大辐射方向为天顶方向， 二者垂直，当二者的幅度可以相比拟时，二者叠加就可以展宽天线的波束宽度。本实施例的微带天线与现有微带天线的波束宽度比较如图6所示，其中，方块标识曲线为本实施例微带天线的辐射方向图，三角标识曲线为现有微带天线的辐射方向图， 可以看出，本实施例的微带天线波束宽度比现有微带天线的波束宽度要大很多，在3dB波束达到了 170度。本实施例的微带天线的驻波比，如图7所示，在10. 5GHz时驻波比最小。基于上述的微带天线，本发明还提供一种提高角度分集效果的方法，如图8所示， 该方法包括以下几个步骤步骤101 将导体振子与接地板通过导体器件连接；这里，所述导体振子与接地板之间由介质基片间隔；所述介质基片的介电常数可以为4. 5，厚度一般在0. 5 2mm之间，本实施例选 Imm ；所述导体器件一般为金属通孔；进一步的，所述金属通孔至少有一个，一般有四个，分别在导体振子四个边角，金属通孔深度与介质基片厚度相同，如本实施例的介质基片厚度，为Imm ；进一步的，所述四个金属通孔对于导体振子中心对称，四个金属通孔的形状完全相同，孔径一般在0. 1 Imm之间；进一步的，每个导体振子边角的金属通孔的中心位置距离边角的两边均为 0. 5mm ；进一步的，所述导体振子长边长度为12mm，宽边长度为10mm，微带侧馈传输线的长度为5mm ；进一步的，本步骤还包括通过调整所述介质基片的厚度改善微带天线的波束宽度；具体的，通过模拟试验确定微带天线工作频率处最大波束宽度时的介质基片的厚度。步骤102 通过导体器件激励起至少一种高次模式的辐射，所述辐射的最大辐射方向偏离天顶方向。通过本发明的方案，由导体器件激励起至少一种高次模式的辐射，在不同模式的辐射叠加下，能够获得不同的的波束指向和波束宽度，实现天线方向图最大辐射方向的变化，而且，将偏离天顶方向的最大辐射方向与导体振子的主模最大辐射方向叠加，能够展宽天线的波束宽度。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种提高角度分集效果的微带天线，其特征在于，该微带天线包括导体振子、介质基片、接地板、导体器件；其中，导体振子，通过导体器件连接接地板，用于接收方位向的来波；介质基片，介于导体振子与接地板之间；接地板，用于提供电路中的地；导体器件，用于激励起至少一种高次模式的辐射，所述辐射的最大辐射方向偏离天顶方向。
2.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述介质基片的介电常数为4.5，厚度在0. 5 2mm之间。
3.根据权利要求1或2所述的微带天线，其特征在于，所述导体器件为金属通孔。
4.根据权利要求3所述的微带天线，其特征在于，所述金属通孔至少有一个。
5.根据权利要求4所述的微带天线，其特征在于，所述金属通孔有四个，分别在导体振子的四个边角，金属通孔深度与介质基片厚度相同。
6.根据权利要求5所述的微带天线，其特征在于，四个金属通孔对于导体振子中心对称，四个金属通孔的形状完全相同，孔径在0. 1 Imm之间。
7.根据权利要求6所述的微带天线，其特征在于，每个导体振子边角的金属通孔的中心位置距离边角的两边均为0. 5mm。
8.根据权利要求7所述的微带天线，其特征在于，所述导体振子长边长度为12mm，宽边长度为10mm，微带侧馈传输线的长度为5mm。
9.一种提高角度分集效果的方法，其特征在于，该方法包括将导体振子与接地板通过导体器件连接；通过导体器件激励起至少一种高次模式的辐射，所述辐射的最大辐射方向偏离天顶方向。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述导体器件为金属通孔。
全文摘要
本发明公开了一种提高角度分集效果的微带天线，包括导体振子、介质基片、接地板、导体器件；其中，导体振子，通过导体器件连接接地板，用于接收方位向的来波；介质基片，介于导体振子与接地板之间；接地板，用于提供电路中的地；导体器件，用于激励起至少一种高次模式的辐射，所述辐射的最大辐射方向偏离天顶方向；本发明同时还公开了一种提高角度分集效果的方法，通过本发明的方案，实现了天线方向图最大辐射方向的变化，并且，将偏离天顶方向的最大辐射方向与导体振子的主模最大辐射方向叠加，能够展宽天线的波束宽度。
文档编号H01Q1/38GK102170042SQ20111002813
公开日2011年8月31日 申请日期2011年1月26日 优先权日2011年1月26日
发明者王义春 申请人:中兴通讯股份有限公司