适合安装到其他子阵列天线的子阵列天线，及由这种子阵列天线形成的阵列天线的制作方法

本公开涉及适合于被安装到彼此的子阵列天线，以及由这种子阵列天线形成的阵列天线。每个子阵列天线包括导电接地平面和至少一个边缘部分，该边缘部分适于面向相邻子阵列天线的边缘部分。

背景技术：

1、全球数字通信网络普遍需要增加数据容量。今天许多5g网络使用相控阵列(phased array)，但也有针对4g的解决方案。趋势是随着天线元件数量的增加，阵列变得越来越大；对于未来的6g网络，有关于具有超过1000个天线元件的阵列的讨论。由于缺乏带宽，还希望使用越来越高的频率。5g今天已经在使用例如28ghz和39ghz，并且还考虑了47ghz和可能更高的频段。对于6g，考虑了100ghz左右和以上的频率。

2、为了限制网络中的天线数量，考虑了相对高的波束转向(beam steering)。可能会出现方位角(azimuth)为±60°的波束转向。这将需要小的元件到元件距离来避免所谓的栅瓣(grating lobe)，并且在方位角为±60°的波束转向时，需要大约一半波长的元件距离。然而，在仰角(elevation)，波束转向在许多用例中被限制在+/-15°，因此稍微放宽了元件到元件的距离。

3、人们希望降低成本，这导致将天线元件集成到封装中以及被组合成更大阵列的其他类型的子阵列天线中变得越来越普遍。

4、回程(backhaul)网络中也存在类似的挑战，甚至在某种程度上更糟，因为传统的回程频率转移到5g和6g应用，导致回程频率增加。回程中的更高频率通常会导致天线瓣(antenna lobe)更窄，这将使安装天线和保持天线稳定更具挑战性。对于高增益高频回程网络，未来很可能需要某种类型的波束跟踪。通过使用小型阵列为抛物面(parabolic)天线馈电，可以在安装期间和操作期间进行一些波束调整。

5、当使用较小的子阵列天线设计较大的总阵列天线时，天线接地会出现不连续性，这可能会导致天线性能出现重大问题。

6、一些问题是由于半波长倍数的谐振(resonance)引起的。

7、-这些可能会辐射。

8、-这些可能会在频率面中产生缺口(notch)。

9、-缝隙(slot)之间的距离比较长，是几个半波长，因此它们可能会产生栅瓣。

10、-保持良好的交叉极化变得更加困难。

11、-可能会出现平行板模式，它以不可预测的方式在天线元件之间分布rf功率。

12、其他问题是由于天线元件也会激发边缘部分，并且子阵列天线之间的公共天线接地平面的接地以及相关的接地电流没有控制。

13、使用多个子阵列天线构建更大的总阵列天线时的另一个问题是子阵列天线之间的对准需要良好，否则会对天线方向图(pattern)和极化纯度(purity)产生不利影响。例如，在焊接子阵列天线组件时，可能会出现小的未对准(misalignment)，并且这些未对准中的许多可能加在一起导致整个阵列天线上的总的不期望误差。也可能存在高度的未对准，导致整个阵列天线的接地平面水平对于不同的子阵列天线可能不同。这种未对准可能会影响辐射方向图，还会激发接地面边缘部分。

14、即使相邻子阵列天线之间相对较小的偏移(offset)也会导致电气环境中相对较大的差异。突然之间，可能会出现点状接地连接，并且由于这些连接将不可预测，它们会对天线方向图等产生重大影响。

15、也可能存在高度的未对准，因此整个阵列天线中不同子阵列天线的接地面水平可能不同。因此希望解决这些问题。

技术实现思路

1、本公开的目的是提供用于将子阵列天线安装到彼此同时为所形成的阵列天线维持连续且水平的接地平面的装置。

2、该目的是通过一种子阵列天线实现的，所述子阵列天线适于沿着至少一个延伸(extension)安装到至少一个其他子阵列天线以形成阵列天线。所述子阵列天线包括导电接地平面和至少一个边缘部分，所述边缘部分适于面向相邻子阵列天线的边缘部分。所述边缘部分至少部分地包括锁定结构，所述锁定结构包括外锁定部分和在所述延伸的方向上位于所述外锁定部分和所述接地平面之间的凹陷(indent)。所述凹陷适于接收相邻子阵列天线的相邻外锁定部分，并且所述外锁定部分适于接合(engage)相邻子阵列天线的凹陷。所述外锁定部分和所述凹陷是导电的并电连接到所述接地平面。

3、以这种方式，减轻了包括多个子阵列天线的阵列中天线接地面的非连续性。这将降低来自阵列天线的不受控辐射的风险，因为消除了激发子阵列天线的边缘的风险。由此，子阵列天线的对准将得到改善。这些特征也有助于改善天线辐射方向图。特别是对于更高的频率，例如100ghz，这是有利的，因为对于接地平面非连续性的灵敏度(sensitivity)随着频率的增加而增加，并且可能大大限制阵列性能。

4、根据一些方面，所述子阵列天线包括第一类型边缘部分和第二类型边缘部分，其中所述第一类型边缘部分包括第一类型锁定结构，所述第一类型锁定结构适于接合被包括在所述第二类型边缘部分中的第二类型锁定结构。

5、这样，提供了牢固的安装。

6、根据一些方面，所述外锁定部分包括面向所述凹陷的倾斜侧(slanted side)。

7、以此方式，防止在垂直于所述至少一个延伸的方向上的移动，垂直于所述接地平面的所述延伸。这导致子阵列天线的安装更加肯定地会产生在共同的水平中运行的平坦接地平面。

8、根据一些方面，每个边缘部分包括远离所述边缘部分延伸的至少一个突起(protrusion)和在相反方向上延伸的至少一个缺口，每个突起适于接合相邻子阵列天线中的对应缺口，并且每个缺口适于接合相邻子阵列天线中的对应突起。

9、以此方式，提供了提供连续接地平面的牢固安装。

10、根据一些方面，所述接地平面形成在金属片中，所述边缘部分形成在相同金属片中。替代地，根据一些方面，所述接地平面是介电材料上的金属化层(metallization)的形式，其中所述边缘部分形成在所述介电材料中并且至少部分地包括金属化层。

11、这意味着根据本公开的安装布置适用于许多不同类型的天线类型。

12、该目的还通过与上述优点相关联的阵列天线和方法来实现。

技术特征：

1.一种子阵列天线(101a，101b，101c)，其适于沿着至少一个延伸(e1，e2)被安装到至少一个其他子阵列天线(101a，101b，101c)以形成阵列天线(100)，所述子阵列天线(101a，101b，101c)包括导电接地平面(102a，102b，102c)和适于面向相邻子阵列天线的边缘部分的至少一个边缘部分(104a，105a；104b，105b；104c，105c)，其中，所述边缘部分(104a，105a；104b，105b；104c，105c)至少部分地包括锁定结构，所述锁定结构包括外锁定部分(103a，103b)和在所述延伸(e1，e2)的方向上位于所述外锁定部分(103a，103b)和所述接地平面(102a，102b，102c)之间的凹陷(106a，106b)，所述凹陷(106a，106b)适于接收相邻子阵列天线(101b，101a)的相邻外锁定部分(103b，103a)，并且所述外锁定部分(103b，103a)适于接合相邻子阵列天线(101b，101a)的凹陷(106b，106a)，所述外锁定部分(103b，103a)和所述凹陷(106a，106b)是导电的并且电连接到所述接地平面(102a，102b)。

2.根据权利要求1所述的子阵列天线(101a，101b，101c)，其中，所述子阵列天线(101a，101b，101c)包括第一类型边缘部分(104a，104b，104c)和第二类型边缘部分(105a，105b，105c)，其中，所述第一类型边缘部分(104a，104b，104c)包括第一类型锁定结构(103b，106b)，其适于接合被包括在所述第二类型边缘部分(105a，105b，105c)中的第二类型锁定结构(103a，106a)。

3.根据权利要求1或2任一项所述的子阵列天线(101a，101b)，其中，所述外锁定部分(103'b，103'a)包括面向所述凹陷(106'a，106'b)的倾斜侧(201a，201b)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的子阵列天线(401a，401b)，其中，每个边缘部分(405a，404b)包括远离所述边缘部分(405a，04b)延伸的至少一个突起(407a，407b)以及在相反方向上延伸的至少一个缺口(408a，408b)，每个突起(407a，407b)适于接合相邻子阵列天线中的对应缺口(408a，408b)，并且每个缺口(408a，408b)适于接合相邻子阵列天线中的对应凸起(407a，407b)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的子阵列天线，其中，所述接地平面被形成在金属片(102a，102b，102c)中，并且其中，所述边缘部分(104a，105a；104b，105b；104c，105c)被形成在相同金属片中。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的子阵列天线，其中，所述接地平面(502a，502b，502c)具有介电材料(512a，512b，512c)上的金属化层的形式，并且其中，所述边缘部分(504a，505a；504b，505b；504c，505c)被形成在所述介电材料(512a，512b，512c)中并且至少部分地包括金属化层(513，514'；513，514')。

7.根据前述权利要求中任一项所述的子阵列天线，其中，所述子阵列天线(101a，101b，101c；501a，501b，501c)包括多个天线元件(109，509)。

8.一种阵列天线(100)，包括沿着至少一个延伸(e1，e2)安装到彼此的至少两个子阵列天线(101a，101b，101c；101d，101e，101f)，每个子阵列天线(101a)包括导电接地平面(102a)和适于面向相邻子阵列天线(101b)的边缘部分(104a，105a)的至少一个边缘部分(104a，105a)，其中，每个边缘部分(104a，105a；104b，105b；104c，105c)至少部分地包括锁定结构，所述锁定结构包括外锁定部分(103a，103b)和在所述延伸(e1，e2)的方向上位于所述外锁定部分(103a，103b)和所述接地平面(102a，102b)之间的凹陷(106a，106b)，所述凹陷(106a，106b)适于接收相邻子阵列天线(101b，101a)的相邻外锁定部分(103b，103a)，并且所述外锁定部分(103b，103a)适于接合相邻子阵列天线(101b，101a)的凹陷(106b，106a)，所述外锁定部分(103b，103a)和所述凹陷(106a，106b)是导电的并且电连接到所述接地平面(102a，102b)。

9.根据权利要求8所述的阵列天线(100)，其中，每个子阵列天线(101a，101b，101c)包括第一类型边缘部分(104a，104b，104c)和第二类型边缘部分(105a，105b，105c)，其中，所述第一类型边缘部分(104a，104b，104c)包括第一类型锁定结构(103a，106a)，其适于接合被包括在所述第二类型边缘部分(104a，104b，104c)中的第二类型锁定结构(103b，106b)。

10.根据权利要求8或9任一项所述的阵列天线(100)，其中，每个外锁定部分(103b，103a)包括面向所述凹陷(106a，106b)的倾斜侧(201a，201b)，使得相邻的子阵列天线(101a，101b，101c)在与所述阵列天线(100)的天线孔径正交的方向(n)上彼此锁定。

11.根据权利要求8-10中任一项所述的阵列天线(100)，其中，每个边缘部分(405a，404b)包括远离所述边缘部分(405a，04b)延伸的至少一个突起(407a，407b)以及在相反方向上延伸的至少一个缺口(408a，408b)，每个突起(407a，407b)适于接合相邻子阵列天线中的对应缺口(408a，408b)，并且每个缺口(408a，408b)适于接合相邻子阵列天线中的对应凸起(407a，407b)，使得相邻的子阵列天线(101a，101b，101c)在沿所述边缘部分(405a，404b)的方向上彼此锁定。

12.根据权利要求8-11中任一项所述的阵列天线(100)，其中，所述接地平面被形成在金属片(102a，102b，102c)中，并且其中，所述边缘部分(104a，105a；104b，105b；104c，105c)被形成在相同金属片中。

13.根据权利要求8-11中任一项所述的阵列天线(100)，其中，所述接地平面(502a，502b，502c)具有介电材料(512a，512b，512c)上的金属化层的形式，并且其中，所述边缘部分(504a，505a；504b，505b；504c，505c)被形成在所述介电材料(512a，512b，512c)中并且至少部分地包括金属化层(513，514；513'，514')。

14.根据权利要求8-13中任一项所述的阵列天线(100)，其中，所述子阵列天线(101a，101b，101c；501a，501b，501c)包括多个天线元件(109，509)。

15.一种用于组装阵列天线(100)的方法，其中，所述方法包括：

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述方法包括：

技术总结
本公开涉及一种子阵列天线(101a，101b，101c)，其适于沿着至少一个延伸(E1，E2)被安装到至少一个其他子阵列天线(101a，101b，101c)以形成阵列天线(100)。子阵列天线(101a，101b，101c)包括导电接地平面(102a，102b，102c)和适于面向相邻子阵列天线的边缘部分的至少一个边缘部分(104a，105a；104b，105b；104c，105c)。边缘部分(104a，105a；104b，105b；104c，105c)至少部分地包括锁定结构，所述锁定结构包括外锁定部分(103a，103b)和在延伸(E1，E2)的方向上位于外锁定部分(103a，103b)和接地平面(102a，102b，102c)之间的凹陷(106a，106b)。凹陷(106a，106b)适于接收相邻子阵列天线(101b，101a)的相邻外锁定部分(103b，103a)，外锁定部分(103b，103a)适于接合相邻子阵列天线(101b，101a)的凹陷(106b，106a)。外锁定部分(103b，103a)和凹陷(106a，106b)是导电的并电连接到接地平面(102a，102b)。

技术研发人员：G·斯尼格,I·安德森,K·诺德奎斯特,O·塔格曼,A·马丁松
受保护的技术使用者：瑞典爱立信有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13