本發(fā)明涉及一種移動(dòng)無(wú)線電天線，該移動(dòng)無(wú)線電天線具有偶極發(fā)射器和設(shè)置在偶極發(fā)射器上的介電體。此外，本發(fā)明涉及一種移動(dòng)無(wú)線電天線裝置，該移動(dòng)無(wú)線電天線裝置具有多個(gè)天線、第一天線構(gòu)成的第一子組和第二天線構(gòu)成的第二子組。優(yōu)選地，在此分別涉及移動(dòng)無(wú)線電天線，以應(yīng)用在移動(dòng)無(wú)線電基站上。

背景技術(shù)：

介電棒形天線的使用目前僅在雷達(dá)技術(shù)的領(lǐng)域中是已知的。

這樣，在公開(kāi)內(nèi)容“compact,dualpolarizeduwbantenna,embeddedinadielectric”(grzegorzadamiuk等人，ieeetransactionsonantennasandpropagation，第56卷，2010年2月2日)中公開(kāi)了一種uwb天線，其中雙極化的由兩個(gè)狹縫形發(fā)射器組成的發(fā)射器設(shè)置在呈圓錐形式的介電體中。

公開(kāi)內(nèi)容“anultra-widebanddielectricrodantennafedbyaplanarcircularslot”(marioleib等人，ieeetransactionsonmicrowavetheoryandtechniques，第59卷，第4期，第1082-1089頁(yè)，2011年4月)同樣示出了一種uwb天線，該uwb天線具有介電棒形發(fā)射器，該介電棒形發(fā)射器通過(guò)狹縫形天線來(lái)饋電。

公開(kāi)內(nèi)容“widebanddual-circularly-polarizeddielectricrodantennaforapplicationsinv-bandfrequencies”(m.w.rousstia等人，proceedingsofict.open2013,27-2811月，2013年，eindhoven，technischeeindhoven，2013年)、“highperformance60-ghzdielectricrodantennawithdualcircularpolarization”(m.w.rousstia等人，proceedingsofthe10theuropeanradarconference，(eurad)，2013年10月9-11日，紐倫堡，ieee，第359至362頁(yè))以及“newmethodforultrawidebandandhighgainrectangulardielectricrodantennadesign”(jingpingliu等人，progressinelectromagneticsresearchc，第36卷，第131-143頁(yè)，2013年)同樣描述了棒形介電體在雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用。

在移動(dòng)無(wú)線電領(lǐng)域中，僅已知在由多個(gè)偶極發(fā)射器構(gòu)成的陣列天線中，具有低相對(duì)介電常數(shù)的薄介電板設(shè)置在各個(gè)偶極發(fā)射器上。

此外，在移動(dòng)無(wú)線電領(lǐng)域中已知介電諧振天線，其中介電體本身用作發(fā)射器，該發(fā)射器通常經(jīng)由狹縫來(lái)饋電。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)是改進(jìn)移動(dòng)無(wú)線電天線的特性，并且尤其是改進(jìn)了無(wú)線電天線在具有高單發(fā)射器密度的移動(dòng)無(wú)線電天線裝置中的可應(yīng)用性。

該任務(wù)根據(jù)本發(fā)明通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)無(wú)線電天線以及通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求7所述的移動(dòng)無(wú)線電天線裝置來(lái)解決。本發(fā)明的有利的設(shè)計(jì)方案是從屬權(quán)利要求的主題。

在第一方面，本發(fā)明示出了一種移動(dòng)無(wú)線電天線，尤其是用于移動(dòng)無(wú)線電基站的移動(dòng)無(wú)線電天線，該移動(dòng)無(wú)線電天線具有至少一個(gè)偶極發(fā)射器和設(shè)置在偶極發(fā)射器上的介電體。本發(fā)明的特征在于，介電體在主發(fā)射方向上的高度h為介電體在垂直于主發(fā)射方向上的橫截面中的最大厚度d的至少30％。

通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)，介電體作為用于由偶極發(fā)射器發(fā)射的移動(dòng)無(wú)線電信號(hào)的波導(dǎo)起作用，并且偶極發(fā)射器的發(fā)射平面由此移動(dòng)。發(fā)射平面的移動(dòng)尤其指的是有效的發(fā)射器孔徑的改變和/或移動(dòng)和/或輻射的相中心在主發(fā)射方向上的移動(dòng)。這能夠?qū)崿F(xiàn)由偶極發(fā)射器和介電體構(gòu)成的組合尤其在具有多個(gè)天線的移動(dòng)無(wú)線電天線裝置的領(lǐng)域中的許多新的應(yīng)用領(lǐng)域。

優(yōu)選地，介電體的高度h在此為介電體的最大厚度d的至少50％，還優(yōu)選的是，介電體的高度h在此為介電體的最大厚度d的至少70％。由此，提供了發(fā)射平面的相應(yīng)大的移動(dòng)。

在可能的實(shí)施形式中，介電體的高度h大于介電體的最大厚度d的85％，或設(shè)置大于介電體的最大厚度的150％。介電體的高度h向上至少原理上不受限。但，在所想要的應(yīng)用方面優(yōu)選h<6*d，進(jìn)一步優(yōu)選h<3*d。

優(yōu)選適用于具有在55°到100°之間的水平半值寬度的天線，尤其是適用于65°+-10°或90°+-10°的水平半值寬度的天線?？商孢x地或附加地，適用于具有在23°到43°之間的水平半值寬度的天線，在此h<6*d和/或h>2*d。由此，考慮介電體的隨高度變大而升高的聚束作用。

此外，可考慮的是，在多個(gè)天線可靈活連接在一起和/或單獨(dú)運(yùn)行的波束形成和/或波束賦形應(yīng)用中針對(duì)各個(gè)天線使用具有不同高度的介電體。

根據(jù)本發(fā)明，在偶極發(fā)射器的主發(fā)射方向上測(cè)量介電體的高度h。厚度d在介電體的橫截面上即在垂直于偶極發(fā)射器的主發(fā)射方向的平面中被測(cè)量。介電體在此不必具有對(duì)稱的構(gòu)型。介電體在偶極發(fā)射器的主發(fā)射方向上的最長(zhǎng)的延伸視為介電體的高度，在橫截面上即在垂直于主發(fā)射方向的平面中的最長(zhǎng)的延伸視為介電體在高度平面上的厚度。介電體的最大厚度d由此是在介電體的橫截面上在整個(gè)高度平面上所看的最大厚度。

根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)無(wú)線電天線優(yōu)選可以經(jīng)由信號(hào)線路與移動(dòng)無(wú)線電基站連接，以便接收和/或發(fā)射移動(dòng)無(wú)線電信號(hào)。在此，根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)無(wú)線電天線優(yōu)選可以使用在如下頻帶中，該頻帶在100mhz與10ghz之間、優(yōu)選在500mhz到6ghz之間的范圍中?？商孢x地或附加地，天線可以具有諧振頻率范圍，該諧振頻率范圍在100mhz到10ghz之間、優(yōu)選在500mhz到6ghz之間。原則上，也可以考慮更高的頻率，尤其是在偶極發(fā)射器為電路板偶極的情況下。

根據(jù)本發(fā)明的介電體首先可以由任意介電材料來(lái)制造。例如，該介電體在此可以由均勻的介電材料制造。例如，介電體在此可以是實(shí)心塑料本體。

但可替選地，介電體也可以由具有較高的相對(duì)介電常數(shù)的第一材料和具有較低的相對(duì)介電常數(shù)的第二材料構(gòu)成。例如，在此第一材料可以作為顆粒嵌入在第二材料中，反之亦然。可替選地，第二材料可以是氣態(tài)的并且氣泡形地嵌入在第一材料中。尤其是，在此空氣氣泡可以設(shè)置在第一材料中。

與所使用的材料無(wú)關(guān)地，介電體優(yōu)選具有大于2的有效相對(duì)介電常數(shù)、還優(yōu)選地大于2.5的有效相對(duì)介電常數(shù)。有效介電常數(shù)εr在此例如可以在2到4之間、還優(yōu)選在2.5到3.5之間。

例如，在此可以使用相對(duì)介電常數(shù)在該范圍中的實(shí)心材料，或使用具有高相對(duì)介電常數(shù)和嵌入的空氣氣泡的材料。此外，例如可以將具有較高的相對(duì)介電常數(shù)的的材料作為顆粒嵌入在具有較低的相對(duì)介電常數(shù)的材料中。

介電體的材料在此可以具有近似恒定的介電常數(shù)，或具有介電常數(shù)的梯度。

優(yōu)選地，介電體具有沿著主發(fā)射方向上指向的對(duì)稱軸線。由此得到特別均勻的遠(yuǎn)場(chǎng)圖。

特別優(yōu)選地，對(duì)稱性在此是軸向?qū)ΨQ性和/或旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性。特別優(yōu)選地，介電體在此關(guān)于在介電體的主發(fā)射方向上定向的對(duì)稱軸線旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，即其具有圓形的橫截面。在此情況下，最大厚度d對(duì)應(yīng)于介電體的橫截面的最大直徑。

可替選地，介電體可以關(guān)于沿偶極發(fā)射器的主發(fā)射方向上定向的對(duì)稱軸線而軸向?qū)ΨQ，例如具有呈優(yōu)選規(guī)則的多邊形例如四邊形或方形的形狀的橫截面。在此情況下，最大厚度d對(duì)應(yīng)于介電體的橫截面的最大對(duì)角線。

優(yōu)選地，介電體具有棒形區(qū)域。介電體的厚度在棒形區(qū)域中優(yōu)選與最大厚度d偏差了最大30％，并且更為優(yōu)選最大15％。在此，介電體在高度平面上的最大延伸理解為介電體在高度平面上的厚度。可替選地或附加地，介電體在棒形區(qū)域中的橫截面與介電體的最大橫截面優(yōu)選偏差了最多30％并且還優(yōu)選偏差了最大15％。

優(yōu)選地，介電體至少在棒形區(qū)域中在每個(gè)高度平面中都具有如下橫截面，所述橫截面由圓形或者優(yōu)選規(guī)則的多邊形例如四邊形、六邊形、八邊形等構(gòu)成。但原則上可以考慮具有波導(dǎo)功能和/或孔徑移動(dòng)功能的任何形狀。

特別優(yōu)選地，介電體在棒形區(qū)域中具有在高度方向上保持不變的厚度和/或在高度方向上保持不變的橫截面。棒形區(qū)域優(yōu)選具有柱體形狀，優(yōu)選圓柱形狀或矩形形狀。

優(yōu)選地，棒形區(qū)域的高度在介電體的高度的50％到100％之間、更優(yōu)選地在65％到100％之間。

可替選地或附加地，介電體可以具有透鏡區(qū)域。在透鏡區(qū)域中，介電體優(yōu)選具有在高度方向上改變的橫截面。優(yōu)選地，介電體在透鏡區(qū)域中的橫截面關(guān)于介電體的最大橫截面改變了至少30％并且還優(yōu)選改變了至少50％。

特別優(yōu)選地，透鏡區(qū)域具有截?cái)嗟腻F體或截?cái)嗟姆村F體或截?cái)嗟睦忮F體或截?cái)嗟睦忮F體。優(yōu)選地，截?cái)嗟腻F體或反錐體或截?cái)嗟睦忮F體或反棱柱體的最小直徑或最小對(duì)角線在此為截?cái)嗟腻F體或反錐體或截?cái)嗟睦忮F體或反棱柱體的最大直徑或最大對(duì)角線的30％到80％之間，還優(yōu)選在40％到70％之間。

優(yōu)選地，透鏡區(qū)域的高度在介電體的高度h的5％到50％之間、更優(yōu)選地在10％到35％之間。

優(yōu)選地，介電體不僅具有棒形區(qū)域而且具有透鏡區(qū)域。優(yōu)選地，透鏡區(qū)域在此情況下設(shè)置在棒形區(qū)域的背離偶極發(fā)射器的側(cè)上?？商孢x地，介電體可以具有僅僅一個(gè)棒形區(qū)域，該棒形區(qū)域具有沿著高度方向略微改變的橫截面。

與介電體的具體形狀無(wú)關(guān)地，該介電體優(yōu)選在主發(fā)射方向上設(shè)置在偶極發(fā)射器上。此外優(yōu)選地，在偶極發(fā)射器本身的區(qū)域中沒(méi)有設(shè)置介電體，即偶極發(fā)射器并不嵌入介電體中，而是在主發(fā)射方向上設(shè)置在介電體上。

在此，介電體根據(jù)本發(fā)明可以直接放置到偶極發(fā)射器上，并且尤其與之接觸，或經(jīng)由優(yōu)選不大于2mm的窄間隙與偶極發(fā)射器分愛(ài)地設(shè)置。

如果介電體具有對(duì)稱軸線，則該對(duì)稱軸線與偶極發(fā)射器的對(duì)稱軸線重合。在主發(fā)射方向上延伸的軸線理解為偶極發(fā)射器的對(duì)稱軸線，形成偶極發(fā)射器的偶極部段相對(duì)于該軸線對(duì)稱地設(shè)置。

根據(jù)本發(fā)明的偶極發(fā)射器優(yōu)選是雙極化的偶極發(fā)射器。在此，本發(fā)明人已認(rèn)識(shí)到：介電體可以用作用于這樣的發(fā)射器的極化的波導(dǎo)。優(yōu)選地，發(fā)射器的這兩個(gè)極化彼此正交和/或具有單獨(dú)的端口，以供給移動(dòng)無(wú)線電信號(hào)。

優(yōu)選地，雙極化的偶極發(fā)射器的這兩個(gè)偶極具有相同的對(duì)稱軸線，其中這兩個(gè)偶極優(yōu)選關(guān)于共同的對(duì)稱軸線交叉地設(shè)置。例如，可以涉及偶極方形件。

偶極發(fā)射器優(yōu)選具有插口區(qū)域，該插口區(qū)域在主發(fā)射方向上延伸，并且偶極發(fā)射器具有設(shè)置在插口區(qū)域上的偶極部段，所述偶極部段優(yōu)選垂直于主發(fā)射方向地延伸。

根據(jù)本發(fā)明所使用的偶極發(fā)射器可以包括一個(gè)或多個(gè)附加的發(fā)射器，其必要時(shí)也基于其他發(fā)射原理。尤其是，一個(gè)或多個(gè)附加的發(fā)射器可以集成到偶極發(fā)射器。例如，偶極發(fā)射器可以具有一個(gè)或多個(gè)狹縫，所述狹縫作為狹縫發(fā)射器起作用，使得根據(jù)本發(fā)明所使用的偶極發(fā)射器在電學(xué)上看是由偶極發(fā)射器和狹縫發(fā)射器構(gòu)成的組合。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中，在介電體的最大厚度d與高度h、天線的最低諧振頻率范圍的中頻的波長(zhǎng)λ以及介電體的相對(duì)介電常數(shù)之間存在如下關(guān)系：

和/或

特別優(yōu)選地滿足如下關(guān)系：

和/或

或

優(yōu)選地，適于具有在55°與100°之間的水平半值寬度的天線，尤其是適于具有65°+-10°或90°+-10°的水平半值寬度的天線。

優(yōu)選

可替選地或附加地，適用于具有在23°到43°之間的水平半值寬度的天線或具有大于40％的相對(duì)帶寬的天線

由此加以考慮的是，針對(duì)非常高的聚束或帶寬會(huì)需要相較于波長(zhǎng)更大的直徑的乘數(shù)。

在此，在本發(fā)明的范圍內(nèi)以諧振頻率范圍表示發(fā)射器的相關(guān)的頻率范圍，其具有好于6db的或好于10db或好于15db的反射損失。所選擇的反射損失的極限值在此與天線的具體應(yīng)用有關(guān)。中頻定義為在諧振頻率范圍中最高頻率與最低頻率的算術(shù)平均。

在假定有如下元件來(lái)優(yōu)化阻抗匹配和/或阻抗變換的情況下，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選，諧振頻率范圍并且由此中頻在史密斯圖中的阻抗?fàn)顩r方面被確定。

在根據(jù)本發(fā)明的天線的應(yīng)用的過(guò)程中，最低諧振頻率范圍優(yōu)選理解為天線的用于發(fā)射和/或接收的最低諧振頻率范圍。

在此已證明的是，通過(guò)上文所說(shuō)明的尺寸設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)發(fā)射平面的特別有效的移動(dòng)，因?yàn)榻殡婓w特別好地作為波導(dǎo)工作。

介電體的定向性一方面可以通過(guò)使用不同的本體形狀和本體大小來(lái)影響。此外，可考慮與導(dǎo)電的和/或金屬的元件的組合來(lái)影響天線的特性。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明在介電體中和/或在介電體上設(shè)置了導(dǎo)電的和/或金屬的元件。通過(guò)這樣的金屬元件尤其可以影響聚束作用。

在第一變型方案中，導(dǎo)電的和/或金屬的元件可以是介電體的內(nèi)表面或外表面的涂層。在第二變型方案中，可以涉及設(shè)置在介電體中和/或在介電體上的導(dǎo)電的和/或金屬的片。兩個(gè)變型方案可以彼此組合。

可替選地或附加地，可以設(shè)計(jì)，導(dǎo)電的和/或金屬的元件包圍介電體的外環(huán)周。尤其是，在此可以涉及對(duì)介電體的外環(huán)周的金屬化。可替選地，導(dǎo)電的和/或金屬的元件可以在垂直于主發(fā)射方向的平面中延伸。特別優(yōu)選地，在該情況下使用金屬片，其在垂直于偶極發(fā)射器的主發(fā)射方向的平面中延伸。這樣的金屬片在此例如可以設(shè)置在介電體的透鏡件與棒形件之間。

導(dǎo)電的和/或金屬的元件尤其可以用于改善在介電體的聚束作用不怎么強(qiáng)的頻率范圍中的聚束作用。

根據(jù)本發(fā)明，導(dǎo)電的和/或金屬的元件具有聚束作用，其對(duì)于頻率fmet而言是最大的。此外，優(yōu)選地介電體具有聚束作用，其對(duì)于頻率fdiel而言是最大的。根據(jù)本發(fā)明，在此頻率fmet和fdiel不同。導(dǎo)電的和/或金屬的元件的聚束作用和介電體的聚束作用由此對(duì)于不同的頻率范圍而言是最大的，使得根據(jù)本發(fā)明的天線的遠(yuǎn)場(chǎng)特性通過(guò)介電體和導(dǎo)電和/或金屬的元件的組合在更大的頻率范圍上得以改善。

優(yōu)選地，在此頻率fmet小于頻率fdiel。導(dǎo)電的和/或金屬的元件由此對(duì)于更小的頻率而言被優(yōu)化，介電體對(duì)于更大頻率被優(yōu)化。

可替選地或附加地，頻率fmet在此可以小于天線的最低諧振頻率范圍的中頻fres，并且頻率fdiel大于中頻fres。

此外可替選地或附加地，優(yōu)選在這兩個(gè)頻率fdiel和fmet之間可以存在一定的間距。優(yōu)選在此適用于如下關(guān)系：

│fdiel-fmet│/fdiel>0.1*fdiel，更優(yōu)選的是│fdiel-fmet│/fdiel>0.2*fdiel。

根據(jù)本發(fā)明的天線優(yōu)選具有反射器，在該反射器上設(shè)置偶極發(fā)射器。該反射器優(yōu)選具有傳導(dǎo)的反射器平面，該反射器平面垂直于偶極發(fā)射器的主發(fā)射方向。

在一個(gè)可能的實(shí)施形式中，反射器可以具有子反射器。優(yōu)選地，該子反射器構(gòu)成為反射器框架。在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施形式中，反射器框架的棱邊長(zhǎng)大于介電體的最大厚度d。

在另一可能的實(shí)施形式中，在偶極發(fā)射器與反射器之間的間距可以在0.05λ到0.5λ之間，優(yōu)選在0.1λ到0.4λ之間。λ在此是天線的最低諧振頻率范圍的中頻的波長(zhǎng)。

在另一可能的實(shí)施形式中，反射器可以具有聚束作用，其對(duì)于頻率fref而言是最大的。此外，介電體優(yōu)選具有聚束作用，該聚束作用對(duì)于頻率fdiel而言是最大的，其中這兩個(gè)頻率fref和fdiel并不一致。由此，在更大的頻率范圍上實(shí)現(xiàn)聚束作用，因?yàn)榉瓷淦骱徒殡婓w分別對(duì)于不同的頻率范圍而言最優(yōu)地聚束。

根據(jù)第一子變型方案，頻率fref小于頻率fdiel，即反射器相較于介電體針對(duì)更低的頻率而設(shè)計(jì)。

在第二子變型方案中，頻率fref小于天線的最低諧振頻率范圍的中頻fres，并且頻率fdiel大于中頻fres。

在第三子變型方案中，在頻率成分fdiel與fref之間可以存在一定的間距。尤其是，在此優(yōu)選│fdiel-fref│/fdiel>0.1*fdiel，更優(yōu)選的是│fdiel-fref│/fdiel>0.2*fdiel。

在反射器方面的變型方案和上述實(shí)施形式可以分別單獨(dú)地實(shí)現(xiàn)。但優(yōu)選的是，這些變型方案彼此組合。

根據(jù)本發(fā)明的天線尤其可以與其他天線一起用作天線裝置的組成部分。

本發(fā)明在第二方面包括移動(dòng)無(wú)線電天線裝置，該移動(dòng)無(wú)線電天線裝置具有：多個(gè)天線，尤其是用于移動(dòng)無(wú)線電基站；具有一個(gè)或多個(gè)第一天線構(gòu)成的第一子組和由一個(gè)或多個(gè)第二天線構(gòu)成的第二子組。在此，第一天線分別包括偶極發(fā)射器，所述偶極發(fā)射器具有設(shè)置在偶極發(fā)射器上的第一介電體，其中第一介電體的高度h1為第一介電體的最大厚度d的至少30％。第二天線分別包括不帶介電體的發(fā)射器，或帶有其他第二節(jié)點(diǎn)元件的發(fā)射器。優(yōu)選地，在此尤其使用多個(gè)第一天線。

本發(fā)明的發(fā)明人在此已認(rèn)識(shí)到：介電體在具有多個(gè)天線的移動(dòng)無(wú)線電天線裝置中的使用實(shí)現(xiàn)影響移動(dòng)無(wú)線電天線的遠(yuǎn)場(chǎng)值。尤其是通過(guò)介電體僅使用在發(fā)射器的第一子組中或?qū)τ诎l(fā)射器的不同子組使用不同的介電體的方式，可以改變?cè)撟咏M的相應(yīng)的發(fā)射器的有效發(fā)射平面。

優(yōu)選地，在此設(shè)置多個(gè)第一天線，其中第一天線的偶極發(fā)射器具有相同的諧振頻率范圍。尤其是，在此可以使用第一天線來(lái)在相同的移動(dòng)無(wú)線電頻帶中運(yùn)行。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中，第一天線的偶極發(fā)射器相同地實(shí)施。

可替選地或附加地可以設(shè)計(jì)為，第一天線的偶極發(fā)射器具有相同的發(fā)射平面和/或具有在共同的反射器之上的高度hs1。這能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單地將第一天線的偶極發(fā)射器并且由此第一天線連接在一起。

此外根據(jù)本發(fā)明可以設(shè)計(jì)為，設(shè)置多個(gè)第二天線，其中第二天線的發(fā)射器具有相同的諧振頻率范圍。由此，可以使用第二天線在相同的移動(dòng)無(wú)線電頻帶中運(yùn)行。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中，第二天線的偶極發(fā)射器相同地實(shí)施。

可替選地或附加地可以設(shè)計(jì)為，第二天線的偶極發(fā)射器具有相同的發(fā)射平面和/或具有在共同的反射器之上的高度hs2。由此就可以簡(jiǎn)單地將第二天線的發(fā)射器并且由此將第二天線連接在一起。

此外可以設(shè)計(jì)為，第一天線的第一介電體分別具有相同的高度h1。此外，優(yōu)選地第一介電體彼此相同地實(shí)施。第一介電體由此分別以相同的方式影響第一天線的發(fā)射器的輻射特征。

此外可以設(shè)計(jì)為，第二介電體只要使用就分別具有相同的高度h2。此外，優(yōu)選地第二介電體彼此相同地實(shí)施。由此，第二介電體分別以相同的方式影響第二天線的發(fā)射器的輻射。

優(yōu)選地，第一介電體與第二介電體在其被使用時(shí)尤其在其高度方面是不同的。第一介電體和第二介電體由此分別以不同的方式影響第一天線的偶極發(fā)射器的輻射和第二天線的發(fā)射器。

特別優(yōu)選如下實(shí)施例，其中僅使用第一介電體并且第二天線的發(fā)射器沒(méi)有介電元件。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中，第一天線的偶極發(fā)射器是雙極化的偶極發(fā)射器。由此，最佳地使用在移動(dòng)無(wú)線電天線裝置之內(nèi)的位置。

此外，第二天線的發(fā)射器可以是雙極化的發(fā)射器?？商孢x地或附加地，第二天線的發(fā)射器可以是偶極發(fā)射器。尤其是，第二天線的發(fā)射器可以是雙極化的偶極發(fā)射器。然而，本發(fā)明同樣與第二天線的其他發(fā)射器一起使用。

根據(jù)本發(fā)明的天線裝置的天線的第一子組可以具有用于發(fā)射和/或接收移動(dòng)無(wú)線電信號(hào)的單獨(dú)的端口。尤其是，天線的第一子組可以與天線的第二子組單獨(dú)用于發(fā)射和/或接收移動(dòng)無(wú)線電信號(hào)。

但可替選地，根據(jù)本發(fā)明的天線裝置的天線的第一子組和第二子組也可以具有共同的端口來(lái)發(fā)射和/或接收移動(dòng)無(wú)線電信號(hào)。

根據(jù)本發(fā)明可以設(shè)計(jì)為，第一子組的天線和/或第二子組的天線分別形成一個(gè)或多個(gè)陣列天線并且具有共同的端口來(lái)發(fā)射和/或接收移動(dòng)無(wú)線電信號(hào)。

尤其是，第一子組的第一天線可以一起連接成一個(gè)或多個(gè)陣列天線。尤其是，第一子組的第一天線在此可以經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)移相器與一個(gè)或多個(gè)共同的端口連接。

同樣地，第二子組的第二天線可以形成一個(gè)或多個(gè)陣列天線，并且尤其經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)移相器與一個(gè)或多個(gè)共同的端口連接。

在一個(gè)可替選的實(shí)施形式中，第一子組的天線可以分別具有單獨(dú)的端口來(lái)發(fā)射和/或接收移動(dòng)無(wú)線電信號(hào)?？商孢x地或附加地，第二子組的天線可以分別具有單獨(dú)的端口來(lái)發(fā)射和/或接收移動(dòng)無(wú)線電信號(hào)。通過(guò)各個(gè)天線的單獨(dú)的端口，波束形成或波束賦形應(yīng)用是可能的。尤其是，各個(gè)天線在此優(yōu)選可以一起連接成不同的陣列天線，和/或分別單獨(dú)針對(duì)單獨(dú)的通道來(lái)運(yùn)行。

根據(jù)本發(fā)明的介電體的使用在許多不同的天線裝置中具有優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)天線裝置的實(shí)施方式，介電體在此可以用于使天線的相應(yīng)的子組的發(fā)射平面移動(dòng)離開(kāi)彼此，并且朝向彼此運(yùn)動(dòng)，或提高設(shè)置在較低處的發(fā)射器的發(fā)射平面，以便改善發(fā)射特征。

在根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)無(wú)線電天線裝置的第一變型方案中，介電體使第一天線和第二天線的發(fā)射平面移動(dòng)離開(kāi)彼此。尤其是在此，第一介電體可以用于使第一天線的發(fā)射平面運(yùn)動(dòng)離開(kāi)第二天線的發(fā)射平面。由此，減小在根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)無(wú)線電天線裝置中第一天線和第二天線的耦合。

發(fā)射平面的這樣的移動(dòng)在此尤其在第一天線的偶極發(fā)射器和第二天線的發(fā)射器設(shè)置在共同的平面中和/或具有在共同的反射器之上的相同高度hs時(shí)才使用。在此情況下，第一天線和第二天線的發(fā)射器就本身而言具有相同的發(fā)射器平面。然而，通過(guò)使用介電體實(shí)現(xiàn)了第一天線相較于第二天線具有不同的發(fā)射平面。尤其是在此，第一天線的發(fā)射平面設(shè)置在第二天線的發(fā)射平面之上。

優(yōu)選地，通過(guò)第一介電體對(duì)發(fā)射平面的移動(dòng)v和第一天線的偶極發(fā)射器在共同的反射器之上的高度hs在此具有如下關(guān)系：0.5hs>v?？商孢x地或附加地，第一介電體的高度h1和第一天線的偶極發(fā)射器在共同的反射器之上的高度hs2在此具有如下關(guān)系：0.5hs>h1。

發(fā)射平面的根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)在此尤其可以使用在移動(dòng)無(wú)線電天線裝置中，其中第一天線的偶極發(fā)射器和第二天線的發(fā)射器具有相同的諧振頻率平面和/或相同地構(gòu)建。根據(jù)特定的應(yīng)用目的，在此第一天線和第二天線都可以用于相同的或不同的移動(dòng)無(wú)線電頻帶。甚至當(dāng)?shù)谝惶炀€的偶極發(fā)射器和第二天線的偶極發(fā)射器在此具有相同的諧振頻率范圍和/或相同地構(gòu)建時(shí)，通過(guò)發(fā)射器和介電體形成的單天線的諧振頻率范圍仍然可以是不同，因?yàn)榻殡婓w的使用也對(duì)通過(guò)發(fā)射器和介電體形成的天線的諧振頻率范圍有影響。

在此不僅在第一子組和第二子組的天線分別形成一個(gè)或多個(gè)陣列天線時(shí)而且在第一子組和第二子組的天線分別具有單獨(dú)的端口來(lái)發(fā)射和接收移動(dòng)無(wú)線電信號(hào)時(shí)，都可以使用根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射平面的移動(dòng)。在另一可能的設(shè)計(jì)方案中，第一天線和第二天線可以共同地一起連接成一個(gè)或多個(gè)陣列天線。

在本發(fā)明的另一實(shí)施變型方案中，介電體使第一天線和第二天線的發(fā)射平面朝向彼此運(yùn)動(dòng)。因此，第一介電體可以用于使第一天線的發(fā)射平面朝向第二天線的發(fā)射平面運(yùn)動(dòng)。

在此尤其是，當(dāng)?shù)谝惶炀€的偶極發(fā)射器和第二天線的發(fā)射器設(shè)置在不同的平面中和/或在共同的反射器之上具有不同高度hs1和hs2時(shí)，可以使用這種使發(fā)射平面朝向彼此運(yùn)動(dòng)。在這樣的布置中，第一天線的偶極發(fā)射器和第二天線的發(fā)射器原理上具有不同的發(fā)射平面。在發(fā)射器的發(fā)射平面之間的間距可以通過(guò)介電體的使用來(lái)減小。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中，在發(fā)射平面之間仍然保留的間距a相對(duì)于第一偶極發(fā)射器在共同的反射器之上的高度hs1具有如下關(guān)系：a>0.5hs1，優(yōu)選a>0.2hs1。在此，間距a也可以完全變?yōu)?，即發(fā)射平面彼此平等。

優(yōu)選在第一天線的偶極發(fā)射器和第二天線的發(fā)射器具有相同的諧振頻率范圍和/或相同地構(gòu)建時(shí)，才使用這樣的對(duì)發(fā)射平面的朝向彼此的運(yùn)動(dòng)。此外優(yōu)選地，在第一天線的偶極發(fā)射器和第二天線的發(fā)射器共同一起連接成一個(gè)或多個(gè)陣列天線時(shí)，使用這樣的設(shè)計(jì)方案。尤其是，由此可以使通過(guò)第一天線的偶極發(fā)射器和第二天線的發(fā)射器形成的陣列天線的單發(fā)射器的發(fā)射平面對(duì)齊。

在本發(fā)明的第三變型方案(其可與第一變型方案和/或第二變型方案組合)中，第一天線的偶極發(fā)射器設(shè)置在第一平面中，而第二天線具有金屬結(jié)構(gòu)，所述金屬結(jié)構(gòu)設(shè)置在第一平面之上的第二平面中。在此設(shè)計(jì)為，第一介電體至少伸到第二天線的金屬結(jié)構(gòu)的第二平面和/或第一天線的偶極發(fā)射器的發(fā)射平面至少提升到第二平面上。通過(guò)使用介電體由此防止了：第二天線的金屬結(jié)構(gòu)以與在現(xiàn)有技術(shù)中常常碰到的方式影響第一天線的偶極發(fā)射器的發(fā)射特征。

尤其是，在第一天線的偶極發(fā)射器在共同的反射器之上的高度hs1小于第二天線的發(fā)射器在共同的反射器之上的高度hs2時(shí)，使用這樣的設(shè)計(jì)方案。

此外尤其是，當(dāng)?shù)谝惶炀€的偶極發(fā)射器的最低諧振頻率范圍的中頻高于第二天線的發(fā)射器的最低諧振頻率范圍的中頻時(shí)或當(dāng)相較于第二天線使用第一天線來(lái)在更高的頻帶中進(jìn)行發(fā)射時(shí)，可以使用這樣的設(shè)計(jì)方案。在此情況下，第二天線的發(fā)射器通常大于第一天線的偶極發(fā)射器，并且因此突出于第一天線的偶極發(fā)射器。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明借助第一介電體的使用使第一天線的偶極發(fā)射器的發(fā)射平面移動(dòng)，可以極大地改善其發(fā)射功率，因?yàn)槠涫艿诙炀€的發(fā)射器影響極少。

在一個(gè)可能的設(shè)計(jì)方案中，第二天線的發(fā)射器構(gòu)建為偶極發(fā)射器，并且設(shè)置在第一天線的偶極發(fā)射器的平面之上的平面中。尤其是，第二天線的發(fā)射器在此可以具有插口，所述插口高于第一天線的偶極發(fā)射器的插口，使得第二天線的發(fā)射器的設(shè)置在該插口上的偶極部段設(shè)置在第一天線的發(fā)射器的偶極部段之上。在此情況下，第一介電體實(shí)施為，使得其至少伸至第二天線的偶極發(fā)射器的偶極部段并且優(yōu)選伸出于所述偶極部段。優(yōu)選在此情況下，第一天線和第二天線用于不同的頻帶和/或具有不同的諧振頻率范圍。

第二天線在此可以由多個(gè)偶極構(gòu)成，所述偶極設(shè)置成方形形狀和/或交叉形狀和/或t形形狀。

在可以與上文中所描述的實(shí)施形式組合的另一實(shí)施形式中，在第二天線的發(fā)射器的區(qū)域中可以設(shè)置第三發(fā)射器。優(yōu)選地，第三發(fā)射器具有相同的諧振頻率范圍和/或用于與第一天線的偶極發(fā)射器相同的頻帶?？商孢x地或附加地，第一天線的偶極發(fā)射器和第二天線的發(fā)射器可以具有不同的諧振頻率范圍和/或用于不同的頻帶。

通過(guò)在第二天線的發(fā)射器的區(qū)域中設(shè)置第三發(fā)射器，這些發(fā)射器通常不能具有與第一天線的偶極發(fā)射器相同的平面。尤其是，第三發(fā)射器在此設(shè)置在第二天線的發(fā)射器上并且由此設(shè)置在與第一天線的偶極發(fā)射器不同的平面中。此外可替選地或附加地，第一天線的偶極發(fā)射器設(shè)置在第二天線的發(fā)射器之間。

在這樣的設(shè)計(jì)方案中，第一介電體具有雙重功能。一方面，其改善了第一天線的發(fā)射可能性，因?yàn)榈诙炀€的發(fā)射器由于第一天線的偶極發(fā)射器的發(fā)射平面的移動(dòng)對(duì)其發(fā)射阻礙較少。此外，通過(guò)第一介電體，使第一天線的偶極發(fā)射器的發(fā)射平面接近第三發(fā)射器的發(fā)射平面。

在一個(gè)可能的實(shí)施形式中，第二天線的輻射器可以具有發(fā)射器元件，所述發(fā)射器元件平行于和/或垂直于和/或傾斜于發(fā)射方向地延伸。在此，第三發(fā)射器可以設(shè)置在平行于和/或垂直于和/或傾斜于發(fā)射方向延伸的發(fā)射器元件之內(nèi)。可替選地或附加地，第三發(fā)射器可以是雙極化的發(fā)射器。

第一天線的偶極發(fā)射器和第三發(fā)射器可以相同地構(gòu)建。

尤其是，當(dāng)?shù)谝惶炀€的偶極發(fā)射器和第三發(fā)射器一起連接成陣列天線和/或可一起連接成陣列天線時(shí)，可以使用最后所描述的移動(dòng)無(wú)線電天線裝置的實(shí)施形式。尤其是，第一天線的偶極發(fā)射器和第三發(fā)射器在此經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)移相器組合成一個(gè)或多個(gè)陣列天線。

根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)無(wú)線電天線裝置優(yōu)選包括至少一列或行的天線，其中在該列或該行中的第一天線和第二天線交替地設(shè)置，和/或其中第二天線設(shè)置在由第一天線構(gòu)成的兩個(gè)列或行之間。尤其是，陣列天線在此可以具有多個(gè)列和行，其中第一天線和第二天線在多個(gè)列和行中分別交替地設(shè)置，和/或其中第二天線設(shè)置在由第一天線構(gòu)成的多個(gè)列和行之間。

該移動(dòng)無(wú)線電天線裝置還可以具有殼體，在該殼體之內(nèi)設(shè)置有第一天線和第二天線。此外，該移動(dòng)無(wú)線電天線裝置優(yōu)選具有端口，該移動(dòng)無(wú)線電天線裝置可以經(jīng)由所述關(guān)口與移動(dòng)無(wú)線電基站連接。此外，在該殼體中可以設(shè)置移相器，該移動(dòng)無(wú)線電天線裝置經(jīng)由移相器一起連接成陣列天線。

在根據(jù)本發(fā)明的第二方面的移動(dòng)無(wú)線電天線裝置中，優(yōu)選地使用移動(dòng)無(wú)線電天線用作第一天線，如根據(jù)本發(fā)明的第一方面所詳細(xì)描述的那樣。

這尤其是涉及第一天線的第一介電體的設(shè)計(jì)方案和/或尺寸，其優(yōu)選如上文中關(guān)于第一方面所描述的那樣進(jìn)行。

在此盡管原則上，第二天線可以根據(jù)本發(fā)明的第一方面來(lái)構(gòu)建。但優(yōu)選地，第二天線不具有介電體并且因此并不根據(jù)本發(fā)明的第一方面構(gòu)建。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)在參照實(shí)施例以及附圖詳細(xì)地示出了本發(fā)明。在附圖中示出：

圖1：根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)無(wú)線電天線的第一實(shí)施例；

圖2：在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的移動(dòng)無(wú)線電天線與根據(jù)圖1的第一實(shí)施例的移動(dòng)無(wú)線電天線之間的比較視圖；

圖3：在圖1所示的實(shí)施例中在2.6ghz的發(fā)射頻率處的電場(chǎng)分布；

圖4：在圖1中所示的本發(fā)明的實(shí)施例，其中繪出了介電體的最大厚度d和高度h；

圖5：具有不同高度的介電體的根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)無(wú)線電天線的四個(gè)實(shí)施例；

圖6：兩個(gè)圖表，所述圖表示出了與頻率有關(guān)的s參數(shù)和與圖5中所示的四個(gè)實(shí)施例的發(fā)射角度有關(guān)的天線增益

圖7：四個(gè)圖表，所述圖表示，出了介電體高度h為200nm的圖5中所示的最后的實(shí)施例的電場(chǎng)分布，更確切地說(shuō)在2.6ghz的發(fā)射頻率處針對(duì)第一端口和第二端口分開(kāi)示出；

圖8：由圖1中示出的四個(gè)實(shí)施例中的第一和最后的實(shí)施例，帶有在2.6ghz的發(fā)射頻率處的天線增益的兩個(gè)視圖；

圖9：公式和圖表，其示出了中頻的波導(dǎo)的棒形區(qū)域和透鏡區(qū)域的最大厚度與相對(duì)介電常數(shù)的關(guān)系；

圖10：根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的移動(dòng)無(wú)線電天線和根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)無(wú)線電天線的兩個(gè)實(shí)施例，以及示出介電常數(shù)和各個(gè)端口的增益的圖表；

圖11：描述用于圖10所示的移動(dòng)無(wú)線電天線的天線圖的寬度的圖表；

圖12：根據(jù)本發(fā)明的具有金屬元件和/或金屬的涂層的移動(dòng)無(wú)線電天線的另一實(shí)施例；

圖13：根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的移動(dòng)無(wú)線電天線和根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)無(wú)線電天線的三個(gè)實(shí)施例，所述移動(dòng)無(wú)線電天線的介電體在透鏡區(qū)域的構(gòu)造方面不同；

圖14a：描述用于圖13所示的移動(dòng)無(wú)線電天線的在2.6ghz的頻率處的遠(yuǎn)場(chǎng)有用極化的圖表；

圖14b：描述了用于圖13所示的移動(dòng)無(wú)線電天線的在2.6ghz的頻率處的遠(yuǎn)場(chǎng)交叉極化的圖表；

圖15：根據(jù)本發(fā)明的天線裝置的第一實(shí)施例；

圖16：圖15所示的根據(jù)本發(fā)明的具有兩個(gè)對(duì)比天線裝置的天線裝置的第一實(shí)施例和圖表，該圖表描述了與頻率有關(guān)的天線裝置的增益；

圖17：兩個(gè)圖表，所述圖表描述了圖16中所示的天線裝置的定向性，其中描述了與頻率有關(guān)的在3db處的寬度；

圖18：根據(jù)本發(fā)明的天線裝置的第二實(shí)施例；

圖19：圖18所示的第二實(shí)施例的立體視圖；

圖20：根據(jù)本發(fā)明的天線裝置的第三實(shí)施例；以及

圖21：圖20所示的天線裝置的第三實(shí)施例的立體視圖。

具體實(shí)施方式

圖1至圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)無(wú)線電天線的第一實(shí)施例。優(yōu)選地，在此涉及移動(dòng)無(wú)線電天線，該移動(dòng)無(wú)線電天線可以經(jīng)由信號(hào)線路與移動(dòng)無(wú)線電基站連接，以便接收和/或發(fā)射移動(dòng)無(wú)線電信號(hào)。

移動(dòng)無(wú)線電天線的實(shí)施例由偶極發(fā)射器1構(gòu)成，在該偶極發(fā)射器上設(shè)置有介電體2。偶極發(fā)射器1具有插口3，該插口承載偶極部段4。偶極部段4在垂直于移動(dòng)無(wú)線電天線的主發(fā)射方向的平面中延伸。而插口沿著主發(fā)射方向延伸。

偶極發(fā)射器1設(shè)置在反射器10上，該反射器板形地構(gòu)成并且在垂直于主發(fā)射方向的平面中延伸并且由此平行于偶極部段4的平面延伸。通過(guò)插口3，偶極部段4被保持在高于反射器10的高度hs中。

在該實(shí)施例中，偶極發(fā)射器1是雙極化的偶極發(fā)射器。第一極化通過(guò)由兩個(gè)對(duì)置的偶極部段4形成的第一偶極形成，第二極化通過(guò)另外兩個(gè)同樣對(duì)置的偶極部段4形成。這兩個(gè)極化正交地并且交叉疊置。在該實(shí)施例中，偶極發(fā)射器實(shí)施為偶極方形件，在該偶極方形件中這四個(gè)偶極部段圍繞共同的軸線設(shè)置并且占據(jù)方形件的四個(gè)扇區(qū)。

偶極發(fā)射器的這兩個(gè)極化在該實(shí)施例中彼此獨(dú)立地用于發(fā)射和/或接收移動(dòng)無(wú)線電信號(hào)，并且為此具有獨(dú)立的端口12和13。

在偶極發(fā)射器1上根據(jù)本發(fā)明設(shè)置介電體2。該介電體2具有下側(cè)，該介電體利用下側(cè)設(shè)置在通過(guò)偶極發(fā)射器1的偶極部段4形成的平面上。節(jié)點(diǎn)體的下側(cè)可以包括機(jī)械固定區(qū)域，用于與偶極固定。該機(jī)械固定區(qū)域例如可以作為凸部和/或凹槽伸入偶極的區(qū)域中。介電體的下側(cè)優(yōu)選至少除了機(jī)械固定區(qū)域之外是平的，和/或平行于偶極部段4的平面或垂直于天線的主發(fā)射方向的平面地延伸。

優(yōu)選地，介電體的下側(cè)直接放置到偶極部段4上，或僅通過(guò)窄的空氣間隙(優(yōu)選最大2mm并且優(yōu)選最大1mm的空氣間隙)與偶極部段分開(kāi)。

在圖1所示的實(shí)施例中，介電體由棒形區(qū)域8和透鏡區(qū)域9構(gòu)成。在棒形區(qū)域8中，介電體具有在主發(fā)射方向上保持不變的橫截面，其中該橫截面是在垂直于主發(fā)射方向的平面中的橫截面。而在沿發(fā)射方向設(shè)置在棒形區(qū)域8的與偶極發(fā)射器背離的側(cè)上的透鏡區(qū)域9中，介電體具有沿主發(fā)射方向改變的橫截面。

在該實(shí)施例中，介電體具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性。介電體的對(duì)稱軸線平行于偶極發(fā)射器1的主發(fā)射方向伸展并且與偶極發(fā)射器1的對(duì)稱軸線重合。

在棒形區(qū)域8中，介電體實(shí)施為實(shí)心圓柱體。透鏡區(qū)域9在該實(shí)施例中實(shí)施為反圓錐形。但對(duì)于透鏡區(qū)域而言，如在下文中還要闡述的那樣，也可以考慮其他形狀。此外，也可以完全省去透鏡區(qū)域9，使得整個(gè)介電體構(gòu)成為介電棒。

根據(jù)本發(fā)明的介電體用于使偶極發(fā)射器的發(fā)射平面6沿著主發(fā)射方向移動(dòng)，使得由偶極發(fā)射器1和介電體2形成的天線的發(fā)射平面7設(shè)置在偶極發(fā)射器1本身的發(fā)射平面6之上。發(fā)射平面的移動(dòng)能夠如下文還要詳細(xì)描述的那樣實(shí)現(xiàn)許多應(yīng)用，尤其是在根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)無(wú)線電天線與其他天線組合成天線裝置的情況下。

在該實(shí)施例中，天線還具有子反射器框架11，子反射器框架設(shè)置在板形的主反射器10上并且包圍天線。子反射器框架實(shí)現(xiàn)定向性的改善。

根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射平面的移動(dòng)通過(guò)圖3中所示的電場(chǎng)圖覆蓋。如可從這些圖表中看到的那樣，通過(guò)放置到天線上的介電體，最強(qiáng)的電場(chǎng)分布的區(qū)域由此從偶極發(fā)射器1的偶極部段的平面沿著發(fā)射方向移動(dòng)到發(fā)射平面中，更確切地說(shuō)，至少移動(dòng)了介電體2的棒形區(qū)域8的高度。

在圖4中再次示意性地繪出了介電體的尺寸。尤其是，在此繪出了介電體2的最大厚度d即其在垂直于主發(fā)射方向的平面中的延伸以及介電體的高度h即在發(fā)射方向上的最大延伸。

根據(jù)本發(fā)明，使用如下介電體，其中高度h為最大厚度d的至少30％。優(yōu)選地，高度h為最大厚度d的至少50％，還優(yōu)選的是，高度h為最大厚度d的至少70％。由此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了發(fā)射平面的相應(yīng)移動(dòng)。

可替選地或附加地，棒形區(qū)域8的高度即棒形區(qū)域在主延伸方向上的延伸為最大厚度d的至少20％，優(yōu)選為最大厚度d的至少30％，還優(yōu)選的是，為最大厚度d的至少40％。

介電體或介電體的棒形區(qū)域的高度h至少在原理上不受限。圖5在此示出了四個(gè)不同的實(shí)施例，所述實(shí)施例在介電體的高度h方面不同。在所有實(shí)施例中，介電體具有50mm的直徑d。高度h在這四個(gè)實(shí)施例中為50mm、75mm、100mm或200mm。在這四個(gè)實(shí)施例中，曾使用如下介電體，在該實(shí)施例中僅由棒形區(qū)域構(gòu)成并且沒(méi)有透鏡區(qū)域。

圖7在上部圖表中示出了在1.7ghz至2.7ghz的頻率范圍中與頻率有關(guān)的在極化中的s參數(shù)。在此，清楚的是，s參數(shù)的變化曲線與高度h有關(guān)。此外，高度h也對(duì)諧振頻率范圍的位置有影響，其中較大的高度一般來(lái)說(shuō)擴(kuò)寬諧振頻率范圍。

圖6中下部的圖表示出了針對(duì)介電體的不同高度的遠(yuǎn)場(chǎng)圖。介電體越長(zhǎng)，則在主發(fā)射方向上的定向性就越高，即在phi＝0度時(shí)，并且在遠(yuǎn)場(chǎng)圖中形成的最小值和最大值就越多。

局部最小值/最大值的數(shù)量上升歸因于電磁場(chǎng)的相長(zhǎng)和/或相消的疊加。在此，可以得到：局部最小值和最大值通過(guò)沿著介電體的軸線的不同的發(fā)射點(diǎn)而產(chǎn)生，即能量的一部分沿著該本體(發(fā)射模式)和能量的一部分又被傳導(dǎo)(限制模式)。

圖7示出了針對(duì)高度為50mm和200mm的介電體在2.6ghz的頻率的電場(chǎng)(單位v/m)。在這兩種本體高度的情況下，電場(chǎng)完全穿透介電體。此外，電場(chǎng)在高度h為200mm的本體的情況下沿著z軸即沿著主發(fā)射方向周期重復(fù)。這闡明了輻射的相中心沿著z軸并且由此沿著主發(fā)射方向的移動(dòng)和波導(dǎo)函數(shù)。

圖7示出了天線端口1的電場(chǎng)并且由此示出了極化1，以及天線端口2的電場(chǎng)并且由此在極化2中。這兩個(gè)場(chǎng)彼此正交，由此實(shí)現(xiàn)在這兩個(gè)天線端口之間的絕緣或脫耦。

圖7一方面示出了當(dāng)介電體要作為波導(dǎo)工作時(shí)介電體的高度h不允許超過(guò)一定的最小高度。

同時(shí)，也闡述了隨著長(zhǎng)度增加而出現(xiàn)的旁瓣。這可以通過(guò)場(chǎng)不完全傳導(dǎo)穿過(guò)介電體并且在相應(yīng)的場(chǎng)最大值處的部分輻射予以解釋。

在圖8中再次三維地示出了針對(duì)介電體的50mm的高度和200mm的高度在2.6ghz時(shí)極化中的天線增益。如可清楚地看到的那樣，主瓣的定向性由于介電體延伸而明顯增大，然而出現(xiàn)旁瓣。

在將介電體視為棒形發(fā)射器時(shí)，得到根據(jù)本發(fā)明的所要保護(hù)的在介電體的高度h與介電體的厚度d之間的關(guān)系。圖9在此示出了這樣的棒形發(fā)射器與諧振頻率范圍的中頻的波長(zhǎng)和在棒形發(fā)射器的情況下有效相對(duì)介電常數(shù)的相關(guān)性。

在左側(cè)描述了棒形區(qū)域的直徑dmax,leiter和由此介電體的最大厚度以及在透鏡區(qū)域的最薄部位處的直徑dmin,spitze的公式。在右側(cè)再次在圖表中以圖形方式示出了該相關(guān)性。介電體的最大厚度因此不能任意地選擇，而是必須根據(jù)波長(zhǎng)和相對(duì)介電常數(shù)來(lái)選擇。

對(duì)于本發(fā)明的此目的，在此選擇介電體在如下區(qū)域中的最大厚度d，尤其是棒形區(qū)域的最大厚度：

優(yōu)選

針對(duì)高度h，波長(zhǎng)和相對(duì)介電常數(shù)的類似相關(guān)性至少作為下限。

優(yōu)選

由此也得到所要保護(hù)的在介電體的高度h與最大厚度d之間的關(guān)系。

介電體的最大厚度d對(duì)波導(dǎo)特性以及由此對(duì)由偶極和介電體形成的天線的發(fā)射特性的影響現(xiàn)在再次參照?qǐng)D10和11予以詳細(xì)描述。在圖10的上部分再次一方面示出了在沒(méi)有介電體(000)的比較例以及分別具有不同大小的介電體的兩個(gè)實(shí)例001和002。

在該實(shí)施例中，反射器分別具有144mm的長(zhǎng)度和寬度，子反射器具有97mm的長(zhǎng)度和寬度和21mm的高度。所使用的偶極發(fā)射器在所有實(shí)施方式中都為相同的發(fā)射器，其中諧振頻率范圍在1.7ghz到2.7ghz之間。

在實(shí)例001中，介電體具有在本發(fā)明的意義下的90mm的直徑和由此最大厚度d以及90mm的高度，在實(shí)例002中介電體具有在本發(fā)明的意義下的50mm的直徑和由此最大厚度d以及50mm的高度。所使用的材料的相對(duì)介電常數(shù)分別為2.8。

在圖10的圖表中示出了針對(duì)三個(gè)天線的與頻率有關(guān)的增益和定向性。該圖表示出了在使用介電體時(shí)定向性和增益的改善。該效果在實(shí)例002即具有較小直徑d的介電體對(duì)較高頻率相較于對(duì)較低頻率表現(xiàn)明顯更強(qiáng)。

此外，具有較小直徑d的介電體的使用也引起諧振頻率范圍改變。對(duì)于較大介電體而言在1.8到2.7之間的總頻率范圍可用，而較小的介電體在實(shí)例002中將可用的范圍限制到2.1到2.7之間的頻率。對(duì)于較低的頻率而言，較小的介電體由于其小直徑因而明顯不再作為波導(dǎo)工作。但對(duì)此未包含圖表。

圖11中的圖表現(xiàn)在示出了針對(duì)這三個(gè)實(shí)例的在10db或3db時(shí)的孔徑角。這里還又示出了在使用根據(jù)本發(fā)明的介電體時(shí)的較小的孔徑角。

介電體優(yōu)選具有大約2的有效相對(duì)介電常數(shù)、還優(yōu)選地具有大約2.5的有效相對(duì)介電常數(shù)。

這例如可以通過(guò)由具有相應(yīng)的相對(duì)介電常數(shù)的實(shí)心材料制造介電體來(lái)實(shí)現(xiàn)。替代于此，該本體也可以由具有例如6的較高的相對(duì)介電常數(shù)的材料制造，并且具有空氣孔，空氣孔又減小了介電體的有效相對(duì)介電常數(shù)。代替于此，也可以使用具有低相對(duì)介電常數(shù)的材料，具有高相對(duì)介電常數(shù)的顆粒被注入到該材料中。示例性地，在此具有30的相對(duì)介電常數(shù)的顆?？梢员灰氲骄哂?的相對(duì)介電常數(shù)的基質(zhì)材料中。

有效相對(duì)介電常數(shù)在此在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中在介電體的延伸部上是恒定的。

然而，為了影響發(fā)射特性也可以使用具有相對(duì)介電常數(shù)的梯度的材料。

此外，為了影響發(fā)射特性可考慮如下匹配：

在圖12中繪出了偶極或偶極部段4在發(fā)射器10之上的高度hs。眾所知周地，反射器在此具有對(duì)于如下頻率的最高聚束作用(bündelwirkung)，對(duì)于所述頻率的波長(zhǎng)λ滿足關(guān)系hs＝λ/4。

此外，介電體的波束功率如上所示的那樣與介電體的最大厚度d或直徑有關(guān)。根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)在可以將在偶極與反射器之間的間距hs設(shè)計(jì)得對(duì)于低頻率而言最優(yōu)，而介電體圓柱體的最大厚度d或直徑設(shè)計(jì)得對(duì)于高頻率最優(yōu)。

天線的發(fā)射特性還可以通過(guò)在介電體的區(qū)域中使用金屬和/或?qū)щ姷膶?duì)象來(lái)影響。這樣，例如一個(gè)或多個(gè)金屬片或板14可以安置在介電體中或安置在介電體上。尤其是，在此垂直于主發(fā)射方向的金屬片可以集成到介電體中或安置在其下側(cè)上?？商孢x地或附加地，可考慮的是，介電體的表面配備有表面金屬化部15。優(yōu)選地，表面金屬化部15在此僅設(shè)置在介電體的外環(huán)周上。通過(guò)這樣的金屬的和/或?qū)щ姷脑部梢杂绊懱炀€的定向性。優(yōu)選地，電的和導(dǎo)電的元件在此設(shè)計(jì)為，其聚束作用對(duì)于其他頻率范圍相較于在偶極與反射器之間的間距hs的聚束作用和/或介電體的聚束作用最優(yōu)。

透鏡區(qū)域的影響借助圖13和圖14在此予以詳細(xì)探究。在圖13中示出了四個(gè)實(shí)施例000至003。在實(shí)施例000中在此涉及沒(méi)有介電體的對(duì)比例。實(shí)施例001具有實(shí)施為反圓柱體的透鏡區(qū)域，實(shí)施例002具有實(shí)施為圓錐體的透鏡區(qū)域，以及實(shí)施例003不帶透鏡區(qū)域地實(shí)施。

圖14a示出了用于有用極化的天線的遠(yuǎn)場(chǎng)圖，圖14b示出了交叉極化的天線的遠(yuǎn)場(chǎng)圖。在此可看到的是，如已在上文中所示的那樣，通過(guò)使用介電體可以提高在發(fā)射方向上的定向性和增益。然而，實(shí)例001和002的不同的透鏡形狀始終對(duì)圖表完全沒(méi)有影響。實(shí)例003的圖表的略微不同的設(shè)計(jì)方案適當(dāng)?shù)赝ㄟ^(guò)介電體的較大有效高度h和上文已討論的對(duì)在較大的高的情況下對(duì)旁瓣(nebenmaxima)的放大來(lái)予以解釋。

根據(jù)本發(fā)明的對(duì)發(fā)射平面的改變尤其在具有高單發(fā)射器密度的陣列天線裝置中可以用于改變遠(yuǎn)場(chǎng)特征。尤其是，根據(jù)本發(fā)明的介電體在此只使用在天線的一部分中，使得其發(fā)射平面被移動(dòng)到如下高度，該高度優(yōu)選與其余發(fā)射器的發(fā)射平面有關(guān)。

圖15示出了根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)無(wú)線電天線裝置的第一實(shí)施例，該移動(dòng)無(wú)線電天線裝置具有：第一組的第一天線21，所述第一天線構(gòu)成為根據(jù)本發(fā)明的天線并且由具有介電體23的偶極發(fā)射器構(gòu)成；和第二子組的第二天線22，所述第二天線沒(méi)有介電體。在該實(shí)施例中，第一天線21和第二天線22的偶極發(fā)射器相同地實(shí)施。通過(guò)在第一天線21中使用介電體23，所述天線的發(fā)射平面相對(duì)于第二天線移動(dòng)。

第一天線和第二天線的偶極發(fā)射器設(shè)置在共同的反射器10上并且因此在沒(méi)有介電體23的情況下具有相同的發(fā)射平面。各個(gè)發(fā)射器的孔徑或發(fā)射平面的移動(dòng)因此減小了各個(gè)天線的相互耦合。由此，可以改善近場(chǎng)耦合并且由此改善遠(yuǎn)場(chǎng)值如天線的孔徑角和定向性。

在該實(shí)施例中，天線裝置具有多個(gè)行24、24’和多個(gè)列25、25’、25’’。帶有介電體23的第一點(diǎn)天21和不帶這樣的介電體的第二天線22在此不僅在行上而且在列上分別交替。

圖16作為對(duì)比例v000示出了天線裝置，在該天線裝置中所有天線不帶介電體地實(shí)施并且作為對(duì)比例v001示出了如下設(shè)計(jì)方案，在該設(shè)計(jì)方案中所有天線都具有介電體。圖15中所示的根據(jù)本發(fā)明的天線裝置的實(shí)施例作為實(shí)例v002示出。

在圖16的下部分示出了與頻率有關(guān)的各個(gè)實(shí)例的增益和定向性。在圖17中示出了在10db和3db時(shí)的遠(yuǎn)場(chǎng)圖的寬度。如可從兩個(gè)圖表中看到的那樣，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例不僅至少在主瓣的區(qū)域中具有最好的定向性而且在主瓣的區(qū)域中具有最好的增益。

在圖15所示的實(shí)施例中，第一天線和第二天線可以一起構(gòu)成為陣列天線。尤其是在一行或一列的天線可以經(jīng)由移相器與共同的端口連接，或因?yàn)槠渖婕半p極化的天線而與兩個(gè)共同的端口連接。在該情況下優(yōu)選在這樣的陣列天線的第一天線和第二天線之間進(jìn)行相位比較，以便補(bǔ)償在該陣列天線之內(nèi)介電體對(duì)相位的影響。

但可替選地，第一天線也可以形成在一個(gè)或多個(gè)陣列天線之下，而第二天線分別形成在一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的陣列天線之下。在此情況下，優(yōu)選在一列或一行之內(nèi)的第一天線經(jīng)由移相器與一個(gè)或多個(gè)共同的端口連接，而在一列或一行之內(nèi)的第二天線經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)移相器與一個(gè)或多個(gè)端口連接。

在另一實(shí)施例中，各個(gè)天線也可以分別具有單獨(dú)的端口，以便例如能夠針對(duì)波束形成或波束賦形應(yīng)用靈活地連接在一起或可以單獨(dú)地運(yùn)行。優(yōu)選地，在此情況下天線裝置是有源天線裝置，在有源天線裝置中每個(gè)單天線配設(shè)有單獨(dú)的放大器。

但，根據(jù)本發(fā)明的天線裝置也可以是不帶放大器的無(wú)源天線。

在圖15所示的根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)無(wú)線電裝置的實(shí)施例中，使用雙極化的偶極發(fā)射器作為發(fā)射器。尤其是，該發(fā)射器在此如已在上文中關(guān)于圖1所示的實(shí)施例所詳細(xì)闡述的那樣來(lái)實(shí)施。第一天線和第二天線在該實(shí)施例中唯一的區(qū)別在于，將根據(jù)本發(fā)明的介電體使用在第一天線中，而偶極發(fā)射器相同地實(shí)施。優(yōu)選地，介電體在此可以如上文中已描述的那樣來(lái)實(shí)施。

在圖18中示出了根據(jù)本發(fā)明的天線裝置的第二實(shí)施例。

在圖18的上部分中首先示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的天線。其具有第一天線31和第二天線32。第一天線用于在較高頻帶中進(jìn)行發(fā)射和/或接收，而天線用于在較低頻帶中進(jìn)行發(fā)射和/或接收。第一天線和第二天線在此分別是偶極發(fā)射器。由于第二天線的偶極發(fā)射器針對(duì)較低的頻率設(shè)計(jì)，所以這些偶極發(fā)射器距共同的反射器10與第一天線的偶極發(fā)射器相比具有較大的間距。由此，第一天線31的發(fā)射平面6在第二天線的偶極部段的平面34之下。這在現(xiàn)有技術(shù)中導(dǎo)致第一天線的發(fā)射功率受到極大影響。

該效應(yīng)根據(jù)本發(fā)明通過(guò)如下方式得以防止：在其他方面相同構(gòu)建的情況下在第一天線31上設(shè)置介電體33，該介電體將第一天線31的發(fā)射平面從其偶極發(fā)射器的發(fā)射平面6提升到第二天線32的偶極部段的平面34之上。由此，第一天線31的發(fā)射特征不再受第二天線的存在負(fù)面影響。移動(dòng)v和同義地介電體33的高度h在該實(shí)施例中由此大于第一天線31的偶極發(fā)射器的發(fā)射平面6與第二天線的偶極發(fā)射器的發(fā)射平面34之間的間距k。

在圖18所示的實(shí)施例中，第一天線的偶極發(fā)射器又是雙極化的偶極發(fā)射器。尤其是，偶極發(fā)射器在此如已在上文中關(guān)于圖1所示的實(shí)施例所詳細(xì)闡述的那樣來(lái)實(shí)施。

而第二天線32的偶極構(gòu)建為vh極，即使用彼此間隔開(kāi)的偶極32，其分別相對(duì)彼此正交地極化。這經(jīng)由180°混合耦合器一起連接成x極。

第二天線在此例如可以用作用于在698mhz到960mhz之間的移動(dòng)無(wú)線電頻帶的低頻帶天線，第一天線用作為用于1710mhz與2690mhz之間的頻率范圍的高頻帶天線。

如在圖19(該圖19在此以立體視圖描述了圖18所示的實(shí)施例)中所示，第一天線在此設(shè)置成四列，每列各兩個(gè)天線，其中第二天線設(shè)置在這樣形成的行之間。

第二天線32的偶極也可以設(shè)置成方形，其中每個(gè)第一天線32都在這樣的方形之間。此外，在由第二天線32構(gòu)成的這樣的方形之間還可以設(shè)置第一天線31?？商孢x地或附加地，第二天線32頁(yè)可以以交叉形式設(shè)置。

在圖20和圖21中示出了根據(jù)本發(fā)明的天線裝置的第三實(shí)施例。在圖20的上部中，又示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的天線，而在下部中示出了本發(fā)明的配備介電體的實(shí)施例。

根據(jù)本發(fā)明的天線裝置具有天線41，第二天線42和第三天線43。第一天線41和第三天線43用于在相同的頻帶中進(jìn)行發(fā)射，而第二天線42用于在較低的頻帶中進(jìn)行發(fā)射。

在此，第三天線43設(shè)置在第二天線42的區(qū)域中，并且在發(fā)射方向上相對(duì)于第一天線41向上錯(cuò)移。第二天線42還具有金屬元件，所述金屬元件伸入在第一體現(xiàn)41的偶極發(fā)射器的發(fā)射平面之上的平面中。

在該實(shí)施例中，第二天線在此是具有相對(duì)于主發(fā)射方向傾斜伸展的側(cè)壁47和48的天線，在所述側(cè)壁之間形成狹縫49，所述狹縫作為狹縫發(fā)射器起作用。傾斜伸展的側(cè)壁47和48在此共同形成一種漏斗。在漏斗狀的天線之間設(shè)置有第一天線41的偶極發(fā)射器?？商孢x地，第二天線也可以由偶極發(fā)射器構(gòu)成，所述偶極發(fā)射器設(shè)置成方形。

在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的天線中，第一天線的輻射因此受第二天線42的在發(fā)射方向上設(shè)置在之上的金屬元件極大影響。此外，第一天線41的偶極發(fā)射器和第三天線43的偶極發(fā)射器具有不同的發(fā)射平面45和46。

兩個(gè)問(wèn)題根據(jù)本發(fā)明通過(guò)將介電體44使用在第一天線1的偶極發(fā)射器上來(lái)消除。介電體的高度h在此對(duì)應(yīng)于在第三天線的偶極發(fā)射器的發(fā)射平面46與第一天線的偶極發(fā)射器的發(fā)射平面45之間的間距。

這一方面引起第一天線和第三天線基本上具有相同的發(fā)射平面。此外，第一天線的發(fā)射平面被提升到第二天線的金屬元件的平面之上，而且其發(fā)射特性不再受到負(fù)面影響。

第一天線和第三天線的偶極發(fā)射器可以是雙極化的偶極發(fā)射器。尤其是，這兩個(gè)極化的偶極在此彼此交叉地設(shè)置。偶極發(fā)射器在此可以如關(guān)于圖1的實(shí)施例所詳細(xì)描述的那樣實(shí)施。

第一天線和第三天線的偶極發(fā)射器可以在構(gòu)造上相同地實(shí)施和/或具有相同的諧振頻率范圍。偶極發(fā)射器通常僅就其固定而言在插口區(qū)域中有略微不同。

優(yōu)選地，第一天線和第三天線用于在相同的頻帶中進(jìn)行發(fā)射和/或接收。第一天線和第三天線在此可以一起連接成一個(gè)或多個(gè)陣列天線，并且尤其經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)移相器與一個(gè)或多個(gè)共同的端口連接。

第二天線與第一天線和/或第三天線相比優(yōu)選用于在更低的頻帶中進(jìn)行發(fā)射和/或接收。優(yōu)選地，第二天線一起連接成一個(gè)或多個(gè)陣列天線，并且尤其可以經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)移相器與一個(gè)或多個(gè)端口連接。

第二天線42和第一天線41設(shè)置在共同的反射器10上。第三天線設(shè)置在第二天線之內(nèi)，并且優(yōu)選具有自己的反射器，該反射器同樣設(shè)置在第二天線42之內(nèi)。第一天線還可以具有框架狀的子反射器11。

與具體的設(shè)計(jì)方案無(wú)關(guān)地，在根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)無(wú)線電天線裝置中優(yōu)選使用如在上文中已關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的天線所詳細(xì)描述的那樣的天線作為第一天線。尤其是這適用于介電體的尺寸和/或設(shè)計(jì)方案。