Антенное устройство и способ
Изобретение относится к антенной технике. Антенна содержит по меньшей мере один элемент антенны, расположенный в выемке заземляющего проводника, причем стенка выемки расположена так, что выемка конусообразно расходится наружу от узкого основания внутри выемки к более широкой апертуре, а конфигурация стенки обеспечивает заземляющую плоскость для упомянутого по меньшей мере одного элемента антенны, и упомянутый по меньшей мере один элемент антенны содержит проводящую пластину, расположенную перпендикулярно апертуре выемки и стенке, и выполненную с возможностью обеспечения щели между краем упомянутого по меньшей мере одного элемента антенны и стенкой выемки. 14 з.п. ф-лы, 13 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ,К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Данное изобретение относится к телекоммуникационным антеннам и к конкретным конструкциям таких антенн и способам их обеспечения. В частности, изобретение относится к щелевым антеннам, таким, как антенна Вивальди, и щелевым антеннам других типов, а также к установке таких антенн.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Для телекоммуникаций предложено использовать щелевые антенны.
Одним примером щелевой антенны является антенна Вивальди. В антенне Вивальди щель может оканчиваться на одном конце круговым вырезом в проводнике, а этот вырез может иметь диаметр, который больше, чем ширина щели. Щель на другом ее конце в общем случае открыта и может иметь криволинейный конусообразный профиль, который конусообразно расширяется к этому открытому концу, а ширина этой щели может быть экспоненциальной функцией положения вдоль длины щели.
Сущность изобретения
Аспекты и примеры изобретения изложены в формуле изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Теперь, лишь в качестве примера и со ссылками на прилагаемые чертежи, будет приведено описание вариантов осуществления, при этом:
на фиг.1 показано схематическое изображение сечения, проведенного через антенну;
на фиг.2 показано схематическое изображение вида в плане антенны согласно фиг.1;
фиг.3 включает в себя ряд схематических сечений антенны, показанных на фиг.3-A, 3-B, 3-C и 3-D;
на фиг.4 показано схематическое изображение вида в плане антенны;
на фиг.5 показано схематическое изображение вида в плане антенны;
на фиг.6 показано схематическое изображение сечения, проведенного через антенну;
на фиг.7 показано схематическое изображение вида в плане антенны согласно фиг.6;
на фиг.8 иллюстрируется один способ подключения элементов антенны к многоканальному телекоммуникационному устройству;
на фиг.9A показано схематическое изображение сечения, проведенного через антенну;
на фиг.9B показано схематическое изображение сечения, проведенного через антенну;
на фиг.10 показано схематическое изображение вида в плане антенны;
на фиг.11 показано сечение антенны, изображенной на фиг.10;
на фиг.12 показана антенна; и
на фиг.13 показано изображение сечения, проведенного через антенну.
На чертежах одинаковые позиции обозначают одинаковые элементы.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Все чертежи фиг.1 - фиг.5 относятся к телекоммуникационным антеннам, содержащим элемент 12 щелевой антенны, расположенный в выемке. Стенка 16 выемки обеспечивает заземляющую плоскость для элемента 12 антенны. Элемент 12 антенны содержит плоский проводник, например, проводящий лист или проводящую пластину, при этом, по меньшей мере, часть края 6 этого проводника отстоит от стенки 16 выемки. Промежуток между краем 6 элемента 12 антенны и стенкой 16 выемки обеспечивает щель 14, возбуждение которой возможно путем приложения электрического сигнала таким образом, что элемент 12 антенны и стенка 16 выемки вместе поведут себя как щелевая антенна. Например, элемент 12 антенны может быть половиной щелевой антенны, а зеркальный эффект может заставлять элемент 12 антенны и зеркальный элемент антенны вести себя на заземляющей плоскости точно или приближенно как целая антенна. Форма и размер щели, а также частота возбуждения сигнала, с которой происходит возбуждение элемента антенны, могут определять диаграмму направленности. Эти параметры также могут определять конфигурацию электрического поля на протяжении щели, которая, в свою очередь, может определять возможную диаграмму направленности антенны в дальней зоне.
Элемент 12 антенны может представлять собой элемент 12 в виде половины антенны Вивальди. Например, край 6 элемента 12 антенны выемки может быть криволинейным и/или стенка 16 выемки может быть криволинейной, так что промежуток между краем 6 и стенка 16 выемки (например, ширина щели 14) будет представлять собой экспоненциальную функцию положения вдоль щели 14. В некоторых примерах, элемент 12 антенны может содержать сектор 18 «выреза» в виде части круга, расположенный вблизи закрытого конца 22 щели во внутреннем пространстве выемки. Понятно, что в контексте данного изобретения функция «выреза» заключается в предоставлении тракта с более высоким полным сопротивлением для сигналов в полосе рабочих частот антенны, а не в предоставлении проводящего тракта вблизи открытого конца щели, вследствие чего любая настроечная структура с функционально эквивалентным полным сопротивлением может выполнять эту функцию.
Во время работы, зеркальное изображение антенны - электрическое зеркальное изображение элемента 12 антенны - может быть обеспечено посредством отражения сигнала от стенки 16 выемки. Это зеркальное изображение антенны может вносить вклад в диаграмму направленности антенны; например, сигнал с антенны может содержать два вклада: волны, которые движутся непосредственно от элемента 12 антенны к рассматриваемой точке, и волны с антенны, которые достигают рассматриваемой точки после отражения от заземляющей плоскости, обеспечиваемой стенкой выемки. Ввиду отражения, эти вторые волны кажутся поступающими от второй антенны позади заземляющей плоскости - как будто видимый объект перед плоским зеркалом образует виртуальное изображение, кажущееся находящимся позади зеркала. Этот второй - мнимый - источник радиоволн можно назвать зеркально отражающим элементом антенны. В контексте данного изобретения будет ясно, что тангенциальное электрическое поле на (проводящей) поверхности выемки может в целом быть нулевым, а управлять отражением электромагнитных полей от этой поверхности можно посредством этого граничного условия.
Как отмечалось выше, элемент 12 антенны и соответствующий зеркально отражающий элемент антенны могут вместе вести себя как щелевая антенна. Щель 14 в общем случае направлена к апертуре выемки; например, закрытый конец 22 щели 14 может быть выполнен обращенным во внутреннее пространство выемки, а открытый конец 20 щели 14 может быть расположен вблизи апертуры выемки.
В выемке может быть расположено множество элементов 12 антенны, возбуждение которых возможно независимо друг от друга, чтобы обеспечить многочисленные каналы ввода и/или вывода; например, антенна может быть выполнена обеспечивающей по одному каналу ввода и/или вывода на элемент 12 антенны. Форму края 6 элементов антенны и/или форму стенки 16 выемки можно выбрать так, что это будет обуславливать форму диаграммы направленности, например - позволит регулировать угол возвышения центра интенсивности диаграммы направленности по отношению к антенне, например - максимум диаграммы направленности. По прочтении данного описания, специалист в данной области техники поймет, что эту диаграмму также можно изменять динамически или статически путем возбуждения разных элементов 12, 12ʹ антенны подходящими электрическими сигналами.
На фиг.1 показано сечение антенны, показанной в плене на фиг.2. Сечение согласно фиг.1 представляет собой вид вдоль линии 1-1, изображенной на фиг.2.
Телекоммуникационная антенна, изображенная на фиг.1 и на фиг.2, содержит четыре элемента 12, 12ʹ антенны, расположенных в выемке. Как изображено на виде в плане, показанном на фиг.2, элементы 12, 12ʹ антенны могут быть направлены друг от друга. Например, элементы 12, 12ʹ антенны могут быть ориентированы в разных азимутальных направлениях, например, они могут быть направлены в ориентациях, которые отличаются, по меньшей мере, на 90°, как изображено на фиг.2.
Выемка может иметь открытую апертуру 19 (например, периметр выемки) и наклонные стенки 16, которые конусообразно сходятся внутрь от апертуры к закрытому основанию 17, как изображено на фиг.1 и 2, выполнены обеспечивающими заземляющую плоскость для антенны; например, стенки 16 и основание 17 выемки могут быть обеспечены проводником, который может быть заземленным. У своей апертуры 19 выемка может быть шире своего основания; например, выемка может быть конусообразно расширяющейся от узкого (закрытого) основания 17 к более широкой - открытой - апертуре 19. Стенки выемки могут наклоняться вовнутрь от этой открытой апертуры. Вместе с тем, стенки выемки могут быть криволинейными, как показано на фиг.1, и могут иметь отрицательную кривизну.
Как показано на фиг.2, каждый элемент 12 антенны содержит плоский проводник, имеющий первую и вторую главные поверхности, которые могут быть перпендикулярны одной из стенок выемки, а также могут быть перпендикулярны апертуре выемки. Например, элементы антенны могут стоять вертикально в выемке, а края каждого элемента 12 антенны могут быть ориентированы так, что элемент 12 антенны будет направлен (например, радиально) изнутри выемки (например, около ее центра) к ее периферии.
Край 6 каждого элемента 12 антенны, являющийся ближайшим к стенке 16 выемки, отстоит от этой стенки 16 вдоль, по меньшей мере, части его длины. Как пояснялось выше, этот промежуток обеспечивает щель 14 между этим соседним краем 6 и стенкой 16. Возможно возбуждение щели 14 как антенны для передачи и приема сигналов путем возбуждения элементов 12, 12ʹ антенны электрическим сигналом. Зеркальный эффект, обеспечиваемый создающим электрическое зеркальное отражение элементом 12 в заземляющей плоскости, может обеспечить диаграмму направленности излучения, соответствующий диаграмме направленности, связанной с щелевой антенной.
В примере, иллюстрируемом на фиг.1, щель 14 каждого элемента 12 антенны закрыта на конце, ближайшем к центру выемки; например, конец края 6 антенны, ближайший к внутренней части (например, к центру) выемки, может быть связан по постоянному току со стенкой 16 выемки, например - может быть заземлен, например - посредством проводящей (например, проводящей по постоянному току) связи, например - с основанием 17 выемки. Этот закрытый конец 22 щели 14 также может содержать настраивающую импеданс структуру, такую, как «вырез» в крае 6 антенны, соседствующем со стенкой 16 выемки. Как пояснялось выше, эта структура может быть «вырезом» 18 в виде части круга и может быть расположена между заземлением по постоянному току на закрытом конце 22 щели 14 и открытым концом 20 щели 14 и может быть расположена вблизи (например, у) закрытого конца 22 щели 14.
Радиус этого сектора 18 в виде части круга может быть функцией различных желаемых характеристик антенны. Например, радиус сектора 18 в виде части круга может быть выбран на основе некоторой доминирующей или центральной частоты полосы частот связи антенны.
Другой конец щели 14 может быть открытым; например, щель 14 может быть конусообразно расширяющейся, так что край 6 элемента 12 антенны отделен от стенки 16 выемки зазором, который по направлению к внутреннему (закрытому) концу 22 щели 14 становится более узким, чем по направлению к открытому концу 20 щели 14, направленному к апертуре выемки. По меньшей мере, часть края 6 элемента 12 антенны может быть прямой; например, как изображено на фиг.1, край 6 элемента 12 антенны может быть прямым между сектором 18 в виде части круга и концом щели 14. Хотя это и не изображено на фиг.1, на краю 6 антенны или около него, например - отстоя на часть отрезка между сектором в виде части круга и открытым концом 20 щели 14, может быть подключен кабель для передачи сигналов. Это может обеспечить точку питания, от которой возможно возбуждение элемента антенны и/или от которой можно получать (например, принимать) сигнал от элемента антенны.
Сектор 18 в виде части круга может быть выполнен так, что для сигналов в полосе частот связи антенны полное сопротивление проводящего тракта от точки питания до закрытого конца 22 щели выше, например - значительно выше, чем у проводящего тракта до открытого конца 20 для этих сигналов. Проводящий материал элемента антенны может обеспечить проводящий по постоянному току тракт до заземления вокруг сектора 18 в виде части круга.
Там, где стенка 16 выемки криволинейна, как изображено на фиг.1, а элемент 12 края 6 антенны, соседствующий со стенкой 16, является прямым, кривизна стенки 16 вызывает расширение щели 14 между элементом 12 антенны и стенкой 16 к открытому концу 20 щели (например, к апертуре выемки). Это лишь один пример формы щели 14 между элементом 12 антенны и стенкой 16, и можно рассмотреть другие примеры.
На фиг.3 показан ряд примеров возможной формы элементов антенны и/или стенки выемки, посредством которых можно обеспечить эту щель 14. Каждое из изображений фиг.3-A, 3-B, 3-C и 3-D представляет собой возможные альтернативные сечения, проведенные через антенну, если смотреть в плане, как изображено на фиг.2, которые можно подготовить. Каждый из примеров, изображенных на фиг.3, демонстрирует антенны, где щель 14 между элементами антенны и стенкой 16 выемки расширяется к апертуре выемки. В зависимости от целевого применения антенны, можно использовать одну или несколько этих конфигураций; например, можно выбирать конфигурацию на основе желаемой формы диаграммы направленности в дальней зоне. Для конфигураций, изображенных на фиг.3-A, фиг.3-C и фиг.3-D, угол возвышения диаграммы может быть больше (например, более крутым ближе к небу при удалении от азимутальной плоскости), а для компоновки, изображенной на фиг.3-B, он может быть более пологим к азимуту. Это применимо и к диаграмме направленности антенны в дальней зоне. Теперь будет приведено более подробное пояснение каждого из этих примеров.
На фиг.3-A показана антенна, содержащая элементы антенны, края которых по соседству с выемкой являются прямыми, а наклон края 6 элементов антенны отличается от угла наклона стенки 16, с которой край 6 соседствует. В результате, промежуток между элементами 12 антенны и стенкой 16 конусообразно расширяется линейно, а открытый конец 20 щели 14 шире, чем ее закрытый конец 22 внутри выемки. Как изображено, элементы антенны, показанные на фиг.3-A, также могут содержать вырез в виде части круга вблизи внутреннего конца зазора между краем 6 антенны и стенкой 16 выемки, где элемент 12 антенны находится в проводящем контакте (например, связан по постоянному току) со стенкой 16. По меньшей мере, часть щели 14 не должна расширяться конусообразно; например, край 6 элемента 12 антенны и стенка 16 выемки могут быть параллельными друг другу вдоль, по меньшей мере, части длины края 6, и/или относительный угол между краем 6 элемента 12 антенны и стенкой 16 выемки может изменяться в одной или нескольких точках вдоль длины щели 14. Один такой пример изображен на фиг.3-B. Хотя это и не изображено, специалисту в данной области техники будет ясно, что элементы 12, 12ʹ антенны, показанные на фиг.3-A, 3-B, 3-C и 3-D, могут быть аналогичным образом связаны по постоянному току с выемкой, как говорилось выше применительно к фиг.1 и 2.
На фиг.3-B показана антенна, содержащая элементы антенны, каждый из которых имеет прямой край 6 между открытым концом 20 щели 14 и сектором 18 в виде части круга на закрытом конце 22 щели 14. Вблизи закрытого конца 22 щели 14, стенка 16 выемки параллельна с краем 6 антенны, а вблизи открытого конца 20 щели 14 угол наклона стенки 16 выемки изменяется (например, увеличивается), так что стенка 16 выемки отходит от края 6 элемента 12 антенны. Должно быть ясно, что в изображенном примере часть стенки 16 параллельна с краем 6 антенны, но эта параллельная часть стенки 16 также может быть выполнена отходящей от края 6 антенны вдоль щели 14; например, расхождение между краем 6 элемента 12 антенны и стенкой 16 выемки может увеличиваться в одной или нескольких точках вдоль длины щели 14, например - в двух точках. Кроме того, промежуток между краем 6 антенны и стенкой 16 выемки может быть ступенчатым, например, край 6 элемента 12 антенны и стенка 16 выемки могут быть параллельными, по меньшей мере, вдоль двух частей края 6 антенны, но промежуток между стенкой 16 и краем 6 элемента 12 антенны может быть разным в этих двух параллельных частях для обеспечения щели 14, имеющей ступенчатый профиль. Изменение промежутка и/или расхождения между краем 6 элемента 12 антенны и стенкой 16 выемки может быть обеспечено формой стенки 16 выемки или формой края 6 элементов антенны или комбинацией этих двух форм. Промежуток и/или расхождение между краем 6 элемента 12 антенны и стенкой 16 выемки можно выбрать приблизительно соответствующим экспоненциальной функции положения вдоль щели 14.
На фиг.3B показано, что угол наклона стенки выемки вблизи открытого конца щели является более пологим, чем вблизи закрытого конца щели. Это вызывает отход стенки 16 выемки от края одного элемента 12 антенны. Как отмечалось выше, расхождение между краем 6 элемента 12 антенны и стенкой 16 выемки может увеличиваться в одной или нескольких точках вдоль длины щели 14, например - в двух точках. Как изображено в сечении на фиг.3B, стенка может быть планарной (например, плоской) между этими точками. Стенка, показанная на фиг.3B, содержит первую планарную часть вблизи закрытого конца щели и вторую планарную часть между первой планарной частью и открытым концом щели. Вторая планарная часть отходит от края элемента антенны дальше, чем первая планарная часть. В результате, в примере, показанном на фиг.3B, расхождение между краем 6 элемента 12 антенны и стенкой 16 выемки увеличивается в одной точке вдоль длины щели. Вместе с тем, этих точек может быть больше, например, их может быть две или более. В таком случае стенка содержит третью планарную часть между второй планарной частью и открытым концом щели. Эта третья планарная часть может отходить от края элемента антенны дальше, чем вторая планарная часть.
На фиг.13 показан пример 12 антенны, стенки 16 и щели 14, о которых шла речь выше.
На фиг.3-C изображен пример антенны, в которой край 6 элемента 12 антенны между открытым концом 20 щели 14 и сектором 18 в виде части круга на закрытом конце 22 щели 14 является криволинейным. Стенки выемки могут быть прямыми; например, они могут иметь постоянный угол наклона. Вблизи закрытого конца 22 щели 14 - рядом с сектором 18 в виде части круга - край 6 элемента 12 антенны может весьма незначительно отходить от стенки 16 выемки, например, он может быть параллельным стенке 16 выемки; вместе с тем, край 6 элемента 12 антенны может быть криволинейным, как показано на фиг.3-C, так что край 6 элемента 12 антенны вблизи открытого конца 20 щели 14 (например, вблизи апертуры выемки) отходит от стенки 16 выемки дальше, чем вблизи закрытого конца 22 щели 14. Это увеличение расхождения может обеспечить промежуток между краем 6 элемента 12 антенны и стенкой 16 выемки, который увеличивается как экспоненциальная функция положения вдоль щели 14; например, край 6 элемента 12 антенны может следовать по экспоненциальной кривой. Также можно использовать криволинейные и прямые или частично прямые края других типов.
На фиг.3-D изображена возможная антенна, в которой стенка 16 выемки является прямой, например - имеет постоянный угол наклона, а угол края 6 антенны изменяется в одной или нескольких точках вдоль его длины. Вдоль первой части края 6, соседствующей с сектором 18 в виде части круга, вблизи закрытого конца 22 щели 14 расхождение между элементом 12 антенны и стенкой 16 выемки может быть очень малым, например, они могут быть параллельными. Дальше вдоль края 6 элемента 12 антенны, вблизи открытого конца 20 щели 14, угол края 6 элемента 12 антенны может изменяться для увеличения расхождения между краем 6 элемента 12 антенны и стенкой 16 выемки. Поэтому будет видно, что антенна может содержать щели, которые могут иметь один или несколько линейных спадов. Изменение промежутка между краем 6 элемента 12 антенны и стенкой 16 выемки может быть обеспечено посредством изменения угла наклона прямых частей стенки 16 выемки (как на фиг.3-B) или посредством изменения угла наклона края 6 элемента 12 антенны как на фиг.3-D или посредством комбинации обоих таких изменений. Кроме того, либо стенка 16 выемки (как на фиг.1), либо край 6 элемента 12 антенны (как изображено на фиг.3-C), либо они оба могут быть криволинейными. Эти разные геометрии также применимы к разным элементам антенны в одной и той же антенне.
В рамках объема притязаний прилагаемой формулы изобретения также возможны другие варианты осуществления. Например, в примере, рассмотренном выше со ссылками на фиг.2, предусматриваются четыре элемента антенны, но должно быть ясно, что возможно большее или меньшее количество элементов антенны.
На фиг.4 показан один такой пример, в котором антенна включает в себя три элемента антенны. Выемка, показанная на фиг.3, имеет форму перевернутой треугольной пирамиды, например, представляет собой выемку, имеющую форму перевернутой усеченной пирамиды. Каждый из элементов антенны, изображенных на фиг.4, ориентирован таким образом, что они направлены друг от друга под углом 120°, если рассматривать антенну в плане. Понятно, что можно также использовать элементы антенны, имеющие другие относительные ориентации; например, элементы антенны могут быть направлены так, что угол между ним составит, по меньшей мере, 90°, как изображено на фиг.1, но угол между ними также может быть меньшим, например, таким, как изображено на фиг.5. Также понятно, что можно использовать выемки другой формы.
На фиг.5 изображен пример, в котором выемка имеет форму открытого многогранника, отличающуюся от тех, которые изображены на фиг.2 и фиг.4. Как показано на фиг.5, выемка может содержать любое количество наклонных стенок, например - пять наклонных стенок, и может иметь форму усеченного тела; например, основание 17 выемки может быть плоским или куполообразным. Как тоже изображено на фиг.5, элементы антенны могут быть направлены так, что угол между ними будет составлять менее 90°, если рассматривать антенну в плане.
Можно также использовать другие конфигурации. Например, в некоторых вариантах осуществления, изобретение обеспечивает телекоммуникационную антенну, содержащую множество элементов антенны, расположенных на общей заземляющей плоскости 32. Как изображено на фиг.6, общая заземляющая плоскость 32 может быть плоской.
Как описано выше, край 6 каждого элемента 12 антенны может отстоять от этой общей заземляющей плоскости 32, чтобы обеспечить щель 14 между краем 6 каждого элемента 12 антенны и общей плоскостью 32 грунта. Каждый из элементов антенны может содержать проводящие пластины, скомпонованные как пазовые антенны (например, половины антенны Вивальди). Как тоже описано выше, щель 14 между краем 6 элемента 12 антенны и этой общей заземляющей плоскостью может быть закрыта на одном конце; например, элемент 12 антенны может быть заземлен по постоянному току на заземляющую плоскость 32 на закрытом конце 22 щели 14. Ближе к этому закрытому концу 22 щели 14 может быть расположена настраивающая полное сопротивление структура, такая, как сектор 18 в виде части круга, для предоставления тракта с высоким полным сопротивлением к закрытому (связанному по постоянному току) концу щели 14 от края 6 щели 14 дальше к открытому концу 20. Этот сектор 18 в виде части круга может обладать признаками, описанными выше со ссылками на фиг.1, фиг.2 и фиг.3.
Краям элементов антенны можно придать такую форму, что щель 14 между элементом 12 антенны и общей заземляющей плоскостью 32 будет содержать, по меньшей мере, одно из: экспоненциальной кривой, линейного спада и, по меньшей мере, одного изменения угла щели 14, которое приводит к расширению щели 14 вблизи ее открытого конца 20.
Понятно, что щели элементов антенны могут быть направлены друг от друга, например, под углом, по меньшей мере, 90°, если смотреть в плоскости, как изображено на фиг.7.
Каждый элемент 12 антенны может содержать сигнальное соединение, выполненное с возможностью подключения радиочастотного сигнала (РЧ-сигнала), подаваемого на антенну или с нее, например - из щели 14. Оно может включать в себя проводящее (например, омическое) соединение с кабелем для передачи сигналов, и это соединение может быть расположено около края элемента 12 антенны, который соседствует с заземляющей плоскостью 32; например, соединение может находиться на одной из главных поверхностей элемента 12 антенны, а также может находиться на краю 6 элемента 12 антенны.
Если антенна содержит множество элементов антенны, то каждый из них может быть подключен к отдельному каналу передачи и/или приема телекоммуникационного устройства для передачи и/или приема сигналов. На фиг.8 показано схематическое изображение одного возможного способа соединения антенн согласно данному изобретению для передачи и приема сигналов.
На фиг.8 показано схематическое изображение телекоммуникационного устройства, содержащего многоканальный передатчик и/или приемник 28. Как изображено на фиг.8, передатчик или приемник 28 может иметь, по меньшей мере, два отдельных канала 24, 26 передачи или приема. Каждый из этих каналов 24, 26 может быть подключен для передачи и/или приема сигналов из отдельных элементов 12, 12ʹ антенны, принадлежащих антенне, таких, как любой из описанных или заявляемых здесь.
Как изображено на фиг.8, стенки выемки содержат проводящие поверхности 16, которые могут быть заземлены. Элементы антенны могут быть связаны по постоянному току со стенками выемки и/или с заземлением на закрытом конце 22 щели 14. Связь для передачи и/или приема может быть подключена к каждому элементу 12 антенны в точке 34, 34ʹ питания, а вырез 18, 18ʹ в виде части круга в щели 14 может быть выполнен с возможностью обеспечения высокого полного сопротивления в проводящем тракте к закрытому концу 22 щели 14.
В контексте данного изобретения понятно, что в варианте осуществления согласно фиг.6 элемент антенны не находится внутри выемки. На фиг.8 также изображено, что один или несколько элементов антенны могут частично выступать за апертуру выемки. Например, край элемента антенны (например, наружный край, противоположный щели) может выходить из выемки; например, он может выходить за апертуру выемки. Поэтому из рассмотрения чертежей должно быть ясно, что выемка предусматривается по выбору, а если выемка предусмотрена, то элементы антенны не обязательно должны целиком находиться в этой выемке.
В некоторых вариантах осуществления, расстояние между точкой 34, 34ʹ питания сигналами на краю антенны и центром кривизны сектора 18, 18ʹ в виде полукруга также может быть выбрано (например, зафиксировано) на основе центральной частоты и/или ширины полосы частот связи антенны. Например, чтобы обеспечить желаемую центральную частоту и ширину полосы, это расстояние и радиус можно выбирать вместе. В некоторых вариантах осуществления, расстояние от центра круга 18, 18ʹ до точки 34, 34ʹ питания выбирают равным одной четверти длины волны сигнала на центральной частоте, после чего радиус упомянутого круга можно выбрать обеспечивающим желаемую ширину полосы (например, радиус можно выбрать так, чтобы увеличить ширину полосы около желаемой центральной частоты). Например: расстояние между точкой питания и центром упомянутого круга можно выбрать составляющим примерно 30 мм на четверти длины волны для центральной частоты примерно 2400 МГц. В некоторых примерах радиус выреза в виде части круга может составлять примерно 10 мм.
В некоторых вариантах осуществления, конфигурация одного или нескольких элементов 12, 12ʹ антенны, принадлежащих антенне, может обеспечивать наличие разных частотных характеристик. Например, каждый элемент 12, 12ʹ антенны может быть выполнен с возможностью поддерживать отличающуюся часть требуемого диапазона частот. Например, радиус секторов 18, 18ʹ в виде полукруга каждого элемента антенны может быть разным, чтобы обеспечить элементы антенны, имеющие разные ширины полос. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один элемент антенны может быть выполнен имеющим расстояние между точкой 34, 34ʹ его питания и центром его сектора 18, 18ʹ в виде части круга, отличающееся от характерного, по меньшей мере, для одного другого элемента 12, 12ʹ антенны, так что разные элементы антенны могут обуславливать разную часть ширины полосы антенны в целом. Ширины полос разных элементов 12, 12ʹ антенны могут, по меньшей мере, частично перекрываться или могут быть различными, например - не перекрывающимися.
В некоторых вариантах осуществления, ориентация и/или промежуток между элементами 12, 12ʹ антенны можно выбирать с целью коррекции, например - уменьшения, степени электромагнитной связи между элементами антенны.
На фиг.9A представлен пример антенны, такой, как изображенная на фиг.1 и как описанная со ссылками на тот чертеж. На фиг.1 и фиг.9A одинаковые элементы обозначены одинаковыми позициями.
Понятно, что каждый из элементов 12 антенны содержит проводящее планарное тело, которое может быть обеспечено посредством металлической пластины. По меньшей мере, один из этих элементов 12 антенны может содержать удлиненный ограничитель проводимости, например - зазор в своем проводящем теле.
Эти ограничители проводимости могут быть выполнены с возможностью ограничения протекания продольной составляющей поверхностного тока по проводящему телу, например - вдоль наружного края элемента антенны, который наиболее удален от основания 17 выемки (например - находится на стороне элемента антенны, противоположной этому основанию). Один пример такого ограничителя тока изображен на фиг.9A.
В примере, изображенном на фиг.9A, ограничитель 121 проводимости показан как зазор, например - воздушный зазор. Такие зазоры могут быть удлиненными; например, их длина может быть больше, чем их ширина, так что возможны зазоры, например, в форме щели. На фиг.9A удлиненный зазор показан проходящим до наружного края элемента антенны. Щели, подобные этой, могут располагаться поперек этого наружного края, например, длина щели может быть выровнена с краем 6 элемента антенны, ближайшим к стенке 16 выемки 14. Например, щель может быть приблизительно параллельной этому краю 6.
На фиг.9B изображен еще один пример антенны. Из фиг.9B можно заметить, что антенна согласно фиг.9B представляет собой еще один пример антенн тех типов, которые изображены на других чертежах, и на фиг.9В в частности.
В примере согласно фиг.9B, по меньшей мере, один из элементов антенны содержит ограничитель тока, выполненный с возможностью ограничения протекания продольных составляющих поверхностных токов в направлении заднего края этого элемента антенны (например, края антенны, который находится внутри выемки и противоположен краю 6, ближайшему к стенке выемки), который наиболее удален от основания 17 выемки. На фиг.9В, как и на фиг.9А, можно заметить, что этот ограничитель тока тоже можно обеспечить посредством зазора, такого, как щель, в проводящем теле элемента 12 антенны.
Эта щель, ингибирующая ток, может быть поперечной внутреннему краю элемента антенны. В результате, в компоновке, изображенной на фиг.9B, щель тоже выровнена с наружным краем элемента 12 антенны. На виде, показанном на фиг.9В, можно заметить, что конец этой щели может быть не перпендикулярным ее сторонам. Например, конец может быть наклонен под углом. Иными словами, длинная сторона стенки щели может быть поперечной внутреннему краю, а ее (более короткая) концевая стенка может быть выровнена с краем 6 щели, ближайшем к краю выемки.
В одном примере такой компоновки, элемент 12 антенны модифицирован посредством удлиненной выемки или щели 121ʹ. Эта щель 121ʹ может быть, по существу, горизонтально прорезанной приблизительно параллельно верхнему краю 6 сквозь вертикальный край, располагающийся бок о бок с краем 6 элемента 12 антенны.
В соответствии с данным изобретением, обнаружено, что, хотя продольные составляющие поверхностных токов вдоль края 6 элемента 12 антенны можно считать являющимися частью желаемых эмиссионных характеристик или диаграммы направленности антенны, продольные составляющие поверхностных токов вдоль краев не вносят вклад в желаемую эмиссию. С такими нежелательными продольными составляющими поверхностных токов можно бороться (например, снижать их) посредством ограничителей тока, таких, как выемки или вырезы в этих краях. Влияние ограничения продольной составляющей поверхностного тока горизонтальной щели 121ʹ, такой, как изображенная на фиг.9B, в типичном случае больше, чем влияние в случае вертикальной щели 121, изображенном на фиг.9A.
В некоторых примерах ширина щели 121, 121ʹ ограничителя тока может быть выбрана с возможностью ограничения (например, ограничения) нежелательной продольной составляющей поверхностного тока с одновременным поддержанием ширины полосы антенны; например, щель может быть такой узкой, что нежелательное сокращение площади проводящей поверхности элемента антенны происходить не будет. В соответствии с данным изобретением, выяснилось, что сокращение площади элемента антенны (которая используются для накопления зарядов), может иметь нежелательное влияние на ширину полосы. Элемент антенны можно назвать «крылом».
В других примерах, ограничитель тока или щель, 121, 121ʹ может присутствовать в более чем одном из элементов 12 антенны и может располагаться на элементах антенны, например, симметрично. В одном примере, каждый из элементов 12 антенны может иметь выполненную в нем щель 121, аналогичную той, которая показана на фиг.9A, но оба элемента при этом имеют дополняющие щели 121. В еще одном примере, каждый из элементов 12 антенны может иметь выполненную в нем щель 121ʹ, аналогичную ток, которая, показана на фиг.9B, но оба элемента при этом имеют дополняющие щели 121ʹ.
В дополнительном примере, каждый элемент 12 антенны может иметь выполненную в нем щель 121, 121ʹ, при этом каждый элемент антенны имеет отличающуюся форму и/или ориентацию выполненной в нем щели 121, 121ʹ. В еще одном дополнительном примере, каждый элемент 12 антенны может иметь щель 121, 121ʹ, выполненную в нем таким образом, что щели оказываются по природе своей симметричными.
Следует также понять, что точная ориентация, длина и/или ширина ограничителей тока влияют на входное полное сопротивление антенны. Поэтому в вариантах осуществления данного изобретения предложен способ проектирования антенны.
Этот способ предусматривает выбор компоновки планарных проводящих элементов антенны, таких, как элементы антенны, описанные выше, и выбор компоновки стенок, например - выбор ориентации, длины и/или ширины щели, по меньшей мере, в одном из этих элементов антенны с тем, чтобы достичь желаемого входного полного сопротивления антенны. Этот выбор можно проводить эмпирическим путем, например - путем тестирования реальной антенны и/или, например, путем численного моделирования антенны, например - с помощью модели, выстраиваемой методом конечных элементов. Этот способ может предусматривать выдачу данных, описывающих ориентацию такой щели, для использования технологическим устройством с целью изготовления антенн.
На фиг.10 представлен пример антенны, такой, как антенна, изображенная на фиг.1 и описанная со ссылками на тот чертеж. На фиг.1 и фиг.10 одинаковые элементы обозначены одинаковыми позициями.
На фиг.10 показан пример антенны, которая включает в себя четыре рассеивающих объекта 161. В соответствии с данным изобретением обнаружено, что такие рассеивающие объекты могут быть расположены на внутренней поверхности стенки 16 выемки, например - поверхности, обращенной к элементам антенны. В этом положении они могут ограничивать, например - уменьшать, передачу горизонтально поляризованного сигнала с антенны.
Горизонтально поляризованные сигналы в общем случае генерируются посредством вышеописанных продольных составляющих поверхностных токов. Конфигурация рассеивающих объектов 161 может обеспечивать отражение и рассеивание существенной доли такого излучения, обуславливаемого этими продольными составляющими поверхностных токов. Например, рассеивающие объекты 161 могут быть расположены так, что они в общем случае будут отражать и рассеивать горизонтально поляризованный сигнал.
В примере, изображенном на фиг.10, каждый из четырех рассеивающих объектов 161 размещен между разными соседствующими элементами 12 антенны. Например, рассеивающие объекты и элементы антенны могут быть расположены в разных чередующихся угловых положениях вокруг стенки выемки 16. Рассеивающие объекты 161 показаны на фиг.10 выступающими за пределы стенки выемки и принимают в основном куполообразную, например - форму части сферы, и разнесены через интервалы 90°, будучи эквидистантными между каждыми из элементов 12 антенны, тоже разнесенными через интервалы 90°.
Понятно, что рассеивающие объекты 161 могут принимать любую подходящую форму, которая может быть, например, формой эллипсоида, например - формой части сферы, например - полусферой. В других примерах, рассеивающие объекты 161 могут принимать форму овалоида, например - форму части овалоида, например - форму части яйца. В еще одних дополнительных примерах, рассеивающие объекты 161 могут принимать, например, геометрическую форму, например - части многогранника, такого, как додекаэдр. Согласно дополнительным примерам, рассеивающие объекты 161 могут принимать форму более обобщенной выпуклости, например - форму цилиндра, например - кругового цилиндра.
Вместе с тем, обнаружено, что форма, в целом представляющая собой часть сферы, -полусферическая форма - является конкретно эффективной при отражении и рассеивании существенной доли горизонтально поляризованного излучения, обуславливаемого протеканием продольной составляющей поверхностного тока на единственной или каждой антенне 12. Конечно, следует помнить, что форму рассеивающих объектов 161 выбирают на основе целевого диапазона частот, ширины полосы и размеров антенны.
Кроме того, обнаружено, что при размещении рассеивающих объектов 161 на стенке 16 выемки можно уменьшить нежелательные горизонтально поляризованные сигналы, излучаемые с антенны, и, например, преобразовать их поляризацию в вертикальную поляризацию. Обнаружено, что в случае антенн этого типа, вертикальная поляризация выгоднее, чем горизонтальная поляризация.
На фиг.11 показано сечение вдоль линии 11-11, проведенной на фиг.10, и показан профиль двух рассеивающих объектов 161. Как показано на фиг.11 и как говорилось выше, рассеивающие объекты 161 заземлены и - в этом примере - выполнены как часть основания 16 антенны. В других примерах рассеивающие объекты 161 могут крепиться к основанию 16, например, посредством некоторого способа крепления, например - посредством сварки.
Кроме того, в примере, показанном на фиг.11, проиллюстрировано, что рассеивающие объекты 161 расположены на основании 16 таким образом, что они находятся снаружи кругового выреза 18 единственного или каждого элемента 12 антенны. Например, они могут быть отодвинуты дальше от основания выемки и ближе к ее апертуре, например - на большем радиальном расстоянии от основания, чем вырез 18 единственного или каждого элемента 12 антенны.
В соответствии с данным изобретением, обнаружено, что, хотя продольные составляющие поверхностных токов вдоль края 6 элемента 12 антенны можно считать являющимися частью желаемых эмиссионных характеристик или диаграммы направленности антенны, продольные составляющие поверхностных токов вдоль других краев не вносят вклад в желаемую эмиссию. Рассеивающие объекты 161, такие, как рассеивающие объекты 161 в виде полусферы, рассмотренные выше, могут служить для ослабления (например, ограничения, например - снижения) таких нежелательных продольных составляющих поверхностных токов.
В некоторых примерах, в частности - где размер антенны ограничен, рассеивающие объекты 161 можно разместить в пределах соответствующей площади вокруг элементов 12 антенны. В таких случаях, рассеивающие объекты 161 могут влиять на связь между соседствующими элементами 12 антенны. В соответствии с данным изобретением, обнаружено, что размещение рассеивающих объектов 161 в пределах соответствующей площади вокруг элементов антенны может оказывать нежелательное влияние на ширину полосы и/или диапазон антенны.
Хотя в вышеизложенных примерах ограничитель 121 проводимости показан как представляющий собой зазор, в других примерах ограничитель 121 проводимости может содержать вкладыш из некоторого материала, например - непроводящего материала, например - диэлектрического вспененного материала. В дополнительных примерах, ограничитель проводимости может предусматривать утонение материала элемента 12 антенны, например - путем удаления материала с элемента 12 антенны, например - путем механического удаления участка элемента 12 антенны или путем создания впадины иным образом. В каждом элементе антенны можно предусмотреть более одного ограничителя проводимости. Не все элементы антенны обязательно должны содержать ограничители проводимости.
Дополнительный пример антенны показан на фиг.12. Антенна согласно фиг.12 включает в себя четыре элемента 12 антенны, которые в примере, показанном на фиг.12, представляют собой элементы 12 антенны. Антенна согласно фиг.12 также включает в себя четыре рассеивающих объекта 161, которые в примере, показанном на фиг.12 представляют собой рассеивающие объекты 161 в виде частей сферы. Антенна, показанная на фиг.12, также включает в себя основание 16, которое содержит краевой участок 1600, бровочный участок 1610, наклонный участок 1611 и центральный участок 1614. Наклонный участок 1611, показанный на фиг.12, принимает форму открытого усеченного тела, а конкретнее - принимает форму двухкомпонентного усеченного тела, имеющего верхнюю секцию 1612, которая является более пологой по отношению к центральному участку 1614, чем нижняя секция 1613.
Четыре элемента 12 антенны крепятся к центральному участку 1614, будучи разнесенными равномерно на 90° друг относительно друга, а основание 16 обеспечивает заземляющую плоскость для элементов 12 антенны. Четыре рассеивающих объекта 161 в виде частей сферы, показанные на фиг.12, в общем случае находятся в пределах верхней части 1612 наклонного участка 1611 основания 16, будучи равноотстоящими на 90° и перемещающимися между элементами 12 антенны, при этом каждый рассеивающий объект 161 размещен в общем случае посредине между двумя элементами 12 антенны.
В примере, показанном на фиг.12, краевой участок 1600 основания включает в себя равноотстоящие точки 1620 установки, которые в примере, показанном на фиг.12, представляют собой вырезы в виде полусферы.
Понятно, что фиг.9A также можно рассматривать следующим образом: элемент 12 антенны модифицирован посредством удлиненной выемки или щели 121. В примере согласно фиг.9A, щель 121 можно было бы считать, по существу, вертикально прорезанной приблизительно параллельно краю 6 сквозь верхний край элемента 12 антенны.
Тоже нужно понять, что фиг.9B также можно рассматривать следующим образом: элемент 12 антенны модифицирован посредством удлиненной выемки или щели 121ʹ. В примере согласно фиг.9B, щель 121ʹ можно было бы считать, по существу, горизонтально прорезанной приблизительно параллельно верхнему краю 6 сквозь вертикальный край, располагающийся бок о бок с краем 6 элемента 12 антенны.
Хотя продольные составляющие поверхностных токов вдоль края 6 элемента 12 антенны можно считать являющимися частью желаемых эмиссионных характеристик или диаграммы направленности антенны, продольные составляющие поверхностных токов вдоль других краев не вносят вклад в желаемую эмиссию. Для борьбы с продольными составляющими поверхностных токов можно использовать выемки или вырезы в этих краях. Влияние горизонтальной щели 121ʹ на ограничение продольной составляющей поверхностного тока в типичном случае больше, чем влияние вертикальной щели 121. Ширина щели 121, 121ʹ не должна быть чересчур большой, поскольку тогда они сокращали бы площадь крыла, используемую для накопления зарядов, которые оказывают непосредственное влияние на ширину полосы. Точная ориентация, длина и/или ширина щелей на элементе антенны оказывают влияние на входное полное сопротивление антенны, и в типичном случае предусматривается их численная оптимизация для достижения или сохранения желаемого входного полного сопротивления.
Еще один вариант осуществления показан на фиг.10 и 11. В этом варианте осуществления, стенка 16 выемки имеет форму усеченного конуса. Внутри выемки и на каждой стороне элемента 12 антенны находятся рассеивающие объекты 161. Рассеивающие объекты 161 согласно примеру, показанному на фиг.10 и 11, представляют собой куполообразные выступы стенки 16 выемки. За исключением этих куполообразных выступов, стенка 16 выемки состоит, по существу, из трех секций в форме усеченного конуса с тремя разными углами наклона. Как показано на фиг.11, угол наклона секций увеличивается к центру антенны.
Присутствие рассеивающих объекта можно использовать для отражения и рассеивания части диаграммы направленности, обуславливаемой продольной составляющей поверхностного тока внутри элементов антенны. В частности, на верхних частотах рассеивающие объекты 161 можно использовать для поддержания форм диаграммы направленности антенны соответствующими форме, аналогичной случаю, в котором влияние этих токов является пренебрежимо малым, например - на нижних частотах.
Помимо этого, выбор гладкой, предпочтительно - приближенно полусферической формы для рассеивающих объектов 161 может способствовать частичному преобразованию поляризации поля, излучаемого вбок, в более полезную поляризацию.
Чтобы достичь более компактной конструкции антенны, рассеивающие объекты 161 можно разместить в пределах пространства между элементами 12 антенны, делая каждый рассеивающий объект 161 между двумя соседними (в окружном направлении) элементами антенны совместно используемым ими. Вместе с тем, когда их размещают близко к центру антенны, рассеивающие объекты могут влиять на входное полное сопротивление, в частности - на нижних частотах, а конкретно - на связь между двумя соседними элементами антенны. Таким образом, точная форма, размер и/или местонахождение рассеивающих объектов в типичном случае можно оптимизировать с помощью численных способов и моделей. Центр каждого из рассеивающих объектов в антенне, имеющей форму усеченного конуса, в наилучшем варианте находится в окрестности окружности, соединяющей точки питания каждого элемента антенны.
В некоторых вариантах осуществления элементы антенны, которые направлены друг от друга, могут быть связаны с общим передаваемым или принимаемым сигналом.
Полоса частот связи антенны и/или индивидуальных элементов антенны может содержать одну или несколько полос частот, связанных с определенным стандартом электросвязи, например - полосу частот, связанную со стандартом электросвязи, который разработан для оконечной аппаратуры линии передачи данных (LTE), или который разработан консорциумом 3GPP для мобильной связи третьего поколения, либо с одним или несколькими другими стандартами и/или протоколами электросвязи.
Вышеизложенные варианты осуществления следует понимать как иллюстративные примеры. Некоторые варианты осуществления описаны и проиллюстрированы с конкретным количеством элементов антенны, но понятно, что можно использовать некоторое большее или меньшее количество таких элементов. Предусматриваются и дополнительные варианты осуществления. Понятно, что любой признак, описанный применительно к любому варианту осуществления, применим в отдельности или в комбинации с другими описанными признаками, а также может быть использован в комбинации с одним или несколькими признаками любого другого из вариантов осуществления или любой комбинацией любых других вариантов осуществления. Помимо этого, в рамках объема притязаний изобретения, который ограничен в прилагаемой формуле изобретения, применимы эквиваленты и модификации, не описанные выше.
Обращаясь к чертежам в целом, понятно, что условные функциональные блок-схемы используются для указания функциональных возможностей описываемых здесь систем и устройств. Вместе с тем, должно быть ясно, что функциональные возможности не подразделяются таким образом, и их не следует считать свидетельствующими о наличии какой-либо конкретной структуры аппаратного обеспечения, отличающейся от описываемых и заявляемых ниже. Возможно дальнейшее подразделение и/или распределение функции одного или нескольких элементов, показанных на чертежах, по устройству согласно изобретению. В некоторых вариантах осуществления, функция одного или нескольких элементов, показанных на чертежах может быть встроена в одиночный функциональный блок.
В некоторых вариантах осуществления, антенна содержит диэлектрический кожух, например - обтекатель. Например, кожух может содержать такой материал, как стекловолокно, а конфигурация кожуха может обеспечивать установку антенны на опорную поверхность, такую, как дорожное полотно или дорожное покрытие. Например, кожух может обладать пределом прочности при растяжении и/или сжатии, достаточным, чтобы выдерживать нагрузки, по меньшей мере, 100 кг, например - по меньшей мере, 200 кг. В некоторых вариантах осуществления кожух имеет прочность и/или толщину, выбранную на основе, по меньшей мере - частично, ширины выемки, чтобы кожух мог выдерживать нагрузку, связанную с телом человека или транспортным средством, таким, как легковой автомобиль. Например, это может быть транспортное средство, весящее, по меньшей мере, 10 тонн или, по меньшей мере, 40 тонн. В некоторых вариантах осуществления кожух со смотровым отверстием может содержать металл вместо диэлектрика.
Кожух может представлять собой кожух со смотровым отверстием, конфигурация которого позволяет выдержать приложение нагрузки, по меньшей мере, 100 кН, а конфигурация кожуха может обеспечивать выдерживание процедур тестирования, предусматриваемых стандартом EN 124 - D400, для его верхней грани, когда кожух со смотровым отверстием находится на своем месте, и может содержать бордюр (согласно измерениям составляющий минимум 5 мм) вокруг края его нижней грани, когда он покоится в нужном положении. Примерами подходящих материалов можно считать получаемые от фирмы Industrie Polieco - M.P.B. S.r.l., находящейся по адресу Via E. Mattei 49-25046 Cazzago S.Martino (BS), Италия. Материал кожуха может иметь толщину примерно 40 мм и может выдерживать очень высокое давление.
Понятно, что описываемые здесь антенны обеспечивают антенну, содержащую, по меньшей мере, один элемент антенны, расположенный в выемке заземляющего проводника, при этом стенка выемки расположена так, что выемка расширяется наружу от узкого основания внутри выемки к более широкой апертуре, а конфигурация стенки обеспечивает заземляющую плоскость, по меньшей мере, для одного элемента антенны, и этот, по меньшей мере, один элемент антенны содержит проводящую пластину, расположенную перпендикулярно апертуре выемки и стенке и выполненную с возможностью обеспечения щели между краем упомянутого, по меньшей мере, одного элемента антенны и стенкой выемки.
Антенна может быть изготовлена посредством сборки заранее изготовленных компонентов, таких, как металлические пластины, которые можно спаять друг с другом мягким припоем или сварить. Можно также воспользоваться и другими способами изготовления. Например, можно изготовить антенну посредством «стереоскопической печати», вследствие чего трехмерная модель антенны вводится - в машиночитаемой форме - в «3D-принтер», адаптированный к изготовлению антенны. Этого можно достичь дополнительными средствами такими, как осаждение путем экструзии, электронно-лучевой процесс создания предметов произвольной формы (ЭЛПСППФ (Electron Beam Freeform Fabrication EBF)), связывание сыпучих материалов, ламинирование, фотополимеризация или стереолитография, или их комбинация. Машиночитаемая модель содержит пространственную карту объекта, подлежащего печати, как правило - в форме прямоугольной системы координат, в которой определяются поверхности объекта. Эта пространственная карта может содержать компьютерный файл, который может быть предоставлен в соответствии с любым из ряда соглашений о файлах. Одним примером соглашения о файлах является стереолитографический (STL- STereoLithography) файл, который возможен в форме американского стандартного кода для обмена информацией (ASCII) или двоичной форме и задает области посредством триангулированной поверхности с определенными нормалями и вершинами. Альтернативный формат файла представлен файлом аддитивного производства (AMF - Additive Manufacturing File) который обеспечивает средство задания материала и текстуры каждой поверхности, а также предусматривает возможность криволинейных триангулированных поверхностей. Тогда отображение антенны можно преобразовать в команды, которые должен исполнять 3D-принтер в соответствии с используемым способом печати. Это может предусматривать разбиение модели на срезы (например, каждый срез соответствует плоскости x-y, а последовательные слои «составляют» размер z) и кодирование каждого среда как последовательности команд. Команды, посылаемые в 3D-принтер, могут содержать команды числового управления (ЧУ) или числового программного управления (ЧПУ), предпочтительно - в форме G-кода (также именуемого RS-274), который содержит последовательность команд, касающихся того, как должен работать 3D-принтер. Команды изменяются в зависимости от типа используемого 3D-принтера, а в примере с движущейся печатающей головкой команды включают в себя команды относительно того, как: должна двигаться печатающая головка, когда и где нужно осаждать материал, каков тип материала, подлежащего осаждению, и каков расход осаждаемого материала.
Описанная здесь антенна может быть воплощена в одной такой машиночитаемой модели, например - машиночитаемой карте или машиночитаемых командах, например - для того, чтобы обеспечить физическое представление упомянутой антенны, подлежащей изготовлению посредством стереоскопической печати. Это может быть сделано в форме кода программного обеспечения, отображающего антенну, и/или команд, подаваемых в 3D-принтер (например, числового кода).
В рамках объема притязаний прилагаемой формулы изобретения предусматриваются и другие примеры и варианты осуществления.
Дополнительно упомянем, что нижеследующие признаки могут быть важными сами по себе или в связи с другими признаками, упоминаемыми ниже и/или в описании и/или в формуле изобретения. Данные признаки упомянуты в следующих пунктах:
а) Телекоммуникационная антенна, содержащая общий заземляемый проводник и множество элементов антенны, каждый из которых содержит проводящую пластину, расположенную перпендикулярно общей заземляющей плоскости, причем край элемента антенны отстоит от заземляющей плоскости для обеспечения щели между элементом антенны и общей заземляющей плоскостью.
b) Телекоммуникационная антенна по п. а), в которой щель содержит, по меньшей мере одно из: экспоненциальной кривой, линейного спада и, по меньшей мере, одного изменения угла щели, которое приводит к расширению щели вблизи открытого конца щели, причем, например, щели элементов антенны направлены друг от друга, причем, например, термин «направлены друг от друга» распространяется на вариант «направлены в ориентациях, которые отличаются, по меньшей мере, на 90 градусов».
c) Телекоммуникационная антенна по любому из предыдущих пунктов, содержащая, по меньшей мере, два элемента антенны, причем телекоммуникационная антенна содержит, по меньшей мере, два сигнальных соединения, каждое из которых выполнено с возможностью подключения к соответствующему одному из упомянутых, по меньшей мере, двух элементов антенны для возбуждения соответствующего одного из упомянутых, по меньшей мере, двух элементов антенны относительно заземляющей плоскости, например - содержащая, по меньшей мере, три элемента антенны, причем, по меньшей мере, два из элементов антенны выполнены с возможностью осуществления, по меньшей мере, одной операции из передачи и приема общего сигнала, причем, например, упомянутые, по меньшей мере, два элемента антенны выполнены с возможностью совместного возбуждения.
d) Телекоммуникационная антенна по любому из предыдущих пунктов, содержащая, по меньшей мере, два элемента антенны, причем характеристика первого из элементов антенны отличается от характеристики второго из элементов антенны, например - в которой характеристика выбрана из списка, состоящего из, по меньшей мере, одного из: входного полного сопротивления, ширины полосы и полосы передачи и/или приема элемента антенны.
e) Телекоммуникационная антенна по п.d), в которой для обеспечения упомянутой характеристики выбирается, по меньшей мере, одно из: конусообразности щели, толщины пластины и индуктивности проводящего обратного канала на «землю» через элемент антенны.
f) Телекоммуникационная антенна по п.e), в которой, по меньшей мере, один элемент антенны содержит сектор в виде части круга, которому придана форма, позволяющая выбрать полное сопротивление проводящего обратного канала на «землю» через элемент антенны.
g) Телекоммуникационная антенна по п.f), в которой радиус сектора в виде части круга выбран составляющим четверть проектной длины волны антенны.
h) Телекоммуникационная антенна по любому из пп.a)-g), в которой характеристика первого из элементов антенны выбрана на основе характеристики другого элемента антенны, входящего в состав телекоммуникационной антенны.
i) Телекоммуникационная антенна по любому предыдущему пункту, содержащая множество элементов антенны, например - в которой, по меньшей мере, два из элементов антенны выполнены с возможностью обеспечения разной ширины полосы и/или разной центральной частоты.
j) Телекоммуникационная антенна по п.i), в которой каждый из множества элементов антенны содержит сектор в виде части круга, причем радиус сектора в виде части круга некоторого конкретного элемента антенны выбран с целью выбора ширины полосы этого конкретного элемента антенны.
k) Телекоммуникационная антенна по п.i) или j), в которой каждый из множества элементов антенны содержит точку питания для подключения элемента антенны к кабелю для передачи сигналов и сектор в виде части круга, причем позиционирование точки питания относительно сектора в виде части круга выбрано с целью выбора центральной частоты каждого элемента антенны.
l) Телекоммуникационная антенна по п.i), j) или k), в которой центральные частоты, по меньшей мере, двух из элементов антенны являются разными.
m) Телекоммуникационная антенна по п.j), k) или l), в которой ширины полос, по меньшей мере, двух из элементов антенны, по меньшей мере, частично перекрываются.
n) Телекоммуникационная антенна по любому из пп.j)-m), в которой ширины полос, по меньшей мере, двух из элементов антенны являются, по меньшей мере, частично разными.
o) Телекоммуникационная антенна по любому предыдущему пункту, выполненная с возможностью обеспечения множества каналов ввода-вывода.
p) Телекоммуникационная антенна по любому предыдущему пункту, конфигурация которой обеспечивает по одному каналу передачи на элемент антенны.
q) Телекоммуникационная антенна по любому предыдущему пункту, адаптированная к передаче и/или приему, по меньшей мере, четырех независимых сигналов, например - для обеспечения 4x4 MIMO антенны.
r) Телекоммуникационная антенна по любому предыдущему пункту, содержащая кожух, адаптированный к обеспечению возможности установки антенны на дорожном полотне.
s) Машиночитаемая карта или машиночитаемые команды с конфигурацией, позволяющей 3D-принтеру изготовить телекоммуникационную антенну по любому предыдущему пункту.
t) Телекоммуникационная антенна по любому предыдущему пункту, конфигурация которой обеспечивает по одному каналу приема на элемент антенны.
u) Антенна по любому из пп.1-16 или любому предыдущему пункту, зависимому от них, в которой упомянутый, по меньшей мере, один элемент антенны выступает из выемки.
v) Антенна по п.u), в которой выступание из выемки обуславливает наличие края элемента антенны, противоположного щели, выходящего из апертуры выемки.
w) Антенна по любому предыдущему пункту и зависимым от них, в которой стенка выемки выполнена отходящей от края упомянутого, по меньшей мере, одного элемента антенны вдоль длины щели.
x) Антенна по п.v) или w), в которой угол наклона стенки выемки ближе к отрытому концу щели является более пологим, так что стенка выемки отходит от края упомянутого, по меньшей мере, одного элемента антенны.
y) Антенна по п.x), в которой стенка содержит первую планарную часть ближе к закрытому концу щели и вторую планарную часть между первой планарной частью и открытым концом щели, причем вторая планарная часть отходит от края элемента антенны дальше, чем первая планарная часть.
z) Антенна по п.y), в которой стенка содержит третью планарную часть между второй планарной частью и открытым концом щели, причем третья планарная часть отходит от края элемента антенны дальше, чем вторая планарная часть.
aa) Антенна по п.x), y) или z) любому предыдущему пункту и зависимым от них, в которой край элемента антенны является прямым, например - край, ближайший к стенке выемки является прямым.
ab) Антенна по любым предыдущим пунктам и зависимым от них, в которой элемент антенны содержит проводящее тело и, по меньшей мере, один ограничитель проводимости, выполненный с возможностью ограничения протекания поверхностного тока по проводящему телу.
ac) Антенна по п.ab), в которой ограничитель проводимости выполнен с возможностью ограничения протекания поверхностного тока вдоль внутреннего края элемента антенны, наиболее удаленного от основания (17) выемки (14).
ad) Антенна по п.ab), в которой ограничитель проводимости выполнен с возможностью ограничения протекания поверхностного тока вдоль внутреннего края элемента антенны, противоположного краю (6) элемента антенны, ближайшему к стенке выемки (14).
ae) Антенна по п.ab, содержащая первый ограничитель проводимости, выполненный с возможностью ограничения протекания поверхностного тока вдоль внутреннего края элемента антенны, противоположного краю (6) элемента антенны, ближайшему к стенке выемки (14), и второй ограничитель проводимости, выполненный с возможностью ограничения протекания поверхностного тока вдоль внутреннего края элемента антенны, наиболее удаленного от основания (17) выемки (14).
af) Антенна по любому предыдущему пункту, в которой поверхность заземляющей плоскости содержит рассеивающий объект, который выступает за пределы этой поверхности.
ag) Антенна по любому предыдущему пункту, в которой рассеивающий объект расположен на внутренней поверхности выемки, обеспечиваемой заземляющим плоским проводником.
ah) Антенна по п.af) или ag), в которой рассеивающие объекты содержат закругленные выпуклости, например - в виде частей сферы, овоида или частей сферы, например - выпуклости в виде полусфер.
ai) Способ для использования при изготовлении антенны, заключающийся в том, что:
выбирают компоновку планарного проводящего элемента антенны в выемке, обеспечиваемой заземленным проводником;
выбирают компоновку стенки выемки;
причем компоновки стенки и элемента антенны выбирают таким образом, что выемка конусообразно расходится наружу от узкого основания внутри выемки до более широкой апертуры, а упомянутый, по меньшей мере, один элемент антенны содержит проводящую пластину, расположенную перпендикулярно апертуре выемки и стенке и выполненную с возможностью обеспечения щели между краем упомянутого, по меньшей мере, одного элемента антенны и стенкой выемки;
при этом выбор основан, по меньшей мере, на одном из: ширины полосы и входного полного сопротивления антенны.
aj) Способ по п.ai), предусматривающий выбор, по меньшей мере, одной из ориентации, длины и ширины, по меньшей мере, одной ограничивающей ток структуры в элементе антенны, причем выбор основан, по меньшей мере, на одном из: ширины полосы и входного полного сопротивления антенны.
ak) Способ по п.ai) или aj), предусматривающий выбор компоновки рассеивающих объектов на внутренней поверхности стенки выемки, причем компоновку рассеивающих объектов выбирают с целью подавления горизонтально поляризованного сигнала с антенны.
al) Способ по любому из пп.ai), aj, или ak), воплощаемый на компьютере и предусматривающий численное моделирование антенны для выбора упомянутых компоновок на основе смоделированного входного сопротивления, смоделированной ширины полосы или диаграммы направленности антенны.
am) Способ по любому из пп.ai)-al), дополнительно предусматривающий, по меньшей мере, частичное изготовление антенны.
an) Антенна, содержащая:
четыре элемента антенны;
четыре рассеивающих объекта в виде частей сферы;
основание, содержащее верхний краевой участок, бровочный участок, наклонный участок и центральный участок, при этом:
четыре элемента антенны прикреплены к центральному участку основания, заземлены на него по постоянному току и являются равноотстоящими на 90° друг от друга;
наклонный участок основания несет четыре рассеивающих объекта в виде частей сферы, равноотстоящих на 90° друг от друга;
каждый из четырех рассеивающих объектов в виде частей сферы находится между соответствующими двумя из элементов антенны на одинаковых расстояниях от них;
основание выполнено с возможностью обеспечения заземляющей плоскости для каждого элемента антенны, а между ними предусмотрено сигнальное соединение для возбуждения каждого элемента антенны;
наклонный участок основания представляет собой открытое усеченное тело и образован из верхнего наклонного участка и нижнего наклонного участка, причем верхний наклонный участок имеет более пологий наклон относительно центрального участка, чем нижний наклонный участок; и
каждый из элементов антенны включает в себя вырез в виде полукруга около участка основания антенны.
ao) Антенна по п.an), обладающая признаками антенны по любому предыдущему пункту.
ap) Антенна по любому их предыдущих пунктов, зависимых от пп.1-15, в которой упомянутый, по меньшей мере, один элемент (12) антенны включает в себя одну или несколько выемок, расположенных вдоль ее верхнего горизонтального края, ориентированного параллельно апертуре антенны Вивальди и/или вдоль вертикального края, располагающегося бок о бок с краем (6) антенны Вивальди.
aq) Антенна по любому из пп.1-16 или любому из пп.a)-ah) или любому из предыдущих пунктов, зависимых от них, дополнительно содержащая рассеивающие объекты (161), выступающие из стенки выемки с обеих сторон упомянутого, по меньшей мере, одного элемента (12) антенны.
1. Антенна, содержащая по меньшей мере два элемента антенны, расположенных в выемке заземляющего проводника, причем стенка выемки расположена так, что выемка конусообразно расширяется наружу от узкого основания внутри выемки к более широкой апертуре для обеспечения открытой перевернутой усеченной пирамиды и стенка сконфигурирована с возможностью обеспечивать заземляющую плоскость для упомянутых по меньшей мере двух элементов антенны, и каждый из упомянутых по меньшей мере двух элементов антенны содержит проводящую пластину, расположенную перпендикулярно апертуре выемки и стенке, для обеспечения щелей между стенкой выемки и краями каждого из упомянутых по меньшей мере двух элементов антенны.
2. Антенна по п.1, причем антенна содержит по меньшей мере два сигнальных соединения, каждое из которых выполнено с возможностью подключения к соответствующему одному из упомянутых по меньшей мере двух элементов антенны для возбуждения соответствующего одного из упомянутых по меньшей мере двух элементов антенны относительно заземляющего проводника.
3. Антенна по п.2, причем антенна
a) выполнена с возможностью обеспечения по одному каналу приема на элемент антенны и/или
b) выполнена с возможностью обеспечения по одному каналу передачи на элемент антенны и/или
c) адаптирована к передаче и/или приему множества независимых сигналов и/или
d) содержит, например, по меньшей мере четыре элемента антенны для обеспечения 4×4 MIMO антенны.
4. Антенна по п.3, в которой каждый из упомянутых по меньшей мере двух элементов антенны выполнен с возможностью обеспечения разных ширин полос и/или разной центральной частоты.
5. Антенна по п.4, в которой каждый из элементов антенны содержит сектор в виде части круга, причем радиус сектора в виде части круга конкретного элемента антенны выбран с целью выбора ширины полосы конкретного элемента антенны.
6. Антенна по п.4 или 5, в которой каждый из элементов антенны содержит точку питания для подключения элемента антенны к кабелю для передачи сигналов и сектор в виде части круга, причем позиционирование точки питания относительно сектора в виде части круга выбрано с целью выбора центральной частоты каждого элемента антенны.
7. Антенна по п.5 или 6, в которой
a) центральные частоты по меньшей мере двух из элементов антенны являются разными и/или
b) ширины полос по меньшей мере двух из элементов антенны по меньшей мере, частично перекрываются и/или
с) ширины полос по меньшей мере двух из элементов антенны по меньшей мере частично отличаются.
8. Антенна по любому из пп.1-7, содержащая по меньшей мере один элемент в виде половины антенны Вивальди, расположенный в выемке, причем выемка сконфигурирована для обеспечения заземляющей плоскости для упомянутого по меньшей мере одного элемента в виде половины антенны Вивальди.
9. Антенна по п.8, в которой упомянутый по меньшей мере один элемент в виде половины антенны Вивальди выполнен с возможностью обеспечения щели между краем упомянутого по меньшей мере одного элемента в виде половины антенны Вивальди и стенкой выемки, причем, например, упомянутый по меньшей мере один элемент в виде половины антенны Вивальди содержит проводящую пластину, расположенную перпендикулярно апертуре выемки, причем, например, щель направлена к апертуре выемки.
10. Антенна по любому из предыдущих пунктов, в которой щель расширяется к апертуре выемки, так что форма щели содержит по меньшей мере одно из: экспоненциальной кривой, линейного спада, ступенчатого профиля и по меньшей мере одного изменения угла щели.
11. Антенна по любому из предыдущих пунктов, содержащая по меньшей мере два из элементов антенны в выемке, причем, например, щели упомянутых по меньшей мере двух элементов антенны направлены друг от друга, причем, например, щели направлены в разных азимутальных направлениях, причем, например, термин «направлены друг от друга» распространяется на вариант «направлены в ориентациях, которые отличаются по меньшей мере на 90°».
12. Антенна по любому из предыдущих пунктов, в которой стенка выемки содержит планарную грань, и упомянутый по меньшей мере один элемент антенны расположен перпендикулярно планарной грани, причем, например, планарная грань конусообразно расходится от узкой вершины внутри выемки к более широкому основанию у апертуры выемки, например таким образом, что стенка выемки обеспечивает форму открытого многогранника.
13. Антенна по любому из предыдущих пунктов, в которой стенка выемки содержит криволинейную грань, и упомянутый по меньшей мере один элемент антенны расположен перпендикулярно криволинейной грани.
14. Антенна по п.13, в которой криволинейная грань имеет отрицательную кривизну, так что наклон грани уменьшается относительно периметра выемки.
15. Антенна по любому из предыдущих пунктов, в которой выемка является одной из: i) открытой; и (ii) огражденной непроводящим материалом, таким как диэлектрический обтекатель.
