[发明专利]射频同轴电缆至空气微带耦合接地转换结构及相应的天线

说明书

技术领域

本发明涉及射频信号传输技术领域，具体是指一种射频同轴电缆至空气微带的耦合接地转换结构，应用于天线辐射单元和功分网络分支馈线的有效射频连接，还涉及包含该结构的天线。

背景技术

在射频同轴电缆至空气微带的高频信号传输过程中存在信号干扰问题，而在这一问题中，其中非常前沿的信号干扰问题就是“三阶互调”问题(即PIM问题)。

三阶互调是指当两个信号在一个线性系统中，由于非线性因素存在使一个信号的二次谐波与另一个信号的基波产生差拍(混频)后产生寄生信号。比如F1的二次谐波是2F1，它与F2产生了寄生信号2F1-F2。由于一个信号是二次谐波(二阶信号)，另一个信号是基波信号(一阶信号)，它们俩合成为三阶信号，其中2F1-F2被称为三阶互调信号，它是在调制过程中产生的。又因为是这两个信号的相互调制而产生差拍信号，所以这个新产生的信号称为三阶互调失真信号。产生这个信号的过程称为三阶互调失真。同样，F2与F1还产生寄生信号2F2-F1，由于2F1-F2和2F2-F1的频率一般比较接近原信号F1和F2的频率信号，从而造成2F1-F2、2F2-F1会落在本系统的接受频带内，从而就会对接受系统造成干扰，严重影响接收端的系统容量，这就是三阶互调干扰。

大部分现有技术存在的问题，是在很长一段时期内，都是采用射频同轴电缆外导体通过焊接到金属片然后使用螺栓、螺母把金属片直接固定在反射板上的直接接地的方式，因此不可避免的会产生金属和金属之间的直接接触。所有关注点都在于如何使得这个直接接触拥有一个稳定不变的接触压力从而降低三阶互调的影响。在长期的实验中(包括设定一致的扭力来锁紧螺丝、螺母，选取适合的接触面积，改善接触面积的光滑程度采用不同的紧固件胶水等等)，结果表明，任何紧固件的连接都是不绝对稳定的，金属本身的变形，温度、湿度的变化都会造成压力的变化，从而或早或晚的产生三阶互调对天线的影响进而影响天线的性能。

而且，射频同轴电缆接地的现有设计是使用射频同轴电缆接口和紧固件(PEM螺栓(螺柱)、垫圈和螺母)以直接连接射频同轴电缆外导体和反射板，这种结构是复杂的和费时的，并且当紧固件松动时将导致PIM问题。

中国专利申请CN98814323.披露了一个贴片天线，包括一个导电接地板、一个放置在所述导电接地板上方并与之平行的导电贴片，一个用于向所述贴片天线馈入信号的馈电导体，以及一个绝缘衬底材料，位于导电接地板和导电贴片之间，其中馈电导体与绝缘衬底材料的一侧相连，导电贴片与所述绝缘衬底材料的另一侧相连。位于贴片和接地板之间的绝缘材料的作用在于增强交叉极化分离以及匹配天线阻抗。因而，可通过简单而经济的方式在贴片天线中实现交叉极化分离以及带宽增加。此外，还可以使用普通的探针馈线和同轴电缆并采用精确的小电容。

中国专利申请CN200780005856.6披露了一种小型宽带天线，包括在介质衬底上形成的辐射元件和作为将偶极电位供应到辐射元件的电力供应单元的同轴电缆。辐射元件包括接地电位单元和对极电位单元，接地电位经由同轴电缆的外导体被供应给该接地电位单元，并且与接地电位形成一对的对极电位经由同轴电缆的中心导体被供应给该对极电位单元。接地电位单元包括在介质衬底的前表面和后表面上以楔形形状形成的并且相互电容性地耦合的导体对。对极电位单元包括在介质衬底的前表面和后表面上以楔形形状形成的并且相互电容性地耦合的导体对。接地电位单元和对极电位单元的每个在导体的的楔形顶点处具有电力供应点。小型宽带天线还包括作为在辐射元件和电力供应单元之间进行阻抗匹配的阻抗匹配单元的短截线导体。

美国专利申请US20080218417和美国专利US7,541,982均披露了一种微带天线，该微带天线采用了位于介质衬底的顶部表面的金属贴片。介质衬底的底部表面贴覆合适的金属形成接地板。孔洞形成穿透接地板和介质衬底以允许接触到贴片的底部表面。同轴电缆的中心导体直接连接到贴片。在介质衬底中的同轴电缆的中心导体周围由金属壳体包围。贴片形成电容的第一板，而增加同轴电缆在介质衬底中外壳体的直径以在同轴电缆的末端形成另一板。电容值可通过金属壳体的面积、隔开材料的相对介质常数和板之间的间隔进行。对使用直接探针连接的探针电感阻抗和微带贴片天线输入阻抗的量进行调节并置于理想的设计中心频率的中心，可以提供很多这样的频率。