專利名稱：天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有雙定向特性的天線。
現(xiàn)有技術(shù)按圖21～24討論常規(guī)技術(shù)圖21示出一例在水平表面具有雙定向輻射圖案的天線，圖22示出一例原型天線。另外，圖23示出原型天線的輸入阻抗特性，圖24示出該原型天線的輻射方向性。
圖21中，標號111指饋電點，112指天線元件，113指腔體，114指直線導(dǎo)體，115和116指開口。饋電點111位于腔體113底部中心，天線元件112的一端接至饋電點111，另一端電氣接至直線導(dǎo)體114。
下述結(jié)構(gòu)示為一實例腔體113形成一相對zy面和zx面對稱的平行四邊形，在形式上同樣將直線導(dǎo)體114夾在其間的兩個矩形開口115和116位于腔體113上表面從而相對zy面對稱，饋電點111位于xy面的原點，天線元件112由垂直于xy面的導(dǎo)體線構(gòu)成，直線導(dǎo)體114和天線元件112通過焊接等相互作機械與電氣連接。
這里，把腔體113包圍的空間稱作天線內(nèi)部，而把相對于腔體113與天線內(nèi)部相對的空間稱為天線外部。
圖22示出原型天線。作為一個例子，腔體113底部是一方形，相對于中心頻率f0的自由空間波長λ0，邊長0.835×λ0(λ0自然空間波長)，高度0.0835×λ0。直線導(dǎo)體114置于zy面上，與Y軸平行，長為0.835×λ0，直線導(dǎo)體114兩端電氣接至腔體113兩側(cè)。兩開口115和116均為矩形，各自與x軸平行的邊長為0.209×λ0，與y軸平行的邊長為0.835×λ0。兩開口115和116相互鄰近，直線導(dǎo)體在天線天頂中心夾在其間。上述天線的結(jié)構(gòu)相對zx和zy面對稱。此時，天線元件112包括一導(dǎo)體線，長為0.0835×λ0。天線元件112的突出端電氣接至天線天頂上的直線導(dǎo)體114。
圖23示出與原型天線的輸入阻抗特性有關(guān)的相對于50歐姆饋線的VSWR(電壓駐波比)特性。橫軸標準化成中心頻率為f0。圖23的f1為最小頻率，這里VSWR滿足2或更小。f2是最大頻率，這里VSWR滿足2或更小。如圖23所示，在一分數(shù)帶寬內(nèi)((f2-f1)/f0)，VSWR為2或更小的頻帶占18.2％。發(fā)現(xiàn)在一反射損失很小的寬帶內(nèi)，阻抗特性良好。
圖24示出一例有關(guān)上述結(jié)構(gòu)天線的中心頻率f0的輻射方向性。輻射方向性標為10dB，單位為dBi，以點波源的輻射功率為基礎(chǔ)。如圖24所示，上述天線抑制了y方向的天線電源輻射，在x方向獲得雙定向輻射圖案，因而在狹長的窄內(nèi)部空間，上例顯示出良好的特性。
另外，該天線元件112的高度為0.0835×λ0，短于典型的1/4波長天線元件。如上所述，根據(jù)上述天線結(jié)構(gòu)，天線元件112的高度較小。當天線無法嵌入室內(nèi)天花板時，可以制作一種外觀較佳的天線，其突出部很小，在天花板上偏出人們的視線。
此外，在上述常規(guī)技術(shù)中，天線相對xy面和zx面對稱，此時來自天線的輻射天線電波的方向性相對zy面和zx面對稱。
如上所述，可以制作一種結(jié)構(gòu)簡單而具有所需雙定向輻射圖案的小型優(yōu)質(zhì)天線。
然而，圖21的常規(guī)實例有以下缺點盡管上述結(jié)構(gòu)能實現(xiàn)寬帶阻抗特性，但是不能在更寬的頻帶上擁有良好的阻抗與雙定向輻射圖案。因此，當多種應(yīng)用場合使用的頻率帶寬是一帶寬時，必須應(yīng)用多副天線。
然而，設(shè)置多副天線必須有更寬大的空間，還要用多根信號傳輸線，外觀上引人注目，成本也高。
因此，要以低成本實現(xiàn)較優(yōu)的外觀，當多種應(yīng)用場合使用的頻率帶為寬帶時，常規(guī)實例的結(jié)構(gòu)顯然不適合，因而無法獲得寬帶的雙定向輻射圖案。
當多種應(yīng)用場合使用的頻率帶寬為寬帶時，必須以頻帶比常規(guī)天線更寬的頻率獲取良好的阻抗與雙定向輻射圖案。
發(fā)明概要因此，針對上述問題，本發(fā)明旨在提供一種天線，其尺寸尤其在上側(cè)很小，并能在寬帶內(nèi)獲得雙定向輻射圖案。
本發(fā)明的第1方面是一種天線，包括盒式導(dǎo)電外殼，上部具有至少單個開口，
藏于所述外殼里的內(nèi)導(dǎo)體，位于底部，形狀像字母“コ”(這是日本字母katakana之一)、字母“u”、字母“U”、弓形夾或弧形，和饋電元件，藏在所述導(dǎo)電外殼里并接至所述導(dǎo)電外殼底部的饋電部，其中除了置于所述導(dǎo)電外殼上的部件外，所述內(nèi)導(dǎo)體與所述外殼不相接。
本發(fā)明的第2方面是根據(jù)第1方面，其中所述饋電元件接至所述內(nèi)導(dǎo)體的天頂。
本發(fā)明的第3方面是根據(jù)第1方面，其中還包括一空隙，用于將所述饋電元件與所述內(nèi)導(dǎo)體的饋電點在電學(xué)上斷開，所述空隙位于所述饋電元件與所述內(nèi)導(dǎo)體天頂之間。
本發(fā)明的第4方面是根據(jù)第1方面，其中還包括至少一個或多個電氣接至所述導(dǎo)電外殼的匹配導(dǎo)體。
本發(fā)明的第5方面是根據(jù)第1方面，其中至少一個或多個所述匹配導(dǎo)體電氣接至所述饋電元件。
本發(fā)明的第6方面是根據(jù)第4方面，其中至少一個或多個所述匹配導(dǎo)體電氣接至所述內(nèi)導(dǎo)體。
本發(fā)明的第7方面是根據(jù)第1方面，其中包含所述饋電元件的空間完全或部分填充有介質(zhì)，所述空間被所述導(dǎo)電外殼包圍。
本發(fā)明的第8方面是根據(jù)第7方面，其中所述介質(zhì)是一塊介電基片，所述導(dǎo)電外殼包括附于所述介電基片上的金屬箔圖案和/或所述介電基片上的通道，所述內(nèi)導(dǎo)體的天頂包括附在所述介電基片上的所述金屬箔圖案，和所述內(nèi)導(dǎo)體的側(cè)面包含所述介電基片上的所述通道。
本發(fā)明的第9方面是根據(jù)第1方面，其中還包括調(diào)節(jié)所述開口尺度的開口控制裝置。
本發(fā)明的第10方面是根據(jù)第1方面，其中還包括調(diào)節(jié)所述內(nèi)導(dǎo)體天頂尺度的天頂導(dǎo)體調(diào)節(jié)裝置。
本發(fā)明的第11方面是根據(jù)第1方面，其中所述導(dǎo)電外殼的底部為圓形。
本發(fā)明的第12方面是根據(jù)第1方面，其中所述導(dǎo)電外殼的底部為平行四邊形。
本發(fā)明的第13方面是根據(jù)第1方面，其中當所述內(nèi)導(dǎo)體形狀像字母“コ”(這是日本字母katakana之一)時所述內(nèi)導(dǎo)體天頂沿平行于從接觸所述導(dǎo)電外殼的一部分至另一部分方向的方向的長度，短于特性優(yōu)于預(yù)定特性的某頻帶內(nèi)最高頻率的波長。
本發(fā)明的第14方面是根據(jù)第1方面，其中當使用原點位于所述導(dǎo)電外殼中心的直角坐標時，x與y軸位于所述導(dǎo)電外殼的底部，而且z軸與所述底部相交，所述導(dǎo)電外殼相對于所述直角坐標的zx面和zy面對稱，和所述饋電點位于所述直角坐標的y軸上。
本發(fā)明的第15方面是根據(jù)第14方面，其中所述內(nèi)導(dǎo)體的中心位于所述原點。
本發(fā)明的第16方面是根據(jù)第14方面，其中所述內(nèi)導(dǎo)體相對于所述zx面和zy面對稱。
本發(fā)明的第17方面是根據(jù)第14至16方面之一，其中所述x軸沿輻射電磁波的方向。
本發(fā)明的第18方面是根據(jù)第1方面，其中還包括至少一個或多個定向控制導(dǎo)體。
本發(fā)明的第19方面是根據(jù)第18方面，其中當使用原點位于所述導(dǎo)電外殼中心的直角坐標時，x軸與y軸位于所述導(dǎo)電外殼底部，而且z軸與所述底部相位時，將所述定向控制導(dǎo)體置成相對于所述直角坐標的zy面對稱。
本發(fā)明的第20方面是根據(jù)第19方面，其中將所述定向控制導(dǎo)體置成相對于所述直角坐標的zx面對稱。
本發(fā)明的第21方面是根據(jù)第18至20方面之一，其中將至少一個所述定向控制導(dǎo)體接至所述導(dǎo)電外殼。
本發(fā)明的第22方面是根據(jù)第1方面，其中所述內(nèi)導(dǎo)體的諧振頻率、所述導(dǎo)電外殼在與所述內(nèi)導(dǎo)體平行而與所述導(dǎo)電外殼底部垂直的表面上的諧振頻率以及所述導(dǎo)電外殼在與所述內(nèi)導(dǎo)體和所述導(dǎo)電外殼底部垂直的表面上的諧振頻率彼此互不相同。
本發(fā)明的第23方面是根據(jù)第1方面，其中所述內(nèi)導(dǎo)體經(jīng)電容器接至所述導(dǎo)電外殼。
本發(fā)明的第24方面是根據(jù)第1方面，其中所述內(nèi)導(dǎo)體經(jīng)線圈接至所述導(dǎo)電外殼。
附圖簡述

圖1示出本發(fā)明實施例1的天線結(jié)構(gòu)的一個例子。
圖2(A)示出本發(fā)明實施例1天線結(jié)構(gòu)例的工作原理和由天頂導(dǎo)體13與腔體15底部之間天線元件12施加電場的方向。
圖2(B)示出本發(fā)明實施例1天線結(jié)構(gòu)例子的工作原理和用磁流代替圖2(A)的電場。
圖3(A)示出本發(fā)明實施例1天線結(jié)構(gòu)例子的工作原理和由天線元件12、天頂導(dǎo)體13、側(cè)邊導(dǎo)體14與腔體15底部組成的M型天線。
圖3(B)示出本發(fā)明實施例1天線結(jié)構(gòu)例子的工作原理和由腔體15組成的天線。
圖4(A)示出本發(fā)明實施例1天線結(jié)構(gòu)例子的工作原理和加給M型天線的電流。
圖4(B)示出本發(fā)明實施例1天線結(jié)構(gòu)例子的工作原理和加給腔體的電流。
圖4(c)示出本發(fā)明實施例1天線結(jié)構(gòu)例子的工作原理和加給腔體的電流。
圖5(A)示出本發(fā)明實施例1天線結(jié)構(gòu)例子的工作原理和M型天線的諧振模式。
圖5(B)示出本發(fā)明實施例1天線結(jié)構(gòu)例子的工作原理和腔體的諧振模式。
圖5(C)示出本發(fā)明實施例1天線結(jié)構(gòu)例子的工作原理和腔體的諧振模式。
圖6(A)示出本發(fā)明實施例1天線結(jié)構(gòu)例子的工作原理和M型天線(環(huán)路)的反射損失頻率特性。
圖6(B)示出本發(fā)明實施例1天線結(jié)構(gòu)例子的工作原理和腔體(偶極子)反射損失的頻率特性。
圖6(C)示出本發(fā)明實施例1天線結(jié)構(gòu)例子的工作原理和腔體(偶極子)反射損失的頻率特性。
圖6(D)示出本發(fā)明實施例1天線結(jié)構(gòu)例子的工作原理和本實施例天線的反射損失頻率特性。
圖7示出一例本發(fā)明實施例1的天線原型。
圖8(A)示出本發(fā)明實施例1原型天線結(jié)構(gòu)例子的工作原理和原型中M型天線的反射損失頻率特性。
圖8(B)示出本發(fā)明實施例1原型天線結(jié)構(gòu)例子的工作原理和原型中腔體的反射損失頻率特性。
圖8(C)示出本發(fā)明實施例1原型天線結(jié)構(gòu)例子的工作原理和原型中M型天線的VSWR特性。
圖9(A)示出本發(fā)明實施例1原型天線結(jié)構(gòu)例子的工作原理和原型中M型天線的諧振模式。
圖9(B)示出本發(fā)明實施例1原型天線結(jié)構(gòu)例子的工作原理和原型中腔體的諧振模式。
圖10示出本發(fā)明實施例1原型天線的阻抗特性的一個例子。
圖11(A)示出本發(fā)明實施例1原型天線的輻射方向性和f1的輻射特性的一個例子。
圖11(B)示出本發(fā)明實施例1天線原型的輻射方向性和f2的輻射特性的一個例子。
圖12示出本發(fā)明實施例1～3天線結(jié)構(gòu)的一個例子。
圖13示出本發(fā)明實施例1～3天線中的開口控制器結(jié)構(gòu)的一個例子。
圖14示出本發(fā)明實施例1～3天線中的天頂導(dǎo)體控制器結(jié)構(gòu)的一個例子。
圖15示出實施例1～3的天線結(jié)構(gòu)的一個例子。
圖16示出本發(fā)明實施例2的天線結(jié)構(gòu)的一個例子。
圖17示出本發(fā)明實施例2的天線結(jié)構(gòu)的一個例子。
圖18示出本發(fā)明實施例2的天線結(jié)構(gòu)的一個例子。
圖19示出本發(fā)明實施例3的天線結(jié)構(gòu)的一個例子。
圖20示出本發(fā)明實施例3的天線結(jié)構(gòu)的一個例子。
圖21示出常規(guī)天線的結(jié)構(gòu)。
圖22示出常規(guī)天線的原型的一個例子。
圖23示出常規(guī)天線原型的阻抗特性。
圖24示出常規(guī)天線原型的輻射特性。
圖25(A)示出一例天線，其中把本發(fā)明實施例1的天頂導(dǎo)體13和側(cè)邊導(dǎo)體14形成弓形夾或U字母。
圖25(B)示出圖25(A)中沿x方向的天頂導(dǎo)體13和側(cè)邊導(dǎo)體14。
圖25(C)示出一例天線，其中把本發(fā)明實施例1的天頂導(dǎo)體13和側(cè)邊導(dǎo)體14形成弓形夾或弧形。
圖25(D)示出圖25(C)沿x方向的天頂導(dǎo)體13和側(cè)邊導(dǎo)體14。
圖26示出本發(fā)明實施例4的天線結(jié)構(gòu)的一個例子。
圖27示出本發(fā)明實施例5的天線結(jié)構(gòu)的一個例子。
圖28示出本發(fā)明實施例5的天線結(jié)構(gòu)的一個例子。
符號說明11——饋電點，12——天線元件，13——天頂導(dǎo)體，14——側(cè)邊導(dǎo)體，15——腔體，16——開口，17——開口控制器，18、19——天頂導(dǎo)體控制器，21、22——匹配導(dǎo)體，31——介質(zhì)，32——通路，41、42——定向性控制導(dǎo)體，111——饋電點，112——天線元件，113——腔體，114——直線導(dǎo)體，115、116——開口。
實施例下面按附圖討論本發(fā)明的諸實施例。
實施例1參照圖1，先討論本發(fā)明的實施例1。
圖1示出本發(fā)明實施例的天線結(jié)構(gòu)。
圖1中，標號11指饋電點，12指天線元件，13指天頂導(dǎo)體，14指側(cè)邊導(dǎo)體，15指腔體，16指開口。腔體15底部位于xy面上，饋電點11置于腔體15表面，天線元件12接至饋電點11。側(cè)邊導(dǎo)體14與天頂導(dǎo)體13相互電氣連接，側(cè)邊導(dǎo)體14電氣連接至腔體15。
作為一個例子，示出了以下配置腔體15形成相對zy面和zx面對稱的平行四邊形，饋電點11位于xy面的原點上，天頂導(dǎo)體13與側(cè)邊導(dǎo)體14均為矩形并置成相對zy面和zx面對稱，天線元件12由一條垂直于xy面的導(dǎo)體組成。這里輻射方向沿x軸。
接著按圖2討論輻射的工作原理。
在本實施例天線中，由天線元件12激發(fā)天線電波。由天頂導(dǎo)體13與側(cè)邊導(dǎo)體14組成的“コ”形導(dǎo)體(“コ”是日本katakana字母之一)實現(xiàn)雙定向特性。
下面按圖2討論獲取雙定向輻射圖案的工作原理。如圖2(A)所示，天線元件12使天頂導(dǎo)體13與腔體15底部之間的電場方向彼此相對于zy面互相相反。
當上述說明的電場被磁流代替時，如圖2(B)所示，電場可用兩個線性磁流源代替，磁流源平行于y軸，且等幅反向。即無線電波輻射可視為上述兩磁流源陣列的輻射。
通常在天線陣列中，增強輻射天線電波的方向依賴于陣列因數(shù)，而陣列因數(shù)由饋自天線元件的電流的相位差與天線元件的間隔決定。整個天線陣列輻射的天線電波表示為上述陣列因數(shù)與單個天線元件輻射圖的乘積。
用單個線性磁流源的輻射圖代替單個天線元件的輻射圖，可近似得到本實施例天線的輻射圖。
具體而言，對于上述兩個磁流源輻射的無線電波，把磁流源置成相對zy面對稱。這樣，由于它們在zy面上等幅而反相，所以無線電波抵消。換言之，對zy面不輻射無線電波。
另外，zx面的方向使兩個磁流源輻射的無線電波的相位相同，無線電波沿該方向增強。例如，當磁流源的距離在自由空間內(nèi)為1/2波長時，相位沿x軸方向相同，因而輻射的無線電波沿±x方向增強。
為使天線具有雙定向輻射圖案，要求天頂導(dǎo)體13沿y軸短于特性優(yōu)于預(yù)定特性的某一頻帶上限頻率的波長。為獲得更佳的雙定向輻射圖案，天頂導(dǎo)體13最好沿y軸在長度上基本等于上述波長的一半。例如，作為一個特性優(yōu)于預(yù)定特性的頻帶，在工作頻帶屬于VSWR為2或更小的頻帶時，要求天頂導(dǎo)體13沿Y軸短于VSWR為2或更小的頻帶的上限頻率的波長。為獲得更佳的雙定向輻射圖案，天頂導(dǎo)體13沿y軸在長度上最好基本等于上述波長的一半。
即，根據(jù)本實施例的配置，單個天線元件能取得天線陣列的效果，從而實現(xiàn)雙定向輻射圖案。
參照圖3～6，討論更寬頻帶的阻抗特性。
本實施例中，天線的諧振是M型天線的兩諧振之和，M型天線包括天線元件12、天頂導(dǎo)體13、側(cè)邊導(dǎo)體14與圖3(A)和3(B)腔體15的底部。
圖4(A)～4(C)分別示出加給M型天線和腔體15的電流。根據(jù)圖4，M型天線的諧振模式可以表示為圖5(A)的兩個環(huán)路。腔體的諧振模式可用圖5(B)與5(C)的兩個相交偶極子表示。即，圖5(B)的諧振模式是腔體15在垂直于天頂導(dǎo)體13與腔體15底部的表面上的諧振模式，圖5(C)是腔體15在平行于天頂導(dǎo)體13且垂直于腔體15底部的表面上的諧振模式。
在一環(huán)路的情況中，諧振條件為相位在循環(huán)一周后均一。該環(huán)路的長度為n個波長(n為正整數(shù))。而在偶極子的情況中，諧振條件為加給偶極子的電流在結(jié)束時為0，駐波在饋電部分最大。偶極子的長度為0.5·n波長(n為正整數(shù))。
此時，由于M型天線與腔體之間存在諧振頻率差，本實施例天線具有寬帶阻抗特性。
上述狀況將用圖6的反射損失頻率特性描述。圖6(A)示出M型天線(環(huán)路)的諧振特性。發(fā)現(xiàn)諧振出現(xiàn)于頻率fm。圖6(B)示出腔體15在垂直于腔體(偶極子)天頂導(dǎo)體13和垂直于腔體15底部的表面上的諧振模式的諧振特性。發(fā)現(xiàn)諧振出現(xiàn)在頻率fcx。圖6(C)示出腔體15在平行于腔體(偶極子)天頂導(dǎo)體13且垂直于腔體15底部的表面上的諧振模式的諧振特性，發(fā)現(xiàn)諧振出現(xiàn)在頻率fcy。
以下述情況為例加以說明M型天線的諧振頻率比腔體的諧振頻率fcx低一些，而fcx又比fcy低一些，本實施例天線的諧振特性被定為M型天線與腔體二者諧振的迭加，因而可得到寬帶諧振特性，如圖6(D)的實線所示。如上所述，本實施例天線的反射損失很小，寬帶阻抗特性良好。
如上所述，本實施例天線是一種優(yōu)良的天線，可以分開設(shè)計M型天線與腔體，增大了設(shè)計自由度，天線具有更寬的頻帶。
此外，本實施例已說明，M型天線的諧振頻率fm比腔體的諧振頻率低一些，而fcx又比fcy低一些。只要M型天線諧振頻率fm、腔體諧振頻率fcx與腔體諧振頻率fcy中的至少兩個或三個諧振頻率相互不同，本發(fā)明并不限于上述情況。
圖7示出天線的實際原型。
假定中心頻率為f0時自由空間波長為λ0。作為一個例子，圖示特性針對以下情況腔體15呈0.847×λ0的方形，高0.0706×λ0，天頂導(dǎo)體13為矩形，平行于x軸的邊長0.14×λ0，平行于y軸的邊長0.62×λ0，側(cè)邊導(dǎo)體14沿x軸的長度為0.14×λ0，高0.0706×λ0，與腔體15等高，本實施例天線結(jié)構(gòu)相對zx面和zy面對稱。此時，天線元件12是一導(dǎo)線，直徑為0.013×λ0，元件長0.0706×λ0。天線元件12接至位于腔體15底部中心的饋電點11。
圖8(A)與8(B)分別示出本實施例原型中M型天線和腔體的諧振特性，圖8(C)示出M型天線的VSWR(電壓駐波比)特性。圖8(C)表明，對于M型天線，VSWR為2或更小的帶寬在分數(shù)帶寬中占12.2％。在圖8的所有圖中，橫軸以本實施例原型天線中心頻率標準化的頻率表示。
如圖8(A)與8(B)所示，在諧振頻率上，腔體比M型天線更高。此時，當用圖5的諧振模式表示時，根據(jù)諧振頻率與配置狀況，M型天線可用兩個1-λm環(huán)路表示，腔體用1.5-λc偶極子表示，λm與λc分別代表頻率為fm與fc的自由空間波長。圖9(A)與9(B)表示M型天線和腔體的諧振模式。
圖10示出本實施例天線輸入阻抗50歐姆饋線的VSWR特性。圖10中，f1指滿足VSWR為2或更小的最小頻率，f2指滿足VSWR為2或更小的最大頻率，f0指中心頻率。
圖10中，VSWR為2或更小的帶寬在分數(shù)帶寬中占27.1％((f2-f1)/f0)，發(fā)現(xiàn)在很寬頻率內(nèi)可實現(xiàn)低損失的天線。天線帶寬與天線容積成比例增大，因而若與常規(guī)天線在容積上作一比較，可建立下面的公式。
公式1(本實施例的原型天線)/(常規(guī)天線)＝0.87即，如公式1所示，結(jié)果為0.87，表示容積減小了13％。同時，特定頻率按公式2增大。
公式2(本實施例的原型天線)/(常規(guī)天線)＝1.49即，如公式2所示，特定頻率增大為1.49倍，即增大于49％。因此，考慮到上述容積的減小，本實施例原型的分數(shù)帶寬增大了56％。
如上所述，與常規(guī)天線相比，本實施例原型天線的阻抗特性的頻帶要寬56％。
圖11(A)示出f1的輻射特性，圖11(B)示出f2的輻射特性，兩圖示出的雙定向輻射圖案基本上在頻率f1與f2等同于水平面，因而可以理解，本實施例天線在寬帶內(nèi)具有低損失特性，而在輻射特性方面，在寬帶內(nèi)具有雙定向輻射圖案。
再者，對本實施例的原型天線，天線元件高為0.0706×λ0，低于一般1/4波長天線元件，這種情況等于下述情況天線的天頂導(dǎo)體13與腔體15之間出現(xiàn)電容性組合，天線元件12的突出部有電容性負載。天線元件12的高度更低。與常規(guī)天線相比，原型天線的高度減為84.6％，由此天線薄15％。
以此方式在更寬頻帶內(nèi)得到了低損失的阻抗特性，且不劣化常規(guī)天線的特性。
如上述的原型，圖示天線在寬帶內(nèi)具有阻抗特性和雙定向輻射圖案，且小而薄。例如，當應(yīng)用中要求反射損失極小時，設(shè)計時可通過犧牲阻抗的頻率帶寬，在期望的頻帶內(nèi)得到很小的反射損失。
這種設(shè)計為了實現(xiàn)該目標，必須找到最合適組合的各種構(gòu)成參數(shù)，如腔體15的尺寸與高度、開口16的大小、天頂導(dǎo)體13的尺寸和側(cè)邊導(dǎo)體14的高度。
另外，在上例和原型中，本實施例天線相對zy面和zx面對稱，此時天線輻射的無線電波的方向性相對zy面和zx面對稱。
當天頂導(dǎo)體13的中心偏離原點或天頂導(dǎo)體13和側(cè)邊導(dǎo)體14相對zx面和zy面不對稱時，則方向性最強的方向就相應(yīng)地從x軸移至y軸。這類天線適用于固定天線的某些空間。
如上所述，根據(jù)本實施例，可以制成一種小天線，它以簡單的結(jié)構(gòu)在寬帶內(nèi)獲得低損失特性，在輻射特性方面具有寬帶方向特性。
此外，作為一個例子，本實施例描述了相對zy面和zx面對稱的天線。本發(fā)明并不總限于如此配置的天線。如為了獲得所需的輻射方向性或輸入阻抗特性，天線可以只相對zy面對稱，或相對zy面和zx面都不對稱。另外，只是開口16相對zy面或者相對zy面和zx面對稱。還有，只有腔體15相對zy面或者相對zy面和zx面對稱。除此以外，只有天頂導(dǎo)體13相對zy面或者相對zy面和zx面對稱。再者，只有側(cè)邊導(dǎo)體14相對zy面或者相對zy面和zx面對稱。而且，上述諸部件可以相組合。這樣的配置可構(gòu)成輻射方向性最適合某輻射空間的天線。
另外，作為一個例子，本實施例討論了有單一開口16的天線。本發(fā)明并不總限于如此配置的天線，如為了得到期望的輻射方向性或輸入阻抗特性，可以設(shè)置兩個或多個開口16。
此外，作為一個例子，本實施例討論了有矩形開口16的天線。本發(fā)明并不總限于如此配置的天線，如為了獲得期望的輻射方向性或輸入阻抗特性，可將開口16形成圓形、方形、多邊形、半圓形及其組合形狀、環(huán)形或其它形狀。當開口16為圓形、橢圓形或曲面時，在輻射方向性方面，由于天線導(dǎo)體較少拐角，所以減小了拐角的衍射效應(yīng)，從而減小了天線無線電波的交叉極化轉(zhuǎn)換損失。
此外，本實施例討論了開口16位于腔體15天頂上的天線。本發(fā)明并不總限于如此配置的天線，如除了腔體15天頂上的開口16外，為獲得期望的輻射方向性或輸入阻抗特性，可把開口置于腔體15的側(cè)面。
而且，本實施例討論了開口16位于腔體15一部分天頂?shù)奶炀€。本發(fā)明并不總限于如此配置的天線，如腔體15天頂可以整個打開并整體用作開口15。
再者，本實施例討論了腔體15底部為方形的天線。本發(fā)明并不總限于如此配置的天線，如為獲得期望的輻射方向性或輸入阻抗特性，腔體15底部可形成其它的多邊形、半圓形及其組合形狀或其它形狀。而且，腔體15底部可以是圓形、橢圓形、曲面或其它形狀。這樣在輻射方向性方面，由于天線導(dǎo)體較少拐角，減小拐角上的衍射效應(yīng)，從而減小了天線無線電波的交叉極化轉(zhuǎn)換損失。再者，當天線置于天花板等上面時，希望天線形狀與天花板區(qū)域或房間形狀相配，使天線不引人注目。然而，當天線形成矩形或其它多邊形時，由于天花板區(qū)和房間形狀無法改變，就限制了設(shè)置天線的方向。因此，在腔體15具有圓形底部尤其在天線具有圓形底部的情況下，當天線置于天花板上時，就不考慮天花板區(qū)域或房間形狀而設(shè)置天線。作為一個例子，圖12示出了腔體15為圓柱形的結(jié)構(gòu)。另外，當天線具有圓形底部時，轉(zhuǎn)動天線可改變設(shè)置方向。這樣，可調(diào)整輻射天線電波的方向，從而得到最適合設(shè)置天線位置的輻射特性。
而且，作為一個例子，本實施例討論了天頂導(dǎo)體13為矩形的天線。本發(fā)明并不總限于如此配置的天線，如為得到期望的輻射方向性或輸入阻抗特性，天頂導(dǎo)體13可形成為其它多邊形、半圓形及其組合形狀、直線開或其它形狀。另外，天頂導(dǎo)體13可形成為圓形、橢圓形、曲面或其它形狀。因此，在輻射方向性方面，由于天線導(dǎo)體較少拐角，減小于拐角的衍射效應(yīng)，從而減小了天線無線電波的交叉極化轉(zhuǎn)換損失。
另外，作為一個例子，本實施例討論了側(cè)邊導(dǎo)體14和天頂導(dǎo)全13均為字母“コ”形的天線。本發(fā)明并不總限于如此配置的天線，如可將側(cè)邊導(dǎo)體14和天頂導(dǎo)體13形成U形、弓形夾或弧形。因此，在輻射方向性方面，由于天線導(dǎo)體較少拐角，減小了拐角的衍射效應(yīng)，因而減小了天線無線電波的交叉極化轉(zhuǎn)換損失；作為一個例子，圖25示出這類天線的結(jié)構(gòu)，圖25(A)示出一例天頂導(dǎo)體13和側(cè)邊導(dǎo)體14為U形或弓形夾的天線，圖25(B)示出圖25(A)沿x方向截取的天線的天頂導(dǎo)體13和側(cè)邊導(dǎo)體14，圖25(C)示出一例把天頂導(dǎo)體13和側(cè)邊導(dǎo)體14形成弧形或弓形夾的天線，而圖25(D)示出圖25(C)天線沿x方向截取的天頂導(dǎo)體13和側(cè)邊導(dǎo)體14。
而且，作為一個例子，本實施例討論了側(cè)邊導(dǎo)體14為矩形且寬度與天頂導(dǎo)體13一樣的天線。本發(fā)明并不總限于如此配置的天線，如為獲得期望的輻射方向性和輸入阻抗特性，可把側(cè)邊導(dǎo)體14形成為其它多邊形、半圓形及其組合形狀、直線形成或其它形狀。另外，側(cè)邊導(dǎo)體14的寬度可以比天頂導(dǎo)體13更小或更大。這樣配置可增大調(diào)節(jié)參數(shù)，在天線阻抗與饋線阻抗之間實現(xiàn)滿意的匹配。
另外，作為一個例子，本實施例討論了開口16的尺寸固定的天線。本發(fā)明并不總限于如此配置的天線，如圖13所示，開口16可以包括一改變其尺寸的開口控制器17。例如，在開口16上設(shè)置一個滑動導(dǎo)電板等的裝置，以隨意改變開口16的尺寸并改變天線的輻射方向性，從而實現(xiàn)期望的輻射方向性。
另外，作為一個例子，本實施例討論了天頂導(dǎo)體13的尺寸固定的天線。本發(fā)明并不總限于如此配置的天線，如圖14所示，天頂導(dǎo)體13可以包括天頂導(dǎo)體控制器18和19，用于改變天頂導(dǎo)體13的尺寸。具體而言，在天頂導(dǎo)體13上設(shè)置了滑動導(dǎo)電板等的裝置，可隨意改變天頂導(dǎo)體13的尺寸，改變天線的輻射方向性，實現(xiàn)期望的阻抗特性與輻射方向性。
再者，作為一個例子，本實施例描述了M型天線的諧振頻率比腔體的略低。本發(fā)明并不限于上述結(jié)構(gòu)。即使M型天線的諧振頻率略高于腔體，也能實現(xiàn)與本實施例同樣的效果。
此外，在本實施例中，天線元件12由一直線導(dǎo)體構(gòu)成。天線元件12可包括其它天線元件，如天線元件12可以是一種包含螺旋導(dǎo)體的螺線天線元件，因而天線元件12很小，高度更低，實現(xiàn)低型面的小天線。另外，如圖15所示。天線元件12可利用一部分天頂導(dǎo)體13和空腔在電氣上斷開，因而可改變阻抗并調(diào)節(jié)諧振頻率。
還有，本實施例的天線可設(shè)置為陣列而形成融合陣列天線和自適應(yīng)天線陣，可進一步控制輻射無線電波的方向性。
實施例2下面討論實施例2本發(fā)明的實施例2根據(jù)圖16討論。
圖16示出本發(fā)明實施例2的天線結(jié)構(gòu)。圖中標號11指饋電點，12指天線元件，13指天頂導(dǎo)體，14指側(cè)邊導(dǎo)體，15指腔體，16指開口，21與22指匹配導(dǎo)體。腔體15底部位于xy面上，饋電點11位于腔體15表面上，天線元件12接至饋電點11。側(cè)邊導(dǎo)體14與天頂導(dǎo)體13相互電氣連接，側(cè)邊導(dǎo)體14電氣接至腔體15。匹配導(dǎo)體21和22均電氣接至腔體15。
作為一個例子，將討論下述結(jié)構(gòu)腔體15形成相對zy面和zx對稱的平行四邊形，饋電點11位于xy面的原點上，天頂導(dǎo)體13與側(cè)邊導(dǎo)體14均為矩形且相對zy面和zx面對稱，天線元件12包括垂直于xy面的導(dǎo)體，而匹配導(dǎo)體21和22置于y軸上而與兩原點對稱。
本實施例的天線與實施例1天線同樣工作。
在某此配置中，實施例1的天線會劣化與饋電點11的匹配。另外，與饋電部匹配的劣化減少了加給天線元件12的功率，導(dǎo)致天線的輻射效率降低。
由于匹配導(dǎo)體21和22靠近天線元件12但有間隔，所以能改變天線阻抗而實現(xiàn)與饋電部匹配良好，從而提高了天線特性。另外，當將匹配導(dǎo)體21和22配置成不影響某導(dǎo)體形狀(該導(dǎo)體形成“コ”形且包括天頂導(dǎo)體13與側(cè)邊導(dǎo)體14)和開口16的形狀時，與沒有匹配導(dǎo)體時相比，本實施例天線幾乎不改變輻射方向性。因為如實施例1所述，實際的輻射源主要集中于該“コ”形導(dǎo)體和本實施例天線中的開口。即，可實現(xiàn)良好的阻抗匹配而幾乎不改變期望的輻射特性。
另外，本實施例討論了相對zy面和zx面對稱的天線，此時，天線輻射的無線電波方向相對zy面和zx面對稱。
如上所述，根據(jù)本實施例，制作的小型天線具有良好的阻抗匹配和低損失，可以簡單的結(jié)構(gòu)得到寬帶雙定向輻射圖案。
此外，作為一個例子，本實施例討論了相對zy面和zx面對稱的天線。本發(fā)明并不總限于如此配置的天線，如為了獲得期望的輻射方向性和輸入阻抗特性，結(jié)構(gòu)上可以只相對zy面對稱或者可以不相對zy面和zx對稱。另外，只是開口16相對zy面或者相對zy面和zx面對稱。而且，只是腔體15可以相對zy面或者相對zy面和zx面對稱。此外，只是天頂導(dǎo)體13可以相對zy面或者與zx面對稱。另外，只是側(cè)邊導(dǎo)體14可以相對zy面或者相對zy面和zx面對稱。還有，可采用上述的組合方式。這類配置可制成輻射方向性最適合輻射空間的天線。
此外，作為一個例子，本實施例討論了具有單一開口16的天線。本發(fā)明并不總限于如此配置的天線，如為了獲得期望的輻射方向性或輸入阻抗特性，可以設(shè)置兩個或多個開口16。
再者，作為一個例子，本實施例討論了開口16為矩形的天線。本發(fā)明并不總限于如此配置的天線，如為了獲得期望的輻射方向性或輸入阻抗特性，開口16可以形成為圓形、方形、多邊形、半圓形及其組合形狀、環(huán)形或其它形狀。當開口16形成為圓形、橢圓形或曲面時，在輻射方向性方面，由于天線導(dǎo)體很少有拐角，所以減小了拐角的衍射效應(yīng)，由此減小了天線無線電波的交叉板化轉(zhuǎn)換損失。
此外，作為一個例子，本實施例討論了開口16位于腔體15天頂?shù)奶炀€。本發(fā)明并不總是限于如此配置的天線，如除了開口16置于腔體15天頂以外，為獲得期望的輻射方向性或輸入阻抗特性，開口可以置于腔體側(cè)面。
再者，作為一個例子，本實施例討論了開口16置于腔體15一部分天頂上的天線。本發(fā)明并不總是限于如此配置的天線，如腔體15的天頂可以完全打開，將整個天頂用作開口15。
另外，作為一個例子，本實施例討論了腔體15底部為方形的天線。本發(fā)明并不總是局限于如此配置的天線，如為獲得期望的輻射方向性或輸入阻抗特性，腔體15底部可形成為其它多邊形、半圓形及其組合形狀或其它形狀。再者，腔體15底部可形成為圓形、橢圓形、曲面或其它形狀。因此，在輻射方向性方面，由于天線導(dǎo)體簋少有拐角，減小了拐角的衍射效應(yīng)，由于減小了天線無線電波的交叉極化轉(zhuǎn)換損失。
還有，當將天線置于天花板等上時，希望天線形狀與天花板的方形或房間的形狀相匹配，使人們不注意天線。然而，當天線形成為矩形或其它多邊形時，由于天花板區(qū)和房形是固定的，天線設(shè)置方向受到限制。因此，在腔體15底部為圓形圓尤其在天線為圓形底部的情況中，在天花板上設(shè)置天線時，就不考慮天花板區(qū)和房形來設(shè)置天線。
作為一個例子，圖12示出腔體15為圓柱形的結(jié)構(gòu)。另外，當天線為圓形底部時，可轉(zhuǎn)動天線改變設(shè)置方向。這樣可調(diào)整天線電波的輻射方向，得到最適合設(shè)置天線位置的輻射持性。
而且，作為一個例子，本實施例討論了天頂導(dǎo)體13為矩形的天線。本發(fā)明并不總是限于如此配置的天線，如為獲得期望的輻射方向性或輸入阻抗特性，天頂導(dǎo)體13可形成其它多邊形、半圓形及其組合形狀、直線形或其它形狀。再者，天頂導(dǎo)體13可形成圓形、橢圓形、曲面或其它形狀。因此，在輻射方向性方面，由于天線導(dǎo)體很少有拐角，減小了拐角的衍射作用，從而減小了天線無線電波的交叉極化轉(zhuǎn)換損失。
另外，作為一個例子，本實施例討論了側(cè)邊導(dǎo)體14和天頂導(dǎo)體13為“コ”形的天線。本發(fā)明并不總限于如此配置的天線，如側(cè)邊導(dǎo)體14和天頂導(dǎo)體13可形成U形、弓形夾或弧形。因此，在輻射方向性方面，由于天線導(dǎo)體很民有拐角，減小了拐角的衍射效應(yīng)，從而減小了天線無線電波的交叉板化轉(zhuǎn)換損失。作為一個例子，圖25示出該天線的結(jié)構(gòu)。圖25(A)和25(B)示出一例天頂導(dǎo)體13和側(cè)邊導(dǎo)體4為U形或弓形夾的天線，圖25(C)和25(D)示出一例天頂導(dǎo)體13和側(cè)邊導(dǎo)體14為弧形或弓形夾的天線。
而且，作為一個例子，本實施例討論了側(cè)邊導(dǎo)體14為矩形且寬度與天頂導(dǎo)體13一樣的天線。本發(fā)明并不總限于如此配置的天線，如為獲得期望的輻射方向性或輸入阻抗特性，側(cè)邊導(dǎo)體14可形成其它多邊形、半圓形及其組合形狀、直線開或其它形狀。再者，側(cè)邊導(dǎo)體14的寬度可小于或大于天頂導(dǎo)體13，這類結(jié)構(gòu)可增大阻抗調(diào)節(jié)參數(shù)，在天線阻抗與饋線阻抗之間實現(xiàn)滿意的匹配。
另外，作為一個例子，本實施例討論了開口16尺寸固定的天線。本發(fā)明并不總限于如此配置的天線，如圖13所示，開口16可包括改變其大小的開口控制器17。例如，可在開口16設(shè)置滑動導(dǎo)電板等的裝置，隨意改變開口16的大小并改變天線的輻射方向性，由此得到期望的輻射方向性。
再得，作為一個例子，本實施例討論了天頂導(dǎo)體13尺寸固定的天線。本發(fā)明并不總限于如些配置的天線，如圖14所示，天頂導(dǎo)體13或包括改變天頂導(dǎo)體13尺寸的天頂導(dǎo)體控制器18和19。例如，在天頂導(dǎo)體13上設(shè)置滑動導(dǎo)電板等的裝置而隨意改變天頂導(dǎo)體13的尺寸并改變天線的輻射方向性，從而實現(xiàn)期望的阻抗特性和輻射方向性。
此外，本實施例中，天線元件12由一直線導(dǎo)體構(gòu)成。本實施例可包括其它類天線元件12，如天線元件可以是一種包括螺旋導(dǎo)體的螺線天線元件，因而天線元件12苛以小而矮，做成低型面的小天線。此外，如圖15所示，天線元件12可利用一部分天頂導(dǎo)體13和空隙在電氣上斷開，從而改變阻抗并能調(diào)節(jié)諧振頻率。
另外，作為一個例子，本實施例討論了有兩個匹配導(dǎo)體21和22的天線。本發(fā)明并不總限于如此配置的天線，如可以設(shè)置單個匹配導(dǎo)體或者三個或更多的匹配導(dǎo)體。這類結(jié)構(gòu)可增大配置自由度，進一步改善與饋電部的匹配。
此外，作為一個例子，本實施例討論了將匹配導(dǎo)體21和22置于y軸上而遠離天線元件的天線。本發(fā)明并不總限于如此配置的天線，如匹配導(dǎo)體21和22可設(shè)置在接地導(dǎo)體上xy面的任何位置，這類結(jié)構(gòu)可增大配置自由度，進一步改善與饋電部的匹配。
再者，本實施例中，匹配導(dǎo)體21和22由若干直線導(dǎo)體構(gòu)成。匹配導(dǎo)體21和22可包括以其它形狀形成的導(dǎo)體，如導(dǎo)體21和22可包括用螺旋導(dǎo)線或彎成L形的導(dǎo)線形成的螺線匹配導(dǎo)體，這樣匹配導(dǎo)體21和22可以小而矮，做成低型面的小天線。
再者，作為一個例子，本實施例討論了匹配導(dǎo)體21和22遠離天線元件12的天線。本發(fā)明并不總限于如此配置的天線，如圖17所示，部件端部或整個匹配導(dǎo)體21和22可以電氣連接至天線元件的中點，這種結(jié)構(gòu)可增大天線阻抗，尤其在天線具有低阻抗時，可與饋電部實現(xiàn)良好的匹配。
另外，作為一個例子，本實施例討論了匹配導(dǎo)體21和22不接至天頂導(dǎo)體13的天線。本發(fā)明并不總限于如此配置的天線，如圖18所示，部件端部或整個匹配導(dǎo)體21和22可以電氣連接至天頂導(dǎo)體13，這種結(jié)構(gòu)可增大天線阻抗，在天線具有低阻抗時，可與饋電部良好匹配。
還有，本實施例天線可排成陣列形成融合陣列天線與自適應(yīng)天線陣，可進一步控制輻射無線電波的方向性。
實施例3將按圖19討論本發(fā)明的實施例3。
圖19示出本發(fā)明實施例3的天線結(jié)構(gòu)。
圖19中，標號11指饋電點，12指天線元件，13指天頂導(dǎo)體，14指側(cè)邊導(dǎo)體，15指腔體，16指開口，31指介質(zhì)。腔體15底部位于xy面，饋電點11位于腔體15表面，天線元件12接至饋電點11。側(cè)邊導(dǎo)體14與天頂導(dǎo)體13相互電氣連接，側(cè)邊導(dǎo)體14電氣接至腔體15。匹配導(dǎo)體21和22均電氣接至腔體15。
作為一個例子，將討論下述結(jié)構(gòu)腔體15形成相對zy面和zx對稱的平行四邊形，饋電點11位于xy面原點，天頂導(dǎo)體13與側(cè)邊導(dǎo)體14均為矩形且相對zy面和zx面對稱，天線元件12由垂直于xy面的導(dǎo)體構(gòu)成，而匹配導(dǎo)體21和22置于y軸上從而相對于兩原點對稱。
這里把腔體15包圍的空間稱為天線內(nèi)部，而把相對于腔體15同天線內(nèi)部相反的空間稱為天線外部。
本實施例天線的操作與實施例1天線相同。
本實施例中，將介質(zhì)31插入天線。當介質(zhì)31的介電常數(shù)與真空介電常數(shù)εo之比(相對介電常數(shù))為εr時，介質(zhì)31中的波長為真空中的波長的 倍。由于εr為1或更大，所以介質(zhì)31中的波長很短。因此，將介質(zhì)31插入天線，可將天線做成更小更薄。
另外，本實施例天線配置成把一介電基片插入該天線，因而可用兩面有導(dǎo)電箔的介電基片形成天線。
例如，介電基片經(jīng)切割，用蝕刻、機加工等除去一面的導(dǎo)電箔，形成腔體15天頂上的導(dǎo)體、天頂導(dǎo)體13和開口16。此時，基片另一面的導(dǎo)電箔作為腔體底部。
再者，在腔體底部打一合適的孔形成同軸饋電部分11。在介電基片上打一孔，用于讓導(dǎo)線突出的端部從天頂導(dǎo)體13伸到基片外面。該導(dǎo)線從同軸饋電部分11的導(dǎo)體伸出。天頂導(dǎo)體13和導(dǎo)線突出端通過焊接等電氣連接至平板導(dǎo)體。
接著，將基片兩面覆上通路或?qū)w，形成腔體15的側(cè)邊導(dǎo)體。再用通路形成側(cè)邊導(dǎo)體14。
圖20示出用通路形成腔體15兩面和側(cè)邊導(dǎo)體14的狀況。圖20中，標號11指饋電點，12指天線元件，13指天頂導(dǎo)體，14指側(cè)邊導(dǎo)體，15指腔體，16指開口，31指介質(zhì)，32指通路。
由于用加工精度進行諸如蝕刻等基片加工，因而可提高制造天線的精度，并以批量生產(chǎn)減小成本。
另外，由于常規(guī)天線有開口，在天線的某些設(shè)置環(huán)境中，含許多灰塵與潮氣的空氣從開口進入天線里面，會劣化天線特性。然而，在天線中通過填充介質(zhì)31，可避免含灰塵與潮氣的空氣進入而造成的特性劣化。
如上所述，根據(jù)本實施例，可以制作小而薄的天線，它具有高加工精度，結(jié)構(gòu)簡單，天線特性很少劣化，在寬帶內(nèi)具有低損失特性，而在輻射特性方面，具有寬帶雙定向輻射圖案。
此外，作為一個例子，本實施例討論了天線用導(dǎo)體包圍的內(nèi)部完全由介質(zhì)31填充的天線。本發(fā)明并不總限于如此配置的天線。天線內(nèi)部可以部分存在介質(zhì)31，如天線可以組合下列部件構(gòu)成部分或全部腔體15，天頂導(dǎo)體13，側(cè)邊導(dǎo)體14，或利用蝕刻或機加工除去導(dǎo)電箔而形成的開口16，它應(yīng)用了一面有導(dǎo)電箔的介電基片。這樣，由于含開口16的導(dǎo)體是用介電基片制造的，可防止含灰塵與潮氣的空氣進入天線內(nèi)部而造成的特性劣化。
實施例4下面討論實施例4。
將參照圖26討論本發(fā)明的實施例4。
圖26示出本發(fā)明實施例4的天線結(jié)構(gòu)。圖中，標號11指饋電點，12指天線元件，13指天頂導(dǎo)體，14指側(cè)邊導(dǎo)體，15指腔體，16指開口，41與42指定向控制導(dǎo)體。腔體15底部位于xy面，饋電點11位于腔體15表面，天線元件12接至饋電點11。側(cè)邊導(dǎo)體14和天頂導(dǎo)體13相互電氣連接，側(cè)邊導(dǎo)體14電氣連接至腔體15。定向控制導(dǎo)體41和42電氣連接至腔體15底部，并與x軸上原點等距地定位。
作為一個例子，討論以下結(jié)構(gòu)腔體15形成相對zy面和zx面對稱的平行四邊形，饋電點11位于xy面原點，天頂導(dǎo)體13和側(cè)邊導(dǎo)體14均為矩形并相對zy面和zx面對稱，天線元件12由一垂直于xy面的導(dǎo)線構(gòu)成。
本實施例天線的工作與實施例1天線基本相同。
與實施例1不同的是，可用定向控制導(dǎo)體41和42控制天線的方向性，即由于定向控制導(dǎo)體41和42控制天線的方向性，即由于定向控制導(dǎo)體41和42與x軸原點等距，x方向的方向性可以高于實施例1的天線，同時保持雙向性。這樣，本實施例天線可在垂直面上控制方向性。
例如，當天線置于某一空間，如水平方向長而高度低的狹長地帶時，必須在水平方向上強烈輻射天線電波。因此，本實施例天線適用于水平方向長而高度低的狹長空間。
如上所述，定向控制導(dǎo)體41和42置成相對于zy面或zx面對稱，因而可增強z方向的方向性并保持雙定向輻射圖案。
另外，本實施例描述了置于x軸的定向控制導(dǎo)體41和42。本發(fā)明并不限于上述結(jié)構(gòu)。當定向控制導(dǎo)體41和42移至y方向時，天線方向性就相應(yīng)地指向偏移的方向。因此，當天線置于某一位置使之固定時，能容易地調(diào)整該天線，只要調(diào)整定向控制導(dǎo)體41和42的位置，就可實現(xiàn)最適宜的方向性。
在此情況下，為了支承定向控制導(dǎo)體41和42，可在腔體15底部事先設(shè)置多個孔或引導(dǎo)部件。當天線置于該位置時，只要把定向控制導(dǎo)體41和42插入孔內(nèi)或支承件里，就能控制天線的方向性。這樣，通過使用定向控制導(dǎo)體41和42，天線的方向性就便于在安裝時而不是在制造時予在調(diào)整。
再者，本實施例描述了定向控制導(dǎo)體41和42為圖26的垂直導(dǎo)體。本發(fā)明并不限于上述結(jié)構(gòu)。定向控制導(dǎo)體41和42可以與腔體15成水平或?qū)?，另外，定向控制?dǎo)體41和42可以不接至腔體15。此外，定向控制導(dǎo)體41和42可以不形成為圖26的條形，而形成圓形等任何形狀。
還有，本實施例在圖26中設(shè)置了兩個定向控制導(dǎo)體41和42，也可設(shè)置任意數(shù)量的導(dǎo)體，如4個或6個。
實施例5下面討論實施例5。將參照圖27討論本發(fā)明的實施例5。
圖27示出本發(fā)明實施例5的天線結(jié)構(gòu)。圖中，標號11指饋電點，12指天線元件，13指天頂導(dǎo)體，14指側(cè)邊導(dǎo)體，15指腔體，16指開口。腔體15底部位于xy面，饋電點11位于腔體15表面，天線元件12接至饋電點11。側(cè)邊導(dǎo)體14和天頂導(dǎo)體13相互電氣連接，電容器43和44插在側(cè)邊導(dǎo)體14與腔體15之間。
作為一個例子，將討論下述結(jié)構(gòu)腔體15形成相對zy面和zx面對稱的平行四邊形，饋電點11位于xy面的原點，天頂導(dǎo)體13和側(cè)邊導(dǎo)體14為矩形并相對zy面和zx面對稱，天線元件12由一垂直于xy面的導(dǎo)體構(gòu)成。
本實施例天線的工作與實施例1天線基本相同。
與實施例1不同的是，通過在側(cè)邊導(dǎo)體14與腔體15之間插入電容器43和44，減小了腔體15底部到天頂導(dǎo)體13的高度。這樣，利用電容器43和44，當天線太高時，可減小天線的高度，等。
再者，圖28示出用線圈45和46來代替圖27天線的電容器43和44。當天線高度太低時，可用線圈45和46增大天線的高度，等。
此外，作為一個例子，本實施例討論了相對zy面和zx面對稱的天線。本發(fā)明并不總限于如此配置的天線，如為獲得期望的輻射方向性或輸入阻抗特性，結(jié)構(gòu)上可以只相對zy面對稱或可以不相對zy面和zx面對稱。另外，只是開口16可以相對zy面或者相對zy面和zx面對稱。而且，只有腔體15可以相對于zy面或者相對zy面和zx面對稱。另外，只有天頂導(dǎo)體13可以相對zy面或者相對zy面和zx面對稱。此外，只有側(cè)邊導(dǎo)體14可以相對zy面或者相對zy面和zx面對稱。還有，也可作上述的組合。這種結(jié)構(gòu)可制作輻射方向性最適合輻射空間的天線。
此外，作為一個例子，本實施例討論了有單一開口16的天線。本發(fā)明并不總限于如此配置的天線，如為獲得期望的輻射方向性或輸入阻抗特性，可設(shè)置兩個或多個開口16。
再者，作為一個例子，本實施例討論了開口16為矩形的天線。本發(fā)明并不總限于如此配置的天線，如為獲得期望的輻射方向性或輸入阻抗特性，開口16可形成圓形、方形、多邊形、半圓形及其組合形狀、環(huán)形或其它形狀。當開口16形成圓形、橢圓形或曲面時，在輻射方向性方面，由于天線導(dǎo)體很少有拐角，減小了拐角的衍射效應(yīng)，從而減小了天線無線電波的交叉極化轉(zhuǎn)換損失。
另外，作為一個例子，本實施例討論了側(cè)邊導(dǎo)體14和天頂導(dǎo)體13為字母“コ”形的天線。本發(fā)明并不總限于如此配置的天線，如側(cè)邊導(dǎo)體14和天頂導(dǎo)體13可形成U形、弓形夾或弧形。因此，在輻射方向性方面，由于天線導(dǎo)體很少有拐角，減小了拐角的衍射效應(yīng)，由此減小了天線無線電波的交叉極化轉(zhuǎn)換損失。作為一個例子，圖25示出這種天線的結(jié)構(gòu)。圖25(A)和25(B)示出一例天頂導(dǎo)體13和側(cè)邊導(dǎo)體14為U形或弓形夾的天線，圖25(C)和25(D)示出一例天頂導(dǎo)體13和側(cè)邊導(dǎo)體14為弧形或弓形夾的天線。
另外，作為一個例子，本實施例討論了開口16置于腔體的天頂上的天線。本發(fā)明并不總限于如此配置的天線，如除了開口16置于腔體15天頂以外，開口還可置于腔體15側(cè)面而獲得期望的輻射方向性或輸入阻抗特性。
而且，本實施例討論了開口16置于腔體15一部分天頂?shù)奶炀€。本發(fā)明并不總限于如此配置的天線，如腔體15天頂可以完全打開并將它全部用作開口16。
再者，作為一個例子，本實施例討論了腔體15底部為方形的天線。本發(fā)明并不總限于如此配置的天線，如為獲得期望的輻射方向性或輸入阻抗特性，腔體15底部可形成其它多邊形、半圓形及其組合形狀或其它形狀。另外，腔體15底部可形成圓形、橢圓形、曲面或其它形狀。因此，在輻射方向性方面，由于天線導(dǎo)體很少有拐角，減小于拐角的衍射效應(yīng)，由此減小了天線無線電波的交叉極化轉(zhuǎn)換損失。
另外，當天線置于天花板等上時，希望天線形狀與天花板方形或房間形狀相配，使人不注意該天線。然而，當天線形成矩形或其它多邊形時，由于天花板區(qū)和房形不變，設(shè)置天線的方向受限制。因此，在腔體15為圓形底部尤其在天線為圓形底部的情況下，當天線置于天花板上時，設(shè)置天線可以不考慮方形天花板或房子形狀，這是有利的。
作為一個例子，圖12示出腔體15為圓柱形的結(jié)構(gòu)。另外，當天線為圓形底部時，可以轉(zhuǎn)動天線改變設(shè)置方向。這樣，可調(diào)整天線電波的輻射方向，由此獲得最適合設(shè)置天線位置的輻射特性。
而且，作為一個例子，本實施例討論了天頂導(dǎo)體13為矩形的天線。本發(fā)明并不總限于如此配置的天線，如為獲得期望的輻射方向性或輸入阻抗特性，天頂導(dǎo)體13可形成其它多邊形、半圓形及其組合形狀、直線形或其它形狀。再者，天頂導(dǎo)體13可形成圓形、橢圓形、曲面或其它形狀。因此，在輻射方向性方面，由于天線導(dǎo)體很少有拐角，減小了拐角的衍射效應(yīng)，由此減小了天線無線電波的交叉極化轉(zhuǎn)換損失。
另外，作為一個例子，本實施例討論了側(cè)邊導(dǎo)體14為矩形且寬度與天頂導(dǎo)體13相等的天線。本發(fā)明并不總限于如此配置的天線，如為獲得期望的輻射方向性或輸入阻抗特性，側(cè)邊導(dǎo)體14可形成其它多邊形、半圓及其組合形狀、直線形或其它形狀。再者，側(cè)邊導(dǎo)體14可形成寬度比天頂導(dǎo)體13更小或更大。這種結(jié)構(gòu)可增大阻抗調(diào)節(jié)參數(shù)，在天線阻抗與饋線阻抗之間實現(xiàn)滿意的匹配。
再者，作為一個例子，本實施例討論了開口16的尺寸固定的天線。本發(fā)明并不總限于如此配置的天線，如圖13所示，開口16可包括改變其尺寸的開口控制器17。例如，在開口16設(shè)置滑動導(dǎo)電板等的裝置，以隨意改變開口16的尺寸并改變天線的輻射方向性，實現(xiàn)期望的輻射方向性。
另外，作為一個例子，本實施例討論了天頂導(dǎo)體13的尺寸固定的天線。本發(fā)明并不總限于如此配置的天線，如圖14所示，天頂導(dǎo)體13可包括改變天頂導(dǎo)體13尺寸的天頂導(dǎo)體控制器18和19。例如，在天頂導(dǎo)體13上設(shè)置滑動導(dǎo)電板等的裝置，以隨意改變平板導(dǎo)體13的尺寸并改變天線輻射方向性，由此實現(xiàn)期望的阻抗特性和輻射方向性。
此外，本實施例中，天線元件12由一直線導(dǎo)體構(gòu)成。天線元件12可包含其它天線元件，如天線元件12可以是由螺旋導(dǎo)體組成的螺線天線元件，因而天線元件12可以是小的低型面，實現(xiàn)低型面的小天線。另外，如圖15所示，天線元件12可利用部分天頂導(dǎo)體13和空隙在電氣上斷開，因而可改變阻抗，調(diào)節(jié)諧振頻率。
再者，本實施例天線可排成陣列而形成融合的陣列天線和自適應(yīng)天線陣，這樣可進一步控制輻射的天線電波的方向性。
此外，本實施例的腔體15是本發(fā)明的導(dǎo)電外殼的一個例子。本實施例的側(cè)邊導(dǎo)體14和天頂導(dǎo)體13是本發(fā)明的內(nèi)導(dǎo)體的例子。本實施例的天線元件12是本發(fā)明的饋電元件。本實施例中天線元件12與天頂導(dǎo)體13的接合點是本發(fā)明的饋電點的一個例子。當本實施例在天線元件12與天頂導(dǎo)體13之間有空隙時，本實施例的天頂導(dǎo)體控制器18和19是本發(fā)明的天頂導(dǎo)體調(diào)節(jié)裝置的實例，而本實施例的開口控制器17是本發(fā)明的一例開口控制裝置。
如上所述，根據(jù)本實施例，由于被側(cè)邊導(dǎo)體14和天頂導(dǎo)體13包圍的天線元件12位于腔體15里面，能在簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)寬帶損失低且具有雙定向輻射圖案的天線。
如上所述。本發(fā)明能提供小型尤其是其上邊小的天線，可在寬帶內(nèi)獲得雙定向輻射圖案。
權(quán)利要求
1.一種天線，其特征在于包括盒式導(dǎo)電外殼，上部具有至少單個開口，藏于所述外殼里的內(nèi)導(dǎo)體，位于底部，形狀像字母“コ”(這是日本字母katakana之一)、字母“u”、字母“U”、弓形夾或弧形，和饋電元件，藏在所述導(dǎo)電外殼里并接至所述導(dǎo)電外殼底部的饋電部，其中除了置于所述導(dǎo)電外殼上的部件外，所述內(nèi)導(dǎo)體與所述外殼不相接。
2.如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于所述饋電元件接至所述內(nèi)導(dǎo)體的天頂。
3.如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于還包括一空隙，用于將所述饋電元件與所述內(nèi)導(dǎo)體的饋電點在電學(xué)上斷開，所述空隙位于所述饋電元件與所述內(nèi)導(dǎo)體天頂之間。
4.如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于還包括至少一個或多個電氣接至所述導(dǎo)電外殼的匹配導(dǎo)體。
5.如權(quán)利要求4所述的天線，其特征在于至少一個或多個所述匹配導(dǎo)體電氣接至所述饋電元件。
6.如權(quán)利要求4所述的天線，其特征在于至少一個或多個所述匹配導(dǎo)體電氣接至所述內(nèi)導(dǎo)體。
7.如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于包含所述饋電元件的空間完全或部分填充有介質(zhì)，所述空間被所述導(dǎo)電外殼包圍。
8.如權(quán)利要求7所述的天線，其特征在于所述介質(zhì)是一塊介電基片，所述導(dǎo)電外殼包括附于所述介電基片上的金屬箔圖案和/或所述介電基片上的通道，所述內(nèi)導(dǎo)體的天頂包括附在所述介電基片上的所述金屬箔圖案，和所述內(nèi)導(dǎo)體的側(cè)面包含所述介電基片上的所述通道。
9.如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于還包括調(diào)節(jié)所述開口尺度的開口控制裝置。
10.如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于還包括調(diào)節(jié)所述內(nèi)導(dǎo)體天頂尺度的天頂導(dǎo)體調(diào)節(jié)裝置。
11.如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于所述導(dǎo)電外殼的底部為圓形。
12.如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于所述導(dǎo)電外殼的底部為平行四邊形。
13.如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于當所述內(nèi)導(dǎo)體形狀像字母“コ”(這是日本字母katakana之一)時，所述內(nèi)導(dǎo)體天頂沿平行于從接觸所述導(dǎo)電外殼的一部分至另一部分方向的方向的長度短于特性優(yōu)于預(yù)定特性的某頻帶內(nèi)最高頻率的波長。
14.如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于當使用原點位于所述導(dǎo)電外殼中心的直角坐標時，x與y軸位于所述導(dǎo)電外殼的底部，而且z軸與所述底部相交，所述導(dǎo)電外殼相對于所述直角坐標的zx面和zy面對稱，和所述饋電部分位于所述直角坐標的y軸上。
15.如權(quán)利要求14所述的天線，其特征在于所述內(nèi)導(dǎo)體的中心位于所述原點。
16.如權(quán)利要求14所述的天線，其特征在于所述內(nèi)導(dǎo)體相對于所述zx面和zy面對稱。
17.如權(quán)利要求14～16之一所述的天線，其特征在于所述x軸沿輻射電磁波的方向。
18.如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于還包括至少一個或多個定向控制導(dǎo)體。
19.如權(quán)利要求18所述的天線，當使用原點位于所述導(dǎo)電外殼中心的直角坐標時，x軸與y軸位于所述導(dǎo)電外殼底部，而且z軸與所述底部相位，將所述定向控制導(dǎo)體置成相對于所述直角坐標的zy面對稱。
20.如權(quán)利要求19所述的天線，其特征在于將所述定向控制導(dǎo)體置成相對于所述直角坐標的zx面對稱。
21.如權(quán)利要求18～20之一所述的天線，其特征在于將至少一個所述定向控制導(dǎo)體接至所述導(dǎo)電外殼。
22.如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于所述內(nèi)導(dǎo)體的諧振頻率、所述導(dǎo)電外殼在與所述內(nèi)導(dǎo)體平行而與所述導(dǎo)電外殼底部垂直的表面上的諧振頻率以及所述導(dǎo)電外殼在與所述內(nèi)導(dǎo)體和所述導(dǎo)電外殼底部垂直的表面上的諧振頻率彼此互不相同。
23.如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于所述內(nèi)導(dǎo)體經(jīng)電容器接至所述導(dǎo)電外殼。
24.如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于所述內(nèi)導(dǎo)體經(jīng)線圈接至所述導(dǎo)電外殼。
全文摘要
一種天線,包括:盒式導(dǎo)電外殼,上部具有至少單個開口,藏于所述外殼里的內(nèi)導(dǎo)體,位于底部,形狀像字母“コ”(這是日本字母katakana之一)、字母“u”、字母“U”、弓形夾或弧形,和饋電元件,藏在所述導(dǎo)電外殼里并接至所述導(dǎo)電外殼底部的饋電部,其中除了置于所述導(dǎo)電外殼上的部件外,所述內(nèi)導(dǎo)體與所述外殼不相接。
文檔編號H01Q9/04GK1369930SQ0210346
公開日2002年9月18日 申請日期2002年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月30日
發(fā)明者山本溫, 巖井浩, 小川晃一 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社