專利名稱：移動(dòng)無線通信用天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及主要在移動(dòng)無線通信中使用的基地臺(tái)用天線。
背景技術(shù)：
作為移動(dòng)無線通信等的基地臺(tái)用天線，主要使用被稱為“同軸偶極天線”的結(jié)構(gòu)的偶極天線。

圖15是以往技術(shù)的同軸偶極天線的一例(例如，特開平8-139521號(hào)公報(bào))。如圖15所示，在同軸饋電線50的外部導(dǎo)體50a的外側(cè)，以一端與外部導(dǎo)體50a的上端連接的狀態(tài)配置約1/4波長的筒狀金屬管51。另外，同軸饋電線50的內(nèi)部導(dǎo)體50b從外部導(dǎo)體50a的上端突出，約1/4波長的天線振子52與突出的內(nèi)部導(dǎo)體50b連接。這樣，就構(gòu)成了1/2波長偶極天線53。另外，同軸偶極天線的其他例子，已在特開平4-329097號(hào)公報(bào)中公開，為圖16所示的結(jié)構(gòu)。即，由使同軸饋電線54的內(nèi)部導(dǎo)體比外部導(dǎo)體的上端向上延長約1/4波長而形成的天線元件55和以將一端與外部導(dǎo)體的上端連接的狀態(tài)配置在同軸饋電線54的外側(cè)的約1/4波長的筒狀金屬管56構(gòu)成偶極天線57，由安裝在金屬管56上的支架58支持無源元件59。另外，作為移動(dòng)無線通信等的基地臺(tái)用天線，也可以使用高增益的垂直極化全方向性天線即“直排陣列天線”。以往技術(shù)的直排陣列天線已在實(shí)開平2-147916號(hào)公報(bào)中公開，為圖17所示的結(jié)構(gòu)。即，在同軸饋電線60的外部導(dǎo)體60a上，周期性地設(shè)置圓環(huán)狹縫61。在同軸饋電線60的外部導(dǎo)體60a的外側(cè)，位于各圓環(huán)狹縫61的兩側(cè)，配置一對約1/4波長的筒狀金屬管62，這樣構(gòu)成多個(gè)偶極天線元件63。在最下段的偶極天線元件63與輸入端子64之間，設(shè)置多級(jí)1/4波長阻抗變換電路65，以此進(jìn)行阻抗匹配。在圖17中，示出了同軸饋電線60的內(nèi)部導(dǎo)體。
但是，圖15所示的同軸偶極天線作為垂直極化天線使用時(shí)，在同軸饋電線不影響天線特性方面是優(yōu)異的，但由于筒狀金屬管構(gòu)成平衡-不平衡變換器，所以，成為窄帶天線。因此，考慮到結(jié)構(gòu)部件尺寸的誤差和在制造工序中加工尺寸的誤差引起的天線共振頻率的偏移，需要比所希望的頻帶寬得多的頻帶。這時(shí)，雖然增大筒狀金屬管的直徑可以作為實(shí)現(xiàn)寬頻帶化的一個(gè)有效的手段使用，但是，如果增大筒狀金屬管的直徑，天線的重量將增加，基地臺(tái)配置的支架也將變得龐大。
另外，圖16所示的同軸偶極天線可以利用無源元件將定向模式設(shè)定在任意的方向，所以，例如當(dāng)設(shè)置在室內(nèi)想只覆蓋特定方向的范圍時(shí)，就成為有效的基地臺(tái)用天線。但是，在上述結(jié)構(gòu)中，由于偶極天線和無源元件露出，所以，當(dāng)設(shè)置在室外時(shí)，耐氣候性和機(jī)械強(qiáng)度則不足。此外，在這種結(jié)構(gòu)中，由于需要無源元件的支架，所以，制作也麻煩。
通常，在基地臺(tái)所使用的高增益的直排陣列天線中，要求在使用頻帶中的駐波比(SWR)小于1.5。在上述以往的結(jié)構(gòu)(圖17)中，為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，設(shè)置多級(jí)1/4波長阻抗變換電路進(jìn)行阻抗匹配，因此，結(jié)構(gòu)便變得復(fù)雜，同時(shí)天線的總長度也變長了。為了確保移動(dòng)無線通信的信道數(shù)，在增設(shè)基地臺(tái)的過程中，這一問題就成了妨礙基地臺(tái)的小型化和低成本化的主要原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決以往技術(shù)的上述問題而提案的，目的旨在提供基地臺(tái)設(shè)置的支架使用簡便的結(jié)構(gòu)就可以解決的細(xì)小而輕便的移動(dòng)無線通信用天線。
另外，本發(fā)明的目的還在于提供適合于在室外配置的同時(shí)結(jié)構(gòu)簡單、容易制作的移動(dòng)無線通信用天線。
此外，本發(fā)明的目的還在于提供不使用阻抗變換電路便可獲得寬頻帶的匹配特性并且小型的結(jié)構(gòu)簡單的移動(dòng)無線通信用的直排陣列天線。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的移動(dòng)無線通信用天線的第1結(jié)構(gòu)的特征在于具有由將電介質(zhì)夾在中間配置成同心圓狀的外部導(dǎo)體和內(nèi)部導(dǎo)體構(gòu)成的同軸饋電線、使上述內(nèi)部導(dǎo)體比上述外部導(dǎo)體的上端向上方延長約1/4波長而形成的天線振子、具有以一端與上述外部導(dǎo)體的上端連接的狀態(tài)配置在上述同軸饋電線的外側(cè)的約1/4波長的筒狀導(dǎo)體的偶極天線和插入到上述筒狀導(dǎo)體的開放端一側(cè)內(nèi)壁的一部分與上述同軸饋電線的一部分之間的絕緣襯墊，通過控制上述絕緣襯墊的插入深度，調(diào)整上述偶極天線的共振頻率。假若按照該移動(dòng)無線通信用天線的第1結(jié)構(gòu)，則因?yàn)橥ㄟ^改變絕緣襯墊的插入深度，可以補(bǔ)償尺寸引起的頻率的誤差，所以，可以使天線振子和筒狀導(dǎo)體的直徑為最佳值，從而可以將天線的尺寸和重量限制到最小限度。結(jié)果，便可實(shí)現(xiàn)基地臺(tái)設(shè)置的支架使用簡便的結(jié)構(gòu)就可以解決的細(xì)小而輕便的移動(dòng)無線通信用天線。
另外，在上述本發(fā)明的移動(dòng)無線通信用天線的第1結(jié)構(gòu)中，最好在筒狀導(dǎo)體的開放端一側(cè)內(nèi)壁的一部分，通過攻絲加工或深沖加工形成雌螺紋，在絕緣襯墊的外周形成雄螺紋。按照這種理想的例子，利用由雌螺紋和雄螺紋構(gòu)成的螺絲連接方法，可以很容易地控制絕緣襯墊的插入深度。特別是按照通過深沖加工形成雌螺紋的結(jié)構(gòu)，由于可以使用管壁薄的筒狀導(dǎo)體，所以，可以實(shí)現(xiàn)更輕量的移動(dòng)無線通信用天線。
另外，在上述本發(fā)明的移動(dòng)無線通信用天線的第1結(jié)構(gòu)中，在筒狀導(dǎo)體的開放端一側(cè)內(nèi)壁的一部分最好設(shè)置多個(gè)臺(tái)階，將絕緣襯墊的頂端形成陡峭磨合狀。按照這一理想的例子，可以用簡單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)即使受到振動(dòng)等外部的沖擊絕緣襯墊的插入深度也不變化的移動(dòng)無線通信用天線。
另外，本發(fā)明的移動(dòng)無線通信用天線的第2結(jié)構(gòu)的特征在于具有由將電介質(zhì)夾在中間配置成同心圓狀的外部導(dǎo)體和內(nèi)部導(dǎo)體構(gòu)成的同軸饋電線、在上述外部導(dǎo)體的指定位置作為饋電點(diǎn)而設(shè)置的圓環(huán)狹縫、在上述外部導(dǎo)體的上述圓環(huán)狹縫的兩側(cè)具有各自相反的一端連接的一對約1/4波長的筒狀導(dǎo)體的偶極天線和插入到上述一對筒狀導(dǎo)體的開放端一側(cè)內(nèi)壁的一部分與上述同軸饋電線的一部分之間的一對絕緣襯墊，通過控制上述一對絕緣襯墊的插入深度，調(diào)整上述偶極天線的共振頻率。按照該移動(dòng)無線通信用天線的第2結(jié)構(gòu)，通過改變各絕緣襯墊的插入深度，可以修正由尺寸引起的頻率的誤差，所以，可以使筒狀導(dǎo)體的直徑為最佳值，從而可以將天線的尺寸和重量限制到最小限度。結(jié)果，便可實(shí)現(xiàn)基地臺(tái)設(shè)置的支架使用簡便的結(jié)構(gòu)就可以解決的細(xì)小而輕便的移動(dòng)無線通信用天線。
另外，在上述本發(fā)明的移動(dòng)無線通信用天線的第2結(jié)構(gòu)中，最好在筒狀導(dǎo)體的開放端一側(cè)內(nèi)壁的一部分，通過攻絲加工或深沖加工形成雌螺紋，在絕緣襯墊的外周形成雄螺紋。
另外，在上述本發(fā)明的移動(dòng)無線通信用天線的第2結(jié)構(gòu)中，在筒狀導(dǎo)體的開放端一側(cè)內(nèi)壁的一部分最好設(shè)置多個(gè)臺(tái)階，將絕緣襯墊的頂端形成陡峭磨合狀。
另外，本發(fā)明的移動(dòng)無線通信用天線的第3結(jié)構(gòu)的特征在于將上述本發(fā)明的第1結(jié)構(gòu)的移動(dòng)無線通信用天線作為第1移動(dòng)無線通信用天線，將上述本發(fā)明的第2結(jié)構(gòu)的移動(dòng)無線通信用天線作為第2移動(dòng)無線通信用天線，由上述第1移動(dòng)無線通信用天線和與上述第1移動(dòng)無線通信用天線的絕緣襯墊一側(cè)連接的至少一個(gè)上述第2移動(dòng)無線通信用天線構(gòu)成。按照這種移動(dòng)無線通信用天線的第3結(jié)構(gòu)，通過控制絕緣襯墊的插入深度，可以調(diào)整所有的偶極天線的共振頻率，從而可以使各偶極天線的特性一致。結(jié)果，可以使天線振子和所有的筒狀導(dǎo)體的直徑為最佳值，從而可以將天線的尺寸和重量限制到最小限度，所以，可以實(shí)現(xiàn)基地臺(tái)設(shè)置的支架使用簡便的結(jié)構(gòu)就可以解決的細(xì)小而輕便的移動(dòng)無線通信用天線。
另外，本發(fā)明的移動(dòng)無線通信用天線的第4結(jié)構(gòu)的特征在于具有由將電介質(zhì)夾在中間配置成同心圓狀的外部導(dǎo)體和內(nèi)部導(dǎo)體構(gòu)成的同軸饋電線、利用上述同軸饋電線進(jìn)行饋電的至少一個(gè)偶極天線、配置在上述偶極天線附近的至少一個(gè)無源元件和覆蓋上述偶極天線及無源元件的天線罩，上述無源元件由上述天線罩支持。按照該移動(dòng)無線通信用天線的第4結(jié)構(gòu)，可以保護(hù)偶極天線和無源元件，同時(shí)可以構(gòu)成不需要支持無源元件的專用支架的簡單結(jié)構(gòu)，所以，可以實(shí)現(xiàn)適于室外設(shè)置并且制造容易的移動(dòng)無線通信用天線。
另外，在上述本發(fā)明的移動(dòng)無線通信用天線的第4結(jié)構(gòu)中，天線罩最好形成為沿偶極天線的長度方向延伸的圓筒狀，上述天線罩的底壁固定在同軸饋電線的下端部，上述偶極天線的前端部插入到設(shè)在上述天線罩頂壁上的凹處內(nèi)。按照這種理想的例子，可以利用天線罩支持偶極天線，所以，可以防止由于偶極天線和無源元件的位置偏離引起特性變化。
另外，在上述本發(fā)明的移動(dòng)無線通信用天線的第4結(jié)構(gòu)中，偶極天線最好由使同軸饋電線的內(nèi)部導(dǎo)體比外部導(dǎo)體的上端向上方延長約1/4波長而形成的天線振子和以一端與上述外部導(dǎo)體的上端連接的狀態(tài)配置在上述同軸饋電線的外側(cè)的約1/4波長的筒狀導(dǎo)體構(gòu)成。
另外，在上述本發(fā)明的移動(dòng)無線通信用天線的第4結(jié)構(gòu)中，偶極天線最好由在同軸饋電線的外部導(dǎo)體的指定位置作為饋電點(diǎn)而設(shè)置圓環(huán)狹縫和在上述圓環(huán)狹縫的兩側(cè)各自相反的一端連接的一對約1/4波長的筒狀導(dǎo)體構(gòu)成。
另外，在上述本發(fā)明的移動(dòng)無線通信用天線的第4結(jié)構(gòu)中，無源元件最好是固定在天線罩的內(nèi)壁面上的金屬體。
另外，在上述本發(fā)明的移動(dòng)無線通信用天線的第4結(jié)構(gòu)中，無源元件最好是與天線罩一體形成的金屬體。
另外，在上述本發(fā)明的移動(dòng)無線通信用天線的第4結(jié)構(gòu)中，無源元件最好是印刷或電鍍到天線罩的內(nèi)壁面上而形成的金屬體。
另外，在上述本發(fā)明的移動(dòng)無線通信用天線的第4結(jié)構(gòu)中，無源元件最好是將通過印刷或電鍍形成金屬體的樹脂薄膜粘貼到天線罩的內(nèi)壁面上而構(gòu)成。按照這種理想的例子，可以一批形成多個(gè)無源元件，從而可以提高尺寸精度。
另外，本發(fā)明的移動(dòng)無線通信用天線的第5結(jié)構(gòu)的特征在于具有由將電介質(zhì)夾在中間配置成同心圓狀的外部導(dǎo)體和內(nèi)部導(dǎo)體構(gòu)成的同軸饋電線、周期性地設(shè)置在上述外部導(dǎo)體上的多個(gè)圓環(huán)狹縫和在上述多個(gè)圓環(huán)狹縫的兩側(cè)以各自相反的一端連接的狀態(tài)配置一對約1/4波長的筒狀導(dǎo)體而構(gòu)成的多個(gè)天線單元，使上述同軸饋電線的特性阻抗以上述多個(gè)圓環(huán)狹縫的至少一個(gè)為界而變化。按照該移動(dòng)無線通信用天線的第5結(jié)構(gòu)，可以以多個(gè)天線單元各自的饋電點(diǎn)即至少一個(gè)圓環(huán)狹縫為界、與各天線元件的輻射阻抗對應(yīng)地將同軸饋電線的特性阻抗設(shè)定為最佳值。結(jié)果，不使用阻抗變換電路便可獲得寬頻帶的匹配特性，并且，可以實(shí)現(xiàn)小型且結(jié)構(gòu)簡單的直排陣列天線。
另外，在上述本發(fā)明的移動(dòng)無線通信用天線的第5結(jié)構(gòu)中，多個(gè)天線單元最好分別具有并排設(shè)置的至少一個(gè)無源元件。
另外，在上述本發(fā)明的移動(dòng)無線通信用天線的第5結(jié)構(gòu)中，以從同軸饋電線的一端到最接近上述同軸饋電線的上述一端的圓環(huán)狹縫的特性阻抗為標(biāo)準(zhǔn)阻抗時(shí)，從最接近上述同軸饋電線的上述一端的圓環(huán)到上述同軸饋電線的另一端的特性阻抗最好低于上述標(biāo)準(zhǔn)阻抗。按照這種理想的例子，可以獲得以下工作效果。即，直排陣列天線的輸入阻抗成為各天線單元的輻射阻抗的總和。因此，當(dāng)使輸入阻抗等于標(biāo)準(zhǔn)阻抗進(jìn)行阻抗匹配時(shí)，各天線單元的輻射阻抗必須低于標(biāo)準(zhǔn)阻抗。結(jié)果，按照這種理想的例子，通過使同軸饋電線的特性阻抗與各天線單元的輻射阻抗一致并低于標(biāo)準(zhǔn)阻抗，可以獲得寬頻帶的阻抗匹配特性。另外，這時(shí)，從最接近同軸饋電線的一端的圓環(huán)狹縫到上述同軸饋電線的另一端的特性阻抗最好一定。按照這種理想的例子，多個(gè)天線單元各自的輻射阻抗大致相等時(shí)，可以獲得最佳的匹配條件。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的的移動(dòng)無線通信用天線具有周期性地設(shè)置在上述外部導(dǎo)體上的多個(gè)圓環(huán)狹縫和在上述多個(gè)圓環(huán)狹縫各自的兩側(cè)以一端相對而連接的狀態(tài)配置一對約1/4波長的筒狀導(dǎo)體而構(gòu)成的多個(gè)天線單元，使上述同軸饋電線的特性阻抗以上述多個(gè)圓環(huán)狹縫的至少一個(gè)為界而變化。
附圖簡述圖1(a)是本發(fā)明的移動(dòng)無線通信用天線的第1實(shí)施例的軸側(cè)圖，圖1(b)是沿圖1(a)的A-A的剖面圖。
圖2是表示在本發(fā)明的第1實(shí)施例中以絕緣襯墊的插入量為參量的VSWR(電壓駐波比)特性變化的情況的頻帶特性圖。
圖3是本發(fā)明的移動(dòng)無線通信用天線的第2實(shí)施例的軸側(cè)圖。
圖4是表示在本發(fā)明的第2實(shí)施例中將第1、第2和第3偶極天線的饋電點(diǎn)的間隔取為91mm時(shí)的天線的定向特性圖。
圖5是表示在本發(fā)明的第2實(shí)施例中將第1、第2和第3偶極天線的饋電點(diǎn)的間隔取為106mm時(shí)的天線的頻帶特性的VSWR(電壓駐波比)特性圖。
圖6(a)是本發(fā)明的移動(dòng)無線通信用天線的第3實(shí)施例的橫剖面圖，圖6(b)是其縱剖面圖。
圖7是表示在本發(fā)明的第3實(shí)施例中將無源元件即銅板的長度取為80mm、寬度取為2mm、厚度取為0.2mm時(shí)的天線的定向特性圖。
圖8是本發(fā)明的移動(dòng)無線通信用天線的第4實(shí)施例的縱剖面圖。
圖9是表示在本發(fā)明的第4實(shí)施例中將第1、第2和第3偶極天線的饋電點(diǎn)的間隔取為91mm時(shí)的天線的定向特性圖。
圖10是本發(fā)明的移動(dòng)無線通信用天線的第5實(shí)施例的斜視圖。
圖11是本發(fā)明的移動(dòng)無線通信用天線的第5實(shí)施例的縱剖面圖。
圖12是本發(fā)明第5實(shí)施例的移動(dòng)無線通信用天線(直排陣列天線)的輸入等效電路圖。
圖13是本發(fā)明第5實(shí)施例的移動(dòng)無線通信用天線(直排陣列天線)的駐波比(SWR)的頻率特性圖。
圖14是表示本發(fā)明第5實(shí)施例的移動(dòng)無線通信用天線(直排陣列天線)的1907MHz的輻射圖形的特性圖。
圖15是表示以往技術(shù)的同軸偶極天線的一例的軸側(cè)圖。
圖16是表示以往技術(shù)的同軸偶極天線的其他例的軸側(cè)圖。
圖17是表示以往技術(shù)的直排陣列天線的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
下面，使用實(shí)施例進(jìn)一步具體地說明本發(fā)明。
(第1實(shí)施例)圖1(a)是本發(fā)明的移動(dòng)無線通信用天線的第1實(shí)施例的軸側(cè)圖，圖1(b)是沿圖1(a)的A-A的剖面圖。
如圖1所示，同軸饋電線1由將電介質(zhì)夾在中間配置成同心圓狀的外部導(dǎo)體1a和內(nèi)部導(dǎo)體1b構(gòu)成，內(nèi)部導(dǎo)體1b比外部導(dǎo)體1a的上端1c向上方延長約1/4波長而形成。由該延長形成的內(nèi)部導(dǎo)體1b構(gòu)成天線振子3。在同軸饋電線1的外側(cè)，以一端與外部導(dǎo)體1a的上端1c連接的狀態(tài)配置1/4波長的黃銅制的筒狀金屬管2。在金屬管2的開放端，在其內(nèi)周的一部分通過攻絲加工形成雌螺紋2b。外周形成雄螺紋4a的氟樹脂(例如，聚四氟乙烯)制的絕緣襯墊4插入到金屬管2的開放端內(nèi)。即絕緣襯墊4配置在金屬管2的開放端一側(cè)內(nèi)壁的一部分與同軸饋電線1的外部導(dǎo)體1a的一部分之間。在絕緣襯墊4的頂端形成兼作制動(dòng)器的旋鈕4b。這樣便可將絕緣襯墊4的指定長度(插入深度)擰進(jìn)到金屬管2的開放端內(nèi)。在同軸饋電線1的下端1d，設(shè)置用于與外部電路連接的同軸接頭5。這里，天線振子3的直徑為2mm、長度為36mm，金屬管2的直徑為8mm、長度為36mm。絕緣襯墊4的插入部的長度為3mm。這樣，就構(gòu)成移動(dòng)無線通信用天線即頻率為1.9GHz的1/2波長偶極天線6。
下面，說明具有上述結(jié)構(gòu)的移動(dòng)無線通信用天線的頻帶特性。圖2是表示以絕緣襯墊4的插入量為參量的VSWR(電壓駐波比)特性變化的情況的頻帶特性圖。
由圖2可知，通過插入絕緣襯墊4，與偶極天線串聯(lián)的負(fù)載電容成分增加，諧振頻率降低，在電特性上等效于將偶極天線長度伸長。如果將絕緣襯墊4的插入深度加深，諧振頻率就減小，如果將絕緣襯墊4的插入深度減小，諧振頻率就增大。即，通過改變絕緣襯墊4的插入深度，便可調(diào)整諧振頻率。其調(diào)整范圍約為50MHz，相對帶寬擴(kuò)大2.6％，對于修正由于結(jié)構(gòu)部件的尺寸誤差和在制造工序中的加工尺寸的誤差引起的諧振頻率的偏離足夠了。
如上所述，按照本實(shí)施例，通過改變絕緣襯墊4的插入深度，可以實(shí)現(xiàn)寬頻帶化，所以，使天線振子3和金屬管2的直徑為最佳值，從而可以將天線的尺寸和重量限制到最小限度。結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)基地臺(tái)設(shè)置的支架使用簡便的結(jié)構(gòu)就可以解決的細(xì)小而輕便的移動(dòng)無線通信用天線。
另外，按照本實(shí)施例，如上所述，可以很容易在寬頻帶范圍內(nèi)調(diào)整諧振頻率，所以，可以將近年來提案并實(shí)用化的各種各樣的移動(dòng)無線通信系統(tǒng)的基地臺(tái)用天線用一種天線制造。結(jié)果，可以降低成本。
下面，列出1.9GHz帶的系統(tǒng)及其頻帶的一例。
國名系統(tǒng)名 頻帶日本PHS 1895～1918MHz北美PCS(發(fā)射)1850～1910MHz北美PCS(接收)1930～1990MHz歐洲D(zhuǎn)ECT 180～1900MHz(第2實(shí)施例)圖3是本發(fā)明的移動(dòng)無線通信用天線的第2實(shí)施例的軸側(cè)圖。
如圖3所示，第2偶極天線8與第1偶極天線7的下方連接，第3偶極天線9與第2偶極天線8的下方連接。以此構(gòu)成直排陣列天線。
在圖3中，由于第1偶極天線7與上述第1實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相同，所以，省略其說明。第2和第3偶極天線8、9按如下方式構(gòu)成。即，在同軸饋電線10的外部導(dǎo)體的指定位置，通過設(shè)置寬度3mm的圓環(huán)狹縫10x形成饋電點(diǎn)。在同軸饋電線10的外部導(dǎo)體的外側(cè)，在圓環(huán)狹縫10x的兩側(cè)配置一對1/4波長的黃銅制的筒狀金屬管11。這時(shí)，一對金屬管11相對的端部與外部導(dǎo)體連接。與上述第1實(shí)施例一樣，氟樹脂(例如，聚四氟乙烯)制的絕緣襯墊12插入到金屬管11的開放端內(nèi)。在這樣構(gòu)成的第2和第3偶極天線8、9中通過改變各絕緣襯墊的插入深度，也可以實(shí)現(xiàn)寬頻帶化，所以，可以使金屬管11的直徑為最佳值，從而可以將天線的尺寸和重量限制到最小限度。
另外，在從第3偶極天線9的下方延伸出的同軸饋電線10的下端，設(shè)置用于與外部電路連接的同軸接頭14。天線振子13的直徑為2mm、長度為36mm，金屬管11的直徑為8mm、長度為36mm。絕緣襯墊12的插入部的長度為3mm。
下面，說明具有上述結(jié)構(gòu)的移動(dòng)無線通信用天線的定向特性。圖4是將第1、第2和第3偶極天線7、8、9的饋電點(diǎn)的間隔取為91mm時(shí)的天線的定向特性圖。xyz軸以圖3為基準(zhǔn)。如圖4所示，垂直面(yz面和zx面)的最大增益方向向下方傾斜，傾斜角約為15°。由于該饋電點(diǎn)的間隔小于1波長，所以，如圖4所示，其最大增益方向向下方傾斜。即，1.9GHz在自由空間的波長為λo＝3×108m·s-1/1.9×109s-1＝157.9mm，而在同軸饋電線內(nèi)的波長為λg≈λo×0.67＝105.8mm。這里，0.67是波長縮短率。因此，由于第1、第2和第3偶極天線7、8、9的饋電點(diǎn)的間隔91mm小于105.8mm，所以，饋電點(diǎn)的間隔小于1波長。當(dāng)饋電點(diǎn)的間隔大于1波長時(shí)，最大增益方向就向上方傾斜，當(dāng)饋電點(diǎn)的間隔與1波長的長度相同時(shí)，最大增益方向?yàn)樗椒较颉＜?，利用饋電點(diǎn)的間隔可以控制垂直面(yz面和zx面)的最大增益方向。這是因?yàn)椋瑥母髋紭O天線發(fā)射出的電波的相位隨饋電點(diǎn)的間隔與同軸饋電線內(nèi)的電波波長的關(guān)系而變化。這就是直排陣列天線的一個(gè)有用的特征，應(yīng)根據(jù)用途分開使用。
下面，說明具有上述結(jié)構(gòu)的移動(dòng)無線通信用天線的頻帶特性。圖5是表示將第1、第2和第3偶極天線7、8、9的饋電點(diǎn)的間隔取為106mm時(shí)的天線的頻帶特性的VSWR特性圖。在圖5中，(a)表示第1、第2和第3偶極天線7、8、9的諧振頻率均調(diào)整為1.9GHz時(shí)的VSWR特性，(b)表示第1偶極天線7在1.9GHz諧振、第2偶極天線8在1.85GHz諧振、第3偶極天線9在1.95GHz諧振時(shí)的VSWR特性。如圖5所示，(b)與(a)相比，在頻率1.9GHz處，VSWR特性惡化。這是因?yàn)椋?和第3偶極天線8、9的諧振頻率偏離1.9GHz，在1.9GHz處，對于整個(gè)直排陣列天線成為不匹配狀態(tài)。
由圖5可知，為了充分發(fā)揮直排陣列天線的特性，最好將各偶極天線的特性調(diào)整一致。如果采用本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，通過改變絕緣襯墊12的插入深度，便可調(diào)整所有的偶極天線7、8、9的諧振頻率，從而可以將各偶極天線7、8、9的特性調(diào)整一致。結(jié)果，便可使天線振子13和所有的金屬管11的直徑為最佳值，從而可以將天線的尺寸和重量限制到最小限度，所以，可以實(shí)現(xiàn)基地臺(tái)設(shè)置的支持機(jī)架使用簡便的結(jié)構(gòu)就可以解決的細(xì)小而輕便的移動(dòng)無線通信用的直排陣列天線。
在本實(shí)施例中，構(gòu)成直排陣列天線的偶極天線的數(shù)量取為3，但是，不一定限于這一結(jié)構(gòu)，偶極天線的數(shù)量也可以是3以外的數(shù)字。如果增加偶極天線的數(shù)量，可以提高直排陣列天線的最大增益。
另外，在上述第1和第2實(shí)施例中，是通過攻絲加工在金屬管的開放端的內(nèi)壁形成雌螺紋的，但是，不一定限于這一方法，例如，也可以通過金屬管的深沖加工形成雌螺紋。這時(shí)，由于可以使用管壁薄的金屬管，所以，可以實(shí)現(xiàn)更輕量化的移動(dòng)無線通信用天線。
另外，在上述第1和第2實(shí)施例中，作為控制絕緣襯墊的插入深度的方法，是利用由雌螺紋和雄螺紋構(gòu)成的擰合的方法，但是，不一定限于這一方法，例如，也可以使用多級(jí)陡峭磨合方法。這時(shí)，金屬管的開放端內(nèi)壁的臺(tái)階可以是鋸齒狀也可以是矩形狀。
另外，在上述第1和第2實(shí)施例中，作為絕緣襯墊的材料，是使用氟樹脂(例如，聚四氟乙烯)，但是，不一定限于這一材料，例如，在考慮了必要的高頻特性與介電常數(shù)的平衡后，可以選擇聚乙烯、聚丙烯、ABS等。通常，高頻特性好的介電常數(shù)小，在相同的插入深度下，諧振頻率的調(diào)整范圍窄。另一方面，高頻特性差的介電常數(shù)大，在相同的插入深度下，諧振頻率的調(diào)整范圍寬。
(第3實(shí)施例)圖6(a)是本發(fā)明的移動(dòng)無線通信用天線的第3實(shí)施例的橫剖面圖，圖6(b)是其縱剖面圖。如圖6所示，同軸饋電線15由將電介質(zhì)夾在中間配置成同心圓狀的外部導(dǎo)體和內(nèi)部導(dǎo)體構(gòu)成，內(nèi)部導(dǎo)體比外部導(dǎo)體的上端15a向上方延長約1/4波長而形成。由其延長而形成的內(nèi)部導(dǎo)體構(gòu)成天線振子16。在同軸饋電線15的外側(cè)，以一端17a與外部導(dǎo)體的上端15a連接的狀態(tài)配置約1/4波長的黃銅制的金屬管18。在金屬管18的開放端18b，在其內(nèi)壁與同軸饋電線15之間插入氟樹脂(例如，聚四氟乙烯)制的襯墊16a，以此支持金屬管18的另一端18b。在同軸饋電線15的下端15b，設(shè)置用于與外部電路連接的同軸接頭19。這樣，便構(gòu)成偶極天線20。
FRP(玻璃纖維增強(qiáng)塑料或玻璃鋼)制的圓板狀的天線罩底蓋21b的中央部用粘接劑固定到同軸接頭19的接頭罩19a上。FRP制的圓筒狀的天線罩側(cè)壁21c的下端部固定在天線罩底蓋21b上，這樣，天線罩側(cè)壁21c便配置到偶極天線20的周圍。這時(shí)，在天線罩底蓋21b的上面，沿其外周設(shè)置溝槽，天線罩側(cè)壁21c的下端部嵌入到該溝槽內(nèi)。這樣，便可提高天線罩底蓋21b與天線罩側(cè)壁21c的密閉度。FRP制的圓板狀的天線罩頂蓋21a固定在天線罩側(cè)壁21c的上端部。這時(shí)，在天線罩頂蓋21a的下面，沿其外周設(shè)置溝槽，天線罩側(cè)壁21c的上端部嵌入到該溝槽內(nèi)。這樣，便可提高天線罩側(cè)壁21c與天線罩頂蓋21a的密閉度。這樣，偶極天線20就成為由圓筒狀的天線罩21覆蓋的狀態(tài)。銅板23利用粘接劑固定到天線罩側(cè)壁21c的內(nèi)壁面上。并且，該銅板23起無源元件的功能，決定偶極天線20的定向特性。另外，在天線罩頂蓋21a的下面，在其中央設(shè)置突起部22，在該突起部22的下端面上形成凹洞。并且，天線振子16的上端插入到上述凹洞內(nèi)。以此支持偶極天線20。因此，在外部的沖擊和重力的作用下，無源元件即銅板23與偶極天線20之間的間隔也不發(fā)生變化。
如上所述，按照本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，可以保護(hù)偶極天線20和無源元件即銅板23，同時(shí)可以構(gòu)成不需要支持無源元件支架的簡單結(jié)構(gòu)，所以，可以實(shí)現(xiàn)適于室外配置并且制作容易的移動(dòng)無線通信用天線。
天線振子16的直徑為2mm，金屬管18的直徑為8mm，長度均為35mm，由這兩者構(gòu)成移動(dòng)無線通信用天線即頻率為1.9GHz的半波長偶極天線20。無源元件即銅板23的長度是控制水平面(xy面)定向特性的因子，銅板23的長度大于1/2波長時(shí)，起反射器作用，銅板23的長度小于1/2波長時(shí)，起導(dǎo)波器作用。另外，無源元件即銅板23與偶極天線20的中心間距離是決定輸入阻抗的因子，該距離小時(shí)，輸入阻抗小，該距離大時(shí)，輸入阻抗大。在本實(shí)施例中，天線罩21的內(nèi)徑設(shè)定為30mm，無源元件即銅板23與偶極天線20的中心間距離設(shè)定為15mm。另外，設(shè)在天線罩頂蓋21a上的凹洞的深度為6mm，直徑為2.2mm。
下面，說明具有上述結(jié)構(gòu)的移動(dòng)無線通信用天線的定向特性。圖7是將無源元件即銅板23的長度取為80mm、寬度取為2mm、厚度取為0.2mm時(shí)的天線的定向特性圖。xyz軸以圖6為基準(zhǔn)。如圖7所示，水平面(xy面)的定向特性成為在-x方向扇形化的圖形。即，銅板23起著無源元件的作用，利用其長度控制水平面的定向特性。在本實(shí)施例所示尺寸的情況下，由于無源元件(銅板23)的長度大于1/2波長，所以，無源元件起反射器的作用。當(dāng)這種無源元件(銅板23)的長度小于1/2波長時(shí)，無源元件起導(dǎo)波器的作用，成為存在無源元件(銅板23)的+x方向扇形化的圖形。這些特征應(yīng)根據(jù)用途分開使用。
(第4實(shí)施例)圖8是本發(fā)明的第4實(shí)施例的移動(dòng)無線通信用天線的縱剖面圖。如圖8所示，第2偶極天線25與第1偶極天線24的下方連接，第3偶極天線26與第2偶極天線25的下方連接。這樣，構(gòu)成直排陣列天線。
在圖8中，由于第1偶極天線24的結(jié)構(gòu)和上述第3實(shí)施例相同，所以，省略其說明。第2和第3偶極天線25、26按如下方式構(gòu)成。即，在同軸饋電線31的外部導(dǎo)體的指定位置，通過設(shè)置寬度3mm的圓環(huán)狹縫31x形成饋電點(diǎn)。在同軸饋電線31x的外部導(dǎo)體的外側(cè)，在圓環(huán)狹縫31x的兩側(cè)，配置一對1/4波長的金屬管27。這時(shí)，一對金屬管27相對的端部與同軸饋電線31的外部導(dǎo)體連接。另外，在各金屬管27的開放端，氟樹脂(例如，聚四氟乙烯)制的襯墊28插入到其內(nèi)壁與同軸饋電線31之間，以此支持金屬管27的開放端。這些金屬管27與上述第3實(shí)施例的金屬管18(圖6)相同。在同軸饋電線31的下端，設(shè)置用于與外部電路連接的同軸接續(xù)器29。
FRP制的圓板狀的天線罩底蓋30b的中央部利用粘接劑固定到同軸接頭29的接頭罩29a上。FRP制的圓筒狀的天線罩側(cè)壁30c的下端部固定到天線罩底蓋30b上，這樣，天線罩側(cè)壁30c就配置到直排陣列天線的周圍。這時(shí)，在天線罩30b的上面，沿其外周設(shè)置溝槽，天線罩側(cè)壁30c的下端部嵌入到該溝槽內(nèi)。這樣，便可提高天線罩底蓋30b與天線罩側(cè)壁30c的密閉度。FRP制的圓板狀的天線罩頂蓋30a固定在天線罩側(cè)壁30c的上端部。這時(shí)，在天線罩頂蓋30a的下面，沿其外周設(shè)置溝槽，天線罩側(cè)壁30c的上端部嵌入到該溝槽內(nèi)。這樣，便可提高天線罩側(cè)壁30c與天線罩頂蓋30a的密閉度。這樣，直排陣列天線就成為由圓筒狀的天線罩30覆蓋的狀態(tài)。與第1、第2和第3偶極天線24、25、26對應(yīng)地3塊銅板34利用粘接劑固定到天線罩側(cè)壁30c的內(nèi)壁面上。并且，這些銅板34起無源元件的作用，分別決定第1、第2和第3偶極天線24、25、26的定向特性。另外，在天線罩頂蓋30a的下面，在其中央部設(shè)置突起部33，在該突起部33的下端面上，形成凹洞。并且，天線振子32的上端插入到上述凹洞內(nèi)，以此支持直排陣列天線。因此，在外部的沖擊和重力作用下，無源元件即3塊銅板34與第1、第2和第3偶極天線24、25、26之間的間隔不發(fā)生變化。
如上所述，按照本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，可以保護(hù)第1、第2和第3偶極天線24、25、26和無源元件即3塊銅板34，同時(shí)，可以構(gòu)成不需要支持無源元件支架的簡單結(jié)構(gòu)，所以，可以實(shí)現(xiàn)適于在室外配置并且制作容易的移動(dòng)無線通信用天線。
下面，說明具有上述結(jié)構(gòu)的移動(dòng)無線通信用天線的定向特性。圖9是將第1、第2和第3偶極天線24、25、26的饋電點(diǎn)的間隔取為91mm時(shí)的天線的定向特性圖。xyz軸以圖8為基準(zhǔn)。另外，無源元件即銅板34的長度設(shè)定為80mm、寬度設(shè)定為2mm、厚度設(shè)定為0.2mm。如圖9所示，垂直面(yz面和zx面)的最大增益方向向下方傾斜，傾斜角約為15°。由于該饋電點(diǎn)的間隔小于1波長，所以，如圖9所示，其最大增益方向向下方傾斜。饋電點(diǎn)的間隔大于1波長時(shí)，最大增益方向向上方傾斜，饋電點(diǎn)的間隔與1波長的長度相同時(shí)，最大增益方向?yàn)樗椒较?。即，利用饋電點(diǎn)的間隔，可以控制垂直面(yz面和zx面)的最大增益方向。這是因?yàn)?，從各偶極天線發(fā)出的電波相位隨饋電點(diǎn)的間隔與同軸饋電線內(nèi)電波波長的關(guān)系而變化。這是直排陣列天線的一個(gè)有用的特征，應(yīng)根據(jù)用途分開使用。銅板34起無源元件的作用，水平面(xy面)的定向特性成為在-x方向扇形化的圖形，這些都和上述第3實(shí)施例一樣。
在本實(shí)施例中，使用3個(gè)偶極天線構(gòu)成直排陣列天線，但是，不一定限于這一結(jié)構(gòu)，偶極天線的個(gè)數(shù)可以是2個(gè)，也可以是4個(gè)以上。如果增加偶極天線的個(gè)數(shù)，可以提高直排陣列天線的最大增益。
另外，在上述第3和第4實(shí)施例中，作為無源元件，使用了用粘接劑固定在天線罩21(或31)內(nèi)壁面上的銅板23(或34)，但是，不一定限于這一結(jié)構(gòu)。作為無源元件，也可以使用與天線罩一體成形的金屬體。另外，作為無源元件，還可以使用通過復(fù)印印刷將導(dǎo)電油墨印刷到天線罩的內(nèi)壁面上的圖案而形成的金屬體或在該印刷了圖案的表面進(jìn)行金屬電鍍的金屬體。此外，將通過印刷或電鍍形成金屬體的樹脂薄膜粘貼到天線罩的內(nèi)壁面上構(gòu)成無源元件時(shí)，也可以具有與直接印刷到天線罩的內(nèi)壁面上時(shí)相同的功能。這時(shí)，具有可以使用絲網(wǎng)印刷的廉價(jià)工藝的優(yōu)點(diǎn)。另外，這時(shí)可以一批形成多個(gè)無源元件，從而可以提高尺寸精度。
另外，在上述第3和第4實(shí)施例中，與各偶極天線并列設(shè)置一個(gè)無源元件，但是，不一定限于這一結(jié)構(gòu)，也可以與各偶極天線并列設(shè)置多個(gè)無源元件。這時(shí)，可以進(jìn)而實(shí)現(xiàn)特殊的定向特性。
(第5實(shí)施例)圖10是本發(fā)明的移動(dòng)無線通信用天線的第5實(shí)施例的軸側(cè)圖，圖11是其縱剖面圖。如圖10、圖11所示，同軸饋電線35由外部導(dǎo)體35a、內(nèi)部導(dǎo)體35b和填充在外部導(dǎo)體35a的內(nèi)壁與內(nèi)部導(dǎo)體35b之間的電介質(zhì)35c構(gòu)成。在外部導(dǎo)體35a上，相隔指定的間隔形成圓環(huán)狹縫36a、36b。這里，圓環(huán)狹縫36a、36b通過將外部導(dǎo)體35a沿圓周方向切削而形成。在外部導(dǎo)體35a的外側(cè)，在圓環(huán)縫隙36a、36b的兩側(cè)，配置一對1/4波長的筒狀金屬管37，以此構(gòu)成偶極天線單元38a、38b。這時(shí)，一對金屬管37相對的端部與外部導(dǎo)體35a連接。另外，一對金屬管37的另一端開放。另外，在外部導(dǎo)體35a的外側(cè)，以一端與外部導(dǎo)體35a的上端35j連接的狀態(tài)配置1/4波長的筒狀金屬管37。這時(shí)，金屬管37的另一端開放。同軸饋電線35的內(nèi)部導(dǎo)體35b比外部導(dǎo)體35a的上端35j向上方延長1/4波長而形成。這樣，便構(gòu)成最上段的偶極天線單元38c。各托架狀的襯墊39的一端固定在構(gòu)成偶極天線單元38a、38b的下段的金屬管37和構(gòu)成偶極天線單元38c的金屬管37上，與各偶極天線單元38a、38b、38c平行的棒狀無源元件40支持在各襯墊39的另一端。在同軸饋電線35的外部導(dǎo)體35a的下端35I，設(shè)置用于與外部電路連接的同軸接頭41。這樣，就構(gòu)成了由3個(gè)偶極天線單元組成的直排陣列天線。
在具有上述結(jié)構(gòu)的直排陣列天線中，同軸饋電線35的外部導(dǎo)體35a的內(nèi)徑，從下段的圓環(huán)狹縫36a到下端35I的內(nèi)徑粗，從圓環(huán)狹縫36a到上端35j的內(nèi)徑變細(xì)。這樣，就以圓環(huán)縫隙36a為界，將上端35j一側(cè)的同軸饋電線35的特性阻抗設(shè)定得小于下端35I一側(cè)的同軸饋電線35的特性阻抗。
下面，說明以在1907±13MHz頻帶使用為目的的由3個(gè)偶極天線單元構(gòu)成的直排陣列天線。金屬管37是內(nèi)徑7.6mm、外徑8mm的黃銅制的圓筒，其長度設(shè)定為35mm，以使其在頻帶的中心約為1/4波長。另外，無源元件40是直徑3mm的黃銅制的棒，其長度設(shè)定為81mm，以使其在頻帶的中心略大于1/2波長。該無源元件40的長度是決定水平面(xy面)內(nèi)的輻射圖形的因子，無源元件40的長度大于1/2波長時(shí)，起反射器的作用，無源元件40的長度小于1/2波長時(shí)，起導(dǎo)波器的作用。因此，無源元件40的長度根據(jù)用途適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。這里，設(shè)定為作為前者的反射器使用時(shí)的長度。金屬管37和無源元件40利用氟樹脂(例如，聚四氟乙烯)制的襯墊39所保持，兩者的中心間距離設(shè)定為12mm。該距離越接近，偶極天線單元38a、38b、38c的輻射阻抗越小。這里，從后面所述的阻抗匹配的觀點(diǎn)出發(fā)，設(shè)定為匹配良好的間隔。同軸饋電線35的內(nèi)部導(dǎo)體35b是直徑為1.5mm的銅線。同軸饋電線35的外部導(dǎo)體35a從下段的圓環(huán)狹縫36a到下端35I是內(nèi)徑5.0mm的銅制的圓筒，從圓環(huán)狹縫36a到上端35j是內(nèi)徑1.9mm的銅制的圓筒。另外，作為填充在外部導(dǎo)體35a的內(nèi)壁面與內(nèi)部導(dǎo)體35b之間的電介質(zhì)35c，使用介電常數(shù)為2的聚四氟乙烯。這樣，從圓環(huán)狹縫36a到下端35I的同軸饋電線35的特性阻抗約為50Ω，從圓環(huán)狹縫36a到上端35j的同軸饋電線35的特性阻抗約為10Ω。圓環(huán)狹縫36a、36b分別通過將外部導(dǎo)體35a沿圓周方向切削3mm寬而形成，兩者的間隔設(shè)定為與在同軸饋電線35中傳輸?shù)碾姴ǖ牟ㄩL相等的111mm。另外，從上段的圓環(huán)狹縫36b到外部導(dǎo)體35a的上端35j的間隔也設(shè)定為111mm。這些圓環(huán)36a、36b和外部導(dǎo)體35a的上端35j分別是偶極天線單元38a、38b、38c的饋電點(diǎn)，它們的間隔是決定垂直面(yz面和zx面)的輻射圖形的因子。即，這些間隔大于在同軸饋電線35中傳輸?shù)碾姴ǖ牟ㄩL時(shí)，最大增益方向向上方傾斜，小于在同軸饋電線35中傳輸?shù)碾姴ǖ牟ㄩL時(shí)，最大增益方向向下方傾斜。因此，圓環(huán)狹縫36a、36b和外部導(dǎo)體35a的上端35j之間的間隔根據(jù)用途適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。這里，這些間隔設(shè)定為與在同軸饋電線35中傳輸?shù)碾姴ǖ牟ㄩL相等，最大增益方向?yàn)樗椒较颉＞哂猩鲜鼋Y(jié)構(gòu)的直排陣列天線的總長度為330mm。
下面，說明具有上述結(jié)構(gòu)的直排陣列天線的輸入阻抗特性。圖12是直排陣列天線的輸入等效電路圖。如圖12所示，直排陣列天線的輸入等效電路，是各偶極天線單元38a、38b、38c的輻射阻抗Za、Zb、Zc通過同軸饋電線35串聯(lián)的電路。這里，由于偶極天線單元38a、38b、38c的饋電點(diǎn)(即，圓環(huán)狹縫36a、36b和外部導(dǎo)體35a的上端j)的間隔Lab和Lbc設(shè)定為與在同軸饋電線35中傳輸?shù)碾姴ǖ牟ㄩL相等，所以，在頻帶的中心頻率，Za、Zb、Zc成為以同相位相互匹配，從下段的偶極天線單元38a看另一端35j的阻抗(即輸入阻抗)Zin為等于Za、Zb、Zc的總和的值。為了不使用阻抗變換電路而使該阻抗Zin使電路系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)阻抗匹配，必須就Za、Zb、Zc的總和設(shè)定為與標(biāo)準(zhǔn)阻抗相等的值。這里，將標(biāo)準(zhǔn)阻抗設(shè)定為50Ω。由于通常的偶極天線的輻射阻抗高達(dá)約70Ω，所以，通過在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置無源元件40，將該值減小，從而將偶極天線單元38a、38b、38c的輻射阻抗Za、Zb、Zc分別設(shè)定為約17Ω(用單元數(shù)3除標(biāo)準(zhǔn)阻抗50Ω而得到的值)。并且，為了保持該阻抗Zin的匹配狀態(tài)，將從下段的偶極天線單元38a的饋電點(diǎn)(即，圓環(huán)狹縫36a)到下端35I的同軸饋電線35的特性阻抗Z。設(shè)定為與標(biāo)準(zhǔn)阻抗相等的50Ω。
下面，說明頻帶附近的駐波比(SWR)特性。圖13是直排陣列天線的SWR的頻率特性圖。如圖13所示，直排陣列天線的頻帶附近的SWR特性隨在各偶極天線單元38a、38b、38c之間連接的同軸饋電線35的特性阻抗Z0′(參見圖12)而變化。并且，隨著同軸饋電線35的特性阻抗Z0′降低，頻帶附近的SWR的值減小，從而可以獲得寬頻帶的匹配狀態(tài)。根據(jù)上述理由，由于頻帶中心的偶極天線單元38a、38b、38c的輻射阻抗Za、Zb、Zc的值小于標(biāo)準(zhǔn)阻抗，所以，通過使在各偶極天線單元38a、38b、38c之間連接的同軸饋電線35的特性阻抗Z0′也相應(yīng)地減小，便可使兩者適當(dāng)?shù)仄胶猓瑥亩梢垣@得寬頻帶的匹配特性。因此，為了獲得這一效果，將從下段的偶極天線單元38a的饋電點(diǎn)(即，圓環(huán)狹縫36a)到上端35j的同軸饋電線35的特性阻抗Z0′設(shè)定為10Ω，實(shí)現(xiàn)寬頻帶的匹配特性。
通過按上述方式構(gòu)成直排陣列天線，便可以不用阻抗變換電路而以小型并且簡單的結(jié)構(gòu)使所需頻帶內(nèi)的SWR小于1.5。
下面，說明具有上述結(jié)構(gòu)的直排陣列天線的輻射特性。圖14是表示本直排陣列天線在1907MHz的輻射圖形的特性圖。在圖14中，令直排陣列天線的長度方向?yàn)閦方向，設(shè)置無源元件40的方向?yàn)閤方向，在水平面內(nèi)從x方向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°的方向?yàn)閥方向(參見圖10)。如圖14所示，在xy面(水平面)內(nèi)的輻射圖形表示在-x方向即無源元件40的相反一側(cè)的方向具有大的增益。這是由于將無源元件40的長度設(shè)定得大于1/2波長之故，所以，表示無源元件40起反射器作用。另外，yz面和zx面(垂直面)內(nèi)的輻射圖形表示最大增益方向?yàn)樗椒较?y軸或x軸的方向)。這是由于使偶極天線單元38a、38b、38c的饋電點(diǎn)間隔與波長相等的緣故。
通過采用上述結(jié)構(gòu)，使用由3個(gè)偶極天線單元構(gòu)成的直排陣列天線可以獲得最大增益大于10dB的高輻射特性。這樣，在水平面(xy面)內(nèi)，在特定的方向具有高增益的天線稱為“扇形天線”，在將基地臺(tái)的通信區(qū)域限定在一定的方向時(shí)以及利用多個(gè)天線進(jìn)行角度分集時(shí)等是有用的天線。
在本實(shí)施例中，使同軸饋電線35的特性阻抗以下段的圓環(huán)狹縫36a為界發(fā)生變化，但是，這是為了將偶極天線單元38a、38b、38c的輻射阻抗Za、Zb、Zc基本上設(shè)定為一定，當(dāng)輻射阻抗Za、Zb、Zc不同時(shí)，也可以使特性阻抗以其他圓環(huán)狹縫為界發(fā)生進(jìn)一步變化。
另外，在本實(shí)施例中，通過減小從下段的圓環(huán)狹縫36a到上端35j的外部導(dǎo)體35a的內(nèi)徑來降低上端35j一側(cè)的同軸饋電線35的特性阻抗，但是，不一定限于這一結(jié)構(gòu)。例如，也可以通過增大從下段的圓環(huán)狹縫36a到上端35j的內(nèi)部導(dǎo)體35b的直徑來降低上端35j一側(cè)的同軸饋電線35的特性阻抗，另外，還可以通過提高填充在下段的圓環(huán)狹縫36a到上端35j之間的電介質(zhì)的介電常數(shù)來降低上端35j一側(cè)的同軸饋電線35的特性阻抗。
權(quán)利要求
1.一種移動(dòng)無線通信用天線，具有由將電介質(zhì)夾在中間配置成同心圓狀的外部導(dǎo)體和內(nèi)部導(dǎo)體構(gòu)成的同軸饋電線、使上述內(nèi)部導(dǎo)體比上述外部導(dǎo)體的上端向上方延長約1/4波長而形成的天線振子、具有以一端與上述外部導(dǎo)體的上端連接的狀態(tài)配置在上述同軸饋電線的外側(cè)的約1/4波長的筒狀導(dǎo)體的偶極天線和插入到上述筒狀導(dǎo)體的開放端一側(cè)內(nèi)壁的一部分與上述同軸饋電線的一部分之間的絕緣襯墊，通過將所述絕緣襯墊配置為可以控制上述絕緣襯墊的插入深度，來調(diào)整上述偶極天線的諧振頻率；其特征在于周期性地設(shè)置在上述外部導(dǎo)體上的多個(gè)圓環(huán)狹縫和在上述多個(gè)圓環(huán)狹縫各自的兩側(cè)以一端相對而連接的狀態(tài)配置一對約1/4波長的筒狀導(dǎo)體而構(gòu)成的多個(gè)天線單元，使上述同軸饋電線的特性阻抗以上述多個(gè)圓環(huán)狹縫的至少一個(gè)為界而變化。
2.按權(quán)利要求1所述的移動(dòng)無線通信用天線，其特征在于多個(gè)天線單元分別具有與其并排設(shè)置的至少1個(gè)無源元件。
3.按權(quán)利要求1所述的移動(dòng)無線通信用天線，其特征在于從同軸饋電線的一端到與上述同軸饋電線的上述一端最接近的圓環(huán)狹縫的特性阻抗設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)阻抗時(shí)，從與上述同軸饋電線的上述一端最接近的圓環(huán)狹縫到上述同軸饋電線的另一端的特性阻抗小于上述標(biāo)準(zhǔn)阻抗。
4.按權(quán)利要求3所述的移動(dòng)無線通信用天線，其特征在于從同軸饋電線的一端最接近的圓環(huán)狹縫到上述同軸饋電線的另一端的特性阻抗一定。
全文摘要
本發(fā)明提供了基地臺(tái)設(shè)置的支架使用簡便的結(jié)構(gòu)就可以解決的細(xì)小而輕便的移動(dòng)無線通信用天線。將同軸饋電線1的內(nèi)部導(dǎo)體1b比外部導(dǎo)體1a的上端1c向上方延長1/4波長而形成。利用該延長而形成的內(nèi)部導(dǎo)體1b構(gòu)成天線振子3。在同軸饋電線1的外側(cè)，以一端與外部導(dǎo)體1a的上端1c連接的狀態(tài)配置1/4波長的黃銅制的筒狀金屬管2。在金屬管2的開放端的內(nèi)周的一部分利用攻絲加工形成雌螺紋2b。外周形成雄螺紋4a的絕緣襯墊4插入到金屬管2的開放端內(nèi)。即，將絕緣襯墊4配置到金屬管2的開放端一側(cè)內(nèi)壁的一部分與同軸饋電線1的外部導(dǎo)體1a的一部分之間。在同軸饋電線1的下端1d，設(shè)置用于與外部電路連接的同軸接頭5。
文檔編號(hào)H01Q1/24GK1447610SQ0212684
公開日2003年10月8日 申請日期1997年2月20日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月20日
發(fā)明者湯田直毅, 小川晃一, 大友康宏, 中村弘幸, 山林正明 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社