專利名稱：水平極化波非定向陣列天線的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種水平極化波非定向陣列天線，特別是涉及一種用于移動通信系統(tǒng)或類似系統(tǒng)的基站的水平極化波非定向陣列天線。
背景技術：
在背景技術中，存在各種用于便攜式電話、PHS(個人手持電話系統(tǒng)，第二代無繩電話系統(tǒng))或類似移動通信系統(tǒng)的基站上，在水平極化波的水平面上具有非定向性的天線裝置(參見JP-A-11-340733)。

發(fā)明內容
然而，當陣列天線結構用于高增益結構時具有一個缺點，即包括上述JP-A-11-340733公開的天線在內，任何水平極化波非定向天線變得復雜，并且生產成本增加；或者相反，其結構過分簡單，并且不能保持形成陣列的機械強度。
本發(fā)明是根據(jù)上述情況作出的，其目的在于提供一種水平極化波非定向陣列天線，該天線的結構簡單，生產率高，并能確保適合安裝的機械強度，同時在水平面上實現(xiàn)足夠的非定向性。
本發(fā)明提供一種水平極化波非定向陣列天線，包括天線支撐元件，使其軸向與垂直方向一致，該天線支撐元件包括一對在軸向上互相平行的饋線，該天線支撐元件具有一個基部；多個沿該饋線對排列且連接至該饋線對的偶極天線；以及在該基部的饋電側形成的平衡/失衡轉換部分，用于串聯(lián)的向該饋線對饋電。
優(yōu)選的，多個偶極天線中每一個的天線長度約為目標頻率的波長的一半。
優(yōu)選的，多個偶極天線中的每個沿平面呈環(huán)狀，該平面大體垂直于各饋線的軸向。
優(yōu)選的，由多個偶極天線的間距設置相對于一個平面的輻射傾角，該平面垂直于天線排列的方向。
優(yōu)選的，平衡/失衡轉換部分包括一個用于匹配多個偶極天線的匹配電路部分。
優(yōu)選的，天線支撐元件由PPE(聚苯醚)或氟樹脂制成。
根據(jù)本發(fā)明，不僅結構簡單，生產率高，能夠確保適合安裝的機械強度，而且由于使用了串聯(lián)饋電，可以縮短饋線寬度，因此，包括天線支撐元件在內的天線總體的外直徑可以做得小且細長。
此外，根據(jù)本發(fā)明，通過設計偶極天線的形狀，例如對于使用1.9GHz頻帶的無線電波的PHS，可以使所需的天線長度小于80mm，并使天線總體的外直徑變得更小、更細長。
此外，可以根據(jù)本發(fā)明組成很多結構，以在水平面上實現(xiàn)極好的非定向性，減小天線總體的直徑，并將其置于圓形管狀的天線罩中。
此外，根據(jù)本發(fā)明，通過改變天線的間距，很容易設置所需的傾角，例如，當天線被安裝在市內建筑物的屋頂上作為基站天線時所需的傾角。
此外，根據(jù)本發(fā)明，該天線可以在更高的天線效率下使用。
此外，根據(jù)本發(fā)明，容易實現(xiàn)作為天線元件的偶極天線與輸入/輸出電纜之間的匹配，并且容易獲得非定向性。


結合附圖更容易說明本發(fā)明圖1是本發(fā)明的一個實施例用于PHS基站的水平極化波非定向陣列天線的基本結構圖。
圖2是該實施例第一測量結果的史密斯圓圖。
圖3是該實施例第一測量結果的回波損耗圖。
圖4是該實施例第一測量結果的VSWR圖。
圖5是該實施例第二測量結果的史密斯圓圖。
圖6是該實施例第二測量結果的回波損耗圖。
圖7是該實施例第二測量結果的VSWR圖。
圖8是該實施例第一測量結果垂直方向上的輻射圖形。
圖9是該實施例第二測量結果垂直方向上的輻射圖形。
圖10是該實施例第一測量結果水平方向上的輻射圖形。
具體實施例方式
本發(fā)明的一個實施例是將其用作1.9GHz頻帶的PHS基站天線，下面結合

該實施例。
圖1顯示除去天線罩后天線的基本結構。在該圖中，附圖標記1代表呈矩形板狀的天線板，其在長邊方向上被垂直支撐。該天線板1由例如PPE(PolyPhenylene Ether，聚苯醚，介電常數(shù)約為3.3)、聚四氟乙烯氟樹脂(R)(fluororesin of teflon，介電常數(shù)約為2.3)或類似物質制成。該天線板1具有饋電基座，其具有平衡/失衡轉換部分2，連接至由同軸電纜形成的饋線3，并且包括位于前端的連接器4。
該平衡/失衡轉換部分2也通過例如平衡-失衡變壓器(balun)充當匹配電路?；ハ嗥叫械囊粚︷伨€5、5分別經(jīng)由位于天線板1基部的平衡/失衡轉換部分2沿其長邊形成在天線板1一側的前面和背面。
此外，通過沿饋線對5、5成對排列的、分別彎曲成半圓形的天線元件6、6形成多對偶極天線，使得天線元件6、6在水平方向上被饋線支撐。即分別連接至饋線5、5的天線元件對6、6作為單個偶極天線，并且多對偶極天線沿天線板的長邊排列并通過饋線5、5串聯(lián)饋電。
對于構成每個偶極天線的天線元件對6、6，天線總長度約為目標頻率的λ/2(λ波長)。這樣，當目標頻率為1900MHz時，λ/2約為78mm。
除此之外，該環(huán)形偶極天線的直徑為0.18λ，即約28mm。
此外，根據(jù)相對水平方向所需的傾角來改變上述各偶極天線的陣列間距。特別的，當對應于1λ將板上的陣列間距設置為100mm時，不發(fā)生傾斜，并且輻射發(fā)生在水平方向上。
另一方面，當各偶極天線的陣列間距設置為小于上述100mm時，在饋電方向，即圖1中紙面的下方傾斜。相反，當陣列間距設置為大于100mm時，在與饋電方向相反的方向，即圖1中紙面的上方傾斜。
下面通過試驗結果說明上述結構的各種特性。
(第一測量實例)圖2到圖4以及圖8顯示的是各偶極天線的陣列間距設置為100mm以使水平方向的傾角為0°、并且由天線元件6、6構成的偶極天線為16對時的測量結果。
在該情況下，圖中的三角形標記‘1’到‘3’表示PHS的頻帶具有如下頻率值。即標記‘1’1884.65MHz標記‘2’1902.05MHz標記‘3’1919.45MHz
圖2是以上述標記‘2’的頻率1902.05MHz為中心、200MHz范圍內的測量結果史密斯圓圖。
圖中，標記‘1’約為67Ω，標記‘2’約為49Ω，標記‘3’約為62Ω，中心頻率標記‘2’的值接近理想值50Ω，因而可以確定基本能實現(xiàn)所需的特性。
圖3顯示了回波損耗，上述標記‘1’的頻率其回波損耗是-16.277dB，標記‘2’的回波損耗是-27.812dB，標記‘3’的回波損耗是-16.646dB。本領域公知，在PHS所需的頻率范圍內，回波損耗可以限制為等于或小于-14dB。
這一點在圖4的VSWR(電壓駐波比)中也很明顯。上述標記‘1’的頻率其VSWR值為1.3637，標記‘2’的VSWR值為1.0848，標記‘3’的VSWR值為1.3455。本領域公知，在PHS所需的頻率范圍內，VSWR可以限制為等于或小于1.5。
從圖2到圖4的結果可知，在構成的天線結構中，饋電中的反射或類似情況非常小，并且可驅動天線非常有效的輻射。
圖8顯示的是在垂直面中測得的輻射圖形實例。可以理解，如上所述，通過將傾角設置為約0度，可以實現(xiàn)在水平面輻射。因此，通過形成具有這種數(shù)字特征或類似特征的天線結構，當基站位于郊區(qū)或人口密度相對低的地方，并且需要在廣闊范圍內實施傳輸和接收時，使用這種強調水平面中的特性、不設置傾角的天線。
(第二測量實例)圖5到圖7以及圖9顯示的是各偶極天線的陣列間距設置為93mm以構成8°傾角(在饋電側的下方)、并且由天線元件6、6構成的偶極天線為20對時的測量結果。
同樣，在該情況下，圖中三角形標記‘1’到‘3’表示PHS的頻帶具有如下頻率值。即
標記‘1’1884.65MHz標記‘2’1902.05MHz標記‘3’1919.45MHz圖5是以上述標記‘2’的頻率1902.05MHz為中心、200MHz范圍內的測量結果史密斯圓圖。
圖中，標記‘1’約為39Ω，標記‘2’約為48Ω，標記‘3’約為50Ω，中心頻率標記‘2’和標記‘3’的值大約接近理想值50Ω，因而可以確定基本能實現(xiàn)所需的特性。
圖6顯示了回波損耗，上述標記‘1’的頻率的回波損耗是-17.700dB，標記‘2’的回波損耗是-33.179dB，標記‘3’的回波損耗是-23.591dB。本領域公知，在PHS所需的頻率范圍內，回波損耗可以限制為等于或小于-14dB。
這一點在圖7的VSWR(電壓駐波比)中也很明顯。上述標記‘1’的頻率的VSWR值為1.2996，標記‘2’的VSWR值為1.0448，標記‘3’的VSWR值為1.1415。本領域公知，在PHS所需的頻率范圍內，VSWR可以限制為等于或小于1.5。
從圖5到圖7的結果可知，在構成的天線結構中，饋電中的反射或類似情況非常小，并且可驅動天線非常有效的輻射。
圖9顯示的是在垂直面測得的輻射圖形實例，如上所述，傾角設置為約8度(向下)。因此，通過形成具有這種數(shù)字特征或類似特征的天線結構，當基站位于例如市內建筑物的屋頂上或人口密度相對高的地方，并且需要在有限范圍內實施傳輸和接收時，使用這種在水平面以下設置較小傾角的天線。
最后，圖10顯示的是在上述第一測量實例中說明過的、當傾角設置為0°時在水平面上的輻射圖形。如圖10所示，在整個360°圓周上獲得了均勻的、極好的輻射特性，并且可以認為實現(xiàn)了所需的、近乎完美的非定向性。
這樣，通過使用如圖1所示的天線結構，并使天線板1的短邊等于或小于所示的環(huán)形偶極天線的外直徑，整個天線可容納在圓形管狀天線罩中。
這一點也可從如下事實中得出通過經(jīng)由平行的饋線對5、5串聯(lián)饋電給天線元件6、6，可以將包括饋線對間距在內的電路板1的短邊方向的尺寸設置得很小。不僅天線本身的結構簡單，生產率高，并能確保適合安裝的機械強度，而且包括天線板1的整個天線的外徑可以變得小且細長。
因此，如上所述，在確保極好的非定向性和天線效率的同時，可以將天線構造得很緊湊，易于安裝，并且具有很高的耐候性。
此外，當圖1所示的天線板1的短邊方向的尺寸大約等于環(huán)形偶極天線的直徑，并且構成偶極天線的各天線元件的前端分別由與饋線5、5在天線板1的側面相對的一側支撐時，可以進一步增強天線元件6、6的機械強度。
此外，本發(fā)明不限于矩形板狀的天線板1，例如，可以使用圓棒狀天線支撐元件，其具有平衡/失衡轉換部分2，以及排列有天線元件6、6的饋線5、5。
此外，盡管根據(jù)上述實施例，說明了將該實施例用于1.9GHz頻帶無線電波的PHS基站天線的情況，但本發(fā)明不限于所使用的頻帶、形狀、排列間距或天線元件的數(shù)量等。
此外，本發(fā)明不限于上述實施例，在不脫離其本質的范圍內可作各種修改。
此外，上述實施例包括發(fā)明的各個階段，并且通過適當組合多個公開的構成要件可以提煉出各種發(fā)明。例如，即使從實施例的全部構成要件中刪除多個構成要件，只要能解決至少一個本發(fā)明所欲解決的問題，并且具有至少一個本發(fā)明的效果，則刪除構成要件后的結構視為本發(fā)明。
權利要求
1.一種水平極化波非定向陣列天線，其特征在于包括天線支撐元件，使其軸向與垂直方向一致，該天線支撐元件包括一對在軸向上互相平行的饋線，該天線支撐元件具有一個基部；多個沿該饋線對排列且連接至該饋線對的偶極天線；以及在該基部的饋電側形成的平衡/失衡轉換部分，用于串聯(lián)的向該饋線對饋電。
2.根據(jù)權利要求1所述的水平極化波非定向陣列天線，其特征在于所述多個偶極天線中每一個的天線長度約為目標頻率的波長的一半。
3.根據(jù)權利要求1所述的水平極化波非定向陣列天線，其特征在于所述多個偶極天線中的每個沿平面呈環(huán)狀，該平面大體垂直于各饋線的軸向。
4.根據(jù)權利要求1所述的水平極化波非定向陣列天線，其特征在于由所述多個偶極天線的間距設置相對于一個平面的輻射傾角，該平面垂直于天線排列的方向。
5.根據(jù)權利要求1所述的水平極化波非定向陣列天線，其特征在于所述平衡/失衡轉換部分包括一個用于匹配所述多個偶極天線的匹配電路部分。
6.根據(jù)權利要求1所述的水平極化波非定向陣列天線，其特征在于所述天線支撐元件由聚苯醚或氟樹脂制成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種水平極化波非定向陣列天線，包括天線支撐元件，使其軸向與垂直方向一致，該天線支撐元件包括一對在軸向上互相平行的饋線，該天線支撐元件具有一個基部；多個沿該饋線對排列且連接至該饋線對的偶極天線；以及在該基部的饋電側形成的平衡/失衡轉換部分，用于串聯(lián)的向該饋線對饋電。本發(fā)明提供的水平極化波非定向陣列天線，其結構簡單，生產率高，能夠確保適合安裝的機械強度，而且結構緊湊，便于改變天線傾角，具有良好的天線效率和水平方向上的非定向性。
文檔編號H01Q11/04GK1624979SQ200410096739
公開日2005年6月8日 申請日期2004年12月3日 優(yōu)先權日2003年12月3日
發(fā)明者平隆一, 內野茂, 河崎守良 申請人:原田工業(yè)株式會社