偏振波切换、指向性可变天线制造技术

本发明专利技术提供一种偏振波切换、指向性可变天线。在电介质基板（１１）的面上具有接地导体板（１２），在电介质基板（１１）的接地导体板（１２）侧设置有发射元件（１３）、指向性切换元件（１５）和偏振波切换元件（１６），发射元件（１３）是对接地导体板（１２）呈环状进行除去而形成的第一缝隙（１７ａ），指向性切换元件（１５）具有对接地导体板（１２）呈环状进行除去而形成的第二缝隙（１７ｂ）和指向性切换开关（１８），偏振波切换元件（１６）具有对接地导体板（１２）呈线状进行除去而形成的第三缝隙（１７ｃ）和偏振波切换开关（１９ａ～１９ｄ），通过指向性切换开关（１８）的控制，能够实现天线的发射指向性的最大增益方向的切换，通过偏振波切换开关（１９ａ～１９ｄ）的控制，能够实现从天线发射的圆偏振波的旋转方向的切换。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及适于在微波、毫米波段的无线通信中，对圆偏振波的 旋转方向、和发射指向性的最大增益方向进行切换而进行通信，由此 进行高品质的无线通信的天线。
技术介绍
近年来，以室内无线LAN等为代表的室内等封闭空间中的高速大 容量通信的需要正在高涨。在室内那样的封闭空间中，除了天线之间 的视距(Line-of-Sight)的直接波以外，还存在由墙壁、天花板等的反 射产生的延迟波，成为多径传播的环境。该多径传播成为使通信的品 质恶化的主要原因。在抑制多径传播环境下的由延迟波引起的通信品质的恶化方面， 有使用发射指向性的最大增益方向能够切换的天线的方法。这是切换 天线的最大增益方向，选择最佳的状态进行发送接收，由此提高通信 品质的方法。另一方面，在抑制多径传播环境下的由延迟波引起的通信品质的 恶化方面，有使用圆偏振波天线的方法。所谓圆偏振波，是电场矢量 的方向随时间旋转而行进的电磁波，在将位置固定而观看行进方向时， 电场矢量向右旋转的圆偏振波称为右旋圆偏振波，电场矢量向左旋转 的圆偏振波称为左旋圆偏振波。通常，难以产生完全的圆偏振波，与相反旋转的偏振波成分合成， 成为椭圆偏振波。该椭圆的长轴与短轴之比称为轴比，其为表示圆偏 振波的特性的指标。可以说，轴比越小，圆偏振波特性越良好。通常 的圆偏振波天线的情况下，轴比取3dB以下的值。设计成要发送接收右旋圆偏振波的天线，不能发送接收左旋圆偏 振波。同样，设计成要发送接收左旋圆偏振波的天线，不能发送接收 右旋圆偏振波。 一般，入射到墙壁等障碍物的圆偏振波成为相反旋转的圆偏振波后反射。即，右旋圆偏振波如果反射一次，则成为左旋圆 偏振波，进而如果再反射一次，则成为右旋圆偏振波。因此，通过在 室内通信中使用圆偏振波，能够抑制由一次反射引起的多径成分。作为能够发送接收圆偏振波的平面天线，例如己知有非专利文献1中记载的天线。图15 (a)是表示一般的线偏振波的天线的概略图，图 15 (b)、 (c)是表示非专利文献1中记载的一般的圆偏振波天线的构造的概略图。为了产生圆偏振波，需要具有正交的偏振面并且相位错开90°的两个线偏振波成分，但在通常使用的图15 (a)所示那样的、 相对于通过发射导体板的重心32和供电点的直线呈线对称形状的发射 导体板31中，仅产生电流在上述直线的方向上振动的共振，成为在该 振动方向上具有偏振面的线偏振波。为了由上述的线对称形状的发射导体板31产生圆偏振波，需要将 上述的共振分离成两个正交的共振。为了分离上述的共振，例如，可 以如图15 (b)、 (c)那样破坏发射导体板31的构造的对称性。此时， 根据破坏对称性的位置的不同，在图15 (b)中激励左旋圆偏振波，在 图15 (c)中激励右旋圆偏振波。然而，作为膝上型计算机的内置天线和移动设备用的天线，图15 (b)、 (c)那样的圆偏振波天线是不适宜的。在上述那样的移动体的 终端中，终端的位置和方向变化很大，因此，旋转方向已被固定的圆 偏振波天线，当将方向反转时等不能进行发送接收。为此，作为移动 体终端中的能够进行高品质、高效率的通信的天线，要求能够实现圆 偏振波的旋转方向的控制的天线。另外，如果同时实现上述两个对多径除去有效的功能、即"切换 发射指向性的最大增益方向的功能"和"切换圆偏振波的旋转方向的 功能"，则能够进行更高品质、高效率的通信。以往，作为同时实现上述的"切换圆偏振波的旋转方向"和"切 换发射指向性的最大增益方向"这两个功能的天线，有将能够进行圆 偏振波的切换的天线作为阵列元件、实现相控阵天线的方法(参照专 利文献1)。图16 (a)是表示在上述专利文献1中记载的以往的圆偏 振波切换型、相控阵天线的1个单元的结构的框图，图16 (b)是表示 圆偏振波切换型、相控阵天线的整体结构的框图。如图16 (a)所示，以往的圆偏振波切换型、相控阵天线，在天线 的每1个单元中，通过外部信号s41、 s42的控制，进行圆偏振波的旋 转方向的切换，另夕卜，通过外部信号s43、 s44、 s45的控制，进行天线 的发射相位的切换。将该1个单元如图16 (b)那样多元件化，并使用 外部控制装置控制所有的外部信号，由此，同时实现作为相控阵天线 整体的圆偏振波的旋转方向和发射指向性的最大增益方向的切换。专利文献1:特开2000—223927号公报专利文献2:特开平9一307350号公报非专禾U文献1: Ramash Garg等著，"Microstrip Antenna Design Handbook", Artech House出版，p.493 — 51
技术实现思路
然而，上述以往的结构的天线，因为需要多个移相器，结构和控 制复杂，需要切换多条供电线，切换元件的插入损失大等问题，所以 具有不适宜用作为小型的设备和终端的天线的问题。本专利技术用于解决上述以往的问题，其目的是提供在一个移相器都 不使用而且供电线单一、不需要切换的结构中，同时实现天线的发射 指向性的最大增益方向的切换、和在最大增益方向中具有良好的轴比 特性的圆偏振波的旋转方向的切换的天线。解决上述问题的本专利技术是一种偏振波切换、指向性可变天线，其特征在于 具有电介质基板ll;在上述电介质基板11的一个面上形成的接地导体板12; 在上述接地导体板内设置的至少一个发射元件13; 向上述发射元件进行供电的供电部14;在上述电介质基板11的上述接地导体板侧设置的至少一个指向性 切换元件15;和在上述电介质基板11的上述接地导体板侧设置的至少两个偏振波 切换元件16，上述至少一个发射元件13具有对上述接地导体板呈环状进行除去而形成的第一缝隙17a，上述第一缝隙17a，其一周的长度在动作频率下与一个有效波长对应，相对于通过由上述第一缝隙17a包围的内部导体的重心21和作为 上述供电部14与上述发射元件13连接的点的供电点22的直线，具有 线对称的形状，上述至少一个指向性切换元件15具有对上述接地导体板呈环状进行除去而形成的第二缝隙17b;和 在由上述第二缝隙17b包围的内部导体20与包围上述第二缝隙的上述接地导体板之间连接的至少两个指向性切换开关18，上述第二缝隙17b在与上述第一缝隙17a的共振频率大致相等的频率共振，上述第二缝隙17b的一周的长度在动作频率下与一个有效波长对应，在通过使上述至少两个指向性切换开关18均导通而将上述第二缝 隙高频地分割成多个缝隙时，以上述至少两个指向性切换开关18作为 两端的被分割而得到的缝隙的长度小于半个有效波长、或者大于半个 有效波长并小于一个有效波长的位置，设置有上述各指向性切换开关 18，上述至少两个偏振波切换元件16分别具有对包围上述第一缝隙17a的接地导体板以与上述第一缝隙连续的 方式呈线状进行除去而形成的第三缝隙17C;和以横断上述第三缝隙17c的方式与包围上述第三缝隙17c的上述 接地导体板连接的至少一个偏振波切换开关19a 19d，在断开上述偏振波切换开关19a 19d时，当将与上述第一缝隙17a 结合的上述第三缝隙17c的面积的合计设为As、将上述第一缝隙的缝 隙部的面积设为s、将上述第一缝隙的空载Q设为QO时，圆偏振波指 标QO (As/s)取得2.2以上4.0以下的值，当将通过上述第一缝隙的重心和上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种偏振波切换、指向性可变天线，其特征在于：　具有：　电介质基板；　在所述电介质基板的一个面上形成的接地导体板；　在所述接地导体板内设置的至少一个发射元件；　向所述发射元件进行供电的供电部；　在所述电介质基板的所述接地导体板侧设置的至少一个指向性切换元件；和　在所述电介质基板的所述接地导体板侧设置的至少两个偏振波切换元件，　所述至少一个发射元件具有对所述接地导体板呈环状进行除去而形成的第一缝隙，　所述第一缝隙，其一周的长度在动作频率下与一个有效波长对应，　相对于通过由所述第一缝隙包围的内部导体的重心和作为所述供电部与所述发射元件连接的点的供电点的直线，具有线对称的形状，　所述至少一个指向性切换元件具有：　对所述接地导体板呈环状进行除去而形成的第二缝隙；和　在由所述第二缝隙包围的内部导体与包围所述第二缝隙的所述接地导体板之间连接的至少两个指向性切换开关，　所述第二缝隙在与所述第一缝隙的共振频率大致相等的频率共振，　所述第二缝隙的一周的长度在动作频率下与一个有效波长对应，　在通过使所述至少两个指向性切换开关均导通而将所述第二缝隙高频地分割成多个缝隙时，以所述至少两个指向性切换开关作为两端的被分割而得到的缝隙的长度小于半个有效波长、或者大于半个有效波长并小于一个有效波长的位置，设置有所述各指向性切换开关，　所述至少两个偏振波切换元件分别具有：　对包围所述第一缝隙的接地导体板以与所述第一缝隙连续的方式呈线状进行除去而形成的第三缝隙；和　以横断所述第三缝隙的方式连接在包围所述第三缝隙的所述接地导体板之间的至少一个偏振波切换开关，　在断开所述偏振波切换开关时，当将与所述第一缝隙结合的所述第三缝隙的面积的合计设为Δｓ、将所述第一缝隙的缝隙部的面积设为ｓ、将所述第一缝隙的空载Ｑ设为Ｑ０时，圆偏振波指标Ｑ０（Δｓ／ｓ）取得２．２以上４．０以下的值，　当将通过所述第一缝隙的内部导体的重心和所述供电点的直线、与通过所述第一缝隙的内部导体的重心和所述第三缝隙从所述第一缝隙分支的分支点的直线之间的角度设为ξ时，　在所述至少两个偏振波切换元件中，一个第三缝隙被设置成ξ在大于０°小于９０°的范围、或大于１８０°小于２７０°的范围，　在所述至少两个偏振波切换元件中，其它第三缝隙被设置成ξ在大于９０°小于１８０°的范围、或大于２７０°小于３６０°的范围，　所述第二缝隙通过第三缝隙与第一缝隙连续。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：松下明生，藤岛丈泰，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]