宽带天线制造技术

可以在低成本提供超宽带和高性能天线。构成双圆柱脊形波导的开口截面结构的一部分的天线元在平面上展开。天线元具有调整与脊形部分相对应的天线特性的脊形元单元（２１）、和用于电磁波辐射的辐射元单元（２２）。基本上在脊形元单元（２１）的顶端形成馈电端（２４）。接地单元（２３ａ，２３ｂ）保持在地电位并作为共面波导将馈电端（２４）引到外部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于诸如超宽带(UWB)的宽带通信系统和无线电 局域网(LAN)的天线，更具体地说，涉及适合用作移动终端的天线 的宽带天线。
技术介绍
近年来，应用UWB的宽带通信系统和无线电LAN已经应用在 各种领域中。例如，诸如由于UWB或无线电LAN而具有通信功能 的个人计算机(下文称为"PC")、蜂窝电话、和个人数字助理(PDA) 的移动终端已经出现。因为在UWB中使用了各种带频，人们希望UWB天线具有尽可 能宽的频带。尤其，合并到移动终端中的天线在尺寸小和成本低的同 时，最好是高性能的和宽带的。传统移动终端天线具有诸如它的安装部分和接地导体，即接地部 分的尺寸的固有问题。存在诸如PC、蜂窝电话和PDA的各种类型的 移动终端。即使类别相同，外壳的配置也随制造者或型号而异。即使 型号相同，每当加入新功能时，通常也要改变设计等。由于传统宽带 天线由协作的接地部分和发射元件部分构成，所以会引起不可能实现 宽带特性、以及天线性能随天线的安装部分的改变或接地部分的尺寸 不同而显著改变的问题。本专利技术的目的是，提供一种能够保持宽带特性而不受天线的安装 部分或接地部分的尺寸的改变影响的宽带天线。
技术实现思路
根据本专利技术， 一种宽带天线具有用于调整天线特性的脊形元部分和用于电磁波辐射的辐射元部分，所述脊形元部分形成脊形波导的开 口截面结构的一部分或全部并在平面上展开。辐射元部分从脊形元部 分延伸出来。脊形元部分具有与脊形波导的脊形部分相对应的调整部 分和受到馈电的馈电部分。天线元和接地导体图案可以一起集成在一 个印刷电路板上。此外，宽带天线可以进一步包括与辐射元部分或脊形元部分电容 耦合的用于电磁波辐射的电容耦合辐射元。在这种情况下，辐射元部 分具有可以用在第一频带的尺寸，以及电容耦合辐射元具有可以用在 第二频带的尺寸，第二频带在频带中比第一频带低。并且，宽带天线可以配置成以与辐射元相同的图案或对称图案来 形成电容耦合辐射元部分。作为经过脊形波导的电磁波，存在TE模波和TM模波。TE模 波的浪涌阻抗Zw和TM模波的阻抗Ze分别变成如下 Zw - Zo/(l-(fc/f)A2) Ze = Zo*(l-(fc/f)A2)在这种情况下，Zo= 120"(nr/sr)，其中，nr是传播媒体的相对 磁导率，以及sr是传播媒体的相对介电常数。在真空的情况下，pr -sr-l，以及Zo变成1207c,当信号的频率f高于波导的截止频率fc 时，信号经过这个脊形波导。当信号的频率f比波导的截止频率fc高 许多时，Zw和Ze的值与真空中的Zo—样变成120ti。脊形波导的截 止频率fc低于例如具有相同截面大小的普通长方形波导的截止频率。 因此，可以实现在降低可用频率的同时保持宽带特性不变的天线。此 外，包括与脊形元部分相似的表面部分，因此，与例如缠绕导线的情 况相比，加宽了匹配范围。换句话说，在实现诸如电磁波辐射器的功 能的同时，还可以抑制馈电端的失配。在i殳计和生产时，只对打算使 用的最低频率给予考虑就足够了，这有助于大规模生产，并且还实现 了成本降低。于是，根据本专利技术的宽带天线以诸如高通滤波器的工作 模式的工作模式工作，其中，当截止频率fc得到确定时，明显高于截 止频率fc的所有频率f都能通过。脊形波导可以包括例如具有前端相互面对的一对脊形部分的双 圆柱脊形波导。在这种情况下，脊形元部分对应于双圆柱脊形波导的 一个脊形部分，以及与双圆柱脊形波导的另一个脊形部分相对应的元 件部分包括保持在地电位的接地部分。接地部分直接与外部接地导体连接。由于接地部分初始保持在地 电位(接地部分直接与外部接地导体连接)，从而抑制了使用频率的 变化。外部接地导体的配置和尺寸可以任意设置。也就是说，可以实 现不受安装部分影响的天线。从馈电端延伸出来的馈电线可被引到外部作为共面波导(CPW)。借助于这种配置，可以在馈电点保持极好的高频特性。最好，脊形元部分和接地部分的至少一个形成弧形或基本弧形。 与不具有弧形或基本弧形的配置相比，这样的配置不受限制地提高了 可用频率的上限，从而使得可以提供非凡的宽带特性。从极好地保持 宽带特性的观点来看，为了细调频带，将脊形元部分与调整元部分集成。脊形元部分可以具有例如单基端结构，所述单基端结构是通过在 高度方向上切下开口截面结构中脊形波导的脊形部分而获得的，其中 辐射元部分从脊形元部分的基端延伸出来。可替代地，脊形元部分可 以具有相对于开口截面结构中脊形波导的脊形部分的高度作为中心 线最大的部分对称的双基端结构，其中辐射元部分从脊形元部分的两 个基端延伸出来。在宽带天线中，当来自馈电端的电流馈送到脊形元部分的中心部 分时，出现相对于作为中心的位置对称的多模波。在脊形波导的情况下，经过的电磁波的电场强度在脊形部分的中心(TE1())变成最大， 因此，即使脊形元部分被给予单基端配置，高通滤波器的特性本身也 不会与如后所述的双基端配置的情况下的那些不同。可以将它的尺寸 减小与单基端配置相对应的程度。应该注意到，选择使用奇数模(TE1()、 TE3Q、 TE5())的结构和使 用偶数模(TE2Q、 TE4Q、...)的结构的哪一种是无关紧要的，但最好选择使用奇数模的结构。对于宽带特性，存在使用频带内的群延时出现差异的可能性。为 了改善这种情况，在根据本专利技术的宽带天线中，辐射元部分以这种尺 寸的折线结构形成，使得至少在使用频带内的群延时保持在给定范围 内。用于频带细调的调整元部分可以插在脊形元部分与辐射元部分之 间。脊形元部分可以具有例如单基端结构，其中，在高度方向上切下 开口截面结构中脊形波导的脊形部分。在这种情况下，辐射元部分从 脊形元部分的基端延伸出来。根据本专利技术，可以提供具有提供可用最低频率的超宽带特性的宽 带天线。如上所述，在具有接地部分的天线中加宽频带是困难。但是， 像在本专利技术中那样，通过提供脊形波导的开口结构，可以加宽频带。附图说明图1是示出根据本专利技术第一实施例的宽带天线的天线元的图形，其中，(a)部分是基本图案图，以及(b)部分是CPW结构的图案图；图2(a)和2(b)是示出根据第一实施例的宽带天线的实现状态的 前视图；图3是示出天线结构的图形，其中，(a)部分是示意性地示出 一般天线的图形，以及(b)部分是示出根据第一实施例的宽带天线 的示意图；图4是示出最低频率被设置成3.GHzl时根据第一实施例的宽 带天线的尺寸的图形；图5是如图4所示的尺寸的宽带天线的VSWR特性图；图6是如图4所示的尺寸的宽带天线的增益特性图；图7是如图4所示的尺寸的宽带天线的辐射效率特性图；图8是如图4所示的尺寸的宽带天线的群延时特性图；图9是示出宽带天线的方向特性的图形，其中，(a)部分是在与如图4所示的尺寸的宽带天线的天线表面平行的方向上的方向特性 图，(b )部分是在与天线表面垂直正交的平面方向上的方向特性图， 以及(c)部分是在水平平面方向上的方向特性图(3.5[GHz)；图IO是示出宽带天线的方向特性的图形，其中，(a)部分是在 与如图4所示的尺寸的宽带天线的天线表面平行的方向上的方向特性 图，(b)部分是在与天线表面垂直正交的平面方向上的方向特性图， 以及(c)部分是在水平平面方向上的方向特性图(6.0[GHz)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽带天线，包含：脊形波导；构成脊形波导的开口截面结构的一部分或全部并在平面上展开的脊形元；以及用于电磁波辐射的辐射元，　　　　其中，所述脊形元包括与脊形波导的脊形部分相对应的调整部分和接受馈电的馈电部分，以及　　　　其中，所述辐射元从所述脊形元延伸出来。

【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：葛俊祥，柳泽和介，堀江凉，
申请(专利权)人：株式会社友华，
类型：发明
国别省市：JP[日本]