CN100483847C - 不平衡天线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种不平衡天线，其中辐射导体和接地导体以任意间隙隔开。至少对着接地导体的辐射导体的部分设置以维持作为建立在接地导体和对着接地导体的辐射导体之间的近电磁场分布的负电极。尺寸减小的接地导体的部分特别是与馈送单元间隔开的端部部分由较低的导电率的导体构成，由此确保了阻抗匹配。如果接地导体的尺寸被极大地减小了，则模式失配不可避免要发生。因此，至少连接到馈送单元的同轴传输线的外部导体的部分由电流吸收器覆盖。因此泄漏电流被有力地抑制，接地导体的尺寸可以被减小，同时维持天线特性。

Description

不平衡天线
技术领域
本发明涉及一种用于包括无线LAN等的无线通信的天线，特别是涉及具有辐射电极和接地电极并且在它们之间具有预定的间隙的不平衡天线。
更具体地说，本发明涉及一种可以安装在小的无线通信装置上的不平衡天线，特别是涉及一种具有减小的尺寸并保持预定的天线特性的不平衡天线。
背景技术
最近，随着无线LAN系统变得更快并且更加低廉，对它们的需求急剧增加。特别是，在今天，通过在某个人周围的多个电子设备之间构造小规模的无线网络执行信息通信带来了对个人区域网(PAN)的需求。例如，使用包括2.4GHz频带、5GHz频带等的频带并且不要求由监察机构颁发执照的各种无线通信系统已经建立。
在使用无线LAN等的无线通信的情况下，通过天线传输信息。例如，各种类型的不平衡天线在实际中使用。通常，不平衡天线具有在其间具有预定的间隙的辐射导体和接地导体。电信号馈送到间隙。一般地，电信号从接地导体的后侧馈送。在这种情况下，在接地导体上钻孔并朝后侧延伸辐射导体。
辐射导体的实例性形状在说明单极天线的附图1、说明螺旋天线的附图2、说明板状单极天线的附图3和说明单锥形天线的附图4中示出。
作为不平衡天线相对平衡天线的相对优点，不平衡天线可以直接连接到用作馈送电信号的线的同轴传输线。一般地，同轴传输线对外部噪声具有高度的抵抗性。这就是说，同轴电缆基本作用是起保持与不平衡天线作用的不平衡电缆的作用。在另一方面，在使用平衡天线的地方，在平衡天线和同轴电缆之间需要平衡至平横转换器。此外，由于接地导体与装置的壳体接地导体一起使用或提供接地导体以便与其紧密接触，因此可以使该装置小型化，这对于安装是有利的。
一般地，接地导体具有测量在直径上至少半波左右的盘形。然而，经常比较困难的是实现将接地导体安装在小的无线设备上的尺寸。非常小的接地导体劣化了它的接收特性等，由此影响了天线的操作。
由于小型化的接地电极引起的不平衡天线的特性的劣化将在下文中描述。在此，执行研究由极大地减小通过参考在作为实例的附图5中所示的盘形单极天线测量直径半波的盘形接地导体的尺寸造成的特性的变化的计算。从接地电极的后侧通过同轴传输线馈送电信号。下文示出了计算天线特性的条件。
1.辐射导体
具有导电率1×107S/m的金属
24.8毫米的直径，0.8毫米的厚度
2.接地导体
具有导电率1×107S/m的金属
从50毫米的直径和0.8毫米的厚度的盘减小到24.8×4×0.8毫米的矩形板(在面积率方面减小5％)
3.馈送部分
0.8毫米的间隙
具有50Ω的特性阻抗的同轴传输线
附图6所示为具有测量直径半波的盘状接地导体的盘形单极天线的特性的计算结果。在这个附图中，VSWR(电压驻波比)特性在左侧示出，在3GHz的垂直表面上的辐射方向性在中间示出，以及也在3GHz上的表面电流密度分布(通过浓度示出密度)在右侧示出。
如这个附图所示，大约2或更小的VSWR值在从3.5至9GHz的范围上实现。这就是说，适合的阻抗匹配特性可以在超宽频带上获得。此外，由于在3GHz的垂直表面上的辐射方向性形成了沿水平方向实质具有峰值的8-形，这个盘形单极天线具有类似于它的固有特性的特性(在地面极限频带中，这个天线具有与双偶极天线的特性相同的特性)。根据这时的表面电流密度分布，在同轴传输线的外部导体上流动的不需要的泄漏电流的电平较低(这里接地导体具有无限的宽度，在后侧上馈送线的外部导体上没有泄漏电流)。因此，辐射方向性的这个计算结果是可接受的。
附图7所示为盘形单极天线的特性的计算结果，这里接地导体的尺寸减小了。作为附图6的情况，VSWR特性在左侧示出，在垂直表面上的辐射方向性在中间示出，以及表面电流密度分布在右侧示出。
在附图7和附图6中所示的特性之间的比较说明了阻抗匹配特性的劣化。在从3.5至9GHz的VSWR上增加达3。在3GHz的垂直表面上的辐射方向性在极值处朝下并在水平方向上下降到大约-10dBi。根据这时的表面电流密度分布，较大的泄漏电流在同轴传输线的外部导体上流动并且来自这个泄漏的电流的辐射元件影响了固有的辐射方向性。这就是说，辐射方向性根据馈送线如何布线而改变。在某些情况下，上文所述的在辐射方向性方面的干扰可能造成严重的问题。
总之，在将不平衡天线安装在较小的无线通信装置上并减小接地导体的尺寸时，不可能最大限度地利用天线的固有特性。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种具有以预定间隙提供的辐射电极和接地电极的极好的不平衡天线。
本发明的另一目的是提供一种具有减小的接地电极并维持它的天线特性的极好的不平衡天线。
为解决上述问题，根据本发明的第一方面，提供一种不平衡天线，该不平衡天线包括在其间以预定间隙提供的辐射导体和接地导体。该接地导体包括：
用作与接地导体相对的辐射导体一起形成近电磁场分布的电极的预定部分和有助于阻抗匹配的预定部分。
根据本发明的第一方面的不平衡天线可以进一步包括有助于模式匹配的预定部分。
本发明的发明人将不平衡天线的接地导体的操作划分为如下的三点，包括：
起用于形成在它本身和与其相对的辐射导体之间的近电磁场分布的端部的作用，
有助于阻抗匹配，和
有助于模式(传输模式或激励模式)匹配。
为维持操作(a)，作为最低要求至少应该剩下与辐射导体相对的部件。
此外，由于接地导体的尺寸的减小引起的阻抗变化，即在馈送部分中电压和电流比率的变化可以通过将合适的阻抗分量安装在接地导体上补偿。这就是说，为确保操作(b)，减小接地导体的部分(该部分在距馈送部分预定的距离的端部附近上)包括具有较低的导电率的导体。
除此之外，要实现在(c)中描述的模式匹配，就要以通过同轴传输线执行馈送为先决条件。接地导体极大地减小的地方，模式失配就不可避免地发生。然而，在上述的先决条件下，所有的不需要的不平衡分量在同轴传输线的外部导体上流动(称为泄漏)，而没有进入同轴传输线。随后，例如，为确保操作(c)，在通过电流吸收器覆盖连接到馈送部分的同轴传输线的外部导体的至少预定部分而有力地阻抗泄漏电流的系统的地方，可以补偿模式失配。
在此，沿从接近馈送部分的部分到端部的方向连续地或梯级地减小接地导体的导电性。
根据本发明的第二方面，提供一种包括辐射导体和接地导体的不平衡天线，其中辐射导体和接地导体之间具有预定的间隙。
至少除了与辐射导体基本相对着并根据从馈送部分起的距离划分为多个部分的预定部分之外，接地导体的尺寸减小了，以及其中电阻器连接在划分的接地导体之间。
在此，连接到不平衡天线的馈送部分的同轴传输线的外部导体的预定部分可以通过电流吸收器覆盖。
此外，至少具有适合的电阻率的电阻器可以分别提供在划分的接地导体之间或之中。在这种情况下，通过将靠近馈送部分的部分的导电率设置成较高的水平并将靠近该端部的部分的导电率设置成较低的水平可以实现阻抗匹配。
在本发明用于相对较窄的频带的不平衡天线比如单极天线的情况下，可以提供电流阻挡系统比如具有有限的频率特性的阻挡陶瓷管(陷波(Sperrtopf)管)以替代在连接到馈送部分上的同轴传输线的外部导体上的电流吸收器。
根据本发明的第三实施例，提供一种包括具有两个电极表面(即，上层和下层电极表面)的单层电介质衬底的不平衡天线，
形成在单层电介质衬底的一个表面上的板状辐射电极和连接到辐射电极的传输线电极，
形成在单层电介质衬底的另一个表面的预定部分附近的接地导体，该预定部分与传输线电极相对着，
提供在接地电极附近的至少一个子接地电极，
连接在接地电极和子接地电极之间的电阻器，和
提供在传输线电极和接地电极之间的电信号馈送路径。
根据本发明的第四实施例，提供一种包括具有两个电极表面(即上层和下层电极表面)的单层电介质衬底的不平衡天线，
形成在单层电介质衬底的一个表面上的板状辐射电极和连接到辐射电极的传输线电极，
与辐射电极和传输线电极平齐并被划分以便将传输线电极夹在其间的接地电极，
提供在接地电极附近的至少一个子接地电极，
连接在接地电极和子接地电极之间的电阻器，和
提供在传输线电极和接地电极之间的电信号馈送路径。
根据本发明的第五实施例，提供一种包括具有三个电极表面(即上层、中间层和下层电极表面)的多层电介质衬底的不平衡天线，
形成在多层电介质衬底的中间层的表面上的板状辐射电极和连接到辐射电极的传输线电极，
形成在多层电介质衬底的下层表面的预定部分附近的接地电极，该预定部分与传输线电极相对着，
提供在接地电极附近的至少一个子接地电极，
连接在接地电极和子接地电极之间的电阻器，
形成在多层电介质衬底的上层表面的预定部分附近的相对接地电极，该预定部分与传输线电极相对，
用于将接地电极电连接到相对接地电极的两个或多个接地电极间连接部分，和
形成传输线电极和接地电极和/或传输线电极和相对接地电极之间的电信号馈送路径。在此，接地电极间连接部分提供在多层电介质衬底的中间层表面上的传输线电极的两侧上以便将传输线电极夹在其间。
在根据第三至第五方面的不平衡天线中，接地电极和传输线电极形成所谓的微带线、共面线或带线。虽然不平衡天线具有减小的接地电极，但是它们能够实现精细的阻抗匹配特性，这是本发明的优点，正是根据本发明的第一方面的不平衡天线的情况一样。
在此，包括子接地电极的整个接地电极的宽度可以确定为与辐射电极的宽度基本相同，以便维持与辐射电极相对的电极的作用。
此外，电阻器可以通过使用片型电阻器形成。
此外，多个子接地电极可以端对端地提供以便彼此邻近。
此外，根据本发明的第五方面的不平衡天线可以进一步包括覆盖接地电极和相对接地电极的周边的预定部分的电流吸收器。因此，可以改善模式(传输模式或激励模式)匹配。
根据本发明的第六实施例，提供一种不平衡天线，包括：
具有相对端面的绝缘体，
形成在绝缘体的一个端面上的基本锥形凹槽的表面上或在凹槽中以便填充整个凹槽的辐射电极，
通过从接近凹槽的顶点延伸辐射电极以便该辐射电极延伸部分达到与绝缘体的端面相对的另一端面的辐射电极延伸部分，
形成在绝缘体的另一端面上以包围辐射电极延伸部分的接地电极，
通过脱落接地电极的预定的周边部分形成的至少一个圆周切口部分，
嵌入在圆周切口部分中的电阻器，和
提供在辐射电极延伸部分和接地电极之间的电信号馈送部分。
在此，接地电极的尺寸优选与凹槽基底的尺寸大致相同。
此外，接地电极可以具有台阶和圆周切口部分可以构成台阶的边缘以便容易安装在衬底上。
参考下文要描述的本发明的实施例和附图详细地公开本发明的进一步的目的、特性和优点。
附图说明
附图1所示为辐射导体的实例结构。
附图2所示为辐射导体的另一实例结构。
附图3所示为辐射导体的另一实例结构。
附图4所示为辐射导体的另一实例结构。
附图5所示为盘形单极天线的结构。
附图6所示为具有测量直径半波的盘形接地导体的盘形单极天线的特性的计算结果。
附图7所示为具有尺寸减小的接地导体的盘形单极天线的特性的计算结果。
附图8示意性地示出了根据本发明的第一实施例的不平衡天线的结构。
附图9所示为在附图8中所示的盘形单极天线的天线特性的计算结果。
附图10示意性地示出了根据本发明的另一实施例的不平衡天线的结构。
附图11所示为在附图10中所示的盘形单极天线的天线特性的计算结果。
附图12示意性地示出了根据本发明的另一实施例的不平衡天线的结构。
附图13所示为另一实施例，其中将接地导体划分为多个部分并在各划分的接地导体之间连接电阻器替代将接地导体的预定部分的导电率设置到较低的水平。
附图14所示为一个实例，其中使用电流吸收器覆盖连接到在附图13中所示的不平衡天线的馈送部分的同轴传输线的外部导体的预定部分。
附图15所示为不平衡天线的实例结构，其中将接地导体划分为多个部分并且在划分的接地导体之间提供具有适合的电阻率的电阻器。
附图16所示为具有电流阻挡系统(比如阻挡陶瓷管(陷波管))替代电流吸收器的不平衡天线的实例结构。
附图17所示为包括电介质衬底的不平衡天线的特定的安装实例。
附图18所示为包括电介质衬底的不平衡天线的另一特定的安装实例。
附图19所示为包括电介质衬底的不平衡天线的另一特定的安装实例。
附图20所示为包括电介质衬底的不平衡天线的另一特定的安装实例。
附图21所示为包括绝缘体的不平衡天线的特定的安装实例。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施例。
本发明的发明人将不平衡天线的接地导体的操作划分为如下的三点，包括：
起用于形成在它本身和与其相对的辐射导体之间的近电磁场分布的端部的作用，
有助于阻抗匹配，和
有助于模式(传输模式或激励模式)匹配。
在普通的不平衡天线中，接地导体的操作集中到(a)。然而，操作(a)仅用于对辐射方向性有贡献并与操作(b)和(c)独立的电磁场分量。操作(a)可以直接称为“在辐射导体上基本形成正态电流分布的操作(在接地不受限制的地方获得原始的分布)”。
为维持操作(a)，作为最低要求，至少应该剩下与辐射导体相对的部分。此外，由于接地导体的尺寸的减小引起的阻抗变化(即在馈送部分中的电压和电流比率的变化)可以通过将适合的电阻分量安装在接地导体上补偿。这就是说，为维持操作(b)，减小的接地导体的部分(距馈送部分预定的距离的端部附近的部分)包括具有较低的导电率的导体。
除此之外，只要实现在(c)中描述的模式匹配，就要以通过同轴传输线执行馈送为先决条件。接地导体极大地减小的地方，模式失配就不可避免地发生。然而，在上述的先决条件下，所有的不需要的不平衡分量在同轴传输线的外部导体上流动(称为泄漏)，而没有进入同轴传输线。随后，为确保操作(c)，例如通过使用电流吸收器覆盖连接到馈送单元的同轴馈送线的外部导体的至少单个部分，在提供了用于有力地阻挡泄漏电流的系统地方，可以补偿模式失配。
在与由于在附图7中所示的减小的接地导体引起的不平衡天线的特性劣化比较时，在这个附图的左边部分中所示的VSWR特性可以通过安装电阻部件补偿。此外，泄漏电流阻挡系统减小了在这个附图的中间所示的辐射方向性干扰。
应用上文所描述的逻辑作为背景，现在参考附图描述本发明的实施例。
附图8示意性地示出了根据本发明的一个实施例的不平衡天线的结构。这个附图所示为作为实例的不平衡天线的盘形单极天线。
在附图8中所示的盘形单极天线包括其间具有预定的间隙的盘状辐射导体和矩形板状接地导体。在这种情况下，限制接地导体的尺寸以对应于基本与辐射导体相对的部分。此外，接地导体的端部附近的部分(该端部提供在距离馈送部分预定的距离处)通过使用具有较低的导电率的导体形成。电信号通过同轴传输线从接地导体的后侧馈送。同轴传输线最后连接到该间隙。
附图9所示为在附图8中所示的单极天线的天线特性的计算结果。指示阻抗匹配特性的VSWR特性在这个附图的左侧中示出，在3GHz的垂直表面上的辐射方向性在中间示出，以及也是在3GHz处的表面电流密度分布(以浓度显示密度)在这个附图的右侧示出。辐射导体和接地导体的尺寸与附图5的尺寸(右侧)相同。
1.辐射导体
具有导电率1×107S/m的金属
24.8毫米的直径，0.8毫米的厚度
2.接地导体
具有导电率1×107S/m的金属
24.8×4×0.8毫米的矩形板
3.馈送部分
0.8毫米的间隙
具有50Ω的特性阻抗的同轴传输线
除此之外，在接地导体的两端开始并延伸6.4毫米的部件的导电率确定为8S/m。
在附图8所示的实施例中，在将它与在附图7中所示的VSWR
(电压驻波比)特性进行比较时，显然改善了阻抗匹配特性。VSWR值在从3.5至9GHz的频率范围上为大约2或更小。这就是说，阻抗匹配特性恢复了，以便达到在附图6中所示的盘形单极天线的固有的特性水平。因此，匹配损失降低并且由反射波引起的信号畸变减小。
在另一方面，根据在附图9的中间所示的计算结果，在3GHz上的垂直表面上的辐射方向性与附图7相比较时它没有改善。然而，通过改善馈送线的布线方式可以减小辐射方向性干扰本身。例如，可以提供馈送线以便与辐射导体正交(或水平)。泄漏电流的所有贡献都被转换为水平极化分量并不与来自辐射导体的垂直极化分量混合。这就是说，即使辐射功率分布，垂直极化的辐射方向性的形成维持在它的固有状态中。
附图10所示为根据本发明的另一实施例的不平衡天线的结构。这个附图也示出了作为不平衡天线的实例的盘形单极天线。
在这个附图中所示的盘形单极天线具有在其间有预定的间隙的盘形辐射导体和矩形板状接地导体。在这种情况下，限制接地导体的尺寸以对应于基本与辐射导体相对的部分。此外，接地导体的端部附近的部分(该端部提供在距离馈送部分预定的距离处)通过使用具有较低的导电率的导体形成。电信号通过同轴传输线从接地导体的后侧馈送。同轴传输线最后连接到该间隙。
根据本实施例，同轴传输线的外部导体的一部分由电流吸收器覆盖。包括合适量的导电材料的绝缘体(即电阻器)用作电流吸收器。使用具有较高的导磁率的电阻器可以减小要覆盖的部分的长度和厚度，这适合于实现减小的结构。此外，要覆盖的部分的位置优选非常接近馈送部分一侧(间隙侧)。
附图11所示为在附图10中所示的盘形单极天线的天线特性的计算结果。指示阻抗匹配特性的VSWR特性在这个附图的左侧示出，在垂直表面上的辐射方向性在这个图的中间示出，以及表面电流密度分布(密度通过浓度表示)在这个附图的右侧示出。计算条件与在附图9中所示的计算条件相同。除此之外，具有包括0.1S/m的导电率和一个电常数的预定的电常数的电流吸收器(即400的相对磁导率)直接提供在接地导体之下。电流吸收器的长度是3.2毫米，厚度是1.6毫米，并用作覆盖。
在附图11中所示的实例中，改善了阻抗匹配特性甚至辐射方向性方面的干扰。虽然辐射功率稍稍降低，但是获得了沿水平方向具有峰值的固有的8图形的特性。根据在这时的表面电流密度分布，在同轴传输线的外部导体上流动的不需要的泄漏电流较低。因此，辐射方向性结果是可接受的。这就是说，根据在附图10中所示的实施例的不平衡天线，可以预计固有的且稳定的辐射方向性而与馈送线的布线无关。
在附图8和10中所示的实施例中，整个接地导体可以形成为导电率分布的接地导体。这就是说，在馈送部分附近的部分的导电率设置为高水平，端部附近的部分的导电率设置为低水平以使接地导体的导电率连续变化或梯级变化。
附图13所示为根据本发明的另一实施例的不平衡天线的结构。在这个附图中所示的实施例中，作为将接地导体的预定部分的导电率设置为低水平的替代，除了与辐射导体基本相对的部分之外，减小接地导体的尺寸。此外，根据馈送部分和接地导体之间的距离将接地导体划分为多个部分。电流电阻器连接在划分的接地导体之间。本实施例也可以实现与根据参考附图8所描述的实施例的不平衡天线的效果相同的效果。
此外，如附图14所示，通过电流吸收器覆盖连接到这个不平衡天线的馈送部分的同轴传输线的外部导体的预定部分。在这种情况下，如在附图10所示的实施例中，可以预计固有的辐射方向性特性而与馈送线的布线无关。
此外，在附图13和14中所示的实施例中，除了与辐射导体基本相对的部分之外，减小了接地导体的尺寸并根据在馈送部分和接地导体之间的距离将接地导体划分为多个部分，如附图15所示。此外，具有适合的电阻率的电流电阻器可以分别提供在划分的接地导体之间(例如，具有较低的电阻率的电流电阻器提供在馈送部分附近而具有较高的电阻率的电流电阻器提供在端部上)。
在参考附图10、12、14和15已经描述的实施例中，通过使用具有包括适量的导体的绝缘体(即电阻器)的电流吸收器，通过覆盖同轴传输线的外部导体来补偿模式失配。替代这个结构，可以提供电流阻挡系统比如阻挡陶瓷管(陷波管)替代使用电流吸收器，如附图16所示。具体地说，如果根据距馈送部分的距离划分为多个部分的接地导体用于相对窄频带的不平衡天线比如单极天线，则不需要宽频带阻挡系统比如电流吸收器。因此，通过使用具有有限的频率特性的恒定分布的电流阻挡系统(比如阻挡陶瓷管)可以实现本发明的固有的优点。当然，宽频带不平衡天线比如盘形单极天线能够有效地用作以预定的频率校正辐射方向性的系统。
在上述的实施例中，作为实例已经描述了盘形单极天线或单极天线。然而，本发明可用于其它类型的不平衡天线。
附图17所示为安装在附图8中所示的不平衡天线的具体方法。在这个附图所示的实施例中，不平衡天线包括广泛可用的电介质衬底。
在这个附图中，使用双侧铜覆层电介质衬底(即所谓的单层电介质衬底)。板状辐射电极和连接到其中的带状(窄板状)传输线电极提供在电介质衬底的一个表面上。如这个附图所示，辐射电极例如具有包括与直角等腰三角形组合的半圆形的形状。
如果盘形单极天线形成在自由空间内，馈送间隙的轻微调节容易实现阻抗匹配。然而，如果圆形盘形单极天线形成在提供在所谓电介质衬底上的电极上，本发明人认识到对匹配调节的限制。本发明人进一步认识到包括与直角等腰三角形组合的半圆形的上述形状是适合的，如果使用最为广泛使用的玻璃环氧衬底(具有4至5的相对磁导率ε)。
此外，接地电极提供在单层电介质衬底的另一表面上，以便在对着传输线电极的部分附近。接地电极和传输线电极一起形成了所谓的微带线。
此外，两个子接地电极提供在接地电极的两侧以便在其附近。包括子接地电极的整个接地电极的宽度确定为几乎与辐射电极的宽度相同，由此维持作为与辐射电极相对的极的作用。
此外，电阻器连接在接地电极和子接地电极之间。例如片型电阻器用作电阻器。电信号在传输线电极和接地电极之间馈送。
虽然如附图17所示的提供在单层电介质衬底上的不平衡天线具有减小的接地电极，但是可以实现精细的阻抗匹配特性，如附图8中所示的情况。
附图18具体示出了安装在附图8中所示的不平衡天线的方法。所示的实施例的不平衡天线包括广泛使用的电介质衬底。
在附图18中所示的实施例和附图17中所示的实施例之间的差别是前一实施例的所有电极提供在单层电介质衬底的任一面上。因此，如附图所示，接地电极划分为左右部分以便将传输线导体夹在其间。这些接地电极和传输线电极形成了所谓共面线。
此外，两个子接地电极提供在接地电极的两侧上以便在其附近。包括子接地电极的整个接地电极的宽度确定为几乎与辐射电极的宽度相同，由此维持作为与辐射电极相对的极的作用。
此外，电阻器连接在接地电极和子接地电极之间。例如片型电阻器用作电阻器。电信号在传输线电极和接地电极之间馈送。
如果不平衡天线包括集中在单层电介质衬底的任一侧上的电极，如附图18所示，则可以实现精细的阻抗匹配特性，即使接地电极的尺寸减小了。
附图19所示为另一安装方法，其中使用包括电介质衬底的不平衡天线。在这个附图中所示的实施例不同于参考附图17和18所描述的实施例，其中不平衡天线通过使用多层电介质衬底形成。具体地说，在这个附图中所示的实施例中，提供了具有三层(即上层、中层和下层)的多层电介质衬底。
在附图19所示的实施例中，中间层表面和下层表面的结构与在使用单层电介质衬底的附图17中所示的特定实例的结构相同。这就是说，板状辐射电极和连接到这个辐射电极的带状(窄板状)传输线电极提供在中间层表面上。如这个附图所示，辐射电极例如具有包括与直角等腰三角形组合的半圆形的形状。
接地电极提供在下层表面的部分附近，该部分与传输线电极相对。此外，两个子接地电极提供在接地电极的两侧以便与其相邻。包括子接地电极的整个接地电极的宽度确定为几乎与辐射电极的宽度相同，由此维持作为与辐射电极相对的极的作用。此外，电阻器连接在接地电极和子接地电极之间。例如片型电阻器用作电阻器。
相对接地电极提供在上层表面的部分附近，该部分与传输线电极相对。此外，多个通孔提供在中间层表面的传输线电极的两侧上以便将传输线电极夹在其间。随后，在下层表面上的接地电极电连接到在上层表面上的相对接地电极。这些接地电极和传输线电极一起形成了所谓的微带线。
电信号在传输线电极和接地电极或传输线电极和相对接地电极之间馈送。
根据在附图19中所示的安装实例，即使接地导体尺寸减小了，仍然能够获得精细的阻抗匹配特性，如附图8所示。
此外，附图20所示为通过使用具有三个电极层(即上层、中层和下层)的多层电介质衬底形成不平衡天线的另一安装实例。根据所示的实施例，将电流吸收器加入到在附图19中所示的安装实例中以覆盖接地电极和相对接地电极的周边部分。更具体地说，电流吸收器覆盖接地电极和相对接地电极的周边部分以便与其紧密接触。
根据在附图20中所示的安装实施例，如在附图8中所示的本发明的实施例，即使接地导体的尺寸减小了，仍然可以获得精细的阻抗匹配特性。此外，可以预计到与馈送线的布线无关的不平衡天线特定的稳定辐射方向性，如在附图10中所示的本发明的实施例的情况那样。
因此，通过使用电介质衬底形成根据本发明的不平衡天线的具体实例已经参考附图17至20描述了。然而，本发明的主要点并不限于在附图中所示的形状。此外，大量的子接地电极可以端对端地提供以便彼此邻近。
附图21所示为具体安装实例，其中根据本发明的绝缘体比如广泛使用的工程塑料用于形成不平衡天线。
首先，锥形凹槽形成在绝缘体的一个端面上并且辐射电极形成在通过电镀法等方法形成在凹槽的里面的表面上。其它的方式也可以形成辐射电极以便填充整个凹槽。
然后，辐射电极从凹槽的顶点延伸以便达到与绝缘体的端面相对的另一端面，并且接地电极提供在另一端面上，以便包围延伸的辐射电极。接地电极的尺寸确定为几乎与凹槽的基底的尺寸相同以便维持作为与辐射电极相对的极的功能。
此外，接地电极的周边部分脱落并对绝缘体的预定暴露部分钻孔。然后，将电阻器埋入钻孔的部分中。电阻器可以通过使用包括合适量的导体的橡胶或弹性体形成。电信号在延伸的辐射电极和接地电极之间延伸。
根据在附图21中所示的实施例，即使接地导体的尺寸减小了，仍然可以获得精细的阻抗匹配特性，如附图8所示。
此外，在绝缘体中提供的凹槽的形状并不限于在附图21中所示的锥形。例如，它可以是椭圆锥形或角金字塔形。此外，绝缘体的外部形状不受限制。一般地，外部形状可以是具有相对的端面的任何形状，比如圆柱形或棱柱形。
在基底上的接地电极上形成的脱落并钻孔的周边部分的数量不限于1个，而还可以是两个或更多个。此外，如附图所示，在接地电极的表面上可以专门提供台阶以容易安装在衬底上。
补充
参考具体实施例已经说明了本发明。但是，很显然的是在不脱离本发明的范围的前提下本领域的普通技术人员可以对这些实施例进行修改或替换。这就是说，虽然本发明已经通过举例性说明公开，但是本发明并不限于这些。本发明的范围应该参考权利要求确定。
工业实用性
本发明可以极大地减小任何类型的不平衡天线的接地导体，同时减小不平衡天线的阻抗匹配特性和辐射方向性的严重劣化。此外，本发明可以几乎完全地利用不平衡天线的性能，其中不平衡天线安装在相当小的无线通信装置上。
此外，本发明可以有效地用于非常宽的频带的不平衡天线。因此，本发明适合于使超宽频带通信系统的天线小型化。

Claims (26)

1.一种不平衡天线，该不平衡天线包括在其间具有预定间隙的辐射导体和接地导体，其中该接地导体包括：
用作与接地导体相对的辐射导体一起形成近电磁场分布的电极的第一预定部分和用于通过具有较低的导电率的导体和处于距馈送部分预定距离的端部附近来有助于阻抗匹配的第二预定部分，
其中至少除了所述第一预定部分之外接地导体的尺寸被减小并且接地导体的尺寸被限制为对应于与辐射导体相对的部分。
2.根据权利要求1所述的不平衡天线，
其中接地导体进一步具有通过减小从馈送部分产生的泄漏电流对模式匹配有贡献的预定部分。
3.根据权利要求1所述的不平衡天线，
其中通过同轴传输线实现馈送，和
其中通过电流吸收器覆盖连接到馈送部分的同轴馈送线的外部导体的至少一个部分。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的不平衡天线，
其中接地导体的导电率沿从馈送部分附近的部分到端部的方向连续地或梯级降低。
5.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的不平衡天线，其中陷波管或与其类似的电流阻挡系统提供在连接到不平衡天线的馈送部分的同轴传输线的外部导体上。
6.一种包括辐射导体和接地导体的不平衡天线，其中辐射导体和接地导体之间具有预定的间隙，
其中至少除了与辐射导体相对着并根据距馈送部分预定距离划分为多个部分的预定部分之外接地导体的尺寸减小了，以及其中电阻器连接在划分的接地导体之间。
7.根据权利要求6所述的不平衡天线，
其中连接到不平衡天线的馈送部分的同轴传输线的外部导体的一部分通过电流吸收器覆盖。
8.根据权利要求6所述的不平衡天线，
其中馈送部分附近的电阻器的导电率设置成较低水平，而该端部附近的电阻器的导电率设置成较高的水平。
9.根据权利要求6所述的不平衡天线，其中陷波管或与其类似的电流阻挡系统提供在连接到不平衡天线的馈送部分的同轴传输线的外部导体上。
10.一种不平衡天线，包括：
具有两个电极表面即上层和下层电极表面的单层电介质衬底；
形成在单层电介质衬底的一个表面上的板状辐射电极和连接到辐射电极的传输线电极；
形成在单层电介质衬底的另一表面的预定部分附近的接地导体，该预定部分与传输线电极相对着；
提供在接地电极附近的至少一个子接地电极；
连接在接地电极和子接地电极之间的电阻器；和
提供在传输线电极和接地电极之间的电信号馈送路径。
11.根据权利要求10所述的不平衡天线，
其中设定包括子接地电极的整个接地电极的宽度以与辐射电极的宽度相同。
12.根据权利要求10或11所述的不平衡天线，
其中电阻器通过使用片型电阻器形成。
13.根据权利要求10或11所述的不平衡天线，
其中多个子接地电极端对端地提供以便彼此邻近。
14.一种不平衡天线，包括：
具有两个电极表面即上层和下层电极表面的单层电介质衬底；
形成在单层电介质衬底的一个表面上的板状辐射电极和连接到辐射电极的传输线电极；
与辐射电极和传输线电极平齐并被划分以便将传输线电极夹在其间的接地电极；
提供在接地电极附近的至少一个子接地电极；
连接在接地电极和子接地电极之间的电阻器；和
提供在传输线电极和接地电极之间的电信号馈送路径。
15.根据权利要求14所述的不平衡天线，
其中设定包括子接地电极的整个接地电极的宽度以与辐射电极的宽度相同。
16.根据权利要求14或15所述的不平衡天线，
其中电阻器通过使用片型电阻器形成。
17.根据权利要求14或15所述的不平衡天线，
其中多个子接地电极端对端地提供以便彼此邻近。
18.一种不平衡天线，包括：
具有三个电极表面即上层、中间层和下层电极表面的多层电介质衬底；
形成在多层电介质衬底的中间层表面上的板状辐射电极和连接到辐射电极的传输线电极；
形成在多层电介质衬底的下层表面的预定部分附近的接地电极，该预定部分与传输线电极相对；
提供在接地电极附近的至少一个子接地电极；
连接在接地电极和子接地电极之间的电阻器；
形成在多层电介质衬底的上层表面的预定部分附近的相对接地电极，该预定部分与传输线电极相对；
用于将接地电极电连接到相对接地电极的两个或多个接地电极间连接部分；和
形成在传输线电极和接地电极和/或传输线电极和相对接地电极之间的电信号馈送路径。
19.根据权利要求18所述的不平衡天线，其中接地电极间连接部分提供在多层电介质衬底的中间层表面上的传输线电极的两侧上以便将传输线电极夹在其间。
20.根据权利要求18所述的不平衡天线，进一步包括：
覆盖接地电极和相对接地电极的周边的预定部分的电流吸收器。
21.根据权利要求18至20中任一项所述的不平衡天线，
其中设定包括子接地电极的整个接地电极的宽度以与辐射电极的宽度相同。
22.根据权利要求18至20中任一项所述的不平衡天线，
其中电阻器通过使用片型电阻器形成。
23.根据权利要求18至20中任一项所述的不平衡天线，
其中多个子接地电极端对端地提供以便彼此邻近。
24.一种不平衡天线，包括：
具有相对端面的绝缘体；
形成在绝缘体的一个端面和绝缘体中的预定点之间的锥形凹槽的表面上或形成在凹槽中以便填充整个凹槽的辐射电极；
通过从接近凹槽的顶点延伸辐射电极以便该辐射电极延伸部分达到与绝缘体的端面相对的另一端面而形成的辐射电极延伸部分；
形成在绝缘体的另一端面上以包围辐射电极延伸部分的接地电极；
通过脱落接地电极的预定周边部分形成的至少一个圆周切口部分；
嵌入在圆周切口部分中的电阻器；和
提供在辐射电极延伸部分和接地电极之间的电信号馈送部分。
25.根据权利要求24所述的不平衡天线，其中接地电极的尺寸与凹槽基底的尺寸相同。
26.根据权利要求24所述的不平衡天线，其中接地电极具有台阶，这里的圆周切口部分构成台阶的边缘。
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