CN101005159A - 天线设备、天线反射器以及引入天线的无线通信单元 - Google Patents

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Abstract

这里公开的是天线设备，其包含具有馈电线的辐射器，以及沿无线电波的入射方向与辐射器分隔的平面反射器，该反射器具有在其侧边缘限定的至少一个狭缝。

Description

天线设备、天线反射器以及引入天线的无线通信单元
对相关专利申请的引用
本发明包含涉及2006年1月19日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2006-011175的主题，这里参考引用了该专利申请的全部内容。
技术领域
本发明涉及天线设备，其具有辐射器和反射器，用于通过辐射器把从入射方向到达的无线电波与来自反射器的反射波彼此混合，以及接收该混合电波，本发明还涉及天线反射器以及在其中引入天线的无线通信单元，本发明尤其涉及使用用于实现高方向性的平面反射器的天线设备、天线反射器以及在其中引入天线的无线通信单元。
更具体地，本发明涉及具有高前后比(front-to-rear ratio)并且具有小尺寸的天线设备，天线反射器以及在其中引入天线的无线通信单元，尤其涉及尽管平面反射器降低了尺寸然而仍具有高前后比的天线设备，天线反射器以及在其中引入天线的无线通信单元。
背景技术
以Yagi天线(参见例如日本专利待审公开Hei 11-68452)为代表的阵列天线具有与电源连接的称作馈电元件的元件，以及未与电源连接的另一个无源元件，以便有更好的天线特性。
由于结合馈电元件，所以无源元件的电流的相位根据元件之间的距离以及元件的长度而变化。例如，如果阵列天线包含两个元件，即一对馈电和无源元件，则无源元件可在与无线电波入射方向相反的方向上相对馈电元件间隔开大约所用波长λ的四分之一。馈电元件把来自入射方向的无线电波和来自无源元件的反射电波彼此同相混合，以便接收具有高天线增益的无线电波。
无源元件的电流的相位取决于无源元件的长度。如果无源元件的长度等于或大于所用波长λ的一半λ/2，则无源元件的电流的相位为大约90度。如果无源元件的长度小于所用波长λ的一半λ/2，则无源元件的电流的相位为大约220度。
如果无源元件的长度等于或大于λ/2，则电场在从无源元件到馈电元件的向前方向(forward direction)上更大，表现出所辐射的无线电波好像是由无源元件反射并且向馈电元件辐射的方向性，使得天线具有高前后比。在这种情况下，无源元件充当反射器，并且馈电元件充当辐射器。
如果无源元件的长度小于λ/2，则在从无源元件到馈电元件的向前方向上指向的电场较小，并且在从馈电元件到无源元件的向后方向上指向的电场更大。在这种情况下，无源元件被认为是引导无线电波的辐射，并且充当波导而不是反射器。天线具有低前后比。
为了构造包含辐射器和反射器并且具有高前后比的接收天线，把某种尺寸限制施加于接收天线，使得辐射器和反射器之间的距离为所用波长的四分之一，并且在电场方向上的反射器的尺寸为λ/2或更大。
例如Yagi天线的阵列天线能够在两个天线元件之间在阵列方向上形成最大电场，其中这两个天线元件的电源极性是反接的(反相阵列)。这种天线结构被称作″端射阵列天线″。
端射阵列天线的另一个例子是具有反射器板的偶极子天线(参见，例如日本专利待审公开Hei 6-268433)。偶极子天线包含充当反射器的导体板以及与导体板的表面平行布置的偶极子天线。镜像天线(image antenna)在导体板后面产生，其具有与偶极子天线相反的相位，使得阵列天线等效于反相偶极子阵列天线。从偶极子天线辐射的无线电波在导体板的前方辐射，就像被导体板反射那样。单个天线提供的方向性等效于两元件阵列天线的方向性。
角形反射器(corner reflector)天线(参见，例如日本专利待审公开Hei 9-153736)包含反射器，即角形反射器，具有沿极化主方向上的隆起(ridge)弯曲预定角度Ψ的导体板的形式，以及偶极子天线，其与隆起平行地延伸，并且距其顶点间隔所用波长λ的四分之一。相对偶极子天线的镜像天线在弯曲导体板的每个表面后面产生。弯曲导体板的一个表面产生其它表面的镜像导体板，并且该镜像导体板产生相对于镜像天线的镜像天线。因此，总共产生三个镜像天线，使得角形反射器天线等效于四个阵列天线。偶极子天线及其镜像天线具有彼此相反的相位，并且镜像天线及其镜像天线具有彼此相反的相位。因此，角形反射器天线等效于两组反相阵列天线。四个阵列天线的混合方向性基于方向性乘积的原理来确定。没有无线电波被反射到导体板的后面，并且方向性只限制在由弯曲的第二平面夹持的较小范围，得到具有明显方向性的单向天线。
最近，无线数据通信技术在快速扩展的应用范围中找到其应用。例如，已知为提供适用于各种行业的无线连接接口标准的蓝牙通信提供用于连接移动终端的无线通信技术。例如，基于蓝牙通信的无线链路可以被应用于连接主电话机以及无绳手机，连接便携音乐播放器以及耳机，或连接立体声部件以及扬声器。
蓝牙通信的应用包含数据通信，该数据通信从作为声音数据源的无线话筒，到作为接收和传送声音数据到记录器(例如录像机)的信宿(sink)的接收器单元。无线话筒允许视频对象在不受话筒软线限制的范围中移动。
接收器单元的接收天线需要具有朝着无线话筒的明显方向性。因此，具有平面反射器的天线设备，例如具有高前后比的角形反射器天线，被认为是期望用作接收器单元的接收天线。
如果接收器单元在其中引入天线设备，则天线设备需要在尺寸上更小。由于辐射器布置在反射器的前面，所以期望提供在反射器后面容纳其它电路的空间。天线设备需要具有高前后比，以便避免生成对电路部件的干扰电波。
然而，如上所述，，天线设备受到限制，使得辐射器和反射器之间的距离大约为所用波长λ的四分之一，并且在电场方向(极化方向)上反射器的尺寸为λ/2或更多。例如，假定天线设备使用矩形平面反射器并且具有2.45GHz的工作频段。如果在极化方向的方向上反射器的尺寸小于0.4λ，则反射器不工作，并且天线设备具有不良前后比。金属片反射器的尺寸下限为0.4λ，并且具有介电常数为εeff的绝缘物质的反射器的尺寸下限为0.4λ/√εeff。如果前后比不良，则布置在反射器后面的电路模块的操作往往受到消极影响。
发明内容
本发明期望提供一种使用平面反射器以得到高方向性的天线设备，天线反射器以及在其中引入天线的无线通信单元。
本发明还期望提供一种具有高前后比和小尺寸的天线设备，天线反射器以及在其中引入天线的无线通信单元。
本发明还期望提供一种使用具有降低的尺寸平面反射器以及具有高前后比的天线设备，天线反射器以及在其中引入天线的无线通信单元。
基于本发明，提供了一种天线设备，其包含具有馈电线的辐射器以及沿无线电波的入射方向与辐射器间隔开的平面反射器，该反射器具有在其侧边缘(side edge)限定的至少一个狭缝(slit)。
包含辐射器和反射器的端射阵列天线通常具有这种尺寸，即该尺寸使得辐射器和反射器之间的距离为大约λ/4，并且在电场方向上反射器的尺寸为λ/2或更大。使用基于本发明的天线设备，在与辐射器的极化主平面平行的反射器侧边缘上限定的狭缝使得能够增加等效线长度。结果，即使在电场方向上反射器的尺寸降低到所用波长λ的一半，天线设备也可以具有这样的前后比，其等于具有λ/2或更大的对应尺寸的天线设备的前后比。
鉴于反射器的电流分布在电场方向上该侧边缘的基本上中央处较高的事实，将狭缝布置在极化方向上该侧边缘的基本上中央处是有效的。
反射器包含例如四边形导体板，并且具有在其与极化方向平行的各横向侧边限定的狭缝。为了在横向上使天线设备的方向性一致，在各侧边限定的狭缝应当优选地关于极化方向对称。
狭缝可以是线性或弯曲形状的，或可以具有更复杂的不规则碎片形图案(fractal pattern)。
辐射器可以是例如偶极子天线的线性极化天线。在这种情况下，反射器应当优选地具有在其与辐射器主极化方向平行的各横向侧边限定的、关于极化主平面对称的狭缝。
可选地，辐射器可以是例如阿基米得螺旋天线的圆形极化天线。在这种情况下，反射器应当优选地具有关于辐射器辐射方向点对称布置的一对狭缝或两对狭缝。例如，如果反射器具有关于辐射方向点对称布置的两对侧边缘(侧边)，则点对称布置的狭缝可以在侧边缘中限定。通过这种结构，提供了具有良好前后比的小尺寸圆形极化天线。
反射器可以是具有沿指定隆起弯曲预定角度Ψ的导体板形式的角形反射器。在这种情况下，辐射器相对隆起的顶点间隔所用波长λ的四分之一。辐射器包含线性极化天线，并且导体板的隆起被布置成出现在辐射器的极化的主平面上。辐射器可以是堆叠天线，其包含在柔性印制线路板上布置的导体图案的堆叠。
基于本发明，提供了使用平面反射器得到高方向性的天线设备，天线反射器以及在其中引入天线的无线通信单元。
基于本发明，还提供了具有高前后比和较小尺寸的天线设备，天线反射器以及在其中引入天线的无线通信单元。
基于本发明，还提供了使用具有降低的尺寸并且具有高前后比的平面反射器的天线设备，天线反射器以及在其中引入天线的无线通信单元。
基于本发明，可以降低反射器的尺寸并且因此降低天线设备的总体尺寸。天线设备显示出比具有同样尺寸的反射器的天线设备更好的前后比。
通过下面结合图解本发明的优选实施例的附图进行的描述可以明白本发明的上述和其它目的，特征和优点。
附图说明
图1A是基于本发明的实施例的天线设备的侧面正视图；
图1B是基于本发明的实施例的天线设备的顶视图；
图1C是基于本发明的实施例的天线设备的透视图；
图2是示出表1中列出的天线设备#1的方向特性的曲线图；
图3是示出表1中列出的天线设备#2的方向特性的曲线图；
图4是示出表1中列出的天线设备#3的方向特性的曲线图；
图5是示出表1中列出的天线设备#4的方向特性的曲线图；
图6是示出表1中列出的天线设备#5的方向特性的曲线图；
图7是示出表1中列出的天线设备#6的方向特性的曲线图；
图8是示出表1中列出的天线设备#7的方向特性的曲线图；
图9A是基于本发明的另一实施例的天线设备的侧面正视图；
图9B是基于本发明的另一实施例的天线设备的顶视图；
图9C是基于本发明的另一实施例的天线设备的透视图；
图10是示出图9A至9C中示出的天线设备中使用的堆叠天线的视图；
图11是示出表2中列出的天线设备#8的方向特性的曲线图；
图12是示出表2中列出的天线设备#9的方向特性的曲线图；
图13A是圆形极化的天线设备的侧面正视图；
图13B是圆形极化的天线设备的顶视图；
图13C是圆形极化的天线设备的透视图；
图14A是阿基米得螺旋天线的视图；
图14B是具有不规则碎片形狭缝图案的反射器的视图；
图15是示出表3中列出的天线设备#10的方向特性的曲线图；
图16是示出表3中列出的天线设备#11的方向特性的曲线图；
图17是示出表3中列出的天线设备#12的方向特性的曲线图；
图18是示出表3中列出的天线设备#13的方向特性的曲线图；
图19是示出表3中列出的天线设备#14的方向特性的曲线图；
图20是包含偶极子天线和在其极化主方向上与偶极子天线分隔的扁平反射器的天线设备的视图；以及
图21是示出在其中引入接收天线设备的接收器单元的内部结构细节的视图。
具体实施方式
图1A至1C示出了基于本发明的实施例的天线设备。图1A和1B分别是天线设备的侧视图和顶视图，并且图1C是天线设备的透视图。天线设备是包含辐射器和反射器的端射阵列天线。辐射器包含螺旋形的偶极子天线，并且反射器包含具有沿隆起弯曲预定角度Ψ(＝90度)的导体板的形式的角形反射器。
螺旋形的偶极子天线与角形反射器的角部相距所用波长λ的四分之一。螺旋形的偶极子天线被用于线性极化，并且被定位成使得角形反射器的角部出现在螺旋形的偶极子天线的极化主平面上。
角形反射器具有平行于极化的主平面延伸的两个侧边(side)，并且这两个侧边具有在其上限定的各狭缝，用于增加在电场方向上角形反射器的等效线长度，即降低波长。因此，即使在电场方向上角形反射器的尺寸降低到所用波长λ的一半，天线设备仍可以具有这样的前后比，其等于具有λ/2或更大的对应尺寸的天线设备的前后比。换句话说，如果天线设备使用与具有λ/2或更大对应尺寸的天线设备尺寸相同的角形反射器，则天线设备可以具有更高前后比。
鉴于反射器的电流分布在电场方向上侧边的基本上中央处较高的事实，有效的是，在平行于极化主平面延伸的角形反射器的各侧边的基本上中央处定位狭缝。为了在横向上使天线设备的方向性一致，在各侧边限定的狭缝应当优选地关于极化主平面对称。
下面所示的表1图解了从不同天线设备#1至#7获得的模拟天线特性，其中天线设备#1至#7具有图1A至1C中示出的天线设备结构，以及其中角形反射器的角度为90度并且偶板子天线和角部之间的距离为30毫米，这些天线设备#1至#7的狭缝具有不同长度L和宽度W，并且角形反射器在电场方向中具有不同尺寸(反射器长度)，假设所使用的频段为2.45GHz。图2至8示出表1中列出的天线设备#1至#7的各方向性特性。
表1
  编号 反射器长度(毫米) 在εr＝1处的波长(λ)   狭缝L×W   峰值增益(dBi)   效率(％)   前后比   半值宽度
  #1 40.0 0.33   12.5×5   6.67   96.7   5.5   70°
  #2 40.0 0.33   15×10   5.35   97.7   16.0   83°
  #3 40.0 0.33   无   5.28   98.2   -2.0   -
  #4 50.0 0.41   无   6.56   97.6   2.7   64°
  #5 55.0 0.45   无   7.12   97.9   5.9   67°
  #6 60.0 0.49   无   7.15   98.2   8.4   68°
  #7 70.0 0.57   无   6.95   98.5   12.0   69°
从表1和图2至8可以看出，对于用作辐射器的螺旋形偶极子天线，可以确认，通过由狭缝提供的增加电场方向线长度的波长降低效应来获得良好的前后比。例如，具有在反射器长度为40.0毫米的角形反射器中限定的尺寸为12.5毫米×5毫米的狭缝的天线设备#1提供了基本上与天线设备#5的前后比相同的前后比，其中天线设备#5具有反射器长度为55.0毫米的无狭缝角形反射器。具有在反射器长度为40.0毫米的角形反射器中限定的尺寸为12.5毫米×10毫米的狭缝的天线设备#2提供了比天线设备#7的前后比更好的前后比，其中天线设备#7具有反射器长度为70.0毫米的无狭缝角形反射器。由于反射器充当波导，所以具有反射器长度为40.0毫米的无狭缝角形反射器的天线设备#3提供了不良前后比。
如果偶极子天线被用作辐射器，则狭缝不增加峰值增益。
图9A至9C示出基于本发明的另一个实施例的天线设备。图9A和9B分别是天线设备的侧视图和顶视图，并且图9C是天线设备的透视图。在图9A至9C中示出的天线设备是包含辐射器和反射器的端射阵列天线。在图9A至9C中示出的天线设备与在图1A至1C中示出的天线设备的不同在于，辐射器包含堆叠天线，其中堆叠天线包含在柔性印制线路板上布置的天线图案的堆叠。堆叠天线被用于线性极化，并且具有比偶极子天线更好的方向性。
反射器包含具有沿隆起弯曲预定角度Ψ(＝90度)的导体板形式的角形反射器。堆叠天线与角形反射器的角间隔所用波长λ的四分之一，并且使其角部出现在其极化主平面上。
角形反射器具有平行于极化主平面延伸的两侧边，并且两侧边具有在其中限定的关于极化主平面对称的各线性狭缝。狭缝在等效地增加电场方向上角形反射器的线长度方面有效，即在降低波长方面有效。即使在电场方向上角形反射器的尺寸降低到所用波长λ的一半，天线设备仍可以具有这样的前后比，其等于具有λ/2或更大对应尺寸的天线设备的前后比。换句话说，如果天线设备使用与具有λ/2或更大对应尺寸的天线设备尺寸相同的角形反射器，则天线设备可以具有更大前后比。
下面示出的表2图解了从不同天线设备#8，#9获得的模拟天线特性，其中天线设备#8，#9具有在图9A至9C中示出的天线设备结构并且其中角形反射器的角度为90度，偶极子天线和角部之间的距离为30毫米，狭缝具有不同长度L和宽度W，假设所使用的频段为2.45GHz。图11和12示出了表2中列出的天线设备#8，#9的各个方向特性。
表2
  编号 反射器长度(毫米) 在εr＝1处的波长(λ)   狭缝L×W   峰值增益(dBi)   效率(％)   前后比   半值宽度
  #8 40.0 0.33   12.5×5   7.09   92.1   7.3   70°
  #9 40.0 0.33   15×10   5.98   95.0   17.0   74°
从表2以及图11和12可以看出，对于用作辐射器的螺旋形偶极子天线，可以确认，通过由狭缝提供的增加电场方向线长度的波长降低效应来获得良好的前后比。例如，具有在反射器长度为40.0毫米的角形反射器中限定的尺寸为12.5毫米×5毫米的狭缝的天线设备#8提供了基本上与天线设备#5的前后比相同的前后比，其中天线设备#5具有反射器长度为55.0毫米的无狭缝角形反射器。具有在反射器长度为40.0毫米的角形反射器中限定的尺寸为12.5毫米×10毫米的狭缝的天线设备#9提供了比天线设备#7的前后比更好的前后比，其中天线设备#7具有反射器长度为70.0毫米的无狭缝角形反射器。
由于堆叠天线具有比偶极子天线更高的方向性，所以通过在角形反射器中提供的狭缝增加峰值增益。
在图1A至1C以及9A至9C中示出的实施例中，狭缝的形状是线性的。然而，狭缝的形状可以是直的或弯曲的。此外，例如不规则碎片形形状的复杂形状的狭缝在降低波长方面有效。
在图1A至1C以及9A至9C中示出的实施例中，天线设备具有线性极化辐射器。然而，本发明还适用于圆形极化天线设备。线性极化天线设备具有关于极化主平面对称布置的狭缝。由于极化主平面在极化方向方面旋转，所以圆形极化天线设备可以具有两或更多对狭缝，这些狭缝关于极化方向点对称，以得到更好的前后比。
图13A至13C示出圆形极化的天线设备。图13A和13B分别是天线设备的侧视图和顶视图，并且图13C是天线设备的透视图。在图13A至13C中，天线设备包含含有阿基米得螺旋天线的辐射器。阿基米得螺旋天线具有螺旋延伸的并且以基本相等的间隔分隔的匝(turn)的天线元件。
天线设备还包含具有正方形导体板形式的反射器。阿基米得螺旋天线与反射器间隔所用波长λ的四分之一。定位正方形反射器，使得其中心(对角线的交点)出现在阿基米得螺旋天线的极化方向上。
因而，反射器被布置成在极化方向点对称，使得其两对侧边均在极化方向点对称。如图13B和13C所示，反射器具有在其4个侧边上基本上中央处限定的不规则碎片形图案的狭缝，狭缝在极化方向点对称。如此配置的反射器在增加电场方向线长度方面有效，即在降低波长方面有效。即使在电场方向上反射器的尺寸等于或小于所用波长λ的一半，天线设备仍可以具有这样的前后比，其等于具有λ/2或更大的对应尺寸的天线设备的前后比。换句话说，如果天线设备使用与具有λ/2或更大对应尺寸的天线设备尺寸相同的角形反射器，则天线设备可以具有更大前后比。
下面所示的表3图解了从不同天线设备#10至#14获得的模拟天线特性，其中天线设备#10至#14具有图13A至13C中示出的天线设备结构，以及其中角形反射器的角度为90度，并且偶极子天线和角部之间的距离为30毫米，具有不同反射器尺寸，以及在没有狭缝时具有不同尺寸(反射器长度)，假设所使用的频段为2.45GHz。图14A示出所使用的阿基米得螺旋天线，并且图14B示出具有不规则碎片形图案的狭缝的反射器。图15至19示出表3中列出的天线设备#10至#14的各方向性特性。
表3
  编号 反射器长度(毫米) 在εr＝1处的波长(λ) 狭缝 峰值增益(dBi) 效率(％) 前后比 半值宽度
  #10 30.0 0.25 不规则碎片形 5.77 69.9 8.3 112°
  #11 40.0 0.33 不规则碎片形 6.40 73.7 10.9 95°
  #12 40.0 0.33 无 6.14 72.1 1.0 -
  #13 50.0 0.41 无 7.57 75.9 5.7 78°
  #14 60.0 0.49 无 7.78 77.9 9.3 79°
从表3和图15至19可以看出，对于用作辐射器的阿基米得螺旋天线，可以确认，通过在反射器的4侧边提供在极化方向点对称的不规则碎片形狭缝图案，通过增加电场方向线长度的波长降低效应来获得良好的前后比。例如，具有在反射器长度为30.0毫米的反射器的各侧边限定的不规则碎片形狭缝图案的天线设备#10提供了高于天线设备#13的前后比的前后比，其中天线设备#13具有反射器长度为50.0毫米的无狭缝反射器。具有在反射器长度为40.0毫米的反射器的各侧边限定的不规则碎片形狭缝图案的天线设备#11提供了比天线设备#14的前后比的更好的前后比，其中天线设备#14具有反射器长度为60.0毫米的无狭缝反射器。
下面检查反射器的狭缝的尺寸L×W对天线特性的影响。下面示出的表4和5图解了从不同天线设备#15至#27获得的模拟天线特性，其中天线设备#15至#27具有在图20中示出的天线设备结构中在平行于极化主平面的两侧边中央限定的不同尺寸的狭缝，其中天线设备结构包含偶极子天线和在极化主方向上与偶极子天线间隔λ/4(30毫米)的扁平反射器，假设所使用的频段为2.45GHz。在表4中示出的天线设备组中，反射器在电场方向的尺寸为40毫米，即反射器长度为40毫米。在表5中示出的天线设备组中，反射器具有反射器长度30毫米。在每个表4和5中，反射器的宽度为35毫米。
表4
  编号 反射器长度(毫米) 在εr＝1处的波长(λ)   狭缝L×W   峰值增益(dBi)   效率(％)   前后比   半值宽度
  #15 40.0 0.33   无   5.28   98.2   -2.0   -
  #16 40.0 0.33   9.5×1   5.21   98.9   2.0   -
  #17 40.0 0.33   12.5×5   6.26   95.5   6.1   100°
  #18 40.0 0.33   15×10   4.25   99.1   7.8   84°
  #19 40.0 0.33   17×6   3.59   98.9   5.5   84°
  #20 40.0 0.33   17×16   2.90   99.3   3.1   85°
  #21 40.0 0.33   17×23   2.86   99.3   2.9   -
表5
  编号 反射器长度(毫米) 在εr＝1处的波长(λ)   狭缝L×W 峰值增益(dBi) 效率(％)     前后比 半值宽度
  #22 30.0 0.25   无 3.58 99.3     -0.8 -
  #23 30.0 0.25   9.5×1 3.68 99.2     -0.8 -
  #24 30.0 0.25   12.5×5 4.35 98.8     0.7 -
  #25 30.0 0.25   15×10 5.13 98.5     8.1 80°
  #26 30.0 0.25   17×16 2.94 99.2     3.2 86°
  #27 30.0 0.25   17×23 2.94 99.3     3.1 87°
在反射器长度为40毫米的天线设备组中，狭缝尺寸为12.5毫米×5毫米的天线设备#17显示出最大天线增益(峰值增益)，并且狭缝尺寸为15毫米×10毫米的天线设备#18显示最大前后比。当狭缝长度L和狭缝宽度W变大时，天线增益和前后比变小。反射器初始作为地线工作并且产生地线后面的镜像天线。天线增益和前后比的降低被认为是由这样的事实造成的，即狭缝越大，则反射器趋向失去其充当地线的功能。换句话说，反射器长度和狭缝尺寸需要根据所用波长λ来确定。
在反射器长度为30毫米的天线设备组中，狭缝尺寸为15毫米×10毫米的天线设备#25显示出最大天线增益(峰值增益)和最大前后比。当狭缝长度L和狭缝宽度W变大时，天线增益和前后比变小。
作为参考，下面示出的表6图解了从不同天线设备#28至#32获得的模拟天线特性，其中天线设备#28至#32具有无狭缝反射器以及天线设备结构中的不同反射器长度，其中天线设备结构包含偶极子天线和在极化主方向上与偶极子天线间隔λ/4(30毫米)的扁平反射器，假设所使用的频段为2.45GHz。反射器的宽度为35毫米。由于没有狭缝，未产生波长降低效应，所以不能获得充分的前后比，除非反射器长度为λ/2或更大。当反射器长度变大时，天线增益(峰值增益)变高。天线增益增加被认为是由这样的事实造成的，即反射器的尺寸越大，则反射器趋向加强其充当地线的功能。
表6
  编号 反射器长度(毫米) 在εr＝1处的波长(λ)   狭缝L×W   峰值增益(dBi)   效率(％)   前后比   半值宽度
  #28 30.0 0.25   无   3.58   99.3   -0.8   -
  #29 40.0 0.33   无   5.28   98.2   -2.0   -
  #30 50.0 0.41   无   6.36   99.1   4.2   70°
  #31 60.0 0.49   无   6.43   99.3   8.1   72°
  #32 70.0 0.57   无   6.21   99.4   10.2   72°
下面描述在其中引入基于本发明的天线设备的无线通信单元。
蓝牙通信已知是提供适用于各种行业的无线连接接口的标准。蓝牙通信的一个应用是从作为声音数据源的无线话筒到作为接收和传送声音数据到录像机的信宿的接收器单元的数据通信。无线话筒允许视频对象在不受话筒软线限制的范围中移动。
接收器单元的接收天线需要具有朝着无线话筒的明显方向性。因此，具有平面反射器的天线设备，例如具有高前后比的角形反射器天线，期望用作接收器单元的接收天线。如果接收器单元在其中引入天线设备，则由于辐射器被布置在反射器的前端，所以期望提供在反射器后面容纳其它电路部件的间隔。天线设备需要具有高前后比，以便避免生成对于电路部件的干扰电波。
图21示出在其中引入接收天线设备的接收器单元的内部结构细节。
接收天线设备是包含辐射器和反射器的端射阵列天线。反射器包含具有例如沿隆起弯曲90度的预定角度Ψ的导体板形式的角形反射器。在图解的接收天线设备中，辐射器包含螺旋形偶极子天线。然而，从方向性和峰值增益的角度看，辐射器应当优选地是堆叠天线。
作为辐射器的螺旋形偶极子天线与角形反射器的角部间隔开所用波长λ的四分之一。
如上所述，角形反射器具有平行于极化主平面延伸的两侧边，两侧边具有在其上限定的各狭缝，用于增加在电场方向上角形反射器的等效线长度，即降低波长。因此，即使在电场方向上角形反射器的尺寸降低到所用波长λ的一半，天线设备仍具有充分的前后比。
在角形反射器后面，在角形反射器的弯曲导体板和单元外壳的横向角部之间存在空间。该空间可以被用作容纳接收器的电路模块的存储位置。
通过在平行于极化主平面的角形反射器的各侧边上限定的狭缝提供的波长降低效应允许接收天线设备具有高前后比，以抑制角形反射器的向后传送的无线电波。因此，接收天线设备基本上没有干扰在存储位置中容纳的无线电路模块的问题。
上面参考具体实施例详细描述本发明。然而，显然本领域的技术人员可以在不偏离本发明的范围的前提下对实施例进行变化和修改。本发明只通过示例性例子公开，并且当前说明书的描述不应该被解释为限制方式。应当考虑权利要求书的范围来确定本发明的范围。

Claims (22)

1.一种天线设备，包括：
具有馈电线的辐射器；以及
在无线电波入射方向与所述辐射器间隔开的平面反射器；
所述反射器具有在其侧边缘限定的至少一个狭缝。
2.如权利要求1所述的天线设备，其中所述反射器具有在平行于所述辐射器的极化方向的至少一个侧边缘上限定的的狭缝。
3.如权利要求1所述的天线设备，其中所述狭缝基本上中央地限定在平行于所述辐射器的极化方向的侧边缘上。
4.如权利要求1所述的天线设备，其中所述狭缝具有不规则碎片形图案。
5.如权利要求1所述的天线设备，其中所述反射器具有关于所述辐射器的极化方向对称的至少一对侧边缘，以及在关于极化方向对称的各侧边缘限定的至少一对狭缝。
6.如权利要求1所述的天线设备，其中所述反射器在电场方向上的尺寸最多为所用波长λ的一半。
7.如权利要求1所述的天线设备，其中所述辐射器包括线性极化天线，并且所述反射器具有在平行于所述辐射器的极化主方向的至少一个侧边缘限定的狭缝。
8.如权利要求1所述的天线设备，其中所述辐射器包括圆形极化辐射器，并且所述反射器具有在形状上关于极化的至少两个方向对称的一对侧边缘，以及在关于所述极化方向对称的所述侧边缘分别限定的狭缝。
9.如权利要求1所述的天线设备，其中所述反射器包括具有沿平行于所述辐射器极化主方向的隆起弯曲预定角度Ψ的导体板形式的角形反射器，并且所述辐射器与所述隆起的顶点间隔所用波长λ的四分之一。
10.如权利要求9所述的天线设备，其中所述辐射器包括堆叠天线。
11.一种用于把入射无线电波反射到辐射器的天线反射器，包括：
平面导体板；
所述平面导体板具有在其侧边缘限定的至少一个狭缝。
12.如权利要求11所述的天线反射器，其中在平行于所述辐射器的极化方向的所述导体板的侧边缘限定所述狭缝。
13.如权利要求11所述的天线反射器，其中在平行于所述辐射器的极化方向的所述导体板的侧边缘中央限定所述狭缝。
14.如权利要求11所述的天线反射器，其中所述狭缝具有不规则碎片形图案。
15.如权利要求11所述的天线反射器，其中所述导体板具有关于所述辐射器的极化方向对称的至少一对侧边缘，以及在关于极化方向对称的各侧边缘限定的至少一对狭缝。
16.如权利要求11所述的天线反射器，其中所述导体板在电场方向具有最多为所用波长λ的一半的尺寸。
17.如权利要求11所述的天线反射器，其中所述反射器包括线性极化天线，并且在平行于所述辐射器的极化主方向的所述导体板的侧边缘限定所述狭缝。
18.如权利要求11所述的天线反射器，其中所述辐射器包括圆形极化天线，并且所述导体板具有在形状上关于极化的至少两个方向对称的一对侧边缘，以及在关于所述极化方向对称的所述侧边缘分别限定的狭缝。
19.如权利要求11所述的天线反射器，其中所述导体板包括沿平行于所述辐射器的极化主方向的隆起弯曲预定角度Ψ的角形反射器。
20.一种引入天线的无线通信单元，包括：
单元外壳；
在所述单元外壳中布置的天线设备，所述天线设备包括具有极化主平面并且位于前面位置的辐射器，以及具有沿平行于所述辐射器的所述极化主方向的隆起弯曲预定角度Ψ的导体板的形式的角形反射器，所述隆起与所述辐射器间隔所用波长λ的四分之一；以及
在所述单元外壳中布置在所述角形反射器的后面的无线通信电路模块。
21.如权利要求20所述的无线通信单元，其中所述导体板与所述辐射器的所述极化主方向平行地延伸，并且具有在其中基本上中央地限定的狭缝。
22.如权利要求20所述的无线通信单元，其中所述辐射器包括堆叠天线。
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