CN101203985A - 宽带天线 - Google Patents

宽带天线 Download PDF

Info

Publication number
CN101203985A
CN101203985A CNA2006800221120A CN200680022112A CN101203985A CN 101203985 A CN101203985 A CN 101203985A CN A2006800221120 A CNA2006800221120 A CN A2006800221120A CN 200680022112 A CN200680022112 A CN 200680022112A CN 101203985 A CN101203985 A CN 101203985A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mentioned
antenna
ridged
transducer part
oscillator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2006800221120A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101203985B (zh
Inventor
柳泽和介
葛俊祥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokowo Co Ltd
Original Assignee
Yokowo Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokowo Co Ltd filed Critical Yokowo Co Ltd
Publication of CN101203985A publication Critical patent/CN101203985A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101203985B publication Critical patent/CN101203985B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10Resonant slot antennas
    • H01Q13/16Folded slot antennas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10Resonant slot antennas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/20Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements characterised by the operating wavebands
    • H01Q5/25Ultra-wideband [UWB] systems, e.g. multiple resonance systems; Pulse systems
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/50Feeding or matching arrangements for broad-band or multi-band operation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/30Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/42Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole with folded element, the folded parts being spaced apart a small fraction of the operating wavelength

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

提供了超宽带、高性能和低成本的宽带天线。此宽带天线具有在将其展开于平面上时包含了与GND(10)共同形成脊形波导管开口断面结构形状的天线振子。此天线振子具有相当于脊形波导管的脊形部的脊形振子部(13)以及相当于脊形波导管壁部且从脊形振子部(13)延伸出的电磁波辐射用的辐射振子部(14)。还具有与脊形振子部(13)有相同形状和结构的相对的辅助振子(12)。辐射振子部(14)的终端设在GND(10)之上,在脊形振子部13的顶端上连接着馈电端子(100)。

Description

宽带天线
技术领域
本发明涉及用于UWB(超宽带)之类的宽带通信系统以及不同频带的无线系统中的宽带天线。
背景技术
作为宽带通信系统中所用的天线,已知有多振子天线、螺旋天线与对数周期天线等。
多振子天线是由频带稍有不同的许多天线振子相组合以获得宽带天线特性的天线。这种多振子天线虽然具有优越的宽带特性,但由于需将许多天线振子组合,就难以调节各个天线振子的馈电阻抗与谐振频率。螺旋天线与对数周期天线尽管构造简单,但不仅整体体积庞大,而且在附加上地线后,方向性仅仅是取与地面垂直的方向。
一般,在多振子天线、螺旋天线与对数周期天线中,若想扩展有实用性的频带,则它们的设计与调节会非常困难。因而一直难以实现易进行工业化生产的宽带天线。
近年来UWB之类的宽带通信系统已用于种种领域。即使在汽车中,也用于车载无线收音机、便携式电话、PDA(个人数字辅助器)等的移动体终端以及电磁波传感器等。例如在一辆汽车之中使用AM/FM收音机、车载TV、GPS、卫星数字广播、蜂窝式移动电话系统、ETC、蓝牙、W-LAN等已属平常。
采用这样的各种带宽的频率的终端乃至系统时,例如在一辆汽车上就必须安装许多天线,从而就会产生不仅需要有安装天线用的场所不仅增大而且还有费用异常高的问题。
发明内容
本发明的目的即在于提供能一举解决上述问题的高性能与低成本的宽带天线。
本发明的宽带天线在将其展开于平面上时包含有形成波导管开口断面结构一部分或全部形状的天线振子。这种天线振子具有电磁波辐射用的第一振子部和天线特性调整用的第二振子部,上述第一振子部在其上通过上述第二振子部或与上述第二振子部一起连接着馈电端子。天线特性例如是阻抗特性、VSWR(电压驻波比)特性、辐射特性等。
在上述结构的宽度天线中,天线振子依照波导管模理论工作。
通过波导管的电磁波有TE模波和TM模波。TE模波的波阻抗Zw与TM波的波阻抗Ze分别如下述。
Zw=Zo/(1-(fc/f)^2)
Ze=Zo·(1-(fc/f)^2)
上式中, Zo = 120 π · ( μr / ϵr ) , μr为传播媒质的相对磁导率,εr为传播媒质的相对介电常数。在自由空间情形,μr=εr=1,Zo为120π。
若是信号的频率f比波导管的截止频率fc高,此信号便通过波导管。若是将信号的频率f设定得远比截止频率fc高,则Zw与Ze的值与自由空间中的Zo相同而为120π。于是本发明的宽带天线在确定了截止频率fc后,就成为能使远较fc为高的频率f都能通过的所谓高通滤波器的工作模式。采用这种工作模式则是本发明的宽带天线的一个特征。天线的特性可由第二振子部调节。
作为波导管的例子之一可以举出脊形波导管。具体地说,本发明的宽带天线可以取定为这样的天线,它包括在将其于平面上展开时与接地面一起构成脊形波导管的开口断面结构的形状的天线振子。
上述天线振子具有:相当于上述脊形波导管脊形部的天线特性调整用的脊形振子部;相当于上述脊形波导管的壁部且从上述脊形振子部延伸出的电磁波辐射用的辐射振子部,而在上述脊形振子部的前端上则连接着供电端子。
这种宽带天线可以按照脊形波导模理论工作。脊形波导管的截止频率fc例如比相同剖面积的普通的矩形波导管的低。因此可以实现能降低可用频率且维持宽带性的天线。此外由于具有脊形振子部这样的表面部分,例如与卷线式的情形相比,匹配的范围成为宽频带响应。这就是说,还能够保持作为电磁波辐射体的功能和抑制馈电端子的不匹配性。还由于在设计制造时可以只考虑使用中预定的最低频率,故容易实现工业化生产,也易于实现低成本化。
在最佳的实施形式中,上述脊形振子部形成大致圆弧状,这样不仅可以尽可能地提高可以使用频率的上限,还能更显著地增强宽带性质。
上述脊形振子部例如可以取定为,使上述开口断面结构中上述脊形波导管的脊形部沿其高度方向截断而成的有一基端的结构。在此情形下,上述辐射振子部要从上述脊形振子部的基端延伸出。
宽带天线中当从馈电端子馈电给脊形振子部内的中央部分时,便将以此中央部分为中心产生多个对称的波模。在脊形波导管的情形,通过的电磁波的电场强度为最大的是脊形部的中央(TE10),因此即使脊形振部为有一基端的结构,高通滤波器特性本身也不会变为后述的有两基端结构的。只有一基端的结构本身会有助于小型化。
此外,虽然可以利用奇次模(TE10、TE30、TE50)与偶次模(TE20、TE40、......)两者中的任一种模来构成,但最好是采用奇次模的结构。
上述脊形振子部例如可以取定为,以上述开口断面结构之中上述脊形波导管的脊形部高度最大的部位为中心线成对称的两基端结构。在此情形下,上述辐射振子部从上述脊形振子部的两基端分别延伸,也可以上述辐射振子部应从上述脊形振子部的两基端分别相对于该脊形振子部按预定角度方向延伸。而更好的是,上述辐射振子部要从上述脊形振子部两基端分别相对于该振子部垂直且沿相反方向延伸。
此外,也可使两个上述天线振子沿各脊形振子部的对称中心线与基点正交。这样可以保持良好的宽带性、提高天线增益且拓宽方向性。
上述脊形振子部例如可以取定为,以上述开口断面结构之中上述脊形波导管的脊形部高度最大的部位为中心线而对称,且在上述脊形波导管的宽面上依预定角度弯曲的两基端结构。在此情形下,上述辐射天线部中分别相当于上述脊形波导管宽壁部的第一振子要从上述脊形振子部的两基端延伸出,而共用相当于上述脊形波导管侧壁的第二振子。
这种结构的宽度天线可以形成其一边尺寸大致为脊形波导管的脊形部一半的长方体形,而能良好地保持天线增益与方向性,而且有利于小型化。
对于本发明的最佳实施形式,在具有上述型式的宽带天线之中,设定为具有与上述天线振子的脊形振子部相同形状与结构的辅助振子。此辅助振子可设置成主要与天线振子的脊形振子部一起用来调节天线特性。为此,在本说明书中采用了相对于天线振子的所谓“辅助振子”的用语。
上述辅助振子的基端配备于接地面上,上述辅助振子与上述脊形振子部相互在同一面上相对,上述天线振子的辐射振子部的终端配置于接地面上。在上述辅助振子的顶端与上述脊形振子部的顶端相互最接近的部位处连接着上述馈电端子。
这种结构的宽带天线成为依据所谓双脊形波导管模理论作业方式,能使与阻抗匹配的频带显著地扩展,同时显著地增强了宽带特性。
根据本发明可以实现所谓具有能使用最低频率的超宽带性。通常在设有接地的天线中是难以谋求宽带化的,但根据本发明宽带化则成为可能。
此外,由于在水平面上基本上无方向性,故可以具有广泛的用途。
附图说明
图1中,(a)为本发明第一实施形式的宽带天线的外观斜视图,(b)为该天线的VSWR特性图。
图2中,(a)为本发明第二实施形式的宽带天线的外观斜视图,(b)为该天线的VSWR特性图。
图3中,(a)为验证用天线的外观斜视图,(b)为该天线的VSWR特性图。
图4中,(a)为验证用天线的外观斜视图,(b)为该天线的VSWR特性图。
图5中,(a)为验证用天线的外观斜视图,(b)为该天线的VSWR特性图。
图6是本发明第三实施形式的宽带天线(UWB通信用天线)的外观斜视图。
图7是模拟图6中天线的SWR特性图。
图8是图6中天线试验用样本的SWR特性图。
图9是图6中天线(试验用样本)的增益特性图。
图10中,(a)为图6中天线(试验用样本)的垂直方向的方向特性图;(b)为水平方向的方向特性图。
图11为本发明第四实施形式的宽带天线(UWB通信用天线)的外观斜视图。
图12为本发明第五实施形式的宽带天线(UWB通信用天线)的外观斜视图。
图13为本发明第六实施形式的宽带天线(UWB通信用天线)的外观斜视图。
具体实施方式
下面参考附图说明本发明的实施形式。
<第一实施形式>
图1中(a)为本发明第一实施形式的宽带天线的外观斜视图,(b)为VSWR特性图。VSWR特性是天线特性的一个例子。
此实施形式的宽带天线是将长方形的双(柱状(cylinder))脊形波导管沿管轴方向依预定厚度截断,而将一个宽面用作接地面(以下记作“GND”)的结果。此宽带天线是按照双脊形波导模理论作业,具有天线振子11、辅助振子12。天线振子11与辅助振子12分别由导电性高的金属形成。
天线振子11取在将其于平面上展开时与GND10共同形成脊形波导管开口断面结构的形状。具体地说,天线振子11在双脊形波导管的开口断面结构中具有:相当于上部宽面的脊形部的脊形振子部13、相当于除去下部的宽面的壁部的电磁波辐射用的辐射振子部14。此实施形式中的脊形振子部13是相对于以上述脊形部中高度最大的部位为中心线成对称的两基端结构。脊形振子部13的前端形成大致圆弧状。取这种结构的脊形振子部13实质上与双脊形波导管上部宽面的脊形部的作用相同。
辐射振子部14与双脊形波导管的壁部的作用实质相同。此辐射振子部14包括从脊形振子部13的两端分别与GND10沿水平延伸的第一辐射振子,以及从此第一辐射振子端部朝向GND10沿垂直方向延伸的第二振子。第二振子的端部即辐射振子部14的端部配置于GND上。
辅助振子12具有与天线振子的脊形天线部13相同的形状与结构,亦即相当于从天线振子11除去辐射振子部14的结果,以其基端设于GND10之上。辅助振子12与天线振子的脊形振子部13相互在同一面上相对,在它们的顶端相互最接近的部位处连接馈电端子100。
这种结构的辅助天线12与双脊形波导管下部的宽平面的脊形部实质上起到相同作用。
馈电端子100应通过电缆11与无线通信装置(图示中省除)连接。
图1(a)中设天线振子11中的脊形振子部13与辐射振子部14的第一振子两者的长度之和为L,辐射天线部14的第二振子的长度为H而其宽度为W,脊形部13的长度为D、辐射振子14的厚度为T、辐射振子部13以及辅助振子的高度为P/2,则最低频率即截止频率为1.5GHz时的宽带天线的尺寸例如为:
L=70mm、H=25mm、W=4mm、D=25mm、P=16mm、T=4mm。
取上述尺寸的宽带天线的VSWR特性的实测值如图1(b)所示。从图1(b)可知,若是根据上述尺寸确定了最低频率,则高于此最低频率一预定值以上的高频率的VSWR全都收纳到实用范围之内。此外,考虑到测量仪表的适用性,没有对5GHz以上进行数值定量化的工作,但可以肯定即使对于20GHz以上的高频率也能良好地保持VSWR。
<第二实施形式>
图2(a)是本发明第二实施形式的宽带天线的外观斜视图,图2(b)是其VSWR特性图。
此实施形式的宽带天线如图2(a)所示。它是将双脊形波导管的断面的右半部切断出的结构。这就是说包括:具有在双脊形波导管的开口断面结构之中,将上部宽平面的脊形部沿其高度方向切断而成的一基端结构的脊形振子部23以及辐射振子24的天线振子21;辅助振子22。
脊形振子部23的作用与双脊形波导管的上部宽面的脊形部实质上相同。辐射振子部24的作用则与双脊形波导管的壁部实质上相同,在此实施形式中可用于辐射电磁波。此辐射振子部24包括从脊形振子部23起与GND10沿水平延伸的第一辐射振子和垂直于GND10延伸的第二振子,第二振子的端部配置于GND10上。
辅助振子22与天线振子21的脊形振子部23有着相同的形状与尺寸,其基端设置于GND10之上。此辅助振子22与脊形振子部23相互在同一面上相对,在它们的顶端最接近的部位处连接馈电端子100。此馈电端子100应通过电缆C11与无线通信装置(图示中略去)连接。
图2(a)中的L、H、W、D、P、T的值与第一实施形式中所示的相同。这种尺寸的宽带天线其VSWR特性的实测值如图2(b)中所示。从图2(b)可知,与第1实施形式的宽带天线同样,若是根据上述尺寸确定了最低频率,则高于此最低频率一定值以上的高频率的VSWR全都收纳到实用范围之内。
此外,考虑到测量仪表的适用性,没有对5GHz以上进行数值定量化工作,但可以肯定,即使对于20GHz以上的高频率也能良好地保持VSWR。
[由脊形结构进行的验证]
在平面上展开时包含有形成波导管开口断面结构的一部分或全部形状的天线振子的宽带天线,如前所述具有按照其波导管工作方式的特性。下面将验证波导管的开口断面结构,特别是天线振子与辅助振子的形状等对天线特性的影响。
图3(a)是天线振子31的脊形振子部33与辐射振子部34一体地形成矩形的宽带天线的外观斜视图,图3(b)是其天线的VSWR特性图。此种结构的宽带天线由于不存在辅助振子,实质上成为单脊形波导管的工作方式。
这种宽带天线虽可获得VSWR约为2的实用水平的宽带特性,但在频率高到某种程度的带宽下,所述特性会显著降低,因而实用范围受到一定限制。
图4(a)与图3(a)相同,它实质上是成为单脊形波导管工作方式的宽带天线的外观斜视图。
本例中天线振子41的脊形振子部43与辐射天线部44不成为一体而是设于GND10上。这就是说,脊形振子部43在单脊形波导管的开口断面结构中相当于下部宽面的脊形部。馈电端子100与长方体形的脊形振子部43的顶端以及辐射振子部44的中央部连接。图4(b)是此天线的VSWR特性图。
这种宽带天线虽可获得VSWR约为2的实用水平的宽带特性,但当频率高到某种程度的带宽下,所述特性会显著降低。
图5(a)是用来实现周知的双脊形波导管工作方式的宽带天线的外观斜视图。这就是说,此种宽带天线中的天线振子51的脊形振子部53呈矩形,辅助振子52也形成与脊形振子部53实质上相同尺寸的矩形。图5(b)是此种天线的VSWR特性图,由于适用双脊形波导管的工作理论,因而与图3、4所示的天线相比改进了带宽性。
但是与图1(b)、图2(b)的VSWR特性相比,能在良好的VSWR下通过的频率上限值并不高。根据这一事实可知,通过将脊形振子部的顶端角部除去使成为大致的圆弧形,则可显著地扩展带宽。
<第三实施形式>
下面说明将本发明作为UWB通信中所用宽带的UWB用天线实施时的形式例子。假定此UWB通信是用GPS、天线LAN、车载雷达等进行,而通信频率是在3.5GHz以上,VSWR在2.0以下。
为了便于天线的小型化,在本实施形式中将天线振子的辐射振子部相对于脊形振子部形成预定的角度。例如在图6中示明了具有天线振子101和辅助振子102的宽带的UWB通信用天线。而天线振子101的第一辐射振子部104与第二辐射振子部105则分别从脊形振子部103的两基端,相对于该脊形振子部103沿垂直两相反的方向延伸。脊形振子部103其顶端略形成圆弧状。第一、第二辐射振子部104、105的终端各设置于GND10之上。
这种用于UWB通信的天线也是采用双脊形波导管的工作方式,具有辅助振子102,而馈电端子100则连接到此辅助振子102的顶端与脊形振子部103的顶端,也即电磁强度为最大的部位。
图6例示UWB通信用天线的尺寸如下:
H11=12mm、W11=32mm、W12=16mm、W13=16mm。
对于这种结构的UWB通信用的天线,例如将通过计算机模拟基于天线设计理论的软件设计的无误差理想形状天线的USWR特性所得结果,与根据上述软件进行的设计实际制成的试验用样本的天线特性实测结果进行了比较。
试验用样本是这样的样本:它具有实际制造中带来的偏差,例如天线振子101中的脊形振子部103不具有精确的圆弧形等、相对于脊形振子部103的第一辐射振子104与第二辐射振子105的相对角度未必成为直角等、馈电端子100的位置多少偏离脊形振子部103的最顶端等;或者是考虑到了从GND10的端部来的辐射的样本。
图7是上述模拟结果的SWR特性图,图8是实际测量结果的SWR特性图。由试验用样本的上述尺寸求得的增益特性如图9所示,超过当前所需某频带下的4-5(dB:输入一输出比),证明了此特性是在可以实际应用的范围内。辐射特性在垂直面内的如图10(a)所示,在水平面内的如图10(b)所示。在水平方向内基本上无方向性。
从以上实例结果可知,通过采用图6的天线结构,模拟的与试验用的样本虽然在较高频带下的SWR特性有某种程度不同,但在某个频率以上,SWR(电压比情形中的VSWR)的值稳定,达到2以下时的频率延伸到50GHz附近。
这说明由于天线的设计、制造时存在有很大的容限,可以构造成适于批量生产的天线。实际上,在制造宽带天线时,由于加工误差、馈电用共轴连接器与电缆的失配(特别是在毫米波下易发生),因馈电端子100的安装误差,天线材料所致的损耗(例如因接合材料所致的损耗等)、以及测定误差等,会产生偏差。但在采用本实施形式的UWB通信用天线结构时,即便有设计、制造中的某些偏差,但可以求得与模拟结果大致相同的特性。换言之可以保持小型化与高增益下的超宽带特性的基本内容。
求得以上结果的主要原因之一看来是:天线振子101在其于平面上展开时与GND10共同形成脊形波导管开口断面结构的形状,同时脊形振子部103的顶端与辅助振子102的顶端都取大致圆弧形。
图6所示宽带天线的情形中,上述尺寸下的实用的最低可能通信频率是3.4396GHz,即可以使用较此为高的任何频率。于是按照适合最低使用频率的尺寸进行设计与制造,就能将一架天线用作多个通信用天线。
上述这样性质在今后作为用途预测会飞跃扩大的UWB通信,特别是作为车载型的多个通信装置用的天线中,可以说是较为适合的性质。在将这种UWB用天线安装到汽车等之上时,就能将车身等用作接地面,这就非常便利了。
<第四实施形式>
UWB通信用天线也可以取图11所示的结构,图11所示的天线相当于在图6的UWB用的天线中,将天线振子101与辅助振子102的最高部分为中心一切为二的结果。
具体地说,是将天线振子203的脊形振子部205和与之相对的辅助振子204各形成半圆弧状。馈电端子100则与各天线振子203的脊形振子部205的顶端以及辅助振子204的顶端连接,天线的尺寸如下:
H21=12mm、W22=16mm、W23=16mm。
图11结构的UWB用天线其增益虽比图6所示结构的稍低,但VSWR特性图以及辐射特性则与图6所示结构的大致相同。在着重天线小型化的用途时,则适合采用图11的那种UWB用天线。
<第五实施形式>
图12示明UWB通信用天线的变形例。此天线可说是将图11所示的UWB通信用天线共两架相组合的结果。
具体地说,天线振子301的脊形振子部303、305是在双脊形波导管开口断面结构中将此双波导管的脊形部高度为最大处作为中心线而对称的两基端结构,辐射振子部306包括:分别相当于双脊形波导管的宽壁部的第一振子,它们从脊形振子部的两基端延伸;相当于双脊形波导管侧壁的第二振子,它是作为两个第一振子延伸出的共用的振子,且此第二振子的端部延伸到GND上。辅助振子302、304它们与脊形振子部303、305有相同的尺寸且与之相对,在它们各自的顶端上连接着馈电端子100。
一对第一振子的长度W32、W33分别为16mm,第二振子的长度(天线高度)H31为12mm。
取上述结构与尺寸的UWB通信用天线与图11所示的在实际安装中具有基本上相同的尺寸,同时能显著地改进其增益特性。因而可以实现完全兼备小型化、宽带性、增益特性的优良的UWB通信用天线。
<第六实施形式>
图13示明UWB通信用天线的另一变形例,此天线可以说是将图6所示的UWB通信用天线共两个,或是将图11所示的UWB通信用天线共四个组合的结果。
与图6的UWB通信用天线相比较相当于将2个天线振子101以各脊线振子部103的中心对称线为基点而正交的结果。具体地说,此实施形式的UWB通信用天线具有:各具有两基端的2个脊形振子部403;具有从各基端延伸的4个辐射振子部404、405、406、407的天线振子401;与此天线振子401的脊形振子部403有相同形状与尺寸且相对的辅助振子402。馈电端子100与脊形振子部403的顶端以及辅助振子402的顶端分别连接。两组辐射振子部404、406、405、407分别相对于脊形振子部403垂直且沿相反方向延伸,以其端部设于GND上。
此天线的尺寸如下:
H41=12mm、W42=W43=W44=W45=16mm。
取上述结构与尺寸的UWB通信用天线与图6所示的在实际安装中具有基本相同的尺寸,而与图6所示的UWB通信用天线相比更无方向性。因此能实现全面兼备小型化、宽带性、高增益性和无方向性的优异的UWB通信用天线。
<以上各实施形式的宽带天线的优点>
上面给出了多个实施形式来说明本发明的宽带天线,而作为各实施形式共同具有的特征则是:本发明的宽带天线基于波导管方式乃是具有最低可能使用频率且在某个平面上无方向性的超带宽天线。这种特性作为预测其用途今后将飞跃式扩大的UWB通信用的广泛使用的天线,是至为重要的。
图11结构的天线能进一步有助于小型化,在将多架天线组合的图12、13的例子中,在小型化的同时,于UWB通信中还能获得高的增益。
应知本说明书中所示宽带天线(UWB通信用天线)的结构、尺寸与材料等仅是作为举例而给出的,在不脱离本发明特征范围内的其他实施形式也是属于本发明之内的。
本发明的宽带天线除用于UWB通信用天线之外,还可用作便携式电话、PDA等预定使用多种频率同时也不限制天线安装位置的移动终端用天线、GPS天线、地面波数字广播系统的接收天线、无线LAN的接收发送天线、卫星数字广播接收天线、移动式电话用天线、ETC收发用天线、电磁波传感器、播放用无线电接收机用天线以及其他多种天线。本发明的宽带天线的最大优点是能用一架天线满足上述多种用途。

Claims (10)

1.一种宽带天线,它具有在将其展开于平面上时包含了形成波导管开口断面结构一部或全部形状的天线振子;
此天线振子具有电磁波辐射用的第一振子部和天线性能调整用的第二振子部;
上述第一振子部在其上通过上述第二振子部或与上述第二振子部一起连接馈电端子。
2.一种宽带天线,它具有在将其于平面上展开时与接地平面一起形成脊形波导管的开口断面结构形状的天线振子;
上述天线振子包括相当于上述脊形波导管的脊形部的天线特性调整用脊形振子部、以及相当于上述脊形波导管壁部而从上述脊形振子部延伸出的电磁波辐射用辐射振子部;而在上述脊形振子部的顶端则连接着馈电端子。
3.根据权利要求2所述的宽带天线,其中上述脊形振子部形成大致圆弧状。
4.根据权利要求3所述的宽带天线,其中:
上述脊形振子部是在上述开口断面结构中将上述脊形波导管的脊形部沿其高度方向切断而成的一基端结构;
上述辐射天线部则从上述脊形振子部的基端延伸出。
5.根据权利要求3所述的宽带天线,其中:
上述脊形振子部是在上述开口断面结构中将上述脊形波导管的高度为最大的部位作为中心线而对称的两基端结构;
上述辐射天线则从上述脊形振子部的两基端分别延伸出。
6.根据权利要求5所述的宽带天线,其中:上述辐射振子部是从上述脊形振子部的两基端分别相对于该脊形振子部沿预定角度方向延伸。
7.根据权利要求6所述的宽带天线,其中:上述辐射振子部是从上述脊形振子部的两基端分别相对于该脊形振子沿垂直且相反方向延伸。
8.根据权利要求7所述的宽带天线,其中:使两个前述的天线振子以各脊形振子部的中心对称线为基点而正交。
9.根据权利要求3所述的宽带天线,其中:
上述脊形振子部是在上述开口断面结构中以上述脊形波导管的脊形部的高度为最大的部位作为中心线而对称,且在上述脊形波导管的宽面上依预定角度弯折而成的两基端结构;
上述辐射振子部中,分别相当于上述脊形波导管宽壁部的第一振子各从上述脊形振子部的两基端延伸出,且共用相当于上述脊形波导管侧壁的第二振子。
10.根据权利要求2至9任一项所述的宽带天线,其中此宽带天线还包括:与上述天线振子的脊形振子部具有相同形状与结构的辅助振子,
上述辅助振子的基端设于接地面上;
上述辅助振子与上述脊形振子部相互在同一面上相对;
上述天线振子的辐射振子部的终端设在接地面上;
上述辅助振子的顶端与上述天线振子的脊形振子部的顶端相互最接近的部位处连接着上述馈电端子。
CN2006800221120A 2005-05-02 2006-04-27 宽带天线 Active CN101203985B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP133910/2005 2005-05-02
JP2005133910A JP5102941B2 (ja) 2005-05-02 2005-05-02 広帯域アンテナ
PCT/JP2006/309206 WO2006118324A1 (ja) 2005-05-02 2006-04-27 広帯域アンテナ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101203985A true CN101203985A (zh) 2008-06-18
CN101203985B CN101203985B (zh) 2012-01-04

Family

ID=37308107

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2006800221120A Active CN101203985B (zh) 2005-05-02 2006-04-27 宽带天线

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8068064B2 (zh)
EP (1) EP1879257B1 (zh)
JP (1) JP5102941B2 (zh)
KR (1) KR101266877B1 (zh)
CN (1) CN101203985B (zh)
DE (1) DE602006019408D1 (zh)
WO (1) WO2006118324A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110800158A (zh) * 2017-09-28 2020-02-14 株式会社友华 贴片天线和天线装置

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4450323B2 (ja) * 2005-08-04 2010-04-14 株式会社ヨコオ 平面広帯域アンテナ
US7443350B2 (en) * 2006-07-07 2008-10-28 International Business Machines Corporation Embedded multi-mode antenna architectures for wireless devices
US8618990B2 (en) * 2011-04-13 2013-12-31 Pulse Finland Oy Wideband antenna and methods
JP4704973B2 (ja) * 2006-08-03 2011-06-22 株式会社ヨコオ 広帯域アンテナ
US8026859B2 (en) * 2008-08-07 2011-09-27 Tdk Corporation Horn antenna with integrated impedance matching network for improved operating frequency range
US20100231462A1 (en) * 2009-03-13 2010-09-16 Qualcomm Incorporated Multi-band serially connected antenna element for multi-band wireless communication devices
US8436776B2 (en) * 2009-07-31 2013-05-07 Intel Corporation Near-horizon antenna structure and flat panel display with integrated antenna structure
CN201616506U (zh) * 2010-03-26 2010-10-27 华为终端有限公司 移动通信天线设备及移动通信终端设备
KR101323134B1 (ko) * 2012-06-01 2013-10-30 주식회사 이엠따블유 안테나 및 이를 포함하는 통신 장치
EP2966728B1 (en) * 2013-03-05 2019-09-11 Mitsubishi Electric Corporation Method for installing antenna device, and antenna device
US9431712B2 (en) * 2013-05-22 2016-08-30 Wisconsin Alumni Research Foundation Electrically-small, low-profile, ultra-wideband antenna
US20170273096A1 (en) * 2015-01-07 2017-09-21 Mitsubishi Electric Corporation Wireless communication device, wireless communication system, and wireless communication method
JP6461061B2 (ja) * 2016-09-22 2019-01-30 株式会社ヨコオ アンテナ装置
KR101845687B1 (ko) * 2017-01-16 2018-04-06 (주)기산텔레콤 광대역 평판형 모노폴 안테나
CH718601A1 (de) * 2021-05-04 2022-11-15 Wavelab Eng Ag Breitbandige Antennenanordnung.

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2944258A (en) * 1958-07-25 1960-07-05 Dean K Yearout Dual-ridge antenna
FR1219279A (fr) * 1958-12-20 1960-05-17 Sagem Antenne perfectionnée à très large bande
FR2575604B1 (fr) * 1984-12-28 1987-01-30 Thomson Csf Guide d'ondes rectangulaire a moulures, muni d'une fenetre etanche
JPS61143305U (zh) * 1985-02-26 1986-09-04
JPS63245102A (ja) * 1987-03-31 1988-10-12 A T R Koudenpa Tsushin Kenkyusho:Kk 方向性結合器
US4843403A (en) * 1987-07-29 1989-06-27 Ball Corporation Broadband notch antenna
US4853704A (en) * 1988-05-23 1989-08-01 Ball Corporation Notch antenna with microstrip feed
JP2870940B2 (ja) * 1990-03-01 1999-03-17 株式会社豊田中央研究所 車載アンテナ
JP2546034B2 (ja) * 1990-06-18 1996-10-23 富士通株式会社 小形アンテナ空間整合方式
JP3273463B2 (ja) * 1995-09-27 2002-04-08 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ 半円形放射板を使った広帯域アンテナ装置
JP2910736B2 (ja) * 1997-07-16 1999-06-23 日本電気株式会社 ストリップ線路−導波管変換器
JP3754258B2 (ja) * 2000-02-04 2006-03-08 八木アンテナ株式会社 アンテナ装置
JP2001313517A (ja) * 2000-04-28 2001-11-09 Tokai Univ 双方向性アンテナ
JP4372360B2 (ja) * 2001-01-10 2009-11-25 三菱電機株式会社 導波管/マイクロストリップ線路変換器
US6486849B2 (en) * 2001-02-14 2002-11-26 Raytheon Company Small L-band antenna
JP2003273638A (ja) * 2002-03-13 2003-09-26 Sony Corp 広帯域アンテナ装置
JP3954435B2 (ja) * 2002-04-26 2007-08-08 日本電波工業株式会社 2素子及び多素子アレー型スロットアンテナ
EP2237375A1 (en) * 2002-07-15 2010-10-06 Fractus, S.A. Notched-fed antenna
JP2004328693A (ja) * 2002-11-27 2004-11-18 Taiyo Yuden Co Ltd アンテナ及びアンテナ用誘電体基板
US6876334B2 (en) * 2003-02-28 2005-04-05 Hong Kong Applied Science And Technology Research Institute Co., Ltd. Wideband shorted tapered strip antenna
CN2631522Y (zh) 2003-06-17 2004-08-11 吴月波 粉针注射器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110800158A (zh) * 2017-09-28 2020-02-14 株式会社友华 贴片天线和天线装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP1879257B1 (en) 2011-01-05
US20090167622A1 (en) 2009-07-02
CN101203985B (zh) 2012-01-04
KR101266877B1 (ko) 2013-05-23
EP1879257A1 (en) 2008-01-16
US8068064B2 (en) 2011-11-29
EP1879257A4 (en) 2008-05-21
KR20080009308A (ko) 2008-01-28
DE602006019408D1 (de) 2011-02-17
JP5102941B2 (ja) 2012-12-19
WO2006118324A1 (ja) 2006-11-09
JP2006311408A (ja) 2006-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101203985B (zh) 宽带天线
Saleem et al. An FSS based multiband MIMO system incorporating 3D antennas for WLAN/WiMAX/5G cellular and 5G Wi-Fi applications
Elfergani et al. Antenna fundamentals for legacy mobile applications and beyond
Malviya et al. A 2× 2 dual-band MIMO antenna with polarization diversity for wireless applications
EP4053998A1 (en) Antenna module and electronic device
US7286094B2 (en) Three-dimensional omni-directional antenna designs for ultra-wideband applications
US8878737B2 (en) Single feed planar dual-polarization multi-loop element antenna
JP4564868B2 (ja) アンテナ装置、無線モジュールおよび無線システム
CN102414914A (zh) 平衡超材料天线装置
EP3518344B1 (en) Antenna device
Majid et al. Frequency and pattern reconfigurable Yagi antenna
CN102576936A (zh) 用于减少通信设备中的近场辐射和特殊吸收比率(sar)值的方法
Lee et al. A wideband planar monopole antenna array with circular polarized and band-notched characteristics
Cheng et al. A simple wide-angular scanning phased array with wideband filtering response
Kumar et al. Mutual coupling reduction techniques for UWB—MIMO antenna for band notch characteristics: A comprehensive review
Mohanty et al. Dynamically switched dual-band dual-polarized dual-sense low-profile compact slot circularly polarized antenna assisted with high gain reflector for sub-6GHz and X-band applications
Rammyaa et al. CPW fed metamaterial loaded dual‐band roof‐top antenna for vehicular communications
US10374311B2 (en) Antenna for a portable communication device
JP4558548B2 (ja) マイクロストリップアンテナ、無線モジュール、無線システム及びマイクロストリップアンテナの制御方法
CN113764895A (zh) 缝隙天线
CN112968287A (zh) 一种可调谐缝隙天线及多频段天线系统
CN113097696A (zh) 超宽带天线
Islam et al. Recent trends in printed Ultra-Wideband (UWB) antennas
Chiu Multiband DRA for automotive applications with beam steering
CN204407478U (zh) 通信天线、天线系统和通信设备

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant