CN101582537A - 直排天线 - Google Patents

Abstract

一种能够获得在多个频率上适合通信的辐射模式的直排天线，其中，5段叠加的第1段套筒元件(10)至第5段套筒元件(14)中的各段由构成偶极天线的上段套筒和下段套筒构成。各段的套筒元件由与天线馈电部(92、93)连接的2条同轴电缆(90、91)馈送各不相同的频率信号，并被不同的频率信号同相地激励。在这种情况下，各段的套筒元件的馈电点之间的2条同轴电缆(90、91)各自的电学长度设置成所传送频率信号的波长的约整数倍。

Description

直排天线

技术领域

【0001】

本发明涉及能够以多个频率工作的直排天线。

背景技术

【0002】

图52示出一例传统的直排天线的结构。

图52所示的传统的直排天线200由5段各自构成偶极天线的套筒元件叠加而成。也就是，在第1段套筒元件210上叠加第2段套筒元件211，在第2段套筒元件211上叠加第3段套筒元件212，在第3段套筒元件212上叠加第4段套筒元件213，在第4段套筒元件213上叠加第5段套筒元件214。第1段套筒元件210至第5段套筒元件214的大致中央部由同轴电缆220激励，同轴电缆220的下端连接天线馈电部221，同轴电缆220经由匹配电路215而引入到第1段套筒元件210内。各套筒元件210～214由圆筒状的上段套筒和下段套筒相向配置而构成，构成偶极天线的上段套筒和下段套筒的物理长度EL在从天线馈电部221馈送的频率信号的波长为λ时设为约λ/4。另外，为了同相地激励各段的套筒元件210～214，馈电部间的同轴电缆220的电学长度设为约1λ。在这种情况下，若同轴电缆220的介电常数εr为约2.2，则其波长缩短率成为约67％，因此馈电部间隔PL的物理长度设为约0.67λ。

【0003】

图53是表示第5段套筒元件214的详细结构的剖视图。图53所示的第5段套筒元件214中，圆筒状上段套筒214a的下端面和圆筒状下段套筒214c的上端面相向配置。上段套筒214a的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头部214b，下段套筒214c的上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部214d。下段套筒214c内穿插有从第4段套筒元件213引出的同轴电缆220，同轴电缆220穿插在形成于下段接头部214d的大致中央部的大致圆形的穿通孔内，其外部导体220c与下段接头部214d电气连接。另外，在下段套筒214c和上段套筒214a的边界部，同轴电缆220的外部导体220c被去除，露出将中心导体220a保持在外部导体220c的大致中心轴上的绝缘筒体220b。该绝缘筒体220b在超出上述边界部的部位被去除，将中心导体220a露出，该中心导体220a穿插在形成于上段接头部214b的大致中央部的穿通孔内。而且，从上段接头部214b的上面引出的中心导体220a与上段接头部214b的上面电气连接。通过这样的结构，构成偶极天线的第5段套筒元件214的下段套筒214c和上段套筒214a可被同轴电缆220传送的频率信号激励。

【0004】

接着，说明第1段套筒元件210至第4段套筒元件213的详细结构，但是由于第1段套筒元件210至第4段套筒元件213的详细结构相同，这里图54的剖视图示出其中的第4段套筒元件213的详细结构。图54所示的第4段套筒元件213中，圆筒状上段套筒213a的下端面和圆筒状下段套筒213c的上端面相向配置，其内部穿插有大致沿中心轴穿插的同轴电缆220。在上段套筒213a的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头部213b，在下段套筒213c的上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部213d。在下段套筒213c内穿插有从作为邻接下段的第3段套筒元件212引出的同轴电缆220，同轴电缆220穿插在形成于下段接头部213d的大致中央部的大致圆形的穿通孔内，其外部导体220c与下段接头部213d电气连接。从下段套筒213c引出的同轴电缆220穿插在上段套筒213a内，该同轴电缆220穿插在形成于上段接头部213b的大致中央部的大致圆形的穿通孔内，其外部导体220c与上段接头部213b电气连接。

【0005】

另外，在下段套筒213c和上段套筒213a的边界部，同轴电缆220的外部导体220c被去除，露出绝缘筒体220b。位于该绝缘筒体220b被露出的内部的中心导体220a和相向配置的上段接头部213b、下段接头部213d构成激励槽形式的套筒馈电部213e，凭借该套筒馈电部213e，上段套筒213a和下段套筒213c被从同轴电缆220传送来的频率信号激励。同轴电缆220从上段套筒213a的上端引出，并引向作为上段的第5段套筒元件214。

【现有技术文献】

【专利文献】

【0006】

【专利文献1】特开平5-267932号公报

【0007】

天线馈电部221馈送的频率信号设为第1频率f1(f1＝1.00GHz)，第1段套筒元件210至第5段套筒元件214中各段的上段套筒和下段套筒的长度在第1使用频率f1的波长为λ1时设为λ1/4，图55表示各段中的套筒馈电部间隔PL设为约0.67λ1时，传统的直排天线200的垂直面内(Z-X平面)的辐射模式。在这种情况下，各段套筒馈电部间同轴电缆220的物理长度等于间隔PL，设为约0.67λ1，但由于同轴电缆220的相对介电常数εr为约2.2，物理长度是0.67λ1的同轴电缆220的电学长度成为约λ1，结果，第1段套筒元件210至第5段套筒元件214被同相地馈电。

参照图55，由于第1段套筒元件210至第5段套筒元件214被同相地馈电，在θ为约90°和约270°的水平方向发生大致相同强度的辐射束，各辐射束的3dB半值角尖锐，约为15°，同时得到峰值和旁瓣之差为10dB以上，获得了适合通信的良好辐射模式。

【0008】

另外，天线馈电部221馈送的频率信号为第2频率f2(f2＝1.45GHz)、各段的上段套筒和下段套筒的长度和间隔PL设为与上述相同的长度时，传统的直排天线200的垂直面内(Z-X平面)的辐射模式如图56所示。在这种情况下，设频率f2的波长为λ2，各段的上段套筒和下段套筒的长度约为0.3625λ2(＝0.25λ1)，其长度超过1/4波长。另外，各段的套筒馈电部之间的同轴电缆220的物理长度与间隔PL相等，成为约0.9715λ2(＝0.67λ1)，且由于同轴电缆220的相对介电常数设为约2.2，同轴电缆220的电学长度成为约1.45λ2，第1段套筒元件210至第5段套筒元件214不被同相地馈电。

参照图56，由于第1段套筒元件210至第5段套筒元件214没有被同相地馈电，各辐射的3dB半值角尖锐，约为15°～30°，但是在θ＝约60°、约140°、约215°、约300°等4个方向会发生大致相同强度的辐射，大的旁瓣以如下的方向与强度发生：约30°方向上约5.5dB；约95°方向上约3dB；约115°方向上约3dB；约245°方向上约3dB；约265°方向上约4dB；以及约325°方向上约4.5dB。如此，在6个方向发生旁瓣，所以该辐射模式不适合于通信。

【0009】

而且，天线馈电部221馈送的频率信号设为第2频率f2、各段的上段套筒和下段套筒的长度设为λ2/4、各段的套筒馈电部间隔PL设为约0.67λ2时，传统的直排天线200的垂直面内(Z-X平面)的辐射模式如图58所示。在这种情况下，各段的套筒馈电部之间的同轴电缆220的物理长度设为等于间隔PL，约0.67λ2，但由于同轴电缆220的相对介电常数εr为约2.2，同轴电缆220的电学长度成为约λ2，结果，第1段套筒元件210至第5段套筒元件214被同相地馈电。

参照图58，第1段套筒元件210至第5段套筒元件214被同相地馈电，因此，在θ为约90°和约270°的水平方向上发生大致相同强度的辐射束，各辐射束的3dB半值角尖锐，约为15°，同时得到峰值和旁瓣之差为10dB以上，获得了适合通信的良好辐射模式。

【0010】

再有，天线馈电部221馈送的频率信号设为第1频率f1、各段的上段套筒和下段套筒的长度和间隔PL设为与上述相同的长度时，传统的直排天线200的垂直面内(Z-X平面)的辐射模式如图57所示。在这种情况下，各段的上段套筒和下段套筒的长度约为0.1724λ1，短于1/4波长。另外，各段的套筒馈电部之间的同轴电缆220的物理长度约为0.462λ，等于间隔PL，由于同轴电缆220的相对介电常数εr设为约2.2，同轴电缆220的电学长度成为约0.689λ，第1段套筒元件210至第5段套筒元件214不被同相地馈电。

参照图57，由于第1段套筒元件210至第5段套筒元件214不被同相地馈电，2个方向的辐射是大致相同的强度、各辐射的3dB半值角尖锐为约30°、峰值和旁瓣之差小到10dB以上，但2个方向的辐射不在水平方向，而是以θ为约125°和约235°方向朝下，该辐射模式不适合于通信。

如上所述，传统的直排天线200中的问题在于：由套筒元件组成的辐射元件多段叠加，使其在获得指向性尖锐、取得高增益时，不能在多个频率、例如2个频率上得到适于通信的辐射模式。

发明内容

【0011】

本发明的目的在于提供对于多个频率能够获得适合于通信的辐射模式的直排天线。

【0012】

为达成上述目的，本发明的直排天线最主要特征在于，具有：由多段叠加的相向配置的上段套筒和下段套筒构成的多段套筒元件；为了对所述各套筒元件馈电而从下方穿插到所述套筒元件内的多条传送线路；以及馈送所述传送线路的各不相同的频率信号的多个馈电部，所述多段叠加的各所述各套筒元件被所述多条传送线路传送的所述不同的频率信号激励，邻接的所述套筒元件的馈电部之间的所述多条传送线路各自的电学长度设为所传送的频率信号波长的约整数倍，从而所述直排天线能够在多个频率上工作。

【0013】

本发明的直排天线在至少2条同轴电缆上传送各不相同的频率信号，对多段叠加的各单位套筒元件从至少2条同轴电缆馈送不同的频率信号，单位套筒元件的邻接馈电点间的至少2条同轴电缆的各自的电学长度设为被传送频率信号波长的约整数倍，从而多段叠加的各单位套筒元件被同相地供给各不相同的频率信号，因此能够对于多个频率取得适合于通信的辐射模式。

附图说明

【0014】

图1表示本发明第1实施例所涉及的直排天线的结构。

图2是表示本发明第1实施例的直排天线上的第5段套筒元件的详细结构的剖视图。

图3是表示本发明第1实施例的直排天线上的第4段套筒元件的详细结构的剖视图。

图4是表示由2段构成偶极振子的套筒元件叠加而构成的理论上的直排天线的结构的剖视图。

图5表示由2段构成偶极振子的套筒元件叠加而构成的理论上的直排天线中间隔PL改变时的增益特性。

图6表示由2段构成偶极振子的套筒元件叠加而构成的理论上的直排天线中套筒长度EL改变时的增益特性。

图7说明一例本发明第1实施例的直排天线中2条同轴电缆的介电常数设为不同的情况。

图8说明另一例本发明第1实施例的直排天线中2条同轴电缆的介电常数设为不同的情况。

图9表示本发明第2实施例所涉及的直排天线的结构。

图10是表示本发明第2实施例的直排天线上的第5段套筒元件的详细结构的剖视图。

图11是表示本发明第2实施例的直排天线上的第4段套筒元件的详细结构的剖视图。

图12是表示本发明第2实施例的直排天线上的第1段套筒元件的详细结构的剖视图。

图13表示本发明第3实施例所涉及的直排天线的结构。

图14是表示本发明第3实施例的直排天线上的第6段套筒元件的详细结构的剖视图。

图15是表示本发明第3实施例的直排天线上的第5段套筒元件的详细结构的剖视图。

图16表示本发明第4实施例所涉及的直排天线的结构。

图17是表示本发明第4实施例的直排天线上的第2段套筒元件的详细结构的剖视图。

图18是表示本发明第4实施例的直排天线上的第1段套筒元件的详细结构的剖视图。

图19表示本发明第5实施例所涉及的直排天线的结构。

图20表示本发明第5实施例所涉及的直排天线的第1频率信号时的垂直面内的辐射模式。

图21表示本发明第5实施例所涉及的直排天线的第2频率信号时的垂直面内的辐射模式。

图22表示本发明第6实施例所涉及的直排天线的结构。

图23表示本发明第6实施例的直排天线中使套筒馈电部的高度变化时的阻抗特性。

图24表示本发明第6实施例的直排天线中使套筒馈电部的高度变化时的增益特性。

图25表示本发明第6实施例的直排天线中使套筒馈电部的高度变化时的旁瓣电平特性。

图26表示本发明第7实施例所涉及的直排天线的结构。

图27表示本发明第7实施例的直排天线上的第6段套筒元件的详细结构的剖视图。

图28是表示本发明第7实施例的直排天线上的第5段套筒元件的详细结构的剖视图。

图29表示本发明第8实施例所涉及的直排天线的结构。

图30是表示本发明第8实施例的直排天线上的第6段套筒元件的详细结构的剖视图。

图31是表示本发明第8实施例的直排天线上的第5段套筒元件的详细结构的剖视图。

图32表示本发明第9实施例所涉及的直排天线的结构。

图33表示本发明第9实施例的直排天线中使套筒馈电部间隔PL变化时的增益特性。

图34表示本发明第9实施例的直排天线中使套筒馈电部间隔变化时的最大增益方向。

图35表示本发明第10实施例所涉及的直排天线的结构。

图36表示本发明第10实施例所涉及的直排天线中第1频率信号时的垂直面内的辐射模式。

图37表示本发明第10实施例所涉及的直排天线中第2频率信号时的垂直面内的辐射模式。

图38表示本发明第10实施例的变形例所涉及的直排天线中第1频率信号时的垂直面内的辐射模式。

图39表示本发明第10实施例的变形例所涉及的直排天线中第2频率信号时的垂直面内的辐射模式。

图40是表示本发明实施例的直排天线中传送线路的带状线(triplate line)结构的剖面主视图。

图41是表示本发明实施例的直排天线中采用带状线的传送线路结构的仰视图。

图42是表示本发明实施例的直排天线中采用微带线(microstripline)的传送线路结构的剖面主视图。

图43是表示本发明实施例的直排天线中采用微带线的传送线路结构的仰视图。

图44是表示本发明实施例的直排天线中采用上下共面线(coplanar line)的传送线路结构的剖面主视图。

图45是表示本发明实施例的直排天线中采用上下共面线的传送线路结构的仰视图。

图46是表示本发明实施例的直排天线中采用并列共面线的传送线路结构的剖面主视图。

图47是表示本发明实施例的直排天线中采用并列共面线的传送线路和结构的仰视图。

图48是表示本发明实施例的直排天线中套筒元件的另一结构例的剖面主视图。

图49是表示本发明实施例的直排天线中套筒元件的另一结构例的仰视图。

图50是表示本发明实施例的直排天线中套筒元件的又一结构例的剖面主视图。

图51是表示本发明实施例的直排天线中套筒元件的又一结构例的仰视图。

图52表示一例传统的直排天线的结构。

图53是表示传统的直排天线中第5段套筒元件的详细结构的剖视图。

图54是表示传统的直排天线中第4段套筒元件的详细结构的剖视图。

图55表示传统的直排天线中套筒和馈电部间的尺寸设为第1尺寸时的垂直面内的辐射模式。

图56表示传统的直排天线中套筒和馈电部间的尺寸设为第1尺寸时改变频率后的垂直面内的辐射模式。

图57表示传统的直排天线中套筒和馈电部间的尺寸设为第2尺寸时的垂直面内的辐射模式。

图58表示传统的直排天线中套筒和馈电部间的尺寸设为第2尺寸时改变频率后的垂直面内的辐射模式。

【附图标记说明】

1直排天线，2直排天线，3直排天线，4直排天线，5直排天线，10第1段套筒元件，11第2段套筒元件，12第3段套筒元件，13第4段套筒元件，13a上段套筒，13b上段接头部，13c下段套筒，13d下段接头部，13e套筒馈电部，14第5段套筒元件，14a上段套筒，14b上段接头部，14c下段套筒，14d下段接头部，15第1匹配电路，16第2匹配电路，20第1段套筒元件，20a上段套筒，20b上段接头部，20c下段套筒，20d下段接头部，20e套筒馈电部，21第2段套筒元件，22第3段套筒元件，23第4段套筒元件，23a上段套筒，23b上段接头部，23c下段套筒，23d下段接头部，23e套筒馈电部，24第5段套筒元件，24a上段套筒，24b上段接头部，24c下段套筒，24d下段接头部，25护管，26护管，27第1匹配电路，28第2匹配电路，30第1段套筒元件，31第2段套筒元件，32第3段套筒元件，33第4段套筒元件，34第5段套筒元件，34a上段套筒，34b上段接头部，34c下段套筒，34d下段接头部，34e套筒馈电部，35第6段套筒元件，35a上段套筒，35b上段接头部，35c下段套筒，35d下段接头部，40第1段套筒元件，40a上段套筒，40b上段接头部，40c下段套筒，40d下段接头部，40e套筒馈电部，41第2段套筒元件，41a上段套筒，41b上段接头部，41c下段套筒，41d下段接头部，41e套筒馈电部，42第3段套筒元件，43第4段套筒元件，44第5段套筒元件，45第6段套筒元件，46第7段套筒元件，47第1匹配电路，48第2匹配电路，50第1段套筒元件，51第2段套筒元件，52第3段套筒元件，53第4段套筒元件，54第5段套筒元件，59第10段套筒元件，60第11段套筒元件，61第12段套筒元件，62第13段套筒元件，63第14段套筒元件，64第15段套筒元件，90第1同轴电缆，90a中心导体，90b绝缘筒体，90c外部导体，91第2同轴电缆，91a中心导体，91b绝缘筒体，91c外部导体，92天线馈电部，93天线馈电部，100直排天线，101a上段套筒，101b下段套筒，101c套筒馈电部，102a上段套筒，102b下段套筒，102c套筒馈电部，103馈电部，104同轴电缆，104a中心导体，104b绝缘筒体，104c外部导体，110同轴电缆，110a中心导体，110b绝缘筒体，110c外部导体，120同轴电缆，130带状线，131上段套筒，132上段接头部，133下段套筒，134下段接头部，135套筒馈电部，136第1馈电传送线路，136a第1内部导体，136b第1外部导体，136c第1电介质衬底，137第2馈电传送线路，137a第2内部导体，137b第2外部导体，137c第2电介质衬底，138共有外部导体，140微带线，141上段套筒，142上段接头部，143下段套筒，144下段接头部，145套筒馈电部，146第1馈电传送线路，146a第1内部导体，146c第1电介质衬底，147第2馈电传送线路，147a第2内部导体，147c第2电介质衬底，148共有外部导体，150上下共面线，151上段套筒，152上段接头部，153下段套筒，154下段接头部，155套筒馈电部，156第1馈电传送线路，156a第1内部导体，156b第1外部导体，156c第1电介质衬底，157第2馈电传送线路，157a第2内部导体，157b第2外部导体，157c第2电介质衬底，158共有外部导体，160并列共面线，161上段套筒，162上段接头部，163下段套筒，164下段接头部，165套筒馈电部，166第1馈电传送线路，166a第1内部导体，166b第1外部导体，166c第1电介质衬底，167第2馈电传送线路，167a第2内部导体，167b第2外部导体，167c第2电介质衬底，168共有外部导体，170管状套筒元件部，171上段套筒，172上段接头部，173下段套筒，174下段接头部，175电介质板，176传送线路部，180印制套筒元件部，181上段套筒部，182上段接头部，183下段套筒部，184下段接头部，185电介质板，186传送线路部，200直排天线，210第1段套筒元件，211第2段套筒元件，212第3段套筒元件，213第4段套筒元件，213a上段套筒，213b上段接头部，213c下段套筒，213d下段接头部，213e套筒馈电部，214第5段套筒元件，214a上段套筒，214b上段接头部，214c下段套筒，214d下段接头部，215匹配电路，220同轴电缆，220a中心导体，220b绝缘筒体，220c外部导体，221天线馈电部，300直排天线，301直排天线，302直排天线，303直排天线，304直排天线，310第1段套筒元件，311第2段套筒元件，312第3段套筒元件，313第4段套筒元件，314第5段套筒元件，315第1匹配电路，316第1匹配电路，320第1段套筒元件，321第2段套筒元件，322第3段套筒元件，323第4段套筒元件，324第5段套筒元件，324a上段套筒，324b上段接头部，324c下段套筒，324d下段接头部，324e套筒馈电部，325第6段套筒元件，325a上段套筒，325b上段接头部，325c下段套筒，325d下段接头部，326连接端子，330第1段套筒元件，331第2段套筒元件，332第3段套筒元件，333第4段套筒元件，334第5段套筒元件，334a上段套筒，334b上段接头部，334c下段套筒，334d下段接头部，334e套筒馈电部，335第6段套筒元件，335a上段套筒，335b上段接头部，335c下段套筒，335d下段接头部，336连接端子，340第1段套筒元件，341第2段套筒元件，342第3段套筒元件，343第4段套筒元件，344第5段套筒元件，349第10段套筒元件，350第1段套筒元件，351第2段套筒元件，352第3段套筒元件，353第4段套筒元件，354第5段套筒元件，355第6段套筒元件，363第14段套筒元件，364第15段套筒元件，365第16段套筒元件，366第17段套筒元件，367第18段套筒元件，368第19段套筒元件，390第1同轴电缆，390a中心导体，390b绝缘筒体，390c外部导体，391第2同轴电缆，391a中心导体，391b绝缘筒体，391c外部导体，392第1天线馈电部，393第2天线馈电部。

具体实施方式

【0015】

图1表示本发明第1实施例所涉及的直排天线的结构。

图1所示的第1实施例的直排天线1由5段构成各偶极天线套筒元件叠加而构成。也就是，在第1段套筒元件10上叠加第2段套筒元件11，在第2段套筒元件11上叠加第3段套筒元件12，在第3段套筒元件12上叠加第4段套筒元件13，在第4段套筒元件13上叠加第5段套筒元件14。第1段套筒元件10至第5段套筒元件14的大致中央部由2条电缆即第1同轴电缆90和第2同轴电缆91馈电，第1同轴电缆90的下端与第1天线馈电部92连接，经由第1匹配电路15从第1同轴电缆90馈电给第1段套筒元件10，同时第2同轴电缆91的下端与第2天线馈电部93连接，经由第2匹配电路16从第2同轴电缆91馈电给第1段套筒元件10。第1天线馈电部92馈送第1频率f1的频率信号，第2天线馈电部93馈送与第1频率f1不同的第2频率f2的频率信号。

【0016】

如后述，构成第1实施例的直排天线1的各套筒元件10～14由金属制的圆筒状上段套筒和下段套筒相向配置而构成，构成偶极天线的上段套筒和下段套筒的物理长度EL设为约0.22λ～约0.32λ，邻接的套筒元件10～14的馈电部间的间隔PL的物理长度设为不超过约0.8λ的长度。该波长λ在第1频率f1时为波长λ1、在第2频率f2时为波长λ2。而且，在由第1同轴电缆90和第2同轴电缆91馈电的第1段套筒元件10至第5段套筒元件14的各馈电部中，分别由第1频率信号和第2频率信号同相地激励。因此，第1段套筒元件10至第5段套筒元件14中邻接的各段馈电部之间的第1同轴电缆90的电学长度设为约λ1或其整数倍，第2同轴电缆91的电学长度设为约λ2或其整数倍。

【0017】

第1实施例的直排天线1中第5段套筒元件14的详细结构在图2中用剖视图示出。图2所示的第5段套筒元件14中，圆筒状的上段套筒14a的下端面和圆筒状下段套筒14c的上端面相向配置。在上段套筒14a的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头部14b，在下段套筒14c的上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部14d。在下段套筒14c内穿插有在第4段套筒元件13内穿插的第1同轴电缆90和第2同轴电缆91，第1同轴电缆90和第2同轴电缆91穿插在形成于下段接头部14d的大致中央部的穿通孔内，第1同轴电缆90的外部导体90c和第2同轴电缆91的外部导体91c与下段接头部14d电气连接。另外，在下段套筒14c和上段套筒14a的边界部，第1同轴电缆90的外部导体90c和第2同轴电缆91的外部导体91c被去除，露出将中心导体90a、91a保持在外部导体90c、91c的大致中心轴上的绝缘筒体90b、91b。该绝缘筒体90b、91b在超出上述边界部的部位被去除而露出中心导体90a、91a，该中心导体90a、91a穿插在形成于上段接头部14b的大致中央部的穿通孔内。而且，从上段接头部14b的上面引出的中心导体90a、91a分别与上段接头部14b的上面电气连接。通过这样的结构，构成偶极天线的第5段套筒元件14的下段套筒14c和上段套筒14a，被从第1同轴电缆90和第2同轴电缆91传送来的第1频率信号和第2频率信号激励。

【0018】

接着，说明第1实施例的直排天线1中的第1段套筒元件10至第4段套筒元件13的详细结构，但是由于各自构成偶极天线的第1段套筒元件10至第4段套筒元件13的详细结构相同，因此这里在图3中用剖视图示出其内的第4段套筒元件13的详细结构。图3所示的第4段套筒元件13中，圆筒状上段套筒13a的下端面和圆筒状下段套筒13c的上端面相向配置。上段套筒13a的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头部13b，下段套筒13c的上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部13d。在下段套筒13c内穿插从作为邻接下段的第3段套筒元件12内引出的第1同轴电缆90和第2同轴电缆91，第1同轴电缆90和第2同轴电缆91穿插在下段接头部13d的大致中央部形成的穿通孔内，其外部导体90c、91c与下段接头部13d电气连接。从下段套筒13c引出的第1同轴电缆90和第2同轴电缆91穿插在上段套筒13a内，第1同轴电缆90和第2同轴电缆91穿插在上段接头部13b的大致中央部形成的穿通孔内，其外部导体90c、90d与上段接头部13b电气连接。

【0019】

另外，在下段套筒13c和上段套筒13a的边界部中，第1同轴电缆90的外部导体90c和第2同轴电缆91的外部导体91c被去除，露出绝缘筒体90b、91b。由位于该绝缘筒体90b、91b被露出的内部的中心导体90a、91a和相向配置的上段接头部13b、下段接头部13d构成激励槽形式的套筒馈电部13e，凭借该套筒馈电部13e，构成偶极天线的上段套筒13a和下段套筒13c被从第1同轴电缆90和第2同轴电缆91传送来的第1频率信号和第2频率信号激励。第1同轴电缆90和第2同轴电缆91，从上段套筒13a的上端向作为上段的第5段套筒元件14引出。

【0020】

以下是第1实施例的直排天线1中，第1频率f1设为1.00GHz(波长λ1≈300mm)、第2频率f2设为1.45GHz(波长λ2≈206.9mm)时的一例各部分尺寸。各套筒元件10～14上的圆筒状上段套筒和下段套筒的长度EL设为约66mm(EL≈0.22λ1≈0.319λ2)，套筒元件10～14的套筒馈电部之间的间隔PL设为约139.5mm(EL≈0.465λ1≈0.674λ2)。另外，长度EL可用下式表示

EL＝Sh+SL+Pt-Jt             (1)

其中，如图2、图3所示，Sh是上段套筒和下段套筒肩部的长度、SL是上段套筒和下段套筒的长度、Pt是上段套筒和下段套筒的厚度、Jt是上段接头部和下段接头部的厚度。而且，上段套筒和下段套筒的外径设为例如约27mm时，长度SL为约64.5mm、厚度Pt为约0.5mm。另外，上段接头部和下段接头部的外径设为约26mm、厚度Jt设为约9.5mm。这时，上段套筒和下段套筒肩部的长度Sh设为约10.2mm。

【0021】

另外，第1同轴电缆90例如设置成特性阻抗为50Ω、绝缘筒体90b的相对介电常数为约4.62，第2同轴电缆91也例如设置成特性阻抗为50Ω、绝缘筒体91b的相对介电常数为约2.2，它们在第1段套筒元件10至第5段套筒元件14内并行且大致垂直地配置。第1同轴电缆90和第2同轴电缆91的外部导体90c、91c的外径设为约3.6mm，绝缘筒体90b、91b的外径设为约3mm，外部导体90c、91c的肉厚设为约0.3mm。还有，在第1同轴电缆90的中途插入的第1匹配电路15和在第2同轴电缆91的中途插入的第2匹配电路16，各自进行第1频率f1和第2频率f2的阻抗匹配。作为第1匹配电路15和第2匹配电路16的匹配电路，例如可以使用另外准备的用以使去除同轴电缆的外部导体而露出的内部导体短接在外部导体上的短接段(short stub)，或者另外准备的使同轴电缆的内部导体和外部导体的直径比改变或使电介质体的介电常数改变的Q值匹配等。

【0022】

在第1实施例的直排天线1的各段套筒馈电部中，为了使通过第1同轴电缆90和第2同轴电缆91内部的电流振幅成为同相，间隔PL被大致设为所使用波长λ。如果第1同轴电缆90的绝缘筒体90b的相对介电常数设为约4.62，则波长λ1被波长缩短为约46.5％，第1同轴电缆90的物理长度设为约139.5mm时电学长度成为1个λ1的长度。另外，如果第2同轴电缆91的绝缘筒体91b的相对介电常数设为约2.2，则波长λ2被波长缩短为约67.4％，第2同轴电缆91的物理长度设为139.5mm时电学长度成为1个λ2的长度。因此，能够将第1同轴电缆90的套筒馈电部和第2同轴电缆91的套筒馈电部设在同一位置。

第1实施例的直排天线1的辐射模式，在第1频率f1为1.00GHz且取上述尺寸时成为与图55所示的辐射模式相同，在第2频率f2为1.45GHz且取上述尺寸时，成为与所述图58所示的辐射模式相同。因此，第1实施例的直排天线1中，叠加5段由偶极天线构成的套筒元件10～14，其指向性尖锐且取得增益，同时2个频率f1、f2具有水平方向辐射的峰值，且能够使峰值和旁瓣之差成为10dB以上。

【0023】

再有，同轴电缆可使用外径3.6mm以外的电缆，特性阻抗可设为75Ω或该值以外的阻抗。另外，也可取代第1同轴电缆90和第2同轴电缆91而使用半刚性或半柔性、柔性等的电缆，或者可使用具有衬底的微带线或共面线等。并且，上段套筒和下段套筒可使用外径27mm以外的套筒。再有，直排天线1的段数可以设为5段以外的段数。此外，并不限于第1频率f1＝1.00GHz和第2频率f2＝1.45GHz，也可使用其他频率。在上述说明中，将直排天线1作为2个频率的天线，但也可设为3个频率以上的多频率直排天线。在设为多个频率以上的情况下，将其数量对应于频率个数的同轴电缆穿插在多段配置的套筒元件内，将各同轴电缆的相对介电常数设为与频率对应的相对介电常数，分别由各段的套筒馈电部在多个频率上同相地激励各段的套筒元件。

【0024】

接着，参照图4至图6说明将上段套筒和下段套筒的长度EL设为约0.22λ～约0.32λ的理由以及将套筒元件10～14的馈电部之间的间隔PL的物理长度设为不超过约0.8λ的长度的理由。图4是表示2段构成偶极振子套筒元件叠加而构成的理论上的直排天线100的结构的剖视图，图5是表示将上述间隔PL的物理长度改变成1.0λ～0.6λ时从顶点方向起的角度的增益特性，图6是表示将上述EL的长度改变成0.21λ～0.33λ时从顶点方向起的角度的增益特性。

【0025】

图4所示的直排天线100的第1段套筒元件由构成偶极天线的上段套筒101a和下段套筒101b构成，第2段套筒元件由构成偶极天线的上段套筒102a和下段套筒102b构成。第1段的套筒馈电部101c中，第1段的下段套筒101b与其一端连接馈电部103的同轴电缆104的外部导体104c连接，同时上段套筒101a也与同轴电缆104的外部导体104c连接。另外，第2段的套筒馈电部102c中，第2段的下段套筒102b与从第1段延伸的同轴电缆104的外部导体104c连接，同时上段套筒102a与同轴电缆104的中心导体104a连接。馈电部103将频率f(波长λ)的频率信号馈送给同轴电缆104。套筒馈电部101c、102c中，同轴电缆104的外部导体104c被去除，露出绝缘筒体104b而构成激励槽。从而，在套筒馈电部101c、102c中，第1段套筒元件和第2段套筒元件被频率为f的频率信号激励。

【0026】

套筒馈电部101c和套筒馈电部102c的间隔设为PL，各套筒的长度设为用上述(1)式算出的EL。间隔PL改变为1.0λ、0.9λ、0.8λ、0.7λ、0.6λ时从顶点方向起的角度θ上的增益特性如图5所示。其中，图5中角度θ为90°时的增益已标准化为0dB。参照图5，在PL＝1.0λ的设定下，在角度θ为90°时增益成为峰值，角度θ为约112°时增益降为约-22dB，但增益随着角度θ增加而增大，角度θ为约137°时发生增益约-1dB的大旁瓣。另外，在PL＝0.9λ的设定下，角度θ为90°时增益成为峰值，角度θ为约118°时增益降到约-12dB，但之后增益随着角度θ增加而增大，角度θ为约140°时发生增益为约-5dB的稍大旁瓣。还有，在PL＝0.8λ的设定下，角度θ为90°时增益成为峰值，角度θ为约128°时增益降至约-16dB，但之后增益随着角度θ增加而增大，角度θ为约147°时发生增益为约-12dB的小旁瓣。

【0027】

再有，在PL＝0.7λ的条件下，角度θ为90°时增益成为峰值，角度θ为约137°时增益降至约-20dB，但之后增益随着角度θ增加而增大，角度θ为约153°时发生增益约-17dB的极小的旁瓣。再有，在PL＝0.6λ的设定下，角度θ为90°时增益成为峰值，之后增益随着角度θ增加而减少，不发生旁瓣。这里，峰值和旁瓣的增益之差为10dB以上就能进行良好的通信，因此间隔PL的长度为约0.8λ以下成为适当，将间隔设为PL≤0.8λ是合适的。

【0028】

接着，图6表示用上述(1)式算出的各套筒的长度EL改变为0.21λ、0.22λ、0.25λ、0.32λ、0.33λ时从顶点方向起的角度θ上的增益特性。其中，图6中角度θ为90°时的增益被标准化为0dB。这时，第1段套筒元件的上段套筒101a和第2段套筒元件的下段套筒102b之间的间隙固定为0.1λ。参照图6，在EL＝0.21λ的设定下，角度θ为90°时增益成为峰值，角度θ为约121°时增益降至约-19dB，但之后增益随着角度θ的增加而增大，角度θ为约148°时发生增益为约-3dB的大旁瓣。另外，在EL＝0.22λ的设定下，角度θ为90°时增益成为峰值，角度θ为约132°时增益降至约-26dB，但之后增益随着角度θ的增加而增大，角度θ为约153°时发生增益为约-11dB的小旁瓣。

【0029】

还有，在EL＝0.25λ的设定下，角度θ90°时增益成为峰值，角度θ为约150°时增益降至约-29dB，但之后增益随着角度θ而增大，角度θ为约162°时发生增益为约-26dB的极小旁瓣。再有，在EL＝0.32λ的设定下，角度θ为90°时增益成为峰值，随着角度θ的增加增益减少，不发生旁瓣。再有，在EL＝0.33λ的设定下，角度θ为90°时增益成为峰值，角度θ为约120°时增益降至约-5dB，但之后增益随着角度θ增加而增大，角度θ为约138°时发生增益为约-4dB的大旁瓣。这里，峰值和旁瓣的增益之差为10dB以上就能够进行良好的通信，因此EL的长度在0.22λ～0.32λ的范围成为合适，将间隔设为EL＝0.22λ～0.32λ是适合的。满足该EL的频率范围成为这样的频率范围，若低侧的频率设为f，则高侧的频率为约1.45f。

【0030】

接着，参照图7和图8说明图1所示的第1实施例的直排天线1中使第1同轴电缆90和第2同轴电缆91的相对介电常数εr成为不同的理由。

图7(a)表示在由中心导体110a、绝缘筒体110b和外部导体110c构成的同轴电缆110中馈电部103馈送了第1频率f1(波长λ1)的频率信号时的电流分布。如图7(a)所示，载有1个波长部分的第1频率f1的电流的同轴电缆110的长度设为PL11。另外，图7(b)示出，馈电部103对同轴电缆110馈送了第2频率f2(波长λ2)的频率信号时的电流分布。如图7(b)所示，载有1个波长部分的第2频率f2的电流的同轴电缆110的长度设为PL12。由于波长λ1和波长λ2之间的差异，PL11和PL12成为不同的长度。这样一来，在直排天线的各馈电部中，由于需要同相地激励，以2个不同的频率工作时馈电部之间的间隔在2个频率上不能设于相同位置。

【0031】

图8(a)表示在相对介电常数为εrb的同轴电缆120中由馈电部103馈送了第1频率f1(波长λ1)的频率信号时的电流分布。如图8(a)所示，第1频率f1的波长由于相对介电常数εrb的影响而波长缩短，载有1个波长部分的电流的同轴电缆120的长度成为PL12。另外，图8(b)表示相对介电常数εra的同轴电缆110中由馈电部103馈送了第2频率f2(波长λ2)的频率信号时的电流分布。如图8(b)所示，第2频率f2的波长受相对介电常数εra的影响而波长缩短，但载有1个波长部分的电流的同轴电缆110的长度设为与如图8(a)所示的PL12相同。只要相对介电常数εrb和相对介电常数εra的关系满足式(2)即可成为这样。

εrb＝εra(λ1/λ2)²＝εra(f2/f1)²   (2)

【0032】

也就是，通过使传送第1频率f1的同轴电缆120和传送第2频率f2的同轴电缆110的相对介电常数εr的关系满足上述(2)式，即使第1频率f1的波长λ1和第2频率f2的波长λ2不同，同轴电缆120上的第1频率的波长λ1′和同轴电缆110上的第2频率f2的波长λ2′也由于各自的波长缩短率不同而成为相等，。从而，能够使直排天线在2个不同的频率上工作时各段的套筒馈电部中被2个频率的信号同相地激励。这是将在第1实施例的直排天线1中第1同轴电缆90和第2同轴电缆91的相对介电常数εr设为不同的理由。

再有，第1频率f1和第2频率f2用的同轴电缆110的介电常数设为εra时，如图7(a)、(b)所示，同轴电缆110上的第1频率的波长λ1″和同轴电缆110上的第2频率f2的波长λ2′，由于波长缩短率相同而不能成为相等。因此，如图8(c)所示，例如通过将第1频率f1用的同轴电缆110卷成螺线状等物理方式使同轴电缆110的总长PL12缩短，就能使直排天线在2个不同频率上工作时在各段套筒馈电部中用2个频率的信号同相地激励。以下就利用这一原理的第2实施例至第4实施例的直排天线进行说明。

【0033】

图9表示本发明第2实施例所涉及的直排天线2的结构。

图9所示的第2实施例的直排天线2由5段各自构成偶极天线的套筒元件叠加而成。也就是，各自构成偶极天线的第1段套筒元件20、第2段套筒元件21、第3段套筒元件22、第4段套筒元件23、第5段套筒元件24相叠加而构成直排天线2。直排天线2由从第1段套筒元件20下方引入的2条电缆即第1同轴电缆90和第2同轴电缆91馈电，第1同轴电缆90的下端连接第1天线馈电部92，第2同轴电缆91的下端连接第2天线馈电部93。第1天线馈电部92馈送第1频率f1的频率信号，第2天线馈电部93馈送与第1频率f1不同的第2频率f2的频率信号。

【0034】

第2实施例的构成直排天线2的各段的套筒元件20～24如后述由金属制的圆筒状上段套筒和下段套筒相向配置而构成，构成偶极天线上段套筒和下段套筒的物理长度EL设为约0.22λ～约0.32λ，邻接的套筒元件20～24的馈电部之间的间隔PL的物理长度设为不超过约0.8λ的长度。该波长λ在第1频率f1时成为波长λ1，在第2频率f2时成为波长λ2。而且，在由第1同轴电缆90和第2同轴电缆91馈电的第1段套筒元件20至第5段套筒元件24各自的馈电部中，分别被第1频率信号和第2频率信号同相地激励。因此，第1段套筒元件20至第5段套筒元件24中各相邻段的馈电部之间的第1同轴电缆90的电学长度设为约λ1或其整数倍，第2同轴电缆91的电学长度设为约λ2或其整数倍。

【0035】

第2实施例的直排天线2中的第5段套筒元件24的详细结构在图10中用剖视图示出。图10所示的第5段套筒元件24中，圆筒状上段套筒24a的下端面和圆筒状下段套筒24c的上端面相向配置。在上段套筒24a的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头部24b，在下段套筒24c的上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部24d。在形成于下段接头部24d的大致中央的穿通孔中嵌有绝缘性护管26的上端部，在从下段套筒24c内向下方延伸的护管26内，穿插从第4段套筒元件23引出的螺线状卷绕的第1同轴电缆90和直线状的第2同轴电缆91。第1同轴电缆90的外部导体90c和第2同轴电缆91的外部导体91c与下段接头部24d电气连接，在下段套筒24c和上段套筒24a的边界部中，第1同轴电缆90的外部导体90c和第2同轴电缆91的外部导体91c被去除而露出绝缘筒体90b、91b。该绝缘筒体90b、91b在超出上述边界部的部位被去除而露出中心导体90a、91a，该中心导体90a、91a穿插在形成于上段接头部24b的大致中央部的穿通孔内。而且，从上段接头部24b的上面引出的中心导体90a、91a分别与上段接头部24b的上面电气连接。通过这样的结构，构成偶极天线的第5段套筒元件24的下段套筒24c和上段套筒24a，被从第1同轴电缆90和第2同轴电缆91传送来的第1频率信号和第2频率信号激励。

【0036】

接着，说明第2实施例的直排天线2中第2段套筒元件21至第4段套筒元件23的详细结构，但是各自构成偶极天线的第2段套筒元件21至第4段套筒元件23的详细结构相同，因此这里将其中的第4段套筒元件23的详细结构在图11用剖视图示出。图11所示的第4段套筒元件23中，圆筒状上段套筒23a的下端面和圆筒状下段套筒23c的上端面相向配置。在上段套筒23a的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头部23b，在下段套筒23c的上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部23d。在形成于下段接头部23d的大致中央的穿通孔中，嵌有绝缘性护管26的上端部，在从下段套筒23c内向下方延伸的护管26内，穿插从第3段套筒元件22引出的螺线状卷绕的第1同轴电缆90和直线状的第2同轴电缆91。第1同轴电缆90的外部导体90c和第2同轴电缆91的外部导体91c与下段接头部23d电气连接。

【0037】

在形成于上段接头部23b的大致中央部的穿通孔内，嵌插有其上部配置在下段套筒23c内的护管26的下端，从下段套筒23c引出的第1同轴电缆90和第2同轴电缆91的外部导体90c、91c与上段接头部23b电气连接。另外，在下段套筒23c和上段套筒23a的边界部中，第1同轴电缆90的外部导体90c和第2同轴电缆91的外部导体91c被去除而露出绝缘筒体90b、91b。由位于该绝缘筒体90b、91b被露出的内部的中心导体90a、91a和相向配置的上段接头部23b、下段接头部23d构成激励槽形式的套筒馈电部23e，凭借该套筒馈电部23e，构成偶极天线的上段套筒23a和下段套筒23c被从第1同轴电缆90和第2同轴电缆91传送来的第1频率信号和第2频率信号激励。而且，螺线状卷绕的第1同轴电缆90和直线状的第2同轴电缆91穿插在护管26内，并引向作为上段的第5段套筒元件24。

【0038】

接着，第2实施例的直排天线2的第1段套筒元件20的详细结构在图12中用剖视图示出。图12所示的第1段套筒元件20中，圆筒状上段套筒20a的下端面和做成大外径的圆筒状下段套筒20c的上端面相向配置。在上段套筒20a的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头部20b，在下段套筒20c的上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部20d。在形成于下段接头部20d的大致中央的穿通孔中，嵌插有绝缘性的做成大外径的护管25的上端部，在从下段套筒20c内向下方延伸的护管25中，内置有第1匹配电路27和第2匹配电路28。经由第1同轴电缆90从第1天线馈电部92馈送第1频率信号到第1匹配电路27，经由第2同轴电缆91从第2天线馈电部93馈送第2频率信号到第2匹配电路28。而且，从第1匹配电路27引出的第1同轴电缆90的外部导体90c和从第2匹配电路28引出的第2同轴电缆91的外部导体91c与下段接头部20d电气连接。

【0039】

在形成于上段接头部20b的大致中央部的穿通孔内，嵌插有其上部配置在第2段套筒元件的下段套筒内的护管26的下端，其中穿插从下段套筒20c引出的第1同轴电缆90和第2同轴电缆91，其外部导体90c、90d与上段接头部20b电气连接。另外，在下段套筒20c和上段套筒20a的边界部中，第1同轴电缆90的外部导体90c和第2同轴电缆91的外部导体91c被去除而露出绝缘筒体90b、91b。由位于该绝缘筒体90b、91b被露出的内部的中心导体90a、91a和相向配置的上段接头部20b、下段接头部20d构成激励槽形式的套筒馈电部20e，凭借该套筒馈电部20e，构成偶极天线的上段套筒20a和下段套筒20c被从第1同轴电缆90和第2同轴电缆91传送来的第1频率信号和第2频率信号激励。而且，护管26内穿插螺线状卷绕的第1同轴电缆90和直线状的第2同轴电缆91，并被引向作为上段的第2段套筒元件21。

【0040】

以下说明第2实施例的直排天线2中，第1频率f1设为1.00GHz(波长λ1≈300mm)、第2频率f2设为1.45GHz(波长λ2≈206.9mm)时的一例各部分尺寸。各套筒元件20～24的圆筒状上段套筒和下段套筒的上述(1)式所示的长度EL设为约66mm(EL≈0.22λ1≈0.319λ2)，套筒元件20～24的套筒馈电部之间的间隔PL设为约139.5mm(EL≈0.465λ1≈0.674λ2)。另外，除下段套筒20c以外，上段套筒和下段套筒的外径例如设为约27mm，这时，长度SL设为约66.25mm，厚度Pt设为约0.5mm。另外，上段接头部和下段接头部的外径设为约26mm、厚度Jt设为约9.5mm。这时，上段套筒和下段套筒肩部的长度Sh设为约8.75mm。

【0041】

另外，第1同轴电缆90设置成例如特性阻抗为50Ω、绝缘筒体90b的相对介电常数εr为约2.2，第2同轴电缆91设置成例如特性阻抗为50Ω、绝缘筒体91b的相对介电常数εr为约2.2，在第1段套筒元件10至第5段套筒元件14内，第1同轴电缆90被螺线状卷绕，而第2同轴电缆91则直线状配置。在这种情况下，第1同轴电缆90传送的第1频率信号的波长λ1被波长缩短为约67.4％、第1同轴电缆90的物理长度设为约202.2mm时其电学长度成为1个λ1的长度，第2同轴电缆91传送的第2频率信号的波长λ2也被波长缩短为约67.4％，第2同轴电缆91的物理长度设为139.5mm时其电学长度成为1个λ2的长度。而且，为了使间隔PL成为139.5mm，第1同轴电缆90在护管26内螺线状卷绕，因此能够使第1同轴电缆90的套筒馈电部和第2同轴电缆91的套筒馈电部设在同一位置。

第2实施例的直排天线2的辐射模式，在第1频率f1设为1.00GHz且设为上述尺寸时，成为与图55所示的辐射模式相同，第2频率f2设为1.45GHz且设为上述尺寸时，成为与图58所示的辐射模式相同。因此，在第1实施例的直排天线1中，将5段偶极天线构成的套筒元件20～24叠加，使指向性尖锐且取得增益，同时在2个频率f1、f2上具有水平方向辐射的峰值，且峰值和旁瓣之差可在10dB以上。

【0042】

接着，用图13表示本发明第3实施例所涉及的直排天线3的结构。

图13所示的第3实施例的直排天线3，通过在第2实施例的直排天线2的上端追加第1频率信号用的第6段套筒元件而构成。也就是，由各自构成偶极天线的第1段套筒元件30、第2段套筒元件31、第3段套筒元件32、第4段套筒元件33、第5段套筒元件34、第6段套筒元件35叠加而构成共6段结构的直排天线3。直排天线3由从第1段套筒元件30下方引入的2条电缆即第1同轴电缆90和第2同轴电缆91馈电，第1同轴电缆90的下端连接第1天线馈电部92，第2同轴电缆91的下端连接第2天线馈电部93。第1天线馈电部92馈送第1频率f1的频率信号，第2天线馈电部93馈送与第1频率f1不同的第2频率f2的频率信号。

【0043】

如后述，构成第3实施例的直排天线3的各段的套筒元件30～35由圆筒状上段套筒和下段套筒相向配置而构成。构成偶极天线的上段套筒和下段套筒的物理长度EL、EL′设为约0.22λ～约0.32λ，邻接的套筒元件30～35的馈电部之间的间隔PL、PL′的物理长度设为不超过约0.8λ的长度。

该波长λ在第1频率f1时为波长λ1，在第2频率f2时为波长λ2。而且，在从第1同轴电缆90和第2同轴电缆91馈电的第1段套筒元件30至第5段套筒元件34的各馈电部和从第1同轴电缆90馈电的第6段套筒元件35中，分别被第1频率信号、第2频率信号同相地激励。因此，第1段套筒元件30至第6段套筒元件35中邻接的各段的馈电部之间的第1同轴电缆90的电学长度设为约λ1或其整数倍，若具有第2同轴电缆91，则其电学长度设为约λ2或其整数倍。

【0044】

第3实施例的直排天线3上的第6段套筒元件35设为第1频率信号用的套筒元件，第1段套筒元件30至第4段自套筒元件33的结构设为与第2实施例的直排天线2上的第1段套筒元件20至第4段套筒元件23同样的结构，因此其说明从略。

这里，将第3实施例的直排天线3上的第6段套筒元件35的详细结构在图14中用剖视图示出。图14所示的第6段套筒元件35中，圆筒状上段套筒35a的下端面和圆筒状下段套筒35c的上端面相向配置。在上段套筒35a的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头部35b，在下段套筒35c的上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部35d。在形成于下段接头部35d的大致中央的穿通孔中，穿插从第5段套筒元件34引出的直线状的第1同轴电缆90。第1同轴电缆90的外部导体90c与下段接头部35d电气连接，在下段套筒35c和上段套筒35a的边界部中，第1同轴电缆90的外部导体90c被去除而露出绝缘筒体90b。该绝缘筒体90b在超出上述边界部的部位被去除而露出中心导体90a，该中心导体90a穿插在形成于上段接头部35b的大致中央部的穿通孔内。而且，从上段接头部35b的上面引出的中心导体90a与上段接头部35b的上面电气连接。凭借这样的结构，构成偶极天线的第6段套筒元件35的下段套筒35c和上段套筒35a被从第1同轴电缆90传送来的第1频率信号激励。

【0045】

接着，第3实施例的直排天线3、第5段套筒元件34的详细结构在图15中用剖视图示出。图15所示的第5段套筒元件34中，圆筒状上段套筒34a的下端面和圆筒状下段套筒34c的上端面相向配置。在上段套筒34a的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头部34b，在下段套筒34c的上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部34d。在下段套筒34c内引入从第4段套筒元件33引出的螺线状卷绕的第1同轴电缆90和直线状的第2同轴电缆91，并穿插在形成于下段接头部34d的大致中央的穿通孔中。而且，第1同轴电缆90的外部导体90c和第2同轴电缆91的外部导体91c与下段接头部34d电气连接。

【0046】

另外，在形成于上段接头部34b的大致中央部的穿通孔内穿插有从下段套筒34c引出的第1同轴电缆90，外部导体90c与上段接头部34b电气连接。另外，在下段套筒34c和上段套筒34a的边界部中，第1同轴电缆90的外部导体90c和第2同轴电缆91的外部导体91c被去除而露出绝缘筒体90b、91b。第2同轴电缆91的绝缘筒体91b若超越上述边界部就被去除，露出的中心导体91a穿插在形成于上段接头部34b的穿通孔内，并与上段接头部34b的上面电气连接。从而，构成偶极天线的第5段套筒元件34的下段套筒34c和上段套筒34a，被从第2同轴电缆91传送来的第2频率信号激励。还有，由位于绝缘筒体90b被露出的内部的中心导体90a和相向配置的上段接头部34b、下段接头部34d构成激励槽形式的套筒馈电部34e，凭借该套筒馈电部34e，构成偶极天线的上段套筒34a和下段套筒34c被从第1同轴电缆90传送来的第1频率信号激励。而且，在上段套筒34a内只穿插有设置成直线状的第1同轴电缆90，并引向作为上段的第6段套筒元件35。

【0047】

以下说明第3实施例的直排天线3中，第1频率f1设为1.00GHz(波长λ1≈300mm)、第2频率f2设为1.45GHz(波长λ2≈206.9mm)时的一例各部分尺寸，但除了第1频率信号用的第6段套筒元件35，第1段套筒元件30至第5段套筒元件34等各部分的尺寸与第2实施例的直排天线2上的套筒元件20～24的尺寸相同，因此省略。

第1频率信号用的第6段套筒元件35中的圆筒状上段套筒35a和下段套筒35c的(1)式表示的长度EL′设为约75mm(EL′＝0.25λ1)，与第5段套筒元件34的套筒馈电部34e之间的馈电部之间的间隔PL′设为约202.2mm(EL≈0.674λ1)。另外，第6段套筒元件35的上段套筒35a和下段套筒35c的外径设为例如约27mm，这时，长度SL′设为约71.35mm，厚度Pt设为约0.5mm。另外，上段套筒35a和下段套筒35c肩部的长度Sh′设为约12.65mm，上段接头部35b和下段接头部35d的外径设为约26mm，厚度Jt设为约9.5mm。

【0048】

再有，第1同轴电缆90和第2同轴电缆91设置成：例如特性阻抗为50Ω、绝缘筒体90b、91b的相对介电常数εr为约2.2。而且，第6段套筒元件35是为了增加第1频率f1上的增益而追加的，因此，第3实施例的直排天线3的第1频率f1上的增益比第2实施例的直排天线2增大。这时，第2频率f2上的增益相同。另外，各段的第1同轴电缆90和第2同轴电缆91由半刚性电缆等具有硬外部导体的同轴电缆构成，省去了保护各段的第1同轴电缆90和第2同轴电缆91的护管，但是也可设置护管。

【0049】

接着，将本发明第4实施例所涉及的直排天线4的结构用图16示出。

图16所示的第4实施例的直排天线4设置成在第3实施例的直排天线3的下端又追加套筒元件的结构。也就是，成为由构成各偶极天线追加的第1频率信号用的第1段套筒元件40、第2段套筒元件41、第3段套筒元件42、第4段套筒元件43、第5段套筒元件44、第6段套筒元件45、第7段套筒元件46等7段叠加而构成的直排天线4。直排天线4由从第1段套筒元件40下方引入的2条电缆即第1同轴电缆90和第2同轴电缆91馈电，第1同轴电缆90的下端连接第1天线馈电部92，第2同轴电缆91的下端连接第2天线馈电部93。第1天线馈电部92馈送第1频率f1的频率信号，第2天线馈电部93馈送与第1频率f1不同的第2频率f2的频率信号。

【0050】

如后述，构成第4实施例的直排天线4的各段的套筒元件40～46由圆筒状上段套筒和下段套筒相向配置而构成，构成偶极天线的上段套筒和下段套筒的物理长度EL、EL′设为约0.22λ～约0.32λ，邻接的套筒元件40～46的馈电部之间的间隔PL、PL′的物理长度设为不超过约0.8λ的长度。该波长λ在第1频率f1成为波长λ1，在第2频率f2时为波长λ2。而且，在从第1同轴电缆90和第2同轴电缆91馈电的第2段套筒元件41至第6段套筒元件45的各馈电部和从第1同轴电缆90馈电的第1段套筒元件40和第7段套筒元件46的馈电部中，分别由第1频率信号、第2频率信号同相地激励。因此，第1段套筒元件40至第7段套筒元件46上的各相邻段的馈电部之间的第1同轴电缆90的电学长度设为约λ1或其整数倍，在第2同轴电缆91馈电时其电学长度设为约λ2或其整数倍。

【0051】

第4实施例的直排天线4上的第7段套筒元件46设为第1频率信号用的套筒元件，第7段套筒元件46至第3段套筒元件42的结构设置成与第3实施例的直排天线3上的第6段套筒元件35至第2段套筒元件31相同的结构，因此其说明从略。

这里，将第4实施例的直排天线4上的第2段套筒元件41的详细结构在图17中用剖视图示出。图17所示的第2段套筒元件41中，圆筒状上段套筒41a的下端面和圆筒状下段套筒41c的上端面相向配置。上段套筒41a的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头部41b，下段套筒41c的上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部41d。下段套筒41c中内置第2匹配电路48，同时在形成于下段接头部41d的大致中央的穿通孔中穿插有从第1段套筒元件40引出的直线状的第1同轴电缆90。第2频率信号经由第2同轴电缆91从第2天线馈电部93馈送给第2匹配电路48。从第2匹配电路48引出的第2同轴电缆91的外部导体91c和第1同轴电缆90的外部导体90c与下段接头部41d电气连接。

【0052】

形成于上段接头部41b的大致中央部的穿通孔内穿插有从下段套筒41c引出的第1同轴电缆90和第2同轴电缆91，其外部导体90c、90d与上段接头部41b电气连接。另外，在下段套筒41c和上段套筒41a的边界部中第1同轴电缆90和第2同轴电缆91的外部导体90c、91c被去除而露出绝缘筒体90b、91b。由位于该绝缘筒体90b、91b被露出的内部的中心导体90a、91a和相向配置的上段接头部41b、下段接头部41d构成激励槽形式的套筒馈电部41e，凭借该套筒馈电部41e，构成偶极天线的上段套筒41a和下段套筒41c被从第1同轴电缆90和第2同轴电缆91传送来的第1频率信号和第2频率信号激励。而且，上段套筒41a内穿插有螺线状卷绕的第1同轴电缆90和直线状的第2同轴电缆91，并引向作为上段的第3段套筒元件42。

【0053】

接着，将第4实施例的直排天线4上的第1段套筒元件40的详细结构在图18中用剖视图示出。图18所示的第1段套筒元件40中，圆筒状上段套筒40a的下端面和圆筒状下段套筒40c的上端面相向配置。上段套筒40a的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头部40b，下段套筒40c的上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部40d。下段套筒40c中内置第1匹配电路47，同时，形成于下段接头部40d的大致中央的穿通孔中穿插有从第2天线馈电部93馈送第2频率信号的直线状的第2同轴电缆91。第1频率信号经由第1同轴电缆90从第1天线馈电部92传送给第1匹配电路47。从第1匹配电路47引出的第1同轴电缆90的外部导体90c和第2同轴电缆91的外部导体91c与下段接头部40d电气连接。

【0054】

形成于上段接头部40b的大致中央部的穿通孔内穿插有从下段套筒40c引出的第1同轴电缆90和第2同轴电缆91，其外部导体90c、90d与上段接头部40b电气连接。另外，在下段套筒40c和上段套筒40a的边界部中，第1同轴电缆90的外部导体90c被去除而露出绝缘筒体90b。由位于该绝缘筒体90b被露出的内部的中心导体90a和相向配置的上段接头部40b、下段接头部40d构成激励槽形式的套筒馈电部40e，凭借该套筒馈电部40e，构成偶极天线的上段套筒40a和下段套筒40c被从第1同轴电缆90传送来的第1频率信号激励。而且，上段套筒40a内穿插直线状的第1同轴电缆90和第2同轴电缆91，并被引向作为上段的第2段套筒元件41。

【0055】

以下示出第4实施例的直排天线4中，第1频率f1设为1.00GHz(波长λ1≈300mm)、第2频率f2设为1.45GHz(波长λ2≈206.9mm)时的一例各部分尺寸。

第1频率信号用的第7段套筒元件46和第1段套筒元件40上的上段套筒和下段套筒的上述(1)式示出的长度EL′设为约75mm(EL′＝0.25λ1)，与邻接的套筒元件的套筒馈电部之间的馈电部之间的间隔PL′设为约202.2mm(EL≈0.674λ1)。另外，第2段套筒元件41至第6段套筒元件45的上段套筒和下段套筒的上述(1)式示出的长度EL设为约66mm(EL≈0.22λ1≈0.319λ2)，邻接的套筒元件的套筒馈电部之间的馈电部之间的间隔PL设为约139.5mm(EL≈0.465λ1≈0.674λ2)。

【0056】

再有，第1同轴电缆90和第2同轴电缆91设置成例如特性阻抗为50Ω、绝缘筒体90b、91b的相对介电常数εr为约2.2。而且，第1段套筒元件40和第7段套筒元件46是为了增加第1频率f1上的增益而追加的，第4实施例的直排天线4的第1频率f1上的增益大于第3实施例的直排天线3。这时，第2频率f2上的增益相同。另外，各段的第1同轴电缆90和第2同轴电缆91由具有半刚性电缆等硬外部导体的同轴电缆构成，省去了各段的保护第1同轴电缆90和第2同轴电缆91的护管，但也可设置护管。

【0057】

接着，用图19表示本发明第5实施例所涉及的直排天线5的结构。

图19所示的第5实施例的直排天线5具有5段第1频率信号用的套筒元件，合计由15段套筒元件叠加而构成。也就是，直排天线5由各自构成偶极天线的第1频率信号用的第1段套筒元件50和第2段套筒元件51、第3段套筒元件52、第4段套筒元件53、第5段套筒元件54、.....、第10段套筒元件59、第11段套筒元件60、第12段套筒元件61、第1频率信号用的第13段套筒元件62、第14段套筒元件63和第15段套筒元件64等15段叠加构成。直排天线5由从第1段套筒元件50下方引入的2条电缆即第1同轴电缆90和第2同轴电缆91馈电，第1同轴电缆90的下端连接第1天线馈电部92，第2同轴电缆91的下端连接第2天线馈电部93。第1天线馈电部92馈送第1频率f1的频率信号，第2天线馈电部93馈送与第1频率f1不同的第2频率f2的频率信号。

【0058】

构成第5实施例的直排天线5的各段的套筒元件50～64由圆筒状上段套筒和下段套筒相向配置而构成，构成偶极天线的上段套筒和下段套筒的物理长度EL、EL′设为约0.22λ～约0.32λ，邻接的套筒元件40～46的馈电部之间的间隔PL、PL′的物理长度设为不超过约0.8λ的长度。该波长λ在第1频率f1时为波长λ1，在第2频率f2时为波长λ2。而且，在由第1同轴电缆90和第2同轴电缆91馈电的第3段套筒元件52至第12段套筒元件61的各馈电部和由第1同轴电缆90馈电的第1段套筒元件50、第2段套筒元件51和第13段套筒元件62至第15段套筒元件64的馈电部中，分别被第1频率信号、第2频率信号同相地激励。因此，第1段套筒元件50至第15段套筒元件64中各相邻段的馈电部之间的第1同轴电缆90的电学长度，设为约λ1或其整数倍，在由第2同轴电缆91馈电时其电学长度设为约λ2或其整数倍。

【0059】

在第5实施例的直排天线5中，第1段套筒元件50的结构与图18所示的第1段套筒元件40的结构相同，第3段套筒元件52的结构与图17所示的第2段套筒元件41的结构相同，第4段套筒元件53至第11段套筒元件60的结构与图11所示的第4段套筒元件23的结构相同，第12段套筒元件61的结构与图15所示的第5段套筒元件34的结构相同，第13段套筒元件62和第14段套筒元件63的结构与图54所示的第4段套筒元件213的结构相同，第15段套筒元件64的结构与图14所示的第6段套筒元件35的结构相同。

【0060】

以下说明第5实施例的直排天线5中，第1频率f1设为1.00GHz(波长λ1≈300mm)、第2频率f2设为1.45GHz(波长λ2≈206.9mm)时的一例各部分尺寸。

第1频率信号用的第1段套筒元件50、第2段套筒元件51和第13段套筒元件62至第15段套筒元件64的上段套筒和下段套筒的上述(1)式所示的长度EL′设为约75mm(EL′＝0.25λ1)，与邻接的套筒元件的套筒馈电部之间的馈电部间间隔PL′设为约202.2mm(EL≈0.674λ1)。另外，第3段套筒元件52至第12段套筒元件61中的上段套筒和下段套筒的上述(1)式所示的长度EL设为约66mm(EL≈0.22λ1≈0.319λ2)，与邻接的套筒元件的套筒馈电部之间的馈电部间间隔PL设为约139.5mm(EL≈0.465λ1≈0.674λ2)。再有，第1同轴电缆90和第2同轴电缆91例如设置成特性阻抗为50Ω、绝缘筒体90b、91b的相对介电常数εr为约2.2。

【0061】

第5实施例的直排天线5中，在第1频率f1设为1.00GHz且设为上述尺寸时，第1频率信号的垂直面内(Z-X面内)的辐射模式如图20所示。参照图20，在θ为约90°和约270°的水平方向有辐射的峰值发生，其辐射束的3dB半值角尖锐，成为约7°。另外，峰值和旁瓣之差也成为10dB以上。而且，在第2频率f2设为1.45GHz且设为上述尺寸时，第2频率信号的垂直面内(Z-X面内)的辐射模式如图21所示。参照图21，在θ为约90°和约270°的水平方向有辐射的峰值发生，其辐射束的3dB半值角尖锐，成为约7°。另外，峰值和旁瓣之差也成为10dB以上。如此，用第5实施例的直排天线5能够得到在第1频率f1和第2频率f2上适合通信的良好辐射模式。

再有，在第5实施例的直排天线5中，各段的第1同轴电缆90和第2同轴电缆91用具有半刚性电缆等硬外部导体的同轴电缆构成，保护各段的第1同轴电缆90和第2同轴电缆91的护管被省去，但是也可设置护管。

【0062】

接着，用图22说明本发明第6实施例所涉及的直排天线300的结构。图22所示的第6实施例的直排天线300由5段各自构成偶极天线的套筒元件叠加而成。也就是，直排天线300由各自构成偶极天线的第1段套筒元件310、第2段套筒元件311、第3段套筒元件312、第4段套筒元件313、第5段套筒元件314叠加而构成。直排天线300由从第1段套筒元件310下方引入的2条电缆即第1同轴电缆390和第2同轴电缆391馈电，第1同轴电缆390的下端与第1天线馈电部392连接，第2同轴电缆391的下端与第2天线馈电部393连接。第1天线馈电部392馈送第1频率f1的频率信号，第2天线馈电部393馈送与第1频率f1不同的第2频率f2的频率信号。

【0063】

构成第6实施例的直排天线300的各段的套筒元件310～314中，金属制的圆筒状上段套筒和下段套筒相向而构成套筒馈电部，构成偶极天线的上段套筒和下段套筒的物理长度EL设为约0.22λ～约0.32λ，邻接的套筒元件310～314的套筒馈电部之间的间隔PL的物理长度设为不超过约0.8λ的长度。该波长λ在第1频率f1时为波长λ1，在第2频率f2时为波长λ2。而且，在从第1同轴电缆390和第2同轴电缆391馈电的第1段套筒元件310至第5段套筒元件314的各馈电部中，第1频率信号和第2频率信号分别以同相被激励。因此，第1段套筒元件310至第5段套筒元件314中的各相邻段的馈电部之间的第1同轴电缆390的电学长度设为约λ1或其整数倍，第2同轴电缆391的电学长度设为约λ2或其整数倍。第6实施例的直排天线300中，使套筒馈电部的高度Fg变化，高度Fg在约1mm～约5mm之间变化。

【0064】

在第6实施例的直排天线300中，第5段套筒元件314的结构与图2所示的第5段套筒元件14的结构相同，第1段套筒元件310至第4段套筒元件313的结构与图3所示的第4段套筒元件13的结构相同。第6实施例的直排天线300的特征在于，设置成使在第1段套筒元件310至第5段套筒元件314的下段套筒和上段套筒的边界部形成的套筒馈电部的高度Fg1、Fg2、Fg3、Fg4、Fg5变化的结构。以下说明第6实施例的直排天线300中，第1频率f1设为1.00GHz(波长λ1≈300mm)、第2频率f2设为1.45GHz(波长λ2≈206.9mm)时的一例各部分尺寸。

第6实施例的直排天线300的第1段套筒元件310至第5段套筒元件314的上段套筒和下段套筒的上述(1)式所示的长度EL设为约66mm(EL≈0.22λ1≈0.319λ2)，与邻接的套筒元件的套筒馈电部之间的馈电部间间隔PL设为约139.5mm(EL≈0.465λ1≈0.674λ2)。另外，第1段套筒元件310的套筒馈电部的高度Fg1设为约1mm，第2段套筒元件311的套筒馈电部的高度Fg2设为约2mm，第3段套筒元件312的套筒馈电部的高度Fg3设为约3mm，第4段套筒元件313的套筒馈电部的高度Fg4设为约4mm，第5段套筒元件314的套筒馈电部的高度Fg5设为约5mm。

【0065】

再有，第1同轴电缆390例如设置成特性阻抗为50Ω、绝缘筒体的相对介电常数εr为约4.62，第2同轴电缆391例如设置成特性阻抗为50Ω、绝缘筒体的相对介电常数εr为约2.2，在第1段套筒元件310至第5段套筒元件314内并行且大致垂直地配置。第1同轴电缆390和第2同轴电缆391的外径设为约3.6mm。还有，在第1同轴电缆390的中途插入的第1匹配电路315和在第2同轴电缆391的中途插入的第2匹配电路316分别进行第1频率f1和第2频率f2的阻抗匹配。作为第1匹配电路315和第2匹配电路316的匹配电路，例如，可以使用另外准备的用以使去除了同轴电缆的外部导体而露出的内部导体与外部导体短接的短接段，或使用另外准备的使同轴电缆的内部导体和外部导体的直径比变化或使电介质体的介电常数变化的Q值匹配等。

【0066】

第6实施例的直排天线300中，第1频率f1和第2频率f2设为上述频率并采用上述尺寸，改变套筒馈电部的高度Fg1～Fg5时的阻抗特性如图23所示。参照图23，套筒馈电部的高度Fg1～Fg5全部设为约1mm，其电阻分量为约5Ω，电抗分量为约-4Ω。另外，若套筒馈电部的高度Fg1设为约1mm，Fg2设为约2mm，Fg3、Fg4、Fg5设为约3mm，则电阻分量进一步增大为约8Ω，电抗分量进一步增大为约-7Ω，设套筒馈电部的高度Fg1为约1mm、Fg2为约2mm、Fg3为约3mm、Fg4为约4mm、Fg5为约5mm，电阻分量进一步增大为约12Ω，电抗分量进一步增大为约-9Ω。而且，若套筒馈电部的高度Fg1、Fg2、Fg3设为约3mm，Fg4设为约4mm，Fg5设为约5mm，则电阻分量进一步增大至约16Ω，电抗分量进一步增大至约-10Ω，若套筒馈电部的高度Fg1～Fg5全部设为约5mm，则电阻分量进一步增大至约20Ω，电抗分量进一步增大至约-9Ω。如此，随着套筒馈电部的高度Fg增大阻抗也逐渐变大，因此，通过调整套筒馈电部的高度Fg，可进行直排天线300的天线阻抗调整。

【0067】

接着，用图24表示第6实施例的直排天线300中，第1频率f1和第2频率f2设为上述频率且采用上述尺寸，并使套筒馈电部的高度Fg1～Fg5变化时从顶点方向起的角度θ上的增益特性。图24中角度θ为90°(水平方向)时的增益已标准化为0dB。

参照图24，套筒馈电部的高度Fg1～Fg5全部设为约1mm时，在角度θ为约118°的方向发生最大旁瓣，其增益成为约-12dB。在套筒馈电部的高度Fg1为约1mm，Fg2为约2mm，Fg3、Fg4、Fg5为约3mm时，也是在角度θ为约118°的方向上发生最大旁瓣，其增益成为约-12dB。在套筒馈电部的高度Fg1为约1mm，Fg2为约2mm，Fg3为约3mm，Fg4为约4mm，Fg5为约5mm时，在角度θ为约117°的方向上发生最大旁瓣，其增益成为约-11dB。在套筒馈电部的高度Fg1、Fg2、Fg3设为约3mm，Fg4设为约4mm，Fg5设为约5mm时，在角度θ成为约113°的方向上发生最大旁瓣，其增益成为约-11dB。在套筒馈电部的高度Fg1～Fg5全部为约5mm时，在角度θ为约111°的方向上发生最大旁瓣，其增益成为约-11dB。如此，参照图24可知，随着增加套筒馈电部的高度Fg，主辐射束变得尖锐一些，即使将高度Fg设为1～5mm中的任一高度，旁瓣的电平也可在-10dB以下，可得到良好的增益特性。

【0068】

接着，用图25表示第6实施例的直排天线300在第1频率f1和第2频率f2为上述频率且设为上述尺寸时，使套筒馈电部的高度Fg1～Fg5变化时的旁瓣电平特性。其中，图示的旁瓣电平已为最大旁瓣电平。

参照图25，在套筒馈电部的高度Fg1～Fg5全部设为约1mm发生的最大旁瓣电平成为约-12dB。在套筒馈电部的高度Fg1设为约1mm，Fg2设为约2mm，Fg3、Fg4、Fg5设为约3mm时发生的最大旁瓣电平也成为约-12dB。在套筒馈电部的高度Fg1设为约1mm，Fg2设为约2mm，Fg3设为约3mm，Fg4设为约4mm，Fg5设为约5mm时发生的最大旁瓣电平成为约-11dB。在套筒馈电部的高度Fg1，Fg2，Fg3设为约3mm、Fg4设为约4mm、Fg5设为约5mm时发生的最大旁瓣电平成为约-11dB。在套筒馈电部的高度Fg1～Fg5全部设为约5mm时发生的最大旁瓣电平成为约-11dB。如此，参照图25可知，一经将套筒馈电部的高度Fg设高，旁瓣电平就会有些上升，但将高度Fg设为1～5mm中的任一高度，都能得到-10dB以下的旁瓣电平，取得良好的旁瓣电平特性。

【0069】

接着，用图26表示本发明第7实施例所涉及的直排天线301的结构。

图26所示的第7实施例的直排天线301由6段各自构成偶极天线的套筒元件叠加而成。其中，第6段套筒元件设置成用于第1频率信号。也就是，由各自构成偶极天线的第1段套筒元件320、第2段套筒元件321、第3段套筒元件322、第4段套筒元件323、第5段套筒元件324叠加，还追加了第1频率信号用的第6段套筒元件325。直排天线301由从第1段套筒元件320下方引入的2条电缆即第1同轴电缆390和第2同轴电缆391馈电，第1同轴电缆390的下端与第1天线馈电部392连接，第2同轴电缆391的下端与第2天线馈电部393连接。第1天线馈电部392馈送第1频率f1的频率信号，第2天线馈电部393馈送与第1频率f1不同的第2频率f2的频率信号。

【0070】

构成第7实施例的直排天线301的各段的套筒元件320～325中，金属制的圆筒状上段套筒和下段套筒相向配置并构成套筒馈电部。构成偶极天线的上段套筒和下段套筒的物理长度EL设为约0.22λ～约0.32λ，邻接的套筒元件320～325的套筒馈电部之间的间隔PL的物理长度设为不超过约0.8λ的长度。该波长λ在第1频率f1时为波长λ1，在第2频率f2时为波长λ2。而且，在由第1同轴电缆390和第2同轴电缆391馈电的第1段套筒元件320至第5段套筒元件324各自的馈电部和仅由第1同轴电缆390馈电的第6段套筒元件325中，分别由第1频率信号f1、第2频率信号f2同相地激励。为此，第1段套筒元件320至第6段套筒元件325的各相邻段的馈电部之间的第1同轴电缆390的电学长度设为约λ1或其整数倍，具有第2同轴电缆391的段上其电学长度设为约λ2或其整数倍。另外，在第7实施例的直排天线301中，使套筒馈电部的高度Fg变化，Fg在约1mm～约5mm之间变化。

【0071】

第7实施例的直排天线301上的第6段套筒元件325的详细结构在图27中用剖视图示出。图27所示的第6段套筒元件325中，圆筒状上段套筒325a的下端面和圆筒状下段套筒325c的上端面以Fg6的间隔相向配置。上段套筒325a的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头部325b，下段套筒325c的上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部325d。形成于下段接头部325d的大致中央的穿通孔中，穿插从第5段套筒元件324引出的螺线状的第1同轴电缆390。第1同轴电缆390的外部导体390c的前端与下段接头部325d电气连接，在下段套筒325c和上段套筒325a的边界部中第1同轴电缆390的外部导体390c被去除而露出绝缘筒体390b。该绝缘筒体390b在超出上述边界部的部位被去除而露出中心导体390a，该中心导体390a与设于形成在上段接头部325b的大致中央部的穿通孔内的连接端子326电气连接。通过这样的结构，构成偶极天线的第6段套筒元件325的下段套筒325c和上段套筒325a被从第1同轴电缆390传送来的第1频率信号激励。

【0072】

接着，第7实施例的直排天线301中的第5段套筒元件324的详细结构在图28中用剖视图示出。图28所示的第5段套筒元件324中，圆筒状上段套筒324a的下端面和圆筒状下段套筒324c的上端面以Fg5的间隔相向配置。在上段套筒324a的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头部324b，在下段套筒324c的上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部324d。，从第4段套筒元件323引出的螺线状卷绕的第1同轴电缆390和直线状的第2同轴电缆391被引入下段套筒324c内，穿插在形成于下段接头部324d的大致中央的穿通孔中。而且，第1同轴电缆390的外部导体390c和第2同轴电缆391的外部导体391c的前端与下段接头部324d电气连接。另外，形成于上段接头部324b的大致中央部的穿通孔内穿插有从下段套筒324c引出的第1同轴电缆390，外部导体390c与上段接头部324b电气连接。另外，在下段套筒324c和上段套筒324a的边界部中，第1同轴电缆390的外部导体390c和第2同轴电缆391的外部导体391c被去除而露出绝缘筒体390b、391b。

【0073】

第2同轴电缆391的绝缘筒体391b超越上述边界部就被去除，露出的中心导体391a与形成于上段接头部324b的穿通孔内所设的连接端子326电气连接。从而，构成偶极天线的第5段套筒元件324的下段套筒324c和上段套筒324a被从第2同轴电缆391传送来的第2频率信号激励。还有，由位于绝缘筒体390b被露出的内部的中心导体390a和相向配置的上段接头部324b、下段接头部324d构成激励槽形式的套筒馈电部324e，凭借该套筒馈电部324e，构成偶极天线的上段套筒324a和下段套筒324c被从第1同轴电缆390传送来的第1频率信号激励。而且，从上段套筒324a内仅引出设为螺线状的第1同轴电缆390，向作为上段的第6段套筒元件325延伸。套筒馈电部324e的高度设为Fg5。

而且，第7实施例的直排天线301中的第1段套筒元件320至第4段套筒元件323的结构设置成：在第5段套筒元件324中去掉连接端子326，将外部导体391c与上段接头部324b连接的第2同轴电缆391引向上段，因此其说明从略。

【0074】

在第7实施例的直排天线301中，第1频率f1设为1.00GHz(波长λ1≈300mm)、第2频率f2设为1.45GHz(波长λ2≈206.9mm)时各部分的尺寸设为：第1段套筒元件320的套筒馈电部的高度Fg1约1mm、第2段套筒元件321的套筒馈电部的高度Fg2约2mm、第3段套筒元件322的套筒馈电部的高度Fg3约3mm、第4段套筒元件323套筒馈电部的高度Fg4约4mm、第5段套筒元件324的套筒馈电部的高度Fg5约5mm、第6段套筒元件325的套筒馈电部的高度Fg6约5mm。第7实施例的直排天线301中其他各部分尺寸与第3实施例的直排天线3的尺寸相同。

【0075】

再有，第1同轴电缆390设置成例如特性阻抗为50Ω、绝缘筒体的相对介电常数εr为约2.2螺线状卷绕的电缆，第2同轴电缆391设置成例如特性阻抗为50Ω、绝缘筒体的相对介电常数εr为约2.83的直线状电缆。而且，第6段套筒元件325是为增加第1频率f1上的增益而追加的，因此，第7实施例的直排天线301的第1频率f1上的增益成为大于第6实施例的直排天线2。这时，第2频率f2上的增益相同。另外，将各段的第1同轴电缆390和第2同轴电缆391用具有半刚性电缆等硬外部导体的同轴电缆构成，各段的保护第1同轴电缆390和第2同轴电缆391的护管被省去，但也可设置护管。

【0076】

接着，用图29表示本发明第8实施例所涉及的直排天线302的结构。

图29所示的第8实施例的直排天线302设置成：在第7实施例的直排天线301中，从第5段套筒元件到第6段套筒元件仅设有第2同轴电缆391的外部导体而使机械强度改善的结构。也就是设置成在叠加各自构成偶极天线的第1段套筒元件330、第2段套筒元件331、第3段套筒元件332、第4段套筒元件333、第5段套筒元件334之后还追加第1频率信号用的第6段套筒元件335的结构。其他结构与第7实施例的直排天线301相同，因此说明从略。

【0077】

构成第8实施例的直排天线302的各段的套筒元件330～335中，金属制的圆筒状上段套筒和下段套筒相向而构成套筒馈电部。构成偶极天线的上段套筒和下段套筒的物理长度EL设为约0.22λ～约0.32λ，邻接的套筒元件330～335的套筒馈电部之间的间隔PL的物理长度设为不超过约0.8λ的长度。该波长λ在第1频率f1时为波长λ1，第2频率f2时为波长λ2。而且，从第1同轴电缆390和第2同轴电缆391馈电的第1段套筒元件330至第5段套筒元件334的各自的馈电部和仅从第1同轴电缆390馈电的第6段套筒元件335，分别由第1频率信号f1、第2频率信号f2同相地激励。因此，第1段套筒元件330至第6段套筒元件335的各相邻段的馈电部之间的第1同轴电缆390的电学长度设为约λ1或其整数倍，在有第2同轴电缆391的段上其电学长度设为约λ2或其整数倍。另外，第8实施例的直排天线302中，第1段套筒元件330的套筒馈电部的高度Fg1设为约1mm，第2段套筒元件331的套筒馈电部的高度Fg2设为约2mm，第3段套筒元件332的套筒馈电部的高度Fg3设为约3mm，第4段套筒元件333的套筒馈电部的高度Fg4设为约4mm，第5段套筒元件334的套筒馈电部的高度Fg5设为约5mm，第6段套筒元件335的套筒馈电部的高度Fg6设为约5mm。

【0078】

第8实施例的直排天线302上的第6段套筒元件335的详细结构在图30中用剖视图示出。图30所示的第6段套筒元件335中，圆筒状上段套筒335a的下端面和圆筒状下段套筒335c的上端面以Fg6的间隔相向配置。上段套筒335a的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头部335b，下段套筒335c的上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部335d。在形成于下段接头部335d的大致中央的穿通孔中，穿插有从第5段套筒元件324引出的螺线状的第1同轴电缆390和仅由外部导体391b构成的直线状的第2同轴电缆391。第1同轴电缆390的外部导体390c和第2同轴电缆391的外部导体391c的前端与下段接头部335d电气连接，在下段套筒335c和上段套筒335a的边界部中第1同轴电缆390的外部导体390c被去除而露出绝缘筒体390b，同时第2同轴电缆391被切掉。该绝缘筒体390b在超出上述边界部的部位被去除而露出中心导体390a，该中心导体390a与设在形成于上段接头部335b的大致中央部的穿通孔内的连接端子336电气连接。凭借这样的结构，构成偶极天线的第6段套筒元件335的下段套筒335c和上段套筒335a被从第1同轴电缆390传送来的第1频率信号激励。另外，仅由外部导体391b构成的直线状的第2同轴电缆391对螺线状的第1同轴电缆390起到增强作用。

【0079】

接着，在第8实施例的直排天线302中，第5段套筒元件334的详细结构在图31中用剖视图示出。图31所示的第5段套筒元件334中，圆筒状上段套筒334a的下端面和圆筒状下段套筒334c的上端面以Fg5的间隔相向配置。上段套筒334a的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头部334b，下段套筒334c的上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部334d。第4段套筒元件333引出的螺线状卷绕的第1同轴电缆390和直线状的第2同轴电缆391被引入下段套筒334c内，并穿插在形成于下段接头部334d的大致中央的穿通孔中。而且，第1同轴电缆390的外部导体390c和第2同轴电缆391的外部导体391c的前端与下段接头部334d电气连接。另外，在形成于上段接头部334b的大致中央部的穿通孔内穿插有从下段套筒334c引出的第1同轴电缆390，外部导体390c与上段接头部334b电气连接。另外，在下段套筒334c和上段套筒334a的边界部中，第1同轴电缆390的外部导体390c和第2同轴电缆391的外部导体391c被去除，露出绝缘筒体390b、391b。

【0080】

第2同轴电缆391的绝缘筒体391b越过上述边界部即被去除，露出的中心导体391a与设在形成于上段接头部334b中的穿通孔内的连接端子336电气连接。从而，构成偶极天线的第5段套筒元件334的下段套筒334c和上段套筒334a被从第2同轴电缆391传送来的第2频率信号激励。还有，由位于绝缘筒体390b被露出的内部的中心导体390a和相向配置的上段接头部334b、下段接头部334d构成作为激励槽的套筒馈电部334e，凭借该套筒馈电部334e，构成偶极天线的上段套筒334a和下段套筒334c被从第1同轴电缆390传送来的第1频率信号激励。而且，在上段套筒334a内穿插有螺线状卷绕的第1同轴电缆390和仅由外部导体391c构成的直线状的第2同轴电缆391，并引向作为上段的第6段套筒元件335。套筒馈电部334e的高度设为Fg5。

【0081】

还有，第8实施例的直排天线302上的第1段套筒元件330至第4段套筒元件333的结构设置成与第7实施例的直排天线301上的第1段套筒元件320至第4段套筒元件323的结构同样的结构，因此其说明从略。

再有，第8实施例的直排天线302中，第1频率f1设为1.00GHz(波长λ1≈300mm)、第2频率f2设为1.45GHz(波长λ2≈206.9mm)时的各部分尺寸与第7实施例的直排天线301相同，因此其说明从略。

再有，第1同轴电缆390例如设置成特性阻抗为50Ω、绝缘筒体的相对介电常数εr为约2.2，第2同轴电缆391也例如设置成特性阻抗为50Ω、绝缘筒体的相对介电常数εr为约2.83。而且，第6段套筒元件335是为增加第1频率f1上的增益而追加的，因此，与第6实施例的直排天线2相比，第8实施例的直排天线302的第1频率f1上的增益增大。这时，第2频率f2上的增益相同。

【0082】

接着，用图32表示本发明第9实施例所涉及的直排天线303的结构。

图32所示的第9实施例的直排天线303由10段各自构成偶极天线套筒元件叠加而构成。也就是，直排天线303由各自构成偶极天线的第1段套筒元件340、第2段套筒元件341、第3段套筒元件342、第4段套筒元件343、第5段套筒元件344、...第10段套筒元件349相叠加而构成。直排天线303由从第1段套筒元件340下方引入的2条电缆即第1同轴电缆390和第2同轴电缆391馈电，第1同轴电缆390的下端连接第1天线馈电部392，第2同轴电缆391的下端连接第2天线馈电部393。第1天线馈电部392馈送第1频率f1的频率信号，第2天线馈电部393馈送与第1频率f1不同的第2频率f2的频率信号。

【0083】

构成第9实施例的直排天线303的各段的套筒元件340～349中，金属制的圆筒状上段套筒和下段套筒相向配置并构成套筒馈电部，构成偶极天线的上段套筒和下段套筒的物理长度EL设为约0.22λ～约0.32λ，邻接的套筒元件340～349的套筒馈电部之间的间隔PL的物理长度设为不超过约0.8λ的长度。该波长λ在第1频率f1时为波长λ1，在第2频率f2时为波长λ2。再有，EL和PL尺寸在所有的段中设为相同。而且，由第1同轴电缆390和第2同轴电缆391馈电的第1段套筒元件340至第10段套筒元件349各自的馈电部中，分别由第1频率信号和第2频率信号激励。第9实施例的直排天线303中，可以改变在下段套筒和上段套筒的边界部形成的套筒馈电部的高度Fg，但在图示例中Fg1、Fg2、Fg3、Fg4、Fg5、...Fg10均设定为约1mm。

【0084】

以下说明第9实施例的直排天线303中，第1频率f1设为1.90205GHz(波长λ1≈157.72mm)、第2频率f2设为2.56000GHz(波长λ2≈117.19mm)时的一例各部分尺寸。

第9实施例的直排天线303上的第1段套筒元件340至第10段套筒元件349的上段套筒和下段套筒的直径设为约20mm，上段接头部和下段接头部的厚度Jt设为约3mm，各套筒肩部的长度Sh设为约6.4mm，各套筒的厚度Pt设为约0.3mm。而且，上述(1)式所示的长度EL设为约42.94mm(EL≈0.272λ1≈0.366λ2)。另外，根据邻接的套筒元件的套筒馈电部之间的间隔PL，各段的套筒馈电部的电流振幅上发生相位差。因此，通过使间隔PL变化，能够使直排天线303辐射的主瓣倾斜。其中，间隔PL的电学长度设为所使用的波长λ以下。而且，第1段套筒元件340的套筒馈电部的高度Fg1至第10段套筒元件349的套筒馈电部的高度Fg10全部设为约1mm。

【0085】

再有，第1同轴电缆390例如设置成特性阻抗为50Ω、绝缘筒体的相对介电常数εr为约2.80，第2同轴电缆391例如设置成特性阻抗为50Ω、绝缘筒体的相对介电常数εr为约1.56，它们在第1段套筒元件340至第10段套筒元件349内大致垂直地配置。第1同轴电缆390和第2同轴电缆391的外径设为约4.2mm。还有，第1同轴电缆390的中途插入的第1匹配电路315，第2同轴电缆391的中途插入的第2匹配电路316，分别进行第1频率f1和第2频率f2的阻抗匹配。作为第1匹配电路315和第2匹配电路316的匹配电路，例如可以采用另外准备的用以使同轴电缆的外部导体被除去而露出的内部导体与外部导体短接的短接段，或是另外准备的使同轴电缆的内部导体和外部导体的直径比变化或使电介质体的介电常数εr变化的Q值匹配等。再有，第9实施例的直排天线303中，第10段套筒元件349的结构与第6实施例的直排天线300上的第5段套筒元件314的结构相同，第1段套筒元件340至第9段套筒元件的结构与第6实施例的第1段套筒元件310至第4段套筒元件313的结构相同，其说明从略。

【0086】

接着，用图33表示：第9实施例的直排天线303中，将第1频率f1和第2频率f2设为上述频率并采用上述尺寸，邻接的套筒元件的套筒馈电部间隔PL变化时在从顶点方向起的角度θ上的增益特性。其中，图33中角度θ为90°(水平方向)时的增益被标准化为0dB。参照图33，在邻接的套筒元件的套筒馈电部之间的间隔PL设为约0.55λ1(约86.7mm)时，在角度θ为约99°的方向上发生最大主瓣。图中，λ1是第1频率f1(1.90205GHz)的波长。邻接的套筒元件的套筒馈电部之间的间隔PL设为约0.56λ1(约88.3mm)时，在角度θ约97°的方向上发生最大主瓣。在邻接的套筒元件的套筒馈电部之间的间隔PL设为约0.57λ1(约89.9mm)时，在角度θ为约96°的方向上发生最大的主瓣。在邻接的套筒元件的套筒馈电部之间的间隔PL设为约0.58λ1(约91.5mm)时，在角度θ为约91°的方向上发生最大的主瓣。邻接的套筒元件的套筒馈电部之间的间隔PL设为约0.59λ1(约93.1mm)时，在角度θ为约90°的方向上发生最大的主瓣。

【0087】

接着，用图34表示第9实施例的直排天线303中，第1频率f1和第2频率f2设为上述频率且采用上述尺寸，使邻接的套筒元件的套筒馈电部之间的间隔PL变化时的最大增益方向的特性。

参照图34可知，邻接的套筒元件的套筒馈电部之间的间隔PL设为约0.55λ1(约86.7mm)时，最大增益方向成为约99°的方向，从水平方向朝下倾斜约9°。邻接的套筒元件的套筒馈电部之间的间隔PL设为约0.56λ1(约88.3mm)时，可知最大增益方向成为约97°的方向，从水平方向朝下倾斜约7°。邻接的套筒元件的套筒馈电部之间的间隔PL设为约0.57λ1(约89.9mm)时，可知最大增益方向成为约96°的方向，从水平方向朝下倾斜约6°。邻接的套筒元件的套筒馈电部之间的间隔PL设为约0.58λ1(约91.5mm)时，最大增益方向成为约91°的方向，从水平方向朝下倾斜约1°。邻接的套筒元件的套筒馈电部之间的间隔PL设为约0.59λ1(约93.1mm)时，可知最大增益方向成为约90°的方向，大致没有倾斜。再有图33和图34的电气特性不仅涉及第1频率f1，第2频率f2上也具有同样的电气特性。

【0088】

如图33和图34所示，邻接的套筒元件的套筒馈电部之间的间隔PL如果短小，增益的最大方向就成为从水平方向朝下，间隔PL如果加长，增益的最大方向就大致成为水平方向。而且，即便使间隔PL变化，旁瓣电平也能维持在约-10dB以下。

再有，第9实施例的直排天线303中，在设频率的第1频率f1为1884.5MHz～1919.6MHz、第2频率f2为2545MHz～2575MHz的情况下，λ1成为约159.19mm～约156.28mm，λ2成为约117.88mm～约116.50mm，但可得到与上述的电气特性大致相同的电气特性。这时，EL设为约39.84mm(约0.250λ1～约0.342λ2)，PL设为约89.9mm(约0.565λ～约0.772λ2)。

【0089】

接着，用图35表示本发明第10实施例所涉及的直排天线304的结构。图35所示的第10实施例的直排天线304，由19段各自构成偶极天线的套筒元件叠加而成。而且设置成这样的结构：第16段套筒元件到第19段套筒元件设为第1频率用的套筒元件，第15段套筒元件到第19段套筒元件只设有第2同轴电缆391的外部导体。也就是，直排天线304由各自构成偶极天线的第1段套筒元件350、第2段套筒元件351、第3段套筒元件352、第4段套筒元件353、第5段套筒元件354、第6段套筒元件355、...第14段套筒元件363、第15段套筒元件364、第16段套筒元件365、第17段套筒元件366、第18段套筒元件367、第19段套筒元件368相叠加而构成。直排天线304由从第1段套筒元件350下方引入的2条电缆即第1同轴电缆390和第2同轴电缆391馈电，第1同轴电缆390的下端与第1天线馈电部392连接，第2同轴电缆391的下端与第2天线馈电部393连接。第1天线馈电部392馈送第1频率f1的频率信号，第2天线馈电部393馈送与第1频率f1不同的第2频率f2的频率信号。再有，第1同轴电缆390螺线状卷绕在第2同轴电缆391上。另外，从第15段套筒元件364的上段接头部上方引出的第2同轴电缆391只是外部导体，内部设为中空。

【0090】

第10实施例的直排天线304中，第1段套筒元件350至第15段套筒元件364设置成用于第1频率f1和第2频率f2，第16段套筒元件365至第19段套筒元件368设置成用于第1频率f1，使得对于第1频率f1的增益提高。构成直排天线304的各段的套筒元件350～368中，金属制的圆筒状上段套筒和下段套筒相向配置并构成套筒馈电部，构成偶极天线的上段套筒和下段套筒的物理长度EL设为约0.22λ～约0.32λ，邻接的套筒元件350～368的套筒馈电部之间的间隔PL的物理长度设为不超过约0.8λ的长度。该波长λ在第1频率f1时为波长λ1，在第2频率f2时为波长λ2。再有，EL和PL尺寸在所有段中设为相同。而且，在第1同轴电缆390馈电的第1段套筒元件350至第19段套筒元件368各自的馈电部中，分别由第1频率信号同相地激励，在第2同轴电缆391馈电的第1段套筒元件350至第15段套筒元件364各自的馈电部中，分别由第2频率信号同相地激励。因此，第1段套筒元件350至第19段套筒元件368中的邻接各段的馈电部之间的第1同轴电缆390的电学长度设为约λ1或其整数倍，第1段套筒元件350至第15段套筒元件364中的邻接各段的馈电部之间的第2同轴电缆391的电学长度设为约λ2或其整数倍。

【0091】

以下说明第10实施例的直排天线304中第1频率f1设为1.90205GHz(波长λ1≈157.72mm)、第2频率f2设为2.56000GHz(波长λ2≈117.19mm)时的一例各部分尺寸。

第10实施例的直排天线304上的第1段套筒元件350至第19段套筒元件368中，上段套筒和下段套筒的直径设为约20mm，上段接头部和下段接头部的厚度Jt设为约3mm，各套筒肩部的长度Sh设为约6.4mm，各套筒的厚度Pt设为约0.3mm。而且，上述(1)式所示的长度EL设为约39.84mm(EL≈0.253λ1≈0.340λ2)。另外，邻接的套筒元件的套筒馈电部之间的间隔PL设为约89.9mm(PL≈0.570λ1≈0.767λ2)。其中，间隔PL的电学长度设为所用波长λ以下。还有，第1段套筒元件350的套筒馈电部的高度Fg1设为约1mm，第2段套筒元件351的套筒馈电部的高度Fg2设为约2mm，第3段套筒元件352的套筒馈电部的高度Fg3设为约3mm，第4段套筒元件353的套筒馈电部的高度Fg4约为4mm，第5段套筒元件354套筒馈电部的高度Fg5设为约5mm，第6段套筒元件355的套筒馈电部的高度Fg6至第19段套筒元件368的套筒馈电部的高度Fg19均设为约5mm。

【0092】

再有，第1同轴电缆390设置成例如特性阻抗为50Ω、绝缘筒体的相对介电常数εr为约2.20，第2同轴电缆391设置成例如特性阻抗也为50Ω、绝缘筒体的相对介电常数εr为约2.83，它们在第1段套筒元件350至第19段套筒元件368内大致垂直地配置。再有，第1同轴电缆390在第2同轴电缆391上螺线状卷绕。第1同轴电缆390和第2同轴电缆391的外径设为约4.2mm。还有，第1同轴电缆390的中途插入的第1匹配电路315和第2同轴电缆391的中途插入的第2匹配电路316，分别进行第1频率f1和第2频率f2的阻抗匹配。作为第1匹配电路315和第2匹配电路316的匹配电路，例如，可以采用另外准备的用以使去除同轴电缆的外部导体而露出的内部导体与外部导体短接的短接段，或者另外准备的使同轴电缆的内部导体和外部导体的直径比变化或使电介质体的介电常数变化的Q值匹配等。再有，第10实施例的直排天线304中，第19段套筒元件368的结构与第8实施例的直排天线302上的第6段套筒元件335的结构相同，第15段套筒元件364的结构与第6实施例的第5段套筒元件334的结构相同，第1段套筒元件350至第14段套筒元件364的结构与第6实施例的第1段套筒元件330至第4段套筒元件323的结构相同，其说明从略。再有，第10实施例的直排天线304中，作为特性调整的结果，第1段套筒元件350至第15段套筒元件364的各相邻段的馈电部之间的第2同轴电缆391的电学长度设为约0.958λ2或其整数倍。

【0093】

第10实施例的直排天线304中，第1频率f1设为1.90205GHz且设为上述尺寸时，第1频率信号的垂直面内(Z-X面内)的辐射模式如图36所示。图36中最大增益被标准化为0dB而示出，在θ设为约90°和约270°的水平方向具有增益的最大方向，其主辐射束的3dB半值角尖锐，约为4°。另外，旁瓣电平在约125°和约235°方向上发生，但是为极小增益的约-21.9dB的旁瓣。再有，得到的增益的最大值为约12.5dBi。

另外，第10实施例的直排天线304中，第2频率f2设为2.56000GHz且设为上述尺寸时，第2频率信号的垂直面内(Z-X面内)的辐射模式如图37所示。图37中最大增益标准化为0dB而示出，在θ为约90°和约270°的水平方向上具有增益的最大方向，其主辐射束的3dB半值角尖锐，约为4°。另外，旁瓣电平在约103°和约257°方向上发生，具有约-17.0dB的极小增益的旁瓣。再有，得到的增益的最大值为约12.8dBi。如此，第10实施例的直排天线304可在第1频率f1和第2频率f2上得到适合于通信的良好辐射模式。

【0094】

接着，在本发明第10实施例所涉及的直排天线304上进一步追加第1频率用的第20段套筒元件369，同时将第1段套筒元件350至第20段套筒元件369的上段套筒和下段套筒的上述(1)式所示的长度EL设为约32.81mm(EL≈0.208λ1≈0.280λ2)，将邻接的套筒元件的套筒馈电部之间的间隔PL设为约83.59mm(PL≈0.530λ1≈0.713λ2)。

在作为变形例的第10实施例的直排天线304中，第1频率信号(1.90205GHz)的垂直面内(Z-X面内)的辐射模式如图38所示。图38中最大增益经标准化为0dB而示出，在θ为约98°和约262°的方向上具有增益的最大方向，主辐射束从水平方向朝下倾斜约8°。该主辐射束的3dB半值角尖锐，约为5°。另外，旁瓣电平在约129°和约231°方向上发生，但旁瓣的增益极小，约为-20.8dB。再有，得到的增益的最大值约为12.1dBi。

【0095】

另外，作为变形例的第10实施例的直排天线304中，第2频率信号(2.56000GHz)的垂直面内(Z-X面内)的辐射模式如图39所示。图39中最大增益被标准化为0dB表示，在θ为约98°和约262°的方向上具有增益的最大方向，主辐射束从水平方向朝下倾斜约8°。该主辐射束的3dB半值角尖锐，约为5°。另外，旁瓣电平在约84°和约276°的方向上发生，具有约-18.3dB的极小增益的旁瓣。再有，得到的增益最大值为约12.0dBi。如此，在作为变形例的第10实施例的直排天线304中，可通过调整EL和PL尺寸得到以所希望的角度倾斜的辐射模式。在这种情况下，尽管第1频率f1和第2频率f2是不同的频率，也能得到同样的倾斜角。

再有，设计频率的第1频率f1为1884.5MHz～1919.6MHz，第2频率f2为2545MHz～2575MHz时，λ1为约159.19mm～约156.28mm，λ2为约117.88mm～约116.50mm，得到与上述的电气特性大致相同的电气特性。这时，EL设为约32.81mm(约0.206λ1～约0.282λ2)，PL设为约83.59mm(约0.525λ1～约0.718λ2)。

【0096】

上述说明的本发明第1实施例的直排天线1至第10实施例的直排天线304中，用第1同轴电缆90、390和第2同轴电缆91、391作为传送线路。以下说明本发明能够使用的传送线路的示例。

首先，作为传送线路使用带状线130时的套筒元件的结构如图40和图41所示。图40是表示套筒元件的结构剖面主视图，图41是表示套筒元件的结构的仰视图。这两个图所示的套筒元件中，圆筒状上段套筒131的下端面和圆筒状下段套筒133的上端面相向配置。上段套筒131的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头部132，下段套筒133的上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部134。下段套筒133内穿插有从邻接的下段套筒元件内引出的剖面形状为矩形的带状线130。该带状线130具有第1馈电传送线路136和第2馈电传送线路137，第1馈电传送线路136通过在内部具有第1内部导体136a的第1电介质衬底136c的上面配置第1外部导体136b，在其下面配置共有外部导体138而构成。另外，第2馈电传送线路137通过在第1电介质衬底136c下重叠配置的内部配置第2内部导体137a的第2电介质衬底137c的下面配置第2外部导体137b，在其上面配置共有外部导体138而构成。

【0097】

如此构成的带状线130，穿插在形成于下段接头部134的大致中央部的矩形穿通孔内，第1外部导体136b、第2外部导体137b和共有外部导体138与下段接头部134电气连接。从下段套筒133引出的带状线130穿插在上段套筒131内，带状线130穿插在形成于上段接头部132的大致中央部的矩形穿通孔内，其第1外部导体136b、第2外部导体137b和共有外部导体138与上段接头部132电气连接。另外，在下段套筒133和上段套筒131的边界部中带状线130的第1外部导体136b、第2外部导体137b和共有外部导体138被去除。而且，由曝露于高频的第1内部导体136a、第2内部导体137a和相向配置的上段接头部132、下段接头部134构成激励槽形式的套筒馈电部135，凭借该套筒馈电部135，构成偶极天线的上段套筒131和下段套筒133被从带状线130传送来的第1频率信号和第2频率信号激励。带状线130从上段套筒131的上端引向上段套筒元件。

【0098】

接着，图42和图43示出用微带线140作为传送线路时的套筒元件的结构。图42是表示套筒元件的结构剖面主视图，图43是表示套筒元件的结构的仰视图。在这两个图所示的套筒元件中，圆筒状上段套筒141的下端面和圆筒状下段套筒143的上端面相向配置。上段套筒141的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头部142，下段套筒143的上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部144。在下段套筒143内穿插有邻接的下段套筒元件内引出的剖面形状为矩形的微带线140。该微带线140具有第1馈电传送线路146和第2馈电传送线路147，第1馈电传送线路146通过在第1电介质衬底146e的上面设置第1内部导体146a，在其下面设置共有外部导体148而构成。另外，第2馈电传送线路147通过在重叠于第1电介质衬底146c之下配置的第2电介质衬底147c的下面设置第2内部导体137a，在其上面设置共有外部导体148而构成。

【0099】

这样构成的微带线140穿插在形成于下段接头部144的大致中央部的矩形穿通孔内，共有外部导体148与下段接头部144电气连接。从下段套筒143引出的微带线140穿插在上段套筒141内，微带线140穿插在形成于上段接头部142的大致中央部的矩形穿通孔内，其共有外部导体148与上段接头部142电气连接。另外，在下段套筒143和上段套筒141的边界部微带线140的共有外部导体148被去除。而且，由第1内部导体146a、第2内部导体147a和相向配置的上段接头部142、下段接头部144构成激励槽形式的套筒馈电部145，凭借该套筒馈电部145，构成偶极天线的上段套筒141和下段套筒143被从微带线140传送来的第1频率信号和第2频率信号激励。微带线140从上段套筒141的上端引向上段套筒元件。

【0100】

接着，图44和图45表示使用上下共面线150作为传送线路时的套筒元件的结构。图44是表示套筒元件的结构的剖面主视图，图45是表示套筒元件的结构的仰视图。在这两个图所示的套筒元件中，圆筒状上段套筒151的下端面和圆筒状下段套筒153的上端面相向配置。上段套筒151的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头部152，下段套筒153的上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部154。下段套筒153内穿插有从邻接的下段套筒元件内引出的剖面形状为矩形的上下共面线150。该上下共面线150具有第1馈电传送线路156和第2馈电传送线路157，第1馈电传送线路156通过在第1电介质衬底156c上面的中央设置第1内部导体156a，但沿两个边缘部设置第1外部导体156b，并在其下面设置共有外部导体158而构成。另外，第2馈电传送线路157通过在第1电介质衬底156c下重叠的第2电介质衬底157c下面的中央设置第2内部导体157a，沿两个边缘部设置第2外部导体157b，并在其上面设置共有外部导体158而构成。

【0101】

这样构成的上下共面线150穿插在形成于下段接头部154的大致中央部的矩形穿通孔内，第1外部导体156b、第2外部导体157b和共有外部导体158与下段接头部154电气连接。从下段套筒153引出的上下共面线150穿插在上段套筒151内，上下共面线150穿插在形成于上段接头部152的大致中央部的矩形穿通孔内，其第1外部导体156b、第2外部导体157b和共有外部导体158与上段接头部152电气连接。

另外，在下段套筒153和上段套筒151的边界部，上下共面线150的第1外部导体156b和第2外部导体157b以及共有外部导体158被去除。而且，由第1内部导体156a、第2内部导体157a和相向配置的上段接头部152、下段接头部154构成激励槽形式的套筒馈电部155，凭借该套筒馈电部155，构成偶极天线的上段套筒151和下段套筒153被从上下共面线150传送来的第1频率信号和第2频率信号激励。上下共面线150从上段套筒151的上端引向上段套筒元件。

传送线路采用上述带状线130、微带线140、上下共面线150时，共有外部导体也可被分离为第1外部导体和第2外部导体。另外，第1电介质衬底和第2电介质衬底的介电常数可以相等，也可以不同。还有，各段套筒不限于圆形，也可为多边形。

【0102】

接着，在图46和图47中示出用并列共面线160作为传送线路时的套筒元件的结构。图46是表示套筒元件的结构剖面主视图，图47是表示套筒元件的结构的仰视图。在这两个图所示的套筒元件中，圆筒状上段套筒161的下端面和圆筒状下段套筒163的上端面相向配置。上段套筒161的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头部162，下段套筒163的上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部164。下段套筒163内穿插有从邻接的下段套筒元件内引出的剖面形状设为矩形的并列共面线160。该并列共面线160具有第1馈电传送线路166和第2馈电传送线路167，第1馈电传送线路166通过在第1电介质衬底166c的上面的中央设置第1内部导体166a，在边缘部分别设置第1外部导体166b和共有外部导体168，在下面上设置共有外部导体168′而构成。另外，第2馈电传送线路167通过在第1电介质衬底166c的横向上并行配置的第2电介质衬底167c的上面的中央设置第2内部导体167a，外边缘部设置第2外部导体167b，在内边缘部设置共有外部导体168，在下面上设置共有外部导体168′而构成。

【0103】

这样构成的并列共面线160穿插在形成于下段接头部164的大致中央部的矩形穿通孔内，第1外部导体166b、第2外部导体167b和共有外部导体168、168′与下段接头部164电气连接。从下段套筒163引出的并列共面线160穿插在上段套筒161内，并列共面线160穿插在形成于上段接头部162的大致中央部的矩形穿通孔内，第1外部导体166b、第2外部导体167b和共有外部导体168、168′与上段接头部162电气连接。另外，在下段套筒163和上段套筒161的边界部，并列共面线160的第1外部导体166b、第2外部导体167b和共有外部导体168、168′被去除。而且，由第1内部导体166a、第2内部导体167a和相向配置的上段接头部162、下段接头部164构成激励槽形式的套筒馈电部165，凭借该套筒馈电部165，构成偶极天线的上段套筒161和下段套筒163被从并列共面线160传送来的第1频率信号和第2频率信号激励。并列共面线160从上段套筒161的上端引向上段套筒元件。

再有，并列共面线160中，也可将第1馈电传送线路166设在右侧，将第2馈电传送线路167设在左侧。另外，也可省略共有外部导体168′。还有，共有外部导体168也可被分离为第1外部导体166b和第2外部导体167b。再有，第1电介质衬底166c和第2电介质衬底167c的介电常数可以相等，也可以不同。再有，各段的套筒并不限于圆形，也可为多边形。

【0104】

以下，说明上述的本发明第1实施例的直排天线1至第10实施例的直排天线304上的套筒元件的另一结构例。

套筒元件的另一结构例如图48和图49所示。图48是表示套筒元件的另一结构例即管状套筒元件部的结构的剖面主视图，图49是表示管状套筒元件部的结构的仰视图。这两个图所示的管状套筒元件部170，在细长的板状电介质板175的侧边，内面相接地以预定间隔相向配置地嵌插圆筒状上段套筒171和圆筒状下段套筒173。如图所示，在上段套筒171和下段套筒173相向配置的部位即电介质板175的上面，通过相向地粘贴或蒸镀等形成由导电薄膜构成的上段接头部172和下段接头部174。另外，在电介质板175的上面的中央形成有传送线路部176。传送线路部176可以采用上述带状线、微带线、上下或并列共面线中的任一种。而且，上段套筒171通过上段接头部172与传送线路部176的外部导体连接，下段套筒173也通过下段接头部174与传送线路部176的外部导体连接。这里，在上段套筒171和下段套筒173相向配置的传送线路部176的部位，外部导体被去除而只具有内部导体。从而，上段套筒171和下段套筒173中，由相向配置的上段接头部172、下段接头部174构成激励槽形式的套筒馈电部，凭借该套筒馈电部，构成偶极天线的上段套筒171和下段套筒173被从传送线路部176传送来的频率信号激励。传送线路部176从下段的管状套筒元件部引入，并被引向上段的管状套筒元件部。再有，各段套筒并不限于圆形，也可为多边形。

【0105】

接着，用图50和图51表示套筒元件的又一结构例。图50是表示套筒元件的另一结构例即印制套筒元件部的结构的剖面主视图，图51是表示管状套筒元件部的结构的仰视图。这两个图所示的印制套筒元件部180，在细长的板状电介质板185的上面沿两侧边相对地通过印制或粘贴等形成细长形状的上段套筒部181和与上段套筒部181的下部隔以预定间隔的相同形状的下段套筒部183。如图所示，在上段套筒部181和下段套筒部183相向配置而形成部位即电介质板185的上面，通过印制或粘贴等相对地形成导电薄膜构成的上段接头部182和下段接头部184。另外，在电介质板185的上面中央形成传送线路部186。传送线路部186可采用上述的带状线、微带线、上下或并列共面线中的任一种。而且，上段套筒部181通过上段接头部182与传送线路部186的外部导体连接，下段套筒部183通过下段接头部184与传送线路部186的外部导体连接。这里，在上段套筒部181和下段套筒部183相向配置的传送线路部186的部位，外部导体被去除而只具有内部导体。从而，上段套筒部181和下段套筒部183中，由相向配置的上段接头部182和下段接头部184构成激励槽形式的套筒馈电部，凭借该套筒馈电部，构成偶极天线的上段套筒部181和下段套筒部183被从传送线路部186传送来的频率信号激励。传送线路部186从下段的印制套筒元件部引入，并被引向上段的印制套筒元件部。

【产业上的利用可能性】

【0106】

以上说明的本发明所涉及的直排天线中，将套筒元件多段叠加，指向性尖锐且取得增益，同时能够对于多个频率例如2个频率在水平方向上具有辐射的峰值，并且峰值和旁瓣之差可达到10dB以上。在这种情况下，可以增加套筒元件内穿插的同轴电缆数，在各同轴电缆中馈送不同的频率信号，从而能够设置成可在2个频率以上的多个频率上工作的直排天线。在这种情况下，多个频率的频率范围定为下限频率为f则上限频率为约1.45f的频率范围，以满足EL和PL的上述尺寸范围。

再有，上述说明的本发明第1实施例至第5实施例的直排天线中，可具有保护第1同轴电缆和第2同轴电缆的护管，第2实施例的直排天线就具有护管。在上述说明中该护管描述成具有绝缘性，但也可用金属制成，金属制的护管对于辐射模式的影响小。另外，以上说明的本发明第1实施例至第5实施例的直排天线中，可以设置天线护盖或加强衬套等。在这种情况下，如果直排天线的电学长度受到天线护盖或加强衬套等的电介质体的影响，则可以考虑其波长缩短率来确定EL和PL。另外，并不限于金属制的套筒和接头部，也可为由衬底和导电箔构成的平面构造物。

【0107】

本发明所涉及的直排天线中，由于使套筒馈电部的高度Fg改变就可改变阻抗，能够进行天线阻抗的调整。

另外，通过使套筒馈电部的高度Fg变化，能够调整辐射模式和2条同轴电缆间的隔离。

本发明所涉及的直排天线的同轴电缆，可以采用半刚性或半柔性、柔性等的电缆，或者使用上述电介质衬底的微带线或共面线、带状线等。另外，各套筒的长度EL和馈电部之间的间隔PL可以所有的段都不相同，也可以根据设计频率和必要特性的最优值对上述尺寸加以限定。再有，第1同轴电缆被螺线状卷绕，可使用传送损失小的低介电常数的同轴电缆。还有，在第1频率用的套筒元件设于上段的本发明的直排天线中，上段也可装有第2同轴电缆的外部导体，从而可实现部件共用，并增强第1同轴电缆。

此外，通过增设套筒元件内的传送线路数，能够支持2个频率以上的多个频率。

Claims (11)

1.一种直排天线，其特征在于，

具有：由相向配置的上段套筒和下段套筒构成的、多段叠加的套筒元件；

贯穿在所述多段叠加的套筒元件内的、对由所述上段套筒和所述下段套筒相向配置而构成的所述各套筒元件的馈电部馈电的多条传送线路；以及

将不同的频率信号供给各所述传送线路的多个馈电部，

所述多段叠加的各所述套筒元件，被从所述多条传送线路传送的所述不同的频率信号激励，邻接的所述套筒元件的馈电部之间的所述多条传送线路各自的电学长度设置成所传送的频率信号的波长的约整数倍，使所述直排天线可在多个频率上工作。

2.权利要求1所述的直排天线，其特征在于，所述套筒元件的邻接的馈电部之间的物理间隔设置成不超过各所述频率信号的波长的约0.8波长的间隔。

3.权利要求2所述的直排天线，其特征在于，通过使所述多条传送线路的波长缩短率各自不同，在所述馈电部之间大致相等地配设所述套筒元件的邻接馈电部之间的各物理长度。

4.权利要求2所述的直排天线，其特征在于，所述多条传送线路的波长缩短率设置成大致相等，在所述馈电部之间配设所述套筒元件的邻接馈电部之间的各物理长度不同的所述多条传送线路。

5.权利要求4所述的直排天线，其特征在于，所述多条传送线路设置成2条同轴电缆，所述馈电部之间的物理长度较长的同轴电缆被螺线状卷绕。

6.权利要求1所述的直排天线，其特征在于，所述套筒元件的所述上段套筒和所述下段套筒的电学长度设置在各所述频率信号的波长的约0.22波长～约0.32波长的范围。

7.权利要求1所述的直排天线，其特征在于，所述多段叠加的所述套筒元件中的一个以上套筒元件，只被所述不同的频率信号中的一个信号激励。

8.权利要求7所述的直排天线，其特征在于，所述多条传送线路设置成2条同轴电缆，对于传送不激励该段的所述套筒元件的频率信号的同轴电缆，从该段以下的段开始，在所述馈电部之间只配设外部导体。

9.权利要求1所述的直排天线，其特征在于，构成所述套筒元件的所述上段套筒和所述下段套筒的间隔根据所叠加的段而变化。

10.权利要求1所述的直排天线，其特征在于，所述多条传送线路设置成同轴电缆或具有电介质衬底的微带线、共面线、带状线中的任何一种。

11.权利要求1所述的直排天线，其特征在于，邻接的所述套筒元件的馈电部之间的所述多条传送线路各自的电学长度设置成在各段所述馈电部的电流振幅上产生相位差的长度，使所辐射的辐射束倾斜。

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