CN104798256B - 天线 - Google Patents

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Abstract

一种天线，具备导电体；配置于所述导电体上并具有配置为矩阵状的多个正方形元件的EBG构造体；和配置在所述EBG构造体上的发射元件；在将所述发射元件的设计中心频率的波长设为λ0时，所述导电体与所述EBG构造体的间隔L1满足0.01λ0≤L1≤0.15λ0，优选满足0.025λ0≤L1≤0.085λ0，更优选满足0.035λ0≤L1≤0.07λ0。

Description

天线
技术领域
本发明涉及天线，特别涉及将EBG(ElectromagneticBandGap，电磁带隙)构造体作为反射板使用的天线。
背景技术
作为在天棚等屋内使用的天线，从设置和美观的角度出发，要求其为平面构造且薄型。
通过将使用了超材料(meta-material)技术的EBG构造体用作反射板，能够使天线低剖面化。
在下述专利文献1中提出配置在EBG反射板上的双频天线。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-94360号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，EBG构造体为频率依存性较高的窄带宽，所以将EBG构造体作为反射板使用的天线具有频率特性为窄带宽这一问题点。
本发明是为了解决所述以往技术的问题点而完成的，本发明的目的在于提供使用具有EBG构造体的反射板、低剖面且具有宽带宽的频率特性的天线。
本发明的所述以及其他目的和新特征根据本说明书的叙述以及附图予以明确。
用于解决课题的技术方案
如果简单说明在本申请中所公开的发明中的代表性发明的概要，则如下所述。
(1)一种天线，其特征在于，具备：导电体；EBG构造体，其在所述导电体上隔着空气层而具有配置为矩阵状的多个正方形元件；和配置在所述EBG构造体上的发射元件；在将所述发射元件的设计中心频率的波长设为λ0时，所述导电体与所述EBG构造体的间隔L1满足0.01λ0≤L1≤0.15λ0；所述EBG构造体中的所述多个正方形元件均没有与所述导电体以及该多个正方形元件中的其他正方形元件的任一个直流连接。
(2)所述发射元件具备：收发直线极化波的并排配置的一对偶极子元件；和收发与所述直线极化波垂直的直线极化波的并排配置的另一对偶极子元件；所述一对偶极子元件以及所述另一对偶极子元件被设置为，将该一对偶极子元件的各自的中心相连结的线与将该另一对偶极子元件的各自的中心相连结的线交叉。
(3)所述导电体与所述EBG构造体的间隔L1满足0.025λ0≤L1≤0.085λ0。
(4)所述导电体与所述EBG构造体的间隔L1满足0.035λ0≤L1≤0.07λ0。
(5)所述EBG构造体中与所述发射元件相对应的部分的正方形元件被去除。
(6)所述发射元件具有无源元件。
发明效果
如果简单说明通过在本申请中所公开的发明中的代表性发明所得到的效果，则如下所述。
根据本发明，能够提供使用具有EBG构造体的反射板、低剖面且具有宽带宽的频率特性的天线。
附图说明
图1是表示本发明的实施例1的天线的概略结构的立体图。
图2是本发明的实施例1的天线的剖视图。
图3是本发明的实施例1的天线的EBG构造体的俯视图。
图4是本发明的实施例1的天线的发射元件的俯视图。
图5是表示本发明的实施例1的天线的回波损耗特性的线图。
图6是表示在本发明的实施例1的天线中、使发射元件与EBG构造体的间隔(图2的L2-L1)一定而使反射板与发射元件的间隔(图2的L2)变化时、回波损耗变为-10dB的相对带宽的变化的线图。
图7是本发明的实施例2的天线的发射元件的俯视图。
图8是表示本发明的实施例2的天线的回波损耗特性的线图。
图9是本发明的实施例3的天线的EBG构造体的俯视图。
图10是本发明的实施例3的天线的回波损耗特性的线图。
图11是表示用于与本发明的实施例1的天线进行比较的、比较例的天线的回波损耗特性的线图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施例详细地进行说明。
另外，在用于说明实施例的全部附图中，具有同一功能的部件标注同一附图标记，并省略其重复的说明。另外，以下的实施例并不用于限定对本发明的技术方案的解释。
[实施例1]
图1至图4是用于说明本发明的实施例1的天线的一例的图。
图1是表示本实施例的天线的概略结构的立体图；
图2是本实施例的天线的剖视图；
图3是本实施例的天线的EBG构造体3的俯视图；
图4是本实施例的天线的发射元件2的俯视图。
本实施例的天线具有：由金属板构成的反射板1；配置在反射板1上的EBG(ElectromagneticBandGap，电磁带隙)构造体3；和配置在EBG构造体3上的发射元件2。
如图1、图2所示，发射元件2由垂直极化用的一对偶极子天线21和水平极化用的一对偶极子天线22构成。在此，垂直极化用的一对偶极子天线21与水平极化用的一对偶极子天线22可以在介质基板上通过印刷布线技术形成，或者也可以使用金属的棒、管等。
另外，作为发射元件2也可以使用例如垂直极化用的贴片天线(patchantenna)、水平极化用的贴片天线、或者极化共用的贴片天线。
如图3所示，EBG构造体3具有配置成矩阵状的(7×7)个正方形元件31。在此，EBG构造体3可以在介质基板上通过印刷布线技术形成，或者也可以使用金属板等。
另外，配置为矩阵状的正方形元件31的数量可以根据所要求的指向特性而增减。
EBG构造体3，为了在作为中心的正方形元件31的电感与相邻的正方形元件31之间形成电容，而制作出固有的阻抗面。而且，能够通过适当地选择EBG构造体3的正方形元件31的大小与间隔而实现适当的阻抗面，得到较大的效果。
在本实施例中，在将天线的设计中心频率f0的自由空间波长设为λ0时，反射板1与EBG构造体3的间隔(图2的L1)为0.05λ0，反射板1与发射元件2的间隔(图2的L2)为0.1λ0。
另外，反射板1的一条边的长度(图2的L3)为1.52λ0。
另外，EBG构造体3的正方形元件31的一条边的长度(图3的L4)为0.2λ0，与相邻的正方形元件31的间隔(图3的L5)为0.02λ0。
进一步，如图4所示，构成发射元件2的垂直极化用的一对偶极子天线21以及水平极化用的一对偶极子天线22的宽度(图4的L6)为0.12λ0，垂直极化用的一对偶极子天线21以及水平极化用的一对偶极子天线22的长度(图4的L7)为0.46λ0，垂直极化用的一对偶极子天线21以及水平极化用的一对偶极子天线22的间隔(图4的L8)为0.64λ0。
图5是表示本实施例的天线的回波损耗(returnloss)特性的线图。
如从图5可知，在本实施例的天线中，回波损耗为-10dB以下的频率特性的相对带宽(即，VSWR≤2的频率特性的相对带宽)为22.3％。另外，在图5的线图中，设计中心频率f0为1.9GHz，设计中心频率f0的自由空间波长λ0为157.9mm。
另外，频率特性的相对带宽用(fwide×100)/f0表示。在此，fwide为回波损耗为-10dB以下的带宽。
图11是表示用于与本实施例的天线进行比较的、比较例的天线的回波损耗(returnloss)特性的线图。
除反射板1与EBG构造体3的间隔(图2的L1)为0.006λ0以外，图11所示的比较例的天线的规格与本实施例的天线相同。
如从图11可知，在比较例的天线中，回波损耗为-10dB以下的频率特性的相对带宽(即，VSWR≤2的频率特性的相对带宽)为7.6％。另外，在图11的线图，设计中心频率f0也为1.9GHz，设计中心频率f0的自由空间波长λ0为157.9mm。
这样，在本实施例中，通过加宽反射板1与EBG构造体3的间隔(图2的L1)，由此能够加宽频率特性，所以根据本实施例，能够提供低剖面且具有宽带宽的频率特性的天线。
图6是表示在本实施例的天线中、使发射元件2与EBG构造体3的间隔(图2的L2-L1)一定(0.05λ0)而使反射板1与发射元件2的间隔(图2的L2)变化时、回波损耗为-10dB的相对带宽的变化的线图。
从图6所示的线图，在本实施例的天线中，为了实现宽带宽的频率特性，反射板1与EBG构造体3的间隔(图2的L1)为0.01λ0≤L1≤0.15λ0，优选为0.025λ0≤L1≤0.085λ0，更优选为0.035λ0≤L1≤0.07λ0。
[实施例2]
图7是本实施例的天线的发射元件2的俯视图。
如图7所示，本发明的实施例2的天线,在构成发射元件2的、垂直极化用的一对偶极子天线21与水平极化用的一对偶极子天线22具有无源元件5这一点上，不同于上述实施例1的天线。
在图7中，无源元件5的宽度(图7的L10)为0.18λ0，无源元件5的长度(图7的L9)为0.25λ0。
图8是表示本实施例的天线的回波损耗(returnloss)特性的线图。
如从图8可知，在本实施例的天线中，回波损耗为-10dB以下的频率特性的相对带宽(即，VSWR≤2的频率特性的相对带宽)为58.2％。另外，在图8的线图中，设计中心频率f0为1.9GHz，设计中心频率f0的自由空间波长λ0为157.9mm。
这样，在上述实施例1的天线中，通过在构成发射元件2的、垂直极化用的一对偶极子天线21与水平极化用的一对偶极子天线22设置无源元件5，由此与上述实施例1的天线相比，能够实现更宽带宽的频率特性。
[实施例3]
图9是本发明的实施例3的天线的EBG构造体的俯视图。
如图9所示，本发明的实施例3的天线，在去除了EBG构造体3的中央的9(＝3×3)个正方形元件31这一点上，不同于上述实施例2的天线。
图10是表示本发明的实施例3的天线的回波损耗特性的线图。
如从图10可知，在本实施例的天线中，回波损耗为-10dB以下的频率特性的相对带宽(即，VSWR≤2的频率特性的相对带宽)为52.8％。另外，在图10的线图中，设计中心频率f0为1.9GHz，设计中心频率f0的自由空间波长λ0为157.9mm。
这样，在上述实施例2的天线中，通过去除EBG构造体3的中央的9(＝3×3)个正方形元件31，由此与上述实施例2的天线相比，频率特性的相对带宽稍稍变窄，但仍能够用供电线将去除了EBG构造体3的中央的9(＝3×3)个正方形元件31后的部位圈上，所以在本实施例中，与上述实施例2相比，对构成发射元件2的、垂直极化用的一对偶极子天线21与水平极化用的一对偶极子天线22的供电变得容易。
另外，在上述实施例1的天线中，也可以将EBG构造体3的中央的9(＝3×3)个正方形元件31去除。
以上，基于上述实施例对本发明者所完成的发明具体地进行了说明，但本发明并不限定于上述实施例，当然能够在不脱离其主旨的范围内进行各种变更。
附图标记说明
1：反射板2：发射元件
3：EBG(ElectromagneticBandGap，电磁带隙)构造体
5：无源元件
21：垂直极化用的一对偶极子天线
22：水平极化用的一对偶极子天线
31：正方形元件

Claims (6)

1.一种天线，其特征在于，具备：
导电体；
EBG构造体，其配置在所述导电体之上并与所述导电体之间隔着空气层，其具有配置为矩阵状的多个正方形元件；和
配置在所述EBG构造体上的发射元件；
在将所述发射元件的设计中心频率的波长设为λ0时，
所述导电体与所述EBG构造体的间隔L1满足0.01λ0≤L1≤0.15λ0；
所述EBG构造体中的所述多个正方形元件均没有与所述导电体以及该多个正方形元件中的其他正方形元件的任一个直流连接。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：
所述发射元件具备：收发直线极化波的并排配置的一对偶极子元件；和收发与所述直线极化波垂直的直线极化波的并排配置的另一对偶极子元件；
所述一对偶极子元件以及所述另一对偶极子元件被设置为，将该一对偶极子元件的各自的中心相连结的线与将该另一对偶极子元件的各自的中心相连结的线交叉。
3.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于：
所述导电体与所述EBG构造体的间隔L1满足0.025λ0≤L1≤0.085λ0。
4.根据权利要求3所述的天线，其特征在于：
所述导电体与所述EBG构造体的间隔L1满足0.035λ0≤L1≤0.07λ0。
5.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于：
所述EBG构造体中与所述发射元件相对应的部分的正方形元件被去除。
6.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于：
所述发射元件具有无源元件。
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