CN106410427A - 宽频带天线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种宽频带天线。本发明的课题为作成简单的构造、零件数量少、能提升安装性、降低成本以及提升量产时的产量。本发明的解决手段为于细长的基板(10)的表面形成有发热元件(11a、11b)，并于背面形成有接地元件(11c、11d)，且无源元件(11e、11f)接近配置而构成第一级元件(11)，第二级元件(12)也作成同样的构成。于表面形成有用以从供电点(13)对第一级元件(11)及第二级元件(12)的发热元件供电的第一分歧线路(14a)及第二分歧线路(14b)，于背面形成有用以对第一级元件(11)及第二级元件(12)的接地元件供电的接地线路(14c)。以发热元件与接地元件构成偶极天线，以接近该偶极天线的方式配置有无源元件，从而被宽频带化。

Description

宽频带天线
技术领域
本发明主要涉及一种利用于通信模块(communication module)或宽频通信(broadband communication)的小型的宽频带天线。
背景技术
以基地台用天线而言，已知有一种天线，使多个天线构件(element element)多级排列成直线状，而能获得高增益、水平面内无指向特性、尖锐的射束(beam)的放射指向特性。此种天线区分成串联供电型及并联供电型，该串联供电型为将多个天线构件串联连接并进行供电，该并联供电型为将电力分配并对多个天线构件供电。天线的指向特性会成为与供给至各个天线构件的励磁功率(exciting power)量(振幅值)及励磁相位对应的指向特性。
将用以显示属于串联供电型的天线的现有技术的二级的纵行天线(collinear antenna)200的构成的前视图显示于图41(a)，将仰视图显示于图41(b)。
图41的(a)、(b)所示的现有技术的二级的纵行天线200是由分别构成偶极天线的第一级套筒(sleeve)元件210及第二级套筒元件211堆叠(stack)而构成。第一级套筒元件210是通过圆筒状的上级套筒管(sleevepipe)210a与下级套筒管210b彼此相对向构成的偶极天线所构成。第二级套筒元件211也是同样地通过圆筒状的上级套筒管211a与下级套筒管211b彼此相对向构成的偶极天线所构成。用以构成偶极天线的上级套筒管210a、211a与下级套筒管210b、211b的电长度(electrical length)是设定成将使用频率的波长作为λ时为约λ/4。此外，第一级套筒元件210及第二级套筒元件211是通过用以分别供电不同频率的频率信号的两条第一供电线212及第二供电线213而被串联供电。第一供电线212及第二供电线213插通至第一级套筒元件210及第二级套筒元件211内，各级套筒元件的供电点间的第一供电线212及第二供电线213的各个电长度是设定成被传送的频率信号的波长的略整数倍。如此，由于第一级套筒元件210及第二级套筒元件211分别以不同的频率信号被同相供电，因此能获得适合在双频中通信的放射场形(radiation pattern)。
现有技术文献
专利文献1：日本特许第5048012号公报。
发明内容
[发明要解决的课题]
现有技术的纵行天线200是以双频动作故成为宽频带天线，但存在零件数量多且安装步骤繁杂的问题点。
因此，本发明的目的在于提供一种宽频带天线，其作成简单的构造、零件数量少、能提升安装性、降低成本以及提升量产时的产量。
[解决课题的手段]
为了达成所述目的，本明的宽频带天线具备有：单位元件，由发热元件、构成所述发热元件与偶极天线的接地元件、以及以接近该偶极天线的方式配置的无源元件(passive element)所构成；细长的基板，于长度方向多级地形成有偶极天线，该偶极天线由形成于一面的所述发热元件及形成于另一面的所述接地元件所构成；以及圆弧状的所述无源元件，以接近所述偶极天线的方式设置；于所述基板的一面形成有分歧线路，该分歧线路连接至供电点的发热侧并对多级的所述单位元件中的各个发热元件供电；于所述基板的另一面形成有接地连接线路，该接地连接线路连接至所述供电点的接地侧并对多级的所述单位元件中的各个接地元件供电。
[发明的效果]
本发明的宽频带天线作成于基板形成有由发热元件与接地元件所构成的单位元件、分歧线路以及接地连接线路的简单构造，因此零件数量少、能提升安装性、降低成本以及提升量产时的产量。
附图说明
图1显示本发明第一实施例的宽频带天线的构成的前视图及其俯视图。
图2显示本发明第一实施例的宽频带天线的构成的侧视图及其俯视图。
图3显示本发明第一实施例的宽频带天线的构成的后视图及其俯视图。
图4显示本发明第一实施例的宽频带天线中的基板的构成的前视图。
图5显示本发明第一实施例的宽频带天线中的基板的构成的侧视图。
图6显示本发明第一实施例的宽频带天线中的基板的构成的后视图。
图7显示本发明第二实施例的宽频带天线的构成的前视图及其俯视图。
图8显示本发明第二实施例的宽频带天线的构成的后视图。
图9显示本发明第二实施例的宽频带天线中的基板的构成的后视图。
图10显示本发明第三实施例的宽频带天线的构成的图。
图11显示本发明第四实施例的宽频带天线的构成的前视图及其俯视图。
图12显示本发明第四实施例的宽频带天线的构成的侧视图。
图13显示本发明第四实施例的宽频带天线的构成的后视图。
图14显示本发明第五实施例的宽频带天线的构成的前视图及其俯视图。
图15显示本发明第五实施例的宽频带天线的构成的后视图。
图16显示本发明第六实施例的宽频带天线中将弧度作为约120°时的垂直偏振波(verticallypolarized wave)中的VSWR(voltage standing wave ratio；电压驻波比)的频率特性的图。
图17显示本发明第六实施例的宽频带天线中将弧度作为约120°时的垂直面内中的垂直偏振波的放射场形的图。
图18显示本发明第六实施例的宽频带天线中将弧度作为约120°时的水平面内中的垂直偏振波的放射场形的图。
图19显示本发明第六实施例的宽频带天线中将弧度作为约90°时的垂直面内中的垂直偏振波的放射场形的图。
图20显示本发明第六实施例的宽频带天线中将弧度作为约180°时的垂直面内中的垂直偏振波的放射场形的图。
图21显示本发明第六实施例的宽频带天线中将弧度作为约120°时的垂直偏振波中的VSWR的其他的频率特性的图。
图22显示本发明第六实施例的宽频带天线中将弧度作为约120°时的垂直面内中的垂直偏振波的放射场形的图。
图23显示本发明第六实施例的宽频带天线中将弧度作为约120°时的水平面内中的垂直偏振波的放射场形的图。
图24显示本发明第七实施例的宽频带天线中将弧度作为约120°时的水平偏振波中的VSWR的频率特性的图。
图25显示本发明第七实施例的宽频带天线中将弧度作为约120°时的垂直面内中的水平偏振波的放射场形的图。
图26显示本发明第七实施例的宽频带天线中将弧度作为约120°时的水平面内中的水平偏振波的放射场形的图。
图27显示本发明第七实施例的宽频带天线中将弧度作为约90°时的垂直面内中的水平偏振波的放射场形的图。
图28显示本发明第七实施例的宽频带天线中将弧度作为约180°时的垂直面内中的水平偏振波的放射场形的图。
图29显示本发明第八实施例的宽频带天线的构成的图。
图30显示将本发明第八实施例的宽频带天线的A部构成放大剖视的前视图以及将A部构成放大剖视的侧视图。
图31显示本发明第八实施例的宽频带天线的安装步骤的图。
图32显示本发明第八实施例的宽频带天线中的第一件隔物(spacer)的构成的前视图、后视图、侧视图以及仰视图。
图33显示本发明第八实施例的宽频带天线中的第二件隔物的构成的前视图、后视图、侧视图以及仰视图。
图34显示本发明第九实施例的宽频带天线的构成概要的前视图及显示保持具的构成的俯视图。
图35显示本发明第九实施例的宽频带天线的构成概要的侧视图。
图36显示本发明第十实施例的宽频带天线的构成概要的前视图。
图37显示本发明第十实施例的宽频带天线的构成概要的侧视图。
图38显示本发明第十一实施例的宽频带天线的构成的前视图及俯视图。
图39显示本发明第十一实施例的宽频带天线的构成的后视图。
图40显示本发明第十一实施例的宽频带天线中的基板构成的前视图及后视图。
图41显示现有技术的宽频带天线的纵行天线的构成的图。
图中：
1至11为宽频带天线，4a为垂直偏振波天线，4b为水平偏振波天线，10为基板，11为第一级元件，11a、11b为发热元件，11c、11d为接地元件，11e、11f为无源元件，12为第二级元件，12a、12b为发热元件，12c、12d为接地元件，12e、12f为无源元件，13为供电点，14a为第一分歧线路，14b为第二分歧线路，14c为接地线路，20为基板，21为第一级元件，21a、21b为发热元件，21c、21d为接地元件，21e、21f、22e、22f为无源元件，22为第二级元件，22a、22b为发热元件，22c、22d为接地元件，23为供电点，24a为第一分歧线路，24b为第二分歧线路，24c为接地线路，25a、26a为通孔，31为第一级元件，32为第二级元件，33为第三级元件，34为第四级元件，35为第五级元件，36为第六级元件，37为第七级元件，38为第八级元件，39为第一级至第八级的供电点，39a为第一级至第四级的供电点，39b为第五级至第八级的供电点，39c为第一级至第二级的供电点，39d为第三级至第四级的供电点，39e为第五级至第六级的供电点，39f为第七级至第八级的供电点，40为基板，41为第一垂直偏振波元件，42为第二垂直偏振波元件，45为第二基板，46a为第一水平偏振波元件，46b为第二水平偏振波元件，46c为间隙，47a为水平偏振波用供电线路，47b为水平偏振波用供电线路，48为水平偏振波用供电点，50为基板，51为第一级元件，52为第二级元件，53为供电点，54a为第一分歧线路，54b为第二分歧线路，54c为接地线路，55a、56a为通孔，57为相位线路，80为圆筒状壳体，81为无源元件部，90为第一间隔物，90b为导引片，90c为插入部，90d为收容空间，90e为立设片，90f为槽部，91为第二间隔物，91b为导引片，91c为卡合片，91d为收容空间，91e为立设片，91f为槽部，100为第二基板，101为水平偏振波第一级元件，102为水平偏振波第二级元件，103为水平偏振波第三级元件，104为水平偏振波第四级元件，105为水平偏振波用供电点，106为供电线路，110为基板，111为垂直偏振波第一级元件，112为垂直偏振波第二级元件，113为垂直偏振波第三级元件，114为垂直偏振波第四级元件，120为保持具，140为基板，141a、141c为第一发热元件，141b、141d为第二发热元件，141e、141g为第一接地元件，141f、141h为第二接地元件，141i、141j为无源元件，142a、142c为第一发热元件，142b、142d为第二发热元件，142i、142j为无源元件，145a为第一级至第二级的供电点，146a为第一分歧线路，146b为第二分歧线路，146c为接地线路，147为相位线路，148a、148b为通孔，149a、149b为通孔，200为纵行天线，210为第一级套筒元件，210a为上级套筒管，210b为下级套筒管，211为第二级套筒元件，211a为上级套筒管，211b为下级套筒管，212为供电线，213为供电线。
具体实施方式
图1(a)显示本发明第一实施例的宽频带天线1的构成的前视图，图1(b)显示本发明第一实施例的宽频带天线1的构成的俯视图。图2(a)显示第一实施例的宽频带天线1的构成的侧视图，图2(b)显示第一实施例的宽频带天线1的构成的俯视图。图3(a)显示第一实施例的宽频带天线1的构成的后视图，图3(b)显示第一实施例的宽频带天线1的构成的俯视图。图4显示第一实施例的宽频带天线1中的基板的构成的前视图。图5显示第一实施例的宽频带天线1中的基板的构成的侧视图。图6显示第一实施例的宽频带天线1中的基板的构成的后视图。
这些图所示的本发明的第一实施例的宽频带天线1为二级地堆叠分别以偶极天线所构成的第一级元件11与第二级元件12而构成。第一级元件11及第二级元件12形成于高频特性良好的氟树脂基板等的基板10上。即，于纵向细长的矩形状的基板10的表面下部形成有用以构成第一级元件11的两条发热元件11a、11b，该发热元件11a、11b沿着两侧缘的长度方向以纵向细长的矩形状成对地形成。此外，于基板10的表面中比中央还靠近上部形成有用以构成第二级元件12的两条发热元件12a、12b，该发热元件12a、12b沿着两侧缘的长度方向以纵向细长的矩形状成对地形成。又，于基板10的背面中比中央还靠近下部形成有用以构成第一级元件11的两条接地元件11c、11d，该接地元件11c、11d沿着两侧缘的长度方向以纵向细长的矩形状成对地形成。此外，于基板10的背面的上部形成有用以构成第二级元件12的两条接地元件12c、12d，该接地元件12c、12d沿着两侧缘的长度方向以纵向细长的矩形状成对地形成。在第一级元件11中，发热元件11a与接地元件11c以及发热元件11b与接地元件11d彼此相对向地形成而构成两组偶极天线。此外，在第二级元件12中，发热元件12a与接地元件12c以及发热元件12b与接地元件12d彼此相对向地形成而构成两组偶极天线。
在第一级元件11中，以围绕由发热元件11a与接地元件11c所构成的偶极天线的方式接近配置有半径为r1且弧度为θ1的圆弧状的无源元件11e，并以围绕由发热元件11b与接地元件11d所构成的偶极天线的方式接近配置有半径为r1且弧度为θ1的圆弧状的无源元件11f。此外，在第二级元件12中，以围绕由发热元件12a与接地元件12c所构成的偶极天线的方式接近配置有半径为r1且弧度为θ1的圆弧状的无源元件12e，并以围绕由发热元件12b与接地元件12d所构成的偶极天线的方式接近配置有半径为r1且弧度为θ1的圆弧状的无源元件12f。以下将以此种方式构成的第一级元件11及第二级元件12的各级的元件称为单位元件。
在基板10的大体中央配置有供电点13，在基板10的表面以大体沿着基板10的长度方向的中心线于上下延伸的方式形成有连接至该供电点13的发热侧的第一分歧线路14a及第二分歧线路14b。于从供电点13朝下侧延伸的第一分歧线路14a连接有以上端部彼此相对向的方式弯折成L字状的第一级元件11的发热元件11a、11b的前端，并于从供电点13朝上侧延伸的第二分歧线路14b连接有以上端部彼此相对向的方式弯折成L字状的第二级元件12的发热元件12a、12b的前端。此外，在基板10的背面以大体沿着基板10的长度方向的中心线于上下延伸的方式宽度较宽地形成有连接至供电点13的接地侧的接地线路14c。于从供电点13朝下侧延伸的接地线路14c连接有以下端部彼此相对向的方式弯折成L字状的第一级元件11的接地元件11c、11d的前端，并于从供电点13朝上侧延伸的接地线路14c连接有以下端部彼此相对向的方式弯折成L字状的第二级元件12的接地元件12c、12d的前端。如此，经由以第一分歧线路14a、第二分歧线路14b及接地线路14c所构成的传送线路，从供电点13对第一级元件11及第二级元件12并联供电。
此外，形成于基板10的表面的第一分歧线路14a与第二分歧线路14b是形成于在基板10的背面所形成的宽度较宽的接地线路14c上，且所述传送线路作成长条(strip)线路。通过该长条线路，从供电点13并联地对第一级元件11及第二级元件12供电。
如图1所示，在以此种方式构成的本发明第一实施例的宽频带天线1中，将无源元件11e、11f、12e、12f的长度设为L1，将从第一级元件11的无源元件11e、11f的上端至第二级元件12的无源元件12e、12f的下端为止的间隔设为L2。此外，如图3及图4所示，将发热元件11a、11b、12a、12b的长度设为L5且宽度设为L7，将接地元件11c、11d、12c、12d的长度设为L5且宽度设为L7，将从第一级元件11的发热元件11a、11b的上端至第二级元件12的发热元件12a、12b的下端为止的间隔设为L6，将从第一级元件11的接地元件11c、11d的上端至第二级元件12的接地元件12c、12d的下端为止的间隔设为L6，将发热元件11a与发热元件11b之间的间隔以及发热元件12a与发热元件12b之间的间隔设为L8，将接地元件11c与接地元件11d之间的间隔以及接地元件12c与接地元件12d之间的间隔设为L8。此外，如图6所示，将第一分歧线路14a及第二分歧线路14b的宽度设为L9，将接地线路14c的宽度设为L10。
将以此种方式构成的本发明第一实施例的宽频带天线1立设地设置于垂直面内，如此由第一级元件11中的发热元件11a、11b与接地元件11c、11d所构成的两组偶极天线是作为垂直偏振波天线而动作，且第二级元件12中的发热元件12a、12b与接地元件12c、12d所构成的两组偶极天线是作为垂直偏振波天线而动作。将两个无源元件11e、11f以接近第一级元件11的垂直偏振波天线的方式接近配置，且将两个无源元件12e、12f以接近第二级元件12的垂直偏振波天线的方式接近配置，如此第一级元件11及第二级元件12产生复共振而被宽频带化。在此，将长度L1设为约30mm，将长度L2设为约60mm，将长度L5设为约23mm，将长度L6设为约55.5mm，将长度L7设为约3mm，将长度L8设为约12.5mm，将长度L9设为约1mm，将长度L10设为约8mm，将弧度θ1设为约120°，将半径r1设为约10.5mm，在此情形中，能于约2500MHz至约2650MHz的频带中得到约1.5以下的电压驻波比(VSWR)。该频带的中心频率变成2575MHz。
接着，图7、图8、图9显示本发明第二实施例的宽频带天线2的构成。图7显示本发明第二实施例的宽频带天线2的构成的前视图及其俯视图。图8显示本发明第二实施例的宽频带天线2的构成的后视图。图9显示本发明第二实施例的宽频带天线2中的基板20的构成的后视图。
如这些图所示，在本发明第二实施例的宽频带天线2中，在氟树脂基板等高频特性良好的细长矩形状的基板20的背面中，沿着基板20的两侧缘的长度方向分别成对地形成有第一级元件21中的两条发热元件21a、21b与两条接地元件21c、21d以及第二级元件22中的两条发热元件22a、22b与两条接地元件22c、22d。发热元件21a、21b、22a、22b作成与第一实施例的宽频带天线1中的发热元件11a、11b、12a、12b相同形状，且形成于基板20的背面中的相同位置。此外，接地元件21c、21d、22c、22d作成与第一实施例的宽频带天线1中的接地元件11c、11d、12c、12d相同形状，并形成于基板20的背面的相同位置。在作为单位元件的第一级元件21中，以围绕由发热元件21a与接地元件21c所构成的偶极天线的方式接近配置有圆弧状的无源元件11e，并以围绕由发热元件21b与接地元件21d所构成的偶极天线的方式接近配置有圆弧状的无源元件11f。此外，在作为单位元件的第二级元件22中，以围绕由发热元件22a与接地元件22c所构成的偶极天线的方式接近配置有圆弧状的无源元件12e，并以围绕由发热元件22b与接地元件22d所构成的偶极天线的方式接近配置有圆弧状的无源元件12f。如第一实施例的宽频带天线1中所说明般，将无源元件11e、11f、12e、12f的半径设r1且将弧度设为θ1。
于基板20中大体比中央还稍微上方的位置配置有供电点23，并于基板20的表面以大体沿着基板20的长度方向的中心线于上下延伸的方式形成有连接至该供电点23的发热侧的第一分歧线路24a与第二分歧线路24b。从供电点23朝下侧延伸的第一分歧线路24a的前端是形成为T字状，且前端于下方向弯折，该前端是经由通孔(through hole)25a、25b连接至第一级元件21的发热元件21a、21b。此外，从供电点23朝上侧延伸的第二分歧线路24b的前端是形成为T字状，且前端于下方向弯折，该前端是经由通孔26a、26b连接至第二级元件22的发热元件22a、22b。此外，于基板20的背面以大体沿着基板20的长度方向的中心线于上下延伸的方式形成有连接至供电点23的接地侧的宽度较宽的接地线路24c。于从供电点23朝下侧延伸的接地线路24c连接有以下端部彼此相对向的方式弯折成L字状的第一级元件21的接地元件21c、21d的端部，并于从供电点23朝上侧延伸的接地线路24c连接有以下端部彼此相对向的方式弯折成L字状的第二级元件22的接地元件22c、22d的端部。如此，经由由第一分歧线路24a、第二分歧线路24b以及接地线路24c所构成的传送线路，从供电点23对第一级元件21及第二级元件22并联供电。
此外，形成于基板20的表面的第一分歧线路24a与第二分歧线路24b是形成于在基板20的背面所形成的宽度较宽的接地线路24c上，且所述传送线路作成长条线路。通过该长条线路，从供电点23并联地对第一级元件21及第二级元件22供电。此外，第一级元件21的发热元件21a、21b及第二级元件22的发热元件22a、22b的上端部以彼此相对向的方式弯折成L字状，且其前端连接至接地线路24c。
如图7所示，在以此种方式构成的本发明第二实施例的宽频带天线2中，将无源元件11e、11f、12e、12f的长度设为L1，将从第一级元件21的无源元件11e、11f的上端至第二级元件22的无源元件12e、12f的下端为止的间隔设为L11。此外，如图9所示，将发热元件21a、21b、22a、22b的长度设为L5且宽度设为L7，将接地元件21c、21d、22c、22d的长度设为L5且宽度设为L7，将从第一级元件21的发热元件21a、21b的上端至接地元件21c、21d的下端为止的间隔设为L12，将从第二级元件22的发热元件22a、22b的上端至接地元件22c、22d的下端为止的间隔设为L12，将从第一级元件21的接地元件21c、21d的上端至第二级元件12的发热元件22a、22b的下端为止的间隔设为L13，将发热元件21a与发热元件21b之间的间隔以及发热元件22a与发热元件22b之间的间隔设为L8，将接地元件21c与接地元件21d之间的间隔以及接地元件22c与接地元件22d之间的间隔设为L8。此外，将来自供电点23的第一分歧线路24a及第二分歧线路24b的长度设为L14，将第一分歧线路24a及第二分歧线路24b的宽度设为L16，将接地线路24c的宽度设为L17。
将以此种方式构成的本发明第二实施例的宽频带天线2立设地设置于垂直面内，如此由第一级元件21中的发热元件21a、21b与接地元件21c、21d所构成的两组偶极天线是作为垂直偏振波天线而动作，且第二级元件22中的发热元件22a、22b与接地元件22c、22d所构成的两组偶极天线是作为垂直偏振波天线而动作。将两个无源元件11e、11f以接近第一级元件21的垂直偏振波天线的方式接近配置，且将两个无源元件12e、12f以接近第二级元件22的垂直偏振波天线的方式接近配置，如此第一级元件21及第二级元件22产生复共振而被宽频带化。在此，将长度L1设为约30mm，将长度L11设为约58mm，将长度L5设为约23mm，将长度L13设为约33mm，将长度L7设为约3mm，将长度L8设为约12.5mm，将长度L12设为约3.5mm，将长度L14设为约39.5mm，将长度L15设为约6.5mm，将长度L16设为约1mm，将长度L17设为约12.5mm，将弧度θ1设为约120°，将半径r1设为约10.5mm，在此情形中，能于约2500MHz至约2650MHz的频带中得到约1.5以下的电压驻波比(VSWR)。该频带的中心频率变成2575MHz。此外，将通孔25a、25b之间的间隔及通孔26a、26b之间的间隔设为约15.3mm。
接着，图10显示本发明第三实施例的宽频带天线3的构成。
如图10所示，本发明第三实施例的宽频带天线3是将单位元件予以八级堆叠所构成。第一级元件31至第八级元件38的各个单位元件是由两个偶极天线与两个无源元件所构成，该两个偶极天线是由两条发热元件与两条接地元件所构成，该两个无源元件是以围绕各个偶极天线的方式接近配置。该单位元件能作为第一实施例的宽频带天线1中的第一级元件11(第二级元件12)或者第二实施例的宽频带天线2中的第一级元件21(第二级元件)22。即，能由第一级元件11与第二级元件12(第一级元件21与第二级元件22)构成第一级元件31与第二级元件32，同样地，能由第一级元件11与第二级元件12(第一级元件21与第二级元件22)构成第三级元件33与第四级元件34、第五级元件35与第六级元件36、第七级元件37与第八级元件38。因此，省略这些详细构成的说明。
在第三实施例的宽频带天线3中，从第一级至第八级的供电点39予以二分歧并对第一级至第四级的供电点39a与第五级至第八级的供电点39b供电，从第一级至第四级的供电点39a予以二分歧并对第一级至第二级的供电点39c与第三级至第四级的供电点39b供电，从第五级至第八级的供电点39b予以二分歧并对第五级至第六级的供电点39ae与第七级至第八级的供电点39f供电。如此，第一级元件31至第八级元件38成为从第一级至第八级的供电点39予以电力分配且并联供电，且由于作成八级堆叠，因此在将本发明第三实施例的宽频带天线3立设且设置于垂直面内时，能在垂直面内中获得鲜明(sharp)的放射场形。此外，由于用以构成各级的单位元件被宽频带化，因此第三实施例的宽频带天线3以宽频带动作。
接着，图11、图12及图13显示本发明第四实施例的宽频带天线4的构成。图11显示本发明第四实施例的宽频带天线4的构成的前视图及其俯视图。图12显示本发明第四实施例的宽频带天线4的构成的侧视图。图13显示本发明第四实施例的宽频带天线4的构成的后视图。
如这些图所示，本发明第四实施例的宽频带天线4作成为具备有垂直偏振波天线4a与水平偏振波天线4b的天线。垂直偏振波天线4a是堆叠第一垂直偏振波元件41与第二垂直偏振波元件42的单位元件而构成，并能以第一实施例的宽频带天线1中的单位元件或第二实施例的宽频带天线2中的单位元件构成第一垂直偏振波元件41与第二垂直偏振波元件42。此外，第一垂直偏振波元件41与第二垂直偏振波元件42是设置于氟树脂基板等高频特性良好的细长矩形状的基板40。
此外，水平偏振波天线4b是设置于氟树脂基板等高频特性良好的细长矩形状的第二基板45，该第二基板45与基板40大体正交配置。第二基板45是以每个预定间隔朝外侧弯折，且于朝外侧弯折的两个部位设置有第一水平偏振波元件46a与第二水平偏振波元件46b，于第二基板45的表面形成有水平偏振波用供电线路47a，并于第二基板45的背面形成有水平偏振波用供电线路47b。第一水平偏振波元件46a与第二水平偏振波元件46b设置于第一垂直偏振波元件41与第二垂直偏振波元件42之间，并位于与第二基板45的长轴垂直的面内，且作成C形的相同形状。C形的第一水平偏振波元件46a与第二水平偏振波元件46b是将细长的金属板弯折成圆弧状而形成，且如图11(b)所示作成由弧度为θ2且半径为r2的两个圆弧状的元件所构成的偶极天线。两个圆弧状的元件的一端分别连接至水平偏振波用供电线路47a及水平偏振波用供电线路47b，而圆弧状的元件的另一端呈开放且隔着间隙46c相对向。半径r2作成超过第二垂直偏振波元件42的无源元件12e、12f的半径r1的大小。于水平偏振波用供电线路47a与水平偏振波用供电线路47b的下端设置有水平偏振波用供电点48，且从该水平偏振波用供电点48经由水平偏振波用供电线路47a及水平偏振波用供电线路47b对第一水平偏振波元件46a及第二水平偏振波元件46b串联供电。该水平偏振波天线4b是作成在比被水平偏振波用供电点48供电的垂直偏振波天线4a所动作的频带还低的频带中动作，且第一水平偏振波元件46a及第二水平偏振波元件46b的长度作成与该动作的频带对应的长度。例如，水平偏振波元件46a、46b的弧度θ2作成约169°，半径r2作成约13.5mm。此外，能应用第一实施例的宽频带天线1或第二实施例的宽频带天线2的垂直偏振波天线4a是如所述般在宽频带动作。
接着，图14及图15显示本发明第五实施例的宽频带天线5的构成。图14显示本发明第五实施例的宽频带天线5的构成的前视图及俯视图。图15显示本发明第五实施例的宽频带天线5的基板50的构成的后视图。
如这些图所示，本发明第五实施例的宽频带天线5为在所述本发明第二实施例的宽频带天线2中将放射场形予以偏置(tilt)的型态。因此，于第一分歧线路54a插入有相位线路57。
说明第五实施例的宽频带天线5的概要，在氟树脂基板等高频特性良好的细长矩形状的基板50的背面中，沿着基板50的两侧缘的长度方向逐对地形成有属于单位元件的第一级元件51中的两条发热元件21a、21b与两条接地元件21c、21d以及属于单位元件的第二级元件52中的两条发热元件22a、22b与两条接地元件22c、22d。发热元件21a、21b、22a、22b以及接地元件21c、21d、22c、22d是作成与第二实施例的宽频带天线2中所说明般相同的构成。在第一级元件51中，以围绕由发热元件21a与接地元件21c所构成的偶极天线的方式接近配置有圆弧状的无源元件11e，并以围绕由发热元件21b与接地元件21d所构成的偶极天线的方式接近配置有圆弧状的无源元件11f。此外，在第二级元件52中，以围绕由发热元件22a与接地元件22c所构成的偶极天线的方式接近配置有圆弧状的无源元件12e，并以围绕由发热元件22b与接地元件22d所构成的偶极天线的方式接近配置有圆弧状的无源元件12f。无源元件11e、11f、12e、12f是如第一实施例的宽频带天线1中所说明般，作成半径设为r1且弧度设为θ1。
于基板50中比大体中央还稍微上方配置有供电点53，并于基板50的表面以大体沿着基板50的长度方向的中心线于上下延伸的方式形成第一分歧线路54a与第二分歧线路54b，该第一分歧线路54a与第二分歧线路54b插入有连接至该供电点53的发热侧的相位线路57。虽然相位线路57是弯折成蜿蜒线(meander line)状而构成，但也可以分布常数或集中常数的方式来实现。从供电点53经由相位线路57朝下侧延伸的第一分歧线路54a的前端是形成为T字状，且前方朝下方向弯折，其前端经由通孔55a、55b连接至第一级元件51的发热元件21a、21b。此外，从供电点53朝上侧延伸的第二分歧线路54b的前端是形成为T字状，且前方朝下方向弯折，其前端经由通孔56a、56b连接至第二级元件52的发热元件22a、22b。此外，在基板50的背面以大体沿着基板50的长度方向的中心线于上下延伸的方式形成有连接至供电点53的接地侧的宽度较宽的接地线路54c。于从供电点53朝下侧延伸的接地线路54c连接有以下端部彼此相对向的方式弯折成L字状的第一级元件51的接地元件21c、21d的端部，于从供电点53朝上侧延伸的接地线路54c连接有以下端部彼此相对向的方式弯折成L字状的第二级元件52的接地元件22c、22d。如此，经由由插入有相位线路57的第一分歧线路54a与第二分歧线路54b以及接地线路54c所构成的传送线路，从供电点53对第一级元件51及第二级元件52供电。
此外，形成于基板50的表面的相位线路57以及第一分歧线路54a与第二分歧线路54b是形成于在基板50的背面所形成的宽度较宽的接地线路54c上，所述传送线路作为长条线路。通过该长条线路，从供电点53对第一级元件51及第二级元件52并联地供电。在此情形中，以比第二级元件52延迟达至相位线路57的相位量的方式对第一级元件51供电。如此，在将第五实施例的宽频带天线5立设地设置于垂直面内时，放射场形会因应相位线路57的相位量而朝下偏置。
此外，在本发明第五实施例的宽频带天线5中，由第一级元件51中的发热元件21a、21b与接地元件21c、21d所构成的两组偶极天线是作为垂直偏振波天线而动作，且由第二级元件52中的发热元件22a、22b与接地元件22c、22d所构成的两组偶极天线是作为垂直偏振波天线而动作。并且，第五实施例的宽频带天线5的尺寸是作成与第二实施例的宽频带天线2的尺寸同样，且第一级元件51与第二级元件52的配置位置成为与第一级元件21与第二级元件22的配置位置同样。如此，能在约2500MHz至约2650NHz的频带中获得约1.5以下的电压驻波比(VSWR)。
在此，图16至图23显示本发明的宽频带天线的天线特性。这些图所示的天线特性是作成将本发明第五实施例的宽频带天线5中的单位元件予以16级堆叠而构成的第六实施例的宽频带天线6的天线特性。宽频带天线6是立设地设置于垂直面内，将宽频带天线6的VSWR的频率特性显示于图16，将单位元件中的无源元件的弧度θ1设为约120°且将频率设为2570MHz时的垂直面内的放射场形显示于图17，将单位元件中的无源元件的弧度θ1设为约120°且将频率设为2570MHz时的水平面内的放射场形显示于图18，将单位元件中的无源元件的弧度θ1设为约90°且将频率设为2570MHz时的垂直面内的放射场形显示于图19，将单位元件中的无源元件的弧度θ1设为约180°且将频率设为2570MHz时的垂直面内的放射场形显示于图20，将宽频带天线6的VSWR的其他频率特性显示于图21，将单位元件中的无源元件的弧度θ1设为约120°且将频率设为3600MHz时的垂直面内的放射场形显示于图22，将单位元件中的无源元件的弧度θ1设为约120°且将频率设为3600MHz时的水平面内的放射场形显示于图23。
参照图16，将弧度θ1设为约120°时，能在设为2500MHz至2650MHz的2.5GHz带域的频带中获得约1.5以下的良好的VSWR。此时的中心频率f0变成2575MHz。图17所示的放射场形是于图形的最外周被正规化，参照图17可知将频率设为2570MHz且将弧度θ1设为约120°时，作成半值角(half-value angle)约4°的鲜明的放射场形，且放射场形的峰值成为从水平面朝下方偏置约8°的方向。此外，参照图18，可知将频率设为2570MHz且将弧度θ1设为120°时，水平面内的放射场形中的最大值与最小值的偏差成为约0.5dB且为无指向性。此外，参照图19，可知将频率设为2750MHz且将弧度θ1设为约90°时，成为半值角约5°的鲜明的放射场形，且放射场形的峰值成为从水平面朝下方偏置约8°的方向。并且，与约-98°方向相比，约98°方向的放射场形成为约-0.6dB的些微差异。此外，参照图20，可知将频率设为2570MHz且将弧度θ1设为约180°时，成为半值角约4°的鲜明的放射场形，且放射场形的峰值成为从水平面朝下方偏置约8°的方向。并且，与约-98°方向相比，约98°方向的放射场形成为约-0.7dB的些微差异。
参照图21，将弧度θ1设为约120°时，能在设为3200MHz至3750MHz的3.5GHz带域的频带中获得约1.5以下的良好的VSWR。此时的中心频率f0变成3475MHz。图22所示的放射场形是于图形的最外周被正规化，参照图22可知将频率设为3600MHz且将弧度θ1设为约120°时，作成半值角约3°或约4°的鲜明的放射场形，且放射场形的峰值成为从水平面朝下方偏置约8°的方向。此外，参照图23，可知将频率设为3600MHz且将弧度θ1设为约120°时，水平面内的放射场形中的最大值与最小值的偏差成为约1.0dB且为无指向性。
第六实施例的宽频带天线6为垂直偏振波天线，且如上所述，成为在2.5GHz带域及3.5GHz带域中动作的宽频带天线。此为以围绕各级的单位元件中的两组偶极天线的方式将无源元件接近配置而成为宽频带化。此外，即使将第六实施例的宽频带天线6的无源元件的弧度θ1缩窄而设为约90°，或者将弧度θ1增宽而设为约180°，也能获得与将弧度θ1设为约120°的情形同等的天线特性，且在本发明的宽频带天线中能将无源元件的弧度设为约90°至约180°。此外，将弧度θ1设为约180°时，以无源元件的端部彼此不会接触的方式配置。
接着，图24至图28显示在作成垂直偏振波天线的本发明的第五实施例的宽频带天线5中具备有第四实施例的宽频带天线4中的水平偏振波天线4b的第七实施例的宽频带天线7的天线特性。即，第七实施例的宽频带天线7具备有垂直偏振波天线与水平偏振波天线。然而，水平偏振波元件被20级堆叠且被串联供电，并对20级的水平偏振波元件以放射场形朝下方偏置的方式错开相位进行供电。此外，水平偏振波元件的弧度θ2设为约169°且半径r2设为约13.5mm。将宽频带天线7中的水平偏振波天线的VSWR的频率特性显示于图24，将宽频带天线7的垂直偏振波天线中的无源元件的弧度θ1设为约120°且将频率设为1900MHz时的水平偏振波天线的垂直面内的放射场形显示于图25，将宽频带天线7中的无源元件的弧度θ1设为约120°且将频率设为1900MHz时的水平偏振波天线的水平面内的放射场形显示于图26，将宽频带天线7中的无源元件的弧度θ1设为约90°且将频率设为1900MHz时的水平偏振波天线的垂直面内的放射场形显示于图27，将宽频带天线7中的无源元件的弧度θ1设为约180°且将频率设为1900MHz时的水平偏振波天线的垂直面内的放射场形显示于图28。
参照图24，将弧度θ1设为约120°时，能在设为1840MHz至1960MHz的1.9GHz带域的频带中获得约1.5以下的良好的VSWR。此时的中心频率f0变成1900MHz。图25所示的放射场形是于图形的最外周被正规化，参照图25可知将频率设为1900MHz且将弧度θ1设为约120°时，作成半值角约5°的鲜明的放射场形，且放射场形的峰值成为从水平面朝下方偏置约8°的方向。此外，参照图26，可知将频率设为1900MHz且将弧度θ1设为约120°时，水平面内的放射场形中的最大值与最小值的偏差成为约0.6dB且为无指向性。此外，参照图27，可知将频率设为1900MHz且将弧度θ1设为约90°时，成为半值角约5°的鲜明的放射场形，且放射场形的峰值成为从水平面朝下方偏置约8°的方向。并且，与约98°方向相比，约-98°方向的放射场形成为约-0.2dB的些微差异。此外，参照图28，可知将频率设为1900MHz且将弧度θ1设为约180°时，成为半值角约4°的鲜明的放射场形，且放射场形的峰值成为从水平面朝下方偏置约8°的方向。并且，与约-98°方向相比，约98°方向的放射场形成为约-1.8dB的差异。
由所述可知，因为宽频带天线7的垂直偏振波天线中的无源元件的弧度θ1，垂直偏振波天线的无源元件与C型的水平偏振波元件产生电磁耦合，对天线特性造成影响。在此情形中，在无源元件的弧度θ1为未满约180°时，由于垂直偏振波天线的无源元件与C型的水平偏振波元件之间的电磁耦合的影响小，因此将无源元件的弧度θ1设为约90°以上且未满约180°，能高品质地维持水平偏振波天线的放射场形性能。
接着，图29显示本发明第八实施例的宽频带天线8的构成，图30(a)显示将宽频带天线8的A部放大剖视的前视图，图30(b)显示将A部的构成放大剖视的侧视图。此外，图31(a)至(d)显示第八实施例的宽频带天线8的安装步骤，图32(a)至(d)显示第八实施例的宽频带天线8中的第一间隔物90的构成，图33(a)至(d)显示第二间隔物91的构成。
本发明第八实施例的宽频带天线8具备有如图29所示直径较细的圆筒状的圆筒状壳体80，该圆筒状壳体80为相对介电常数(relative permittivity)接近1且电磁波的穿透性良好的合成树脂所制成。于该圆筒状壳体80内收容有宽频带天线，该宽频带天线为将第四实施例的宽频带天线4的垂直偏振波元件及水平振波元件多级地堆叠。所堆叠的级数优选为8级至18级。即，形成有15级至25级的垂直偏振波元件的基板40以及设置有堆叠成15级至25级的水平偏振波元件的第二基板45大体正交且收容于圆筒状壳体80内。
第八实施例的宽频带天线8中特征性的构成为如图30(a)、(b)所示般将无源元件保持于预定位置的无源元件部81是兼用固着具的构成，该固着具是以将所述基板40与所述第二基板45大体正交的方式安装。无源元件部81是由作成将圆筒分隔成半截的半圆状形状的第一间隔物90及第二间隔物91所构成。第一间隔物90及第二间隔物91是由电磁波穿透性良好的合成树脂所制成。
图32(a)显示用以显示第一间隔物90的构成的前视图，图32(b)显示第一间隔物90的后视图，图32(c)显示第一间隔物90的侧视图，图32(d)显示第一间隔物90的仰视图。如这些图所示，第一间隔物90作成将圆筒分隔成半截的半圆状形状，且第一间隔物90的内部作成收容空间90d，能收容圆弧状的无源元件。于左右缘部的外周面的上下突出地形成有一对插入部90c，于一对插入部90c之间突出地形成有前端面呈曲面的矩形状的导引片90b。该导引片90b突出地形成于外周面的大体中央。此外，插入部90c形成为具有矩形的插入孔的门型。再者，半圆形状的立设片90e分别形成于第一间隔物90的内周面中比上表面还稍微下方且比内周面的下表面还稍微上方，且收容空间90d的上下被立设片90e塞住。如此，在将圆弧状的无源元件收容于收容空间90d时，无源元件不会从第一间隔物90内脱落。此外，于立设片90e的大体中央形成有与第二基板45的厚度大体同样宽度的槽部90f。
图33(a)显示用以显示第二间隔物91的构成的前视图，图33(b)显示第二间隔物91的后视图，图33(c)显示第二间隔物91的侧视图，图33(d)显示第二间隔物91的仰视图。如这些图所示，第二间隔物91作成将圆筒分隔成半截的半圆状形状，且第二间隔物91的内部作成收容空间91d，能收容圆弧状的无源元件。于左右缘部的外周面的上下且于接线方向突出地形成有一对卡合片91c。此外，形成有从外周面的大体中央突出且前端面呈曲面的矩形状的导引片91b。在将第一间隔物90与第二间隔物91嵌合时，卡合片91c为插入至插入部90c的插入孔的部位，为了容易插入而将前端作成斜面，且为了防止脱落而于斜面形成有接续的段部。再者，半圆形状的立设片91e分别形成于第二间隔物91的内周面中比上表面还稍微下方且比内周面的下表面还稍微上方，且收容空间91d的上下被立设片91e塞住。如此，在将圆弧状的无源元件收容于收容空间91d时，无源元件不会从第二间隔物91内脱落。此外，于立设片91e的大体中央形成有与第二基板45的厚度大体同样宽度的槽部91f。
接着说明第八实施例的宽频带天线8的安装步骤，首先如图31(a)所示，将圆弧状的无源元件12f收容于第一间隔物90的收容空间90d。接着，如图31(b)所示，将圆弧状的无源元件12e收容于第二间隔物91的收容空间91d。并且，如图31(c)所示，使第一间隔物90对位至第四实施例的宽频带天线4的基板40，将基板40的上部插入至第一间隔物90的槽部90f，且从第四实施例的宽频带天线4的基板40的相反侧将第二间隔物91对位，并将基板40的下部插入至第二间隔物91的槽部91f。并且，当将第二间隔物91的一对卡合片91c分别插入至形成于第一间隔物90的一对插入部90c的插入孔以将第一间隔物90与第二间隔物91嵌合时，以卡合片91c不会从插入孔脱离之方式嵌合。在此情形中，基板40系被插入至第一间隔物90的槽部90f及第二间隔物91的槽部91f而被保持，且第二基板45被夹持在相对向的第一间隔物90的立设片90e与第二间隔物91的立设片91e之间。如此，如图30(a)、(b)所示，第二基板45大体与基板40正交且被保持，且被收容于第一间隔物90的无源元件12f与被收容于第二间隔物91的无源元件12e变成以接近第n垂直偏振波元件46n中的偶极天线的方式配置。并且，于第一间隔物90嵌合并安装有第二间隔物91的无源元件部81是配置于第n水平偏振波元件46n与邻接配置于该第n水平偏振波元件46n的下方的未图示的的第(n-1)水平偏振波元件46(n-1)之间的大体中间位置。图31(d)显示图30(a)所示的宽频带天线8的俯视图。此外，在安装后的无源元件部81中，剖面形状作成大体圆筒状且形成于第一间隔物90的三个导引片90b与形成于第二间隔物91的导引片91b的前端面被抵接至圆筒状壳体80的内周面。如此，基板40及第二基板45于圆筒状壳体80以内与大体中央正交的方式确实地被保持。
此外，虽然于圆筒状壳体80内收容堆叠的第四实施例的宽频带天线4，但并未限定于此，也可以收容第一实施例至第三实施例的宽频带天线或第五实施例至第七实施例的宽频带天线的任一者。即使在此情形中，也能将被收容的宽频带天线的基板以通过无源元件部81而位于圆筒状壳体80内的大体中央的方式保持。
如所述，只要于分割成两个的第一间隔物90及第二间隔物91分别收容无源元件，且以从侧面夹入基板40及第二基板45的方式将第二间隔物91嵌合至第一间隔物90，即能删减安装步骤数，并能防止安装时零件变形或破损。尤其是在将具备有多级的水平偏振波元件的第二基板45连结至具备有多级的垂直偏振波元件的基板40的状态下，以长距离滑动的方式插入至圆筒状壳体80内且固定至固定位置是非常困难的，因此成为量产时产能不佳的主要原因，但是在本发明第八实施例的宽频带天线8中能如上述说明般解决此问题。
接着，图34及图35显示本发明第九实施例的宽频带天线9的构成。图34显示本发明第九实施例的宽频带天线9的构成概要的前视图及显示保持具120的构成的俯视图。图35显示本发明第九实施例的宽频带天线9的构成概要的侧视图。
如这些图所示，本发明第九实施例的宽频带天线9是作成具备有垂直偏振波天线与水平偏振波天线的天线。垂直偏振波天线是将垂直偏振波第一级元件111、垂直偏振波第二级元件112、垂直偏振波第三级元件113、以及垂直偏振波第四级元件114的四级堆叠所构成。垂直偏振波第一级元件111至垂直偏振波第四级元件114为单位元件，且由下述构件所构成：一对发热元件，形成于基板110的表面；一对接地元件，构成该发热元件与偶极天线，且形成于基板110的背面；以及无源元件，以分别接近两个偶极天线的方式配置。
此外，水平偏振波天线是将水平偏振波第一级元件101、水平偏振波第二级元件102、水平偏振波第三级元件103以及水平偏振波第四级元件104的四级堆叠所构成。该水平偏振波第一级元件101至水平偏振波第四级元件104是以位于与长轴垂直的面内的方式设置于氟树脂基板等高频特性良好的细长矩形状的第二基板100，且垂直偏振波第一级元件111至垂直偏振波第四级元件114是设置于氟树脂基板等高频特性良好的细长矩形状的基板110。从该第二基板100的水平偏振波第三级元件103与水平偏振波第四级元件104之间至上端为止的上部是与从基板110的垂直偏振波第一级元件111的中途至下端为止的下部重叠，且以该重叠的部位中的基板彼此正交的方式被保持具120及垂直偏振波第四级元件104的无源元件部固着。保持具120为合成树脂所制成，且如图34(b)所示般形成有与基板110的剖面形状大体相同形状的细长矩形状的第一保持部120a、以及为与该第一保持部120a大体正交且宽度比第二基板100的厚度稍微还窄的槽的第二保持部120b，且由第一保持部120a与第二保持部120b形成为T字状的槽。于该第一保持部120a插入并保持基板110，并以第二保持部120b夹持第二基板100，从而以基板110与第二基板100正交的方式被保持。此外，垂直偏振波第四级元件104的无源元件部具备有第八实施例所说明的第一间隔物及第二间隔物，并如所述般以正交的方式保持基板110与第二基板100。
在第九实施例的宽频带天线9中的垂直偏振波天线中，从垂直偏振波用供电点115予以二分歧并对第一级与第二级的供电点115a以及第三级与第四级的供电点115b供电，从第一级与第二级的供电点115a予以二分歧并对垂直偏振波第一级元件111与垂直偏振波第二级元件112供电，从第三级与第四级的供电点115b予以二分歧并对垂直偏振波第三级元件113与垂直偏振波第四级元件114供电。如此，垂直偏振波第一级元件111至垂直偏振波第四级元件114成为被垂直偏振波用供电点115予以电力分配且并联供电。
用以构成该垂直偏振波天线的各级的单位元件的尺寸作成与第二实施例的宽频带天线2的尺寸同样，并作为2500MHz至2650MHz的2.5GHz带域的频带以及3200MHz至3750MHz的3.5GHz带域的频带中的双频的垂直偏振波天线而动作。
第二基板100以每个预定间隔于外侧弯曲，且于弯曲的外侧的四个部位分别设置有水平偏振波第一级元件101至水平偏振波第四级元件104，于第二基板100的表面形成有供电线路106，且虽然未图示但于第二基板100的背面形成有供电线路106。水平偏振波第一级元件101至水平偏振波第四级元件104设置于垂直偏振波第一级元件111的下侧，且分别作成将细长的金属板弯折成圆弧状而形成的C形形状。C形的水平偏振波第一级元件101至水平偏振波第四级元件104作成与第四实施例中的水平偏振波天线4b的水平偏振波元件相同的构成，且作成由图11(b)所示弧度为θ2且半径为r2的两个圆弧状的元件所构成的偶极天线。两个圆弧状的元件的一端分别连接至供电线路106，圆弧状的元件的另一端开放且隔着间隙相对向。于设置于第二基板100的表面及背面的供电线路106的下端设置有水平偏振波用供电点105，从该水平偏振波用供电点105经由供电线路106对水平偏振波第一级元件101至水平偏振波第四级元件104串联供电。
该水平偏振波天线是被水平偏振波用供电点105供电，水平偏振波第一级元件101至水平偏振波第四级元件104的长度作成对应动作的频带的长度。例如，水平偏振波第一级元件101至水平偏振波第四级元件104的弧度θ2作成约169°，半径r2作成约13.5mm。动作的频带作成比垂直偏振波天线动作的频带还低且为1840MHz至1960MHz的1.9GHz带域的频带。此外，以宽频带天线9中的水平偏振波的放射场形朝下方偏置的方式并以调整元件间的供电线路106的长度且愈朝上级相位愈往前的方式，对水平偏振波第一级元件101至水平偏振波第四级元件104供电。
在第九实施例的宽频带天线9中，由于垂直偏振波第一级元件111至垂直偏振波第四级元件114的各级的距离能错开水平偏振波第一级元件101至水平偏振波第四级元件104的间隔自由地设定，因此能构成符合期望特性的垂直偏振波天线。例如，垂直偏振波第一级元件111至垂直偏振波第四级元件114的各级的无源元件能作成相较于第四实施例的宽频带天线4的垂直偏振波天线为约86％的距离。同样地，水平偏振波第一级元件101至水平偏振波第四级元件104的各级的距离也能错开垂直偏振波第一级元件111至垂直偏振波第四级元件114的间隔自由地设定。例如，水平偏振波第一级元件101至水平偏振波第四级元件104的各级的元件间隔能作成相较于第四实施例的宽频带天线4的水平偏振波天线为约157％的距离。
如所述，在第九实施例的宽频带天线9中，由于垂直偏振波天线与水平偏振波天线是作成分别独立的天线且于上下分隔设置，因此能降低两个天线彼此影响。如此，垂直偏振波天线与水平偏振波天线展现良好的无指向性的放射场形。在此情形中，放射场形不论在哪个偏振波的频带中皆朝下偏置约8°。此外，在本发明的第九实施例的宽频带天线9中，能在所述频带获得良好的VSWR。
此外，也可以将第九实施例的宽频带天线9收容于第八实施例的宽频带天线8的圆筒状壳体80内。在此情形中，能通过由第一间隔物90及第二间隔物91所构成的无源元件部夹持收容的宽频带天线9的基板110及第二基板100并以位于圆筒状壳体80内的大体中央的方式予以保持。
接着，图36及图37显示本发明第十实施例的宽频带天线10的构成。图36显示第十实施例的宽频带天线10的构成概要的前视图。图37显示第十实施例的宽频带天线10的构成概要的侧视图。
这些图所示的本发明第十实施例的宽频带天线10作成为在第九实施例的宽频带天线9中将第二基板100与基板110之间的重叠增长的构成，具体而言作成第二基板100的上半部与基板110的下半部重叠的构成。由于其他构成与第九实施例的宽频带天线9同样，因此省略所述构成外的其他说明。
在第十实施例的宽频带天线10中，第二基板100中从水平偏振波第三级元件103与水平偏振波第二级元件102之间至上端为止的上半部是配置成与基板110中从垂直偏振波第二级元件112的中途至下端为止的下半部正交并重叠，且第二基板100的上部与基板110中设置有垂直偏振波第二级元件112的部位是以通过垂直偏振波第二级元件112的无源供给元件部正交的方式固着，第二基板100中的水平偏振波第三级元件103及水平偏振波第四级元件104之间与基板110中设置有垂直偏振波第一级元件111的部位是以通过垂直偏振波第一级元件111的无源元件部正交的方式设置，为第二基板100的大体中央的水平偏振波第二级元件102及水平偏振波第三级元件103之间与基板110的下端部是以通过保持具120正交的方式固着。
在第十实施例的宽频带天线10中，垂直偏振波第一级元件111至垂直偏振波第四级元件114的各级的距离也能错开水平偏振波第一级元件101至水平偏振波第四级元件104的间隔自由地设定，并构成为符合期望特性的垂直偏振波天线。同样地，水平偏振波第一级元件101至水平偏振波第四级元件104的各级的距离也能错开垂直偏振波第一级元件111至垂直偏振波第四级元件114的间隔自由地设定。第十实施例的宽频带天线10的放射场形及天线特性与第九实施例的宽频带天线9的放射场形及天线特性大体同样。
此外，也可以将第十实施例的宽频带天线10收容于第八实施例的宽频带天线8的圆筒状壳体80内。在此情形中，能通过由第一间隔物90及第二间隔物91所构成的无源元件部夹持收容的宽频带天线10的基板110及第二基板100并以位于圆筒状壳体80内的大体中央的方式予以保持。此外，第二基板100与基板110之间的重叠可以任意的长度重叠。
接着，图38至图40显示本发明第十一实施例的宽频带天线11的构成。图38显示本发明第十一实施例的宽频带天线11的构成的前视图及俯视图。图39显示本发明第十一实施例的宽频带天线11的构成的后视图。图40显示本发明第十一实施例的宽频带天线11中的基板构成的前视图及后视图。
这些图所示的本发明第十一实施例的宽频带天线11是在上述说明的本发明第五实施例的宽频带天线5中以三频率动作。于本发明的第十一实施例的宽频带天线11的基板140设置有第一级元件141及第二级元件142，第一级元件141及第二级元件142是由同样构成的单位元件所构成。基板140是作成氟树脂基板等高频特性良好的细长矩形状，在基板140的背面沿着基板140的两侧缘的长度方向分别形成有第一级元件141中的两条第一发热元件141a、141c与第二发热元件141b、141d、两条第一接地元件141e、141g与第二接地元件141f、141h，并分别形成有第二级元件142中的两条第一发热元件142a、142c与第二发热元件142b、142d、两条第一接地元件142e、142g与第二接地元件142f、142h。由第一发热元件141a、141c(142a、142c)及第一接地元件141e、141g(142e、142g)所构成的一对偶极天线是作成元件长度比由第二发热元件141b、141d(142b、142d)及第二接地元件141f、141h(142f、142h)所构成的一对偶极天线还长，且将动作的频带设低。能通过该第一级元件141及第二级元件142中元件长度不同的两对偶极天线以双频动作。
此外，以围绕形成有第一级元件141中的所述两对偶极天线的基板140的两侧缘各者的方式，接近配置有圆弧状的无源元件141i、141j。此外，同样地以围绕形成有第二级元件142中的所述两对偶极天线的基板140的两侧缘各者的方式，接近配置有圆弧状的无源元件142i、142j。无源元件141i、141j、142i、142j为如在第一实施例的宽频带天线1中所说明般，作成半径为r2且弧度作成θ1。通过该无源元件141i、141j、142i、142j的作用，第一级元件141及第二级元件142作为三频率的垂直偏振波天线而动作。
于基板140中比大体中央还稍微上方配置有第一级与第二级的供电点145a，于基板140的表面以大体沿着基板140的长度方向的中心线于上下延伸的方式形成有第一分歧线路146a与第二分歧线路146b，该第一分歧线路146a与第二分歧线路146b插入有连接至该供电点145a的发热侧的相位线路147。虽然相位线路147是弯曲成蜿蜒线状而构成，但也可以分布常数或集中常数来实现。从供电点145a经由相位线路147朝下侧延伸的第一分歧线路146a的前端是形成为T字状，且前方朝下方向弯折，于弯折的角形成有通孔148a、148b，并经由通孔148a、148b对第一级元件141的第一发热元件141a、141c与第二发热元件141b、141d供电。此外，从供电点145a朝上侧延伸的第二分歧线路146b的前端是形成为T字状，且前方朝下方向弯折，于其前端成有通孔149a、149b，并经由通孔149a、149b对第二级元件142的第一发热元件142a、142c与第二发热元件142b、142d供电。此外，在基板140的背面以大体沿着基板140的长度方向的中心线于上下延伸的方式形成有连接至供电点145a的接地侧的宽度较宽的接地线路146c。于从供电点145a朝下侧延伸的接地线路146c分别连接有以下端部彼此相对向的方式弯折成L字状的第一级元件141的第一接地元件141e、141g与第二接地元件141f、141h的端部，于从供电点145a朝上侧延伸的接地线路146c分别连接有以下端部彼此相对向的方式弯折成L字状的第二级元件142的第一接地元件142e、142g与第二接地元件142f、142h。如此，经由由插入有相位线路147的第一分歧线路146a、第二分歧线路146b及接地线路146c所构成的传送线路，从供电点145a对第一级元件141及第二级元件142供电。
此外，形成于基板140的表面的相位线路147、第一分歧线路146a及第二分歧线路146b是形成在于基板140的背面所形成的宽度较宽的接地线路146c上，所述传送线路是作成长条线路。通过该长条线路，从供电点145a并联地对第一级元件141及第二级元件142供电。在此情形中，以比第二级元件142延迟达至相位线路147的相位量的方式对第一级元件141供电。如此，在第十一实施例的宽频带天线11立设地设置于垂直面内时，放射场形因应相位线路147的相位量朝下偏置。
此外，在本发明第十一实施例的宽频带天线11中，作为设成1840MHz至1960MHz的1.9GHz带域的频带、2500MHz至2650MHz的2.5GHz带域的频带以及3200MHz至3750MHz的3.5GHz带域的频带中的三频率的垂直偏振波天线而动作。除了第一发热元件141a、141c(142a、142c)及第一接地元件141e、141g(142e、142g)的尺寸以外的垂直偏振波天线的尺寸是作成与第二实施例的宽频带天线2的尺寸同样，且在所述频带中第十一实施例的宽频带天线11能获得良好的VSWR。此外，第一发热元件141a、141c(142a、142c)及第一接地元件141e、141g(142e、142g)的尺寸设定成在作成1840MHz至1960MHz的1.9GHz带域的频带动作的长度。
此外，也可以将第十一实施例的宽频带天线11中以三频率动作的单位元件应用于本发明其他实施例的宽频带天线所具备的单位元件，并在该宽频带天线中以三频率动作。此外，也可以将第十一实施例的宽频带天线11多级地堆叠并收容于圆筒状壳体80内。在此情形中，能通过第一间隔物90及第二间隔物91夹持收容的宽频带天线11的基板140并以位于圆筒状壳体80内的大体中央的方式予以保持。
[产业可利用性]
在上述说明的本发明的宽频带天线中，能以接近偶极天线的方式配置圆弧状的无源元件并构成单位元件，并将该单位元件予以多级堆叠。级数优选为作成8级至18级堆叠。本发明的宽频带天线成为在多个频带中动作的宽频带天线。此外，在具备有垂直偏振波天线与水平偏振波天线的本发明的宽频带天线中，能将作为垂直偏振波天线的单位予以多级堆叠，并将构成水平偏振波天线的水平偏振波元件予以多级堆叠。将该水平偏振波予以堆叠的级数优选为15级至25级堆叠。
此外，在具备有垂直偏振波天线与水平偏振波天线的本发明的宽频带天线中，会有作为垂直偏振波天线的单位元件与构成水平偏振波天线的C形的水平偏振波元件电磁耦合而影响天线特性的情形。因此，将圆弧状的无源元件的弧度作成约90°以上且未满约180°，从而能维持垂直偏振波天线的天线特性并降低对水平偏振波天线的影响。
此外，本发明的宽频带天线的单位元件中的发热元件及接地元件的电长度作成因应使用频带的长度。例如，一般作成使用频带的中心频率的波长的1/4波长。在此情形中，考量基板的介电常数所为之波长缩短率来决定物理长度。此外，无源元件的长度作成接近配置于由发热元件及接地元件所构成的偶极天线时会被宽频带化的长度。
此外，在第十一实施例的宽频带天线中，作成于各级中沿着基板两侧缘的长度方向以相对向的方式设置有长度分别不同的两对发热元件与两对接地元件，且单位元件以三频率动作，但也可应用于其他实施例中的单位元件且其他实施例的单位元件以三频率动作。
此外，在上述说明的本发明的宽频带天线的各实施例中，偏置角为8°，但并未限定于此，能作成任意的偏置角(例如3°、5°等)。

Claims (17)

1.一种宽频带天线，其特征在于，具备有：
细长的基板，于长度方向多级地形成有偶极天线，所述偶极天线由形成于一面的发热元件及形成于另一面的接地元件所构成；
圆弧状的无源元件，以接近所述偶极天线的方式设置；
分歧线路，形成于所述基板的一面，连接至供电点的发热侧并对多级的所述发热元件供电；以及
接地连接线路，形成于所述基板的另一面，连接至所述供电点的接地侧并对多级的所述接地元件供电。
2.根据权利要求1所述的宽频带天线，其特征在于，所述发热元件沿着所述基板的一面中的两侧缘的长度方向形成一对，且所述接地元件沿着所述基板的另一面中的两侧缘的长度方向以与两个所述发热元件分别相对向的方式形成一对；
所述圆弧状的无源元件分别以接近由所述相对向的一对所述发热元件与一对所述接地元件所构成的两组所述偶极天线的方式设置。
3.根据权利要求1所述的宽频带天线，其特征在于，所述偶极天线与所述无源元件构成单位元件；
以从一个所述供电点对多级的所述单位元件并联供电的方式设置有传送线路，于所述传送线路插入有相位线路，且放射场形因应所述相位线路的相位量偏置。
4.根据权利要求1所述的宽频带天线，其特征在于，所述发热元件沿着所述基板中的两侧缘的长度方向形成长度不同的两对，且所述接地元件沿着所述基板中的两侧缘的长度方向以与长度不同的两对所述发热元件分别相对向的方式形成长度不同的两对；
所述圆弧状的无源元件分别以接近由所述相对向的两对所述发热元件与两对所述接地元件所构成的两组所述偶极天线的方式设置。
5.根据权利要求1所述的宽频带天线，其特征在于，所述圆弧状的无源元件的弧度作成90°以上未满180°。
6.一种宽频带天线，其特征在于，具备有：
细长的基板，于长度方向多级地形成有偶极天线，所述偶极天线由形成于一面的发热元件及接地元件所构成；
圆弧状的无源元件，以接近所述偶极天线的方式设置；
分歧线路，形成于所述基板的另一面，连接至供电点的发热侧并对多级的所述发热元件供电；以及
接地连接线路，形成于所述基板的一面，连接至所述供电点的接地侧并对多级的所述接地元件供电。
7.根据权利要求6所述的宽频带天线，其特征在于，所述发热元件沿着所述基板的一面中的两侧缘的长度方向形成一对，且所述接地元件沿着所述基板的一面中的两侧缘的长度方向以与两个所述发热元件分别相对向的方式形成一对；
所述圆弧状的无源元件分别以接近由所述相对向的一对所述发热元件与一对所述接地元件所构成的两组所述偶极天线的方式设置。
8.根据权利要求6所述的宽频带天线，其特征在于，所述偶极天线与所述无源元件构成单位元件；
以从一个所述供电点对多级的所述单位元件并联供电的方式设置有传送线路，于所述传送线路插入有相位线路，且放射场形因应所述相位线路的相位量偏置。
9.根据权利要求6所述的宽频带天线，其特征在于，所述发热元件沿着所述基板中的两侧缘的长度方向形成长度不同的两对，且所述接地元件沿着所述基板中的两侧缘的长度方向以与长度不同的两对所述发热元件分别相对向的方式形成长度不同的两对；
所述圆弧状的无源元件分别以接近由所述相对向的两对所述发热元件与两对所述接地元件所构成的两组所述偶极天线的方式设置。
10.根据权利要求6所述的宽频带天线，其特征在于，所述圆弧状的无源元件的弧度作成90°以上未满180°。
11.一种宽频带天线，其特征在于，具备有：
细长的基板，于长度方向多级地形成有偶极天线，所述偶极天线由形成于一面的发热元件及形成于另一面的接地元件所构成；
圆弧状的无源元件，以接近所述偶极天线的方式设置；
分歧线路，形成于所述基板的一面，连接至供电点的发热侧并对多级的所述发热元件供电；
接地连接线路，形成于所述基板的另一面，连接至所述供电点的接地侧并对多级的所述接地元件供电；
第二基板，以大体与所述基板正交的方式配置；以及
C形的偶极天线，设置于所述第二基板，并围绕所述基板；
从所述C形的偶极天线放射的偏振波是与从由多级的所述偶极天线与所述无源元件构成的单位元件放射的偏振波正交。
12.一种宽频带天线，其特征在于，具备有：
细长的基板，于长度方向多级地形成有偶极天线，所述偶极天线由形成于一面的发热元件及接地元件所构成；
圆弧状的无源元件，以接近所述偶极天线的方式设置；
分歧线路，形成于所述基板的另一面，连接至供电点的发热侧并对多级的所述发热元件供电；
接地连接线路，形成于所述基板的一面，连接至所述供电点的接地侧并对多级的所述接地元件供电；
第二基板，以大体与所述基板正交的方式配置；以及
C形的偶极天线，设置于所述第二基板，并围绕所述基板；
从所述C形的偶极天线放射的偏振波是与从由多级的所述偶极天线与所述无源元件构成的单位元件放射的偏振波正交。
13.根据权利要求11所述的宽频带天线，其特征在于，所述圆弧状的无源元件的弧度作成90°以上未满180°。
14.根据权利要求12所述的宽频带天线，其特征在于，所述圆弧状的无源元件的弧度作成90°以上未满180°。
15.根据权利要求11、12、13、14中任一权利要求所述的宽频带天线，其特征在于，具备有由将圆筒分隔成半截的形状的第一间隔物与第二间隔物所构成的间隔物；
以将所述第二基板保持于所述基板的方式且所述第一间隔物与所述第二间隔物成为大体圆筒状的方式，将所述第二间隔物嵌合至所述第一间隔物。
16.根据权利要求11、12、13、14中任一权利要求所述的宽频带天线，其特征在于，具备有由将圆筒分隔成半截的形状的第一间隔物与第二间隔物所构成的间隔物；
以将所述第二基板保持于所述基板的方式且所述第一间隔物与所述第二间隔物成为大体圆筒状的方式，将所述第二间隔物嵌合至所述第一间隔物，从而将所述圆弧状的无源元件分别收容于所述第一间隔物及所述第二间隔物内。
17.根据权利要求11、12、13、14中任一权利要求所述的宽频带天线，其特征在于，还具备有：
第一间隔物，作成将圆筒分隔成半截的形状，并形成有从外周面突出的导引片；
第二间隔物，作成将圆筒分隔成半截的形状，并形成有从外周面突出的导引片；以及
圆筒状壳体，以将所述第二基板保持于所述基板的方式嵌合的所述第一间隔物与所述第二件隔物予以收容；
所述第一间隔物及所述第二间隔物的所述导引片的前端抵接至所述圆筒状壳体的内周面，所述基板与所述第二基板保持于所述圆筒状壳体内的大体中心。
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