CN1093203A - 天线 - Google Patents

Abstract

一种天线，包括在绝缘材料的薄层(12)的前面 (14)上设置的前面的导电图形(16)和在绝缘材料的 薄层后面(18)设置的后面的导电图形(20)。每个图 形(16、20)包括各自的馈电部分(22、32)和从馈电部 分的侧向交替延伸的L形天线单元(26a—d、36a— d)。相邻的前面的和后面的单元处于互补的位置上 形成横向偶极子和纵向偶极子。在馈电部分(22、 32)上的特殊的交叉部分(24a—c、34a—c)保证导电 图形仅存在非常小的重叠面积。

Description

本发明涉及各种天线。其中一种形式的天线特别适合于接收电视信号，但也并不限于此。本发明还适用于无线电发送和接收的各种天线。

一般来讲，常规的电视天线在体积上是相当大的和在重量上相当重的。为了实现最佳的性能，室外天线最好例如是屋顶安装的天线。但是，这种天线对于安全地安装可能是不方便的，并且维护是困难的。在发生雷雨的情况下，室外天线可能容易变为失配，或者天线可能遭到损害。

从审美的观点，通常室内天线小于室外天线。然而室内天线小的尺寸限制了其效率。这意味着，一般室内天线仅适合于在那些电动信号强的地区进行接收。一种调谐的八木天线具有一些附加单元，用以增加增益，但是，这种实现的高增益仅仅沿着天线的前后方向。从而，这种天线是高方向性的和对接收产生重影的后面反射的信号也是敏感的。一般，八木天线的接收角度仅约20度。

本发明就是考虑到上述的各种缺点而创造出来的。

根据本发明，通常的平面或平板天线包括一个电绝缘材料的平板部件，和该平板部件支承的一个导电材料的图形。该导电材料的图形限定各天线单元装置，这些单元装置包括一个或多个天线单元，和一些馈电单元装置，该馈电单元装置对各天线单元装置提供馈电连接。

这种天线的结构可以构造为扁平的，或者至少非常低矮的外形，该天线适合于室内使用（或室外使用）。天线的整个面积可以相当大，以使效率优于常规的室内天线，而至少可以与室外天线的效率相当。该天线可以放置在隐蔽的地方，例如，在一幅图画的后面，在框子或衣框的后面，在墙的后面（或在墙中）或墙纸的后面，或者在地毡或床下面的平板。当然这样的一个清单并不是毫无遗漏的。

最好是，该天线是柔软的，使其能够折叠或卷起来，以便于储存。

在一种形式中，当天线基本上垂直安装时该天线单元能适合接收。这种“垂直使用”和“水平使用”的单元的组合也将可以设置在一个天线中。

导电的图形通常可以是由平面导电印制线形成的。对于高频电信号而言（诸如无线电或电视信号）可以确信主要是在导体表面进行导电的。因此，利用通常的平面导电印制线能够提供用于导电的足够的表面面积。

本发明的特别理想的主要特点是该天线装置包括至少两个天线单元，即包括第一和第二单元，这些天线单元至少在其单元的主要部分上不重叠复盖各自的区域。最好是，第一和第二天线单元在电气上是分开的，和馈电单元装置包括与第一天线单元相连的第一馈电单元，和与第二天线单元相连的第二馈电单元，以便对各天线单元提供单独的馈电连接。

最好是，第一和第二天线单元包括一个偶极子的互补部分，和这些互补部分彼此相互配置以形成一个偶极子单元。

最好是，天线单元这样来构形，使每个天线单元的宽度以远离偶极子的中心而逐渐增加。例如，每个天线单元可以具有远离偶极子的中心向外发散的边，以致天线单元在一起呈现一种梯形蝶式的形状。这种形状其优良特性被认为是偶极子具有宽的带宽，但与相邻天线单元呈现非带低的耦合效应。当这种形状的天线单元被安排在一起成为一个天线阵时，低的耦合将导致存在于相邻天线单元之间的必要距离。该偶极子的带宽受到偶极子之间的最小有效距离（即最小横向距离）和偶极子之间的最大有效距离（即从第一单元的一个拐角到对角线相对的另一单元的拐角的最大对角线距离）的影响。上述天线单元的形状在以实现低耦合的大多数偶极子上各相邻的偶极子之间提供相当大的间距，并还提供了一个显著地大于实现宽带的横向尺寸的对角线尺寸。

最好是，导电图形包括限定多个第一天线单元的一个第一图形，和限定多个第二天线单元的第二图形，例如构成多个偶极子。这就增加了天线的“有源”区域，从而增加效率。

最好是，第一导电图形包括以馈电部分（或“杆”部分）形式的第一馈电单元，由于该馈电单元将一个或多个第一天线单元予以延伸。最好是，第二导电图形还包括以第二馈电部分（或“杆”部分）形成的第二馈电单元，由于该馈电单元将一个或多个第二天线单元予以延伸。最好是，通常馈电部分彼此相并行安排。

最好是，在一种形式中，或者在第一导电图形中的每个第一天线单元不与第二导电图形的馈电部分相交叉或重叠。同样，最好是在一种形式中，或者在第二导电图形的每个第二天线单元不与前面的导电图形的馈电部分相交叉或重叠。

根据天线的设计，在某些区域对于第一和第二导电图形的馈电部分相重叠可以是需要的。然而在不希望第一和第二馈电部分之间有电容耦合的情况下，最好是馈电部分的区域的主要部分不要重叠，并且重叠仅出现在绝缘交叉处。

最好是，第一和第二天线单元彼此相对称地安排。各天线单元可以在远离各自的馈电部分互相相对的方向上进行延伸。在一个优选实施例中，第一和第二天线单元包括（至少部分地）各自的臂，这些臂沿一条基本上公共的轴在相对方向上延伸。这些臂基本上垂直地远离馈电部分进行延伸形成一个横向的偶极子。偶极子单元的总长度可以约为λ，这里λ是接收的信号的标称波长。因此，能够实现全间距偶极子，而不会降低相当普遍地用于常规室内天线的折叠偶极子的效率。为了最佳的性能由导电图形的馈电部分提供的馈电点还可以位于该偶极子的中点。

本发明的第二个特别好的主要特点是导电图形包括一个第一导电部分与第二导电部分相重叠的区域，该第一和第二导电部分在重叠处是由一个绝缘薄层相隔离。

在重叠处利用绝缘薄层能使天线尽管导电部分有重叠而仍然保持其薄的状态。

这种重叠的导电部分的特性，位置和效果将取决于天线的设计和用于构造天线的具体的材料。

例如，上文描述的一种理想的设计可以包括在馈电部分上的绝缘的交叉，以使馈电部分连接到各天线单元的适当的一个单元。如果馈电部分的阻抗与整个天线阻抗相比较是不明显的，则对于保持在重叠处或各重叠处的最小电容耦合是可能需要的。例如，交叉可以基本垂直的，以实现第一和第二馈电部分单元之间的最小重叠面积。

如果馈电装置的阻抗明显，则可以要求引入一个预定的电容耦合效应，以补偿通过形成一个调谐电路的该阻抗。例如，在蒸发铝印制线的情况下，馈电部分的阻抗可在10-20Ω数量级，这一阻抗与整个天线阻抗，例如75Ω相比是明显的。

此外，或作为另外一种情况，对于天线的馈电单元的各个重叠，一个或多个重叠可以设置在各个天线单元之间或之中，形成电容耦合，以便改变天线的特性。例如，电容耦合可以用于改变有效长度，例如，一个偶极子或者通过在偶极子的互补的一半的两端或之间引入电容耦合，或者通过引入一个电容与偶极子的一半中的一个相串联（例如，通过分裂该单元为两个部分重叠的部分）。

根据天线的特性，还可以要求引入一个电容跨接在天线的输出端（或输入端）。这可能是出于安全的原因所要求的，以避免产生高的脉冲电压。这样的一个电容通常是作为天线的一个整体部分提供的，即利用在由绝缘层分隔开的薄层上安排适当的重叠部分。

本发明的另外一个特别好的主要特点是该天线单元装置包括一个天线单元阵，该阵包括第一和第二天线单元，各天线单元至少在天线单元的主要部分上复盖各自的区域，这些天线单元是不重叠的，和各馈电单元装置连接到该阵的每个有源单元。

该源可以包括一个或多个无源单元以及有源单元。例如，该阵可以包括一个或多个引向器单元和/或一个或多个反射器单元。

最好是，馈电单元装置包括连接到该阵中的各自有源单元的各自的一个单元的第一和第二独立的馈电单元，对各自天线单元提供一种定相的连接。

该阵可以包括一个或多个偶极子，正如在上文设计中所描述的。该偶极子还将可以是可折叠偶极子。该阵还可以包括其他的单元阵，诸如，八木阵和/或对数周期阵。

本发明的另外一个特别好的主要特点是该天线装置包括一个或多个对准相对于在薄层上的第一轴或方向的第一天线单元部分，和一个或多个相准相对于在薄层上的第二方向或轴的第二天线单元部分，该第一和第二轴或方向是基本上不平行的。

利用对准不同方向的几个天线单元部分能够按照要求改善全向性（或有方向性）。例如，第一和第二方向可以基本上垂直。在一个优选实施例中，每个天线单元包括第一臂和第二臂，第一臂平行于天线的第一对准轴或方向进行延伸，第二臂平行于第二对准轴或方向进行延伸，而第二对准轴或方向垂直于第一对准轴或方向。各天线单元这样予以安排。以使每个天线单元具有与一个互补的天线单元相应的第一臂相一致和相邻的其第一臂，和具有与另外的或相同的互补天线单元相应的第二臂相一致和相邻的其第二臂。利用这种安排，第一臂的相邻的一对形成了对准平行于第一对准轴或方向的偶极子，和第二臂相邻的一对形成了对准于平行第二对准轴或方向的偶极子。

最好是，每个天线单元一般以L型提供第一和第二臂。在一个实施例中，在薄层上互补的天线单元由第一和第二导电图形形成的。第一导电图形的天线单元最好是相对于该第一图形的馈电单元设置在对角线的相对位置上。第二图形的天线单元安排在与第一图形的每个天线单元的第一和第二臂排成一条线的互补对角线的位置上。

十分清楚，利用这种安排，第一图形的连续的天线单元必须从馈电部分改变的方向上延伸。同样，第二图形的连续的天线单元必须在第一图形的镜象上从馈电部分改变的方向上延伸。为实现这个目的，最好是第一和第二图形的馈电部分相互交叉，以使第一图形的天线单元与第二导电图形的任何部分没有相重叠，和第二图形的天线单元与第一导电图形任何部分没有相重叠。

第一和第二轴或方向是不必垂直的。例如，第一和第二轴或方向可以是分岔的，与对准一个方向的天线相比较，增加了天线的接收角度。天线单元装置还可以包括不同的第一天线单元部分或臂的第一和第二阵，和第二天线单元部分或臂的第二阵。

本发明的另外一个特别好的主要特点是导电材料的图形包括在薄层的前面的第一图形，和在薄层后面的第二图形。最好是，前面和后面的导电图形彼此是电绝缘的。利用在薄层部件的前面和后面的导电图形能够使导电图形彼此交叉，而不必提供单独的绝缘交叉装置。

如上所述，最好是前面和后面的（即第一和第二）天线单元自身基本上分别在薄层部件前面和后面互相不重叠。这种安排将在会降低天线效率的各天线单元之间的任何电容耦合保持到最小。任何由薄层分开的重叠面积将产生“平行平板”电容效应。

最好是，前面和后面的导电图形作为一个整体安排，以便它们基本上相互不重叠，和以使任何重叠区域或交叉面积被设计为对天线或其馈电设备产生适当的电容效应。如上文所述，这样就保证了前面和后面的导电图形之间的电容耦合是受到控制的，理想地实现最佳的效率。

最好是，前面和后面的图形包括偶极子的互补部分，以使各天线单元共同形成一个偶极子单元。十分明显，通过利用一种薄层的部件，前面和后面的天线单元几乎位于同一平面，从而实现一种几乎是平面的偶极子的设计。

在一种优选的实施例中，本发明提供了一种通常的平面天线，该天线包括多个第一天线单元，多个与第一天线单元相隔的第二天线单元，第一和第二天线单元基本上是不重叠的，并大致地安排为一种矩形网格状，和馈电装置从第一和第二天线单元馈送反相的信号，每个天线单元包括一个沿网格的横向轴平行延伸的横向臂和沿网格的纵向轴平行延伸的纵向臂，天线单元是这样安排的，即一个或多个第一天线单元具有其与第二天线单元相应的横向臂相一致和相邻的横向臂，以构成它们的一个偶极子，和它们的纵向臂是与相同或另外的第二天线单元的纵向臂相一致和相邻，以构成它们的偶极子。

利用这样的安排，对准天线的两个垂直的轴的偶极子能够提供天线全向性的改善，而不需要复杂的馈电设施。这里一个平面天线的特别的优点，在这种天线中要求具有相当少的交叉的简单馈电设施。

最好是，每个第一天线单元被安置为一个或多个第二天线单元形成横向和纵向偶极子，和对于每个第二天线单元也是如此。

在该优选实施例中，每个天线单元通常是L形的，和各单元被安排成梯形，在一行中L形的单元朝着另一行的相对应的单元。

本发明上述最好的各主要的特点是可以互相组合使用，或者它们可以被单独地使用。

最好是，或者每个导电图形是整体地构成的（或者至少每个图形的主要部分是整体构成的）以使在这个或每个导电图形上的材料基本上是连续的。这样减少了同一导电图形的不同部分之间出现断裂的机会，这种缺陷将会在导电图形中引入电阻或电容耦合并从而降胝效率。

可以考虑多种不同的结构形式。例如，导电图形可以每个包括贴到薄层上的导电薄片或导线（例如，导线网格）。导电图形还可能是由丝网印刷技术产生的，或者通过腐蚀，或者通过一种层压工艺，或者通过蒸发技术产生的。

在一个实施例中，导电图形可以包括薄的金属薄片，和一个或多个交叉处可以包括在重叠区域金属薄片单元之间的绝缘材料的薄层。

本发明还可以延伸一种构成天线的优选方法，其中该方法是利用一种热箔固定工艺将限定的一个或多个天线单元的导电图形形成在绝缘材料的薄层部件上。

下面参考各附图通过举例的方式描述本发明的各个实施例，其中：

图1是天线的第一实施例的前视图;

图2是说明图1的馈电部分阻抗的示意图;

图3和图4说明图1中交叉处改进的图;

图5是天线的第二实施例的前视图;

图6是天线的第三实施例的前视图;

图7是天线的第四实施例的示意前视图;

图8是天线的第五实施例的示意前视图;

图9是天线的第六实施例的示意前视图;

图10是说明对前面各实施例经改进了的馈电设施的前视图;

图11是说明各天线单元中电容耦合的示意图;

图12是一种三层天线的分解图。

参考图1，电视天线10包括由绝缘材料，例如，纸或塑料制造的薄层12。该薄层最好是防水的，以防止薄层的电特性和天线性能受到潮湿，例如潮湿或结露的影响。该薄层12还最好是柔软的，这样天线可以折叠或卷起来，以便贮存。

在薄层12的正面14上有一个导电材料的前面图形16。薄层12还在其反面18上有一个导电材料的后面图形20。例如，一般导电材料可以包括金属箔，或通过热箔固定工艺淀积蒸发铝。

前面导电图形16包括馈电部分（或“杆”部分）22，馈电部分通常沿着薄层12的纵向延伸。馈电部分22分为四个平行的段22a-22d，这四段通过短的交叉段24a-24c相连接。从馈电部分22的每一段22a-22d延伸的L形前面天线单元26a-d具有通常从馈电部分22横向延伸的第一臂28a-d，和通常平行于馈电部分22的方向从第一臂28a-d进行延伸的第二臂30a-d。

同样，后面导电图形20包括馈电部分32，该部分为短的交叉段34a-c彼此相连接的四个平行的段32a-d。从馈电部分32的每一段32a-d延伸的L形后面天线单元36a-d具有第一臂38a-d和第二臂40a-d。

两条导线41从常规的同轴电缆（未示出）连接到馈电部分22和32。在常规的天线插头（未示出）的电缆终端插入一个标准的电视天线插座上。

连续的前面天线单元26a-d从前面的馈电部分22的侧向交替延伸。因此，第一前面天线单元26a和第三前面天线单元26c延伸到馈电部分22（如图1所示）的左边，和第二前面天线单元26b和第四前面天线单元26d延伸到馈电部分32的侧向交替延伸，但在前面天线单元的互补位置。

正如由图1可以看到那样，由交叉部分24a-c和34a-c构成的交叉保证了前面导电图形16和后面导电图形20至少在各天线单元的主要面积上基本上不重叠。具体地说，前面天线单元26a-d没有重叠后面导电图形的任何部分，和后面天线单元36a-d没有重叠前面导电图形16的任何部分。仅仅在由交叉部分24a-c和34a-c构成的交叉处出现前后图形的重叠。从而限制了前面图形16和后面图形20之间的电容耦合（即通过绝缘薄层12）。

也正如从图1可以看到的那样，前面导电图形16（正如图1中从薄层的正面看的）和从薄层的反面所看到的后面导电图形20一样。因此，前面和后面图形16和20可以由单个设计构成。

前面和后面天线单元26和36大致地安排为矩形网格状。每个前面天线单元26a-d具有基本上与相应的后面天线单元36a-d的各自的第一臂38a-d相一致和相邻的第一臂28c构成对于馈电部分为横向的一个偶极子。在该实施例中，偶极子对应于本地电视信号波长的全波偶极子，偶极子的总长度是电视信号的标称波长λ。因此，该天线提供了一个四个横向偶极子的阵。在馈电部分22和32的交叉保证了在相邻偶极子（每个偶极子分别是由28a+38a、28b+38b等等的第一臂对构成的）是反相的。相邻横向偶极子之间的间隔大约为 (λ)/2 。

每个前面的天线单元26a也具有至少一个后面的天线单元36a-d的第二臂40a-d基本上一致和相邻，形成与馈电部分（纵向偶极子）的方向平行的一个偶极子。具体来讲，多个中央天线单元26b、36b、26c和36c的第二臂30和40形成与两个相邻天线单元相邻的第二臂的纵向偶极子。例如，前面天线单元26c的第二臂30c与在同一侧的相邻臂40b形成一个偶极子，和与另一侧的相邻臂40d形成第二偶极子。如上文所解释的，相邻天线单元以反相馈电。相邻横向偶极子之间的 (λ)/2 间隔意味着纵向偶极子的整个长度是λ，也形成全波长偶极子。

一般来说，对于本地电视信号而言，标称波长λ约为45cm。为此，每个天线单元的第一和第二臂的每个都具约为22cm的总长度。两个馈电部分22和32之间的间隔约为1cm（形成22+1+22＝45cm长度的横向偶极子）。在纵向偶极子中每一对第二臂之间的距离约为1cm（形成22+1+22＝45cm长度的纵向偶极子）。每个馈电部分22和32的宽度一般约为0.9-1.0cm（约λ/50），以使交叉处的重叠面积保持为最小。

每个天线单元的第一和第二臂的宽度约为4.5cm（约λ/10），以提供一个适当的宽度。因此，每个偶极子具有9cm的宽度。

十分清楚，薄层12使前面和后面导电图形16与20处于几乎相同的平面上，和从而基本上提供了平面偶极子。馈电部分22和32在偶极子的中点耦合到该横向偶极子以获得最佳的效率。

纵向和横向偶极子的共同作用改善了天线的全向性。该天线具有约90度的接收角度（与常规调谐诸八木天线的通常为20度角相比较）。该天线可以接收水平和垂直两种波。当用于室内时，该天线可以接收许多方向来的反射波以改善信号强度，而对重影并不敏感。

图2表示由馈电部分段22和32和在每对天线单元之间的交叉部分34和24构成的等效电路。每个馈电部分段紧邻着交叉处和进行延伸构成阻抗为50的天线单元，和在交叉处的交叉面积起到电容32的作用。

在馈电部分22和32的阻抗50与天线的总阻抗相比较是非常小的场合。一般希望减小在交叉处的电容耦合。但是，在阻抗50不是明显地小的场合，则该耦合电容可以被有利地用于构成补偿该阻抗的调谐电路。当电容52的阻抗Z等于每个阻抗50的阻抗R的两倍时，可以产生这种调谐。

例如，导电图形16和20是由热箔固定工艺淀积蒸发铝形成的情况下，一般铝的厚度为数百埃的数量级。这给出每平方1-4欧姆的电阻，该电阻是由方程R＝ρ·1/A确定的，其中1是有关的导体长度，A是导体的横截面积，和ρ是该导体材料的电阻率。在上述实施例中，对于每个电阻值R将约为5-10欧姆。这样的值与天线阻抗，比如说75欧姆相比较是明显的。

电容52的值由方程C＝ε·ε₀·A/d给出的，其中ε₀是8.8×10^-12F/m的介电常数，ε是薄层材料的相对介电常数，A是重叠面积的尺寸，和d是薄层的相对两面的导体之间的分隔距离。一般来说，ε的值为3（例如，对于腊纸薄层），A将约为1cm²（即10^-4m²），和d将约为0.1mm（即10^-4m）。这些值得到25×10^-12F数量级的电容。

电容C的阻抗是与频率有关的，和该阻抗公式Z＝1/2πfc来确定，其中f是信号的频率。假设f为470MHz数量级（对于电视信号的低端），则电容的阻抗将约为15欧姆。在较高的频率上

＝850MHz。则阻抗约为7欧姆。

由上面的各方程，可以看出，约1cm²的交叉面积可以有优点地提供调谐，对获得相当薄的导电图形的相当高的阻抗进行补偿。对于较高的天线频率而言，交叉面积可以缩小，但是最好不要大于一个系数4。

每个交叉处的构形可以进行修改，产生所希望的电容耦合的量。例如，图3表示一种“变窄”或“腰细”的安排54，这种安排的每个导电印制线的尺寸在交叉处减少了。以便减少重叠面积，和从而减少电容。图4表示一种“加粗”的安排56，这种安排的每个导电印制线的尺寸在交叉处增加了，以便增加重叠面积，和从而增加了电容。

在另外一个实施例中，相邻单元之间的间隔（即偶极子）可以不是λ/2，其间隔可以大些或小些。一般来说，最好该间隔为不小于λ/4，以避免严重的耦合效应。各单元可以按照该优选实施例是等间隔的。或者可供选择地可以是可变间隔的，例如在一种对数周期设计中的那样。在其他的一些实施例中偶极子的长度也可以改变。例如，偶极子可以是λ/2长。

虽然上述的第一个实施例包括L形天线单元，提供横向和纵向偶极子，而在其他一些实施例中，将可以由不同形状的单元取代L形单元。例如，直的单元将可以用于提供对准一个方向的偶极子。如图5表示仅使用相应于参照图1描述的横向臂28和38的横向天线单元60的一种修改的实施例。图5实施例的其他细节与上面已描述的那些内容相一致。

图6表示图所示实施例的另外一种修改。这种修改是在于每个天线单元70的形状。代替天线单元的主要边是平行的（正如图1和图5所示的实施例），天线单元70具有从偶极子单元的中心向外岔开的主要边72，以使各单元一起呈现一种蝶式的梯形。

这种形状可以提供两个明显的优点。第一，它减小了相邻偶极子之间的不希望的耦合。该梯形在至少天线单元70的主要长度范围，致使各相邻单元之间在纵向方向相当大的间隔74。仅在端部76产生彼此相对紧密的耦合。第二，梯形提供了宽的带宽。该带宽受到偶极子最大和最小尺寸的限制。最小尺寸对应于横向尺寸（由虚线78表示）。最大尺寸对应于对角线尺寸（由虚线80表示）。十分清楚，利用大的矩形天线单元将会实现相同的尺寸，然而，如果它们若如图6所示的梯形形状单元分布在相同的间隔，则这种单元可能招致不希望的较大的耦合度。

图7表示图5实施例的另外的一种修改，其中实现天线的对数周期八木天线安排。该天线100包括薄层111，该薄层具有与图5的安排相类似的方式，通过交叉114安排为梯形偶极子的前面导电图形110和后面导电图形112。然而，在图7中，最低的有源单元116形成λ/2长度的偶极子。相邻单元118稍短一些，形成0.9×（λ/2）长度的偶极子，和下一个相邻单元更短一些，仍形成0.9倍前一个偶极子长度。在这个示例性的实施例中，使用五个具有逐渐缩短偶极子长度的这样的有源单元对。十分清楚，在另外一些实施例中，可以使用多一些或少一些的单元数目。另外，假如保留对数天线的安排，则各单元之间的间隔可以改变。长度为0.3λ的无源引向器单元120安排在天线顶端的“入口”和大于λ/2长度的无源反射器单元122安排在离偶极子0.13λ的天线的前边。在这个示例性实施例中，引向器单元120和反射器单元122两者都安排在天线薄层111的前面，虽然这些单元中的其一或两者如果需要也可以安排在后面

图8表示另一种实施例，其中实施了一种八木偶极子结构。天线130包括绝缘材料的薄层132，在该薄层的前面安排有前面导电图形134（如实线所示），和该薄层的后面安排有后面导电图形136（如虚线所示）。前面导电图形包括耦合到第一馈单元140的第一天线单元138。后面导电图形136包括耦合到第二馈电单元144的第二天线单元142。第一和第二天线单元138和142共同实现 (λ)/2 长度的偶极子。该天线还包括多个无源引向器146，这些引向器在偶极子的一侧以0.3λ的间隔排列。引向器单元146具有0.4λ长度，和在该实施例中，各连续的引向器单元是交替地在薄层132的前面，和在薄层132的后面形成的。该天线还包括一个分别在薄层132的前面和后面形成以分开的反射器单元148a和148b的反射器148。在薄层132的前面的反射器单元148a重叠了在薄层132后面的第二馈电单元144。在薄层132的后面的反射器单元148b重叠了在薄层132前面的第一反射器单元140。利用了这样一种反射器148的安排，以使馈电单元140和144利用一种简单的连接在偶极子的中心进行馈电。反射器148具有大于λ/2长度，和离开偶极子约0.13λ。

图9表示图8实施例的改型，其中使用了一个定相的八木装置。图9的天线150是两个单独八木装置152和154的组合、彼此之间相对分岔的轴156和158成的角度。每个装置各自的第一有源天线单元160，该两个第一天线单元160是由第一馈电单元162进行耦合的。每个装置还包括各自的第二有源天线单元164，该两个第二天线单元164是由第二馈电单元166进行耦合的。在该示例性实施例中，第一天线单元160和第二馈电单元162是前面导电图形的组成部件，和第二天线单元164和第二馈电单元166是后面导电图形的组成部分。每个相邻的第一和第二单元对形成一个λ/2长度的偶极子。每个装置还包括无源引向单元170，该引向器单元类似于图8的单元146，和无源反射器单元172，该反射器单元类似于图8的反射器148。在图9的实施例中，馈电单元162和166在两个天线装置152和154之间的点提供馈电连接。和因此不需要将每个反射器172分成两半。

图10表示一种用于各种天线的改进的馈电装置，其中在邻近电缆输出端的天线薄层上设置一个稳定的电容180。该稳定的电容180是通过扩大天线薄层的前面与后面的馈电单元（这里表示为182和184），分别形成前面和后面的电容板或部件186、188，两者基本上是对齐的。电容板186、188的重叠面积可以设计为实现一个所要求的电容值。这种安排的优点是，这样做可以避免需要一个单独的电容，而单独的电容是通常可以发现焊接在常规天线的插座之中。

图11表示如何通过在天线单元之中引入电容耦合（见图11b）或在相邻天线单元之间引入电容耦合（见图11a）来改进天线单元的有效长度。电容可以通过在薄层的前面和后面安排天线单元的重叠部分来引入。当偶极子（一对天线单元）具有整个长度等于 (λ)/2 时，在理论上该天线是纯电阻性的。然而，如果偶极子的整个长度略长于λ/2时，则天线单元可以认为是电感性的。当该长度短于λ/2时，则该单元可以认为是电容性的。这种性质可以用于将电感或电容引入到偶极子单元中去，以便控制这些量的大小。当要求一个规定的电感阻抗时，一般就可以通过一个平面螺旋形导电印制线来引入，该螺旋的中心通过铆钉或其它形式经薄层耦合到完整的导电通路。

图12表示一种多层天线200，该天线包括一个中心薄层202，和安排在中心薄层202相邻的前面和后面的两个外侧薄层204、206。中心薄层202设置有前面导电图形208和后面导电图形210，这些图形限定了与图5所示的实施例相类似的方式的两个偶极子。外侧薄层204仅在其最外侧设置一个导电图形212。导电图形212限定一个比较小的矩形环状单元，该单元通过一个由虚线214所表示的连结该部分的穿通铆钉（未示出）连接到中心薄层202上的后面导电图形210上。另外一个外侧薄层206仅在其最外的面设置有导电图形216，导电图形216限定一个比较大的矩形环状单元。该大环状单元216通过一个由虚线218表示连结部分的穿通铆钉（未示出）耦合到中心薄层202的前面的电路图形208。这些技术将能够构成一些更为复杂的或多用途的天线，而基本上不增加天线的尺寸。在不同薄层上的各种天线单元可以设计为相互配合，形成复合单元，例如，一个偶极子，或它们可以起到隔离作用。

十分清楚，作为上述各实施例一种改型，导电图形将可以设置在薄层的单面，而不设置在相对着的两面。然而，对于在馈电部分的交叉处也可以要求附加的绝缘。

还十分清楚，可以提供替代导电图形，或者代替描述在优选实施例中的偶极子图形。例如，这种图形可以提供环形或者隙缝天线单元。

可以利用不同的技术标成天线，而蒸发金属或金属箔、导线网格或含导线的带都可以贴到薄层上。天线本身也可以用丝印来制做，或者腐蚀、或者层压工艺来制做。从天线的对称性的角度来看，还可以提供一卷连续耦合“天线单元”长度，和对于具体的应用来说，仅仅剪切该卷上的所需长度形成一个天线。此外，导电带或导线也可以适当地安排形成这种或每个导电图形。印制电路技术和导电涂料和墨水也将可以用于适当的薄层。导体喷涂（例如，镍丝网喷涂）也可以用于形成导电图形。

十分明显，特别是如上面各实施例所描述的本发明能够构成一般的平面或平板天线，这些天线具有优于典型的常规室内天线。利用这种天线接收本地电视信号已经获得了极好的效果，但是十分清楚，根据本发明的天线还可以适合于其它接收（和发送）的应用。具体地说，可以设想，这种天线可以用于天线（VHF和AM）、UHF无绳电话和移动电话。这种天线可以折叠形成一个特定的形状，例如，一卷或一个盘形装到一个设备箱中。只要该天线适当地加以保护，则该天线可以适用于汽车、或永久的室外使用以及在室内使用。

根据所要求的应用，天线可以被密封起来，以提供机械强度、保护和耐用性。适当的密封技术包括塑料或用其他绝缘或任何防风雨或防水材料进行复盖，全部地密封在塑料之中，引入到墙壁复盖物中，编入到编织物中，（例如，窗帘、衣服、地毯、毛毡等）和结合到卡纸板、纤维板、胶合板、玻璃、塑料或乙烯基纸或者薄纸。

上面描述的本发明仅仅是说明了本发明的一个优选形式，而在不背离本发明的范围或原理的情况，可以做出各种详细的改型。

Claims (27)

1、一种一般的平面或平板天线，包括：

电绝缘材料的薄层；

设置在该薄层上的导电材料的图形，该导电材料限定天线单元装置和馈电装置；

其中，天线单元装置包括第一天线单元和第二天线单元；第一和第二天线单元各自所复盖的面积至少其中主要部分是不重叠的；

其中，馈电单元装置包括独立的第一和第二馈电单元，用以形成对天线装置的同相连接；

其中，第一馈电单元与第二天线单元相连和第二馈电单元与第二天线单元相连；和

其中，导电材料的图形包括至少一个区域，在该区域至少第一导电图形与第二导电图形相重叠，第一和第二导电图形在重叠处由绝缘薄层分隔开。

2、按照权利要求1的天线，其相重叠的第一和第二导电部分确定一个有效电容，该电容的值是为了影响该天线的特性。

3、按照权利要求1或2的天线，其中第一和第二重叠部分包括在馈电单元装置和/或天线单元装置中。

4、一种一般的平面或平板天线，包括：

电绝缘材料的薄层;

设置在薄层上的导电材料的图形，该导电材料的图形确定各天线单元装置和为天线单元装置提供馈电耦合的各馈电单元装置，

其中，天线单元装置包括第一和第二天线单元各自复盖的面积至少其主要部分是不重叠的，第一和第二天线单元是隔离的;

其中，馈电单元装置包括与第一天线单元相连的第一馈电单元;和与第二天线单元相连的第二馈电单元;以便对各天线单元提供单独的连接。

5、按照权利要求4的天线，其中第一和第二天线单元互相形成偶极子。

6、一种一般的平面或平板天线，包括：

电绝缘材料的薄层;

设置在薄层上的导电材料的图形，该导电材料的图形确定了各天线单元装置和对各天线单元提供馈电连接的各馈电单元装置;

其中，该导电图形包括至少一个第一导电部分与第二导电部分相重叠的区域，该第一和第二导电部分在重叠处是由绝缘薄层分开的。

7、按照权利要求6的天线，其中第一和第二导电部分的重叠确定一个有效电容，该电容值是为了影响该天线的特性。

8、按照权利要求6或7的天线，其中至少第一和第二部分之一包括一个扩大的部分或一个缩小的部分，以便实现一个所要求的电容值。

9、按照权利要求6、7或8的天线，其中，第一和第二重叠部分包括在馈电单元装置中。

10、按照权利要求9的天线，其中，第一和第二重叠部分包括在馈电装置中的一个绝缘的交叉部分。

11、按照权利要求6、7、8、9或10的天线，其中，第一和第二重叠部分包括在天线单元装置中。

12、一种一般的平面或平板天线，包括：

电绝缘材料的薄层;

在薄层上设置有导电材料的图形，导电材料的图形确定了天线单元装置和对天线单元装置提供馈电连接的馈电单元装置;

其中，天线单元装置包括一个天线单元阵，该阵包括第一和第二天线单元，这些单元各自复盖面积至少主要部分不相重叠，馈电单元装置是连接到该阵中的每个有源单元。

13、按照权利要求12的天线，其中馈电单元装置包括第一和第二独立的馈电单元，这些单元耦合到该阵中的各自的有源单元，对天线单元提供同相连接。

14、按照权利要求12或13的天线，其中该阵包括一个或多个偶极子。

15、按照权利要求14的天线，其中偶极子包括可折叠偶极子。

16、按照权利要求12、13、14或15的天线，其中，该包括一个或多个无源的天线单元。

17、按照权利要求16的天线，其中天线包括八木阵单元。

18、按照权利要求12-17的天线，其中阵包括对数周期阵单元。

19、一种一般的平面或平板天线，包括：

绝缘材料的薄层;

设置在薄层上的导电材料图形，导电材料的图形确定了天线单元装置和为天线单元装置提供馈电连接的馈电单元装置;

其中，天线单元装置包括一个或多个对准相对于薄层的第一轴或方向的第一天线单元部分，和一个或多个对准相对于薄层的第二轴或方向的第二天线单元部分，该第一和第二轴或方向基本上是不平行的。

20、按照权利要求19的天线，其中第一和第二轴或方向通常是垂直的。

21、按照权利要求20的天线，其中第一和第二部分包括多个第一天线单元，多个与第一天线单元相绝缘的第二天线单元，第一和第二天线单元各自所复盖的面积至少在第一和第二天线单元100主要部分范围内是不重叠的，和其中馈电装置用于从第一和第二天线单元进行反向馈电，每个天线单元包括与第一轴或方向相平行进行延伸的横向臂部分和与第二轴或方向相平行进行延伸的纵向臂部分，各天线单元是这样安置的，即一个或多个第一天线单元具有其与第二天线单元的相应的横向臂相一致的和相邻的横向臂以形成它们的偶极子，和具有其与相同的或另外的第二天线单元的纵向臂相一致和相邻的纵向臂，形成它们的偶极子。

22、按照权利要求21的天线，其中第一和第二天线单元每个基本上是L形的。

23、按照权利要求19的天线，其中第一和第二轴或方向是分岔的，提供一个宽接收角度的天线。

24、按照权利要求23的天线，其中天线单元装置包括第一天线单元部分的第一阵和第二天线单元部分的第二阵。

25、一种一般的平面或平板天线包括：

绝缘材料的薄层;

设置在薄层上的导电材料的图形，该导电材料的图形确定了天线单元装置和为天线单元装置提供馈电连接的馈电单元装置;

其中，导电材料的图形包括设置在薄层前面的第一图形，和设置在薄层的后面的第二图形，在第一和第二图形之间不存在着直接的连接。

26、按照权利要求25的天线，其中第一和第二导电图形是互补的天线图形。

27、用于适合形成由前面任何一个权利要求所限定的天线的方法，该方法中的限定一个或多个天线单元的导电图形是利用一种热箔固定工艺在绝缘材料的薄层部件上的形成的。

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