CN112106254B

CN112106254B - 小型偶极子天线

Info

Publication number: CN112106254B
Application number: CN201980031695.0A
Authority: CN
Inventors: 梁墓根; 李�赫
Original assignee: Aiwei Co ltd; Korea Automotive Technology Institute
Current assignee: Aiwei Co ltd; Korea Automotive Technology Institute
Priority date: 2018-05-11
Filing date: 2019-05-09
Publication date: 2023-01-31
Anticipated expiration: 2039-05-09
Also published as: KR20190129682A; KR102431624B1; CN112106254A

Abstract

本发明涉及如下的小型偶极子天线，即，具有巴伦、曲折线及覆盖上述曲折线整体的盖，偶极子天线两侧以曲折线形成，从而将偶极子天线的整体尺寸小型化。根据本发明实施例的小型偶极子天线，本发明具有如下的效果，即，通过规定大小的填充部件填充以巴伦为基准沿着两侧展开的曲折线的结构和上述曲折线的间隔形成规定大小来获得共振频率调节特性，附加曲折线之间的短线来形成阻抗匹配，同时，将偶极子天线结构体的整体尺寸小型化，当测定电磁波的性能时，不被外部条件所拘束，可以确保天线运用的简单性。

Description

小型偶极子天线

技术领域

本发明涉及小型偶极子天线，更详细地，涉及如下的小型偶极子天线，即，具有巴伦(Balun)、曲折线(Meander Line)及覆盖上述曲折线整体的盖，偶极子天线两侧以曲折线形成，从而将偶极子天线的整体尺寸小型化。

背景技术

以往使用的宽带天线为双锥天线、椭圆单极天线、平板式菱形天线、切口天线、可直接设置在印刷电路板的领结天线、喇叭天线、锥形喇叭天线、全向同轴喇叭天线、菱形天线、对数周期天线及螺旋天线等。

其中，电磁波耐性评价测定用天线普遍用于如建筑物内部、船体、飞机、车辆等内部的限定大小的空间内，上述现有的宽带天线使用较粗的器件，或者具有以三角形展开的结构，或者传送线路自身展开的结构，或者排列尺寸不同的器件，或者具有器件以圆形展开的结构，从而体积非常大，因此，携带不便且很难用于测定电磁波。

并且，电磁波测定用天线受到周边接地，尤其，接地条件的影响程度越少越好，为此，与单极天线相比，偶极子天线更为优选。

因此，需要开发以轻松使用且准确地测定电磁波环境的方式缩小尺寸的新结构的小型偶极子天线。

发明内容

技术问题

本发明为了满足上述要求而创作，本发明的目的在于，提供如下的小型偶极子天线，即，减少偶极子天线结构体的整体尺寸，当测定电磁波性能时，不被使用环境所拘束，而是可以轻松发挥出天线性能。

本发明的目的并不局限于以上提及的目的，本发明所属技术领域的普通技术人员可从以下的记载明确理解未提及的其他目的。

技术方案

用于解决上述问题的本发明实施例的小型偶极子天线包括：连接器，形成于偶极子天线的一端部；巴伦，形成于上述连接器的一侧；第一曲折线，一侧固定于上述巴伦的端部；第二曲折线，一侧固定于上述巴伦的端部；填充部件，用于填充上述第一曲折线或第二曲折线的弯曲部或曲折部的空间；以及盖，用于覆盖上述第一曲折线及上述第二曲折线。

在此情况下，将从上述巴伦连接的团，即，将包括第一曲折线和第二曲折线及盖等的团称为天线部。

优选地，上述巴伦与天线部通过把手或螺丝等相结合。

以上述巴伦为基准，上述第一曲折线或上述第二曲折线以不与上述巴伦的长度方向平行的方式延伸而成，可包括至少一个弯曲部或曲折部。

优选地，上述填充部件形成至少一个，各个填充部件的大小相同或不同。

上述盖可包括开闭部，可开放或封闭覆盖上述第一曲折线或上述第二曲折线的规定区域。

在此情况下，优选地，上述小型偶极子天线还包括连接上述第一曲折线与上述第二曲折线的短线。

发明的效果

根据本发明实施例的小型偶极子天线，本发明具有如下的效果，即，通过规定大小的填充部件填充以巴伦为基准沿着两侧展开的曲折线的结构和上述曲折线的间隔来获得共振频率调节特性，附加曲折线之间的短路径(short stub)来形成阻抗匹配，同时，将偶极子天线结构体的整体尺寸小型化，当测定电磁波性能时，不被外部条件所拘束，而是可以确保天线运用的简单性。

本发明的效果并不局限于以上提及的效果，本发明所属技术领域的普通技术人员可从以下的记载明确理解未提及的其他效果。

附图说明

图1为现有技术的一实施例的偶极子天线的一侧视图。

图2为示出本发明一实施例的小型偶极子天线盖的多面开放的状态的立体图。

图3为示出本发明一实施例的小型偶极子天线盖的多面开放的状态的立体图。

图4为示出本发明一实施例的小型偶极子天线盖的多面开放的状态的立体图。

图5为本发明一实施例的小型偶极子天线的立体图。

图6为示出本发明一实施例的小型偶极子天线的把手、巴伦及连接器的立体图。

图7为示出本发明一实施例的小型偶极子天线的天线部的正面剖视图。

图8为用于说明在ISO明示的测试设备(test setup)的图。

图9至图13为示出本发明的各个频带的小型偶极子天线的结构的图。

图14至图18为示出图9至图13所示的5种天线的驻波比(VSWR)特性的图表。

图19为示出本发明实施例的偶极子天线的盖形状的照片。

具体实施方式

本发明的目的、效果及实现这些的技术结构将参照与附图一同详细说明的实施例变得更加明确。在说明本发明的过程中，在判断为对于相关的公知功能或结构的具体说明使本发明的主旨不清楚的情况下，将省略对其的详细说明。而且，之后说明的术语为考虑到在本发明中的结构、作用及功能等来定义的术语，这可根据使用人员、运营人员的意图或惯例而改变。

但是，本发明并不局限于以下揭示的实施例，而是可体现为其他多种形态。只是，本实施例使本发明的揭示变得完整，并为了向本发明所属技术领域的普通技术人员告知发明的范畴而提供，本发明仅通过发明要求保护范围中记载的发明要求保护范围的范畴定义。因此，其定义需要以在本说明书中整体内容为基础定义。

在整个说明书中，当一个部分“包括”其他部分时，只要没有特别相反的记载的情况下，意味着还可包括其他结构要素，而并非排除其他结构要素。

本发明提供如下的具有146Mhz～174MHz频带的偶极子天线，即，可以在通过向汽车电子设备施加对讲机、手机、WiFi等便携式设备中产生的电波来验证错误工作的国际抗扰度测试标准(international standard for mmunity test(ISO11452-9))[1]中使用。

在当前标准揭示的天线为垂直模式单极型螺旋(monopole type helical)天线，受到设备、周边接地(ground)的影响，共振频率(resonance frequency)和辐射图(radiation pattern)等有可能发生变化。因此，本发明的发明人员为了解决这种问题，创造出了基于接地的影响少的折叠的(folded)偶极子天线。

ISO11452-9国际标准为在车辆内适用的多种便携式发射机(portabletransmitters)，例如，在对讲机、手机、WiFi等产生的电波向车辆内电子设备施加来判断错误工作的耐性评价，北美车辆制造公司(GM，Ford,Daimler)、欧洲车辆制造公司(Volkswagen,Volvo,Renault等)、日本车辆制造公司(Nissan等)将本标准修改成自己公司的规则来使用。这种车辆制造公司所交付的部件供应商(component supplier)需要执行耐性评价。

在ISO11452-9号标准中，按频率提出评价天线，在146MHz～174MHz频带中提出垂直模式单极型螺旋天线。

但是，单极天线的特性受到周边接地的影响，根据馈线(feeding)同轴电缆(coaxial cable)、测试设备、被测设备(EUT)和测定人员的位置受到影响，如回路损耗(RL，Return Loss)、驻波比的天线特性和共振频率(resonance frequency)、辐射图(radiationpattern)也将发生变化。结果，在对应频率中无法获得所需要的电场强度(E-fieldstrength)。

图8示出再现在ISO明示的测试设备的情况，天线位于被测设备的5cm上以及在电线接地端平面(GND plane)10cm上，受到它们的影响，特性发生变化。

在本发明中，为了解决上述问题，开发并提出了可对天线馈电的电线接地端(GNDof antenna feeding)独立，也可适用于电线接地端表(GND table)等周边接地环境的偶极子天线。

本发明的偶极子天线在典型的偶极子天线适用小型化工法。作为小型化工法，内部的各个极(Pole)被设计成曲折(meander)，频率的调节点被设计成曲折的物理长度。其中，曲折的结构为了将电流损失最小化而通过使电流的向量方向相互正交，并在两末端覆盖盖(cap)来体现。

为了减少通过曲折和盖发生的电容(capacitance)成分，向(Pole)的各个开始部位追加短路径(short stub)来执行阻抗匹配。

以下，参照附图，详细说明本发明的优选实施例。

本发明的小型偶极子天线包括巴伦(Balun)、曲折线(Meander Line)及覆盖上述曲折线整体的盖，偶极子天线两侧以曲折线形成，从而将偶极子天线的整体尺寸小型化。为了进行比较，具体说明图1所示的现有的偶极子天线。

图1所示的现有的偶极子天线100包括：天线结构体110；杆型盒体120，一端与天线结构体110的一面相连接；棒形状的钻柄130，从盒体120的另一端延伸；以及连接器140，设置于钻柄130的端部。

首先，天线结构体110可由具有金属成分的材料构成，以上的金属成分可以构成金属加工物或电路板等。优选地，上述电路板可以由玻璃、陶瓷、合成树脂、电路板(PCB)等构成，由金属成分构成的天线根据偶极子天线的特征包括2个极，上述2个极呈两侧相互对称的结构。

上述2个极被命名为第一天线161及第二天线162。第一天线161及第二天线162为金属物，一面及另一面均可以与电路板或电介质180相接触。

具体地，第一天线161及第二天线162形成于电路板的一面，且按预先设定的间隔隔开配置。第一天线161和第二天线162能够以电路板的中心部为基准相互对称，由如铜、青铜、金、银的导体构成。上述第一天线161及第二天线162可在电路板或电介质180的一面通过印刷、光刻及蚀刻等的方法来以需要的图案形成，或者也可采用印刷电路板(PCB)来安装于电介质180或电路板。

另一方面，在第一天线161及第二天线162还形成第一供电部及第二供电部，具体地，第一供电部及第二供电部分别与第一天线主体151或第二天线主体152相连接，从各个天线朝向其他天线延伸，并相互按预先设定的间隔隔开配置。

即，可确认第一供电部可朝向第二天线主体152延伸而成，第二供电部可朝向第一天线主体151延伸而成，在相互隔开任意间隔的情况下形成于电路板上，如图所示，可确认偶极子天线从盒体120及钻柄130的长度方向沿着垂直方向延伸相当长的长度，可从上述结构确认很难实现小型化的事实。

以下，参照图2至图19，具体说明与图1的现有的偶极子天线不同的本发明的偶极子天线。

图2至图4为示出本发明一实施例的小型偶极子天线盖的多面开放的状态的立体图，图5为本发明另一实施例的小型偶极子天线的立体图。

图5中，可以确认本发明的小型偶极子天线的整体结构，只是，与图2至图4所示的一实施例的小型偶极子天线的盖处于开放状态不同，小型偶极子天线的盖整体处于封闭状态。

如图2至图4所示，可确认小型偶极子天线结构，上述小型偶极子天线包括：连接器500，形成于偶极子天线的一端部；巴伦400，形成于上述连接器500的一侧；第一曲折线610，一侧固定于上述巴伦400的端部；第二曲折线620，一端固定于上述巴伦400的端部；填充部件640，用于填充上述第一曲折线610或第二曲折线620的弯曲部或曲折部的空间；以及盖200，用于覆盖上述第一曲折线610及上述第二曲折线620，上述巴伦400与天线部可通过把手300相结合。

在此情况下，上述巴伦400为当使相对于接地平衡的电路与一侧末端接地的增幅电路相结合时，为了防止平衡电路的接地平衡崩溃，或者当超短传输电路连接相对于接地平衡的电路和如同轴电缆的不平衡电路时所使用的匹配用变压器，作为平衡(balance)和非平衡(unbalance)的合成词，可根据上述巴伦(400)的特性具有阻抗变换功能。

作为上述把手300的结构，上述天线部可以与上述巴伦400等的结合简单，可通过简单的结构简单拆装天线部。

参照图2至图4，可以确认在本发明的小型偶极子天线结构中，形成天线部的盖200部件被部分开闭。

将上述开闭的盖200的一部分定义为开闭部210。图2至图4中示出开闭部210处于空心状态，实际上，由塑料材质形成。在由不妨碍电波释放的塑料材质形成的含义上使用了术语开闭部210。

可通过上述开闭部210开闭第一曲折线610或第二曲折线620的规定部分，由此，可以调节偶极子天线的共振频率特性。

如图2至图4所示，优选地，上述开闭部210的开闭不同地调节上述区域来进行开闭并调节小型偶极子天线的共振频率特性。

图6为示出本发明一实施例的小型偶极子天线的把手、巴伦及连接器的立体图，图7为示出本发明一实施例的小型偶极子天线的天线部的正面剖视图。

参照图6及图7，可以具体确认包括用于实现本发明的主要目的的第一曲折线610及第二曲折线620，由此构建偶极子天线的小型化。

更详细地，优选地，以上述巴伦400为基准，上述第一曲折线610或上述第二曲折线620以不与上述巴伦400的长度方向平行的方式延伸而成，具有至少一个弯曲部或曲折部。

并且，上述填充部件640可以为与曲折线相同的金属材质，设置有至少一个，各个填充部件640的大小可以相同或不同，可根据填充部件的数量及大小调节小型偶极子天线的共振频率特性。

追加的，本发明还包括连接上述第一曲折线610与上述第二曲折线620的短路径630，由此，通过简单结构轻松实现阻抗匹配。

图9示出具有146MHz频带的中心频率(共振频率)的天线结构，图10示出具有156MHz频带的中心频率(共振频率)的天线结构，图11示出具有165MHz频带的中心频率(共振频率)的天线结构，图12示出具有174MHz频带的中心频率(共振频率)的天线结构。而且，图13示出具有222MHz频带的中心频率(共振频率)的天线结构。

如图9至图13所示，可通过改变曲折长度或填充部件的尺寸来调节曲折的物理长度，由此可以调节中心频率(共振频率)。例如，没有填充部件的图9及图10所示的偶极子天线长度相对大于图11及图12所示的小型偶极子天线的曲折长度。在此情况下，连接图9的小型偶极子天线的弯曲的部位A的线的厚度可小于连接图10的小型偶极子天线的弯曲部位A的线的厚度。

不同地，图9的小型偶极子天线的弯曲部位A可通过贯通基板的通孔(未图示)和在基板的后部面图案化的图案(未图示)连接。因此，当比较图9与图10时，图9的天线长度大于图10的天线长度。在弯曲部位A通过通孔连接的情况下，图9的天线长度比图10的天线长度长通孔(8个通孔)程度。

若比较图11的偶极子天线与图12的偶极子天线，则图11的偶极子天线的填充部件110尺寸小于图12的偶极子天线的填充部件1210的尺寸。因此，若比较物理长度，则图11的偶极子天线的长度大于图12的偶极子天线的长度。

在图13的偶极子天线中，在两端形成板(扇形)形状的曲折线1310，板形状的曲折线1310通过以阴影形态图案化的短路径1320连接，在附图中，短路径1320犹如分离，但是，实际上，通过形成于通孔(未图示)和基板1330后部面的天线图案相连接。

以下的表1示出图9至图13所示的5种天线可获得的天线特性，图14至图18为示出图9至图13所示的5种天线的驻波比特性的图表。

表1

如图14至图18所示，各个天线的回路损耗6dB(驻波比3:1)，带宽约为6(4.1％)～11MHz(6.7％)，可确认能够获得比较良好的频带特性。图19为示出本发明实施例的偶极子天线的盖形状的照片。

图19中示出各个频带的偶极子天线的盖形状，在除中心频率为146MHz的偶极子天线之外的剩余4个偶极子天线中，在构成盖的5面中的一部分面可由塑料材质形成。如上所述，可以增加频带，构成盖的一部分面由塑料材质形成，由此，具有可减少基于使用金属材质的费用上升的优点。图中，无阴影的面为塑料材质，有阴影的面1910为金属材质。

以上，说明了本发明的实施例，只要是本发明所属技术领域的普通技术人员，在不超出发明要求保护范围中所记载的本发明的思想的范围内，可通过结构要素的附加、变更、删除或追加等以多种方式修改及改变本发明，这也属于本发明的发明要求保护范围内。

Claims

1.一种小型偶极子天线，其特征在于，包括：

连接器(500)，形成于偶极子天线的一端部；

巴伦(400)，形成于上述连接器(500)的一侧；

第一曲折线(610)，一侧固定于上述巴伦(400)的端部；

第二曲折线(620)，一侧固定于上述巴伦(400)的端部；

填充部件(640)，用于填充上述第一曲折线(610)或第二曲折线(620)的弯曲部或曲折部的空间；以及

盖(200)，用于覆盖上述第一曲折线(610)及上述第二曲折线(620)。

2.根据权利要求1所述的小型偶极子天线，其特征在于，上述巴伦(400)与天线部通过把手(300)相结合。

3.根据权利要求1所述的小型偶极子天线，其特征在于，以上述巴伦(400)为基准，上述第一曲折线(610)以不与上述巴伦(400)的长度方向平行的方式延伸而成，包括至少一个弯曲部或曲折部。

4.根据权利要求1所述的小型偶极子天线，其特征在于，以上述巴伦(400)为基准，上述第二曲折线(620)以不与上述巴伦(400)的长度方向平行的方式延伸而成，包括至少一个弯曲部或曲折部。

5.根据权利要求3或4所述的小型偶极子天线，其特征在于，上述填充部件(640)形成至少一个，各个填充部件(640)的大小相同或不同。

6.根据权利要求1所述的小型偶极子天线，其特征在于，上述盖(200)包括开闭部(210)，能够开放或封闭覆盖上述第一曲折线(610)或上述第二曲折线(620)的规定区域。

7.根据权利要求1所述的小型偶极子天线，其特征在于，还包括连接上述第一曲折线(610)与上述第二曲折线(620)的短线(630)。