CN1135654C - 面装圆极化波天线和使用它的通信设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种面装圆极化波天线，它包括：由介质材料制成，并具有第一主表面、第二主表面，以及在第一主表面和第二主表面之间延伸的至少一个侧表面的基片；第一接地电极，设置在基片的第一主表面上；辐射电极，设置在第二主表面上；馈电电极，带状，并设置得在基片的一个侧表面上从基片的第一主表面侧朝第二主表面侧延伸，其中馈电电极的一个边缘处于接近辐射电极的一个边的位置；第二接地电极，设置在基片的设置有馈电电极的侧表面的整个表面上，并与馈送电极绝缘，而且连接到第一接地电极；与辐射电极相关地设置的简并分离元件。

Description

面装圆极化波天线和使用它的通信设备

本发明涉及一种面装圆极化波天线，以及使用它的通信设备，本发明尤其涉及一种用于使用圆极化无线电波的系统(诸如GPS、DAB、ETC等等)的面装圆极化波天线，以及使用它的通信设备。

近年来，已经使用了较多类型的采用圆极化无线电波的系统，诸如GPS(全球定位系统)、DAB(数字音频广播)、ETC(电子收费系统)等等。随着这种系统数量的增加，需要更加精心开发适合用于这些系统的通信设备，并配合圆极化波使用的小型化天线。

图10示出了传统圆极化波天线的一个例子。图10的天线是方形嵌片天线。图10所示的圆极化波天线1包含：接地电极3，大致上设置在由介质制成的基片2的整个的第一主表面上，并且是平板形状；辐射电极4，大致上为矩形，并且设置在第二主表面上；馈线5，它被设置得从第一主表面通过基片2，以连接到辐射电极4。将用于焊接的六个固定电极6设置在基片2的侧表面上。将固定电极6连接到接地电极3。馈线5与基片2的第一主表面中的接地电极3绝缘。辐射电极4和馈线5之间的结点设置在辐射电极4的中心与其一个角之间的适当的位置上。辐射电极4的尺寸取得使电极4的每一侧具有大致上等于天线可使用的频率处的有效波长的二分之一。另外，简并分离元件4a设置在辐射电极4的两个对角位置上(在本例中，在元件通过在该两个角形成斜削而实现)。

根据如上所述配置的圆极化波天线1，通过馈线5输入到辐射电极4的信号引起两个谐振电流，它们相互垂直，并具有90°的相位差，产生在辐射电极4中。根据这两个谐振频率，圆极化波沿辐射电极4的法线方向辐射。

但是，图10所示的圆极化波天线1结构上做得馈线5从第一主表面到第二主表面通过基片2。因此，问题是难以进行面装，并且安装成本增加。

相应地，本发明的目的是解决上述问题，并提供面装圆极化波天线，该天线可以实现小型化以及面装，本发明还提供使用这种天线的通信设备。

根据本发明的较佳实施例，提供了一种面装圆极化波天线，包含：由介质材料制成的基片，该基片具有第一主表面、第二主表面以及在第一主表面和第二主表面之间延伸的侧表面；第一接地电极，设置在基片的第一主表面上；辐射电极，为矩形，并且主要设置在基片的第二主表面上；馈电电极，为带状，并设置成在基片的侧表面上从基片的第一主表面朝着第二主表面侧延伸，其中馈送电极的一个边缘处于接近辐射电极一个边的位置；第二接地电极，设置在基片的形成有馈电电极的整个侧表面上，并与馈电电极绝缘，而且连接到第一接地电极；简并分离手段，与辐射电极相关地设置。

根据上述面装圆极化波天线，可以容易地实现面装。另外，可以增强天线的效率。另外，可以达到面装圆极化天线的小型化。

在上述面装圆极化天线中，作为简并分离手段的简并分离元件可以在辐射电极的角提供。

在上述面装圆极化波天线中，可以设置两个第二接地电极，把馈电电极夹在中间，并使一个第二接地电极与辐射电极之间的电容不同于另一个第二接地电极与辐射电极之间的电容，由此，第二接地电极用作简并分离手段。

可使如上所述配置的简并分离手段成为辐射圆极化波，而替代简并分离手段。

在上述面装圆极化波天线中，馈电电极可以有至少一个凸出部分。

由于上述配置，可以增加馈电电极和辐射电极之间的电容，并可以容易地达到输入的匹配。

在上述面装圆极化波天线中，可以在基片中除形成馈电电极的侧表面外的至少一个侧表面的整个表面上形成第三接地电极，该电极连接到第一接地电极。

由于上述配置，可进一步使面装圆极化波天线小型化。

可安排部分第二和第三接地电极，使其延伸到基片的第二主表面上。

根据如上所述的配置，可以进一步使面装圆极化波天线小型化。

另外，根据本发明的较佳实施例，提供了一种通信设备，它具有上述面装圆极化波天线。

可以通过使用本发明的圆极化波天线使通信设备小型化。

考虑附图和下面的描述，本发明的其它特点和优点更为显著。

图1是根据本发明的实施例的面装圆极化波天线的透视图。

图2是根据本发明的另一个实施例的面装圆极化波天线的透视图。

图3是根据本发明的再一个实施例的面装圆极化波天线透视图。

图4是根据本发明的另一个实施例的面装圆极化波天线的透视图。

图5是根据本发明的另一个实施例的面装圆极化波天线的透视图。

图6是根据本发明的另一个实施例的面装圆极化波天线的透视图。

图7是根据本发明的另一个实施例的面装圆极化波天线的透视图。

图8是根据本发明的另一个实施例的面装圆极化波天线的透视图。

图9是根据本发明的一个实施例的通信设备的方块图。

图10是传统圆极化波天线的透视图。

图1示出根据本发明的实施例的面装圆极化波天线的透视图。在图1所示的面装圆极化波天线10中，第一接地电极12大致上设置在平板形状的、由介质(诸如陶瓷、树脂等等)制成的基片11的整个第一主表面上，而大致上矩形的辐射电极13设置在第二主表面上。作为简并分离手段的简并分离元件13a设置在辐射电极13的两个对角线角上(在本例中，通过在该两个角形成斜切实现此元件)。带状的馈电电极14主要设置在基片11的一个侧表面上，从第一主表面延伸到第二主表面。安排馈电电极14的一个边缘和另一个边缘，使它们分别翻到基片11的第二主表面和第一主表面上。设置辐射电极13，使其一个边位于馈电电极14的一个边缘附近。第二接地电极15大致上设置在基片11的设置了馈送电极14的侧表面的整个表面上，并连接到接地电极12，而且与电送电极14绝缘。三个用于焊接的固定电极16设置在介质基片11中与设置了馈送电极14的侧表面相对的侧表面上。固定电极16连接到第一接地电极12。

根据如上所述配置的面装圆极化波天线10，将信号(如果它被输入到馈电电极14)通过馈电电极14一个边缘与辐射电极13的一个边之间的缝隙，由它们之间的电磁耦合输入到辐射电极13。在辐射电极13中，输入信号引起产生了两个谐振电流，它们相互垂直，并具有90°的相位差，这是由于简并分离元件13而引起的。根据这两个谐振电流圆极化无线电波主要沿辐射电极13的法线方向辐射。

根据如上所述配置的面装圆极化波天线10，可以通过基片11的侧表面馈给电流。因此，不需要穿过基片11的馈线，从而可以容易的达到面装。

在设置有馈电电极14的基片11侧表面中，馈电电极14位于第二接地电极15附近。因而，使从馈电电极14出发到接地电极(第一接地电极12、第二接地电极15，以及要安装面装圆极化波天线10的基片上提供的接地电极)的大部分电场集中导向第二接地电极15。因此，减小了引起来自馈电电极14的无用辐射的电场泄漏，可增强天线的效率。

设置第二接地电极15，即接地电极更为接近于辐射电极13，从而可以增加辐射电极13和接地电极(第一接地电极12和第二接地电极15)之间的电容。辐射电极13和接地电极之间的电容的增加意味着辐射电极的谐振频率降低。换句话说，可以通过减小辐射电极13的尺寸，将谐振频率恢复到其在电容增加之前的值。即，这意味着辐射电极13能小型化，也就是可以使面装圆极化波天线10本身小型化。由此，可通过提供第二接地电极15以增加辐射电极13和接地电极之间的电容，实现面装圆极化波天线10的小型化。

图2是根据本发明的实施例的面装圆极化波天线的透视图。图1和2中类似或相同的部分标以相同的编号。对照图2对这些部分的描述将省略。图2所示的面装圆极化波天线18装有作为用于分离简并的手段的简并分离元件，位于辐射电极13的对角线，而且是其中心处。简并分离元件13b设置为隙缝状，这是通过从辐射电极13去掉矩形部分得到的。在辐射电极13的角上未设置简并分离元件。

如上所述，将隙缝状的作为用于分离简并的手段的简并分离元件13b设置在辐射电极13中的面装圆极化波天线可以用作圆极化波天线，并与图1所示的面装圆极化波天线具有相同的优点。

隙缝状的简并分离元件并不限于矩形。此元件可以是椭圆或十字形的。

图3是根据本发明的另一个实施例的面装圆极化波天线的透视图。图1和3中类似或相同的部分标以相同的编号。参照图3对这些部分的描述将省略。图3中，面装圆极化波天线20的辐射电极13形成为完全矩形。没有设置用作分离简并的手段的专门简并分离元件。两个第二接地电极22a和22b大致上设置在设置了馈电电极14的基片11侧表面的整个表面上，并连接到接地电极12，而且与馈电电极14绝缘。设置第二接地电极22a和22b，使馈电电极14夹在中间。而且使第二接地电极22a和22b与辐射电极13之间的距离g1和g2制得不同，从而第二接地电极22a和22b与辐射电极13之间的电容不同。

根据如上所述配置的面装圆极化波天线20，辐射电极13和第二接地电极22a和22b之间的电容是不同的，从而两个谐振电流不平衡，这导致简并的分离。换句话说，第二接地电极22a和22b与辐射电极13之间的电容的不同起辐射电极13的简并分离手段的作用。相应地，在辐射电极13中，产生两个谐振电流，它们相互垂直，并具有90°相位差。根据这两个谐振电流，圆极化无线电波主要沿辐射电极13的法线方向辐射。

如上所述，虽然未给辐射电极13提供简并分离元件，但通过使相互分开并将馈电电极14夹在其间的第二接地电极22a和22b与辐射电极13之间的电容不同，这种天线可按圆极化波天线工作。

图4是根据本发明的另一实施例的面装圆极化波天线的透视图。图1和4中类似或相同的部分标以相同的编号。参照图4对这些部分的描述将省略。图4中，面装圆极化波天线25的馈送电极26边缘侧上具有两个凸出部分26a，大致呈现十字形。

根据本发明如上所述的面装圆极化波天线25，馈电电极26一个边缘与辐射电极13的一个边之间的电容可以增加。通常，如果接地电极(例如第二接地电极15)处于较接近辐射电极13的位置，则辐射电极13与接地电极之间的电容非常高，使得面装圆极化波天线25的输入端难以匹配。但是，通过相应于上述增加的电容，增加馈电电极26与辐射电极13之间的电容，可以达到匹配。与通过将馈电电极26设置得更为接近于辐射电极13以增加电容的方法相比，这在减小各电极印制变异引起的电容离差方面更为有效。结果，可以减小面装圆极化波天线25的特性的离差。另外，通过将凸出部分26a提供给基片11的形成有馈送电极26的侧表面上的馈送电极26，可以增加馈送电极26与辐射电极13之间的电容，而不必将馈送电极26设置得翻到(延伸到)基片11的第二主表面上。这使得易于形成馈电电极26。

图5是根据本发明的另一个实施例的面装圆极化波天线透视图。图1和5中类似或相同部分标以相同的编号。参照图5对这些部分的描述将省略。在图5所示的面装圆极化波天线30中，将第三接地电极31大致上设置在基片11中与设置有馈送电极13的侧表面相对的整个侧表面上，并连接到第一接地电极12。

根据如上所述配置的面装圆极化波天线30，接地电极位于更接近辐射电极13。由此，辐射电极13和接地电极(第一接地电极12、第二接地电极15和第三接地电极31)之间的电容可以增加。相应地，可以使面装圆极化波天线30小型化。另外，可以通过改变基片11的两个相对侧表面上所设置的第二接地电极15和第三接地电极31的高度，控制面装圆极化波天线30的辐射方向。

图6是根据本发明的面装圆极化波天线透视图。图1和6中类似或相同的部分标以相同的编号。参照图6对这些部分的描述将省略。在图6所示的面装圆极化波天线35中，在辐射电极13的两个角上为辐射电极13设置简并分离元件。另外，辐射电极13具有两个隙缝36b，它们设置得从辐射电极13相对侧各中部该电极朝中心延长，并直接连到该电极接近馈电电极14一个边缘的一侧。另外，在基片11中与设置有馈送电极14的侧表面相对的侧表面，设置了两个第三接地电极31，与第二接地电极15相对，并连接到第一接地电极12。用于焊接的固定电极38设置在两个第三接地电极31之间，并连接到第一接地电极12。

根据如上所述配置的面装圆极化波天线35，辐射电极13中磁通量的路径由于所设置的隙缝36b而延长。延长的路径具有降低辐射电极13的谐振频率的功能，这类似于辐射电极13和接地电极之间电容的增加。结果，辐射电极13能小型化，即，面装圆极化波天线35可以小型化。

图7是根据本发明的另外一个实施例的面装圆极化波天线的透视图。图1和7中类似和相同的部分标以相同的编号。参照图7对这些部分的描述被省略。在图7所示的面装圆极化波天线40中，第三接地电极31大致上形成在除设置有馈电电极14的侧表面外的三个侧表面的整个表面上，并连接到第一接地电极12。

根据如上所述配置的面装圆极化波天线40，接地电极处于较接近辐射电极13的位置。由此，辐射电极13和接地电极(第一接地电极12、第二接地电极15和第三接地电极31)之间的电容可以增加。相应地，可以实现使面装圆极化波天线40进一步小型化。

图8是根据本发明的另一个实施例的面装圆极化波天线的透视图。图7和8中类似和相同的部分标以相同的编号。参照图8对这些部分的描述省略。在图8所示的面装圆极化波天线45中，将第二接地电极15设置在基片11的设置了馈电电极14的侧表面的大致整个表面上，并连接到接地电极12，而且与馈电电极14绝缘。另外，第三接地电极31设置在另外三个侧表面的整个表面上，连接到第一接地电极12。第二接地电极15和第三电极47部分地翻到(延伸到)基片11的第二主表面上，与辐射电极13绝缘。

根据如上所述的面装圆极化波天线45，接地电极处于更接近辐射电极13的位置。由此，可以增加辐射电极13和接地电极(第一接地电极12、第二接地电极15、第三接地电极31)之间的电容。相应地，可以实现使面装圆极化波天线45进一步小型化。

在上述各个实施例中，面装圆极化波天线的基片由诸如陶瓷、树脂之类的介质制成。但是，它可以由磁性材料制成。

图9描述了便携式导航系统的配置，作为具有根据本发明的面装圆极化波天线的天线设备的例子。

在图9中，通信设备50包含外壳51、本发明的面装圆极化波天线10、连接到面装圆极化波天线10的接收部分52、连接到接收部分52的信号处理部分53，以及分别连接到信号处理部分53的显示器54和接口部分55。面装圆极化波天线10接收从多个GPS卫星发送的圆极化无线电波。接收部分52从无线电波拾取各种信号。根据接收的信号，信号处理部分53决定通信设备50本身的当前位置(经度、纬度和高度)，并由诸如键盘之类的接口部分55的协助，在显示器54上显示该位置。

根据使用如上所述的面装圆极化波天线10配置的通信设备50，通过使面装圆极化波天线10体积小，通信设备50本身可以小型化，并易于携带。

在通信设备50中，使用图1所示的面装圆极化波天线10。但是，如果使用面装圆极化波天线20、25、30、35、40和45中的任何一种，都可以得到相同的优点。

虽然本发明以其较佳实施例具体地描述，熟悉本领域的人知道，在不背离本发明的主旨和范围的条件下，可以有形状和尺寸的各种变化和修改。

Claims (7)

1.一种面装圆极化波天线，其特征在于包含：由介质材料制成，并具有第一主表面、第二主表面和至少一个在所述第一主表面和所述第二主表面之间延伸的侧表面的基片；

设置在所述基片的所述第一主表面上的第一接地电极；

矩形的辐射电极，设置在所述第二主表面上；

带状的馈电电极，设置得在基片的侧表面上从所述基片的第一主表面朝第二主表面延伸，所述馈电电极的一个边缘处于接近所述辐射电极的一个边的位置；

第二接地电极，设置在设置有所述馈电电极的侧表面的整个表面上，并与所述馈电电极绝缘，而且连接到所述第一接地电极；

与所述辐射电极相关地设置的简并分离元件。

2.如权利要求1所述的面装圆极化波天线，其特征在于作为简并分离手段的简并分离元件设置在所述辐射电极的角上。

3.如权利要求1所述的面装圆极化波天线，其特征在于设置两个第二接地电极，把所述馈送电极夹在中间，并且所述第二接地电极中的一个与所述辐射电极之间的电容不同于另一个所述第二接地电极与所述辐射电极之间的电容，由此，第二接地电极用作简并分离元件。

4.如权利要求1所述的面装圆极化波天线，其特征在于所述馈电电极具有至少一个凸出部分。

5.如权利要求1所述的面装圆极化波天线，其特征在于第三接地电极设置在除了设置有所述馈送电极的侧表面外的三个侧表面中的至少一个侧表面上，并连接到所述第一接地电极。

6.如权利要求1所述的面装圆极化波天线，其特征在于第二和第三接地电极设置得翻到所述基片的所述第二主表面上。

7.一种具有面装圆极化波天线的通信设备，其特征在于所述面装圆极化波天线包含：由介质材料制成，并具有第一主表面、第二主表面以及在所述第一主表面和第二主表面之间延伸的至少一个侧表面的基片；

第一接地电极，设置在所述基片的所述第一主表面上；

辐射电极，为矩形，并设置在所述第二主表面上；

带状的馈电电极，设置得在基片的一个侧表面上从所述基片的第一主表面侧朝第二主表面侧延伸，所述馈电电极的一个边缘处于接近所述辐射电极的一个边的位置；

第二接地电极，设置在所述基片的设置有所述馈电电极的侧表面的整个表面上，而且与所述馈送电极绝缘，并连接到所述第一接地电极；

与所述辐射电极相关地设置简并分离元件。

Images