CN1259778A - 螺旋天线 - Google Patents

Abstract

天线元件105—108中的信号输入单元105a－108a固定在基本同一圆周上。馈送电路中的信号输出单元113b、113c、114b和114c固定在一直线上,该直线位置垂直于其中定位上述圆周的一个平面,并且通过这一圆周的中心。馈送电路102向天线元件105—108提供馈送信号,同时对这些馈送信号施加预定的相位差。因此,馈送线119A－119D的电连接长度彼此相同。这些馈送线将信号输出单元113b、113c和114c连接到信号输入单元105a－108a。

Description

螺旋天线

本发明涉及一种用于移动式无线(无线电)通信装置例如便携式电话中的螺旋天线。

近来，移动通信例如便携式电话迅速发展。不仅可利用陆地移动通信系统，而且预期卫星移动通信系统也将投入实用。在这些移动通信系统的终端中，天线构成其中一个重要的器件或组成部分。

下面参照附图介绍常规的4绕组式螺旋天线的一个实例。图11示意表示用于这一常规螺旋天线的一个电功率馈送电路，图12是通过利用馈送电路由电源供电的螺旋天线平面图。

(电功率)馈送电路200设有3dB-混合电路201、平衡-不平衡转换(balun)电路202以及另一平衡-不平衡转换电路203。这些电路201-203按照以下这样一种条件安装或封装在一安装板204的同一面上，即，这些电路201-203经过一电阻值为50Ω的带状线彼此连接。

混合电路201是一个用于根据向该用于提供电功率的天线提供的信号，产生一输出信号，其输出相位与其输入相位同相(下文称之为“0°输出”)，以及产生另一输出信号，其输出相位比其输入相位延迟90°(下文称之为“90°输出”)。应当指出，其输出相位比其输入相位延迟180°的输出信号被称为“180°输出”；其输出相位比其输入相位延迟270°的输出信号，在下文称之为“270°输出”。

平衡-不平衡转换电路202包含一信号输出单元205和另一信号输出单元206。由混合电路201产生的0°输出分别输入到信号输出单元(电路)205和信号输出单元(电路)206。信号输出单元205和单元206产生相对于该0°输出的这一输入信号的0°输出和180°输出作为馈送信号，然后输出这些馈送信号。

平衡-不平衡转换电路203包含一信号输出单元207和另一信号输出单元208。由混合电路201产生的90°输出分别输入到信号输出单元(电路)207和信号输出单元(电路)208。信号输出单元207和单元208产生相对于该90°输出的这一输入信号的0°输出和180°输出作为馈送信号，然后输出这些馈送信号。

因此，在这些馈送信号中间形成如下的相互关系：即，相对于信号输出单元205的0°输出，由信号输出单元206产生的180°输出被延迟180°；由信号输出单元207产生的0°输出被延迟90°；由信号输出单元208产生的180°输出被延迟270°。

在螺旋天线210中，天线元件中的4个零件(未表示)沿一中空圆柱体211的外表面按螺旋形配置。

每个天线元件具有信号输入单元212-215。各个信号输入单元212-215在中空圆柱体211的边缘部分按照90°的等间隔配置，并经过由导线构成的功率馈送线216连接到各自对应的信号输出单元205-208，维持它们中间的各自相互关系。

结果，功率馈送信号由馈送电路200按照这样一种条件提供到各自的天线元件，即，在这些馈送信号中间形成的相位差为90°。

另一方面，各天线元件的信号输入单元212-215配置在中空圆柱体211的边缘表面上，即，配置在同一平面内部的圆周上。

然而，馈送电路200中的各个信号输出单元205-208配置在板204的安装平面上的边缘部分处的同一直线上。

结果，在信号输出单元205-208和信号输入单元212-215之间形成的连接距离“a”至“d”是被此相同的。

在图12所示的天线配置的实例中，连接关系是按照式d＞a≌b＞c限定的。确切地说，在连接距离“c”(207和213之间的间隔)与另一连接距离“d”(208和215之间的间隔)之间的距离差变大。

正如前面解释的，虽然，形成的连接距离“a”至“d”是彼此相同的，如果信号输出单元205-208经由馈送线216(a)-216(d)连接到信号输入单元212-215，则沿馈送线216(a)-216(d)的长度(电连接长度)产生大的差别。

结果，具有相位差90°的馈送信号起初并未提供到各自的天线元件。因此，辐射出的圆形极化波的轴比(axial ratio)增加。此外，这种螺旋天线的水平面上的方向性变差。因此，不能按高精度实现信号发射/接收。

所以，本发明的主要目的是提供一种螺旋天线，它能按高精度实现信号发射/接收，同时，提高了馈送到各个天线元件的电功率的相位差的精度。

通过下述的说明书(部分)将会使本发明的其它目的、特征和优点变得更加明显。

为了实现上述的本发明的目的，根据本发明的一个方面的螺旋天线的特征在于，包括：多个天线元件，每个天线元件具有用于馈送电功率信号的输入单元；馈送装置，至少具有多个与信号输入单元的数量相对应的信号输出单元，用于由各自的信号输出单元输出馈送信号同时对各馈送信号给定预定的相位差；第一固定机构，用于将天线元件中的各个信号输入单元固定在基本相同的圆周上；第二固定机构，用于将馈送装置中的各个信号输出单元固定在一条直线上，其位置与圆周所在平面相垂直以及通过该圆周的实际中心；以及多个馈送线，用于将天线元件中的各个信号输入单元连接到馈送装置中的各个信号输出单元，同时维持它们之间的各自的相互关系。

在螺旋天线中，从几何方面的观点看，在该通过上述的该圆周的实际中心的直线上的一点与各个信号输入单元的配置位置之间的分隔距离将变为恒定。结果，根据本发明，由于各信号输出单元固定在上述的直线上，形成的各馈送线的长度可以基本上彼此相等。即，与其对应形成的信号输出单元和信号输入单元之间的分隔距离可以基本上彼此一致。

通过理解下文介绍的实施例，本发明的其余目的将变得更明显，以及在提出的本发明的权利要求中将阐明。如果实施本发明，本技术领域的技术人员将会认识到这里没有提到的很多优点。

图1是用于表示根据本发明的第一优选实施例的4绕组式螺旋天线外观的透视图；

图2是用于表示图1中的螺旋天线的平面图；

图3是用于表示图1中所示的螺旋天线主体外观的透视图；

图4是用于表示图1中所示的螺旋天线的一种改进的馈送电路的片断透视图；

图5是沿图4中的断面线A-A所取的螺旋天线断面图；

图6是用于表示图1中所示的螺旋天线的馈送电路的片断透视图；

图7是用于以放大形式表示作为对图1中所示的螺旋天线另一种改型中的主要部分的片断透视图；

图8是用于表示根据本发明的第二优选实施例的螺旋天线外观的平面图；

图9是用于表示图8中所示的螺旋天线的馈送电路的片断透视图；

图10是用于表示作为对图9中所示的螺旋天线的馈送电路的另一种改型中的片断透视图；

图11是用于表示常规的螺旋天线的馈送电路的平面图；以及

图12是用于表示图11中所示的常规螺旋天线的平面图。

下面参照附图，详细地介绍本发明的各个优选实施例。

参照附图1-5，标号100表示根据本发明的第一优选实施例的4绕组式螺旋天线。

这种螺旋天线100形成有一个天线主体101、一个(电功率)馈送电路102和一个(电功率)馈送连接器103。

天线主体101装有一由例如为四氟乙烯的树脂制成的中空圆柱体104。

天线元件105-108的4个零件形成在这一圆柱体104的外圆周表面上。天线元件105-108是由铜作为主要材料的导线构成的。

各个天线元件105-108按具有相等的螺距和间隔的螺旋形形成在这一圆柱体104的外圆周表面上。

这些天线元件105-108中的每一个具有分别输入馈送信号的信号输入部分105a-108a。这些信号输入部分105a-108a中的每一个或者形成在这一圆柱体104的外圆周表面上，或者形成在这一圆柱体104的附近，或者，最好形成在这一圆柱体104的其中一个边缘104a上。

各信号输入部分105a-108a沿一个边缘104a按90°的相等间隔配置。由于采用这种配置，各信号输入部分105a-108a固定在基本上同一平面内部的同一圆周上。这一圆柱体104将构成用于固定各信号输入部分105a-108a的第一固定机构。

所有的天线元件105-108在圆柱体104的另一个边缘104b处短路。

馈送电路102安装在通过叠层多个板制成的电路板上，即安装在叠层板110上。该叠层板110按这样一种方式固定在圆柱体104的内部，即，这一叠层板110的边缘部分位于在通过圆柱体104的边缘104a的平面内。

该叠层板110按这样一种方式构，即，一接地(ground)层111夹入在一对例如为玻璃环氧树脂板的绝缘板110A和110B之间。

形成的叠层板110的宽度“H”按这样一种方式稍小于圆柱体104的内径，即，叠层板110存放在圆柱体104内时在稳定的状态下沿径向方向没有间隙。

3 dB-混合电路112、平衡-不平衡变换电路113两者都安装在叠层板110的其中一个表面110a上。这一表面110a位于在绝缘板110A的外侧。

平衡-不平衡转换电路114安装在叠层板110的其中另一个表面110b上。这另一表面110b位于绝缘板110B的外侧。

平衡-不平衡转换电路113和114配置成按这样一种方式夹住叠层板110，即，沿叠层板110的厚度方向该平衡-不平衡转换电路113位于电路114的相反一侧。

混合电路112包括一连接到馈送连接器103的信号输入单元112a，另一用于输出混合电路112的0°输出的信号输出单元112b，以及一用于输出混合电路112的90°输出的信号输出单元112c。

该平衡-不平衡转换电路113连接到由混合电路112的信号输出单元112b提供的0°输出(信号)，该电路113产生一个0°输出(信号)和一个180°输出(信号)，将这些0°输出(信号)和180°输出(信号)作为馈送信号输出。这一0°输出(信号)将称之为“0°馈送输出”，是从馈送电路102侧看的，而180°输出(信号)将称之为“180°馈送输出”，是从馈送电路102侧相对于这一输入的0°输出(信号)看的。

由混合电路112的信号输出单元112c提供的90°输出(信号)输入到该平衡-不平衡转换电路114，该电路114产生0°输出(信号)和180°输出(信号)，将这些0°输出(信号)和180°输出(信号)作为馈送信号输出。这一0°输出(信号)将称之为“90°馈送输出”，是从馈送电路102侧看的，而180°输出(信号)将称之为“270°馈送输出”，是从馈送电路102侧相对于这一输入的90°输出(信号)看的。

应当指出，混合电路112的信号输出单元112b经过电阻值为50Ω且形成在叠层板110中的平面110a上的信号线115连接到该平衡-不平衡转换电路113中的不平衡连接端113a。

混合电路112的信号输出单元112c经过另一电阻值为50Ω且形成在叠层板110中的平面110a上的信号线116、通过穿透这一板110形成在板110上的有通孔的电极117，以及另一电阻值为50Ω且形成在叠层板110中的平面110b上的信号线118，连接到该平衡-不平衡转换电路114中的不平衡连接端114a。在接地层111中形成一槽111a。这一槽111a使得有通孔的电极117在以绝缘方式电连接时能穿透通过这一槽111a。

该平衡-不平衡转换电路113具有用于0°馈送输出的信号输出单元113b，以及另一用于180°馈送输出的信号输出单元113c。这一信号输出单元113c延伸到在板110上的其中一个平面110a上的边缘110c。这一板的边缘110c位于在平衡-不平衡变换电路113和114的附近。

平衡-不平衡变换电路114具有用于90°馈送输出的信号输出单元114b，以及另一用于270°馈送输出的信号输出单元114c。这一信号输出单元114c延伸到在板110上的其中另一个平面110b上的边缘部分110c。

平衡-不平衡转换电路113中的两个信号输出单元113b和113c经过50Ω的信号线延伸到在叠层板110上的其中一个边缘部分110c。这些信号输出单元113b和113c沿平面110a的宽度方向“H”配置在板110上的平面110a的中心部分附近。此外，这些信号输出单元113b和113c沿该平面方向彼此按尽可能允许的程度接近安装，即达到这样一种程度，这些信号输出单元113b和113c彼此不会引起电性能方面的问题。

平衡-不平衡转换电路114中的两个信号输出单元114b和114c沿平面110b的宽度方向“H”配置在板110上的另一平面110b的中心部分附近。此外，这些信号输出单元114b和114c沿该平面方向彼此按尽可能允许的程度接近装配，即达到这样一种程度，这些信号输出单元114b和114c彼此不会引起电性能方面的问题。

换句话说，这些信号输出单元113b-114c中的每一个都穿过圆柱体104的边缘104a上的同一圆周的中心，即在一平面内部，然后固定在与这一平面垂直的一条直线上。

在这种情况下，叠层板110将构成用于固定这些信号输出单元114b和114c的一个第二固定机构。

形成在板110的其中一个平面110a上的边缘部分110c将构成其上配置有信号输出单元113b和113c的一个第一配置部分。形成在板110的另一个平面110b上的边缘部分110c将构成其上配置有信号输出单元114b和114c的一个第二配置部分。于是，由这些第一配置部分和第二配置部分构成一个配置部分。形成在一个平面上的混合电路112、平衡-不平衡转换电路113构成第一相位调节电路。平衡-不平衡转换电路114构成第二相位调节电路。

将具有上述配置的馈送电路102插入到该要将馈送电路102配置在其中的圆柱体104的内部空间中，同时满足下述条件：

(1)一个条件是叠层板110上的边缘部分110c位于圆柱体104的边缘104a的侧面上。

(2)一个条件是叠层板110上的边缘部分110c的位置与圆柱体104的边缘104a基本一致。

(3)一个条件是形成的叠层板110的宽度“H”方向或者与输入信号单元105a和107a之间的组合的相对方向相一致或者与输入信号单元106a和108a之间的组合的相对方向相一致，它们是被此按照直角相交的(应注意，在图1和2中，形成的输入信号单元106a和108a的相对方向与叠层板110的宽度“H”方向相一致)。

如上所述，在这种情况下，对于馈送电路102，板110的宽度“H”设置得稍小于圆柱体104的内径，此外，将在平衡-不平衡转换电路113中的信号输出单元113b/113c和在平衡-不平衡转换电路114中的信号输出单元114b/114c之间的配置位置设置在沿宽度“H”方向上的板110的中心部分。

结果，存放在圆柱体104内的馈送电路102被配置成沿圆柱体104的径向方向没有间隙。所有的信号输出单元113b-114c的配置位置基本上与圆柱体104的轴向中心“α”相一致。这一轴向中心“α”对应于天线元件105-108的螺旋轴线。

因此，所有的信号输出单元113b-114c可以通过上述圆周的中心，所有对应的信号输入单元105a-108b沿该圆周配置。

在已将馈送电路102存放在圆柱体104之内后，各个信号输出单元113b-114c和各自对应的信号输入单元105a-108b连接到分别对应的馈送线119A-119D。

关于第一固定机构，本发明并不局限于其断面是圆形的这种圆柱体104，也可以采用其它形状的柱体，其断面可从椭圆形、多边形等断面中选择。此外，第一固定机构可以按照这样一种圆柱体实现，该圆柱体沿圆柱体轴向方向具有不同直径，其不同于沿轴向方向具有均匀相等直径的另一个圆柱体。

当各个信号输出单元113b-114c按照上述方式连接到各自对应的信号输入单元105a-108a时，各自的馈送线119A-119D的电连接长度彼此基本上相同。换句话说，形成在边缘104a上的各个信号输入单元105a-108a和在圆柱体104的轴向中心“α”的一点之间的分隔距离，在从几何方面的观点看可以是恒定的。在这一轴向中心“α”的一点对应于在这一圆周配置位置的竖直线上的一点，该直线通过沿其配置有各信号输入单元105a-108a的圆周的实际中心。

正如上面解释的，形成的各信号输出单元113b-114c的位置基本上与圆柱体104的轴向中心“α”相一致。就是说，各信号输出单元113b-114c按尽可能允许的程度接近在圆柱体104的轴向中心“α”的一点配置(轴向中心“α”位于边缘104a)。因此，形成的各馈送线119A-119D的长度被此基本上相等，这些馈送线119A-119D用于将各信号输入单元105a-108a与各信号输出单元113b-114c连接。

此外，由于各信号输出单元113b-114c在轴向中心“α”上的位置与各信号输入单元105a-108a在轴向中心“α”上的位置基本上相同，使各馈送线119A-119D的电连接长度最小，馈得可以实现螺旋天线更好的电特性(电阻特性等)。

当利用具有上述天线结构的螺旋天线100实现信号发射/接收时，这种螺旋天线100可以呈现这样一种方向性特性，即相对于竖直平面具有圆锥形射束特性。同时，馈送线119A-119D的电连接长度彼此基本上相同，提供到各元件105-108的功率馈送相位彼此正确地相差90°。因此，对于主辐射方向具有较小轴比(接近0dB)的圆极化波其辐射沿水平方向具有全向性，因此，辐射特性没有变差。当这种辐射特性变差时，辐射的圆极化波的轴比增加，以及水平面方向性特性变差。换句话说，按照这种螺旋天线100，可以在很宽的角度范围内辐射稳定的圆极化波。

在这一个第一优选实施例中，混合电路112的信号输出单元112c经过均形成在板110上的有通孔的电极117、50Ω信号线116以及50Ω信号线118连接到平衡-不平衡转换电路114的信号输出单元114a。或者，这种连接可以不采用上述的有通孔的电极，而采用另外的结构件例如跳线来实现。当采用这种改型的结构件时，在接地层111中不再形成有槽111a，从而形成单平面接地层。这种“单平面接地层”可以易于制造，使得板110的制造步骤可以变得容易。

此外，可以在圆柱体104的外圆周表面中形成一其中能存放天线元件的螺旋形槽，各天线元件105-108可以存放在这一螺旋形槽中。因此，可以按高精度确定各天线元件105-108的形状，此外，这些天线元件105-108可以易于存放或配置。因此，可以稳定4绕组式螺旋天线的电特性，再者，可以按照简单的方式制造这种4绕组式螺旋天线。

虽然在这一优选实施例中，馈送电路102插入到要在其中配置的圆柱体104内，但这种馈送电路102可以另外按照这样一种方式配置，即，这种馈送电路102不插入/配置在圆柱体104内。在这种替换的实例中，当采用如下的结构时，可以得到相似的效果。即，例如，当馈送电路102配置在圆柱体104的下部时，馈送点配置在这一圆柱体104的下部，螺旋天线的4个零件105-108在圆柱体104的上部短路。这一馈送点对应于在信号输出单元113b-114c和信号输入单元105a-108a之间的连接点。

此外，在这一第一优选实施例中，馈送电路102配置在这样一个位置，即形成的各信号输出单元113b-114c的位置与在轴向中心“α”上的边缘部分104a相一致。或者，形成的各信号输出单元113b-114c(的位置)与在轴向中心“α”上的边缘部分104可以不一致。在原理上，各信号输出单元113b-114b可以按这样一种方式配置，即这些信号输出单元113b-114b位置接近在轴向中心“α”上的一点。

再者，在这一第一优选实施例中，圆柱体104是由四氟乙烯构成的。或者，这一圆柱体104可以由其它材料例如聚丙烯或薄膜树脂构成。此外，采用铜线来构成天线元件105-108。或者，当天线元件直接印刷在或者直接镀在由树脂构成的圆柱体104上时，可以得到相似的效果。此外，在这样一种情况下，即圆柱体104以薄膜形状构成时，可以易于将天线元件印刷在或者镀在圆柱体104上。

在这一第一优选实施例中，混合电路112经过50Ω信号线115、50Ω信号线116、有通孔的电极117和50Ω信号线118直接连接到平衡-不平衡转换电路113和114上。或者，如在图7中所示，可以或者将阻抗匹配电路20或者将另一阻抗匹配电路21加入到该连接到50Ω信号线115和50Ω信号线118的信号线中。在混合电路112的输出信号由这些阻抗匹配电路20和阻抗匹配电路21处理后，可以将经处理的信号输入到平衡-不平衡转换电路113和114。在这种替换实例中，可以将天线的阻抗进行匹配，使得由失配运行引起的反射损耗降低，可以由这种天线高效辐射电磁波。

此外，在这一第一优选实施例中，本发明的发明构思是以装有4个天线元件105-108的螺旋天线体现的。天线元件的总数并不局限于4个元件，而是可以按相似的方式应用于其它数量。即，显然本发明可以按装有不同于4个天线元件的多个天线元件的螺旋天线体现。更具体地说，当本发明的发明构思是按装有多个天线元件的螺旋天线体现时，元件的数量等于2的倍数，馈送装置可以按照与上述实施例基本相似的电路配置构成。

此外，根据这一第一优选实施例，由于在树脂构成的圆柱体104中开有所说槽，以便在其上卷绕天线元件105-108，天线形状可以保持在稳定的状态，进而，螺旋天线的电特性可以稳定，以及按照简易的方式制造。

此外，在这一第一优选实施例中，由导电线构成馈送线。或者如在图7中所示，可以由形成在绝缘板上的布线图形构成馈送线121。在这一替换实例中，这一馈送线121的长度可以连续地保持恒定，不会有松散的线路部分，使得布线的馈送线121的长度没有误差。

此外，为了将板连接/固定到圆柱体104，可以将馈送线121或者利用焊剂或者利用导电粘接剂在这样一种条件下，即板120贴靠圆柱体104的边缘部分104a的条件下，连接到信号输入单元105a-108a。在这一替换实例中，可以将馈送线121按照一种比上面解释的由导电线构成的馈送线更简单的方式连接到信号输入单元105a-108a。

此外，在这一替换实例中，可以利用由焊剂或者利用导电粘接剂产生的粘接力将板120支承/固定到圆柱体104的其中一个边缘部分104a。

或者，如果馈送线121以布线图形的方式形成在板120上，则用于在其上安装馈送电路102的板110可以连接/固定在绝缘板120上。在这一替换实例中，可以按照这样一种条件，即所说板110连接/固定在绝缘板120上，将板110安装在圆柱体104的内侧。因此，可以简化支承/固定板110所需的工作。

再者，这一绝缘板120可以按照与圆柱体104成一整体的形式构成。

下面参照图8和9解释根据本发明的第二优选实施例的螺旋天线。如在图中所示，天线元件105-108的信号输入单元105a-108a按等间隔沿圆周方向每隔90°配置在边缘部分104a上。

馈送电路130形成在绝缘板110上。这一馈送电路130中的信号输出单元133b-134c配置在板110上的边缘部分110c。

各信号输出单元133b-134c沿纵向相对于该边缘部分的中心“γ”配置在板边缘部分110c上的圆“β”的圆周上。

用于0°输出的信号输出单元133b、用于90°输出的信号输出单元133c、用于180°输出的信号输出单元134b和用于270°输出的信号输出单元134c按这种顺序按基本相等的间隔沿圆周方向顺序配置在圆“β”上。

为了按这种方式配置这些信号输出单元133b-单元134c，按照如下的方式构成馈送电路130：

3dB混合电路133和平衡-不平衡转换电路132安装在板110上的一个表面110a上。这一个表面110a位于绝缘板110a的外侧。

3dB混合电路134安装在板110上的另一个表面110b上，所说另一个表面110b位于绝缘板110B的外侧。

平衡-不平衡转换电路133和134按这样一种方式配置夹住板110，即沿板110的厚度方向该平衡-不平衡转换电路133位置与平衡-不平衡转换电路134相对。

平衡-不平衡转换电路132产生0°输出和180°输出，而混合电路133和134两者根据由平衡-不平衡转换电路132产生的输出产生0°输出和90°输出。

功率馈送连接器103(未示出)连接到平衡-不平衡转换电路132的信号输入单元132a。

用于平衡-不平衡转换电路132的0°输出的信号输出单元132b经过电阻值为50Ω的形成在板110的平面110a上的信号线135连接到混合电路133的不平衡连接端133a。

用于平衡-不平衡转换电路132的180°输出的信号输出单元132c经过电阻值为50Ω的形成在板110的平面110a上的信号线136、形成在板110上的有通孔(穿过这一板110)的电极137以及电阻值为50Ω的形成在板110的平面110b上的信号线138，连接到混合电路134的不平衡连接端134a。

在接地层111中形成有槽111a。所说槽111a使有通孔的电极137在电绝缘的条件下穿过这一槽111a。

用于混合电路133的0°输出的信号输出单元133b和用于混合电路133的90°输出的信号输出单元133c延伸到在板110上的一表面110a上的位于平衡-不平衡转换电路133和134的附近的板边缘部分110c。

用于混合电路134的90°输出的信号输出单元134b和用于混合电路134的0°输出的信号输出单元134c延伸到在板110上的另一表面110b上的位于平衡-不平衡转换电路133和134的附近的板边缘部分110c。

各信号输出单元133b-134c经过50Ω的信号线延伸到板边缘部分110c。

信号输出单元133b-133c按对称位置配置在板110上的一表面110a上，同时沿板的宽度方向夹住该中心(板)，即它们的位置距板宽度的中心分开相同的距离。

信号输出单元134b和134c按对称位置配置在板110上的另一表面110b，同时沿板的厚度方向夹住该中心(板)。

通过采用上述配置，信号输出单元133b/133c和信号输出单元134b/134c顺序地按90°的相等间隔按照这一顺序：0°输出、90°输出、180°输出、270°输出配置在这些位置上。即，这些位置在圆“β”上彼此分开大约90°的相角，同时沿宽度方向将板110上的板边缘部分110c的中心“γ”设置为中心。

还应当指出，这些相位延迟量可以彼此位移基本上90°的角度。此外，这些相位延迟量可以尽可能接近90°，但是不必准确地设置在90°，正如由前面的介绍明显看出的。

具有上述配置的馈送电路130插入到要在其中配置的圆柱体104的内部空间，同时满足下述条件：

(1)一个条件是板110上的边缘部分110c位于在圆柱体104的边缘104a的侧面上。各信号输出单元133b-134c形成在边缘部分110c上，以及各信号输入单元105a-108a形成在边缘部分104a上。

(2)一个条件是板110上的边缘部分110c的位置与圆柱体104的边缘部分104a基本上相一致。

(3)一个条件是形成的叠层板110的方向按照这样一种方式设定，即形成的各信号输出单元133b-134c在边缘部分110c上的配置相位角与在边缘部分104a上的输入信号单元105a和108a的相一致。

因此，圆“β”配置在边缘部分104a上的一定位置处，并且这一位置以同轴的方式相对于圆柱体104定位。各信号输出单元133b-134c和各输入信号单元105a和108a都按照这样一种方式配置，即各信号输出单元与各输入信号单元在以同心方式定位的两个圆(圆“β”和边缘部分104配置)的各自的圆周方向沿圆周按相等的间隔隔开。

各信号输出单元133b-134c和各输入信号单元105a和108a都按照相同的相位角位置配置，以及沿圆“β”的径向方向配置的位置按照这样一种条件定位，即这些信号输出单元/信号输入单元按照一一对应的关系定位。

在馈送电路130已经存放在圆柱体104内之后，各信号输出单元133b-134c和各输入信号单元105a和108a利用由导线之类构成的功率馈送线使两者彼此连接。这些信号输出单元/信号输入单元配置在圆“β”的同一半径上。换句话说，用于0°输出的信号输出单元133b经过功率馈送线135A连接到信号输入单元105a。用于90°输出的信号输出单元133c经过功率馈送线135B连接到信号输入单元106a。这一信号输入单元106a配置成与信号输入单元105a沿左旋方向分开90°角度，如在这一附图中看到的那样。用于180°延迟输出的信号输出单元134c经过功率馈送线135C连接到信号输入单元107a。这一信号输入单元107a配置成与信号输入单元106a沿左旋方向分开90°角度，如在这一附图中看到的那样。用于270°输出的信号输出单元134b经过功率馈送线135D连接到信号输入单元108a。这一信号输入单元108a配置成与信号输入单元107a沿左旋方向分开90°角度，如在这一附图中看到的那样。

当各信号输出单元133b-134c按照上述方式连接到各信号输入单元105a-108a时，形成的各馈送线135A-135D的电连接长度彼此基本上相等。换句话说，正如前面解释的，各信号输入单元105a-108a沿圆周方向按相等的间隔形成在边缘部分104a上。各信号输出单元133b-134c沿圆周方向按相等的间隔形成在这样一个圆的圆周上，该圆相对于圆柱体104以同轴方式定位。在这一具体实例(仅作为一个示例)中，这样一个圆对应于一相对于边缘部分104a以同轴方式定位的圆“β”。因此，各信号输入单元105a-108a和各信号输出单元133b-134c之间的分隔距离从几何方面的观点看将变为恒定。这些信号输出单元133b-134c相对于这些信号输入单元定位于最接近的位置。因此，形成的各馈送线135A-135D的长度彼此基本上相同，以及，这些馈送线135A-135D用于将各信号输入单元105a-108a和各信号输出单元133b-134c连接，导致具有与第一优选实施例相似的效果。

再者，由于各信号输出单元133b-134c装设的位置是按照在与在圆“β”的圆周上的各信号输入单元105a-108a具有相同的相位角而限定的，形成的各信号输入单元105a-108a和各信号输出单元133b-134b之间的分隔距离从几何方面的观点看将变为最短的距离。因此，用于将各信号输入单元105a-108a和各信号输出单元133b-134c连接的馈送线135配置-135D的长度将变短，使得可以得到更好的电特性(电阻特性等)。

再者，由于圆“β”的配置平面与边缘部分104a的设定位置相一致，形成的各馈送线135A-135D的电连接长度最小，使得可以得到更好的螺旋天线电特性(电阻特性等)。

在这一第二实施例中，馈送电路130按这样一种方式配置，即其中配置圆“β”的这个平面与边缘部分104a相一致。另外，根据本发明，这一圆“β”的配置平面可以不与边缘部分104a相一致。基本上说，圆“β”可以与边缘部分104a平行配置且保持同轴关系。

在这一实例中，叠层板110构成绝缘板。圆柱体104构成第一固定机构。叠层板110构成第二固定机构。平衡-不平衡转换电路132和混合电路133两者构成第一相位调节电路。混合电路134构成第二相位调节电路。圆柱体104的边缘部分104构成其上配置各信号输入单元的圆周。圆“β”构成为另一圆周。形成在板110的平面110a上的板边缘部分110c将构成其上配置信号输出单元133b和133c的第一配置部分。形成在板110上的另一平面110b上的板边缘部分110c将构成其上配置信号输出单元134b和134c的第二配置部分。于是由这些第一配置部分和第二配置部分构成一个配置部分。

作为第一固定机构，在第二实施例中，本发明也不局限于这样一种其断面是圆形的圆柱体104，而是可以采用其它形状的柱体，其断面是从椭圆形、多边形等中选择出的。此外，第一固定机构可以利用这样一种圆柱体实现，其沿轴线方向具有不同的直径，不同于轴线方向具有均匀相等直径的另一个圆柱体。

在这一第二实施例中，按照这样一种顺序，即用于0°输出的信号输出单元133b、用于90°输出的信号输出单元133c、用于180°输出的信号输出单元134c、用于270°输出的信号输出单元134b，它们顺序地配置，馈送电路140可以按照如下的方式配置：

就是说，如在图10中所示，在板110中，3 dB-混合电路141和平衡-不平衡转换电路142都安装在一个平面110a上，这一平面110a位于在绝缘板110A的外侧。平衡-不平衡电路143安装在绝缘板110B之外的另一平面110b之上。平衡-不平衡转换电路142沿厚度方向与电路143相对地配置，夹住板110。

混合电路141产生0°输出和90°输出，而平衡-不平衡转换电路142与电路143两者根据混合电路141的输出产生0°输出和180°输出。

功率馈送连接器(未表示)103连接到混合电路141中的输入单元141a。

来自混合电路141的0°输出的信号输出单元141b经过形成在板110上的一个平面110a上的50Ω信号线144连接到平衡-不平衡转换电路142的不平衡连接端142a。

用于混合电路141的90°延迟输出的信号输出单元(电路)141c经过形成在叠层板110上的一个平面110a上的50Ω信号线145、形成在板110上的有通孔(穿过这一板110)的电极137以及另一形成在板110上的另一个平面110b上的50Ω信号线147，连接到平衡-不平衡转换电路143的不平衡连接端143a。

上述的50Ω信号线147具有的信号线长度为λy/4(符号λy为波长)，以便仅将信号延迟90°。

在接地层中形成有槽111a。这一槽111a使有通孔的电极137能在电绝缘的条件下穿过这一槽111a。

平衡-不平衡转换电路142的信号输出单元142b和另一信号输出单元142c延伸到在板110上的一个平面110a上的板边缘部分110c。这一板边缘部分110c位于在平衡-不平衡转换电路142和143的附近。

平衡-不平衡转换电路143的信号输出单元143b和另一信号输出单元143c延伸到在板110上的另一个平面110b上的板边缘部分110c。这一板边缘部分110c位于在平衡-不平衡转换电路143和144的附近。

信号输出单元142b和单元143c都经过50Ω信号线148和149延伸到板110上的板边缘部分110c。两个信号输出单元142c和单元143b经过50Ω信号线150和151延伸到板110上的板边缘部分110c。

这些50Ω信号线150和151具有的信号线长度为λy/4(符号λy为波长)，以便仅将信号延迟90°。

通过采用上述配置，信号输出单元142b构成馈送电路140中的0°输出的信号输出单元，信号输出单元142c构成馈送电路140中的270°输出的信号输出单元，信号输出单元143b构成馈送电路140中的90°输出的信号输出单元，以及信号输出单元143c构成馈送电路140中的180°输出的信号输出单元。因此，0°输出的信号输出单元、90°输出的信号输出单元、180°输出的信号输出单元和270°输出的信号输出单元顺序地配置在圆“β”上以90°相位角分开的各位置上。这一圆“β”沿板110的宽度“H”方向作为板110上的板边缘部分110c的中心定位。

在这一实例中，通过混合电路141、平衡-不平衡转换电路142和50Ω信号线150配置第一相位调节电路。通过50Ω信号线147、平衡-不平衡转换电路143和50Ω信号线151配置第二相位调节电路。形成在板110上的一个平面110a上的板边缘部分110c构成第一配置单元，其上配置信号输出单元142b和142c。形成在板110上的另一个平面110b上的板边缘部分110c构成第二配置单元，其上配置信号输出单元143b和143c。这些第一配置单元和第二配置单元构成为一个配置单元。

虽然是按照其最优选的实施例已对本发明进行了详细的介绍，但在不脱离按照如下的权利要求中限定的本发明的构思和范围的前提下，可以按照各种方式对其实施例中的各部件的组合和配置进行改进。

Claims (16)

1一种螺旋天线。包含：

多个天线元件，每个天线元件具有用于馈送电功率信号的信号输入单元；

馈送装置，至少具有与所述信号输入单元的数量相对应的多个信号输出单元，用于输出由各信号输出单元凝供的馈送信号，同时对所述馈送信号给定预定的相位差；

第一固定机构，用于将所述天线元件中的各信号输入单元基本固定在同一圆周上；

第二固定机构，用于将所述馈送装置中的各信号输出单元固定在一条直线上，该直线位置与其中定位所述圆周的一个平面垂直，并且还通过所述圆周的实际中心；和

多个馈送线，用于将各天线元件中的各信号输入单元连接到所说馈送装置中的各信号输出单元，且保持它们之间各自的相互关系。

2如权利要求1所述的螺旋天线，其中：

所述第一固定机构是由管状体构成的，它的结合部分位于所述平面的内部，所述结合部分包含所述管状体的一个边缘平面，以及各天线元件中的各信号输入单元固定在所述管状体的所述结合部分。

3如权利要求2所述的螺旋天线，其中：

所述管状体是一圆柱体。

4如权利要求2所述的螺旋天线，其中：

所述馈送装置包含：

一电路板；以及

一馈送电路，安装在所述电路板上，以及具有各信号输出单元，用于处理所述馈送信号，由各信号输出单元输出经处理的馈送信号，同时对经处理的馈送信号施加预定的相位差；

所述电路板包含一配置单元，在其中配置各信号输出单元；以及

所述电路板利用所述管状体按这样一种方式固定，即所述配置单元位于的平面一个平面内，所述平面的位置与包括通过所述管状体的所述边缘平面的这样一个平面的平面平行定位。

5如权利要求4所述的螺旋天纯利，其中：

所述多个天线元件为4个元件；以及

所述馈送电路调节各馈送信号的相位，以便形成基本上90°的相位差，在此之后，由各输出端输出经相位调节的馈送信号。

6如权利要求5所述的螺旋天线，其中：

所述馈送电路包含：

第一相位调节电路，形成在所述电路板上的一个平面上，用于基本上按照0°/90°/180°的相位角延迟所述馈送信号的相位；以及

第二相位调节电路，形成在所述电路板上的另一个平面上，用于延迟由所述第一相位调节电路按照基本上0°/180°的相位角输出的馈送信号而使之延迟90°的相位；

所述配置单元包含：

第一配置单元，形成在所述电路板上的与所述第一相位调节电路相对应的所述一个平面上；

第二配置单元，形成在所述电路板上的与所述第二相位调节电路相对应的所述另一个平面上。

7如权利要求1所述的螺旋天线，其中：

所述馈送装置还包含一阻抗匹配电路。

8如权利要求1所述的螺旋天线，其中：

所述馈送线是由电线构成的。

9如权利要求1所述的螺旋天线，其中：

所述馈送线是由形成在板上的布线图形构成的。

10一种螺旋天线，包含：

多个天线元件，每个天线元件具有用于馈送电功率信号的信号输入单元；

馈送装置，至少具有与所述信号输入单元的数量相对应的多个信号输出单元，用于输出由各信号输出单元展供的馈送信号，同时对所述馈送信号给定预定的相位差；

第一固定机构，用于将所述天线元件中的各信号输入单元沿其圆周方向按相等的间隔固定在基本同一圆周上；

第二固定机构，用于将所述馈送装置中的各信号输出单元沿其圆周方向按相等的间隔固定在另一圆周上；所述另一圆周的形成与所述圆周平行，同时，将在一直线上的一个点设定作为中心，该直线垂直于一其中定位所述圆周的平面，以及还通过所述圆周的实际中心；以及

多个馈送线，用于将各天线元件中的各信号输入单元连接到所述馈送装置中的各信号输出单元，且在它们中间保持各自的相互关系。

11如权利要求10所述的螺旋天线，其中：

所述第二固定机构按照与所述信号输入单元相同的相位角固定所述的信号输出单元。

12如权利要求10所述的螺旋天线，其中：

所述第一固定机构是由管状体构成的，它的结合部分位于在所述平面的内部，所述结合部分包含所述管状体的一个边缘平面，以及各天线元件中的各信号输入单元固定在所述管状体的所述结合部分。

13如权利要求12所述的螺旋天线，其中：

所述管状体是一圆柱体。

14如权利要求12所述的螺旋天线，其中：

所述馈送装置包含：

一电路板；以及

一馈送电路，安装在所述电路板上，以及具有各信号输出单元，用于处理所述馈送信号，由各信号输出单元输出经处理的馈送信号，同时对经处理的馈送信号施加预定的相位差；

所述电路板包含一配置单元，在其中配置各信号输出单元；以及

所述电路板利用所述管状体按这样一种方式固定，即所述配置单元位于在一个平面内，所述平面的位置与包括通过所述管状体的所述边缘平面的这样一个平面的平面平行定位。

15如权利要求14所述的螺旋天线，其中：

所述多个天线元件为4个元件；以及

所述馈送电路调节各馈送信号的相位，以便形成基本上90°的相位差，在此之后，由各输出端输出经相位调节的馈送信号。

16如权利要求15所述的螺旋天线，其中：

所述馈送电路包含：

第一相位调节电路，形成在所述电路板上的一个平面上，用于基本上按照0°/90°/180°的相位角延迟所述馈送信号的相位；以及

第二相位调节电路，形成在所述电路板上的另一个平面上，用于延迟由所述第一相位调节电路按照基本上0°/90°的相位角输出的馈送信号而使之延迟180°的相位；

所述配置单元包含：

第一配置单元，形成在所述电路板上的与所述第一相位调节电路相对应的所述一个平面上；

第二配置单元，形成在所述电路板上的与所述第二相位调节电路相对应的所述另一个平面上。

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