CN1389004A - 用于2个频率的天线 - Google Patents

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Abstract

在本发明中,在线状的基本部分5b前端设置伞状的顶冠部分5a,用折返元件5c将伞状的顶冠部分5a的前端与基本部分5b下端的馈电部分6a连接起来。因此,用于2个频率的天线5能够在2个不同的频带中进行工作。

Description

用于2个频率的天线
技术领域
本发明涉及在2个频带中工作的用于2个频率的天线，特别是涉及适用于分开使用2个频带的移动电话系统的天线。
背景技术
一般将多个频带分配给在用于移动电话系统的频带。例如，在日本的PDC方式(Personal Digital Cellular telecommunication system(个人数字蜂窝式电信系统))中，分配800MHz频带(810MHz～956MHz)和1.4GHz频带(1429MHz～1501MHz)，在欧洲采用900MHz频带(870MHz～960MHz)的GSM(Global System forMobile commicatiaon(全球移动通信系统))方式和1.8GHz频带(1710MHz～1880MHz)的DCS(Digital Cellular System(数字蜂窝式系统)))方式。这样地分配2个频带是因为由于加入者增加引起利用频率不足。例如，在欧洲900MHz频带的GSM方式的便携式电话机能够在欧洲全部区域中使用，但是在都市部分为了弥补利用频率不足能够使用1.8GHz频带的DCS方式的便携式电话机。
可是，DCS方式的便携式电话机不能在郊外使用。由于这种背景，正在开发能够使用GSM方式和DCS方式的双频带的便携式电话机。在这种双频带的便携式电话机中，当然搭载着可以在900MHz和1.8GHz频带中工作的用于2个频率的天线。这种用于2个频率的天线一般是由工作在各个频带中的天线构成的，相互对工作不给予影响那样地通过扼流圈等的隔绝装置将2个天线连接起来。
但是，当用扼流圈作为隔绝装置时，在宽频带范围内分离信号是困难的。即，即便在各个频带中工作的天线之间设置扼流圈，在移动电话频带那样的宽频带情形中，也存在着在这个宽频带范围内不能够使各个天线独立地工作，不能够相互不给予影响地进行良好工作这样的问题。
又，在移动电话搭载在车辆上的情形中，将天线安装在车体上。作为这种天线可以有各种不同的天线，但是因为要将天线安装在处于车体最高位置的车顶上以便能够提高接收灵敏度，所以至今都喜欢采用安装在车顶上车顶天线。
但是，在使用陷波线圈等的扼流圈的用于2个频率的天线中，存在着它的长度变长从车体的车顶上长长地突出来，恐怕为损害设计那样的问题。
发明内容
本发明的目的是提供能够在2个不同的频带中良好地工作的低姿态的用于2个频率的天线，为了达到上述目的，本发明的用于2个频率的天线备有线状的基本部分，设置在该基本部分前端并向下方倾斜形成伞状的顶冠部分，使上述基本部分的中间部分短路到地的用于匹配的短线，和连接上述基本部分的馈电点与上述顶冠部分前端的折返元件，并在2个频带中进行工作。
这样，在本发明中，设置将设置在线状的基本部分前端上的顶冠部分的前端与线状的基本部分的馈电点连接起来的折返元件。而且，通过设置折返元件，能够制成在2个频带中进行工作的天线，能够使2个工作频带的频率比约为1∶2。
又，因为本发明的用于2个频率的天线在线状的基本部分前端设置具有作为最大负载功能的顶冠部分，所以能够降低用于2个频率的天线的高度。因此，可以将用于2个频率的天线收藏在小的天线盒中，当安装在车体的车顶上时，也不会有大的突出，从而能够实现卓越的设计。
此外，在本发明的用于2个频率的天线中，也可以将天线收藏在由上述顶冠部分的前端做成向下弯曲的圆筒状，在下面形成可以安装在车体上的安装部分的金属基底和嵌合在该金属基底中的外壳构成的盒内。进一步，也可以将用于导航的天线收藏在上述盒内。
附图说明
第1图是表示本发明的用于2个频率的天线的实施形态的第1构成的图。
第2图是表示本发明的用于2个频率的天线的实施形态的第2构成的图。
第3图是表示将本发明实施形态的用于2个频率的天线应用于车载天线的构成的图。
第4图是表示应用本发明实施形态的用于2个频率的天线的车载天线的GSM频带中的阻抗特性的史密斯圆图。
第5图是表示应用本发明实施形态的用于2个频率的天线的车载天线的GSM频带中的VSWR特性的曲线图。
第6图是表示应用本发明实施形态的用于2个频率的天线的车载天线的DCS频带中的阻抗特性的史密斯圆图。
第7图是表示应用本发明实施形态的用于2个频率的天线的车载天线的DCS频带中的VSWR特性的曲线图。
第8图是表示应用本发明实施形态的用于2个频率的天线的车载天线的870MHz上的水平面内方向性的图。
第9图是表示应用本发明实施形态的用于2个频率的天线的车载天线的915MHz和960MHz上的水平面内方向性的图。
第10图是表示应用本发明实施形态的用于2个频率的天线的车载天线的1710MHz和1795MHz上的水平面内方向性的图。
第11图是表示应用本发明实施形态的用于2个频率的天线的车载天线的1880MHz上的水平面内方向性的图。
第12图是表示附加应用本发明实施形态的用于2个频率的天线的GPS天线的车载天线的GSM频带中的阻抗特性的史密斯圆图。
第13图是表示附加应用本发明实施形态的用于2个频率的天线的GPS天线的车载天线的GSM频带中的VSWR特性的曲线图。
第14图是表示附加应用本发明实施形态的用于2个频率的天线的GPS天线的车载天线的DCS频带中的阻抗特性的史密斯圆图。
第15图是表示附加应用本发明实施形态的用于2个频率的天线的GPS天线的车载天线的DCS频带中的VSWR特性的曲线图。
第16图是表示附加应用本发明实施形态的用于2个频率的天线的GPS天线的车载天线的870MHz上的水平面内方向性的图。
第17图是表示附加应用本发明实施形态的用于2个频率的天线的GPS天线的车载天线的915MHz和960MHz上的水平面内方向性的图。
第18图是表示附加应用本发明实施形态的用于2个频率的天线的GPS天线的车载天线的1710MHz和1795MHz上的水平面内方向性的图。
第19图是表示附加应用本发明实施形态的用于2个频率的天线的GPS天线的车载天线的1880MHz上的水平面内方向性的图。
第20图是表示应用本发明实施形态的其它的用于2个频率的天线的车载天线的AMPS频带中的阻抗特性的史密斯圆图。
第21图是表示应用本发明实施形态的其它的用于2个频率的天线的车载天线的AMPS频带中的VSWR特性的曲线图。
第22图是表示应用本发明实施形态的其它的用于2个频率的天线的车载天线的PCS频带中的阻抗特性的史密斯圆图。
第23图是表示应用本发明实施形态的其它的用于2个频率的天线的车载天线的PCS频带中的VSWR特性的曲线图。
第24图是表示应用本发明实施形态的其它的用于2个频率的天线的车载天线的824MHz上的水平面内方向性的图。
第25图是表示应用本发明实施形态的其它的用于2个频率的天线的车载天线的859MHz和894MHz上的水平面内方向性的图。
第26图是表示应用本发明实施形态的其它的用于2个频率的天线的车载天线的1850MHz和1920MHz上的水平面内方向性的图。
第27图是表示应用本发明实施形态的其它的用于2个频率的天线的车载天线的1990MHz上的水平面内方向性的图。
具体实施方式
第1图表示本发明的用于2个频率的天线的实施形态的第1构成，第2图表示本发明的用于2个频率的天线的实施形态的第2构成。
第1图所示的第1构成的用于2个频率的天线5是由如图所示地向下方弯折形成伞状的顶冠部分5a和粗的线状的基本部分5b构成的，备有使基本部分5b的中间和在电路基板6上形成的接地部分6b之间连接起来的用于匹配的短线5e。顶冠部分5a具有作为基本部分5b的最大负载的功能，能够缩短基本部分5b的长度。这个用于匹配的短线5e是为了使用于2个频率的天线5和从用于2个频率的天线5导出的同轴电缆实现匹配。又，基本部分5b的下端与在电路基板6上形成的馈电部分6a连接。这时，也可以通过用金属管形成基本部分5b，从电路基板6的背面到基本部分5b内插入T字状支杆，将基本部分5b固定在馈电部分6a上。在与本发明实施形态有关的第1构成的用于2个频率的天线5上的特征性构成是用折返元件5c将伞状的顶冠部分5a的前端与馈电部分6a连接起来的构成。这样，通过用折返元件5c将伞状的顶冠部分5a的前端与馈电部分6a连接起来，用于2个频率的天线5能够在2个频带中进行工作。
因为这种用于2个频率的天线5的顶冠部分5a向下方弯折，所以与接地部分6b连接的接地平面和顶冠部分5a之间形成的电容量增大，能够减小顶冠部分5a的直径。例如，当将这种用于2个频率的天线5应用于数字蜂窝式系统的900MHz频带(824MHz～894MHz)的AMPS(Advanced Mobile Phone Service(先进的移动电话业务))方式和1.8GHz频带(1850MHz～1990MHz)的PCS(PresonalCommunication Service(个人通信业务))方式的用于2个频率的天线时，能够形成顶冠部分5a的直径约为30mm，天线高度约为38mm的低姿态。这个数值相当于使与已有的天线高度相同的顶冠天线的顶冠部分的直径减小十分之三以上的值。
其次，第2图所示的第2构成的用于2个频率的天线15是由如图所示地向下方弯折形成伞状的顶冠部分15a和粗的线状的基本部分15b构成的，具有作为最大负载功能的顶冠部分15a的前端进一步向下方弯折形成圆筒状部分15d。因此，基本部分15b长度能够进一步缩短。又，备有将基本部分5b的中间和在电路基板6上形成的接地部分6b之间连接起来的用于匹配的短线15e。这个用于匹配的短线5e是为了使用于2个频率的天线15和从用于2个频率的天线15导出的同轴电缆实现匹配。又，基本部分15b的下端与在电路基板6上形成的馈电部分6a连接。这时，也可以通过用金属管形成基本部分15b，从电路基板6的背面到基本部分15b内插入T字状支杆，将基本部分15b固定在馈电部分6a上。在与本发明实施形态有关的第2构成的用于2个频率的天线15上的特征性构成是用折返元件15c将在伞状的顶冠部分15a前端的圆筒状部分15d的前端与馈电部分6a连接起来的构成。这样，通过用折返元件15c将伞状的顶冠部分15a的前端与馈电部分6a连接起来，用于2个频率的天线15能够在2个频带中进行工作。
因为这个用于2个频率的天线15的顶冠部分15a向下方弯折形成伞状并且备有圆筒状部分15d，所以与接地部分6b连接的接地平面和顶冠部分15a之间形成的电容量增大，能够减小顶冠部分15a的直径。例如，当将这种用于2个频率的天线15应用于数字蜂窝式系统的900MHz频带(870MHz～960MHz)的GSM(Global System for Mobilecommicatiaon(全球移动通信系统))方式和1.8GHz频带(1710MHz～1880MHz)的DCS(Digital Cellular System(数字蜂窝式系统))方式的天线时，能够形成顶冠部分15a的直径约为30mm，天线高度约为29.5mm的低姿态。这样一来，能够使天线高度保持更低的姿态。
其次，第3图表示当将与上面说明的本发明实施形态有关的第2构成的用于2个频率的天线15应用于车载天线时的构成。
如第3图所示，本发明的车载天线1备有由做成椭圆形的导电性金属基底3，和嵌入这个金属基底3的合成树脂制的罩子2构成的天线盒。在这个金属基底3的下面配置柔软的垫片，将天线盒安装在车体上。而且，车载天线1完全没有从天线盒突出外部的基本部分等的部分，从而保持低姿态。进一步，通过将固定用螺栓拧入形成在车体上的安装孔，将车载天线1固定在车体上的基底安装部分3a是从金属基底3的背侧突出地形成的。在这个基底安装部分3a上设置沿轴形成开槽部分3b的贯通孔，利用这个贯通孔将GPS用电缆10和电话用电缆11从外部导入天线盒。
在GPS用电缆10的前端上设置与GPS设备连接的连接器10a，在电话用电缆11的前端上设置与车载电话机连接的连接器11a。
在第3图中通过切开金属基底3和罩子2显示出来的天线盒内部，收藏着接收GPS信号的GPS天线4和车载电话用的用于2个频率的天线15。将这个GPS天线4收藏在金属基底3上形成的GPS天线收藏部分内。而且，用于2个频率的天线15如第2图所示地与电路基板6电连接，并机械地固定在电路基板6上。而且，将这个电路基板6固定在金属基底3上。又，导入天线盒内的GPS用电缆10与GPS天线4连接，电话用电缆11与电路基板6的用于2个频率的天线15连接。
进一步，当电话用电缆11和GPS用电缆10从基底安装部分3a的贯通孔导出时，如第3图所示，能够通过沿基底安装部分3a的轴形成的开槽部分3b几乎与金属基底3的背面平行地引出。进一步，当从贯通孔下端导出GPS用电缆10和电话用电缆11时，能够几乎与金属基底3背面垂直地引出。因此，能够与安装车载天线1的车体构造合并地引出电话用电缆11和GPS用电缆10。
用于2个频率的天线15由第2图所示的线状基本部分15b和设置在这个线状基本部分15b前端的向下方弯折形成伞状并且备有圆桶状部分15d的圆形顶冠部分15a构成。这个顶冠部分15a通过夹头等固定在基本部分15b的前端。又，在基本部分15b的下端，形成锷状安装部分，通过夹头将这个安装部分固定在电路基板6上形成的馈电部分6a上。此外，当将电路基板6安装在金属基底3上时，电路基板6的接地模板与金属基底3电连接，金属基底3起着用于2个频率的天线15的接地平面的作用。
其次，第4图到第19图是表示第3图所示的车载天线1的GSM/DCS频带中的阻抗特性的史密斯圆图，电压驻波比(VSWR)特性和水平面内方向性的曲线图。但是，第4图到第11图是表示没有GPS天线4时的GSM/DCS频带中的史密斯圆图，VSWR特性和水平面内方向性的曲线图，第12图到第19图是表示具有GPS天线4时的GSM/DCS频带中的史密斯圆图，VSWR特性和水平面内方向性的曲线图。
第4图是没有GPS天线4时的GSM频带中的史密斯圆图，第5图是表示它的VSWR特性的曲线图。如图所示，GSM频带中的VSWR约在2.3以下。
又，第6图是表示没有GPS天线4时的DCS频带中的史密斯圆图，第7图是表示它的VSWR特性的曲线图。如图所示，DCS频带中的VSWR约在1.5以下。
从这些VSWR特性和史密斯圆图所示的阻抗特性，能够理解应用用于2个频率的天线15的车载天线1在GSM和DCS 2个频带中进行工作。
第8图(b)是表示当如第8图(a)所示地配置车载天线1，没有GPS天线4时的GSM的最低频率为870MHz上的水平面内方向性的图，对于这时的1/4波长鞭状天线的天线增益约为-1.04dB。第9图(a)表示这时的GSM的中央频率为915MHz上的水平面内方向性的图，对于这时的1/4波长鞭状天线的天线增益约为-0.81dB。第9图(b)表示这时的GSM的最高频率为960MHz上的水平面内方向性的图，对于这时的1/4波长鞭状天线的天线增益约为-1.53dB。当参照这些表示水平面内方向性的图时，可以看到在GSM频带中得到几乎圆形的良好的水平面内方向性。
第10图(a)是表示当如第8图(a)所示地配置车载天线1，没有GPS天线4时的DCS的最低频率为1710MHz上的水平面内方向性的图，对于这时的1/4波长鞭状天线的天线增益约为-1.33dB。第10图(b)表示这时的DCS的中央频率为1795MHz上的水平面内方向性的图，对于这时的1/4波长鞭状天线的天线增益约为-0.3dB。第11图(a)表示这时的DCS的最高频率为1880MHz上的水平面内方向性的图，对于这时的1/4波长鞭状天线的天线增益约为-1.17dB。当参照这些表示水平面内方向性的图时，可以看到在DCS频带中得到几乎圆形的良好的水平面内方向性。
从这些图示的水平面内方向性，能够理解应用用于2个频率的天线15的车载天线1在GSM和DCS 2个频带中进行良好的工作。
第12图是表示具有GPS天线4时的在GSM频带中的阻抗特性的史密斯圆图，第13图是表示它的VSWR特性的曲线图。如图所示，DCS频带中的VSWR约在2.3以下。
又，第14图是表示具有GPS天线4时的在DCS频带中的阻抗特性的史密斯圆图，第15图是表示它的VSWR特性的曲线图。如图所示，DCS频带中的VSWR约在1.8以下。
从这些VSWR特性和史密斯圆图所示的阻抗特性，能够理解具有GPS天线4时使若干特性恶化了，但是应用用于2个频率的天线15的车载天线1在GSM和DCS 2个频带中进行充分的工作。
第16图(b)是表示当如第16图(a)所示地配置车载天线1，具有GPS天线4时的GSM的最低频率为870MHz上的水平面内方向性的图，对于这时的1/4波长鞭状天线的天线增益约为-1.23dB。第17图(a)是表示这时的GSM的中央频率为915MHz上的水平面内方向性的图，对于这时的1/4波长鞭状天线的天线增益约为-0.78dB。第17图(b)表示这时的GSM的最高频率为960MHz上的水平面内方向性的图，对于这时的1/4波长鞭状天线的天线增益约为-1.67dB。当参照这些表示水平面内方向性时，可以看到具有GPS天线4时使若干特性恶化了，但是在GSM频带中得到几乎圆形的良好的水平面内方向性。
第18图(a)是表示当如第16图(a)所示地配置车载天线1，具有GPS天线4时的DCS的最低频率为1710MHz上的水平面内方向性的图，对于这时的1/4波长鞭状天线的天线增益约为-1.81dB。第18图(b)表示这时的DCS的中央频率为1795MHz上的水平面内方向性的图，对于这时的1/4波长鞭状天线的天线增益约为-0.22dB。第19图(a)是表示这时的DCS的最高频率为1880MHz上的水平面内方向性的图，对于这时的1/4波长鞭状天线的天线增益约为-0.04dB。当参照这些水平面内方向性时，可以看到具有GPS天线4时使若干特性恶化了，但是在DCS频带中得到几乎圆形的良好的水平面内方向性。
从这些水平面内方向性，能够理解具有GPS天线4时使若干特性恶化了，但是应用用于2个频率的天线15的车载天线1在GSM和DCS 2个频带中进行良好的工作。
其次，第20图到第27图是表示当在车载天线1中将用于2个频率的天线用作第1图所示的第1种用于2个频率的天线5时的AMPS/PCS频带中的阻抗特性的史密斯圆图，电压驻波比(VSWR)特性和水平面内方向性的曲线图。
第20图是表示AMPS频带中的阻抗特性的史密斯圆图，第21图是表示它的VSWR特性的曲线图。如图所示，AMPS频带中的VSWR约在2.0以下。
又，第22图是表示PCS频带中的阻抗特性的史密斯圆图，第23图是表示它的VSWR特性的曲线图。如图所示，PCS频带中的VSWR约在1.7以下。
从这些VSWR特性和和史密斯圆图所示的阻抗特性，能够理解应用用于2个频率的天线5的车载天线1在AMPS和PCS 2个频带中进行工作。
第24图(b)是表示当如第24图(a)所示地配置车载天线1时的AMPS的最低频率为824MHz上的水平面内方向性的图，对于这时的1/4波长鞭状天线的天线增益约为-1.19dB。第25图(a)是表示这时的AMPS的中央频率为859MHz上的水平面内方向性的图，对于这时的1/4波长鞭状天线的天线增益约为-0.64dB。第25图(b)表示这时的AMPS的最高频率为894MHz上的水平面内方向性的图，对于这时的1/4波长鞭状天线的天线增益约为-0.81dB。当参照这些水平面内方向性时，可以看到在AMPS频带中得到几乎圆形的良好的水平面内方向性。
第26图(a)是表示当如第24图(a)所示地配置车载天线1时的PCS的最低频率为1850MHz上的水平面内方向性的图，对于这时的1/4波长鞭状天线的天线增益约为-1.39dB。第26图(b)是表示这时的PCS的中央频率为1920MHz上的水平面内方向性的图，对于这时的1/4波长鞭状天线的天线增益约为1.28dB。第27图是表示这时的PCS的最高频率为1990MHz上的水平面内方向性的图，对于这时的1/4波长鞭状天线的天线增益约为0.5dB。当参照这些图所示的水平面内方向性时，可以看到在PCS频带中得到几乎圆形的良好的水平面内方向性。
从这些水平面内方向性，能够理解应用用于2个频率的天线5的车载天线1在AMPS和PCS 2个频带中进行良好的工作。
在上面的说明中，与本发明有关的用于2个频率的天线在GSM/DCS 2个频带中，或AMPS/PCS 2个频带中进行工作，但是本发明不限于此，也能够应用于频率比约为1∶2的2个频带中的通信系统。
因为本发明如上那样地构成，所以要设置将设置在线状的基本部分前端上的顶冠部分的前端和线状的基本部分的馈电点连接起来的折返元件。通过这样地设置折返元件，能够制成在2个频带中进行工作的天线。而且使2个工作频带的频率比约为1∶2。
又，因为本发明的用于2个频率的天线要在线状的基本部分的前端设置具有作为最大负载功能的顶冠部分，所以能够降低用于2个频率的天线的高度。因此，可以将用于2个频率的天线收藏在小的天线盒中，当安装在车体的车顶上时也不会有大的突出，从而能够实现卓越的设计。

Claims (5)

1.用于2个频率的天线，它的特征是它备有
线状的基本部分，
设置在该基本部分前端并向下方倾斜形成伞状的顶冠部分，
使上述基本部分的中间部分短路到地的用于匹配的短线，和
将上述基本部分的馈电点与上述顶冠部分前端连接起来的折返元件，并且
它在2个频带中进行工作。
2.权利要求项1记载的用于2个频率的天线，它的特征是
上述顶冠部分的前端做成向下弯曲的圆筒状。
3.权利要求项1记载的用于2个频率的天线，它的特征是上述2个频带的频率比约为1∶2。
4.权利要求项1记载的用于2个频率的天线，它的特征是
将天线收藏在由在下面形成可以安装在车体上的安装部分的金属基底，和嵌合在该金属基底中外壳构成的盒内。
5.权利要求项1记载的用于2个频率的天线，它的特征是
将用于导航的天线收藏在上述盒内。
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