CN1474477A

CN1474477A - 圆偏振波接收用天线

Info

Publication number: CN1474477A
Application number: CNA031367615A
Authority: CN
Inventors: 池田正和; 中野久松; 三好明
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2002-08-07
Filing date: 2003-05-21
Publication date: 2004-02-11
Also published as: US20040070545A1; JP2004072487A; US6906683B2; JP3848603B2

Abstract

提供一种不需要相位转换电路的圆偏振波接收用天线。圆偏振波接收用天线具备：具有极振支柱部和将该极振支柱部的端子一侧接地的接地板的单极天线，以及配置在该单极天线周围的偏振波转换装置。偏振波转换装置由在极振支柱部的周围离开极振支柱部规定距离卷成螺旋状，并且一端由接地板接地的多根螺旋状导线构成。螺旋状导线在极振支柱部周围互成等角度间隔配置。共振波长λ为128.3mm时，上述规定距离为20mm。各螺旋状导线的长度为λ/4。接地板与各螺旋状导线之间的俯仰角为40°。

Description

圆偏振波接收用天线

技术领域

本发明涉及接收来自人造卫星的电波(以下也称为卫星波)或地面的电波(以下也称为地面波)、使人们能够收听到数字无线广播的数字无线电接收机，特别涉及用于数字无线电接收机的天线。

背景技术

最近，人们开发出接收来自人造卫星的电波(卫星波)或地面波，而能够收听数字无线电广播的数字无线电接收机，并在美国投入实用。该数字无线电接收机搭载在汽车等的移动站上，可接收频率约为2.338GHz的电波收听无线电广播。因为所接收电波的频率约为2.338GHz，因而此时的接收波长(共振波长)λ为128.3mm。

另外，地面波是在地面站接收卫星波之后，立即将频率进行若干移位，并以直线偏振波的形式再发送的电波。

为了接收这样的频率约为2.338GHz的电波，必须在汽车的车外设置天线。人们提出了具有种种构造的多种天线，但与平面形(平板形)天线相比，圆筒(圆柱)形天线的使用更为普遍。因为将天线做成圆筒(圆柱)型可以达到更广的指向性。

另外，在该技术领域中众所周知，在自由空间中辐射的电磁波是具有在与波的行进方向成直角的平面内振动的电场与磁场的横波。而且，电场与磁场在该平面内的强度是变化的，称其为偏振波。卫星波是圆偏振波，而地面波则为直线偏振波。

以下主要说明用于接收卫星波(圆偏振波)的天线。作为一种圆筒(圆柱)型天线1公知有螺旋型天线。螺旋型天线构成为在圆筒或圆柱(以下称为圆筒)状构件的周围将至少1根天线导线卷成螺旋状的构造，它能够高效接收上述圆偏振波。因此，螺旋型天线专门用于接收卫星波。圆筒状构件的材料使用塑料等绝缘材料。另外，天线导线的数量例如使用4根。另一方面，在圆筒状构件上将多根天线导线卷成螺旋状在实际当中显然是很困难的。因此，作为其替代方案，有人提出将多个导线分布图印刷在绝缘板上形成天线布线图案膜，并将该天线布线图案膜卷绕在圆筒状构件上形成螺旋型天线。

针对具有此类构造的螺旋型天线，人们提出了多种技术方案。例如，日本特开2001-326523号公报公开了对螺旋型天线的圆筒状构件进行改进，增强其结构强度的“螺旋型天线结构”。即，在该公报中揭示，现有的螺旋型天线在圆筒状构件为圆筒的情况下，其内部为中空，因而强度比较低，为了解决这一问题，在中空圆筒状构件的构件中心轴和内周面之间将至少3根肋材成放射状对称设置。

另外，日本特开2001-339227号公报公开了能够很容易地将螺旋型天线的共振频率调整成希望的共振频率的“螺旋型天线”。即，该公报在中空圆筒状构件上端部的内周壁上设置穿过螺母的螺纹孔，并在该螺纹孔内螺合介电常数εr为10～100的陶瓷螺栓。将陶瓷螺栓一插入中空圆筒状构件的螺纹孔，就由波长缩短效果，可等同地将中空圆筒状构件的长度缩短。

另外，该申请人中一位还提出不使用圆筒状构件，而将天线布线图案膜本身卷成筒状做成筒体，并将该筒体轴向的一端固定配置在电路基板上的“螺旋型天线”方案(参照特愿2001年第225515号)。

而且，将多根天线导线卷成螺旋状构成螺旋型天线的情况下，该螺旋型天线接收到的卫星波(圆偏振波)是在利用移相器(相位转换电路)移相，使相位一致(调整)并合成后，由低噪声增幅器(LNA)增幅，发送到接收机本体。在此，螺旋型天线(天线)、移相器(相位转换电路)以及LNA的组合被称为天线装置。

换言之，在具有多根天线导线的螺旋型天线中，为了驱动该天线，在向各天线导线供电的同时，必须使用移相器(相位转换电路)将多根天线导线所接收的圆偏振波进行合成。此外，在螺旋型天线中各天线导线的长度可在0.8～1.2λ的范围内选择。

另一方面，作为接收直线偏振波的天线，公知有具有λ/4的天线长度并且将端子的一边由接地板接地的单极天线。但是，单极天线尽管不需要相位转换电路，但由于是专门用于接收直线偏振波的天线，因此不适合接收圆偏振波。

发明内容

如上所述，作为用于接收圆偏振波的天线的、具有多根天线导线的现有螺旋型天线中，为了驱动该天线必须具有相位转换电路(移相器)等，存在有结构复杂的问题。

因此，希望有不必使用相位转换电路(移相器)就可接收圆偏振波的天线。

由此，本发明所要解决的技术问题就是提供一种不需要相位转换电路的圆偏振波接收用天线。

为了实现不必使用相位转换电路就可接收圆偏振波，应采用什么样的构造(构成)较好，本发明的发明人就该问题进行了种种思考。如上所述，单极天线不需要相位转换电路，但它是专门用于接收直线偏振波的天线。因此，仅以单极天线来接收圆偏振波是不适当的。但是，如果在单极天线的周围设置能够将圆偏振波转换成直线偏振波的装置，则应该能够利用单极天线来接收圆偏振波，这是本发明的发明人们得出的结论。

此外，作为将圆偏振波转换成直线偏振波的装置，可以考虑各种结构。在本发明中，作为这种偏振波转换装置的一个示例，使用了在单极天线极振支柱部的周围离开极振支柱部规定距离卷成螺旋状的多根螺旋状导线。

即，根据本发明，得到一种圆偏振波接收用天线，其特征在于，它具备：具有沿轴向延伸、长度为λ/4(λ为共振波长)的极振支柱部122和将该极振支柱部的端子一侧接地的接地板124的单极天线12；配置在该单极天线的周围，将圆偏振波转换成直线偏振波的偏振波转换装置14。

在上述圆偏振波接收用天线中，偏振波转换装置14最好由在极振支柱部122的周围离开该极振支柱部122规定距离卷成螺旋状，并且一端由接地板124接地的多根螺旋状导线141～144构成。在螺旋状导线的数目为2根的情况下，2根螺旋状导线141，142最好在极振支柱部周围互相以90°的角度间隔配置。在螺旋状导线的数目为3根以上的情况下，螺旋状导线141～143最好在极振支柱部周围互成等角度间隔配置。在共振波长λ为128.3mm的情况下，上述规定距离最好为20mm。各螺旋状导线的长度最好为λ/4。接地板124与各螺旋状导线141～144之间的俯仰角θ最好在30°～50°的范围内，更理想的是为40°

另外，上述括号内的符号是为了易于理解本发明而加上的，不过是一个例子，当然并不限于此。

附图说明

图1是表示本发明一实施例的圆偏振波接收用天线结构的斜视图。

图2是表示用作使用图1所示的圆偏振波接收用天线的偏振波转换装置的天线布线图案膜展开图。

图3是表示图1所示的圆偏振波接收用天线的辐射特性的图。

具体实施方式

以下参照附图详细说明本发明的具体实施方式。

参照图1说明有关本发明一实施例的圆偏振波接收用天线10。

图示的圆偏振波接收用天线10具有单极天线12和偏振波转换装置14。

单极天线12包括沿轴向延伸、长度为λ/4(λ为共振波长)的极振支柱部122，和将该极振支柱部122的端子一侧接地的接地板124。偏振波转换装置14配置在单极天线12的周围，将圆偏振波转换成直线偏振波。

图示的偏振波转换装置14由在极振支柱部122的周围离开极振支柱部122规定距离卷成螺旋状，并且一端由接地板124接地的第1～4螺旋状导线141、142、143、144构成。

另外，偏振波转换装置14如图2所示，由将天线布线图案膜20卷成筒状而形成的筒体构成也可以。即，天线布线图案膜20具有用于形成筒体的可挠性绝缘膜部件22。可挠性绝缘膜部件22可以使用例如聚酰亚胺等的塑料。

可挠性绝缘膜部件22实际上是具有上边22_U、下边22_L、第1斜边22_S1和第2斜边22_S2的平行四边形形状。而且通过将第1斜边22_S1和第2斜边22_S2相连，形成筒体。该第1斜边22_S1和第2斜边22_S2的连接，例如通过使用双面胶带或粘接剂等进行。

在可挠性绝缘膜部件22的一面，作为天线布线图案的第1～4螺旋状导线141～144相互沿斜边平行延伸而形成。因此，将可挠性绝缘膜部件22卷成筒状来做成筒体，通过将其下边22_L固定在接地板124上，从而如图1所示，第1～4螺旋状导线141～144在极振支柱部122的周围离开极振支柱部122规定距离卷成螺旋状。而且，通过将第1～4螺旋状导线141～144的下边22_L侧的一端，以焊接的方式在接地板124上电连接和机械连接，从而第1～4螺旋状导线141～144的一端由接地板124接地。

如图1所示，第1～4螺旋状导线141～144在极振支柱部122周围互相以90°的角度间隔配置。

换言之，在第1～4螺旋状导线141～144的中心位置设置单极天线12，仅向单极天线12供电，并且将第1～4螺旋状导线141～144的下部在单极天线12的接地板124上短路。

如上所述，仅就单极天线12而言，其作为直线偏振波接收天线工作，通过在其周围设置第1～4螺旋状导线141～144，进行偏振波转换，从而可以接收圆偏振波。即，利用由第1～4螺旋状导线141～144构成的偏振波转换装置14，可以将接收到的圆偏振波转换成直线偏振波，并且可由单极天线12接收该转换后的直线偏振波。

图示的圆偏振波接收用天线10是用于接收圆偏振波的天线，虽然增益比接收圆偏振波时减小大约3dB，但还可以接收直线偏振波。

此外，在共振波长λ为128.3mm的情况下，上述规定距离最好为20mm。另外，在图示例中，接地板124与各螺旋状导线141～144之间的俯仰角θ为40°，但30°～50°的范围内均可。另外，各螺旋状导线141～144的长度为λ/4。

图3所示为图1所示圆偏振波接收用天线10的辐射特性。如图3所示，将单极天线12的水平方向的直线偏振波特性，通过在单极天线12的周围设置偏振波转换装置14，可一并获得双峰性的圆偏振波特性。

以上，通过较佳实施方式说明了本发明，当然本发明并不限于上述实施方式。例如，在上述实施方式中说明了螺旋状导线的数目为4根的情况，但螺旋状导线的数目并不限于4根，可以为多根。例如，螺旋状导线的数目为2根的情况下，2根螺旋状导线最好在极振支柱部122周围互相以90°的角度间隔配置。另外，螺旋状导线的数目为3根以上的情况下，螺旋状导线最好在极振支柱部122周围互相成等角度间隔配置。总之，可以通过改变螺旋状导线的数目来调整圆偏振波接收用天线的辐射特性。另外，也可通过改变螺旋状导线的俯仰角、螺旋半径和长度来调整辐射特性。而且，将圆偏振波转换成直线偏振波的偏振波转换装置不限于上述螺旋状导线，也可采用其它结构。例如，也可以不卷成螺旋状，而使天线导线相对极振支柱部斜向配置。

从以上说明可以看出，在本发明中，在单极天线的周围配置了将圆偏振波转换成直线偏振波的偏振波转换装置，因此，能够达到可以仅给单极天线供电而不需要相位转换电路的效果。

Claims

1.一种圆偏振波接收用天线，其特征在于，其具备：

具有沿轴向延伸其长度为λ/4(λ为共振波长)的极振支柱部和将该

极振支柱部的端子一侧接地的接地板的单极天线；

以及配置在该单极天线的周围，将圆偏振波转换成直线偏振波的偏振波转换装置。

2.如权利要求1所述的圆偏振波接收用天线，其特征在于，所述的偏振波转换装置由在所述极振支柱部的周围离开该极振支柱部规定距离卷成螺旋状、并且一端由所述接地板接地的多根螺旋状导线构成。

3.如权利要求2所述的圆偏振波接收用天线，其特征在于，所述螺旋状导线的数目为2根，这2根螺旋状导线在所述极振支柱部周围互相以90°的角度间隔配置。

4.如权利要求2所述的圆偏振波接收用天线，其特征在于，所述螺旋状导线的数目为3根以上，所述螺旋状导线在所述极振支柱部周围互相成等角度间隔配置。

5.如权利要求2所述的圆偏振波接收用天线，其特征在于，所述共振波长λ为128.3mm，所述规定距离为20mm。

6.如权利要求2所述的圆偏振波接收用天线，其特征在于，各螺旋状导线的长度为λ/4。

7.如权利要求2所述的圆偏振波接收用天线，其特征在于，所述接地板与各螺旋状导线之间的俯仰角在30°～50°范围内。

8.如权利要求7所述的圆偏振波接收用天线，其特征在于，所述俯仰角为40°。