CN1519985A - 天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种天线，该天线具有：平板状的导体地板(1)；一端(13a)与给电点(2)连接，向导体地板(1)的上方延伸的中间部(13b)折返多次的第一天线元件(13)；和一端(23a)与该第一天线元件(13)的另一端(13c)连接，中间部(23b)与第一天线元件(13)对称地形成，另一端(23c)与导体地板(1)连接的第二天线元件(23)。这样，可以减小天线元件的高度，得到小型的天线。

Description

天线

技术领域

本发明涉及在车载用等的移动体无线装置中使用的天线。

背景技术

近年，作为车载用等的移动体无线装置的天线，一般使用线状的单极天线或折返式的单极天线。

现在，利用图11来说明这种现有的天线。

图11(a)为现有的单极天线的侧视图。现有的单极天线由铜等制成的平板状导体地板91、位于导体地板91的中央的给电点92和线状的铜等制成的天线元件93构成。天线元件93的一端与给电点92连接，同时，另一端在开放状态下，相对于导体地板91，垂直地延伸一个高度h。这样，构成单极天线。

图11(b)为现有的折返式单极天线的侧视图。现有的折返式单极天线具有折返成コ字形而形成的线状的铜等制成的天线元件103。天线元件103的一端，与给电点92连接，同时，相对于导体地板91，垂直延伸一高度h，其上端成コ字形地折返；其另一端则与导体地板91连接。这样，构成折返式单极天线。

在以上的结构中，对于任何一种天线，当将动作频率的高频电流供给给电点92时，天线元件93、103被激励，进行信息发送动作。另外，在接收信息的情况下，利用动作频率的高频磁场使天线元件93、103激励，进行信息接收动作。

单极天线的无线元件93的一端，与给电点92连接；另一端形成开放的，因此，a-b间的电流(i1)和在导体地板91中与a-b间相当的信息电流(i1)同相流动。这样，单极天线被激励，电波向空中发射。

与此相对，折返式单极天线的天线元件103，折返成コ字形。因此，除了a-b间的电流i1和c-d间的电流i3以外，在导体地板91中与a-b间和c-d间相当的信息电流i1、i3同相流动。由于这样的结构使折返式单极天线的激励被强化，因此可以扩宽天线的带域。

作为与本申请有关的现有技术的文献信息，有例如日本国特许特开昭62-122401号公报。

然而，如同上述现有的单极天线和折返式单极天线那样，一般，天线的动作是以1/4波长模式工作的。由于这样，其机械的高度h必需为动作频率的1/4波长以上的高度。例如，在移动电话机上用的900MHz带的情况下，必需要有作为其1/4波长83mm以上的高度。

因此，为了减小天线的尺寸，当在使天线元件的机械高度h，比动作频率的1/4波长短的减小高度时，天线的阻抗减小，难以进行阻抗的匹配。

另外，在将上述现有的天线设置在车辆内的后支架或仪表盘上的情况下，为了改善天线的电波发射效率，希望将天线元件93、103向上方设置，但是，当将天线向上方设置对，由于天线元件93、103在高度方向占有的空间大，因此在车辆内使用不方便。

发明内容

本发明提为了解决这个问题而提出的，其目的是要提供使天线元件较短的小型的天线。

为了达到这个目的，本发明的天线它具有：平板状的导体地板；一端与给电点连接，向上述导体地板上方延伸的中间部折返多次的第一天线元件；和具有向上述导体地板的上方延伸的中间部，一端与上述第一天线元件的另一端连接，另一端与上述导体地板连接的第二天线元件；

其特征为，上述第二天线元件的中间部，与上述第一天线元件的中间部对称地配置。

另外，本发明的天线是第一天线元件的中间部，和上述第二天线元件的中间部互相对向而对称地配置。

另外，本发明的天线具有向上述导体地板上方延伸的基体，第一天线元件的中间部配置在该基体的一个面，在与配置着第一天线元件的中间部的基体的面相对的另一个面上，配置第二天线元件的中间部。

这样，由于第一第和二天线元件的中间部折返多次，互相对向而对称地形成，天线的阻抗增大，因此阻抗容易匹配。另外，由于中间部折返多次，对向而对称地构成，因此可以减小天线的高度。

另外，本发明的天线的第一天线元件的另一端，与第二天线元件的一端，通过金属板连接。因此，由于金属板使给电点的天线阻抗增大，更可以减小天线的高度。另外，将金属板的局部切口等而容易调整天线的激励频率，容易设定所希望的激励频率。

另外，本发明的天线的第一和第二天线元件作成板状，因此，容易用压制方法或腐蚀方法等制成天线元件，可使天线特性稳定。

另外，本发明的天线具有带有形状与上述第一天线元件的中间部相同的多个无供电的天线元件；上述无供电的天线元件相对于配置着上述第一天线元件和上述第二天线元件的面而分别平行地配置；上述无供电的天线元件的一端，与上述导体地板连接，另一端开放。由此，利用各天线元件而强化激励，可扩宽天线的带域。

另外，本发明的天线的第一天线元件的中间部和上述第二天线元件的中间部，对称地配置在同一个平面上。由此可实现天线的薄型化。

另外，本发明的天线是上述第一天线元件和上述第二天线元件的各线路长度，相对于供电的高频电流的频率带，其全长作成实质上为5/4波长的电气长度。即：由于使中间部折返多次，天线元件的各个线路长度加长，可以减小其高度。这样，通过以在1/4波长模式工作的5/4波长的电气长度来形成天线元件的各线路长度，这样与现有1/4波长线路长度的天线比较，可以使从天线向空间的发射效率没有降低地实现高度降低。

附图说明

图1为本发明的实施方式1天线的立体图。

图2为其侧视图。

图3(a)-3(b)为同一个天线的特性图。

图4为本发明的实施方式1的天线的另一种形式的立体图。

图5为该天线的立体图。

图6为表示本发明的天线的制造方法例子的平面图。

图7为本发明的实施方式2的天线的侧视图。

图8(a)-8(b)为实施方式2的平面图。

图9为本发明实施方式2天线的立体图。

图10为本发明实施方式2天线的立体图。

图11(a)-11(b)为现有的天线的侧视图。

具体实施方式

以下，利用图1-图10来说明本发明的实施方式。

(实施方式1)

图1为本发明的实施方式1的天线的立体图，图2为其侧视图。如图所示，本发明实施方式1的天线具有纵横尺寸分别为1个波长以上的利用了铜或钢材等的平板状导体地板1，和位于导体地板1的大致中央处的给电点2。另外，利用线状或板状的铜材制成的第一天线元件13的一端13a，与给电点2连接。第一天线元件13具有向着导体地板1的上方延伸的中间部13b。中间部13b作成大略为コ字形的多次折返的形状。

同样，利用了铜材等的第二天线元件23的一端23a，在连接点4上，与第一天线元件13的另一端13c连接。第二天线元件23也和第一天线元件13一样，具有向着导体地板1的上方延伸的中间部23b。另外，中间部23b，如中间部13b那样，作成大致为コ字形的多次折返的形状。另外，第二天线元件23的另一端23c，电气上与导体地板1连接。

又如图1所示，第二天线元件23的中间部23b，与第一天线元件13相对或对称地形成。这里举出了第一天线元件13和第二天线元件23是利用树脂材料等的基体7，空出给定的间隔，相对或对称地配置的例子。利用以上结构，作出了作为实施方式1的天线的天线3。

以下，利用附图来说明将本天线用在移动电话机等的900MHz带上的情况下的具体制造和评价方法。

这里，举出对板厚为0.2mm的板状的铜板进行压制加工，将其中间部折返多次，形成大致为コ字形，制造二个天线元件13和23的例子来进行说明。

另外，如图2所示，第一天线元件13的一端13a，利用焊接，电气上与给电点2连接。高度h1为至第一天线元件13最初的弯曲点13a的直线部分的高度。高度h1为1/100波长的3mm。另外，在向导体地板1的上方延伸的中间部13b中，间隙h2为中间部13b的各个コ字形的间隙；宽度h3为铜板的导体宽度。间隙h2和导体宽度h3分别为1/1000波长的0.4mm。

另外，基体7为由作成长方形形状的发泡的苯乙烯等的树脂材料制成，其介电常数约为1.0，其板厚t为2mm。天线元件13和23，利用基体7保持对向。

这里，举出以取第一和第二天线元件13、23的各个线路长度为作为1/4波长模式之一的5/4波长的例子进行说明。即：第一和第二天线元件13、23的各个线路长度，相对于供给的高频电流的频率带，全长实质上为5/4波长的电气长度。例如，同5/4波长那样，由于通过选择1/4波长以上的电气长度，与1/4波长的线路长度比较，线路长度更长，因此可提高从天线向空间的辐射效率。

以上，由于大略为コ字形的多次折返形成的第一和第二天线元件13、23的各个线路长度，为5/4波长的长度，因此可使天线的动作，按1/4波长模式工作。

总之，在现有例子的情况下，与机械的高度h必需为1/4波长的83mm比较，本发明的天线通过取横向宽度w为1/22波长的15mm，高度h为1/15波长的23mm。即，虽然取第一和第二天线元件13、23的各个线路长度为5/4波长，但与现有例子比较，可以将天线长度作得更矮。

图3为表示如上这样制造的天线的评价结果的天线特性图。图3(a)为表示动作频率的阻抗的史密斯图(smith chart)，图3(b)为动作频率的带域特性图。

在这些图中，图3(a)的史密斯图中的各个点分别表示各个动作频率(B1为810MHz，B2为900MHz，B3为960MHz)的阻抗。在线A-A’上，阻抗为A侧小，A’侧大，中心位置B阻抗匹配(在这种情况下，表示50欧姆(ohm))点。

从图3(a)可看出，制造的天线的B1，B2，B3的各个动作频率的阻抗，位于中心位置B附近。即：由于本天线具有这种特性，因此通过阻抗匹配回路(图中没有示出)的常数选择，可以容易地使阻抗匹配。

在图3(b)中，横轴为700MHz-1100MHz的频率。纵轴为表示电压驻波比的VSWR(电压驻波比：Voltage standing waver ratio)。图中的各点表示各个动作频率(B1为810MHz，B2为900MHz，B3为960MHz)的VSWR。在VSWR中，数值越小，则动作频率的天线中，因阻抗不匹配造成的损失越小。

图中用C-C’表示的横线为VSWR＝3的线。这里，当定义VSWR＝3以下为天线可以使用的动作频率带域时，低于VSWR＝3的带域宽度为192MHz。即：在移动电话机使用的900MHz带中，可以确保必要的B1(810MHz)～B3(960MHz)的带域宽度150MHz。

这样，通过在地板导体1的上方，将天线元件13、23空出给定的间隔，对向对称地配置，形成长方体，其体积从高度h×宽度w×厚度t的各个尺寸的积，可得到(0.8×10^-6)m³(0.8ml)，可使尺寸减小和容积减小。

另外，与现有的单极天线和折返式单极天线的高度83mm比较，本天线的天线高度为23mm，大约为现有高度的1/4，因此可以减小天线高度。由于这样，即使将本天线设置在车辆内的后支架或仪表盘上，使天线元件13、23向上方，也可使天线元件13、23占有的高度方向的空间控制得较低。

在本实施例中，基体7是作为长方体说明的，但不是仅限于此，例如，如图4所示，作成圆柱形、多边形体也可以。如果第一天线元件13和第二天线元件23为对向且对称的形状，也可得到同样的效果。

又如图5的立体图所示，本天线通过铜材等的金属板8，可以将第一天线元件的另一端13c，和第二天线元件23的一端23a在其头顶部连接也可以。利用这种结构，由于在导体地板1和金属板8之间产生负载容量，因此可进一步提高在给电点2的天线的阻抗。由于这样，在移动电话机所用的900MHz频带的天线的情况下，机械的高度h从23mm减小至18mm，天线的尺寸可以作得更小。

另外，由于通过切去金属板8的一部分8a等，可以容易地调整天线的共振频率，因此容易得到所希望的共振频率。

图6为表示天线的制造方法的平面图。如图6所示，第一天线元件13或第二天线元件23、金属板8分别用系带51a与箍状框51连接起来。这样，本天线的各个部分，通过将板状的铜材等的平板利用压制法、腐蚀方法等，同时板状地形成。然后用压力机切断系带51a后、第一天线元件13、第二天线元件23和金属板8，利用压力机等弯曲加工成一体。另外，天线的各个部分可与树脂等立体地作成一体，从而实现图5所示的本发明的天线。

总之，将第一、第二天线元件用板状的铜等制造，可以容易地用压制方法或腐蚀方法等来制造天线元件。可以得到更稳定的天线特性。

(实施方式2)

图7为本发明的实施方式2的天线的侧视图。如图所示，本实施方式2的天线为线状或板状的铜材等的第一天线元件13和第二天线元件23在同一个平面上对于Z线对称地形成的结构。

在以上的结构中，在发送信息的情况下，从导体地板1的中央的给电点2将高频信号供给第一天线元件13和第二天线元件23。这样，第一天线元件13的高频电流(i13)和第二天线元件23的高频电流(i23)被同相地激励，电波向空中发射。另外，在接收信息的情况下，利用逆动作也可接收。

这样，采用本实施方式2，通过使第一天线元件13和第二天线元件23，在同一个平面上线对称地形成，可以得到与实施方式1相同的天线特性。另外，天线元件可以做得很薄，可以得到可以安装在车辆的玻璃面等上的天线。

另外，将第一天线元件13和第二天线元件23的配置关系，配置成大致的ㄑ字形或大致的L字形或曲面，都可得到同样的效果。

以上，对第一天线元件13和第二天线元件23的中间部作成将线状或板状的铜等的导体多次折返形成大致的コ字形形状作了说明。但是，两个天线元件13、23的中间部，如图8(a)所示作成大致的V字形，或如图8(b)所示作成大致的U字形，进而螺旋形(图中没有示出)等形状也可以。只要第一、第二天线元件多次折返形成且高频电流被同相地激励，可得到同样的效果。

以上，对第一天线元件13和第二天线元件23为加工线状或板状的铜材等制成的情况作了说明。但是，如图8(a)、(b)所示，与利用铜片基板5的铜箔制成导体地板11同样，将作为基体的铜片基板6的铜箔蚀刻成希望的形状，作成第一天线元件13和第二天线元件23，来制造二个天线元件13、23也可以。

这样，将第一和第二天线元件13、23作成箔状，通过用腐蚀法等形成，可得到尺寸变化少的、具有稳定特性的天线。

另外，如图9所示，将第一天线元件13和第二天线元件23的中间部在与导体地板1平行的横方向形成，也可得到同样的效果。

第一和第二天线元件13和23的机械高度h可在1/15波长的高度以外。适当选择间隙h2和横向宽度w，形成各个天线元件的各个线路长度分别为5/4波长的长度(即，天线的动作，为1/4波长模式的各个线路长度的长度)的折返形状即可。这样，也可得到同样的效果。

另外，图10所示的结构也可以。即：在第一天线元件13或第二天线元件23中的任何一个或二个的对向面处，设置一端与导体地板1连接的天线元件33。天线元件33的中间部与第一天线元件13的形状相同，折返多次，另一端开放。即：在图10中，具有一个或多个无供电的天线元件33，这些无供电的天线元件33分别与配置了第一天线元件13和第二天线元件23的面相对而平行地配置。利用这种结构，高频电流可在天线元件33上同相地流动，强化激励，还可以扩大天线的带域。

采用以上所述的本发明，可以得到减小天线元件的高度、实现小型天线的有利效果。

Claims (15)

1.一种天线，具有：

平板状的导体地板；

一端与给电点连接，向所述导体地板上方延伸的中间部折返多次的第一天线元件；和

具有向所述导体地板的上方延伸的中间部，一端与所述第一天线元件的另一端连接，另一端与所述导体地板连接的第二天线元件，

其特征为，所述第二天线元件的中间部，与所述第一天线元件的中间部对称地配置。

2.如权利要求1所述的天线，其特征为，

所述第一天线元件的中间部，和所述第二天线元件的中间部互相对向而对称地配置。

3.如权利要求2所述的天线，其特征为，

所述第一天线元件的中间部与所述第二天线元件的中间部形状相同。

4.如权利要求2所述的天线，其特征为，

所述第一天线元件的另一端，与所述第二天线元件的一端，通过金属板连接。

5.如权利要求2所述的天线，其特征为，

所述第一天线元件和所述第二天线元件板状地形成。

6.如权利要求3所述的天线，其特征为，

还具有向所述导体地板上方延伸的基体，

所述第一天线元件的中间部配置在所述基体的一面，在与配置着所述第一天线元件的中间部的基体面相对的另一面上，配置所述第二天线元件的中间部。

7.如权利要求6所述的天线，其特征为，

具有作成长方体形状的所述基体。

8.如权利要求6所述的天线，其特征为，

具有作成圆柱形状的所述基体。

9.如权利要求6所述的天线，其特征为，

还具有金属板，

所述金属板配置在与所述导体地板平行的所述基体的一个面上；

所述第一天线元件的另一端，通过所述金属板，与所述第二天线元件的一端连接。

10.如权利要求9所述的天线，其特征为，

所述第一天线元件和所述第二天线元件，为与所述金属板作成一体的金属板。

11.如权利要求6所述的天线，其特征为，

还具有带有形状与所述第一天线元件的中间部相同的多个无供电的天线元件；

所述无供电的天线元件分别相对于配置着所述第一天线元件和所述第二天线元件的面而平行地配置；

所述无供电的天线元件的一端，与所述导体地板连接，另一端开放。

12.如权利要求6所述的天线，其特征为，

所述第一天线元件和所述第二天线元件的各线路长度，相对于供电的高频电流的频率带，其全长作成实质上为1/4波长模式的电气长度。

13.如权利要求1所述的天线，其特征为，

所述第一天线元件的中间部和所述第二天线元件的中间部，对称地配置在同一个平面上。

14.如权利要求13所述的天线，其特征为，

还具有向所述导体地板上方延伸的基体；

所述第一天线元件的中间部，和所述第二天线元件的中间部，配置在所述基体的同一个面上。

15.如权利要求13所述的天线，其特征为，

所述第一天线元件和所述第二天线元件的各线路长度，相对于供电的高频电流的频率带，其全长作成实质上为1/4波长模式的电气长度。

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