CN1577973A

CN1577973A - 天线装置

Info

Publication number: CN1577973A
Application number: CNA2004100623206A
Authority: CN
Inventors: 泉博之
Original assignee: Buffalo Inc
Current assignee: Buffalo Inc
Priority date: 2003-07-01
Filing date: 2004-07-01
Publication date: 2005-02-09
Anticipated expiration: 2024-07-01
Also published as: CN100411250C; JP3783006B2; EP1494318A1; TWI252648B; KR100654744B1; KR20050004043A; US20050024276A1; US7061436B2; TW200507513A; JP2005026943A

Abstract

本发明公开了一种无线LAN装置，其可简单地改变天线的方向性。将形成有作为放射器工作的导体图形(21)的第一基板(11)和形成有分别作为引向器及反射器工作的导体图形(22)、(23)的第二基板(12)，可滑动地置于内盒(15)和外盒(16)内，并通过三维连结点(50)设置在接入点(40)的上部。通过放开螺纹件(18)来改变内盒(15)和外盒(16)的位置关系，可以使得按预定间隔平行配置的引向器—放射器—反射器容易地转换成构成八木—宇田天线的配置与导体图形(22)、(23)不起引向器、反射器作用、天线装置(10)起非定向天线作用的配置，其中所述八木—宇田天线对2.4GHz的信号显示出强方向性。

Description

天线装置

技术领域

本发明涉及一种天线装置，具体地说，涉及用于无线LAN的天线装置，所述无线LAN使用超短波。

背景技术

迄今，使用无方向性的天线装置来作为用于无线LAN的天线装置。这是为了在预定的区域内，无论在哪一位置上都可以使用LAN。在使用无线LAN的区域的中心或角落里放置天线装置，在此区域内，可以在不用太考虑天线装置的位置的状态下利用无线LAN。

另一方面，如果在不同建筑物之间也要使用无线LAN时，例如在两个建筑物内设置接入点从而使它们分别可以使用无线LAN，并通过无线LAN来连接两个建筑物的情况等，就要在建筑物之间面对面地配置高方向性的天线装置，并将其连接在各自的接入点上。这样做的理由是希望延长天线装置之间的电波到达距离，并希望在这样配置的天线之间抑制来自于其他机器的访问等。

但是，所述用于无线LAN的定向天线装置和非定向天线装置是完全不同的装置，因此，必须要根据使用目的来安装某一装置。因此，当要改变同一接入点中的设定时，存在必须要替换整个天线装置的问题。

此外，由于非定向天线装置和定向天线装置在其特性上有很大的不同，因此无法实现能够满足下述要求的使用方法，即虽然不要求如定向天线高的方向性，但还是希望实现一定方向性。这样的要求，例如在房间或建筑物的角落里配置接入点时，是实际会产生的。迄今，在这种情况下使用非定向天线，因此，不但会有无法完全覆盖必要范围的问题，还会产生即使在房间或建筑物的外面也可以访问的问题。

发明内容

本发明的装置的目的是至少解决一部分所述问题，并且即使是一个天线装置，也可以改变其方向性的程度。

至少解决一部分所述问题的本发明的装置是用于无线LAN的天线装置，其中所述无线LAN使用超短波，其特征是具有下述结构：构成预定长度的引向器、反射器和放射器，使它们可以改变相互间位置关系，并且，可以转换成第一配置与第二配置，其中所述第一配置如下：所述引向器、反射器和放射器相隔预定间隔平行并且中心相同，起定向天线作用；所述第二配置如下：改变所述引向器、反射器和放射器中至少任一个的配置，从而起非定向天线作用。

所述天线装置，可以改变引向器、反射器和放射器的相互间位置关系，并且可以在起定向天线作用的第一配置与起非定向天线作用的第二配置之间进行改变，因此，即使是一个天线装置，均可作为定向天线或非定向天线来使用。此外，如果适当选择介于第一配置和第二配置的中间位置，则可以使其作为如下述的天线来工作，所述天线虽然与定向天线相比方向性程度低但还是具有预定的方向性。

在所述天线装置中，将所述引向器和所述反射器平行且相隔预定间隔距离地配置在第一部件上，将所述放射器配置在与所述第一部件不同的第二部件上，并使所述第一部件和第二部件可移动成所述第一配置和所述第二配置。在所述天线装置中，通过仅移动两个部件，就可以实现非定向天线和定向天线的转换。

一种简单做法是使所述第一、第二部件构成所述两个部件通过滑行移动或旋转移动而转换成第一配置与第二配置的结构。此外，也可以将所述引向器、所述反射器和所述放射器分别设置在第一、第二、第三部件上，并通过滑行移动或旋转移动来将这些部件转换成所述第一配置和所述第二配置。

在这样的天线装置中，第一配置和第二配置例如也可以通过以下方式来实现：通过与所述放射器的轴方向平行地配置所述引向器和所述反射器来作为第一配置，通过将所述引向器和所述反射器中至少一方移动到与所述放射器的轴方向交叉的位置上来作为第二配置。在天线装置中，如果将引向器或反射器配置在与放射器交叉的位置上，则其作用将根据角度而下降。如果将两者配置在正交的位置上，则会成为与不存在的情况相同的状态。

此外，引向器可以是一根，但也可以由平行配置的多根导体来构成。在使用超短波的所谓的八木—宇田天线中，可以通过计算来容易地求出如引向器的间隔等的最优配置。

也可以具有第三配置，所述第三配置作为所述第一配置和所述第二配置间的中间配置，实现介于所述定向天线的功能和所述非定向天线的功能的中间功能。所述第三位置可以通过实验来求得。

上述天线装置与控制无线LAN的接入点装置连接使用，其既可以只使用电缆来连接，也可以通过坚固的连结点等而直接安装在接入点装置上。这种安装方法可以利用可进行三维移动的连结点。如果通过可进行三维移动的连结点将天线装置安装在接入点装置上，则使用者可以通过该天线装置容易地覆盖所希望的区域，是非常适合的。

虽然天线装置和接入点装置需要进行电连接，但如果使这种进行电连接的信号线通过所述连结点内部，则信号线不会暴露在外面，从而使得使用更加容易。

当然，也可以具有可固定到接入点装置的盒体上的吸盘，从而通过吸盘来将天线装置固定在接入点的盒体上。此时，即使在第一配置和第二配置上天线装置整体的长度发生变化，也可以可靠地固定天线装置。

附图说明

图1是本发明实施方式的一个例子的天线装置外观图；

图2是表示本发明的天线装置10与接入点装置40之间电连接状态的框图；

图3(A)至图3(C)是第一实施例中天线装置10内部的第一、第二基板11、12的结构说明图；

图4是表示第一实施例的天线装置起定向天线作用时导体图形(pattern)位置关系的一个例子的说明图；

图5(A)至图5(C)是与导体图形的配置结合表示天线装置10的内盒15与外盒16位置关系的说明图；

图6是第一实施例的变形例说明图；

图7是简要表示第二实施例的天线装置100结构的说明图；

图8是在第二实施例的天线装置100中降低方向性的状态说明图；

图9是第三实施例的简要结构说明图；

图10是第三实施例的变形例的说明图。

具体实施方式

以下，基于实施例说明本发明的实施方式。

(1)实施例的结构：

首先，使用图1来说明实施例的天线装置的外观结构。图1是表示本实施例外观的立体图。如图所示，所述天线装置10通过三维连结点(joint)50连结在接入点40的上部，所述接入点40通过无线LAN许可客户端计算机接入互联网的广域网。三维连结点50由端部呈球形的内部件51和呈包裹所述内部件51的形状的外部件52构成，由于外部件52以预定压力支撑内部件51，所以，当向希望的角度放倒内部件51时，可以保持该角度。此外，内部件51可以相对于外部件52绕轴旋转，其结果是，使得以预定角度安装在三维连结点50上的天线装置10，除了受接入点40阻挡的位置外，可以设定几乎自由的位置和角度。如后所示，在天线装置10作为具有强方向性的定向天线使用时，天线装置10的位置和角度十分重要。

天线装置10由内部容纳下述第一基板11的内盒15和容纳第二基板的外盒16构成。内盒15相对于外盒16，可以沿图示箭头A、B方向滑动，在外盒16的侧面设置有用于将内盒15固定在预定位置上的螺纹件18。使用者松开该螺纹件18使内盒15前后移动，并在移动到相对外盒16适当的位置上时，在此处拧紧螺纹件18来固定。此外，为了在作为定向天线工作的位置、作为非定向天线工作的位置、进而两者中间的位置上，明确内盒15与外盒16的位置关系，在该内盒15的一侧平面15a上印刷标记MK。将在后面详细说明对应于内盒15与外盒16的位置关系，内部基板的位置如何变化，以及方向性如何变化的问题。

天线装置10与接入点40如图2的框图所示电连接。即，天线装置10与接入点40内部的通信RF部分41连接。从通信RF部分41出来的信号线通过三维连结点50的内部。信号线既可以通过设置在连结点50内部的空隙，也可以在三维连结点上设置滑动环等结构，从而通过滑动环传达信号。当然，从天线装置10出来的信号线也可以不通过三维连结点50，而通过连接器与接入点40内的通信RF部分连接。

通信RF部分41，还与基带(base band)部分43连接，基带部分43与无线电通信控制部分45电连接。在天线装置10与通信RF部分之间交换作为超短波的2.4GHz的射频(Radio Frequency，以下简称RF)信号。在通信RF部分与基带部分43之间交换中频(Intermediate Frequency)信号，在基带部分43无线通信控制部分45之间交换数字信号。

通信RF部分41由单片微型计算机构成，所述单片微型计算机具有各种混频器、放大器、滤波器等，以用于收发信号。所述通信RF部分41进行RF信号与IF信号的变换(以下简称RF/IF变换)。基带部分43由单片微型计算机构成，所述单片微型计算机具有各种混频器、放大器、滤波器等，以用于收发信号。所述基带部分43进行IF信号与基带信号的变换、基带信号与数字信号的A/D变换。无线通信控制部分45也称作媒体访问控制器(Media Access Controller，以下简称MAC)，由单片微型计算机构成，所述单片微型计算机具有CPU、ROM、RAM以及各种通信接口等。无线通信控制部分45进行与无线LAN通信相关的各种控制。

下面说明天线装置10的内部结构。如图3(A)至图3(C)所示，在天线装置10的内部，一般内置有两块基板11、12。在本实施例中，基板11、12均为环氧玻璃基板，但也可以使用其他的树脂基板等。两块基板中的一个是如图3(A)所示的第一基板11，在该基板的大约中心的位置设置有T字形的导体图形21，所述导体图形21被称为放射器R。导体图形21由铜箔形成，T字形图形的一端DE与通信RF部分连接，并被供电。如后面所述，所述天线装置10根据其结构，构成了所谓被称为八木—宇田天线的用于超短波的天线。这是由于导体图形21在八木—宇田天线的结构中起放射器的作用。

基板的另一块，如图3(B)所示，是在中心部分具有凹口部分25的第二基板12。在所述第二基板12上形成由铜箔形成的导体图形22、23。将在后面叙述导体图形22、23的尺寸等。所述导体图形22、23夹着凹口部分25而被平行设置，且在宽度方向上中心一致。此外，当将第一、第二基板11、12如图3(C)所示地叠合在一起时，第一基板11上的导体图形21与第二基板上的导体图形22、23在宽度方向上中心一致，并平行排列。当形成图3(C)的状态时，相对于起放射器作用的导体图形21，导体图形22作为引向器，导体图形23作为反射器分别工作，从而在整体上起八木—宇田天线的作用。

图4示出了在所述图3(C)状态时各部分的尺寸。图4的尺寸是对于用于无线LAN的2.4MHz来说，表示最高增益(方向性)的设计值。根据实际测试，此时的方向性是9dBi。图5(A)是表示高方向性状态中的第一基板11和第二基板12放置于内盒15和外盒16中，并通过螺纹件18固定的状态的示意图。如图所示，第一、第二基板11、12构成如图4所示的位置关系，显示出了高方向性。

在所述状态中，一旦松开螺纹件18，由于内盒15可以自由移动，将内盒15向箭头W方向抽出。此时，固定在内盒5内部的第一基板11也移动。当看到印刷在内盒15外部表面上的标记MK时，在图5(B)的位置上拧紧螺纹件18，从而将内盒15固定在外盒16上。此时，在第一基板11上由导体图形21形成的放射器与在第二基板12上由导体图形22形成的引向器几乎重叠，整体的增益是6.5dBi。

再次松开螺纹件18，将内盒15抽出，并在看到印刷在内盒15外部表面上的另一标记MK时，在图5(C)的位置上拧紧螺纹件18，从而将内盒15固定在外盒16上。此时，在第一基板11上由导体图形21形成的放射器与在第二基板12上由导体图形22形成的引向器相比，处于其前方的位置关系，整体的增益是2dBi。此时，引向器和反射器都不起作用，天线10变成定向偶极天线而工作。

如上说明，本实施例的天线装置10作为接入点40的外部天线工作，通过相对于外盒16移动内盒15，可以简单地实现在作为显示高方向性的八木—宇田天线的使用与作为定向偶极天线的使用之间的转换。此外，在其中间位置上，也可以作为中等程度方向性的天线来使用。为此，如果将接入点40放置在使用区域(例如房间)的中心附近，使天线装置10处于几乎垂直站立的状态，并使内盒15处于最大抽出位置(图5(C)的位置)，则天线10起非定向天线作用，因此，可在放置于该区域内的客户端计算机之间进行无线LAN的通信。在搜数使用方式下，由于天线几乎没有方向性，因此，无论将客户端计算机放置在区域内的任何地方，都可以进行良好的无线通信。

另一方面，当接入点40和作为客户端的计算机或者另外一台接入点之间的距离较远的情况下，天线装置10的内盒以如图5(A)所示的位置被容纳在外盒16内，从而达到天线装置10的方向性最高的状态。在此状态下，天线装置10向着通信对象的方向，调整其角度。此时，由于天线装置10作为强方向性的八木—宇田天线工作，可以与相隔校远的客户端计算机或另外一台接入点等进行通信。虽然天线装置10可从其形状来了解其方向性的方向，但还是最好在外盒16的表面印刷箭头或示意通信范围的椭圆等标记，以便容易了解方向性强的方向。

进而，通过将天线装置10的内盒15和外盒16设置在图5(B)所示的位置上，也可以将天线装置10的方向性定为中等程度来使用。这种天线装置10的使用在以下场合有效，即：将接入点放置于房间的角落里，并与房中客户端计算机等建立利用无线通信的LAN，而对于房间外部，希望限定可以通信的范围。

在以上说明中，站在使用者的立场上，以内盒15和外盒16的位置关系为中心说明了天线装置10的方向性的程度，但内盒15和外盒16的位置关系即是第一基板11和第二基板12的位置关系，最后回归到作为引向器的导体图形22与作为反射器的导体图形23相对于作为放射器的导体图形21的位置关系上。由于从天线的设计理论可以容易地计算出从所述位置关系可以获得多大程度的方向性，所以可以先通过计算来求出，再决定可获得所希望方向性的位置关系，然后在盒体的外部做上标记。此外，在所述实施例中，虽然将第一基板作为移动体进行了说明，但也可以将第二基板作为移动体。由于第二基板的导体本来就不用供电，所以没必要对导体图形配线，因此具有可以容易地移动第二基板的优点。

在所述第一实施例中，天线装置10通过三维连结点50结合，如图6所示，也可以通过吸盘61、62来固定。此时，如果分别将吸盘61设置在内盒15a的端部，将吸盘62设置在外盒16a上，并将吸盘61、62吸着、固定在接入点40a的盒体上面，则就不需要使用用于固定内盒15a和外盒16a的螺纹件等。

接下来说明本发明的第二实施例。图7、图8是表示第二实施例的天线装置100中第一至第三基板111、112、113的关系的说明图。如图7所示，在第一基板111上形成了其引向器作用的导体图形121，在第二基板112上形成了起放射器作用的导体图形122，并在第三基板上形成了起反射器作用的导体图形123。为了简略说明，在图7、图8中省略了盒体等的图示。

所述第一基板111至第三基板113分别在端部中心131、132可旋转地连接着。因此，如图8所示，第一基板111相对第二基板112旋转，第二基板112相对第三基板113旋转。在图7所示的状态、即引向器、放射器、反射器按照预定间隔平行排列成一列的状态下，天线装置100作为八木—宇田天线显示出了强方向性。相对于此，如图8所示，若使第一、第二基板11、112通过端部中心131、132旋转且仅旋转预定角度，在对应于旋转角度，方向性降低。如果相对于第二基板112分别使第一基板111、第三基板113旋转到90度的位置上，则相对于起放射器作用的导体图形122，导体图形121、123都将不起引向器、反射器的作用，此时将丧失方向性，天线装置100将起非定向天线作用。

此外，虽然在图8中示出了将第三基板113作为基准，使第二基板112、第一基板111旋转的情况，但如果考虑到在接入点上的安装等而将容纳第二基板112的盒体安装在接入点的上面，并相对于该盒体，可旋转地安装容纳第一、第三基板111、113的盒体，则可以固定向起放射器作用的导体图形122供电的配线连接，从而可使总体结构更加简单。当然，也可以固定容纳其他基板的盒体。

根据本实施例，通过旋转基板，可以在很大的范围内改变天线装置100的方向性，从而与第一实施例一样，可以分别简单地实现作为定向天线工作的使用方法、作为非定向天线作用的使用方法、以及作为其中间方向性的天线工作的使用方法。此外，在本实施例中，虽然在各基板上每板一个地搭载了引向器、放射器、反射器等元件，但也可以在一个基板上安装两个以上的引向器等，以实现高方向性。并且，也可以采用将两个以上的引向器分别搭载在不同的基板上，进而构成4折、5折等的结构。

下面说明本发明的第三实施例。图9是表示第三实施例的天线装置200结构的说明图。如图所示，所述天线装置200直接做在接入点240的上面。所述天线装置200包括：作为八木—宇田天线的放射器工作的预定形状的金属板(实施例中是铜板)212、与其平行设置的两个金属板211a、211b、以及金属板213，所述金属板213相对于金属板212位于所述两个基板211a、211b的相对面，并平行设置。这些金属板均被树脂所覆盖，从而不会直接露出金属表面。在四个金属板中，设置在两端的金属板211a、213如图所示，可将其侧端作为支点而弯曲至最大90度的位置上。此外，在本实施例中，不特意设置铰链结构等，而是使被树脂覆盖的金属板利用其自身的可塑变形来弯曲。由于天线方向性的调整，不需要进行很多次，而是在改变设置条件时进行，所以也可以利用金属板的可塑变形来实现。当然，设置铰链来实现的情况也很容易。

在所有的金属板211a、211b、212、213都与接入点240的上面平行的状态下，金属板211a、211b作为引向器工作，金属板213作为反射器工作，从而作为整体，天线装置200相对于2.4GHz的信号，起强方向性的八木—宇田天线作用。另一方面，如果只将金属板211a弯曲90度，则方向性变弱，显示中等程度的方向性。如果进一步将作为反射器工作的金属板213弯曲90度，则天线装置200几乎不显示方向性，从而起非定向天线作用。此外，在本实施例中，虽然使作为引向器工作的另一片金属板211b具有不能弯曲的结构，但也可以使所述金属板211b能够弯曲，从而进一步调整方向性。另外，也可以使金属板保持90度以下的弯曲角度，以调整方向性的程度。另外，也可以是以下结构，即：代替弯曲，使金属板可在与接入点240的上面平行的平面内旋转，并通过旋转来使其失去作为引向器或反射器的功能。另外，也可以是将两端的金属板固定，并通过90度弯曲作为反射器工作的金属板212来使其其非定向天线作用的结构。

根据以上说明的第三实施例，与第一、第二实施例一样，可以将天线装置200的方向性从具有强方向性的状态容易地转换成作为非定向天线的状态。另外，可以通过金属板的弯曲角度来容易地调整方向性的程度。进而，可使本实施例具有整体结构简单，且成本低的优点。

此外，虽然在上述实施例中，金属板是被树脂覆盖的一片一片可塑变形的材料，但是如图10所示，也可以是下述结构：将起引向器作用的金属板211a、211b和起反射器作用的金属板213放在一个薄型容器250内，并通过使用铰链260来使该薄型容器250可以90度旋转移动。这样，金属板不会露出。另外，可以在薄型容器250的外侧表示调整方法或方向性变化的状态等。

以上说明了本发明的实施方式，但本发明并不局限于所述实施方式，当然也可以在不脱离本发明宗旨的范围内，进一步以各种方式实施。例如，本实施例的天线装置是与接入点直接连接来使用的，但是，也可以作为安装在接入点之外的外部天线装置来实现。另外，也可以增加引向器的数量等。也可以省去引向器和反射器中的一个。

Claims

1.一种天线装置，用于使用超短波的无线LAN，其中所述天线装置具有下述结构：

构成预定长度的引向器、反射器和放射器，使它们可以改变相互间位置关系，并且

可转换成第一配置与第二配置，其中

所述第一配置如下：所述引向器、反射器和放射器相隔预定间隔平行并且中心相同，起定向天线作用；

所述第二配置如下：改变所述引向器、反射器和放射器中至少任一个的配置，从而起非定向天线作用。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其中

所述引向器和所述反射器平行且相隔预定间隔距离地配置在第一部件上，

所述放射器配置在与所述第一部件不同的第二部件上，

所述第一部件和第二部件可移动成所述第一配置和所述第二配置。

3.根据权利要求2所述的天线装置，其中

所述第一部件和所述第二部件通过滑行移动或旋转移动而被转换成所述第一配置和所述第二配置。

4.根据权利要求1所述的天线装置，其中

将所述引向器、所述反射器和所述放射器分别设置在第一、第二、第三部件上，

所述第一至第三部件通过滑行移动或旋转移动而被转换成所述第一配置和所述第二配置。

5.根据权利要求1所述的天线装置，其中

通过与所述放射器的轴方向平行地配置所述引向器和所述反射器来作为所述第一配置；

通过将所述引向器和所述反射器中至少一方移动到与所述放射器的轴方向交叉的位置上来作为所述第二配置。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的天线装置，其中所述引向器由平行配置的多根导体构成。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的天线装置，其中具有第三配置，所述第三配置作为介于所述第一配置和所述第二配置之间的中间配置，实现介于作为所述定向天线的功能和作为所述非定向天线的功能之间的中间功能。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的天线装置，其中所述天线装置通过可三维移动的连结点安装在用于控制所述无线LAN的接入点装置上。

9.根据权利要求8所述的天线装置，其中使与所述接入点装置进行电连接的信号线通过所述连结点的内部。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的天线装置，其中所述天线装置具有可固定到所述接入点装置的盒体上的吸盘。