CN1710750A - 天线 - Google Patents
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Abstract
在导体底板(1)的上表面上，在第1保持体上图形形成第1天线单元，在第2保持体上图形形成第2天线单元，在支持体上图形形成无馈电天线单元。将这些天线单元相对配置，并且将第1天线单元、第2天线单元和无馈电天线单元的各个中间部形成为多次折转成直角型C(square C)形状的形状而构成天线。利用该结构能够实现用于移动体无线装置等的天线的低高度化、小型化。
Description
技术领域
本发明涉及用于车载用等的移动体无线装置的天线。
背景技术
近些年来，作为车载用等的移动体无线装置的天线通常使用线状的单极天线或折转单极天线。
使用图6A、6B对这样的现有的天线进行说明。
图6A所示的现有的单极天线90，由用铜等形成的平板状的导体底板91、位于导体底板91的中央的馈电点和线状或棒状的铜制的天线单元(振子)93构成。天线单元93的结构是，相对于导体底板91在大致垂直方向上具有H高度，一端P1与馈电点连接，另一端P2开放。
此外，图6B所示的现有的折转单极天线100，具有将线状或棒状的铜折转成直角型C(square C)形状而形成的天线单元103。天线单元103的结构是，相对于导体底板91具有大致垂直方向的高度H且在高度H处(P2和P3)是折转成直角型C(square C)形状的形状，一端P1与馈电点连接，另一端P4与导体底板91连接。
在以上的结构中，当向天线90(100)的天线单元93(103)经由馈电点从信号源92供给工作频率的高频电流时，天线单元93(103)被激励而进行发送工作。另一方面，在接收的情况下，通过工作频率的高频电磁场天线单元93(103)被激励而进行接收工作。
在单极天线90中，由于天线单元93一端与馈电点连接且在导体底板91的垂直方向的高度H的位置上将另一端开放，所以在导体底板91中流动P1-P2间的电流(i1)和相当于P1-P2间的同相的图像电流(i1)并被激励而向空中发射电波。
另一方面，折转单极天线100，由于天线单元103被折转成直角型C(square C)形状而形成，所以除了P1-P2间的电流(i1)和P3-P4间的电流(i3)之外，在导体底板91中还流动相当于P1-P2间和P3-P4间的同相的图像电流(i1、i3)，因而天线的阻抗增高，从而能够使频带变宽。
另外，例如在特开昭62-122401号公报等中公开了具有折转的天线。
但是，在上述现有的单极天线和折转单极天线中，由于使天线以1/4波长模式进行工作，所以需要其机械高度H是工作频率的大致1/4波长的高度。例如，在汽车电话等的810MHz～958MHz频带(以下称为PDC800)的情况下，就需要约83mm的高度。
在此，当为了使天线小型化而仅仅使天线单元的机械高度H比工作频率的1/4波长更短而使之低高度化时，就存在因天线的阻抗变小而难以获得阻抗匹配的问题。
此外，在将上述现有的天线设置到车辆内的后托架(rear tray)或仪表板(dash board)上的情况下，要使天线的电波发射效率良好，优选地将天线单元93、103朝向上方设置。然而，当将天线朝向上方设置时，由于天线单元93、103在高度方向上占有大的空间，所以会出现在车辆内的安装部位或车体的设计上产生制约的问题。
发明内容
本发明的天线，其构成为，在导体底板的上表面上在大致直立地设置指定的间隙而相对配置的多个保持体的表背面的任意一方上，分别设置了第1天线单元和第2天线单元，并且，第1天线单元的一端与馈电点连接而在上述导体底板的上方形成的中间部多次折转，第2天线单元的一端与第1天线单元的另一端连接而另一端与上述导体底板连接并且在上述导体底板的上方形成的中间部多次折转。由于通过使第1、第2天线单元的中间部多次折转并将各个天线单元的全长(以下记述为线路长)形成为5/4波长，能够使各个天线单元以1/4波长模式进行工作，所以具有能够使各个天线单元的机械高度低高度化而能够获得小型的天线的作用。
此外，本发明的天线，具有中间部与第1天线单元或第2天线单元的中间部相同形状的无馈电天线单元。通过该无馈电天线单元与第1、第2天线单元同相地被激励，具有能够使天线的频带变宽的作用。
特别是，本发明的天线，其特征在于：保持体和支持体是电介质基材，第1天线单元和第2天线单元是在电介质基材上图形形成的导体。例如，由于能够利用印刷布线板的基体形成保持体和支持体，并且能够图形形成印刷布线板的金属层而形成第1、第2天线单元和无馈电天线单元，所以能够廉价地制作高精度的天线。而且，能够对照需要的天线特性制作任意形状的天线。
此外，本发明的天线，是将保持体和支持体作为薄板的天线。由于能够薄板状地连续地制造各个保持体和第1、第2天线单元以及支持体和无馈电天线单元，所以具有能够廉价地进行制造的作用。
如上所述，按照本发明，通过将各个天线单元的中间部多次折转地形成，能够使天线单元低高度化而能够获得小型的天线。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的天线的立体图。
图2是本发明的一个实施例的天线的侧视图。
图3是本发明的一个实施例的天线的特性图。
图4是本发明的另一个实施例的天线的平面图。
图5是本发明的另一个实施例的天线的立体图。
图6A和6B是现有的天线的侧视图。
具体实施方式
下面，使用图1～图5对本发明的实施例进行说明。
图1、图2是说明本发明的一个实施例的天线的图。此外，图3是本发明的一个实施例的天线的特性图。
天线3，具有由纵横分别大于等于工作频率的1个波长的尺寸的铜等构成的平板状的导体底板1，在导体底板1的大致中央具有供给高频信号的馈电点2。
此外，在导体底板1的上表面上，大致直立并且设置了指定的间隙d1、d2地分别相对配置第1保持体15a、第2保持体15b和支持体16。在本实施例中，设d1＝2mm、d2＝4mm。但并不限于这些组合。
第1保持体15a、第2保持体15b和支持体16使用ABS(AcrylonitrileButadiene Styrene：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)树脂、AES(AcrylonitrileEthylene Styrene：丙烯腈-乙烯-苯乙烯)树脂、ASA(Acrylonitrile StyreneAcrylate：丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯)树脂、PP(Polypropylene：聚丙烯)树脂、PS(polystyrene：聚苯乙烯)树脂或环氧树脂等的电介质基板制作。
此外，在第1保持体15a的表面侧设置了由线状或板状的铜等构成的第1天线单元13。在第1天线单元13中，右端部分的第1端部13a与馈电点2连接，中间部13b具有多次折转成直角型C(square C)形状的形状。
此外，在第1保持体15a的近前侧隔开指定的间隔地配置了第2保持体15b。在第2保持体15b的表面侧，设置了由线状或板状的铜等构成的第2天线单元23。在第2天线单元23中，上方的第2端部23c通过中继导体4与第1天线单元13的第2端部13c连接。此外，中间部23b与第1天线单元13的中间部13b一样，具有多次折转成直角型C(square C)形状的形状。此外，右端部分的第1端部23a与导体底板1电连接。
此外，在配置在第1保持体15a的后侧的支持体16的表面侧设置有由线状或板状的铜等构成的无馈电天线单元33。在天线单元33中，右端的第1端部33a与导体底板1连接，在上方形成的中间部33b是多次折转成直角型C(square C)形状的形状，此外，第2端部33c开放。
另外，在图1的天线中，虽然表示了无馈电天线单元33与第1天线单元12相对的方式，但是，无馈电天线单元33可以与第2天线单元23相对，也可以设置2个无馈电天线单元而分别与第1天线单元13和第2天线单元23相对。
即，在底板1上大致垂直且相互大致平行地形成第1保持体15a、第2保持体15b和支持体16。其结果，构成分别相对配置有第1天线单元13、第2天线单元23和无馈电天线单元33的天线3。
在使用以上的结构的天线3进行发送时，从导体底板1的中央的馈电点向第1天线单元13和第2天线单元23供给高频信号。由此，在第1天线单元13和第2天线单元23中流动的高频电流同相地被激励并且无馈电天线单元33也与第1、第2天线单元13、23同相地被激励而向空中发射电波。此外，在接收时，则以该逆工作而进行接收。
下面，对用于PDC800用途的情况下的天线3的具体的制作方法和评价方法进行说明。
首先，冲压加工板厚0.2mm的铜板而制作其中间部多次折转成直角型C(square C)形状的相同形状的3枚天线单元。接着，使这些各个天线单元与ABS树脂一体成型而制作相同形状的3枚树脂一体型天线单元。
在此，使用图2对3枚树脂一体型天线单元进行说明。另外，在图2中，虽然仅示出了第1天线单元13，但其它的2枚天线单元也是相同的结构。天线单元13的右端的第1端部13a与贯通导体底板1的馈电点2通过焊料焊接而电连接。此外，在上方形成的中间部13b具有多次折转成直角型C(square C)形状的形状，将高度H、横向宽度W和折转次数设定为使得到第2端部13c为止的线路长度为以1/4波长模式工作的大致5/4波长的长度。
另外，在本实施例中，作为一个例子，制作了折转次数11次～14次、铜板的宽度0.4mm、铜板间的间隔为0.4mm的天线单元。
如图1所示，将上述结构的3枚树脂一体型天线单元在导体底板1的上表面上分别相对配置为使得从近前开始为第2天线单元23、第1天线单元13和无馈电天线单元33。
通以对这样地形成的各个天线单元13、23和33的激励起作用的高频电流。图2是表示给第1天线单元13通以高频电流的例子。既，在中间部13b的多次折转成直角型C(square C)形状的部分中，由于在左右方向上流动的电流是逆向的所以彼此抵消，结果，只有在上方形成的直线部的电流i13、i13起作用。此外，在导体底板1中同相地流动相当于该i13、i13的图像电流。
在现有的天线中，虽然需要机械高度H是相当于1/4波长的83mm，但在本实施例的天线3中，高度H能够低高度化为23mm。
图3是表示如上所述地制作的天线的评价结果的天线的频带特性图。如图所示，通过在各个作为电介质的保持体或支持体之间设置空隙，能够在PDC800的频带中减小各个天线单元间的平均介电系数和平均介电损耗。其结果，是与各个天线单元间只是空气的情况大致相等的增益，作为工作所需要的天线增益能够确保为大于等于-3dBi。
此外，与现有的单极天线和折转单极子天的高度为83mm相比，由于能够使天线高度为23mm，所以能够低高度化到大致1/4的高度。其结果，也能够将天线3设置在车辆内的后托架部分或仪表板部分上。
如上所述，按照本实施例，通过将天线单元的中间部多次折转成直角型C(square C)形状而形成，能够使天线单元的机械高度低高度化而能够得到小型的天线。
此外，通过设置无馈电天线单元而使无馈电天线单元也与第1、2天线单元同相地被激励，由于能够强化激励，所以能够拓宽天线的频带。
另外，在本实施例中，虽然对将各保持体或支持体和各天线单元作为铜板与ABS树脂等的一体成型件进行了说明，但本发明并不局限于此。例如，也可以将环氧树脂或酚醛树脂等的印刷布线板的基体作为保持体或支持体，通过图形形成印刷布线板的金属层而形成各个天线单元。其中，作为金属层可以使用铜箔、银箔或铝箔等。其中，特别优选贴铜布线板。此外，作为天线单元的图形形成方法，例如，可以使用图形蚀刻金属层的方法。由于通过利用蚀刻图形形成导体的方法能够制作非常高精度的天线图形，所以是适用于天线小型化或高频化的方法。
此外，也可以是如下方法，在环氧树脂等的基体上将粘接剂描绘到各个天线单元的图形上，向其上散布粉状的铜或银或铝等的金属粉体，在指定的温度下进行了粘接固定化后，用溶剂等除去不需要的部分的粉体而形成天线单元。
下面，对将薄板用作保持体和支持体的另一实施例的天线进行说明。如图4所示，首先，利用冲压法、蚀刻法等对板状的铜等的金属平板进行加工，将第1天线单元13、第2天线单元23和中继导体4分别利用连接部51a连接到箍框51上而连续地形成。
接着，将该箍框51整体在树脂制的薄板55进行叠层，从而制成天线单元与薄板的叠层体。然后，通过用冲压等切断在薄板55叠层的连接部分51a并对第1天线单元13、第2天线单元23和中继导体4一体地进行弯曲加工，就能够容易地制作图5所示的天线5。优选地根据树脂的种类，在进行叠层体的弯曲加工时，加热到树脂的软化点附近的温度再进行冲压。
优选地在本实施例中能够使用的薄板具有自我保持性。既，具有适当的厚度或宽度，如图5所示，需要在加工薄板并垂直地进行保持时具有能够保持其形状的性质。作为能够用于薄板的树脂，可以列举出PET(Polyethylene Terephthalate：聚对苯二甲酸乙二醇酯)或聚酰亚胺、PEN(Polyethylene Naphthalate：聚萘二甲酸乙二醇酯)、PEI(Polyetherimide：聚醚铣亚胺)、PVDC(Polyvinylidene Chloride：聚偏二氯乙烯)等。此外，也可以使用PMMA(Polymethylmethaclylate：聚甲基丙烯酸甲酯)或PC(Polycarbonate：聚碳酸酯)等。此外，用于维持自我保持性的薄板的厚度或宽度因树脂而不同。例如，如果是PMMA树脂，则用厚度1mm的薄板就具有充分的自我保持性。
这时，由于第1天线单元13和第2天线单元23在配置在薄板55的同一面的状态下弯曲加工成直角型C(square C)形状，所以虽然第1天线单元13位于图5的近前侧，而第2天线单元23位于图5的后方侧，但天线5的工作与上述实施例是相同的(另外，实际上虽然从前方看不见后方的天线单元23，但在图5中，为了说明天线单元23的形状，用实线画出了天线单元)。
另外，在以上的说明中，虽然对在1个薄板上设置2个保持体和2个天线单元的情况进行了说明，但并不局限于此。例如，也可以在1个薄板上形成2个或2个以上的一组保持体和天线单元。
此外，虽然对将第1、第2和无馈电天线单元13、23和33的中间部折转成直角型C(square C)形状的例子进行了说明，但，“折转”的方式并不局限于直角型C(square C)形状，也可以形成V形状、U形状，甚至螺旋形状等。
只要利用这些形状同相地激励在第1天线单元、第2天线单元和无馈电天线单元中流动的高频电流，就可获得与在实施例中说明的直角型C(square C)形状的折转同样的效果。
而且，第1、第2和无馈电天线单元13、23和33的中间部的折转形状并不局限于相同形状。例如，即使将1个天线单元的中间部设计成直角型C(square C)形状，而将另1个天线单元的中间部设计成大致V形状，也能够期待同样的效果。
利用本发明，由于能够实现天线单元的低高度化，因而能够获得小型的天线，特别是作为用于车载用等的移动体无线装置等的天线是有利的。
Claims (11)
1.一种天线，其特征在于，具有：
导体底板；
垂直地设置在上述底板上的保持体；
在上述保持体的表背面的任意一方上形成的第1天线单元，其一端与馈电点连接，具有在上述导体底板的上方形成的中间部多次折转的形状；
垂直地设置在上述底板上的以指定的间隔与上述保持体相对的另一保持体；以及
在上述另一保持体的表背面的任意一方上形成的第2天线单元，其一端与上述第1天线单元的另一端连接，在上述导体底板的上方形成的中间部多次折转，其另一端与上述导体底板连接；
其中，上述保持板和另一保持板是电介质基材，
上述第1天线单元和第2天线单元是在上述电介质基材上图形形成的导体。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：
还具有与上述保持体或另一保持体设置指定的间隔而相对配置的由电介质基板构成的支持体；
其中，在上述支持体的表背面的任意一方上具有一端与导体底板连接的在中间部具有折转形状部分的而另一端开放的无馈电天线单元，
上述无馈电天线单元是在上述电介质基材上图形形成的导体。
3.根据权利要求1所述的天线，上述第1天线单元、第2天线单元和上述无馈电天线单元的折转形状是直角型C(square C)形状、V形状或U形状。
4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：上述导体是利用蚀刻图形形成的导体。
5.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：上述导体是蚀刻印刷布线板的金属层而图形形成的导体。
6.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：上述图形形成的导体是在图形形成的粘接剂上附着的金属粉体。
7.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：上述导体是将预先图形形成的金属板粘贴在上述电介质基板上而形成的导体。
8.一种天线的制造方法，具有：
加工金属板制作在中间部具有折转形状部分的至少一组的天线单元的步骤；
制作上述天线单元与树脂薄板的叠层体的叠层步骤；以及
以上述一组的天线单元以指定的间隔相互相对的方式弯曲加工上述叠层体的步骤。
9.根据权利要求8所述的天线的制造方法，
上述制作天线单元的步骤是通过连结部将上述天线单元与箍框连结而形成的步骤，
在上述叠层步骤之后具有将上述天线单元从上述连结部切断的步骤。
10.根据权利要求8所述的天线的制造方法，上述天线单元的折转形状是直角型C(square C)形状、V形状或U形状。
11.根据权利要求8所述的天线的制造方法，上述树脂薄板具有自我保持性。
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