DE10024721B4

DE10024721B4 - Antenne für zirkular polarisierte Wellen und drahtlose Vorrichtung

Info

Publication number: DE10024721B4
Application number: DE10024721A
Authority: DE
Inventors: Kazunari Nagaokakyo Kawahata; Shigekazu Nagaokakyo Itoh
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-06-16
Filing date: 2000-05-19
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2020-05-20
Also published as: US6262683B1; DE10024721A1; GB2351392A8; GB2351392B; JP2000357913A; GB0006983D0; KR100339305B1; KR20010007370A; GB2351392A; JP3414324B2

Abstract

Antenne, die zum Senden und Empfangen von zirkular polarisierten Funkwellen geeignet ist und eine Strahlungselektrode (3), die auf einem dielektrischen Körper (2) angeordnet ist, aufweist, wobei
der dielektrische Körper (2) im wesentlichen zylindrisch ist und eine im wesentlichen kreisförmige obere und untere Oberfläche und eine Seite aufweist, die sich zwischen Außenumfangskanten der oberen und unteren Oberfläche erstreckt;
die Strahlungselektrode (3) eine im wesentlichen kreisförmige Form aufweist, die einer Form der oberen Oberfläche (2a) des dielektrischen Körpers (2) ähnlich ist, und dieselbe auf der oberen Oberfläche (2a) des dielektrischen Körpers (2) angeordnet ist;
eine Beabstandung zwischen der Außenumfangskante der oberen Oberfläche (2a) des dielektrischen Körpers (2) und einer Kante der Strahlungselektrode (3) gebildet ist, um um die gesamte Außenumfangskante des dielektrischen Körpers (2) herum im wesentlichen gleich zu sein, wodurch bei Betrieb der Antenne in einem höheren Modus die Bandbreite ausreichend hoch ist; und
auf der Seite...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Antennen für zirkular polarisierte Wellen zum Senden/Empfangen von zirkular polarisierten Funkwellen und eine drahtlose Vorrichtung, die dieselbe verwendet.

In 12A ist schematisch ein Beispiel einer herkömmlichen Antenne für zirkular polarisierte Wellen gezeigt, die in einer drahtlosen Vorrichtung umfaßt ist. In 12B ist eine Schnittansicht entlang der Linie a-a von 12A gezeigt. Eine Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen, die in 12A und 12B gezeigt ist, weist ein dielektrisches Bauglied 2 mit einer rechteckigen Prisma-Form auf. An der oberen Oberfläche des dielektrischen Bauglieds 2 ist eine Zirkularstrahlungselektrode 3 gebildet. Das dielektrische Bauglied 2 ist ferner mit Durchgangslöchern von der oberen Oberfläche zu der unteren Oberfläche versehen. Zuführstifte P sind in die Durchgangslöcher eingefügt. Die Zufuhrstifte P sind derart gebildet, daß eine elektrische Leistung von außen zu denselben zugeführt wird. Wenn eine elektrische Leistung von außen zu der Strahlungselektrode 3 durch die Zufuhrstifte P zugeführt wird, wird die Strahlungselektrode 3 beispielsweise in zwei Richtungen, d. h. der a-a-Achse-Richtung und der b-b-Achse-Richtung (insbesondere der Richtung, die die a-a-Achse-Richtung unter einem Winkel von 45° schneidet) erregt, wie es in 12A gezeigt ist.

Die Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen, die in 12A und 12B gezeigt ist, kann zirkular polarisierte Funkwellen senden/empfangen, indem die Strahlungselektrode 3 angeregt wird, wie es im vorhergehenden beschrieben wurde.

Wenn die relative Dielektrizitätskonstante des dielek trischen Baugliedes 2 erhöht wird, um die Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen und folglich das dielektrische Bauglied 2 zu miniaturisieren, verschlechtert sich bei dem Aufbau, der in 12A und 12B gezeigt ist, das Achsenverhältnis, wenn die Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen in einem höheren Modus betrieben wird.

Wie es im vorhergehenden beschrieben wurde, ist die Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen derart strukturiert, daß die Strahlungselektrode 3 in zwei Richtungen angeregt wird, die sich unter einem Winkel von 450 treffen. Wie es in 12A und 12B gezeigt ist, ist, wenn die Strahlungselektrode 3 auf der oberen Oberfläche des dielektrischen Baugliedes 2 mit einer rechteckigen Prisma-Form gebildet ist, beispielsweise die Beabstandung d1 in der a-a-Achsenrichtung zwischen einer Außenumfangskante des dielektrischen Baugliedes 2 und einer Kante der Strahlungselektrode 3 größer als eine Beabstandung d2 in der b-b-Achsenrichtung zwischen einer Außenumfangskante des dielektrischen Baugliedes 2 und einer Kante der Strahlungselektrode 3. Folglich unterscheidet sich die Beabstandung zwischen der Außenumfangskante des dielektrischen Baugliedes 2 und der Kante der Strahlungselektrode 3 für jede Erregungsrichtung der Strahlungselektrode 3. Wie es im vorhergehenden beschrieben wurde, bewirkt, wenn die relative Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Baugliedes 2 hoch ist, der Unterschied der Beabstandung Unterschiede in den Kanteneffekten, wodurch es folglich fehlschlägt, die Resonanzfrequenzen der zwei Erregungsrichtungen bei der Strahlungselektrode 3 aneinander anzupassen. Als ein Ergebnis ergibt sich ein Problem darin, daß sich das Achsenverhältnis verschlechtert, wenn die Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen in einem höheren Modus betrieben wird.

Die Antenne für zirkular polarisierte Wellen, die in den 12A und 12B gezeigt ist, ist derart strukturiert, daß der Entladungselektrode 3 die elektrische Leistung unter Verwendung der Zufuhrstifte P zugeführt wird, um die Entladungselektrode 3 zu anzuregen. Wenn die Zufuhrstifte P auf diese Art und Weise verwendet werden, ist es schwierig, die Resonanzfrequenzen der zwei Erregungsrichtungen bei der Strahlungselektrode 3 aneinander anzupassen.

Zusätzlich weist die Antenne für zirkular polarisierte Wellen, die in 12A und 12B gezeigt ist, Probleme auf, die im folgenden beschrieben werden. Eine Schaltungsplatine, auf der die Antenne für zirkular polarisierte Wellen angebracht werden soll, ist mit einem Schaltungsabschnitt versehen, um die Antenne für zirkular polarisierte Wellen zu treiben. Um die Schaltungsplatine zu miniaturisieren, wird der Schaltungsabschnitt gelegentlich auf der Oberfläche angeordnet, die der Oberfläche, auf der die Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen angebracht werden soll, gegenüberliegt. Bei der Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen, die in 12A und 12B gezeigt ist, sind die Zufuhrstifte P in der Nähe der Mitte des dielektrischen Baugliedes 2 angeordnet. Wenn der Schaltungsabschnitt, wie es im vorhergehenden beschrieben wurde, auf der gegenüberliegenden Seite der Schaltungsplatine vorgesehen ist, ist es schwierig, auf zufriedenstellende Weise eine leitfähige Verbindung zwischen den Zufuhrstiften P der Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen und dem Schaltungsabschnitt vorzusehen. Ferner ist das Strukturieren des Schaltungsabschnitts schwierig.

Die JP 05022022 A bezieht sich auf eine Mikrostreifenantenne, die zur Gewichtsreduzierung im Vergleich zu älteren Antennen, die aus einem dieelektrischen Substrat, einem Erdungsleiter auf der einen sowie einem Radialleiter auf der anderen Seite bestehen, in dem zylindrisch gebildeten dielektrischen Substrat ein Loch aufweist. Die Speisung des Antennenelements bzw. des Radialleiters erfolgt über einen Speisungspunkt, wohl über eine von unten kommende, durch das dielektrische Substrat 2 verlaufende Speiseleitung 7, die von unten her mit dem Radialleiter an dem Speisungspunkt verbunden ist. Eine zirkular polarisierte Welle wird dadurch erhalten, daß der Speisepunkt von der Mitte entlang einer Geraden versetzt ist, die zu einer Achse einen Winkel von 45° aufweist, welche entlang des Innendurchmessers des dielektrischen Substrates durch in dem Loch gebildete singuläre Stellen verläuft, d.h. einen "vorstehenden Draht" oder eine Einbuchtung oder alternativ eine Lücke in dem ringförmigen Abschnitt des dielektrischen Substrats. Eine weitere Achse y-y' wird durch zwei Einkerbungen in dem Radialleiter definiert.

Die JP 11 074 721 A beschreibt eine Oberflächenbefestigungszirkularpolarisationsantenne. Bei dieser Antenne ist zur Vermeidung von Anbringungs-, Impedanzanpassungs- und Ausrichtungsproblemen zur Speisung einer auf einer Hauptoberfläche eines Basiskörpers vorgesehenen Strahlungselektrode eine Speiseleitung von der Rückseite des Basiskörpers über die Seite des Basiskörpers auf die Hauptoberfläche desselben gewunden, um über einem Abstand mit der Strahlungselektrode elektromagnetisch gekoppelt zu sein. Verschiedene Ausführungsbeispiele zeigen die Strahlungselektrode und die Speiseleitung in verschiedenen Ausführungen. Die Strahlungselektrode ist rechteckig oder elliptisch, wobei sich entlang der Diagonalen zwei Resonanzströme mit 90° Phasenunterschied ausbilden. Die Basis 2 ist quaderförmig gebildet.

Die DE 4306056 A1 beschreibt eine Antennenvorrichtung mit einem dieelektrischen Substrat, welches ringförmig gebildet ist und einen Freiraumabschnitt innerhalb einer inneren peripheren Fläche desselben aufweist, einer Elektrode, die an einer ersten Hauptoberfläche des dielektrischen Substrats angebracht ist und sich über den Freiraumabschnitt erstreckt, und einer Masseelektrode, die auf einer zweiten Hauptoberfläche des dielektrischen Substrats ausgebildet ist. Eine Speiseleitung verbindet die Elektrode mit einer elektronischen Schaltung, die innerhalb des Freiraumabschnitts des dielektrischen Substrates angeordnet ist. Auf diese Weise wird eine Platzersparnis erzielt.

Die EP092007 A1 beschreibt eine Weitwinkelzirkularpola risationsantenne. Die Antenne besteht aus einem dielektrischen Zylinder, einer Speiseleitung, die durch den dielektrischen Zylinder zu einer oberen Oberfläche desselben verläuft, um an einem Speisestift ein kreisförmiges Strahlungselement zu speisen, einer Masseleiterplatte, die den dieelektrischen Zylinder in zwei Hälften teilt und ein Loch zum Hindurchlassen der Speiseleitung aufweist, und planaren Strahlungselementen, die über elektrische Verbindungseinrichtungen mit der Masseleiterplatte verbunden sind und auf der Umfangsfläche des dielektrischen Zylinders auf der anderen Hälfte als das Strahlungselement angeordnet sind. Einkerbungen sind in dem Strahlungselement vorgesehen.

Die EP 0872912 A2 beschreibt eine Zirkularpolarisationsantenne, die zwei Linearpolarisationsanbringungsantennen verwendet.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antenne für zirkular polarisierte wellen und ein drahtlose Vorrichtung zu schaffen, so daß höhere Moden leichter erzielt werden können.

Diese Aufgabe wird durch eine Antenne gemäß Anspruch 1 und eine drahtlose Vorrichtung gemäß Anspruch 8 gelöst.

Um die im vorhergehenden beschriebenen Probleme zu überwinden, liefern bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eine Antenne für zirkular polarisierte Wellen, die in der Lage ist, in einem höheren Modus betrieben zu werden, und eine drahtlose Vorrichtung, die dieselbe verwen det.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung liefert eine Antenne für zirkular polarisierte Wellen zum Senden/Empfangen von zirkular polarisierten Funkwellen durch eine Strahlungselektrode, die an einem dielektrischen Bauglied bzw. Körper angeordnet ist, wobei das dielektrische Bauglied im wesentlichen zylindrisch ist; die Strahlungselektrode eine im wesentlichen kreisförmige Form aufweist, die der Form einer oberen Oberfläche des dielektrischen Baugliedes ähnlich ist, und dieselbe auf der oberen Oberfläche des dielektrischen Baugliedes angeordnet ist; eine Beabstandung zwischen einer Außenumfangskante der oberen Oberfläche des dielektrischen Baugliedes und einer Kante der Strahlungselektrode gebildet ist, um um die gesamte Außenumfangskante des dielektrischen Baugliedes herum im wesentlichen gleich zu sein; die Antenne für zirkular polarisierte Wellen einen höheren Modus anregt; und
eine Zufuhrelektrode bzw. Speiseleitung, die durch kapazitive Kopplung der Strahlungselektrode eine elektrische Leistung zuführt, auf einer Seite des dielektrischen Baugliedes angeordnet ist.

Bei der im vorhergehenden beschriebenen Antenne für zirkular polarisierte Wellen kann eine Zufuhrelektrodenanordnungsregion auf der Seite des dielektrischen Bauglieds gebildet sein, um eben zu sein; und die Zufuhrelektroden können auf der Ebene angeordnet sein.

Bei der im vorhergehenden beschriebenen Antenne für zirkular polarisierte Wellen kann die Kante der Strahlungselektrode innerhalb der Außenumfangskante der oberen Oberfläche des dielektrischen Baugliedes angeordnet sein; und die Zufuhrelektroden können in einer Region zwischen der Außenumfangskante des dielektrischen Bauglieds und der Kante der Strahlungselektrode auf der oberen Oberfläche des dielektrischen Baugliedes angeordnet sein, während dieselben von der Strah lungselektrode getrennt sind.

Gemäß der im vorhergehenden beschriebenen Struktur und Anordnung ist ein dielektrisches Bauglied im wesentlichen zylindrisch, wobei eine im wesentlichen kreisförmige Strahlungselektrode, die zu einer oberen Oberfläche des dielektrischen Baugliedes ähnlich ist, auf der oberen Oberfläche des dielektrischen Baugliedes angeordnet ist. Folglich ist die Beabstandung zwischen einer Außenumfangskante der oberen Oberfläche des dielektrischen Baugliedes und einer Kante der Strahlungselektrode um den gesamten Umfang herum im wesentlichen die gleiche. Wenn die Antenne für zirkular polarisierte Wellen in einem höheren Modus betrieben wird, wird verhindert, daß Unterschiede in den Kanteneffekten auftreten, wobei die Resonanzfrequenzen der zwei Erregungsrichtungen bei der Strahlungselektrode folglich aneinander angepaßt sind. Folglich ist sichergestellt, daß durch die Strahlungselektrode zirkular polarisierte Funkwellen in einem höheren Modus gesendet/empfangen werden. Folglich wird das Achsenverhältnis in einem höheren Modus verbessert, wobei eine Bandbreite in dem höheren Modus ausreichend breit gemacht ist.

Bei einer Antenne für zirkular polarisierte Wellen, bei der die Zufuhrelektroden auf einer Seite oder einer oberen Oberfläche des im wesentlichen zylindrischen dielektrischen Baugliedes angeordnet sind, ist das Abstimmen der Zufuhrelektroden einfach. Folglich kann das Verschieben der Erregungsresonanzfrequenzen bei der Strahlungselektrode, das sich aus der Druckqualität der Zufuhrelektroden ergibt, einfach eingestellt werden, indem die Zufuhrelektroden aufeinander abgestimmt werden. Insbesondere wenn die Zufuhrelektroden auf der oberen Oberfläche des dielektrischen Baugliedes gebildet sind, können die Zufuhrelektroden auf eine einfachere Art und Weise abgestimmt werden. Wie es im vorhergehenden beschrieben wurde, können, da das Abstimmen der Zufuhrelektroden einfach durchführbar ist, die Resonanzfrequenzen der zwei Erregungsrichtungen bei der Strahlungselektrode genauer aneinander angepaßt werden. Folglich kann eine empfindliche Antenne für zirkular polarisierte Wellen geliefert werden.

Bei einer Antenne für zirkular polarisierte Wellen, bei der eine Zufuhrelektrodenanordnungsregion auf der Seite des dielektrischen Baugliedes eben hergestellt ist, und die Zufuhrelektroden auf dieser Ebene gebildet sind, können die Zufuhrelektroden durch eine Drucktechnik auf einfache Weise gebildet werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung liefert eine drahtlose Vorrichtung mit der im vorhergehenden beschriebenen Antenne für zirkular polarisierte Wellen.

Eine solche drahtlose Vorrichtung weist einen Vorteil auf, daß Informationen mit einer geringeren Fehlerrate erhalten werden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Darstellung einer charakteristischen Antenne für zirkular polarisierte Wellen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 Zustände, bei denen die in 1 gezeigte Antenne für zirkular polarisierte Wellen aus sechs Richtungen zu sehen ist, d. h. von oben, von unten, von vorne, von hinten, von rechts und von links;
3 ein Schaltungsdiagramm einer Schaltung zum Treiben der in 1 gezeigten Antenne für zirkular polarisierte Wellen;
4 eine Darstellung einer charakteristischen Antenne für zirkular polarisierte Wellen gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
5 Zustände, bei denen die in 4 gezeigte Antenne für zirkular polarisierte Wellen aus sechs Richtungen zu sehen ist, d. h. von oben, von unten, von vorne, von hinten, von rechts und von links;
6A und 6B Darstellungen eines Beispiels einer Schaltungsplatine, auf der die in 4 gezeigte Antenne für zirkular polarisierte Wellen angebracht ist, und ein Beispiel zum Anbringen der Antenne für zirkular polarisierte Wellen;
7 ein Schaltungsdiagramm einer Schaltung zum Treiben der in 4 gezeigten Antenne für zirkular polarisierte Wellen;
8 eine Darstellung einer charakteristischen Antenne für zirkular polarisierte Wellen gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
9 Zustände, bei denen die in 9 gezeigte Antenne für zirkular polarisierte Wellen aus sechs Richtungen zu sehen ist, d. h. von oben, von unten, von vorne, von hinten, von rechts und von links;
10A und 10B Darstellungen einer charakteristischen Antenne für zirkular polarisierte Wellen gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel;
11 ein Blockdiagramm von Hauptkomponenten einer drahtlosen Vorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel; und
12A und 12B Darstellungen eines Beispiels einer herkömmlichen Antenne für zirkular polarisierte Wellen.
In 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Antenne für zirkular polarisierte Wellen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. In 2 sind Zustände gezeigt, bei denen die in 1 gezeigte Antenne für zirkular polarisierte Wellen aus sechs Richtungen zu sehen ist, d. h. von oben, von unten, von vorne, von hinten, von rechts und von links.
Wie es in 1 und 2 gezeigt ist, ist eine Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eine Oberflächenanbringungsantenne und weist ein dielektrisches Bauglied 2 auf. Das dielektrische Bauglied 2 weist eine zylindrische Form auf, die eine charakteristische Form ist. Das dielektrische Bauglied 2 weist beispielsweise eine relative Dielektrizitätskonstante r von 21, einer Dicke t von 6 mm und einen Durchmesser von 28 mm auf.
Auf einer oberen Oberfläche 2a des dielektrischen Baugliedes 2 ist eine Strahlungselektrode 3 durch eine Drucktechnik und dergleichen gebildet. Die Strahlungselektrode 3 ist kreisförmig, was zu der Form der oberen Oberfläche 2a des dielektrischen Baugliedes 2 ähnlich ist. Die Strahlungselektrode ist derart gebildet, daß die Mittenposition derselben der Mitte der oberen Oberfläche 2a entspricht.
Auf einer Seite 2b des dielektrischen Baugliedes 2 ist durch eine Drucktechnik oder dergleichen ein Paar von Zufuhrelektroden 4a und 4b gebildet. Die Zufuhrelektroden 4a und 4b sind derart mit einer Trennung angeordnet, daß sich eine α-Richtung von der Zufuhrelektrode 4a zu der Mittelachse des dielektrischen Baugliedes 2 und eine β-Richtung von der Zufuhrelektrode 4b zu der Mittelachse des dielektrischen Baugliedes 2 unter einem Winkel von 45° kreuzen. Wie es in 2 gezeigt ist, sind die Zufuhrelektroden 4a und 4b gebildet, um um das dielektrische Bauglied 2 von der Seite 2b auf eine untere Oberfläche 2c gewunden zu sein.
Darüber hinaus ist durch eine Drucktechnik oder dergleichen eine Masseelektrode 5 über im wesentlichen der gesamten un teren Oberfläche 2c des dielektrischen Baugliedes 2 gebildet, während dieselbe von den Zufuhrelektroden 4a und 4b getrennt ist.
Die Antenne des ersten Ausführungsbeispiels für zirkular polarisierte Wellen ist wie im vorhergehenden beschrieben strukturiert. Bei der Antenne 1 des ersten Ausführungsbeispiels für zirkular polarisierte Wellen ist die untere Oberfläche 2c des dielektrischen Baugliedes 2 eine Anbringungsoberfläche. Die Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen wird an einer vorbestimmten Position auf einer Schaltungsplatine Oberflächen-angebracht, wobei die Anbringungsoberfläche 2c der Platine gegenüberliegt. Wie es in 3 gezeigt ist, sind eine Hybridvorrichtung (90° HYB) 7, ein Oszillator 8 und Leiterstrukturen 10 auf der Schaltungsplatine gebildet. Durch Oberflächenanbringung der Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen auf der Schaltungsplatine wird eine in 3 gezeigte Schaltung gebildet.
Bei der in 3 gezeigten Schaltung wird elektrische Leistung, die von dem Oszillator 8 ausgegeben wird, durch die Leiterstrukturen 10 zu der 90°-Hybridvorrichtung 7 geleitet. Basierend auf dieser elektrischen Leistung verteilt die 90°-Hybridvorrichtung 7 die elektrische Leistung an jede der Zufuhrelektroden 4a und 4b der Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen und führt die elektrische Leistung denselben zu. Die elektrische Leistung, die der Zufuhrelektrode 4a zugeführt wird, und die elektrische Leistung, die der Zufuhrelektrode 4b zugeführt wird, sind um 90° gegeneinander phasenverschoben.
Bei der Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen wird, wenn den Zufuhrelektroden 4a und 4b die elektrische Leistung zugeführt wird, wie es im vorhergehenden beschrieben wurde, der Strahlungselektrode 3 die elektrische Leistung von jeder Zufuhrelektrode 4a und 4b mittels einer kapazitiven Kopplung zugeführt. Basierend auf dieser elektrischen Leistung wird die Strahlungselektrode 3 in zwei Richtungen angeregt, der α-Richtung und der β-Richtung, wie es in 2 gezeigt ist, und führt das Senden/Empfangen von zirkular polarisierten Funkwellen durch.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist das dielektrische Bauglied 2 eine zylindrische Form auf. Die Zirkularstrahlungselektrode 3, die der Form der oberen Oberfläche 2a des dielektrischen Baugliedes 2 ähnlich ist, ist auf der oberen Oberfläche 2a derart angeordnet, daß die Mitte derselben der Mitte der oberen Oberfläche 2a im wesentlichen entspricht. Folglich ist die Beabstandung zwischen der Außenumfangskante der oberen Oberfläche 2a und der Kante der Strahlungselektrode 3 um den gesamten Umfang herum im wesentlichen gleich. Wenn die Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen in einem höheren Modus betrieben wird, wird verhindert, daß Unterschiede in den Kanteneffekten auftreten. Die Resonanzfrequenz der zwei Erregungsrichtungen bei der Strahlungselektrode 3 werden dadurch aneinander angepaßt. Folglich kann die Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen in einem höheren Modus mit einer zufriedenstellenden Bandbreite betrieben werden.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel werden, da die Zufuhrelektroden 4a und 4b auf der Seite 2b des dielektrischen Baugliedes 2 gebildet sind, die folgenden Vorteile erhalten. Wenn beispielsweise die Zufuhrelektrode 4a und 4b auf der Seite 2b des dielektrischen Baugliedes 2 lediglich durch die Drucktechnik gebildet sind, unterscheidet sich aufgrund eines Problems der Druckqualität die Kapazität zwischen der Zufuhrelektrode 4a und der Strahlungselektrode 3 häufig von der Kapazität zwischen der Zufuhrelektrode 4b und der Strahlungselektrode 3. In einem solchen Fall, wenn sich die Kapazitäten unterscheiden, unterscheiden sich die Resonanzfrequenzen der zwei Erregungsrichtungen bei der Strahlungselektrode 3 aufgrund des Unterschieds der Kapazitäten. Durch Abstimmen der Zufuhrelektrode 4a und 4b werden die Kapazität zwischen der Zufuhrelektrode 4a und der Strahlungselektrode 3 und der Kapazität zwischen der Zufuhrelektrode 4b und der Strahlungselektrode 3 korrigiert, um einander zu entsprechen. Dementsprechend werden die Resonanzfrequenzen der zwei Erregungsrichtungen bei der Strahlungselektrode 3 eingestellt. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind, da die Zufuhrelektrode 4a und 4b auf der Seite 2b des dielektrischen Baugliedes 2 gebildet sind, die Zufuhrelektroden 4a und 4b einfach abstimmbar. Insbesondere wird die Einstellung der Erregungsresonanzfrequenzen bei der Strahlungselektrode 3 einfach durchführbar.
Im folgenden wird ein zweites Ausführungsbeispiel beschrieben. In 4 ist eine perspektivische Ansicht einer Antenne für zirkular polarisierte Wellen gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. In 5 sind Zustände gezeigt, bei denen eine in 4 gezeigte Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen aus sechs Richtungen zu sehen ist, d. h. von oben, von unten, von vorne, von hinten, von rechts und von links.
Ein charakteristisches Merkmal des zweiten Ausführungsbeispieles besteht darin, daß zwei Sätze von Paaren von Zufuhrelektroden 4a und 4b vorgesehen sind, wie es in 4 und 5 zu sehen ist. Der weitere Aufbau ist der gleiche wie derjenige des ersten Ausführungsbeispiels. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel sind den gleichen Komponenten wie denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels die gleichen Bezugszeichen gegeben worden, wobei eine sich überschneidende Beschreibung der gemeinsamen Abschnitte weggelassen wird.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Zufuhrelektroden 4a und 4b, die gruppenmäßig in ein Paar angeordnet sind, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel mit einer Trennung angeordnet, so daß sich die Richtungen von den Zufuhrelektroden 4a und 4b zu der Mittelachse eines dielektrischen Baugliedes 2 unter einem Winkel von 45° treffen. Die zwei Sätze von Paaren von Zufuhrelektroden 4a und 4b sind angeordnet, um einander mit der Mittelachse des dielektrischen Baugliedes 2 zwischen denselben gegenüber zu liegen.
Die Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen des zweiten Ausführungsbeispieles ist strukturiert, wie es im vorhergehenden beschrieben wurde. Bei der Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen des zweiten Ausführungsbeispieles ist eine untere Oberfläche 2c des dielektrischen Baugliedes 2 wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel eine Anbringungsoberfläche. Wie es in 6A gezeigt ist, wird die Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen auf einer Schaltungsplatine 13 Oberflächen-angebracht, wobei die untere Oberfläche 2c des dielektrischen Baugliedes 2 der Platine gegenüberliegt.
An der Schaltungsplatine 13 ist auf der rückseitigen Oberfläche, die der Oberfläche, auf der die Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen angebracht werden soll, gegenüberliegt, ein Schaltungsabschnitt zum Treiben der Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen vorgesehen. Insbesondere sind auf der rückseitigen Oberfläche der Schaltungsplatine 13, wie sie in 6B gezeigt ist, 90°-Hybridvorrichtungen (90°-HYB) 7a und 7b, ein Oszillator 8, Leiterstrukturen 10 und eine 0°-Hybridvorrichtung (0° HYB) 11 gebildet. Die Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen wird auf der Schaltungsplatine 13 derart Oberflächen-angebracht, daß die Zufuhrelektroden 4a, 4b, 4a und 4b zu den Kanten a, b, c bzw. d der Leiterstrukturen 10 leiten und mit denselben verbunden sind, wodurch eine Schaltung, die in 7 gezeigt ist, gebildet wird.
Bei der Schaltung, die in 7 gezeigt ist, verteilt, wenn von dem Oszillator 8 eine elektrische Leistung zu der 0°-Hybridvorrichtung 11 geleitet wird, die 0°-Hybridvorrichtung eine elektrische Leistung mit gleicher Phase zu jedem der 90°-Hybridvorrichtungen 7a und 7b und führt die elektrische Leistung denselben zu. Die elektrische Leistung wird von jeder der 90°-Hybridvorrichtungen 7a und 7b den zufuhrelektroden 4a bzw. 4b zugeführt. Dem Satz von Zufuhrelektroden 4a, die einander gegenüberliegen, und dem Satz von Zufuhrelektroden 4b, die einander gegenüberliegen, wird die elek trische Leistung mit derselben Phase zugeführt. Die elektrische Leistung, die den Zufuhrelektroden 4a zugeführt wird, ist von der elektrischen Leistung, die den Zufuhrelektroden 4b zugeführt wird, um 90° phasenverschoben.
Wie es im vorhergehenden beschrieben wurde, wird den Zufuhrelektroden 4a und 4b der Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen des zweiten Ausführungsbeispiels die elektrische Leistung zugeführt. Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird der Strahlungselektrode 3 die elektrische Leistung von jeder der Zufuhrelektroden 4a und 4b mittels kapazitiver Kopplung zugeführt. Die Strahlungselektrode 3 wird in zwei Richtungen angeregt, d. h. der α-Richtung und der β-Richtung, wie es in 5 gezeigt ist, und führt das Senden/Empfangen von zirkular polarisierten Funkwellen durch.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die zwei Sätze von Paaren von Zufuhrelektroden 4a und 4b vorgesehen, die angeordnet sind, um sich einander mit der Mittelachse des dielektrischen Baugliedes 2 zwischen denselben gegenüber zu liegen. Folglich können die gleichen Vorteile wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel erhalten werden. Durch Zuführen der gleichphasigen elektrischen Leistung zu dem Satz von Zufuhrelektroden 4a, die sich einander gegenüberliegen, und zu dem Satz von Zufuhrelektroden 4b, die sich einander gegenüberliegen, ist es zusätzlich möglich, eine Bandbreite in einem höheren Modus der Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen weiter zu erhöhen.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Zufuhrelektroden 4a und 4b auf der Seite des dielektrischen Baugliedes 2 gebildet. Wenn die Antenne 1 für zirkular polarisierte wellen an der Schaltungsplatine 13 angebracht ist, können die Zufuhrelektroden 4a und 4b der Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen einfach zu dem Schaltungsabschnitt, der auf der rückseitigen Oberfläche der Schaltungsplatine 13 gebildet ist, leiten und mit denselben verbunden sein. Da der Schaltungsabschnitt auf der rückseitigen Oberfläche der Schaltungsplatine 13 und die Zufuhrelektroden 4a und 4b der Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen an den Kanten der Schaltungsplatine 13 leiten und verbunden sind, wird das Strukturieren des Schaltungsabschnitts vereinfacht.
Im folgenden wird ein drittes Ausführungsbeispiel beschrieben. Ein charakteristisches Merkmal des dritten Ausführungsbeispiels besteht darin, daß, wie es in 8 und 9 gezeigt ist, die Zufuhrelektroden 4a und 4b gebildet sind, um sich von einer Seite 2b auf eine obere Oberfläche 2a des dielektrischen Baugliedes 2 zu erstrecken. Der weitere Aufbau ist der gleiche wie bei den früheren Ausführungsbeispielen. Den gleichen Komponenten wie denjenigen bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen wurden die gleichen Bezugszeichen gegeben, wobei eine sich überschneidende Beschreibung der gemeinsamen Abschnitte weggelassen wird.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel sind die Zufuhrelektroden 4a und 4b nicht nur an der Seite 2 des dielektrischen Baugliedes 2 gebildet sondern ferner in einer Region zwischen einer Außenumfangskante der oberen Oberfläche 2a des dielektrischen Baugliedes 2 und einer Kante einer Strahlungselektrode 3, während dieselben von der Strahlungselektrode 3 getrennt sind.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel sind die Strahlungselektroden 4a und 4b teilweise auf der oberen Oberfläche 2a des dielektrischen Baugliedes 2 gebildet. Folglich kann das Abstimmen der Zufuhrelektroden 4a und 4b einfacher durchgeführt werden, wobei folglich eine Einstellung der Resonanzfrequenzen der zwei Erregungsrichtungen bei der Strahlungselektrode 3 einfacher durchgeführt werden kann.
Im folgenden wird ein viertes Ausführungsbeispiel beschrieben. In 10A ist eine perspektivische Ansicht einer Antenne für zirkular polarisierte Wellen gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. In 10B ist ein Zustand gezeigt, bei dem die in 10A gezeigte Antenne für zirkular polarisierte Wellen von oben zu sehen ist.
Ein charakteristisches Merkmal des vierten Ausführungsbeispiels besteht darin, daß, wie es in 10A und 10B gezeigt ist, eine Zufuhrelektrodenanordnungsregion an einer Seite 2b eines dielektrischen Baugliedes 2 eben hergestellt ist. Der weitere Aufbau ist der gleiche wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen. Den gleichen Komponenten wie denjenigen bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen wurden die gleichen Bezugszeichen gegeben, wobei eine sich überschneidende Beschreibung der gemeinsamen Abschnitte weggelassen wurde.
Bei dem vierten Ausführungsbeispiel ist, wie es im vorhergehenden beschrieben wurde, die Zufuhrelektrodenanordnungsregion an der Seite 2b des dielektrischen Baugliedes 2 eben hergestellt, wobei auf der Ebene durch eine Drucktechnik oder dergleichen Zufuhrelektroden 4 gebildet sind.
Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel besteht, da die Zufuhrelektrodenanordnungsregion eben hergestellt ist, ein Vorteil darin, daß es viel einfacher wird, die Zufuhrelektroden 4 durch eine Drucktechnik zu bilden. Es ist Offensichtlich klar, daß die Breite der Zufuhrelektroden 4 wesentlich kleiner als der Umfang der Seite des dielektrischen Baugliedes 2 ist. Wie es in 10(b) gezeigt ist, weist das dielektrische Bauglied 2 sogar dann eine im wesentlichen zylindrische Form auf, wenn die Zufuhrelektrodenanordnungsregion auf der Seite 2b eben hergestellt ist.
Im folgenden wird ein fünftes Ausführungsbeispiel beschrieben. Bei dem fünften Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel einer drahtlosen Vorrichtung dargestellt, die eine eingebaute Antenne für zirkular polarisierte Wellen aufweist. In 11 ist als die drahtlose Vorrichtung des fünften Ausführungsbeispiels ein Blockdiagramm eines digitalen Audiorundfunksystems gezeigt. Ein charakteristisches Merkmal ei ner drahtlosen Vorrichtung 20, die in 11 gezeigt ist, besteht darin, daß die Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen der im vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispiele verwendet wird. Bei dem fünften Ausführungsbeispiel wird eine sich überschneidende Beschreibung der Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen weggelassen, da der Aufbau der Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen in den im vorhergehenden Ausführungsbeispielen beschrieben worden ist.
Wie es in 11 gezeigt ist, weist die drahtlose Vorrichtung 20 die Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen, die in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, eine Empfangseinheit 21, einen Signalprozessor 22, eine Schnittstelle 23, wie z. B. eine Fernsteuerungseinrichtung, und eine Anzeige 24 auf. Die Empfangseinheit 21 ist an einem Eingangsende mit der Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen und an einem Ausgangsende mit dem Signalprozessor 22 verbunden. Der Signalprozessor 22 ist mit der Schnittstelle 23 und der Anzeige 24 verbunden.
Funkwellen, die durch die Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen empfangen werden, werden der Empfangseinheit 21 zugeführt, die aus den zugeführten Funkwellen verschiedene vorbestimmte Signale isoliert und die Signale an den Signalprozessor 22 ausgibt. Basierend auf den empfangenen Signale verarbeitet der Signalprozessor 22 die Signale und steuert die Anzeige 24, während derselbe mit der Schnittstelle 23, wie z. B. der Fernsteuerungseinrichtung, zusammenwirkt.
Gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel weist die drahtlose Vorrichtung 20 die Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen auf, wie sie in den im vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen dargestellt ist. Folglich kann die drahtlose Vorrichtung 20 Informationen mit einer niedrigeren Fehlerrate erhalten.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die im vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt und kann verschiedene Ausführungsbeispiele verwenden. Bei den im vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Strahlungselektrode 3 beispielsweise derart gebildet, daß die Mittelposition derselben der Mitte der oberen Oberfläche 2a des dielektrischen Baugliedes 2 entspricht. Es ist jedoch nicht notwendig, daß die Mitte der Strahlungselektrode 3 der Mitte der oberen Oberfläche 2a des dielektrischen Baugliedes 2 entspricht, solange die Beabstandung zwischen der Außenumfangskante der oberen Oberfläche 2a und der Kante der Strahlungselektrode 3 um den gesamten Umfang herum im wesentlichen gleich ist.
Bei den im vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen ist das dielektrische Bauglied 2 ein kreisförmiger Zylinder. Das dielektrische Bauglied 2 kann jedoch andere Formen aufweisen, solange dieselben im wesentlichen zylindrisch sind. Das dielektrische Bauglied 2 kann beispielsweise eine Polygonsäule, wie z. B. eine zwanzigseitige Polygonsäule, oder ein Zylinder mit elliptischem Grundriß sein. Alternativ kann das dielektrische Bauglied 2 im wesentlichen zylindrisch sein, wobei ein Teil der Peripherie einer solchen Säule mit einer Ausnehmung versehen ist. Dies ist akzeptierbar, solange die Beabstandung zwischen der Außenumfangskante der oberen Oberfläche 2a und der Kante der Strahlungselektrode 3 um den gesamten Umfang herum im wesentlichen gleich ist. Zusätzlich sind die Strukturformen der Zufuhrelektroden 4a und 4b und der Masseelektrode 5 nicht auf diejenigen bei den im vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen begrenzt, wobei dieselben verschiedene Formen aufweisen können.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist das Beispiel dargestellt, bei dem die zwei Sätze von Paaren von Zufuhrelektroden 4a und 4b vorgesehen sind. Es können jedoch auch drei oder mehr Sätze von Paaren von Zufuhrelektroden 4a und 4b vorgesehen sein. Die Anzahl von Sätzen von Paaren von Zufuhrelektroden 4a und 4b ist nicht begrenzt. Ferner ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Schaltungsabschnitt, der auf der rückseitigen Oberfläche Schaltungsplatine 13 gebildet ist, mit einer Strukturierung gebildet, die in 6B gezeigt ist. Die Strukturierung des Schaltungsabschnitts ist jedoch nicht auf diejenige, die in 6B gezeigt ist, begrenzt.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel sind die Zufuhrelektrode 4a und 4b gebildet, um sich von der Seite 2b zu der oberen Oberfläche 2a des dielektrischen Baugliedes 2 zu erstrecken. Die Zufuhrelektroden 4a und 4b können jedoch auch lediglich auf der oberen Oberfläche 2a des dielektrischen Baugliedes 2 gebildet sein. In diesem Fall leiten die Zufuhrelektroden 4a und 4b der Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen zu dem Schaltungsabschnitt der Schaltungsplatine über eine Paste oder dergleichen und sind mit demselben über eine Paste oder dergleichen verbunden.
Bei dem fünften Ausführungsbeispiel ist das Beispiel dargestellt, bei dem ein digitales Audiorundfunksystem die Antenne 1 für zirkular polarisierte Wellen aufweist, die in dem ersten bis vierten Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Die Antenne für zirkular polarisierte Wellen der vorliegenden Erfindung ist jedoch auf verschiedene drahtlose Vorrichtungen anwendbar. Die drahtlose Vorrichtung, die die Antenne für zirkular polarisierte Wellen der vorliegenden Erfindung aufweist, weist einen Vorteil auf, daß dieselbe Informationen mit einer niedrigeren Fehlerrate erhalten kann.

Claims

Antenne, die zum Senden und Empfangen von zirkular polarisierten Funkwellen geeignet ist und eine Strahlungselektrode (3), die auf einem dielektrischen Körper (2) angeordnet ist, aufweist, wobei der dielektrische Körper (2) im wesentlichen zylindrisch ist und eine im wesentlichen kreisförmige obere und untere Oberfläche und eine Seite aufweist, die sich zwischen Außenumfangskanten der oberen und unteren Oberfläche erstreckt; die Strahlungselektrode (3) eine im wesentlichen kreisförmige Form aufweist, die einer Form der oberen Oberfläche (2a) des dielektrischen Körpers (2) ähnlich ist, und dieselbe auf der oberen Oberfläche (2a) des dielektrischen Körpers (2) angeordnet ist; eine Beabstandung zwischen der Außenumfangskante der oberen Oberfläche (2a) des dielektrischen Körpers (2) und einer Kante der Strahlungselektrode (3) gebildet ist, um um die gesamte Außenumfangskante des dielektrischen Körpers (2) herum im wesentlichen gleich zu sein, wodurch bei Betrieb der Antenne in einem höheren Modus die Bandbreite ausreichend hoch ist; und auf der Seite (2b) des dielektrischen Körpers (2) zwei Speiseleitungen (4, 4a, 4b), die mit der Strahlungselektrode (3) kapazitiv gekoppelt sind, mit einer Trennung zueinander angeordnet sind.
Antenne für zirkular polarisierte Wellen gemäß Anspruch 1, bei der die Seite (2b) des dielektrischen Körpers (2) eine ebene Speiseleitungsanordnungsregion aufweist, wobei zumindest eine der Speiseleitungen (4, 4a, 4b) auf der Ebene angeordnet ist.
Antenne für zirkular polarisierte Wellen gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die Seite (2b) des dielektrischen Körpers (2) zwei ebene Speiseleitungsanordnungsregionen aufweist, wobei eine der Speiseleitungen (4, 4a, 4b) auf einer Speiseleitungsanordnungsregion und die anderen der Speiseleitungen (4, 4a, 4b) auf der anderen Speiseleitungsanordnungsregion angeordnet ist.
Antenne für zirkular polarisierte Wellen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der auf der Seite (2b) des dielektrischen Körpers (2) zu jeder Speiseleitung (4, 4a, 4b) eine weitere Speiseleitung vorgesehen ist, die derselben mit einer Mittelachse des dielektrischen Körpers dazwischen gegenüberliegt.
Antenne für zirkular polarisierte Wellen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Kante der Strahlungselektrode (3) innerhalb der Außenumfangskante der oberen Oberfläche (2a) des dielektrischen Körpers (2) angeordnet ist, und die Speiseleitungen (4, 4a, 4b) auf der oberen Oberfläche (2a) des dielektrischen Körpers (2) in einer Region zwischen der Außenumfangskante des dielektrischen Körpers (2) und der Kante der Strahlungselektrode (3) angeordnet sind, während dieselben von der Strahlungselektrode (3) getrennt sind.
Antenne für zirkular polarisierte Wellen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Speiseleitungen (4, 4a, 4b) auf der Seite (2b) des dielektrischen Körpers angeordnet sind und sich auf die untere Oberfläche (2c) des dielektrischen Körpers erstrecken.
Antenne für zirkular polarisierte Wellen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Speiseleitungen (4, 4a, 4b) auf der Seite (2b) und der oberen und unteren Oberfläche (2a, 2c) des dielektrischen Körpers angeordnet sind.
Drahtlose Vorrichtung mit einer Antenne, die zum Senden und Empfangen von zirkular polarisierten Funkwellen geeignet ist, gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.