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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine gedruckte Zweifrequenzantenne,
die als eine Basisstationsantenne in einem mobilen Kommunikationssystem
verwendet, und die gemeinsam für
zwei Frequenzbänder,
die voneinander getrennt sind, verwendet wird, und auf eine gedruckte
Mehrfrequenzantenne, die gemeinsam für mehrere Frequenzbänder, die
voneinander getrennt sind, verwendet wird.
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STAND DER
TECHNIK
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Antennen
wie Basisstationsantennen zum Implementieren eines mobilen Kommunikationssystems
sind üblicherweise
für jeweilige
Frequenzen ausgebildet, um ihren Spezifikationen zu genügen, und
sind individuell an ihren Orten installiert. Die Basisstationsantennen
sind auf Dächern,
Stahltürmen und
dergleichen befestigt, um Kommunikationen mit mobilen Stationen
zu er möglichen.
In jüngerer
Zeit wurde es zunehmend schwieriger, die Orte von Basisstationen
sicherzustellen aufgrund von zu vielen Basisstationen, Überbelegung
von mehreren Kommunikationssystemen, zunehmendem Umfang von Basisstationen
usw. Weiterhin muss, da die Stahltürme zum Installieren von Basisstationsantennen
kostenaufwendig sind, die Anzahl von Basisstationen aus dem Gesichtspunkt
der Kostenersparnis zusammen mit dem Verhindern der Verschandelung
der Umgebung verringert werden.
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Die
Basisstationsantennen für
mobile Kommunikationen verwenden den Diversity-Empfang, um die Kommunikationsqualität zu verbessern.
Obgleich die Raum-Diversity
am häufigsten
als eine Diversity-Zweigkonfiguration
verwendet wird, benötigt
sie zumindest zwei um einen vorbestimmten Abstand voneinander getrennte
Antennen, wodurch der Antenneninstallationsraum vergrößert wird.
Hinsichtlich des Diversity-Zweigs zum Verringern des Installationsraums
ist die Polarisations-Diversity wirksam, die vielfache Ausbreitungscharakteristiken
zwischen verschiedenen Polarisationen ausnutzt. Dieses Verfahren
wird durchführbar
durch Verwendung einer Antenne zum Senden und Empfangen der vertikal
polarisierten Wellen in Verbindung mit einer Antenne zum Senden
und Empfangen der horizontal polarisierten Wellen. Zusätzlich kann
die Ausnutzung sowohl der vertikal als auch der horizontal polarisierten
Wellen durch eine Radarantenne die Polarimetrie zum Identifizieren
eines Gegenstands realisieren anhand einer durch die Polarisation
bewirkten Differenz zwischen Radarquerschnittsflächen.
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Um
einen wirksamen Gebrauch des Raums zu machen, ist es somit für eine einzelne
Antenne erforderlich, mehrere verschiedene Frequenzen zu verwenden,
und zü sätzlich verbessert
die kombinierte Verwendung der polarisierten Wellen weiterhin ihre Funktion. 1 ist
eine Draufsicht, die eine herkömmliche
gedruckte Zweifrequenzantenne zeigt, die in der Japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift
Nr. 8-37419/1996 offenbart ist. 2 ist eine
schematische Ansicht, die eine Ausbildung einer herkömmlichen
Antenne zeigt, die als eine die Zweifrequenz-Arrayantenne aufweisende
Winkelreflektorantenne ausgebildet ist. In diesen Figuren bezeichnet
die Bezugszahl 101 eine dielektrische Platte; 102a bezeichnet
ein auf die erste Oberfläche
der dielektrischen Platte 101 gedrucktes Dipolelement; 102b bezeichnet
ein auf die zweite Oberfläche
der dielektrischen Platte 101 gedrucktes Dipolelement; 103a bezeichnet
eine auf die erste Oberfläche
der dielektrischen Platte 101 gedruckte Zuführleitung; 103b bezeichnet
eine auf die zweite Oberfläche
der dielektrischen Platte 101 gedruckte Zuführleitung; 104 bezeichnet
ein passives parasitäres
Element; 105 bezeichnet miteinander verbundene Reflektoren; 106 bezeichnet
einen aus zwei verbundenen Reflektoren 105 zusammengesetzten
Winkelreflektor; und 107 bezeichnet Subreflektoren, die
mit beiden Enden des Winkelreflektors 106 verbunden sind.
Das rechte und das linke Dipolelement 102a und 102b bilden eine
Dipolantenne 102, die bei einer besonderen Frequenz f1
arbeitet; und die beiden Zuführleitungen 103a und 103b bilden
eine Zuführleitung 103 vom Zwillingstyp.
Das parasitäre
Element 104 hat eine Länge,
die bei einer Frequenz f2, die höher
als die Frequenz f1 ist, in Resonanz ist. Die in 2 gezeigte
Antenne ist eine Seitenansicht einer Vorrichtung, die gebildet ist
durch Hinzufügen
des Winkelreflektors zu der in 1 gezeigten
Dipolantenne. In 2 sind die Dipolantenne 102 und
die Zuführleitung 103 vom
Zwillingstyp schematisch gezeigt.
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Als
Nächstes
wird die Arbeitsweise der herkömmlichen
Antenne beschrieben.
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Die
Dipolantenne hat eine ziemliche Breitbandcharakteristik mit einer
Bandbreite von 10% oder mehr. Um eine derart weite Bandbreite zu
erreichen, ist es jedoch erforderlich, dass die Höhe von den
Reflektoren zu der Dipolantenne auf etwa ein Viertel der Wellenlänge der
Radiowelle oder mehr gesetzt wird. Da die Dipolantenne ihren Strahl
durch Verwenden der Reflexion von den Reflektoren bildet, hat sie,
wenn die Höhe
der Dipolantenne größer als ein
Viertel der Wellenlänge
ist, ein Strahlungsmuster, dessen Verstärkung an der Vorderseite abfällt. Daher ist
es bevorzugt, dass die Höhe
von den Reflektoren zu der Dipolantenne auf etwa ein Viertel der
Wellenlänge
der Zielradiowelle gesetzt wird.
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Bei
der herkömmlichen
Antenne ist die durch die Zuführleitung 103 gespeiste
Dipolantenne 102 bei der Frequenz f1 in Resonanz. Wenn
die Dipolantenne 102 bei der Frequenz f2 arbeitet, die
höher als die
Frequenz f1 ist, ist das über
der Dipolantenne 102 verteilte parasitäre Element 104 bei
der Frequenz f2 in Resonanz aufgrund des darin durch Interelementkupplung
bewirkten Induktionsstroms. Daher können die Dipolantenne 102 und
das parasitäre
Element 104, die so angeordnet sind, zwei Frequenzcharakteristiken
implementieren. Zusätzlich
kann die Strahlbreite gesteuert werden durch Verwenden reflektierter
Wellen von dem Winkelreflektor 106 und dem Subreflektor 107.
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Mit
der vorbeschriebenen Konfiguration kann die herkömmliche Antenne bei beiden
Frequenzen f1 und f2 arbeiten. Jedoch führt das parasitäre Element 104,
das bei der relativ hohen Frequenz f2 aktiv ist und über die
Dipolantenne 102 verteilt ist, die bei der relativ niedrigen
Frequenz f1 arbeitet, zu den folgenden Problemen: Erstens ist es
für die
Dipolantenne 102 und das parasitäre Element 104 unmöglich, gleichzeitig
in der Höhe
einer viertel Wellenlänge
der Radiowellen der Betriebsfrequenz angeordnet zu werden. Zweitens
ist es schwierig, aufgrund der Wirkung des in der Dipolantenne 102 fließenden Stroms, selbst
wenn das parasitäre
Element 104 bei der Frequenz f2 aktiv ist, ähnliche
Strahlformen durch Steuern der Strahlbreite bei den Frequenzen f1
und f2 zu erhalten. Zusätzlich
stellen der Winkelreflektor und die Subreflektoren, die zur Erzielung
der Strahlsteuerung benötigt
werden, ein anderes Problem dar hinsichtlich der komplizierten Struktur
der Antenne.
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Die
US 5 898 411 offenbart eine
Einzelelement-Mehrfrequenz-Dipolantenne, die zwei im Wesentlichen
gleiche Armabschnitte aus leitendem Material enthält, die
sich koaxial in einer geraden Linie in einander entgegengesetzten
Richtungen erstrecken. Jeder Armabschnitt ist ein Spiegelbild des
anderen Armabschnitts über
seine gesamte Länge.
Jeder Armabschnitt enthält
zumindest zwei aneinander grenzende kürzere Subabschnitte der Längen j
1, j
2,...jn, wobei
j
1 die Länge
des innersten Subabschnitts darstellt. Die Subabschnitte werden
durch Diskontinuitäten
beendet, wobei j
1 die 1/4 Wellenlänge der
höchsten
Resonanzfrequenz darstellt und jede aufeinander folgende ganzzahlige
Folge j Subabschnitten die 1/4 Wellenlänge von niedrigeren Resonanzfrequenzen
darstellt. In einem speziellen Ausführungsbeispiel einer derartigen
Antenne sind metallische Niederschläge auf gegenüberliegenden Seiten
eines dielektrischen Substrats aufgebracht. Auf eine Oberfläche des
Substrats ist ein Arm aufge bracht, der zwei Subabschnitte aufweist,
die durch eine Diskontinuität
getrennt sind, die eine Änderung der
Breite der Subabschnitte darstellt. Auf der gegenüberliegenden
Oberfläche
ist ein Arm als ein Spiegelbild aufgebracht. Beide Arme sind jeweils
mit einer Zuführleitung
verbunden, die ebenfalls auf die jeweilige Oberfläche des
Substrats aufgebracht ist.
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In
der
EP 0 470 797 sind
mehrere Teilungen von Antennenelementen auf einer gedruckten Schaltungsplatte
ausgebildet, das auf der Oberfläche
eines Radiogerätesgehäuses angebracht
ist. Die Teilungen sind durch Spulen miteinander verbunden und ein
Kondensator ist parallel zu zumindest einer der Spulen geschaltet.
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In
der JP 49-46661 ist eine Zweifrequenzantenne gezeigt, welche aufweist:
eine erste Zuführleitung,
ein erstes inneres Strahlungselement, das mit der ersten Zuführleitung
verbunden ist, ein erstes äußeres Strahlungselement
und eine erste Induktivität, die
in dem Spalt zwischen dem ersten inneren Strahlungselement und dem
ersten äußeren Strahlungselement
ausgebildet ist, um das erste innere und äußere Strahlungselement zu verbinden;
und eine zweite Zuführleitung,
ein zweites inneres Strahlungselement, das mit der zweiten Zuführleitung
verbunden ist, ein zweites äußeres Strahlungselement
und eine zweite Induktivität,
die in dem Spalt zwischen dem zweiten inneren Strahlungselement
und dem zweiten äußeren Strahlungselement
ausgebildet ist, um das zweite innere und das äußere Strahlungselement zu verbinden.
Das erste und das zweite Strahlungselement sind als selbsttragende
Flügel
ausgebildet, die unter einem Winkel von 120° gegeneinander geneigt sind.
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Schließlich zeigt
Patent Abstracts of Japan, Band 1999, Nr. 11, (1999-09-30) der Japanischen Patentanmeldung
JP-11 168 323 eine planare Mehrfrequenzantenne, die auf zwei Oberflächen einer
dielektrischen Platte gedruckt ist und mehrere Strahlungselemente
für verschiedene
Frequenzen aufweist.
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Die
vorliegende Erfindung wird ausgeführt, um die vorgenannten Probleme
zu lösen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zweifrequenzantenne
bzw. eine Mehrfrequenzantenne vorzusehen, die ähnliche Strahlformen bei individuellen
Betriebsfrequenzen erhalten kann, wenn die Einzelantenne gemeinsam
für mehrere
Betriebsfrequenzen verwendet wird.
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Eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Zweifrequenzantenne
bzw. eine Mehrfrequenzantenne vorzusehen, die jeweils eine einfache
Struktur haben und gemeinsam für mehrere
Betriebsfrequenzen verwendet werden können.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Zweifrequenzantenne
vorgesehen, welche aufweist: ein erstes Zuführungsglied, ein mit dem ersten
Zuführungsglied
verbundenes erstes inneres Strahlungselement und ein erstes äußeres Strahlungselement,
die sämtlich
auf eine erste Oberfläche
einer dielektrischen Platte gedruckt sind; eine erste Induktivität, die in
einem ersten Spalt zwischen dem ersten inneren Strahlungselement
und dem ersten äußeren Strahlungselement
gebildet ist und gedruckt ist auf die erste Oberfläche der
dielektrischen Platte, um das erste innere und das erste äußere Strahlungselement
zu verbinden; ein zweites Zuführungsglied, ein
mit dem zweiten Zuführungsglied
verbundenes zweites inneres Strahlungselement und ein zweites äußeres Strahlungselement, die
sämtlich
auf eine zweite Oberfläche
der dielektrischen Platte gedruckt sind, und eine zweite Induktivität, die in
einem zweiten Spalt zwischen dem zweiten inneren Strahlungselement
und dem zweiten äußeren Strahlungselement
gebildet und auf die zweite Oberfläche der dielektrischen Platte
gedruckt ist, um das zweite innere und das zweite äußere Strahlungselement
zu verbinden; wobei eine erste Parallelresonanzschaltung durch die
erste Induktivität
und die Kapazität
des ersten Spaltes gebildet ist, eine zweite Parallelresonanzschaltung
durch die zweite Induktivität
und die Kapazität
des zweiten Spaltes gebildet ist, und wobei die Spaltkapazitäten durch
die Breiten der Spalte in einer Weise eingestellt sind, dass jede
der Parallelresonanzschaltungen bei einer Frequenz f2 derart in
Resonanz ist, dass die Antenne bei zwei Frequenzen f1, f2 als ein
Dipol arbeitet mit etwa der Hälfte
der Wellenlänge
der Radiowelle jeder Frequenz f1, f2.
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Somit
kann die Zweifrequenzantenne bei der Frequenz f1 arbeiten, bei der
die Summenlänge
des inneren Strahlungselements, der Induktivität und des äußeren Strahlungselements etwa
ein Viertel der Wellenlänge
wird. Hinsichtlich der Frequenz f2, bei der die Länge des
inneren Strahlungselements etwa ein Viertel der Wellenlänge wird,
kann die Zweifrequenzantenne auch bei der Frequenz f2 arbeiten,
die höher
als die Frequenz f1 ist, durch Anpassung der Resonanzfrequenz der
Parallelschaltung, die aus einem Kondensator auf der Grundlage des
kapazitiven Spaltes und der Induktivität besteht, an die Frequenz f2.
Daher kann die einzelne Antenne die Funktion von zwei Linearantennen
erzielen, die jeweils eine Länge der
halben Wellen länge
der Radiowelle mit einer der Frequenzen f1 und f2 haben. Dies bietet
den Vorteil, in der Lage zu sein, die Zweifrequenzantenne mit der Strahlungsrichtwirkung
mit derselben Strahlform für die
beiden verschiedenen Frequenzen zu implementieren. Zusätzlich hat,
da die Resonanzlänge,
die die Resonanzfrequenz der Linearantenne bestimmt, die Länge der
Induktivität
enthält,
die Linearantenne den Vorteil gegenüber einer gewöhnlichen
Linearantenne mit derselben Resonanzfrequenz, dass ihre Größe verringert
werden kann.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Mehrfrequenzantenne
vorgesehen, welche aufweist: ein erstes Zuführungsglied, ein mit dem ersten
Zuführungsglied
verbundenes erstes Strahlungselement und mehrere andere erste Strahlungselemente,
die voneinander getrennt sind, wobei diese sämtlich auf eine erste Oberfläche einer dielektrischen
Platte gedruckt sind; mehrere erste Induktivitäten, von denen jede in einem
ersten Spalt zwischen benachbarten ersten Strahlungselementen gebildet
und auf die erste Oberfläche
der dielektrischen Platte gedruckt ist, um zwei benachbarte erste Strahlungselemente
zu verbinden; ein zweites Zuführungsglied,
ein mit dem zweiten Zuführungsglied
verbundenes zweites inneres Strahlungselement, und mehrere andere
zweite Strahlungselemente, die voneinander getrennt sind, die sämtlich auf
eine zweite Oberfläche
der dielektrischen Platte gedruckt sind; und mehrere zweite Induktivitäten, von
denen jede in einem zweiten Spalt zwischen benachbarten Strahlungselementen
gebildet und auf die zweite Oberfläche der dielektrischen Platte
gedruckt ist, um zwei benachbarte zweite Strahlungselemente zu verbinden;
wobei erste Parallelresonanzschaltungen jeweils durch eine der mehreren
ersten Induktivitäten und
die Kapazität
des entsprechenden der ersten Spalte gebildet sind, zweite Parallelresonanzschaltungen
jeweils durch eine der mehreren zweiten Induktivitäten und
die Kapazität
des entsprechenden der zweiten Spalte gebildet sind, welche Spaltkapazitäten durch
die Breiten der Spalte in einer Weise eingestellt sind, dass jede
der Parallelresonanzschaltungen bei einer Frequenz fH, fM derart
in Resonanz ist, dass die Antenne bei mehreren Frequenzen (fL, fM,
fH) als ein Dipol arbeitet mit etwa der Hälfte der Wellenlänge der
Radiowelle jeder Frequenz fL, fM, fH.
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Hierdurch
ist es möglich,
dass eine Linearantenne bei einer Resonanzfrequenz f arbeitet, wobei die
Linearantenne aus den Antennenelementen besteht, von denen jedes
ein oder mehr Strahlungselemente und null oder mehr Induktivitäten innerhalb
jedes Paares der auf der ersten und auf der zweiten Oberflächen gebildeten
entsprechenden Spalte enthält,
und f die Resonanzfrequenz der Linearantenne ist, durch Anpassen
der Resonanzfrequenz der Parallelschaltung, die aus den die Spalte
verbindenden Induktivitäten
und den kapazitiven Spalten äquivalenten
Kondensatoren bestehen, an die Frequenz f. Daher kann die einzelne
Antenne bei drei oder mehr Betriebsfrequenzen arbeiten, indem ein
Satz wie vorstehend beschrieben gebildet wird. Dies bietet den Vorteil,
in der Lage zu sein, die Mehrfrequenzantenne mit der Strahlungsrichtwirkung
mit derselben Strahlform für
die drei oder mehr unterschiedlichen Frequenzen zu implementieren.
Zusätzlich
hat, da die Resonanzlänge,
die die Resonanzfrequenz der Linearantenne bestimmt, die Länge der
Induktivität
enthält,
die Linearantenne den Vorteil gegenüber einer gewöhnlichen
Linearantenne mit derselben Resonanzfrequenz, dass ihre Größe verringert
werden kann.
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Die
Zweifrequenzantenne kann weiterhin aufweisen: eine erste Kerbe,
die an einer Schnittstelle des ersten inneren Strahlungselements
und des ersten Zuführungsglieds,
die auf der ersten Oberfläche
der dielektrischen Platte gebildet sind, gebildet ist; und eine
zweite Kerbe, die an einer Schnittstelle des zweiten inneren Strahlungselements
und des zweiten Zuführungsglieds,
die auf der zweiten Oberflächen
der dielektrischen Platte gebildet sind, gebildet ist.
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Hierdurch
ist es möglich,
den Durchgang des zu den inneren Strahlungselementen fließenden Stroms
zu verändern,
und bietet dadurch den Vorteil, in der Lage zu sein, die Betriebsfrequenz
der Linearantenne zu einem niedrigeren Bereich zu verschieben, mit
nur geringer Veränderung
der anderen Betriebsfrequenz, wenn die inneren Strahlungselemente
als die Antennenelemente der Linearantenne betrachtet werden.
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Die
Mehrfrequenzantenne kann weiterhin aufweisen: eine erste Kerbe,
die an einer Schnittstelle des ersten inneren Strahlungselementes
und des ersten Zuführungsglieds,
die auf der ersten Oberfläche
der dielektrischen Platte gebildet sind, gebildet ist; und eine
zweite Kerbe, die an einer Schnittstelle des zweiten inneren Strahlungselements
und des zweiten Zuführungsglieds,
die auf der zweiten Oberfläche
der dielektrischen Platte gebildet sind, gebildet ist.
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Hierdurch
ist es möglich,
den Durchgang des zu den inneren Strahlungselementen fließenden Stroms
zu verändern,
und bietet damit den Vorteil, in der Lage zu sein, die Betriebsfrequenz
der Linearantenne zu einem niedrigeren Bereich zu verschieben, mit
nur geringer Veränderung
der anderen Betriebsfrequenzen, wenn die inneren Strahlungselemente als
die Antennenelemente der Linearantenne betrachtet werden.
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Hier
kann die erste Induktivität,
die in dem Spalt zwischen dem inneren Strahlungselement und dem äußeren Strahlungselement,
die auf die erste Oberfläche
der dielektrischen Platte gedruckt sind, um die zwei Strahlungselemente
zu verbinden, eine auf die erste Oberfläche der dielektrischen Platte
gedruckte Streifenleitung als die Induktivität verwenden; und die Induktivität, die in
dem Spalt zwischen dem inneren Strahlungselement und dem äußeren Strahlungselement,
die auf die zweite Oberfläche
der dielektrischen Platte gedruckt sind, gebildet ist, um die zwei
Strahlungselemente zu verbinden, kann eine Streifenleitung, die
auf die zweite Oberfläche
der dielektrischen Platte gedruckt ist, als die Induktivität verwenden.
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Da
die Linearantenne durch den Ätzvorgang integral
auf de dielektrischen Platte gebildet werden kann, hat sie den Vorteil,
in der Lage zu sein, leicht mit hoher Genauigkeit hergestellt zu
werden.
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Die
Induktivitäten,
die in dem Spalt zwischen den benachbarten Strahlungselementen,
die auf die erste Oberfläche
der dielektrischen Platte gedruckt sind, gebildet sind, um die beiden
benachbarten Strahlungselemente zu verbinden, können mehrere Streifenleitungen,
die auf die erste Oberfläche
der dielektrischen Platte gedruckt sind, als die Induktivitäten verwenden;
und die Induktivitäten,
die in dem Spalt zwischen den benachbarten Strahlungselementen,
die auf die zweite Oberfläche
der dielektrischen Platte gedruckt sind, gebildet sind, um die beiden
benachbarten Strahlungselemente zu verbinden, können mehrere Streifenleitungen,
die auf die zweite Oberfläche
der dielektrischen Platte gedruckt sind, als die Induktivitäten verwenden.
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Da
die Linearantenne durch den Ätzvorgang integral
auf der dielektrischen Platte gebildet werden kann, hat sie den
Vorteil, in der Lage zu sein, leicht mit hoher Genauigkeit hergestellt
zu werden.
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Weiterhin
ist es möglich,
den Durchgang des zu den inneren Strahlungselementen fließenden Stroms
zu verändern,
und daher bietet sich der Vorteil, dass die Betriebsfrequenz der
Linearantenne zu einem niedrigeren Bereich verschoben werden kann, mit
geringer Veränderung
der anderen Betriebsfrequenzen, wenn die inneren Strahlungselemente
als die Antennenelemente der Linearantenne betrachtet werden.
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Die
Zweifrequenzantenne kann eine Λ-förmige Linearantenne
oder eine V-förmige
Linearantenne aufweisen, wobei die Λ-förmige Linearantenne ein erstes
Antennenelement, das das erste innere Strahlungselement, die erste
Induktivität
und das erste äußere Strahlungselement
enthält,
die auf der ersten Oberfläche
de r. dielektrischen Platte gebildet sind, und ein zweites Antennenelement,
das das zweite innere Strahlungselement, die zweite Induktivität und das
zweite äußere Strahlungselement
enthält,
die auf der zweiten Oberfläche
der dielektrischen Platte gebildet sind, aufweist, und das erste
und das zweite Antennenelement einen Winkel bilden, der auf einer Seite
des Zuführungsglieds
kleiner als 180 Grad ist; und wobei die V-förmige Linearantenne das auf
der ersten Oberfläche
der dielektrischen Platte gebildete erste Antennenelement und das
auf der zweiten Oberfläche
der dielektrischen Platte gebildet zweite Antennenelement aufweist,
mit einem zwischen dem ersten und dem zwei ten Antennenelement gebildeten
Winkel, der auf der Seite des Zuführungsglieds größer als
180 Grad ist.
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Dies
bietet den Vorteil, in der Lage zu sein, die Strahlbreite der Linearantenne
entsprechend ihrem Anwendungszweck einzustellen, wenn sie bei der
relativ niedrigen Betriebsfrequenz f1 und der relativ hohen Betriebsfrequenz
f2 betrieben wird.
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Die
Mehrfrequenzantenne kann eine Λ-förmige Linearantenne
oder eine V-förmige
Linearantenne aufweisen, wobei die Λ-förmige Linearantenne ein erste
Antennenelement enthaltend die mehreren ersten Strahlungselemente
und die mehreren ersten Induktivitäten, die auf der ersten Oberfläche der
dielektrischen Platte gebildet sind, und ein zweites Antennenelement
enthaltend die mehreren zweiten Strahlungselementen und die mehreren
zweiten Induktivitäten,
die auf der zweiten Oberfläche
der dielektrischen Platte ausgebildet sind, aufweisen kann, und
das erste und das zweite Antennenelement einen Winkel bilden, der
auf der Seite des Zuführungsglieds
kleiner als 180 Grad ist, und wobei die V-förmige Linearantenne das erste
Antennenelement, das auf der ersten Oberfläche der dielektrischen Platte gebildet
ist, und das zweite Antennenelement, das auf der zweiten Oberfläche der
dielektrischen Platte gebildet ist, aufweisen kann, wobei das erste
und das zweite Antennenelement einen Winkel bilden, der auf der
Seite des Zuführungsglieds
größer als
180 Grad ist.
-
Dies
bietet den Vorteil, in der Lage zu sein, die Strahlbreite der Linearantenne
gemäß ihrem
Anwendungszweck einzustellen, wenn sie bei der relativ niedrigen
Betriebsfrequenz f1 und der relativ hohen Betriebsfrequenz f2 betrieben
wird.
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Die
Zweifrequenzantenne kann weiterhin aufweisen: einen Erdleiter mit
einer flachen Oberfläche
oder einer gekrümmten
Oberfläche,
und eine Frequenzauswahlplatte mit einer flachen Oberfläche oder
einer gekrümmten
Oberfläche,
wobei die Linearantenne an einer Position installiert ist, die von
dem Erdleiter um etwa ein Viertel einer ersten Wellenlänge einer
Radiowelle mit einer relativ niedrigen Betriebsfrequenz f1 getrennt
ist, und die Frequenzauswahlplatte kann an einer Position installiert
sein, die von der Linearantenne um ein Viertel einer zweiten Wellenlänge einer
Radiowelle mit einer relativ hohen Betriebsfrequenz f2 getrennt
ist, auf einer Seite, die näher
an dem Erdleiter ist, und im Wesentlichen parallel zu dem Erdleiter.
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Dies
bietet den Vorteil, in der Lage zu sein, die Verstärkung an
der Vorderseite der Antenne bei den beiden Betriebsfrequenzen zu
maximieren, da die Höhe
der Linearantenne etwa ein Viertel der Wellenlänge der Radiowelle für die individuellen
Betriebsfrequenzen f1 und f2 wird.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
eine Draufsicht, die eine herkömmliche
gedruckte Zweifrequenzantenne zeigt;
-
2 ist
eine schematische Ansicht, die eine Ausbildung einer herkömmlichen
Winkelreflektorantenne zeigt;
-
3 ist
eine Ansicht, die eine Ausbildung einer Zweifrequenzantenne nach
einem Ausführungsbeispiel
1 gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
-
4 ist
eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie A-A in 3 genommen
ist;
-
5 ist
ein Diagramm, das eine elektrisch äquivalente Schaltung eines
Teils B zeigt, der in 3 von einer gestrichelten Linie
umgeben ist;
-
6 ist
ein Diagramm, das die Stromverteilung bei der Dipolantenne illustriert;
-
7 ist
eine Ansicht, die eine Ausbildung einer Zweifrequenzantenne nach
dem Ausführungsbeispiel
2 gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
-
8 ist
eine Ansicht, die eine andere Ausbildung einer Zweifrequenzantenne
nach dem Ausführungsbeispiel
2 gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
-
9 ist
ein Diagramm, das ein Beispiel für die
Eingangsimpedanzcharakteristik der Dipolantenne illustriert;
-
10 ist
eine Ansicht, die eine Ausbildung einer Zweifrequenzantenne nach
einem Ausführungsbeispiel
3 gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
-
11 ist
eine Ansicht, die eine Ausbildung einer Zweifrequenzantenne nach
einem Ausführungsbeispiel
4 gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
-
12 ist
eine Ansicht, die eine Ausbildung einer Dreifrequenzantenne nach
einem Ausführungsbeispiel
5 gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
-
13 ist
eine Ansicht, die eine Ausbildung einer Zweifrequenzantenne nach
einem Ausführungsbeispiel
6 gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
-
14 ist
eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie A-A in 13 genommen
ist;
-
15 ist
eine Ansicht, die eine Ausbildung einer Zweifrequenz- oder Mehrfrequenz-Arrayantenne
nach einem Ausführungsbeispiel
7 gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt; und
-
16 ist
eine Ansicht, die eine Ausbildung einer Zweifrequenz- oder Mehrfrequenz-Arrayantenne
nach einem Ausführungsbeispiel
8 gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
-
BESTE ART
DER AUSFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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Die
beste Art der Ausführung
der Erfindung wird nun mit Bezug auf begleitende Zeichnungen beschrieben,
um die vorliegende Erfindung genauer zu erläutern.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 1
-
3 ist
eine Draufsicht, die eine Ausbildung einer Zweifrequenzantenne nach
dem Ausführungsbeispiel
1 gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt; und 4 ist eine Querschnittsansicht,
die entlang der Linie A-A in 3 genommen
ist. In diesen Figuren bezeichnet die Bezugszahl 1 eine
dielektrische Platte; 2a bezeichnet ein inneres Strahlungselement,
das auf die erste Oberfläche
der dielektrischen Platte 1 gedruckt ist; 2b bezeichnet
ein inneres Strahlungselement, das auf die zweite Oberfläche der
dielektrischen Platte 1 gedruckt ist; 3a bezeichnet
ein äußeres Strahlungselement,
das auf die erste Oberfläche
der dielektrischen Platte 1 gedruckt ist; 3b bezeichnet
ein äußeres Strahlungselement,
das auf die zweite Oberfläche
der dielektrischen Platte 1 gedruckt ist; 4a bezeichnet
eine Chipinduktivität
(Induktivität),
die das innere Strahlungselement 2a und das äußere Strahlungselement 3a verbindet; 4b bezeichnet
eine Chipinduktivität
(Induktivität),
die das innere Strahlungselement 2b und das äußere Strahlungselement 3b verbindet; 5a bezeichnet
ein Dipolelement (Antennenelement), das aus dem inneren Strahlungselement 2a,
der Chipinduktivität 4a und
dem äußeren Strahlungselement 3a,
die auf der ersten Oberfläche
der dielektrischen Platte 1 gebildet sind, besteht; 5b bezeichnet
ein Dipolelement (Antennenelement), das aus dem inneren Strahlungselement 2b,
der Chipinduktivität 4b und
dem äußeren Strahlungselement 3b,
die auf der zweiten Oberfläche
der dielektrischen Platte 1 gebildet sind, besteht; 6a bezeichnet
einen Spalt zwischen dem inneren Strahlungselement 2a und
dem äußeren Strahlungselement 3a; 6b bezeichnet
einen Spalt zwischen dem inneren Strahlungselement 2b und
dem äußeren Strahlungselement 3b; 7a bezeichnet
eine Zuführleitung,
die auf die erste Oberfläche
der dielektrischen Platte 1 gedruckt ist; und 7b bezeichnet
eine Zuführleitung,
die auf die zweite Oberfläche
der dielektrischen Platte 1 gedruckt ist. Die auf die erste
und die zweite Oberfläche
der dielektrischen Platte 1 gedruckten Dipolelemente 5a und 5b bilden eine
Dipolantenne 5 (Linearantenne)). Die Zuführleitung 7a und die
Zuführleitung 7b bilden
eine Zuführleitung
vom Zwillingstyp. Der Breite der Spalte 6a und 6b ist
eng gemacht, so dass die Spalte eine Funktion zum Bilden eines Kondensators
haben.
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Die
Summe der Länge
(elektrische Länge) des
inneren Strahlungselements 2a, derjenigen der Chipinduktivität 4a und
derjenigen des äußeren Strahlungselements 3a,
sowie die Summe der Länge (elektrische
Länge)
des inneren Strahlungselements 2b, derjenigen der Chipinduktivität 4b und
derjenigen des äußeren Strahlungselements 3b werden
jeweils auf ein Viertel der Wellenlänge der Radiowelle mit einer
besonderen Frequenz f1 gesetzt. Die Länge des inneren Strahlungselements 3a und
diejenige des inneren Strahlungselements 2b werden jeweils
auf ein Viertel der Wellenlänge
der Radiowelle mit einer besonderen Frequenz f2, die höher als
die Frequenz f1 ist, gesetzt.
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Als
Nächstes
wird die Arbeitsweise nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel 1 beschrieben.
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Wenn
die Zweifrequenzantenne nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
1 bei der Frequenz f1 arbeitet, ist die Gesamtlänge (elektrische Länge) der
Dipolantenne 5, die das Dipolelement 5a bestehend
aus dem inneren Strahlungselement 2a, der Chipinduktivität 4a und
dem äußeren Strahlungselement 3a und
das Dipolelement 5b bestehend aus dem inneren Strahlungselement 2b,
der Chipinduktivität 4b und
dem äußeren Strahlungselement 3b aufweist,
etwa die Hälfte
der Wellenlänge
der Radiowelle mit der Frequenz f1. Somit ist die Dipolantenne 5 im
Resonanzzustand und arbeitet als eine gewöhnliche Dipolantenne.
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Als
Nächstes
wird der Fall, in welchem die Zweifrequenzantenne bei der Frequenz
f2, die höher als
die Frequenz f1 ist, arbeitet, beschrieben. 5 ist ein
Diagramm, das eine elektrisch äquivalente Schaltung
des Teils B, der in 3 durch die gestrichelte Linie
umgeben ist, zeigt. In dieser Figur bezeichnet die Bezugszahl 8 eine
Spule mit derselben Induktivität
wie der Chipinduktivität 4a;
und 9 bezeichnet einen Kondensator, der dieselbe Kapazität wie der
kapazitive Spalt 6a zwischen dem inneren Strahlungselement 2a und
dem äußeren Strahlungselement
3ahat. Somit wird angenommen, dass der Teil B der Parallelschaltung
aus der Spule 8 und dem Kondensator 9a elektrisch äquivalent
ist. Hinsichtlich der Parallelschaltung sind die Induktivität der Spule 8 und
die Kapazität
des Kondensators 9. so gesetzt, dass ihre Resonanzfrequenz
bei f2 liegt, die höher als
die Frequenz f1 ist. Wenn demgemäß die Zweifrequenzantenne
bei der Frequenz f2 arbeitet, erreicht der durch die Strahlungselemente 2a und 2b fließende Strom
das Strahlungselement 3a oder 3b nicht aufgrund
der Resonanz der Äquivalenzschaltung
(Teil B). Zusätzlich
ist, da die Summe der Länge des
inneren Strahlungselements 2a und der des äußeren Strahlungselements 2b auf
etwa die Hälfte
der Wellenlänge
der Radiowelle mit der Frequenz f2 gesetzt ist, der aus den inneren
Strahlungselementen 2a und 2b bestehende Dipol
im Resonanzzustand, wodurch eine bei der Frequenz f2 arbeitende
Dipolantenne gebildet wird. 6 ist ein
Diagramm, das die Stromverteilung in der Dipolantenne illustriert, wenn
die Dipolantenne bei der relativ niedrigen Frequenz f1 und bei der
relativ hohen Frequenz f2 arbeitet. Wie in dieser Figur illustriert
ist, haben die äußeren Strahlungselemente 3a und 3b bei
der Frequenz f2 eine geringe Stromverteilung aufgrund der Wirkung
der Parallelresonanzschaltungen.
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Somit
arbeitet die Dipolantenne 5 als eine Zweifrequenzantenne.
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Um
eine Anpassung an die Frequenz f2 zu erreichen, ist es hier ausreichend,
die Position des Teilens jedes der Dipolelement 5a und 5b einzustellen,
d.h., die Positionen der Zwischenschaltung der Chipinduktivitäten 4a und 4b.
Daneben ist die Kapazität
des Kondensators der Parallelschaltung einstellbar durch Steuern
der Breite der Spalten 6a und 6b, die geschaffen
werden, wenn jedes der Dipolelemente 5a und 5b geteilt
wird.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, ist das vorliegende Ausführungsbeispiel
1 so ausgebildet, dass das innere Strahlungselement 2a und
das äußere Strahlungselement 3a sowie
das innere Strahlungselement 2b und das äußere Strahlungselement 3b auf der
ersten Oberfläche
und der zweiten Oberfläche der
dielektrischen Platte 1 auf beiden Seiten der Spalte 6a bzw. 6b gebildet
sind; das die Chipinduktivitäten 4a und 4b die
inneren Strahlungselemente 2a und die äußeren Strahlungselemente 3a sowie
die innere Strahlungselemente 2b und die äußeren Strahlungselemente 3b verbinden,
um die Dipolelemente 5a bzw. 5b zu bilden; und
dass die Dipolelemente 5a und 5b auf der ersten
Oberfläche
und der zweiten Oberfläche
die Dipolantenne 5 bilden. Somit arbeitet die Antenne bei
der Frequenz f1, bei der die Summe des inneren Strahlungselements 2a (2b),
der Chipinduktivität 4a (4b)
und des äußeren Strahlungselements 3a (3b)
gleich einem Viertel der Wellenlänge ist.
Weiterhin kann durch Anpassen der Resonanzfrequenz der Parallelschaltung,
die aus dem Kondensator auf der Grundlage des kapazitiven Spalts 6a (6b)
und der Chipinduktivität
(4a (4b) besteht, an die Frequenz f2, bei der
die Länge
des inneren Strahlungs elements 4a (4b) gleich
einem Viertel der Wellenlänge
wird, die Antenne bei der Frequenz f2 arbeiten, die höher als
die Frequenz f1 ist. Somit kann die einzelne Antenne bei beiden
Frequenzen f1 und f2 als ein Dipol mit etwa der Hälfte der
Wellenlänge
der Radiowelle jeder Frequenz arbeiten. Als eine Folge bietet das
vorliegende Ausführungsbeispiel
1 den Vorteil, in der Lage zu sein, die Strahlungsrichtwirkung mit
derselben Strahlform für
die verschiedenen Frequenzen zu implementieren.
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Darüber hinaus
bietet, da die bei der Frequenz f1 arbeitende Dipolantenne 5 die
Resonanzlänge
für die
Frequenz f1 durch Einbeziehung der Länge der Chipinduktivität aufrecht
erhält,
das vorliegende Ausführungsbeispiel
1 den Vorteil, in der Lage zu sein, die Größe der Dipolantenne im Vergleich
mit der gewöhnlichen,
bei der Frequenz f1 arbeitenden Dipolantenne zu verringern.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 2
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7 ist
eine Ansicht, die eine Ausbildung einer Zweifrequenzantenne nach
dem Ausführungsbeispiel
2 gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt. In dieser Figur bezeichnen dieselben Bezugszahlen dieselben
oder gleiche Teile wie diejenigen in 3, und die
Beschreibung von diesen wird hier weggelassen. In 7 bezeichnet
die Bezugszahl 10a eine Mäanderstreifenleitung (Streifenleitung),
die auf die erste Oberfläche
der dielektrischen Platte 1 gedruckt ist, um das innere
Strahlungselement 2a und das äußere Strahlungselement 3a zu
verbinden; und 10b bezeichnet eine Mäanderstreifenleitung (Streifenleitung),
die auf die zweite Oberfläche
der dielektrischen Platte 1 gedruckt ist, um das innere
Strahlungselement 2b und das äußere Strahlungselement 3b zu
verbinden. Obgleich die Spalte 6a und 6b der geteilten
Dipolantenne so gezeichnet sind, als ob sie breit wären, sind
sie tatsächlich
schmal genug, um kapazitiv zu sein. Zusätzlich können, obgleich die Mäanderstreifenleitungen 10a und 10b in 7 nahe der
oberen Grenze der Spalte 6a und 6b des geteilten
Dipols gedruckt sind, sie nahe deren unterer Grenze ausgebildet
sein.
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Als
Nächstes
wird die Arbeitsweise des vorliegenden Ausführungsbeispiels 2 beschrieben.
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Die
Dipolantenne ist auf der dielektrischen Platte (gedruckte Schaltungsplatte) 1 hergestellt durch
integrales Ausbilden der inneren Strahlungselemente 2a und 2b,
der äußeren Strahlungselemente 3a und 3b,
der Streifenleitungen 10a und 10b sowie der Zuführleitungen 7a und 7b durch
den Ätzprozess. Da
die Arbeitsweise der Zweifrequenzantenne bei der Frequenz f1 oder
f2 dieselbe wie die bei dem vorangehenden Ausführungsbeispiel 1 ist, wird
die Beschreibung hiervon hier weggelassen.
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Die
Einstellung der Breite des Spalts 6a (6b) ermöglicht die
Einstellung der Kapazität
der Parallelschaltung, die aus der Streifenleitung 10a (10b)
und dem Kondensator, der dem kapazitiven Spalt 6a (6b) äquivalent
ist, besteht. Zusätzlich
ermöglicht
die Einstellung der Leitungslänge
der Mäanderstreifenleitungen 10a und 10b die
Einstellung der Induktivität der
Parallelschaltung.
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Obgleich
die Mäanderstreifenleitungen
anstelle der Chipinduktivitäten
verwendet werden, um die inneren Strahlungselemente und die äußeren Strahlungselemente
in der Dipolantenne des vorliegenden, in 7 ge zeigten
Ausführungsbeispiels 2 verwendet
werden, ist dies nicht wesentlich. Beispielsweise können sie
durch kurbelartige Streifenleitungen 11a und 11b (Streifenleitungen)
wie in 8 gezeigt verbunden sein, wodurch ähnliche
Wirkungen und Vorteile erzielt werden. 9 ist ein
Diagramm, das ein Beispiel für
die Eingangsimpedanzcharakteristik der Dipolantenne mit kurbelartigen Streifenleitungen
illustriert.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, ist das vorliegende Ausführungsbeispiel
2 so ausgebildet, dass die Mäanderstreifenleitungen 10a und 10b die
inneren Strahlungselemente 2a und 2b und die äußeren Strahlungselemente 3a und 3b,
die auf beiden Seiten der Spalte 6a und 6b auf
der ersten Oberfläche
bzw. der zweiten Oberfläche
der dielektrischen Platte 1 ausgebildet sind, verbinden.
Somit bietet zusätzlich zu
den Vorteilen des vorbeschriebenen Ausführungsbeispiels 1 das vorliegende
Ausführungsbeispiel
2 den Vorteil, in der Lage zu sein, die hochgenaue Dipolantenne
leicht auf der dielektrischen Platte 1 durch den Ätzprozess
herzustellen, da die Dipolantenne integral gebildet werden kann.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 3
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10 ist
ein Diagramm, das die Ausbildung der Zweifrequenz-Arrayantenne nach
dem Ausführungsbeispiel
3 gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt. In dieser Figur bezeichnen dieselben Bezugszahlen
dieselben oder ähnliche
Teile wie diejenigen in 3, und die Beschreibung hiervon
wird hier weggelassen. In 10 bezeichnet
die Bezugszahl 12 eine an der Schnittstelle des inneren
Strahlungselements 2a (2b) und der Zuführleitung 7a (7b)
gebildete Kerbe.
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Als
Nächstes
wird die Arbeitsweise nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel 3 beschrieben.
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Da
die Kerbe 12, die an der Schnittstelle des inneren Strahlungselements 2a (2b)
und der Zuführleitung 7a (7b)
gebildet ist, den Durchgang des zu dem inneren Strahlungselement 2a (2b)
fließenden Stroms ändern kann,
können
die Resonanzfrequenzen (Betriebsfrequenzen) der Zweifrequenzantenne, die
Frequenz f1 und die Frequenz f2 und insbesondere die relative hohe
Frequenz f2, eingestellt werden. Da die Arbeitsweise der Zweifrequenzantenne
bei der Frequenz f1 oder bei der Frequenz f2 dieselbe wie die bei
dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel
1 ist, wird die Beschreibung hiervon hier weggelassen. Die Form
der Kerbe ist nicht auf die in 10 gezeigte
Schräge
begrenzt, sondern kann verschiedenartig verändert werden, solange wie sie
den Durchgang des zu dem inneren Strahlungselement 2a (2b)
fließenden
Stroms verändern
kann.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, ist das Ausführungsbeispiel 3 so ausgebildet,
dass es die an der Schnittstelle des inneren Strahlungselements 2a (2b) und
der Zuführleitung 7a (7b)
gebildete Kerbe aufweist. Demgemäß bietet
zusätzlich
zu den Vorteilen des vorhergehenden Ausführungsbeispiels 2 das vorliegende
Ausführungsbeispiel
3 den Vorteil, in der Lage zu sein, die relativ hohe Frequenz f2
zu der niedrigeren Seite hin zu verschieben, ohne große Veränderung
der Frequenz f1, da die Kerbe den Durchgang des zu dem inneren Strahlungselements 2a (2b)
fließenden
Stroms verändern
kann.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 4
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11 ist
eine Ansicht, die eine Ausbildung der Zweifrequenzantenne des Ausführungsbeispiels 4 gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt. In dieser Figur bezeichnen dieselben Bezugszahlen
dieselben oder gleiche Teile wie diejenigen in den 3 und 7 und
die Beschreibung hiervon wird hier weggelassen. In 11 bezeichnet
die Bezugszahl 13a ein Dipolelement (Antennenelement),
das aus dem inneren Strahlungselement 2a, der Mäanderstreifenleitung 10a und
dem äußeren Strahlungselement 3a besteht
und das auf die erste Oberfläche
der dielektrischen Platte 1 mit einer Neigung mit Bezug
auf die Zuführleitung 7a gedruckt
ist; und 13b bezeichnet ein Dipolelement (Antennenelement),
das aus dem inneren Strahlungselement 2b, der Mäanderstreifenleitung 10b und
dem äußeren Strahlungselement 3b besteht
und das auf die zweite Oberfläche
der dielektrischen Platte 1 mit einer Neigung mit Bezug
auf die Zuführleitung 7b gedruckt
ist. Die Dipolelemente 13a und 13b bilden eine
A-förmige
Dipolantenne 13 (Linearantenne).
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Als
Nächstes
wird die Arbeitsweise des vorliegenden Ausführungsbeispiels 4 beschrieben.
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Da
die Arbeitsweise der Zweifrequenzantenne bei der Frequenz f1 oder
f2 dieselbe ist wie die bei dem vorangehenden Ausführungsbeispiel
1 wird die Beschreibung hiervon hier weggelassen. In diesem Fall
implementiert die Dipolantenne 13, da sie eine A-Form mit
einem Winkel von weniger als 180 Grad auf der Seit e der Zuführungsleitung
hat, die Strahlungsrichtwirkung eines breiten Strahls an der Vorderseite
der in 11 gezeigten Antenne bei den
Betriebsfrequenzen f1 und f2.
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Demgegenüber implementiert
die Dipolantenne 13, wenn sie eine V-Form mit einem Winkel gleich
oder größer als
180 Grad auf der Seite der Zuführleitung
hat, die Strahlungsrichtwirkung eines engen Strahls an der Vorderseite
der Antenne in 11 bei den Betriebsfrequenzen
f1 und f2. Somit ermöglicht
es die Änderung
der Form der Dipolantenne, die Strahlungsrichtwirkung zweckmäßig einzustellen. Darüber ist
die Form der Dipolantenne nicht auf die A-Form oder die V-Form begrenzt, sondern
kann verschiedene Formen annehmen.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, ist gemäß dem Ausführungsbeispiel 4 die Dipolantenne 13 so ausgebildet,
dass sie eine A-Form oder V-Form hat. Als eine Folge bietet das
vorliegende Ausführungsbeispiel
4 den Vorteil, in der Lage zu sein, die Strahlbreite der bei den
Frequenzen f1 und f2 arbeitenden Dipolantenne zweckmäßig entsprechend
einem Anwendungszweck einzustellen.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 5
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12 ist
eine Ansicht, die eine Ausbildung einer Dreifrequenzantenne nach
dem Ausführungsbeispiel
5 gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt. In dieser Figur bezeichnen dieselben Bezugszahlen dieselben
oder ähnliche
Teile wie diejenigen in den 3, 7 und 8,
und deren Beschreibung wird hier weggelassen. In 12 bezeichnet
die Bezugszahl 14a ein Strahlungszwischenelement, das zwischen
das innere Strahlungselement 2a und das äußere Strahlungselement 3a auf
der ersten Oberfläche
der dielektrischen Platte 1 gedruckt ist; 14b bezeichnet
ein Strahlungszwischenelement, das zwischen das innere Strahlungselement 2b und
das äußere Strahlungselement 3b auf
der zweiten Oberfläche
der dielektrischen Platte 1 gedruckt ist; 15a bezeichnet
einen Spalt zwischen dem inneren Strahlungselement 2a und
dem Strahlungszwischenelement 14a; 15b bezeichnet
einen Spalt zwischen dem inneren Strahlungselement 2b und
dem Strahlungszwischenelement 14b; 16a bezeichnet
einen Spalt zwischen dem Strahlungszwischenelement 14a und dem äußeren Strahlungselement 3a;
und 16b bezeichnet einen Spalt zwischen dem Strahlungszwischenelement 14b und
dem äußeren Strahlungselement 3b.
Obgleich die Spalte 16a und 16b der geteilten
Dipolantenne so gezeichnet sind, als ob sie breit wären, sind
sie tatsächlich
eng genug, um kapazitiv zu sein. Das innere Strahlungselement 2a und
das Strahlungszwischenelement 14a sind durch die kurbelartige
Streifenleitung 11a verbunden, und das innere Strahlungselement 2b und
das Strahlungszwischenelement 14b sind durch die kurbelartige
Streifenleitung 11b verbunden. Das Strahlungszwischenelement 14a und
das äußere Strahlungselement 3a sind
durch die Mäanderstreifenleitung 10a verbunden,
und das Strahlungszwischenelement 14b und das äußere Strahlungselement 3b sind
durch die Mäanderstreifenleitung 10b verbunden.
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Die
Bezugszahl 17 bezeichnet einen Dipol, der die inneren Strahlungselemente 2a und 2b als seine
Dipolelemente aufweist; 18 bezeichnet einen Dipol, der
das Dipolelement, das aus dem inneren Strahlungselement 2a,
der inneren Streifenleitung 11a und dem Strahlungszwischenelement 14a besteht,
und das Dipolelement, das aus dem inneren Strahlungselement 2b,
der Streifenleitung 11b und dem Strahlungszwischenelement 14b besteht,
aufweist; und 19 bezeichnet einen Dipol, der das Dipolelement,
das aus dem inneren Strahlungselement 2a, der Streifenleitung 11a,
dem Strahlungszwischenelement 14a, der Streifenleitung 10a und
dem äußeren Strahlungselement 3a besteht,
und das Dipol element, das aus dem inneren Strahlungselement 2b,
der Streifenleitung 11b, dem Strahlungszwischenelement 14b,
der Streifenleitung 10b und dem äußeren Strahlungselement 3b besteht,
aufweist. Der Dipol 17 hat eine Gesamtlänge, die gesetzt ist für den Betrieb
bei einer besonderen Frequenz fH; der Dipol 18 hat eine
Gesamtlänge,
die gesetzt ist für
den Betrieb bei einer Frequenz fM, die niedriger als die Frequenz
fH ist; und der Dipol 19 hat eine Gesamtlänge, die
gesetzt ist zum Betrieb bei einer Frequenz fL, die niedriger als
die Frequenz fM ist. Die Parallelschaltung, die zusammengesetzt
ist aus der Streifenleitung 11a (11b) und einem
dem kapazitiven Spalt 15a (15b) äquivalenten
Kondensator ist so ausgebildet, dass sie bei der Frequenz fH in
Resonanz ist, indem die Induktivität der Streifenleitung und die
Kapazität
des Kondensators eingestellt werden. In gleicher Weise st die Parallelschaltung,
die aus der Streifenleitung 10a (10b) und einem
dem kapazitiven Spalt 16a (16b) äquivalenten
Kondensator zusammengesetzt ist, so ausgebildet, dass sie bei der
Frequenz fM in Resonanz ist, indem die Induktivität der Streifenleitung
und die Kapazität
des Kondensators eingestellt werden. Die Induktivitäten und
die Kapazitäten
können
in derselben Weise wie vorstehend in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel
2 beschrieben eingestellt werden.
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Als
Nächstes
wird die Arbeitsweise des vorliegenden Ausführungsbeispiels 5 beschrieben.
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Wenn
die Dreifrequenzantenne nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
5 bei der niedrigsten Betriebsfrequenz fL arbeitet, ist, da die
Gesamtlänge
(elektrische Länge)
des Dipols 19 etwa die Hälfte der Wellenlänge der
Radiowelle der Frequenz fL ist, der Dipol 19 in Resonanz,
wodurch sie als eine gewöhnliche Dipolantenne
arbeitet.
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Wenn
die Dreifrequenzantenne bei der Betriebsfrequenz fM arbeitet, die
höher als
die Frequenz fL ist, erreicht, da die die Streifenleitung 10a (10b) und
den dem Spalt 16a (16b) äquivalenten Kondensator aufweisende
Parallelschaltung in Resonanz ist, der zu den Strahlungszwischenelementen 14a und 14b fließende Strom
nicht das äußere Strahlungselement 3a oder 3b.
Zusätzlich
ist, da der Dipol 18 die Gesamtlänge (elektrische Länge) gleich
etwa der Hälfte
der Wellenlänge
der Radiowelle der Frequenz fM hat, der Dipol 18 in Resonanz,
wodurch sie als eine Dipolantenne, die bei der Frequenz fM arbeitet, wirkt.
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Schließlich erreicht,
wenn die Dreifrequenzantenne bei der Betriebsfrequenz rH, die höher als die
Frequenz fM ist, arbeitet, da die die Streifenleitung 11a (11b)
und den dem Spalt 15a (15b) äquivalenten Kondensator aufweisende
Parallelschaltung in Resonanz ist, der zu den inneren Strahlungselementen 2a und 2b fließende Strom
nicht das Strahlungszwischenelement 14a oder 14b.
Zusätzlich
ist, da der Dipol 17 eine Gesamtlänge (elektrische Länge) gleich
etwa der Hälfte
der Wellenlänge
der Radiowelle der Frequenz fH hat, der Dipol 17 in Resonanz,
wodurch sie als eine bei der Frequenz fH arbeitende Dipolantenne
wirkt.
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Obgleich
die Dreifrequenzantenne nach dem in 12 gezeigten
vorliegenden Ausführungsbeispiel
5 sowohl die Mäanderstreifenleitungen
als auch die kurbelartigen Streifenleitungen als die Streifenleitungen
verwendet, die in den bei der Frequenz fL arbeitenden Dipol geschaltet
sind, kann sie Streifenleitungen vom selben Typ verwenden. Zusätzlich können andere
Streifenleitungen mit verschiedenen Formen verwendet wer den, solange
wie sie induktiv sind. Darüber
hinaus können
die Streifenleitungen durch Chipinduktivitäten ersetzt werden.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, ist das Ausführungsbeispiel 5 so ausgebildet,
dass die inneren Strahlungselemente 2a und 2b,
die Strahlungszwischenelemente 14a und 14b und
die äußeren Strahlungselemente 3a und 3b symmetrisch
auf der ersten und der zweiten Oberfläche der dielektrischen Platte ausgebildet
sind; dass das innere Strahlungselement 2a (2b)
mit dem Strahlungszwischenelement 14a (14b) durch
die Streifenleitung 11a (11b) verbunden ist, und
das Strahlungszwischenelement 14a (14b) mit dem äußeren Strahlungselement 3a (3b)
durch die Streifeleitung 10a (10b) verbunden ist;
dass die Resonanzfrequenz der äquivalenten
Parallelschaltung, die die Streifenleitung 11a (11b)
und den Spalt 15a (15b) aufweist, gleich der Resonanzfrequenz
fH des Dipols 17, der die inneren Strahlungselemente 2a und 2b als
seine Dipolelemente enthält,
gemacht ist; und dass die Resonanzfrequenz der äquivalenten Parallelschaltung,
die die Streifenleitung 10a (10b) und den Spalt 16a (16b)
aufweist, gleich der Resonanzfrequenz fM des Dipols 18 gemacht
ist, der die inneren Strahlungselemente 2a und 2b,
die Streifenleitungen 11a und 11b und die Strahlungszwischenelemente 14a und 14b als
seine Dipolelemente enthält.
Somit bietet zusätzlich
zu den Vorteilen des vorhergehenden Ausführungsbeispiels 2 das vorliegende
Ausführungsbeispiel
5 den Vorteil, in der Lage zu sein, die Dreifrequenzantenne enthaltend
den Dipol 17, der bei der Frequenz fH arbeitet, den Dipol 18, der
bei der Frequenz fM arbeitet, und den Dipol 19, der bei
der Frequenz fL arbeitet, zu implementieren, wodurch die Strahlungsrichtwirkung
mit einer ähnlichen
Bandbreite für
die individuellen Fre quenzen erzielt wird.
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Obgleich
das vorliegende Ausführungsbeispiel
für eine
Dreifrequenzantenne beschrieben ist, ist es möglich, Mehrfrequenzantennen
für vier
oder mehr Frequenzen zu implementieren. Genauer gesagt, auf die
erste und die zweite Oberfläche
einer dielektrischen Platte gedruckte Dipolelemente sind jeweils
in mehrere Strahlungselemente geteilt, indem schlitzartige Spalte
gebildet und die benachbarten Strahlungselemente durch Induktivitäten verbunden werden.
Dann wird die Resonanzfrequenz f des Dipols, der die Dipolelemente
aufweist, die jeweils ein oder mehr Strahlungselemente und null
oder mehr innerhalb eines Spaltes gebildete Induktivitäten enthalten,
gleich der Resonanzfrequenz der Parallelschaltung gemacht, die eine über den
Spalt s benachbarten Strahlungselemente verbindende Induktivität und den
dem kapazitiven Spalt s äquivalenten
Kondensator aufweist. Somit wirkt der aus den Dipolelementen innerhalb
des Spalts s bestehende Dipol als eine Dipolantenne, die bei der
Frequenz f arbeitet. Als eine Folge wird die Mehrfrequenzantenne
implementiert durch Vorsehen der Spalte s, um gewünschte Betriebsfrequenzen
zu erhalten.
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Hinsichtlich
der Mehrfrequenzantenne für drei
oder mehr Frequenzen besteht der zusätzliche Vorteil, dass die an
der Schnittstelle der inneren Strahlungselemente und der Zuführungsleitung
gebildete Kerbe die höchste
Betriebsfrequenz unter den mehreren Betriebsfrequenzen zu dem niedrigeren Bereich
wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel
3 verschieben kann. Weiterhin bietet sie, wenn die Dipolantenne
so ausgebildet ist, dass eine Λ-Form
oder V-Form hat, den Vorteil, dass sie in der Lage ist, die Strahlbreite
der Dipolantenne, die bei den individuellen Frequenzen arbeitet,
in geeigneter Weise entsprechend einem Anwendungszweck wie bei dem
vorhergehenden Ausführungsbeispiel
4 einstellen kann.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 6
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13 ist
eine Ansicht, die die Ausbildung der Zweifrequenzantenne nach dem
Ausführungsbeispiel
6 gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt. In dieser Figur bezeichnen dieselben Bezugszahlen dieselben
oder ähnliche
Teile wie diejenigen in 3, und deren Beschreibung wird
hier weggelassen. In 13 bezeichnet die Bezugszahl 20 einen
Erdleiter, der senkrecht zu der dielektrischen Platte 1 angeordnet
ist; und 21 bezeichnet eine Frequenzauswahlplatte, die
ebenfalls senkrecht zu der dielektrischen Platte 1 angeordnet
ist. In der Zweifrequenzantenne hat die Frequenzauswahlplatte 21 eine
Charakteristik der Übertragung
einer Radiowelle mit der relativ niedrigen Betriebsfrequenz f1 und
des Reflektierens einer Radiowelle mit der relativ hohen Betriebsfrequenz
f2. Zusätzlich
ist die Dipolantenne 5 so installiert, dass ihre Höhe von dem
Erdleiter 20 aus etwa 1/4 der Wellenlänge der Radiowelle der Frequenz
f1 wird, und die Frequenzauswahlplatte 21 ist näher an dem
Erdleiter 50 installiert, so dass ihr Abstand von der Dipolantenne 5 ein
Viertel der Wellenlänge
der Radiowelle der Frequenz f2 wird.
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Als
Nächstes
wird die Arbeitsweise des vorliegenden Ausführungsbeispiels 6 beschrieben.
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Wie
vorstehend in Verbindung mit der herkömmlichen Zweifrequenzantenne
beschrieben ist, zeigt, wenn ein Strahl erzeugt wird unter Verwendung der
Reflexion von dem Erdleiter oder Reflektor, die Dipolantenne eine
Strahlungsrichtwirkung, deren Verstärkung an ihrer Vorderseite
abfällt,
wenn ihre Höhe
von dem Erdleiter ein Viertel der Wellenlänge der Radiowelle der Betriebsfrequenz überschreitet. Demgemäß ist es
zweckmäßig, die
Höhe der
Dipolantenne auf etwa 1/4 der Wellenlänge der Radiowelle der Betriebsfrequenz
einzustellen. Bei der Zweifrequenzantenne nach dem Ausführungsbeispiel
6 entspricht, da die Radiowelle der Frequenz f1 durch die Frequenzauswahlplatte 21 hindurchgeht
und von dem Erdleiter 20 weg reflektiert wird, die Höhe des bei
der Frequenz f1 arbeitenden Dipols den Abstand zwischen der Dipolantenne 5 und
dem Erdleiter 20. Andererseits entspricht, da die Radiowelle
der Frequenz f2 von der Frequenzauswahlplatte 21 weg reflektiert
wird, die Höhe
des bei der Frequenz f2 arbeitenden Dipols dem Abstand zwischen
der Dipolantenne 5 und der Frequenzauswahlplatte 21.
Somit wird die Höhe
des bei der Frequenz f1 oder f2 arbeitenden Dipols etwa 1/4 der
Wellenlänge
der Radiowelle jeder Betriebsfrequenz, wodurch verhindert wird,
dass die Verstärkung
der Antenne an der Vorderseite bei beiden Frequenzen abfällt.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, ist das Ausführungsbeispiel 6 so ausgebildet,
dass die Zweifrequenzantenne an der Position von dem Erdleiter um etwa
ein Viertel der Wellenlänge
der Radiowelle mit der relativ niedrigen Arbeitsfrequenz f1 entfernt
installiert ist, und dass die Frequenzauswahlplatte, die die Radiowelle
mit der relativ niedrigen Betriebsfrequenz f1 durchlässt und
die Radiowelle mit der relativ hohen Betriebsfrequenz f2 reflektiert,
an der Position näher
an dem Erdleiter und von der Zweifrequenzantenne etwa 1/4 der Wellenlänge der
Radiowelle mit der relativ hohen Frequenz f2 entfern angeordnet
ist. Als eine Folge bietet das vorliegende Ausführungsbeispiel 6 den Vorteil,
in der Lage zu sein, die Verstärkung
an der Vorderseite der Antenne bei den beiden Betriebsfrequenzen
zu maximieren, da die Höhe
des Dipols etwa 1/4 der Wellenlänge
der Radiowelle von jeder der Betriebsfrequenzen f1 und f2 wird.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 7
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15 ist
ein Diagramm, das die Ausbildung einer Zweifrequenz- oder Mehrfrequenz-Array-Antenne
nach dem Ausführungsbeispiel
7 gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt. In dieser Figur bezeichnet die Bezugszahl 22 eine
Zweifrequenz- oder Mehrfrequenzantenne, die in den vorangehenden Ausführungsbeispielen 1 bis 6 beschrieben
ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
werden die individuellen Zweifrequenz- oder Mehrfrequenzantennen 22 regelmäßig in derselben
Richtung wie die Elementantennen angeordnet, wodurch eine Zweifrequenz-
oder Mehrfrequenz-Array-Antenne mit einer einzigen Polarisation
gebildet wird. 15 zeigt eine Arrayantenne mit
horizontaler Polarisation.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, ist die Zweifrequenz- oder Mehrfrequenz-Arrayantenne nach
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
7 gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgebildet durch regelmäßige Anordnung mehrerer Elementantennen, die
aus den Zweifrequenz- oder Mehrfrequenzantennen bestehen, in derselben
Richtung. Somit bietet das vorliegende Ausführungsbeispiel 7 den Vorteil,
in der Lage zu sein, eine Arrayantenne mit einer einzelnen Polarisation
unter Verwendung der Zweifrequenz- oder Mehrfrequenzantennen, die
in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen
1 bis 6 beschrieben sind, zu implementieren.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 8
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16 ist
ein Diagramm, das eine Ausbildung einer Zweifrequenz- oder Mehrfrequenz-Arrayantenne
nach dem Ausführungsbeispiel
8 gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt. In dieser Figur bezeichnet die Bezugszahl 22 eine
Zweifrequenz- oder Mehrfrequenzantenne mit horizontaler Polarisation; und 23 bezeichnet
eine Zweifrequenz- oder Mehrfrequenzantenne mit vertikaler Polarisation.
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Unter
Verwendung der individuellen Zweifrequenz- oder Mehrfrequenzantennen 22 und 23 als die
Elementantennen ordnet das vorliegende Ausführungsbeispiel mehrere Antennen 22 mit
horizontaler Polarisation regelmäßig in der
horizontalen Richtung und mehrere Antennen 23 mit vertikaler
Polarisation regelmäßig in der
vertikalen Richtung an, wodurch eine Zweifrequenz- oder Mehrfrequenz-Arrayantenne
mit zwei orthogonalen Polarisationen ausgebildet wird.
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Obgleich
die in 16 gezeigt Arrayantenne die
horizontal polarisierte Welle und die vertikal polarisierte Welle
als die zwei orthogonalen Polarisationen verwendet, ist die Arrayantenne
nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
auf zwei beliebige orthogonale Polarisationen anwendbar. Zusätzlich sind,
obgleich die Konfiguration in 16 gezeigt
ist, die die Elementantennen mit horizontaler Polarisation und die
Elementantennen mit vertikaler Polarisation, die einander kreuzen,
aufweist, andere Konfigurationen möglich wie deren Anordnung in
einer T-artigen Weise durch Versetzen ihrer relativen Positionen.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, ist die Zweifrequenz- oder Mehrfrequenz-Arrayantenne nach
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
8 gemäß der vorliegenden
Erfindung, die die Zweifrequenzantennen und Mehrfrequenzantennen
als die Elementantennen verwendet, ausgebildet durch regelmäßiges Anordnen
mehrerer Elementantennen mit horizontaler Polarisation in der horizontalen
Richtung und durch regelmäßiges Anordnen
mehrerer Elementantennen mit vertikaler Polarisation in der vertikalen
Richtung. Somit kann das vorliegende Ausführungsbeispiel 8 die Arrayantenne
mit zwei orthogonalen Polarisationen unter Verwendung der Zweifrequenz-
oder Mehrfrequenzantennen mit den in den vorangehenden Ausführungsbeispielen
1 bis 6 beschriebenen Vorteilen implementieren.
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GEWERBLICHE
ANWENDBARKEIT
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Wie
vorstehend beschrieben ist, sind die Zweifrequenzantenne und die
Mehrfrequenzantenne gemäß der vorliegenden
Erfindung geeignet, im Wesentlichen dieselbe Strahlform für mehrere
Betriebsfrequenz durch Verwendung einer einzelnen Antenne zu erhalten.