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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Monopolantenne, die
hauptsächlich
für die
Mobilkommunikation verwendet wird, und insbesondere auf eine Monopolantenne,
die für
Basisstationen geeignet ist.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Antennen
des Standes der Technik sind in den 36 und 37 gezeigt.
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Eine
erste Antenne des Standes der Technik, die in 36 gezeigt
ist, wird im Folgenden beschrieben. 36 zeigt
ein Verfahren zum Ändern
des Richtfaktors der vertikalen Ebene der Antenne und 37(A)–37(D) zeigen Beispiele des Strahlungsrichtfaktors
von Monopolantennen.
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36 zeigt
einen Bodenleiter 111, einen koaxialen Leistungsversorgungsabschnitt 112 und ein
Antennenelement 113, das mit dem koaxialen Leistungsversorgungsabschnitt 112 am
Bodenleiter 111 verbunden ist. In diesem Fall weist eine
Monopolantenne eine achsensymmetrische Struktur auf, wobei der Bodenleiter 111 wie
eine Scheibe geformt ist, der koaxiale Leistungsversorgungsabschnitt 12 in der
Mitte der Oberfläche
des Bodenleiters 111 angeordnet ist und das Antennenelement 113 mit
dem koaxialen Leistungsversorgungsabschnitt 12 in einer Weise
verbunden ist, dass es zum Bodenleiter 111 senkrecht ist.
Die Funkwellen der Antenne sind in Bezug auf die horizontale Ebene
der Antenne ungerichtet.
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Ein
Verfahren zum Ändern
des Richtfaktors der Funkwellen auf der vertikalen Oberfläche in einer Monopolantenne
besteht darin, die Größe des Bodenleiters 111 zu ändern. Wenn
der Bodenleiter 111 eine endliche Größe besitzt, beugen Funkwellen
an der Kante des Bodenleiters 111. Die Größe der Beugung
hängt von
der Größe des Bodenleiters 111 ab; je
größer der
Bodenleiter 111 ist, desto kleiner wird die Beugung, und
umgekehrt. Die gesamten Funkwellen der Antenne sind die Summe der
Funkwellen vom Antennenelement 113 und der Beugungswellen von
der Kante des Bodenleiters 111. Wenn die Antenne in zwei Seiten
unterteilt ist: die Oberseite mit dem Antennenelement 113 und
die Unterseite unter dem Bodenleiter 111, fließen weniger
Funkwellen zur Unterseite und mehr Funkwellen werden an die Oberseite
angelegt, wenn der Bodenleiter 111 in der Größe zunimmt.
Die Richtung maximaler Strahlung nähert sich auch der horizontalen
Ebene der Antenne. Wenn der Bodenleiter 111 kleiner wird,
fließen
andererseits mehr Funkwellen zur Unterseite, was bewirkt, dass sich
die Richtung maximaler Strahlung der aufrechten Richtung der Antenne
nähert.
Wenn jedoch der Durchmesser des Bodenleiters 111 gleich oder
unter 1/2 Wellenlänge
ist, fließen
die Funkwellen gleichermaßen
zur Ober- und Unterseite, wobei sie einen Richtfaktor in Form der
Zahl 8 in der vertikalen Ebene der Antenne aufweisen. In
diesem Moment ist die Richtung maximaler Strahlung die horizontale
Ebene der Antenne. 37 zeigen den Strahlungsrichtfaktor,
wenn der Bodenleiter 111 einen Durchmesser von etwa 1/2
Wellenlänge
(37A), etwa 0,8 Wellenlängen (37B) und etwa 3 Wellenlängen (37C)
aufweist. In 36 und 37 geben
X und Y die zur Oberfläche
des Bodenleiters 111 parallele Richtung an und Z gibt die
zum Bodenleiter 111 senkrechte Richtung an. Der Funkrichtfaktor
ist in 10 dB kalibriert und die verwendete Einheit ist dBd mit Bezug
auf die Verstärkung
einer Dipolantenne.
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Folglich
kann eine Monopolantenne den Richtfaktor der Funkwellen in der vertikalen
Ebene der Antenne durch Ändern
des Bodenleiters 111 in der Größe ändern.
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Die
zweite Antenne des Standes der Technik wird mit Bezug auf 38 beschrieben,
die ein Verfahren zum Ändern
des Richtfaktors einer Antenne zeigt. 38 stellt
eine Monopolantennenanordnung dar, die mit zwei Antennenelementen
versehen ist, und 39 zeigt ein Beispiel eines
Strahlungsrichtfaktors.
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Die
Antennenanordnung umfasst einen Bodenleiter 121, koaxiale
Leistungsversorgungsabschnitte 122 und 123, Antennenelemente 124 und 125,
Leistungsversorgungspfade 126 und 127 und eine
Leistungs-Verteilungs/Zusammensetzungs-Schaltung 128. Die
Antennenelemente 124 und 125 sind mit den koaxialen
Leistungsversorgungsabschnitten 122 bzw. 123 am
Bodenleiter 121 verbunden. Die koaxialen Leistungsversorgungsabschnitte 122 und 123 sind
mit der Leistungs-Verteilungs/Zusammensetzungs-Schaltung 128 über die Leistungsversorgungspfade 126 bzw. 127 verbunden.
Der Bodenleiter 121 ist in der XY-Ebene vorgesehen.
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Das
Folgende beschreibt den Fall, in dem zwei Antennenelemente 124 und 125 vorliegen
und Funkwellen in der X-Achsen-Richtung stark sind.
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Die
Antennenelemente 124 und 125 sind in 1/2 Wellenlänge auf
der X-Achse voneinander entfernt angeordnet, so dass sie in Bezug
auf den Ursprungspunkt symmetrisch sind, und zu liefernde Ströme weisen
eine Phasendifferenz von 180 Grad auf. In diesem Moment werden die
Gruppencharakteristiken in der +X- und –X-Richtung gleichphasig, so
dass sie einander verstärken.
Wenn die Antenne in Bezug auf die ZX-Ebene und die ZY-Ebene symmetrisch
ist, werden die Funkwellen in Bezug auf die ZX-Ebene und die ZY-Ebene
symmetrisch. Die abzustrahlenden Wellen werden in der +X-Richtung
und der –X-Richtung
stark, in denen die Strahlungswellen von den Antennenelementen 124 und 125 dieselbe Phase
aufweisen. Ferner ermöglicht
die Änderung der
Größe des Bodenleiters 121 oder
des Abstandes zwischen den Antennenelementen, dass sich der Richtfaktor
der Funkwellen in der vertikalen Ebene der Antenne ändert.
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39 zeigt
als Beispiel den Strahlungsrichtfaktor, wenn die Antennenelemente
aus einem Metalldraht mit 1/4 Wellenlänge bestehen, die Antennenelemente
mit Leistung in einem Eins-zu-Eins-Verhältnis versorgt werden und der
Bodenleiter ein Rechteck mit einer Seite von 2,75 Wellenlängen, die zur
X-Achse parallel
ist, und der anderen Seite von 2,25 Wellenlängen, die zur Y-Achse parallel ist,
ist. In 39 geben X und Y die zur Ebene
des Bodenleiters 121 parallele Richtung an und Z gibt die
zum Bodenleiter 121 senkrechte Richtung an. Der Funkrichtfaktor
ist in 10 dB kalibriert und die Einheit ist dBd mit Bezug auf die
Verstärkung
einer Dipolantenne.
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Folglich
wird eine Antenne, die zum Ändern des
Richtfaktors von Funkwellen in der Lage ist, durch Anordnen der
Antennenelemente so, dass sie eine Anordnung in einem geeigneten
Intervall bilden, und durch Versehen der Antennenelemente mit einer geeigneten
Phasendifferenz und einem geeigneten Leistungsverteilungsverhältnis erreicht.
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Die
erste Antenne des Standes der Technik hat jedoch den folgenden Nachteil;
das Verstärken der
Strahlung in der horizontalen Richtung der Antenne erfor dert einen
zweidimensional großen
Bodenleiter 111, was gegen die Miniaturisierung der Monopolantenne
ist. Eine Monopolantenne darf keine so große Fläche an der Decke belegen, was
eine der besten Stellen drinnen für eine Monopolantenne ist.
Daher ist die erste Antenne des Standes der Technik, die in der
Größe groß sein muss,
da es schwierig ist, dass sie zweidimensional klein ist, ungeeignet.
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Andererseits
kann die zweite Antenne des Standes der Technik Radiowellen durch
Vorsehen eines Richtfaktors in der horizontalen Richtung der Antenne
verstärken.
Sie muss jedoch die Leistungsversorgungspfade 126 und 127 und
die Leistungs-Verteilungs/Zusammensetzungs-Schaltung 128 aufweisen,
was in diesen Komponenten 126, 127 und 128 aufgrund
der Struktur der Schaltung einen Eigenverlust verursacht. Ein weiterer
Verlust wird verursacht, wenn die von einem Antennenelement 124 (125)
abgestrahlten Wellen aufgrund einer schlechten Isolation zwischen
den Antennenelementen unerwünscht vom
anderen Antennenelement 125 (124) empfangen werden.
Diese Verluste verschlechtern den Strahlungswirkungsgrad. Der letztgenannte
Verlust führt
insbesondere zu einem Reflexionsverlust als ganze Antennenanordnung
und das reflektierte Signal kann umgekehrt zu jeder mit der Antenne
verbundenen Vorrichtung fließen,
was sich schlecht auf die Charakteristiken jeder Vorrichtung auswirkt.
Um ausgezeichnete Antennencharakteristiken sicherzustellen, sollte
der erstgenannte Verlust in den Leistungsversorgungspfaden und der
Leistungs-Verteilungs/Zusammensetzungs-Schaltung 128 verringert werden
und der letztere Falle erfordert die Herstellung einer guten Isolation
zwischen den Antennenelementen. Im ersteren Fall können Komponenten
mit einem geringeren Verlust als Leistungsversorgungspfade 126 und 127 und
als Leistungs-Verteilungs/Zusammensetzungs-Schaltung 128 verwendet
werden. Der letztere Fall muss den Abstand zwischen den Antennenelementen
verlängern.
Daher ist die Antennenanordnung im zweiten Stand der Technik für die Miniaturisierung
der Antenne ungeeignet. Wenn mehr als zwei Antennenelemente vorhanden
sind, wird in Erwägung
gezogen, dass der Abstand zwischen ihnen größer wird als in der zweiten
Antenne des Standes der Technik, die zwei Antennenelemente aufweist.
Die Antenneanordnung im großen
Maßstab
ist für
die Miniaturisierung einer Antenne ungeeignet. Eine Monopolantenne
darf keine so große Fläche an der
Decke belegen, die eine der besten Stellen drinnen für eine Monopolantenne
ist. Daher ist die zweite Antenne des Standes der Technik, die aufgrund
dessen, dass es schwierig ist, dass sie zweidimensional klein ist,
in der Größe groß sein muss,
auch ungeeignet.
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Wenn
eine Antenne an einer Decke installiert wird, ist es, um den Wirkungsgrad
der Wellenstrahlung zu verbessern, bevorzugt, die Antennenelemente
kopfüber
an der Decke aufzuhängen,
um zu veranlassen, dass sie dem Raum zugewandt sind, in den Funkwellen
abgestrahlt werden. Ferner ist es bevorzugt, dass nichts besteht,
das die Ausbreitung der Funkwellen zwischen der Antenne und dem
ganzen Strahlungsraum stört,
und dass der Raum mit den ganzen Strahlungsobjekten von den Antennenelementen
gesehen werden kann. Ferner ist es erwünscht, eine Monopolantenne
unauffällig
zu installieren, damit sie kein Schandfleck ist; in den Antennen
im Stand der Technik, die in 36 bis 39 gezeigt
sind, stehen jedoch die Antennenelemente von der Decke unansehnlich
vor und die erste und die zweite Antenne des Standes der Technik
können den
Bedarf aufgrund dessen, dass es misslingt, sie zu miniaturisieren,
nicht erfüllen.
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EP 0439677 offenbart eine
Fahrzeugantenne, die aus einer elektrisch leitenden Wand und einem
darin ausgebildeten kreisförmigen
Schlitz besteht. Das horizontale und vertikale Polardiagramm dieser
Antenne weist eine vergleichsweise hohe Antennenverstärkung auf
und das vertikale Polardiagramm weist so weit wie möglich überhaupt
keine Antennenverstärkung
unterhalb der Antenne auf. Auf der Unterseite der leitenden Wand
weist diese Fahrzeugantenne einen Hohlraum, der den kreisförmigen Schlitz
koaxial umgibt, in Form eines Topfs auf. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet
für die
beschriebene Fahrzeugantenne ist eine Kraftfahrzeugantenne für das Band
von 900 MHz.
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US 3 740 754 beschreibt
eine Becher-Dipolantenne mit zwei kollinearen Monopolelementen,
die nahe der Ebene der Bechermündung
oder -öffnung angebracht
sind und jeweils an ihren inneren Enden mit den äußeren Leitern eines Paars von
Koaxialleitungen elektrisch verbunden sind, deren innere Leiter benachbart
zu den Monopolelementen elektrisch miteinander verbunden sind. Die
Eingangsenden dieser Koaxialleitungen sind mit den Ausgangs- oder
Sekundärwicklungsanschlüssen eines
Impedanztransformators verbunden, der eine Komponente mit konzentrierten
Schaltungselementen mit einer Sekundärwicklung mit einem geerdeten
HF-Mittelabgriff bildet. Die zwei Monopolelemente werden dadurch
als in der Mitte gespeister Dipol erregt. Außerdem ver bindet eine Kurzschlussplatte
die äußeren Leiter
der Koaxialleitungen zwischen dem Dipol und der Unterseite des Bechers
elektrisch miteinander, um nachteilige Effekte der gegenseitigen
Kopplung zwischen Strömen,
die an der inneren Oberfläche
des Bechers und an den äußeren Leitern
der Koaxialleitungen fließen,
zu neutralisieren. In der Praxis ist jede Koaxialleitung in einer
starren Röhre
untergebracht, mit der der äußere Leiter
elektrisch verbunden ist und die das zugehörige Monopolelement elektrisch
und mechanisch abstützt.
Die Becherdrehkreuzform, die in
US
3 740 754 offenbart ist, umfasst vier Monopolelemente,
die zwei derartige Dipole umfassen, die in rechten Winkeln zueinander
angeordnet sind, wobei die zwei Paare von endverbundenen Koaxialversorgungsleitungen
so ausgelegt sind, dass sie in Phasenquadratur erregt werden, um
ein zirkular polarisiertes Strahlungsmuster zu erzeugen.
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JP-57-031 205 offenbart
eine Miniatur- und leichtgewichtige Antenne, deren vertikale Flächenrichteigenschaften
zu einem gewünschten
Muster gebildet sind, indem ein kreisförmiger Ring und ein asymmetrischer
Schlitz mit einer dünnen
Leiterplatte und einem dünnen
Leitersubstrat wie folgt gebildet sind: eine kreisförmige dünne Leiterplatte
wird in einen kreisförmigen
Hohlraum eines Leitersubstrats eingesetzt, um einen kreisförmigen Ringschlitz
zu bilden. Dann wird die elektrische Hochfrequenzleistung zur Mitte
der Platte von einer Erregungsquelle über ein Verbindungselement
und einen Leiterstab geliefert. Ein erster Schlitz ist breiter festgelegt
als ein zweiter Schlitz, wobei die Exzentrizität zwischen der Mitte des Hohlraums
des Substrats und jener der Platte sichergestellt ist, und die Intensität des vom zweiten
Schlitz ausgestrahlten elektrischen Feldes ist weniger stark als
jenes vom ersten Schlitz. Eine Linie mit der Strahlung von Null
neigt sich folglich in Richtung der schmalen Richtung des Schlitzes
und gleichzeitig soll ein asymmetrisches Strahlungsmuster eine Aufwärtsstrahlungskomponente
sicherstellen.
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JP-57 031 204 offenbart
eine ähnliche
Miniatur- und leichtgewichtige Antenne, deren vertikale Flächenrichteigenschaften
zu einem gewünschten Muster
gebildet sind, indem die TM11-Moden-Resonanz an einer dünnen Leiterplatte
bewirkt wird und dann ein asymmetrischer Schlitz zwischen einem Leitersubstrat
und der dünnen
Leiterplatte ausgebildet wird, wie folgt: eine kreisförmige dünne Leiterplatte
mit einem bei einer Messung ausgewählten Radius, um die TM11-Moden-Resonanz
zu bewirken, wird in einen kreisförmigen Hohlraum eines Leitersubstrats
eingesetzt, um einen ringförmigen
Schlitz zu bilden. Dann wird die elektrische Hochfrequenzleistung von
einer Erregungsquelle über
ein Verbindungselement und einen Leiterstab zur Platte geliefert.
Folglich werden die Richteigenschaften auch in der vertikalen Richtung
durch die gemeinsame Existenz der Richteigenschaften von Strahlung,
die durch die TM11-Moden-Resonanz
verursacht wird, und die Richteigenschaften von Strahlung, die durch
den Schlitz verursacht wird, sichergestellt. Ferner wird die Platte
mit Exzentrizität
an der Mitte des am Substrat vorgesehenen kreisförmigen Hohlraums angebracht und
ein erster Schlitz wird breiter festgelegt als ein zweiter Schlitz.
Gleichzeitig wird die Intensität
des vom zweiten Schlitz ausgestrahlten elektrischen Feldes weniger
stark festgelegt als jenes vom ersten Schlitz, um die nach links
abgelenkten Richteigenschaften sicherzustellen.
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US 4 371 877 offenbart einen
Strahler oder eine Antenne mit dünner
Struktur mit einem Bodenleiter, der auf einer Platte eines dielektrischen
Substrats vorgesehen ist, einem Leistungsversorgungsabschnitt, der
auf einer Oberfläche
des Bodenleiters angeordnet ist, einem Antennenelement, das als
Zuführungsvorrichtung
arbeitet, die mit dem Leistungsversorgungsabschnitt verbunden ist,
einem Seitenleiter, der durch leitende Durchgangslöcher ausgebildet
ist und einen Raum mit dem Antennenelement umgibt, sowie einem Deckenleiter,
der auf der anderen Oberfläche
des dielektrischen Substrats vorgesehen ist, so dass der Deckenleiter
dem Bodenleiter mit dem Antennenelement zugewandt ist.
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Ein
Kantenabschnitt des Deckenleiters und ein Kantenabschnitt des Bodenleiters
sind mit dem Seitenleiter elektrisch verbunden. Der Deckenleiter weist
zwei parallele rechtwinklige Öffnungen
auf.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Angesichts
der obigen Probleme besteht die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung
darin, eine Antenne zu schaffen, die in der Größe, insbesondere ihrer Oberseite,
klein ist und zum Ändern
des Richtfaktors einer Funkwelle in der Lage ist.
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Diese
Aufgabe wird durch die Antenne gemäß Anspruch 1 erreicht.
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Folglich
umfasst eine Monopolantenne einen Bodenleiter; einen Leistungsversorgungsabschnitt, der
an einer Oberfläche
des Bodenleiters angeordnet ist; ein Antennenelement, das mit dem
Leistungsversorgungsabschnitt verbunden ist; und einen Seitenleiter,
der einen Raum mit dem Antennenelement umgibt und der vom Antennenelement
abseits liegt. Folglich kann die Wellenstrahlung entlang der horizontalen
Ebene der Antenne verstärkt
werden, ohne die zweidimensionale Größe sehr stark zu vergrößern. Der
Grund dafür
ist folgendermaßen.
Der Seitenleiter fungiert als Umfang des Bodenleiters, um eine Wellenbeugung
wirksam zu verhindern, wodurch die Wellenstrahlung in der horizontalen
Richtung der Antenne verstärkt
wird. Ferner ist der Seitenleiter über dem Bodenleiter angeordnet,
was die zweidimensionale Größe der Antenne
kaum erhöht.
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Es
wird bevorzugt, dass die Antenne ferner mit einem Deckenleiter versehen
ist, der dem Bodenleiter zugewandt ist, wobei das Antennenelement
dazwischen liegt, da diese Struktur die Größe der Antenne in der vertikalen
Richtung verringern kann. Da der Deckenleiter als Spitze des Antennenelements fungiert,
kann das Antennenelement dadurch in der Länge verringert werden. Die
Antenne ist folglich in der vertikalen Richtung in der Größe verringert.
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Es
wird bevorzugt, dass der Kantenabschnitt des Deckenleiters mit dem
Seitenleiter elektrisch verbunden ist, da diese Struktur ermöglicht,
dass der Richtfaktor der Funkwellen entlang der horizontalen Ebene
nach Wunsch eingestellt wird. Der Grund dafür ist wie folgt. Wenn der Kantenabschnitt
des Deckenleiters mit dem Seitenleiter verbunden ist, kriecht Strom
von dort in Richtung des Bodenleiters. Folglich werden Funkwellen
kaum in der Richtung abgestrahlt, die sich vom Deckenleiter entlang
des Verbindungspunkts nach außen
erstreckt. Das Einstellen der Richtung, entlang derer der Verbindungspunkt
des Deckenleiters und des Seitenleiters vorgesehen ist, kann den
Richtfaktor der Wellen entlang der horizontalen Ebene einstellen.
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Es
wird bevorzugt, dass der Deckenleiter einen kreisförmigen Mittelabschnitt
aufweist, da dies ermöglicht,
dass der Richtfaktor der Wellen entlang der horizontalen Ebene freier
eingestellt wird. Der Grund dafür
ist folgendermaßen.
Wenn die Kante des Deckenleiters mit dem Seitenleiter verbunden
ist, wird der minimale Punkt der Wellen in der Richtung gebildet,
die sich außen
entlang des Verbindungspunkts erstreckt, was die Einstellung des
Richtfaktors ermöglicht.
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Es
gibt jedoch Fälle,
in denen der Strahlungspegel am minimalen Punkt niedriger ist als
erwünscht.
Im Gegensatz dazu ermöglicht
die kreisförmige
Mitte des Deckenleiters, dass Wellen vom ganzen Umfang des kreisförmigen Abschnitts
abgestrahlt werden, was die Wellenstrahlung in der horizontalen
Ebene näherungsweise
ungerichtet macht. Folglich wird die Strahlung von Wellen zu einer
Mischung der Strahlung vom kreisförmigen Abschnitt und der Strahlung
vom restlichen Abschnitt, wodurch der minimale Punkt der Wellen
kompensiert wird. Die Menge an Strahlung von Wellen vom kreisförmigen Abschnitt
kann durch Ändern
der Größe des kreisförmigen Abschnitts
eingestellt werden.
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Es
wird bevorzugt, dass der Seitenleiter mit dem Bodenleiter elektrisch
verbunden ist, da er die Anpassung der Eingangsimpedanzen erreichen kann.
Der Grund dafür
ist wie folgt. Wenn die Antenne in der Größe in der vertikalen Richtung
durch Vorsehen des Deckenleiters verringert wird, werden der Deckenleiter
und der Bodenleiter nahe aneinander angeordnet, was eine kapazitive
Komponente zwischen ihnen verursacht, die zu einer Fehlanpassung der
Eingangsimpedanzen führt.
Im Gegensatz dazu verursacht das elektrische Verbinden des Deckenleiters
mit dem Bodenleiter über
den Seitenleiter eine Kontinuitätsschleife
zwischen diesen Leitern, die eine Induktivität entwickelt. Folglich kompensiert
die Induktivität
die kapazitive Komponente, wodurch die Fehlanpassung der Impedanzen
gelöst
wird.
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Es
wird bevorzugt, dass zumindest einer des Bodenleiters, des Seitenleiters
und des Deckenleiters eine Öffnung
aufweist, da der festgelegte Wellenrichtfaktor durch Einstellen
der Position, Größe und anderer
Bedingungen der Öffnung,
wenn sie ausgebildet wird, nach Wunsch festgelegt werden kann.
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Es
wird bevorzugt, dass die Antenne mit einem Mittel zum Einstellen
der Größe der Öffnung versehen
ist. Das Einstellen der Größe der Öffnung ermöglicht,
dass der Richtfaktor und die Impedanzen nach der Ausbildung der Öffnung fein
eingestellt werden.
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Es
wird bevorzugt, dass der Leistungsversorgungsabschnitt am Ursprungspunkt
angeordnet ist, der Bodenleiter in der XY-Ebene angeordnet ist, der
Bodenleiter und der Seitenleiter so ausgelegt sind, dass sie in
Bezug auf die ZY-Ebene
symmetrisch sind und die Öffnung
so angeordnet ist, dass sie in Bezug auf die ZY-Ebene symmetrisch
ist. Diese Struktur ermöglicht,
dass der Richtfaktor von Wellen in Bezug auf die ZY-Ebene symmetrisch
ist.
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Es
wird bevorzugt, dass der Bodenleiter und der Seitenleiter so ausgelegt
sind, dass sie in Bezug auf die ZX-Ebene symmetrisch sind, und die Öffnung so
angeordnet ist, dass sie in Bezug auf die ZX-Ebene symmetrisch ist.
Diese Struktur ermöglicht,
dass der Richtfaktor von Wellen in Bezug auf die ZX-Ebene symmetrisch
ist.
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Es
wird bevorzugt, dass das Antennenelement mit dem Deckenleiter elektrisch
verbunden ist. Dies stabilisiert nicht nur die Struktur der Antenne, sondern
auch die Impedanz der Antenne, wodurch die Charakteristiken der
Antenne verbessert werden.
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Es
wird bevorzugt, dass die Antenne mit einem dielektrischen Organ
mit einer Permittivität,
die höher
ist als die von Luft, in einem Raum, der vom Bodenleiter und vom
Seitenleiter umgeben ist, versehen ist. Dies macht die Antenne kompakt
und mit niedrigem Profil.
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Es
wird bevorzugt, dass der Raum mit dem dielektrischen Organ gefüllt ist.
Dies macht die Antenne kompakt und mit niedrigem Profil. Außerdem besteht
kein Zwischenraum innerhalb der Antenne, der Staub in den Raum bringt
oder eine Kondensation verursacht, wodurch die Zuverlässigkeit
verbessert wird.
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Es
wird bevorzugt, dass das dielektrische Organ als Deckel für den vom
Seitenleiter umgebenen Raum strukturiert ist und entweder der Bodenleiter oder
der Deckenleiter am dielektrischen Organ vorgesehen ist. Dies entwickelt
keinen Zwischenraum innerhalb der Antenne, der Staub einbringt oder
eine Kondensation verursacht, wodurch die Zuverlässigkeit verbessert wird. Ferner
kann der Raum innerhalb der Antenne leicht unter Verwendung des
dielektrischen Organs als Deckel abgedichtet werden.
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Es
wird bevorzugt, dass der Seitenleiter aus einem im dielektrischen
Organ ausgebildeten Durchgangsloch besteht. Dies erleichtert die
Ausbildung des Seitenleiters, da das Durchgangsloch durch ein allgemeines
Substratherstellungsverfahren vergleichsweise leicht ausgebildet
werden kann.
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Es
wird bevorzugt, dass die Antenne mit mindestens einem Anpassungselement
versehen ist, das abseits vom Antennenelement angeordnet ist, wobei
das Anpassungselement mit dem Bodenleiter elektrisch verbunden ist.
Dies ändert
die Impedanz der Antenne, um gute Anpassungsbedingungen herzustellen.
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Es
wird bevorzugt, dass mindestens ein Anpassungselement mit dem Antennenelement
elektrisch verbunden ist. Dies erhöht die Eingangsimpedanz der
Monopolantenne.
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Es
wird bevorzugt, dass mindestens ein Anpassungselement mit dem Deckenleiter
elektrisch verbunden ist. Dies ändert
die Eingangsimpedanz der Monopolantenne.
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Es
wird bevorzugt, dass eine Funkvorrichtung umfasst: eine Monopolantenne
der vorliegenden Erfindung; Verstärkungsmittel zum Verstärken von
Sendesignalen, die zur Monopolantenne geliefert werden, und von
Empfangssignalen, die von der Monopolantenne geliefert werden; Frequenzauswahlmittel
zum Auswählen
von Frequenzen der Sendesignale und Empfangssignale; und ein Gehäuse zum
Aufnehmen der Monopolantenne und der Verstärkungsmittel, und es ist auch
bevorzugt, dass das Gehäuse
mit einem konkaven Abschnitt an einer Oberfläche desselben zum Aufnehmen
der Monopolantenne darin versehen ist. Folglich kann eine Funkvorrichtung,
die weit davon entfernt ist, dass sie ein Schandfleck ist, erreicht
werden, während
die kompakten Eigenschaften und die Eigenschaften des niedrigen
Profils aufrechterhalten oder verbessert werden. Dies liegt daran,
dass die Monopolantenne im konkaven Abschnitt an der Gehäuseoberfläche aufgenommen
wird, was die Antenne von außen kaum
zu sehen macht. Da die kompakten Eigenschaften und Eigenschaften
des niedrigen Profils der Antenne verbessert sind, stört das Aufnehmen
der Antenne innerhalb der Vorrichtung nicht die kompakten Eigenschaften
und Eigenschaften des niedrigen Profils der Funkvorrichtung.
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Es
wird bevorzugt, dass eine Anordnungsstruktur einer Monopolantenne
mehrere Monopolantennen der vorliegenden Erfindung umfasst, die
in einer Weise angeordnet sind, dass sie der Richtung zum Minimieren
des Richtfaktors der horizontalen Ebene von jeder der Monopolantennen
entsprechen. Folglich hat die Wellenübertragung von benachbarten
Monopolantennen einen minimalen gegenseitigen Einfluss, wodurch
eine ausgezeichnete Isolation zwischen ihnen hergestellt wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Diese
und weitere Aufgaben der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
ersichtlich und werden in den zugehörigen Ansprüchen verdeutlicht. Die Ausführung der
vorliegenden Erfindung wird Fachleute an verschiedene Änderungen
erinnern, die in der vorliegenden Patentbeschreibung nicht erwähnt sind.
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1A ist
eine grobe perspektivische Ansicht, die eine erste bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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1B ist eine Querschnittsansicht von 1A.
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2 ist
ein Diagramm, das das Betriebsprinzip der ersten Ausführungsform
zeigt.
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3 ist
eine grobe perspektivische Ansicht, die einen Prototypen der ersten
Ausführungsform zeigt.
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4 sind
Diagramme, die den Strahlungsrichtfaktor des Prototypen von 3 zeigen.
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5 ist
ein Graph, der die Impedanzcharakteristiken des Prototypen von 3 zeigt.
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6A ist
eine grobe perspektivische Ansicht, die eine zweite bevorzugte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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6B ist
eine Querschnittsansicht von 6A.
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7 ist
eine grobe perspektivische Ansicht, die einen Prototypen der zweiten
Ausführungsform zeigt.
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8 ist
Diagramme, die den Strahlungsrichtfaktor des Prototypen von 7 zeigen.
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9 ist
ein Graph, der die Impedanzcharakteristiken des Prototypen von 7 zeigt.
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10A ist eine grobe perspektivische Ansicht, die
eine dritte bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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10B ist eine Querschnittsansicht von 10A.
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11A ist eine grobe perspektivische Ansicht, die
eine vierte bevorzugte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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11B ist eine Querschnittsansicht von 11A.
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12 ist
eine grobe perspektivische Ansicht, die einen Prototypen der vierten
Ausführungsform
zeigt.
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13 sind
Diagramme, die den Strahlungsrichtfaktor des Prototypen der vierten
Ausführungsform
zeigen.
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14 ist
ein Graph, der die Impedanzcharakteristiken des Prototypen der vierten
Ausführungsform
zeigt.
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15 ist
eine grobe perspektivische Ansicht, die ein modifiziertes Beispiel
der vierten Ausführungsform
zeigt.
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16A ist eine grobe perspektivische Ansicht, die
eine fünfte
bevorzugte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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16B ist eine Querschnittsansicht von 16A.
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17A ist eine grobe perspektivische Ansicht, die
eine sechste bevorzugte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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17B ist eine Querschnittsansicht von 17A.
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18A ist eine grobe perspektivische Ansicht, die
eine siebte bevorzugte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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18B ist eine Querschnittsansicht von 18A.
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19A ist eine grobe perspektivische Ansicht, die
ein erstes modifiziertes Beispiel der siebten Ausführungsform
zeigt.
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19B ist eine Querschnittsansicht von 19A.
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20A ist eine grobe perspektivische Ansicht, die
ein zweites modifiziertes Beispiel der siebten Ausführungsform
zeigt.
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20B ist eine Querschnittsansicht von 20A.
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21 ist
ein Diagramm, das die Struktur des Systems mit der Funkvorrichtung
der achten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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22 ist
ein Blockdiagramm, das eine Funkvorrichtung der achten Ausführungsform
zeigt.
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23 ist
ein perspektivisches Diagramm in auseinandergezogener Anordnung,
das die Funkvorrichtung der achten Ausführungsform zeigt.
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24 ist
ein Blockdiagramm, das eine weitere Funkvorrichtung der achten Ausführungsform zeigt.
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25 ist
ein Blockdiagramm, das eine weitere andere Funkvorrichtung der achten
Ausführungsform
zeigt.
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26 ist
ein Blockdiagramm, das die Struktur eines optischen Kopplers zeigt,
der in der Funkvorrichtung der achten Ausführungsform installiert ist.
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27 ist
ein Diagramm, das eine Öffnungssteuervorrichtung
zeigt, die in jeder Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung installiert ist.
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28A ist eine grobe perspektivische Ansicht eines
modifizierten Beispiels der vorliegenden Erfindung.
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28B ist eine Schnittansicht von 28A.
-
29A ist eine grobe perspektivische Ansicht eines
weiteren modifizierten Beispiels der vorliegenden Erfindung.
-
29B ist eine Schnittansicht von 29A.
-
30 ist
eine grobe perspektivische Ansicht eines weiteren anderen modifizierten
Beispiels der vorliegenden Erfindung.
-
31 ist
ein Diagramm, das den Funkrichtfaktor des modifizierten Beispiels
von 30 zeigt.
-
32 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Anordnung der Monopolantenne
der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
33 ist
ein Graph, der die Messergebnisse der Isolation in der Anordnung
von 32 zeigt.
-
34 ist
eine grobe perspektivische Ansicht eines weiteren anderen modifizierten
Beispiels der vorliegenden Erfindung.
-
35 ist
ein Diagramm, das den Funkrichtfaktor des modifizierten Beispiels
von 34 zeigt.
-
36 ist
eine grobe perspektivische Ansicht eines ersten Standes der Technik.
-
37 ist
ein Diagramm, das den Funkrichtfaktor des ersten Standes der Technik
zeigt.
-
38 ist
eine grobe perspektivische Ansicht eines zweiten Standes der Technik.
-
39 ist
ein Diagramm, das den Funkrichtfaktor des zweiten Standes der Technik
zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Die
bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die Zeichnungen
beschrieben.
-
(Ausführungsform
1)
-
Die
Monopolantenne der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist in 1A und 1B gezeigt. 1A zeigt
die grobe perspektivische Ansicht der Monopolantenne und 1B zeigt ihre Schnittansicht. 1A und 1B stellen einen Bodenleiter 11,
einen koaxialen Leistungsversorgungsabschnitt 12 als Beispiel
eines Leistungsversorgungsabschnitts, ein Antennenelement 13,
einen Seitenleiter 14, einen Deckenleiter 15 und Öffnungen 16 und 17 dar.
-
Die
Monopolantenne mit diesen Komponenten hat die folgende Struktur.
Der Bodenleiter 11 ist in der XY-Ebene angeordnet. Der
Bodenleiter 11, der Seitenleiter 14 und der Deckenleiter 15 sind
miteinander elektrisch verbunden, um eine Quadersymmetrie in Bezug
auf sowohl die ZY-Ebene als auch die ZX-Ebene zu bilden. Der Deckenleiter 15 bedeckt nicht
die ganze Öffnung über dem
Bodenleiter 11, der vom Seitenleiter 14 umgeben
ist; ein Paar von Öffnungen 16 und 17 mit
derselben rechtwinkligen Form sind zwischen dem Seitenleiter 14 und
der Seitenkante in der X-Richtung des Deckenleiters 11 ausgebildet.
Die Öffnungen 16 und 17 sind
in Bezug auf die ZY-Ebene symmetrisch. Der koaxiale Leistungsversorgungsabschnitt 12 ist
am Ursprungspunkt angeordnet. Das Antennenelement 13 besteht
aus einem leitenden Draht, der innerhalb der Monopolantenne entlang
der +-Achse in der Z-Richtung angeordnet ist, und ein Ende des Elements 13 ist
mit dem koaxialen Leistungsversorgungsabschnitt 12 verbunden. Folglich
sind die Öffnungen 16 und 17 symmetrisch
in Bezug auf das Antennenelement 13 angeordnet.
-
Die
Verhaltensweisen der Antenne werden mit Bezug auf 2 beschrieben.
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Eine
Funkwelle mit einer Frequenz von f0 wird vom Antennenelement 13 abgestrahlt.
Die Welle wird in den Raum durch die Öffnungen 16 und 17 ausgestrahlt.
In der vorliegenden Ausführungsform sind
die Öffnungen 16 und 17 so
angeordnet, dass sie in Bezug auf das Antennenelement 13 symmetrisch
sind, welches die Wellenstrahlungsquelle ist, und die zu den Öffnungen 16 und 17 durch
das Antennenelement 13 erregten elektrischen Felder sind in
den entgegengesetzten Richtungen zueinander gebildet, wie in 2A gezeigt. Die zu den Öffnungen 16 und 17 erregten
elektrischen Felder werden folgendermaßen erklärt, indem sie durch magnetische
Ströme
ersetzt werden. Wie in 2B gezeigt, werden lineare magnetische
Stromquellen mit derselben Amplitude in den zueinander entgegengesetzten
und zur Y-Achse parallelen Richtungen in den Öffnungen 16 und 17 verursacht.
-
Die
Strahlung von Wellen in der Monopolantenne wird als von diesen zwei
magnetischen Stromquellen stammend betrachtet. Spezieller kann die Strahlung
von Funkwellen in der Monopolantenne aufgrund einer Antennenanordnung
mit diesen zwei magnetischen Stromquellen, die parallel angeordnet sind,
als Mischstrahlung betrachtet werden.
-
In
einer allgemeinen Antennenanordnung hängt die Richtung zum Verstärken von
Funkwellen von der Gruppencharakteristik ab, die durch die Phasendifferenz
der zu den Antennenelementen gelieferten Ströme und den Abstand zwischen
den Antennenelementen bestimmt ist. Die Funkwellen für die Antennenanordnung
insgesamt ist das Produkt der Gruppencharakteristik und des Strahlungsmusters eines
einzelnen Antennenelements. Das ungefähre Strahlungsmuster der Antenne
wird durch Austauschen des Strahlungsmusters des einzelnen Antennenelements
gegen das Strahlungsmuster aufgrund einer einzelnen linearen magnetischen
Stromquelle gefunden.
-
Spezieller
weisen, da magnetische Stromquellen symmetrisch in Bezug auf die
ZY-Ebene angeordnet sind, die Funkwellen, die von den zwei magnetischen
Stromquellen abgestrahlt werden, umgekehrte Phasen zueinander auf
und werden mit derselben Amplitude in der zur ZY-Ebene parallelen Ebene
gegenseitig kompensiert. Folglich werden die Funkwellen kaum in
der zur ZY-Ebene parallelen Richtung abgestrahlt. Die zur ZX-Ebene
parallele Ebene weist eine Richtung auf, in der die Funkwellen, die
von den zwei magnetischen Strom quellen abgestrahlt werden, dieselbe
Phase besitzen, und die Funkwellen werden in dieser Richtung verstärkt. Wenn
beispielsweise der Abstand zwischen den magnetischen Stromquellen
1/2 Wellenlänge
in einem freien Raum ist, werden die Funkwellen in der +X-Richtung
und der –X-Richtung
verstärkt,
da sie dieselbe Phase in der X-Achsen-Richtung aufweisen.
-
Folglich
kann diese Struktur der Monopolantenne die Effekte der Antennenanordnung
aus einem einzelnen Antennenelement bringen, wodurch der Richtfaktor
der Monopolantenne geändert
wird.
-
Das
Verlängern
der Länge
der Öffnungen 16 und 17 in
der Y-Richtung macht ferner die magnetischen Stromquellen länger, wodurch
die Strahlung in der X-Richtung
verschmälert
wird, um die Verstärkung
zu erhöhen.
Kurz gesagt, die Verstärkung
kann durch die Länge
der Öffnungen 16 und 17 eingestellt werden.
-
Eine
Monopolantenne mit einem Bodenleiter mit endlicher Größe weist
im Allgemeinen eine Funkwellenbeugung an der Kante des Bodenleiters
auf; die von der Monopolantenne mit einem Bodenleiter mit endlicher
Größe abgestrahlte
Funkwelle ist die Summe der Funkwellen von den Antennenelementen und
der Beugungswellen an der Kante des Bodenleiters.
-
Dies
gilt in der Monopolantenne der vorliegenden Ausführungsform. Die Beugung findet
an allen Kanten und geknickten Abschnitten des Deckenleiters 15,
des Seitenleiters 14 und des Bodenleiters 11 statt.
Der Einfluss der Beugungswellen wird insbesondere an der Kante des
Deckenleiters 15 größer, wenn
der Deckenleiter 15 die Öffnungen 16 und 17 wie
in der vorliegenden Ausführungsform
aufweist.
-
Wie
vorstehend beschrieben, kann in der Monopolantenne der vorliegenden
Ausführungsform der
Richtfaktor der Funkwellen gemäß der Größe und Form
von jedem des Deckenleiters 15, des Seitenleiters 14 und
des Bodenleiters 11 zusätzlich
zur Position, Anzahl und Größe der Öffnungen 16 und 17 geändert werden.
-
Ein
funktionierender Prototyp einer Antenne, ihr Funkrichtfaktor und
ihre Eingangsimpedanzcharakteristiken sind in 3, 4 bzw. 5 gezeigt.
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Der
Prototyp ist folgendermaßen.
Der Bodenleiter 11 wurde so hergestellt, dass er ein Quadrat von
0,76 × 0,76
Wellenlängen
in Bezug auf die Wellenlänge
im freien Raum ist. Die Höhe
des Seitenleiters 14 wurde als 0,19 Wellenlängen hergestellt.
Der Deckenleiter 15 wurde als Rechteck mit einer Seite mit
einer Länge
von 0,50 Wellenlängen
parallel zur X-Achse und der anderen Seite mit einer Länge von 0,76
Wellenlängen
parallel zur Y-Achse hergestellt. Die Öffnungen 16 und 17 wurden
jeweils als Rechteck mit einer Seite mit einer Länge von 0,13 Wellenlängen parallel
zur X-Achse und der anderen Seite mit einer Länge von 0,76 Wellenlängen parallel
zur Y-Achse hergestellt. Die so strukturierten Öffnungen 16 und 17 wurden
an beiden Kanten des Deckenleiters 15 in der X-Achsen-Richtung so
angeordnet, dass sie in Bezug auf die ZY-Ebene symmetrisch waren.
Der koaxiale Leistungsversorgungsabschnitt 12 wurde im
Ursprungspunkt angeordnet. Das Antennenelement 13 wurde
aus einem leitenden Draht hergestellt, der entlang der Z-Achse angeordnet
war, so dass er eine Länge
von 0,18 Wellenlängen
aufwies. Die so strukturierte Monopolantenne wird in Bezug auf die
ZX-Ebene und die ZY-Ebene symmetrisch.
-
4 zeigt
den Funkrichtfaktor der Monopolantenne mit der vorstehend erwähnten Struktur. Der
Funkrichtfaktor ist in 10 dB kalibriert und die Einheit ist dBd
in Bezug auf die Verstärkung
einer Dipolantenne.
-
In
dieser Monopolantenne wird die Funkwellenstrahlung in der Y-Richtung
verringert und in der X-Richtung verstärkt. Ein Vergleich mit den
Charakteristiken der in 37B gezeigten
Monopolantenne des Standes der Technik zeigt an, dass die Strahlung in
der Richtung maximaler Strahlung um etwa 2,4 dB verstärkt ist.
Ferner strahlt die Antenne keine Wellen zur Unterseite ab und strahlt
starke Wellen zur Oberseite ab. Besonders starke Wellen werden in
der diagonal horizontalen Richtung der Antenne abgestrahlt, die
einen starken Richtfaktor in dieser Richtung zeigt. Der Seitenleiter 14,
der die Antennenelemente 13 umgibt, und der Bodenleiter 11 verringern zusammen
die Strahlung zur Unterseite oder in der –Z-Richtung. Daher ist die
Monopolantenne zur Installation in einem schmalen Innenraum wie
einem Korridor geeignet.
-
Da
die Monopolantenne die Öffnungen 16 und 17 für die Wellenstrahlung,
die am Antennendeckenabschnitt angeordnet sind, und das Antennenelement 13 als
eine vom Bodenleiter 11 und Seitenleiter 14 umgebene
Strahlungsquelle aufweist, werden die Strahlungswellen durch die
Antennenanordnungsumgebung in den Antennenseiten- und -bodenrichtungen
nicht stark beeinflusst. Dies macht es möglich, dass, wenn die Monopolantenne
an der Innendecke installiert wird, die Antenne in die Innendecke
eingebettet wird, wobei der Antennendeckenabschnitt derart abwärts liegt,
dass der Deckenleiter 15 eine einzige Ebene mit der Decke
des Raums bildet, der der Strahlungsraum ist. Folglich wird die
Antenne unauffällig,
ohne von der Decke so vorzustehen, dass sie ein Schandfleck ist.
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5 zeigt
die VSWR-Charakteristiken (Spannungsstehwellenverhältnis-Charakteristiken) der
Monopolantenne, wenn die Eingangsimpedanzen mit 50 Ω abgeglichen
sind. Wie in 5 gezeigt, tritt die Monopolantenne
mit einer Frequenz von f0 in Resonanz und weist ein Frequenzband
von etwa 10% auf, in dem das VSWR 2 oder niedriger ist. Folglich
weist die Monopolantenne ausgezeichnete Charakteristiken hinsichtlich
der Impedanzcharakteristiken auf.
-
In
der Monopolantenne ist die Antennenelementhöhe 0,18 Wellenlängen, die
niedriger ist als das gewöhnliche
Monopolantennenelement mit 1/4 Wellenlänge. Der Grund dafür ist wie
folgt. Der Deckenleiter 15 ist in einer Höhe von 0,19
Wellenlängen sehr
nahe der Spitze des Antennenelements 13 angeordnet, so
dass die kapazitive Bindung zwischen ihnen verursacht wird, was
dazu äquivalent
wird, dass eine kapazitive Last an der Spitze des Antennenelements 13 vorhanden
ist. Dies führt
obere Lasteffekte herbei, wodurch die Antennenelementhöhe verringert
wird.
-
Diese
Monopolantenne ist dadurch gekennzeichnet, dass das Antennenelement 13 und
der Deckenleiter 15 sehr nahe aneinander angeordnet sind, so
dass eine geringfügige
Erhöhung
oder Verringerung des Abstandes zwischen ihnen die Eingangsimpedanzen
instabil machen kann. Um die Eingangsimpedanzcharakteristiken zu
stabilisieren, kann der Abstand zwischen dem Antennenelement 13 und
dem Deckenleiter 15 durch Anordnen eines aus einem Isolator,
einem dielektrischen Organ oder dergleichen bestehenden Abstandhalters
fixiert werden.
-
Wie
vorstehend beschrieben, kann die Struktur dieser Monopolantenne
das Antennenelement 13 mit einem niedrigen Profil herstellen,
was die Antenne unauffällig
macht und weit davon, dass sie ein Schandfleck ist, wenn sie in
eine Innendecke eingebettet ist.
-
In
dem Fall, in dem die Monopolantenne in Bezug auf die ZY-Ebene und
die ZX-Ebene wie
in der vorliegenden Ausführungsform
symmetrisch ist, wird der Richtfaktor der Funkwellen von der Antenne
in Bezug auf die ZY-Ebene und die ZX-Ebene symmetrisch.
-
Daher
erreicht die erste Ausführungsform eine
kompakte und ausgezeichnete Monopolantenne mit einer einfachen Struktur
und einem gewünschten Richtfaktor.
-
(Ausführungsform
2)
-
Die
zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf 6 beschrieben, in der gleiche Komponenten
mit gleichen Bezugszeichen in Bezug auf 1 bezeichnet
sind.
-
Die
Monopolantenne der vorliegenden Ausführungsform ist durch das Antennenelement 13 gekennzeichnet.
Ein Ende des Antennenelements 13 ist mit dem koaxialen
Leistungsversorgungsabschnitt 12 und das andere Ende mit
dem Deckenleiter 15 elektrisch verbunden.
-
Die
Monopolantenne verhält
sich in derselben Weise wie jene der ersten Ausführungsform.
-
In
der ersten Ausführungsform
können
der Deckenleiter 15 und die Spitze des Antennenelements 13 sehr
nahe aneinander angeordnet sein. In diesem Fall verändert eine Änderung
des Abstandes zwischen ihnen wahrscheinlich die Eingangsimpedanzen
der Antenne, wodurch die Anpassungsbedingungen an den koaxialen
Leistungsversorgungsabschnitt 12 verschlechtert werden.
Folglich wird weniger Leistung zum Antennenelement 13 geliefert,
was den Strahlungswirkungsgrad der Antenne verringert.
-
Im
Gegensatz dazu sind in der vorliegenden Ausführungsform der Deckenleiter 15 und
das Antennenelement 13 mit Löten oder dergleichen kombiniert,
um die elektrische und mechanische Beziehung zwischen ihnen zu stabilisieren.
Dies verbessert die Stabilität
der Struktur und der Impedanzcharakteristiken der Antenne.
-
Obwohl
es möglich
ist, einen aus einem Isolationselement oder einem dielektrischen
Organ bestehenden Abstandhalter anzuordnen, wie in der ersten Ausführungsform
beschrieben, ist die Struktur in der zweiten Ausführungsform
in einigen Fällen
hinsichtlich der Herstellungsleichtigkeit aufgrund der Vereinfachung
der Struktur überlegen.
-
Eine
funktionierende Prototypantenne ist in 7 gezeigt
und ihr Strahlungsrichtfaktor und ihre Eingangsimpedanzen sind in 8 bzw. 9 gezeigt.
-
Der
Prototyp war folgendermaßen.
Der Bodenleiter 11 wurde als Quadrat von 0,76 × 0,76 Wellenlängen in
Bezug auf die Wellenlänge
im freien Raum hergestellt. Die Höhe des Seitenleiters 14 wurde
als 0,08 Wellenlängen
hergestellt. Der Deckenleiter 15 bestand aus einem linearen
Leiter 15A und zwei rechtwinkligen Leitern 15B.
Der koaxiale Leistungsversorgungsabschnitt 12 wurde im
Ursprungspunkt angeordnet. Der lineare Leiter 15A wurde
so hergestellt, dass er 0,76 Wellenlängen hatte, und so angeordnet,
dass er zu den Deckenleitern 15A und 15B parallel
war und auch zur Y-Achse parallel war. Beide Enden des linearen
Leiters 15A wurden mit dem Seitenleiter 14 elektrisch
verbunden. Die rechtwinkligen Leiter 15B weisen jeweils
eine Seite von 0,19 Wellenlängen
parallel zur X-Achse und die andere Seite von 0,76 Wellenlängen parallel
zur Y-Achse auf. Diese rechtwinkligen Leiter 15B wurden
an beiden Enden des Antennendeckenabschnitts in der X-Richtung angeordnet.
Die Öffnungen 16 und 17 wurden
zwischen den rechtwinkligen Leitern 15B und dem linearen
Leiter 15A ausgebildet. Die Öffnungen 16 und 17 weisen
jeweils eine Seite von 0,19 Wellenlängen parallel zur X-Achse und
die andere Seite von 0,76 Wellenlängen parallel zur Y-Achse auf.
Die Spitze des Antennenelements 13 wurde mit dem Zentrum
in der Längsrichtung
des linearen Leiters 15A elektrisch verbunden. Das Antennenelement 13 war ein
leitender Draht, der in der Z-Achse so angeordnet war, dass er 0,08
Wellenlängen
aufwies. Die so strukturierte Monopolantenne wird in Bezug auf die ZX-Ebene
und die ZY-Ebene symmetrisch.
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8 zeigt
den Strahlungsrichtfaktor der vorstehend strukturierten Monopolantenne.
Der Funkrichtfaktor ist in 10 dB kalibriert und die Einheit ist
dBd in Bezug auf die Verstärkung
einer Dipolantenne.
-
In
dieser Monopolantenne wird die Funkwellenstrahlung in der Y-Richtung
verringert und in der X-Richtung verstärkt. Ein Vergleich mit den
Charakteristiken der in 37B gezeigten
Monopolantenne des Standes der Technik zeigt an, dass die Strahlung in
der Richtung maximaler Strahlung um etwa 4 dB verstärkt ist.
Wie in 8 gezeigt, strahlt die Antenne ferner keine Wellen
zur Unterseite ab und strahlt starke Wellen zur Oberseite ab. Besonders
starke Wellen werden in der diagonal horizontalen Richtung der Antenne
abgestrahlt, die einen starken Richtfaktor in dieser Richtung zeigt.
Der Seitenleiter 14, der die Antennenelemente 13 umgibt,
und der Bodenleiter 11 verringern zusammen die Strahlung
zur Unterseite oder in der –Z-Richtung.
Daher ist die Monopolantenne zur Installation in einem schmalen
Innenraum wie einem Korridor geeignet.
-
Aufgrund
desselben in der ersten Ausführungsform
erwähnten
Grundes werden die Strahlungswellen durch die Antennenanordnungsumgebung
in der Antennenseiten- und -bodenrichtung nicht stark beeinflusst.
Dies macht es möglich,
dass die Monopolantenne so installiert wird, dass sie eine einzige
Ebene mit der Innendecke bildet, so dass der Deckenabschnitt der
Antenne dem Strahlungsraum zugewandt ist. Folglich wird die Antenne
unauffällig, ohne
dass sie von der Decke vorsteht, so dass sie ein Schandfleck ist.
-
9 zeigt
die VSWR-Charakteristiken der Monopolantenne, wenn die Eingangsimpedanzen
mit 50 Ω abgeglichen
sind. Wie in 9 gezeigt, tritt die Monopolantenne
bei einer Frequenz von f0 in Resonanz und besitzt ein Frequenzband
von etwa 10%, in dem das VSWR 2 oder niedriger ist. Folglich weist
die Monopolantenne ausgezeichnete Charakteristiken hinsichtlich
der Impedanzcharakteristiken auf.
-
In
der Monopolantenne ist die Antennenelementhöhe 0,08 Wellenlängen, die
niedriger ist als das gewöhnliche
Monopolantenneelement mit 1/4 Wellenlänge. Dies liegt an den oberen
Lasteffekten wie in der ersten Ausführungsform.
-
Folglich
kann in der Struktur der Antenne der vorliegenden Ausführungsform,
wenn es nicht zugelassen ist, dass sie in die Innendecke eingebettet wird,
die Antenne teilweise aufgrund der Effekte des niedrigen Profils
des Antennenelements unauffällig sein,
ohne dass sie ein Schandfleck ist, und kürzer sein, als von der Decke
vorzustehen.
-
Ähnlich zur
ersten Ausführungsform
besitzt die zweite Ausführungsform
einen Effekt, dass der Richtfaktor der Funkwellen von der Antenne
in Bezug auf die ZY-Ebene und die ZX-Ebene symmetrisch wird, indem
die Monopolantenne in Bezug auf die ZY-Ebene und die ZX-Ebene symmetrisch
gemacht wird.
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Daher
erreicht die zweite Ausführungsform eine
kompakte und ausgezeichnete Monopolantenne mit einer einfachen Struktur
und einem gewünschten Richtfaktor.
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(Ausführungsform
3)
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Eine
dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf 10A und 10B beschrieben,
in denen gleiche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen mit Bezug
auf 1 bezeichnet sind.
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Die
Monopolantenne der dritten Ausführungsform
ist dadurch gekennzeichnet, dass sie Anpassungsleiter 18 und 19 bereitstellt,
die aus linearen Leitern bestehen und parallel zur Z-Achse in der ZY-Ebene
angeordnet sind. Die Anpassungsleiter 18 und 19 sind
ferner so angeordnet, dass sie in Bezug auf das Antennenelement 13,
das auf der +Z-Achse liegt, symmetrisch sind. Ein Ende von jedem
der Anpassungsleiter 18 und 19 ist mit dem Bodenleiter 11 elektrisch
verbunden.
-
Die
Monopolantenne verhält
sich in derselben Weise wie jene der ersten Ausführungsform.
-
In
der ersten und der zweiten Ausführungsform
kann die Anpassung zwischen dem koaxialen Leistungsversorgungsabschnitt 12 und
der Monopolantenne gestört
sein. In diesem Fall wird das Antennenelement 13 mit weniger
Leistung versorgt, was den Strahlungswirkungsgrad der Antenne verschlechtert.
-
Im
Gegensatz dazu kann die Monopolantenne der vorliegenden Ausführungsform
die Anpassungsbedingungen an den koaxialen Leistungsversorgungsabschnitt 12 durch Ändern der
Impedanzen der Antenne durch Vorsehen der Anpassungsleiter 18 und 19 mit
einem Abstand zwischen ihnen nahe dem Antennenelement 13 ausgezeichnet
machen. Das Verbessern der Anpassungsbedingungen verbessert die
Charakteristiken der Antenne.
-
Ferner
ermöglicht
die Anordnung der Anpassungsleiter 18 und 19 so,
dass die Form der Öffnungen 16 und 17 nicht
beeinflusst wird, dass der Strahlungsrichtfaktor mit den Anpassungsleitern 18 und 19 derselbe
wie der Strahlungsrichtfaktor ohne sie ist. Dies liegt daran, dass
die wesentliche Strahlungsquelle der Monopolantenne hauptsächlich auf
die Öffnungen 16 und 17 konzentriert
ist. Folglich kann diese Monopolantenne ausgezeichnete Anpassungsbedingungen
von Impedanzen herstellen, ohne den gewünschten Strahlungsrichtfaktor
stark zu ändern.
-
Ähnlich zur
ersten Ausführungsform
wird in der dritten Ausführungsform
der Richtfaktor der Funkwellen von der Antenne in Bezug auf die ZY-Ebene
und die ZX-Ebene symmetrisch, in dem die Monopolantenne in Bezug
auf die ZY-Ebene und die ZX-Ebene symmetrisch gemacht wird.
-
Daher
erreicht die dritte Ausführungsform eine
kompakte und ausgezeichnete Monopolantenne mit einer einfachen Struktur
und einem gewünschten Richtfaktor.
-
(Ausführungsform
4)
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Eine
vierte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf 11A und 11B beschrieben,
in denen gleiche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen in Bezug auf 1 bezeichnet sind.
-
Die
Monopolantenne der vierten Ausführungsform
ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Raum innerhalb der Antenne,
der vom Bodenleiter 11, vom Seitenleiter 14 und
vom Deckenleiter 15 umgeben ist, mit einem dielektrischen
Organ 31 gefüllt ist.
Es soll angenommen werden, dass das Verhältnis (relative Permittivität) der Permittivität des dielektrischen
Organs zur Permittivität ε0 in einem
Vakuum εγ ist, die
Wellenlänge
im dielektrischen Organ 1/√εγ mal die
Wel lenlänge
in einem Vakuum wird. Da εγ nicht geringer
als 1 ist, wird die Wellenlänge
innerhalb des dielektrischen Organs kürzer. Daher macht das Integrieren
des dielektrischen Organs 31 in die Antenne die Antenne
kompakt und mit niedrigem Profil.
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Eine
funktionierende Prototypantenne ist in 12 gezeigt
und ihr Strahlungsrichtfaktor und ihre VSWR-Charakteristiken (Spannungsstehwellenverhältnis-Charakteristiken)
der Eingangsimpedanzen, die mit 50 Ω abgeglichen sind, sind in 13 bzw. 14 gezeigt.
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Die
relative Permittivität εγ des dielektrischen Organs 31 wurde
zu 3,6 gemacht. Der Bodenleiter 11 wurde als Rechteck mit
einer längeren
Seite mit einer Länge
von 0,76 Wellenlängen
und der kürzeren
Seite mit einer Länge
von 0,27 Wellenlängen
in Bezug auf die Wellenlänge
im freien Raum hergestellt. Die Höhe des Seitenleiters 14 wurde
als 0,0067 Wellenlängen
hergestellt. Der Deckenleiter wurde als Rechteck mit einer Seite
mit einer Länge
von 0,38 Wellenlängen
parallel zur X-Achse und der anderen Seite mit einer Länge von
0,27 Wellenlängen
parallel zur Y-Achse hergestellt. Die Öffnungen 16 und 17' wurden durch
Ablösen
der leitenden Schicht, die als Deckenleiter 15 auf der
Oberfläche
des dielektrischen Organs 31 ausgebildet war, von dem dielektrischen
Organ 31 ausgebildet. Die Öffnungen 16' und 17' wurden jeweils
als Rechteck mit einer Seite mit einer Länge von 0,19 Wellenlängen parallel
zur X-Achse und der anderen Seite mit einer Länge von 0,27 Wellenlängen parallel
zur Y-Achse hergestellt. Die so ausgebildeten Öffnungen 16' und 17' sind an beiden Enden
des Deckenleiters 15 entlang der X-Achse so angeordnet,
dass sie in Bezug auf die ZY-Ebene symmetrisch sind. Das Antennenelement 13 war
ein leitender Draht mit einer Länge
von 0,0067 Wellenlängen.
Der koaxiale Leistungsversorgungsabschnitt 12 wurde im
Ursprungspunkt angeordnet und ein Ende des Antennenelements 13 wurde
mit dem Deckenleiter 15 elektrisch verbunden. Die so strukturierte
Monopolantenne ist in Bezug auf die ZY-Ebene und die ZY-Ebene symmetrisch.
-
In 13 ist
der Funkrichtfaktor in 10 dB kalibriert, was innerhalb der Spezifikationen
beim Maximalwert liegt. Diese Monopolantenne strahlt kaum Wellen
zur Unterseite ab und strahlt starke Wellen zur Oberseite ab. Besonders
starke Wellen werden in der diagonal horizontalen Richtung der Antenne
abgestrahlt, die Charakteristiken zeigt, die zur Installation in
einem schmalen Innenraum wie einem Korridor geeignet sind.
-
Wie
in 14 gezeigt, tritt die Monopolantenne bei einer
Frequenz von f0 in Resonanz und weist ein Frequenzband von etwa
2% auf, in dem das VSWR 2 oder niedriger ist. Folglich besitzt die
Monopolantenne ausgezeichnete Charakteristiken hinsichtlich der
Impedanzcharakteristiken.
-
In
der Monopolantenne kann die Antennenelementhöhe 0,0067 Wellenlängen sein.
Dies entspricht 1 mm beim Senden oder Empfangen eines Signals von
2 GHz und ist in der Höhe
ausreichend niedriger als das Monopolantennenelement des Standes
der Technik mit 1/4 Wellenlänge
und ferner niedriger als jene in der vorstehend erwähnten ersten bis
dritten Ausführungsform.
Dies kann durch Füllen des
dielektrischen Organs 31 in die Antenne durchgeführt werden.
-
Wenn
eine Antenne an einer Decke oder Wand in einem Raum installiert
wird und wenn es nicht zugelassen ist, dass sie dort eingebettet
wird, ist die Antenne, die zur Verringerung ihrer Höhe in der
Lage ist, bevorzugt, da sie unauffällig ist und kein Schandfleck
ist.
-
Die
Monopolantenne der vorliegenden Ausführungsform, die in Bezug auf
die ZY-Ebene und die ZX-Ebene symmetrisch ist, weist einen Effekt
auf, dass der Richtfaktor der Funkwellen von der Antenne in Bezug
auf jede zur ZY-Ebene parallele Ebene und jede zur ZX-Ebene parallele
Ebene symmetrisch gemacht wird.
-
Die
Monopolantenne, die mit dem dielektrischen Organ 31 gefüllt ist,
kann unter Verwendung eines dielektrischen Substrats mit einer leitenden
Folie wie z. B. einer Kupferfolie, die auf beide Seiten davon aufgebracht
ist, wie folgt hergestellt werden. Ein dielektrisches Substrat mit
einer Dicke von 0,0067 Wellenlängen,
auf das eine leitende Folie wie z. B. eine Kupferfolie auf beiden
Seiten davon aufgebracht ist, wird so geschnitten, dass ein Rechteck
mit 0,76 × 0,27
Wellenlängen
gebildet wird. Das Rechteck wird zum dielektrischen Organ 31 gemacht.
Dann wird eine der Seiten der leitenden Folie durch Ätzen oder einen
mechanischen Prozess entfernt, um den Deckenleiter 15 und
die Öffnungen 16 und 17' auszubilden.
Die leitende Folie auf der anderen Seite, die nicht entfernt ist,
wird zum Bodenleiter 11. Ein geeignetes Loch wird in der
festen Position des Bodenleiters 11 (beispielsweise in
der Mitte in der Ebenenrichtung) ausgebildet, um den koaxialen Leistungsversorgungsabschnitt 12 auszubilden.
Ein Durchgangsloch, das sich vom koaxialen Leistungsversorgungsabschnitt 12 bis
zur Deckenebene des dielektrischen Organs 31 erstreckt,
wird durch Ätzen
oder einen Bohrprozess ausgebildet. Die Spitze eines leitenden Drahts,
der sich vom internen Leiter des koaxialen Leistungsversorgungsabschnitts 12 erstreckt,
wird in das Durchgangsloch so eingesetzt, dass er vom Deckenleiter 15 außerhalb
des Substrats vorsteht. Der leitende Draht wird als Antennenelement 13 verwendet,
das mit dem Deckenleiter 15 durch Löten oder dergleichen elektrisch
verbunden wird. Auf eine Seitenoberfläche des dielektrischen Organs 31 wird
eine Kupferfolie mit einem Klebemittel aufgebracht, um den Seitenleiter 14 auszubilden.
-
Gemäß dem vorstehend
erwähnten
Herstellungsverfahren verbessert der Prozess mit hoher Genauigkeit
wie z. B. der Ätzprozess
zum Ausbilden der Öffnungen 16 und 17' die Herstellungsgenauigkeit
einer Antenne und erreicht eine Kostenverringerung aufgrund von
Massenproduktion.
-
In
den Monopolantennen der ersten bis dritten Ausführungsform, die nicht mit dem
dielektrischen Organ 31 versehen sind, führt der
Raum innerhalb der Antenne durch die Öffnungen 16 und 17 nach
außen.
In Abhängigkeit
von der Installationsumgebung der Antenne können die Öffnungen 16 und 17 unerwünscht Staub
oder feuchte Luft in die Antenne einbringen, wodurch ihre Charakteristiken
verschlechtert werden. In der Monopolantenne der vorliegenden Ausführungsform
verhindert jedoch die Bereitstellung des dielektrischen Organs 31 die
Verschlechterung der Charakteristiken der Antenne, wodurch die Zuverlässigkeit
langfristig aufrechterhalten wird.
-
Daher
erreicht die vierte Ausführungsform eine
kompakte und ausgezeichnete Monopolantenne mit einer einfachen Struktur
und einem gewünschten Richtfaktor.
-
In
der vierten Ausführungsform
wäre es
möglich,
die Antenne innerhalb und außerhalb
unter Verwendung von mehreren leitenden Stäben 32 anstelle des
Seitenleiters 14 elektrisch zu unterbrechen, wie in 15 gezeigt.
Die leitenden Stäbe 32 können folgendermaßen ausgebildet
werden. Leitende Muster für
den Bodenleiter 11 und den Deckenleiter 15 werden
auf einem großen
dielektrischen Substrat ausgebildet, das ein Muttersubstrat für die mehreren
dielektrischen Organe 31 sein soll. Löcher werden in regelmäßigen Intervallen
entlang der Unterteilungslinien der dielektrischen Elemente 31 in
einer Weise ausgebildet, dass sie das dielektrische Substrat durchdringen.
Die leitenden Stäbe 32 werden
in diese Löcher eingesetzt,
um den Bodenleiter 11 und den leitenden Stab 32 miteinander
und den Deckenleiter 15 und die leitenden Stäbe 32 elektrisch
miteinander zu verbinden. Nach dem Ausbilden der leitenden Stäbe 32 wird
das dielektrische Substrat in die dielektrischen Elemente 31 unterteilt.
Die leitenden Stäbe 32 können aus
Durchgangslöchern,
die durch Anwenden eines Durchgangslochätzens auf die Löcher ausgebildet
werden können
oder Füllen
der Löcher
mit einem leitenden Element ausgebildet werden.
-
In
der in 15 gezeigten Struktur üben die leitenden
Stäbe 32 dieselben
Wirkungen wie der Seitenleiter 14 aus, wenn der Abstand
zwischen benachbarten leitenden Stäben 32 im Vergleich
zur Wellenlänge
ausreichend kurz ist. Eine Kombination der Struktur der leitenden
Stäbe 32 und
des Verfahrens zum Verarbeiten des Deckenleiters 15 wie
z. B. des vorstehend erwähnten Ätzprozesses
kann eine Monopolantenne mit hoher Prozessgenauigkeit erreichen,
die zur Massenproduktion in der Lage ist.
-
In
der vierten Ausführungsform
wird die Monopolantenne mit dem dielektrischen Organ 31 gefüllt. Die
vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Struktur eingeschränkt; das
dielektrische Organ 31 kann in einen Teil innerhalb der
Antenne gesetzt werden. Eine Monopolantenne kann beispielsweise
unter Verwendung eines dielektrischen Substrats, auf das eine leitende
Folie auf seiner einen Seite aufgebracht ist, und Entfernen der
Folie durch Ätzen oder
einen mechanischen Prozess, um ein dielektrisches Substrat mit dem
Deckenleiter 15 und den Öffnungen 16' und 17 auszubilden,;
ein weiteres dielektrisches Substrat mit dem Seitenleiter 14;
und ferner ein weiteres dielektrisches Substrat mit dem Bodenleiter 11 und
Kombinieren dieser Substrate ausgebildet werden. Das dielektrische
Substrat mit dem Seitenleiter 14 kann ein einzelnes dielektrisches
Substrat mit dem Seitenleiter 14 auf der ganzen Seitenoberfläche davon
sein. Alternativ können
mehrere dielektrische Substrate jeweils mit dem Seitenleiter 14 darauf
kombiniert werden, um einen Rahmen auszubilden.
-
(Ausführungsform
5)
-
Eine
fünfte
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf 16A und 16B beschrieben. 16A ist eine grobe perspektivische Ansicht der
Monopolantenne der fünften
Ausführungsform
und 16B ist eine Schnittansicht
der Antenne entlang der ZY-Ebene von 16A.
Die Antenne der vorliegenden Ausführungsform, die grundsätzlich dieselbe
Struktur wie jene der vierten Ausführungsform aufweist, ist dadurch
gekennzeichnet, dass sie mit Anpassungsleitern 18 und 19 versehen
ist, die mit dem Bodenleiter 11 wie in der dritten Ausführungsform
elektrisch verbunden sind. Die Anpassungsleiter 18 und 19 sind
so angeordnet, dass sie in Bezug auf das Antennenelement 13,
das auf der +Z-Achse in der ZY-Ebene angeordnet ist, symmetrisch
sind. Ein Ende von jedem der Anpassungsleiter 18 und 19 ist
mit dem Bodenleiter 11 elektrisch verbunden.
-
In
der fünften
Ausführungsform
kann die Bereitstellung der Anpassungsleiter 18 und 19 voneinander
entfernt nahe dem Antennenelement 13 die Impedanz der Antenne ändern, wodurch
sie ausgezeichnete Anpassungsbedingungen an den koaxialen Leistungsversorgungsabschnitt 12 besitzt.
Die ausgezeichneten Anpassungsbedingungen können die Charakteristiken der
Antenne verbessern. Ähnlich
der dritten Ausführungsform
können
die Anpassungsbedingungen der Impedanz verbessert werden, während der
gewünschte
Strahlungsrichtfaktor kaum geändert
wird.
-
Wie
vorstehend beschrieben, erreicht die fünfte Ausführungsform eine kompakte Monopolantenne
mit ausgezeichneten Impedanzanpassungsbedingungen und gewünschtem
Richtfaktor mit einer einfachen Struktur.
-
(Ausführungsform
6)
-
Eine
sechste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf 17A und 17B beschrieben. 17A ist eine grobe perspektivische Ansicht der
Monopolantenne der sechsten Ausführungsform
und 17B ist eine Schnittansicht
entlang der ZY-Ebene von 17A.
-
Die
Antenne der vorliegenden Ausführungsform,
die grundsätzlich
dieselbe Struktur wie jene der vierten Ausführungsform aufweist, ist dadurch
gekenn zeichnet, dass sie mit einem ebenenförmigen dielektrische Organ 31 versehen
ist, das nicht den ganzen Raum innerhalb der Antenne, sondern einen
Teil von ihm abdeckt. Die Oberfläche
des dielektrischen Organs 31' ist
mit dem Schichtdeckenleiter 15, der aus einer leitenden
Schicht besteht, und den Öffnungen 16' und 17', die durch
Entfernen der leitenden Schicht ausgebildet werden, versehen. Das
dielektrische Organ 31' ist
am Ende der Deckenseitenöffnung des
Innenraums angeordnet, der vom Seitenleiter 14 umgeben
ist. Der Innenraum ist durch das dielektrische Organ 31' abgedichtet,
das als Deckel fungiert.
-
Folglich
können
die Effekte zum Blockieren von Staub und Feuchtigkeit in der Struktur
der vierten Ausführungsform
auch durch Abdichten des Endes der Deckenseitenöffnung des Innenraums mittels
des dielektrischen Organs 31' vollständig ausgeübt werden.
Das dielektrische Organ 31',
das auf der Deckenseite der Antenne in der vorliegenden Ausführungsform
angeordnet ist, kann an der Unterseite vorgesehen werden. In diesem
Fall ist der Bodenleiter 11 am dielektrischen Organ 31' ausgebildet.
-
(Ausführungsform
7)
-
Eine
siebte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf 18A und 18B beschrieben. 18A ist eine grobe perspektivische Ansicht der
Monopolantenne der siebten Ausführungsform
und 18B ist eine Schnittansicht
entlang der ZY-Ebene von 18A. Die
Antenne der vorliegenden Ausführungsform weist
die Struktur der sechsten Ausführungsform
auf und weist auch die Anpassungsleiter 18 und 19 der fünften Ausführungsform
auf, um die Impedanzen in derselben Weise wie in der fünften Ausführungsform anzupassen.
-
In
der Monopolantenne der vorliegenden Ausführungsform sind die Anpassungsleiter 18 und 19 vom
Antennenelement 13 entfernt angeordnet; die vorliegende
Erfindung ist jedoch nicht auf diese Struktur eingeschränkt. Es
ist beispielsweise möglich,
ein Ende von einem oder beiden der Anpassungsleiter 18 und 19 mit
einem Ende des Mittelabschnitts des Antennenelements 13 elektrisch
zu verbinden, wie in 19A und 19B gezeigt.
Diese Struktur verbessert die Impedanz der Antenne, was es möglich macht,
gute Anpassungsbedingun gen an den koaxialen Leistungsversorgungsabschnitt 12 zu erhalten,
wenn die Impedanz der Antenne niedrig ist.
-
In
der Monopolantenne der vorliegenden Ausführungsform sind die Anpassungsleiter 18 und 19 vom
Antennenelement 13 entfernt angeordnet; die vorliegende
Erfindung ist jedoch nicht auf diese Struktur eingeschränkt. Es
ist beispielsweise möglich,
ein Ende von einem oder beiden der Anpassungsleiter 18 und 19 mit
dem Deckenleiter 15 elektrisch zu verbinden, wie in 20A und 20B gezeigt.
Diese Struktur kann die Impedanz der Antenne ändern, wodurch gute Anpassungsbedingungen
an den koaxialen Leistungsversorgungsabschnitt 12 erhalten
werden.
-
(Ausführungsform
8)
-
Eine
achte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf 21 bis 26 beschrieben.
-
21 zeigt
die Systemstruktur der Funkvorrichtung in der achten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 21 stellt
eine Funkvorrichtung 35, ein Signalübertragungskabel 33 und
eine Steuereinheit 34 dar. Die Funkvorrichtung 35 und
die Steuereinheit 34 tauschen Signale über das Signalübertragungskabel 33 aus.
Die Steuereinheit 34 führt
eine Signalverarbeitung durch und die Funkvorrichtung 35 strahlt
Funkwellen aus und empfängt
sie. Obwohl die Steuereinheit 34 in 21 nur
mit einer Funkvorrichtung 35 verbunden ist, ist sie im
Allgemeinen mit mehreren Funkvorrichtungen verbunden.
-
22 und 23 zeigen
die Struktur der Funkvorrichtung in der achten Ausführungsform.
Diese Figuren stellen ein Signalübertragungskabel 33, Antennen 41 und 42,
Filter 43 und 44 als Beispiel von Frequenzauswahlmitteln,
Verstärkungsschaltungen 45 und 46,
ein Gehäuse 47 und
einen konkaven Abschnitt 48 dar. Die Filter 43 und 44 und
die Verstärkungsschaltungen 45 und 46 sind
innerhalb des Gehäuses 47 angeordnet.
Der konkave Abschnitt 48 ist auf der Oberfläche des
Gehäuses 47 ausgebildet
und die Antennen 41 und 42 sind in den konkaven
Abschnitt 48 eingebetet, wie in 23 gezeigt.
Die Antennen 41 und 42 sind die in den ersten
bis siebten Ausführungsformen
beschriebenen. Das Signalübertragungskabel 33 besteht
aus einem Kabel zur Übertragung
elektrischer Signale wie z. B. einem Koaxialkabel.
-
Das
Verhalten des Systems wird im Folgenden beschrieben.
-
In 21 wird
das Schaltungssystem zum Liefern von Signalen von der Steuereinheit 34 zur Funkvorrichtung
und zum Senden von Funkwellen von der Antenne 41 der Funkvorrichtung
als Abwärtssystem
bezeichnet. Das Schaltungssystem zum Empfangen von Funkwellen von
der Antenne 42 der Funkvorrichtung und Senden von Signalen
zur Steuereinheit 34 wird als Aufwärtssystem bezeichnet. 22 zeigt
ein Strukturbeispiel der Funkvorrichtung. In dem Abwärtssystem
ist die Leistungsversorgungseinheit der Antenne 41 mit
dem Filter 43 verbunden, das mit der Verstärkungsschaltung 45 verbunden
ist. Im Aufwärtssystem
ist die Leistungsversorgungseinheit der Antenne 42 mit
dem Filter 44 verbunden, das mit der Verstärkungsschaltung 46 verbunden
ist.
-
Hinsichtlich
des Flusses von Signalen werden im Abwärtssystem die in der Steuereinheit 34 verarbeiteten
Signale zur Verstärkungsschaltung 45 in
der Funkvorrichtung über
das Kabel 33 zur Übertragung
elektrischer Signale gesandt und durch die Verstärkungsschaltung 45 verstärkt. Danach
werden die dem brauchbaren Frequenzband entsprechenden Signale ausschließlich vom
Filter 43 aufgrund seiner Durchlassbereichbegrenzungen
zur Antenne 41 gesandt und als Funkwellen von der Antenne 41 in
den Raum ausgestrahlt.
-
Im
Aufwärtssystem
werden andererseits die von der Antenne 42 empfangenen
Signale zum Filter 44 gesandt. Die dem brauchbaren Frequenzband entsprechenden
Signale werden aufgrund der Durchlassbereichbegrenzungen des Filters 44 ausschließlich zur
Verstärkungsschaltung 46 gesandt
und durch die Verstärkungsschaltung 46 verstärkt. Danach
werden sie über
das Kabel 33 zur Übertragung
elektrischer Signale zur Steuereinheit 34 gesandt.
-
In
den in der ersten bis siebten Ausführungsform beschriebenen Monopolantennen
sind die Öffnungen 16 und 17 zum
Abstrahlen von Wellen am Antennendeckenabschnitt angeordnet und
das Antennenelement 13 als Strahlungsquelle ist vom Bodenleiter 11 und
vom Seitenleiter 14 umgeben, so dass die Strahlungswellen
durch die Antennenanordnungsumgebung in der Antennenseiten- und
-bodenrichtung nicht stark beeinflusst werden. Wenn die Funkvorrichtung 35 in
einem Raum installiert ist, in dem es schwierig ist, das Gehäuse 47 einzubetten, werden
die Antennen (die Monopolantennen der ersten bis siebten Ausführungsform)
in den konkaven Abschnitt 48 eingebettet. Dies beseitigt
das Vorstehen vom Gehäuse 47,
was die Antenne unauffällig macht.
Folglich wird das Umgebungsaussehen durch die Funkvorrichtung weniger
verdorben.
-
Obwohl
die Funkvorrichtung der achten Ausführungsform die zwei Antennen 41 und 42 des
Aufwärts-
und Abwärtssystems
und zwei Filter 43 und 44 umfasst, ist die vorliegende
Erfindung nicht auf diese Struktur eingeschränkt. Es ist beispielsweise
auch möglich,
die Antenne 41',
die sowohl in einem brauchbaren Frequenzband des Aufwärtssystems als
auch einem brauchbaren Frequenzband des Abwärtssystems funktioniert, und
eine gemeinsam genutzte Vorrichtung 49, wie in 24 gezeigt,
zu verwenden. Die Verwendung von einer Antenne 41' und einem Filter
(gemeinsam genutzte Vorrichtung 49) verringert die Funkvorrichtung
in der Größe.
-
Die
achte Ausführungsform
verwendet ein Kabel zur Übertragung
elektrischer Signale als Signalübertragungskabel 33;
die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Struktur eingeschränkt. 25 zeigt
beispielsweise das Signalübertragungskabel,
das aus einem optischen Signalübertragungskabel 33' wie z. B. einer
Lichtleitfaser besteht. Neben der gemeinsam genutzten Vorrichtung 48,
die in 25 verwendet wird, kann ein
Paar von Filtern 43 und 44, die in 22 gezeigt
sind, verwendet werden, was die Umsetzung von elektrischen Signalen
in optische Signale zur Übertragung
erfordert. Wie in 25 gezeigt, ist es folglich
erforderlich, eine Photodiode 51 zum Umsetzen von optischen
Signalen in elektrische Signale zwischen dem optischen Signalübertragungskabel 33 und
der Verstärkungsschaltung 45 im
Abwärtssystem
und einen Laser 52 zum Umsetzen von elektrischen Signalen
in optische Signale zwischen der Verstärkungsschaltung 47 und
dem optischen Signalübertragungskabel 33' im Aufwärtssystem
vorzusehen. In der Steuereinheit 34 ist eine Photodiode
(nicht dargestellt) für
die Verbindung mit dem optischen Signalübertragungskabel 33' im Aufwärtssystem
erforderlich und ein Laser (nicht dargestellt) ist für die Verbindung
mit dem optischen Signalübertragungskabel 33' im Abwärtssystem
erforderlich. Eine solche Struktur verringert die Kosten zum Installieren
des optischen Signalübertragungskabels 33' oder die Dämpfung von
Signalen aufgrund der Übertragungslänge des
Kabels 33',
wodurch eine Langstrecken-Signalübertragung
verwirklicht wird. Ferner macht es die Verwendung von optischen
Signalen mit verschiedenen Wellenlängen für die Aufwärts- und Ab wärtssysteme
zum Durchführen
einer Wellenlängenmultiplexierung
möglich,
das optische Signalübertragungskabel 50 mit
einer einzelnen Lichtleitfaser zu bilden. Diese Struktur erfordert
die Bereitstellung eines optischen Kopplers 60 zwischen
dem optischen Signalübertragungskabel 33 und
dem Laser 52 und zwischen dem Kabel 33' und der Photodiode 51.
-
Wie
in 26 gezeigt, umfasst der optische Koppler 60 drei
Anschlüsse 61, 62 und 63,
die mit dem optischen Signalübertragungskabel 33', der Photodiode 51 bzw.
dem Laser 52 verbunden sind. Die Bereitstellung des optischen
Kopplers 60 veranlasst, dass die optischen Signale des
Aufwärts-
und des Abwärtssystems
folgendermaßen übertragen werden.
Abwärtssystem-Sendesignale,
die von den Antennen 41 und 41' empfangen werden, werden durch
den Laser 52 in optische Signale umgesetzt und über den
optischen Koppler 60 zum optischen Signalübertragungskabel 33' gesandt. Aufwärtssystem-Sendesignale
werden andererseits über
den optischen Koppler 60 vom Kabel 33' zur Photodiode 51 gesandt,
wo sie in elektrische Signale umgesetzt werden, so dass sie zu den
Antennen 42 und 41' gesandt
werden. Diese Struktur erfordert nur ein optisches Signalübertragungskabel,
wodurch die Kosten des Kabels selbst, das zur Übertragung erforderlich ist,
und auch die Kosten für
dessen Installation verringert werden.
-
Jede
der vorstehend erwähnten
Ausführungsformen
kann folgendermaßen
verschiedenartig modifiziert werden.
- (1) Obwohl
die Monopolantennen der ersten bis siebten Ausführungsform in Bezug auf die ZY-Ebene
und die ZX-Ebene symmetrisch sind, ist die vorliegende Erfindung
nicht auf diese Struktur eingeschränkt. Um einen gewünschten
Strahlungsrichtfaktor oder gewünschte
Eingangsimpedanzcharakteristiken zu erreichen, kann eine Antenne
so ausgelegt werden, dass sie in Bezug auf nur die ZY-Ebene symmetrisch
ist oder in Bezug auf die ZY-Ebene und ZX-Ebene asymmetrisch ist. Außerdem können nur
die Öffnungen 16 und 17 in
Bezug auf nur die ZY-Ebene oder sowohl die ZY- als auch die ZX-Ebene
symmetrisch sein. Nur der Bodenleiter 11 kann in Bezug
auf nur die ZY-Ebene oder sowohl die ZY- als auch die ZX-Ebene symmetrisch
sein. Nur der Deckenleiter 15 kann in Bezug auf nur die
ZY-Ebene oder sowohl die ZY- als auch die ZX-Ebene symmetrisch sein. Nur der Seitenleiter 14 kann
in Bezug auf nur die ZY-Ebene
oder sowohl die ZY- als auch die ZX-Ebene symmetrisch sein. Alternativ kann
eine Kombination von diesen möglich
sein, um eine Antenne mit einem Strahlungsrichtfaktor zu erreichen,
der für
den Strahlungszielraum am besten geeignet ist.
- (2) In den Monopolantennen der ersten bis siebten Ausführungsform
sind der Bodenleiter 11, der Seitenleiter 14 und
der Deckenleiter 15 elektrisch miteinander verbunden; die
vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Struktur eingeschränkt. Um
einen gewünschten
Strahlungsrichtfaktor oder gewünschte
Eingangsimpedanzcharakteristiken zu erreichen, können beispielsweise der Deckenleiter 15 und
der Seitenleiter 14 elektrisch getrennt sein; der Bodenleiter 11 und
der Seitenleiter 14 können
elektrisch getrennt sein; oder alle diese Leiter 11, 14 und 15 können elektrisch
getrennt sein.
- (3) Obwohl die Monopolantennen der ersten bis siebten Ausführungsform
zwei Öffnungen 16 und 17 aufweisen,
ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Struktur eingeschränkt. Um
einen gewünschten
Strahlungsrichtfaktor oder gewünschte
Eingangsimpedanzcharakteristiken zu erreichen, können beispielsweise eine oder
mehr als zwei Öffnungen
vorgesehen sein.
- (4) In den Monopolantennen der ersten bis siebten Ausführungsform
sind die Öffnungen 16 und 17 Rechtecke;
die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Struktur eingeschränkt. Um einen
gewünschten
Strahlungsrichtfaktor oder gewünschte
Eingangsimpedanzcharakteristiken zu erreichen, können die Öffnungen 16 und 17 beispielsweise
Kreise, Quadrate, Polygone, Halbkreise, eine Kombination dieser
Formen, Ringe oder andere Formen sein. Wenn die Öffnungen 16 und 17 kreisförmig, oval
oder beliebige Formen mit einer Krümmung sind, wird die im leitenden Abschnitt,
der die Antenne bildet, ausgebildete Ecke im Strahlungsrichtfaktor
rund. Folglich weist die Ecke weniger Beugungseffekte auf, was den kreuzpolarisierten
Umsetzungsverlust der Strahlungswellen wünschenswert verringert.
- (5) In den Monopolantennen der ersten bis siebten Ausführungsform
sind zwei Öffnungen 16 und 17 am
Antennendeckenabschnitt angeordnet; die vorliegende Erfindung ist
jedoch nicht auf diese Struktur eingeschränkt. Um einen gewünschten Strahlungsrichtfaktor
oder gewünschte
Eingangsimpedanzcharakteristiken zu erreichen, können die Öffnungen 16 und 17 beispielsweise
am Seitenleiter 14 oder am Bodenleiter 11 angeordnet sein.
Oder diese Strukturen können
kombiniert werden.
- (6) In den Monopolantennen der ersten bis siebten Ausführungsform
ist der Bodenleiter 11 ein Quadrat; die vorliegende Erfindung
ist jedoch nicht auf diese Struktur eingeschränkt. Um einen gewünschten
Strahlungsrichtfaktor oder gewünschte
Eingangsimpedanzcharakteristiken zu erreichen, kann der Bodenleiter 11 beispielsweise irgendein
anderes Polygon, ein Halbkreis oder eine Kombination davon oder
andere Formen sein.
-
Der
Bodenleiter 11 kann kreisförmig, oval oder irgendeine
Form mit einer Krümmung
sein. In diesen Fällen
wird die Ecke des leitenden Abschnitts, der die Antenne bildet,
im Strahlungsrichtfaktor rund und folglich weist die Ecke weniger
Beugungseffekte auf, was den kreuzpolarisierten Umsetzungsverlust der
Strahlungswellen wünschenswert
verringert.
- (7) In den Monopolantennen der
ersten bis siebten Ausführungsform
ist der Deckenleiter 15 ein Quadrat; die vorliegende Erfindung
ist jedoch nicht auf diese Struktur eingeschränkt. Um einen gewünschten
Strahlungsrichtfaktor oder gewünschte
Eingangsimpedanzcharakteristiken zu erreichen, kann der Deckenleiter 15 beispielsweise
irgendein anderes Polygon, ein Halbkreis oder eine Kombination davon
oder andere Formen sein, kann ferner kreisförmig, oval oder irgendeine Form
mit einer Krümmung
sein. In diesen Fällen wird
die Ecke des leitenden Abschnitts, der die Antenne bildet, im Strahlungsrichtfaktor
rund und folglich weist die Ecke weniger Beugungseffekte auf, was
den kreuzpolarisierten Umsetzungsverlust der Funkwellen wünschenswert
verringert. Wenn die ganze Struktur der Monopolantenne wie eine
Scheibe geformt ist, kann ferner der folgende Vorteil erhalten werden.
Da die Installationsumgebung der Monopolantenne umfangreich variiert, gibt
es Fälle,
in denen der gewünschte
Strahlungsrichtfaktor nicht tatsächlich
ausgeübt
werden kann. In diesem Fall wird die Richtung zum Installieren der
Antenne in der horizontalen Richtung eingestellt. Im Gegensatz dazu
wird der gewünschte
Strahlungsrichtfaktor im Allgemeinen so ausgelegt, dass er unter
den Bedingungen ausgeübt
wird, dass die vier Seiten der Monopolantenne zur Grundrichtung
(der Ebenenrichtung einer Seitenwand in einem Raum), die in der
Installationsumgebung geregelt wird, gleich sind. Aus diesem Grund
kann eine unbedeutende Einstellung der Installationsrichtung die
vier Seitenrichtungen der Antenne aus der Grundrichtung bringen,
was verursacht, dass die Antenne vom Gesichtspunkt des Aussehens
in einer unerwünschten
Weise installiert wird. Wenn andererseits die Monopolantenne so
ausgelegt ist, dass sie kreisförmig
ist, besteht keine festgelegte Richtung in der Seite der Monopolantenne,
so dass die Seitenrichtung der Antenne durch eine unbedeutende Einstellung
der Installationsrichtung niemals außerhalb der Grundrichtung liegt.
- (8) In den Monopolantennen der ersten bis siebten Ausführungsform
ist der Seitenleiter 14 zum Bodenleiter 11 senkrecht;
die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Struktur eingeschränkt. Um
einen gewünschten
Strahlungsrichtfaktor oder gewünschte
Eingangsimpedanzcharakteristiken zu erreichen, kann der Seitenleiter 14 beispielsweise
zum Bodenleiter 11 orthogonal sein.
- (9) In den Monopolantennen der ersten bis siebten Ausführungsform
ist der Seitenleiter 14 an dem Rahmen vorgesehen, der entlang
des Umrisses des Bodenleiters 11 gebildet ist; mit anderen Worten,
der durch den Seitenleiter 14 gebildete Rahmen ist in der
Größe ungefähr gleich
dem Bodenleiter 11. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht
auf diese Struktur eingeschränkt.
Um einen gewünschten
Strahlungsrichtfaktor oder gewünschte
Eingangsimpedanzcharakteristiken zu erreichen, kann der durch den
Seitenleiter 14 gebildete Rahmen beispielsweise größer oder
kleiner sein als der Bodenleiter 11. Oder der Rahmen kann
größer oder
kleiner sein als der Deckenleiter 15.
- (10) In den Monopolantennen der ersten bis siebten Ausführungsform
weisen die Öffnungen 16 und 17 eine
feste Größe auf;
die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Struktur eingeschränkt. Wie
in 27 gezeigt, können
beispielsweise die Öffnungen 16 und 17 mit
einer Öffnungseinstellvorrichtung 20 versehen
sein, die die Größe der Öffnungen 16 und 17 ändern kann. Die Öffnungseinstellvorrichtung 20 kann
durch Vorsehen einer leitenden Gleitplatte 20a zum Ändern der
Größe der Öffnungen 16 und 17 entlang derselben
verwirklicht werden. Das Ändern
der Größe der Öffnungen 16 und 17,
wie gewünscht, mittels
der Öffnungseinstellvorrichtung 20 macht es
möglich,
einen gewünschten
Strahlungsrichtfaktor zu erhalten.
- (11) In den Monopolantennen der ersten bis siebten Ausführungsform
ist das Antennenelement 13 aus einem linearen Leiter hergestellt;
es kann jedoch ein anderes Antennenelement sein. Es kann beispielsweise
ein Monopolantennenelement vom Schraubentyp, das aus einem gewendelten leitenden
Draht besteht, oder eine Monopolantenne vom umgekehrten L-Typ oder
umgekehrten F-Typ,
indem der leitende Draht in der Form des Buchstabens L oder F gefaltet
wird, sein. Es kann auch ein Monopolantennenelement vom oberen Lasttyp
mit einer kapazitiven Last wie z. B. einer leitenden Platte an der
Spitze eines leitenden Drahts sein. Alternativ können diese kombiniert werden,
um ein anderes Antennenelement zu bilden. Diese Strukturen machen
das Antennenelement klein und mit niedrigem Profil und die Antenne
wird insgesamt klein und mit niedrigem Profil.
- (12) Die Monopolantennen der ersten bis siebten Ausführungsform
umfassen jeweils den Bodenleiter 11, den Deckenleiter 15,
den Seitenleiter 14, das Antennenelement 13, den
koaxialen Leistungsversorgungsabschnitt 12 und die Öffnungen 16 und 17;
die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Struktur eingeschränkt. Um
einen gewünschten
Strahlungsrichtfaktor oder gewünschte
Eingangsimpedanzcharakteristiken zu erreichen, kann beispielsweise
der Antennendeckenabschnitt ohne den Deckenleiter 15 vollständig offen
sein. Wenn die Antenne in Bezug auf die ZY-Ebene und die ZX-Ebene
symmetrisch ist, kann gemäß dieser
Struktur der Richtfaktor der vertikalen Ebene geändert werden, um näherungsweise
ungerichtete Charakteristiken in der horizontalen Ebene der Antenne
zu erhalten. Alternativ ist es möglich,
die Öffnungen 16 und 17 am
Bodenleiter 11 und am Seitenleiter 14 vorzusehen.
In diesem Fall kann, um einen gewünschten Strahlungsrichtfaktor
oder gewünschte
Eingangsimpedanzcharakteristiken zu erreichen, die Antenne in Bezug
auf die ZY-Ebene und die ZX-Ebene, nur die ZX-Ebene symmetrisch
sein oder in Bezug auf diese Ebenen asymmetrisch sein. Nur die Öffnungen 16 und 17 können in
Bezug auf die ZY-Ebene oder sowohl die ZY- als auch die ZX-Ebene symmetrisch
sein. Nur der Bodenleiter 11 kann in Bezug auf die ZY-Ebene oder sowohl
die ZY- als auch die ZX-Ebene symmetrisch sein. Nur der Seitenleiter 14 kann
in Bezug auf die ZY-Ebene oder sowohl die ZY- als auch die ZX-Ebene
symmetrisch sein. Auch eine Kombination dieser Merkmale kann möglich sein.
Alle diese Strukturen können
eine Antenne mit einem Funkrichtfaktor erreichen, der für den Strahlungszielraum
am besten geeignet ist.
- (13) Die Monopolantennen der ersten bis siebten Ausführungsform
können
in einer Anordnung angeordnet werden, so dass sie eine phasengesteuerte
Anten nengruppe und eine adaptive Antennengruppe bilden. Folglich
wird die Steuerung des Richtfaktors der Funkwellen erleichtert.
- (14) Die dritte Ausführungsform
zeigt die Struktur, in der das Antennenelement 13 vom Deckenleiter 15 elektrisch
getrennt ist; die in der dritten Ausführungsform gezeigte vorliegende
Erfindung ist jedoch nicht auf diese Struktur eingeschränkt. Wie in 28A und 28B gezeigt,
kann beispielsweise ein Ende des Antennenelements 13 mit dem
Deckenleiter 15 elektrisch verbunden sein. In diesem Fall
ist das Antennenelement 13 nicht notwendigerweise ein linearer
Leiter, sondern kann ein Monopolantennenelement vom Schraubentyp sein,
das aus einem gewendelten leitenden Draht oder dergleichen besteht.
Dies macht das Antennenelement 13 klein und mit niedrigem
Profil, wodurch die Antenne insgesamt klein und mit niedrigem Profil
gemacht wird.
- (15) Die Monopolantenne in der dritten Ausführungsform weist zwei Anpassungsleiter 18 und 19 auf;
die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Struktur eingeschränkt. Eine
oder mehr als zwei Öffnungen
können
beispielsweise vorgesehen sein. Diese Struktur erhöht die Flexibilität der Antennenstruktur,
wodurch die Anpassungsbedingungen an den koaxialen Leistungsversorgungsabschnitt 12 weiter
verbessert werden.
- (16) Die Monopolantenne in der dritten Ausführungsform weist zwei Anpassungsleiter 18 und 19 auf,
die vom Antennenelement 13 entfernt in der ZY-Ebene angeordnet
sind; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Struktur
eingeschränkt.
Die Anpassungsleiter 18 und 19 können beispielsweise
in einer beliebigen Position parallel zur Z-Achse angeordnet werden.
Diese Struktur erhöht
die Flexibilität
der Antennenstruktur, wodurch die Anpassungsbedingungen an den koaxialen
Leistungsversorgungsabschnitt 12 weiter verbessert werden.
- (17) Die Monopolantenne in der dritten Ausführungsform weist die Anpassungsleiter 18 und 19 auf,
die aus einem linearen Leiter bestehen; sie können jedoch aus einem Leiter
mit anderen Formen bestehen. Sie können beispielsweise Anpassungsleiter
vom Schraubentyp sein, die aus einem gewendelten leitenden Draht
bestehen, oder können
aus einem in Form des Buchstabens L gefalteten leitenden Draht bestehen.
Dies macht die Anpassungsleiter klein und mit niedrigem Profil, wodurch
die Antenne insgesamt klein und mit niedrigem Profil gemacht wird.
- (18) Die Monopolantenne in der dritten Ausführungsform weist die Anpassungsleiter 18 und 19 auf,
die vom Antennenelement 13 entfernt angeordnet sind; die
vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Struktur eingeschränkt. Wie
in 29A und 29B gezeigt,
kann ein Ende von einem oder beiden der Anpassungsleiter 18 und 19 beispielsweise
mit einem Ende oder in der Mitte des Antennenelement 13 elektrisch
verbunden sein. Diese Struktur verbessert die Impedanz der Monopolantenne,
wodurch die Anpassungsbedingungen zwischen der Monopolantenne und dem
koaxialen Leistungsversorgungsabschnitt 12 verbessert werden,
wenn die Impedanz niedrig ist.
- (19) Die Monopolantenne in der dritten Ausführungsform weist die Anpassungsleiter 18 und 19 auf,
die vom Deckenleiter 15 entfernt angeordnet sind; die vorliegende
Erfindung ist jedoch nicht auf diese Struktur eingeschränkt. Wie
in 29A und 29B gezeigt,
kann beispielsweise ein Ende von einem oder beiden der Anpassungsleiter 18 und 19 mit
dem Deckenleiter 15 elektrisch verbunden sein. Diese Struktur
kann die Impedanz der Monopolantenne ändern, wodurch die Anpassungsbedingungen
zwischen der Monopolantenne und dem koaxialen Leistungsversorgungsabschnitt 12 verbessert
werden.
- (20) In der ersten bis siebten Ausführungsform sind beide Enden
des Deckenleiters 15 mit dem Seitenleiter 14 elektrisch
verbunden, was unerwünscht
einen minimalen Punkt im Strahlungsrichtfaktor der horizontalen
Ebene entlang der Linie, die sich zwischen beiden Enden des Deckenleiters 15 erstreckt,
erzeugt. Dies ergibt sich durch die Tatsache, dass der Kriechstrom,
der vom Verbindungspunkt des Deckenleiters 15 und des Seitenleiters 14 verursacht
wird, es fast unmöglich macht,
Funkwellen in dieser Richtung zu senden. Wenn ein solcher Punkt
beseitigt werden muss, sollte die Antenne so ausgelegt werden, dass
sie einen kreisförmigen
Abschnitt 15a am Deckenleiter 15 aufweist, wie
in 30 gezeigt. Der kreisförmige Abschnitt 15a ist
in der Mitte der Linie vorgesehen, die sich zwischen beiden Enden
des Deckenleiters 15 erstreckt. Da der kreisförmige Abschnitt 15a Funkwellen
vom ganzen Umfang empfangt, kann er Wellen unter fast ungerichteten Bedingungen
entlang der horizontalen Ebene abstrahlen. Daher strahlt der Deckenleiter 15 insgesamt
eine Mischung von Funkwellen mit dem minimalen Punkt und zur horizontalen
Ebene ungerich tete Funkwellen ab. Dies ermöglicht, dass Funkwellen am
minimalen Punkt abgestrahlt werden, wodurch ein ovaler Strahlungsrichtfaktor
entlang der horizontalen Ebene gebildet wird, wie in 31 gezeigt.
Die Menge an Wellenstrahlung am minimalen Punkt kann durch Ändern der
Größe des kreisförmigen Abschnitts 15a eingestellt werden.
- (21) Wenn die Monopolantennen der ersten bis siebten Ausführungsform
eine Funkwellenübertragung
durchführen,
sind mehrere (beispielsweise zwei) Monopolantennen parallel angeordnet.
In diesem Fall muss die Isolation zwischen benachbarten Antennen
sichergestellt werden. Es wird gewöhnlich durch Vorsehen von Isolationselementen
wie z. B. Filtern durchgeführt,
kann jedoch folgendermaßen
erleichtert werden. In den Monopolantennen, insbesondere in jenen
der vorliegenden Erfindung, weist der Richtfaktor der horizontalen
Ebene den minimalen Punkt auf, der in der Richtung des Verbindungspunkts
des Deckenleiters 15 und des Seitenleiters 14 gebildet ist.
Benachbarte Monopolantennen werden so ausgerichtet, dass die Richtung
so hergestellt wird, dass die minimalen Punkte auf derselben Linie
gebildet werden. Diese Anordnung minimiert die Einflüsse der
Funkwellen, die zwischen den Monopolantennen übertragen werden, wodurch es
erleichtert wird, die Isolation sicherzustellen. In der in 7 gezeigten
Monopolantenne sind beispielsweise beide Enden des Deckenleiters 15 in der
Längsrichtung
mit dem Seitenleiter 14 elektrisch verbunden, so dass die
Längsrichtung
des Deckenleiters 15 zu der Richtung zum Bilden des minimalen
Punkts der Funkwellen wird. Wie in 32 gezeigt,
sind benachbarte Monopolantennen so angeordnet, dass die Längsrichtung
von jedem der Deckenleiter 15 auf derselben Linie hergestellt
wird. Diese Anordnung minimiert die Einflüsse der Funkwellen, die zwischen
den Monopolantennen übertragen
werden, wodurch es erleichtert wird, die Isolation sicherzustellen.
-
Die
Isolation wurde gemessen, wenn die Monopolantennen wie vorstehend
angeordnet waren (nachstehend als Einflussausschlussanordnung bezeichnet).
Ebenso wurde die Isolation gemessen, wenn benachbarte Monopolantennen
in der zur Längsrichtung
der Deckenleiter 15 senkrechten Richtung angeordnet waren
(nachstehend als Einfluss-Nicht-Ausschluss-Anordnung bezeichnet).
Diese Messergebnisse sind in 33 gezeigt,
wobei die Linie mit schwarzen Quadraten die Messergebnisse der Einflussausschlussanordnung
angibt und die Linie mit schwarzen Kreisen die Messergebnisse der Einfluss-Nicht-Aus schluss-Anordnung
angibt. Die horizontale Achse gibt die Intervalle (mm) zwischen benachbarten
Monopolantennen an und die vertikale Achse gibt die Messergebnisse
der Isolation (dB) an.
-
Der
Graph von 33 zeigt auf, dass die Einflussausschlussanordnung
in der Isolation überlegen
ist. Da die Isolation in der Einflussausschlussanordnung leichter
sichergestellt werden kann, kann eine ausreichende Isolation erhalten
werden, wenn Isolationselemente (Filter) mit geringer Leistung verwendet
werden. Folglich können
die Herstellungskosten verringert werden.
-
Wenn
mehrere Monopolantennen verwendet werden, werden sie auf einer metallischen
Basisplatte angeordnet, um die Struktur zu verstärken; in diesem Fall werden
jedoch die Bodenleiter 11 durch die metallische Basisplatte
kurzgeschlossen, was die Isolation selbst bei der Einflussausschlussanordnung verschlechtert.
Aus diesem Grund ist es besser, keine metallische Basis zu verwenden.
- (21) In der ersten bis siebten Ausführungsform sind
die Monopolantennen in Bezug auf die ZX-Ebene und die ZY-Ebene symmetrisch
und der koaxiale Leistungsversorgungsabschnitt 12 ist im
Ursprungspunkt angeordnet, um den Strahlungsrichtfaktor entlang
der horizontalen Ebene ungerichtet zu machen. Die vorliegende Erfindung ist
jedoch nicht auf diese Struktur eingeschränkt; der koaxiale Leistungsversorgungsabschnitt 12 kann
außerhalb
des Ursprungspunkts in der Richtung der horizontalen Ebene angeordnet
werden, um den Richtfaktor von Funkwellen entlang der horizontalen
Ebene einzustellen. Wie in 34 gezeigt,
wird beispielsweise, wenn der koaxiale Leistungsversorgungsabschnitt 12 in
der +-Richtung entlang der X-Achse geringfügig verschoben ist, der Richtfaktor
entlang der horizontalen Ebene, wie in 35A und 35B gezeigt. Folglich ist der Richtfaktor
entlang der ZX-Ebene in Bezug auf die ZY-Ebene nicht symmetrisch
und wird in Bezug auf die geringfügig diagonale Richtung, die den
oberen linken und den unteren rechten Quadranten verbindet, symmetrisch.
-
Obwohl
die vorstehend erwähnte
Beschreibung die Effekte der vorliegenden Erfindung beim Senden
von Funkwellen zeigt, ist es selbstverständlich, dass dieselben Effekte
beim Empfangen von Funkwellen sichergestellt werden können.
-
Obwohl
die vorliegende Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen
beschrieben wurde, ist zu beachten, dass die Kombination und Anordnung
ihrer Komponenten innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden
Erfindung, der nachstehend beansprucht wird, verschiedenartig geändert werden
können.