DE60318626T2

DE60318626T2 - Monokonusantenne

Info

Publication number: DE60318626T2
Application number: DE60318626T
Authority: DE
Inventors: Shinichi Kuroda; Hisato Asai; Tomoya Yamaura
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-10-23
Filing date: 2003-10-22
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2023-10-23
Also published as: DE60336865D1; EP1555719B1; US20050140557A1; CN1685562A; EP1585193B1; ES2297565T3; KR101077793B1; US20060262019A1; US7132993B2; EP1585193A3; US7626558B2; EP2001082A3; EP2001083B1; EP1555719A1; MXPA04005983A; EP1648051A1; KR20050071365A; AU2003275586A1; CN101246995A; EP1555719A4

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antenne, die bei der Funkkommunikation bzw. -übertragung verwendet wird, welche ein drahtloses LAN (lokales Bereichsnetzwerk) enthält. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Breitbandantenne mit einer konischen Strahlungselektrode und einem Erdleiter.
Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung insbesondere auf eine Breitbandantenne, bei der deren Eigenqualität der Breitbandcharakteristiken ausreichend aufrechterhalten wird und bei der ferner eine Größenverringerung erreicht wird bzw. ist. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Breitbandantenne, bei der eine Verringerung im Profil und der Breite erreicht wird bzw. ist.
Hintergrund-Technik
Durch die Steigerung der Geschwindigkeit und durch die Herabsetzung des Preises von drahtlosen LAN-Systemen ist kürzlich der Bedarf an diesen Systemen signifikant gewachsen. Insbesondere ist in diesen Tagen die Einführung eines persönlichen Bereichsnetzwerks (PAN) in weitem Umfang in Betracht gezogen worden, um ein drahtloses Netzwerk kleinen Ausmaßes zwischen einer Vielzahl von Teilen von elektronischen Geräten aufzubauen, die im Haus für eine Informationskommunikation gemeinsam vorgesehen sind. So sind beispielsweise unterschiedliche Funkkommunikationssysteme unter Nutzung von Frequenzbändern, wie eines 2,4- GHz-Bandes und eines 5-GHz-Bandes, festgelegt worden, für die Lizenzen von zuständigen Behörden unnötig sind.
Bei der Funkkommunikation, die ein drahtloses LAN-Netzwerk enthält, werden Informationen durch Antennen übertragen. So umfasst eine Monokonusantenne beispielsweise eine Strahlungselektrode, die in einem im Wesentlichen konischen Hohlraum in einem Dielektrikum gebildet ist, und eine Erdelektrode, die auf der Grundfläche des Dielektrikums gebildet ist. Damit kann eine kleine Antenne, die eine relativ breitbandige Kennlinie besitzt, durch den Wellenlängen-Verkürzungseffekt von dem Dielektrikum, welches zwischen der Strahlungselektrode und der Erdelektrode positioniert ist, gebildet werden.
Eine Antenne mit einer Breitbandcharakteristik kann bei der UWB-(Ultra-Breitband)-Kommunikation eingesetzt werden, bei der beispielsweise Daten in einem ultrabreiten Frequenzband, wie von 3 GHz bis 10 GHz, für ein Senden und Empfangen auseinander liegen. Eine kleine Antenne trägt zur Verringerung der Größe und des Gewichts des Funkgeräts bei.
So ist beispielsweise in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. Hei 8(1996)-139515 eine kleine dielektrische Antenne mit vertikaler Polarisation für ein drahtloses LAN-Netz angegeben. Diese dielektrische Antenne mit vertikaler Polarisation ist wie folgt aufgebaut: eine Grundfläche eines zylindrischen Dielektrikums ist konisch ausgehöhlt, und eine Strahlungselektrode ist dort gebildet. Auf der gegenüberliegenden Seite ist eine Erdelektrode gebildet. Die Strahlungselektrode ist zur Seite der Erdelektrode durch einen Leiter in einem Durchgangsloch herausgeführt (siehe 1 der ungeprüften Patentveröffentlichung).
5 der ungeprüften Patentveröffentlichung veranschaulicht die Antennencharakteristik dieser dielektrischen Antenne mit vertikaler Polarisation. Gemäß der betreffenden Zeichnungsfigur liegt das Arbeitsband der Antenne bei etwa 100 MHz. (Die Mittenfrequenz beträgt etwa 2,5 GHz; daher beträgt die relative Bandbreite etwa 4%.) Der Monokonusantenne ist ein Arbeitsband inhärent, welches nicht kleiner ist als eine Oktave; daher kann nicht gesagt werden, dass die obige Antenne in ausreichendem Maße erwartete Breitbandcharakteristiken liefert.
Die Miniaturisierung einer Antenne bedeutet deren Verkleinerung beispielsweise im Profil oder in der Breite. So ist beispielsweise in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. Hei 9(1997)-153727 ein Vorschlag in Bezug auf die Verkleinerung einer Monokonusantenne in der Breite gemacht worden. Der Vorschlag läuft jedoch darauf hinaus, dass ein Strahlungsgleiter einfach in Form eines halbelliptischen Umlaufkörpers gebildet sein sollte. Ob der Vorschlag bei dem Aufbau einer Antenne anwendbar ist, deren Seitenfläche mit einem Dielektrikum ohne irgendeine Modifikation überzogen ist, ist unbekannt.
31 veranschaulicht schematisch den generellen Aufbau einer Monokonusantenne mit einer einzigen konischen Strahlungselektrode. Die in der Zeichnungsfigur dargestellte Monokonusantenne weist einen Strahlungsleiter, der im Wesentlichen in einer konischen Form gebildet ist, und einen Erdleiter auf, der mit einem Spalt gebildet ist, welcher zwischen dem Erdleiter und dem Strahlungsleiter vorgesehen ist. Elektrische Signale werden dem Spalt zugeleitet.
32 veranschaulicht ein Beispiel der VSWR-(Stehwellenverhältnis)-Kennlinie einer Monokonusantenne. Dabei wird ein Stehwellenverhältnis von nicht mehr als 2 über einen weiten Bereich von 4G Hz bis 9 GHz erreicht, und dies zeigt, dass die Antenne eine weite relative Bandbreite aufweist.
Eines der bekannten Verfahren zur weiteren Erweiterung des Bandes dieser Monokonusantenne ist eine Widerstandsbelastung am Strahlungsleiter. 33 und 34 veranschaulichen Beispiele von Aufbauten von Monokonusantennen, deren Strahlungsleiter durch ein Glied niedriger Leitfähigkeit, welches eine Widerstandskomponente enthält, anstelle eines hochleitenden Metalls gebildet ist. Durch diesen Aufbau wird die Reflexionsleistung zu einem Speiseteil vermindert, und dies führt zu einem erweiterten Anpassungsband. Da die Leistungs-Grenzfrequenz des Anpassungsbandes (nach unten) erweitert ist, werden die obigen Aufbauten insbesondere auch als Mittel zur Verringerung der Antennengröße genutzt. Wie in 33 veranschaulicht, kann die Strahlungselektrode aus einem Material mit einer konstanten niedrigen Leitfähigkeit gebildet sein. Falls jedoch die Leitfähigkeit verteilt ist, wie dies in 34 veranschaulicht ist (geringere Leitfähigkeit auf der oberen Grundseite), wird der Effekt besser erzeugt.
Es sind verschiedene Verfahren zur Widerstandsbelastung am Strahlungsleiter einer Monokonusantenne bekannt. Konkrete Beispiele umfassen ein Verfahren zum Ankleben eines Teiles bzw. Gliedes niedriger Leitfähigkeit, welches in Blattform gebildet ist, an einem konischen Isolator, und ein Verfahren zur Anbringung eines Teiles bzw. Gliedes niedriger Leitfähigkeit, welches aus einem Überzugsmaterial hergestellt ist. (Bezug genommen wird beispielsweise auf „Optimization of a Conical Antenna for Pulse Radiation: An Efficient Design Using Resistive Logding", geschrieben von James G. Maloney, et al. (IEEE Transactions an Antennas and Propagation, Vol., 41, Nr. 7, Juli 1993, Seiten 940–947).
Unter Berücksichtigung einer Massenproduktion ist jedoch das Verfahren des Ankleben einer Schicht in der Tat hinsichtlich der Produktivität von geringer Qualität und nicht realistisch. Bei dem Verfahren zum Aufbringen eines Überzugs ist es schwierig, die Dicke des Überzugs gleichmäßig auszubilden, um die Leitfähigkeit zu steuern, und dieses Verfahren ist ebenfalls unrealistisch.
Von Nusseibehf et al. ist in: "Transient Response of a Wide-Angle Cone with Dielectric Loading" in Radio Science, American Geophysical Union, Washington DC., US, Vol. 31, Nr. 5, September 1996 (1996-09), Seiten 1047–1052 eine Antenne entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben worden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine ausgezeichnete Monokonusantenne bereitzustellen, die eine konische Strahlungselektrode und einen Erdleiter aufweist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine ausgezeichnete Monokonusantenne bereitzustellen, bei der deren Eigenqualität von Breitbandcharakteristiken ausreichend aufrechterhalten wird und bei der ferner eine Größenverringerung erreicht wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine ausgezeichnete Monokonusantenne bereitzustellen, bei der eine Verringerung im Profil und in der Breite erreicht wird.
Die vorliegende Erfindung ist unter Berücksichtigung der obigen Probleme geschaffen worden.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Monokonusantenne dar, umfassend: eine konische Strahlungselektrode mit einem Scheitelpunkt und einem Erdleiter, der in der Nähe der Strahlungselektrode vorgesehen ist und der parallel zu der Grundfläche der konischen Strahlungselektrode verläuft, wobei die betreffende Antenne so aufgebaut ist, dass elektrische Signale zwischen einem Nah-Scheitelpunktbereich und einem Bereich des genannten Erdleiters zugeführt werden.
Die Monokonusantenne ist dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Scheitelpunkt der konischen Strahlungselektrode und die Mitte der Grundfläche der konischen Strahlungselektrode verbindende gerade Linie nicht rechtwinklig zu der Grundfläche der konischen Strahlungselektrode verläuft.
Um mit dem Problem der Verringerung im Profil oder in der Breite zurechtzukommen, ist die Monokonusantenne gemäß der vorliegenden Erfindung derart aufgebaut, dass die Impedanzanpassung durch Festlegen des Scheitelpunkts des kreisförmigen Konus aus der Mitte heraus kompensiert wird.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus den folgenden Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung und aus der detaillierteren Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 veranschaulicht in einer Darstellung das Aussehen und den Aufbau einer Monokonusantenne 1.
2 veranschaulicht in einer Darstellung ein Beispiel einer Berechnung (das Ergebnis einer elektromagnetischen Feldsimulation) der Frequenzkennlinie der Monokonusantenne auf der Grundlage des Aufbaus von 1.
3 veranschaulicht in einer Zeichnung in ein weiteres Beispiel einer Berechnung (das Ergebnis einer elektromagnetischen Feldsimulation) der Frequenzkennlinie der Monokonusantenne auf der Grundlage des Aufbaus von 1.
4 veranschaulicht in Diagrammen und Kurvenbildern Kennlinien (rechts) eines Halbkonuswinkels in Abhängigkeit von der Frequenz und ein Kurvendiagramm, welches durch einen Ausdruck für die Festlegung des Halbkonuswinkels aufgetragen ist (links). Die Figur veranschaulicht die Beziehung dazwischen, wenn die relative Dielektrizitätskonstante ε_r des Dielektrikums 10 gegeben ist mit 1.
5 veranschaulicht in Diagrammen und Kurvenbildern Kennlinien (rechts) eines Halbkonuswinkels in Abhängigkeit von der Frequenz und ein Kurvendiagramm, welches durch einen Ausdruck für die Festlegung des Halbkonuswinkels aufgetragen ist (links). Die Figur veranschaulicht die Beziehung dazwischen, wenn die relative Dielektrizitätskonstante ε_r des Dielektrikums 10 gegeben ist mit 3.
6 veranschaulicht in Diagrammen und Kurvenbildern Kennlinien (rechts) eines Halbkonuswinkels in Abhängigkeit von der Frequenz und ein Kurvendiagramm, welches durch einen Ausdruck für die Festlegung des Halbkonuswinkels aufgetragen ist (links). Die Figur veranschaulicht die Beziehung dazwischen, wenn die relative Dielektrizitätskonstante ε_r des Dielektrikums 10 gegeben ist mit 5.
7 veranschaulicht in Diagrammen und Kurvenbildern Kennlinien (rechts) eines Halbkonuswinkels in Abhängigkeit von der Frequenz und ein Kurvendiagramm, welches durch einen Ausdruck für die Festlegung des Halbkonuswinkels aufgetragen ist (links). Die Figur veranschaulicht die Beziehung dazwischen, wenn die relative Dielektrizitätskonstante ε_r des Dielektrikums 10 gegeben ist mit 8.
8 veranschaulicht den Aufbau von Monokonusantennen, die so aufgebaut sind, dass der Halbkonuswinkel ⎕ des in einer Endseite eines Dielektrikums gebildeten im Wesentlichen konischen Hohlraums einer bestimmten Regel entsprechend einer relativen Dielektrizitätskonstante ε_r genügt.
9 veranschaulicht Antennencharakteristiken einer Monokonusantenne mit optimalem Halbkonuswinkel für die relative Dielektrizitätskonstante ε_r von 2 bzw. 4.
10 veranschaulicht ein Beispiel einer Monokonusantenne, deren Profil im Vergleich zum optimalen Halbkonuswinkel-Aufbau verringert ist.
11 veranschaulicht in einem Diagramm die Stehwellenverhältnis-Kennlinie einer Monokonusantenne mit dem in 10 dargestellten Aufbau.
12 veranschaulicht in einer Darstellung ein Beispiel einer Monokonusantenne, deren Breite im Vergleich zu dem optimalen Halbkonuswinkel-Aufbau verringert ist.
13 veranschaulicht in einem Diagramm die Stehwellenverhältnis-Kennlinie einer Monokonusantenne mit dem in 12 veranschaulichten Aufbau.
14 veranschaulicht in einer Darstellung ein Beispiel des Aufbaus einer Monokonusantenne, die mit einem für eine Massenproduktion geeigneten Speiseteil-Aufbau versehen ist.
15 veranschaulicht in einer Darstellung, wie eine Monokonusantenne mit dem in 14 veranschaulichten Aufbau an bzw. auf einer Schaltungsplatine angebracht wird.
16 veranschaulicht in einer Darstellung den Querschnittsaufbau einer Monokonusantenne unter Verwendung eines ein geringes Profil aufweisenden Aufbaus.
17 zeigt das Impedanz-Kennliniendiagramm und das Stehwellenverhältnis-Kennliniendiagramm der in 16 dargestellten Monokonusantenne mit niedrigem Profil.
18 veranschaulicht in einer Darstellung den Querschnittsaufbau einer Monokonusantenne gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit niedrigem Profil, wobei der Scheitelpunkt der konischen Strahlungselektrode von der Mitte um 25% in Bezug auf den Radius versetzt ist.
19 zeigt das Impedanz-Kennliniendiagramm und das Stehwellenverhältnis-Kennliniendiagramm der in 18 dargestellten Monokonusantenne mit geringem Profil.
20 veranschaulicht in einer Darstellung den Aufbau einer weiteren Monokonusantenne.
21 veranschaulicht in einer Darstellung ein Beispiel der Berechnung zur Demonstration des elektrischen Effekts der Monokonusantenne gemäß 20.
22 veranschaulicht in Darstellungen die Aufbauten von Antennen, bei denen zwei Elektroden-Streifenteile in Richtung der Tiefe des in einem Isolator gebildeten Hohlraums gebildet sind.
23 veranschaulicht in Darstellungen Beispiele, bei denen der Erdleiter an der anderen Endfläche des Isolators gebildet ist. Bei diesen Beispielen wird eine Widerstandsbelastung bei Doppelkonusantennen angewandt, die dadurch gebildet sind, dass Strahlungselektroden auf den Innenflächen von im Wesentlichen konischen Hohlräumen angeordnet sind, die in beiden Endflächen symmetrisch gebildet sind.
24 veranschaulicht in einer Darstellung den Querschnittsaufbau einer weiteren Antenne.
25 veranschaulicht in einer Darstellung den Aufbau einer Konusantenne, bei der zwei gestreifte und geschnittene Bereiche in Richtung der Tiefe der auf einem Isolator gebildeten, im Wesentlichen konischen Strahlungselektrode gebildet sind.
26 veranschaulicht in einer Darstellung Beispiele von Aufbauten von zwei Konusantennen, die unter Heranziehung von Konusantennen aufgebaut sind, welche durch Bereitstellen von umfangsmäßig gestreiften und geschnittenen Bereichen in den Strahlungselektroden gebildet sind, die auf den Oberflächen von konischen Isolatoren gebildet sind.
27 veranschaulicht in einer Darstellung den Querschnittsaufbau einer weiteren Konusantenne.
28 veranschaulicht in einer Darstellung den Querschnittsaufbau einer Modifikation der in 27 dargestellten Konusantenne.
29 veranschaulicht in einer Darstellung den Aufbau einer Doppelkonusantenne, die unter Verwendung einer Konusantenne aufgebaut ist, welche dadurch gebildet ist, dass ein Glied niedriger Leitfähigkeit in die Speiseelektrode gefüllt wird, die auf den Oberflächen der konischen Doppelhohlräume in einem Isolator gebildet ist.
30 veranschaulicht in einer Darstellung den Querschnittsaufbau einer Modifikation der in 29 dargestellten Konusantenne.
31 veranschaulicht in einer Darstellung den Aufbau (konventionelles Beispiel) einer Monokonusantenne mit einer einzigen Konus-Strahlungselektrode.
32 veranschaulicht in einer Darstellung ein Beispiel (konventionelles Beispiel) der Stehwellenverhältnis-(VSWR)-Kennlinie einer Monokonusantenne.
33 veranschaulicht in einer Darstellung den Aufbau (konventionelles Beispiel) einer Monokonusantenne, bei der ein Strahlungsleiter aus einem Glied niedriger Leitfähigkeit gebildet ist, welches eine Widerstandskomponente anstelle von stark leitendem Metall enthält.
34 veranschaulicht in einer Darstellung den Aufbau (konventionelles Beispiel) einer Monokonusantenne, bei der ein Strahlungsleiter aus einem Glied mit ungleichmäßiger niedriger Leitfähigkeit gebildet ist, welches eine Widerstandskomponente von gut leitendem Metall enthält.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird die vorliegende Erfindung nachstehend im Einzelnen beschrieben.
1 veranschaulicht das Aussehen und den Aufbau der Monokonusantenne 1 gemäß einem ersten Beispiel.
Wie in der Zeichnungsfigur veranschaulicht, umfasst die Monokonusantenne: einen im Wesentlichen konischen Hohlraum 11, der in einer Endfläche eines dielektrischen Zylinders 10 gebildet ist; eine konische Strahlungselektrode 12, die auf der Oberfläche des Hohlraums gebildet ist, wobei sich die Elektrode von einem Scheitelpunkt (Bereich) 14 zu ihrer Grundseite (an der oberen Seite in 1) nach außen und nach oben spreizt; und einen Erdleiter 13, der in der Nähe zu der anderen Endseite und im Wesentlichen parallel dazu gegenüber der einen Endseite des Dielektrikums 10 vorgesehen ist. Die Monokonusantenne 1 ist so aufgebaut, dass elektrische Signale zwischen dem nahen Scheitelpunktbereich 14 der Strahlungselektrode 12 und dem Bereich des Erdleiters 13 eingespeist werden.
In Bezug auf den Halbkonuswinkel ⎕ (das ist der Winkel zwischen der Mittelachse und der Seitenfläche des Konus) des im Wesentlichen konischen Hohlraums 11, der in der einen Endfläche des Dielektrikums 10 gebildet ist, ist die Monokonusantenne 1 gemäß diesem Beispiel wie folgt aufgebaut: der Halbkonuswinkel ⎕ wird durch eine bestimmte Regel entsprechend der relativen Dielektrizitätskonstante ε_r festgelegt. Die Regel lautet beispielsweise wie folgt:

(1) Falls die Monokonusantenne 1 mit einem Dielektrikum überzogen wird, dessen relative Dielektrizitätskonstante ε_r = 2 beträgt, ist die Monokonusantenne 1 so ausgebaut, dass der Halbkonuswinkel etwa 45 Grad beträgt.
(2) Falls die Monokonusantenne 1 mit einem Dielektrikum überzogen wird, dessen relative Dielektrizitätskonstante ε_r = 3 beträgt, ist die Monokonusantenne 1 so ausgebaut, dass der Halbkonuswinkel etwa 37 Grad beträgt.
(3) Falls die Monokonusantenne 1 mit einem Dielektrikum überzogen wird, dessen relative Dielektrizitätskonstante ε_r = 5 beträgt, ist die Monokonusantenne 1 so ausgebaut, dass der Halbkonuswinkel etwa 28 Grad beträgt.
(4) Falls die Monokonusantenne 1 mit einem Dielektrikum überzogen wird, dessen relative Dielektrizitätskonstante ε_r = 8 beträgt, ist die Monokonusantenne 1 so ausgebaut, dass der Halbkonuswinkel etwa 23 Grad beträgt.

Die Regel, auf der der obige Aufbau der Monokonusantenne 1 basiert, ist im nachstehenden Ausdruck (1) veranschaulicht. Der Ausdruck (1) beschreibt die Beziehung zwischen dem Halbkonuswinkel ⎕ des konischen Hohlraumes 11, der in der einen Endfläche des Dielektrikums 10 gebildet ist, und der relativen Dielektrizitätskonstanten ε_r.
Der effektive Bereich der Halbkonusfestlegung liegt zwischen dem durch den obigen Ausdruck (1) gegebenen Wert zuzüglich einiger Grad und abzüglich einiger Grad. Jeder Wert innerhalb dieses Bereichs bringt im praktischen Gebrauch kein Problem mit sich.
Mit dem oben erwähnten Aufbau der Monokonusantenne wird bzw. ist die Bandbreite einer Antenne dramatisch erweitert.
2 und 3 veranschaulichen Beispiele von Berechnungen der Frequenzkennlinien einer Monokonusantenne gemäß diesem Beispiel (die Ergebnisse von Simulationen des elektromagnetischen Feldes). 2 veranschaulicht dabei die Frequenzkennlinie in Form eines Smith-Diagramms (Mitte: 50 Ω) und das Stehwellenverhältnis-Diagramm, wobei die Frequenzkennlinie gemessen wurde, als die relative Dielektrizitätskonstante ε_r gegeben war mit 3 und der Halbkonuswinkel 40 Grad betrug. 3 veranschaulicht die gemessenen Werte bei der relativen Dielektrizitätskonstante ε_r von 8 und dem Halbkonuswinkel von 22 Grad.
Bei jedem Aufbaubeispiel weist die Antenne eine spiralförmige Charakteristik in der Nähe der Mitte des Smith-Diagramms auf, und sie erzielt eine günstige Frequenzkennlinie. Dies heißt, dass eine Antenne eine günstige Charakteristik im Frequenzbereich aufweist, falls das Stehwellenverhältnis nicht mehr als 2 beträgt. Bei jedem Aufbaubeispiel beträgt die relative Bandbreite bei einem Stehwellenverhältnis VSWR ≤ 2 nahezu 100%. Es ist ersichtlich, dass die Bandbreite im Vergleich zu den Beispielen der Kennlinien, die in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. Hei 8(1996)-139515 angegeben sind, dramatisch erweitert ist.
In Bezug auf das Verfahren zum Aufbau der Monokonusantenne gemäß diesem Beispiel ist die Form des in der einen Endfläche des Dielektrikums 10 gebildeten Hohlraums 11 nicht auf einen kreisförmigen Konus beschränkt. Sogar dann, wenn die betreffende Antenne in der Form eines elliptischen Konus oder in Form einer Pyramide gebildet ist, wird der Effekt der vorliegenden Erfindung in gleicher Weise hervorgerufen. Falls ein pyramidenförmiger Hohlraum benutzt wird, ist die Festlegung seines Halbkonuswinkels ⎕ wie folgt gegeben: Es ist der Mittelwert zwischen dem minimalen Winkel und dem maximalen Winkel der Winkel, die zwischen der Mittelachse und der Seitenfläche gebildet sind.
Es gibt ebenso keine spezielle Einschränkung hinsichtlich der Außenseitenform des dielektrischen Zylinders 10. Grundsätzlich ist irgendeine Form, einschließlich eines kreisförmigen Zylinders oder eines Prismas akzeptabel, solange die Strahlungselektrode damit überzogen ist. Die Strahlungselektrode kann dadurch gebildet sein, dass sie in den konischen Hohlraum 11 eingefüllt wird anstatt auf der Oberfläche des Hohlraums 11 gebildet zu sein.
Der effektive Bereich der relativen Dielektrizitätskonstanten ε_r des Dielektrikums 10 reicht bis 10 oder so.
Simulationen bezüglich des elektromagnetischen Feldes wurden ausgeführt, und es wurde etwa der obige Ausdruck (1) abgeleitet, auf dem eine Festlegung des Halbkonuswinkels ⎕ des kreisförmigen Konus basierte, der in der einen Endfläche des Dielektrikums gebildet war. Aus den Ergebnissen von mehreren Simulationen wurde Folgendes ermittelt: Wie in 4 bis 7 veranschaulicht, hängt der Halbkonuswinkelwert, der zu einer optimalen Anpassung des in der einen Endfläche eines Dielektrikums gebildeten kreisförmigen Konus führt, von der relativen Dielektrizitätskonstanten ε_r des überzogenen Dielektrikums ab. Durch ungefähre Formulierung eines Näherungsausdrucks und durch Einstellen seiner Koeffizienten wird eine angenäherte Kurve erhalten, die vom Designstandpunkt aus signifikant ist. Unter Bezugnahme auf die 4 bis 7 erfolgt nachstehend eine zusätzliche Beschreibung.
4 enthält Diagramme und Kurvendarstellungen zur Veranschaulichung des Halbkonuswinkels in Abhängigkeit von der Frequenzcharakteristik (rechts) und eine Kurvendarstellung, in der der Halbkonuswinkel auf der Grundlage des Ausdrucks gemäß dem vorliegenden Beispiel (links) aufgetragen ist. (Die rechten Diagramme und Kurvendarstellungen veranschaulichen drei Fälle: einen Fall, in welchem der Halbkonuswinkel 58 Grad beträgt, einen Fall, in welchem der Halbkonuswinkel 40 Grad beträgt, und einen Fall, in welchem der Halbkonuswinkel 24 Grad beträgt, und zwar von oben ausgehend.) Die Figur veranschaulicht die Beziehung zwischen den betreffenden Halbkonuswinkeln, wenn die relative Dielektrizitätskonstante ε_r des Dielektrikums 10 gegeben ist mit 1. Die Frequenzcharakteristik-Diagramme umfassen ein Smith-Diagramm und ein Stehwellenverhältnis-Kennliniendiagramm.
Aus den Frequenz-Kennliniendiagrammen auf der rechten Seite der Figur ist Folgendes offensichtlich: Wenn der Halbkonuswinkel etwa 58 Grad beträgt, zeigt das Smith-Diagramm eine Spirale in der Nähe der Mitte, und die relative Bandbreite bei einem Stehwellenverhältnis VSWR ≤ 2 ist maximiert. Dies heißt, dass Folgendes offensichtlich ist: Der Halbkonuswinkel, der zu einer optimalen Anpassung führt, beträgt 58 Grad, und weiter verläuft der Halbkonuswinkel sehr nahe der Linie, die durch den Ausdruck zur Festlegung des Halbkonuswinkels gemäß dem Beispiel aufgetragen ist.
5 enthält Diagramme und Kurvendarstellungen, durch die der Halbkonuswinkel in Abhängigkeit von der Frequenzcharakteristik (rechts) und eine Kurvendarstellung veranschaulicht sind, in der der Halbkonuswinkel auf der Grundlage des Ausdrucks zur Festlegung entsprechend dem vorliegenden Beispiel (links) aufgetragen ist. (Die rechten Diagramme und Kurvendarstellungen veranschaulichen drei Fälle: einen Fall, in welchem der Halbkonuswinkel 58 Grad beträgt, einen Fall, in welchem der Halbkonuswinkel 40 Grad beträgt, und einen Fall, in welchem der Halbkonuswinkel 24 Grad beträgt, und zwar von oben ausgehend.) Die Figur veranschaulicht die Beziehung zwischen den Halbkonuswinkeln, wenn die relative Dielektrizitätskonstante ε_r des Dielektrikums 10 gegeben ist mit 3. Die Frequenzcharakteristik-Diagramme umfassen das Smith-Diagramm und das Stehwellenverhältnis-Kennliniendiagramm.
Aus den Frequenz-Kennliniendiagrammen auf der rechten Seite der Figur ist Folgendes offensichtlich: Wenn der Halbkonuswinkel etwa 40 Grad beträgt, zeigt das Smith-Diagramm eine Spirale in der Nähe der Mitte, und die relative Bandbreite bei einem Stehwellenverhältnis VSWR ≤ 2 ist maximiert. Dies heißt, dass Folgendes offensichtlich ist: Der Halbkonuswinkel, der zu einer optimalen Anpassung führt, beträgt 40 Grad, und weiter verläuft der Halbkonuswinkel sehr nahe der Linie, die durch den Ausdruck zur Festlegung des Halbkonuswinkels gemäß dem Beispiel aufgetragen ist.
6 enthält Diagramme und Kurvendarstellungen, durch die der Halbkonuswinkel in Abhängigkeit von der Frequenzcharakteristik (rechts) und eine Kurvendarstellung veranschaulicht sind, in der der Halbkonuswinkel auf der Grundlage des Ausdrucks zur Festlegung entsprechend dem vorliegenden Beispiel (links) aufgetragen ist. (Die rechten Diagramme und Kurvendarstellungen veranschaulichen drei Fälle: einen Fall, in welchem der Halbkonuswinkel 40 Grad beträgt, einen Fall, in welchem der Halbkonuswinkel 26 Grad beträgt, und einen Fall, in welchem der Halbkonuswinkel 15 Grad beträgt, und zwar von oben ausgehend.) Die Figur veranschaulicht die Beziehung zwischen den Halbkonuswinkeln, wenn die relative Dielektrizitätskonstante ε_r des Dielektrikums 10 gegeben ist mit 5. Die Frequenzcharakteristik-Diagramme umfassen das Smith-Diagramm und das Stehwellenverhältnis-Kennliniendiagramm.
Aus den Frequenz-Kennliniendiagrammen auf der rechten Seite der Figur ist Folgendes offensichtlich: Wenn der Halbkonuswinkel etwa 26 Grad beträgt, zeigt das Smith-Diagramm eine Spirale in der Nähe der Mitte, und die relative Bandbreite bei einem Stehwellenverhältnis VSWR ≤ 2 ist maximiert. Dies heißt, dass Folgendes offensichtlich ist: Der Halbkonuswinkel, der zu einer optimalen Anpassung führt, beträgt 26 Grad, und weiter verläuft der Halbkonuswinkel sehr nahe der Linie, die durch den Ausdruck zur Festlegung des Halbkonuswinkels gemäß dem Beispiel aufgetragen ist.
7 enthält Diagramme und Kurvendarstellungen, durch die der Halbkonuswinkel in Abhängigkeit von der Frequenzcharakteristik (rechts) und eine Kurvendarstellung veranschaulicht sind, in der der Halbkonuswinkel auf der Grundlage des Ausdrucks zur Festlegung entsprechend dem vorliegenden Beispiel (links) aufgetragen ist. (Die rechten Diagramme und Kurvendarstellungen veranschaulichen drei Falle: einen Fall, in welchem der Halbkonuswinkel 36 Grad beträgt, einen Fall, in welchem der Halbkonuswinkel 22 Grad beträgt, und einen Fall, in welchem der Halbkonuswinkel 10 Grad beträgt, und zwar von oben ausgehend.) Die Figur veranschaulicht die Beziehung zwischen den Halbkonuswinkeln, wenn die relative Dielektrizitätskonstante ε_r des Dielektrikums 10 gegeben ist mit 8. Die Frequenzcharakteristik-Diagramme umfassen das Smith-Diagramm und das Stehwellenverhältnis-Kennliniendiagramm.
Aus den Frequenz-Kennliniendiagrammen auf der rechten Seite der Figur ist Folgendes offensichtlich: Wenn der Halbkonuswinkel etwa 22 Grad beträgt, zeigt das Smith-Diagramm eine Spirale in der Nähe der Mitte, und die relative Bandbreite bei einem Stehwellenverhältnis VSWR ≤ 2 ist maximiert. Dies heißt, dass Folgendes offensichtlich ist: Der Halbkonuswinkel, der zu einer optimalen Anpassung führt, beträgt 22 Grad, und weiter verläuft der Halbkonuswinkel sehr nahe der Linie, die durch den Ausdruck zur Festlegung des Halbkonuswinkels gemäß dem Beispiel aufgetragen ist.
Die Monokonusantenne gemäß einem zweiten Beispiel umfasst im Wesentlichen einen konischen Hohlraum, der in einer Endfläche eines dielektrischen Zylinders gebildet ist; eine Strahlungselektrode, die auf der Oberfläche des Hohlraums vorgesehen ist (oder die so vorgesehen ist, dass der Hohlraum damit ausgefüllt ist); und einen Erdleiter, der in der Nähe zu der anderen Endfläche gegenüber der einen Endfläche des Dielektrikums und nahezu parallel zu der betreffenden anderen Endfläche vorgesehen ist. Die Monokonusantenne ist so aufgebaut, dass elektrische Signale zwischen dem Nah-Scheitelpunktbereich der Strahlungselektrode und dem Bereich des Erdleiters zugeführt bzw. eingespeist werden. Die Monokonusantenne kann als kleine Antenne aufgebaut werden, die eine relativ breitbandige Charakteristik aufweist, und zwar wegen des Wellenlangen-Verkürzungseffekts von dem Dielektrikum, welches zwischen der Strahlungselektrode und der Erdelektrode positioniert ist.
Es wurde herausgefunden, dass eine Festlegung des Halbkonuswinkels einer Monokonusantenne einen großen Einfluss auf das Impedanz-Anpassungsband hat. Sodann wurde Folgendes abgeleitet: Das Impedanz-Anpassungsband kann dadurch maximiert werden, dass der Halbkonuswinkel ⎕ (das ist der Winkel, der zwischen der Mittelachse und der Seitenfläche eines Konus gebildet ist) eines in einer Endfläche eines Dielektrikums gebildeten konischen Hohlraums durch den folgenden Ausdruck festgelegt wird, der die Beziehung des betreffenden Halbkonuswinkels mit der relativen Dielektrizitätskonstanten ε_r beschreibt:
Dies bedeutet, dass der optimale Halbkonuswinkel eines kreisförmigen Konus von der relativen Dielektrizitätskonstanten des Dielektrikums abhängt. Wie in 8 veranschaulicht, beträgt der optimale Halbkonuswinkel beispielsweise 48 Grad, wenn die relative Dielektrizitätskonstante ε_r gegeben ist mit 2; der betreffende Winkel beträgt 31 Grad, wenn die relative Dielektrizitätskonstante ε_r gegeben ist mit 4. 9 veranschaulicht die Antennencharakteristik einer Monokonusantenne mit einem optimalen Halbkonuswinkel für die relative Dielektrizitätskonstante ε_r von 2 bzw. 4. Die Figur veranschaulicht indessen die Antennencharakteristiken durch die Stehwellenverhältnis-Kennlinie. Aus 9 ist Folgendes offensichtlich: Eine günstige Impedanzanpassung wird über ein ultrabreites Band dadurch erzielt, dass die Monokonusantenne auf der Grundlage des obigen Ausdrucks (2) aufgebaut ist, der die Beziehung zwischen der relativen Dielektrizitätskonstanten ε_r und dem optimalen Halbkonuswinkel ⎕ des Hohlraums beschreibt.
Bei der auf der Grundlage des obigen Ausdrucks (2) aufgebauten Monokonusantenne ist deren Seitenfläche mit einem Dielektrikum überzogen; daher wird zwangsläufig der Effekt einer Miniaturisierung hervorgerufen. (Dies wird dadurch bewirkt, dass die Wellenlänge des zwischen der Strahlungselektrode und dem Erdleiter erzeugten elektromagnetischen Feldes verkürzt ist.) Beim Zusammenbau wird daher eine relative Dielektrizitätskonstante, d. h. ein Dielektrikum, in geeigneter Weise ausgewählt, um die Anforderungen bezüglich der Miniaturisierung zu erfüllen, und dann wird ein Halbkonuswinkel des kreisförmigen Konus bestimmt.
Mit dem Aufbau der Monokonusantenne auf der Grundlage des obigen Ausdrucks (2) kann eine Verringerung in der Größe der Antenne erreicht werden, indem die relative Dielektrizitätskonstante ε_r des Dielektrikums verbessert wird. In Verbindung damit ist jedoch auch der Halbkonuswinkel ⎕ verkleinert (d. h., die Antenne wird länger als sie breit ist). Daher ist die Höhe der Antenne nicht extrem verringert. Selbstverständlich wird häufig ein niedriges Profil gefordert.
Umgekehrt kann zuweilen ein extrem schlanker Aufbau erwünscht sein. Falls eine Monokonusantenne entsprechend dem obigen Ausdruck (2) aufgebaut wird, kann dies durch Verbessern der relativen Dielektrizitätskonstanten ε_r erreicht werden. Selbstverständlich existieren Dielektrika mit verschiedenen relativen Dielektrizitätskonstanten nicht unendlich. Ferner sind verfügbare Dielektrika hinsichtlich der Bearbeitbarkeit bei der Elektrodenausbildung und beim Schneiden und hinsichtlich des Wärmewiderstands natürlich eingeschränkt. Daher ist es ziemlich wahrscheinlich, dass es schwierig ist, einen gewünschten schlanken Aufbau zu realisieren.
Der Halbkonuswinkel eines kreisförmigen Konus, dessen Profil oder Breite verringert ist, weicht von einem optimalen Wert ab, der zu einer günstigen Impedanzanpassung führt. Um hiermit fertig zu werden, ist dieses Beispiel so aufgebaut, dass es kompensiert ist, indem der Halbkonuswinkel stufenweise gebildet ist.
Es folgt eine genauere Beschreibung. Falls ein Aufbau mit geringem Profil angewandt wird, wird der Halbkonuswinkel stufenweise so verändert, dass er vom Grundflächenbereich zum Scheitelpunktbereich hin laufend verringert wird. Das Verhältnis der Höhe h des Hohlraums zum effektiven Radius r der Grundfläche des Hohlraums wird indessen entsprechend dem folgenden Ausdruck festgelegt, der die Beziehung der betreffenden Größen mit der relativen Dielektrizitätskonstanten ε_r beschreibt. tan–1(r/h) > 0,8·tan–1(1,7/εr) + 13 (Einheitswinkel: Grad) (3)
Falls ein schlanker Aufbau angewandt wird, wird der Halbkonuswinkel so verändert, dass er vom Grundflächenbereich zum Scheitelpunktbereich verlaufend zunimmt. Das Verhältnis der Höhe h des Hohlraums zum effektiven Radius r der Grundfläche des Hohlraums wird jedoch entsprechend dem folgenden Ausdruck festgelegt, der die Beziehung der betreffenden Größen zu der relativen Dielektrizitätskonstante ε_r beschreibt. tan–1(r/h) < 0,8·tan–1(1,7/εr) + 13 (Einheitswinkel: Grad) (4)
In jedem Falle des Aufbaus eines niedrigen Profils und eines schlanken Aufbaus genügen grundsätzlich zwei Stufen des Halbkonuswinkels. Es erübrigt sich hinzuzufügen, dass die Anzahl der Stufen auf drei oder mehr erhöht werden kann oder dass ein Bereich vorhanden sein kann, in welchem der Halbkonuswinkel kontinuierlich verändert werden kann. Der Halbkonuswinkel im Scheitelpunktbereich einer Strahlungselektrode muss jedoch kleiner sein als 90 Grad. Ferner wird es bevorzugt, dass die Veränderung im Halbkonuswinkel nahe des Scheitelpunktbereichs einer Strahlungselektrode sanft sein sollte. Daraus folgt, dass ein Versuch unternommen werden sollte, um einen gleichwinkligen kreisförmigen Konus in der Nähe zum Scheitelpunktbereich aufrechtzuerhalten, das ist der Speisebereich entsprechend der Rumsey-Gleichwinkeltheorie. (Bezüglich der Rumsey-Gleichwinkeltheorie wird Bezug genommen auf „Frequency Independent Antenna", geschrieben von V. Rumsey (Academic Press, 1966)). Dabei muss Sorge dafür getragen werden, nicht vom obigen Prinzip abzuweichen. Ansonsten kann die der Monokonusantenne eigene Ultrabreitbandcharakteristik verloren gehen.
10 veranschaulicht ein Beispiel einer Monokonusantenne, deren Profil im Vergleich zum Aufbau mit dem optimalen Halbkonuswinkel verringert ist. Bei dem in der Figur veranschaulichten Beispiel ist das Profil niedriger als beim Aufbau mit dem optimalen Halbkonuswinkel. Bei diesem Beispiel ist ein Dielektrikum mit einer relativen Dielektrizitätskonstanten ε_r von 4 ausgewählt; die Höhe h des kreisförmigen Konus ist auf 6 mm festgelegt, und der Radius r der Grundfläche des kreisfömigen Konus ist auf 12,6 mm festgelegt. Somit trifft als natürliche Konsequenz die Beziehung zu, die durch die obige Gleichung (3) ausgedrückt ist.
Wie in der Figur ferner veranschaulicht ist, ist der Zweistufen-Aufbau angewandt. Bei diesem Aufbau ist der Halbkonuswinkel an einem Mittelpunkt abgestuft; der Halbkonuswinkel ⎕₀ auf der Grundflächenseite ist auf 70 Grad festgelegt, und der Halbkonuswinkelwert ⎕₁ auf der Scheitelpunktseite ist au 45 Grad festgelegt. Damit ist der Halbkonuswinkel auf der Scheitelpunktseite kleiner gemacht als auf der Grundflächenseite.
11 veranschaulicht das Ergebnis einer Simulation, die bezüglich der Stehwellenverhältnis-Kennlinie VSWR einer Monokonusantenne mit dem in 10 dargestellten Aufbau durchgeführt worden ist. Wie in der Figur veranschaulicht, wird eine günstige Impedanzanpassung generell erzielt, und es ist ein Zustand vermieden, in welchem die Impedanzanpassung stark verloren ist und in welchem somit die Breitbandcharakteristik verloren ist. Falls die Kombination der Halbkonuswinkelwerte feiner eingestellt wird, würden günstigere Charakteristiken erreicht werden.
12 veranschaulicht ein Beispiel einer Monokonusantenne, deren Breite im Vergleich zum Aufbau mit dem optimalen Halbkonuswinkel gemäß diesem Beispiel verringert ist. Bei dem in der Figur dargestellten Beispiel ist die Breite geringer als beim Aufbau mit dem optimalen Halbkonuswinkel. Bei diesem Beispiel ist ein Dielektrikum mit einer relativen Dielektrizitätskonstanten ε_r von 2 ausgewählt. Die Höhe h des kreisförmigen Konus ist auf 17,4 mm festgelegt, und der Radius r der Grundfläche des kreisförmigen Konus ist auf 9 mm festgelegt. Als natürliche Konsequenz trifft somit die Beziehung zu, die durch den obigen Ausdruck (4) angegeben ist.
Wie in der Figur weiter veranschaulicht ist, ist ein zweistufiger Aufbau angewandt. Bei diesem Aufbau ist der Halbkonuswinkel an einem Mittelpunkt abgestuft. Der Halbkonuswinkelwert ⎕₀ auf der Grundflächenseite ist auf 11 Grad festgelegt, und der Halbkonuswinkelwert ⎕₁ auf der Scheitelpunktseite ist auf 41 Grad festgelegt. Damit ist der Halbkonuswinkel auf der Scheitelpunktseite größer gemacht als auf der Grundflächenseite.
13 veranschaulicht das Ergebnis einer Simulation, die bezüglich der Stehwellencharakteristik VSWR einer Monokonusantenne mit dem in 12 gezeigten Aufbau durchgeführt worden ist. Wie in der Figur veranschaulicht, wird generell eine günstige Impedanzanpassung erzielt.
14 veranschaulicht ein Beispiel des Aufbaus einer Monokonusantenne, die mit einer für eine Massenproduktion geeigneten Speiseteilstruktur versehen ist.
Bei dem in der Figur dargestellten Beispiel ist auf der Grundfläche eines Dielektrikums eine bahnartige Speiseelektrode vorgesehen. Die Speiseelektrode und eine Strahlungselektrode sind durch ein in der Mitte des Bodens des Dielektrikums gebildetes Loch elektrisch miteinander verbunden. Wie in der Figur veranschaulicht, ist diese Speiseelektrode so gebildet, dass ihr eines Ende die dielektrische Seitenfläche erreicht.
Auf der dielektrischen Grundfläche ist außerdem ein Erdleiter gebildet. Wie in der Figur veranschaulicht, ist der Erdleiter so gebildet, dass er von der Speiseelektrode abgewandt ist und diese umgibt. Ferner ist der Erdleiter auch derart gebildet, dass er zu der dielektrischen Seitenfläche hin erweitert ist.
Die in 14 dargestellte Speiseelektrode und der dort gezeigte Erdleiter können ohne weiteres auf der Oberfläche eines Dielektrikums beispielsweise durch Plattierung bzw. Überziehen gebildet werden. Daher ermöglicht die Verwendung einer derartigen Monokonusantenne, wie sie in der Figur veranschaulicht ist, einem Verfahren bzw. einer Technik für eine sogenannte Oberflächenmontierung zu folgen, wenn die Antenne auf einer Schaltungsplatine in Massenproduktion aufgebracht wird. Damit ist der Herstellungsprozess vereinfacht.
Wie in 15 veranschaulicht, kann der Körper der Monokonusantenne an einer Schaltungsplatine allein dadurch befestigt und mit dieser elektrisch verbunden werden, dass die Elektroden auf der Oberfläche der dielektrischen Seite mit den Elektroden auf der Schaltungsplatine von der Oberflächenseite her angelötet werden.
Der Erdleiter braucht nicht notwendigerweise auf der Grundfläche eines Dielektrikums gebildet zu sein. Alternativ kann der Erdleiter auf der Schaltungsplatine gebildet sein, auf der der Körper der Antenne anzubringen ist. In diesem Fall kann beispielsweise ein Klebstoff verwendet werden, um den Körper der Antenne zu fixieren.
Die in 10 und 12 dargestellten Monokonusantennen gemäß diesem Beispiel sind in folgender Weise aufgebaut: Wenn eine Antenne im Profil oder in der Breite auf der Grundlage der optimalen Werte des Halbkonuswinkels, der durch die obigen Ausdrücke (3) und (4) erhalten wird, verringert ist, ist die Abweichung ihres Halbkonuswinkels von den optimalen Werten kompensiert. Diese Kompensation wird durch die Abstufung des Halbkonuswinkels ausgeführt, und dies führt zu einer vorteilhaften bzw. günstigen Impedanzanpassung.
Falls das Profil einer Antenne verringert wird, tritt ein Problem auf. Der Halbkonuswinkel des Konus weicht vom optimalen Wert ab, der zu einer günstigen Impedanzanpassung führt. Um hiermit fertig zu werden, wird der Scheitelpunkt des kreisförmigen Konus der Monokonusantenne von der Mitte versetzt festgelegt, und die Impedanzanpassung wird dadurch kompensiert. Dies stellt eine Modifikation gemäß der vorliegenden Erfindung dar, wodurch die gerade Linie, die den Scheitelpunkt der im Wesentlichen konischen Strahlungselektrode und die Mitte der Grundfläche der konischen Strahlungselektrode verbindet, nicht rechtwinklig zu der Grundfläche der konischen Strahlungselektrode verläuft.
Es wird ein Beispiel herangezogen. 16 veranschaulicht den Querschnittsaufbau einer Monokonusantenne unter Verwendung eines Aufbaus mit niedrigem Profil. Bei dem in der Figur dargestellten Beispiel beträgt der Halbkonuswinkel des kreisförmigen Konus 64,5 Grad, der sich von den 31 Grad des optimalen Wertes bei ε_r = 4 unterscheidet. Als Dielektrikum, welches in den Bereich zwischen der Strahlungselektrode und dem Erdleiter einzufüllen ist, wird ein Material mit einer relativen Dielektrizitätskonstanten ε_r von 4 verwendet. 17 enthält das Impedanzcharakteristik-Diagramm und das Stehwellencharakteristik-Diagramm VSWR der in 16 dargestellten Monokonusantenne mit niedrigem Profil. Wie aus der Figur offensichtlich hervorgeht, unterscheidet sich die Impedanz stark von 50 Ohm, und die Stehwellenverhältnis-Kennlinie ist beeinträchtigt, und zwar insbesondere im Bereich hoher Frequenz.
Unterdessen veranschaulicht 18 den Querschnittsaufbau einer Monokonusantenne mit niedrigem Profil gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der der Scheitelpunkt der konischen Strahlungselektrode um 25% in Bezug auf den Radius von der Mitte versetzt festgelegt ist. In diesem Fall verlauft die gerade Linie, die den Scheitelpunkt der im Wesentlichen konischen Strahlungselektrode und die Mitte der Grundfläche der konischen Strahlungselektrode verbindet, wie in der Figur dargestellt, nicht rechtwinklig zu der Grundfläche der konischen Strahlungselektrode.
19 enthält das Impedanz-Kennliniendiagramm und das Stehwellenverhältnis-Kennliniendiagramm VSWR der in 18 dargestellten Monokonusantenne mit niedrigem Profil. Wie aus der Figur offensichtlich ist, sind die Impedanzcharakteristiken nahe bei 50 Ohm, und die Stehwellenverhältnis-Kennlinien sind ebenso verbessert. Es ist insbesondere wichtig, dass die untere Grenzfrequenz des Anpassungsbandes verringert ist.
Wie oben erwähnt, ist es ersichtlich, dass dann, wenn die Impedanz bei einer Monokonusantenne aufgrund einer Profilverringerung oder dergleichen nicht angepasst werden kann, die Festlegung des Scheitelpunkts des Konus von der Mitte versetzt eine effektive Maßnahme zur Verbesserung ihrer Charakteristiken ist.
Ein derartiger Aufbau mit geringem Profil, wie er in 18 veranschaulicht ist, ist auch dann anwendbar, wenn die relative Dielektrizitätskonstante ε_r = 1 ist, d. h. dass der Aufbau bei einer Monokonusantenne anwendbar ist, bei der kein dielektrisches Material vorhanden ist.
Im Hinblick auf das Verfahren zur Bildung der Monokonusantenne gemäß dieser Ausführungsform ist die Form des in einer Endfläche des Dielektrikums gebildeten Hohlraums nicht auf einen kreisförmigen Konus beschränkt. Sogar dann, wenn der Hohlraum in Form eines elliptischen Konus oder in Form einer Pyramide gebildet ist, wird der Effekt der vorliegenden Erfindung in gleicher Weise hervorgerufen.
Falls ein pyramidenförmiger Hohlraum verwendet wird, ist die Festlegung seines Halbkonuswinkels ⎕ wie folgt gegeben: Es ist der Mittelwert aus dem Minimalwinkel und dem Maximalwinkel der Winkel, die zwischen der Mittelachse und der Seitenfläche gebildet sind.
Es gibt ebenso keine spezielle Einschränkung hinsichtlich der Außenseitenform des dielektrischen Zylinders. Grundsätzlich ist jede Form, einschließlich der eines kreisförmigen Zylinders und eines Prismas akzeptabel, solange die Strahlungselektrode damit überzogen ist. Die Strahlungselektrode kann dadurch gebildet sein, dass sie in den konischen Hohlraum 11 eingebracht bzw. eingefüllt wird, anstatt auf der Oberfläche des Hohlraums gebildet zu sein.
20 veranschaulicht den Aufbau der Monokonusantenne gemäß einem dritten Beispiel. Die Monokonusantenne umfasst: einen Isolator, einen im Wesentlichen konischen Hohlraum, der in einer Endfläche des Isolators vorgesehen ist, eine Strahlungselektrode, die auf der Innenfläche des Hohlraums gebildet ist, einen Streifenbereich, der durch umfangsmäßiges Abstreifen eines Teiles der Strahlungselektrode erhalten wird, ein Element bzw. Glied niedriger Leitfähigkeit, welches in dem Hohlraum bis zu der Ebene eingefüllt ist, in der zumindest der gestreifte Bereich vergraben ist, und einen Erdleiter, der in der Nähe der anderen Endfläche des Isolators und im Wesentlichen parallel dazu vorgesehen ist.
Zunächst wird der im Wesentlichen konische Hohlraum in der einen Endfläche des Isolators vorgesehen. Die Strahlungselektrode wird auf der Innenfläche des Hohlraums durch Plattieren oder dergleichen gebildet. Anschließend wird ein Teil der Strahlungselektrode in Umfangsrichtung durch Schneiden oder dergleichen gestreift. Sodann wird das Glied niedriger Leitfähigkeit bis zur Ebene, in der der gestreifte Teil vergraben ist, eingefüllt. Für das Glied niedriger Leitfähigkeit sind Gummi oder ein Elastomer geeignet, welches einen Leiter enthält. Eine gewünschte Leitfähigkeit wird verhältnismäßig leicht dadurch erhalten, dass der Leiteranteil eingestellt wird. Ferner wird der Erdleiter in der Nähe und im Wesentlichen parallel zu der anderen Endfläche des Isolators vorgesehen. Es erübrigt sich hinzuzufügen, dass eine Elektrode als Erdelektrode unmittelbar an der anderen Endfläche des Isolators gebildet werden kann.
Wie bei konventionellen Monokonusantennen werden elektrische Signale dem Spalt zwischen der Strahlungselektrode und dem Erdleiter zugeführt. Falls elektrische Signale von der Rückseitenfläche des Erdleiters her zugeführt werden, kann derselbe Aufbau wie bei konventionellen Antennen angewandt werden. Dies heißt, dass ein Loch in dem Erdleiter gebildet wird und dass der Scheitelpunktbereich der Strahlungselektrode zur Rückflächenseite erweitert wird.
Die in 20 dargestellte Antenne arbeitet grundsätzlich als Monokonusantenne. Nebenbei sei angemerkt, dass auf der oberen Grundfläche des Hohlraums kein Leiter vorhanden ist. Dies wird indessen kein Grund dafür, dass der richtige Betrieb der Monokonusantenne verhindert ist. Da das Glied niedriger Leitfähigkeit zwischen den beiden geteilten Strahlungselektroden vorhanden ist, wird zusätzlich der elektrische Effekt hervorgerufen, der einer Widerstandsbelastung äquivalent ist. (In 20 ist dargestellt, dass der Hohlraum auf der Oberseite des Isolators gebildet ist. Es gibt jedoch wegen des Aufbaus der Konusantenne keine Vorstellungen bezüglich der Oberseite und der Unterseite. In dieser Anmeldung ist die Endfläche, die mit dem Hohlraum versehen ist, der Einfachheit halber in der Beschreibung als obere Grundfläche festgelegt. Dadurch wird jedoch der Umfang des vorliegenden Beispiels nicht eingeschränkt. (Dasselbe trifft für Nachfolgendes zu.))
21 veranschaulicht ein Beispiel einer Berechnung zum Demonstrieren des elektrischen Effekts der Monokonusantenne gemäß diesem Beispiel. In der linken Hälfte der Figur ist ein Stehwellenverhältnis-Kennliniendiagramm dargestellt, welches erhalten wird, wenn der gestreifte Teil der Elektrode nicht gebildet ist, und das in der rechten Hälfte der Figur dargestellte Diagramm wurde bzw. wird dann erhalten, wenn der gestreifte Bereich gebildet ist. (Die übrigen Bedingungen sind vollständig identisch.) Die Bedingungen zur Berechnung werden nachstehend kurz beschrieben. Wie aus der Figur ersichtlich ist, bringt die Elektrode mit dem gestreiften Bereich folgende Vorteile mit sich: Das Band, in welchem das Stehwellenverhältnis nicht mehr als 2 beträgt, ist zu dem unteren Frequenzband hin erweitert; die Anpassungseigenschaft ist verbessert; und die Banderweiterung der Konusantenne ist erreicht.

(1) Strahlungselektrodenbereich: Es wird angenommen, dass ein Metall mit einer Leitfähigkeit von 1 × 10⁷S/m verwendet wird. Oberer Grundflächendurchmesser: 12,6 mm, Höhe: 12,6 mm.
(2) Glied niedriger Leitfähigkeit: Es wird angenommen, dass ein Material mit einer Leitfähigkeit von 2 S/m verwendet wird.
(3) Isolator: Es wird angenommen, dass ein Dielektrikum mit einer relativen Dielektrizitätskonstanten von 4 verwendet wird.

Bei dem in 20 dargestellten Beispiel des Aufbaus einer Konusantenne ist ein in Umfangsrichtung gestreifter Bereich in der Strahlungselektrode gebildet, die auf der Innenfläche des Hohlraums im Isolator gebildet ist. Die Anzahl der in Umfangsrichtung gestreiften Bereiche ist nicht auf 1 beschränkt. Eine spezifischere Beschreibung wird erfolgen. Wie oben erwähnt, ruft das Vorhandensein des Gliedes niedriger Leitfähigkeit zwischen den durch den gestreiften Bereich aufgeteilten Strahlungselektroden den elektrischen Effekt hervor, der einer Widerstandsbelastung äquivalent ist. Zu diesem Zweck können erforderlichenfalls zwei oder mehr in Umfangsrichtung gestreifte Bereiche vorgesehen sein.
22 veranschaulicht den Aufbau von Konusantennen, bei denen zwei Elektroden mit gestreiften Bereichen in Richtung der Tiefe des in einem Isolator gebildeten Hohlraums gebildet sind. In diesem Fall kann das Glied niedriger Leitfähigkeit in dem Hohlraum mit einer Mehrschichtstruktur vorgesehen sein, wie dies auf der rechten Seite der Figur veranschaulicht ist. Die Mehrschichtstruktur ist derart ausgebildet, dass Glieder niedriger Leitfähigkeit mit unterschiedlicher Leitfähigkeit Ebene um Ebene eingefüllt werden bzw. sind, in der der jeweilige bezüglich der Elektrode gestreifte Bereich vergraben ist. Zu diesem Zeitpunkt sind die Glieder niedriger Leitfähigkeit so verteilt, dass die Leitfähigkeit auf der oberen Grundflächenseite geringer ist. Somit ist der Effekt der Verringerung der Reflexionsleistung für den Speiseteil verbessert, und daraus resultiert ein erweitertes Anpassungsband.
Das Beispiel ist auf die Monokonusantenne nicht beschränkt, und es ist als Widerstands-Belastungsverfahren für eine Doppelkonusantenne wirksam. 23 veranschaulicht Beispiele, bei denen die Bildung des Erdleiters auf der anderen Endfläche des Isolators gezeigt ist. Bei diesen Beispielen wird die Widerstandsbelastung bei Doppelkonusantennen angewandt, die dadurch gebildet werden bzw. sind, dass Strahlungselektroden auf den Innenflächen von im Wesentlichen konischen Hohlräumen angeordnet sind, die symmetrisch in beiden Endflächen gebildet sind.
Jede der in der Figur dargestellten Doppelkonusantennen umfasst: einen Isolator, einen ersten im Wesentlichen konischen Hohlraum, der in einer Endfläche des Isolators gebildet ist, eine erste Strahlungselektrode, die auf der Innenfläche des ersten Hohlraums gebildet ist, einen ersten gestreiften Bereich, der durch einen in Umfangsrichtung gestreiften Teil der ersten Strahlungselektrode erhalten wird, ein erstes Glied niedriger Leitfähigkeit, welches in dem Hohlraum bis zu der Ebene eingefüllt ist, in der zumindest der erste gestreifte Bereich vergraben ist, einen zweiten im Wesentlichen konischen Hohlraum, der in der anderen Endfläche des Isolators gebildet ist, eine zweite Strahlungselektrode, die auf der Innenfläche des zweiten Hohlraums gebildet ist, einen zweiten gestreiften Bereich, der durch einen in Umfangsrichtung gestreiften Teil der zweiten Strahlungselektrode erhalten wird, und ein zweites Glied niedriger Leitfähigkeit, welches in den Hohlraum bis zu der Ebene eingefüllt ist, in der zumindest der zweite gestreifte Bereich vergraben ist.
Bei den in 23 veranschaulichten Beispielen werden elektrische Signale dem Spalt zwischen den beiden Strahlungselektroden zugeführt. Zu diesem Zweck können verschiedene Verfahren angewandt werden. So können beispielsweise Parallelleitungen von der Isolatorseitenfläche aus verlängert und mit den Scheitelpunktbereichen beider Strahlungselektroden verbunden sein. (Dieses Verfahren ist in der Figur nicht dargestellt.) Wie in Verbindung mit 22 beschrieben, ruft das Vorhandensein des Gliedes niedriger Leitfähigkeit zwischen den durch den gestreiften Bereich geteilten Strahlungselektroden den elektrischen Effekt hervor, der einer Widerstandsbelastung äquivalent ist. Falls die Widerstandsbelastung bei einer Doppelkonusantenne angewandt wird, kann dieser Aufbau in entsprechender Weise angewandt werden. Dies heißt, dass für den oben erwähnten Zweck zwei oder mehr in Umfangsrichtung gestreifte Bereiche in jeder der oberen und unteren Strahlungselektroden erforderlichenfalls vorgesehen sein können. (Hierzu wird auf die Mitte von 23 Bezug genommen.)
Wie auf der rechten Seite von 23 veranschaulicht, können die Glieder niedriger Leitfähigkeit in den Hohlräumen mit einer Mehrschichtstruktur vorgesehen sein. Die Mehrschichtstruktur ist so vorgesehen, dass die Glieder niedriger Leitfähigkeit, die in der Leitfähigkeit unterschiedlich sind, bis zu der Ebene eingefüllt sind, in der der jeweilige gestreifte Bereich der Elektrode vergraben ist. Zu diesem Zeitpunkt sind die Glieder niedriger Leitfähigkeit so verteilt, dass die Leitfähigkeit auf der Grundflächenseite niedriger ist. Somit wird der Effekt der Verringerung der Reflexionsleistung zu dem Speiseteil verbessert, und daraus resultiert ein erweitertes Anpassungsband.
24 veranschaulicht den Querschnittsaufbau einer Monokonusantenne, die eine Modifikation des dritten Beispiels darstellt. Die in der Figur dargestellte Monokonusantenne umfasst: einen Isolator, der im Wesentlichen in konischer Form gestaltet ist, eine Strahlungselektrode, die auf der Oberfläche des im Wesentlichen konischen Isolators gebildet ist, einen im Umfangsrichtung geschlitzten Bereich, der in Umfangsrichtung einen Teil der Strahlungselektrode zusammen mit dem Isolator darunter aufteilt; ein Glied niedriger Leitfähigkeit, welches in den in Umfangsrichtung geschlitzten Bereich gefüllt ist; und einen Erdleiter, der in der Nähe des Nah-Scheitelpunktbereichs der Strahlungselektrode vorgesehen ist.
Bei dem in 24 dargestellten Beispiel wird zuerst die Strahlungselektrode auf der Oberfläche des Isolators gebildet, der in konischer Form gestaltet ist. Die Strahlungselektrode kann durch Metallisierung bzw. durch eine Galvanotechnik oder dergleichen gebildet sein. Anschließend wird ein Teil der Strahlungselektrode in Umfangsrichtung gestreift und zusammen mit dem darunter befindlichen Isolator durch Einschneiden oder dergleichen geschnitten. Der so erhaltene gestreifte und geschnittene Bereich wird mit dem Glied bzw. Element niedriger Leitfähigkeit gefüllt. Als Glied bzw. Element niedriger Leitfähigkeit ist Gummi oder ein Elastomer geeignet, welches einen Leiter enthält. Eine gewünschte Leitfähigkeit wird verhältnismäßig leicht durch Einstellen des Leitergehalts erreicht. Ferner ist der Erdleiter in der Nähe des Scheitelpunktbereichs der Strahlungselektrode vorgesehen.
Bei dem Aufbau der in 24 dargestellten Monokonusantenne ruft das Vorhandensein des Gliedes niedriger Leitfähigkeit zwischen den beiden geteilten Strahlungselektroden den elektrischen Effekt hervor, der einer Widerstandsbelastung äquivalent ist. (Dies ist derselbe Effekt wie der Vorstehende.)
Es erübrigt sich hinzuzufügen, dass ein Träger zum Fixieren der Anordnung des Erdleiters und des Isolators gesondert erforderlich ist, obwohl er in 24 nicht dargestellt ist.
Bei dem Beispiel des in 24 gezeigten Aufbaus einer Konusantenne ist die Strahlungselektrode, die auf der Oberfläche des Isolators gebildet ist, lediglich mit einem in Umfangsrichtung gestreiften und geschnittenen Bereich versehen. Das Beispiel beschränkt indessen nicht die Anzahl der in Umfangsrichtung gestreiften und geschnittenen Bereiche auf 1. Eine genauere Beschreibung wird hierzu gegeben. Wie oben erwähnt, ruft das Vorhandensein des Gliedes niedriger Leitfähigkeit zwischen den Strahlungselektroden, die durch den gestreiften Bereich geteilt sind, den elektrischen Effekt hervor, der einer Widerstandsbelastung äquivalent ist. Zu diesem Zweck können erforderlichenfalls zwei oder mehr in Umfangsrichtung gestreifte und geschnittene Bereiche vorgesehen sein.
25 veranschaulicht den Aufbau einer Konusantenne, bei der zwei gestreifte und geschnittene Bereiche in Richtung der Tiefe der im Wesentlichen konischen Strahlungselektrode gebildet sind, die auf einem Isolator gebildet ist. In diesem Fall können Glieder niedriger Leitfähigkeit, die in der Leitfähigkeit unterschiedlich sind, in die einzelnen gestreiften und geschnittenen Bereiche eingefüllt werden bzw. sein. Zu diesem Zeitpunkt werden die Glieder niedriger Leitfähigkeit so verteilt, dass die Leitfähigkeit auf der Grundflächenseite des Isolators niedriger ist. Damit wird der Effekt der Verringerung der Reflexionsleistung zu dem Speisebereich verbessert, und dies führt zu einem erweiterten Anpassungsband.
Das in 24 veranschaulichte Beispiel ist nicht auf eine Monokonusantenne beschränkt; das betreffende Beispiel ist als Widerstandsbelastungsverfahren für eine Doppelkonusantenne ebenfalls wirksam. 26 veranschaulicht Beispiele von Aufbauten von Doppelkonusantennen unter Heranziehung von Konusantennen, die durch Bereitstellen von in Umfangsrichtung gestreiften und geschnittenen Bereichen in den Strahlungselektroden gebildet sind, welche auf den Oberflächen von konischen Isolatoren gebildet sind.
Die auf der linken Seite in 26 dargestellte Doppelkonusantenne umfasst einen ersten Isolator, der in einer im Wesentlichen konischen Form gestaltet ist; eine erste Strahlungselektrode, die auf der Oberfläche des im Wesentlichen konischen Isolators gebildet ist; einen ersten in Umfangsrichtung geschlitzten Bereich, der in Umfangsrichtung einen Teil der ersten Strahlungselektrode zusammen mit dem darunter liegenden Isolator teilt; ein erstes Glied niedriger Leitfähigkeit, welches in dem ersten in Umfangsrichtung geschlitzten Bereich eingefüllt ist; einen zweiten Isolator, der in einer im Wesentlichen konischen Form gestaltet ist und dessen Scheitelpunkt gegenüber jenem des ersten Isolators liegt und dessen Grundfläche symmetrisch zu jener des ersten Isolators verlauft; eine zweite Strahlungselektrode, die auf der Oberfläche des im Wesentlichen konischen Isolators gebildet ist; einen zweiten in Umfangsrichtung geschlitzten Bereich, der in Umfangsrichtung einen Teil der zweiten Strahlungselektrode zusammen mit dem darunter liegenden Isolator teilt; und ein zweites Glied niedriger Leitfähigkeit, welches in den zweiten in Umfangsrichtung geschlitzten Bereich gefüllt ist.
Wie in 26 veranschaulicht, ist die Ausbildung des Erdleiters auf der anderen Endfläche des jeweiligen Isolators in der Nähe des Nah-Scheitelpunktbereichs der Strahlungselektrode weggelassen. Die konischen Isolatoren sind so angeordnet, dass ihre jeweiligen Scheitelpunkte einander gegenüberliegen und dass ihre jeweiligen Grundflächen symmetrisch zueinander verlaufen, wobei die Strahlungselektrode auf der Oberfläche des jeweiligen konischen Isolators gebildet ist. Ein Teil der jeweiligen Strahlungselektrode ist in Umfangsrichtung zusammen mit dem darunter liegenden Isolator gestreift und geschnitten, und diese gestreiften und geschnittenen Bereiche sind mit dem Glied niedriger Leitfähigkeit gefüllt. Es erübrigt sich hinzuzufügen, dass ein Träger zum Fixieren der Anordnung der beiden konischen Antennen erforderlich ist, obwohl er in der Figur nicht dargestellt ist.
Bei dem in 26 dargestellten Beispiel werden elektrische Signale dem Spalt zwischen den Strahlungselektroden zugeführt. Zu diesem Zweck können verschiedene Verfahren angewandt werden. So können beispielsweise Parallelleitungen von der Isolatorseitenfläche verlängert und mit den Scheitelpunktbereichen der beiden Strahlungselektroden verbunden werden. (Dieses Verfahren ist in der Figur nicht veranschaulicht.)
Wie oben erwähnt, ruft das Vorhandensein des Gliedes niedriger Leitfähigkeit zwischen den durch den gestreiften und geschnittenen Bereich geteilten Strahlungselektroden den elektrischen Effekt hervor, der einer Widerstandsbelastung äquivalent ist. Falls die Widerstandsbelastung gemäß dem in 24 dargestellten Beispiel bei einer Doppelkonusantenne angewandt wird, kann dieser Aufbau in entsprechender Weise angewandt werden. Zu diesem Zweck können, wie dies in Verbindung mit 25 beschrieben worden ist, erforderlichenfalls zwei oder mehr in Umfangsrichtung gestreifte und geschnittene Bereiche in jeder der oberen und unteren Strahlungselektrode vorgesehen sein. (Bezug genommen wird hierzu auf die rechte Seite von 26.)
Wie auf der rechten Seite von 26 veranschaulicht, können Glieder geringer Leitfähigkeit, die in der Leitfähigkeit unterschiedlich sind, in die beiden gestreiften und geschnittenen Bereiche eingefüllt sein, die in Richtung der Tiefe der im Wesentlichen konischen Strahlungselektrode gebildet sind, welche auf dem jeweiligen oberen bzw. unteren Isolator gebildet ist. Zu diesem Zeitpunkt werden bzw. sind die Glieder niedriger Leitfähigkeit so verteilt, dass die Leitfähigkeit auf der oberen Grundflächenseite niedriger ist. Damit wird der Effekt der Verringerung der Reflexionsleistung für den Speiseteil verbessert, und dies führt zu einem erweiterten Anpassungsband.
27 veranschaulicht den Querschnittsaufbau einer Monokonusantenne, die eine weitere Modifikation bezüglich des dritten Beispiels darstellt. Die in der Figur dargestellte Monokonusantenne umfasst: einen Isolator; einen im Wesentlichen konischen Hohlraum, der in einer Endfläche des Isolators vorgesehen ist; eine Speiseelektrode, die auf der Oberfläche des Nah-Scheitelpunktbereichs des Hohlraums gebildet ist; ein Glied niedriger Leitfähigkeit, welches in den Hohlraum eingefüllt ist; und einen Erdleiter, der in der Nähe und im Wesentlichen parallel zu der anderen Endfläche des Isolators vorgesehen oder der direkt auf der anderen Endfläche des Isolators gebildet ist.
Bei dem in der Figur dargestellten Beispiel wird der konische Hohlraum zuerst in der Oberfläche des Isolators gebildet, und dann wird die Speiseelektrode auf der Innenfläche des Hohlraums in der Nähe zu dessen Scheitelpunkt gebildet. Die Speiseelektrode kann durch Metallisierung bzw. durch eine Galvanotechnik oder dergleichen gebildet sein. Anschließend wird der Hohlraum mit dem Glied niedriger Leitfähigkeit gefüllt. Als Glied niedriger Leitfähigkeit ist Gummi oder ein Elastomer, welches einen Leiter enthält, geeignet. Eine gewünschte Leitfähigkeit kann verhältnismäßig leicht durch Anpassen des Leitergehalts erzielt werden. Sodann wird der Erdleiter in der Nähe und parallel zu der anderen Endfläche des Isolators vorgesehen. Alternativ kann der Erdleiter direkt auf der anderen Endfläche des Isolators gebildet sein.
Bei dem in 27 dargestellten Aufbau einer Monokonusantenne wirkt das Glied niedriger Leitfähigkeit als Strahlungsleiter, und ferner wird der elektrische Effekt erzielt, der einer Widerstandsbelastung äquivalent ist. Wie in der Figur veranschaulicht, ist der Bereich der Elektrode signifikant verringert, und die Kosten können entsprechend verringert sein. Im Unterschied zu den oben erwähnten Beispielen ist der Elektroden-Streifenbildungsprozess weggelassen, und die Kosten können entsprechend verringert werden.
Elektrische Signale werden dem Spalt zwischen der Speiseelektrode und dem Erdleiter zugeführt. Falls elektrische Signale von der Rückflächenseite des Erdleiters her zugeführt werden, kann ein Aufbau angewandt werden, bei dem ein Loch in dem Erdleiter gebildet wird und bei dem der Scheitelpunktbereich des Hohlraums zu der Rückflächenseite verlängert ist.
28 veranschaulicht eine Modifikation der in 27 dargestellten Monokonusantenne. Wie in 28 veranschaulicht, kann das in den Hohlraum eingefüllte Glied bzw. Element niedriger Leitfähigkeit mit einer Mehrschichtstruktur versehen sein, bei der Glieder bzw. Elemente unterschiedlicher Leitfähigkeit in die einzelnen bestimmten Ebenen eingefüllt werden bzw. sind. Zu diesem Zeitpunkt werden die Glieder bzw. Elemente niedriger Leitfähigkeit so verteilt, dass die Leitfähigkeit auf der oberen Grundflächenseite niedriger ist. Damit wird der Effekt der Verringerung der Reflexionsleistung für den Speiseteil verbessert, und dies führt zu einem erweiterten Anpassungsband.
Das in 27 veranschaulichte Beispiel ist nicht auf eine Monokonusantenne beschränkt; es ist ebenso als Widerstandsbelastungsverfahren bei einer Doppelkonusantenne wirksam. 29 veranschaulicht den Querschnittsaufbau einer Doppelkonusantenne, die unter Verwendung von Konusantennen aufgebaut ist, welche dadurch gebildet sind, dass ein Glied bzw. Element niedriger Leitfähigkeit in Speiseelektroden eingefüllt ist, die auf den Oberflächen der konischen Hohlräume in einem Isolator gebildet sind.
Bei der in 29 dargestellten Doppelkonusantenne ist die Ausbildung des Erdleiters auf beiden Endflächen des Isolators weggelassen. Die Doppelkonusantenne umfasst: einen ersten konischen Hohlraum und einen zweiten konischen Hohlraum, wobei die beiden Hohlräume symmetrisch in beiden Endflächen gebildet sind; eine erste Speiseelektrode, die auf der Oberfläche des Nah-Scheitelpunktbereichs in dem ersten Hohlraum gebildet ist; ein erstes Glied bzw. Element niedriger Leitfähigkeit, welches in den ersten Hohlraum gefüllt ist; eine zweite Speiseelektrode, die auf der Oberfläche des Nah-Scheitelpunktbereichs in dem zweiten Hohlraum gebildet ist; und ein zweites Glied niedriger Leitfähigkeit, welches in den zweiten Hohlraum gefüllt ist.
Bei dem Aufbau der in 29 dargestellten Doppelkonusantenne wirken die Glieder bzw. Elemente niedriger Leitfähigkeit als Strahlungsleiter, und ferner wird der elektrische Effekt erzielt, der einer Widerstandsbelastung äquivalent ist. Wie in der Figur veranschaulicht, ist der Bereich der Elektroden signifikant verkleinert, und die Kosten können entsprechend verringert werden. Im Unterschied zu den oben erwähnten Ausführungsformen ist der Elektroden-Streifenbildungsprozess weggelassen, und die Kosten können entsprechend verringert werden bzw. sein.
Bei dem in 29 dargestellten Beispiel werden elektrische Signale dem Spalt zwischen den ersten und zweiten Speiseelektroden zugeführt. Zu diesem Zweck können verschiedene Verfahren angewandt werden. So können beispielsweise Parallelleitungen von der Isolatorseitenfläche aus verlängert und mit den Scheitelpunktbereichen der beiden Strahlungselektroden verbunden werden bzw. sein. (Dieses Verfahren ist in der Figur nicht dargestellt.)
30 veranschaulicht eine Modifikation der in 29 dargestellten Doppelkonusantenne. Wie in 30 dargestellt, kann das Glied bzw. Element niedriger Leitfähigkeit, welches in den jeweiligen Hohlraum eingefüllt ist, als Mehrschichtstruktur vorgesehen sein, in der Glieder bzw. Elemente unterschiedlicher Leitfähigkeit jeweils bis zu den einzelnen bestimmten Ebenen eingefüllt werden. Zu diesem Zeitpunkt werden die Glieder bzw. Elemente niedriger Leitfähigkeit so verteilt, dass die Leitfähigkeit auf der oberen Grundflächenseite niedriger ist. Damit ist der Effekt der Verringerung der Reflexionsleistung für den Speiseteil verbessert, und dies führt zu einem erweiterten Anpassungsband.
Bei den oben unter Bezugnahme auf die Figuren erwähnten Beispielen ist die Strahlungselektrode der Konusantenne in konischer Form gestaltet. Die Beispiele sind darauf nicht beschränkt, und sogar dann, wenn die Form der Strahlungselektrode ein elliptischer Konus oder eine Pyramide ist, wird der Effekt in gleicher Weise hervorgerufen. Es gibt auch keine spezielle Beschränkung hinsichtlich der Außenseitenform des Isolatorzylinders, und grundsätzlich kann irgendeine Form, einschließlich der eines kreisförmigen Zylinders oder eines Prismas, die leicht zu verarbeiten ist, angewandt werden. Ferner ist der Isolator nicht auf ein Dielektrikum beschränkt, und sogar ein magnetisches Material hat keinen Einfluss auf den wesentlichen Effekt der Beispiele.
Industrielle Anwendbarkeit
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine ausgezeichnete Monokonusantenne bereitgestellt werden, in der eine Verringerung im Profil und in der Breite unabhängig von der Auswahl eines Dielektrikums erreicht wird.
Die so erhaltene Antenne ist beispielsweise als kleine Antenne mit niedrigem Profil oder als kleine schlanke Antenne für ein Ultrabreitband-Kommunikationssystem brauchbar.

Claims

Monokonusantenne (1) mit einer konischen Strahlungselektrode (12), die einen Scheitelpunkt (14) und eine Grundfläche aufweist, und mit einem Erdleiter (13), der in der Nähe der betreffenden Strahlungselektrode (12) vorgesehen ist und der parallel zu der Grundfläche der konischen Strahlungselektrode (12) verläuft, wobei die betreffende Antenne (1) so aufgebaut ist, dass elektrische Signale zwischen einem Nah-Scheitelpunktbereich (14) der genannten Strahlungselektrode (12) und einem Bereich des genannten Erdleiters (13) zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine den genannten Scheitelpunkt (14) der konischen Strahlungselektrode (12) und die Mitte der Grundfläche der konischen Strahlungselektrode (12) verbindende gerade Linie nicht rechtwinklig zu der Grundfläche der konischen Strahlungselektrode (12) verläuft.
Monokonusantenne nach Anspruch 1, wobei zwischen die genannte Strahlungselektrode (12) und den genannten Erdleiter (13) ein Dielektrikum (10) eingefüllt ist.