TW200522433A - Broadband antenna - Google Patents

Description

200522433 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種寬帶天線，特別是指一種結構低、多 頻帶之非常寬帶天線，亦可作為全向天線。 【先前技術】 全向天線，例如：已知的室内天線，它們是多頻帶以及 優選地按垂直極化輻射，主要包括―底板，—單極狀㈣ 器，該單極狀轄射器垂直於底板並在底板上凸起，整個裝置 通常借助保護罩（天線罩）覆蓋。 在金屬或至少導電的，並在俯視中通常設計爲圓形的底 板上，於中央或與中央略微錯開地附近加工一凹槽，用於插 塞連接的插接几件’並錨固在此凹槽中，此插接元件通常是 一插頭狀之觸點元件，從下側可連接-同軸電纜作爲第二插 接讀’通常設計爲套管狀插接元件，在這襄，該外導體與 底板觸點接通。餹雷雪— 〇w 、’ 〇内導體通過設在底板上的插接觸 點與單板狀輻射器電連接 ?田射器攸底板凸起。換句話說， 此内導體與底板盥 、古人’、要連接的同軸電欖的外導體電隔離。 種王向天線可設計爲，使它們同時可在多個頻率範圍 時在多個頻帶内輻射，例如，申請人已製成並提 輕射:。至内全向天線’它們例如可同時在下列頻率範園内 200522433 824-960 MHz 1425-1710 MHz 1710-1880 MHz 1850-1990 MHz 1920-2170 MHz 已知一些申請人製造和銷售的多頻帶天線，它們例如。 一 在下列頻率範圍内同時工作·· 876-890 MHz 890-960 MHz 1710-2170 MHz 2170-2500 MHz 【發明内容】 本發明之目的即在於提供一種結構低、多頻 7 w帶之非常寬 帶天線，它也可用以作為全向天線。在這裏， 衣 k些天線應能 在更大的帶寬内同時工作。 本發明之次一目的即在於提供一種僅通過天線的饋電 在輻射器底點借助一串聯或電容的線路耦合器進行，便可以 實現通過一結構很低的天線在帶寬顯著增大的同時在不同 的頻率範圍内工作，僅採取這一措施便可以實現很大的帶 寬。按本發明的天線’例如：可以沒有任何問題地同時在_ 至纟剛—35_z料、也例如在 200522433 5000-600ΟΜΗζ頻帶内工作，由於這籀电 田於乂種串聯（電容）的線路耦 合，所以可在上部頻帶記憶體在諳振。 本發明之另-目的即在於提供一種單極式天線具有旋 轉對稱性，或具有設計爲至少在4的角度區内旋轉對稱， 其中’天線包括至少一個沿單極狀天線的縱向錐形或圓錐形 擴展的分段。此天線只從其外形看也可以設計爲總體上是錐 形或圓錐形的。因此’該天線原則上也可以是徑向對稱或輻 射對稱，也就是有這樣一種橫截面造型，當天線平面地繞中 心線旋轉某—個角度時可以重合；例如：僅適用於輻射器、 底板，或適用於兩者作s彗垃士安· 邗爲朁換方案，早極狀或類似單極的輻 射器可設計爲圓柱形的。 但優選地’天線的單極狀輻射器有這種形狀，即，它分 爲一個從底板出發呈錐形擴張的第—段和—個與之連接的 圓柱形第_段。換句话說，按本發明此輻射器優選地由一種 由雜形或圓錐形輻射器段與圓柱形_器段的組合構成。賴 射器的圓錐形部分主要起詩上部頻帶的單極的作用。輕射 器的圓枉形部分，與之相反，與附屬的配重面（底板）一起 用於較低的頻率。應青定_ # φ ^ ^ J π午此月疋地扣出，可以確定由此圓柱形部分 對上部頻帶沒有反作用。 串聯和/或電容式線路麵合，也就是由一種串聯和/或電 容的内導體輕合構成的線路•合，具有通過一個與饋電線 200522433 (同軸導體的内導體）連接的第一 乐秆狀耦合部分進行，它與 底板絕緣地從底板伸出。與之.人 稠口的第二個耦合部分與輻射 器連接或設計爲輻射器的部分。 、也比弟二耦合部分設計 爲管狀。尤其是爲了防止旋轉，此 W此輕口部分也可以設計爲四 邊形或類似的形狀，亦即例如具有 ^ 環的故載面。總之，橫 截面形狀可以設計爲使之至少有一 ^ ^種與圓形不同的形狀。由 此’類似早極的由一種句枯圓從；^ . 裡匕括圓錐面和連接在其上的圓柱段的 組合構成的輻射器，可通過位於内部的管段（它從輻射器底 點向上伸出）直接安裝在杆狀和與饋電電欖連接的第一麵合 部分上。因爲第一和篦-紅人加八 第一耦5邛刀，亦即饋電線與單極狀輻 摩禺合部分安裝在絕緣套管 射器’爲了實現串聯的線路_合是電隔離的，所以優選地裝 上第-耦合部分的絕緣套管，然後單極狀輻射器可將其第二 上 由此也做到㈣|地裝配，因爲輻射_可無需纤焊僅通 過套裝在此與饋電線連接的第一耦合部分上，在絕緣的絕緣 子作爲中間連接的情況下裝配在底板上部。 但絕緣子不必強制性地用一種例如具有可預選的介電 常數的塑膠製成。作爲絕緣體也可以使用空氣。在這種情況 下僅須採用恰當的定心裝置和/或定距器，它們保證裝上的 輻射器不會與提及的從底板伸出的杆狀耦合部分和/或底板 或基板本身發生電接觸。 200522433 此外，由於這種串聯饋電，與傳統的方案相比，此輻射 器的高度可以降到最低程度。由此也可以減小配重面（底 板），因爲可實現一種比較小的結構高度。 【實施方式】 在圖一 a中用示意俯視圖、在圖一 b中用示意下視圖以 及在圖二中用垂直通過中心線延伸的截面圖，表示按本發明 包括一輻射器15的天線第一種實施例。 天線包括底板、基板或接地板丨，在圖示的實施例中它 設計爲圓形或盤狀。但此底板、基板或接地板丨也可以有一 種完全不同的形狀，例如：可以是正方形、矩形、橢圓形等 形狀；因此’-般而言還可以有n邊或其他任意基本形狀和 邊界線。在下文中板1基本上稱爲底板1;另，底板i尤其 還具有配重面的作用； 在底板1的中心加卫-凹槽3，該凹槽3下方定位和固 定-插接元件5，在圖示的實施例中它設計爲同軸插接元件 5’ ；該插接元件5的外導體71)與底板lf性連接，該插接 元件5的内導體7a與外導體几隔離地穿過凹槽3,並與在 底板1上部延伸的第-或饋電側麵合元件i i連電接，該賴 合το件11 & @ & H亦即在圖示的實施例中垂直於底板 伸出；它設計成杆狀並具有可以有圓形橫截面； 在此耦合兀件11上裝上-個管狀絕緣元件1 3，於圖示 200522433 的實施例中，此絕緣元 有個大體與耦合元件11的 向長度一致的長度，在绍 勺軸 、、、緣7L件13的下端設有側向伸 凸緣13a，在圖示的實施如也^ ^出的 例中匕同樣設計爲圓形或盤狀，

及在凹槽3的區域内裝在麻紅】 M 在底板1上；此絕緣元件13還插 圖1和2中表示的單極狀輻射器15内； -單嶋射器15，包含有第一天線段W和第二天後 段此第一天線段15a從底點19出發呈圓錐形或錐形擴張 地疋向’也就是以其擴張的圓錐段離開底板工向上指，在此 圓錐形或錐形的第一輻射器段15a上連接圓柱形的第二輻射 器奴15b’其中’在從第一向第二輻射器段的過渡處，圓錐 形輻射器段的直徑與圓柱形輻射器段的直徑相等’·因此，輕 射有個外表面，它圍繞橫向於底板延伸的縱抽線延伸； 另°亥輻射器15具有設計爲旋轉對稱或局部旋轉對稱，或 至少近似或基本上徑向對稱或輻射狀對稱的； 如圖二所示，一個設計在内部的管狀耦合元件15c是輻 射器的一部分，它有一個等於或略大於管狀絕緣元件】3的 自由内徑；因此，單極狀輻射器15可通過此耦合段15c套 在絕緣元件13上，直至輻射器1 5最下部的支承面1 5，（亦 即輻射器底點19)，支靠在絕緣元件13的絕緣凸緣上， 並由此與底板1電性隔離； 該耦合元件15c的軸向長度通常比絕緣元件13的軸向 200522433 長度和/或比饋電電纜側第一無 見側第I馬合凡件u的長度長；因此， 空心圓柱形絕緣子13的長度相對而言不是關㈣的，並因 而也可以設計爲短得多，絕緣子基本上❹於機械上固定輕 射器15’除此之外有助於使輻射器15的任何部分，尤盆麵 合段15。’不能和處於與内導體電接觸狀態的輕合元件"、電 接觸； 這兩個平行的在圖示的實施例中甚至互相同軸佈置的 電隔離的第一和第二輪合元件彳 祸口凡件11和15c，在輻射器15底點 構成一"（電容）的線路麵合器，亦即構成-個串聯或電 容式内導體耗合裝置；因此’第—和第二搞合元件u或… 的長度優選地選擇爲，使得對於刊的頻率範圍能實現期望 的最佳耦合；由部分輻射奘罟播士、^_ 刀罕田耵器忒置構成的耦合几件15c通過選 _ 们1 #長度長，饋電電繞側輕合 凡件11的長度優選地根據上部頻帶按這樣的方式選擇，即， 使此長度爲―或―其中，η表示整奇數， 亦即η=1' 3、5...。因此線路耦合器的開端（對於各自頻帶 的中心頻率）在饋電部位15，㉟過短路連接，亦即電連接。 因此對於有效截止頻率（Randfr ηζ )， 謂電電纜側的 耦合元件11既是電容式的又是電感式的。 J %具中饋電側 耦合元件11的長度是Lambda/2時的序列形成一籍批 ’里5白振，也 就是說，在輻射器15底點15，處的開端起到與開路運疒（言 200522433 歐姆）一樣的作用。對於最低的頻帶 j i亦即在圖示和已說明 的實施例中頻帶從約8〇〇至ι〇〇〇ΜΗ、 MHz) ’饋電電纜側耦合元 件11的長度比Lambda/4小得多（亦gr7 !, 于夕Q亦即ll<<Lambda/4)，並 因而構成串聯電容，它可以在此頻率 用午貫施寬帶的阻抗匹配， 而且對於低的結構方式也是起決定性作用的。 如圖三所示’在取走輻射器15的情況下杆狀的第-導 電輕合元件U ’其中，該麵合元件u在凹槽3的區域内與 處於底板if側的同軸插接元件導電地連接，亦即導電連接 在那裏的内導體插頭中；另’該管狀的絕緣元件13僅僅套 :在此第—耦合元件u上’其用塑膠製造並有期望的介電 苇數值之後，可將輕射器15通過其位於内部的第二管狀 元件15c套在它上面。 如圖四所示，係為單獨表示輻射器15，該輻射器15分 成圓錐形或錐形的輻射器段15a和圓㈣的輻射器段15b。 如圖五所示，以截面圖表示輻射器15的一種經修改的 實施例其僅由一個圓錐形或錐形的輻射器15構成，在這 裏可涉及一種截錐形的造型。 如圖/、所示，该輻射器15只使用一個圓柱形或罐狀的 單極式輻射器，其不包括錐形段，在這種情況下，耦合元件 15c借助一個徑向連接段或底段15d與設計爲圓柱形的單極 狀輻射器1 5外表面連接。 12 200522433 不僅在圖5的實施例中，而且在圖6中，均分別在截面 内表不’構成輻射器一部分的位於内部中央的空心圓柱形耦 口奴15c，匕然後優選地在空心圓柱形絕緣子作爲中間連接 的情況下套裝在第一耦合元件11上並圍繞著它。 通過如圖五的輻射器可以實現一種小結構尺寸的全向 天線&尤其可在低的頻率範圍内I#。通過如_六的輕射 益’亦即僅僅是圓錐形或截錐形的輕射器，實現了—種小結 構尺寸的天線，匕尤其可在高的頻帶内工作，但若優選地設 汁具有杈圖1和2的輻射器的天線類型，則它的帶寬既包括 較低的也包括高的和很高的頻率範圍和頻帶。 採用所說明的天線類型不僅可實現一種非常寬帶的天 線’而且尤其還可以通過串聯饋電使輕射器高度最小化，並 由此又可將配重面（底板）設特較小。因此所㈣的天線 有優點，它在與傳統的天線相比結構尺寸小的同時是寬帶式 的，以及在這種情況下可以更簡單地製造和裝配，因爲原則 上只須將各自的輻射器通過其組合在内的耦合元件套裝 在與饋電線電連接的第一麵合元件1 1上。 和固定在盤狀或板狀絕緣元件上 原則上可以取消絕緣元件13，只要單極狀輻射器能通過 其耦合…5C與第一耦合元# U電隔離地安置；爲此， 這樣做就可以滿；i要求’ W ’輻射器僅在其底點區域内支承 ，從而使兩個耦合元件1 1 13 200522433 和15c在電路上不觸點接通。 可以與圖不實施你丨I ρη J不同’插接元件5不一定非得由一插 座（例如Ν-插座）構成，士 再风也可以採用固定連接的電纜，也就 是說，尤其是同軸雷纘1, 电、筧的内導體相應地這樣定位，即，使它 按圖中所畫起饋電側耦人开彼彳， ^ ^ ^ 〗祸σ 70件11的作用；因此，所選擇的 術语 饋電侧麵合元件〗1，，上7 1千11也可理解爲是這樣一種實施形 弋/、中耦σ元件11意味著是相應的饋電導體的端部，

優選地意味著是相麻的回紅# 應的问軸饋電電纜的内導體端部。 最後在另種改型中同樣可以規定，饋電線一側的耦 。兀件1卜圍繞此耦合元件丨丨的絕緣子i 3以及優選地除此 之外還有包括内導體7a在内的插接元件5，可作爲預製成可 共同操作的結構單元提供制，此結構單元可插人並機械地 .田固在底板1上的一個相應的孔中，以便然後還只需要將輻 射器15通過其輻射器側的耦合元件I5c套裝在此結構單元

由圖七和圖八的截面圖可以看出，反射器在一些相對於 中心錯開的位置上有—些凹陷的壓坑或所謂的安裝點Μ，其 中分別加卫一個孔33,以便能通過旋入螺釘將反身十器相應地 固定在一個支架上。 整個天線裝置最終通過一内罩35支承和固定。内罩扣 在反射器側有一些沿周向錯開佈置的止動元件或卡子3 7，它 14 200522433 們可以插入反射器1内相應的沖孔或開口内。在卡入後的狀 態，止動元件3 7倒鈎住反射器内的沖孔，從而保證無需採 取其他裝配措施可靠地固定天線和内罩35。 在這裏將内罩35設計爲，它在中央有一個向下插入杯 狀輻射器部分内的固定段37a ’固定段通過其在反射器側的 端面37b將輪射器保險在插裝好的位置；在這裏，内罩的端 面37b可與輻射器側麵合元件15c面朝它的上端面接觸；因 此’通過此内罩可靠地固定轄射器15,防止其沿軸向滑移和 春 徑向偏傾。

最後，可全覆蓋地裝上一個所謂的外罩41，其中，外罩 同樣可借助位於内部的止動元件或卡子37，卡鎖在例如在内 罩的臺階上在那裏加工的孔中和/或卡鎖在反射器中的孔 内，確切地說通過將相應的止動元件或卡子穿過孔插入，並 可在後面鈎住内罩和/或反射器相應的材料部分。在這裏， 外罩設計爲覆蓋並由此保護包括反射器在内的全部。 内罩和外罩35、41 一種材料製造，此材料尤其在要 傳輸的頻率範圍内可透過電磁射束。 最後應補充說明，輻射器15按其不同的實施形式不必 強制性地固定用導電材料製造，而是它也可以用其他不導電 的材料製成’例如塑膠。在這種情況下，輻射器π應在1 内表面和/或外表面上或按其他方式包括—個恰當㈣電層 15 200522433 或設置一個恰當的導電層。 【圖式簡單說明】 睛參閱以下有關本發明一種較佳實施例之詳細說明及 附圖，將進一步說明本發明；附圖具體為： 圖一 a為本發明的天線示意俯視圖； 圖一 b為本發明的天線下視圖； 圖一為本發沿轴向在中央通過按本發明的天線的示 意垂直截面； 圖二為本發從底板向上伸起的杆狀耦狀部分示意透 視圖，它與饋電線電連接； 圖四為本發輻射器第一種實施形式示意透視圖； 圖五為本發通過再一種修改的輻射器形狀的軸向截 面圖； 圖六為本發修改爲圓錐形或截錐形輻射器形狀的軸 向截面； 圖七為本發通過在一個首先裝上的内罩中按本發明 的天線的軸向截面；以及 圖八 為本發與圖七相對應的截面圖，其中在内罩上^ 裝一個覆蓋全部的外罩。 安 【主要元件符號說明】 I 底板、基板或接地板 II 輕合元件 13 絕緣元件 13 a凸緣 15 輻射器 16 200522433 15’支承面 1 5 c耦合元件 15b第二天線段 15a第一天線段 19 底點 3 凹槽 31 安裝點 33 孔 35 内罩 37 止動元件 37b反射器側的端面 37a固定段 41 外罩 5 插接元件 5’ 同軸插接元件 7 a 内導體 7b 外導體

Claims (1)

1. 200522433 十、申請專利範圍： 1 一種見帶天線，特別是指全向天線，包括： 一單極狀輻射器，係凸起於一底板或配重面上，並有一 個從底板進行延伸的外表面，該底板内設有一凹槽，且 該單極狀輻射器的底點與底板或配重面電鍍隔離，並設 置在所述凹槽的區域内，該輻射器借助一串聯的或電容 的内導體線路搞合器饋電； 一内導體耦合器，係包括一第一耦合元件和一第二耦合 元件；該第一耦合元件，係呈直桿狀，而第二耦合元件設 計為管狀，並套置於第一耦合元件上，且該第一耦合元 件橫向於、並以垂直於底板或配重面為佳而延伸，且該 第一耦合元件於一與底板或配重面電鍍式隔離之結構 内與一饋電線路電性相接或觸點接通； 一第二耦合元件，係與輻射器形成電鍍式連接，或為輻 射器的一部分； °亥兩電鍍式未彼此連接之搞合元件構成一串聯式或電 容式的導線賴合。 2如申請專利範圍第1項所述之寬帶天線，其中該第一耦 合元件係與一饋電線路電性相接，而該第二耦合元件則 與轄射器相接或成為輻射器的一部分。 3_如申請專利範圍第1或2項所述之寬帶天線，其中該第一 200522433 耦合元件與第二耦合元件之間設一管狀的絕緣元件。 4·如申請專利範圍第1項所述之寬帶天線，其中該絕緣元 件在輪射器底點的區域有一個沿徑向伸出的止播、凸緣 或凸緣段，該絕緣元件經由它面對底板支承或固定。 5·如申請專利範圍第4項所述之寬帶天線，其中該輕射器 以其底點支靠在凸緣上。 6_如申請專利範圍第1項所述之寬帶天線，其中該第一麵 合π件是饋電導體的一部分，尤其由一同軸饋電線的内 導體構成。 7"如申請專利範圍第6項所述之寬帶天線，其中該第一耦 合元件係由一同軸饋電線的内導體構成。 8.如申請專利範圍第1項所述之寬帶天線，其中該天線有 至少一個圓柱形輻射器段或由其組成。 9，如申請專利範圍第1項所述之寬帶天線，其令該輻射器 至少分成兩段並且有一個從底板出發呈錐形擴張的第 一輻射器段，其遠離底板或配重面的那一側過渡為一圓 柱形的輻射器段。 10·如中請專利範圍第！項所述之寬帶天線，其中屬於輕射 器之耦合元件在其面朝底板的那一側與圓錐形或錐形或 截錐形的輻射器或輻射器段連接，或通過一個具有平行 於底板延伸的連接段作為中間連接與輻射器的其餘外套 19 200522433 段連接。 11·如申請專利範圍第1項所述之寬帶天線，其中該第一耦 合元件和絕緣元件採取下列措施構成為一個可統一操 作的結構單元，亦即絕緣子由噴塗在第一耦合元件上的 塑膠或絕緣材料組成。 12·如申請專利範圍第1項所述之寬帶天線，其中該第一耦 合元件與處在它上面的絕緣元件及一個可固定在底板 上的插接元件一起作為可統一操作的結構單元固定在 底板上。 13·如申請專利範圍第丨項所述之寬帶天線，其中該第一耦 合元件的軸向長度為Lambda/4± < 40%並優選± < 20%， 其中，Lambda是要傳輸的頻帶的平均波長。 1 4_如申請專利範圍第i項所述之寬帶天線，其中該第一耦 δ元件的軸向長度為nxLambda/4± < 40%，並優選± < 20%，其中 η=ι、3、5 …。 1 5.如申請專利範圍第i項所述之寬帶天線，其中對於多個 頻帶之一的最低頻率，該第一耦合元件的軸向長度確定 為’它小於Lambda/4，其中，Lambda表示所涉及頻帶的 令心頻率。 •如申請專利範圍第1項所述之寬帶天線，其中該輻射器 用導電材料製成。 16 200522433 17·如申請專利制第！項所述之寬帶天線，其十該輻射器 用塑膠製成，尤其由塑膠射出成形構成，它設有導電鍍 層。 18·如申請專利範圍第1項所述之寬帶天線，其中該輻射器 用個罩覆蓋，借此防止輕射器軸向滑動以及特別是防 止徑向偏傾者為佳。 19.如申請專利範圍第18項所述之寬帶天線，其中該覆蓋裝 置包括一内罩，它具有借助一卡掣和/或止動裝置固定在 反射器上。 _如申請專利範圍第18或19項所述之寬帶天線，其中該内 罩包括一個在中央伸入杯狀輻射器内部的固定段，它壓 在第二耦合元件的鄰接的端侧上，並由此防止輻射器軸 向移動和/或徑向偏傾。 21 如申請專利範圍第18項所述之寬帶天線，其中該内罩上 可装上一個全覆蓋的外罩，它具有可借助一卡子和/或止 動裝置固定在内罩和/或反射器上。 21