TWI351785B - - Google Patents

Description

1351785 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，主要包括一底板，一單極狀輻射 器，該單極狀輻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 塞連接的插接元件’並錨固在此凹槽中，此插接元件通常是 插頭狀之觸點疋件，從下側可連接一同轴電镜作爲第二插 接元件m計爲套管狀插接元件，在這裏，該外導體與 底板觸點接通。饋電㈣的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’輕射器從底板凸起。換句話說， 此内導體與底板與要連接的同轴電境的外導體電隔離。 這種全向天線可設計致 + 爲使匕們同時可在多個頻率範圍 内，亦即同時在多個頻帶 ..^ 輻射，例如’申請人已製成並提 供了這種室内全向天線，它 輻射： J如可同時在下列頻率範圍内 丄叫/85 824-960 MHz 1425-1710 MHz 1710-1880 MHz 1850-1990 MHz 1920-2170 MHz 已知-些申凊人製造和銷售的多頻帶天線，它們例如可 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】 本發月之目的即在於提供_種結構低多頻帶之非常寬 帶天線，它也可用以作為+而嬙。 兩王Π天線在廷裏，這些天線應能 在更大的帶寬内同時工作。 目的即在於提供一種僅通過天線的饋電 本發明之次一 在韓射器底點借助—串聯或電容的線路麵合器進行，便可以 實現通過-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报大的帶 寬。按本發明的天線’例如：可以沒有任何問題地同時在_ 至l_MHz頻帶、在剛_35_z㈣、也例如在 1351785 1351785 聯（電容）的線路耦 5000-6000MHZ頰帶内工作，由於這種奉 合’所以可在上部頻帶記憶體在諸振。 本發 目的即在於提供一 種早極式天線且右你 轉對稱性，或具有設計爲至少在-定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JI外甘从 線、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輕 射對稱’也就是有這樣-種橫截面造型，當天線平面地繞中 心線旋轉某一個角度時可以重合；例如：僅適用於輕射器、 底板’或適用於兩者作爯卷施古安· 百邛爲朁換方案，單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_射器有這種形狀即，它分 爲-個從底板出發呈錐形擴張的第一段和一個與之連接的 圓柱形第—段I句話說，按本發明此輕射器優選地由一種 由錐形或圓錐㈣射器段與圓柱㈣射器段的組合構成。輻 射器的圓錐形部分主要起用於上部頻帶的單極的作用。輻射 器的圓柱形部分，與之相反，與附屬的配重面（底板）一起 用於較低的頻率。應肯定地指出，可以確定由此圓柱形部分 對上部頻帶沒有反作用。 串聯和/或電容式線路耦合，也就是由一種串聯和/或電 容的内㈣耦合構成的料耦合，I有通㉟一個與饋電線 1351785 (同軸導體的内導體）連接的第一杆狀耦合部分進行，它與 底板絕緣地從底板伸出》與之耦合的第二個耦合部分與輻射 器連接或設言十爲輻射器的部>。優選地比第二搞合部分設計 爲管狀《尤其是爲了防止旋轉，此輕合部分也可以設計爲四 邊形或類似的形狀’亦即例如具有n邊的橫截面。總之橫 截面形狀可以設計爲使之至少有—種與圓形不同的形狀。由 此類似單極的由-種包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纜連接的第一耦合 部分上1爲第-和第二福合部分，亦即饋電線與單極狀轄 射器’爲了實現串聯的線路M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 耦合部分安裝在絕緣套管上。 由此也做到最簡單地裝配，因爲轄射器可無需釺焊僅通 過套裝在此與饋電線連接的第―麵合部分上，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 轄射器不會與提及的從底板伸出的杆狀轉合部分和/或底板 或基板本身發生電接觸。 1351785 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、在圖一5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！，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！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i的中心加工一凹槽3,該凹槽3下方定位和固 定一插接元件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·艘i 導體7b與底板1電性連接，該插接 元件5的内導趙73與外導體7b隔離地穿過凹槽3,並與在 底板1上部延伸的[或饋電側以㈣11 ，㈣ 合元件11橫向於底板，亦即太国_以念 即在圖不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戴面； 在此耦合元件11上裝上一 1固官狀絕緣兀件13，於圖示 1351785 的實施例中’此絕緣元件13有_個大體與輕合元件 向長度-致的長度，在絕緣元件13的下端設有側向伸出的 凸緣13a，在圖示的實施例中它同樣設計爲圓形或盤狀以 及在凹槽3的區域内裝在底板1JL;此絕緣元件13還插入 圖1和2中表示的單極狀輻射器15内； -單極狀輻射器15,包含有第一天線段…和第二天線 段15b;第一天線段15a從底點19出發呈圓錐形或雜形擴張 地定向，也就是以其擴張的圓錐段離開底向上指，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 器段15b，其令，在從第—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IIL卜表面’它圍繞橫向於底板延伸的縱軸線延伸； 另，該輻射器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； 如圖一所不’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13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το件13上’直至輻射器15最下部的支承面15，（亦 即輻射器底點19)’支靠在絕緣元件丨3的絕緣凸緣1 3a上， 並由此與底板1電性隔離； 該搞合το件15c的軸向長度通常比絕緣元件13的軸向 1351785 長度和/或比饋電電纜側第一耦合元件丨丨的長度長；因此， 空心圓柱形絕緣子13的長度相對而言不是關鍵性的，並因 而也可以設計爲短得多，絕緣子基本上僅用於機械上固定輻 射器15,除此之外有助於使輻射器15的任何部分，尤其耦 合段15c’不能和處於與内導體電接觸狀態的耦合元件丨丨電 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耦合元件"和15c，在輻射器15底點 構成-串聯（電容）的線㈣合器，亦即構成—個串聯或電 容式内導❹合裝置；因此’第—和第二耗合元件U或以 的長度優選地選擇爲’使得對於不同的頻率範圍能實現期望C 的最佳麵合；由部分輻射器裝置構成的搞合元件15。通過選 擇爲比饋電電嶋合元件U的長度長，饋電電纜側轉合 π件11的長度優選地根據上部頻帶按這樣的方式選擇，即， =長度爲Lambda/4或nxLambda/4;其中’ η表示整奇二 亦…、3、5..·。因此線路麵合器的開端（對於各自頻帶 的中心頻率）在饋電部位15’通過短路連接，亦即電連接 2對於有_止頻率（Randfreq職叫，料電境側的 2元件U既是電容式的又是電感式的。對於其中饋電側 ^ °疋件11的長度是Lambda/2時的序列形成-種諧振，也 是說在輻射器15底點15，冑的開端起到與開路運行（高 1351785 歐姆）一樣的作用。對於最低的頻帶（亦即在圖示和已說明 的實施例中頻帶從約800至10_Hz)，饋電電镜側麵合元 件i 1的長度比Lafflbda/4小得多（亦即】R<La_a/4)，並 因而構成串聯電容，它可以在此頻率實施寬帶的阻抗匹配， 而且對於低的結構方式也是起決定性作用的。 如圖三所禾，在取走賴射器15的情況下杆狀的卜導 電麵口兀件11’其中，該搞合元件u在凹槽3的區域内與 處於底板1下側的同轴插接元件導電地連接，亦即導電連接 φ 在那裏的内導體插頭中，·另，該管狀的絕緣元件η僅僅套 裝在此第-搞合元件η上，其用塑膠製造並有期望的介電 吊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 成圓雜形或錐形的輻射器段15a和圓柱形的ϋ射器段15b。 如圖五所示，以截面圖表示輻射器15的一種經修改的籲 實施例’其僅由—個圓錐形或錐形的輻射E 15構成，在這 裏可涉及一種戴錐形的造型。 如圖六所示，該輻射器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i5d與設計爲圓柱形的單極 狀輻射器15外表面連接。 12 不僅在圖5的實施例中，而且在圖6中，均分別在截面 :表不’構成_器—部分的位於内部中央的空心圓柱形耦 °段它然後優選地在空心陳我緣子作爲中間連接 的隋况下套裝在第—輕合元件11上並圍繞著它。 通過如圖五的辕射器可以實現一種小結構尺寸的全向 天線’它尤其可在低的頻率範圍内卫作。通過如圖六的輻射 器’亦即僅僅是圓錐形或戴錐形的輻射器，實現了一種小結 構尺寸的天線’它尤其可在高的頻帶内卫作但若優選地設 、有按圖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輻射器高度最小化，並 由此又可將配重面（底板）設計得較小。因此所說明的天線 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be套裝 在與饋電線電連接的第一耦合元件u上。 原則上可以取消絕緣元件13，只要單極狀輕射器能通過 其轉合元# 15C與第一叙合元件u電隔離地安置；爲此， 這樣做就可以滿；1要求，即，輕射器僅在其底點區域内支承 和固定在盤狀或板狀絕緣元件上，從而使兩個轉合元件u 13 和l5c在電路上不觸點接通β 可义與國不實施例不同，插接元件5不一定非得由一插 座（例如Ν-插座）構成，也可以採用固定連接的電镜也就 是說’尤其是同軸電纜的内導體相應地這樣定位即，使它 按圖中所畫起饋電側輕合元件u的作用；因此，所選擇的 術語“饋電側輕合元件u、可理解爲是這樣一種實施形 式其中，耦合疋件π意味著是相應的饋電導體的端部， 優選地意味著是相應的同軸饋電電纜的内導體端部。 最後在3種改型中同樣可以規定，饋電線一側的麵 合/0件1卜圍繞此輕合元件u的絕緣子13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^提供使用，此結構單元可插人並機械地 錨固在底板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15c套裝在此結構單元 上0 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一些凹陷的壓坑或所謂的安裝點31，其 中分別加工一個孔33,以便能通過旋入螺釘將反射器相應地 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35 在反射器側有一些沿周向錯開佈置的止動元件或卡子37，它 1351785 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37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將輻射器保險在插裝好的位置；在這裏，内罩的端 面37b可與輻射器側耦合元件15c面朝它的上端面接觸；因 此，通過此内罩可靠地固定輻射器15,防止其沿軸向滑移和 聲 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 罩的臺階上在那襄加工的孔中和/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。 鲁 内罩和外罩35、41用一種材料製造，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。在這種情沉下，㈣器15應在其 内表面和/或外表面上或按其他方式包括一個恰當的導電層 15 1351785 或設置一個恰當的導電層。 【圖式簡單說明】 凊參閲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； 圖二為本發沿軸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轴 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 的天線的轴向戴面；以及 圖八 為本發與圖七相對應的截面圖，其中在内罩上安 裝一個覆蓋全部的外罩。 【主要元件符號說明】 I 底板、基板或接地板 II 耦合元件 13 絕緣元件 13a凸緣 15 輻射器 1351785 15’支承面 15 c輕合元件 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 7a 内導體 7b 外導體 • 17

Claims (1)

1351785 十、申請專利範圍： -- 1· 一種寬帶天線，特別是指全向寬帶天線，包括： 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 该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，該單極狀輻射器借助一串聯的 或電容的内導體線路耦合器饋電； 一内導體耦合器，係包括一第一耦合元件和一第二耦合 π件；该第一耦合元件，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，且該第一粞合元 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； X第—耦合元件，係與該單極狀輻射器形成電鍍式連 接，或為該單極狀輻射器的一部分； 該兩電鑛式未彼此連接之耗合元件構成一串聯式或電 谷式的導線輕合。 如申叫專利範圍第i項所述之寬帶天線’其中該第一耦 合元件係與該饋電線路電性相接，而該第二耦合元件則 與該單極狀轄射器相接或成為該單極狀輻射器的-部 分0 18 100年4月29日修正替換頁 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 輕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 件往該單極狀輻射器底點的區域有一個沿徑向伸出的 止擋、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，其中該單極狀 輻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—耦 合元件是饋電線路的一部分，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 合疋件係由該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，其中該寬帶天 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轉換為—圓 柱形的輻射器段。 10.如申請專利範圍第1項所述之寬帶天線，其中屬於轄射 器之耦合元件在其面朝底板的那一側與圓錐形或錐形或 100年4月29日修正替換頁 錐形的該單極狀輻射器或該單極狀^蘇器段連~~ 通過一個具有平行於底板延伸的連接段作為中間連接與 該單極狀輻射器的其餘外套段連接^ 如申明專利範圍第i項所述之寬帶天線，其中該第一耦 合疋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.如申凊專利範圍第i項所述之寬帶天線，其中該第一耦癱 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LambdaM± < 40%並優選± < 20%， 其中’ Lambda是要傳輸的頻帶的平均波長。 14·如申請專利範圍第！項所述之寬帶天線，其中該第一耦籲 合元件的軸向長度為nxLambda/4± < 40%，並優選± < 20%，其乍 n=l、3、5 …。 15_如申請專利範圍第1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 中心頻率。 20 上叫785 16 ^ 士士 1〇0年4月29日修正替換頁 .如申^專利範圍第〗項所述之寬帶天^ 輻射器用導電材料製成。 17.如申請專利範圍第i項所述 一 1嘢述之覓帶天線，其尹該單極狀 輕射器用塑膠製成，确鄉 战尤其由塑膠射出成形構成，它設有 導電鍍層。 1δ.如令請專利範圍第】項所述之寬帶天線，其中該單極狀 輪射器用一個罩覆蓋，借此防止該單極狀輕射器轴向滑 動以及特別是防止徑向偏傾者為佳。 19·如中請專利範圍第18項所述之寬帶天線，其中該罩覆蓋 括内罩，匕具有借助一卡擎和/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-個在中央伸入杯狀該單極狀輕射器内部的固 定奴，匕壓在第二耦合元件的鄰接的端側上，並由此防 止該單極狀輻射器軸向移動和/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 可裝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