TWI470871B - 天線裝置 - Google Patents

Description

天線裝置

本發明係關於天線裝置，尤關於基地台上主要使用的天線裝置。

通常，基地台天線設置在高處，藉由天線放射的電波，與地上固定的通信終端機或者移動體通信終端機之間進進行資料的傳送接收。

此種基地台天線，要求以對於地上方向的固定區域放射電波的方式令波束模式成形。所以，基地台天線定為將天線元件配置在垂直方向的陣列天線構造。並且，擁有此種構造的基地台天線，具有供電電路將既定的振幅‧位相供電給各天線元件，以使各天線元件獲得既定的波束模式。

一般而言，此種基地台天線的波束模式，在垂直面形成約6度左右的波束寬度，在水平面形成60～180度的波束寬度。並且上述在垂直面形成6度左右之波束寬度及獲得期望之增益，約採用12～14元件左右的元件數作為天線元件。再者，此種基地台天線，在天線元件背面使用由金屬板構成的反射板以形成水平方向的波束寬度。

又，此種基地台天線的極化波，通常採用具有包含垂直極化波、水平極化波或者水平極化波‧垂直極化波雙方的2極化波之2端口的天線；或具有+45度、-45度之2極化波的2端口之天線。

又，此種基地台天線通常為利用FRP(Fiber Reinforced Plastics，碳纖維強化塑料)或PVC(polyvinyl chloride聚氯乙烯)之材料製作的天線罩(radome)予以覆蓋的構造，作為耐受戶外環境之構造。

此種受天線罩覆蓋之構造的天線一例記載於專利文獻1。專利文獻1記載之平面天線藉由金屬製屏蔽板及天線罩構成密閉容器。針對此點，因其構造形成密閉構造，平面天線內外的溫度變化造成平面天線內的空氣膨脹、收縮，結果產生平面天線內外之氣壓差。並且，此平面天線內外之氣壓差雖均勻施加在金屬製屏蔽板與天線罩，但天線罩一般剛性弱於金屬製屏蔽板，因而變形。所以，專利文獻1記載之平面天線設有圓孔，以防止平面天線內外的氣壓變化及溫度變化造成天線罩變形。

[先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特開平05-145317號公報

上述舉例顯示用於通信用之屋外設置用基地台天線，通常為利用FRP或PVC之材料所製作的天線罩予以覆蓋之構造，以耐受戶外環境。因此而成為密閉構造，故有外形變大、重量增加之傾向。例如，上述專利文獻1記載之平面天線，雖藉由設置圓孔而能因應氣壓變化及溫度變化，但為利用天線罩予以覆之構造，故無法解決外形變大、重量增加之問。

又，基地台天線為在天線元件背面具有以金屬材料製作的反射板之構造，以在水平方向獲得既定的波束寬度，但因為必須擁有此反射板大小之面積，故有重量增加之傾向。

上述基地台天線通常設置在戶外的鐵塔或大樓上的高處，因此要求具有不因天線重量及強風造成天線旋轉的安裝強度。

又，天線重量增加時亦成為設置作業性惡化之要因。

所以，本發明之典型(exemplary)目的係提供一種構造相對簡易且又小型‧輕量的天線裝置，及使用此天線裝置的無線通信裝置。

本發明的典型(exemplary)態樣(aspect)提供一種天線裝置，包含：多數之天線元件；供電電路，供電給該多數之天線元件；導電框體，內部容納該多數之天線元件與該供電電路，並設有多數開口部，該多數開口部分別對向於該多數之天線元件；以及薄板狀遮罩，覆蓋該導電框體的該多數開口部，將該多數開口部予以密閉。

依據本發明，能成為小型‧薄型的構造，且為不須天線天線罩的構造，故能實現小型‧輕量構造的天線。

(實施發明之最佳形態)

首先說明本發明之典型(exemplary)實施形態的概要。本發明典型實施形態，天線係在導電框體內部容納多數陣列天線元件及用來將既定的振幅‧位相供電給天線元件的供電電路，導電框體具有多數開口部，分別對向於多數之天線元件。並且為多數開口部受到薄板狀之遮罩所密閉的構造或導電框體整體受到薄板狀遮罩所密閉的構造。導電框體及薄板狀遮罩作為天線裝置之反射板及天線罩而發揮功能。就天線元件而言，例如可採用平板天線。藉由此種構成，本實施形態的天線裝置為小型尤其為薄型之構造，且為不須天線天線罩之構造。因此，能實現小型‧輕量構造的天線。

其次參考圖式詳細說明本發明之典型(exemplary)實施形態。

圖1係本發明一實施形態之天線裝置的立體圖。

如圖1所示，本實施形態之天線裝置包含：板狀金屬框體11、薄板狀遮罩12、多數之天線元件13及供電電路。在此，天線元件以設置13個舉例顯示，並非限定於此數量。但是，天線元件如前述說明使用作為基地台天線時，使用12～14元件左右的元件數。薄板狀遮罩12可使用聚氯乙烯(PVC)等樹脂貼帶。

天線元件13及供電電路，內置於成為導電框體之矩形板狀金屬框體(sheet metal chassis)11中。另，圖1中省略供電電路之圖示。再者，供電電路之細節後述。板狀金屬框體11設有多數開口部，該多數開口部分別對向於多數之天線元件13。亦即多數之天線元件13的頂面之上為開放構造。再者，本實施形態之天線裝置具有如下構造：利用薄板狀之遮罩12來覆蓋板狀金屬框體11之多數開口部，將多數開口部予以密閉。本實施形態中，就導電框體而言採用以金屬板構成的板狀金屬框體11，但亦可為在塑膠等絕緣板上形成導電層或採用導電性塑膠，作為導電框體。板狀金屬框體11長度方向的兩端部基本上不予開口，但可因應必要而將一端部或兩端部予以開口。板狀金屬框體之形狀在此係對於小型‧輕量有利的矩形，但不一定要是矩形。

圖2係顯示圖1天線裝置的內部構造之剖面圖。圖3係顯示圖1天線裝置的內部構造之立體圖。圖3中，省略薄板狀遮罩12，而內部的印刷基板15、供電電路17、18及天線元件16係以實線表示。

圖4係顯局部顯示印刷基板與板狀金屬框體之立體圖。圖5係圖4印刷基板之局部放大圖。

參考圖2～圖5，本實施形態之天線裝置，在矩形的板狀金屬框體11內具有印刷基板15。印刷基板15上具有後述的供電電路17、18以及天線元件16，而天線元件13經由成為導電極柱的中央極柱14而與天線元件16連接。又，如前所述，板狀金屬框體11在天線元件13之上為開放構造，並具有板狀金屬框體11之多數開口部受到薄板狀的遮罩12所覆蓋之構造。

如圖3～圖5所示，印刷基板15具有供電電路(供電電路17及供電電路18)，此種供電電路從供電位置19或者供電位置20進行供電。

其次說明由圖1～圖5所說明的本實施形態之天線裝置的動作。

本實施形態之天線裝置中，輸入電力從製作在印刷基板15上的，供電電路17上之供電位置19及供電電路18上之供電位置20，進行供電。並且，供給的電力藉由供電電路17及供電電路18而分配為既定的功率‧振幅，分別供電到製作在印刷基板15上的天線元件13及天線元件16。供電位置19與供電位置20分別連接有同軸電纜，並經由同軸電纜進行供電。亦可在印刷基板15安裝連接器並經由連接器進行供電。同軸電纜接出可藉由在板狀金屬框體11設置能接出同軸電纜的大小之開口部來進行。

天線元件16與天線元件13藉由中央極柱14來連接而達到天線寬頻段。但是，亦可不設置天線元件13與中央極柱14，僅設置天線元件16。此時，板狀金屬框體11多數開口部，該多數開口部分別對向於多數之天線元件16。

多數之天線元件16及多數之天線元件13以既定的間隔進行配置，並藉由供電電路17及供電電路18所分配的振幅‧位相而形成垂直方向的既定波束模式。

水平方向的波束寬度係由板狀金屬框體11的寬度，以及天線元件13與天線元件16所構成的平板天線之特性而決定。並且，例如設定在約65度的波束寬度。

在此供電電路17藉由對天線元件16從水平(橫)方向供電而在本天線裝置中放射水平極化波。另一方面，供電電路18從天線元件6的垂直(縱)方向供電而在本天線裝置中放射垂直極化波。供電電路17對應於第2供電電路，供電電路18對應於第1供電電路。

板狀金屬框體11挖設有開口部用於放射本天線裝置之電波。薄板狀遮罩12堵塞板狀金屬框體11的開口部，藉而將本天線裝置的天線內部予以密閉。

其次，參考圖6說明本發明其他實施形態。

前述圖1～圖5之天線裝置中，係以堵塞板狀金屬框體11之開口部的方式覆蓋有薄板狀遮罩12，但圖6所示的天線裝置之構造，係利用遮罩21覆蓋板狀金屬框體11整體。圖6所示的天線裝置，相較於前述圖1～圖5之天線裝置更具密閉性，遮罩21可使用例如由聚烯烴樹脂構成的熱縮套管。

上述實施形態中，係以採用球形天線作為天線元件13及天線元件16的形狀來說明，但其均屬舉例顯示。亦可使用四方形之天線元件作為天線元件13及天線元件16。

又，本實施形態之天線裝置中，係以同時使用垂直極化波與水平極化波為例顯示，但此為舉例顯示。亦能藉由使用供電電路17或供電電路18其中之一，而作為僅使用垂直極化波或水平極化波其中之一的天線裝置來使用。亦可僅將供電電路17供電電路18其中之一設在印刷基板15上。又，亦能藉由變更天線元件16的供電位置作為+45度、-45度極化波之天線。

如以上說明，本實施形態的天線裝置之構造，係在板狀金屬框體內部容納多數之天線元件及用來將既定的振幅‧位相供電給天線元件的供電電路，且板狀金屬框體的天線元件之上具有開口部。並且，藉由開口部係受到薄板狀之遮罩所密閉的構造或板狀金屬框體整體係受到薄板狀遮罩所密閉的構造，板狀金屬框體及薄板狀遮罩成為具有天線反射板及天線罩功能的構造。又，藉由採用平板天線作為天線元件，本天線成為有利於小型尤其是薄型之構造，由於成為不須一般必要的天線天線罩之構造，能實現小型‧輕量構造的天線。就圖1～圖5的天線裝置之薄板狀遮罩而言，亦可利用熱縮套管覆蓋板狀金屬框體11的部分周圍，以堵塞板狀金屬框體11之開口部，而作為。又，就圖6的天線裝置之薄板遮罩而言，亦可利用樹脂貼帶覆蓋板狀金屬框體11整體。

又，上述實施形態為本發明之較佳實施形態，但本發明之範圍不僅限於上述實施形態，可在不脫離本發明精神之範疇內藉由施行各種變更的形態來實施。因此，前述各實施形態為單純例示，不應做為限定性解釋。本發明之範圍係由申請專利範圍所示，不限於說明書及摘要之記載。再者，屬於申請專利範圍之均等範圍的變形或變更均在本發明之範圍內。又，本發明不限定於特定通信方式或機器，可應用於各種通信方式及機器。

本案係依據2009年8月25日申請之日本特願2009-194240號案主張優先權。並且，引用日本特願2009-194240號案全部揭示內容。

11‧‧‧板狀金屬框體

12‧‧‧薄板狀遮罩

13‧‧‧天線元件

14‧‧‧中央極柱

15‧‧‧印刷基板

16‧‧‧天線元件

17‧‧‧供電電路

18‧‧‧供電電路

19‧‧‧供電位置

20‧‧‧供電位置

21‧‧‧遮罩

圖1係顯示本發明第1實施形態之天線裝置的形態之立體圖。

圖2係顯示圖1所示之天線裝置的內部構造之剖面圖。

圖3係顯示圖1所示之天線裝置的內部構造之立體圖。

圖4係顯示印刷基板與板狀金屬框體一部分之立體圖。

圖5係圖4的印刷基板之局部放大圖。

圖6係顯示本發明第2實施形態之天線的形態。

11．．．板狀金屬框體

12．．．薄板狀遮罩

13．．．天線元件

Claims (10)

1. 一種天線裝置，包含：多數之天線元件；供電電路，供電給該多數之天線元件；導電框體，其內部容納該多數之天線元件與該供電電路，並設有多數開口部，該多數開口部分別對向於該多數之天線元件；以及薄板狀遮罩，覆蓋該導電框體的該多數開口部，將該多數開口部予以密閉；其中該多數之天線元件包括多數之第1天線元件和多數之第2天線元件，該多數之第1天線元件係經由多數導電極柱而分別連接至該多數之第2天線元件，該多數開口部係設置成分別對向於該多數之第1天線元件，且該多數之第2天線元件、該多數之第1天線元件、及該多數開口部係按此順序而設置。
2. 如申請專利範圍第1項之天線裝置，其中，該薄板狀遮罩覆蓋該導電框體整體。
3. 如申請專利範圍第1或2項之天線裝置，其中，該多數之天線元件係平板天線。
4. 如申請專利範圍第1或2項之天線裝置，其中，該供電電路具有第1極化波用的第1供電電路、及第2極化波用的第2供電電路的至少其中之一。
5. 如申請專利範圍第4項之天線裝置，其中，該第1極化波係垂直極化波，該第2極化波係水平極化波。
6. 如申請專利範圍第1項之天線裝置，其中，該供電電路與該多數之第2天線元件係形成於電路基板上。
7. 如申請專利範圍第1項之天線裝置，其中，該薄板狀遮罩係為樹脂貼帶或熱縮套管。
8. 如申請專利範圍第1項之天線裝置，其中，該薄板狀遮罩之材料係由聚氯乙烯或聚烯烴構成。
9. 如申請專利範圍第1或2項之天線裝置，其中，該導電框體係下列者其中之一：金屬板、導電性塑膠、或表面形成導電層之絕緣板。
10. 如申請專利範圍第1項之天線裝置，其中，該等導電極柱係各別天線元件的中央極柱。