專利名稱：天線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能夠執(zhí)行方向性圖切換的天線裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，使用沒有方向性圖的天線時(shí)，由于在多路徑傳播環(huán)境中來自建筑物墻壁等的反射引起的干擾電波，會(huì)導(dǎo)致通信質(zhì)量惡化，其中，在多路徑傳播環(huán)境中可使用多種無線電波。從而，能夠?qū)⒎较蛐詧D調(diào)節(jié)至特定方向的天線裝置是具有吸引力的。
圖15所示的相控陣天線裝置和圖16所示的自適應(yīng)陣列天線裝置就是這種能夠?qū)⒎较蛐詧D調(diào)節(jié)至特定方向的天線裝置。圖15所示的相控陣天線裝置具有N節(jié)天線元件101-1、101-2、…和101-N。然后，被N節(jié)天線元件101-1、101-2、…和101-N接收到的信號(hào)的放大由放大器(AMP)102-1、102-2、…和102-N執(zhí)行。已被放大器102-1、102-2、…和102-N放大的接收信號(hào)在被可變移相器(移相器)103-1、103-2、…和103-N進(jìn)行相位調(diào)節(jié)后輸出至合成器104。合成器104對(duì)來自各個(gè)可變移相器103-1、103-2、…和103-N的接收信號(hào)執(zhí)行合成。變頻器(下變頻器)105操作以將合成器104獲得的結(jié)果接收信號(hào)轉(zhuǎn)換為更低頻率的信號(hào)，并將其輸出。
圖16所示的自適應(yīng)陣列天線110具有N節(jié)天線元件111-1、111-2、…和111-N。在這種類型的自適應(yīng)陣列天線110中，在上述天線的接收操作時(shí)，被N節(jié)天線元件111-1、111-2、…和111-N接收到的信號(hào)的放大由放大器(AMP)112-1、112-2、…和112-N執(zhí)行。然后，由放大器112-1、112-2、…和112-N放大的接收信號(hào)分別被變頻器113-1、113-2、…和113-N執(zhí)行下變頻(DC)，并且隨后由AD/DA轉(zhuǎn)換器114-1、114-2、…和114-N進(jìn)行模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。在轉(zhuǎn)換之后，數(shù)字信號(hào)處理單元115對(duì)所獲得的數(shù)字信號(hào)執(zhí)行所謂的自適應(yīng)信號(hào)處理，如加權(quán)和合成，并將其輸出。
相反地，在發(fā)射操作時(shí)，已經(jīng)由數(shù)字信號(hào)處理單元115進(jìn)行了所需的信號(hào)處理的數(shù)字發(fā)射信號(hào)被AD/DA轉(zhuǎn)換器114-1、114-2、…和114-N轉(zhuǎn)換為模擬發(fā)射信號(hào)，并且隨后由變頻器113-1、113-2、…和113-N進(jìn)行上變頻轉(zhuǎn)換(UC)。在轉(zhuǎn)換之后，由放大器112-1、112-2、…和112-N執(zhí)行放大，導(dǎo)致從天線元件111-1、111-2、…和111-N的發(fā)射(輻射)。
但是，如圖15所示的相控陣天線要求接收系統(tǒng)應(yīng)該在高頻波段被配置有多個(gè)可變移相器103-1至103-N。另外，如圖16所示的自適應(yīng)陣列天線要求應(yīng)該使用多個(gè)發(fā)射/接收系統(tǒng)執(zhí)行自適應(yīng)信號(hào)處理。由于上述原因，上述兩種天線裝置都需要復(fù)雜的系統(tǒng)并且成本昂貴，這導(dǎo)致了難以應(yīng)用到需要低成本生產(chǎn)的用戶裝置中。
另外，被廣泛應(yīng)用于電視廣播接收的Yagi-Uda天線公知為是具有特定方向的方向性圖的天線。圖17A所示的Yagi-Uda天線包括輻射無線電波的輻射器121、電長(zhǎng)度略小于輻射器121電長(zhǎng)度(2/λg，其中λg是波導(dǎo)波長(zhǎng))的導(dǎo)向器122以及電長(zhǎng)度略大于輻射器121電長(zhǎng)度的反射器123，其中導(dǎo)向器122和反射器123被放置在輻射器121之前和之后以保證獲得如圖17B所示的方向性。
另外，專利文獻(xiàn)1提出了這樣一種天線裝置，這種天線裝置基于上述Yagi-Uda天線配置，以保證執(zhí)行對(duì)方向性圖方向的切換。另外，專利文獻(xiàn)2參考執(zhí)行饋電點(diǎn)的切換以確保獲得多波束形成的天線裝置，提出了這樣一種天線裝置，其中應(yīng)用導(dǎo)向器共享以達(dá)到天線尺寸的減小。
日本專利申請(qǐng)公開(KOKAI)No.Hei 11-27038[專利文獻(xiàn)2]日本專利申請(qǐng)公開(KOKAI)No.2003-142919發(fā)明內(nèi)容但是，上述專利文獻(xiàn)1的天線裝置采用Yagi-Uda天線陣列的形式，從而需要多個(gè)導(dǎo)向器和多個(gè)反射器，這導(dǎo)致了難以小型化的缺點(diǎn)。另外，上述專利文獻(xiàn)1的天線裝置假定具有如下的結(jié)構(gòu)其中，單極天線在接地板的垂直方向上突起，這也導(dǎo)致難以減小厚度。或者，也有提議例如應(yīng)該使用偶極天線代替單極天線以在印刷電路板上形成天線，但是，在這種情形中，接地板不能被放置在天線附近，這導(dǎo)致難以對(duì)選擇器開關(guān)等進(jìn)行封裝。另外，即使使用電介質(zhì)襯底形成單極天線，單極天線也幾乎沒有縮短波長(zhǎng)效果，這導(dǎo)致難以小型化的缺點(diǎn)。
上述專利文獻(xiàn)2的天線裝置應(yīng)用了導(dǎo)向器共享以減小天線尺寸，因而存在對(duì)小型化的限制。另外，上述配置的天線裝置對(duì)每一個(gè)波束方向在發(fā)射和接收系統(tǒng)之間需要選擇器開關(guān)以獲得多波束的形成，這導(dǎo)致了這樣的缺點(diǎn)選擇器開關(guān)導(dǎo)致天線效率的下降。此外，上述配置的天線裝置基本上假定具有一個(gè)發(fā)射/接收系統(tǒng)，因而選擇器開關(guān)要求一到多的切換，這導(dǎo)致了這樣的缺點(diǎn)很難在制造上實(shí)現(xiàn)對(duì)于無線電通信可用頻帶的適應(yīng)。
從而，考慮到上述問題，采取了本發(fā)明，本發(fā)明試圖提供一種具有小尺寸且能夠執(zhí)行方向性圖切換而不降低其天線效率的天線裝置。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的天線裝置包括具有指定電長(zhǎng)度的受激勵(lì)元件、分別具有大于受激勵(lì)元件電長(zhǎng)度的電長(zhǎng)度并且被分別放置于受激勵(lì)元件相對(duì)側(cè)的寄生元件以及改變寄生元件中每一個(gè)的電長(zhǎng)度的改變裝置。
根據(jù)上述配置，通過由改變裝置來改變被放置于受激勵(lì)元件相對(duì)側(cè)的寄生元件中每一個(gè)的電長(zhǎng)度，以確保被放置于受激勵(lì)元件相對(duì)側(cè)的寄生元件被設(shè)置為如導(dǎo)向器或反射器般運(yùn)行。
從而，根據(jù)上述的本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)小型化且能夠執(zhí)行方向性切換的天線裝置。另外，本發(fā)明假定通過改變寄生元件中每一個(gè)的電長(zhǎng)度來切換天線的方向性，因而受激勵(lì)元件不必具有轉(zhuǎn)變方向性的選擇器開關(guān)，這使得不會(huì)產(chǎn)生天線效率的下降。


圖1A-1B圖示了作為本發(fā)明實(shí)施例的Yagi隙縫天線的配置。
圖2A-2B示出了本發(fā)明實(shí)施例的Yagi隙縫天線的方向性圖。
圖3A-3B示出了本發(fā)明實(shí)施例的Yagi隙縫天線的方向性圖。
圖4A-4B圖示了本發(fā)明實(shí)施例的Yagi隙縫天線的不同配置。
圖5A-5B示出了本發(fā)明實(shí)施例的Yagi隙縫天線的方向性圖。
圖6A-6B示出了本發(fā)明實(shí)施例的Yagi隙縫天線的方向性圖。
圖7A-7B示出了為本發(fā)明實(shí)施例的Yagi隙縫天線提供的開關(guān)的配置。
圖8A-8C示出了圖7A-7B所示的Yagi隙縫天線的方向性圖。
圖9圖示了作為本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的Yagi隙縫天線的配置。
圖10A-10B示出了作為另一個(gè)實(shí)施例的Yagi隙縫天線的方向性圖。
圖11A-11B示出了作為另一個(gè)實(shí)施例的Yagi隙縫天線的方向性圖。
圖12示出了作為另一個(gè)實(shí)施例的Yagi隙縫天線的輸入特性。
圖13中的表示出了作為另一個(gè)實(shí)施例的Yagi隙縫天線和參考天線的最大增益和平均增益。
圖14A-14B示出了裝備有本發(fā)明實(shí)施例的Yagi隙縫天線的電子裝置。
圖15是示出了傳統(tǒng)相控陣天線的配置的方框圖。
圖16是示出了傳統(tǒng)自適應(yīng)陣列天線的配置的方框圖。
圖17A-17B示出了傳統(tǒng)Yagi-Uda天線的配置。
具體實(shí)施例方式
下文中描述了作為本發(fā)明實(shí)施例的天線裝置的基本結(jié)構(gòu)。另外，通過采用適合于無線LAN(局域網(wǎng))的天線裝置的情形來描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中在無線LAN中可使用例如5.2GHz波段的無線電波。
圖1A示出了形成作為本發(fā)明實(shí)施例的天線裝置的基礎(chǔ)的隙縫天線配置。圖1A所示的隙縫天線1在平面印刷電路板2的大致中間位置具有被給予饋電(feed)的受激勵(lì)元件11，以及分別在受激勵(lì)元件11之前和之后的不被給予饋電的寄生元件12和13。然后，假定具有上述配置的隙縫天線1能夠從受激勵(lì)元件11輻射無線電波。
受激勵(lì)元件11的形式例如為在平面印刷電路板2的一側(cè)表面形成的導(dǎo)體(接地板)2a中提供的隙縫(狹縫)。以微帶傳輸線14向受激勵(lì)元件11提供饋電，其中，微帶傳輸線14形成在平面印刷電路板2的另一側(cè)表面上。寄生元件12和13中每個(gè)的形式也都例如為在平面印刷電路板2的導(dǎo)體2a中提供的隙縫。
在這種情形中，受激勵(lì)元件11的隙縫長(zhǎng)度(電長(zhǎng)度)被規(guī)定為等于隙縫天線1執(zhí)行發(fā)射和接收所必需的發(fā)射/接收頻率的1/2波長(zhǎng)(0.5λg)的長(zhǎng)度。假定寄生元件12和13每一個(gè)的隙縫長(zhǎng)度(電長(zhǎng)度)大于受激勵(lì)元件11的隙縫長(zhǎng)度(0.5λg)。另外，受激勵(lì)元件11與寄生元件12和13放置的間隔分別是大約1/4波長(zhǎng)(0.25λo，其中λo代表自由空間波長(zhǎng))。
另外，本發(fā)明實(shí)施例的天線裝置確保了使用具有上述結(jié)構(gòu)的隙縫天線1來配置該天線裝置。圖1B示出了可用作本發(fā)明實(shí)施例的天線裝置的Yagi隙縫天線配置。圖1B所示的Yagi隙縫天線10將圖1A所示的隙縫天線1的受激勵(lì)元件11設(shè)置為實(shí)際上如輻射器21般運(yùn)行。至于類似地在圖1A中示出的寄生元件12，通過使其電長(zhǎng)度等于或略小于輻射器21的電長(zhǎng)度(1/2波長(zhǎng))，提供了如導(dǎo)向器22的功能。至于寄生元件13，通過利用實(shí)際上大于受激勵(lì)元件11電長(zhǎng)度的電長(zhǎng)度，提供了如反射器23的功能。從而，如圖1B所示本發(fā)明實(shí)施例的Yagi隙縫天線10的方向性的指向如箭頭所示，即，從輻射器21指向?qū)蚱?2的方向。
另外，在本說明書中，將寄生元件12和13設(shè)置為如導(dǎo)向器22的功能所需的電長(zhǎng)度在下文中被稱為導(dǎo)向器長(zhǎng)度。另外，將寄生元件12和13設(shè)置為如反射器23的功能所需的電長(zhǎng)度被稱為反射器長(zhǎng)度。另外，在隙縫天線中，諧振頻率也會(huì)基于平面印刷電路板2的板材料的介電常數(shù)而改變，所以在確定受激勵(lì)元件11和寄生元件12每一個(gè)的電長(zhǎng)度時(shí)會(huì)考慮平面印刷電路板2的介電常數(shù)等。
圖2A-2B和圖3A-3B示出了圖1B所示的Yagi隙縫天線10的方向性圖。另外，假定圖2A-2B和圖3A-3B所示每一個(gè)方向性圖是在如下情形中獲得的平面印刷電路板2上的導(dǎo)向器22、輻射器21和反射器23的隙縫寬帶是2mm，隙縫長(zhǎng)度分別是18mm、17mm和20.5mm。另外，由玻璃環(huán)氧樹脂形成的FR-4板的材料被用于平面印刷電路板2，其中，F(xiàn)R-4板的平面尺寸為40mm×40mm，厚度為1mm并且介電常數(shù)為4.2。另外，假定圖2B所示的方向性圖是在如下情形中獲得的隙縫的長(zhǎng)度方向、寬度方向以及印刷電路板2的厚度方向分別被指定為X方向、Y方向和Z方向。
圖2A示出了上述Yagi隙縫天線10的YZ平面中水平極化波Eφ和垂直極化波Eθ的方向性圖的分析值和測(cè)量值，其中，可以理解方向性的方向由導(dǎo)向器22和反射器23控制。另外，這種情形中平均增益的測(cè)量值假定為-6.05dBi，徑向平均增益假定為-1.16dBi。
作為參考，圖3A示出了Yagi隙縫天線10的XY平面和XZ平面中水平極化波Eφ和垂直極化波Eθ的方向性圖的分析值和測(cè)量值，且各自的平均增益(測(cè)量值)假定為-9.14dBi和-10.3dBi。
圖3B示出了圖1B所示的Yagi隙縫天線10的輸入特性，其中，從圖3B中的輸入特性可以理解，Yagi隙縫天線10在輻射器21的長(zhǎng)度被假定為大約是波導(dǎo)波長(zhǎng)的1/2波長(zhǎng)時(shí)引起共振。
本發(fā)明實(shí)施例的Yagi隙縫天線10確保了利用上述隙縫天線1來配置具有不同方向方向性的天線裝置。圖4A示出了形成作為本發(fā)明實(shí)施例的Yagi隙縫天線10的基礎(chǔ)的隙縫天線1，其中，假定上述隙縫天線1具有與圖1A中隙縫天線相同的配置。
在這種情形中，Yagi隙縫天線10將圖4A所示的受激勵(lì)元件11設(shè)置為實(shí)際上如輻射器21般運(yùn)行，如圖4B所示。此外，通過將寄生元件12的電長(zhǎng)度設(shè)置為反射器長(zhǎng)度提供了如反射器23的功能，而通過將寄生元件13的電長(zhǎng)度設(shè)置為導(dǎo)向器長(zhǎng)度提供了如導(dǎo)向器22的功能。
換句話說，圖4B所示的Yagi隙縫天線10假定，將圖1B中被設(shè)置為如導(dǎo)向器22般運(yùn)行的寄生元件12設(shè)置為如反射器23般運(yùn)行，而將被設(shè)置為如反射器23般運(yùn)行的寄生元件13設(shè)置為如導(dǎo)向器22般運(yùn)行。從而，圖4B所示的本發(fā)明實(shí)施例的Yagi隙縫天線10的方向性的指向如圖4B中箭頭所示，導(dǎo)致了與圖1B中所示相反的方向。
圖5A-5B和圖6A-6B示出了圖4B所示的Yagi隙縫天線10的方向性圖。另外，圖5A-5B和圖6A-6B所示的每個(gè)方向性圖也假定是在如下情形中獲得的平面印刷電路板2上的導(dǎo)向器22、輻射器21和反射器23的隙縫寬度是2mm，隙縫長(zhǎng)度分別是18mm、17mm和20.5mm。另外，由玻璃環(huán)氧樹脂形成的FR-4板的材料也被用于平面印刷電路板2，其中，F(xiàn)R-4板的平面尺寸是40mm×40mm，厚度是1mm，并且介電常數(shù)為4.2。另外，圖5B所示的方向性圖假定是在如下情形中獲得的隙縫的長(zhǎng)度方向、寬度方向以及平面印刷電路板2的厚度方向分別被指定為X方向、Y方向和Z方向。
圖5A示出了上述Yagi隙縫天線10的YZ平面中水平極化波Eφ和垂直極化波Eθ的方向性圖的分析值和測(cè)量值，其中，也可以理解為方向性的方向由導(dǎo)向器22和反射器23控制。另外，這種情形中平均增益的測(cè)量值假定為-6.80dBi，徑向平均增益假定為-1.08dBi。
作為參考，圖6A示出了圖4B所示的Yagi隙縫天線的XY平面和XZ平面中水平極化波Eφ和垂直極化波Eθ的方向性圖的分析值和測(cè)量值，其中，各自的平均增益假定為-11.5dBi和-7.39dBi。
圖6B示出了圖4B所示的Yagi隙縫天線10的輸入特性，其中，從圖6B中所示的輸入特性也可以理解，Yagi隙縫天線10在輻射器21的長(zhǎng)度假定為大約是波導(dǎo)波長(zhǎng)的1/2波長(zhǎng)時(shí)引起共振。
如上所述，如果如圖1A(圖4A)所示的基礎(chǔ)隙縫天線1的受激勵(lì)元件11被設(shè)置為如輻射器21般運(yùn)行，則本發(fā)明實(shí)施例的Yagi隙縫天線10執(zhí)行改變寄生元件12和13中任一個(gè)的電長(zhǎng)度的操作，以將寄生元件12設(shè)置為如導(dǎo)向器22般運(yùn)行，且將寄生元件13設(shè)置為如反射器23般運(yùn)行，或者相反地，將寄生元件12設(shè)置為如反射器23般運(yùn)行，且將寄生元件13設(shè)置為如導(dǎo)向器22般運(yùn)行。
從而，如圖7A所示，如果寄生元件12和13每一個(gè)的電長(zhǎng)度被預(yù)先設(shè)置為反射器長(zhǎng)度，則本發(fā)明的實(shí)施例在寄生元件12和13的指定位置處配備有開關(guān)SW1和SW2作為改變裝置，以改變寄生元件12和13每一個(gè)的電長(zhǎng)度。然后，使用開關(guān)SW1和SW2執(zhí)行將寄生元件12和13每一個(gè)的電長(zhǎng)度從反射器長(zhǎng)度改變?yōu)閷?dǎo)向器長(zhǎng)度的操作。這種情形中，開關(guān)SW1和SW2假定處在這樣的位置使得寄生元件12和13每一個(gè)的電長(zhǎng)度達(dá)到導(dǎo)向器長(zhǎng)度。
圖7B示出了用于上述Yagi隙縫天線10的開關(guān)SW的配置。另外，在圖7B中示出了提供給寄生元件12的開關(guān)SW1。圖7B所示的開關(guān)SW1被規(guī)定為如下的開關(guān)一端連接到平面印刷電路板2的導(dǎo)體2a，而允許另一端在開狀態(tài)(短路狀態(tài))和關(guān)狀態(tài)(開路狀態(tài))之間切換，其中開狀態(tài)連接到導(dǎo)體2a，而關(guān)狀態(tài)不連接到導(dǎo)體2a。然后，當(dāng)開關(guān)SW1被置于短路狀態(tài)時(shí)，寄生元件12的電長(zhǎng)度可以例如從反射器長(zhǎng)度改變?yōu)閷?dǎo)向器長(zhǎng)度。另外，MMIC(單片微波IC)開關(guān)或MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))開關(guān)可以被用作開關(guān)SW1。
如上所述，本發(fā)明的實(shí)施例具有分別位于寄生元件12和13的指定位置的開關(guān)SW1和SW2，以確保通過開關(guān)SW1和SW2將寄生元件12和13中任一個(gè)的電長(zhǎng)度從反射器長(zhǎng)度改變?yōu)閷?dǎo)向器長(zhǎng)度。
圖8A-8C示出了圖7A所示的Yagi隙縫天線10的方向性圖。具體地說，在圖8A中，示出了只有寄生元件13的開關(guān)SW2被設(shè)置為開狀態(tài)時(shí)獲得的方向性圖，而在圖8B中，示出了只有寄生元件12的開關(guān)SW1被設(shè)置為開狀態(tài)時(shí)獲得的方向性圖。另外，這種情形中每一個(gè)方向性圖也假定是在如下情形中獲得的平面印刷電路板2上的寄生元件12、受激勵(lì)元件11和寄生元件13的隙縫寬帶是2mm，隙縫長(zhǎng)度分別是20.5mm、17mm和20.5mm，如圖8C所示。由玻璃環(huán)氧樹脂形成的FR-4板的材料也被用于平面印刷電路板2，其中，F(xiàn)R-4板的平面尺寸是40mm×40mm，厚度是1mm，且介電常數(shù)為4.2。另外，圖8A和圖8B所示的每一個(gè)方向性圖假定是在如下情形中獲得的隙縫的長(zhǎng)度方向、寬度方向以及平面印刷電路板2的厚度方向分別被指定為X方向、Y方向和Z方向。
從圖8A所示的Yagi隙縫天線10的方向性圖可以理解，只將開關(guān)SW2設(shè)置為開狀態(tài)使得方向性的指向如圖8C中箭頭A所示。另外，也可以理解，只將開關(guān)SW1設(shè)置為開狀態(tài)使得方向性改變?yōu)閳D8C中箭頭B所示的方向。即，可以理解，將開關(guān)SW1和SW2中任一個(gè)設(shè)置為開狀態(tài)使得能夠改變方向性圖。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的Yagi隙縫天線，寄生元件12和13可以被通用作導(dǎo)向器或反射器，從而可以使用單個(gè)Yagi隙縫天線10來配置具有兩個(gè)不同方向性的天線裝置。即，寄生元件12和13被通用作導(dǎo)向器和反射器使得可以實(shí)現(xiàn)小型化且具有兩個(gè)不同方向性的天線裝置。
另外，本發(fā)明實(shí)施例的Yagi隙縫天線10不需要給受激勵(lì)元件11提供開關(guān)SW，不會(huì)導(dǎo)致輻射器輻射特性的惡化。另外，本發(fā)明實(shí)施例的Yagi隙縫天線10也不象圖13所示的傳統(tǒng)相控陣天線那樣需要提供移相器，從這一點(diǎn)上看也不會(huì)導(dǎo)致輻射器輻射特性的惡化。
此外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的Yagi隙縫天線10，如輻射器般運(yùn)行的受激勵(lì)元件11以及如導(dǎo)向器或反射器般運(yùn)行的寄生元件12和13可以直接形成在平面印刷電路板2的導(dǎo)體2a上，從而天線可以將厚度減小至平面印刷電路板2的板厚水平。
此外，假定如導(dǎo)向器或反射器般運(yùn)行的寄生元件12和13形成在平面印刷電路板2的導(dǎo)體2a上，從而還存在可以容易地執(zhí)行組件封裝的優(yōu)點(diǎn)，所述組件例如用于改變寄生元件12和13每一個(gè)電長(zhǎng)度的開關(guān)SW1和SW2。另外，電介質(zhì)襯底的使用確保了獲得波長(zhǎng)縮短的效果，得到了小型化的優(yōu)點(diǎn)。
圖9示出了作為本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的天線裝置的結(jié)構(gòu)。上述Yagi隙縫天線10能夠在兩個(gè)方向，即前向和后向上調(diào)節(jié)方向性，而圖9所示的Yagi隙縫天線30假定能夠在四個(gè)方向，即前向、后向、左向和右向上調(diào)節(jié)方向性圖。在這種情形中，平面印刷電路板2在大約中心位置具有位于如圖示方向的第一受激勵(lì)元件31 、以及分別在受激勵(lì)元件31之前和之后的不被給予饋電的第一和第二寄生元件33和34。另外，平面印刷電路板2在大約中心位置具有與第一受激勵(lì)元件31正交的第二受激勵(lì)元件32、以及在第二受激勵(lì)元件32之前和之后的第三和第四寄生元件35和36。另外，以微帶傳輸線37通過饋電選擇器開關(guān)38來執(zhí)行給予第一和第二受激勵(lì)元件31和32中任一個(gè)饋電。
在這種情形中，第一和第二受激勵(lì)元件31和32中每一個(gè)的隙縫長(zhǎng)度(電長(zhǎng)度)被設(shè)置為等于發(fā)射/接收頻率的1/2波長(zhǎng)的長(zhǎng)度。另外，第一到第四寄生元件33到36中每一個(gè)的隙縫長(zhǎng)度被設(shè)置為大于第一和第二受激勵(lì)元件31和32每一個(gè)的電長(zhǎng)度的反射器長(zhǎng)度。另外，在第一到第四寄生元件33到36中每一個(gè)的長(zhǎng)度達(dá)到導(dǎo)向器長(zhǎng)度的位置處提供了開關(guān)SW1、SW2、SW3和SW4。另外，開關(guān)SW1到SW4中每一個(gè)都指定為如圖7B所示的開關(guān)。
另外，第一受激勵(lì)元件31與第一和第二寄生元件33和34以及第二受激勵(lì)元件32與第三和第四寄生元件35和36與上述相同，分別以1/4波長(zhǎng)的間隔放置。
即，圖9所示的Yagi隙縫天線30在形式上是平面印刷電路板2上兩個(gè)圖7A所示的Yagi隙縫天線10互相以90度的交角組成的正交陣列。
如果第一寄生元件33的開關(guān)SW1執(zhí)行這樣的控制使得第一寄生元件33的電長(zhǎng)度達(dá)到導(dǎo)向器長(zhǎng)度，而經(jīng)過饋電選擇器開關(guān)38的切換給予第一受激勵(lì)元件31饋電，則上述Yagi隙縫天線30可被設(shè)置為如天線#1般運(yùn)行，天線#1具有如箭頭A所示方向的方向性。另外，如果第二寄生元件34的開關(guān)SW2執(zhí)行這樣的控制使得第二寄生元件34的電長(zhǎng)度達(dá)到導(dǎo)向器長(zhǎng)度，而以類似方式給予第一受激勵(lì)元件31饋電，則上述Yagi隙縫天線30可被設(shè)置為如天線#2般運(yùn)行，天線#2具有如箭頭B所示方向的方向性。
另外，如果第三寄生元件35的開關(guān)SW3執(zhí)行這樣的控制使得第三寄生元件35的電長(zhǎng)度達(dá)到導(dǎo)向器長(zhǎng)度，而經(jīng)過饋電選擇器開關(guān)38的切換給予第二受激勵(lì)元件32饋電，則上述Yagi隙縫天線30可被設(shè)置為如天線#3般運(yùn)行，天線#3具有如箭頭C所示方向的方向性。另外，如果第四寄生元件36的開關(guān)SW4執(zhí)行這樣的控制使得第四寄生元件36的電長(zhǎng)度達(dá)到導(dǎo)向器長(zhǎng)度，而以類似方式給予第二受激勵(lì)元件32饋電，則上述Yagi隙縫天線30可被設(shè)置為如天線#4般運(yùn)行，天線#4具有如箭頭D所示方向的方向性。
上述配置確保了以單個(gè)Yagi隙縫天線30配置具有四個(gè)不同方向性的天線裝置。另外，在這種情形中，第一和第二寄生元件33和34通用作導(dǎo)向器或反射器，且第三和第四寄生元件35和36通用作導(dǎo)向器或反射器，所以可實(shí)現(xiàn)天線裝置的小型化。
圖10A-10B和圖11A-11B示出了圖9所示的Yagi隙縫天線30的方向性圖。另外，這種情形中的Yagi隙縫天線30規(guī)定為如下的天線平面印刷電路板2上的第一和第二受激勵(lì)元件31和32的隙縫寬度分別為2mm，隙縫長(zhǎng)度分別為17mm，且第一到第四寄生元件33到36的隙縫長(zhǎng)度為20.5mm，如圖10C和圖11C所示。由玻璃環(huán)氧樹脂形成的FR-4板的材料被用于平面印刷電路板2，其中，F(xiàn)R-4板的平面尺寸為40mm×40mm，厚度為1mm并且介電常數(shù)為4.2。另外，假定圖10A、圖10B、圖11A和圖11B中所示的每一個(gè)方向性圖是在如下情形中獲得的隙縫的長(zhǎng)度方向、寬度方向以及印刷電路板2的厚度方向分別被指定為X方向、Y方向和Z方向。
在這種情形中，圖10A示出了當(dāng)Yagi隙縫天線30被設(shè)置為如天線#1般運(yùn)行時(shí)，XY平面、XZ平面和YZ平面中水平極化波Eφ和垂直極化波Eθ的方向性圖，且其平均增益假定為3.402dBi。另外，圖10B示出了當(dāng)上述Yagi隙縫天線30被設(shè)置為如天線#2般運(yùn)行時(shí)，XY平面、XZ平面和YZ平面中水平極化波Eφ和垂直極化波Eθ的方向性圖，且其平均增益假定為2.692dBi。
此外，圖11A示出了當(dāng)上述Yagi隙縫天線30被設(shè)置為如天線#3般運(yùn)行時(shí)，XY平面、XZ平面和YZ平面中水平極化波Eφ和垂直極化波Eθ的方向性圖，且其平均增益假定為3.3337dBi。此外，圖11B示出了當(dāng)上述Yagi隙縫天線30被設(shè)置為如天線#4般運(yùn)行時(shí)，XY平面、XZ平面和YZ平面中水平極化波Eφ和垂直極化波Eθ的方向性圖。
另外，在這種情形中，從圖10A和圖10B所示的YZ平面中的方向性圖以及圖11A和圖11B所示的XZ平面中的方向性圖可以理解，通過將Yagi隙縫天線30分別設(shè)置為如天線#1到天線#4般運(yùn)行，可獲得四個(gè)不同方向的方向性。
圖12示出了Yagi隙縫天線30的輸入特性。從圖12可清楚看出，假定可獲得Yagi隙縫天線30滿意的方向性圖的波段(其中，回波損耗等于或小于-10dB)帶寬BW為300MHz，且?guī)挶嚷始s為5％。由于上述原因，因此本發(fā)明實(shí)施例的Yagi隙縫天線30當(dāng)被用于例如無線LAN的無線電通信時(shí)可被設(shè)置為如合格天線般運(yùn)行，其中，無線LAN的可用頻率帶寬范圍假定為5.15GHz到5.35GHz。
圖13是示出了本發(fā)明實(shí)施例的Yagi隙縫天線30和參考天線(偶極天線)的最大增益和平均增益的表。在本發(fā)明實(shí)施例的Yagi隙縫天線30的情形中，從圖13中可清楚看出，在天線#1到天線#4的每一個(gè)中，在除了徑向平均增益的平均增益與徑向平均增益之間存在3dB或更大的增益差，其中，除了徑向平均增益的平均增益即XY平面、XZ平面和YZ平面中的平均增益。由于上述原因，因此可以理解，當(dāng)以本發(fā)明實(shí)施例的Yagi隙縫天線30檢測(cè)接收時(shí)，可獲得徑向最大增益，所以沿那個(gè)方向發(fā)射無線電波導(dǎo)致可以抑制任何不需要的電波。
從而，在如圖14A所示的無線LAN基站裝置51的裝置體52中，在例如圖14B所示的筆記本型個(gè)人計(jì)算機(jī)的移動(dòng)信息終端53中，以及在未圖示出的無線電視接收器中裝備有本發(fā)明實(shí)施例的Yagi隙縫天線30使得能夠抑制由墻壁等的反射所引起的干擾電波，而不增加發(fā)射/接收系統(tǒng)的數(shù)目，其中，無線LAN基站裝置51可位于無論室內(nèi)還是室外的任何位置。在無線LAN基站裝置51中或在移動(dòng)信息終端53中裝備有如圖7A所示的Yagi隙縫天線10也能獲得與上述同樣的效果，這是理所當(dāng)然的。
另外，盡管上述的Yagi隙縫天線10和30分別限制了寄生元件的數(shù)目以將導(dǎo)向器或反射器形成到一個(gè)寄生元件上，但是這僅僅是一個(gè)示例，而且也允許以多于一個(gè)的寄生元件來形成導(dǎo)向器或反射器。另外，盡管采用了在隙縫天線的基礎(chǔ)上配置的天線的例子來描述本發(fā)明的實(shí)施例，但是上述天線也可在除了隙縫天線的其他天線基礎(chǔ)上配置，這是理所當(dāng)然的。
權(quán)利要求
1.一種天線裝置，包括具有指定電長(zhǎng)度的受激勵(lì)元件；分別具有大于所述受激勵(lì)元件電長(zhǎng)度的電長(zhǎng)度并且被分別放置于所述受激勵(lì)元件相對(duì)側(cè)的寄生元件；以及改變所述寄生元件的每一個(gè)的電長(zhǎng)度的改變裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中，通過使用所述改變裝置改變所述寄生元件的電長(zhǎng)度來變更方向性。
3.如權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中，通過在導(dǎo)體上形成隙縫來配置所述第一天線元件和所述第二天線元件。
4.一種天線裝置，所述天線裝置包括多個(gè)以不同角度放置的如權(quán)利要求1所述的天線裝置。
全文摘要
為了獲得小型化且能夠切換其方向性圖而不劣化其天線效率的天線裝置，本發(fā)明提供了一種天線裝置，該天線裝置具有形成在平面印刷電路板大約中心位置處的受激勵(lì)元件以及不執(zhí)行饋電、分別形成在第一天線元件之前和之后的寄生元件，從而使得受激勵(lì)元件如輻射器般運(yùn)行，而且使得寄生元件中的任一個(gè)具有等于或略微小于輻射器電長(zhǎng)度的長(zhǎng)度，從而如導(dǎo)向器般運(yùn)行，并且寄生元件中的另一個(gè)具有大于輻射器電長(zhǎng)度的電長(zhǎng)度，從而如反射器般運(yùn)行。
文檔編號(hào)H01Q19/00GK1645670SQ200510001889
公開日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2005年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月23日
發(fā)明者森康平 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社