專利名稱：單極天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于汽車等移動通信的車載天線，更詳細(xì)地涉及對應(yīng)于在多個頻帶工作的多頻的單極天線。
背景技術(shù)：
近年來，在汽車等移動體中，使用多個頻帶，不僅汽車電話，而且導(dǎo)航的網(wǎng)絡(luò)連接、信息服務(wù)、緊急通報系統(tǒng)等服務(wù)逐漸實(shí)用化。
而且，例如用于汽車電話的頻帶，在日本使用0.8GHz帶和1.5GHz帶或2GHz帶的多個頻帶，在國外使用0.8GHz帶和1.9GHz或2GHz帶的多個頻帶。
為了應(yīng)對于這些服務(wù)，作為車載天線，以這些系統(tǒng)為對象，在多個頻帶動作的天線的要求提高。
對于此，使用圖8、圖9A以及圖9B說明可對應(yīng)于三個動作頻率的現(xiàn)有的單極天線的結(jié)構(gòu)和其動作。
圖8是上述現(xiàn)有的單極天線的概略立體圖。而且，圖9A和圖9B是該單極天線的特性圖。該單極天線800由天線振子5400和將高頻信號饋電給天線振子5400的平板狀導(dǎo)體6000的饋電部5200構(gòu)成。
天線振子5400由平板狀導(dǎo)體6000、諧振電路7100、7200、一端連接到內(nèi)導(dǎo)體6100的直線導(dǎo)體5300以及接地導(dǎo)體5100構(gòu)成。進(jìn)而，平板狀導(dǎo)體6000由銅等良導(dǎo)電材料構(gòu)成，該平板狀導(dǎo)體6000在同一平面上從內(nèi)側(cè)開始呈同心圓狀地形成內(nèi)導(dǎo)體6100、第一外導(dǎo)體6200以及第二外導(dǎo)體6300。另外，第二外導(dǎo)體6300具有這些外導(dǎo)體中的最大外徑(D)。而且，在該平板狀導(dǎo)體6000中，由內(nèi)導(dǎo)體6100的外緣部經(jīng)由諧振電路7100連接到第一外導(dǎo)體6200的內(nèi)緣部，第一外導(dǎo)體6200的外緣部經(jīng)由諧振電路7200連接到第二外導(dǎo)體6300的內(nèi)緣部的結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
諧振電路7100、7200被形成為可以得到由例如線圈和電容器的并聯(lián)電路設(shè)定的諧振頻率。在該設(shè)定的諧振頻率下為高阻抗。從而，例如諧振電路7100的情況下，內(nèi)導(dǎo)體6100和第一外導(dǎo)體6200之間成為絕緣狀態(tài)。另一方面，由于在該設(shè)定的諧振頻率以外的頻率下成為低阻抗，所以內(nèi)導(dǎo)體6100和第一外導(dǎo)體6200之間大致成為導(dǎo)通狀態(tài)。這也和諧振電路7200的情況相同。
而且，與天線振子5400的平板狀導(dǎo)體6200連接的直線導(dǎo)體5300的另一端貫通平板狀的接地導(dǎo)體5100連接到饋電部5200。來自未圖示的信號源的高頻信號經(jīng)由饋電部5200和直線導(dǎo)體5300被饋電到平板狀導(dǎo)體6000。
在由這樣的結(jié)構(gòu)構(gòu)成的單極天線800中，將最高的第一頻率f1、中間的第二頻率f2以及最低的第三頻率f3從信號源經(jīng)由饋電部52饋電到天線元件5400時，天線振子5400進(jìn)行以下的動作。
首先，第一頻率f1被饋電時，諧振電路7100被設(shè)定為以第一頻率f1諧振，所以對于第一頻率f1成為高阻抗。其結(jié)果，內(nèi)導(dǎo)體6100和第一外導(dǎo)體6200成為電絕緣的狀態(tài)，僅直線導(dǎo)體5300和內(nèi)導(dǎo)體6100激振。
接著，比第一頻率f1低的第二頻率f2被饋電時，諧振電路7100成為低阻抗。從而，內(nèi)導(dǎo)體6100和第一外導(dǎo)體6200大致成為導(dǎo)通狀態(tài)，第二頻率f2被傳輸?shù)降谝煌鈱?dǎo)體6200。另一方面，諧振電路7200被設(shè)定為以第二頻率f2諧振，所以對于第二頻率f2成為高阻抗。因此，成為第一外導(dǎo)體6200和第二外導(dǎo)體6300被電絕緣的狀態(tài)。從而，在第二頻率f2下，除了直線導(dǎo)體5300和內(nèi)導(dǎo)體6100之外，第一外導(dǎo)體6200也激振。
進(jìn)而，比第二頻率f2低的第三頻率f3被饋電時，諧振電路7200也成為低阻抗，第一外導(dǎo)體6200和第二外導(dǎo)體6300之間也大致成為導(dǎo)通狀態(tài)。其結(jié)果，第三頻率f3被傳輸?shù)降诙鈱?dǎo)體6300，除了直線導(dǎo)體5300、內(nèi)導(dǎo)體6100以及第一外導(dǎo)體6200之外，進(jìn)而第二外導(dǎo)體6300也激振。
這樣，該單極天線800可以在三個頻率下動作。該單極天線800的特性之一的方向性如圖9A以及圖9B所示。另外，圖9A以及圖9B如圖8所示，是設(shè)為將接地導(dǎo)體51的中心作為原點(diǎn)的XYZ坐標(biāo)的情況的特性，圖9A是XY坐標(biāo)中的特性，圖9B是XZ坐標(biāo)中的特性。
但是，一般的單極天線的方向性在XY坐標(biāo)中為圓形狀(以下，稱為“無方向性”)的特性，在XZ坐標(biāo)中為左右大致相同形狀的雙形狀的特性，XY坐標(biāo)對左右前后的哪一個方向都可以發(fā)送接收電磁波。另外，XZ坐標(biāo)中的方向性為雙形狀的特性是指扁的橢圓形狀對于Z軸的軸線大致對稱的形狀，特別是指可以對X軸方向發(fā)送接收電波的形狀。
與此相對，在圖8所示的單極天線800的情況下，從圖9A可知，XY坐標(biāo)中的方向性在第二頻率f2以及第三頻率f3中都表示圓形狀，無方向性。例如，將第二頻率f2和第三頻率f3分別設(shè)為汽車電話用高頻側(cè)的1.9GHz帶和低頻側(cè)的0.9GHz帶的情況下，在哪一個頻率下，都為圓形狀、即無方向性。
另一方面，從圖9B可知，在該單極天線800的情況下，在第二頻率f2和第三頻率f3下都難以得到雙形狀。在圖9B中，第三頻率f3側(cè)是雙形狀，但在第二頻率f2側(cè)不是雙形狀。從而，圖9B的XZ坐標(biāo)中的方向性，由于第二頻率f2和第三頻率f3的XZ坐標(biāo)中的方向性的差，圖9A的XY坐標(biāo)中的方向性的強(qiáng)度(以下稱為“電波輻射強(qiáng)度”)中產(chǎn)生差。即，由于第三頻率f3側(cè)是雙形狀，而第二頻率f2側(cè)不是雙形狀，所以表示圖9A的第二頻率f2和第三頻率f3的電波輻射強(qiáng)度的圓的大小中產(chǎn)生差。在上述單極天線800的情況下，第二頻率f2側(cè)的電波輻射強(qiáng)度比第三頻率f3側(cè)大約弱3dBi左右。
在日本特開2000-059129號公報中也公開了與上述的現(xiàn)有的單極天線800類似的結(jié)構(gòu)。
如上所述，在現(xiàn)有的單極天線800中，在兩個動作頻率、即上述例子中第二頻率f2和第三頻率f3下，電波輻射強(qiáng)度中產(chǎn)生差。因此，例如汽車電話等系統(tǒng)中，在由于通信公司或通信方式的不同等而需要兩個動作頻率的情況下，產(chǎn)生以下的課題。即，一個動作頻率可以確保必要的電波輻射強(qiáng)度且通話靈敏度好，而另一個動作頻率無法充分確保電波輻射強(qiáng)度且通話靈敏度降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明用于解決這樣的現(xiàn)有的課題，目的在于提供一種可以在多個頻率動作，在哪一個動作頻率中都可以確保必要的電波輻射強(qiáng)度的單極天線。
本發(fā)明的單極天線包含以下的結(jié)構(gòu)接地導(dǎo)體；與該接地導(dǎo)體隔開規(guī)定的間隔并與其對置配置的平板狀導(dǎo)體；以及連接到上述平板狀導(dǎo)體、在與接地導(dǎo)體絕緣狀態(tài)下在接地導(dǎo)體側(cè)延伸并連接到信號源的直線導(dǎo)體，上述平板狀導(dǎo)體由內(nèi)導(dǎo)體和在該內(nèi)導(dǎo)體的外周設(shè)置規(guī)定的間隔配置的外導(dǎo)體構(gòu)成，由大于或等于一個連接導(dǎo)體連接內(nèi)導(dǎo)體的外緣部和外導(dǎo)體的內(nèi)緣部之間的所述間隔的設(shè)定的區(qū)域。
通過設(shè)為這樣的結(jié)構(gòu)，通過上述連接導(dǎo)體連接內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體，從而可以以不同的頻率來使內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體動作。進(jìn)而，在哪個動作頻率下都可以確保必需的電波輻射強(qiáng)度。
進(jìn)而，在這樣的結(jié)構(gòu)中，也可以將上述連接導(dǎo)體設(shè)置于對于平板狀導(dǎo)體的中心對稱的位置。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，在多個動作頻率中也可以確保必需的電波輻射強(qiáng)度。
而且，上述平板狀導(dǎo)體也可以與內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體以及連接導(dǎo)體一體形成。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，可以容易地制造將內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體以及連接導(dǎo)體一體形成的平板狀導(dǎo)體。
進(jìn)而，也可以為設(shè)置與上述直線導(dǎo)體并列地配置的短路導(dǎo)體，用該電路導(dǎo)體將上述接地導(dǎo)體和直線導(dǎo)體短路的結(jié)構(gòu)。如果為這樣的結(jié)構(gòu)，由于可以將該短路導(dǎo)體和直線導(dǎo)體的激振設(shè)為同相，所以可以提高單極天線的阻抗，并可以擴(kuò)大激振頻帶。
而且，在上述結(jié)構(gòu)中，在電介質(zhì)材料的一個面上設(shè)置接地導(dǎo)體，在另一個面上設(shè)置平板狀導(dǎo)體，連接到該平板狀導(dǎo)體的直線導(dǎo)體以與接地導(dǎo)體絕緣的狀態(tài)在接地導(dǎo)體側(cè)延伸，并連接到信號源的結(jié)構(gòu)也可以。通過設(shè)為這樣的結(jié)構(gòu)，通過使用具有比空氣大的介電常數(shù)的電介質(zhì)材料，可以減小接地導(dǎo)體和平板狀導(dǎo)體的間隔。進(jìn)而，可以設(shè)為通過該電介質(zhì)材料將接地導(dǎo)體和平板狀導(dǎo)體一體化的結(jié)構(gòu)，并可以簡化單極天線的制造。
而且，在上述結(jié)構(gòu)中，也可以為接地導(dǎo)體的外形比平板狀導(dǎo)體的外形大，且其波長比多個動作頻率的最高頻率的波長小的結(jié)構(gòu)。通過設(shè)為這樣的結(jié)構(gòu)，由于可以將接地導(dǎo)體的大小設(shè)為規(guī)定的大小，所以容易在車輛的內(nèi)外裝載。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以得到在多個頻率下動作，且在哪一個動作頻率中都可以確保必要的電波輻射強(qiáng)度的單極天線，對車載用等移動通信領(lǐng)域有用。


圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施例的單極天線的概略立體圖。
圖2A以及圖2B是同一實(shí)施例的單極天線的特性圖。
圖3是表示在同一實(shí)施例的單極天線中，連接導(dǎo)體的角度θ和動作頻率的關(guān)系的圖。
圖4A是表示具有圖4B所示的基本結(jié)構(gòu)的單極天線的情況的平板狀導(dǎo)體的外徑D和平板狀導(dǎo)體和接地導(dǎo)體的間隔(H)、即天線振子高度的關(guān)系的圖。
圖4B是表示同一實(shí)施例的單極天線的基本結(jié)構(gòu)的圖。
圖5是表示同一實(shí)施例的變形例的單極天線的天線振子的形狀的平面圖。
圖6是同一實(shí)施例的其它的變形例的單極天線中，使用在酚和環(huán)氧等比空氣介電常數(shù)大的電介質(zhì)材料的兩面上設(shè)置了銅箔的布線基板的情況的結(jié)構(gòu)截面圖。
圖7A是表示將同一實(shí)施例中的單極天線安裝于車體的結(jié)構(gòu)的概略截面圖。
圖7B是表示將同一實(shí)施例中的單極天線安裝于車體的其它結(jié)構(gòu)的概略截面圖。
圖8是現(xiàn)有的單極天線的概略立體圖。
圖9A和圖9B是上述現(xiàn)有的單極天線的特性圖。
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。另外，對于相同元件賦予相同標(biāo)號，有時省略說明。
圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施例的單極天線40的概略立體圖。而且，圖2A以及圖2B是該單極天線40的特性圖。本實(shí)施例的單極天線40由天線振子4和平板狀的接地導(dǎo)體1構(gòu)成。而且，天線振子4由平板狀導(dǎo)體10、直線導(dǎo)體3以及短路導(dǎo)體5構(gòu)成。平板狀導(dǎo)體10可以使用銅板單體和布線基板的銅箔等形成。而且，接地導(dǎo)體1最好使用銅等良導(dǎo)電性材料。
而且，平板狀導(dǎo)體10與接地導(dǎo)體1設(shè)置間隔而對置配置。進(jìn)而，從平板狀導(dǎo)體10的結(jié)構(gòu)為，從其內(nèi)側(cè)開始同心圓狀地依次同一平面狀地設(shè)置內(nèi)導(dǎo)體11、第一外導(dǎo)體12以及第二外導(dǎo)體13。另外，第二外導(dǎo)體13具有最大外徑(D)。
進(jìn)而，如圖1所示，內(nèi)導(dǎo)體11的外緣部和第一外導(dǎo)體12的內(nèi)緣部通過具有設(shè)定的角度θ的兩個連接導(dǎo)體311、312連接。而且，第一外導(dǎo)體12的外緣部和第二外導(dǎo)體13的內(nèi)緣部通過具有相同的角度θ的兩個連接導(dǎo)體321、322連接。從而，內(nèi)導(dǎo)體11、第一外導(dǎo)體12以及第二外導(dǎo)體13通過連接導(dǎo)體311、312、321、322整體一體化構(gòu)成。
另外，連接內(nèi)導(dǎo)體11和第一外導(dǎo)體12的連接導(dǎo)體311、312以及連接第一外導(dǎo)體12和第二外導(dǎo)體13的連接導(dǎo)體321、322被設(shè)置在對于平板狀導(dǎo)體10的中心(與接地導(dǎo)體1的大致中心一致)對稱的位置。這里，作為接地導(dǎo)體1的外形的直徑L形成為比平板狀導(dǎo)體10的直徑D大，且其波長比多個動作頻率中最高的最高頻率(在該情況下，為內(nèi)導(dǎo)體11的動作頻率)的波長小。
而且，在內(nèi)導(dǎo)體11的大致中央部，并列地連接從與接地導(dǎo)體1絕緣的饋電部2延伸的銅等金屬棒狀的直線導(dǎo)體3，和連接到接地導(dǎo)體1的金屬棒狀的短路導(dǎo)體5。
如以上那樣構(gòu)成的本實(shí)施例的單極天線40中，天線振子4中設(shè)置的多個連接導(dǎo)體311、312、321、322、內(nèi)導(dǎo)體11、第一外導(dǎo)體12以及第二外導(dǎo)體13的各導(dǎo)體進(jìn)行與現(xiàn)有的單極天線的諧振電路同樣的動作。從而，經(jīng)由直線導(dǎo)體3從饋電部2將對于天線4最高的第一頻率f1、中間的第二頻率f2以及最低的第三頻率f3饋電時，天線振子4進(jìn)行以下的動作。
首先，第一頻率f1被饋電時，連接導(dǎo)體311、312被設(shè)定為以該第一頻率f1諧振，所以對于第一頻率f1成為高阻抗。其結(jié)果，成為內(nèi)導(dǎo)體11和第一外導(dǎo)體12被電絕緣的狀態(tài)。從而，僅直線導(dǎo)體3和短路導(dǎo)體5和內(nèi)導(dǎo)體11激振。
接著，比第一頻率fl低的第二頻率f2被饋電時，該連接導(dǎo)體311、312成為低阻抗。其結(jié)果，內(nèi)導(dǎo)體11和第一外導(dǎo)體12成為大致導(dǎo)通狀態(tài)。從而，第二頻率f2被傳輸?shù)降谝煌鈱?dǎo)體12。該第二頻率f2被饋電時，連接導(dǎo)體321、322被設(shè)置為以該第二頻率f2諧振，所以對于第二頻率f2成為高阻抗。其結(jié)果，成為第一外導(dǎo)體12和第二外導(dǎo)體13被電絕緣的狀態(tài)。從而，第二頻率f2中，除了直線導(dǎo)體3以及短路導(dǎo)體5和內(nèi)導(dǎo)體11，第一外導(dǎo)體12也激振。
進(jìn)而，比第二頻率f2低的第三頻率f3被饋電時，除了連接導(dǎo)體311、312，連接導(dǎo)體321、322也成為低阻抗。其結(jié)果，第一外導(dǎo)體12和第二外導(dǎo)體13之間也大致成為導(dǎo)通狀態(tài)。從而，第三頻率f3被傳輸?shù)降诙鈱?dǎo)體13。在該情況下，除了直線導(dǎo)體3、短路導(dǎo)體5、內(nèi)導(dǎo)體11以及第一外導(dǎo)體12，第二外導(dǎo)體13也激振。
另外，在上述的情況下，短路導(dǎo)體5和直線導(dǎo)體3以同相激振。
這里，考慮各連接導(dǎo)體對于規(guī)定的頻率阻抗變化是由于以下理由。將以第一頻率f1諧振的連接導(dǎo)體311、312對于第一頻率f1成為高阻抗的理由作為例子進(jìn)行說明。
連接導(dǎo)體311、312為連接內(nèi)導(dǎo)體11和第一外導(dǎo)體12之間的導(dǎo)體，該連接導(dǎo)體311、312在高頻中作為線圈(L)動作。另一方面，沒有設(shè)置該連接導(dǎo)體311、312的兩個對置的區(qū)域的內(nèi)導(dǎo)體11和第一外導(dǎo)體12的間隔作為電容器(C)動作。其結(jié)果，上述線圈(L)和電容器(C)并聯(lián)連接而形成諧振電路。在上述例子中，該諧振電路對于第一頻率f1成為高阻抗。
而且，這樣，對于在三個頻率下動作的單極天線40，作為其特性的方向性如下。即，如圖1所示，在將接地導(dǎo)體1的中心作為原點(diǎn)設(shè)定XYZ坐標(biāo)的情況下，圖2A是XY坐標(biāo)中的特性，圖2B是XZ坐標(biāo)中的特性。
將第二頻率f2和第三頻率f3分別設(shè)為例如1.9GHz帶和0.9GHz帶的情況下，通過設(shè)為如圖1所示的連接導(dǎo)體311、312、321、322，圖2A的XY坐標(biāo)中的方向性在哪個頻率下都成為無方向性。從而，在XY坐標(biāo)中，對于左右前后哪個方向都可以發(fā)送接收電波。
而且，如圖2B所示，XZ坐標(biāo)中的方向性在第二頻率f2和第三頻率下都為具有雙形狀的特性。另外，具有雙形狀的特性是指如圖2B所示，以Z軸為中心對稱地配置了扁的橢圓形狀的形狀。從圖2B可知，由于第二頻率f2和第三頻率f3的XZ坐標(biāo)中的方向性的差小，所以圖2A的XY坐標(biāo)中的電波輻射強(qiáng)度的差減小。換言之，沒有表示圖2A的第二頻率f2和第三頻率f3的電波輻射強(qiáng)度的圓的大小中產(chǎn)生差的情況。進(jìn)而，圓的大小都為電波輻射強(qiáng)度0dBi(c點(diǎn))以上。從而，可知兩個動作頻率都可以確保必要的電波輻射強(qiáng)度。
圖3是表示連接導(dǎo)體311、312、321、322的角度θ和動作頻率的關(guān)系的圖。以下，以連接第一外導(dǎo)體12和第二外導(dǎo)體13的連接導(dǎo)體321、322的角度θ和第二頻率f2和第三頻率f3的關(guān)系為例進(jìn)行說明。
在圖3中，在連接導(dǎo)體321、322的角度θ為360°、即第一外導(dǎo)體12和第二外導(dǎo)體13為一個外導(dǎo)體的情況下，動作頻率當(dāng)然為一個。
接著，將角度θ從360°減少時，以90°作為邊界點(diǎn)，動作頻率為兩個。即，第一外導(dǎo)體12以第二頻率f2動作，第二外導(dǎo)體13以第三頻率f3動作。
進(jìn)而，將角度θ從90°減小，例如將角度θ設(shè)為大約3°時，可以將第二頻率f2設(shè)為1.9GHz，并將第三頻率f3設(shè)為0.9GHz。這些頻率與汽車電話用的高頻側(cè)和低頻側(cè)的頻率一致，所以可以作為汽車電話用。
另外，連接內(nèi)導(dǎo)體11和第一外導(dǎo)體12的連接導(dǎo)體311、312的角度θ也可以與上述連接導(dǎo)體321、322的角度θ相同。但不必一定設(shè)為相同，如果適當(dāng)選擇，則可以以比第二頻率f2高的第一頻率f1動作。這樣，如果通過連接導(dǎo)體311、312以及連接導(dǎo)體321、322分別適當(dāng)選擇連接導(dǎo)體311、322、321、322的角度θ，則可以得到要求的激振頻率。其結(jié)果，即使動作頻率增加至三個以上，也可以應(yīng)對，同時可以不需要以往需要的由線圈和電容器等的并聯(lián)電路形成的諧振電路。
另外，在以上的說明中，說明了將連接內(nèi)導(dǎo)體11和第一外導(dǎo)體12的連接導(dǎo)體311、312以及連接第一外導(dǎo)體12和第二外導(dǎo)體13的連接導(dǎo)體321、322對于平板狀導(dǎo)體10的大致中心對稱地形成兩個的結(jié)構(gòu)。但是，本發(fā)明不限于此。連接它們的連接導(dǎo)體也可以為三個以上。例如，在為三個連接導(dǎo)體的情況下，最好對于平板狀導(dǎo)體10的中心每120°等角度設(shè)置。
接著，使用圖4A以及圖4B說明本發(fā)明的單極天線40的動作頻率和外形尺寸的關(guān)系。圖4A是表示具有如圖4B所示的基本結(jié)構(gòu)的單極天線的情況的平板狀導(dǎo)體的外徑D和平板狀導(dǎo)體和接地導(dǎo)體的間隔(H)、即和天線振子高度的關(guān)系的圖?？v軸為平板狀導(dǎo)體的外徑D。而且，橫軸表示將平板狀導(dǎo)體和接地導(dǎo)體的間隔(H)用動作頻率的波長λ歸一化的H/λ。
然而，現(xiàn)有的單極天線的外形尺寸被構(gòu)成為以最低動作頻率的1/4波長激振。例如，在上述現(xiàn)有的單極天線800的情況下，將平板狀導(dǎo)體和接地導(dǎo)體的間隔(H)、即直線導(dǎo)體5300的高度和第二外導(dǎo)體6300的最大外徑(D)的和設(shè)為設(shè)定長度A1，該設(shè)定長度A1為A1＝H+D。而且，將該設(shè)定長度A1設(shè)定為與第三波長f3的1/4波長一致。
例如，在第三頻率f3為0.9GHz的情況下，從圖4中如下求出設(shè)定長度A1。在圖4中，虛線為上述現(xiàn)有的單極天線800的情況的數(shù)據(jù)，以該虛線的數(shù)據(jù)取橫軸的H/λ＝0.10的點(diǎn)時，縱軸的第二外導(dǎo)體6300的最大外徑D為50mm。而且，由于第三頻率f3為0.9GHz，所以其波長λ為大約333mm。從而，成為間隔H＝0.1×333＝33.3mm。根據(jù)這些結(jié)果，可以如下求出設(shè)定長度A1。A1＝H+D＝33.3+50＝83.3mm，需要大約83mm的長度。
另一方面，在本發(fā)明的單極天線40的情況下，從圖4A同樣如以下那樣求出。在圖4A中，實(shí)線為本發(fā)明的單極天線40的情況的數(shù)據(jù)，以該實(shí)線的數(shù)據(jù)同樣地取橫軸的λ＝0.10的點(diǎn)時，縱軸的第二外導(dǎo)體13的最大直徑D為39mm。而且，將第三頻率同樣設(shè)為0.9GHz時，其波長為大約333mm。從而，間隔H為與上述現(xiàn)有的單極天線800的情況相同的33.3mm。根據(jù)這些結(jié)果，如下求出設(shè)定長度A1。A1＝H+D＝33.3+39＝72.3mm，可以將設(shè)定長度A1比現(xiàn)有的單極天線800縮短大約11mm。
換言之，本發(fā)明的單極天線40通過設(shè)定連接導(dǎo)體311、312、321、322，可以將設(shè)定長度A1設(shè)為動作頻率的1/4波長以下。這與設(shè)置諧振電路7100、7200的現(xiàn)有的單極天線800的情況不同，在本發(fā)明的單極天線40中，連接第一外導(dǎo)體12和第二外導(dǎo)體13的連接導(dǎo)體321、322對第二頻率f2和第三頻率f3的激振也起作用，可以將設(shè)定長度A1僅減少這些起作用部分。
另外，由連接內(nèi)導(dǎo)體11和第一外導(dǎo)體12的連接導(dǎo)體311、312決定的設(shè)定長度也可以被設(shè)定為第二頻率f2的1/4波長以下。
這里，說明將圖1所示的接地導(dǎo)體1的直徑L設(shè)為比平板狀導(dǎo)體10的外形、即第二外導(dǎo)體13的直徑D大，且比最高動作頻率f1的2GHz帶的波長(λ＝150mm)小的情況的方向性。
另外，說明為了使方向性顯著，上述天線的設(shè)定長度A1中，將第二外導(dǎo)體13的直徑D設(shè)為56mm，將間隔H設(shè)為13mm的情況。
例如，接地導(dǎo)體1的直徑L為比最高動作頻率f1的2GHz帶的波長大的300mm時，圖2B所示的第二頻率f2以及第三頻率f3的XZ坐標(biāo)中的方向性從以X軸為基準(zhǔn)上下對稱的特性，成為現(xiàn)有技術(shù)中說明的圖9B所示的第二頻率f2那樣上下非對稱的特性。
其結(jié)果，在圖2B中，第二頻率f2以及第三頻率f3的方向性如現(xiàn)有技術(shù)中說明的圖9B所示的第二頻率f2那樣，方向性的靈敏度的峰值向X軸的上方向(+Z方向)移動。因此，圖9B所示的點(diǎn)E1、E2附近的靈敏度分別向內(nèi)側(cè)移動，從而電波輻射強(qiáng)度變得比0dBi小。
另一方面，將接地導(dǎo)體1的直徑L設(shè)為比第二外導(dǎo)體13的直徑D大并比最高動作頻率f1的波長小，即接地導(dǎo)體1的直徑L為從56mm至150mm的情況下，如圖2B所示，方向性成為以X軸為基準(zhǔn)上下對稱的特性。因此，可以確保圖2B所示的點(diǎn)E1、E2附近的電波輻射強(qiáng)度0dBi以上。
另外，通過實(shí)驗(yàn)可以確認(rèn)接地導(dǎo)體1的優(yōu)選直徑L為最高動作頻率f1所規(guī)定的波長λ的2/3。在上述的情況下，為2GHz帶的波長λ的2/3。
這樣，根據(jù)本實(shí)施方式，平板狀導(dǎo)體10由內(nèi)導(dǎo)體11、第一外導(dǎo)體12以及第二外導(dǎo)體13形成，進(jìn)而這些導(dǎo)體間由多個連接導(dǎo)體311、312、321、322連接。由此，可以得到例如使內(nèi)導(dǎo)體11在2GHz帶的頻率下工作、使第一外導(dǎo)體12在1.9GHz帶的汽車電話的高頻用的頻率下工作、以及使第二外導(dǎo)體13在0.9GHz帶的汽車電話的低頻用的頻率下工作的單極天線40。
而且，通過適當(dāng)選擇這些連接導(dǎo)體311、312、321、322的角度θ，可以得到要求的動作頻率。
而且，天線的外形尺寸、即設(shè)定長度A1可以設(shè)為動作頻率的1/4波長以下，所以可以得到更小型的單極天線。
進(jìn)而，由于可以將平板狀導(dǎo)體10的內(nèi)導(dǎo)體11、第一外導(dǎo)體12、第二外導(dǎo)體13以及連接導(dǎo)體311、312、321、322在同一平面內(nèi)一體形成，所以可以簡化平板狀導(dǎo)體10的加工，并可以將單極天線40的制造變得容易。
而且，如果將短路導(dǎo)體5和直線導(dǎo)體3的激振設(shè)為同相，則激振被強(qiáng)化，所以可以進(jìn)一步降低高度。除此之外，作為單極天線的阻抗也增高，所以可以擴(kuò)大激振頻帶。
另外，在上述實(shí)施方式中，說明了將平板狀導(dǎo)體10設(shè)為圓形狀的情況，但本發(fā)明不限于此。例如，如圖5所示，即使設(shè)為四方形等多邊形也可以得到同樣的效果。圖5是表示本實(shí)施例的變形例的單極天線的天線元件400的形狀的平面圖。在該單極天線的情況下，構(gòu)成平板狀導(dǎo)體100的內(nèi)導(dǎo)體110、第一外導(dǎo)體120以及第二外導(dǎo)體130都為四邊形。將直線導(dǎo)體30和短路導(dǎo)體50設(shè)置為連接到內(nèi)導(dǎo)體110，但對于此，與圖1所示的單極天線40結(jié)構(gòu)相同。
連接內(nèi)導(dǎo)體110和第一外導(dǎo)體120的連接導(dǎo)體325以及連接第一外導(dǎo)體120和第二外導(dǎo)體的連接導(dǎo)體326被設(shè)置在對于平板狀導(dǎo)體100的中心分別直接到達(dá)的位置。而且這些連接導(dǎo)體325、326都被設(shè)定為相同的角度θ。作為這樣的天線振子400的結(jié)構(gòu)，也可以得到相同的特性。
另外，將平板狀導(dǎo)體100設(shè)為四邊形的情況下，與圖1所示的圓形的平板狀導(dǎo)體10相比，在使用環(huán)狀銅板和一定形狀的配置基板等的情況下，可以更加提高材料的使用效率，并可以相應(yīng)降低成本。
而且，在本實(shí)施例中，將接地導(dǎo)體1和平板狀導(dǎo)體10的間隔作為空隙進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于此。例如，如圖6所示，也可以使用酚和環(huán)氧等介電常數(shù)比空氣大的電介質(zhì)材料的兩面上設(shè)置了銅箔的布線基板來構(gòu)成。圖6為在本實(shí)施例的其它的變形例的單極天線450，使用在酚和環(huán)氧等比空氣介電常數(shù)大的電介質(zhì)材料的兩面上設(shè)置了銅箔的布線基板的情況的結(jié)構(gòu)截面圖。
該單極天線450將形成于電介質(zhì)基板60的一個面上的、例如銅箔作為接地導(dǎo)體15使用，并將形成于另一個面上的銅箔作為平板狀導(dǎo)體105使用。在該情況下，另一個面上的銅箔通過光刻處理和蝕刻處理而加工為規(guī)定的形狀，從而形成內(nèi)導(dǎo)體115、第一外導(dǎo)體125、第二外導(dǎo)體135。進(jìn)而，同時加工連接內(nèi)導(dǎo)體115和第一外導(dǎo)體125的連接導(dǎo)體以及連接第一外導(dǎo)體125和第二外導(dǎo)體135的連接導(dǎo)體。另外，連接導(dǎo)體沒有圖示。而且，也形成從內(nèi)導(dǎo)體115貫通電介質(zhì)基板60地配置的直線導(dǎo)體35和短路導(dǎo)體55，直線導(dǎo)體35于接地導(dǎo)體15絕緣，該區(qū)域?yàn)轲侂姴?。電介質(zhì)基板60介于接地導(dǎo)體15和平板上導(dǎo)體105之間，所以如圖6所示，可以將它們的間隔t縮短，并可以實(shí)現(xiàn)降低高度。
通過這樣的結(jié)構(gòu)，可以一體且在同一平面內(nèi)形成內(nèi)導(dǎo)體115、第一外導(dǎo)體125、第二外導(dǎo)體135以及連接導(dǎo)體，所以可以提高各個導(dǎo)體的圖形精度，并可以降低天線特性的偏差。
進(jìn)而，在將本發(fā)明的單極天線安裝于車體的內(nèi)部和外部的情況下，也可以如圖7A所示那樣。圖7A是表示將本發(fā)明的單極天線安裝在車體內(nèi)的結(jié)構(gòu)的概略截面圖。在成為接地導(dǎo)體的車體的外裝底盤500上形成凹部505，并在該凹部505內(nèi)配置天線振子4，通過天線振子4和外裝底盤500構(gòu)成單極天線460也可以。
或者，如圖7B所示，不是在外裝底盤500而是在內(nèi)裝蓋510上形成凹部515，并在該凹部515內(nèi)配置天線振子4，通過內(nèi)裝蓋510和天線振子4構(gòu)成單極天線460也可以。
通過這樣配置，即使安裝單極天線，該單極天線也不會從內(nèi)裝蓋510和外裝底盤500向車室內(nèi)和車室外突出。從而，其次可以得到不妨礙車體的外觀設(shè)計(jì)等的效果。
權(quán)利要求
1.一種單極天線，包含接地導(dǎo)體；與所述接地導(dǎo)體隔開規(guī)定的間隔并與其對置配置的平板狀導(dǎo)體；以及與所述平板狀導(dǎo)體連接、在與所述接地導(dǎo)體絕緣狀態(tài)下在所述接地導(dǎo)體側(cè)延伸并連接到信號源的直線導(dǎo)體，所述平板狀導(dǎo)體由內(nèi)導(dǎo)體和在所述內(nèi)導(dǎo)體的外周設(shè)置規(guī)定的間隔配置的外導(dǎo)體構(gòu)成，由大于或等于一個的連接導(dǎo)體連接所述內(nèi)導(dǎo)體的外緣部和所述外導(dǎo)體的內(nèi)緣部之間的所述間隔的設(shè)定的區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的單極天線，其中，所述連接導(dǎo)體設(shè)置在相對于所述平板狀導(dǎo)體的中心對稱的位置。
3.如權(quán)利要求1所述的單極天線，其中，所述平板狀導(dǎo)體由將所述內(nèi)導(dǎo)體和所述外導(dǎo)體以及所述連接導(dǎo)體一體形成的結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的單極天線，其中，設(shè)置與所述直線導(dǎo)體并列地配置的短路導(dǎo)體，通過所述短路導(dǎo)體將所述接地導(dǎo)體和所述內(nèi)導(dǎo)體短路。
5.如權(quán)利要求1所述的單極天線，其中，在電介質(zhì)材料的一個面上設(shè)置所述接地導(dǎo)體，在另一個面上設(shè)置所述平板狀導(dǎo)體，連接到所述平板狀導(dǎo)體的所述直線導(dǎo)體在與所述接地導(dǎo)體絕緣的狀態(tài)下在所述接地導(dǎo)體側(cè)延伸，并連接到信號源。
6.如權(quán)利要求1所述的單極天線，其中，所述接地導(dǎo)體的外形比所述平板狀導(dǎo)體的外形大且其波長比多個動作頻率的最高頻率的波長小。
全文摘要
本發(fā)明提供一種單極天線(40)，包含接地導(dǎo)體(1)；與該接地導(dǎo)體(1)隔開規(guī)定的間隔(H)并對置配置的平板狀導(dǎo)體(10)；與該平板狀導(dǎo)體(10)連接，在與接地導(dǎo)體(1)絕緣狀態(tài)下在接地導(dǎo)體(1)側(cè)延伸，并連接到信號源的直線導(dǎo)體(3)，平板狀導(dǎo)體(10)由內(nèi)導(dǎo)體(11)和在該內(nèi)導(dǎo)體(11)的外周設(shè)置規(guī)定的間隔而配置的外導(dǎo)體(12、13)構(gòu)成，由大于或等于一個的連接導(dǎo)體(311、312、321、322)連接內(nèi)導(dǎo)體(11)的外緣部和外導(dǎo)體(12、13)的內(nèi)緣部的設(shè)定的區(qū)域。
文檔編號H01Q9/36GK1665066SQ200510008289
公開日2005年9月7日 申請日期2005年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月4日
發(fā)明者稻繼進(jìn), 增谷武, 藤川和彥, 瀬川政美 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社