專(zhuān)利名稱(chēng)：天線(xiàn)裝置及其制造方法和設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及天線(xiàn)裝置，例如，能夠用于衛(wèi)星通信、衛(wèi)星廣播等等的地面接收站的天線(xiàn)裝置，并且還涉及這種天線(xiàn)裝置的制造方法和設(shè)計(jì)方法。
日本專(zhuān)利公開(kāi)公開(kāi)號(hào)和2-252304公開(kāi)一種示于圖23和24的結(jié)構(gòu)，其中，把介質(zhì)層12和14、薄膜16、介質(zhì)層18和金屬屏蔽板20順序地疊合在導(dǎo)電平板10上面。介質(zhì)層14、18和金屬屏蔽板20分別備有孔22、24和26。布置在孔22中的是在介質(zhì)層12上形成的并且經(jīng)由饋線(xiàn)32饋電的輻射元件28，而布置在孔24中的是在薄膜16上形成的并且與輻射元件28電磁耦合的輻射元件30。輻射元件30有助于在相對(duì)地寬的頻帶范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。
在上述結(jié)構(gòu)中，顯然，導(dǎo)電平板10、饋線(xiàn)32和金屬屏蔽板20構(gòu)成三平板傳輸線(xiàn)(triplate line)。尤其是在圖23中用標(biāo)號(hào)34標(biāo)明的區(qū)域，所述三平板傳輸線(xiàn)連接到微波帶狀線(xiàn)，可能產(chǎn)生與饋電相聯(lián)系的、與傳輸模式有關(guān)的不連續(xù)性。結(jié)果，一旦向輻射元件28饋電，與平行板模式有關(guān)的信號(hào)傳輸損耗將會(huì)增加，因而饋電損耗將會(huì)增加。此外，把輻射元件30和金屬屏蔽板20設(shè)置在分開(kāi)的層上，這將需要附加的構(gòu)成元件，因此提高了其造價(jià)。預(yù)計(jì)通過(guò)去除金屬屏蔽板20能夠解決上述問(wèn)題。僅僅除去金屬屏蔽板20將遇到麻煩，即，使得從饋線(xiàn)32輻射出不必要的信號(hào)。
因此，本發(fā)明的第一個(gè)目的是實(shí)現(xiàn)一種降低了饋電損耗的天線(xiàn)裝置、以及實(shí)現(xiàn)一種包含較少數(shù)目的構(gòu)成元件并且能夠以較低的成本制造的天線(xiàn)裝置。通過(guò)去除金屬屏蔽板來(lái)達(dá)到這一目的。本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種盡管除去所述金屬屏蔽板但仍然沒(méi)有來(lái)自饋線(xiàn)的不必要的輻射天線(xiàn)裝置。通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定各介質(zhì)層的厚度來(lái)達(dá)到這一目的。本發(fā)明的第三個(gè)目的是實(shí)現(xiàn)一種確保在相對(duì)地寬的頻帶范圍內(nèi)正常工作的天線(xiàn)裝置。這個(gè)目的是通過(guò)改進(jìn)導(dǎo)電層或者通過(guò)設(shè)置附加的介質(zhì)層來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明的第四個(gè)目的是改進(jìn)層狀結(jié)構(gòu)的承受強(qiáng)力的能力及其制造工藝的生產(chǎn)精度，從而使得有可能制造具有更穩(wěn)定的性能的裝置。這個(gè)目的是通過(guò)改進(jìn)天線(xiàn)罩來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種天線(xiàn)裝置，它包括具有正面和背面的導(dǎo)電層；具有正面和背面并且被安排成其背面對(duì)著所述導(dǎo)電層的正面的第一介質(zhì)層，該第一介質(zhì)層的厚度小于待輻射的信號(hào)的波長(zhǎng)；具有正面和背面并且被安排成其背面對(duì)著所述第一介質(zhì)層的正面的第二介質(zhì)層；分別以這樣的方式設(shè)置在第一和第二介質(zhì)層的正面的上面的第一和第二輻射元件，即，所述第一和第二輻射元件的各自的中心在垂直方向上經(jīng)由所述第二介質(zhì)層彼此重合；以及設(shè)置在第一介質(zhì)層的正面上面、用于與所述第一輻射元件關(guān)聯(lián)的饋電的饋線(xiàn)。
關(guān)于上述方面，所述第一介質(zhì)層的厚度小于待發(fā)射的信號(hào)的波長(zhǎng)。因此，即使在饋線(xiàn)上諸如拐角結(jié)構(gòu)或者轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的區(qū)域已經(jīng)存在傳輸模式不均勻性，所述饋線(xiàn)也將僅僅產(chǎn)生一種小到可以忽略的程度的輻射和饋電損耗。這導(dǎo)致減小饋電損耗和不必使用用于避免來(lái)自饋線(xiàn)的不必要的輻射的金屬屏蔽板。換言之，上述方面將提供一種和通常的天線(xiàn)裝置相比保證獲得更低電平的饋電損耗并且具有更少數(shù)目的構(gòu)成部件和更低的制造成本的天線(xiàn)裝置。
本發(fā)明的第二方面是這樣一種天線(xiàn)裝置，其中，在第一方面中的所述導(dǎo)電層包含以這樣的方式定位和形成在其正面的凹槽，即，在垂直方向上從下面看時(shí)、所述凹槽經(jīng)由所述第一介質(zhì)層疊加在所述第一輻射元件上面。本發(fā)明的第三方面是這樣一種天線(xiàn)裝置，其中，在第二方面中的所述凹槽大于所述第一輻射元件，所述凹槽是以這樣的方式定位和形成的，即，當(dāng)在垂直方向上從上面看時(shí)，所述第一輻射元件全部被包含在該凹槽中。本發(fā)明的第四方面是這樣一種天線(xiàn)裝置，它進(jìn)一步包括設(shè)置在所述第二或第三方面的所述凹槽內(nèi)部的介質(zhì)零件。本發(fā)明的第五方面是這樣一種天線(xiàn)裝置，其中，所述第四方面中的介質(zhì)零件是用泡沫電介質(zhì)構(gòu)成的。
在所述第二方面中形成的所述凹槽有助于增大所述第一輻射元件和所述導(dǎo)電層的正面之間的距離。相應(yīng)地，當(dāng)所述第一輻射元件和所述導(dǎo)電層的正面之間的距離增大時(shí)，通常，具有小的電壓駐波比(下文稱(chēng)為VSWR)或反射損耗的頻帶寬度就增大。因此，上述凹槽的形成將增大阻抗能夠匹配的頻帶的寬度。這時(shí)，沒(méi)有必要增加所述第一介質(zhì)層的厚度，并且，在這種情況下也將獲得在所述第一方面中獲得的效果。此外，通常還使從所述第一輻射元件的邊緣部分發(fā)出的電力線(xiàn)能夠擴(kuò)展到比所述第一輻射元件的尺寸更寬的范圍。采納所述第三方面還將使從所述第一輻射元件的邊緣部分發(fā)出的電力線(xiàn)能夠充滿(mǎn)所述凹槽的內(nèi)部，從而進(jìn)一步增強(qiáng)所述第二方面的效果。在所述第四方面中引進(jìn)所述凹槽的內(nèi)部的所述介質(zhì)零件有助于加固該凹槽區(qū)域的結(jié)構(gòu)。如果象在第五方面中那樣其材料是泡沫電介質(zhì)，那么，所述介質(zhì)零件的引進(jìn)引起損耗增加的可能性較小。
本發(fā)明的第六方面是這樣一種天線(xiàn)裝置，它進(jìn)一步包括設(shè)置在所述第一至第五方面中的所述第二介質(zhì)層的正面上的第三介質(zhì)層。本發(fā)明的第七方面是這樣一種天線(xiàn)裝置，其中，所述第六方面中的第三介質(zhì)層的介電常數(shù)大于第一和第二介質(zhì)層的介電常數(shù)。本發(fā)明的第八方面是這樣一種天線(xiàn)裝置，其中，所述第六或第七方面中的第三介質(zhì)層用作至少對(duì)所述第一和第二輻射元件進(jìn)行環(huán)境保護(hù)的天線(xiàn)罩。本發(fā)明的第九方面是這樣一種天線(xiàn)裝置，它進(jìn)一步包括用于把所述第六至第八方面中的所述第三介質(zhì)層牢固地固定在所述導(dǎo)電層上的固定件。本發(fā)明的第十方面是這樣一種天線(xiàn)裝置，它進(jìn)一步包括和所述第九方面中的所述第三介質(zhì)層構(gòu)成一個(gè)整體、并且穿過(guò)第一和第二介質(zhì)層延伸到所述導(dǎo)電層中的柱狀構(gòu)件，所述柱狀構(gòu)件的端部借助于所述固定件牢固地固定在所述導(dǎo)電層上。
在所述第六方面中形成的第三介質(zhì)層具有把從所述第一輻射元件發(fā)出的電力線(xiàn)引向所述第二輻射元件的功能。這種引導(dǎo)將增強(qiáng)所述第一輻射元件和所述第二輻射元件之間的電磁耦合。第一輻射元件和所述第二輻射元件之間的這種增強(qiáng)的電磁耦合將加大具有較小的VSWR或反射損耗的頻帶的寬度。因此，上述第三介質(zhì)層的形成將導(dǎo)致增大使阻抗能夠匹配的頻帶寬度。這時(shí)不必增加第一介質(zhì)層的厚度也能獲得在第一方面中獲得的效果。此外，由于不必形成象第二方面中那樣的凹槽，因此，將使所述導(dǎo)電層比第二方面中的薄，從而導(dǎo)致所述裝置小型化。此外，如果把第三介質(zhì)層的介電常數(shù)設(shè)定在高于第七方面中的介電常數(shù)的值，那么，將進(jìn)一步增強(qiáng)在第六方面中獲得的增強(qiáng)所述電磁耦合的效果，從而能夠在甚至更寬的頻帶范圍內(nèi)使阻抗匹配。在第八方面中，所述第三介質(zhì)層也可以作為天線(xiàn)罩，以便減小所述裝置的尺寸。此外，在第九方面中，可以形成用于把所述第三介質(zhì)層牢固地固定到所述導(dǎo)電層上的固定構(gòu)件，以便保證獲得一種各獨(dú)立的介質(zhì)層和導(dǎo)電層的穩(wěn)定有力的和一體化的固位。在所述第十方面中，還可以形成穿過(guò)第一和第二介質(zhì)層而延伸的柱狀件，同時(shí)，借助于所述固定件把該柱狀件的末端固定在所述導(dǎo)電層上。這將使各獨(dú)立的介質(zhì)層和導(dǎo)電層能夠被牢固地和整體地夾持住，甚至在所述裝置的中心部分也是這樣。這樣增加的夾持強(qiáng)度將導(dǎo)致改善制造過(guò)程的生產(chǎn)精度，并且將導(dǎo)致制造出具有更穩(wěn)定的性能的裝置。
本發(fā)明的第十一方面是這樣一種天線(xiàn)裝置，其中，在第一至第十方面中的第一介質(zhì)層的厚度等于或小于待發(fā)射的波長(zhǎng)的1％。本發(fā)明的第十二方面是這樣一種天線(xiàn)裝置，其中，在第一至第十一方面中的第一介質(zhì)層具有包括第一介質(zhì)薄膜和第一介質(zhì)基片的覆層結(jié)構(gòu)，所述第一介質(zhì)薄膜的表面上形成有第一輻射元件和饋線(xiàn)，所述第一介質(zhì)基片具有足以維持所述導(dǎo)電層和所述第一輻射元件之間的距離厚度。本發(fā)明的第十三方面是這樣一種天線(xiàn)裝置，其中，在第一至第十二方面中的第二介質(zhì)層具有包括第二介質(zhì)薄膜和第二介質(zhì)基片的覆層結(jié)構(gòu)，所述第二介質(zhì)薄膜的表面上形成有第二輻射元件，所述第二介質(zhì)基片具有足以維持所述導(dǎo)電層和所述第一輻射元件和第二輻射元件之間的距離的厚度。本發(fā)明的第十四方面是這樣一種天線(xiàn)裝置，其中，在第十二或第十三方面中的第一和第二介質(zhì)基片包括由泡沫電介質(zhì)構(gòu)成的基片。
在把第一至第十方面用于實(shí)現(xiàn)適合于發(fā)射和接收具有相對(duì)地長(zhǎng)的波長(zhǎng)的微波的情況下，根據(jù)所述第十一方面來(lái)設(shè)定所述厚度是可行的。在采用以下構(gòu)造的情況下，即，一方面，在所述薄膜上形成所述輻射元件，另一方面，由所述介質(zhì)基片來(lái)保持所述元件在厚度方向上的距離，正如第十二或第十三方面那樣，則可以把所述元件的幾何形狀以及尺寸的設(shè)計(jì)和所述各個(gè)元件在厚度方向上的間隔以及介電常數(shù)的設(shè)計(jì)分開(kāi)來(lái)進(jìn)行，這有助于改善天線(xiàn)設(shè)計(jì)的自由度。第十四方面中泡沫電介質(zhì)的使用將會(huì)實(shí)現(xiàn)降低饋電損耗以及改善輻射效率的目的，這是由于所述泡沫電介質(zhì)具有低的介電常數(shù)和低的介質(zhì)損耗角正切值的緣故。
根據(jù)本發(fā)明的第十五方面，提供一種制造備有被饋電的第一輻射元件和不被饋電的第二輻射元件的天線(xiàn)裝置的方法，該方法包括以下步驟制備導(dǎo)電板、具有均勻的小于待發(fā)射的波長(zhǎng)的厚度的第一介質(zhì)基片、其厚度小于第一介質(zhì)基片的厚度的第一介質(zhì)薄膜、具有均勻厚度的第二介質(zhì)基片、以及其厚度小于第二介質(zhì)基片的厚度的第二介質(zhì)薄膜；在所述第一介質(zhì)薄膜的表面上形成第一輻射元件和用于向該第一輻射元件饋電的饋線(xiàn)；在所述第二介質(zhì)薄膜的表面上形成第二輻射元件；以及在完成這些步驟之后，按照上述次序，以這樣的方式把第一介質(zhì)基片、第一介質(zhì)薄膜、第二介質(zhì)基片和第二介質(zhì)薄膜層疊在所述導(dǎo)電板上，即，由第一介質(zhì)基片保持所述導(dǎo)電板和第一輻射元件之間的距離，而由第二介質(zhì)基片保持第一輻射元件和第二輻射元件之間的距離，并且第一和第二輻射元件的各自的中心在垂直方向上經(jīng)由第二介質(zhì)基片彼此重疊。按照上述方面，可以方便地制造根據(jù)所述第一方面的天線(xiàn)裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第十六方面，提供一種設(shè)計(jì)根據(jù)所述第一方面的天線(xiàn)裝置的方法，該方法包括以下步驟確定第一和第二輻射元件的尺寸和間隔、使得在待發(fā)射的頻帶內(nèi)的諸如電壓駐波比或反射損耗的頻率特性在斯密斯圓圖上描繪一條環(huán)路、并且該環(huán)路環(huán)繞斯密斯圓圖的中心；以及確定所述第一和第二介質(zhì)層的厚度、以便確保在待發(fā)射的頻帶內(nèi)的電壓駐波比或反射損耗落在所述環(huán)路上。在這種情況下，使阻抗能夠匹配的頻帶(即，具有較小的VSWR或反射損耗的頻帶)及其寬度一般將根據(jù)所述導(dǎo)電層和第一輻射元件之間的距離以及根據(jù)第一輻射元件和第二輻射元件之間的距離而變化。因此，上述方面確保獲得根據(jù)第一方面的天線(xiàn)裝置的所需要的設(shè)計(jì)。
根據(jù)本發(fā)明的第十七方面，提供一種設(shè)計(jì)根據(jù)所述第二方面的天線(xiàn)裝置的方法，該方法包括以下步驟確定第一和第二輻射元件的尺寸和間隔、使得在待發(fā)射的頻帶內(nèi)的諸如電壓駐波比或反射損耗的頻率特性在斯密斯圓圖上描繪一條環(huán)路、并且該環(huán)路環(huán)繞斯密斯圓圖的中心；以及確定所述第一介質(zhì)層的厚度以及所述凹槽的尺寸、以便確保在待發(fā)射的頻帶內(nèi)的電壓駐波比或反射損耗落在所述環(huán)路上。在這種情況下，使阻抗能夠匹配的頻帶及其寬度將根據(jù)所述導(dǎo)電層和第一輻射元件之間的距離而變化。所述導(dǎo)電層和第一輻射元件之間的所述距離隨所述凹槽的尺寸(例如，深度)而變化。因此，上述方面確保獲得根據(jù)第二方面的天線(xiàn)裝置的所需要的設(shè)計(jì)。
根據(jù)本發(fā)明的第十八方面，提供一種設(shè)計(jì)根據(jù)所述第六方面的天線(xiàn)裝置的方法，該方法包括以下步驟確定第一和第二輻射元件的尺寸和間隔、使得在待發(fā)射的頻帶內(nèi)的諸如電壓駐波比或反射損耗的頻率特性在斯密斯圓圖上描繪一條環(huán)路、并且該環(huán)路環(huán)繞斯密斯圓圖的中心；以及確定所述第三介質(zhì)層的介電常數(shù)、以便確保在待發(fā)射的頻帶內(nèi)的電壓駐波比或反射損耗落在所述環(huán)路上。在這種情況下，使阻抗能夠匹配的頻帶及其寬度將根據(jù)加在所述第一輻射元件和所述第二輻射元件之間的電磁耦合的強(qiáng)度而變化。所述第一和第二輻射元件之間的電磁耦合的強(qiáng)度隨所述第三介質(zhì)層的介電常數(shù)而變化。因此，上述方面確保獲得根據(jù)第六方面的天線(xiàn)裝置的所需要的設(shè)計(jì)。


圖1是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的天線(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)的分解的透視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的天線(xiàn)裝置的、沿圖1的A-A’線(xiàn)截取的側(cè)視圖；圖3是顯示微帶饋線(xiàn)的例子的剖面圖；圖4是顯示直線(xiàn)微帶的頂視平面圖；圖5是顯示曲折線(xiàn)微帶的頂視平面圖；圖6是圖4的微帶在從0.05GHz至10.05GHz范圍內(nèi)的傳輸損耗的測(cè)量結(jié)果的圖解說(shuō)明；圖7是圖5的微帶在從0.05GHz至10.05GHz范圍內(nèi)的傳輸損耗的測(cè)量結(jié)果的圖解說(shuō)明；圖8是用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的天線(xiàn)裝置的輸入阻抗特性的設(shè)計(jì)過(guò)程的斯密斯圓圖；圖9是用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的天線(xiàn)裝置的輸入阻抗特性的設(shè)計(jì)過(guò)程的斯密斯圓圖；圖10是用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的天線(xiàn)裝置的輸入阻抗特性的設(shè)計(jì)過(guò)程的斯密斯圓圖；圖11是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的天線(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)的分解的透視圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的天線(xiàn)裝置的、沿圖11的B-B’線(xiàn)截取的側(cè)視圖；圖13是說(shuō)明在第二實(shí)施例中省去所述各介質(zhì)層的情況下的電力線(xiàn)分布的側(cè)視圖；圖14說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的天線(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)的分解的透視圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的天線(xiàn)裝置的、沿圖14的C-C’線(xiàn)截取的側(cè)視圖；圖16是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的天線(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)的分解的透視圖；圖17是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的天線(xiàn)裝置的、沿圖16的D-D’線(xiàn)截取的側(cè)視圖；圖18是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的天線(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)的分解的透視圖；圖19是根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的天線(xiàn)裝置的、沿圖18的E-E’線(xiàn)截取的側(cè)視圖；圖20是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例的天線(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)的、沿著穿過(guò)介質(zhì)桿但不穿過(guò)饋線(xiàn)的線(xiàn)截取的剖面?zhèn)纫晥D；圖21是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施例的天線(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)的分解的透視圖；圖22是根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施例的天線(xiàn)裝置的、沿圖21的F-F’線(xiàn)截取的側(cè)視圖；圖23是說(shuō)明通常的天線(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)的頂視圖；圖24是說(shuō)明通常的天線(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)的、沿圖23的G-G’線(xiàn)截取的剖面?zhèn)纫晥D。
下面將參考附圖、通過(guò)其非限制性的實(shí)施例來(lái)描述本發(fā)明。應(yīng)該注意，各個(gè)實(shí)施例公用的構(gòu)件是用相同的標(biāo)號(hào)表示的，并且將不重復(fù)解釋。
a)實(shí)施例1首先參考描繪根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的天線(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)的圖1和2。如圖中所示，本實(shí)施例的天線(xiàn)裝置包括平導(dǎo)電板36，介質(zhì)層38、介質(zhì)薄膜40、介質(zhì)層42、以及介質(zhì)薄膜44按照所述次序?qū)盈B在所述平導(dǎo)電板36上。在介質(zhì)薄膜40的上表面上形成輻射元件46和用于向輻射元件46饋電的饋線(xiàn)48。在介質(zhì)薄膜44的上表面上形成另一個(gè)輻射元件50。輻射元件46、50以及饋線(xiàn)48是由諸如銅箔制成的，并且是用蝕刻或某種其它方法在介質(zhì)薄膜40或44上形成的。介質(zhì)層38和42是以通常具有小的介電常數(shù)和低的介質(zhì)損耗角正切值的泡沫電介質(zhì)38和42的形式形成的。這種泡沫電介質(zhì)的應(yīng)用不僅將確保降低當(dāng)向輻射元件46饋電時(shí)可能產(chǎn)生的饋電損耗，而且將確保增強(qiáng)輻射元件46和50的輻射強(qiáng)度。介質(zhì)層38和42還起隔層的作用，它們分別以適當(dāng)?shù)拈g隔把平導(dǎo)電板36和輻射元件46以及輻射元件46和輻射元件50隔開(kāi)。雖然未示出，但是，當(dāng)然，借助于諸如螺釘?shù)墓潭哑綄?dǎo)電板36、介質(zhì)層38、介質(zhì)薄膜40、介質(zhì)層42、以及介質(zhì)薄膜44緊緊地固定在一起，或者，用粘合劑等等以粘結(jié)的方式把它們結(jié)合在一起。
當(dāng)用本實(shí)施例的天線(xiàn)裝置發(fā)射無(wú)線(xiàn)電信號(hào)時(shí)，經(jīng)由饋線(xiàn)48把無(wú)線(xiàn)電頻率的信號(hào)饋送到輻射元件46。當(dāng)用無(wú)線(xiàn)電頻率的信號(hào)激勵(lì)輻射元件46時(shí)，輻射元件46以電磁無(wú)線(xiàn)電波的形式、按預(yù)定的方向發(fā)射無(wú)線(xiàn)電頻率的信號(hào)。另一方面，輻射元件50與輻射元件46以電磁的方式耦合。因此，如下面將說(shuō)明的那樣，通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)構(gòu)成所述天線(xiàn)裝置的部件，有可能在比沒(méi)有輻射元件50的情況相對(duì)地寬的頻帶范圍使輸入阻抗匹配。來(lái)自輻射元件46的輻射，以及通過(guò)上述電磁耦合激勵(lì)的、來(lái)自輻射元件50的輻射被以電磁波的形式發(fā)射出去。這里將省略對(duì)接收時(shí)的操作的描述，因?yàn)?，從發(fā)射時(shí)的操作的描述可以明白接收時(shí)的操作。
本實(shí)施例的主要特征在于取消金屬屏蔽板、以便避免來(lái)自饋線(xiàn)48的不必要的輻射。在本實(shí)施例中，取消金屬屏蔽板將導(dǎo)致不存在所述饋線(xiàn)48構(gòu)成三平板傳輸線(xiàn)的區(qū)域。更具體地說(shuō)，饋線(xiàn)48沿著其整個(gè)長(zhǎng)度構(gòu)成微波帶狀線(xiàn)，其中，介質(zhì)層38被夾在饋線(xiàn)48和平導(dǎo)電板36之間，結(jié)果，從所述三平板傳輸線(xiàn)到所述微波帶狀線(xiàn)的傳輸模式不發(fā)生變化，反之亦然。這將避免由不希望的模式產(chǎn)生的任何損耗。這種取消所述金屬屏蔽板的能力主要?dú)w因于介質(zhì)層38具有與輻射波長(zhǎng)相比非常小的厚度。換言之，由于平導(dǎo)電板36和饋線(xiàn)48之間的距離非常小，因此，幾乎不可能從包括這些電極的微波帶狀線(xiàn)上的不均勻性、例如拐角或轉(zhuǎn)換部分產(chǎn)生輻射，結(jié)果，可以忽略輻射損耗。
因此，本實(shí)施例使得有可能獲得一種具有比通常的天線(xiàn)裝置低的饋電損耗的天線(xiàn)裝置。此外，不需要金屬屏蔽板這一事實(shí)將有助于減少構(gòu)成部件的數(shù)目，從而實(shí)現(xiàn)降低造價(jià)的目的。
還可以預(yù)計(jì)，當(dāng)介質(zhì)層38變薄時(shí)，相應(yīng)地，輻射損耗減小但導(dǎo)體損耗增加，而當(dāng)介質(zhì)層38變厚時(shí)，相應(yīng)地，輻射損耗增加但導(dǎo)體損耗減小。輻射和導(dǎo)體損耗兩者都將導(dǎo)致天線(xiàn)效率的降低。因此，最好調(diào)整介質(zhì)層38的厚度、以便把輻射損耗和導(dǎo)體損耗的總和減至最小。即，介質(zhì)層38的厚度相對(duì)于與輻射關(guān)聯(lián)的無(wú)線(xiàn)電波的波長(zhǎng)將足夠地小，例如，大約為所述波長(zhǎng)的1％或更小。在以下的情況下，即，當(dāng)把根據(jù)本實(shí)施例的天線(xiàn)裝置用于使用微波的衛(wèi)星通信并且所用的電磁波位于諸如L波段或S波段的相對(duì)低的頻段時(shí)，考慮到與這些頻段關(guān)聯(lián)的波長(zhǎng)是大約100至300毫米，因此，預(yù)計(jì)設(shè)定所述厚度是所述波長(zhǎng)的1％或更小將會(huì)是非常實(shí)際的。
以下事實(shí)支持了1％這個(gè)數(shù)值?，F(xiàn)在考慮圖3中所示的包括基片200的結(jié)構(gòu)，泡沫電介質(zhì)層202、介質(zhì)薄膜204以及泡沫電介質(zhì)層206按照所述次序?qū)盈B在所述基片200上，介質(zhì)薄膜204上有微帶208。令基片200和微帶208之間的距離為1毫米，這等于3GHz電磁波的自由空間波長(zhǎng)的大約1％。測(cè)量了把微帶208做成直線(xiàn)形(圖4)和做成曲折線(xiàn)形(圖5)的情況下的傳輸損耗，測(cè)量結(jié)果以圖解的方式分別示于圖6和7中。從圖6中描繪的直線(xiàn)形微帶的傳輸損耗與圖7中描繪的曲折線(xiàn)形微帶的傳輸損耗的比較可以看到，在3GHz附近，后者的傳輸損耗明顯地增加。由圖5中所描繪的曲柄210的設(shè)置所產(chǎn)生的損耗一般是輻射損耗，因此，可以預(yù)計(jì)，在圖3描繪的結(jié)構(gòu)中，至少在大約3Ghz之前，曲柄210產(chǎn)生很小的輻射損耗或基本上不產(chǎn)生輻射損耗。此外，用于陣天線(xiàn)的饋線(xiàn)通常使用很多曲柄。從以上的描述可以看出，通過(guò)調(diào)整基片200和微帶208之間的距離、使泡沫電介質(zhì)202的厚度等于所使用的頻率的波長(zhǎng)的1％(在3GHz處為1mm)，從而抑制了由曲柄210產(chǎn)生的輻射損耗。顯然，此處所指的電介質(zhì)202的厚度對(duì)應(yīng)于以上實(shí)施例中介質(zhì)層38的厚度。
現(xiàn)在參考圖8至10，圖中描繪了表示當(dāng)輻射元件46和50的電磁耦合強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)時(shí)特性的變化的斯密斯圓圖。在這些圖中，實(shí)線(xiàn)100表示圖1和2中所示的裝置的輸入阻抗，而處在中心位置的用虛線(xiàn)描繪的圓102表示其上VSWR反射系數(shù)或反射損耗是常數(shù)的圓。由于在虛線(xiàn)圓102內(nèi)得到的VSWR小于虛線(xiàn)圓102上的VSWR，所以，可以預(yù)計(jì)，在位于虛線(xiàn)圓102內(nèi)、由表示特性的實(shí)線(xiàn)圍成的范圍內(nèi)，能夠很好地使輸入阻抗達(dá)到匹配要求。
在經(jīng)由饋線(xiàn)48直接饋電的輻射元件46和不與饋線(xiàn)48連接的輻射元件50如圖1和2中所示那樣在垂直方向上排列的結(jié)構(gòu)中，輸入阻抗特性線(xiàn)100的一部分在斯密斯圖上描繪一個(gè)環(huán)路104，如圖8至10中所示?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)整輻射元件46和50的直徑、或者調(diào)整輻射元件46和50之間的距離以及輻射元件46和50與導(dǎo)電板36之間的距離來(lái)把環(huán)路104定位在斯密斯圓圖的中心，即，定位在用虛線(xiàn)圓表示的VSWR圓102的附近。更具體地說(shuō)，最好適當(dāng)?shù)卣{(diào)整環(huán)路104的尺寸、并且使整個(gè)環(huán)路104能夠位于VSWR的內(nèi)部，同時(shí)，使環(huán)路104足夠地大，從而能夠在和圖8中所示的小環(huán)路104的情況相比的、或者和圖10中所示的環(huán)路104位于VSWR圓102外面的情況相比的相對(duì)地寬的頻帶范圍內(nèi)使輸入阻抗匹配。如果加大輻射元件46、50與平導(dǎo)電板36之間的距離，那么，在環(huán)路104的尺寸不變的情況下、圖8上迄今由標(biāo)記a和b限定的頻帶將被移到由標(biāo)記a’和b’限定的區(qū)域，從而能夠在相對(duì)地寬的頻率范圍內(nèi)使所述阻抗匹配。如果減小輻射元件46和輻射元50之間的距離，那么，環(huán)路104將隨著兩個(gè)輻射元件之間的電磁耦合的增強(qiáng)而加大，從而也能夠在相對(duì)地寬的頻率范圍內(nèi)使所述阻抗匹配。應(yīng)當(dāng)指出，輻射元件46和50之間的距離太小會(huì)導(dǎo)致VSWR值超過(guò)所述圖中由虛線(xiàn)圓102描述的所需要的VSWR值，從而不能得到任何阻抗匹配。因此，為了在最寬的頻率范圍內(nèi)得到阻抗匹配，這樣設(shè)計(jì)輻射元件46和輻射元件50之間的距離，使得環(huán)路104的尺寸變成稍微小于虛線(xiàn)圓102的尺寸。
B)實(shí)施例2現(xiàn)在參考描繪根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的天線(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)的圖11至13。本實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同點(diǎn)在于在平導(dǎo)電板36的上表面形成凹槽52。凹槽52是這樣定位的，即，凹槽52的中心與輻射元件46和50的中心基本上重合。如圖13中所示，凹槽52的尺寸最好等于或者大于輻射元件46和50的尺寸，使得從輻射元件46和50的邊緣部分發(fā)出的電力線(xiàn)能夠到達(dá)凹槽52的內(nèi)部。顯然，使凹槽52的尺寸等于輻射元件46和50將會(huì)需要非常精確的生產(chǎn)精度，從而產(chǎn)生生產(chǎn)工藝方面的問(wèn)題，而當(dāng)凹槽52的尺寸大到觸及饋線(xiàn)48時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生阻抗不均勻性，使得難于使此處的阻抗匹配。因此，最好這樣確定凹槽52的尺寸，使得既不妨礙阻抗匹配、又不會(huì)產(chǎn)生任何生產(chǎn)工藝方面的問(wèn)題。
形成凹槽52的目的是在不增加介質(zhì)層38的厚度的情況下加寬能夠得到好的阻抗匹配的頻帶。例如，假定第一實(shí)施例的天線(xiàn)裝置在設(shè)定介質(zhì)層38為一定厚度的情況下給出如圖8中所示的特性。還假定，根據(jù)圖8所示的特性，由標(biāo)記a和b限定的所述區(qū)域?qū)?yīng)于設(shè)計(jì)要求中必須保證獲得阻抗匹配的頻帶。在這種情況下，必須把對(duì)應(yīng)于標(biāo)記a的頻率移到標(biāo)記a’的點(diǎn)，并且把對(duì)應(yīng)于標(biāo)記b的頻率移到標(biāo)記b’的點(diǎn)。在第一實(shí)施例中可能的替代方法首先是增加介質(zhì)層38的厚度以便加大輻射元件46、50與平導(dǎo)電板36之間的距離，其次是減小介質(zhì)層42的厚度以便減小輻射元件46和輻射元件50之間的距離、從而增強(qiáng)這兩個(gè)元件之間的電磁耦合的強(qiáng)度。
但是，在第一種方法中產(chǎn)生幾個(gè)問(wèn)題，即，增加介質(zhì)層38的厚度的方法加寬了阻抗通帶。例如，不允許把輻射元件46、50與平導(dǎo)電板36之間的距離加大到在這些元件中間會(huì)出現(xiàn)高次模式傳輸?shù)某潭取４送?，為了抑制從由饋線(xiàn)48與平導(dǎo)電板36構(gòu)成的微波帶狀線(xiàn)發(fā)出的不希望有的輻射，不可能把饋線(xiàn)48與平導(dǎo)電板36之間的距離、以及因此輻射元件46、50與平導(dǎo)電板36之間的距離加大到超過(guò)一定的值。象在本實(shí)施例中那樣在平導(dǎo)電板36中形成凹槽52使得有可能加寬輻射元件46、50與平導(dǎo)電板36之間的距離而不改變饋線(xiàn)48與平導(dǎo)電板36之間的距離。這樣，本實(shí)施例確保在相對(duì)寬的頻帶范圍內(nèi)獲得阻抗匹配而不增加從由饋線(xiàn)48與平導(dǎo)電板36構(gòu)成的微波帶狀線(xiàn)發(fā)出的不希望有的輻射。
此外，使凹槽52的尺寸大于輻射元件46、50的尺寸將使從輻射元件46和50的邊緣部分發(fā)出的電力線(xiàn)能夠被接納在凹槽52的內(nèi)部，如圖13中所示，從而，使輻射元件46和50能夠工作在正常模式而與凹槽52的形成無(wú)關(guān)。
c)實(shí)施例3現(xiàn)在參考描繪根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的天線(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)的圖14和15。在本實(shí)施例中，在第二實(shí)施例的凹槽52的內(nèi)部設(shè)置介質(zhì)零件54。這種介質(zhì)零件的使用將增強(qiáng)凹槽52的區(qū)域的結(jié)構(gòu)上的承載強(qiáng)度。利用泡沫電介質(zhì)來(lái)形成介質(zhì)零件54還將避免電性能的退化、或者把電性能退化的可能性減至最小。
d)實(shí)施例4現(xiàn)在參考描繪根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的天線(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)的圖16和17。除了第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)之外，本實(shí)施例還包括介質(zhì)層56。介質(zhì)層56由具有比構(gòu)成介質(zhì)層38和42的介質(zhì)材料(泡沫電介質(zhì))高的介電常數(shù)的材料制成。因此，從輻射元件46發(fā)出的電力線(xiàn)被導(dǎo)向輻射元件50。同第一實(shí)施例比較，這將保證得到輻射元件46和50之間的增強(qiáng)的電磁耦合強(qiáng)度。這樣，可以在不減小介質(zhì)層42的厚度的情況下增強(qiáng)輻射元件46和50之間的電磁耦合強(qiáng)度，在更寬的頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。
顯然，通過(guò)在輻射元件50和介質(zhì)層56之間插入另一層、例如空氣層或泡沫電介質(zhì)層，也能夠得到基本上相同的效果。但是，如果這種層太厚，那么，它可能阻擋從輻射元件46發(fā)出的電力線(xiàn)被導(dǎo)向輻射元件50，這可能使所述效果有所下降。
e)實(shí)施例5現(xiàn)在參考描繪根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的天線(xiàn)裝置的圖18和19。本實(shí)施例是第二實(shí)施例和第四實(shí)施例的組合。結(jié)果，能夠既獲得第二實(shí)施例的效果又獲得第四實(shí)施例的效果。此外，第二實(shí)施例和第四實(shí)施例的組合將在甚至更寬的頻率范圍內(nèi)使阻抗得到匹配。自然，本實(shí)施例可以利用介質(zhì)零件54。
f)實(shí)施例6現(xiàn)在參考描繪根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施例的天線(xiàn)裝置的圖20。在本實(shí)施例中，多根介質(zhì)桿58從第四實(shí)施例的介質(zhì)層56向下延伸。多根介質(zhì)桿58穿過(guò)介質(zhì)薄膜44、介質(zhì)層42、介質(zhì)薄膜40以及介質(zhì)層38延伸到平導(dǎo)電板36中。通過(guò)螺釘60把每個(gè)介質(zhì)桿58的端部牢固地固定到平導(dǎo)電板36。
這不僅將保證得到和第四實(shí)施例中的基本上相同的效果，而且將保證得到比第四實(shí)施例的更強(qiáng)的固定強(qiáng)度。
就是說(shuō)，由于用泡沫電介質(zhì)制成的介質(zhì)薄膜40、44和介質(zhì)層38、42通常是軟性構(gòu)件，所以，僅僅通過(guò)把它們層疊在一起而要穩(wěn)固地保持其平面度或厚度會(huì)是困難的。因此，象第四實(shí)施例中那樣，把介質(zhì)層56重疊的所述疊層結(jié)構(gòu)上，以便改善所述平面度或厚度的均勻性。為了進(jìn)一步改善介質(zhì)層38、42和介質(zhì)薄膜40、44的平面度或厚度的均勻性，如本實(shí)施例中那樣，用多根介質(zhì)桿58和螺釘60把介質(zhì)層38與平導(dǎo)電板36牢固地連接在一起。可以把介質(zhì)桿58設(shè)置在所述天線(xiàn)裝置的中心附近，以便保證得到所述天線(xiàn)裝置的中心部分的平面度或厚度的均勻性。此外，與具有沿著天線(xiàn)裝置的周邊設(shè)置的、用于把介質(zhì)層56與平導(dǎo)電層36牢固地連接在一起的墊圈的結(jié)構(gòu)相比，由于未使用所述墊圈的緣故、本實(shí)施例需要較少數(shù)目的構(gòu)成部件，結(jié)果降低了生產(chǎn)成本。自然，本實(shí)施例可以備有凹槽52或介質(zhì)零件54。
g)實(shí)施例7現(xiàn)在參考描繪根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施例的天線(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)的圖21和22。在本實(shí)施例中未利用介質(zhì)薄膜40和44。輻射元件46和饋線(xiàn)48設(shè)置在介質(zhì)層38的上表面上面，而輻射元件50設(shè)置在介質(zhì)層42的上表面上面。這樣的結(jié)構(gòu)也將保證得到和第一實(shí)施例中的基本上相同的效果。根據(jù)上述第二至第六實(shí)施例來(lái)修改本實(shí)施例也是可能的。
h)補(bǔ)充雖然在上面的描述中輻射元件46和50是做成圓形的，但是，本發(fā)明將不限于所述圓形的輻射元件。為了實(shí)施本發(fā)明，可以利用具有諸如方形的其它形狀的輻射元件46和50。本發(fā)明不限于平面天線(xiàn)、而是可以用于具有曲面部分的天線(xiàn)。雖然在實(shí)施例4至6中僅僅描述了介質(zhì)層56的用于增強(qiáng)輻射元件46和輻射元件50之間的電磁耦合的強(qiáng)度的功能，但是，顯然，介質(zhì)層56還起天線(xiàn)罩的作用。換句話(huà)說(shuō)，介質(zhì)層56具有保護(hù)所述天線(xiàn)裝置的包括輻射元件46和50的內(nèi)部結(jié)構(gòu)免受外界環(huán)境、例如雨、風(fēng)、溫度、濕度、灰塵等等的影響的功能。以這樣的方式利用介質(zhì)層56作為天線(xiàn)罩將有助于所述天線(xiàn)裝置結(jié)構(gòu)的小型化。
權(quán)利要求
1.一種天線(xiàn)裝置，其特征在于包括具有正面和背面的導(dǎo)電層，具有正面和背面并且被安排成其背面對(duì)著所述導(dǎo)電層的正面的第一介質(zhì)層，該第一介質(zhì)層的厚度小于待發(fā)射的信號(hào)的波長(zhǎng)，具有正面和背面并且被安排成其背面對(duì)著所述第一介質(zhì)層的正面的第二介質(zhì)層，分別以這樣的方式設(shè)置在所述第一和第二介質(zhì)層的所述正面的上面的第一和第二輻射元件，即，所述第一和第二輻射元件的各自的中心在垂直方向上經(jīng)由所述第二介質(zhì)層彼此重合，以及設(shè)置在所述第一介質(zhì)層的所述正面上面、用于與所述第一輻射元件關(guān)聯(lián)的饋電的饋線(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的天線(xiàn)裝置，其特征在于所述導(dǎo)電層包含以這樣的方式定位和形成在其所述正面的凹槽，即，在垂直方向上從下面看時(shí)、所述凹槽經(jīng)由所述第一介質(zhì)層疊加在所述第一輻射元件上面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的天線(xiàn)裝置，其特征在于所述凹槽大于所述第一輻射元件，所述凹槽是以這樣的方式定位和形成的，即，當(dāng)在垂直方向上從上面看時(shí)，所述第一輻射元件全部被包含在該凹槽中。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的天線(xiàn)裝置，其特征在于還包括設(shè)置在所述凹槽內(nèi)部的介質(zhì)零件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的天線(xiàn)裝置，其特征在于所述介質(zhì)零件是用泡沫電介質(zhì)構(gòu)成的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的天線(xiàn)裝置，其特征在于進(jìn)一步包括設(shè)置在所述第二介質(zhì)層的所述正面上的第三介質(zhì)層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的天線(xiàn)裝置，其特征在于所述第三介質(zhì)層的介電常數(shù)大于所述第一和第二介質(zhì)層的介電常數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的天線(xiàn)裝置，其特征在于所述第三介質(zhì)層用作至少對(duì)所述第一和第二輻射元件進(jìn)行環(huán)境保護(hù)的天線(xiàn)罩。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的天線(xiàn)裝置，其特征在于進(jìn)一步包括用于把所述第三介質(zhì)層牢固地固定在所述導(dǎo)電層上的固定件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的天線(xiàn)裝置，其特征在于進(jìn)一步包括和所述第三介質(zhì)層構(gòu)成一個(gè)整體、并且穿過(guò)所述第一和第二介質(zhì)層延伸到所述導(dǎo)電層中的柱狀構(gòu)件，所述柱狀構(gòu)件的端部借助于所述固定件牢固地固定在所述導(dǎo)電層上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的天線(xiàn)裝置，其特征在于所述第一介質(zhì)層的厚度等于或小于待發(fā)射的波長(zhǎng)的1％。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的天線(xiàn)裝置，其特征在于所述第一介質(zhì)層具有包括第一介質(zhì)薄膜和第一介質(zhì)基片的覆層結(jié)構(gòu)，所述第一介質(zhì)薄膜的表面上形成有所述第一輻射元件和所述饋線(xiàn)，所述第一介質(zhì)基片具有足以保持所述導(dǎo)電層和所述第一輻射元件之間的距離厚度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的天線(xiàn)裝置，其特征在于所述第一介質(zhì)基片包括由泡沫電介質(zhì)構(gòu)成的基片。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的天線(xiàn)裝置，其特征在于所述第二介質(zhì)層具有包括第二介質(zhì)薄膜和第二介質(zhì)基片的覆層結(jié)構(gòu)，所述第二介質(zhì)薄膜的表面上形成有所述第二輻射元件，所述第二介質(zhì)基片具有足以保持所述第一輻射元件和第二輻射元件之間的距離的厚度。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的天線(xiàn)裝置，其特征在于所述第二介質(zhì)基片包括由泡沫電介質(zhì)構(gòu)成的基片。
16.一種制造天線(xiàn)裝置的方法，其特征在于包括以下步驟制備導(dǎo)電板、具有均勻的小于待發(fā)射的波長(zhǎng)的厚度的第一介質(zhì)基片、其厚度小于第一介質(zhì)基片的厚度的第一介質(zhì)薄膜、具有均勻厚度的第二介質(zhì)基片、以及其厚度小于第二介質(zhì)基片的厚度的第二介質(zhì)薄膜，在所述第一介質(zhì)薄膜的表面上形成第一輻射元件和用于向該第一輻射元件饋電的饋線(xiàn)，在所述第二介質(zhì)薄膜的表面上形成第二輻射元件，以及在完成這些步驟之后，按照上述次序，以這樣的方式把所述第一介質(zhì)基片、所述第一介質(zhì)薄膜、所述第二介質(zhì)基片和所述第二介質(zhì)薄膜層疊在所述導(dǎo)電板上，即，由所述第一介質(zhì)基片保持所述導(dǎo)電板和所述第一輻射元件之間的距離，而由所述第二介質(zhì)基片保持所述第一輻射元件和所述第二輻射元件之間的距離，并且所述第一和第二輻射元件的各自的中心在垂直方向上經(jīng)由所述第二介質(zhì)基片彼此重疊，從而制造備有被饋電的所述第一輻射元件和不被饋電的所述第二輻射元件的天線(xiàn)裝置。
17.一種設(shè)計(jì)天線(xiàn)裝置的方法，所述待設(shè)計(jì)的天線(xiàn)裝置包括具有正面和背面的導(dǎo)電層，具有正面和背面并且被安排成其背面對(duì)著所述導(dǎo)電層的正面的第一介質(zhì)層，該第一介質(zhì)層的厚度小于待輻射的信號(hào)的波長(zhǎng)，具有正面和背面并且被安排成其背面對(duì)著所述第一介質(zhì)層的正面的第二介質(zhì)層，分別以這樣的方式設(shè)置在所述第一和第二介質(zhì)層的所述正面的上面的第一和第二輻射元件，即，所述第一和第二輻射元件的各自的中心在垂直方向上經(jīng)由所述第二介質(zhì)層彼此重合，以及設(shè)置在所述第一介質(zhì)層的所述正面上面、用于與所述第一輻射元件關(guān)聯(lián)的饋電的饋線(xiàn)，其特征在于所述方法包括以下步驟確定所述第一和第二輻射元件的尺寸和/或間隔、使得電壓駐波比和/或反射損耗的頻率特性在斯密斯圓圖上描繪一條環(huán)路，并且該環(huán)路環(huán)繞所述斯密斯圓圖的中心，以及確定所述第一和第二介質(zhì)層的厚度、以便確保在待發(fā)射的頻帶內(nèi)的電壓駐波比或反射損耗落在所述環(huán)路上。
18.一種設(shè)計(jì)天線(xiàn)裝置的方法，所述待設(shè)計(jì)的天線(xiàn)裝置包括具有正面和背面的導(dǎo)電層，具有正面和背面并且被安排成其背面對(duì)著所述導(dǎo)電層的正面的第一介質(zhì)層，該第一介質(zhì)層的厚度小于待發(fā)射的信號(hào)的波長(zhǎng)，具有正面和背面并且被安排成其背面對(duì)著所述第一介質(zhì)層的正面的第二介質(zhì)層，分別以這樣的方式設(shè)置在所述第一和第二介質(zhì)層的所述正面的上面的第一和第二輻射元件，即，所述第一和第二輻射元件的各自的中心在垂直方向上經(jīng)由所述第二介質(zhì)層彼此重合，以及設(shè)置在所述第一介質(zhì)層的所述正面上面、用于與所述第一輻射元件關(guān)聯(lián)的饋電的饋線(xiàn)，以這樣的方式定位和形成在所述導(dǎo)電層的所述正面的凹槽，使得當(dāng)沿垂直方向從下面看時(shí)、所述凹槽經(jīng)由所述第一介質(zhì)層疊加在所述第一輻射元件上面，其特征在于所述方法包括以下步驟確定所述第一和第二輻射元件的尺寸和/或間隔、使得電壓駐波比和/或反射損耗的頻率特性在斯密斯圓圖上描繪一條環(huán)路，并且該環(huán)路環(huán)繞所述斯密斯圓圖的中心，以及確定所述第一介質(zhì)層的厚度和所述凹槽的尺寸、以便確保在待發(fā)射的頻帶內(nèi)的電壓駐波比或反射損耗落在所述環(huán)路上。
19.一種設(shè)計(jì)天線(xiàn)裝置的方法，所述待設(shè)計(jì)的天線(xiàn)裝置包括具有正面和背面的導(dǎo)電層，具有正面和背面并且被安排成其背面對(duì)著所述導(dǎo)電層的正面的第一介質(zhì)層，該第一介質(zhì)層的厚度小于待發(fā)射的信號(hào)的波長(zhǎng)，具有正面和背面并且被安排成其背面對(duì)著所述第一介質(zhì)層的正面的第二介質(zhì)層，分別以這樣的方式設(shè)置在所述第一和第二介質(zhì)層的所述正面的上面的第一和第二輻射元件，即，所述第一和第二輻射元件的各自的中心在垂直方向上經(jīng)由所述第二介質(zhì)層彼此重合，以及設(shè)置在所述第一介質(zhì)層的所述正面上面、用于與所述第一輻射元件關(guān)聯(lián)的饋電的饋線(xiàn)，以及設(shè)置在所述第二介質(zhì)層的所述正面上面的第三介質(zhì)層，其特征在于所述方法包括以下步驟確定所述第一和第二輻射元件的尺寸和/或間隔、使得電壓駐波比和/或反射損耗的頻率特性在斯密斯圓圖上描繪一條環(huán)路，并且該環(huán)路環(huán)繞所述斯密斯圓圖的中心，以及確定所述第三介質(zhì)層的介電常數(shù)、以便確保在待發(fā)射的頻帶內(nèi)的電壓駐波比或反射損耗落在所述環(huán)路上。
全文摘要
提供一種天線(xiàn)裝置及其制造方法和設(shè)計(jì)方法。按以下次序把第一介質(zhì)層、第一介質(zhì)薄膜、第二介質(zhì)層和第二介質(zhì)薄膜層疊在平金屬板上。把由饋線(xiàn)饋電的輻射元件排列在另一個(gè)不被饋電的輻射元件的下面。該饋線(xiàn)沿其整個(gè)長(zhǎng)度形成具有夾在該饋線(xiàn)與平導(dǎo)電板之間的介質(zhì)層的微波帶狀線(xiàn)，因此從該微波帶狀線(xiàn)到三平板傳輸線(xiàn)不產(chǎn)生模式變換，反之亦然，從而降低饋電損耗。使介質(zhì)層的厚度與使用的波長(zhǎng)相比足夠小以便抑制來(lái)自所述微波帶狀線(xiàn)的不連續(xù)性的輻射。
文檔編號(hào)H01Q13/18GK1154579SQ9612284
公開(kāi)日1997年7月16日 申請(qǐng)日期1996年10月7日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月6日
發(fā)明者大塚昌孝, 礒田陽(yáng)次, 松永誠(chéng), 小西善彥, 中原新太郎 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社