宽带天线制造技术

一种单锥天线，包括：在电介质一个端面中形成的基本为圆锥形的空腔；设置在所述空腔表面上的辐射电极；以及设置得靠近所述电介质另一端面并与之基本平行的接地导体，其中，所述另一端面与所述一个端面相对，并且，该天线构造为：电信号馈送到所述辐射电极的近顶点区域与所述接地导体区域之间，　　　　其中，通过根据相对介电常数∈↓［ｒ］的预定规则而确定基本为圆锥形的空腔的半锥角α（圆锥的中心轴与侧面之间的角度），所述空腔在所述电介质的一个端面中形成。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】宽带天线
本专利技术涉及一种用于无线电通信，包括无线LAN，的天线。更具体地，本专利技术涉及一种宽带天线，该天线包括在形成于电介质一个端面中的基本为圆锥形的空腔中设置的辐射电极、以及在电介质另一个端面上设置的接地导体。再具体点，本专利技术涉及一种宽带天线，其宽带特性的固有性质得以充分保持，并借助电介质负载而进一步实现尺寸减小。特别是，本专利技术涉及一种宽带天线，其中，型面和宽度减小的实现与电介质的选择无关。进一步地，本专利技术涉及一种其频带用辐射导体上的电阻性负载拓宽的宽带天线，并且涉及一种宽带天线，该天线包括容易批量生产且由电阻性负载构成的辐射导体。
技术介绍
近年来，随着无线LAN系统速度提高和价格下降，对它们的需要显著增长。尤其是现在，已经广泛考虑引入个人局域网(PAN)，以便在信息通信室周围的多个共用电子设备之间建立小规模无线网络。例如，已经用频带，如2.4-GHz频带和5-GHz频带，定义不同的无线电通信系统，这些频带不需从主管当局获得许可。在包括无线LAN的无线电通信中，信息通过天线传输。例如，单锥天线包括：在电介质中的基本为圆锥形的空腔内形成的辐射电极；以及在电介质底面上形成的接地电极。因而，可通过位于辐射电极和接地电极之间的电介质的波长缩短效应而构成具有相对较宽频带特性的小型天线。具有宽带特性的天线可用于UWB(超宽带)通信，其中，例如，-->数据以3GHz至10GHz的超宽频带进行传送和接收。小型天线用于减小无线电设备的尺寸和重量。例如，未经审查的日本专利出版物Hei 8(1996)-139515公开一种用于无线LAN的小型电介质垂直偏振天线。此电介质垂直偏振天线按如下构成：圆柱形电介质的一个基底(base)被圆锥形挖空，并且在此形成辐射电极，而且在相对侧的基底上形成接地电极。辐射电极通过通孔中的导体而引出到接地电极。(参见未经审查的专利出版物中的图1)。未经审查的专利出版物中的图5说明此电介质垂直偏振天线的天线特性。根据此图，它的工作频带大约是100MHz。(中心频率大约是2.5GHz；从而，相对带宽是大约4％。)单锥天线固有地具有不小于一个倍频程的工作频带；从而，不能说以上天线充分地传递期望的宽带特性。例如，天线的小型化意味着其型面或宽度的减小。例如，未经审查的日本专利出版物Hei 9(1997)-153727提出一个与单锥天线宽度减小有关的建议。然而，该建议是辐射导体应该简单地以半椭圆回转体形状形成，并且不知道它是否可应用于侧面被电介质覆盖而没有任何变更的天线结构。图31示意性地说明具有单个圆锥辐射电极的单锥天线的构成。在该图中示出的单锥天线包括：以基本为圆锥的形状形成的辐射导体；以及接地导体，接地导体形成得在它与辐射导体之间设置间隙。电信号提供给该间隙。图32说明单锥天线的VSWR(电压驻波比)特性的实例。在从4GHz到9GHz的较宽范围上得到不大于2的VSWR，并且这表示该天线具有相对较宽的带宽。一种用于进一步拓宽此单锥天线的频带的已知方法是在辐射导体上的加载电阻。图33和图34说明单锥天线的构成实例，该天线的辐射导体由包含电阻元件的低导电率部件形成，以取代高导电率金属。对于此结构，减小馈给部分上的反射功率，并且这导致扩展的匹配频-->带。具体地，由于匹配频带的下限频率被扩展(向下)，因此，以上结构还作为用于减小天线尺寸的手段。如图33所示，辐射电极可由具有恒定低导电率的材料形成。然而，如果导电率如图34中所示地分布(在上基底侧，导电率更低)，该效果就表现得更好。在单锥天线的辐射导体上加载电阻的各种方法是已知的。具体实例包括：把以片状形成的低导电率部件粘附到锥形绝缘体上的方法；以及应用低导电率部件的方法，该部件作为涂敷材料。(例如参见James G.Maloney等写的“用于脉冲辐射的锥形天线的优化：使用电阻性负载的有效设计”(与天线和传播有关的IEEE处理，1993年7月，第41卷、第7，第940-947页))然而，如果考虑批量生产，粘附片的方法的生产率确实较低，并且不是理想的。对于应用涂敷的方法，难以使涂层的厚度均匀而不能控制导电率，并且此方法也不是理想的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种优秀的单锥天线，包括：在形成于电介质一个端面中的基本为圆锥形的空腔内设置的辐射电极；以及设置在电介质另一端面上的接地导体。本专利技术的另一目的是提供一种优秀的单锥天线，其中，其宽带特性的固有性质得到充分保持，并进一步地，通过电介质负载而实现尺寸减小。本专利技术的又一目的是提供一种优秀的单锥天线，其中，型面和宽度减小的实现与电介质的选择无关。本专利技术的再一目的是提供一种优秀的单锥天线，该天线具有适于批量生产的馈送部分结构。本专利技术的还一目的是提供一种优秀的锥形天线，其中，在它的辐射导体上加载电阻，以便拓宽频带。本专利技术的另一目的是提供一种包括辐射导体的优秀天线，该天线容易批量生产并且由电阻性负载构成。-->本专利技术已经考虑以上问题。本专利技术的第一方面是一种单锥天线，包括：在电介质一个端面中形成的基本为圆锥形的空腔；设置在空腔表面上的辐射电极；以及设置得靠近电介质另一端面并与之基本平行的接地导体，其中，另一端面与所述一个端面相对。单锥天线构造为：电信号馈送到辐射电极的近顶点区域与接地导体区域之间。单锥天线的特征在于：通过根据相对介电常数εr的预定规则而确定基本为圆锥形的空腔的半锥角α，所述空腔在电介质的一个端面中形成。然而，在此提到的“空腔的半锥角”定义为在圆锥的中心轴与其侧面之间形成的角度。根据本专利技术，单锥天线所固有的宽带特性的质量得以充分保持，并进一步地通过电介质负载而实现尺寸减小。形成于电介质一个端面中的基本为圆锥形的空腔的半锥角α通过以下描述半锥角α与相对介电常数εr关系的表达式而确定：α＝0.8·tan-1(1.7/εr)+13(角单位：度)本专利技术从几个模拟的结果发现：使在电介质一个端面中形成的圆锥的匹配最优的半锥角值取决于所覆盖电介质的相对介电常数εr。通过适当地表述近似表达式并调整其系数而获得以上近似表达式。基本为圆锥形的空腔的半锥角α按以下情形分别定义：在圆锥的情形中，该角在圆锥的中心轴和其侧面之间形成。在椭圆锥或棱锥的情形中，该角是中心轴与侧面之间形成的最小角和最大角的平均值。辐射电极形成得用来填充基本为圆锥形的空腔。本专利技术的第二方面是一种单锥天线，包括：在电介质一个端面中形成的基本为圆锥形的空腔；设置在空腔表面上的辐射电极、或设置得用来填充空腔的辐射电极；以及设置得靠近电介质另一端面并与之基本平行的接地导体，其中，所述另一端面与所述一个端面相对。该单锥天线构造为：电信号馈送到辐射电极的近顶点区域与接地导体区域之间的部分。单锥天线的特性在于：-->空腔的高度h与空腔基底的有效半径r的比值通过根据电介质相对介电常数εr的预定规则而确定。然而，在此提及的“空腔高度”定义为从空腔顶点画到空腔基底的垂线段的长度。“空腔基底的有效半径”定义为基底的中点与外包络线之间的距离，其中，对于中点，采用空腔基底与垂线的交点。“空腔的半锥角”定义为在空腔侧面的切线与重线之间形成的角度。本专利技术人发现单锥天线的半锥角的设定对阻抗匹配频带有很大影响。接着，本专利技术人得出：通过用以下描述半锥角α与相对介电常数εr关系的表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种单锥天线，包括：在电介质一个端面中形成的基本为圆锥形的空腔；设置在所述空腔表面上的辐射电极；以及设置得靠近所述电介质另一端面并与之基本平行的接地导体，其中，所述另一端面与所述一个端面相对，并且，该天线构造为：电信号馈送到所述辐射电极的近顶点区域与所述接地导体区域之间，其中，通过根据相对介电常数εr的预定规则而确定基本为圆锥形的空腔的半锥角α(圆锥的中心轴与侧面之间的角度)，所述空腔在所述电介质的一个端面中形成。2.如权利要求1所述的单锥天线，其中，形成于所述电介质一个端面中的基本为圆锥形的空腔的半锥角α通过以下描述半锥角α与相对介电常数εr关系的表达式而确定：α＝0.8·tan-1(1.7/εr)+13(角单位：度)。3.如权利要求1所述的单锥天线，其中，所述基本为圆锥形的空腔的半锥角α定义为在圆锥的中心轴与侧面之间的角度，并定义为在椭圆锥或棱锥的中心轴与侧面之间角度中的最小角和最大角的平均值。4.如权利要求1所述的单锥天线，其中，辐射电极形成得用来填充所述基本为圆锥形的空腔。5.一种单锥天线，包括：在电介质一个端面中形成的基本为圆锥形的空腔；设置在所述空腔表面上的辐射电极、或设置得用来填充所述空腔的辐射电极；以及设置得靠近所述电介质另一端面并与之基本平行的接地导体，其中，所述另一端面与所述一个端面相对，并且，该天线构造为：电信号馈送到所述辐射电极的近顶点区域与所述接地导体区域之间，其中，所述空腔的高度h与所述空腔基底的有效半径r的比值通过根据所述电介质的相对介电常数εr的预定规则而确定。6.如权利要求5所述的单锥天线，-->其中，所述空腔的高度h与所述空腔基底的有效半径r的比值通过以下描述其与相对介电常数εr关系的表达式而确定：tan-1(r/h)＞0.8·tan-1(1.7/εr)+13(角单位：度)。7.如权利要求6所述的单锥天线，其中，所述空腔的半锥角逐步地或连续地变化，从而，随着从基底部分到顶点部分，半锥角减小。8.如权利要求5所述的单锥天线，其中，所述空腔的高度h与所述空腔基底的有效半径r的比值通过以下描述其与相对介电常数εr关系的表达式而确定：tan-1(r/h)＜0.8·tan-1(1.7/εr)+13(角单位：度)。9.如权利要求8所述的单锥天线，其中，所述空腔的半锥角逐步地或连续地变化，从而，随着从基底部分到顶点部分，半锥角增加。10.如权利要求8所述的单锥天线，所述顶点部分的半锥角小于90°。11.如权利要求1-10任一项所述的单锥天线，其中，在所述另一端面上形成用于馈送的电极，其中，馈送电极的一端穿透所述电介质，并且在近顶点区域上与所述辐射电极电连接，以及其中，馈送电极的另一端形成为：它到达所述电介质的侧面，并且电信号馈送到馈送电极的另一端与所述接地导体之间。12.一种单锥天线，包括：基本为圆锥形的辐射电极；以及设置得接近所述辐射电极的接地导体，并且，该天线构造为：电信号馈送到所述辐射电极的近顶点区域与所述接地导体区域之间，其中，连接所述基本为圆锥形的辐射电极的顶点与圆锥基底中心的直线不与圆锥的基底正交。13.如权利要求12所述的单锥天线，其中，电介质填充在所述辐射电极和所述接地导体之间。14.一种锥形天线，包括：-->绝缘体；设置在所述绝缘体一个端面中的基本为圆锥形的空腔；在所述空腔的内表面上形成的辐射电极；通过在圆周上剥离所述辐射电极的一部分而得到的剥离部分；在所述空腔内填充到至少埋没所述剥离部分的水平的低导电率部件；以及设置得靠近所述绝缘体的另一端面并与之基本平行的、或直接在所述绝缘体另一端面上形成的接地导体。15.如权利要求14所述的锥形天线，其中，通过电镀等在所述空腔的内表面上形成所述辐射电极。16.如权利要求14所述的锥形天线，其中，所述低导电率部件由包含导体的橡胶或弹性体形成。17.如权利要求14所述的锥形天线，其中，电信号馈送到所述辐射电极和所述接地导体之间的间隙。18.如权利要求14所述的锥形天线，其中，在接地导体中形成孔，并且辐射电极的顶点区域延伸到背面侧，以便馈送电信号。19.如权利要求14所述的锥形天线，提供通过在圆周上剥离所述辐射电极的一部分而得到的两个或更多个剥离部分。20.如权利要求19所述的锥形天线，其中，填充在所述空腔内的所述低导电率部件是多层结构，其中，在所述空腔内，导电率不同的部件逐层地填充到埋没每一个所述剥离部分的水平。21.如权利要求20所述的锥形天线，其中，低导电率部件分布为：在所述空腔的基底一侧上，导电率更低。22.一种锥形天线，包括：绝缘体；-->设置在所述绝缘体一个端面中的基本为圆锥形的第一空腔；在所述第一空腔的内表面上形成的第一辐射电极；通过在圆周上剥离所述第一辐射电极的一部分而得到的第一剥离部分；在所述空腔内填充到至少埋没所述第一剥离部分的水平的第一低导电率部件；在所述绝缘体的另一端面中设置的基本为圆锥形的第二空腔；在所述第二空腔的内表面上形成的第二辐射电极；通过在圆周上剥离所述第二辐射电极的一部分而得到的第二剥离部分；以及在所述空腔内填充到至少埋没所述第二剥离部分的水平的第二低导电率部件。23.如权利要求22所述的锥形天线，其中，电信号馈送到所述第一和第二辐射电极之间的间隙。24.如权利要求22所述的锥形天线，其中，通过电镀等在所述空腔的内表面上形成所述第一和第二辐射电极。25.如权利要求22所述的锥形天线，其中，所述第一和第二低导电率部件由包含导体的橡胶或弹性体形成。26.如权利要求22所述的锥形天线，其中，通过在圆周上剥离所述第一和第二辐射电极的一部分而获得两个或更多个剥离部分。27.如权利要求26所述的锥形天线，其中，填充在所述第一和第二空腔内的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：黑田慎一，浅井久人，山浦智也，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：