一天线元件的多个臂在激励馈电端连接到一平衡－不平衡转换网络以提供一个天线装置。通过提供靠近至激励馈电端的接点的调谐元件使天线装置的尺寸等特性得到改善。调谐元件电连接于一臂但与一相邻的臂间有一缝隙。缝隙也可提供在调谐元件与一激励馈电端之间。在本发明专利技术优选结构中，臂和调谐元件优选形成于伸展的电介质管上的薄金属臂。根据本优选结构，平衡－不平衡转换网络也可安置在伸展的电介质管内。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及天线装置，更详细地、涉及到尺寸与性能优化的馈电网络的天线装置。无线电收发信机电路常常与相关的天线具有不同的阻抗特性。当天线可能具有10欧姆的电阻时，无线电收发信机电路常常有与之不同的电阻，如50欧姆。天线与无线电收发信机电路常常是一个平衡而另一个不平衡的。天线间馈线也可具有不同的平衡或不平衡电阻特性或以欧姆表示的不同的电阻。例如同轴电缆是典型的不平衡馈线，而双股线是典型的平衡馈线。平衡-不平衡转换网络，或在本技术中简称为“baluns”，提供阻抗特性的匹配，不仅匹配电阻，而且转换平衡与不平衡的输入与输出。当在馈线与天线元件之间接入平衡-不平衡转换网络来匹配相互间的阻抗特性时，天线装置的尺寸、重量及制造复杂度常常会增加。当天线设计者取得进展使天线元件本身的尺寸或直径得以减小时，平衡-不平衡转换网络成为阻碍进一步减小尺寸的限制。调谐元件位于天线臂激励馈电端以便使用较小尺寸及不同结构的平衡-不平衡转换网络(baluns)。平衡-不平衡转换网络连接不平衡的馈线和平衡的激励馈电端。调谐元件在激励馈电端增加了天线臂。通过在该点加调谐元件，平衡-不平衡转换网络的尺寸等特性得到改善。平衡-不平衡转换网络(balun)的尺寸因而不再是天线装置尺寸的限制因素。由于平衡-不平衡转换网络尺寸可以减小，平衡-不平衡转换网络不再是天线装置的最大部件。迄今为止由于需要的平衡-不平衡转换网络的尺寸大于天线本身的直径，如果没有按照本专利技术安置的调谐元件，减小天线的直径是不可能的。本专利技术解决了限制天线装置减小的问题。调谐元件也给出了天线方向图改进的方向图特性。获得了更完美的对称半球形天线方向图。人们发现通过按照本专利技术安装于天线装置中的调谐元件，可以很容易得到天线的输入阻抗与频率关系的峰值。该峰值使天线方向图更接近半球形。卫星与地面上位于不同的从地平线到天顶点的仰角的便携无线电通信。本专利技术中在这些从地平线到天顶点的仰角上，便携卫星无线电获得更一致的性能。附图简要说明附图说明图1示出天线装置的右视平面图；图2示出如图1所示的天线装置的俯视图；图3示出天线装置的左视平面图；图4示出如图3所示的天线装置的俯视图；图5示出如图1-4所示的天线装置沿5-5线的截面图；图6示出如图1-4所示的天线装置沿6-6线的截面图；图7示出根据本专利技术的便携无线电。图1示出由一不平衡馈线110馈电的天线装置。不平衡馈线110向安装在电介质管210内的平衡-不平衡转换网络(未画出)馈电。在电介质管210上镀了四个臂310、320、330和340。四个臂310、320、330和340中的每一个都在电介质管210的顶部的激励馈电端连接平衡-不平衡转换网络。一个调谐元件410与四个臂中的一臂330电连接，但与相邻的另一薄金属臂320分开一段距离Z。调谐元件410也与在电介质管210顶部的激励馈电端分开一段距离Y。臂310、320、330和340及调谐元件410优选镀在电介质管210上。图2示出如图1所示的天线装置的右视俯视图，激励馈电端由两个接点610和620提供。薄金属臂310、320、330和340通过激励馈电端的两个接点610和620连接到平衡-不平衡转换网络的顶边510。调谐元件410和420也在图2中示出。图3示出如图1和图2的天线装置的左视平面图，图4示出如图3所示的天线装置的左视俯视图。调谐元件420优选一个镀在电介质管210上的薄金属调谐片。调谐元件410和420在优选实施方案中有约0.6477厘米(0.255英寸)的同样的高度和约0.2677厘米(0.105英寸)的同样的宽度。在优选实施方案中的电介质管210沿纵轴方向伸展，其内径约是0.635厘米(0.250英寸)，其外径约是0.8128厘米(0.320英寸)。第二调谐元件420与其中一臂310电连接但与相邻臂340分开一段距离Z’。第二调谐元件420也与在电介质管210的顶部的激励馈电端分开一段距离Y’。距离Y’对于第二调谐元件420不同于在下面例子中参照图5和图6的截面图将进一步讨论的为平衡-不平衡转换网络优选的对于第一调谐元件410的距离Y。选择图1、图3、图5和图6中X、Y和Z的大小以提供从激励馈电端看所期望的天线臂输入端的阻抗特性，Z的大小形成一个大于零的缝隙。优选实施方案中的缝隙大小Z约是0.508毫米(0.020英寸)。Y可以大于或等于零。优选实施方案中Y约是0.381毫米(0.015英寸)。X优选为电介质管210的内径以减小调谐元件410的尺寸，但仍可更小些。优选实施方案中X约是0.635厘米(0.250英寸)。除圆形管外，卵形，椭圆形，八边形，正方形，矩形或其它类似形状也可作为环绕纵轴的伸展的电介质表面。可制造性中重要的是臂有一个支撑面，该面沿三个相互正交轴共存，以使天线能够发射和接收圆极化无线电场。代替安置于电介质基底上的多个薄金属臂和一薄金属调谐元件，可以用可自由固定的线(free standing wire arrangements)来实现本专利技术的天线装置。优选实施方案中的薄金属臂310，320，330和340中的每个宽约0.3175厘米(0.125英寸)，较短的两个薄金属臂320和340沿管测量到管底长约8.0264厘米(3.16英寸)，较长的两个薄金属臂310和330沿管测量到折叠315和335的端部长约8.5344厘米(3.36英寸)。虽然薄金属臂310，320，330和340及薄金属调谐元件410和420优选镀在电介质管210上，也可以选择将薄金属臂及薄金属调谐元件410和420粘在电介质管210上。优选实施方案的例子中的天线使用四线(quadrifilar)螺线天线元件。四线螺线天线元件在四个臂310，320，330和340中有两对臂--共产生四个臂，一对臂310和330较另一对臂320和340长。较长的长度由电介质管210底部的折叠延伸端315和335容纳，如图1和图3所示。这使较长的一对臂是感性的，即50+j50欧姆，而较短的一对臂是容性的，即50-j50欧姆。固当臂对并联馈电时，引起的输入阻抗是纯阻性的，且天线臂之间的电流关系是正交的。该现象的结果是天线具有圆极化场。四线天线元件(螺旋(twisted)交叉环形天线元件)和交叉环形天线元件都有两对臂。每对臂构成一个环。交叉环形天线元件中的环是相互正交的交叉关系。在螺旋交叉环形天线元件中，交叉环还螺旋地形成四线螺线天线元件。本专利技术的便携卫星无线电在从地平线到天顶点的各个仰角上取得更一致的天线方向图。人们发现通过按照本专利技术安装在天线装置上的调谐元件，可很容易产生天线输入阻抗与频率关系的峰值。当输入阻抗成为峰值时，如上例所述的自相位天线，天线元件臂间将产生正交电流关系——产生更完美的圆极化天线方向图。图5和图6示出如图1-图4所示的天线装置分别沿5-5线和沿5-6线的截面图。图5和图6分别示出位于馈线110和平衡-不平衡转换网络的顶边510的激励馈电端之间的平衡-不平衡转换网络的前表面和后表面。图5和图6示出的例子中，示出锥形平衡-不平衡转换网络。如图5和图6所示该锥形平衡-不平衡转换网络由优选镀在电介质板730上的锥形微带710和720构成。馈线110的同轴电缆内芯在窄端743连接锥形微本文档来自技高网...
【技术保护点】
一天线装置，所述的天线装置包括：一平衡－不平衡转换网络，有效连接于一不平衡的天线馈电和一平衡的激励馈电端之间；一第一和第二对臂，具有相互交叉关系，并在激励馈电端处与所述平衡－不平衡转换网络有效连接；一调谐元件，位于相应对臂的激励 馈电端处，并有效连接到所述平衡－不平衡转换网络和一对薄金属臂，在所述调谐元件和另一对臂之间有一足以保持匹配转换的缝隙。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：凯文M西伊，
申请(专利权)人：摩托罗拉公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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