專利名稱：寬頻帶天線的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種寬頻帶天線。
背景技術：
例如，作為汽車用天線，需要在車內或車外設置AM/FM收音機、車輛信息與通信系統(VICS，Vehicle Information and Communication System)、GPS、電視(VHF/UHF 波段)、 電子收費系統(ETC，Electronic Toll Collection system)等的目標頻率不同的多個天線。這些天線最好盡量緊湊地配置。但是，如果讓天線彼此靠近，天線就會因為電磁耦合而發生相互干涉。由于這種干涉的影響，這些天線有可能無法正常地發揮功能。因此，為了避免天線間的干涉，必須對各天線的適當間隔和布置加以考慮。在天線和相關機器之間由電纜連接。因此在采用了不同天線的多個無線機器共存的情況下，會存在電纜的處理變得繁雜的問題。另一方面，在手機、無線LAN等無線通信中也采用了各種各樣的頻帶。特別是，近年來提倡的超寬帶(UWB，Ultra Wide Band)通信采用了 3. 1 10. 6GHz的非常寬的頻帶。 因此，需要能覆蓋這么寬的頻帶的寬頻帶天線。在專利文獻1的UWB天線中，讓兩個菱形、正方形或長方形等有角的平面狀天線元件的角部相互靠近并對稱配置。以角部為饋電點與電纜連接。該電纜的另一端連接在接收機等電子電路上。專利文獻1 日本公開特許公報特開2005-277501號公報
發明內容
發明所要解決的技術問題然而，從實驗結果得知，在專利文獻1的UWB天線中，實現通常對天線所要求的-IOdB以下回波損耗(相當于電壓駐波比在2.0以下)的頻帶，其寬度無法覆蓋到地面數字電視的470MHz。圖6 (A)是具有邊長為25mm的正方形(稱為25mm四方形)天線元件30的天線 40A的主視圖。圖6 (B)是具有邊長為50mm的正方形(稱為50mm四方形)天線元件30的天線40B的主視圖。如圖6(A)和圖6(B)所示，構成天線元件30、30的兩塊正方形薄金屬板配置成關于直線31對稱。天線元件30、30的角部32、32配置成相互靠近。帶狀腿部33、33從角部 32、32平行延伸，沿著直線31形成微小間隙K。在腿部33的外端33a連接有引線35。換言之，外端33a作為饋電點Q而起作用。電纜36將天線40A與相關電子電路(接收機等)連接起來。圖7是表示該圖6 (A)和圖6(B)各自所示的天線40A、40B的回波損耗實測結果的圖表。橫軸表示頻率(GHz)，縱軸表示回波損耗(dB)。由圖7可知，能夠獲得-IOdB以下回波損耗的各頻帶WA、WB較窄，缺乏實用性。本發明的目的在于，提供一種形狀和結構簡單的寬頻帶天線，這種寬頻帶天線能夠在與現有技術的頻帶相比足夠寬的頻帶內獲得作為天線足以實用的回波損耗。本發明的天線的另一個目的在于，將現有技術的多個無線通信系統中每個系統所需的多個天線統合起來。并且，本發明的又一個目的在于，通過這種統合來簡化繁雜的電纜布線。用以解決技術問題的技術方案本發明的寬頻帶天線包括平坦且具有導電性的一對天線元件和平坦且具有導電性的一對帶狀供電腿部。所述天線元件配置成關于對稱軸呈線對稱；所述帶狀供電腿部相互間具有微小間隙，配置成關于所述對稱軸呈線對稱；所述帶狀供電腿部在所述天線元件相互最為接近的鄰接部連接所述天線元件；所述帶狀供電腿部各自的寬度越遠離所述連接部就越大。根據一個實施方式，所述天線元件離所述連接部最遠的外緣部構成圓弧的一部分；所述鄰接部包含假想圓弧的一部分；所述腿部沿著與所述鄰接部的所述假想圓弧相切的切線方向，接合在所述天線元件上，形成接合部。根據另一個實施方式，所述天線元件形成中央具有窗部的封閉圓環。根據另一個實施方式，所述天線元件實質上為橢圓形，所述橢圓的長軸與所述對稱軸相交所成的角度為40° 100°。根據另一個實施方式，所述橢圓的長軸與所述對稱軸相交所成的角度約為90°。根據另一個實施方式，所述天線元件和所述腿部的可見光透射率為70% 95%， 用肉眼可透視。根據又一個實施方式，所述天線元件和所述腿部設置在汽車的玻璃面上。發明的效果本發明提供一種在極寬的頻帶內顯示出優異的回波損耗特性的天線，從而能夠用一種天線來覆蓋從UWB通信到頻帶更低的地面數字電視。
圖1是表示本發明的第一實施方式的主視圖。圖2是表示本發明的第二實施方式的主視圖。圖3是表示本發明的圖1所對應的實施例的實測結果的圖表。圖4是表示本發明的第三實施方式的主視圖。圖5是表示本發明的第四實施方式的主視圖。圖6 (A)是表示具有25mm四方形元件的現有例的天線的主視圖；圖6(B)是表示具有50mm四方形元件的現有例的天線的主視圖。圖7是表示現有例的實測結果的圖表。符號說明1 天線元件2 腿部2A 外端
5鄰接部
10最外端部
C外端方向
G微小間隙
L對稱軸
Ll長軸
S接合部
θ角度
具體實施例方式以下，參照附圖對本發明的實施方式進行詳細說明。圖1是本發明的第一實施方式的主視圖。圖2是本發明的第二實施方式的主視圖。一對平坦且具有導電性的天線元件1、1配置成關于線對稱的軸即直線L對稱。一對平坦且具有導電性的帶狀供電腿部2、2從天線元件1、1的鄰接部5、5突出。天線元件1、 1和腿部2、2形成為一體。一對腿部2、2配置成關于上述直線L線對稱，且相互鄰接，在一對腿部2、2之間具有微小間隙G。供電腿部2、2在天線元件1、1相互最為接近的鄰接部連接天線元件1、1。腿部2、2的寬度尺寸W分別沿外端方向C，即沿遠離連接部S的方向逐漸增加。優選具有向外擴寬的形狀的腿部2和天線元件1由一塊金屬薄板制成。具體而言，天線元件1 和腿部2由厚度尺寸T (未圖示)在100口!11以下的014148411等金屬薄板(金屬箔)或金屬氧化物膜(IT0、Sn0類等)制成，能夠以貼在玻璃或電子基板等上的方式來加以應用。例如，可以貼在汽車的前擋風玻璃、后擋風玻璃或窗玻璃等玻璃面上使用。特別地，如果將天線元件1、1和腿部2、2的可見光透射率設定在70% 95%，人的肉眼就可以透視。因此，天線元件1、1和腿部2、2能夠以網格型或極薄(例如0.05μπι)的金屬薄膜或金屬氧化物膜的方式來實現。 應予說明，為了將天線元件1、1和腿部2、2貼在玻璃上，可以在玻璃上涂布粘接劑或粘合劑等。或者還可以將天線元件1、1和腿部2、2燒結層疊在玻璃上。在其它實施方式中將天線元件1、1和腿部2、2夾在玻璃層之間并加以固定。上述所有情況均包含在本發明的范圍內。一對腿部2、2的微小間隙G形成為從外端2Α側朝著天線元件1的接近部5側依次增大的錐形。換言之，微小間隙G從接近部位5側朝著外端方向C依次減小。天線元件1的形狀實質上是橢圓形，但在圖1中，在中央區域內形成有具有相似形狀的實質上呈橢圓形的窗部3，天線元件1形成封閉圓環。在圖2中則不存在該窗部3。電纜6將天線結合到電子電路(放大器或濾波器等)上。電纜6經由導線(即引線)7在饋電點E連接腿部2的外端2Α。饋電點E優選設置在靠近微小間隙G的位置，即腿部2、2的角部。腿部2的外側端部8形成為曲率半徑較大的凹狀圓弧形。如圖1、圖2所示，離天線元件1的接近部位5最遠的最外端部10為平滑的圓弧
5狀，而且，上述鄰接部5也為平滑的圓弧狀。在圖1、圖2中，由于天線元件1的外形實質上是橢圓形，所以可以說最外端部10和鄰接部5也形成為圓弧狀。腿部2的內端部9從與鄰接部5的圓弧狀假想圓弧(假想曲線)，即大致在橢圓形曲率半徑較小的部分(圖中的曲線部)相切的切線方向接合，形成接合部S (用虛線表示)。在圖1、圖2中，天線元件1實質上為橢圓形，其長軸Ll與對稱軸L相交所成的角度θ為90°。因此，腿部2沿著與長軸Ll垂直相交的方向接合在天線元件1的鄰接部5， 形成平滑的接合部S。接合部S的圓弧長度充分大于腿部2的寬度W的最小值。在圖1中，如果以天線元件1的橢圓的整體面積(即圖2的天線元件1的面積)為 SO、窗部3的面積為S3，則將面積比(用百分比表示)設定成滿足下列公式1。也就是說， 在下限值中也包含了圖2的情況。0%^ S3/S0 ^ 35% —(1)圖4、圖5分別表示第三、第四實施方式。天線元件1的外形實質上是橢圓形，與上述實施方式相同。在圖4、圖5的實施方式中，長軸Ll與一直線L相交所成的角度θ為 45°，這一點與圖1、圖2所示的第一、第二實施方式不同。根據本發明，如果將從腿部2的外端2Α側向天線元件1的方向延伸的直線L與長軸Ll所成的角度表示為θ，則優選設定成40°彡θ ^ 100°，若θ不足下限值、或超過上限值，則無論在哪種情況下低頻率區域的特性都會急劇降低。圖4、圖5所示的腿部2在直線L方向上的長度比圖1、圖2小。假設從天線元件 1的重心(中心)到腿部2外端2Α的長度與圖1、圖2相同。例如，如果在天線元件1中如圖4、圖5所示θ =45°，即長軸Ll從傾斜方向與對稱軸L相交，則接合部S位于比腿部 2更靠下的位置。因此，腿部2的長度減小。外側端部8形成為直線邊。這樣一來，各腿部 2實質上就形成為寬度W朝著外端方向C急劇增大的的低三角形。圖4、圖5所示的實施方式的除上述以外的結構，符號與圖1、圖2相同的即為與之相同的結構。在圖4、圖5中，鄰接部5和最外端部10雖位于離開長軸Ll的位置，但在呈圓弧狀即無角的形狀方面與圖1、圖2相同。圖3所示的圖表表示圖1所示的實施方式的實測頻率特性。橫軸為頻率(GHz)、縱軸為回波損耗(dB)。具體而言，在該實施方式中，材質為Cu，厚度尺寸為35μπι，天線元件1 沿長軸Ll的長度尺寸為100mm、短軸尺寸為70mm，窗部3的橢圓的長軸尺寸為70mm、短軸尺寸為40mm，S3/S0 = 33%，從長軸Ll到腿部2外端2A的距離為50mm，外端2A的邊長度為 35mm，外側端部8的曲率半徑為50mm，微小間隙G在外端2A附近的值為0. 5mm。從圖3中可知，顯示出在上述-IOdB的線N_1Q以下的損耗量(dB)的頻帶Wc非常寬。即，在從頻率&到高頻fH的寬頻帶內，可以得到在-IOdB的線N,以下的回波損耗。具體而言，4 = 0. 4GHz、fH = 7. 9GHz。如果以兩者中央的頻率(即平均頻率)為fQ，則在本發明中，將滿足下列公式2的情況定義為“寬頻帶”天線。(fH-fL)/fo ^ 1.0-(2)圖3 所示的實施方式為(fH_fL) = 7. 9-0. 4 = 7. 5、f。= (7. 9+0. 4) +2 = 4. 15。 因此，(fH-fL)/fQ = 7. 5 + 4. 15 = 1. 81，在非常寬的頻帶內顯示出-IOdB以下的適當的回波損耗特性。應予說明，在圖1或圖2中，通過使腿部2的形狀和尺寸、以及微小間隙G最佳化，如圖3中的雙點劃線M所示，也能覆蓋UWB通信用的10. 6GHz，這一點已被本發明者確認。在圖3中，橫軸的fl f2、f3、f4、f5、f6、f7 f8各符號表示目前在日本所使用的主要頻率，如下列表1所示。[表 1]
權利要求
1.一種寬頻帶天線，其包括平坦且具有導電性的一對天線元件和平坦且具有導電性的一對帶狀供電腿部，其中所述天線元件配置成關于對稱軸呈線對稱；所述帶狀供電腿部相互間具有微小間隙，配置成關于所述對稱軸呈線對稱；所述帶狀供電腿部在所述天線元件相互最為接近的鄰接部連接所述天線元件；所述帶狀供電腿部各自的寬度越遠離所述連接部就越大。
2.根據權利要求1所述的寬頻帶天線，其中所述天線元件離所述連接部最遠的外緣部構成圓弧的一部分；所述鄰接部包含假想圓弧的一部分；所述腿部沿著與所述鄰接部的所述假想圓弧相切的切線方向，接合在所述天線元件上，形成接合部。
3.根據權利要求1所述的寬頻帶天線，其中所述天線元件形成中央具有窗部的封閉圓環。
4.根據權利要求1所述的寬頻帶天線，其中所述天線元件實質上為橢圓形，所述橢圓的長軸與所述對稱軸相交所成的角度為40° 100°。
5.根據權利要求4所述的寬頻帶天線，其中所述橢圓的長軸與所述對稱軸相交所成的角度約為90°。
6.根據權利要求1所述的寬頻帶天線，其中所述天線元件和所述腿部的可見光透射率為70% 95%，用肉眼可透視。
7.根據權利要求1所述的寬頻帶天線，其中所述天線元件和所述腿部設置在汽車的玻璃面上。
全文摘要
本發明提供一種可以對應極寬的頻帶的天線。該天線設置有天線元件和供電腿部各一對，配置成隔著微小間隙G關于一直線L線對稱。
文檔編號H01Q1/32GK102171890SQ200980138600
公開日2011年8月31日 申請日期2009年10月14日 優先權日2008年10月17日
發明者工藤敏夫, 柏原一之, 那須章二, 馬場俊之 申請人:三菱電線工業株式會社