專利名稱：天線裝置及使用該裝置的無線裝置和無線中繼裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種天線裝置，及使用該天線裝置的無線裝置和無線中繼裝置。該天線裝置用于主要公知為PHS(個人手提電話系統)系統的移動通訊系統中。
背景技術：
通常，在諸如PHS系統的移動通訊系統中實施的戶外小型基站裝置(主單元)內，雖然使用了諸如套管天線的全向天線，但該全向天線的天線增益小于或約等于2dBi。而且，本地無線網絡(無線本地環路WLL)使用諸如PHS系統的移動通訊系統，在用于其中的固定終端裝置內，天線增益要求大約10dBi。
就在最近，在如上所述的移動通訊系統中，要求天線具有高增益以擴大通訊覆蓋面積。這些天線用于戶內型小型基站裝置(母單元)和固定終端裝置。
主要使用1，900MHz頻段和800MHz頻段作為以上所述移動通訊系統的頻率。通常所說的能在該頻段工作具有高增益的天線，多極共線陣列天線可從例如日本專利出版物Hei-5-267932、Hei-9-232851、和Hei-8-139521獲悉。通過把在水平平面內具有全向性特征的天線沿垂直方向以多級方式排列，而在垂直平面內的方向性特征卻被垂直極化波變窄，該種天線能保持高增益。
并且，例如如日本專利出版物Hei-5-259733和Hei-8-204433所公開的，可公知端射陣列天線，即通常所說的YAGI天線和配有反射板的偶極天線。通過把無源元件沿平行于主輻射方向的方向進行排列，該種天線能保持高增益。
進而，例如如日本專利出版物Hei-6-334434所公開的，可公知垂射陣列天線，即通常所說的插接陣列天線。通過把多個天線排列在垂直于主輻射方向的平面之內，而這些天線以分布方式(distribution manner)給予電能，該種天線能保持高增益。
而且，例如如日本專利出版物Hei-6-268432和日本實用新型出版物Hei-6-44219所描述的，可公知細型天線，即通常所說的配有反射板的環形天線和隙縫天線。
因而，作為主要用于VHF頻率范圍的垂射陣列天線，例如由CQ出版公司發行的《天線手冊》，在366頁公開了這樣一種天線，即兩個1-波長天線要么以正方形要么以圓形的方式進行排列。因而在本領域公知，應用該垂射陣列天線的菱形天線，在1，900MHz頻段和800MHz頻段可獲得大約6dBi的增益，并進而，具有小型／簡單結構的該菱形天線與反射板組合起來，可獲得大約10dBi的增益。
而且，這樣一種天線在本領域是公知的，其中如上所述的多套菱形天線以并行連接或串行連接的方式進行排列。圖3為表示傳統天線裝置結構和其中電流分布的框圖，其中6套菱形天線以并行方式互連。該天線裝置被排列成這樣以使6套菱形天線14至19以并行方式連接，且電源單元20連接到中心部分。雖然菱形邊長“a”設為1／2波長(λ／2)，這些菱形天線14至19以由4套半波長天線構成的垂射陣列天線來操作，以使其沿著X方向和-X方向輻射垂直極化波。例如，在該天線裝置的操作頻率設為1，900MHz的情況下，菱形邊長“a”變為79mm。而且，天線裝置總寬變為670mm。在該情況下，特別是在圖3所示的天線裝置中，不能通過相互耦合對應的菱形天線來優化位于中心附近菱形天線16至19的電流分布。結果是在本領域公知，多個排列效果變得相對要小，單套菱形天線具有大約11．5dBi的增益，通過把菱形天線與反射板組合到一起可獲得大約15．5dBi的增益。
而且，例如日本專利出版物Hei-6-188623和Hei-6-169216，及日本實用新型出版物Hei-4-44713描述了這樣一種雙環路天線，即多個1-波長環路天線以相互并行，或相互串連的方式連接起來。圖4表示雙環路天線通常公知的結構。該雙環路天線排列成使兩套1-波長環路天線經由1／2-波長傳送路徑相互并行地連接起來，并且電源單元連到中心部分。1-波長環路天線21和1-波長環路天線22兩者以使垂直極化波沿著X方向和-X方向輻射的方式進行操作。傳送路徑23的長度設為1／4波長且傳送路徑24的長度也設為1／4波長，與此同時1-波長環路天線21和1-波長環路天線22兩者相互連接起來，并且電源單元25連到其中心點。由于雙環路天線被排列成這種方式，可在同相的條件下激勵兩套1-波長環路天線21和22。在本領域公知，單套1-波長環路天線具有大約8dBi的增益，通過與反射板組合到一起，兩個1-波長環路天線可獲得大約12dBi的增益。
另一方面，下列無線中繼裝置，在本領域是公知的用于如上所述移動通訊系統中的無線中繼裝置。即，例如日本專利出版物Hei-8-8807公開了這樣一種無線中繼裝置，其采用了天線公用濾波器和大量窄頻放大器。日本專利出版物Hei-8-508377公開了這樣一種無線中繼裝置，其使用了這種放大器和可與時分雙工(TDD)系統中上流時瞬和下流時瞬同步操作的開關。而且，日本專利出版物Hei-8-298485描述了這樣一種無線中繼裝置，其中在時分雙工系統中提供了由上流／下流中繼系統構造的兩個中繼系統。
然而，為了在如上所述傳統多級共線陣列天線中保持高增益，大量天線必須沿著垂直方向以多級方式排列。例如，在1，900MHz頻段獲得10dB增益的情況下，要求有1米高的天線。結果在天線安置位置和天線機械強度方面會出現問題。而且，在無線裝置中建造這樣高的天線不是合適的方法。
并且，為了在以上所述傳統端射陣列天線中保持高增益，大量天線必須沿著主輻射方向以多極方式排列。結果在天線安置位置和天線機械強度方面會出現這樣的問題。而且，由于端射陣列天線具有特定的天線結構，該種端射陣列天線難以用合適方法建造在無線裝置中。
進而，為了在以上所述傳統垂射陣列天線中保持高增益，大量天線必須排列在垂直于主輻射方向的平面上。結果在天線安置位置和天線機械強度方面會出現這樣的問題，因為這種垂射陣列天線的整個面積增加了。而且，由于垂射陣列天線具有如此大的天線面積，該種垂射陣列天線難以用合適方法建造在無線裝置中。
并且，盡管以上所述傳統細型天線具有細型的結構，該天線具有這樣一個問題其輻射方向性特征不能被優化成期望的特征。
再則，端頭開縫的菱形天線有另一種問題，其不能獲得高于10dBi的增益。該天線利用這樣一種天線，即兩個1-波長天線要么以正方形的形式要么以圓形的形式排列。
并且，特別是在圖3所示的多個端頭開縫的菱形天線或以并行連接方式或以串行連接方式排列的天線中，由于相鄰1-波長單元之間的相互耦合，位于中心附近天線單元的電流分布不能被優化。結果出現了這樣一種問題，由多個天線排列引致的增益改善效應被降低。
另一方面，在以上所述傳統無線中繼裝置中，能夠獲得較大中繼增益的放大器的結構變得復雜和體積龐大。因此，出現了這樣一種問題，體積龐大的放大器不能被適當地置于戶內型小型中繼裝置。
本發明是為了解決以上所述屬于傳統天線的各種問題，并具有實現具有小型、細型、和簡單天線結構的高增益天線的目的。該結構適用于可在UHF頻率范圍和半微波頻率范圍內操作的移動通訊系統。而且，本發明負有實現以緊湊／簡單方式排列的戶內型無線中繼裝置的目的。
發明公開為解決如上所述問題，按照本發明給出了一種天線裝置，其特征在于第一天線和第二天線以這樣一種方式排列在兩端的部分，即兩個1-波長天線元件的每一個在其中心部分彎曲且兩個彎曲的1-波長天線元件被放置成彼此相對以形成一個菱形；第一和第二天線的一端是開縫的；在其另一端提供了連接單元；第三天線排列在中心部分，其兩端連接到第一和第二天線，其中兩個1-波長天線元件每一個的中心半-波長部分，以相對于與天線單元垂直相交的直線對稱的方式彎曲；并且提供了公用電源單元。由于采用了這樣一種結構，具有高增益的天線裝置可用簡單平面結構來實現。
并且，按照本發明給出了一種天線裝置，其特征包括多個形成于菱形的天線，其以這樣一種方式，即兩個1-波長天線元件的每一個在其中心彎曲并且彎曲的1-波長天線元件被放置成彼此相對；傳送路徑；和反射板；其中這些天線以這樣一種方式排列，通過保持一個由半-波長乘以一整數定義的間距，沿著垂直于菱形平面的方向把這些天線彼此分隔開，并且使得其中的主極化波方向彼此相同；這些天線由傳送路徑相互連接；用于連接多個天線的天線系統的端頭部分是開縫的并在其另一端提供了電源單元；反射板沿著垂直于這些天線的菱形平面的方向，排列成相隔一預定間距。由于采用了這樣一種結構，具有高增益的天線裝置可用簡單結構來實現。
并且，按照本發明給出了一種無線裝置，其特征包括印制板，其中天線構造成印制的圖型；和無線電路單元；其中印制板和無線電路單元兩者皆以預定的間距固定住；和無線電路單元的外罩公共用作反射構件。由于采用了這樣一種結構，配有具有高增益天線裝置的無線裝置可用簡單結構來實現。
并且，按照本發明給出了一種無線中繼裝置，其特征在于多個天線裝置，以其主輻射方向指向不同方向的方式，排列在同一外罩之內；和這些天線裝置的電源單元在電氣上互連。由于采用了這樣一種排列，置于戶內的無線中繼裝置可用簡單排列方式實現。
進而，按照本發明給出了一種無線中繼裝置，其特征在于多個天線裝置可排列在互不相同的戶內空間內；且這些天線裝置對應的電源單元通過電纜互連起來。由于采用了這樣一種排列，置于戶內的無線中繼裝置可用簡單排列方式實現。
并且，按照本發明給出了一種無線中繼裝置，其特征在于多個天線裝置可嵌入互不相同的房間的墻內；且這些天線裝置對應的電源單元通過電纜互連起來。由于采用了這樣一種排列，置于戶內的無線中繼裝置可用簡單排列方式實現。
如本發明權利要求1所述的發明涉及這樣一種天線裝置，其中第一天線和第二天線以這樣一種方式排列在兩端的部分，即兩個1-波長天線元件的每一個在其中心部分彎曲且兩個彎曲的1-波長天線元件被放置成彼此相對以形成一個菱形；第一和第二天線的一端是開縫的；在其另一端提供了連接單元；第三天線排列在中心部分，其兩端連接到第一和第二天線，其中兩個1-波長天線元件每一個的中心半-波長部分，以相對于與天線單元垂直相交的直線對稱的方式彎曲；并且提供了公用電源單元。天線裝置可能具有這樣一種效應，沿著垂直于菱形平面的的方向可獲得較強的輻射，并且第三天線的電流分布可得到改善。
如本發明權利要求2所述的發明涉及這樣一種如權利要求1所述的天線裝置，其中第一至第三天線由印制板上形成的印制圖型構成，印制板和反射板皆以預定的間距固定。天線裝置可能具有這樣一種效應，第一至第三天線由印制板保持，向后投射的電磁波被反射板反射回以匯聚到向前的方向。
如本發明權利要求3所述的發明涉及這樣一種如權利要求2所述的天線裝置，其中提供了多個天線系統且天線系統由第一天線至第三天線構成；這些天線系統以這樣一種方式即由印制板上形成的印制圖型構成，這些天線系統的主投射方向與其中的主極化波方向相匹配；這些天線系統每一個電源單元的第一端子由在印制板一面上形成的第一電源圖型相連；這些天線系統每一個電源單元的第二端子由在印制板另一面上形成的第二電源圖型相連。天線裝置可能具有這樣一種效應，這些天線系統電源單元的第一端子由在印制板一面上形成的第一電源圖型給予電能，而其中電源單元的第二端子由在印制板另一面上形成的第二電源圖型給予電能，如此，其中其主投射方向與其主極化波方向相匹配的電磁波從這些天線系統中輻射出來。
如本發明權利要求4所述的發明涉及這樣一種天線裝置，其中多個天線以這樣一種方式形成菱形，兩個1-波長天線元件的每一個在其中心彎曲并且彎曲的1-波長天線元件被放置成彼此相對；傳送路徑；和反射板；其中這些天線以這樣一種方式排列，通過保持一個由半-波長乘以一整數定義的間距，沿著垂直于菱形平面的方向把這些天線彼此分隔開，并且使得其中的主極化波方向彼此相同；這些天線由傳送路徑相互連接；用于連接多個天線的天線系統的端頭部分是開縫的并在其另一端提供了電源單元；反射板沿著垂直于這些天線的菱形平面的方向，排列成相隔一預定間距。天線裝置可能具有這樣一種效應，從這些天線系統輻射出的電磁波沿著垂直于菱形平面的方向彼此加強，并進而被反射板匯聚。
如本發明權利要求5所述的發明涉及這樣一種天線裝置，其中多于兩套的如權利要求4所述的天線裝置沿著平行于菱形平面的方向排列；且多于兩套的天線裝置以并行方式被給予電能。天線裝置可能具有這樣一種效應，這些天線裝置以同相的模式被給予電能，并且從這些天線裝置輻射出的電磁波彼此加強。
如本發明權利要求6所述的發明涉及這樣一種如權利要求4、或權利要求5所述的天線裝置，其中多個天線由多個印制板上形成的印制圖型構成，這些印制板以預定的間距固定。天線裝置可能具有這樣一種效應，這些天線由印制板保持，且這些印制板以預定的間距固定。
如本發明權利要求7所述的發明涉及這樣一種如權利要求6所述的天線裝置，其中天線裝置由中繼印制板構成，其中的傳送路徑由印制圖型構成；和這些印制板由中繼印制板連接起來。天線裝置可能具有這樣一種效應，多個印制板由中繼印制板以預定的間距固定，并且多個天線被由中繼印制板上印制圖型形成的傳送路徑相互連接起來。
如本發明權利要求8所述的發明涉及這樣一種無線裝置，其包括印制板，其中天線由印制圖型構成；無線電路單元；其中印制板和無線電路單元皆以預定的間距固定；無線電路單元的外罩公共用作反射構件。無線裝置可能具有這樣一種效應，天線由印制板保持，并且印制板和無線電路單元之間的間距被保持為一常數，并且向后輻射的電磁波被無線電路單元的外罩反射回以匯聚到向前的方向。
如本發明權利要求9所述的發明涉及這樣一種無線中繼裝置，其中多個天線裝置以這樣一種方式排列在同一外罩之內，這些天線裝置的主輻射方向指向不同的方向；這些天線裝置的電源單元在電氣上相互連接。無線中繼裝置可能具有這樣一種效應，電磁波相對于不同的主輻射方向被重發。
如本發明權利要求10所述的發明涉及這樣一種如權利要求9所述的無線中繼裝置，其中多個天線裝置的每一個由在印制板上形成的印制圖型構成；并且這些天線裝置對應的電源單元通過連接印制板的連接器直接相互連接起來。無線中繼裝置可能具有這樣一種效應，多個天線裝置由印制板相應地保持住，這些印制板在電氣上由連接器相互連接起來。
如本發明權利要求11所述的發明涉及這樣一種無線中繼裝置，其中多個天線裝置排列在互不相同的戶內空間中；這些天線裝置對應的電源單元通過電纜互相連接起來。無線中繼裝置可能具有這樣一種效應，由于由排列在某一戶內空間的天線裝置接收的電磁波從排列在另一戶內空間的天線裝置發射出去，電磁波可重發到不同的戶內空間。
如本發明權利要求12所述的發明涉及這樣一種無線中繼裝置，其中多個天線裝置被嵌入彼此不同的房間的墻內；并且這些天線裝置對應的電源單元通過電纜互相連接起來。無線中繼裝置可能具有這樣一種效應，由于由嵌入在某一戶內墻里的天線裝置接收的電磁波從嵌入在另一戶內墻里的天線裝置發射出去，電磁波可重發到不同的戶內空間。
如本發明權利要求13所述的發明涉及這樣一種如前面權利要求9至12中任一所述的無線中繼裝置，其中無線中繼裝置包括由上流線和下流線構成的兩個中繼系統；和中繼系統通過連接這些天線裝置對應電源單元中的放大器而組成。無線中繼裝置可能具有這樣一種效應，電信號在上流系統和下流系統的對應中繼系統中被放大。
如本發明權利要求14所述的發明涉及這樣一種如前面權利要求9至12中任一所述的無線中繼裝置，其中具有循環器和放大器的雙向中繼系統被連接在多個天線裝置的電源單元之間。無線中繼裝置可能具有這樣一種效應，上流信號和下流信號以時間順序的方式被循環器彼此隔離開，并且上流信號和下流信號皆被放大器單獨地放大。
如本發明權利要求15所述的發明涉及這樣一種如前面權利要求9至12中任一所述的無線中繼裝置，其中具有天線公用器件和放大器的雙向中繼系統被連接在多個天線裝置的電源單元之間。無線中繼裝置可能具有這樣一種效應，上流信號和下流信號以頻率的方式被天線公用器件彼此隔離開，并且上流信號和下流信號皆被放大器單獨地放大。
附圖簡述
圖1表示按照第一實施例模式的天線裝置，圖2表示按照第一實施例模式的天線裝置的電流分布。
圖3和圖4分別表示傳統天線裝置的例子。
圖5至圖11表示按照第二到第八實施例模式的天線裝置。
圖12表示按照第九實施例模式的無線裝置。
圖13表示按照第十實施例模式的無線中繼裝置。
圖14表示采用按照第十實施例模式無線中繼裝置的無線系統。
圖15至圖21表示按照第十一實施例模式到第十七實施例模式的無線中繼裝置。
實施本發明的最佳模式現在參考圖1至圖21，將詳細描述本發明實施例模式。
(第一實施例模式)在按照第一實施例模式的天線裝置中，一對端頭開縫的菱形天線排列在兩端的部分，四個1-波長環路天線以這樣一種方式連接，兩個1-波長天線每一個的中心部分的半-波長天線部分，以相對于與該1-波長天線單元垂直相交的直線對稱的方式，在三個點處被彎曲。1-波長環路天線的兩端連到如上所述一對菱形天線，并提供了公用電源單元。
如圖1所示，第一實施例模式的天線裝置提供有天線元件1至12和電源單元13。
天線元件1至12由具有一個波長長度的導線排列成，并在其中心部分彎曲成“α”角度。通常，角度“α”被設為大約30至150度。在本實施例模式中，描述了角度設為90度的情況。
如圖1所示，一對天線元件1和2，與一對天線元件3和4的每一對以菱形排列成彼此相對。天線元件1和2的一端(即如圖所示的左端)連到一對天線元件5和6，而其另一端在電氣上是開路的。天線元件3和4的一端(即如圖所示的右端)連到一對天線元件7和8，而其另一端在電氣上是開路的。進而，天線元件5和6及天線元件1和2的連接端連到位于相反端的一對天線元件9和10。而且，天線元件7和8及天線元件3和4的連接端連到位于相反端的一對天線元件11和12。電源單元13提供在天線元件9和10及天線元件11和12之間的連接點。天線元件5至12排列成這種形式，這些天線元件5至12在三點彎曲并彼此相對。
由一對天線1和2，及一對天線3和4所構成每一個菱形的邊長“a”設為1／2波長(λ／2)。并且，天線元件5至12的邊長“b”設為1／4波長(λ／4)。例如，在天線裝置的操作頻率設為1，900MHz的情況下，天線元件1至4的長度大約為158mm，菱形的邊長“a”為79mm。天線元件5至12的長度大約為158mm，菱形的邊長“b”為39．5mm。則，天線裝置總寬變為762mm。
在采用以上所述排列方式的天線裝置中，當天線裝置被激勵，或被含有來自電源單元13的操作頻率的高頻信號激發時，可獲得如圖2箭頭所示的天線元件1至12的電流分布。在該情況下，天線元件1和2兩者構成一菱形天線，并操作為具有4套半-波長天線的垂射陣列天線。該垂射陣列天線沿著X方向和-X方向輻射電磁波，其主極化波方向為Z方向。而且，天線元件3和4以類似于這些天線元件1和2的方式操作。并且，天線元件5和6以1-波長環路天線操作，且沿著X方向和-X方向輻射電磁波，其主極化波方向為Z方向。而且，天線元件7和8以類似于這些天線元件5和6的方式操作，并且相似地，天線元件9和10，及天線元件11和12以類似的方式操作。
通過采用如上所述的排列方式，兩個菱形天線及四個1-波長環路天線皆可同相激勵，并且電磁波沿著X方向和-X方向強烈輻射，其主極化波方向對應Z方向。而且，由于菱形天線排列在端頭部分和1-波長環路天線排列在中心部分，可改善位于中心部分天線元件的電流分布，這正是傳統天線裝置的問題，在傳統天線裝置中多個菱形天線排列成如圖3所示。在如圖1所示的天線裝置中，沿X方向和-X方向可獲得大約12．5dBi的增益，即比圖3所示天線裝置的增益要高出1dB。
在本實施例模式中需注意，主極化波方向設為垂直(Z)方向。另外，即使在圖1的天線裝置被旋轉90度排列，且主極化波方向設為水平(Y)方向的情況下，該天線裝置可以以與水平極化波天線類似的方式來操作。
如前所述，按照第一實施例模式的天線裝置，具有高增益的天線裝置可通過利用簡單平面結構來實現。
(第二實施例模式)在按照第二實施例模式的天線裝置中，一對端頭開縫的菱形天線排列在兩端的部分，四個1-波長環路天線以這樣一種方式排列，兩個1-波長天線元件每一個的中心部分的半-波長天線部分彎曲成半圓形。1-波長環路天線的兩端連接到如上所述一對菱形天線，并且進而提供了公用電源單元。
如圖5所示，第二實施例模式的天線裝置提供有天線元件1和2，天線元件26至33。應理解如圖1所示的相同參考數字將用作代表如圖5所示相同，或相似的結構，且這些結構可以相同的方式操作。
天線元件26至33由具有1波長長度的導線排列成，且在其中心處曲成半圓形，其長度“c”等于1／2波長。而且天線單元26至33每一個的直線部分的長度“b”設為1／4波長。然后，一對天線元件26和27，一對天線元件28和29，一對天線元件30和31，一對天線元件32和33每一對排列成彼此相對。在天線元件30和31之間的連接點處，和天線元件32和33之間的連接點處提供了電源單元13。由于這些天線元件以該種方式連接，天線元件26和27兩者都構成一個1-波長環路天線，天線元件28和29兩者都構成一個1-波長環路天線，天線元件30和31兩者都構成一個1-波長環路天線，并且天線元件32和33兩者都構成一個1-波長環路天線。
在采用如上所述排列方式的天線裝置中，當天線裝置被激勵，或被含有來自電源單元13的操作頻率的高頻信號激發時，天線元件26至33以與圖1所示天線元件5至12相類似的方式操作。該天線裝置沿著X方向和-X方向強烈輻射電磁波，其主極化波方向為Z方向。類似于圖1所示的天線裝置，圖5所示的天線裝置可改善位于中心部分天線元件的電流分布，這正是傳統天線裝置的問題，在傳統天線裝置中多個菱形天線排列成如圖3所示。在圖5所示的該天線裝置中，沿X方向和-X方向可獲得大約12．5dBi的增益，即比圖3所示天線裝置的增益要高出1dB。
如前所述，按照第二實施例模式的天線裝置，具有高增益的天線裝置可通過利用簡單平面結構來實現。
(第三實施例模式)在按照第三實施例模式的天線裝置中，第一實施例模式的天線形成于印制板上，并進而反射板固定在與該印制板背面相隔預定距離的位置處。
如圖6所示，按照第三實施例模式的天線裝置提供有介電板34，天線圖型35，電源單元36，支柱37，和反射板38。
介電板34為由例如玻璃環氧樹脂板構成的印制板，且天線圖型35由在介電板34上形成的印制圖型構成。天線圖型35構造成具有與圖1所示天線裝置中提供的天線元件1至12相同的形狀。電源單元36排列在天線圖型35的中心部分。
介電板34由維持間距“d”的支柱37固定在反射板38上。介電板34和反射板38兩者皆排列成平行于Y-Z平面。反射板38由具有與介電板尺寸基本相同的金屬板構成。該反射板38以這樣一種方式操作，從天線裝置發射出的輻射匯聚到X方向。支柱37由諸如樹脂的非金屬材料構成，因此對天線裝置的操作無不利影響。間距“d”設為大約0．3波長。在操作頻率選為1，900MHz的情況下，介電板的總寬變為800mm，且間距“d”變為大約47mm。
在由如上所述結構構成的天線裝置中，當該天線裝置被來自電源單元36的操作頻率的高頻信號激勵時，天線圖型35以與按照第一實施例模式的圖1所示天線裝置相類似的方式操作，這樣該天線圖型35的輻射通過反射板38沿著X方向匯聚。在圖6所示天線裝置中，沿X方向可獲得大約16．5dBi的增益。而且由于天線元件由在介電板上形成的印制圖型構成，保持天線元件的結構可做得簡單，并能提高生產率。
如前所述，按照第三實施例模式的天線裝置，具有高增益的天線裝置可通過利用簡單平面結構來實現。
(第四實施例模式)在按照第四實施例模式的天線裝置中，按照第一實施例模式的多個天線以這樣一種方式形成，主輻射方向與主極化波方向相互匹配，并且反射板固定在與該印制板背面相隔預定距離的位置處。
如圖7所示，按照第四實施例模式的天線裝置提供有介電板39，兩個天線圖型40和41，第一電源圖型42，第二電源圖型43，支柱45，電源單元44，和反射板46。
介電板39為由例如玻璃環氧樹脂板構成的印制板并排列成與Y-Z平面平行。天線圖型40和41由在介電板39上形成的印制圖型構成。天線圖型40和41構造成具有與圖1所示天線裝置中提供的天線元件1至12相同的形狀。天線圖型40和41以這樣一種方式排列成相互平行，每一個主輻射方向既指向X方向也指向-X方向，每一個主極化波方向指向Z方向。天線圖型40和天線圖型41之間的間距“e”設為大約0．8波長。第一電源圖型42以這樣一種方式形成為介電板39前面上的印制圖型，該第一電源圖型42可連接天線圖型40和41的電源單元的一邊。并且，第二電源圖型43以這樣一種方式形成為介電板39背面上的印制圖型，該第二電源圖型43可連接天線圖型40和41的電源單元的另一邊。并且，電源單元44連接在第一電源圖型42和第二電源圖型43之間。介電板39由維持間距“d”的支柱45固定在反射板46上。反射板46由具有與介電板尺寸基本相同的金屬板構成。該反射板46以這樣一種方式操作，從天線裝置發射出的輻射匯聚到X方向。支柱45由諸如樹脂的非金屬材料構成，因此對天線裝置的操作無不利影響。間距“d”設為大約0．3波長。在操作頻率選為1，900MHz的情況下，介電板39的總寬變為800mm，且間距“d”變為大約47mm。
在由如上所述結構構成的天線裝置中，當該天線裝置被來自電源單元44的操作頻率的高頻信號激勵時，天線圖型40和41以與圖1所示按照第一實施例模式的天線裝置相類似的方式操作，這樣這些天線圖型40和41的輻射通過反射板46沿著X方向匯聚。在圖7所示天線裝置中，可獲得大約19．5dBi的增益。而且由于電源圖型42和43通過采用在介電板39的前面和背面上形成的印制圖型而構成，天線裝置的結構可做得簡單，并因此能提高生產率。電源圖型42和43把電力供給／分配給對應兩個天線系統的天線圖型40和41。
如前所述，按照第四實施例模式的天線裝置，具有高增益的天線裝置可通過利用簡單平面結構來實現。
(第五實施例模式)在按照第五實施例模式的天線裝置中，多個菱形天線以這樣一種方式排列，這些菱形天線沿著垂直于菱形表面的方向相互隔開一間距，該間距可通過把一半的波長乘以一整數獲得，并且主極化波方向彼此相同。并且用于連接這些菱形天線的天線系統的端頭部分是開縫的，且電源單元提供在該天線系統的另一端。而且，反射板沿著垂直于菱形天線的菱形平面的方向向后排列一預定間距，且其處提供了電源單元。
如圖8所示，第五實施例模式的天線裝置配有天線元件47至50，傳送路徑51和52，電源單元53，和反射板54。
天線元件47至50由具有一個波長的導線構成，并在其中心彎曲成“α”角度。通常，角度“α”被設為大約30至150度。在本實施例模式中，描述了角度設為90度的情況。
如圖8所示，天線元件47和48，及天線元件49和50排列在相對的Y-Z平面，形成平行的菱形，該菱形的邊長設為1／2波長(λ／2)。天線元件47和48，及天線元件49和50構造了兩個菱形天線，并以這樣一種方式以間距“f”相互平行地固定，即相應菱形天線的主輻射方向既指向X方向也指向-X方向，其主極化波方向指向Z方向。間距“f”設為由1／2波長乘以一整數所得的間距。天線元件47和48及天線元件49和50，由與間距“ f”等長的傳送路徑51和52相互連接起來。在天線元件49和50中，電源單元53連到與傳送路徑51和52相對的邊。在天線元件47和48中，與傳送路徑51和52相對的邊是開縫的。并且，反射板54排列在與天線元件49和50相隔間距“d”的位置。反射板54由例如其一端長于或等于大約0．9波長的矩形金屬平面構成。間距“d”設成大約0．3波長。
例如，在天線裝置的操作頻率設為1，900MHz的情況下，天線元件47至50的長度大約變為158mm，并且菱形的邊長“a”變為79mm。而且間距“f”等于由79mm乘以一整數所得的間距，且間距“d”變成大約47mm。同時，反射板的邊長變成大約140mm。
在采用如上所述排列方式的天線裝置中，現將描述間距“f”設為一個波長(158mm)的情況。當天線裝置被含有來自電源單元53的操作頻率的高頻信號激勵時，天線元件47至50和傳送路徑51和52中的電流分布由圖8的箭頭表示。在該情況下，天線元件47和48構成一菱形天線，且該菱形天線沿著X方向和-X方向輻射電磁波，其主極化波方向指向Z方向。天線元件49和50皆以類似于天線元件47和48的方式操作。天線元件47和48及天線元件49和50皆在同相激勵。結果，由于兩個沿著X方向和-X方向排列并間隔1個波長的菱形天線在同相激勵，從對應菱形天線發出的發射能沿著X方向和-X方向增加彼此的強度。進而，輻射被反射板54匯聚到X方向。結果可沿X方向獲得高增益。
并且，在間距“f”設為1／2波長(79mm)的情況下，沿X方向和-X方向排列和相互間隔1／2波長的兩個菱形天線以反相激勵。與如上所述情況類似，并且在本情況下，從對應菱形天線發出的輻射可沿X方向和-X方向增加彼此的強度。而且，輻射被反射板54匯聚到X方向。結果可沿X方向獲得高增益。在圖8所示的天線裝置中，可獲得大約13．5dBi的增益。
在本實施例模式中需注意，間距“f”或等于1波長，或等于1／2波長。另外，即使間距“f”被選為一個1／2波長乘以一整數的值，仍可執行類似的操作。
如前所述，按照第五實施例模式的天線裝置，具有高增益的天線裝置可通過利用簡單的結構來實現。
(第六實施例模式)在按照第六實施例模式的天線裝置中，按照第五實施例模式的多個菱形天線沿著平行于菱形面的方向排列，并以并行的方式給予電能。
如圖9所示，第六實施例模式的天線裝置配有天線元件47至50，傳送路徑51和52，電源單元53，天線元件55至58，傳送路徑59和60，及反射板61。應理解在圖8中所示相同的參考數字將用于表示代表圖9中相同或類似結構的那些參考數字，并且這些結構以類似的方式操作。
天線元件55至58及傳送路徑59和60排列成與天線元件47至50及傳送路徑51和52相同的天線系統。這些天線元件55至58，及傳送路徑59和60排列成相對于X-Z平面對稱。電源單元53以并行方式連到天線元件49和50及天線元件57和58以把電能供給這些天線元件49和50及57和58。反射板61排列成與天線元件49和50相距間距“d”。
在采用如上所述結構的天線裝置中，當間距“f”被設為一個1／2波長乘以一整數的值且該天線裝置被來自電源單元53的操作頻率的高頻信號激勵時，天線元件47至50及傳送路徑51和52皆以類似于圖8所示天線裝置的方式操作，所以沿X方向可獲得高增益。并且，天線元件55至58及傳送路徑59和60以類似方法操作，所以沿X方向可獲得高增益。進而，如上所述兩個天線系統同相激勵，兩個天線系統的輻射可沿X方向增加彼此的強度。在圖9所示天線裝置中，可獲得大約15．5dBi的增益。
如前所述，按照第六實施例模式的天線裝置，具有高增益的天線裝置可通過利用簡單的結構來實現。
(第七實施例模式)在按照第七實施例模式的天線裝置中，按照第五實施例模式的多個菱形天線形成于印制板，且這些印制板通過利用并行傳送路徑相互連接起來。
如圖10所示，按照第七實施例模式的天線裝置提供有介電板62和63，天線圖型64和65，傳送路徑66，支柱68和69，和反射板67。
介電板62和63為由例如玻璃環氧樹脂板構成的印制板，天線圖型64和65分別由在介電板62和63上形成的印制圖型構成。天線圖型64和65形成具有與圖8所示天線裝置中天線元件47和48，及天線元件49和50相同的形狀。
介電板62和63被支柱68固定為相距間距“f”，且介電板63通過支柱69固定在反射板67上，且維持間距“d”。介電板62和63及反射板67排列成平行于Y-Z平面。反射板67由與介電板62和63尺寸基本相同的金屬板構成。該反射板67以這樣一種方式操作，從天線裝置發出的輻射匯聚到X方向。例如，具有長度“f”的并行傳送路徑采納為傳送路徑66。該并行傳送路徑電氣上把天線圖型64連到天線圖型65。支柱68和69由諸如樹脂的非金屬材料構成，因而對天線裝置的操作無不利影響。
間距“d”設為大約0．3波長，間距“f”被設為一個1／2波長乘以一整數的間距。例如，當天線裝置的操作頻率設為1，900MHz時，間距“f”變為一個79mm乘以一整數的間距，且“d”變成大約47mm。
在由如上所述結構構成的天線裝置中，當該天線裝置被來自電源單元70的操作頻率的高頻信號激勵時，天線圖型64和65，傳送路徑66，和反射板67以與圖8所示天線元件47至50，傳送路徑51和52，及反射板54相類似的方式操作，以使沿X方向可獲得高增益。在圖10所示天線裝置中，沿X方向可獲得大約13．5dBi的增益。而且由于天線元件由介電板上形成的印制圖型構成，用于保持天線元件的結構可做得簡單，并能提高生產率。
如前所述，按照第七實施例模式的天線裝置，具有高增益的天線裝置可通過利用簡單的結構來實現。
(第八實施例模式)在按照第八實施例模式的天線裝置中，按照第五實施例模式的多個菱形天線形成于印制板，且這些印制板通過利用中繼板相互連接起來。
如圖11所示，按照第八實施例模式的天線裝置提供有介電板62和63，天線圖型64和65，反射板67，支柱68和69，中繼板71，傳送路徑72，及板連接器73和74。應理解在圖10中所示相同的參考數字將用于表示代表圖11中相同或類似結構的那些參考數字，并且這些結構以類似的方式操作。
中繼板71為由例如玻璃環氧樹脂板構成的印制板，傳送路徑72由在中繼板上形成的印制圖型構成。連接連接器73和74的板電氣上連接形成于兩個板上的圖型，而且也是機械上連接兩個板。
中繼板71的長度設為等于介電板62和63之間的間距“f”，并與支柱68一起固定介電板62和63。天線圖型64連到連接連接器73的板子的端子，且連接連接器73的板子也連到傳送路徑72。類似地，天線圖型65連到連接連接器74的板子的端子，且連接連接器74的板子也連到傳送路徑72。結果，天線圖型64和65經形成于中繼板71上的傳送路徑72，在電氣上相互連接起來。
在由如上所述結構構成的天線裝置中，當該天線裝置被來自電源單元70的操作頻率的高頻信號激勵時，天線裝置以與圖10所示天線裝置相類似的方式操作，以使沿X方向可獲得高增益。在圖11所示天線裝置中，沿X方向可獲得大約13．5dBi的增益。而且由于連接天線圖型的傳送路徑由中繼板上形成的印制圖型構成，用于保持天線元件的結構可做得簡單，并能提高生產率。
如前所述，按照第八實施例模式的天線裝置，具有高增益的天線裝置可通過利用簡單的結構來實現。
(第九實施例模式)在按照第九實施例模式的無線裝置中，按照第一實施例模式的天線形成于印制板上，無線電路單元固定在與該印制板背面相距一常數距離的位置處，無線電路單元的外罩通常用作發射板。
如圖12所示，第九實施例模式的無線裝置提供有介電板34，天線圖型35，無線電路單元75，電源電纜76，和支柱77。需注意在圖6中所示相同的參考數字將用于表示代表圖12中相同或類似結構的那些參考數字，并且這些結構以類似的方式操作。
無線電路單元75為一屏蔽罩，其內儲存諸如無線裝置的發送／接收電路。電源電纜76為高頻(射頻)電纜，用于把天線圖型35連到無線裝置中的發送-接收電路。支柱77把介電板34和無線電路單元75固定為相距間距“d”。該間距“d”設為近似于0．3波長。
在采用如上所述排列方式的無線裝置中，無線電路單元75的屏蔽罩能起與圖6所示反射板38相同的功能。當該無線裝置被經電源電纜來自無線電路單元75中電路的操作頻率的高頻信號激勵時，天線圖型35與無線電路單元75一起，可操作為沿X方向具有方向性特征的高增益天線。在該實施例模式中，沿X方向可獲得大約16．5dBi的增益。在該情況下，由于反射板是由無線電路單元75的屏蔽罩來設置的，可使其結構變得簡單。并且由于按照該實施例模式，含有高增益天線裝置的無線裝置以這樣一種方式在無線基站上固定為固定終端，即天線的主輻射方向指向無線基站，無線系統的傳送損耗可被補償。結果是無線系統覆蓋的無線區域可被擴大。
如前所述，按照第九實施例模式的無線裝置，配有這樣一種天線裝置的高增益無線裝置可通過利用簡單排列方式來實現。并且，在使用第九實施例模式無線裝置的無線系統中，能實現較寬的覆蓋面積。
(第十實施例模式)在按照第十實施例模式的無線中繼裝置中，多個平面天線裝置以這樣一種方式排列在同一外罩之內，這些平面天線裝置的主輻射方向指向彼此不同的方向，且這些天線裝置對應的電源單元電氣上相互連接。
如圖13所示，第十實施例模式的無線中繼裝置配有平面天線78和79，高頻電纜80，和外罩81。
平面天線78和79是如插接陣列天線的高增益平面天線，且以這樣一種方式排列在外罩81內，其主輻射方向指向X方向和Y方向。平面天線78的電源接入點由高頻電纜80直接連到平面天線79的電源接入點。例如，現假定操作頻率為1，900MHz，平面天線78和79的增益被選為約15dBi。而且，高頻電纜80的長度設在約幾十厘米到一米之內。該高頻電纜80的傳輸損耗在1，900MHz頻點處可抑制在約-1dB之內。
在采用如上所述排列方式的無線中繼裝置中，從X方向發出的電磁波主要由平面天線78接收，然后經由高頻電纜80激勵平面天線79，然后電磁波沿Y方向輻射。
圖14表示圖13所示無線中繼裝置用作諸如PHS系統的無線系統的戶內中繼裝置情況下的結構性例子。在圖14中，無線中繼裝置82裝在內墻表面85。無線中繼裝置82按照與圖13所示無線中繼裝置相同的方式操作，其同時具有與該無線中繼裝置相同的排列方式。無線裝置83和84相當于終端或置于由隔墻86隔開的室內基站，該隔墻86具有高電磁屏蔽性能。通常，其增益約小于或等于2dBi的全向天線用作無線裝置83和84的天線。在該情況下，現假定符號“λ”為波長，則間距D之間自由空間的傳輸損耗L如下表示L=10Log〔(λ／4πD)2〕(dB)…(1)例如，在操作頻率選為1，900MHz的情況下；無線裝置83和無線中繼裝置82之間的距離“R1”選為15m；天線裝置84和無線中繼裝置82之間的距離“R2”選為15m；無線裝置83和無線裝置84之間的直線距離“R3”選為20m，對應裝置之間的傳輸損耗L1和L2根據公式(1)由L1=L2=-61(dB)給出。從無線裝置83經由無線中繼裝置82到無線裝置84定義的總傳輸損耗L12如下給出，現假定無線中繼裝置82的平面天線78和79的增益為G1和G2，并且高頻電纜的損耗為LfL12=L1+L2+G1+G2+Lf(dB)…(2)在該公式中，現假定G1=G2=15(dB)且Lf=-1(dB)，其變成L12=-93(dB)。
而且在無線裝置83和無線裝置84之間的隔墻不存在情況下出現的傳輸損耗L3根據公式(1)由L3=-64(dB)獲得。存在這樣的情況，無線裝置83和無線裝置84之間的直接傳輸損耗“Ls”可超過-100dB，由于隔墻86存在，因此產生了隔墻86的傳輸損耗。現假定Ls=-100dB，由于L12=-93(dB)，無線裝置83和無線裝置84之間的傳輸損耗通過安裝無線中繼裝置82可改善7dB。
需注意無線中繼裝置的形狀和天線的種類不限于如上所述該實施例模式的形狀／種類。而且，無線系統的排列方式也不限于如上所述該實施例模式的排列方式。另外，在高增益天線直接連到無線系統情況下可取得類似效果以改善無線系統的傳輸損耗。
如前所述，按照第十實施例模式的無線中繼裝置，置于戶內的無線中繼裝置可用簡單的排列方式來實現。并且，利用第十實施例模式無線中繼裝置的無線系統能實現寬覆蓋面積。
(第十一實施例模式)在按照第十一實施例模式的無線中繼裝置中，多個第三實施例模式的天線裝置以這樣一種方式排列成整體模式，這些天線裝置的主輻射方向指向彼此不同的方向，且這些天線裝置對應的電源單元電氣上經高頻電纜相互連接。
如圖15所示，第十一實施例模式的無線中繼裝置配有介電板87和88，天線圖型89和90，反射板91，支柱92，和高頻電纜93。
介電板87和天線圖型89兩者，及介電板88和天線圖型90兩者皆完成與圖6所示介電板34和天線圖型35兩者相同的操作，且構成兩套天線系統。反射板91通過將一張金屬板在其中心折彎來設置，并通過支柱92以間隔“d”的距離固定在介電板87和88上。介電板87和天線圖型89兩者排列成指向X方向，而介電板88和天線圖型90兩者排列成指向Y方向。高頻電纜93連接在天線圖型89的電源單元和天線圖型90的電源單元之間，且高頻電纜93穿過反射板91。
支柱92由諸如樹脂的非金屬材料構成，因此對天線裝置的操作無不利影響。間距“d”設為大約0．3波長。在操作頻率選為1，900MHz的情況下，介電板87和88的總寬變為800mm，且間距“d”變為大約47mm。
在采用如上所述排列方式的無線中繼裝置中，天線圖型89獲得的X方向增益約為16．5dBi，且天線圖型90獲得的Y方向增益約為16．5dBi。
在采用如上所述排列方式的無線中繼裝置中，從X方向發出的電磁波主要由天線圖型89接收，并經由高頻電纜93激勵天線圖型90，然后電磁波沿Y方向輻射。在圖15所示無線中繼裝置被用作諸如如圖14所示PHS系統的無線系統的戶內中繼裝置82的情況下，從無線裝置83經由無線中繼裝置82到無線裝置84定義的總傳輸損耗L12根據如上所述公式(2)和G1=G2=16．5(dBi)給出L12=-90(dB)。在無線裝置83和無線裝置84之間的直接傳輸損耗“Ls”等于-100(dB)的情況下，無線裝置83和無線裝置84之間出現的傳輸損耗通過安裝如圖15所示的無線中繼裝置可改善10dB。并且，由于天線元件由介電板上形成的印制圖型構成，保持天線元件的結構可變得簡單和能提高生產率。
如前所述，按照第十一實施例模式的無線中繼裝置，置于戶內的無線中繼裝置可用簡單的排列方式來實現。并且，利用第十一實施例模式無線中繼裝置的無線系統能實現寬覆蓋面積。
(第十二實施例模式)在按照第十二實施例模式的無線中繼裝置中，多個第三實施例模式的天線裝置以這樣一種方式排列成整體模式，這些天線裝置的主輻射方向指向彼此不同的方向，且這些天線裝置對應的電源單元電氣上和機械上通過利用連接器板來相互連接。
如圖16所示，按照第十二實施例模式的無線中繼裝置配有介電板94和95，天線圖型96和97，連接器板98，反射板99，和支柱100。
介電板94和天線圖型96兩者，及介電板95和天線圖型97兩者皆完成與圖6所示介電板34和天線圖型35兩者相同的操作，且排列成兩套水平極化波天線系統。反射板99通過將一張金屬板在其中心折彎而進行設置，并通過支柱100以間隔“d”的距離固定在介電板94和95上。介電板94和天線圖型96兩者排列成指向X方向，而介電板95和天線圖型97兩者排列成指向Y方向。天線圖型96的電源單元經由介電板94和95上形成的印制圖型和連接器板98，連到天線圖型97的電源單元。連接器板98機械上連接介電板94和介電板95。支柱100由諸如樹脂的非金屬材料構成，并因此對天線裝置的操作無不利影響。間距“d”設為大約0．3波長。在操作頻率選為1，900MHz的情況下，間距“d”變為大約47mm。
在采用如上所述排列方式的無線中繼裝置中，天線圖型96獲得的X方向增益約為16．5dBi，且天線圖型97獲得的Y方向增益約為16．5dBi。
在采用如上所述排列方式的無線中繼裝置中，從X方向發出的電磁波主要由天線圖型96接收，經由連接器板98以激勵天線圖型97，然后電磁波沿Y方向輻射。在圖16所示無線中繼裝置被用作諸如如圖14所示PHS系統的無線系統的戶內中繼裝置82的情況下，從無線裝置83經由無線中繼裝置82到無線裝置84定義的總傳輸損耗L12類似地給作L12=-90(dB)。結果傳輸損耗可改善10dB。并且，由于天線之間的連接是通過連接器板實現的，不在需要安裝高頻電纜，因而結構可變得簡單和能提高生產率。
如前所述，按照第十二實施例模式的無線中繼裝置，置于戶內的無線中繼裝置可用簡單的排列方式來實現。并且，利用第十二實施例模式無線中繼裝置的無線系統能實現寬覆蓋面積。
(第十三實施例模式)在按照第十三實施例模式的無線中繼裝置中，多個天線裝置排列在不同的戶內空間內，且這些天線裝置的對應電源單元由電纜來相互連接。
如圖17所示，按照第十三實施例模式的無線中繼裝置配有天線裝置101和102，及高頻電纜103。
天線裝置101和102對應如圖6至圖11所示具有單向特征的高增益天線裝置，并安裝在例如戶內空間107和戶內空間108的天花板上。天線裝置101的電源單元由高頻電纜103穿過房體結構連到天線裝置102的電源單元。采用低損耗電纜用作高頻電纜103。例如，在操作頻率選為1，900MHz的情況下，高頻電纜103的長度選為10m，高頻電纜103中出現的傳輸損耗“Lf”近似等于-5(dB)。
無線終端106安裝在戶內空間107內。無線基站104和無線終端105皆安裝在戶內空間108內。現假定無線基站104和無線終端105通過連接中繼線完成無線通訊，并且無線基站104和無線終端106也完成無線通訊。
在采用如上所述排列方式的無線中繼裝置中，從無線基站104發出的電磁波主要由天線裝置102接收，經由高頻電纜103以激勵天線裝置101，然后電磁波從該天線裝置101輻射到無線終端106。類似地，從無線終端106發出的電磁波經天線裝置101，高頻電纜103，和天線裝置102由無線基站104接收。
在該情況下，假定天線裝置101和102固定為這樣一種方式以使這些天線裝置的主輻射方向指向無線終端106和無線基站104。在無線基站104和天線裝置102之間的距離“R1”選為10m，且無線終端106和天線裝置101之間的另一距離“R2”選為10m的情況下，從無線基站104經天線裝置102，高頻電纜103，和天線裝置101直到無線終端106定義的總傳輸損耗“L12”根據公式(1)和(2)，等于-88(dB)。由于戶內空間107和108之間的電磁屏蔽導致的傳輸損耗，存在一些情況，當該中繼系統不存在時，從無線基站104到無線終端106定義的直接傳輸損耗“Ls”可超過-100dB。現假定Ls=-100(dB)，從無線基站104到無線終端106定義的傳輸損耗可改善12dB，因為安裝了無線中繼裝置，且其由天線裝置101、高頻電纜103和天線裝置102構成。
需注意天線裝置的安裝位置和戶內空間的形狀不限于對如上所述該實施例模式的描述。另外，當為了改善無線系統的傳輸損耗，排列在不同戶內空間的高增益天線借助電纜直接互相連接時，可取得類似效果。
如前所述，按照第十三實施例模式的無線中繼裝置，置于戶內的無線中繼裝置可用簡單的排列方式來實現。并且，利用第十三實施例模式無線中繼裝置的無線系統能實現寬覆蓋面積。
(第十四實施例模式)在按照第十四實施例模式的無線中繼裝置中，多個天線裝置嵌入在不同的墻內，且這些天線裝置的對應電源單元由電纜來相互連接。
如圖18所示，按照第十四實施例模式的無線中繼裝置提供有天線裝置109和110，及高頻電纜111。
天線裝置109和110對應如圖6至圖11所示具有單向特征的高增益天線裝置，并嵌入在例如戶內空間114和戶內空間115的墻內。天線裝置109的電源單元由高頻電纜111穿過房體結構連到天線裝置110的電源單元。采用低損耗電纜用作高頻電纜111。例如，在操作頻率選為1，900MHz的情況下，高頻電纜111的長度選為10m，高頻電纜111中出現的傳輸損耗“Lf”近似等于-5(dB)。無線基站112安裝在戶內空間114內。無線終端113安裝在戶內空間115內。現假定無線基站112和無線終端113通過連接中繼線完成無線通訊。
在采用如上所述排列方式的無線中繼裝置中，從無線基站112發出的電磁波主要由天線裝置110接收，經由高頻電纜111以激勵天線裝置109，然后電磁波從該天線裝置109輻射到無線終端113。類似地，從無線終端113發出的電磁波經天線裝置109、高頻電纜111和天線裝置160由無線基站114接收。如前所述，在圖18所示無線中繼裝置中，出現在無線基站112和無線終端113之間的傳輸損耗可以類似于圖17所示無線中繼裝置的方式得到改善。在該情況下，由于天線裝置109和天線裝置110兩者皆嵌入在戶內空間的墻內，所以在戶內空間內的突出部分很少。結果在這些天線裝置和戶內空間設置的物體之間不存在干擾，所以出故障的幾率減低了并且能維持更好的戶內觀測。
如前所述，按照第十四實施例模式的無線中繼裝置，置于戶內的無線中繼裝置可用簡單的排列方式來實現。并且，利用第十四實施例模式無線中繼裝置的無線系統能實現寬覆蓋面積。
(第十五實施例模式)在按照第十五實施例模式的無線中繼裝置中，由上流線系統和下流線系統構成的兩個中繼系統連接有放大器，并設置在多個天線裝置對應的電源單元之間。
如圖19所示，第十五實施例模式的無線中繼裝置配有天線裝置116至119、帶通濾波器120和121，及低噪聲放大器122和123。
天線裝置116至119對應如圖6至圖11所示具有單向特征的高增益天線裝置。與圖13至圖18所示無線中繼裝置相似，天線裝置116至119排列成能改善無線系統的傳輸損耗。天線裝置116接收的信號經帶通濾波器120進入低噪聲放大器122以被放大，其后放大的信號從天線裝置118輻射出。類似地，天線裝置119接收的信號經帶通濾波器121進入低噪聲放大器123以被放大，其后放大的信號從天線裝置117輻射出。
采用如上所述排列方式的無線中繼裝置用于頻分雙工(FDD)型無線系統。由于在頻分雙工(FDD)系統中上流頻率范圍與下流頻率范圍不同，該實施例模式的無線中繼裝置提供有用于上流頻率范圍的中繼系統和用于下流頻率范圍的中繼系統。天線裝置116和118為對應例如上流頻率范圍的天線裝置，帶通濾波器120和低噪聲放大器122兩者也對應上流頻率范圍。并且，天線裝置117和119，帶通濾波器121，和低噪聲放大器123對應下流頻率范圍。
現假定，例如，低噪聲放大器122和123的增益被選為20dB并忽略其中的噪聲數字，按照圖19所示的無線中繼裝置，傳輸損耗的改善效果，相對如圖13至圖18所示天線裝置直接互連的無線中繼裝置，可增加20dB。
如前所述，在第十五實施例模式的天線裝置中，具有高中繼性能、置于戶內的無線中繼裝置在頻分雙工(FDD)系統中可用簡單結構來實現。并且，在利用第十五實施例模式無線中繼裝置的無線系統中，該無線系統能實現寬覆蓋面積。
(第十六實施例模式)在按照第十六實施例模式的無線中繼裝置中，具有循環器和放大器的雙向中繼系統連接在多個天線裝置對應的電源單元之間。
如圖20所示，第十六實施例模式的無線中繼裝置配有天線裝置124和125，循環器126和127，及低噪聲放大器128和129。
天線裝置124和125對應如圖6至圖11所示具有單向特征的高增益天線裝置。與圖13至圖18所示無線中繼裝置相似，天線裝置124和125排列成能改善無線系統的傳輸損耗。天線裝置124接收的信號經循環器126進入低噪聲放大器128以被放大，其后放大的信號經循環器127從天線裝置127輻射出。類似地，天線裝置125接收的信號經循環器127進入低噪聲放大器129以被放大，其后放大的信號經循環器126從天線裝置124輻射出。
采用如上所述排列方式的無線中繼裝置用于時分雙工(TDD)型無線系統。在時分雙工(TDD)系統中，相同的頻率范圍公用于上流線和下流線中，且上流線與下流線由時分區段來分隔。結果按照該實施例模式的無線中繼裝置擁有具有相同頻率范圍的兩套中繼系統，且雙向特征由循環器來實現。
例如，現假定循環器126和127的傳輸損耗選為1dB，低噪聲放大器122和123的增益被選為20dB并忽略其中的噪聲數字，按照圖20所示的無線中繼裝置，傳輸損耗的改善效果，相對如圖13至圖18所示天線裝置直接互連的無線中繼裝置，可增加18dB。
需注意在本實施例模式中，雙向特征是由循環器來實現的。另外例如，通過采用與TDD系統中發送／接收開關時瞬同步的高頻開關，可取得類似的效果。
如前所述，在第十六實施例模式的天線裝置中，具有高中繼性能、置于戶內的無線中繼裝置在時分雙工(TDD)系統中可用簡單結構來實現。并且，在利用第十六實施例模式無線中繼裝置的無線系統中，該無線系統能實現寬覆蓋面積。
(第十七實施例模式)在按照第十七實施例模式的無線中繼裝置中，具有天線公用器件和放大器的雙向中繼系統連接在多個天線裝置對應的電源單元之間。
如圖21所示，第十七實施例模式的無線中繼裝置配有天線裝置130和131，天線公用器件132和133，及低噪聲放大器134和135。
天線裝置130和131對應如圖6至圖11所示具有單向特征的高增益天線裝置。與圖13至圖18所示無線中繼裝置相似，天線裝置130和131排列成能改善無線系統的傳輸損耗。天線裝置130接收的信號經天線公用器件132進入低噪聲放大器134以被放大，其后放大的信號經天線公用器件133從天線裝置131輻射出。類似地，天線裝置131接收的信號經天線公用器件133進入低噪聲放大器135以被放大，其后放大的信號經天線公用器件132從天線裝置130輻射出。
采用如上所述排列方式的無線中繼裝置用于頻分雙工(FDD)型無線系統。在圖19所示無線中繼系統中提供了上流頻率范圍和下流頻率范圍。在圖21所示該實施例模式的無線中繼裝置中，通過采用天線公用器件132和133，天線裝置公用于上流頻率范圍和下流頻率范圍。天線裝置130和天線裝置131對應上流頻率范圍和下流頻率范圍。并且低噪聲放大器134對應例如上流頻率范圍，而低噪聲放大器135對應下流頻率范圍。天線公用器件132以這樣一種方式操作天線裝置130的輸入／輸出連到上流頻率范圍中的低噪聲放大器134，并連到下流頻率范圍中的低噪聲放大器135。而且，天線公用器件133以這樣一種方式操作天線裝置131的輸入／輸出連到上流頻率范圍中的低噪聲放大器134，并連到下流頻率范圍中的低噪聲放大器135。例如，現假定天線公用器件的傳輸損耗選為1dB，低噪聲放大器134和135的增益選為20dB且忽略其中的噪聲數字，按照圖21所示無線中繼裝置，傳輸損耗的改善效果，相對如圖13至圖18所示天線裝置直接互連的無線中繼裝置，可增加18dB。如前所述，由于準備了寬頻天線裝置130和131，進而及天線公用器件132和133，天線總數能減少為2。
如前所述，在第十五實施例模式的天線裝置中，具有高中繼性能、置于戶內的無線中繼裝置在頻分雙工(FDD)系統中可用簡單結構來實現。以這種簡單結構，天線總數能減少為2。并且，在利用第十七實施例模式無線中繼裝置的無線系統中，該無線系統能實現寬覆蓋面積。
工業領域中的應用如前所詳述，按照本發明的天線裝置，該天線裝置排列成第一天線和第二天線以這樣一種方式排列在兩端部分，即兩個1-波長天線元件的每一個在其中心部分彎曲和兩個1-波長天線元件被放置成彼此相對以形成菱形；第一和第二天線的一端是開縫的；在其另一端提供了連接單元；第三天線排列在中心部分，其兩端連接到第一和第二天線，其中兩個1-波長天線元件每一個的中心半-波長部分，以相對于與天線單元垂直相交的直線對稱的方式彎曲；并且提供了公用電源單元。結果，具有高增益的天線裝置可用簡單平面結構來實現。
并且，按照本發明的一種天線裝置排列成多個按下式方式成形為菱形的天線即兩個1-波長天線元件的每一個在其中心彎曲并且彎曲的1-波長天線元件被放置成彼此相對；傳送路徑；和反射板；其中這些天線以這樣一種方式排列通過保持一個由半-波長乘以一整數定義的間距，沿著垂直于菱形平面的方向把這些天線彼此分隔開，并且使得其中的主極化波方向彼此相同；這些天線由傳送路徑相互連接；用于連接多個天線的天線系統的端頭部分是開縫的并在其另一端提供了電源單元；反射板沿著垂直于這些天線的菱形平面的方向，排列成相隔一預定間距。結果，具有高增益的天線裝置可用簡單結構來實現。
按照本發明的一種無線裝置排列成印制板，其中天線構造成印制的圖型；和無線電路單元；其中印制板和無線電路單元兩者皆以預定的間距固定住；和無線電路單元的外罩公共地用作反射構件。結果，配有具有高增益天線裝置的無線裝置可用簡單排列方式來實現。
按照本發明的一種無線中繼裝置排列成多個天線裝置，以其主輻射方向指向不同方向的方式，排列在同一外罩之內；這些天線裝置的電源單元在電氣上互連。結果，置于戶內的無線中繼裝置可用簡單排列方式實現。
按照本發明的一種無線中繼裝置排列成多個天線裝置可排列在互不相同的戶內空間內；且這些天線裝置對應的電源單元通過電纜互連起來。結果，置于戶內的無線中繼裝置可用簡單排列方式實現。
進而，按照本發明的一種無線中繼裝置排列成多個天線裝置可嵌入互不相同的房間的墻內；且這些天線裝置對應的電源單元通過電纜互連起來。結果，置于戶內的無線中繼裝置可用簡單排列方式實現。
權利要求
1．一種天線裝置，其中第一天線和第二天線以這樣一種方式排列在兩端的部分，即兩個1-波長天線元件的每一個在其中心部分彎曲且兩個彎曲的1-波長天線元件被放置成彼此相對以形成一個菱形；所述第一和第二天線的一端是開縫的；在其另一端提供有連接單元；第三天線排列在中心部分，其兩端連接到所述第一和第二天線，其中兩個1-波長天線元件每一個的中心半-波長部分，以相對于與天線單元垂直相交的直線對稱的方式彎曲；和提供有公用電源單元。
2．如權利要求1所述的一種天線裝置，其中所述第一至第三天線由形成于印制板上的印制圖型組成，且所述印制板和一反射板以預定間距固定。
3．如權利要求2所述的一種天線裝置，其中提供有多個天線系統，且所述天線系統由第一天線至第三天線構成；所述天線系統以這樣一種方式由印制板上形成的印制圖型構成，即所述天線系統的主投射方向與其中的主極化波方向相匹配；每一個所述天線系統的電源單元的第一端子由在印制板一面上形成的第一電源圖型相連；和每一個所述天線系統的電源單元的第二端子由在印制板另一面上形成的第二電源圖型相連。
4．一種天線裝置包括多個按下述方式形成菱形的天線，即兩個1-波長天線元件的每一個在其中心彎曲并且彎曲的1-波長天線元件被放置成彼此相對；傳送路徑；和反射板；其中所述天線以這樣一種方式排列通過保持一個由半-波長乘以一整數定義的間距，沿著垂直于所述菱形平面的方向把所述天線彼此分隔開，并且使得其中的主極化波方向彼此相同；所述天線由傳送路徑相互連接；用于連接所述天線的天線系統的端頭部分是開縫的并在其另一端提供有電源單元；和所述反射板沿著垂直于所述天線的菱形平面的方向，排列成相隔一預定間距。
5．一種天線裝置，其中多于兩套的如權利要求4所述的天線裝置沿著平行于菱形平面的方向排列；且所述多于兩套的天線裝置以并行方式被給予電能。
6．如權利要求4，或權利要求5所述的一種天線裝置，其中所述多個天線由多個印制板上形成的印制圖型構成，所述印制板以預定的間距固定。
7．如權利要求6所述的一種天線裝置，其中所述天線裝置包括中繼印制板，其中的傳送路徑由印制圖型構成；和所述印制板由中繼印制板連接起來。
8．一種無線裝置，包括印制板，其中天線由印制圖型構成；和無線電路單元；其中所述印制板和所述無線電路單元以預定的間距固定；和所述無線電路單元的外罩公共地用作反射構件。
9．一種無線中繼裝置，其中多個天線裝置以這樣一種方式排列在同一外罩之內，即所述天線裝置的主輻射方向指向不同的方向；和所述這些天線裝置的電源單元在電氣上相互連接。
10．如權利要求9所述的一種無線中繼裝置，其中所述天線裝置的每一個由在印制板上形成的印制圖型構成；和所述天線裝置對應的電源單元通過連接所述印制板的連接器直接相互連接起來。
11．一種無線中繼裝置，其中多個天線裝置排列在互不相同的戶內空間中；和所述天線裝置對應的電源單元通過電纜互相連接起來。
12．一種無線中繼裝置，其中多個天線裝置被嵌入彼此不同的房間的墻內；和所述天線裝置對應的電源單元通過電纜互相連接起來。
13．如前面權利要求9至12中任一所述的一種無線中繼裝置，其中所述無線中繼裝置包括由上流線和下流線構成的兩個中繼系統；和所述中繼系統通過連接所述天線裝置對應電源單元中的放大器而組成。
14．如前面權利要求9至12中任一所述的一種無線中繼裝置，其中具有循環器和放大器的雙向中繼系統連接在所述天線裝置的電源單元之間。
15．如前面權利要求9至12中任一所述的一種無線中繼裝置，其中具有天線公用器件和放大器的雙向中繼系統連接在所述天線裝置的電源單元之間。
全文摘要
天線元件(1至4)排成菱形,每個邊長(a)為1/2波長(λ/2)。天線元件(5至12)在三個位置處被折彎,使各邊長(b)為1/4波長(λ/4)。天線元件組(1至4)、(5至8)和(9至12)按圖示方式連接。天線元件(9和10),及天線元件(11和12)連接在饋電器(13)。這樣一種結構形成了具有高增益和簡單平面結構的天線。
文檔編號H01Q11/06GK1293830SQ99804129
公開日2001年5月2日 申請日期1999年12月17日 優先權日1998年12月25日
發明者齋藤裕, 春木宏志 申請人:松下電器產業株式會社