专利名称：单极天线的利记博彩app
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本发明主要涉及移动体通信中使用的单极天线，特别是涉及适合于基站用的单极天线。
图20表示由一个天线元件构成的、激励两种频率电波的现有的单极天线。在图20中，91表示圆盘状的接地导体，92表示位于接地导体91的中央的供电部，93表示由线状导体构成的天线元件。在天线元件93的中央有线圈93a，该天线元件93的一端导电性地连接在位于接地导体91的中央的供电部92上，且天线元件93垂直于接地导体91。
在此情况下，在天线元件93中，用全体天线元件激励低频电波，由中央线圈93a在线圈93a的上下同相地激励高频电波。因此，能实现按不同频率共振的两种工作频率的单极天线。
可是，在上述现有的单极天线中，天线元件93的高度必须为低激励频率的1/4波长，或者为高激励频率的3/4波长，所以天线元件93的高度变高，难以小型化。另外，由于在结构上不可能激励彼此接近的电波，所以所激励的频率受到限制。在实用上还只能用两种频率工作。
另外，在将上述现有的单极天线设置在室内天花板等处的情况下，为了提高天线的电波发射效率，最好将天线朝向地面倒挂，以便使天线元件93面对发射电波的空间。另外，在此情况下，最好在天线元件93和整个发射空间之间没有妨碍电波传播的东西，最好能从天线元件93环顾成为发射对象的整个空间。另外，从景观上说，希望将单极天线尽可能地设置在不显眼的地方，可是天线元件93却成为天花板上的突出物，如上所述，在现有的单极天线的情况下，由于天线元件93的高度变高，因而在景观上不够雅观。
本发明就是为了解决现有技术中的上述课题而完成的，其目的在于提供一种结构简单且能用多种频率工作的小型单极天线。
为了达到上述目的，本发明的单极天线的第一种结构的特征在于备有接地导体；其一端连接在位于上述接地导体表面上的供电部上的直线导体；连接在上述直线导体的另一端上的平板状导体；以及其内缘部分通过反共振电路连接在上述平板状导体的外缘部分的轮状导体。如果采用该单极天线的第一种结构，则通过将反共振电路的共振频率设定为f1，频率f1使得反共振电路具有高阻抗，在电路上将圆盘导体和轮状导体阻断，所以在由直线导体和平板状导体构成的系统中能激励第一频率f1，在从直线导体至轮状导体的系统中能激励第二频率f2。这里，将平板状导体垂直地连接在直线导体上，如果将轮状导体和平板状导体配置在同一平面上，则能使由直线导体、平板状导体和轮状导体构成的天线部分的高度低。因此，如果采用本发明的单极天线的第一种结构，则能实现小型且结构简单、能用多种频率工作的单极天线。
另外，在上述本发明的单极天线的第一种结构中，最好用接地导线将平板状导体和轮状导体两者中的至少一者连接在接地导体上。如果采用该优选例，则能提高各种工作频率的天线的输入阻抗。其结果，由于本天线的各种工作频率时的天线的输入阻抗和供电部的阻抗呈良好的匹配状态，所以能改善天线的特性。
另外，在上述本发明的单极天线的第一种结构中，平板状导体和轮状导体既可以配置在同一平面上，也可以将平板状导体和轮状导体配置在不同的平面上。
另外，在上述本发明的单极天线的第一种结构中，轮状导体由多个轮状导体构成，相邻的轮状导体的相对的内缘部分和外缘部分最好通过反共振电路连接。如果采用该优选例，则能实现能用三种频率以上的多种频率工作的单极天线。另外，在此情况下，平板状导体及多个轮状导体中的至少一个导体最好用接地导线连接在接地导体上。另外，有时存在阻抗匹配得足够好的轮状导体，在此情况下，不需要用接地导线进行匹配。特别是最内侧的平板状导体、轮状导体等的阻抗有可能匹配得足够好。另外，在此情况下，平板状导体和多个轮状导体既可以配置在同一平面上，也可以将多个轮状导体中的至少一个配置在与平板状导体不同的平面上。
另外，在上述本发明的单极天线的第一种结构中，平板状导体最好是圆盘导体。另外，在此情况下，最好使供电部位于接地导体表面的中央位置，直线导体的一端连接在上述供电部上，且使直线导体垂直于上述接地导体，上述直线导体的另一端连接在上述平板状导体的中心，且使直线导体垂直于平板状导体，轮状导体和上述平板状导体配置成同心圆状。
另外，在上述本发明的单极天线的第一种结构中，反共振电路最好是线圈和电容形成的并联电路。
另外，在上述本发明的单极天线的第一种结构中，反共振电路最好是只由线圈构成的电路。如果采用该优选例，则能减少零件个数。
另外，在上述本发明的单极天线的第一种结构中，平板状导体、反共振电路、以及轮状导体最好在电介质底板上形成图形。如果采用该优选例，则能通过调整反共振电路图形，在所希望的频率的情况阻断电路。
另外，在上述本发明的单极天线的第一种结构中，最好在接地导体上配置了平板状导体的一侧的相反一侧设置反射导体，该反射导体通过与上述接地导体之间的空间进行导电性耦合。如果采用该优选例，则具有下述作用。即，由于通过导电性偶合，电流能通过空间流到反射导体上，所以从反射导体的端部也能发射电波。因此，来自单极天线的电波的发射由以下三种发射之和构成来自接地导体的发射；来自由直线导体、平板状导体和轮状导体构成的天线本体的发射；以及来自反射导体的发射，通过改变接地导体或反射导体的大小、或者改变接地导体和反射导体之间的距离，能改变单极天线的指向性。另外，在此情况下，反射导体最好导电性地连接在接地导体上。如果采用该优选例，则具有以下作用。即，导电性地连接在接地导体上的反射导体，除了起反射导体的作用外，还起接地导体的作用，所以能抑制电流从供电部泄漏，能使天线的输入阻抗稳定。另外，在此情况下，反射导体最好由多个反射导体构成，上述多个反射导体中的至少一个导电性地连接在接地导体上。另外，在此情况下，接地导体及反射导体最好具有平面形状，同时使各自的面彼此相对配置，而且，上述反射导体的面积最好比上述接地导体的面积大。如果采用该优选例，由于增强了接地导体和反射导体之间的空间耦合，所以能从反射导体有效地发射电波。
另外，本发明的单极天线的第二种结构的特征在于备有接地导体；其一端连接在位于上述接地导体表面上的供电部上的直线导体；以及其内缘部分通过反共振电路连接在上述直线导体的另一端的轮状导体。
另外，在上述本发明的单极天线的第二种结构中，轮状导体最好用接地导线连接在接地导体上。
另外，在上述本发明的单极天线的第二种结构中，轮状导体由多个轮状导体构成，相邻的轮状导体的相对的内缘部分和外缘部分最好通过反共振电路连接。另外，在此情况下，多个轮状导体中的至少一个最好用接地导线连接在接地导体上。另外，在此情况下，多个轮状导体既可以配置在同一平面上，也可以将多个轮状导体中的至少一个配置在不同的平面上。另外，在此情况下，供电部最好位于接地导体表面的中央，多个轮状导体配置成同心圆状。
另外，在上述本发明的单极天线的第二种结构中，反共振电路最好是线圈和电容形成的并联电路。
另外，在上述本发明的单极天线的第二种结构中，反共振电路最好是只由线圈构成的电路。
另外，在上述本发明的单极天线的第二种结构中，反共振电路和轮状导体最好在电介质底板上形成图形。
另外，在上述本发明的单极天线的第二种结构中，最好在接地导体上配置了平板状导体的一侧的相反一侧设置反射导体，该反射导体通过与上述接地导体之间的空间进行导电性耦合。另外，在此情况下，反射导体最好导电性地连接在接地导体上。另外，在此情况下，反射导体最好由多个反射导体构成，上述多个反射导体中的至少一个导电性地连接在接地导体上。另外，在此情况下，接地导体及反射导体最好具有平面形状，同时使各自的面彼此相对配置，而且，上述反射导体的面积比上述接地导体的面积大。
图1是表示本发明的实施例中的单极天线的简略斜视图。
图2是表示本发明的第一及第二实施例中的天线元件的简略斜视图。
图3是表示本发明的第一及第三实施例中的天线元件的反共振电路的一个例图。
图4是表示本发明的第二及第四实施例中的天线元件的反共振电路的一个例图。
图5(a)是表示本发明的第一实施例中的最大负载型单极天线之一例的简略斜视图，(b)是表示该天线元件的简略斜视图。
图6是说明本发明的第一实施例中的最大负载型单极天线的低矮化用的说明图。
图7是表示本发明的第一实施例中的最大负载型单极天线的共振频率一定时圆盘导体的直径和天线元件的高度的关系图。
图8是表示本发明的第一实施例中的单极天线的特性之一例图。
图9是表示本发明的第三及第四实施例中的天线元件的简略斜视图。
图10是表示本发明的第五实施例中的天线元件的简略斜视图。
图11是表示本发明的第五实施例中的天线元件的反共振电路之一例图。
图12是表示圆盘导体和轮状导体被配置在不同的平面上的天线元件的简略斜视图。
图13是表示由直线导体和轮状导体构成的天线元件的简略斜视图。
图14是表示本发明的第六实施例中的单极天线的简略斜视图。
图15是表示本发明的第六实施例中的单极天线及现有的单极天线的特性之一例图。
图16是表示本发明的第六实施例中的单极天线的配置例图。
图17是表示本发明的第七实施例中的单极天线的简略斜视图。
图18是表示本发明的第八实施例中的单极天线的简略斜视图。
图19是表示本发明的第九实施例中的单极天线的简略斜视图。
图20是表示现有技术中的单极天线的简略斜视图。
以下，利用实施例更具体地说明本发明。
(第一实施例)首先，参照图1、图2、图3，说明本发明的第一实施例。
图1是表示本发明的实施例中的单极天线的简略斜视图。在图1中，11表示圆盘状的接地导体，12表示位于接地导体11的中心的同轴供电部(以下简称“供电部”)，13表示天线元件。供电部12位于接地导体11的表面上，天线元件13与接地导体11垂直、且导电性地连接在供电部12上。
图2是表示图1中的天线元件的简略斜视图。这里作为一例，表示三种频率工作的单极天线的情况。在图2中，21表示直线导体，22表示圆盘导体，23表示反共振电路，24表示轮状导体，25表示反共振电路，26表示轮状导体。这里，圆盘导体22、轮状导体24及轮状导体26被配置在同一平面上，同时按照从内侧开始的顺序呈同心圆状配置。直线导体21的上端垂直于圆盘导体22、且导电性地连接在圆盘导体22的中心，圆盘导体22的外缘部分通过反共振电路23连接在轮状导体24的内缘部分上。另外，轮状导体24的外缘部分通过反共振电路25，连接在轮状导体26的内缘部分上。
如图3所示，反共振电路23、25由线圈31和电容器32形成的并联电路构成。
以下，说明具有上述结构的单极天线的工作情况。
首先，在说明单极天线的工作(天线元件的多种频率工作)之前，先说明构成该单极天线的基本结构的最大负载型单极天线。
图5(a)是表示最大负载型单极天线的简略斜视图，图5(b)是表示图5(a)中的天线元件的简略斜视图。在图5(a)中，11表示接地导体，12表示供电部，13表示天线元件。另外，在图5(b)中，21表示直线导体，22表示圆盘导体。
如图5(b)所示，最大负载型单极天线的天线元件13由直线导体21和圆盘导体22构成。这时，直线导体21的上端垂直于圆盘导体22、且导电性地连接在圆盘导体22的中心。考虑到在圆盘导体22与接地导体11之间形成电容，这时的天线元件13与电容性负载被连接在直线导体21的上端部分的情况等效。将该形态示于图6。图6中，51表示等效电容器，52、53分别表示传输线路。另外，在图6中，λ表示自由空间波长，f表示频率，传输线路53的长度h’表示天线元件3利用最大负载而变低的部分的长度。如图6所示，最大负载型单极天线的天线元件13能作为连接了容量为C的电容器51的传输线路52表示，通常的1/4波长单极天线元件能作为终端开放的线路长度为h’的连接传输线路53的传输线路52表示。就是说，这样确定天线元件13利用最大负载而变低的部分的长度h’，以便使从传输线路52看的电容器51的阻抗和从传输线路52看的传输线路53的阻抗相等。最大负载型单极天线的天线元件13的电容量C与圆盘导体22的直径成正比，所以根据这种认识，使共振频率一定时，圆盘导体22的直径和天线元件13的高度之间的关系示于图7。如图7所示，通过增大圆盘导体22的大小，能降低天线元件13的高度。
本实施例的单极天线是将采用上述的设计方法设计的按给定的频率共振的多个最大负载型单极天线集中成一个天线。
在由直线导体21和圆盘导体22构成的系统中，进行第一频率f1的电波的激励，在从直线导体21至轮状导体24的系统中，进行第二频率f2的电波的激励，在从直线导体21至轮状导体26的系统中，进行第三频率f3的电波的激励。在此情况下，第一频率f1最高，第二频率f2次高，第三频率f3最低。
如上所述，为了激励电波，需要用第一频率f1将轮状导体24、26与由直线导体21和圆盘导体22构成的系统进行电气阻断，用第二频率f2将轮状导体26与从直线导体21至轮状导体24的系统进行电气阻断。因此，将反共振电路23用于圆盘导体22的外缘部分和轮状导体24的内缘部分的连接，使用反共振电路25进行轮状导体24的外缘部分和轮状导体26的内缘部分的连接。而且，使反共振电路23的共振频率与第一频率f1一致。其结果，用第一频率f1时，反共振电路23呈高阻抗，圆盘导体22和轮状导体24被电气阻断。因此，利用直线导体21和圆盘导体22，能实现第一频率f1共振的天线。另外，用比第一频率f1低的频率时，反共振电路23呈低阻抗，圆盘导体22和轮状导体24几乎呈导通状态。
同样，使反共振电路25的共振频率与第二频率f2一致，如果用第二频率f2将轮状导体24和轮状导体26电气阻断，则利用从直线导体21至轮状导体24的系统，能实现第二频率f2共振的天线。另外，用比第二频率f2低的频率时，反共振电路25呈低阻抗，轮状导体24和轮状导体26几乎呈导通状态。
按照上述方法，能实现用不同的频率f1、f2、f3工作的多种频率工作的单极天线。
另外，在本实施例的单极天线中，供电部12位于圆盘状的接地导体11的表面中央，直线导体21与圆盘导体22垂直、且连接在圆盘导体22的中心，轮状导体24、26配置得与圆盘导体22呈同心圆状，呈轴对称结构，所以天线能沿横向无指向地发射。
图8表示本实施例的单极天线的特性。图8(a)是表示试制天线的输入阻抗的VSWR特性的曲线图，图8(b)是表示试制天线的发射特性的曲线图。
如图8(a)所示，本单极天线用频率f1、f2、f3共振。
在图8(b)中，作为一例，相比较地示出了频率为f1、f2的通常的单极天线单体的发射特性和本单极天线的发射特性。如图8(b)所示，本单极天线能用多种频率工作，另外它是一种在各工作频率中具有与单极天线单体的特性相同特性的天线。
如上所述，如果采用本实施例，则其结构小型且简单、能进行多种频率工作，同时能用各种工作频率实现，表现出与单极天线单体的特性相同特性的优异的单极天线。
另外，在本实施例中，虽然由线圈31和电容器32形成的并联电路构成反共振电路23、25，但反共振电路23、25不限定于这种结构。
另外，在本实施例中，虽然由线圈31和电容器32形成的并联电路构成了全部反共振电路23、25，但并不限定于这种结构，也可以用线圈31和电容器32形成的并联电路构成任意一个反共振电路23或25，再只用线圈31构成剩余的反共振电路25或23。
(第二实施例)其次，参照图1、图2、图4，说明本发明的第二实施例。
本实施例的单极天线的结构与上述第一实施例的结构相同(参照图1)。另外，本实施例的天线部分的结构也与上述第一实施例的结构相同(参照图2)。但在本实施例中，如图4所示，反共振电路23、25只用线圈41构成。
本实施例的单极天线的工作情况与上述第一实施例的单极天线的工作情况相同，但在本实施例的单极天线中，利用线圈41的高频带阻断特性。即，通过选择适当大小的线圈41，使线圈41在所希望的频率呈高阻抗，能将图2中的圆盘导体22和轮状导体24、轮状导体24和轮状导体26几乎电气阻断。另外，还能用比它低的频率使线圈41呈低阻抗，大致呈导通状态。因此，能实现能以多种频率工作的单极天线。
另外，如果采用本实施例，由于只用线圈41构成反共振电路23、25，所以能减少零件个数。
如上所述，如果采用本实施例，则结构非常简单，能以多种频率工作，同时能实现具有各种工作频率、表现出与单极天线单体的特性相同特性的优异的单极天线。
另外，在本实施例中，虽然只用线圈41构成反共振电路23、25，但不限于该种结构，也可以只用线圈41构成任意一个反共振电路23或25，再用线圈41和电容器形成的并联电路构成剩余的反共振电路25或23。
(第三实施例)其次，参照图1、图3、图9，说明本发明的第三实施例。
本实施例的单极天线的结构与上述第一实施例的结构相同(参照图1)。
图9是表示图1中的天线元件的简略斜视图。这里，作为一例示出了三种频率工作的单极天线的情况。在图9中，21表示直线导体，22表示圆盘导体，23表示反共振电路，24表示轮状导体，25表示反共振电路，26表示轮状导体，61、62、63分别表示接地导线。这里，圆盘导体22、轮状导体24及轮状导体26被配置在同一平面上，同时按照从内侧开始的顺序呈同心圆状配置。直线导体21的端部垂直地连接在圆盘导体22的中心，圆盘导体22的外缘部分通过反共振电路23连接在轮状导体24的内缘部分上。另外，轮状导体24的外缘部分通过反共振电路25，连接在轮状导体26的内缘部分上。另外，圆盘导体22、轮状导体24及轮状导体26分别利用接地导线61、接地导线62及接地导线63连接在接地导体11上(参照图1)。
如图3所示，反共振电路23、25由线圈31和电容器32形成的并联电路构成。
本实施例的单极天线的工作情况与上述第一实施例的单极天线的工作情况相同。
在上述第一实施例的单极天线中，通过将圆盘导体22或轮状导体24、26用于天线元件13，来降低天线的高度。可是，在采用这样的结构的情况下，在天线的各种工作频率中，天线的输入阻抗低，能引起与供电部12的阻抗匹配状态变坏的情况。而且，如果与供电部12的阻抗匹配状态变坏，则供给天线元件的功率变小，天线的发射效率降低。
在此情况下，有必要通过提高各种工作频率的天线的输入阻抗，使与供电部12的阻抗匹配状态良好，改善天线的特性。
为此，圆盘导体22及轮状导体24、26分别利用接地导线61、62、63连接在接地导体11上。因此，在各种工作频率下本天线的输入阻抗变高，其结果，本天线的各种工作频率的天线输入阻抗与供电部12的阻抗匹配状态变好，改善了天线特性。
如上所述，如果采用本实施例，能使天线的输入阻抗与供电部12的阻抗匹配状态良好，能实现天线的发射效率好的能用多种频率工作的单极天线。
另外，在本实施例的单极天线中，供电部12位于圆盘状的接地导体11的表面的中心，直线导体21与圆盘导体22垂直、且连接在圆盘导体22的中心，轮状导体24、26配置得与圆盘导体22呈同心圆状，呈轴对称结构，所以天线能沿横向无指向地发射。
另外，在本实施例中，虽然由线圈31和电容器32形成的并联电路构成反共振电路23、25，但反共振电路23、25不限定于这种结构。
另外，在本实施例中，虽然由线圈31和电容器32形成的并联电路构成了全部反共振电路23、25，但并不限定于这种结构，也可以用线圈31和电容器32形成的并联电路构成任意一个反共振电路23或25，再只用线圈31构成剩余的反共振电路25或23。
另外，在本实施例中，虽然将圆盘导体22和轮状导体24、26全部连接在接地导体11上，但也可以将圆盘导体22、轮状导体24、26中的至少一个连接在接地导体11上。
(第四实施例)其次，参照图1、图4、图9，说明本发明的第四实施例。
本实施例的单极天线的结构与上述第一实施例的结构相同(参照图1)。另外，本实施例的天线元件的结构与上述第三实施例的结构相同(参照图9)。
如图4所示，反共振电路23、25只用线圈41构成。
本实施例的单极天线的工作情况与上述第三实施例的单极天线的工作情况相同，但在本实施例的单极天线中，利用线圈41的高频带阻断特性。即，通过选择适当大小的线圈41，使线圈41在所希望的频率下呈高阻抗，能将图9中的圆盘导体22和轮状导体24、轮状导体24和轮状导体26几乎电气阻断。另外，还能用比它低的频率使线圈41呈低阻抗，大致呈导通状态。因此，能实现以多种频率工作的单极天线。
另外，如果采用本实施例，由于只用线圈41构成反共振电路23、25，所以能减少零件个数。
如上所述，如果采用本实施例，则结构非常简单，能以多种频率工作，同时能实现具有各种工作频率、表现出与单极天线单体的特性相同特性的发射效率优异的单极天线。
另外，在本实施例中，虽然将圆盘导体22和轮状导体24、26全部连接在接地导体11上，但也可以将圆盘导体22、轮状导体24、26中的至少一个连接在接地导体11上。
(第五实施例)其次，参照图1、图10、图11，说明本发明的第五实施例。
本实施例的单极天线的结构与上述第一实施例的结构相同(参照图1)。
图10是表示图1中的天线元件的简略斜视图。这里，作为一例示出了三种频率工作的单极天线的情况。在图10中，21表示直线导体，22表示圆盘导体，23表示反共振电路，24表示轮状导体，25表示反共振电路，26表示轮状导体，71表示电介质底板。这里，圆盘导体22、轮状导体24及轮状导体26被配置在同一平面上，同时按照从内侧开始的顺序呈同心圆状配置。直线导体21的端部垂直地连接在圆盘导体22的中心，圆盘导体22的外缘部分通过反共振电路23连接在轮状导体24的内缘部分上。另外，轮状导体24的外缘部分通过反共振电路25，连接在轮状导体26的内缘部分上。另外，圆盘导体22、轮状导体24、26、反共振电路23、25都在电介质底板71上形成图形。
图11是表示图10中的反共振电路23、25在电介质底板71上的金属导体图形的示意图，81是电介质底板71上的金属图形。如图11所示，反共振电路23、25的图形由线圈图形82和电容器图形83形成的并联电路构成。而且，通过调整线圈图形82及电容器图形83，能在所希望的频率下进行电气阻断，能使本单极天线作为能进行多种频率工作的单极天线进行工作。
如上所述，如果采用本实施例，能提高天线元件的制作精度及稳定性，能实现能进行多种频率工作的优异的单极天线。
另外，在本实施例中，虽然由线圈图形82和电容器图形83形成的并联电路构成了全部反共振电路23、25，但并不限定于这种结构，也可以用线圈图形82和电容器图形83形成的并联电路构成任意一个反共振电路23或25，再只用线圈图形82构成剩余的反共振电路25或23。
另外，在本实施例中，虽然全部反共振电路23、25都在电介质底板71上形成图形，但也可以采用这样的结构在电介质底板71上形成任意一个反共振电路23或25的图形，剩余的反共振电路25或23不在电介质底板71上形成图形。
另外，在上述第一～第五各实施例中，举例说明了三种频率工作的单极天线，但本发明不限定于这种结构的单极天线。例如，也能实现利用一个轮状导体的两种频率工作的单极天线，还能实现利用三个以上的轮状导体的在四种频率以上多频率工作的单极天线。
另外，在上述第一～第五各实施例中，举例说明了备有圆盘状的接地导体11的单极天线，但本发明不限定于这种结构的单极天线。例如，作为接地导体，也可以采用椭圆形、或三角形之类的多边形等任意外形的接地导体。
另外，在上述第一～第五各实施例中，举例说明了使用圆盘导体22作为平板状导体、使用与圆盘导体22呈同心圆状配置的轮状导体24、26作为轮状导体的单极天线，但本发明不限定于这种结构的单极天线。例如，作为平板状导体或轮状导体，也可以采用椭圆形、或三角形之类的多边形等任意外形的平板状导体。
另外，在上述第一～第五各实施例中，举例说明了具有轴对称结构的单极天线，但本发明不限定于这种结构的单极天线。例如，供电部12也可以位于接地导体11的中心以外的点。通过采用该结构，能使天线发射的电波偏向，能实现在水平面的一个方向上具有强指向性的单极天线。
另外，在上述第一～第五各实施例中，举例说明了使圆盘导体22垂直于线状导体21连接的单极天线，但本发明不限定于这种结构的单极天线。例如，也可以使圆盘导体22相对于线状导体21倾斜地连接。通过采用该结构，能改变输入阻抗的大小，使其与供电部12的匹配状态良好。
另外，在上述第一～第五各实施例中，举例说明了圆盘导体22和轮状导体24、26被配置在同一平面上的单极天线，但本发明不限定于这种结构的单极天线。例如，也可以采用这样的结构圆盘导体22和轮状导体24、26配置在不同的平面上，或多个轮状导体24、26中的至少一个与圆盘导体22配置在不同的平面上。作为具体例，在图12(a)、(b)中示出了圆盘导体22、轮状导体24和轮状导体26全部配置在不同的平面上的情况。图12(a)表示轮状导体24、26被配置在比圆盘导体22低的平面上的情况，图12(b)表示轮状导体24、26被配置在比圆盘导体22高的平面上的情况。在需要支撑轮状导体24、26用的支柱的情况下，例如可以采用由绝缘体、聚四氟乙烯、ガラエポ等电介质构成的支撑杆。
另外，在上述第一～第五各实施例中，举例说明了备有天线元件的单极天线，上述天线元件由以下部分构成其一端连接在位于接地导体11的表面上的供电部12上的直线导体21；连接在直线导体21的另一端上的圆盘导体22；其内缘部分通过反共振电路23连接在圆盘导体22的外缘部分上的轮状导体24；以及其内缘部分通过反共振电路25连接在轮状导体24的外缘部分上的轮状导体26，但本发明不限定于这种结构的单极天线。例如，如图13所示，也可以构成备有天线部的单极天线，上述天线部由以下部分构成其一端连接在位于接地导体的表面上的供电部上的直线导体21；其内缘部分通过反共振电路23连接在直线导体21的另一端上的轮状导体24；以及其内缘部分通过反共振电路25连接在轮状导体24的外缘部分上的轮状导体26。在此情况下，通过将反共振电路23的共振频率设定为f1，将反共振电路25的共振频率设定为f2(f1＞f2)，能够只用直线导体21激励频率f1，用从直线导体21至轮状导体24的系统激励频率f2，用从直线导体21至轮状导体26的系统激励频率f3。
(第六实施例)其次，参照图14，说明本发明的第六实施例。
图14是表示本发明的第六实施例中的单极天线的简略斜视图。在图14中，11表示具有有限大小的圆盘状的接地导体，12表示位于接地导体11的中心的供电部，16表示由直线导体构成的天线元件，14表示圆盘状的反射导体。供电部12位于接地导体11的表面上，天线元件16与接地导体11垂直、且导电性地连接在供电部12上。反射导体14与接地导体11相对平行且呈同心圆状地配置在接地导体11的配置了天线元件16的一侧的相反一侧，以便通过与接地导体11之间的空间进行导电耦合。另外，接地导体11和反射导体14利用例如由绝缘体、或聚四氟乙烯、ガラエポ等电介质构成的支撑杆15连接。
如上所述，本单极天线1呈轴对称结构。因此，能沿天线横向无指向性地发射。
以下，说明具有上述结构的单极天线的工作情况。
由天线元件16进行电波的激励。即，在天线元件16上出现共振频率为f0的电流驻波，于是进行频率为f0的电波的发射。这时，反相电流流过接地导体11，也从接地导体11的端部发射电波。由于该单极天线1备有有限大小的接地导体11，所以该发射的电波是分别来自成为电波发射源的天线元件16的电波和来自接地导体11的端部的电波之和。另外，该单极天线1备有与接地导体11相对配置的反射导体14，该反射导体14配置在接地导体11的配置了天线元件16的一侧的相反一侧，以便通过与接地导体11之间的空间进行导电耦合，所以借助于通过空间的导电耦合，电流也流过反射导体14，也从反射导体14的端部发射电波。因此，由该单极天线1发射的电波是来自天线元件16的电波、来自接地导体11的端部的电波、以及来自反射导体14的端部的电波之和。因此，通过改变接地导体11或反射导体14的大小，或者改变接地导体11和反射导体14之间的距离，能改变单极天线1的指向性。
图15表示实际试制的本实施例的单极天线1的特性。试制的单极天线11、12、1’分别是作为天线元件13而备有1/4波长的直线导体的轴对称结构的单极天线，图15(a)、(b)表示备有反射导体14的本实施例的单极天线11、12的发射指向性，图15(c)表示没有反射导体的现有的单极天线1’的发射指向性。更具体地说，图15(a)表示本实施例的单极天线11的发射指向性，该单极天线11备有具有天线元件16的共振频率的一个波长的直径的圆盘状的接地导体11；以及具有天线元件16的共振频率的两个波长的直径的圆盘状的反射导体14，且使接地导体11和反射导体14之间的距离为天线元件16的共振频率的1/4波长。另外，图15(b)表示本实施例的单极天线12的发射指向性，该单极天线12备有具有天线元件16的共振频率的1.25个波长的直径的圆盘状的接地导体11；以及具有天线元件13的共振频率的两个波长的直径的圆盘状的反射导体14，且使接地导体11和反射导体14之间的距离为天线元件16的共振频率的1/4波长。另外，图15(c)表示现有的单极天线1’的发射指向性，该单极天线1’备有具有天线元件16的共振频率的两个波长的直径的圆盘状的接地导体11。另外，如图15(d)所示，图中的x、y方向表示与接地导体11或反射导体14的面平行的方向。z方向表示与接地导体11或反射导体14垂直的方向。发射指向性的刻度的一个间隔为10dB，单位是以偶极天线的增益为基准的dBd。
如图15(a)所示，在单极天线11的上侧(设置天线元件16的一侧)、特别是在正上方表现出非常强的发射指向性，在天线下侧(设置反射导体14的一侧)，发射指向性极弱。即，该单极天线11适合于例如在大厅或宽敞处等沿高度方向具有广阔的空间、或者在漂浮在空中的气球等与地面之间进行电波的发送与接收的情况。特别是由于可以沿天线横向无指向性地发射，所以来自空中的发射效果好。
如图15(b)所示，在单极天线12的上侧(设置天线元件16的一侧)，表现出非常强的发射指向性，在天线下侧(设置反射导体14的一侧)，发射指向性极弱。另外，在天线上侧，相对于斜向的发射指向性也变强。即，该单极天线12适合于通常的沿横向宽阔的室内空间。特别是由于可以沿天线横向无指向性地发射，所以通过设置在室内天花板的中央，具有向宽广的空间发射的良好效果。
如图15(c)所示，现有的单极天线1’与本实施例的单极天线11、12相比，天线下侧(不设置反射导体的一侧)的发射指向性也变得较高。即，该单极天线1’在天线下侧泄漏的电波较多，不适合设置在室内的天花板上。
由以上可知，在设置了反射导体14的单极天线11、12的情况下，在天线下侧发射的电波被反射导体14反射，加强了天线上侧的发射。
另外，在将本实施例的单极天线11安装在室内的天花板上的情况下，如图16所示，可将反射导体14设置在天花板80的内部(天花板内)81处，在此状态下使接地导体11与天花板80的面接触，所以在设置后的状态下，只有天线元件16从天花板80朝向地面突出，而且，如果采用由直线导体构成的天线元件16，由于不大显眼，所以无碍于景观。
另外，也可以采用将直线导体的上端垂直地连接在圆盘导体的中心构成的天线元件，来代替由直线导体构成的天线元件16，也可以将直线导体的下端连接在位于接地导体11的中心处的供电部12上。如果采用这样的结构，由于既能保持轴对称结构，又能与逆L天线一样，能降低天线元件的高度，所以在景观上变得更好。
这样，如果采用本实施例，由于备有反射导体14，所以能改变单极天线1的发射指向性。另外，通过任意地设定接地导体11或反射导体14的大小，或者改变接地导体11和反射导体14之间的距离，能实现所希望的发射指向性。因此，如果采用本实施例，则能实现结构简单、具有所希望的发射指向性的单极天线1，另外，由于呈轴对称结构，所以能实现沿天线横向具有同样的发射指向性的优异的单极天线1。
另外，在采用本实施例的结构的情况下，通过使接地导体11的直径为天线元件16的共振频率的1/2波长以上，能使输入阻抗稳定。以下说明这个问题。
在备有圆盘状的接地导体11的单极天线1中，一般来说，如果使接地导体11的直径小于天线元件16的共振频率的波长的1/2，电流就会漏到天线输入部分的同轴外导体的外侧，具有输入阻抗不稳定的特征。因此，在本实施例中，通过使接地导体11的直径在天线元件16的共振频率的波长的1/2以上，来防止电流漏到天线输入部分的同轴外导体的外侧，使输入阻抗稳定，谋求发送工作的稳定。
(第七实施例)其次，参照图17，说明本发明的第七实施例。
图17是表示本发明的第七实施例中的单极天线的简略斜视图。在图17中，11表示接地导体，12表示供电部，16表示天线元件，14表示反射导体，27表示连接导体。连接导体27以外的结构与上述第六实施例相同，所以连接导体以外的构件标以与上述第六实施例相同的符号，其详细说明从略。本实施例的单极天线20的特征在于利用连接导体27导电性地连接接地导体11和反射导体14。可以考虑各种各样的接地导体11和反射导体14的连接结构，在本实施例中，则是通过将柱状的连接导体27沿垂直于这些接地导体11、反射导体14的方向配置在圆盘状的接地导体11和反射导体14的中心位置，导电性地连接两导体11、14。同时也进行机械连接。另外，反射导体14的直径被设定为天线元件16的共振频率的波长的1/2以上。
以下，说明具有上述结构的单极天线的工作情况。
单极天线20的工作情况与上述第六实施例的单极天线的工作情况相同，但该单极天线20除了这样的工作以外，还进行如下的工作。即，在将该单极天线20设置在室内的天花板上的情况下，如参照图16说明过的那样，虽然可将反射导体14设置在天花板80的内部(天花板内)81处，但接地导体11不可避免地要从天花板80露出到室内一侧。因此，在希望尽量减小眼睛所看到的接地导体11的情况下，可以考虑使圆盘状的接地导体11的直径在天线元件16的共振频率的1/2波长以下。可是，如果这样构成，电流就会漏到天线输入部分的同轴外导体的外侧，不可避免地造成输入阻抗不稳定。
与此不同，在本实施例中，采用如下的结构。
第一，反射导体14被导电性地连接在接地导体11上。因此，反射导体14除了起反射导体的作用(控制电波的发射方向的作用)以外，还起着与接地导体11同样的作用。因此，反射导体14一边起反射导体本来的作用，一边起抑制电流的漏泄、使输入阻抗稳定的作用。因此，即使将接地导体11的直径减小到天线元件16的共振频率的1/2波长以下，也能防止产生漏电流、输入阻抗不稳定的这种不正常的现象发生。
第二，反射导体14的直径被设定在天线元件16的共振频率的波长的1/2以上。因此，能可靠地抑制电流的漏泄，能谋求输入阻抗尽可能地稳定。
由于以上的理由，即使将接地导体11的直径设定在天线元件13的共振频率的1/2波长以下的这种产生漏电流的可能性大的值，也能可靠地抑制预期的漏电流。因此，通过采用本实施例的结构，能使接地导体11小型化和输入阻抗稳定，两者兼备。
另外，在采用本实施例的结构的情况下，反射导体14的大小虽然达到天线元件16的共振频率的1/2波长以上的较大的尺寸，但通常在将本单极天线20安装在室内天花板上的情况下，由于反射导体14设置在天花板的内部(天花板内)，所以即使反射导体14的大小稍微大一些，在室内露出的天线部分的大小也不变大这样，本实施例的单极天线20具有输入阻抗稳定和小型化两者兼备的特征，另外还有下述特征通过利用连接导体27机械地连接接地导体11和反射导体14，能增加天线结构的稳定性。
如上所述，如果采用本实施例，则能实现结构非常简单、能改变发射指向性的单极天线，同时能实现在天线的工作上及结构上具有更稳定的结构的优异的单极天线。
另外，在本实施例中，虽然举例说明了备有单一的接地导体11和单一的反射导体14的单极天线20，但本发明并不限定于这种结构的单极天线。也可以备有多个反射导体，利用连接导体将这些反射导体都导电性地连接在接地导体11上。另外，还可以备有多个反射导体，利用连接导体有选择地将这些反射导体中的至少一个导电性地连接在接地导体11上。
另外，在上述第六或第七实施例中，虽然举例说明了备有单一的反射导体14、而且具有轴对称结构的单极天线，但本发明并不限定于这种结构的单极天线。也能通过任意地设定接地导体11的形状及大小、反射导体的个数及其形状与大小、以及接地导体11和反射导体14的位置，实现具有所希望的发射指向性的单极天线。
另外，在上述第六或第七实施例中，虽然举例说明了备有由直线导体构成的天线元件16的单极天线，但本发明并不限定于这种结构的单极天线。例如，也可以将圆盘导体的中心连接在直线导体的上端，构成天线元件，将这些直线导体的长度和圆盘导体的半径之和设定为与天线元件16的长度相等。因此，能使单极天线的高度更低。另外，如果采用上述第一～第五实施例的天线元件13(由直线导体21、圆盘导体22、轮状导体24、26、反共振电路23、25构成的天线元件或由直线导体、轮状导体、反共振电路构成的天线元件)作为天线元件，则能实现与上述第一～第五实施例的效果相同、具有更好的特性的单极天线。
(第八实施例)其次，参照图18，说明本发明的第八实施例。
图18是表示本发明的第八实施例中的单极天线的简略斜视图。在图18中，11表示接地导体，12表示供电部，31表示天线元件，14A、14B表示反射导体。反射导体14A、14B及天线元件31以外的结构与上述第六实施例相同，所以反射导体14A、14B及天线元件31以外的构件标以与上述第六实施例相同的符号，其详细说明从略。本实施例的单极天线30备有用多个共振频率激励的(用多种频率工作的)天线元件31。天线元件31与接地导体11垂直地且导电性地连接在位于接地导体11的中心的供电部12上。反射导体14A、14B呈圆盘状，互相平行，而且与接地导体11平行地配置。此外，反射导体14A、14B相对接地导体11同轴地配置。另外，接地导体11和反射导体14A、以及反射导体14A和反射导体14B分别用例如由绝缘体、或聚四氟乙烯、ガラエポ等电介质构成的支撑杆15连接。
另外，在本实施例的单极天线30中，天线元件31用两种共振频率进行激励，同时与其对应地备有两个反射导体(反射导体14A、14B)，呈轴对称结构。
以下，说明具有上述结构的单极天线的工作情况。
该单极天线30的工作情况基本上与上述第六实施例的单极天线1的工作情况相同，但在该单极天线30中，天线元件31激励两种共振频率为f0、f1的电波。在此情况下，与波长对应的接地导体11及反射导体14A、14B的大小随各共振频率的不同而不同，发射指向性也各不相同。因此，通过任意地设定与各共振频率f0、f1对应的接地导体11及反射导体14A、14B各自的形状及大小、以及接地导体11和反射导体14A、14B之间的距离，能在各共振频率f0、f1的情况下实现所希望的发射指向性。
另外，在该单极天线30中，与上述第六实施例相同，通过将接地导体11的直径设定在天线元件31低的一方的共振频率的1/2波长以上，能使输入阻抗稳定。
(第九实施例)其次，参照图19，说明本发明的第九实施例。
图19是表示本发明的第九实施例中的单极天线的简略斜视图。在图19中，11表示接地导体，12表示供电部，31表示天线元件，14A、14B表示反射导体，41A、41B表示连接导体。连接导体41A、41B以外的结构与上述第八实施例相同，所以连接导体41A、41B以外的构件标以与上述第八实施例相同的符号，其详细说明从略。本实施例的单极天线40的特征在于利用连接导体41A导电性地连接接地导体11和反射导体14A，另外，利用连接导体41B导电性地连接反射导体14A和反射导体14B。可以考虑各种各样的接地导体11和反射导体14A的连接结构、以及反射导体14A和反射导体14B的连接结构，在本实施例中，通过将柱状的连接导体41A沿着这些接地导体11、反射导体14A的垂线方向配置在圆盘状的接地导体11和反射导体14A的中心位置，能导电性地连接两导体11、14A，同时机械地进行连接。同样，通过将柱状的连接导体41B沿着这些反射导体14A、14B的垂线方向配置在圆盘状反射导体14A和反射导体14B的中心位置，能导电性地连接两导体14A、14B，同时机械地进行连接。另外，所设置的多个反射导体14A、14B中的较大者(在图19中，为接地导体11一侧的反射导体14A)的直径被设定为天线元件31中低者的共振频率的1/2波长以上。
以下，说明具有上述结构的单极天线的工作情况。
该单极天线40的工作情况基本上与上述第六实施例的单极天线1的工作情况相同，但在该单极天线40中，天线元件41激励两种共振频率为f0、f1的电波。在此情况下，与波长对应的接地导体11及反射导体14A、14B的大小随各共振频率的不同而不同，发射指向性也各不相同。因此，通过任意地设定与各共振频率f0、f1对应的接地导体11及反射导体14A、14B各自的形状及大小、以及接地导体11和反射导体14A、14B之间的距离，能在各共振频率f0、f1的情况下实现所希望的发射指向性。
另外，在该单极天线40中，反射导体14A、14B通过连接导体41A、41B导电性地连接在接地导体11上，另外，所设置的多个反射导体14A、14B中的较大者(在图19中，为接地导体11一侧的反射导体14A)的直径被设定为天线元件31中低者的共振频率的1/2波长以上。因此，即使将接地导体11的直径设定为天线元件31低的一方的共振频率的1/2波长以下的产生漏电流的可能性大的值，也能可靠地抑制预期的漏电流。因此，通过采用本实施例的结构，能使接地导体11小型化和输入阻抗稳定，两者兼备。另外，能获得这样的效果的理由与上述第七实施例中说明过的相同，所以这里将其详细说明省略。
另外，在本实施例中，通过用连接导体41A机械地连接接地导体11和反射导体14A，另外，通过用连接导体41B机械地连接反射导体14A和反射导体14B，能增加天线结构的稳定度。
如上所述，如果采用本实施例，则能实现结构简单、能改变发射指向性的单极天线，同时能实现在天线的工作上和结构上具有更稳定的结构的优异的单极天线。
另外，在本实施例中，虽然举例说明了备有两个反射导体14A、14B和两个连接导体41A、41B的单极天线40，但本发明并不限定于这种结构的单极天线。也可以备有三个以上的反射导体，用连接导体将这些反射导体全部导电性地连接在接地导体11上。另外，还可以备有三个以上的反射导体，用连接导体将这些反射导体中的至少一个有选择地、导电性地连接在接地导体11上。
另外，在上述第八或第九实施例中，虽然举例说明了用两个共振频率f0、f1激励天线元件31、同时与其对应地备有两个反射导体(反射导体14A、14B)的具有轴对称结构的单极天线，但本发明并不限定于这种结构的单极天线，也能用单一反射导体构成。即使在此情况下，也能通过任意地设定接地导体11及反射导体的形状及大小、接地导体11和反射导体之间的距离，实现所希望的发射指向性。另外，也可以通过多个反射导体的组合，来改变各共振频率的发射指向性。例如，在各种共振频率的情况下，通过适当地设定反射导体的个数及其形状、大小、以及位置，能实现所希望的发射指向性。
另外，在上述第八或第九实施例中，如果采用上述第一～第五实施例的天线元件13(由直线导体21、圆盘导体22、轮状导体24、26、反共振电路23、25构成的天线元件或由直线导体、轮状导体、反共振电路构成的天线元件)，代替用多种共振频率进行激励的(用多种频率工作的)天线元件31，则能实现与上述第一～第五实施例的效果相同、具有更好的特性的单极天线。
如上所述，如果采用本发明，则能实现结构简单、能进行多种频率工作的小型的单极天线。
权利要求
1.一种单极天线，其特征在于备有接地导体；其一端连接在位于上述接地导体表面上的供电部上的直线导体；连接在上述直线导体的另一端上的平板状导体；以及其内缘部分通过反共振电路连接在上述平板状导体的外缘部分的轮状导体。
2.根据权利要求1所述的单极天线，其特征在于用接地导线将平板状导体和轮状导体两者中的至少一者连接在接地导体上。
3.根据权利要求1所述的单极天线，其特征在于平板状导体和轮状导体被配置在同一平面上。
4.根据权利要求1所述的单极天线，其特征在于平板状导体和轮状导体被配置在不同的平面上。
5.根据权利要求1所述的单极天线，其特征在于轮状导体由多个轮状导体构成，相邻的轮状导体的相对的内缘部分和外缘部分通过反共振电路连接。
6.根据权利要求5所述的单极天线，其特征在于平板状导体及多个轮状导体中的至少一个导体用接地导线连接在接地导体上。
7.根据权利要求5所述的单极天线，其特征在于平板状导体及多个轮状导体被配置在同一平面上。
8.根据权利要求5所述的单极天线，其特征在于多个轮状导体中的至少一个被配置在与平板状导体不同的平面上。
9.根据权利要求1所述的单极天线，其特征在于平板状导体是圆盘导体。
10.根据权利要求9所述的单极天线，其特征在于供电部位于接地导体表面的中央，直线导体的一端连接在上述供电部上，且垂直于上述接地导体，上述直线导体的另一端与上述平板状导体垂直地连接在上述平板状导体的中心，轮状导体和上述平板状导体呈同心圆状配置。
11.根据权利要求1所述的单极天线，其特征在于反共振电路是线圈和电容器构成的并联电路。
12.根据权利要求1所述的单极天线，其特征在于反共振电路是只由线圈构成的电路。
13.根据权利要求1所述的单极天线，其特征在于平板状导体、反共振电路、以及轮状导体在电介质底板上形成图形。
14.根据权利要求1所述的单极天线，其特征在于在接地导体上配置了平板状导体的一侧的相反一侧设置反射导体，该反射导体通过与上述接地导体之间的空间进行导电性耦合。
15.根据权利要求14所述的单极天线，其特征在于反射导体被导电性地连接在接地导体上。
16.根据权利要求14所述的单极天线，其特征在于反射导体由多个反射导体构成，上述多个反射导体中的至少一个导电性地连接在接地导体上。
17.根据权利要求14所述的单极天线，其特征在于接地导体及反射导体具有平面形状，同时使各自的面彼此相对配置，而且，上述反射导体的面积比上述接地导体的面积大。
18.一种单极天线，其特征在于备有接地导体；其一端连接在位于上述接地导体表面上的供电部上的直线导体；以及其内缘部分通过反共振电路连接在上述直线导体的另一端的轮状导体。
19.根据权利要求18所述的单极天线，其特征在于轮状导体用接地导线连接在接地导体上。
20.根据权利要求18所述的单极天线，其特征在于轮状导体由多个轮状导体构成，相邻的轮状导体的相对的内缘部分和外缘部分通过反共振电路连接。
21.根据权利要求20所述的单极天线，其特征在于多个轮状导体中的至少一个用接地导线连接在接地导体上。
22.根据权利要求20所述的单极天线，其特征在于多个轮状导体被配置在同一平面上。
23.根据权利要求20所述的单极天线，其特征在于多个轮状导体中的至少一个被配置在不同的平面上。
24.根据权利要求20所述的单极天线，其特征在于供电部位于接地导体表面的中央，多个轮状导体呈同心圆状配置。
25.根据权利要求18所述的单极天线，其特征在于反共振电路是线圈和电容形成的并联电路。
26.根据权利要求18所述的单极天线，其特征在于反共振电路是只由线圈构成的电路。
27.根据权利要求18所述的单极天线，其特征在于反共振电路和轮状导体在电介质底板上形成图形。
28.根据权利要求18所述的单极天线，其特征在于在接地导体上配置了轮状导体的一侧的相反一侧设置反射导体，该反射导体通过与上述接地导体之间的空间进行导电性耦合。
29.根据权利要求28所述的单极天线，其特征在于反射导体导电性地连接在接地导体上。
30.根据权利要求28所述的单极天线，其特征在于反射导体由多个反射导体构成，上述多个反射导体中的至少一个导电性地连接在接地导体上。
31.根据权利要求28所述的单极天线，其特征在于接地导体及反射导体具有平面形状，同时使各自的面彼此相对配置，而且，上述反射导体的面积比上述接地导体的面积大。
全文摘要
提供一种结构简单、能进行多种频率工作的小型单极天线。圆盘导体22、轮状导体24及轮状导体26被配置在同一平面上,同时按照从内侧开始的顺序呈同心圆状配置。直线导体21的端部垂直于地连接在圆盘导体22的中心,将圆盘导体22的外缘部分通过反共振电路23连接在轮状导体24的内缘部分上。另外,将轮状导体24的外缘部分通过反共振电路25,连接在轮状导体26的内缘部分上。用反共振电路23、25阻断电路。
文档编号H01Q5/00GK1244053SQ9910924
公开日2000年2月9日 申请日期1999年6月4日 优先权日1998年6月4日
发明者山本温, 松吉俊满, 小川晃一 申请人:松下电器产业株式会社