[发明专利]宽带天线

说明书

本发明专利申请是国际申请日为2003年10月22日、申请号为200380100090.1、发明名称为“宽带天线”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于无线电通信，包括无线LAN，的天线。更具体地，本发明涉及一种宽带天线，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，本发明涉及一种宽带天线，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，本发明涉及一种宽带天线，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，本发明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。

背景技术

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。

发明内容