[发明专利]平面天线及使用它的便携式无线电装置

说明书

本发明涉及通信领域，更具体地涉及用于卫星通信的圆偏振平面天线的多谐振频率的阻抗匹配和调整。还有，本发明涉及采用圆偏振平面天线的便携式无线电装置。

最近多家公司已提出使用卫星的便携式蜂窝电话的概念。对于便携式蜂窝电话所使用的频率波段，将1.6GHz的频率段分配给从地面便携式蜂窝电话到通信卫星的上行通信，而将2.4GHz的频率段分配给从通信卫星到地面便携式蜂窝电话的下行通信。1.6GHz的频率段也被分配给地面站和通信卫星之间的双向通信。为确保通信线路的质量，通信中通常使用圆偏振波。

平面天线已在实践中得到使用，它接收从全球定位系统(GPS)卫星发送来的无线电波(例如1.5GHz的圆偏振右旋波)。平面天线是一种单点反馈微带天线(MSA)，包括板状介质衬底，贴在板状介质衬底的一侧的片形导体(即辐射元件)及贴在板状介质衬底的另一侧的接地导体。图5是表示现有单点反馈微带天线(MSA)21的俯视图，并且片形导体21b具有长方体的形状。将片形导体21b的长边PO和QR的长度设为L，将片形导体21b的短边PQ和OR的长度设为S，这样将该导体设置为100×L/S=102到103％左右。长边P0和QR在相对低的频率上产生谐振，并呈现一椭圆偏振波。相反，短边PQ和OR在相对高的频率上产生谐振，并呈现与前述椭圆偏振波正交的另一椭圆偏振波。该片形导体用作上述频率之间的圆偏振天线。

为了将具有50Ω的特征阻抗的电馈线与馈脚21a(来自背后)相连接，可通过调整馈脚21a的位置将电馈线的阻抗与馈脚的阻抗相匹配。具体地说，大家都知道只有大致沿正方形的对角线的任一位置上放置馈脚21a。

实际中已经使用构成MS A21的介质衬底21c，其结构是介质常数大约为20，厚度为4到6mm，大小为25mm左右。GPS要求大约1MHz量级的很窄的带宽。

相反，由于卫星便携式蜂窝电话在大约10MHz量级的相对较宽的带宽上进行发送和接收信号，介质衬底21c的厚度必须增加，以便相对地加宽带宽。而且，在采用低轨卫星的系统中，需要在低仰角时确保天线的增益。

然而，如果为了提高天线的带宽或低仰角特性而加厚介质衬底(以便变为现有GPSMSA厚度的两倍)，那么长方形片形导体同时满足希望的多源谐振频率和阻抗匹配是很困难的。

利用本专利说明书所附权利要求书说明的装置，本发明解决了上述问题。更具体地，本发明提供一种微带平面天线，它包括板状介质物质，安装在介质物质一侧的片形导体及安装在介质物质的另一侧的接地导体，并利用反馈方法将电能供给片形导体，这一发明的特征在于：

片形导体具有方形，并且至少有三条大小不同的边。

图1是表示按照本发明的实施例的单点反馈微带平面天线的俯视示意图；

图2A和2B是表示按照本发明的微带平面天线的测量实例的斯密斯图；

图3是表示按照本发明的微带平面天线与四线螺旋天线结合使用时的示意图；

图4是表示具有图3所示的天线的便携式无线电装置的示意图；及

图5是表示现有反馈微带平面天线在俯视时的平面图。

图1是表示按照本发明实施例的平面天线的结构的示意图。图中，参考数字1表示微带平面天线(MSA)；1a表示馈脚；1b表示片形导体；及1c表示介质衬底。未图示的接地导体与介质衬底1c的反面相连，而馈脚1a以非接触的方式从后面穿过接地导体上形成的一个洞，并连接到片形导体1b的馈点H上。假设片形导体1b的第一边为(边AB)，第二边为(边BC)。假设片形导体1b的第三边为(边CD)，及第四边为(边DA)。

在本发明的该实施例中，起初构成矩形EBFD，假设对角线EF和对角线BD的交叉点为G。沿线段EG放置点H作为馈送点，以便产生圆偏振右旋波。另外，为了便于调整多谐振频率和阻抗匹配，边EB延长到边A，而边BF延长到边C(其中AB≠BC)。这些边被延长的结果就是CD和DA成为斜线。结果，从馈送点H到这些边的实际距离增加。简言之，片形导体1b的带宽也增加，并减轻了由馈点H到各边的距离确定的阻抗匹配条件。图2表示MSAl的测量实例。图2A和2B是ABFD代表的不规则片形导体的测量的实例，该不规则1四边形是通过延长图1所示EBFD表示的矩形的边EB而得到的。图2A是在将片形导体(即边AE)延长1.5mm的长度时得到的斯密斯图，而图2B是在将片形导体(即边AE)延长2.0mm的长度时得到的斯密斯图。