圓偏振波接收用天線的製作方法

2023-08-05 19:35:06 2

專利名稱：圓偏振波接收用天線的製作方法
技術領域：
本發明涉及接收來自人造衛星的電波(以下也稱為衛星波)或地面的電波(以下也稱為地面波)、使人們能夠收聽到數字無線廣播的數字無線電接收機，特別涉及用於數字無線電接收機的天線。
另外，地面波是在地面站接收衛星波之後，立即將頻率進行若干移位，並以直線偏振波的形式再發送的電波。
為了接收這樣的頻率約為2.338GHz的電波，必須在汽車的車外設置天線。人們提出了具有種種構造的多種天線，但與平面形(平板形)天線相比，圓筒(圓柱)形天線的使用更為普遍。因為將天線做成圓筒(圓柱)型可以達到更廣的指向性。
另外，在該技術領域中眾所周知，在自由空間中輻射的電磁波是具有在與波的行進方向成直角的平面內振動的電場與磁場的橫波。而且，電場與磁場在該平面內的強度是變化的，稱其為偏振波。衛星波是圓偏振波，而地面波則為直線偏振波。
以下主要說明用於接收衛星波(圓偏振波)的天線。作為一種圓筒(圓柱)型天線1公知有螺旋型天線。螺旋型天線構成為在圓筒或圓柱(以下稱為圓筒)狀構件的周圍將至少1根天線導線捲成螺旋狀的構造，它能夠高效接收上述圓偏振波。因此，螺旋型天線專門用於接收衛星波。圓筒狀構件的材料使用塑料等絕緣材料。另外，天線導線的數量例如使用4根。另一方面，在圓筒狀構件上將多根天線導線捲成螺旋狀在實際當中顯然是很困難的。因此，作為其替代方案，有人提出將多個導線分布圖印刷在絕緣板上形成天線布線圖案膜，並將該天線布線圖案膜卷繞在圓筒狀構件上形成螺旋型天線。
針對具有此類構造的螺旋型天線，人們提出了多種技術方案。例如，日本特開2001-326523號公報公開了對螺旋型天線的圓筒狀構件進行改進，增強其結構強度的「螺旋型天線結構」。即，在該公報中揭示，現有的螺旋型天線在圓筒狀構件為圓筒的情況下，其內部為中空，因而強度比較低，為了解決這一問題，在中空圓筒狀構件的構件中心軸和內周面之間將至少3根肋材成放射狀對稱設置。
另外，日本特開2001-339227號公報公開了能夠很容易地將螺旋型天線的共振頻率調整成希望的共振頻率的「螺旋型天線」。即，該公報在中空圓筒狀構件上端部的內周壁上設置穿過螺母的螺紋孔，並在該螺紋孔內螺合介電常數εr為10～100的陶瓷螺栓。將陶瓷螺栓一插入中空圓筒狀構件的螺紋孔，就由波長縮短效果，可等同地將中空圓筒狀構件的長度縮短。
另外，該申請人中一位還提出不使用圓筒狀構件，而將天線布線圖案膜本身捲成筒狀做成筒體，並將該筒體軸向的一端固定配置在電路基板上的「螺旋型天線」方案(參照特願2001年第225515號)。
而且，將多根天線導線捲成螺旋狀構成螺旋型天線的情況下，該螺旋型天線接收到的衛星波(圓偏振波)是在利用移相器(相位轉換電路)移相，使相位一致(調整)併合成後，由低噪聲增幅器(LNA)增幅，發送到接收機本體。在此，螺旋型天線(天線)、移相器(相位轉換電路)以及LNA的組合被稱為天線裝置。
換言之，在具有多根天線導線的螺旋型天線中，為了驅動該天線，在向各天線導線供電的同時，必須使用移相器(相位轉換電路)將多根天線導線所接收的圓偏振波進行合成。此外，在螺旋型天線中各天線導線的長度可在0.8～1.2λ的範圍內選擇。
另一方面，作為接收直線偏振波的天線，公知有具有λ/4的天線長度並且將端子的一邊由接地板接地的單極天線。但是，單極天線儘管不需要相位轉換電路，但由於是專門用於接收直線偏振波的天線，因此不適合接收圓偏振波。
因此，希望有不必使用相位轉換電路(移相器)就可接收圓偏振波的天線。
由此，本發明所要解決的技術問題就是提供一種不需要相位轉換電路的圓偏振波接收用天線。
為了實現不必使用相位轉換電路就可接收圓偏振波，應採用什麼樣的構造(構成)較好，本發明的發明人就該問題進行了種種思考。如上所述，單極天線不需要相位轉換電路，但它是專門用於接收直線偏振波的天線。因此，僅以單極天線來接收圓偏振波是不適當的。但是，如果在單極天線的周圍設置能夠將圓偏振波轉換成直線偏振波的裝置，則應該能夠利用單極天線來接收圓偏振波，這是本發明的發明人們得出的結論。
此外，作為將圓偏振波轉換成直線偏振波的裝置，可以考慮各種結構。在本發明中，作為這種偏振波轉換裝置的一個示例，使用了在單極天線極振支柱部的周圍離開極振支柱部規定距離捲成螺旋狀的多根螺旋狀導線。
即，根據本發明，得到一種圓偏振波接收用天線，其特徵在於，它具備具有沿軸向延伸、長度為λ/4(λ為共振波長)的極振支柱部122和將該極振支柱部的端子一側接地的接地板124的單極天線12；配置在該單極天線的周圍，將圓偏振波轉換成直線偏振波的偏振波轉換裝置14。
在上述圓偏振波接收用天線中，偏振波轉換裝置14最好由在極振支柱部122的周圍離開該極振支柱部122規定距離捲成螺旋狀，並且一端由接地板124接地的多根螺旋狀導線141～144構成。在螺旋狀導線的數目為2根的情況下，2根螺旋狀導線141，142最好在極振支柱部周圍互相以90°的角度間隔配置。在螺旋狀導線的數目為3根以上的情況下，螺旋狀導線141～143最好在極振支柱部周圍互成等角度間隔配置。在共振波長λ為128.3mm的情況下，上述規定距離最好為20mm。各螺旋狀導線的長度最好為λ/4。接地板124與各螺旋狀導線141～144之間的俯仰角θ最好在30°～50°的範圍內，更理想的是為40°另外，上述括號內的符號是為了易於理解本發明而加上的，不過是一個例子，當然並不限於此。
圖2是表示用作使用

圖1所示的圓偏振波接收用天線的偏振波轉換裝置的天線布線圖案膜展開圖。
圖3是表示圖1所示的圓偏振波接收用天線的輻射特性的圖。
參照圖1說明有關本發明一實施例的圓偏振波接收用天線10。
圖示的圓偏振波接收用天線10具有單極天線12和偏振波轉換裝置14。
單極天線12包括沿軸向延伸、長度為λ/4(λ為共振波長)的極振支柱部122，和將該極振支柱部122的端子一側接地的接地板124。偏振波轉換裝置14配置在單極天線12的周圍，將圓偏振波轉換成直線偏振波。
圖示的偏振波轉換裝置14由在極振支柱部122的周圍離開極振支柱部122規定距離捲成螺旋狀，並且一端由接地板124接地的第1～4螺旋狀導線141、142、143、144構成。
另外，偏振波轉換裝置14如圖2所示，由將天線布線圖案膜20捲成筒狀而形成的筒體構成也可以。即，天線布線圖案膜20具有用於形成筒體的可撓性絕緣膜部件22。可撓性絕緣膜部件22可以使用例如聚醯亞胺等的塑料。
可撓性絕緣膜部件22實際上是具有上邊22U、下邊22L、第1斜邊22S1和第2斜邊22S2的平行四邊形形狀。而且通過將第1斜邊22S1和第2斜邊22S2相連，形成筒體。該第1斜邊22S1和第2斜邊22S2的連接，例如通過使用雙面膠帶或粘接劑等進行。
在可撓性絕緣膜部件22的一面，作為天線布線圖案的第1～4螺旋狀導線141～144相互沿斜邊平行延伸而形成。因此，將可撓性絕緣膜部件22捲成筒狀來做成筒體，通過將其下邊22L固定在接地板124上，從而如圖1所示，第1～4螺旋狀導線141～144在極振支柱部122的周圍離開極振支柱部122規定距離捲成螺旋狀。而且，通過將第1～4螺旋狀導線141～144的下邊22L側的一端，以焊接的方式在接地板124上電連接和機械連接，從而第1～4螺旋狀導線141～144的一端由接地板124接地。
如圖1所示，第1～4螺旋狀導線141～144在極振支柱部122周圍互相以90°的角度間隔配置。
換言之，在第1～4螺旋狀導線141～144的中心位置設置單極天線12，僅向單極天線12供電，並且將第1～4螺旋狀導線141～144的下部在單極天線12的接地板124上短路。
如上所述，僅就單極天線12而言，其作為直線偏振波接收天線工作，通過在其周圍設置第1～4螺旋狀導線141～144，進行偏振波轉換，從而可以接收圓偏振波。即，利用由第1～4螺旋狀導線141～144構成的偏振波轉換裝置14，可以將接收到的圓偏振波轉換成直線偏振波，並且可由單極天線12接收該轉換後的直線偏振波。
圖示的圓偏振波接收用天線10是用於接收圓偏振波的天線，雖然增益比接收圓偏振波時減小大約3dB，但還可以接收直線偏振波。
此外，在共振波長λ為128.3mm的情況下，上述規定距離最好為20mm。另外，在圖示例中，接地板124與各螺旋狀導線141～144之間的俯仰角θ為40°，但30°～50°的範圍內均可。另外，各螺旋狀導線141～144的長度為λ/4。
圖3所示為圖1所示圓偏振波接收用天線10的輻射特性。如圖3所示，將單極天線12的水平方向的直線偏振波特性，通過在單極天線12的周圍設置偏振波轉換裝置14，可一併獲得雙峰性的圓偏振波特性。
以上，通過較佳實施方式說明了本發明，當然本發明並不限於上述實施方式。例如，在上述實施方式中說明了螺旋狀導線的數目為4根的情況，但螺旋狀導線的數目並不限於4根，可以為多根。例如，螺旋狀導線的數目為2根的情況下，2根螺旋狀導線最好在極振支柱部122周圍互相以90°的角度間隔配置。另外，螺旋狀導線的數目為3根以上的情況下，螺旋狀導線最好在極振支柱部122周圍互相成等角度間隔配置。總之，可以通過改變螺旋狀導線的數目來調整圓偏振波接收用天線的輻射特性。另外，也可通過改變螺旋狀導線的俯仰角、螺旋半徑和長度來調整輻射特性。而且，將圓偏振波轉換成直線偏振波的偏振波轉換裝置不限於上述螺旋狀導線，也可採用其它結構。例如，也可以不捲成螺旋狀，而使天線導線相對極振支柱部斜向配置。
從以上說明可以看出，在本發明中，在單極天線的周圍配置了將圓偏振波轉換成直線偏振波的偏振波轉換裝置，因此，能夠達到可以僅給單極天線供電而不需要相位轉換電路的效果。
權利要求
1.一種圓偏振波接收用天線，其特徵在於，其具備具有沿軸向延伸其長度為λ/4(λ為共振波長)的極振支柱部和將該極振支柱部的端子一側接地的接地板的單極天線；以及配置在該單極天線的周圍，將圓偏振波轉換成直線偏振波的偏振波轉換裝置。
2.如權利要求1所述的圓偏振波接收用天線，其特徵在於，所述的偏振波轉換裝置由在所述極振支柱部的周圍離開該極振支柱部規定距離捲成螺旋狀、並且一端由所述接地板接地的多根螺旋狀導線構成。
3.如權利要求2所述的圓偏振波接收用天線，其特徵在於，所述螺旋狀導線的數目為2根，這2根螺旋狀導線在所述極振支柱部周圍互相以90°的角度間隔配置。
4.如權利要求2所述的圓偏振波接收用天線，其特徵在於，所述螺旋狀導線的數目為3根以上，所述螺旋狀導線在所述極振支柱部周圍互相成等角度間隔配置。
5.如權利要求2所述的圓偏振波接收用天線，其特徵在於，所述共振波長λ為128.3mm，所述規定距離為20mm。
6.如權利要求2所述的圓偏振波接收用天線，其特徵在於，各螺旋狀導線的長度為λ/4。
7.如權利要求2所述的圓偏振波接收用天線，其特徵在於，所述接地板與各螺旋狀導線之間的俯仰角在30°～50°範圍內。
8.如權利要求7所述的圓偏振波接收用天線，其特徵在於，所述俯仰角為40°。
全文摘要
提供一種不需要相位轉換電路的圓偏振波接收用天線。圓偏振波接收用天線具備具有極振支柱部和將該極振支柱部的端子一側接地的接地板的單極天線，以及配置在該單極天線周圍的偏振波轉換裝置。偏振波轉換裝置由在極振支柱部的周圍離開極振支柱部規定距離捲成螺旋狀，並且一端由接地板接地的多根螺旋狀導線構成。螺旋狀導線在極振支柱部周圍互成等角度間隔配置。共振波長λ為128.3mm時，上述規定距離為20mm。各螺旋狀導線的長度為λ/4。接地板與各螺旋狀導線之間的俯仰角為40°。
文檔編號H01Q1/36GK1474477SQ0313676
公開日2004年2月11日 申請日期2003年5月21日 優先權日2002年8月7日
發明者池田正和, 中野久松, 三好明, 松 申請人:三美電機株式會社, 中野久松