CN113056842A - 天线、无线通信设备和天线形成方法 - Google Patents
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Abstract
提供天线作为能够在所有方向上均匀地输出无线电波的极化波的偶极天线。在预先指定的任意频率下具有(1/4)波长长度的第一(1/4)波长元件(1a)和第二(1/4)波长元件(1b)以及在任意频率下具有半波长长度的第二半波长元件(2)的三个元件以这三个元件彼此正交的3正交状态布置,第一(1/4)波长元件(1a)的一个端部接合至第二(1/4)波长元件(1b)的一个端部,第二(1/4)波长元件(1b)的另一端部接合至第二半波长元件(2)的一个端部,用于天线供电的供电点(4)布置在第一(1/4)波长元件(1a)的一个端部接合至第二(1/4)波长元件(1b)的一个端部的位置,以及天线被形成为1波长扭转Z形3正交偶极天线。
Description
技术领域
本发明涉及天线、无线通信设备和天线形成方法,具体地,涉及使用偶极天线的天线、无线通信设备和天线形成方法。
背景技术
关于无线通信设备之间的相互通信,重要的是能够在任何设备之间无缝地进行通信。例如,作为无线通信设备的一个示例的无线主单元或无线基站负责与任何无线从单元的无缝通信。为了实现这一点,安装在无线通信设备中的天线是最重要的组件,并且因此必须被优化以便能够进行无缝通信。
然而,用户可能无法接受天线的价格由于优化而变得昂贵。能够提供可以展现高性能的廉价天线的技术开发是必要的。例如,在专利文献1所公开的“天线设备和无线通信设备”中,尽管限于SSR(开口谐振环)天线,但是提出了能够以低成本实现在与基板面垂直的方向上放置天线的技术方案。
引文列表
专利文献
专利文献1:日本特开2017-139685
发明内容
发明要解决的问题
作为家庭用无线通信设备的一个示例的Wi-Fi(注册商标)家庭路由器(无线主单元)进行与各种无线从单元的无线通信。作为无线从单元,可以举出智能电话和PC(个人计算机)等。无线从单元通常在房子中移动并且以各种姿势使用。在无线主单元和无线从单元之间的无线通信中,重要的是这两者的无线电波的极化波彼此一致。在极化波彼此不一致的情况下,来自无线主单元或无线从单元的无线电波难以到达另一无线通信设备,无线通信可能断开。
图30A和图30B是分别示出两个一般偶极天线之间的无线电波的极化波的一致状态和不一致状态的概念图。图30A示出两个偶极天线的无线电波的极化波彼此一致的状态,以及图30B示出两个偶极天线的无线电波的极化波彼此不一致的状态。无线电波的极化波出现在与天线元件相同的面中。结果,如图30A所示,在2个天线11L和12L平行布置的状态下,两个天线中的无线电波的极化波处于一致状态,并且天线能够相互接收无线电波。然而,如图30B所示,在两个天线11L和12L正交布置的状态下,两个天线中的无线电波的极化波处于不一致状态,并且理论上天线无法相互接收无线电波。
由此,如图30B所示,即使在两个天线11L和12L正交布置的状态下,实际上也由于壁等的反射使得天线11L和12L中的极化波不正交,并且在近距离中发送和接收通常变得可能。然而,在两个天线11L和12L正交布置的状态下,到达的无线电波的电场强度低,并且通信可能中断。
图31A和图31B是示出在现有技术中使用偶极天线的通用家庭路由器的天线配置的示意图。图31A是示出家庭路由器10L的外观的透视图,以及图31B是以比图31A大的比例示出家庭路由器10L的内部的天线配置的示意图。如图31A的透视图所示,在家庭路由器10L的壳体18中,基板13与地面垂直地安装。此外,如图31B所示,无线IC(集成电路)14安装在基板13上,并且无线IC 14经由同轴线缆17与半波长偶极天线15L的供电点16L连接。通过使用同轴线缆17,可以在降低电力损耗的同时将电力从无线IC 14供给到半波长偶极天线15L的供电点16L。
此外,半波长偶极天线15L与基板13的面平行地布置并且与地面垂直地安装。因此,从半波长偶极天线15L仅输出与地面垂直的极化波。由此,在将要与家庭路由器10L无线连接的无线从单元的天线状态改变为与地面平行的状态并且仅请求与地面水平的极化波(水平极化波)的情况下,与家庭路由器10L的通信变得困难。换句话说,关于假设作为通信的另一单元的无线从单元的姿势改变为各种状态的家庭路由器10L的天线配置,如图31B所示,仅对于垂直极化波变为适当通信状态的天线可能几乎不被认为具有最佳天线配置。
此外,图32A和图32B是示出在表示图31A和图31B所示的家庭路由器10L的半波长偶极天线15L的天线辐射模式的情况下的X轴、Y轴和Z轴的设置状态的示意图。图32A是示出图31A和图31B所示的家庭路由器10L的基板13、无线IC 14、半波长偶极天线15L和同轴线缆17在X轴、Y轴、Z轴上的位置关系的示意图,以及图32B是示出用于表示半波长偶极天线15L的天线辐射模式的XZ、YZ和XY的三个面与半波长偶极天线15L的位置关系的示意图。注意,图32A和图32B是概念性地示出天线相对于X轴、Y轴和Z轴的姿势的图,并且通常用于示出图33所示的XZ、YZ和XY三个面中的天线辐射模式。通过参照图32A和图32B,可以通过将分别与XZ、YZ和XY三个面正交的正交极化波的电场强度以及分别与XZ、YZ和XY三个面平行的平行极化波的电场强度绘制为特性曲线而将天线辐射模式表示为图33。
图33是示出图31A和图31B所示的家庭路由器10L的半波长偶极天线15L的天线辐射模式的模式图,并且示出半波长偶极天线15L在XZ面、YZ面和XY面中的相应天线辐射模式,其中半波长偶极天线15L处于图32B的示意图所示的位置关系。注意,在图33中,用粗线示出天线辐射模式的水平极化波的特性曲线,并且用细线示出垂直极化波(纵向极化波)的特性曲线。如图33的模式图所示,可以理解,在XZ面和YZ面中,存在与这些面平行的极化波(即垂直极化波),但不存在与这些面正交的极化波,即不存在水平极化波。此外,可以理解,在XY面中,存在与XY面正交的极化波(即垂直极化波),但不存在与XY面平行的极化波,即不存在水平极化波。因此,图31A和图31B所示的半波长偶极天线15L的天线配置可能几乎不被认为是能够在所有方向上均匀地输出无线电波的极化波并且针对所有方向进行通信的配置。如上所述,现有技术中的偶极天线不能在所有方向上均匀地输出无线电波的极化波,并且这一事实已经成为针对偶极天线要解决的问题。
(本发明的目的)
考虑到偶极天线的上述问题,本发明的目的是提供一种天线、无线通信设备和天线形成方法,其中偶极天线能够在所有方向上均匀地输出无线电波的极化波。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题,根据本发明的天线、无线通信设备和天线形成方法主要采用以下特性配置。
本发明的第一方面提供了一种天线,其中,在预先指定的任意频率下具有(1/4)波长长度的第一(1/4)波长元件和第二(1/4)波长元件以及在所述任意频率下具有半波长长度的半波长元件的三个元件以这三个元件彼此正交的3正交(三正交)状态布置,所述第一(1/4)波长元件的一个端部接合至所述第二(1/4)波长元件的一个端部,所述第二(1/4)波长元件的另一端部接合至所述半波长元件的一个端部,用于天线供电的供电点布置在所述第一(1/4)波长元件的一个端部接合至所述第二(1/4)波长元件的一个端部的位置,以及所述天线被形成为1波长扭转Z形3正交偶极天线。
本发明的第二方面提供了一种天线,其中,在预先指定的任意频率下具有半波长长度的第一半波长元件、第二半波长元件和第三半波长元件的三个元件以这三个元件彼此正交的3正交状态布置,所述第一半波长元件的一个端部接合至所述第二半波长元件的一个端部,所述第二半波长元件的另一端部接合至所述第三半波长元件的一个端部,用于天线供电的供电点布置在所述第二半波长元件的中央位置,以及所述天线被形成为1.5波长扭转Z形3正交偶极天线。
本发明的第三方面提供了一种天线,其中,总长度在预先指定的任意频率下为半波长长度的第一元件、第二元件和第三元件的三个元件以这三个元件彼此正交的3正交状态布置,所述第一元件的长度和所述第三元件的长度被设置为彼此相等并且被设置为比所述第二元件的长度长,所述第一元件的一个端部接合至所述第二元件的一个端部,所述第二元件的另一端部接合至所述第三元件的一个端部,用于天线供电的供电点布置在所述第二元件的中央位置,以及所述天线被形成为半波长扭转Z形3正交偶极天线。
本发明的第四方面提供了一种无线通信设备,包括:偶极天线,其辐射无线电波,其中,在预先指定的任意频率下具有(1/4)波长长度的第一(1/4)波长元件和第二(1/4)波长元件以及在所述任意频率下具有半波长长度的半波长元件的三个元件以这三个元件彼此正交的3正交状态布置,这三个元件构成所述偶极天线,所述第一(1/4)波长元件的一个端部接合至所述第二(1/4)波长元件的一个端部,所述第二(1/4)波长元件的另一端部接合至所述半波长元件的一个端部,用于天线供电的供电点布置在所述第一(1/4)波长元件的一个端部接合至所述第二(1/4)波长元件的一个端部的位置,以及所述偶极天线被形成为1波长扭转Z形3正交偶极天线。
本发明的第五方面提供了一种天线形成方法,包括:将在预先指定的任意频率下具有(1/4)波长长度的第一(1/4)波长元件和第二(1/4)波长元件以及在所述任意频率下具有半波长长度的半波长元件的三个元件以这三个元件彼此正交的3正交状态布置;将所述第一(1/4)波长元件的一个端部接合至所述第二(1/4)波长元件的一个端部;将所述第二(1/4)波长元件的另一端部接合至所述半波长元件的一个端部;将用于天线供电的供电点布置在所述第一(1/4)波长元件的一个端部接合至所述第二(1/4)波长元件的一个端部的位置;以及将天线形成为1波长扭转Z形3正交偶极天线。
发明的效果
本发明的天线、无线通信设备和天线形成方法主要可以提供以下所描述的效果。
也就是说,使配置偶极天线的三个元件成为3正交布置,从而可以实现无线电波的极化波的改善,该改善对于无线通信性能的改善是非常必要的。
附图说明
图1是示出作为根据示例性实施例的天线的一个示例的1波长扭转Z形3正交偶极天线的天线配置的一个示例的示意图。
图2是示出图1所示的天线的天线辐射模式的模式图。
图3是示出作为根据示例性实施例的天线的一个示例的1波长扭转Z形3正交偶极天线的天线配置示例的示意图,该天线配置示例与图1的天线的天线配置示例不同。
图4是示出图3所示的天线的天线辐射模式的模式图。
图5是示出作为根据示例性实施例的天线的一个示例的1波长扭转Z形3正交偶极天线的天线配置示例的示意图,该天线配置示例与图1和图3的天线的天线配置示例不同。
图6是示出图5所示的天线的天线辐射模式的模式图。
图7是示出作为示例性实施例的一个示例的使用图5所示的天线的家庭路由器的天线配置的一个示例的透视图。
图8是示出作为示例性实施例的一个示例的使用图5所示的天线的家庭路由器的天线配置的示例的透视图,该示例与图7不同。
图9是示出作为根据示例性实施例的天线的一个示例的1波长扭转Z形3正交偶极天线的天线配置示例的示意图,该天线配置示例与图1、图3和图5的天线的天线配置示例不同。
图10是示出图9所示的天线的天线辐射模式的模式图。
图11是示出作为示例性实施例的一个示例的使用图9所示的天线的家庭路由器的天线配置的一个示例的透视图。
图12是示出作为示例性实施例的一个示例的使用图9所示的天线的家庭路由器的天线配置的示例的透视图,该示例与图11不同。
图13是示出作为根据示例性实施例的天线的一个示例的1.5波长扭转Z形3正交偶极天线的天线配置的一个示例的示意图。
图14是示出图13所示的天线的天线辐射模式的模式图。
图15是示出作为根据示例性实施例的天线的一个示例的1.5波长扭转Z形3正交偶极天线的天线配置示例的示意图,该天线配置示例与图13的天线的天线配置示例不同。
图16是示出图15所示的天线的天线辐射模式的模式图。
图17是示出作为根据示例性实施例的天线的一个示例的1.5波长扭转Z形3正交偶极天线的天线配置示例的示意图,该天线配置示例与图13和图15的天线的天线配置示例不同。
图18是示出图17所示的天线的天线辐射模式的模式图。
图19是示出作为根据示例性实施例的天线的一个示例的1.5波长扭转Z形3正交偶极天线的天线配置示例的示意图,该天线配置示例与图13、图15和图17的天线配置示例不同。
图20是示出图19所示的天线的天线辐射模式的模式图。
图21是示出作为根据示例性实施例的天线的一个示例的1.5波长扭转Z形3正交偶极天线的天线配置示例的示意图,该天线配置示例与图13、图15、图17和图19的天线的天线配置示例不同。
图22是示出图21所示的天线的天线辐射模式的模式图。
图23是示出作为根据示例性实施例的天线的一个示例的1.5波长扭转Z形3正交偶极天线的天线配置示例的示意图,该天线配置示例与图13、图15、图17、图19和图21的天线的天线配置示例不同。
图24是示出图23所示的天线的天线辐射模式的模式图。
图25是示出作为示例性实施例的一个示例的使用图23所示的天线的家庭路由器的天线配置的一个示例的透视图。
图26是示出作为示例性实施例的一个示例的使用图21所示的天线的家庭路由器的天线配置的一个示例的透视图。
图27是示出作为根据示例性实施例的天线的一个示例的半波长扭转Z形3正交偶极天线的天线配置的一个示例的示意图。
图28是示出用于确定图27所示的天线的各元件的长度的评估因子的一个示例的示意图。
图29是示出图27所示的天线的天线辐射模式的模式图。
图30A是示出两个一般偶极天线之间的无线电波的极化波的一致状态的概念图。
图30B是示出两个一般偶极天线之间的无线电波的极化波的不一致状态的概念图。
图31A是示出现有技术中使用偶极天线的一般家庭路由器的天线配置的示意图。
图31B是示出现有技术中使用偶极天线的一般家庭路由器的天线配置的示意图。
图32A是示出在表示图31A和图31B所示的家庭路由器的半波长偶极天线的天线辐射模式的情况下X轴、Y轴和Z轴的设置状态的示意图。
图32B是示出在表示图31A和图31B所示的家庭路由器的半波长偶极天线的天线辐射模式的情况下X轴、Y轴和Z轴的设置状态的示意图。
图33是示出图31A和图31B所示的家庭路由器的半波长偶极天线的天线辐射模式的模式图。
具体实施方式
在下文中,将参照附图描述根据本发明的天线、无线通信设备和天线形成方法的优选示例性实施例。注意,根据本发明的天线涉及以任意波长辐射无线电波的偶极天线,并且根据本发明的无线通信设备涉及安装有偶极天线的无线通信设备。此外,不言而喻,被赋予以下附图的附图标记是为了方便添加到作为示例的元素以便于理解,并且不旨在将本发明限制为附图的形式。
<示例性实施例的特征>
在描述示例性实施例之前,将首先描述其特征的概述。根据本示例性实施例的天线的主要特征在于,该天线是具有1波长或1.5波长的长度、并且处于在预先指定的任意频率的各半波长处以直角弯曲的Z形的Z形偶极天线,并且用于天线供电的供电点布置在具有半波长长度的任何半波长元件的中央周围的部分中。
下面将进一步描述本示例性实施例的特征。在1波长长度的偶极天线(在下文中称为“1波长扭转Z形3正交偶极天线”)的情况下,将全长度设置为1波长。此外,在通过在各半波长处以直角进行弯曲而形成的第一半波长元件和第二半波长元件中,在第一半波长元件的中央位置并且在扭转方向上(即,在也与第二半波长元件正交的方向上)以直角进行弯曲,由此进一步形成第一(1/4)波长元件和第二(1/4)波长元件。
结果,提供了三个元件(即,第一(1/4)波长元件、第二(1/4)波长元件和第二半波长元件)彼此正交(即,3正交)的位置关系。另外,用于天线供电的供电点布置在第一半波长元件和第二半波长元件中的任一个的中央周围的部分中。注意,可以使第一半波长元件和第二半波长元件的作为彼此的接合部的端部成为处于相互邻近位置关系的非接触状态。
此外,在1.5波长长度的偶极天线(在下文中称为“1.5波长扭转Z形3正交偶极天线”)的情况下,将全长度设置为1.5波长。此外,通过在各半波长处以直角进行弯曲而形成的第一半波长元件、第二半波长元件和第三半波长元件的三个半波长元件在相互正交的方向上弯曲,并且得到相互正交(3正交)的位置关系。
另外,用于天线供电的供电点可以布置在第一半波长元件、第二半波长元件和第三半波长元件中的任一个的中央周围的部分中。注意,可以使端部(第一半波长元件和第二半波长元件的作为彼此的接合部的端部以及第二半波长元件和第三半波长元件的作为彼此的接合部的端部)中的一对或这两对成为处于相互邻近位置关系的非接触状态。
<本示例性实施例的配置示例>
接着,将参照附图描述根据本示例性实施例的天线的天线配置的示例。
<1波长扭转Z形3正交偶极天线的天线配置示例>
首先,将描述全长度在预先任意定义的频率下是1波长的“1波长扭转Z形3正交偶极天线”的天线配置示例。注意,在下面的所有描述中,将描述天线被放置在与地(XY面)垂直的方向上的情况。此外,在下面作为本示例性实施例而描述的所有天线配置表示使得能够去除不具有无线电波的极化波的面的示例。
图1是示出作为根据本示例性实施例的天线的一个示例的1波长扭转Z形3正交偶极天线的天线配置的一个示例的示意图。如图1所示,天线11处于通过在各半波长处以直角进行弯曲而形成的第一半波长元件1和第二半波长元件2的相应端部在接合点5中彼此接合并接触的状态。
另外,在中央位置(即在距两端中的各端部长度为(1/4)波长的位置),第一半波长元件1在与第二半波长元件2正交的方向上进一步以直角弯曲(即,进一步以直角扭转),并且由此形成第一(1/4)波长元件1a和第二(1/4)波长元件1b。结果,提供了第一(1/4)波长元件1a与第二(1/4)波长元件1b和第二半波长元件2各自正交的位置关系。
因此,天线11处于第一(1/4)波长元件1a、第二(1/4)波长元件1b和第二半波长元件2的三个元件彼此正交的状态(即,3正交状态),并且由此形成为“1波长扭转Z形3正交偶极天线”。以这种方式形成三个元件彼此正交的状态(即,3正交状态)对于去除不具有无线电波的极化波的面非常重要。
此外,在第一半波长元件1的中央位置,即第一(1/4)波长元件1a和第二(1/4)波长元件1b之间的接合点的位置,用于天线供电的供电点4布置在天线11开始的地方,并且经由同轴线缆或带状线进行供电。
换句话说,在图1所示的天线11中,在预先指定的任意频率下具有(1/4)波长长度的第一(1/4)波长元件1a和第二(1/4)波长元件1b以及具有半波长长度的第二半波长元件2的三个元件以彼此正交的3正交状态布置。此外,第一(1/4)波长元件1a的一个端部接合至第二(1/4)波长元件1b的一个端部,并且第二(1/4)波长元件1b的另一端部接合至第二半波长元件2的一个端部。另外,用于天线供电的供电点4布置在第一(1/4)波长元件1a的一个端部接合至第二(1/4)波长元件1b的一个端部的位置,并且由此形成“1波长扭转Z形3正交偶极天线”。
图2是示出图1所示的天线11(即,1波长扭转Z形3正交偶极天线)的天线辐射模式的模式图,并且示出天线11在XZ面、YZ面和XY面中各自的天线辐射模式。注意,在图2中,用粗线示出水平极化波的特性曲线,并且用细线示出垂直极化波(纵向极化波)的特性曲线。如图2的模式图所示,无线电波的极化波存在于XZ面、YZ面、XY面的三个面中的各面中。可以理解,与作为现有技术的图33所示的半波长偶极天线15L的天线辐射模式不同,图1所示的天线11在所有方向上均匀地发射无线电波。
接着,将通过使用图3描述1波长扭转Z形3正交偶极天线的天线配置示例,该天线配置示例与图1的天线11的天线配置示例不同。图3是示出作为根据本示例性实施例的天线的一个示例的1波长扭转Z形3正交偶极天线的天线配置示例的示意图,该天线配置示例与图1的天线11的天线配置示例不同。
图3所示的天线11A描绘供电点4的布置位置与图1的天线11不同的示例。即,在图3所示的天线11A的情况下,供电点4的布置位置没有被设置为在图1的天线11的情况下的第一半波长元件1的中央位置,而是改变为第二半波长元件2的中央位置。换句话说,在图3的天线11A中,供电点4的位置不是布置在第一(1/4)波长元件1a的一个端部接合至第二(1/4)波长元件1b的一个端部的位置,而是布置在第二半波长元件2的中央位置,由此形成“1波长扭转Z形3正交偶极天线”。
如图3所示的天线11A,即使供电点4的位置改变,如图4的模式图所示,在天线辐射模式中,无线电波的极化波也存在于XZ面、YZ面和XY面的三个面中的各面中。注意,在图4中,用粗线示出水平极化波的特性曲线,并且用细线示出垂直极化波的特性曲线。图4是示出图3所示的天线11A(即,1波长扭转Z形3正交偶极天线)的天线辐射模式的模式图。可以理解,图3所示的天线11A在所有方向上均匀地发射无线电波。
接着,将通过使用图5描述1波长扭转Z形3正交偶极天线的天线配置示例,该天线配置示例与图1的天线11和图3的天线11A的天线配置示例不同。图5是示出作为根据本示例性实施例的天线的一个示例的1波长扭转Z形3正交偶极天线的天线配置示例的示意图,该天线配置示例与图1的天线11和图3的天线11A的天线配置示例不同。
图5所示的天线11B描绘接合点5中的第一半波长元件1和第二半波长元件2的相应端部以相互非接触的状态布置在邻近位置的点与图1的天线11不同的示例。换句话说,图5的天线11B描绘“1波长扭转Z形3正交偶极天线”被配置为一些元件处于非接触状态的“1波长扭转Z形非接触3正交偶极天线”的示例。即,图5的天线11B的情况描绘了如下情况:第二(1/4)波长元件1b的另一端部没有接合至第二半波长元件2的一个端部,但是第二(1/4)波长元件1b的另一端部和第二半波长元件2的一个端部以非接触状态布置在相互邻近的位置并且由此形成“1波长扭转Z形非接触3正交偶极天线”。第一半波长元件1和第二半波长元件2用这样的方式以非接触状态布置,并且尽管稍后将描述细节,由此可以获得能够容易地将天线安装在基板上的优点。
如图5所示的天线11B,即使在第一半波长元件1和第二半波长元件2以非接触状态布置的情况下,如图6的模式图所示,在天线辐射模式中,无线电波的极化波也存在于XZ面、YZ面和XY面的三个面中的各面中。注意,在图6中,用粗线示出水平极化波的特性曲线,并且用细线示出垂直极化波的特性曲线。图6是示出图5所示的天线11B(即,1波长扭转Z形非接触3正交偶极天线)的天线辐射模式的模式图。可以理解,图5所示的天线11B在所有方向上均匀地发射无线电波。
接着,通过使用图7描述作为根据本示例性实施例的无线通信设备的一个示例的安装有图5所示的天线11B的无线通信设备的配置示例,无线通信设备包括用于辐射无线电波的偶极天线。这里,将通过使用与作为现有技术的图31A和图31B所示的家庭路由器10L相同的家庭路由器的情况作为示例来描述图7的无线通信设备。
图7是示出作为本示例性实施例的一个示例的使用图5所示的天线11B的家庭路由器的天线配置的一个示例的透视图,并且示出安装在家庭路由器的内部的天线配置的一个示例。
如图7所示,在图7的家庭路由器10中,用于对天线11B进行供电的无线IC(集成电路)14安装在基板13上,并且无线IC 14经由同轴线缆17与布置在第一半波长元件1的中央的供电点4连接。通过使用同轴线缆17,可以在降低信号功率损耗的情况下从无线IC 14向天线11B的供电点4供电。
另外,如图7所示,图7的家庭路由器10被配置成使得天线11B的第二半波长元件2直接安装在安装有无线IC 14的基板13上。换句话说,在基板13上的组件安装间隔中存在空间的情况下,当天线11B的第二半波长元件2直接安装在基板13上时,可以预期成本降低。在这种情况下,如上所述,天线11B形成为第二半波长元件2与第一半波长元件1处于非接触状态的“1波长扭转Z形非接触3正交偶极天线”。结果,在基板13上进行第二半波长元件2的模式绘制变得容易,使得与基板13上的第二半波长元件2处于正交的状态的第一半波长元件1变为处于非接触状态,由此,第一半波长元件1的第一(1/4)波长元件1a和第二(1/4)波长元件1b可以容易地布置在基板13的外部,并且可以容易地形成天线11B的3正交状态。
此外,图8是示出作为本示例性实施例的一个示例的使用图5所示的天线11B的家庭路由器的天线配置的示例的透视图,该示例与图7不同。如图8所示,图8的家庭路由器10A描绘要直接安装在安装有无线IC 14的基板13上的天线11B的元件与图7的家庭路由器10的情况下的元件切换的示例。
即,在图8的家庭路由器10A中,天线11B的第一半波长元件1的第一(1/4)波长元件1a和第二(1/4)波长元件1b以L形直接安装在基板13上,并且与第一半波长元件1正交的第二半波长元件2布置在基板13的外部。在图8的家庭路由器10A的情况下,与图7相同,使得处于与安装在基板13上的第一半波长元件1正交的状态的第二半波长元件2变为非接触状态,由此,在基板13上以L形进行第一半波长元件1的第一(1/4)波长元件1a和第二(1/4)波长元件1b的模式绘制变得容易,第二半波长元件2可以容易地布置在基板13的外部,并且可以容易地形成天线11B的3正交状态。
接着,将通过使用图9描述1波长扭转Z形3正交偶极天线的天线配置示例,该天线配置示例与图1的天线11、图3的天线11A和图5的天线11B的天线配置示例不同。图9是示出作为根据本示例性实施例的天线的一个示例的1波长扭转Z形3正交偶极天线的天线配置示例的示意图,该天线配置示例与图1的天线11、图3的天线11A和图5的天线11B的天线配置示例不同。
图9所示的天线11C描绘接合点5中的第一半波长元件1和第二半波长元件2的相应端部以相互非接触的状态布置的点与图3的天线11A不同的示例。换句话说,图9的天线11C描绘与图5的天线11B的情况相同的示例,“1波长扭转Z形3正交偶极天线”被配置为一些元件处于非接触状态的“1波长扭转Z形非接触3正交偶极天线”。如上所述,在图7的家庭路由器10中,在图9的天线11C中,第一半波长元件1和第二半波长元件2同样以非接触状态布置,由此天线可以容易地安装在基板上。
作为图9所示的天线11C,与图5的天线11B的情况相同,即使在供电点4布置在第二半波长元件2的中央并且第一半波长元件1和第二半波长元件2以非接触状态布置的情况下,如图10的模式图所示,在天线辐射模式中,无线电波的极化波也存在于XZ面、YZ面和XY面的三个面中的各面中。注意,在图10中,用粗线示出水平极化波的特性曲线,并且用细线示出垂直极化波的特性曲线。图10是示出图9所示的天线11C(即,1波长扭转Z形非接触3正交偶极天线)的天线辐射模式的模式图。可以理解,图9所示的天线11C在所有方向上均匀地发射无线电波。
接着,将通过使用图11描述作为根据本示例性实施例的无线通信设备的一个示例的安装有作为本示例性实施例的一个示例的图9所示的天线11C的无线通信设备的配置示例。这里,与图7和图8的情况相同,还通过使用与作为现有技术的图31A和图31B所示的家庭路由器10L相同的家庭路由器的情况作为示例来描述图11的无线通信设备。
图11是示出作为本示例性实施例的一个示例的使用图9所示的天线11C的家庭路由器的天线配置的一个示例的透视图,并且示出安装在家庭路由器的内部的天线配置的一个示例。
如图11所示,在图11的家庭路由器10B中,用于对天线11C进行供电的无线IC(集成电路)14安装在基板13上,并且无线IC 14经由同轴线缆17与布置在第二半波长元件2的中央的供电点4连接。通过使用同轴线缆17,可以在降低信号功率的损耗的情况下从无线IC14向天线11C的供电点4供电。注意,无线IC 14和供电点4可以通过使用带状线代替同轴线缆17连接在一起。
这里,如图11所示,与图7的情况相同,图11的家庭路由器10B被配置成使得天线11C的第二半波长元件2直接安装在安装有无线IC 14的基板13上。换句话说,在基板13上的组件安装间隔中存在空间的情况下,当天线11C的第二半波长元件2直接安装在基板13上时,可以预期成本降低。在这种情况下,如上所述,天线11C形成为第二半波长元件2与第一半波长元件1处于非接触状态的“1波长扭转Z形非接触3正交偶极天线”。结果,在基板13上进行第二半波长元件2的模式绘制变得容易,使得与基板13上的第二半波长元件2处于正交状态的第一半波长元件1变为非接触状态,由此,第一半波长元件1的第一(1/4)波长元件1a和第二(1/4)波长元件1b可以容易地布置在基板13的外部,并且可以容易地形成天线11C的3正交状态。
此外,图12是示出作为本示例性实施例的一个示例的使用图9所示的天线11C的家庭路由器的天线配置的示例的透视图,该示例与图11不同。如图12所示,图12的家庭路由器10C描绘直接安装在安装有无线IC 14的基板13上的天线11C的元件与图11的家庭路由器10B的情况下的元件切换的示例。
即,在图12的家庭路由器10C中,与图8的家庭路由器10A的情况相同,天线11C的第一半波长元件1的第一(1/4)波长元件1a和第二(1/4)波长元件1b以L形直接安装在基板13上,并且与第一半波长元件1正交的第二半波长元件2布置在基板13的外部。在图12的家庭路由器10C的情况下,与图11相同,使得与安装在基板13上的第一半波长元件1处于正交状态的第二半波长元件2变为非接触状态,由此,以L形在基板13上进行第一半波长元件1的第一(1/4)波长元件1a和第二(1/4)波长元件1b的模式绘制变得容易,第二半波长元件2可以容易地布置在基板13的外部,并且可以容易地形成天线11C的3正交状态。
(1.5波长(3半波长)扭转Z形3正交偶极天线的天线配置示例)
接着,将描述全长度在预先任意定义的频率下为1.5波长(即,3个半波长)的“1.5波长扭转Z形3正交偶极天线”的天线配置示例。注意,在以下描述中,将描述天线被放置在与地(XY面)垂直的方向上的情况。此外,在下面作为本示例性实施例描述的所有天线配置表示使得能够去除不具有无线电波的极化波的面的示例。
图13是示出作为根据本示例性实施例的天线的一个示例的1.5波长扭转Z形3正交偶极天线的天线配置的一个示例的示意图。如图13所示,天线11D处于如下状态:以直角弯曲而得到的第一半波长元件1和第二半波长元件2的相应端部在第一接合点5a彼此接合并接触,并且通过在扭转方向上以直角弯曲第二半波长元件2(即,进一步在与第一半波长元件1正交的方向上弯曲第二半波长元件2)而形成的第三半波长元件3和第二半波长元件2的相应端部在第二接合点5b彼此接合并接触。
结果,天线11D处于第一半波长元件1、第二半波长元件2和第三半波长元件3的三个半波长元件彼此正交的状态(即,3正交状态)并且由此形成为“1.5波长扭转Z形3正交偶极天线”。以这种方式形成三个元件彼此正交的状态(即,3正交状态)对于去除不具有无线电波的极化波的面非常重要。
此外,在天线11D的中央位置(即,第二半波长元件2的中央位置),用于天线供电的供电点4布置在天线11D开始的地方,并且经由同轴线缆或带状线进行供电。注意,天线11D的全长度是1.5波长,即三个半波长。
换句话说,在图13所示的天线11D中,在预先指定的任意频率下具有半波长长度的第一半波长元件1、第二半波长元件2和第三半波长元件3的三个元件以它们彼此正交的3正交状态布置。此外,第一半波长元件1的一个端部接合至第二半波长元件2的一个端部,并且第二半波长元件2的另一端部接合至第三半波长元件3的一个端部。另外,用于天线供电的供电点布置在第二半波长元件2的中央位置,从而形成“1.5波长扭转Z形3正交偶极天线”。
图14是示出图13所示的天线11D(即,1.5波长扭转Z形3正交偶极天线)的天线辐射模式的模式图,并且示出天线11D在XZ面、YZ面和XY面中的相应天线辐射模式。注意,用粗线示出水平极化波的特性曲线,并且用细线示出垂直极化波的特性曲线。如图14的模式图所示,无线电波的极化波存在于XZ面、YZ面和XY面的三个面中的各面中。可以理解,与作为现有技术的图33所示的半波长偶极天线15L的天线辐射模式不同,图14所示的天线11D在所有方向上均匀地发射无线电波。
接着,将通过使用图15描述与图13的天线11D的天线配置示例不同的1.5波长扭转Z形3正交偶极天线的天线配置示例。图15是示出作为根据本示例性实施例的天线的一个示例的1.5波长扭转Z形3正交偶极天线的天线配置示例的示意图,该天线配置示例与图13的天线11D的天线配置示例不同。
图15所示的天线11E描绘供电点4的布置位置与图13的天线11D中的布置位置不同的示例。即,在图15所示的天线11E的情况下,供电点4的布置位置没有被设置为图13的天线11D的情况下的第二半波长元件2的中央位置,而是改变为第一半波长元件1的中央位置。
如图15所示的天线11E,即使供电点4的位置改变,如图16的模式图所示,在天线辐射模式中,无线电波的极化波也存在于XZ面、YZ面和XY面的三个面中的各面中。注意,在图16中,用粗线示出水平极化波的特性曲线,并且用细线示出垂直极化波的特性曲线。图16是示出图15所示的天线11E(即,1.5波长扭转Z形3正交偶极天线)的天线辐射模式的模式图。可以理解,图15所示的天线11E在所有方向上均匀地发射无线电波。注意,即使在供电点4的布置位置没有被设置为第一半波长元件1的中央位置而是改变为第三半波长元件3的中央位置的情况下,尽管天线辐射模式在图16中的XZ面、YZ面和XY面的三个面中的辐射模式的形状改变,与图16的情况大致相同地,无线电波的极化波也存在于三个面中的各面中,并且无线电波也在所有方向上均匀地发射。
接着,将通过使用图17描述1.5波长扭转Z形3正交偶极天线的天线配置示例,该天线配置示例与图13的天线11D和图15的天线11E的天线配置示例不同。图17是示出作为根据本示例性实施例的天线的一个示例的1.5波长扭转Z形3正交偶极天线的天线配置示例的示意图,该天线配置示例与图13的天线11D和图15的天线11E的天线配置示例不同。
图17所示的天线11F描绘第一接合点5a和第二接合点5b中的第一半波长元件1、第二半波长元件2和第三半波长元件3的端部分别以相互邻近的位置关系布置并且处于非接触状态的点与图13的天线11D不同的示例。换句话说,图17的天线11F描绘“1.5波长扭转Z形3正交偶极天线”被配置为半波长元件处于彼此非接触状态的“1.5波长扭转Z形非接触3正交偶极天线”的示例。
即,图17的天线11F的情况描绘第一半波长元件1的一个端部没有接合至第二半波长元件2的一个端部、但是第一半波长元件1的一个端部和第二半波长元件2的一个端部以非接触状态布置在相互邻近的位置的情况;此外,第二半波长元件2的另一端部未接合至第三半波长元件3的一个端部,但是第二半波长元件2的另一端部和第三半波长元件3的一个端部也以非接触状态布置在彼此邻近的位置;由此形成“1.5波长扭转Z形非接触3正交偶极天线”。第一半波长元件1、第二半波长元件2和第三半波长元件3用这种方式以彼此非接触状态布置,并且与“1波长扭转Z形非接触3正交偶极天线”相同,由此可以获得能够容易地将天线安装在基板上的优点。
此外,如图17所示的天线11F,即使在第一半波长元件1、第二半波长元件2和第三半波长元件3以彼此非接触的状态布置的情况下,如图18的模式图所示,在天线辐射模式中,无线电波的极化波也存在于XZ面、YZ面和XY面的三个面中的各面中。注意,在图18中,用粗线示出水平极化波的特性曲线,并且用细线示出垂直极化波的特性曲线。图18是示出图17所示的天线11F(即,1.5波长扭转Z形非接触3正交偶极天线)的天线辐射模式的模式图。可以理解,图17所示的天线11F在所有方向上均匀地发射无线电波。
接着,将使用图19描述1.5波长扭转Z形3正交偶极天线的天线配置示例,该天线配置示例与图13的天线11D、图15的天线11E和图17的天线11F的天线配置示例不同。图19是示出作为根据本示例性实施例的天线的一个示例的1.5波长扭转Z形3正交偶极天线的天线配置示例的示意图,天线配置示例与图13的天线11D、图15的天线11E和图17的天线11F的天线配置示例不同。
图19所示的天线11G描绘了第二接合点5b中的第二半波长元件2和第三半波长元件3的相应端部以相互邻近的位置关系布置并且处于非接触状态的点与图13的天线11D不同的示例。换句话说,图19的天线11G描绘与图13的天线11D的情况不同的示例,“1.5波长扭转Z形3正交偶极天线”被配置为一些半波长元件处于非接触状态的“1.5波长扭转Z形非接触3正交偶极天线”。即,图19的天线11G的情况描绘了如下情况:第二半波长元件2的另一端部没有接合至第三半波长元件3的一个端部,但是第二半波长元件2的另一端部和第三半波长元件3的一个端部以非接触状态布置在相互邻近的位置,从而形成“1.5波长扭转Z形非接触3正交偶极天线”。即使在一些半波长元件以非接触状态布置的情况(诸如以这样的方式使得第三半波长元件3变为与另一半波长元件处于非接触状态的情况等)下,与图17的天线11F相同,可以获得能够容易地将天线安装在基板上的优点。
作为图19所示的天线11G,即使在第二半波长元件2和第三半波长元件3以非接触状态布置的情况下,如图20的模式图所示,在天线辐射模式中,无线电波的极化波也存在于XZ面、YZ面和XY面的三个面中的各面中。注意,在图20中,用粗线示出水平极化波的特性曲线,并且用细线示出垂直极化波的特性曲线。图20是示出图19所示的天线11G(即,1.5波长扭转Z形非接触3正交偶极天线)的天线辐射模式的模式图。可以理解,图19所示的天线11G在所有方向上均匀地发射无线电波。注意,即使使得第一半波长元件1和第二半波长元件2变成非接触状态,而不是如图19的天线11G那样使得第二半波长元件2和第三半波长元件3变成非接触状态,尽管天线辐射模式的形状改变,但是无线电波的极化波也存在于XZ面、YZ面和XY面的三个面中的各面中。
接着,将通过使用图21描述1.5波长扭转Z形3正交偶极天线的天线配置示例,该天线配置示例与图13的天线11D、图15的天线11E、图17的天线11F和图19的天线11G的天线配置示例不同。图21是示出作为根据本示例性实施例的天线的一个示例的1.5波长扭转Z形3正交偶极天线的天线配置示例的示意图,该天线配置示例与图13的天线11D、图15的天线11E、图17的天线11F和图19的天线11G的天线配置示例不同。
图21所示的天线11H描绘了第二接合点5b中的第二半波长元件2和第三半波长元件3的相应端部以非接触状态布置成相互邻近的状态的点与图15的天线11E不同的示例。换句话说,图21的天线11H描绘如下示例:尽管供电点4的布置位置与图19的天线11G的情况不同,但是与图19的天线11G的情况相同,“1.5波长扭转Z形3正交偶极天线”被配置为一些半波长元件处于非接触状态的“1.5波长扭转Z形非接触3正交偶极天线”。此外,在图21的天线11H中,第二半波长元件2和第三半波长元件3以非接触状态布置,并且如上所述,由此可以容易地将天线安装在基板上。
此外,作为图21所示的天线11H,即使在第二半波长元件2和第三半波长元件3以非接触状态布置的情况下,与图19的天线11G相同,如图22的模式图所示,在天线辐射模式中,无线电波的极化波也存在于XZ面、YZ面和XY面的三个面中的各面中。注意,在图22中,用粗线示出水平极化波的特性曲线,用细线示出垂直极化波的特性曲线。图22是示出图21所示的天线11H(即,1.5波长扭转Z形非接触3正交偶极天线)的天线辐射模式的模式图。可以理解,图21所示的天线11H在所有方向上均匀地发射无线电波。
接着,将通过使用图23描述1.5波长扭转Z形3正交偶极天线的天线配置示例,该天线配置示例与图13的天线11D、图15的天线11E、图17的天线11F、图19的天线11G和图21的天线11H的天线配置示例不同。图23是示出作为根据本示例性实施例的天线的一个示例的1.5波长扭转Z形3正交偶极天线的天线配置示例的示意图,该天线配置示例与图13的天线11D、图15的天线11E、图17的天线11F、图19的天线11G和图21的天线11H的天线配置示例不同。
图23所示的天线11I描绘供电点4的布置位置布置在与另一半波长元件处于非接触状态的第三半波长元件3的中央的点与图19的天线11G和图21的天线11H不同的示例。换句话说,图23的天线11I描绘如下示例:尽管供电点4的布置位置与图19的天线11G和图21的天线11H的情况不同,但是与图19的天线11G和图21的天线11H的情况相同,“1.5波长扭转Z形3正交偶极天线”被配置为一些半波长元件处于非接触状态的“1.5波长扭转Z形非接触3正交偶极天线”。即,图23的天线11I的情况描绘了如下情况:第二半波长元件2的另一端部没有接合至第三半波长元件3的一个端部,但是第二半波长元件2的另一端部和第三半波长元件3的一个端部在相互邻近的位置以非接触状态布置;供电点4的位置不是布置在第二半波长元件2或第一半波长元件1的中央位置,而是布置在与另一半波长元件处于非接触状态的第三半波长元件3的中央位置;由此形成“1.5波长扭转Z形非接触3正交偶极天线”。
如图23所示的天线11I,即使在供电点4布置在与另一半波长元件处于非接触状态的第三半波长元件3的中央的情况下,与图19的天线11G和图21的天线11H的情况相同,如图24的模式图所示,在天线辐射模式中,无线电波的极化波也存在于XZ面、YZ面和XY面的三个面中的各面中。注意,在图24中,用粗线示出水平极化波的特性曲线,并且用细线示出垂直极化波的特性曲线。图24是示出图23所示的天线11I(即,1.5波长扭转Z形非接触3正交偶极天线)的天线辐射模式的模式图。可以理解,图23所示的天线11I在所有方向上均匀地发射无线电波。
接着,将通过使用图25描述作为根据本示例性实施例的无线通信设备的一个示例的安装有作为本示例性实施例的一个示例的图23所示的天线11I的无线通信设备的配置示例。这里,通过使用与作为现有技术的图31A和图31B所示的家庭路由器10L相同的家庭路由器的情况作为示例来描述图25的无线通信设备。
图25是示出作为本示例性实施例的一个示例的使用图23所示的天线11I的家庭路由器的天线配置的一个示例的透视图,并且示出安装在家庭路由器的内部的天线配置的一个示例。
如图25所示,在图25的家庭路由器10D中,在基板13上安装有用于向天线11I进行供电的无线IC(集成电路)14,无线IC 14经由同轴线缆17与布置在第三半波长元件3的中央的供电点4连接。通过使用同轴线缆17,可以在降低信号功率的损耗的情况下从无线IC 14向天线11I的供电点4供电。
另外,如图25所示,图25的家庭路由器10D被配置成使得天线11I的第一半波长元件1和第二半波长元件2以L形直接安装在安装有无线IC 14的基板13上。换句话说,在基板13上的组件安装间隔中存在空间的情况下,当以L形在基板13上直接安装天线11I的第一半波长元件1和第二半波长元件2时,用于天线11I的专用安装基板的尺寸减小变得可能,并且可以预期成本降低。在这种情况下,如上所述,天线11I形成为第二半波长元件2与第三半波长元件3处于非接触状态的“1.5波长扭转Z形非接触3正交偶极天线”。结果,在基板13上进行第一半波长元件1和第二半波长元件2的模式绘制变得容易,并且可以进一步降低成本。另外,使得与基板13上的第一半波长元件1和第二半波长元件2处于正交状态的第三半波长元件3变为处于非接触状态,由此第三半波长元件3可以容易地布置在基板13的外部,并且可以容易地形成天线11I的3正交状态。
此外,图26是示出作为本示例性实施例的一个示例的使用图21所示的天线11H的家庭路由器的天线配置的一个示例的透视图。图26的家庭路由器10E描绘如下情况:尽管与图25的家庭路由器10D的情况相同,要直接安装在安装有无线IC 14的基板13上的天线的元件是天线11H的第一半波长元件1和第二半波长元件,但是与图25的家庭路由器10D的情况不同,供电点4布置在第一半波长元件1中。
即,在图26的家庭路由器10E中,将被布置在天线11H的第一半波长元件1的中央处的供电点4与无线IC 14连接的连接介质是同轴线缆或带状线17a。当在基板13上进行不是同轴线缆而是带状线的模式绘制时,可以预期进一步的成本降低。
<本示例性实施例的效果的描述>
如以上详细描述的,本示例性实施例可以提供以下效果。
即,使得构成偶极天线的三个元件处于3正交布置,由此可以实现无线电波的极化波的改善,该改善对于无线通信性能的改善是非常必要的。
另外,采用使得三个元件中的一个或多个元件变为与另一元件的非接触状态的结构,由此,可以容易地在安装有诸如用于向天线供电的无线IC 14等的组件的基板13上安装一个或多个元件。因此,可以便宜且简单地实现能够改善无线通信性能的天线。
<本示例性实施例的其它示例>
在上述示例性实施例中,描述了将偶极天线的全长度设置为1波长或1.5波长的1波长扭转Z形3正交偶极天线或1.5波长扭转Z形3正交偶极天线的情况;然而,本示例性实施例不限于这种情况。例如,偶极天线可以被配置为将偶极天线的全长度设置为半波长的半波长扭转Z形3正交偶极天线。注意,在以下描述中,将描述天线放置在与地(XY面)垂直的方向上的情况。
(半波长扭转Z形3正交偶极天线)
图27是示出作为根据本示例性实施例的天线的一个示例的半波长扭转Z形3正交偶极天线的天线配置的一个示例的示意图。如图27所示,在天线11J中,具有半波长长度的元件在两个部分中以直角并且在相互正交的方向上弯曲,由此形成为第一元件1c、第二元件2c和第三元件3c。结果,第一元件1c、第二元件2c和第三元件3c处于3正交位置关系。此外,第一元件1c和第二元件2c的端部以及第二元件2c和第三元件3c的端部分别在第一接合点5a和第二接合点5b中彼此连接并接触。
这里,第一元件1c、第二元件2c和第三元件3c的相应长度处于以下关系。
(第一元件1c)=(第三元件3c)>(第二元件2c)
换句话说,这些元件处于第一元件1c和第三元件3c的长度彼此相等并且比第二元件2c的长度长的位置关系。此外,天线11J开始的用于天线供电的供电点4布置在第二元件2c的中央。
结果,图27的天线11J形成为“半波长扭转Z形3正交偶极天线”。天线11J的全长度是半波长,并且比上述“1波长扭转Z形3正交偶极天线”和“1.5波长扭转Z形3正交偶极天线”短,并且可以使天线11J紧凑。
换句话说,在图27所示的天线11J中,总长度在预先指定的任意频率下变为半波长长度的第一元件1c、第二元件2c和第三元件3c中的三个元件布置在它们彼此正交的3正交状态中。此外,第一元件1c和第三元件3c的长度被设置为彼此相等并且被设置为比第二元件2c的长度长。此外,第一元件1c的一个端部接合至第二元件2c的一个端部,并且第二元件2c的另一端部接合至第三元件3c的一个端部。另外,用于天线供电的供电点4布置在第二元件2c的中央位置,并且由此形成“半波长扭转Z形3正交偶极天线”。
然而,作为图27的天线11J的“半波长扭转Z形3正交偶极天线”的情况与“1波长扭转Z形3正交偶极天线”和“1.5波长扭转Z形3正交偶极天线”不同,并且具有不能使得第一元件1c与第二元件2c之间以及第二元件2c与第三元件3c之间的任何一个或所有的部分变为非接触状态的缺点。作为一个原因,在“1波长扭转Z形3正交偶极天线”和“1.5波长扭转Z形3正交偶极天线”的情况下,即使存在未供电的元件,该元件也可以作为半波长元件或(1/4)波长元件提供作为天线的功能。另一方面,在“半波长扭转Z形3正交偶极天线”的情况下,由于各元件的长度短,因此该元件在未供电的状态下未用作天线。
图28是示出用于确定图27所示的天线11J的各元件的长度的评估因子的一个示例的示意图,并且示出基于各元件上的高频电流分布来确定各元件的长度的示例。图28示出如下情况:拉伸处于3正交状态的天线11J的元件,由此使其形成直线状半波长偶极天线,并且该半波长偶极天线的长度由0°至180°的角度表示。此外,图28示出从布置在处于拉伸状态的半波长偶极天线的中央位置的供电点4进行高频供电的情况下的高频电流分布(理论上为正弦波分布)的情形。
这里,例如,当在图28中的高频电流分布曲线中获得将高频电流分布的面积分割成三个相等部分的角度时,可以获得用于形成半波长扭转Z形3正交偶极天线的最佳弯曲位置。换句话说,图28的高频电流分布的面积指示高频电流的强度,并且高频电流是要从天线发射的无线电波的源。因此,在将高频电流分布的面积分割成三个相等部分的情况下,变得能够对处于3正交状态的三个面中的各面以相等的强度辐射无线电波。
结果,如图28所示,假定将由图28的电流分布曲线的分割而得到的三个区域的面积设置为a,b、c,当获得角度a和角度b的各位置作为将高频电流分布的面积分割成三个相等部分的角度位置以使得a=b=c的关系成立时,角度a可以被确定为第一接合点5a的弯曲位置,并且角度b可以被确定为第二接合点5b的弯曲位置。通过实验,获得角度a约为60°至80°以及角度b约为100°至120°的结果。
当具有半波长长度的半波长偶极天线在基于图28中的评估而确定的第一接合点5a和第二接合点5b的相应位置中以直角在相互正交的方向上弯曲时,作为图27所示的且形成有第一元件1c、第二元件2c和第三元件3c的天线11J,可以形成最佳的“半波长扭转Z形3正交偶极天线”。
图29是示出图27所示的天线11J(即,半波长扭转Z形3正交偶极天线)的天线辐射模式的模式图,并且示出天线11J在XZ面、YZ面和XY面中的各面中的天线辐射模式。注意,用粗线示出水平极化波的特性曲线,并且用细线示出垂直极化波的特性曲线。如图29的模式图所示,对于图27所示的天线11J,无线电波的极化波存在于XZ面、YZ面和XY面的三个面中的各面中。可以理解,与作为现有技术的图32A和图32B所示的半波长偶极天线15L的天线辐射模式(图33)不同,图27所示的天线11J在所有方向上均匀地发射无线电波。另外,如图29的天线辐射模式所示,关注于XZ面、YZ面和XY面中的各面中的垂直极化波,可以理解,在各面中可以获得强度大致相等的极化波,并且天线11J的元件的长度之间的平衡是合适的。
在上文中,已经描述了本申请的发明的优选示例性实施例。然而,应当注意,这样的示例性实施例仅是对本申请的发明的说明,并且根本不限制本申请的发明。本领域技术人员能够理解,在不背离本发明的主旨的情况下,根据具体用途可以进行各种修改和改变。
换句话说,已经通过参照示例性实施例描述了本申请的发明;然而,本申请的发明不限于上述示例性实施例,并且本领域技术人员能够理解的各种改变可以在本发明的范围内应用于本申请的发明的配置和细节。
本申请要求基于2018年11月12日提交的日本专利申请2018-212048的优先权,该申请的全部内容通过引用结合在此。
附图标记列表
1 第一半波长元件
1a 第一(1/4)波长元件
1b 第二(1/4)波长元件
1c 第一元件
2 第二半波长元件
2c 第二元件
3 第三半波长元件
3c 第三元件
4 供电点
5 接合点
5a 第一接合点
5b 第二接合点
10 家庭路由器
10A 家庭路由器
10B 家庭路由器
10C 家庭路由器
10D 家庭路由器
10E 家庭路由器
10L 家庭路由器
11 天线
11A 天线
11B 天线
11C 天线
11D 天线
11E 天线
11F 天线
11G 天线
11H 天线
11I 天线
11J 天线
11L 天线
12L 天线
13 基板
14 无线IC
15L 半波长偶极天线
16L 供电点
17 同轴线缆
17a 同轴线缆或带状线
18 壳体
Claims (10)
1.一种天线,其中,
在预先指定的任意频率下具有1/4波长长度的第一1/4波长元件和第二1/4波长元件以及在所述任意频率下具有半波长长度的半波长元件的三个元件以这三个元件彼此正交的3正交状态布置,
所述第一1/4波长元件的一个端部接合至所述第二1/4波长元件的一个端部,
所述第二1/4波长元件的另一端部接合至所述半波长元件的一个端部,
用于天线供电的供电点布置在所述第一1/4波长元件的一个端部接合至所述第二1/4波长元件的一个端部的位置,以及
所述天线被形成为1波长扭转Z形3正交偶极天线。
2.根据权利要求1所述的天线,其中,
所述供电点的位置没有布置在所述第一1/4波长元件的一个端部接合至所述第二1/4波长元件的一个端部的位置,而是布置在所述半波长元件的中央位置,以及
所述天线被形成为所述1波长扭转Z形3正交偶极天线。
3.根据权利要求1或2所述的天线,其中,
所述第二1/4波长元件的另一端部没有接合至所述半波长元件的一个端部,但是所述第二1/4波长元件的另一端部和所述半波长元件的一个端部以非接触状态布置在相互邻近的位置,以及
所述天线被形成为1波长扭转Z形非接触3正交偶极天线。
4.一种天线,其中,
在预先指定的任意频率下具有半波长长度的第一半波长元件、第二半波长元件和第三半波长元件的三个元件以这三个元件彼此正交的3正交状态布置,
所述第一半波长元件的一个端部接合至所述第二半波长元件的一个端部,
所述第二半波长元件的另一端部接合至所述第三半波长元件的一个端部,
用于天线供电的供电点布置在所述第二半波长元件的中央位置,以及
所述天线被形成为1.5波长扭转Z形3正交偶极天线。
5.根据权利要求4所述的天线,其中,
所述供电点的位置没有布置在所述第二半波长元件的中央位置,而是布置在所述第一半波长元件的中央位置,以及
所述天线被形成为1.5波长扭转Z形3正交偶极天线。
6.根据权利要求4或5所述的天线,其中,
所述第二半波长元件的另一端部没有接合至所述第三半波长元件的一个端部,但是所述第二半波长元件的另一端部和所述第三半波长元件的一个端部以非接触状态布置在相互邻近的位置,或者
所述第二半波长元件的另一端部没有接合至所述第三半波长元件的一个端部,但是所述第二半波长元件的另一端部和所述第三半波长元件的一个端部以非接触状态布置在相互邻近的位置,此外,所述第一半波长元件的一个端部没有接合至所述第二半波长元件的一个端部,但是所述第一半波长元件的一个端部和所述第二半波长元件的一个端部以非接触状态布置在相互邻近的位置,以及
所述天线被形成为1.5波长扭转Z形非接触3正交偶极天线。
7.根据权利要求4或5所述的天线,其中,
所述第二半波长元件的另一端部没有接合至所述第三半波长元件的一个端部,但是所述第二半波长元件的另一端部和所述第三半波长元件的一个端部以非接触状态布置在相互邻近的位置,
所述供电点的位置没有布置在所述第二半波长元件的中央位置或所述第一半波长元件的中央位置,而是布置在所述第三半波长元件的中央位置,以及
所述天线被形成为1.5波长扭转Z形非接触3正交偶极天线。
8.一种天线,其中,
总长度在预先指定的任意频率下为半波长长度的第一元件、第二元件和第三元件的三个元件以这三个元件彼此正交的3正交状态布置,
所述第一元件的长度和所述第三元件的长度被设置为彼此相等并且被设置为比所述第二元件的长度长,
所述第一元件的一个端部接合至所述第二元件的一个端部,
所述第二元件的另一端部接合至所述第三元件的一个端部,
用于天线供电的供电点布置在所述第二元件的中央位置,以及
所述天线被形成为半波长扭转Z形3正交偶极天线。
9.一种无线通信设备,包括:
偶极天线,其辐射无线电波,其中,
在预先指定的任意频率下具有1/4波长长度的第一1/4波长元件和第二1/4波长元件以及在所述任意频率下具有半波长长度的半波长元件的三个元件以这三个元件彼此正交的3正交状态布置,这三个元件构成所述偶极天线,
所述第一1/4波长元件的一个端部接合至所述第二1/4波长元件的一个端部,
所述第二1/4波长元件的另一端部接合至所述半波长元件的一个端部,
用于天线供电的供电点布置在所述第一1/4波长元件的一个端部接合至所述第二1/4波长元件的一个端部的位置,以及
所述偶极天线被形成为1波长扭转Z形3正交偶极天线。
10.一种天线形成方法,包括:
将在预先指定的任意频率下具有1/4波长长度的第一1/4波长元件和第二1/4波长元件以及在所述任意频率下具有半波长长度的半波长元件的三个元件以这三个元件彼此正交的3正交状态布置;
将所述第一1/4波长元件的一个端部接合至所述第二1/4波长元件的一个端部;
将所述第二1/4波长元件的另一端部接合至所述半波长元件的一个端部;
将用于天线供电的供电点布置在所述第一1/4波长元件的一个端部接合至所述第二1/4波长元件的一个端部的位置;以及
将天线形成为1波长扭转Z形3正交偶极天线。
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