直排天线的制作方法

专利名称：直排天线的制作方法
技术领域：
0001
本发明涉及能够以多个频率工作的直排天线。
背景技术：
0002
图52示出一例传统的直排天线的结构。
图52所示的传统的直排天线200由5段各自构成偶极天线的套筒 元件叠加而成。也就是，在第1段套筒元件210上叠加第2段套筒元件 211，在第2段套筒元件211上叠加第3段套筒元件212，在第3段套筒元 件212上叠加第4段套筒元件213,在第4段套筒元件213上叠加第5段套 筒元件214。第1段套筒元件210至第5段套筒元件214的大致中央部由 同轴电缆220激励，同轴电缆220的下端连接天线馈电部221，同轴电 缆220经由匹配电路215而引入到第1段套筒元件210内。各套筒元件 210 ~ 214由圆筒状的上段套筒和下段套筒相向配置而构成，构成偶极 天线的上段套筒和下段套筒的物理长度EL在从天线馈电部221馈送的 频率信号的波长为X时设为约X/4。另外，为了同相地激励各段的套筒 元件210~214，馈电部间的同轴电缆220的电学长度设为约lk。在这 种情况下，若同轴电缆220的介电常数sr为约2.2，则其波长缩短率成 为约67%，因此馈电部间隔PL的物理长度设为约0.67L
0003
图53是表示第5段套筒元件214的详细结构的剖视图。图53所示的 笫5段套筒元件214中，圆筒状上段套筒214a的下端面和圆筒状下段套 筒214c的上端面相向配置。上,更套筒214a的下端部的内侧嵌插有金属 制的上段接头部214b,下段套筒214c的上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部214d。下段套筒214c内穿插有从第4段套筒元件213引出的 同轴电缆220，同轴电缆220穿插在形成于下段接头部214d的大致中央 部的大致圆形的穿通孔内，其外部导体220c与下段接头部214d电气连 接。另外，在下段套筒214c和上段套筒214a的边界部，同轴电缆220 的外部导体220c被去除，露出将中心导体220a保持在外部导体220c的 大致中心轴上的绝缘筒体220b。该绝缘筒体220b在超出上述边界部的 部位被去除，将中心导体220a露出，该中心导体220a穿插在形成于上 段接头部214b的大致中央部的穿通孔内。而且，从上段接头部214b的 上面引出的中心导体220a与上段接头部214b的上面电气连接。通过这 样的结构，构成偶极天线的第5段套筒元件214的下段套筒214c和上段 套筒214a可被同轴电缆220传送的频率信号激励。0004
接着，说明第1段套筒元件210至第4段套筒元件213的详细结构， 但是由于第1段套筒元件210至第4段套筒元件213的详细结构相同，这 里图54的剖视图示出其中的第4段套筒元件213的详细结构。图54所示 的第4段套筒元件213中，圆筒状上段套筒213a的下端面和圆筒状下段 套筒213c的上端面相向配置，其内部穿插有大致沿中心轴穿插的同轴 电缆220。在上段套筒213a的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头 部213b，在下段套筒213c的上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部 213d。在下段套筒213c内穿插有从作为邻接下段的第3段套筒元件212 引出的同轴电缆220，同轴电缆220穿插在形成于下段接头部213d的大 致中央部的大致圆形的穿通孔内，其外部导体220c与下段接头部213d 电气连接。从下段套筒213c引出的同轴电缆220穿插在上段套筒213a 内，该同轴电缆220穿插在形成于上段接头部213b的大致中央部的大 致圓形的穿通孔内，其外部导体220c与上段接头部213b电气连接。0005
另外，在下段套筒213c和上段套筒213a的边界部，同轴电缆220 的外部导体220c被去除，露出绝缘筒体220b。位于该绝缘筒体220b被 露出的内部的中心导体220a和相向配置的上段接头部213b、下段接头部213d构成激励槽形式的套筒馈电部213e，凭借该套筒馈电部213e, 上段套筒213a和下段套筒213c被从同轴电缆220传送来的频率信号激 励。同轴电缆220从上段套筒213a的上端引出，并引向作为上段的第5 段套筒元件214。
现有技术文献
专利文献
0006
专利文献1特开平5 -267932号公报0007
天线馈电部221馈送的频率信号设为第l频率fl(fl-1.00GHz)，第 1段套筒元件210至第5段套筒元件214中各段的上段套筒和下段套筒 的长度在第l使用频率fl的波长为3d时设为X1/4，图55表示各段中的套 筒馈电部间隔PL设为约0.673d时，传统的直排天线200的垂直面内(Z -X平面)的辐射模式。在这种情况下，各段套筒馈电部间同轴电缆220 的物理长度等于间隔PL，设为约0.67U，但由于同轴电缆220的相对 介电常数sr为约2.2，物理长度是0.67X1的同轴电缆220的电学长度成为 约3d,结果，第1段套筒元件210至第5段套筒元件214被同相地馈电。 参照图55，由于第1段套筒元件210至第5段套筒元件214被同相地 馈电，在6为约90。和约270。的水平方向发生大致相同强度的辐射束， 各辐射束的3dB半值角尖锐，约为15°，同时得到峰值和旁瓣之差为 10dB以上，获得了适合通信的良好辐射模式。
0008
另外，天线馈电部221馈送的频率信号为第2频率 f2(f2=1.45GHz)、各段的上段套筒和下段套筒的长度和间隔PL设为与 上述相同的长度时，传统的直排天线200的垂直面内(Z-X平面)的辐 射模式如图56所示。在这种情况下，设频率f2的波长为U，各段的上 段套筒和下段套筒的长度约为0.3625U(=0.25U)，其长度超过l/4波 长。另外，各段的套筒馈电部之间的同轴电缆220的物理长度与间隔 PL相等，成为约0.971512(=0.6711)，且由于同轴电缆220的相对介电常数设为约2.2,同轴电缆220的电学长度成为约1.45k2,第l段套筒元 件210至第5段套筒元件214不被同相地馈电。
参照图56，由于第1段套筒元件210至第5段套筒元件214没有被同 相地馈电，各辐射的3dB半值角尖锐，约为15。~30°，但是在0=约60°、 约140°、约215°、约300。等4个方向会发生大致相同强度的辐射，大的 旁瓣以如下的方向与强度发生约30。方向上约5.5dB;约95。方向上约 3dB;约115。方向上约3dB;约245。方向上约3dB;约265。方向上约4dB;以 及约325。方向上约4.5dB。如此，在6个方向发生旁瓣，所以该辐射才莫 式不适合于通信。0009
而且，天线馈电部221馈送的频率信号设为第2频率f2、各段的上 段套筒和下段套筒的长度设为^/4、各段的套筒馈电部间隔PL设为约 0.67X2时，传统的直排天线200的垂直面内(Z-X平面)的辐射模式如图 58所示。在这种情况下，各段的套筒馈电部之间的同轴电缆220的物 理长度设为等于间隔PL，约0.67X2，但由于同轴电缆220的相对介电 常数sr为约2.2，同轴电缆220的电学长度成为约U，结果，第l段套筒 元件210至第5段套筒元件214被同相地馈电。
参照图58，第1段套筒元件210至第5段套筒元件214被同相地馈 电，因此，在e为约90。和约270。的水平方向上发生大致相同强度的辐 射束，各辐射束的3dB半值角尖锐，约为15°，同时得到峰值和旁瓣之 差为10dB以上，获得了适合通信的良好辐射模式。0010
再有，天线馈电部221馈送的频率信号设为第l频率fl、各段的上 段套筒和下段套筒的长度和间隔PL设为与上述相同的长度时，传统的 直排天线200的垂直面内(Z-X平面)的辐射模式如图57所示。在这种 情况下，各段的上段套筒和下段套筒的长度约为0,1724X1，短于l/4波 长。另外，各段的套筒馈电部之间的同轴电缆220的物理长度约为 0.462X，等于间隔PL，由于同轴电缆220的相对介电常数sri殳为约2.2, 同轴电缆220的电学长度成为约0.689X，第1段套筒元件210至第5段套筒元件214不被同相地馈电。
参照图57，由于第1段套筒元件210至第5段套筒元件214不被同相 地馈电，2个方向的辐射是大致相同的强度、各辐射的3dB半值角尖锐 为约30。、峰值和旁瓣之差小到10dB以上，但2个方向的辐射不在水平 方向，而是以e为约125。和约235。方向朝下，该辐射模式不适合于通信。
如上所述，传统的直排天线200中的问题在于由套筒元件组成的 辐射元件多段叠加，使其在获得指向性尖锐、取得高增益时，不能在 多个频率、例如2个频率上得到适于通信的辐射模式
发明内容
0011
本发明的目的在于提供对于多个频率能够获得适合于通信的辐 射模式的直排天线。
0012
为达成上述目的，本发明的直排天线最主要特征在于，具有由 多段叠加的相向配置的上段套筒和下段套筒构成的多段套筒元件;为 了对所述各套筒元件馈电而从下方穿插到所述套筒元件内的多条传 送线路;以及馈送所述传送线路的各不相同的频率信号的多个馈电部， 所述多段叠加的各所述各套筒元件被所述多条传送线路传送的所述 不同的频率信号激励，邻接的所述套筒元件的馈电部之间的所述多条 传送线路各自的电学长度设为所传送的频率信号波长的约整数倍，从 而所述直排天线能够在多个频率上工作。0013
本发明的直排天线在至少2条同轴电缆上传送各不相同的频率信 号，对多段叠加的各单位套筒元件从至少2条同轴电缆馈送不同的频 率信号，单位套筒元件的邻接馈电点间的至少2条同轴电缆的各自的 电学长度设为被传送频率信号波长的约整数倍，从而多段叠加的各单 位套筒元件被同相地供给各不相同的频率信号，因此能够对于多个频 率取得适合于通信的辐射^i式。
8


0014
图l表示本发明第l实施例所涉及的直排天线的结构。
图2是表示本发明第1实施例的直排天线上的第5段套筒元件的详 细结构的剖视图。
图3是表示本发明第1实施例的直排天线上的第4段套筒元件的详 细结构的剖视图。
图4是表示由2段构成偶极振子的套筒元件叠加而构成的理论上 的直排天线的结构的剖^f见图。
图5表示由2段构成偶极振子的套筒元件叠加而构成的理论上的 直排天线中间隔PL改变时的增益特性。
图6表示由2段构成偶极振子的套筒元件叠加而构成的理论上的 直排天线中套筒长度EL改变时的增益特性。
图7说明一例本发明第1实施例的直排天线中2条同轴电缆的介电 常数设为不同的情况。
图8说明另一例本发明第1实施例的直排天线中2条同轴电缆的介 电常数设为不同的情况。
图9表示本发明第2实施例所涉及的直排天线的结构。
图10是表示本发明第2实施例的直排天线上的第5段套筒元件的 详细结构的剖视图。
图11是表示本发明第2实施例的直排天线上的第4段套筒元件的 详细结构的剖视图。
图12是表示本发明第2实施例的直排天线上的第1段套筒元件的 详细结构的剖视图。
图13表示本发明第3实施例所涉及的直排天线的结构。
图14是表示本发明第3实施例的直排天线上的第6段套筒元件的 详细结构的剖视图。
图15是表示本发明第3实施例的直排天线上的第5段套筒元件的详细结构的剖视图。
图16表示本发明第4实施例所涉及的直排天线的结构。
图17是表示本发明第4实施例的直排天线上的第2段套筒元件的 详细结构的剖视图。
图18是表示本发明第4实施例的直排天线上的第1段套筒元件的 详细结构的剖视图。
图19表示本发明笫5实施例所涉及的直排天线的结构。
图20表示本发明第5实施例所涉及的直排天线的第1频率信号时 的垂直面内的辐射模式。
图21表示本发明第5实施例所涉及的直排天线的第2频率信号时 的垂直面内的辐射模式。
图22表示本发明第6实施例所涉及的直排天线的结构。
图23表示本发明第6实施例的直排天线中使套筒馈电部的高度变 化时的阻抗特性。
图24表示本发明第6实施例的直排天线中使套筒馈电部的高度变 化时的增益特性。
图25表示本发明第6实施例的直排天线中使套筒馈电部的高度变 化时的旁瓣电平特性。
图26表示本发明第7实施例所涉及的直排天线的结构。
图27表示本发明第7实施例的直排天线上的第6段套筒元件的详 细结构的剖视图。
图28是表示本发明第7实施例的直排天线上的第5段套筒元件的 详细结构的剖视图。
图29表示本发明第8实施例所涉及的直排天线的结构。
图30是表示本发明第8实施例的直排天线上的第6段套筒元件的 详细结构的剖视图。
图31是表示本发明第8实施例的直排天线上的笫5段套筒元件的 详细结构的剖视图。
图32表示本发明第9实施例所涉及的直排天线的结构。图33表示本发明第9实施例的直排天线中使套筒馈电部间隔PL 变化时的增益特性。
图34表示本发明第9实施例的直排天线中使套筒馈电部间隔变化 时的最大增益方向。
图35表示本发明第10实施例所涉及的直排天线的结构。
图36表示本发明笫IO实施例所涉及的直排天线中第l频率信号时 的垂直面内的辐射模式。
图37表示本发明笫10实施例所涉及的直排天线中第2频率信号时 的垂直面内的辐射模式。
图38表示本发明第IO实施例的变形例所涉及的直排天线中第l频 率信号时的垂直面内的辐射模式。
图39表示本发明第10实施例的变形例所涉及的直排天线中第2频 率信号时的垂直面内的辐射模式。
(triplate line)结构的剖面主^见图。
图41是表示本发明实施例的直排天线中釆用带状线的传送线路 结构的仰视图。
图42是表示本发明实施例的直排天线中采用微带线(microstrip line)的传送线路结构的剖面主视图。
图43是表示本发明实施例的直排天线中采用微带线的传送线路 结构的仰视图。
(coplanar line)的传送线路结构的剖面主视图
曰/
线路结构的仰视图
l日7
线路结构的剖面主视图。
图47是表示本发明实施例的直排天线中采用并列共面线的传送 线路和结构的仰视图。图48是表示本发明实施例的直排天线中套筒元件的另 一结构例 的剖面主视图。
图49是表示本发明实施例的直排天线中套筒元件的另一结构例 的仰视图。
图50是表示本发明实施例的直排天线中套筒元件的又一结构例 的剖面主视图。
图51是表示本发明实施例的直排天线中套筒元件的又一结构例 的仰浮见图。
图52表示一例传统的直排天线的结构。
图53是表示传统的直排天线中第5段套筒元件的详细结构的剖视图。
图54是表示传统的直排天线中第4段套筒元件的详细结构的剖视图。
图55表示传统的直排天线中套筒和馈电部间的尺寸设为第1尺寸 时的垂直面内的辐射模式。
图56表示传统的直排天线中套筒和馈电部间的尺寸设为第l尺寸 时改变频率后的垂直面内的辐射模式。
图57表示传统的直排天线中套筒和馈电部间的尺寸设为笫2尺寸 时的垂直面内的辐射模式。
图58表示传统的直排天线中套筒和馈电部间的尺寸设为第2尺寸 时改变频率后的垂直面内的辐射模式。
附图标记说明
1直排天线，2直排天线，3直排天线，4直排天线，5直排天 线，10第l段套筒元件，11第2段套筒元件，12第3段套筒元件，13 第4段套筒元件，13a上段套筒，13b上段接头部，13c下段套筒，13d 下段接头部，13e套筒馈电部，14第5段套筒元件，14a上段套筒， 14b上段接头部，14c下段套筒，14d下段接头部，15第1匹配电路， 16第2匹配电路，20第l段套筒元件，20a上段套筒，20b上段接头 部，20c下段套筒，20d下段接头部，20e套筒馈电部，21第2段套
12筒元件，22第3段套筒元件，23第4段套筒元件，23a上段套筒，23b 上段接头部，23c下段套筒，23d下段接头部，23e套筒馈电部，24 第5段套筒元件，24a上段套筒，24b上段接头部，24c下段套筒， 24d下段接头部，25护管，26护管，27第1匹配电路，28第2匹配 电路，30第l段套筒元件，31第2段套筒元件，32第3段套筒元件， 33第4段套筒元件，34第5段套筒元件，34a上段套筒，34b上段接 头部，34c下段套筒，34d下段接头部，34e套筒馈电部，35笫6段 套筒元件，35a上段套筒，35b上段接头部，35c下段套筒，35d下 段接头部，40第l段套筒元件，40a上段套筒，40b上段接头部，40c 下段套筒，40d下段接头部，40e套筒馈电部，41第2段套筒元件， 41a上段套筒，41b上段接头部，41c下段套筒，41d下段接头部， 41e套筒馈电部，42第3段套筒元件，43第4段套筒元件，44第5段 套筒元件，45第6段套筒元件，46第7段套筒元件，47第1匹配电路， 48第2匹配电路，50第l段套筒元件，51第2段套筒元件，52第3段 套筒元件，53第4段套筒元件，54第5段套筒元件，59第10段套筒 元件，60第ll段套筒元件，61第12段套筒元件，62第13段套筒元 件，63第14段套筒元件，64第15段套筒元件，90第1同轴电缆，90a 中心导体，90b绝缘筒体，90c外部导体，91第2同轴电缆，91a中 心导体，91b绝缘筒体，91c外部导体，92天线馈电部，93天线馈 电部，100直排天线，101a上段套筒，101b下段套筒，101c套筒 馈电部，102a上段套筒，102b下段套筒，102c套筒馈电部，103馈 电部，104同轴电缆，104a中心导体，104b绝缘筒体，104c外部 导体，110同轴电缆，110a中心导体，110b绝缘筒体，110c外部 导体，120同轴电缆，130带状线，131上段套筒，132上段接头部， 133下段套筒，134下段接头部，135套筒馈电部，136第l馈电传 送线路，136a第1内部导体，136b第1外部导体，136c第l电介质衬 底，137第2馈电传送线路，137a第2内部导体，137b第2外部导体， 137c第2电介质衬底，138共有外部导体，140微带线，141上段套 筒，142上段接头部，143下段套筒，144下段接头部，145套筒馈电部，146第l馈电传送线路，146a第1内部导体，146c第l电介质 村底，147第2馈电传送线路，147a第2内部导体，147c第2电介质 村底，148共有外部导体，150上下共面线，151上段套筒，152上 段接头部，153下段套筒，154下段接头部，155套筒馈电部，156第 l馈电传送线路，156a第l内部导体，156b第1外部导体，156c第l 电介质衬底，157第2馈电传送线路，157a第2内部导体，157b第2 外部导体，157c第2电介质衬底，158共有外郜导体，160并列共面 线，161上段套筒，162上段接头部，163下段套筒，164下段接头 部，165套筒馈电部，166第l馈电传送线路，166a第1内部导体， 166b第l外部导体，166c第l电介质衬底，167第2馈电传送线路， 167a第2内部导体，167b第2外部导体，167c第2电介质衬底，168共 有外部导体，170管状套筒元件部，171上段套筒，172上段接头部， 173下段套筒，174下段接头部，175电介质板，176传送线路部， 180印制套筒元件部，181上段套筒部，182上段接头部，183下段 套筒部，184下段接头部，185电介质板，186传送线路部，200直 排天线，210第l段套筒元件，211第2段套筒元件，212第3段套筒 元件，213第4段套筒元件，213a上段套筒，213b上段接头部，213c 下段套筒，213d下段接头部，213e套筒馈电部，214第5段套筒元 件，214a上段套筒，214b上段接头部，214c下段套筒，214d下段 接头部，215匹配电路，220同轴电缆，220a中心导体，220b绝缘 筒体，220c外部导体，221天线馈电部，300直排天线，301直排 天线，302直排天线，303直排天线，304直排天线，310第l段套 筒元件，311第2段套筒元件，312第3段套筒元件，313第4段套筒 元件，314第5段套筒元件，315第1匹配电路，316第1匹配电路， 320第l段套筒元件，321第2段套筒元件，322第3段套筒元件，323 第4段套筒元件，324第5段套筒元件，324a上段套筒，324b上段接 头部，324c下段套筒，324d下段接头部，324e套筒馈电部，325第 6段套筒元件，325a上段套筒，325b上段接头部，325c下段套筒， 325d下段接头部，326连接端子，330第l段套筒元件，331第2段
14套筒元件，332第3段套筒元件，333第4段套筒元件，334第5段套 筒元件，334a上段套筒，334b上段接头部，334c下段套筒，334d下 段接头部，334e套筒馈电部，335第6段套筒元件，335a上段套筒， 335b上段接头部，335c下段套筒，335d下段接头部，336连接端 子，340第l段套筒元件，341第2段套筒元件，342第3段套筒元件， 343第4段套筒元件，344第5段套筒元件，349第10段套筒元件，350 第l段套筒元件，351第2段套筒元件，352第3段套筒元件，353第4 段套筒元件，354第5段套筒元件，355第6段套筒元件，363第14段 套筒元件，364第15段套筒元件，365第16段套筒元件，366第17段 套筒元件，367第18段套筒元件，368第19段套筒元件，390第l同 轴电缆，390a中心导体，390b绝缘筒体，390c外部导体，391第2 同轴电缆，391a中心导体，391b绝缘筒体，391c外部导体，392第 l天线馈电部，393第2天线馈电部。
具体实施方式
0015
图l表示本发明第l实施例所涉及的直排天线的结构。 图1所示的第1实施例的直排天线1由5段构成各偶极天线套筒元 件叠加而构成。也就是，在第1段套筒元件10上叠加第2段套筒元件11, 在第2段套筒元件11上叠加第3段套筒元件12，在第3段套筒元件12上 叠加第4段套筒元件13，在第4段套筒元件13上叠加第5段套筒元件14。 第1段套筒元件10至第5段套筒元件14的大致中央部由2条电缆即第1 同轴电缆卯和第2同轴电缆91馈电，第l同轴电缆卯的下端与第l天线 馈电部92连接，经由第1匹配电路15从第1同轴电缆90馈电给第1段套 筒元件IO，同时第2同轴电缆91的下端与第2天线馈电部93连接，经由 第2匹配电路16从第2同轴电缆91馈电给第1段套筒元件10。第l天线馈 电部92馈送第l频率fl的频率信号，第2天线馈电部93馈送与第l频率fl 不同的第2频率f2的频率信号。0016如后述，构成第1实施例的直排天线1的各套筒元件10~14由金属 制的圆筒状上段套筒和下段套筒相向配置而构成，构成偶极天线的上 段套筒和下段套筒的物理长度EL设为约0.22X 约0.32X，邻接的套筒 元件10 ~ 14的馈电部间的间隔PL的物理长度设为不超过约0.8X的长 度。该波长X在第l频率fl时为波长3d、在第2频率f2时为波长12。而且， 在由第1同轴电缆卯和第2同轴电缆91馈电的第1段套筒元件10至第5 段套筒元件14的各馈电部中，分别由第1频率信号和第2频率信号同相 地激励。因此，第1段套筒元件10至第5段套筒元件14中邻接的各段馈 电部之间的第l同轴电缆90的电学长度设为约 il或其整数倍，第2同轴 电缆91的电学长度设为约X2或其整数倍。0017
第1实施例的直排天线1中第5段套筒元件14的详细结构在图2中 用剖视图示出。图2所示的第5段套筒元件14中，圆筒状的上段套筒14a 的下端面和圆筒状下段套筒14c的上端面相向配置。在上段套筒14a的 下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头部14b，在下段套筒14c的上端 部的内侧嵌插有金属制的下段接头部14d。在下段套筒14c内穿插有在 第4段套筒元件13内穿插的第1同轴电缆90和第2同轴电缆91，笫l同轴 电缆卯和第2同轴电缆91穿插在形成于下段接头部14d的大致中央部 的穿通孔内，第l同轴电缆90的外部导体90c和第2同轴电缆91的外部 导体91c与下段接头部14d电气连接。另外，在下段套筒14c和上段套 筒14a的边界部，第l同轴电缆90的外部导体90c和第2同轴电缆91的外 部导体91c被去除，露出将中心导体90a、 91a保持在外部导体卯c、 91c 的大致中心轴上的绝缘筒体90b、 91b。该绝缘筒体90b、 91b在超出上 述边界部的部位^皮去除而露出中心导体90a、 91a，该中心导体90a、 91a穿插在形成于上段接头部14b的大致中央部的穿通孔内。而且，从 上段接头部14b的上面引出的中心导体90a、 91a分别与上段接头部14b 的上面电气连接。通过这样的结构，构成偶极天线的第5段套筒元件 14的下段套筒14c和上段套筒14a，被从第1同轴电缆90和第2同轴电缆 91传送来的第1频率信号和第2频率信号激励。
10018
接着，说明第1实施例的直排天线1中的第1段套筒元件10至第4 段套筒元件13的详细结构，但是由于各自构成偶极天线的第l段套筒 元件10至第4段套筒元件13的详细结构相同，因此这里在图3中用剖视 图示出其内的第4段套筒元件13的详细结构。图3所示的第4段套筒元 件13中，圆筒状上段套筒13a的下端面和圆筒状下段套筒13c的上端面 相向配置。上段套筒13a的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头部 13b，下段套筒13c的上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部13d。 在下段套筒13c内穿插从作为邻接下段的第3段套筒元件12内引出的 第1同轴电缆卯和第2同轴电缆91，第1同轴电缆90和第2同轴电缆91穿 插在下段接头部13d的大致中央部形成的穿通孔内，其外部导体90c、 91c与下段接头部13d电气连接。从下段套筒13c引出的第1同轴电缆90 和第2同轴电缆91穿插在上段套筒13a内，第1同轴电缆90和第2同轴电 缆91穿插在上段接头部13b的大致中央部形成的穿通孔内，其外部导 体90c、 90d与上段4妄头部13b电气连才妄。0019
另外，在下段套筒13c和上段套筒13a的边界部中，第l同轴电缆 90的外部导体90c和第2同轴电缆91的外部导体9lC皮去除，露出绝缘筒 体卯b、 91b。由位于该绝乡彖筒体90b、 91M皮露出的内部的中心导体90a、 91a和相向配置的上段接头部13b、下段接头部13d构成激励槽形式的 套筒馈电部13e，凭借该套筒馈电部13e，构成偶极天线的上段套筒13a 和下段套筒13 c被从第1同轴电缆90和第2同轴电缆91传送来的第l频 率信号和第2频率信号激励。第1同轴电缆90和笫2同轴电缆91，从上 段套筒13a的上端向作为上段的第5段套筒元件14引出。0020
以下是第1实施例的直排天线l中，第l频率fl设为l.OOGHz(波长 5d-300mm)、第2频率f2设为1.45GHz(波长X2-206.9mm)时的一例各部 分尺寸。各套筒元件IO ~ 14上的圆筒状上段套筒和下段套筒的长度EL 设为约66mm(EL-0.22Xl-0.319X2)，套筒元件IO ~ 14的套筒馈电部之
17间的间隔PL设为约139.5mm(EL-0.465Xl-0.674X2)。另外，长度EL可 用下式表示
ED=Sh+Sl>Pt - Jt (1)
其中，如图2、图3所示，Sh是上段套筒和下段套筒肩部的长度、 SL是上段套筒和下段套筒的长度、Pt是上段套筒和下段套筒的厚度、 Jt是上段接头部和下段接头部的厚度。而且，上段套筒和下段套筒的 外径设为例如约27mm时，长度SL为约64.5mm、厚度Pt为约0.5mm。 另外，上段接头部和下段接头部的外径设为约26mm、厚度Jt设为约 9.5mm。这时，上段套筒和下段套筒肩部的长度Sh设为约10.2mm。0021
另外，第1同轴电缆卯例如设置成特性阻抗为50Q、绝缘筒体90b 的相对介电常数为约4.62，第2同轴电缆91也例如设置成特性阻抗为 50Q、绝缘筒体91b的相对介电常数为约2.2,它们在第I段套筒元件IO 至第5段套筒元件14内并行且大致垂直地配置。第1同轴电缆90和第2 同轴电缆91的外部导体90c、 91c的外径i殳为约3.6mm，绝乡彖筒体90b、 91b的外径设为约3mm,外部导体90c、 91c的肉厚设为约0.3mm。还 有，在第1同轴电缆90的中途插入的第1匹配电路15和在第2同轴电缆 91的中途插入的第2匹配电路16，各自进行第l频率fl和第2频率f2的阻 抗匹配。作为第1匹配电路15和第2匹配电路16的匹配电路，例如可以 使用另外准备的用以使去除同轴电缆的外部导体而露出的内部导体 短接在外部导体上的短接段(short stub)，或者另外准备的使同轴电缆
的Q值匹配等。
在第l实施例的直排天线l的各段套筒馈电部中，为了使通过第l 同轴电缆卯和第2同轴电缆91内部的电流振幅成为同相，间隔PL被大 致设为所使用波长k。如果第l同轴电缆卯的绝缘筒体90b的相对介电 常数设为约4.62，则波长5d被波长缩短为约46.5。/。，第1同轴电缆90的 物理长度设为约139.5mm时电学长度成为l个3d的长度。另外，如果第2同轴电缆91的绝缘筒体91b的相对介电常数设为约2.2,则波长X2被波 长缩短为约67.4%，第2同轴电缆91的物理长度i殳为139.5mm时电学长 度成为1个X2的长度。因此，能够将第1同轴电缆90的套筒馈电部和第 2同轴电缆91的套筒馈电部设在同一位置。
第1实施例的直排天线l的辐射模式，在第l频率fl为l.OOGHz且取 上述尺寸时成为与图55所示的辐射模式相同，在第2频率f2为1.45GHz 且取上述尺寸时，成为与所述图58所示的辐射模式相同。因此，笫l 实施例的直排天线l中，叠加5段由偶极天线构成的套筒元件10~14， 其指向性尖锐且取得增益，同时2个频率fl、 f2具有水平方向辐射的峰 值，且能够使峰值和旁瓣之差成为10dB以上。0023
再有，同轴电缆可使用外径3.6mm以外的电缆，特性阻抗可设为 75Q或该值以外的阻抗。另外，也可取代第1同轴电缆90和第2同轴电 缆91而使用半刚性或半柔性、柔性等的电缆，或者可使用具有衬底的 微带线或共面线等。并且，上段套筒和下段套筒可使用外径27mm以 外的套筒。再有，直排天线1的段数可以设为5段以外的段数。此外， 并不限于第l频率fl-1.00GHz和第2频率f2-1.45GHz，也可使用其他频 率。在上述说明中，将直排天线1作为2个频率的天线，但也可设为3 个频率以上的多频率直排天线。在设为多个频率以上的情况下，将其 数量对应于频率个数的同轴电缆穿插在多段配置的套筒元件内，将各 同轴电缆的相对介电常数设为与频率对应的相对介电常数，分别由各 段的套筒馈电部在多个频率上同相地激励各段的套筒元件。0024
接着，参照图4至图6说明将上段套筒和下段套筒的长度EL设为 约~约0.32X的理由以及将套筒元件10 ~ 14的馈电部之间的间隔 PL的物理长度设为不超过约0.8X的长度的理由。图4是表示2段构成偶 极振子套筒元件叠加而构成的理论上的直排天线100的结构的剖视 图，图5是表示将上述间隔PL的物理长度改变成1.(R 0.6X时从顶点方 向起的角度的增益特性，图6是表示将上述EL的长度改变成0.21X
10.33X时从顶点方向起的角度的增益特性。0025
图4所示的直排天线100的第1段套筒元件由构成偶极天线的上段 套筒101a和下段套筒101b构成，第2段套筒元件由构成偶极天线的上 段套筒102a和下段套筒102b构成。第l段的套筒馈电部101c中，第l段 的下段套筒101b与其一端连接馈电部103的同轴电缆104的外部导体 104c连接，同时上段套筒101a也与同轴电缆104的外部导体104c连接。 另外，第2段的套筒馈电部102c中，第2段的下段套筒102b与从第l段 延伸的同轴电缆104的外部导体104c连接，同时上段套筒102a与同轴 电缆104的中心导体104a连接。馈电部103将频率f(波长X)的频率信号 馈送给同轴电缆104。套筒馈电部101c、 102c中，同轴电缆104的外部 导体104c被去除，露出绝缘筒体104b而构成激励槽。从而，在套筒馈 电部101c、 102c中，第l段套筒元件和第2段套筒元件被频率为f的频率 信号激励。
0026
套筒馈电部101c和套筒馈电部102c的间隔设为PL，各套筒的长 度设为用上述(1)式算出的EL。间隔PL改变为1.0X、 0.9X、 0.8X、 0.7X、 0.6X时从顶点方向起的角度e上的增益特性如图5所示。其中，图5中角 度0为卯。时的增益已标准化为OdB。参照图5，在PI^1.0X的设定下， 在角度e为90。时增益成为峰值，角度6为约112。时增益降为约-22dB，
但增益随着角度e增加而增大，角度e为约i37。时发生增益约-idB的
大旁瓣。另外，在PL-0.9X的设定下，角度e为90。时增益成为峰值， 角度e为约118。时增益降到约-12dB，但之后增益随着角度e增加而增 大，角度e为约140。时发生增益为约-5dB的稍大旁瓣。还有，在
PL一.8x的设定下，角度e为卯。时增益成为峰值，角度e为约i28。时增
益降至约-16dB，但之后增益随着角度e增加而增大，角度0为约147。 时发生增益为约-12dB的小旁瓣。0027
再有，在pl一.7x的条件下，角度e为90。时增益成为峰值，角度e为约137。时增益降至约-20dB,但之后增益随着角度0增加而增大， 角度e为约153。时发生增益约-17dB的极小的旁瓣。再有，在PL-0.6X 的设定下，角度0为卯。时增益成为峰值，之后增益随着角度e增加而 减少，不发生旁瓣。这里，峰值和旁瓣的增益之差为10dB以上就能进 行良好的通信，因此间隔PL的长度为约0.8X以下成为适当，将间隔设 为PL^0.8X是合适的。0028
接着，图6表示用上述(l)式算出的各套筒的长度EL改变为0.215u 0.22X、 0.25X、 0.32X、 0.33X时从顶点方向起的角度e上的增益特性。 其中，图6中角度e为90。时的增益被标准化为0dB。这时，第l段套筒 元件的上段套筒101a和第2段套筒元件的下段套筒102b之间的间隙固 定为0.1L参照图6，在EL-0.21X的设定下，角度e为卯。时增益成为峰
值，角度e为约i2i。时增益降至约-19dB，但之后增益随着角度e的增
加而增大，角度e为约148。时发生增益为约-3dB的大旁瓣。另外，在 E1^0.22k的设定下，角度e为90。时增益成为峰值，角度e为约132。时
增益降至约-26dB，但之后增益随着角度e的增加而增大，角度e为约
153。时发生增益为约-lldB的小旁瓣。0029
还有，在EL-0.25k的设定下，角度690。时增益成为峰值，角度9
为约150。时增益降至约-29dB，但之后增益随着角度e而增大，角度e
为约162。时发生增益为约-26dB的极小旁瓣。再有，在EL询.32X的设 定下，角度e为90。时增益成为峰值，随着角度e的增加增益减少，不 发生旁瓣。再有，在EL-0.33k的设定下，角度9为90。时增益成为峰值， 角度e为约120。时增益降至约-5dB，但之后增益随着角度e增加而增 大，角度e为约138。时发生增益为约-4<18的大旁瓣。这里，峰值和旁 瓣的增益之差为10dB以上就能够进行良好的通信，因此EL的长度在 ~ 0.32X的范围成为合适，将间隔设为EL=0.22X ~ 0.32X是适合的。 满足该EL的频率范围成为这样的频率范围，若低侧的频率设为f,则 高侧的频率为约1.45f。0030
接着，参照图7和图8说明图l所示的第l实施例的直排天线l中使 第l同轴电缆90和第2同轴电缆91的相对介电常数sr成为不同的理由。
图7(a)表示在由中心导体110a、绝缘筒体110b和外部导体110c构 成的同轴电缆110中馈电部103馈送了第l频率fl(波长ll)的频率信号 时的电流分布。如图7(a)所示，载有l个波长部分的第l频率fl的电流 的同轴电缆110的长度设为PL11。另外，图7(b)示出，馈电部103对同 轴电缆110馈送了第2频率f2(波长U)的频率信号时的电流分布。如图 7(b)所示，载有l个波长部分的第2频率f2的电流的同轴电缆110的长度 ^没为PL12。由于波长X1和波长X2之间的差异，PL11和PL12成为不同 的长度。这样一来，在直排天线的各馈电部中，由于需要同相地激励， 以2个不同的频率工作时馈电部之间的间隔在2个频率上不能设于相 同位置。
0031
图8(a)表示在相对介电常数为srb的同轴电缆120中由馈电部103 馈送了第l频率fl(波长)d)的频率信号时的电流分布。如图8(a)所示， 第l频率fl的波长由于相对介电常数srb的影响而波长缩短，载有l个波 长部分的电流的同轴电缆120的长度成为PL12。另外，图8(b)表示相 对介电常数sra的同轴电缆110中由馈电部103馈送了第2频率f2(波长 X2)的频率信号时的电流分布。如图8(b)所示，第2频率f2的波长受相对 介电常数sra的影响而波长缩短，但载有l个波长部分的电流的同轴电 缆110的长度设为与如图8(a)所示的PL12相同。只要相对介电常数srb 和相对介电常数sra的关系满足式(2)即可成为这样。
￡rb=era(>d/X2)2=￡ra(f2/fl)2 (2)
0032
也就是，通过使传送第l频率fl的同轴电缆120和传送第2频率f2 的同轴电缆110的相对介电常数sr的关系满足上述(2)式，即使第l频率 fl的波长ll和第2频率f2的波长3i2不同，同轴电缆120上的第1频率的波 长U，和同轴电缆110上的第2频率f2的波长k2'也由于各自的波长缩短
22率不同而成为相等，。从而，能够使直排天线在2个不同的频率上工 作时各段的套筒馈电部中被2个频率的信号同相地激励。这是将在第l 实施例的直排天线1中第1同轴电缆90和第2同轴电缆91的相对介电常 数sri殳为不同的理由。
再有，第l频率fl和第2频率f2用的同轴电缆110的介电常数设为 sra时，如图7(a)、 (b)所示，同轴电缆110上的第l频率的波长3d"和同 轴电缆110上的第2频率f2的波长X2'，由于波长缩短率相同而不能成为 相等。因此，如图8(c)所示，例如通过将第l频率fl用的同轴电缆110 巻成螺线状等物理方式使同轴电缆110的总长PL12缩短，就能使直排 天线在2个不同频率上工作时在各段套筒馈电部中用2个频率的信号 同相地激励。以下就利用这一原理的第2实施例至第4实施例的直排天 线进行说明。0033
图9表示本发明第2实施例所涉及的直排天线2的结构。 图9所示的第2实施例的直排天线2由5段各自构成偶极天线的套 筒元件叠加而成。也就是，各自构成偶极天线的第1段套筒元件20、 第2段套筒元件21、第3段套筒元件22、第4段套筒元件23、第5段套筒 元件24相叠加而构成直排天线2。直排天线2由从第1段套筒元件20下 方引入的2条电缆即第1同轴电缆90和第2同轴电缆91馈电，第l同轴电 缆90的下端连接第1天线馈电部92，第2同轴电缆91的下端连接第2天 线馈电部93。第l天线馈电部92馈送第l频率fl的频率信号，第2天线馈 电部93馈送与第l频率fl不同的第2频率f2的频率信号。0034
第2实施例的构成直排天线2的各段的套筒元件20 ~ 24如后述由 金属制的圆筒状上段套筒和下段套筒相向配置而构成，构成偶极天线 上段套筒和下段套筒的物理长度EL设为约0.22人 约0.321，邻接的套 筒元件20 ~ 24的馈电部之间的间隔PL的物理长度设为不超过约0.8Ji 的长度。该波长k在第l频率fl时成为波长2d，在第2频率f2时成为波长 X2。而且，在由第1同轴电缆卯和第2同轴电缆91馈电的第1段套筒元
23件20至第5段套筒元件24各自的馈电部中，分别被第1频率信号和第2 频率信号同相地激励。因此，第1段套筒元件20至第5段套筒元件24中 各相邻段的馈电部之间的第l同轴电缆90的电学长度设为约3d或其整 数倍，第2同轴电缆91的电学长度设为约X2或其整数倍。0035
第2实施例的直排天线2中的第5段套筒元件24的详细结构在图10 中用剖视图示出。图10所示的第5段套筒元件24中，圆筒状上段套筒 24a的下端面和圆筒状下段套筒24c的上端面相向配置。在上段套筒 24a的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头部24b，在下段套筒24c 的上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部24d。在形成于下段接头 部24d的大致中央的穿通孔中嵌有绝缘性护管26的上端部，在从下段 套筒24c内向下方延伸的护管26内，穿插从第4段套筒元件23引出的螺 线状巻绕的第1同轴电缆90和直线状的第2同轴电缆91。第l同轴电缆 90的外部导体90c和第2同轴电缆91的外部导体91c与下段接头部24d 电气连接，在下段套筒24c和上段套筒24a的边界部中，第l同轴电缆 90的外部导体90c和第2同轴电缆91的外部导体91c被去除而露出绝缘 筒体90b、 91b。该绝缘筒体90b、 91b在超出上述边界部的部位,皮去除 而露出中心导体90a、 91a，该中心导体90a、 91a穿插在形成于上段接 头部24b的大致中央部的穿通孔内。而且，从上段接头部24b的上面引 出的中心导体90a、 91a分别与上段接头部24b的上面电气连接。通过 这样的结构，构成偶极天线的第5段套筒元件24的下段套筒24c和上段 套筒24a，被从第1同轴电缆90和第2同轴电缆91传送来的第1频率信号 和第2频率信号激励。
0036
接着，说明第2实施例的直排天线2中第2段套筒元件21至第4段套 筒元件23的详细结构，但是各自构成偶极天线的第2段套筒元件21至 笫4段套筒元件23的详细结构相同，因此这里将其中的第4段套筒元件 23的详细结构在图11用剖视图示出。图11所示的第4段套筒元件23中， 圆筒状上段套筒23a的下端面和圆筒状下段套筒23c的上端面相向配置。在上段套筒23a的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头部23b， 在下段套筒23c的上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部23d。在形 成于下段接头部23d的大致中央的穿通孔中，嵌有绝缘性护管26的上 端部，在从下段套筒23c内向下方延伸的护管26内，穿插从第3段套筒 元件22引出的螺线状巻绕的第1同轴电缆90和直线状的第2同轴电缆 91。第l同轴电缆90的外部导体卯c和第2同轴电缆91的外部导体91c与 下段接头部23d电气连接。0037
在形成于上段接头部23b的大致中央部的穿通孔内，嵌插有其上 部配置在下段套筒23c内的护管26的下端，从下段套筒23c引出的第l 同轴电缆90和第2同轴电缆91的外部导体90c、 91c与上段接头部23b电 气连接。另外，在下段套筒23c和上段套筒23a的边界部中，第l同轴 电缆90的外部导体90c和第2同轴电缆91的外部导体91c被去除而露出 绝缘筒体90b、 91b。由位于该绝缘筒体90b、 91b被露出的内部的中心 导体90a、 91a和相向配置的上段接头部23b、下段接头部23d构成激励 槽形式的套筒馈电部23e，凭借该套筒馈电部23e，构成偶极天线的上 段套筒23a和下段套筒23c被从第1同轴电缆90和第2同轴电缆91传送 来的第1频率信号和第2频率信号激励。而且，螺线状巻绕的第l同轴 电缆卯和直线状的第2同轴电缆91穿插在护管26内，并引向作为上段 的第5段套筒元件24。0038
接着，第2实施例的直排天线2的第1段套筒元件20的详细结构在 图12中用剖视图示出。图12所示的第1段套筒元件20中，圆筒状上段 套筒20a的下端面和做成大外径的圆筒状下段套筒20c的上端面相向 配置。在上段套筒20a的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头部 20b，在下段套筒20c的上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部20d。 在形成于下段接头部20d的大致中央的穿通孔中，嵌插有绝缘性的做 成大外径的护管25的上端部，在从下段套筒20c内向下方延伸的护管 25中，内置有第1匹配电路27和第2匹配电路28。经由第1同轴电缆90从第1天线馈电部92馈送第1频率信号到第1匹配电路27，经由第2同轴 电缆91从第2天线馈电部93馈送第2频率信号到第2匹配电路28。而且， 从第1匹配电路27引出的第l同轴电缆90的外部导体90c和从第2匹配 电路28引出的第2同轴电缆91的外部导体91c与下段接头部20d电气连接。
0039
在形成于上段接头部20b的大致中央部的穿通孔内，嵌插有其上 部配置在第2段套筒元件的下段套筒内的护管26的下端，其中穿插从 下段套筒20c引出的第1同轴电缆90和第2同轴电缆91,其外部导体90c、 卯d与上段接头部20b电气连接。另外，在下段套筒20c和上段套筒20a 的边界部中，第1同轴电缆90的外部导体90c和第2同轴电缆91的外部 导体91c被去除而露出绝缘筒体90b、 91b。由位于该绝缘筒体90b、 91b 被露出的内部的中心导体90a、 91a和相向配置的上段接头部20b、下 段接头部20d构成激励槽形式的套筒馈电部20e，凭借该套筒馈电部 20e，构成偶极天线的上段套筒20a和下段套筒20c被从第l同轴电缆90 和第2同轴电缆91传送来的第1频率信号和第2频率信号激励。而且， 护管26内穿插螺线状巻绕的第1同轴电缆90和直线状的第2同轴电缆 91，并被引向作为上段的第2段套筒元件21。 [0040
以下说明第2实施例的直排天线2中，第l频率fl设为l.OOGHz(波 长ll-300mm)、第2频率f2设为1.45GHz(波长12-206.9mm)时的一例各 部分尺寸。各套筒元件20 ~ 24的圆筒状上段套筒和下段套筒的上述(l) 式所示的长度EL设为约66mm(EL-0.223d-0.319X2)，套筒元件20 ~ 24 的套筒馈电部之间的间隔PLi殳为约139.5mm(EL-0.465;d-0.674X2)。 另外，除下段套筒20c以外，上段套筒和下段套筒的外径例如设为约 27mm，这时，长度SL设为约66.25mm，厚度Pt设为约0.5mm。另夕卜， 上段接头部和下段接头部的外径设为约26mm、厚度Jt设为约9.5mm。 这时，上段套筒和下段套筒肩部的长度Sh设为约8.75mm。
0041
26另外，第l同轴电缆卯设置成例如特性阻抗为50ft、绝缘筒体90b 的相对介电常数sr为约2.2，第2同轴电缆91设置成例如特性阻抗为 5012、绝缘筒体91b的相对介电常数sr为约2.2，在第1段套筒元件10至 第5段套筒元件14内，第l同轴电缆卯被螺线状巻绕，而第2同轴电缆 91则直线状配置。在这种情况下，第l同轴电缆卯传送的第l频率信号 的波长X1被波长缩短为约67.4%、第1同轴电缆90的物理长度设为约 202.2mm时其电学长度成为l个;a的长度，第2同轴电缆91传送的第2 频率信号的波长12也被波长缩短为约67.4%，第2同轴电缆91的物理长 度设为139.5mm时其电学长度成为l个U的长度。而且，为了使间隔 PL成为139.5mm,第1同轴电缆90在护管26内螺线状巻绕，因此能够 使第1同轴电缆90的套筒馈电部和第2同轴电缆91的套筒馈电部设在 同一位置。
第2实施例的直排天线2的辐射模式，在第l频率fl设为1.00GHz 且设为上述尺寸时，成为与图55所示的辐射模式相同，第2频率f2设为 1.45GHz且设为上述尺寸时，成为与图58所示的辐射模式相同。因此， 在第l实施例的直排天线l中，将5段偶极天线构成的套筒元件20~24 叠加，使指向性尖锐且取得增益，同时在2个频率fl、 f2上具有水平方 向辐射的峰值，且峰值和旁瓣之差可在10dB以上。0042
接着，用图13表示本发明第3实施例所涉及的直排天线3的结构。 图13所示的第3实施例的直排天线3，通过在第2实施例的直排天 线2的上端追加第1频率信号用的第6段套筒元件而构成。也就是，由 各自构成偶极天线的第1段套筒元件30、第2段套筒元件31、第3段套 筒元件32、笫4段套筒元件33、第5段套筒元件34、第6段套筒元件35 叠加而构成共6段结构的直排天线3。直排天线3由从第1段套筒元件30 下方引入的2条电缆即第1同轴电缆90和第2同轴电缆91馈电，第l同轴 电缆90的下端连接第1天线馈电部92，第2同轴电缆91的下端连接第2 天线馈电部93。第l天线馈电部92馈送第l频率fl的频率信号，第2天线 馈电部93馈送与第l频率fl不同的第2频率f2的频率信号。
20043
如后述，构成第3实施例的直排天线3的各段的套筒元件30~35 由圓筒状上段套筒和下段套筒相向配置而构成。构成偶极天线的上段 套筒和下段套筒的物理长度EL、 EL'设为约0.22k 约0.32 i，邻接的 套筒元件30 35的馈电部之间的间隔PL、 PL'的物理长度设为不超过 约0.8X的长度。
该波长k在第l频率fl时为波长kl，在第2频率f2时为波长k2。而 且，在从第1同轴电缆卯和第2同轴电缆91馈电的第1段套筒元件30至 第5段套筒元件34的各馈电部和从第1同轴电缆卯馈电的第6段套筒元 件35中，分别被第l频率信号、第2频率信号同相地激励。因此，第l 段套筒元件30至第6段套筒元件35中邻接的各段的馈电部之间的第1 同轴电缆卯的电学长度设为约3d或其整数倍，若具有第2同轴电缆91， 则其电学长度设为约或其整数倍。0044
第3实施例的直排天线3上的第6段套筒元件35设为第1频率信号 用的套筒元件，第1段套筒元件30至第4段自套筒元件33的结构设为与 第2实施例的直排天线2上的第1段套筒元件20至第4段套筒元件23同 样的结构，因此其说明从略。
这里，将第3实施例的直排天线3上的第6段套筒元件35的详细结 构在图14中用剖视图示出。图14所示的第6段套筒元件35中，圆筒状 上段套筒35a的下端面和圆筒状下段套筒35c的上端面相向配置。在上 段套筒35a的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头部35b，在下段套 筒35c的上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部35d。在形成于下段 接头部35d的大致中央的穿通孔中，穿插从第5段套筒元件34引出的直 线状的第1同轴电缆90。第l同轴电缆90的外部导体卯c与下段接头部 35d电气连接，在下段套筒35c和上段套筒35a的边界部中，第l同轴电 缆卯的外部导体卯c被去除而露出绝缘筒体90b。该绝缘筒体卯b在超 出上述边界部的部位被去除而露出中心导体90a,该中心导体90a穿插 在形成于上段接头部35b的大致中央部的穿通孔内。而且，从上段接头部35b的上面引出的中心导体90a与上段接头部35b的上面电气连 接。凭借这样的结构，构成偶极天线的第6段套筒元件35的下段套筒 35c和上段套筒35a被从第1同轴电缆90传送来的第l频率信号激励。0045
接着，第3实施例的直排天线3、第5段套筒元件34的详细结构在 图15中用剖视图示出。图15所示的第5段套筒元件34中，圆筒状上段 套筒34a的下端面和圓筒状下段套筒34c的上端面相向配置。在上段套 筒34a的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头部34b，在下段套筒 34c的上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部34d。在下段套筒34c 内引入从第4段套筒元件33引出的螺线状巻绕的第1同轴电缆90和直 线状的第2同轴电缆91，并穿插在形成于下段接头部34d的大致中央的 穿通孔中。而且，第l同轴电缆卯的外部导体卯c和第2同轴电缆91的 外部导体91c与下段接头部34d电气连接。0046
另外，在形成于上段接头部34b的大致中央部的穿通孔内穿插有 从下段套筒34c引出的第l同轴电缆卯，外部导体卯c与上段接头部34b 电气连接。另外，在下段套筒34c和上段套筒34a的边界部中，第l同 轴电缆90的外部导体卯c和第2同轴电缆91的外部导体91c被去除而露 出绝缘筒体90b、 91b。第2同轴电缆91的绝缘筒体91b若超越上述边界 部就被去除，露出的中心导体91a穿插在形成于上段接头部34b的穿通 孔内，并与上段接头部34b的上面电气连接。从而，构成偶极天线的 第5段套筒元件34的下段套筒34c和上段套筒34a，被从第2同轴电缆91 传送来的第2频率信号激励。还有，由位于绝缘筒体90b被露出的内部 的中心导体90a和相向配置的上段接头部34b、下段接头部34d构成激 励槽形式的套筒馈电部34e，凭借该套筒馈电部34e，构成偶极天线的 上段套筒34a和下段套筒34c被从第l同轴电缆90传送来的第l频率信 号激励。而且，在上段套筒34a内只穿插有设置成直线状的第l同轴电 缆90，并引向作为上段的第6段套筒元件35。
0047以下说明第3实施例的直排天线3中，第l频率fl设为l.OOGHz(波 长)J-300mm)、第2频率f2设为1.45GHz(波长k2-206.9mm)时的一例各 部分尺寸，但除了第1频率信号用的第6段套筒元件35，第l段套筒元 件30至第5段套筒元件34等各部分的尺寸与第2实施例的直排天线2上 的套筒元件20~24的尺寸相同，因此省略。
第l频率信号用的第6段套筒元件35中的圆筒状上段套筒35a和下 段套筒3Sc的(l)式表示的长度EL'设为约"mm(EL，-0.2511)，与第5段 套筒元件34的套筒馈电部34e之间的馈电部之间的间隔PL'设为约 202.2mm(EL-0.674Xl)。另外，第6段套筒元件35的上段套筒35a和下 段套筒35c的外径设为例如约27mm，这时，长度SL'设为约71.35mm, 厚度Pt设为约0.5mm。另外，上段套筒35a和下段套筒35c肩部的长度 Sh'设为约12.65mm，上段接头部35b和下段接头部35d的外径设为约 26mm，厚度Jti殳为约9.5mm。
0048
再有，第1同轴电缆90和第2同轴电缆91设置成:例如特性阻抗为 50il、绝缘筒体90b、 91b的相对介电常数sr为约2.2。而且，第6段套 筒元件35是为了增加第l频率fl上的增益而追加的，因此，第3实施例 的直排天线3的第l频率fl上的增益比第2实施例的直排天线2增大。这 时，第2频率f2上的增益相同。另外，各段的第1同轴电缆90和第2同轴 电缆91由半刚性电缆等具有硬外部导体的同轴电缆构成，省去了保护 各段的第1同轴电缆90和第2同轴电缆91的护管，但是也可设置护管。0049
接着，将本发明第4实施例所涉及的直排天线4的结构用图16示出。
图16所示的第4实施例的直排天线4设置成在第3实施例的直排天 线3的下端又追加套筒元件的结构。也就是，成为由构成各偶极天线 追加的第1频率信号用的第1段套筒元件40、第2段套筒元件41、第3段 套筒元件42、第4段套筒元件43、第5段套筒元件44、第6段套筒元件 45、第7段套筒元件46等7段叠加而构成的直排天线4。直排天线4由从
30第1段套筒元件40下方引入的2条电缆即第1同轴电缆90和第2同轴电 缆91馈电，第1同轴电缆90的下端连接第1天线馈电部92，第2同轴电 缆91的下端连接第2天线馈电部93。第l天线馈电部92馈送第l频率fl 的频率信号，第2天线馈电部93馈送与第l频率fl不同的第2频率f2的频 率信号。
0050
如后述，构成第4实施例的直排天线4的各段的套筒元件40~46 由圆筒状上段套筒和下段套筒相向配置而构成，构成偶极天线的上段 套筒和下段套筒的物理长度EL、 EL'设为约0.22X 约0.32X,邻接的 套筒元件40 ~ 46的馈电部之间的间隔PL、 PL，的物理长度设为不超过 约0.8k的长度。该波长X在第l频率fl成为波长Xl,在第2频率f2时为波 长U。而且，在从第1同轴电缆卯和第2同轴电缆91馈电的第2段套筒 元件41至第6段套筒元件45的各馈电部和从第1同轴电缆90馈电的第1 段套筒元件40和第7段套筒元件46的馈电部中，分别由第l频率信号、 第2频率信号同相地激励。因此，第1段套筒元件40至第7段套筒元件 46上的各相邻段的馈电部之间的第l同轴电缆90的电学长度设为约3d 或其整数倍，在第2同轴电缆91馈电时其电学长度设为约X2或其整数 倍。
0051
第4实施例的直排天线4上的第7段套筒元件46设为第1频率信号 用的套筒元件，第7段套筒元件46至第3段套筒元件42的结构设置成与 第3实施例的直排天线3上的第6段套筒元件35至第2段套筒元件31相 同的结构，因此其说明从略。
这里，将第4实施例的直排天线4上的第2段套筒元件41的详细结 构在图17中用剖视图示出。图17所示的第2段套筒元件41中，圓筒状 上段套筒41a的下端面和圓筒状下段套筒41c的上端面相向配置。上段 套筒41a的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头部41b，下段套筒 41c的上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部41d。下段套筒41c中 内置第2匹配电路48,同时在形成于下段接头部41d的大致中央的穿通孔中穿插有从第1段套筒元件40引出的直线状的第1同轴电缆90。第2 频率信号经由第2同轴电缆91从第2天线馈电部93馈送给第2匹配电路 48。从第2匹配电路48引出的第2同轴电缆91的外部导体91c和第l同轴 电缆90的外部导体90c与下段接头部41d电气连接。0052
形成于上段接头部41b的大致中央部的穿通孔内穿插有从下段套 筒41c引出的第1同轴电缆90和第2同轴电缆91,其外部导体卯c、 90d 与上段接头部41b电气连接。另外，在下段套筒41c和上段套筒41a的 边界部中第1同轴电缆90和第2同轴电缆91的外部导体卯c、 91c被去除 而露出绝缘筒体卯b、 91b。由位于该绝缘筒体90b、 91b被露出的内部 的中心导体卯a、 91a和相向配置的上段接头部41b、下段接头部41d构 成激励槽形式的套筒馈电部41e,凭借该套筒馈电部41e，构成偶极天 线的上段套筒41a和下段套筒41c被从第l同轴电缆卯和第2同轴电缆 91传送来的第1频率信号和第2频率信号激励。而且，上段套筒41a内 穿插有螺线状巻绕的第1同轴电缆90和直线状的第2同轴电缆91，并引 向作为上段的第3段套筒元件42。0053
接着，将第4实施例的直排天线4上的第1段套筒元件40的详细结 构在图18中用剖视图示出。图18所示的第1段套筒元件40中，圆筒状 上段套筒40a的下端面和圓筒状下段套筒40c的上端面相向配置。上段 套筒40a的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头部40b，下段套筒 40c的上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部40d。下段套筒40c中 内置第1匹配电路47，同时，形成于下段接头部40d的大致中央的穿通 孔中穿插有从第2天线馈电部93馈送第2频率信号的直线状的第2同轴 电缆91。第1频率信号经由第1同轴电缆90从第1天线馈电部92传送给 第1匹配电路47。从第1匹配电路47引出的第1同轴电缆90的外部导体 90c和第2同轴电缆91的外部导体91c与下段接头部40d电气连接。0054
形成于上段接头部40b的大致中央部的穿通孔内穿插有从下段套
32筒40c引出的第1同轴电缆90和第2同轴电缆91，其外部导体90c、 90d 与上段接头部40b电气连接。另外，在下段套筒40c和上段套筒40a的 边界部中，第l同轴电缆卯的外部导体90c被去除而露出绝缘筒体90b。 由位于该绝缘筒体卯b被露出的内部的中心导体90a和相向配置的上 段接头部40b、下段接头部40d构成激励槽形式的套筒馈电部40e，凭 借该套筒馈电部40e，构成偶极天线的上段套筒40a和下段套筒40c被从 第1同轴电缆90传送来的第1频率信号激励。而且，上段套筒40a内穿 插直线状的第1同轴电缆90和第2同轴电缆91，并被引向作为上段的第 2段套筒元件41。0055
以下示出第4实施例的直排天线4中，第l频率fl设为l.OOGHz(波 长入l-300mm)、第2频率f2设为1.45GHz(波长X2-206.9mm)时的一例各 部分尺寸。
第1频率信号用的第7段套筒元件46和第1段套筒元件40上的上段 套筒和下段套筒的上述(1)式示出的长度EL'设为约 75mm(EL'=0.25Xl)，与邻4秦的套筒元件的套筒馈电部之间的馈电部之 间的间隔PL'设为约202.2mm(EL-0.6743d)。另外，第2段套筒元件41 至第6段套筒元件45的上段套筒和下段套筒的上述(1)式示出的长度 EL设为约66mm(EL-0.22U-0.319X2)，邻接的套筒元件的套筒馈电部 之间的馈电部之间的间隔PL设为约139.5mm(EL-0.4652d-0.674512)。0056
再有，第1同轴电缆90和第2同轴电缆91设置成例如特性阻抗为 5011、绝缘筒体90b、 91b的相对介电常数sr为约2.2。而且，第l段套 筒元件40和第7段套筒元件46是为了增加第l频率fl上的增益而追加 的，第4实施例的直排天线4的第l频率fl上的增益大于第3实施例的直 排天线3。这时，第2频率f2上的增益相同。另外，各段的第l同轴电缆 90和第2同轴电缆91由具有半刚性电缆等硬外部导体的同轴电缆构 成，省去了各段的保护第1同轴电缆90和第2同轴电缆91的护管，但也 可设置护管。0057
接着，用图19表示本发明第5实施例所涉及的直排天线5的结构。 图19所示的第5实施例的直排天线5具有5段笫1频率信号用的套 筒元件，合计由15段套筒元件叠加而构成。也就是，直排天线5由各 自构成偶极天线的第1频率信号用的第1段套筒元件50和第2段套筒元 件51、第3段套筒元件52、第4段套筒元件53、第5段套筒元件54、"…、 第10段套筒元件59、第11段套筒元件60、第12段套筒元件61、第l频 率信号用的第13段套筒元件62、第14段套筒元件63和第15段套筒元件 64等15段叠加构成。直排天线5由从第1段套筒元件50下方引入的2条 电缆即第1同轴电缆90和第2同轴电缆91馈电，第1同轴电缆90的下端 连接第1天线馈电部92，第2同轴电缆91的下端连接第2天线馈电部93。 第l天线馈电部92馈送第l频率fl的频率信号，第2天线馈电部93馈送与 第l频率fl不同的第2频率f2的频率信号。0058
构成第5实施例的直排天线5的各段的套筒元件50 64由圆筒状
上段套筒和下段套筒相向配置而构成，构成偶极天线的上段套筒和下 段套筒的物理长度EL、 EL，设为约0.22k 约0.32X,邻接的套筒元件 40 ~ 46的馈电部之间的间隔PL 、 PL'的物理长度设为不超过约0.8X的 长度。该波长k在第l频率fl时为波长Xl，在第2频率f2时为波长X2。而 且，在由第1同轴电缆卯和第2同轴电缆91馈电的第3段套筒元件52至 第12段套筒元件61的各馈电部和由第1同轴电缆90馈电的第1段套筒 元件50、第2段套筒元件51和第13段套筒元件62至第15段套筒元件64 的馈电部中，分别被第l频率信号、第2频率信号同相地激励。因此， 第1段套筒元件50至第15段套筒元件64中各相邻段的馈电部之间的第 l同轴电缆卯的电学长度，设为约)a或其整数倍，在由第2同轴电缆91 馈电时其电学长度设为约X2或其整数倍。0059
在第5实施例的直排天线5中，第1段套筒元件50的结构与图18所 示的第1段套筒元件40的结构相同，第3段套筒元件52的结构与图17所示的第2段套筒元件41的结构相同，第4段套筒元件53至第11段套筒元 件60的结构与图11所示的第4段套筒元件23的结构相同，笫12段套筒 元件61的结构与图15所示的第5段套筒元件34的结构相同，第13段套 筒元件62和第14段套筒元件63的结构与图54所示的第4段套筒元件 213的结构相同，第15段套筒元件64的结构与图14所示的第6段套筒元 件35的结构相同。0060
以下说明第5实施例的直排天线5中，第l频率fl设为l.OOGHz(波 长Xl-300mm)、第2频率f2设为1.45GHz(波长X2-206.9mm)时的一例各
部分尺寸。
第1频率信号用的第1段套筒元件50、第2段套筒元件51和第13段 套筒元件62至第15段套筒元件64的上段套筒和下段套筒的上述(1)式 所示的长度EL'设为约75mm(EL'=0.253d)，与邻接的套筒元件的套筒 馈电部之间的馈电部间间隔PL'设为约202.2mm(EL-0.67"l)。另外， 第3段套筒元件52至第12段套筒元件61中的上段套筒和下段套筒的上 述(l)式所示的长度EL设为约66mm(EL-0.2211-0.319X2)，与邻接的套 筒元件的套筒馈电部之间的馈电部间间隔PL设为约 139.5mm(EL-0.465Xl-0.674X2)。再有，第1同轴电缆90和第2同轴电 缆91例如设置成特性阻抗为50Q、绝缘筒体90b、 91b的相对介电常数sr 为约2.2。
0061
第5实施例的直排天线5中，在第l频率fl设为1.00GHz且设为上述 尺寸时，第1频率信号的垂直面内(Z-X面内)的辐射模式如图20所示。 参照图20，在e为约90。和约270。的水平方向有辐射的峰值发生，其辐 射束的3dB半值角尖锐，成为约70。另夕卜，峰值和旁瓣之差也成为10dB 以上。而且，在第2频率f2设为1.45GHz且设为上述尺寸时，第2频率 信号的垂直面内(Z-X面内)的辐射模式如图21所示。参照图21，在e 为约卯。和约270。的水平方向有辐射的峰值发生，其辐射束的3dB半值 角尖锐，成为约7。。另外，峰值和旁瓣之差也成为10dB以上。如此，
35用第5实施例的直排天线5能够得到在第l频率fl和第2频率f2上适合通 信的良好辐射模式。
再有，在第5实施例的直排天线5中，各段的第1同轴电缆90和第2 同轴电缆91用具有半刚性电缆等硬外部导体的同轴电缆构成，保护各 段的第1同轴电缆卯和第2同轴电缆91的护管被省去，但是也可设置护
接着，用图22说明本发明第6实施例所涉及的直排天线300的结 构。图22所示的第6实施例的直排天线300由5段各自构成偶极天线的 套筒元件叠加而成。也就是，直排天线300由各自构成偶极天线的第1 段套筒元件310、第2段套筒元件311、第3段套筒元件312、第4段套筒 元件313、第5段套筒元件314叠加而构成。直排天线300由从第1段套 筒元件310下方引入的2条电缆即第1同轴电缆390和第2同轴电缆391 馈电，第1同轴电缆390的下端与第1天线馈电部392连接，第2同轴电 缆391的下端与第2天线馈电部393连接。第1天线馈电部392馈送第1频 率fl的频率信号，第2天线馈电部393馈送与第l频率fl不同的第2频率 f2的频率信号。0063
构成第6实施例的直排天线300的各段的套筒元件310 ~ 314中，金 属制的圆筒状上段套筒和下段套筒相向而构成套筒馈电部，构成偶极 天线的上段套筒和下段套筒的物理长度EL设为约0.22人 约0.32X，邻 接的套筒元件310 ~ 314的套筒馈电部之间的间隔PL的物理长度设为 不超过约0.8X的长度。该波长X在第l频率fl时为波长3d，在第2频率f2 时为波长X2。而且，在从第1同轴电缆3卯和第2同轴电缆391馈电的第 1段套筒元件310至第5段套筒元件314的各馈电部中，第l频率信号和 第2频率信号分别以同相被激励。因此，第1段套筒元件310至第5段套 筒元件314中的各相邻段的馈电部之间的第1同轴电缆390的电学长度 设为约3a或其整数倍，第2同轴电缆391的电学长度设为约U或其整数 倍。第6实施例的直排天线300中，使套筒馈电部的高度Fg变化，高度Fg在约l mm ~约5mm之间变化。0064
在第6实施例的直排天线300中，第5段套筒元件314的结构与图2 所示的第5段套筒元件14的结构相同，第1段套筒元件310至第4段套筒 元件313的结构与图3所示的第4段套筒元件13的结构相同。第6实施例 的直排天线300的特征在于，设置成使在第1段套筒元件310至第5段套 筒元件314的下段套筒和上段套筒的边界部形成的套筒馈电部的高度 Fgl、 Fg2、 Fg3、 Fg4、 Fg5变化的结构。以下说明第6实施例的直排 天线300中，第l频率fl设为1.00GHz(波长Xl-300mm)、第2频率f2设为 1.45GHz(波长X2-206.9mm)时的一例各部分尺寸。
第6实施例的直排天线300的第1段套筒元件310至第5段套筒元件 314的上段套筒和下段套筒的上述(1)式所示的长度EL设为约 66mm(EL-0.22Xl-0.319k2)，与邻接的套筒元件的套筒馈电部之间的 馈电部间间隔PL设为约139.5mm(EL-0.465U-0.67化2)。另外，第l 段套筒元件310的套筒馈电部的高度Fgl设为约lmm，第2段套筒元件 311的套筒馈电部的高度Fg2设为约2mm，第3段套筒元件312的套筒馈 电部的高度Fg3设为约3mm，第4段套筒元件313的套筒馈电部的高度 Fg4设为约4mm，第5段套筒元件314的套筒馈电部的高度Fg5设为约 5mm。
100651
再有，第l同轴电缆390例如设置成特性阻抗为50il、绝缘筒体的 相对介电常数sr为约4.62,第2同轴电缆391例如设置成特性阻抗为 50Q、绝缘筒体的相对介电常数sr为约2.2，在第1段套筒元件310至第 5段套筒元件314内并行且大致垂直地配置。第1同轴电缆390和第2同 轴电缆391的外径设为约3.6mm。还有，在第1同轴电缆390的中途插入 的第1匹配电路315和在第2同轴电缆391的中途插入的第2匹配电路 316分别进行第l频率fl和第2频率f2的阻抗匹配。作为第1匹配电路315 和第2匹配电路316的匹配电路，例如， 以使用另外准备的用以使去 除了同轴电缆的外部导体而露出的内部导体与外部导体短接的短接段，或使用另外准备的使同轴电纟j
化或使电介质体的介电常数变化的Q值匹配等。0066
第6实施例的直排天线300中，第l频率fl和第2频率f2设为上述频 率并采用上述尺寸，改变套筒馈电部的高度Fgl ~ Fg5时的阻抗特性如 图23所示。参照图23，套筒馈电部的高度Fgl Fg5全部设为约lmm， 其电阻分量为约5Q,电抗分量为约-4ft。另外，若套筒馈电部的高 度Fgl设为约lmm， Fg2设为约2mm, Fg3、 Fg4、 Fg5i殳为约3mm, 则电阻分量进一步增大为约8Q，电抗分量进一步增大为约-7Q，设 套筒馈电部的高度Fgl为约lmm、 Fg2为约2mm、 Fg3为约3mm、 Fg4 为约4mm、 Fg5为约5mm,电阻分量进一步增大为约12J1，电抗分量 进一步增大为约-9H。而且，若套筒馈电部的高度Fgl、 Fg2、 Fg3设 为约3mm, Fg4设为约4mm， Fg5设为约5mm,则电阻分量进一步增 大至约16Q，电抗分量进一步增大至约-10n，若套筒馈电部的高度 Fgl Fg5全部设为约5mm，则电阻分量进一步增大至约20Q，电抗分 量进一步增大至约-9Q。如此，随着套筒馈电部的高度Fg增大阻抗也 逐渐变大，因此，通过调整套筒馈电部的高度Fg，可进行直排天线300 的天线阻抗调整。 10067
接着，用图24表示第6实施例的直排天线300中，第l频率fl和第2 频率f2设为上述频率且采用上述尺寸，并使套筒馈电部的高度Fgl ~ Fg5变化时从顶点方向起的角度0上的增益特性。图24中角度e为90°(水 平方向)时的增益已标准化为OdB。
参照图24，套筒馈电部的高度Fgl Fg5全部设为约lmm时，在 角度e为约118。的方向发生最大旁瓣，其增益成为约-12dB。在套筒 馈电部的高度Fgl为约lmm， Fg2为约2mm， Fg3、 Fg4、 Fg5为约3mm 时，也是在角度e为约118。的方向上发生最大旁瓣，其增益成为约-12dB。在套筒馈电部的高度Fgl为约l mm， Fg2为约2mm， Fg3为约 3mm， Fg4为约4mm， Fg5为约5mm时，在角度9为约117。的方向上发生最大旁瓣，其增益成为约-lldB。在套筒馈电部的高度Fgl、 Fg2、 Fg3设为约3mm， Fg4设为约4mm， Fg5设为约5mm时，在角度6成为 约113。的方向上发生最大旁瓣，其增益成为约-lldB。在套筒馈电部 的高度Fgl ~ Fg5全部为约5 mm时，在角度0为约111。的方向上发生最 大旁瓣，其增益成为约-lldB。如此，参照图24可知，随着增加套筒 馈电部的高度Fg，主辐射束变得尖锐一些，即使将高度Fg设为1 ~ 5mm 中的任一高度，旁瓣的电平也可在-10dB以下，可得到良好的增益特 性。
0068
接着，用图25表示第6实施例的直排天线300在第l频率fl和第2频 率f2为上述频率且设为上述尺寸时，使套筒馈电部的高度Fgl Fg5变 化时的旁瓣电平特性。其中，图示的旁瓣电平已为最大旁瓣电平。
参照图25，在套筒馈电部的高度Fgl Fg5全部设为约lmm发生 的最大旁瓣电平成为约-12dB。在套筒馈电部的高度Fgl设为约 lmm， Fg2设为约2mm， Fg3、 Fg4、 Fg5设为约3mm时发生的最大旁 瓣电平也成为约-12dB。在套筒馈电部的高度Fgl设为约lmm， Fg2 i臾为约2mm， Fg3i殳为约3mm， Fg4i殳为约4mm， Fg5i殳为约5mm时发 生的最大旁瓣电平成为约-lldB。在套筒馈电部的高度Fgl， Fg2， Fg3设为约3mm、 Fg4设为约4mm、 Fg5设为约5mm时发生的最大旁瓣 电平成为约—lldB。在套筒馈电部的高度Fgl ~ Fg5全部设为约5mm 时发生的最大旁瓣电平成为约-lldB。如此，参照图25可知， 一经将 套筒馈电部的高度Fg设高，旁瓣电平就会有些上升，但将高度Fg设为 l-5mm中的任一高度，都能得到-lOdB以下的旁瓣电平，取得良好 的旁瓣电平特性。0069
接着，用图26表示本发明第7实施例所涉及的直排天线301的结构。
图26所示的第7实施例的直排天线301由6段各自构成偶极天线的 套筒元件叠加而成。其中，第6段套筒元件设置成用于第1频率信号。也就是，由各自构成偶极天线的第1段套筒元件320、第2段套筒元件 321、第3段套筒元件322、第4段套筒元件323、第5段套筒元件324叠 加，还追加了第1频率信号用的第6段套筒元件325。直排天线301由从 第1段套筒元件320下方引入的2条电缆即笫1同轴电缆390和第2同轴 电缆391馈电，第1同轴电缆390的下端与第1天线馈电部392连接，第2 同轴电缆391的下端与第2天线馈电部393连接。第1天线馈电部392馈 送第l频率fl的频率信号，第2天线馈电部393馈送与第l频率fl不同的 第2频率f2的频率信号。0070
构成第7实施例的直排天线301的各段的套筒元件320 ~ 325中，金 属制的圆筒状上段套筒和下段套筒相向配置并构成套筒馈电部。构成 偶极天线的上段套筒和下段套筒的物理长度EL设为约0.22k 约 邻接的套筒元件320 ~ 325的套筒馈电部之间的间隔PL的物理 长度设为不超过约0.8X的长度。该波长X在第l频率fl时为波长U，在 第2频率f2时为波长k2。而且，在由第1同轴电缆390和第2同轴电缆391 馈电的第1段套筒元件320至第5段套筒元件324各自的馈电部和仅由 第1同轴电缆3卯馈电的第6段套筒元件325中，分别由第1频率信号f 1 、 第2频率信号f2同相地激励。为此，第1段套筒元件320至第6段套筒元 件325的各相邻段的馈电部之间的第1同轴电缆390的电学长度设为约 3d或其整数倍，具有第2同轴电缆391的段上其电学长度设为约X2或其 整数倍。另外，在第7实施例的直排天线301中，使套筒馈电部的高度 Fg变化，Fg在约l mm ~约5mm之间变化。0071
第7实施例的直排天线301上的第6段套筒元件325的详细结构在 图27中用剖视图示出。图27所示的第6段套筒元件325中，圆筒状上段 套筒325a的下端面和圆筒状下段套筒325c的上端面以Fg6的间隔相向 配置。上段套筒325a的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头部 325b，下段套筒325c的上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部 325d。形成于下段接头部325d的大致中央的穿通孔中，穿插从第5段
40套筒元件324引出的螺线状的第1同轴电缆390。第1同轴电缆390的外 部导体390c的前端与下段接头部325d电气连接，在下段套筒325c和上 段套筒325a的边界部中第1同轴电缆390的外部导体390c被去除而露 出绝缘筒体390b。该绝缘筒体3卯b在超出上述边界部的部位被去除而 露出中心导体390a，该中心导体390a与设于形成在上段接头部325b的 大致中央部的穿通孔内的连接端子326电气连接。通过这样的结构， 构成偶极天线的第6段套筒元件325的下段套筒325c和上段套筒325a 被从第1同轴电缆390传送来的第1频率信号激励。0072
接着，第7实施例的直排天线301中的笫5段套筒元件324的详细结 构在图28中用剖视图示出。图28所示的第5段套筒元件324中，圆筒状 上段套筒324a的下端面和圆筒状下段套筒324c的上端面以Fg5的间隔 相向配置。在上段套筒324a的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头 部324b,在下段套筒324c的上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部 324d。，从第4段套筒元件323引出的螺线状巻绕的第1同轴电缆390和 直线状的第2同轴电缆391被引入下段套筒324c内，穿插在形成于下段 接头部324d的大致中央的穿通孔中。而且，第1同轴电缆390的外部导 体3卯c和第2同轴电缆391的外部导体391c的前端与下段接头部324d 电气连接。另外，形成于上段接头部324b的大致中央部的穿通孔内穿 插有从下段套筒324c引出的第1同轴电缆390，外部导体390c与上段接 头部324b电气连接。另外，在下段套筒324c和上段套筒324a的边界部 中，第l同轴电缆390的外部导体390c和第2同轴电缆391的外部导体 391c被去除而露出绝缘筒体390b、 391b。0073
第2同轴电缆391的绝缘筒体391b超越上述边界部就被去除，露出 的中心导体391a与形成于上段接头部324b的穿通孔内所设的连接端 子326电气连接。从而，构成偶极天线的笫5段套筒元件324的下段套 筒324c和上段套筒324a被从第2同轴电缆391传送来的第2频率信号激 励。还有，由位于绝缘筒体390b被露出的内部的中心导体390a和相向配置的上段接头部324b、下段接头部324d构成激励槽形式的套筒馈电 部324e，凭借该套筒馈电部324e，构成偶极天线的上段套筒324a和下 段套筒324c被从第l同轴电缆390传送来的第l频率信号激励。而且， 从上段套筒324a内仅引出设为螺线状的第1同轴电缆390，向作为上段 的第6段套筒元件325延伸。套筒馈电部324e的高度设为Fg5。
而且，第7实施例的直排天线301中的第1段套筒元件320至第4段 套筒元件323的结构设置成:在第5段套筒元件324中去掉连接端子326， 将外部导体391c与上段接头部324b连接的第2同轴电缆391引向上段， 因此其说明从略。0074
在第7实施例的直排天线301中，第l频率fli殳为l.OOGHz(波长 kl-300mm)、第2频率f2设为1.45GHz(波长X2-206.9mm)时各部分的尺 寸设为第l段套筒元件320的套筒馈电部的高度Fgl约lmm、第2段套 筒元件321的套筒馈电部的高度Fg2约2mm、第3段套筒元件322的套筒 馈电部的高度Fg3约3mm、第4段套筒元件323套筒馈电部的高度Fg4 约4mm、第5段套筒元件324的套筒馈电部的高度Fg5约5mm、第6段套 筒元件325的套筒馈电部的高度Fg6约5mm。第7实施例的直排天线301 中其他各部分尺寸与第3实施例的直排天线3的尺寸相同。
0075
再有，第1同轴电缆390设置成例如特性阻抗为50Q、绝缘筒体的 相对介电常数sr为约2.2螺线状巻绕的电缆，第2同轴电缆391设置成例 如特性阻抗为50n、绝缘筒体的相对介电常数sr为约2.83的直线状电 缆。而且，第6段套筒元件325是为增加第l频率fl上的增益而追加的， 因此，第7实施例的直排天线301的第l频率fl上的增益成为大于第6实 施例的直排天线2。这时，第2频率f2上的增益相同。另外，将各段的 第1同轴电缆390和第2同轴电缆391用具有半刚性电缆等硬外部导体 的同轴电缆构成，各段的保护第1同轴电缆390和第2同轴电缆391的护 管被省去，但也可设置护管。0076接着，用图29表示本发明第8实施例所涉及的直排天线302的结构。
图29所示的第8实施例的直排天线302设置成:在第7实施例的直 排天线301中，从第5段套筒元件到第6段套筒元件仅设有第2同轴电缆 391的外部导体而使机械强度改善的结构。也就是设置成在叠加各自 构成偶极天线的第1段套筒元件330、第2段套筒元件331、第3段套筒 元件332、第4段套筒元件333、第5段套筒元件334之后还追加第l频率 信号用的第6段套筒元件335的结构。其他结构与第7实施例的直排天 线301相同，因此说明从略。
0077
构成第8实施例的直排天线302的各段的套筒元件330 ~ 335中，金 属制的圆筒状上段套筒和下段套筒相向而构成套筒馈电部。构成偶极 天线的上段套筒和下段套筒的物理长度EL设为约0.221 约0.32X，邻 接的套筒元件330 ~ 335的套筒馈电部之间的间隔PL的物理长度设为 不超过约0.8X的长度。该波长X在第l频率fl时为波长Xl，第2频率f2时 为波长X2。而且，从第1同轴电缆390和第2同轴电缆391馈电的第1段 套筒元件330至第5段套筒元件334的各自的馈电部和仅从第l同轴电 缆390馈电的第6段套筒元件335,分别由第l频率信号fl、第2频率信号 O同相地激励。因此，第1段套筒元件330至笫6段套筒元件335的各相 邻段的馈电部之间的第1同轴电缆390的电学长度设为约3JL或其整数 倍，在有第2同轴电缆391的段上其电学长度设为约X2或其整数倍。另 外，第8实施例的直排天线302中，第1段套筒元件330的套筒馈电部的 高度Fgl设为约lmm，第2段套筒元件331的套筒馈电部的高度Fg2设为 约2mm，第3段套筒元件332的套筒馈电部的高度Fg3设为约3mm，第4 段套筒元件333的套筒馈电部的高度Fg4设为约4mm，第5段套筒元件 334的套筒馈电部的高度Fg5设为约5mm，第6段套筒元件335的套筒馈 电部的高度Fg6i殳为约5mm。0078
第8实施例的直排天线302上的第6段套筒元件335的详细结构在图30中用剖视图示出。图30所示的第6段套筒元件335中，圆筒状上段 套筒335a的下端面和圆筒状下段套筒335c的上端面以Fg6的间隔相向 配置。上段套筒335a的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头部 335b,下段套筒335c的上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部 335d。在形成于下段接头部335d的大致中央的穿通孔中，穿插有从第 5段套筒元件324引出的螺线状的第1同轴电缆390和仅由外部导体 391b构成的直线状的第2同轴电缆391。第1同轴电缆390的外部导体 390c和第2同轴电缆391的外部导体391c的前端与下段接头部335d电 气连接，在下段套筒335c和上段套筒335a的边界部中第1同轴电缆3卯 的外部导体3卯c被去除而露出绝缘筒体390b，同时第2同轴电缆391被 切掉。该绝缘筒体390b在超出上述边界部的部位被去除而露出中心导 体390a，该中心导体390a与i殳在形成于上段接头部335b的大致中央部 的穿通孔内的连接端子336电气连接。凭借这样的结构，构成偶极天 线的第6段套筒元件335的下段套筒335c和上段套筒335a被从第1同轴 电缆390传送来的第1频率信号激励。另外，仅由外部导体391b构成的 直线状的第2同轴电缆391对螺线状的第1同轴电缆3卯起到增强作用。0079
接着，在第8实施例的直排天线302中，第5段套筒元件334的详细 结构在图31中用剖视图示出。图31所示的第5段套筒元件334中，圆筒 状上段套筒334a的下端面和圆筒状下段套筒334c的上端面以Fg5的间 隔相向配置。上段套筒334a的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头 部334b，下段套筒334c的上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部 334d。第4段套筒元件333引出的螺线状巻绕的第1同轴电缆390和直线 状的第2同轴电缆391被引入下段套筒334c内，并穿插在形成于下段接 头部334d的大致中央的穿通孔中。而且，第1同轴电缆390的外部导体 390c和第2同轴电缆391的外部导体391c的前端与下段接头部334d电 气连接。另外，在形成于上段接头部334b的大致中央部的穿通孔内穿 插有从下段套筒334c引出的第1同轴电缆390，外部导体3卯c与上段接 头部334b电气连接。另外，在下段套筒334c和上段套筒334a的边界部中，第l同轴电缆390的外部导体390c和第2同轴电缆391的外部导体 391c被去除，露出绝缘筒体390b、 391b。0080
第2同轴电缆391的绝缘筒体391b越过上述边界部即被去除，露出 的中心导体391a与设在形成于上段接头部334b中的穿通孔内的连接 端子336电气连接。从而，构成偶极天线的第5段套筒元件334的下段 套筒334c和上段套筒334a被从第2同轴电缆391传送来的第2频率信号 激励。还有，由位于绝缘筒体390b被露出的内部的中心导体390a和相 向配置的上段接头部334b、下段接头部334d构成作为激励槽的套筒馈 电部334e，凭借该套筒馈电部334e,构成偶极天线的上段套筒334a和 下段套筒334c被从第l同轴电缆3卯传送来的第l频率信号激励。而且， 在上段套筒334a内穿插有螺线状巻绕的第l同轴电缆390和仅由外部 导体391c构成的直线状的第2同轴电缆391，并引向作为上段的第6段 套筒元件335。套筒馈电部334e的高度设为Fg5。0081
还有，第8实施例的直排天线302上的第l段套筒元件330至第4段 套筒元件333的结构设置成与第7实施例的直排天线301上的第1段套 筒元件320至第4段套筒元件323的结构同样的结构，因此其说明从略。
再有，第8实施例的直排天线302中，第l频率fl设为l.OOGHz(波 长Xl-300mm)、第2频率f2设为1.45GHz(波长X2-206.9mm)时的各部分 尺寸与第7实施例的直排天线301相同，因此其说明从略。
再有，第l同轴电缆3卯例如设置成特性阻抗为50n、绝缘筒体的 相对介电常数sr为约2.2，第2同轴电缆391也例如设置成特性阻抗为 50Q、绝缘筒体的相对介电常数sr为约2.83。而且，第6段套筒元件335 是为增加第l频率fl上的增益而追加的，因此，与第6实施例的直排天 线2相比，第8实施例的直排天线302的第l频率fl上的增益增大。这时， 笫2频率f2上的增益相同。0082
接着，用图32表示本发明第9实施例所涉及的直排天线303的结
45构。
图32所示的第9实施例的直排天线303由IO段各自构成偶极天线 套筒元件叠加而构成。也就是，直排天线303由各自构成偶极天线的 第1段套筒元件340、第2段套筒元件341、第3段套筒元件342、第4段 套筒元件343、第5段套筒元件344、…第10段套筒元件349相叠加而构 成。直排天线303由从第1段套筒元件340下方引入的2条电缆即第1同 轴电缆390和第2同轴电缆391馈电，第1同轴电缆3卯的下端连接笫1天 线馈电部392，第2同轴电缆391的下端连接第2天线馈电部393。第l天 线馈电部392馈送第l频率fl的频率信号，第2天线馈电部393馈送与第l 频率fl不同的第2频率f2的频率信号。
0083
构成第9实施例的直排天线303的各段的套筒元件340 ~ 349中，金 属制的圆筒状上段套筒和下段套筒相向配置并构成套筒馈电部，构成 偶极天线的上段套筒和下段套筒的物理长度EL设为约0.22X-约
0. 32k，邻接的套筒元件340 ~ 349的套筒馈电部之间的间隔PL的物理 长度设为不超过约0.8k的长度。该波长k在第l频率fl时为波长U,在 第2频率f2时为波长U。再有，EL和PL尺寸在所有的段中设为相同。 而且，由第1同轴电缆390和第2同轴电缆391馈电的第1段套筒元件340 至第10段套筒元件349各自的馈电部中，分别由第l频率信号和第2频 率信号激励。第9实施例的直排天线303中，可以改变在下段套筒和上 段套筒的边界部形成的套筒馈电部的高度Fg，但在图示例中Fgl、Fg2、 Fg3、 Fg4、 Fg5、…FglO均设定为约lmm。
0084
以下说明第9实施例的直排天线303中，第1频率fl设为
1. 卯205GHz(波长U-157.72mm)、第2频率f2设为2.56000GHz(波长 X2-117.19mm)时的一例各部分尺寸。
第9实施例的直排天线303上的第1段套筒元件340至第10段套筒 元件349的上段套筒和下段套筒的直径设为约20mm，上段接头部和下 段接头部的厚度Jt设为约3mm，各套筒肩部的长度Sh设为约6.4mm，各套筒的厚度Pt设为约0.3mm。而且，上述(1)式所示的长度EL设为约 42.94mm(EL-0.272人l-0.366X2)。另外，根据邻接的套筒元件的套筒 馈电部之间的间隔PL，各段的套筒馈电部的电流振幅上发生相位差。 因此，通过使间隔PL变化，能够使直排天线303辐射的主瓣倾斜。其 中，间隔PL的电学长度设为所使用的波长X以下。而且，第l段套筒元 件340的套筒馈电部的高度Fgl至第10段套筒元件349的套筒馈电部的 高度FglO全部设为约lmm。0085
再有，第l同轴电缆3卯例如设置成特性阻抗为50ft、绝缘筒体的 相对介电常数sr为约2.80，第2同轴电缆391例如i殳置成特性阻抗为 50Q、绝缘筒体的相对介电常数sr为约1.56，它们在第1段套筒元件340 至第IO段套筒元件349内大致垂直地配置。第1同轴电缆390和第2同轴 电缆391的外径设为约4.2mm。还有，第l同轴电缆390的中途插入的第 l匹配电路315，第2同轴电缆391的中途插入的第2匹配电路316,分别 进行第l频率fl和第2频率f2的阻抗匹配。作为第1匹配电路315和第2 匹配电路316的匹配电路，例如可以采用另外准备的用以使同轴电缆 的外部导体被除去而露出的内部导体与外部导体短接的短接段，或是
介质体的介电常数sr变化的Q值匹配等。再有，第9实施例的直排天线 303中，第IO段套筒元件349的结构与第6实施例的直排天线300上的第 5段套筒元件314的结构相同，第1段套筒元件340至第9段套筒元件的 结构与第6实施例的笫1段套筒元件310至第4段套筒元件313的结构相 同，其+兌明从略。0086
接着，用图33表示:第9实施例的直排天线303中，将第l频率fl和 第2频率f2设为上述频率并采用上述尺寸，邻接的套筒元件的套筒馈电 部间隔PL变化时在从顶点方向起的角度e上的增益特性。其中，图33 中角度e为90。(水平方向)时的增益被标准化为0dB。参照图33，在邻接 的套筒元件的套筒馈电部之间的间隔PL设为约0.553d(约86.7mm)时，
47在角度e为约99。的方向上发生最大主瓣。图中，xi是第i频率
fl(1.90205GHz)的波长。邻接的套筒元件的套筒馈电部之间的间隔PL 设为约0.56Xl(约88.3mm)时，在角度0约97。的方向上发生最大主瓣。 在邻接的套筒元件的套筒馈电部之间的间隔PL设为约0.57X1(约 89.9mm)时，在角度e为约96。的方向上发生最大的主瓣。在邻接的套 筒元件的套筒馈电部之间的间隔PL设为约0.58)d(约91.5mm)时，在角 度9为约91。的方向上发生最大的主瓣。邻接的套筒元件的套筒馈电部 之间的间隔PL设为约0.59)d(约93.1min)时，在角度e为约卯。的方向上 发生最大的主瓣。0087
接着，用图34表示第9实施例的直排天线303中，第l频率fl和第2 频率f2设为上述频率且采用上述尺寸，使邻接的套筒元件的套筒馈电 部之间的间隔PL变化时的最大增益方向的特性。
参照图34可知，邻接的套筒元件的套筒馈电部之间的间隔PL设 为约0.55Xl(约86.7mm)时，最大增益方向成为约99。的方向，从水平方 向朝下倾斜约9。。邻接的套筒元件的套筒馈电部之间的间隔PL设为约 0.56)d(约88.3mm)时，可知最大增益方向成为约97。的方向，从水平方 向朝下倾斜约7。。邻接的套筒元件的套筒馈电部之间的间隔PL设为约 0.57Xl(约89.9mm)时，可知最大增益方向成为约96。的方向，从水平方 向朝下倾斜约6。。邻接的套筒元件的套筒馈电部之间的间隔PL设为约 0.58)d(约91.5mm)时，最大增益方向成为约91。的方向，从水平方向朝 下倾斜约1。。邻接的套筒元件的套筒馈电部之间的间隔PL设为约 0.59Xl(约93.1mm)时，可知最大增益方向成为约90。的方向，大致没有 倾斜。再有图33和图34的电气特性不仅涉及第l频率fl，第2频率f2上 也具有同样的电气特性。0088
如图3 3和图3 4所示，邻接的套筒元件的套筒馈电部之间的间隔 PL如果短小，增益的最大方向就成为从水平方向朝下，间隔PL如果 加长，增益的最大方向就大致成为水平方向。而且，即便使间隔PL变化，旁瓣电平也能维持在约-10dB以下。
再有，第9实施例的直排天线303中，在设频率的第l频率fl为 1884.5MHz ~ 1919.6MHz、第2频率f2为2545MHz ~ 2575MHz的情况 下，人l成为约159,19mm ~约156.28mm， X2成为约117.88mm ~约 116.50mni，但可得到与上述的电气特性大致相同的电气特性。这时， EL设为约39.84mm(约0.250U ~约0.342X2)， PL设为约89.9mm(约 0.565X 约0.772X2)。0089
接着，用图35表示本发明第10实施例所涉及的直排天线304的结 构。图35所示的第10实施例的直排天线304，由19段各自构成偶极天 线的套筒元件叠加而成。而且设置成这样的结构:第16段套筒元件到第 19段套筒元件设为第l频率用的套筒元件，第15段套筒元件到第19段 套筒元件只设有第2同轴电缆391的外部导体。也就是，直排天线304 由各自构成偶极天线的第1段套筒元件350、第2段套筒元件351、第3 段套筒元件352、第4段套筒元件353、第5段套筒元件354、第6段套筒 元件355、…第14段套筒元件363、第15段套筒元件364、第16段套筒元 件365、第17段套筒元件366、第18段套筒元件367、第19段套筒元件 368相叠加而构成。直排天线304由从第l段套筒元件350下方引入的2 条电缆即第1同轴电缆3卯和第2同轴电缆391馈电，第1同轴电缆390的 下端与第1天线馈电部392连接，第2同轴电缆391的下端与第2天线馈 电部393连接。第l天线馈电部392馈送第l频率fl的频率信号，第2天线 馈电部393馈送与第l频率fl不同的第2频率f2的频率信号。再有，第l 同轴电缆390螺线状巻绕在第2同轴电缆391上。另外，从第15段套筒 元件364的上段接头部上方引出的第2同轴电缆391只是外部导体，内 部设为中空。
OO卯
第10实施例的直排天线304中，第1段套筒元件350至第15段套筒 元件364设置成用于第l频率fl和第2频率f2,第16段套筒元件365至第 19段套筒元件368设置成用于第l频率fl，使得对于第l频率fl的增益提高。构成直排天线304的各段的套筒元件350~368中，金属制的圆筒 状上段套筒和下段套筒相向配置并构成套筒馈电部，构成偶极天线的 上段套筒和下段套筒的物理长度EL设为约0.22X 约0.32k，邻接的套 筒元件350 ~ 368的套筒馈电部之间的间隔PL的物理长度设为不超过 约0.8X的长度。该波长X在第l频率fl时为波长5d，在第2频率f2时为波 长X2。再有，EL和PL尺寸在所有段中设为相同。而且，在第l同轴电 缆3卯馈电的第1段套筒元件350至第19段套筒元件368各自的馈电部 中，分别由第l频率信号同相地激励，在第2同轴电缆391馈电的第1段 套筒元件350至第15段套筒元件364各自的馈电部中，分别由第2频率 信号同相地激励。因此，第1段套筒元件350至第19段套筒元件368中 的邻接各段的馈电部之间的第1同轴电缆3卯的电学长度设为约X1或 其整数倍，第1段套筒元件350至第15段套筒元件364中的邻接各段的 馈电部之间的第2同轴电缆391的电学长度设为约X2或其整数倍。0091
以下说明第10实施例的直排天线304中第1频率fl设为 1.卯205GHz(波长Xl-157.72mm)、第2频率f2设为2.56000GHz(波长 X2-117.19mm)时的一例各部分尺寸。
第IO实施例的直排天线304上的第l段套筒元件350至第19段套筒 元件368中，上段套筒和下段套筒的直径设为约20mm，上段接头部和 下段接头部的厚度Jt设为约3mm，各套筒肩部的长度Sh设为约 6.4mm，各套筒的厚度Pt设为约0.3mm。而且，上述(l)式所示的长度 EL设为约39.84mm(EL-0.253)d-0.3403t2)。另外，邻接的套筒元件的 套筒馈电部之间的间隔PL设为约89.9mm(PL-0.5703d-0.767X2)。其 中，间隔PL的电学长度设为所用波长X以下。还有，第1段套筒元件350 的套筒馈电部的高度Fgl设为约lmm，第2段套筒元件351的套筒馈电 部的高度Fg2设为约2mm，第3段套筒元件352的套筒馈电部的高度Fg3 设为约3mm，第4段套筒元件353的套筒馈电部的高度Fg4约为4mm， 第5段套筒元件354套筒馈电部的高度Fg5设为约5mm，第6段套筒元件 355的套筒馈电部的高度Fg6至第19段套筒元件368的套筒馈电部的高度Fgl9均设为约5mm。0092
再有，第1同轴电缆390设置成例如特性阻抗为50Q、绝缘筒体的 相对介电常数sr为约2,20，第2同轴电缆391设置成例如特性阻抗也为 50Q、绝缘筒体的相对介电常数sr为约2.83，它们在第l段套筒元件350 至第19段套筒元件368内大致垂直地配置。再有，第1同轴电缆390在 第2同轴电缆391上螺线状巻绕。第1同轴电缆390和第2同轴电缆391的 外径设为约4.2mm。还有，第1同轴电缆390的中途插入的第l匹配电路 315和第2同轴电缆391的中途插入的第2匹配电路316，分别进行第l频 率fl和第2频率f2的阻抗匹配。作为第1匹配电路315和第2匹配电路316 的匹配电路，例如，可以采用另外准备的用以使去除同轴电缆的外部 导体而露出的内部导体与外部导体短接的短接段，或者另外准备的使 同轴电缆的内部导体和外部导体的直径比变化或使电介质体的介电 常数变化的Q值匹配等。再有，第10实施例的直排天线304中，第19 段套筒元件368的结构与第8实施例的直排天线302上的第6段套筒元 件335的结构相同，第15段套筒元件364的结构与第6实施例的第5段套 筒元件334的结构相同，第1段套筒元件350至第14段套筒元件364的结 构与第6实施例的第1段套筒元件330至第4段套筒元件323的结构相 同，其说明从略。再有，第10实施例的直排天线304中，作为特性调 整的结果，第1段套筒元件350至第15段套筒元件364的各相邻段的馈 电部之间的第2同轴电缆391的电学长度设为约0.958k2或其整数倍。
0093
第IO实施例的直排天线304中，第l频率fH殳为1.90205GHz且设为 上述尺寸时，第1频率信号的垂直面内(Z-X面内)的辐射模式如图36 所示。图36中最大增益被标准化为0dB而示出，在e设为约90。和约270。 的水平方向具有增益的最大方向，其主辐射束的3dB半值角尖锐，约 为4°。另外，旁瓣电平在约125。和约235。方向上发生，但是为极小增 益的约-21.9dB的旁瓣。再有，得到的增益的最大值为约12.5dBi。
另外，第10实施例的直排天线304中，第2频率f2设为2.56000GHz且设为上述尺寸时，第2频率信号的垂直面内(Z-X面内)的辐射模式 如图37所示。图37中最大增益标准化为0dB而示出，在e为约90。和约 270。的水平方向上具有增益的最大方向，其主辐射束的3dB半值角尖 锐，约为4°。另外，旁瓣电平在约103。和约257。方向上发生，具有约 -17.0dB的极小增益的旁瓣。再有，得到的增益的最大值为约12.8dBi。 如此，第10实施例的直排天线304可在第l频率fl和第2频率f2上得到适 合于通信的良好辐射模式。0094
接着，在本发明第10实施例所涉及的直排天线304上进一步追加 第1频率用的第20段套筒元件369，同时将第1段套筒元件350至第20段 套筒元件369的上段套筒和下段套筒的上述(1)式所示的长度EL设为 约32.81mm(EL-0.208Xl-0.280X2)，将邻接的套筒元件的套筒馈电部 之间的间隔PLi殳为约83.59mm(PL-0.530U-0.713X2)。
在作为变形例的第IO实施例的直排天线304中，第l频率信号 (1.90205GHz)的垂直面内(Z - X面内)的辐射才莫式如图38所示。图38中 最大增益经标准化为OdB而示出，在e为约98。和约262。的方向上具有 增益的最大方向，主辐射束从水平方向朝下倾斜约8。。该主辐射束的 3dB半值角尖锐，约为5°。另外，旁瓣电平在约129。和约231。方向上 发生，但旁瓣的增益极小，约为-20.8dB。再有，得到的增益的最大 值约为12.1dBi。0095
另外，作为变形例的第10实施例的直排天线304中，第2频率信号 (2,56000GHz)的垂直面内(Z - X面内)的辐射模式如图39所示。图39中 最大增益被标准化为OdB表示，在e为约98。和约262。的方向上具有增 益的最大方向，主辐射束从水平方向朝下倾斜约8。。该主辐射束的3dB 半值角尖锐，约为5。。另外，旁瓣电平在约84。和约276。的方向上发生， 具有约-18.3dB的极小增益的旁瓣。再有，得到的增益最大值为约 12.0dBi。如此，在作为变形例的第10实施例的直排天线304中，可通 过调整EL和PL尺寸得到以所希望的角度倾斜的辐射模式。在这种情况下，尽管第l频率fl和第2频率f2是不同的频率，也能得到同样的倾 斜角。
再有，设计频率的第l频率fl为1884.5MHz 1919.6MHz,笫2频 率f2为2545MHz 2575MHz时，Xl为约159.19mm ~约156.28mm, 为约117.88mm ~约116.50mm,得到与上述的电气特性大致相同的电 气特性。这时，EL设为约32.81mm(约0.206k1-约0.282X2)， PL设为 约83.59mm(约0.525)d ~约0.718X2)。0096
上述说明的本发明第1实施例的直排天线1至第10实施例的直排 天线304中，用第1同轴电缆90、 390和第2同轴电缆91、 391作为传送 线路。以下说明本发明能够使用的传送线路的示例。
首先，作为传送线路使用带状线130时的套筒元件的结构如图40 和图41所示。图40是表示套筒元件的结构剖面主视图，图41是表示套 筒元件的结构的仰视图。这两个图所示的套筒元件中，圆筒状上段套 筒131的下端面和圆筒状下段套筒133的上端面相向配置。上段套筒 131的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头部132,下段套筒133的 上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部134。下段套筒133内穿插有 从邻接的下段套筒元件内引出的剖面形状为矩形的带状线130。该带 状线130具有第1馈电传送线路136和第2馈电传送线路137,第l馈电传 送线路136通过在内部具有笫1内部导体136a的第1电介质衬底136c的 上面配置第l外部导体136b，在其下面配置共有外部导体138而构成。 另外，第2馈电传送线路137通过在第l电介质衬底136c下重叠配置的 内部配置第2内部导体137a的第2电介质衬底137c的下面配置第2外部 导体137b，在其上面配置共有外部导体138而构成。
0097
如此构成的带状线130，穿插在形成于下段接头部134的大致中央 部的矩形穿通孔内，第l外部导体136b、第2外部导体137b和共有外部 导体138与下段接头部134电气连接。从下段套筒133引出的带状线130 穿插在上段套筒131内，带状线130穿插在形成于上段接头部132的大
53致中央部的矩形穿通孔内，其笫l外部导体136b、第2外部导体137b和 共有外部导体138与上段接头部132电气连接。另外，在下段套筒133 和上段套筒131的边界部中带状线130的第l外部导体136b、第2外部导 体137b和共有外部导体138被去除。而且，由曝露于高频的第l内部导 体136a、第2内部导体137a和相向配置的上段接头部132、下段接头部 134构成激励槽形式的套筒馈电部135，凭借该套筒馈电部135，构成 偶极天线的上段套筒131和下段套筒133被从带状线130传送来的第1 频率信号和第2频率信号激励。带状线130从上段套筒131的上端引向 上段套筒元件。0098
接着，图42和图43示出用微带线140作为传送线路时的套筒元件 的结构。图42是表示套筒元件的结构剖面主视图，图43是表示套筒元 件的结构的仰视图。在这两个图所示的套筒元件中，圆筒状上段套筒 141的下端面和圆筒状下段套筒143的上端面相向配置。上段套筒141 的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头部142，下段套筒143的上端 部的内侧嵌插有金属制的下段接头部144。在下段套筒143内穿插有邻 接的下段套筒元件内引出的剖面形状为矩形的微带线140。该微带线 140具有第1馈电传送线路146和第2馈电传送线路147，第l馈电传送线 路146通过在第l电介质衬底146c的上面设置第l内部导体146a，在其 下面设置共有外部导体148而构成。另外，第2馈电传送线路147通过 在重叠于第l电介质衬底146c之下配置的第2电介质衬底147c的下面设 置第2内部导体137a,在其上面设置共有外部导体148而构成。0099
这样构成的微带线140穿插在形成于下段接头部144的大致中央 部的矩形穿通孔内，共有外部导体148与下段接头部144电气连接。从 下段套筒143引出的微带线140穿插在上段套筒141内，微带线140穿插 在形成于上段接头部142的大致中央部的矩形穿通孔内，其共有外部 导体148与上段接头部142电气连接。另外，在下段套筒143和上段套 筒141的边界部^:带线140的共有外部导体148^f支去除。而且，由第l内部导体146a、第2内部导体147a和相向配置的上段接头部142、下段接 头部144构成激励槽形式的套筒馈电部145，凭借该套筒馈电部145， 构成偶极天线的上段套筒141和下段套筒143被从微带线140传送来的 第1频率信号和第2频率信号激励。微带线140从上段套筒141的上端引 向上段套筒元件。0100
接着，图44和图45表示使用上下共面线150作为传送线路时的套 筒元件的结构。图44是表示套筒元件的结构的剖面主视图，图45是表 示套筒元件的结构的仰视图。在这两个图所示的套筒元件中，圆筒状 上段套筒151的下端面和圆筒状下段套筒153的上端面相向配置。上段 套筒151的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头部152，下段套筒 153的上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部154。下段套筒153内
线150。该上下共面线150具有第1馈电传送线路156和第2馈电传送线 路157，第1馈电传送线路156通过在第l电介质衬底156c上面的中央设 置第l内部导体156a，但沿两个边缘部设置第l外部导体156b，并在其 下面设置共有外部导体158而构成。另外，第2馈电传送线路157通过 在第l电介质衬底156c下重叠的第2电介质衬底157c下面的中央设置第 2内部导体157a，沿两个边缘部设置第2外部导体157b，并在其上面设 置共有外部导体158而构成。0101
这样构成的上下共面线150穿插在形成于下段接头部154的大致 中央部的矩形穿通孔内，第l外部导体156b、第2外部导体157b和共有 外部导体158与下段接头部154电气连接。从下段套筒153引出的上下 共面线150穿插在上段套筒151内，上下共面线150穿插在形成于上段 接头部152的大致中央部的矩形穿通孔内，其第l外部导体156b、第2 外部导体157b和共有外部导体158与上段接头部152电气连接。
另外，在下段套筒153和上段套筒151的边界部，上下共面线150 的第l外部导体156b和第2外部导体157b以及共有外部导体158被去除。而且，由第l内部导体156a、第2内部导体157a和相向配置的上段
接头部152、下段接头部154构成激励槽形式的套筒馈电部155，凭借
该套筒馈电部155，构成偶极天线的上段套筒151和下段套筒153被从
上下共面线150传送来的第1频率信号和第2频率信号激励。上下共面
线150从上段套筒151的上端引向上段套筒元件。
传送线路采用上述带状线130、微带线140、上下共面线150时， 共有外部导体也可被分离为第i外部导体和第2外部导体。另外，第n
电介质衬底和第2电介质衬底的介电常数可以相等，也可以不同。还 有，各段套筒不限于圆形，也可为多边形。0102
接着，在图46和图47中示出用并列共面线160作为传送线路时的 套筒元件的结构。图46是表示套筒元件的结构剖面主视图，图47是表 示套筒元件的结构的仰视图。在这两个图所示的套筒元件中，圆筒状 上段套筒161的下端面和圆筒状下段套筒163的上端面相向配置。上段 套筒161的下端部的内侧嵌插有金属制的上段接头部162,下段套筒 163的上端部的内侧嵌插有金属制的下段接头部164。下段套筒163内 穿插有从邻接的下段套筒元件内引出的剖面形状设为矩形的并列共 面线160。该并列共面线160具有第1馈电传送线路166和第2馈电传送 线路167，第l馈电传送线路166通过在第l电介质村底166c的上面的中 央设置第1内部导体166a，在边缘部分别设置第l外部导体166b和共有 外部导体168，在下面上设置共有外部导体168'而构成。另外，第2馈 电传送线路167通过在第l电介质衬底166c的横向上并行配置的第2电 介质衬底167c的上面的中央设置第2内部导体167a,外边缘部设置第2 外部导体167b，在内边缘部设置共有外部导体168，在下面上设置共 有外部导体168'而构成。
0103
这样构成的并列共面线160穿插在形成于下段接头部164的大致 中央部的矩形穿通孔内，第l外部导体166b、第2外部导体167b和共有 外部导体168、 168'与下段接头部164电气连接。从下段套筒163引出的
56并列共面线160穿插在上段套筒161内，并列共面线160穿插在形成于 上段接头部162的大致中央部的矩形穿通孔内，第l外部导体166b、第 2外部导体167b和共有外部导体168、 168'与上段接头部162电气连接。 另外，在下段套筒163和上段套筒161的边界部，并列共面线160的第1 外部导体166b、第2外部导体167b和共有外部导体168、 168'被去除。 而且，由第l内部导体166a、第2内部导体167a和相向配置的上段接头 部162、下段接头部164构成激励槽形式的套筒馈电部165，凭借该套 筒馈电部165，构成偶极天线的上段套筒161和下段套筒163被从并列 共面线160传送来的第1频率信号和第2频率信号激励。并列共面线160 从上段套筒161的上端引向上段套筒元件。
再有，并列共面线160中，也可将第1馈电传送线路166设在右侧， 将第2馈电传送线路167设在左侧。另外，也可省略共有外部导体168'。 还有，共有外部导体168也可被分离为第l外部导体166b和第2外部导 体167b。再有，第l电介质衬底166c和第2电介质衬底167c的介电常数 可以相等，也可以不同。再有，各段的套筒并不限于圆形，也可为多 边形。
以下，说明上述的本发明第1实施例的直排天线1至第10实施例的 直排天线304上的套筒元件的另一结构例。
套筒元件的另一结构例如图48和图49所示。图48是表示套筒元件 的另一结构例即管状套筒元件部的结构的剖面主视图，图49是表示管 状套筒元件部的结构的仰视图。这两个图所示的管状套筒元件部170， 在细长的板状电介质板175的侧边，内面相4妄地以预定间隔相向配置 地嵌插圆筒状上段套筒171和圆筒状下段套筒173。如图所示，在上段 套筒171和下段套筒173相向配置的部位即电介质板175的上面，通过 相向地粘贴或蒸镀等形成由导电薄膜构成的上段接头部172和下段接 头部174。另外，在电介质板175的上面的中央形成有传送线路部176。 传送线路部176可以釆用上述带状线、微带线、上下或并列共面线中 的任一种。而且，上段套筒171通过上段接头部172与传送线路部176的外部导体连接，下段套筒173也通过下段接头部174与传送线路部 176的外部导体连接。这里，在上段套筒171和下段套筒173相向配置 的传送线路部176的部位，外部导体被去除而只具有内部导体。从而， 上段套筒171和下段套筒173中，由相向配置的上段接头部172、下段 接头部174构成激励槽形式的套筒馈电部，凭借该套筒馈电部，构成 偶极天线的上段套筒171和下段套筒173被从传送线路部176传送来的 频率信号激励。传送线路部176从下段的管状套筒元件部引入，并被 引向上段的管状套筒元件部。再有，各段套筒并不限于圆形，也可为 多边形。
0105
接着，用图50和图51表示套筒元件的又一结构例。图50是表示套 筒元件的另 一结构例即印制套筒元件部的结构的剖面主视图，图51是 表示管状套筒元件部的结构的仰视图。这两个图所示的印制套筒元件 部180，在细长的板状电介质板185的上面沿两侧边相对地通过印制或 粘贴等形成细长形状的上段套筒部181和与上段套筒部181的下部隔 以预定间隔的相同形状的下段套筒部183。如图所示，在上段套筒部 181和下段套筒部183相向配置而形成部位即电介质板185的上面，通 过印制或粘贴等相对地形成导电薄膜构成的上段接头部182和下段接 头部184。另外，在电介质板185的上面中央形成传送线路部186。传 送线路部186可采用上述的带状线、微带线、上下或并列共面线中的 任一种。而且，上段套筒部181通过上段接头部182与传送线路部186 的外部导体连接，下段套筒部183通过下段接头部184与传送线路部 186的外部导体连接。这里，在上段套筒部181和下段套筒部183相向 配置的传送线路部186的部位，外部导体被去除而只具有内部导体。 从而，上段套筒部181和下段套筒部183中，由相向配置的上段接头部 182和下段接头部184构成激励槽形式的套筒馈电部，凭借该套筒馈电 部，构成偶极天线的上段套筒部181和下段套筒部183被从传送线路部 186传送来的频率信号激励。传送线路部186从下段的印制套筒元件部 引入，并被引向上段的印制套筒元件部。产业上的利用可能性
0106
以上说明的本发明所涉及的直排天线中，将套筒元件多段叠加， 指向性尖锐且取得增益，同时能够对于多个频率例如2个频率在水平 方向上具有辐射的峰值，并且峰值和旁瓣之差可达到10dB以上。在这 种情况下，可以增加套筒元件内穿插的同轴电缆数，在各同轴电缆中 馈送不同的频率信号，从而能够设置成可在2个频率以上的多个频率 上工作的直排天线。在这种情况下，多个频率的频率范围定为下限频 率为f则上限频率为约1.45f的频率范围，以满足EL和PL的上述尺寸范 围。
再有，上述说明的本发明第1实施例至第5实施例的直排天线中， 可具有保护第1同轴电缆和第2同轴电缆的护管，第2实施例的直排天 线就具有护管。在上述说明中该护管描述成具有绝缘性，但也可用金 属制成，金属制的护管对于辐射模式的影响小。另外，以上说明的本 发明第1实施例至第5实施例的直排天线中，可以设置天线护盖或加强 衬套等。在这种情况下，如果直排天线的电学长度受到天线护盖或加 强衬套等的电介质体的影响，则可以考虑其波长缩短率来确定EL和 PL。另外，并不限于金属制的套筒和接头部，也可为由村底和导电箔 构成的平面构造物。0107
本发明所涉及的直排天线中，由于使套筒馈电部的高度Fg改变 就可改变阻抗，能够进行天线阻抗的调整。
另外，通过使套筒馈电部的高度Fg变化，能够调整辐射模式和2 条同轴电缆间的隔离。
本发明所涉及的直排天线的同轴电缆，可以采用半刚性或半柔 性、柔性等的电缆，或者使用上述电介质衬底的微带线或共面线、带 状线等。另外，各套筒的长度EL和馈电部之间的间隔PL可以所有的 段都不相同，也可以根据设计频率和必要特性的最优值对上述尺寸加 以限定。再有，第l同轴电缆被螺线状巻绕，可使用传送损失小的低
59介电常数的同轴电缆。还有，在第l频率用的套筒元件设于上段的本
发明的直排天线中，上段也可装有第2同轴电缆的外部导体，从而可 实现部件共用，并增强第l同轴电缆。
此外，通过增设套筒元件内的传送线路数，能够支持2个频率以 上的多个频率。
权利要求
1.一种直排天线，其特征在于，具有由相向配置的上段套筒和下段套筒构成的、多段叠加的套筒元件；贯穿在所述多段叠加的套筒元件内的、对由所述上段套筒和所述下段套筒相向配置而构成的所述各套筒元件的馈电部馈电的多条传送线路；以及将不同的频率信号供给各所述传送线路的多个馈电部，所述多段叠加的各所述套筒元件，被从所述多条传送线路传送的所述不同的频率信号激励，邻接的所述套筒元件的馈电部之间的所述多条传送线路各自的电学长度设置成所传送的频率信号的波长的约整数倍，使所述直排天线可在多个频率上工作。
2. 权利要求l所述的直排天线，其特征在于，所述套筒元件的邻 接的馈电部之间的物理间隔设置成不超过各所述频率信号的波长的 约0.8波长的间隔。
3. 权利要求2所述的直排天线，其特征在于，通过使所述多条传 送线路的波长缩短率各自不同，在所述馈电部之间大致相等地配设所 述套筒元件的邻接馈电部之间的各物理长度。
4. 权利要求2所述的直排天线，其特征在于，所述多条传送线路 的波长缩短率设置成大致相等，在所述馈电部之间配设所述套筒元件 的邻接馈电部之间的各物理长度不同的所述多条传送线路。
5. 权利要求4所述的直排天线，其特征在于，所述多条传送线路 设置成2条同轴电缆，所述馈电部之间的物理长度较长的同轴电缆被 螺线状巻绕。
6. 权利要求l所述的直排天线，其特征在于，所述套筒元件的所 述上段套筒和所述下段套筒的电学长度设置在各所述频率信号的波 长的约0.22波长 约0.32波长的范围。
7. 权利要求l所述的直排天线，其特征在于，所述多段叠加的所述套筒元件中的一个以上套筒元件，只被所述不同的频率信号中的一 个信号激励。
8. 权利要求7所述的直排天线，其特征在于，所述多条传送线路 设置成2条同轴电缆，对于传送不激励该段的所述套筒元件的频率信 号的同轴电缆，从该段以下的段开始，在所述馈电部之间只配设外部 导体。
9. 权利要求l所述的直排天线，其特征在于，构成所述套筒元件 的所述上段套筒和所述下段套筒的间隔根据所叠加的段而变化。
10. 权利要求l所述的直排天线，其特征在于，所述多条传送线 路设置成同轴电缆或具有电介质衬底的微带线、共面线、带状线中的 任何一种。
11. 权利要求l所述的直排天线，其特征在于，邻接的所述套筒 元件的馈电部之间的所述多条传送线路各自的电学长度设置成在各 段所述馈电部的电流振幅上产生相位差的长度，使所辐射的辐射束倾 斜。
全文摘要
一种能够获得在多个频率上适合通信的辐射模式的直排天线，其中，5段叠加的第1段套筒元件(10)至第5段套筒元件(14)中的各段由构成偶极天线的上段套筒和下段套筒构成。各段的套筒元件由与天线馈电部(92、93)连接的2条同轴电缆(90、91)馈送各不相同的频率信号，并被不同的频率信号同相地激励。在这种情况下，各段的套筒元件的馈电点之间的2条同轴电缆(90、91)各自的电学长度设置成所传送频率信号的波长的约整数倍。
文档编号H01Q21/08GK101582537SQ20091014059
公开日2009年11月18日 申请日期2009年5月12日 优先权日2008年5月12日
发明者冈岛辰德, 北泽真一, 岛原正隆 申请人:日本安特尼株式会社