专利名称：利用短补片天线的天线设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种扁平天线设备，它具有一个单独的辐射元件或多个辐射元件。
图1a～1c是说明在日本专利申请第5-145327号所公开显示的现有技术的天线设备的结构的图。这种天线设备用于例如利用人造卫星等类似设备的汽车电话中，它由两个电介质基板所组成。在这些图中，图1b和图1c分别表示两块电介质基板中的上基板和下基板。这两块基板叠合在一起以形成图1a所示的天线设备。
更具体地参考图1a～1c，天线设备包括一块薄板形式的第一电介质基板1；一块类似的第二电介质基板2；在第一电介质基板1的上部表面上形成的一个辐射元件3；在第二电介质基板2的下部表面上形成的条状导体4；在第二电介质基板2的整个表面上形成的接地导体板5，它和条状导体4一起构成了微带线；和安排在第二电介质基板2的表面上所形成的接地导体板5上的一个补片(patch)6，它的长度短于传输的波长。补片6和接地导体板5之间相互用一个非导电区7绝缘。同时，一个馈电针8把补片6连接到带状线4。
在图1a中所示的天线设备中，接地导电板5和补片6是夹在第一电介质基板1和第二电介质基板2之间的，因此不能从外面见到。另一方面，辐射元件3出现在天线设备的上部表面，而带状线4则出现在天线设备的下表面。
其次将说明上述天线设备的工作。再参考图1a，通过带状线4的信号经过馈电针8而激励补片6。由于补片6和辐射元件3是电磁耦合的，被激励的补片6使得辐射元件3也受到激励。这样，无线电波就辐射到空中。
在图1a所示的已有技术的天线设备中，由于补片6和辐射元件3相互之间有电磁耦合，因而不需要馈电针来把辐射元件3连接到带状线4，从而能够简化电源的结构。
但是，由于辐射元件3的尺寸延伸到约λg/2(λg表示在电介质基板中的波长)，当使用多个这样的天线设备以配置成阵列天线时这可能是不利的。
同时，这种类型的天线设备需要使用那些在高频范围内呈现出较少损耗的电介质基板以便改善其效率。但是，这样的基板一般是昂贵的，因而导致增高的制造成本。另外，由于使用了电介质基板，天线设备不可避免地要承担某些电介质损耗。
本发明就是为了解决上述问题而进行的，本发明的一个目的就是提供这样一种天线设备，它具有比起已有技术的天线设备来较小的辐射元件。
本发明的另一个目的是提供一种天线设备，它可以以较低的成本来制造。
本发明的还有一个目的是提供一种天线设备，它具有较小的电介质损耗。
本发明另外一个目的是提供一种结构稳定的天线设备。
本发明的另外的目的是提供一种天线设备，它能够容易地在较宽的频带内使传输线和辐射元件相匹配。
本发明的另外一个目的是提供一种天线设备，它能够减少由于环绕天线设备的环境因素所引起的不必要的散射波所致的有害影响。
为了达到上述目标，本发明提供一种天线设备，它包括一个接地的导体板；一个短补片天线类型的辐射元件，它安排在接地导体板上；用于激励辐射元件的馈电电路；和一个在接地导体板上形成的耦合孔，用于馈电电路和辐射元件之间的电磁耦合。
在本发明的一个实施例中，接地导体板形成在电介质基板的一个表面上，而辐射元件则包括形成于电介质基板的另一表面上的信号辐射部分和用于把信号辐射部分连接到接地导体板上的连接装置。
馈电电路是一种三层板系统(triplate line)，包括接地导体板、另一块接地导体板和一个夹在这两块导体板之间的带状导体，或者是一个微带线，包括接地导体板和与接地导体板相隔开的一条微带线。
在本发明的另一实施例中，接地导体板在一块电介质基板上形成，而辐射元件可包括与接地导体板相隔一个预定距离的信号辐射部分和用于把信号辐射部分的一端连接到接地导体板上的连接装置。
辐射元件以一预定的距离和接地导体板相隔开，在辐射元件和接地导体板之间有一个空间存在。
最好是该电介质基板是一种泡沫介质基板。
接地导体板可以由在电介质基板上电镀而形成。
天线设备还可以包括一个固定部件以便在辐射元件的信号辐射部分和接地导体板之间保持一个固定的间距。
辐射元件可以这样来安排，使得它和耦合孔之间的位置关系是可调节的。
天线设备还可以包括另一块接地导体板，它外加在该接地导体板上并与其间隔开，馈电导体就安排在两块接地导体板之间，并且在靠近耦合孔的地方可提供一个连接机构以便把接地导体板和另一块导体板在耦合孔附近相连接。
连接机构可以是一个导电块，安排在接地导体板和另一块接地导体板之间，以便用于连接两块接地导体板并用于电屏蔽馈电导体。
尤为可取的是，馈电导体包括一个低阻抗部分或靠近耦合孔的一个短截线(stub)以提高辐射元件和馈电电路间的电磁耦合。
辐射元件和接地导体板之间的间距在辐射元件的接地端和开放端可以做成是不相同的。
该辐射元件可以由多个辐射元件组成，它们之间有各自的信号辐射部分并且相互之间有一预定距离。
本发明还提供一种天线设备，它包括(1)一个天线部分，包括传输信号用的一个馈电电路；至少有一个耦合孔的接地导体板；由馈电电路通过耦合孔激励的至少一个辐射部分；和用于把辐射部分的一端接地到接地导体板的接地装置；(2)用于容纳天线部分的一个外壳；和(3)围绕外壳安排的散射波减少装置。
散射波减少装置可以是下列之一具有斜坡部分的导体块，其高度从外壳的顶端逐渐向外壳的底部减少；安排在外壳顶部的一个电波吸收部件和在外壳和接地导体板之间实施电短路的装置。
本发明还提供一个天线设备，它包括(1)一个天线部分，包括传输信号用的一个馈电电路；至少有一个耦合孔的接地导体板；由馈电电路通过耦合孔激励的至少一个辐射部分；和用于把辐射部分的一端接地到接地导体板的接地装置；(2)用于容纳天线部分的一个外壳；和(3)传播延迟装置，用于延迟从辐射部分传播的电磁波的相位以控制由围绕着天线部分产生的散射波所引起的天线部分的辐射图形的变化。
本发明的上述和其它目标和优点通过下面的说明并结合所附的插图将变得更加明显。
图1a是一个透视图，它图解地表明现有技术的天线设备的结构；图1b和1c表示图1a所示的天线设备的组成元件；图2a是个透视图，它图解地表示按照本发明的天线设备的第一实施例的结构；图2b、2c和2d表示图2a所示的天线设备的组成元件；图3a是个透视图，它图解地表示按照本发明的天线设备的第二实施例的结构；图3b和3c表示图2a所示的天线设备的组成元件；
图4是个透视图，它图解地表示按照本发明的天线设备的第三实施例的结构；图5是沿图4A-A线所取的截面图；图6是图4所示天线设备的顶视图；图7a是个截面图，用于说明按照本发明的天线设备的第三实施例的另一种方案；图7b是图7a所示的衬垫的截面图；图8a是图7a所示结构的修改例子的截面图；图8b是用于图8a的修改例子的一个防松螺母的截面图；图9是表示图7a所示结构的另一个修改例子的截面图；图10是图解地表明按照本发明的天线设备的第四实施例的结构的透视图；图11是沿图10中B-B线所取的截面图；图12是表明按照本发明的天线设备的第五实施例的结构的展开图；图13是图解地表明按照本发明的天线设备的第六实施例的结构的透视图；图14是沿图13的C-C线所取的截面图；图15是图解地表明按照本发明的天线设备的第七实施例的结构的透视图；图16是图15所示的天线设备的顶视图；图17是图解地表明按照本发明的天线设备的第八实施例的结构的顶视图；图18是图解地表明按照本发明的天线设备的第九实施例的结构的顶视图19是图解地表明按照本发明的天线设备的第十实施例的结构的透视图；图20是图解地表明按照本发明的天线设备的第十一实施例的结构的截面图；图21是图解地表明按照本发明的天线设备的第十二实施例的结构的透视图；图22是沿图21的D-D线所取的截面图；图23是图解地表明按照本发明的天线设备的第十三实施例的结构的透视图；图24是沿图23的E-E线所取的截面图；图25和26是说明短补片天线的特性图；图27是图解地说明按照本发明的天线设备的第十四实施例的结构的透视图；图28是沿图27的F-F线所取的截面图；图29是图解地表明按照本发明的天线设备的第十五实施例的结构的透视图；图30是沿图29的G-G线所取的截面图；图31是说明示于图29中的天线设备工作情况的辐射图形图；图32是图解地表明按照本发明的天线设备的第十六实施例的结构的截面图；图33的图解地表明按照本发明的天线设备的第十七实施例的结构的截面图；和图34是沿图34的H-H线所取的截面图。
下面将结合各实施例并参考所附的插图详细地说明本发明。
图2a-2d是说明按照本发明的天线设备的第一实施例的结构的图解。这种天线设备是用于例如汽车电话或类似的应用人造卫星的设备上的。这个天线设备包括三层电介质的基板，分别由图2b表示上面一层，图2c表示中间层，图2d则表示下面一层。这些电介质基板叠合在一起以构成图2a所示的天线设备。
具体参考图2a～2d，这种天线设备包括第一平层的电介质基板1；和第一平层电介质基板1相似的第二电介质基板2；也和第一平层电介质基板1相似的第三电介质基板9；在电介质基板2的整个上表面上形成的第一接地导电板10；在电介质基板9的整个下表面上形成的第二接地导电板11；一个带状线12，它形成于电介质基板9的上表面，并且它和第一和第二接地导电板10、11共同组成了一个三层板系列；安排在第一电介质基板1的上表面上的一个辐射元件13；和含有通过电介质基板1而形成的通孔的短路部分14，这些通孔的内圆壁面都经过电镀以便把辐射元件13的一端在电气上接到接地导体板10上。短路部分14包含多个(在图2b中为4个)通孔，它们成直线地安排在辐射元件13的一个端部。接地导体板连接构件15含有多个(图2中为4个)延伸穿过电介质基板2、9的通孔，它们的内圆壁面被电镀以便在电气上把第一接地导体板10和第二接地导体板11连接起来。构成接地导体板的连接构件15的通孔位于耦合孔16的周围(在图2c中，靠近耦合孔16的相应各个角上)。通过接地导体板10而形成的耦合孔16使带状线12和辐射元件13进行电磁耦合。
在图2a所示的天线设备中，第一接地导体板10是夹在第一电介质基板1和第二电介质基板2之间的，而带状线12和耦合孔16则夹在第二电介质基板2和第三电介质基板9之间，所以这些元件从外部是看不见的。与此相反，辐射元件13出现在天线设备的上表面，而第二接地导体板11则出现于同一个板的下表面。
下面将要说明图2a所示的天线设备的工作情况。在图2a中，通过带状线12的信号通过耦合孔16而激励辐射元件13。被激励的辐射元件13把信号辐射到空中。在这种情况下，在靠近耦合孔16的地方产生了在接地导体板10和11之间传播的平行板模式信号。
由于接地导体板连接构件15使得在接地导体板10和11之间的电位在耦合孔16的周围变为零，所以平行板模式信号可以被防止传播到接地导体板连接构件15之外。在这种情况下，接地导体板连接构件15可以减少损耗，并如上述，可以减少由于所产生的平行板模式的信号而引起的与其它馈电线之间的不必要的耦合。
被激励的辐射元件13构成了所谓的短补片天线。辐射元件13的一端通过短路部分14而接到接地导体板10，而另一端则保持开路状态。因此，辐射元件13在短路端和开路端之间的距离为约λg/4(λg是在电介质材料内的波长)时就产生谐振以得到最大的辐射效率。与此相反，在图1a所示的现有技术的例子中，不使用短补片的天线而是使辐射元件的两端都开路。在这种结构下，辐射元件两端的距离必须为约λg/2才能使辐射元件谐振。从这个说明可以理解，在第一实施例的天线设备中所使用的辐射元件13的尺寸约为传统的天线设备中所用的辐射元件的尺寸的一半。因此就有可能减小整个天线设备的尺寸。
如上所述，按照第一实施例的天线设备，由于辐射元件是由天线设备中的一个短补片天线形成的，它包括一个利用电磁耦合的简单的馈电结构，所以天线设备可以用较小的尺寸来制成。
应该指出，在第一实施例中，电介质基板1和2并不一定要用同样的材料来制造或要有同样的厚度，而电介质基板2和9则最好做成具有相同的特性以便维持带状12的平衡运行。
虽然第一实施例的天线设备包括一个三层板系统作为馈电线，但是也可用微带线作为另一方案。
图3a～3c表示说明按照本发明的天线设备的第二实施例的结构的透视图。第二实施例的天线设备主要由两块电介质基板组成。图3b表示两块电介质基板中的上面一块，而图3c则相应地表示其下面一块。这些电介质基板叠合在一起以完成如图3a所示的天线设备。
具体参考图3a～3c，一个带状线4安装在第二电介质基板2的下表面上以传输信号。接地导体板10和带状线4形成一条微带线。第一电介质基板1、第二电介质基板2、第一接地导体板10、辐射元件13、短路部分14和耦合孔16都和用于第一实施例的那些部件(图2a)相同或相对应。
在图3a所示的天线设备中，第一接地导体板10和耦合孔16是夹在第一电介质基板1和第二接地导体板2之间的，使得这些元件不能从外部看见。与此相反，辐射元件13出现在天线设备的上表面，而带状线4则出现在其下表面。
下面将说明按照第二实施例的天线设备的工作情况。通过带状线4而传播的信号将会通过耦合孔16以电磁耦合的方式而激励辐射元件13。被激励的辐射元件13把信号辐射到空中。辐射元件13的两端之间的距离约为λg/4，这和第一实施例是相同的。
如上所述，按照第二实施例的天线设备由于辐射元件是由天线设备中的一个短补片天线形成的，它包括一个利用电磁耦合的简单的馈电结构，所以天线设备可以用较小的尺寸来制造。
应该指出，在第二实施例中，电介质基板1和2不一定要用同样的材料来制造或具有相同的厚度。
下面将参考图4～6来说明按照本发明的天线设备的第三实施例。图4是按照第三实施例的天线设备的一个透视图；图5是沿图4中A-A线所取的截面图；图6是天线设备的顶视图。
在图4～6中，通过把一块平面金属板弯曲而形成一个短补片天线17。短补片17包括一个信号辐射部分(相当于图2a中的辐射元件13)18′；一个短路部分18，它基本上和信号辐射部分18′成直角；和一个安装部分18″，它相对于短路部分18基本上形成直角。
天线设备还包括一个第一接地导体板19。短路部分18把短补片天线17的辐射部分18′的一端连接到第一接地导体板19上并且使短补片天线17的辐射部分18′和第一接地导体板19之间的间距保持恒定。天线设备还包括一个和第一接地导体板19平行地安装的第二接地导体板20；一块薄膜基板21，它具有形成于其上表面上的一个带状线23；安装在第一接地导体板19和第二接地导体板20之间并平行于它们以便用来支持薄膜基板21的泡沫电介质材料22；和一个通过接地导体板19而形成的耦合孔24。
如同可从图5的截面图所看到的，短补片天线17和带状线23是通过耦合孔24而实现电磁耦合的。泡沫电介质材料22以夹心的形式从其两侧支持薄膜基板21。换句话说，存在着两层泡沫电介质材料22。第一接地导体板19和第二接地导体板20分别安装在泡沫电介质材料层22的顶面和底面。如图5所示，第二接地导体板20局部地被冲压以形成4个凹孔(在图5中表明了4个凹孔中的2个)。凹孔组成了接地导电板连接构件25，每一个用于在电气上把第一和第二接地导体板19、20用螺丝连接起来并保持接地导体板19、20之间的距离。对应于接地导体板连接构件25，薄膜基板21和泡沫电介质材料层22都形成了延伸通过它们的孔以便提供柱状的开口。第二接地导体板20和第一接地导体板19通过经薄膜基板21和泡沫电介质材料层22而形成的柱状开口而相接触，并且第一接地导体板19和第二接地导体板20用4个螺丝26在电气上和机械上相互连接。4个螺丝26中的两个位于短补片17的安装部分18″以便把短补片天线17固定在第一接地导体板19上并在它们之间提供电气连接。
下面将说明按照第三实施例的天线设备的工作情况。
虽然图4～6所示的天线设备和第一实施例的天线设备(示于图2中)是相似的，在结构上仍存在着某些差别，例如，前者并不含有第一电介质基板，但含有泡沫电介质材料层22和由冲压第二接地导体板20而形成的接地导体板连接构件，等等。不过，作为一个天线第三实施例的工作情况和第一实施例的是相似的。
具体地说，通过带状线23而传播的信号通过耦合孔24而以电磁耦合方式去激励短补片天线17。被激励的短补片天线17把信号辐射到空中。
图4～6中所示的天线设备并不包含第一电介质基板，而在短补片天线的内部则充满着空气、使得短补片天线17的信号辐射部分的短路端和开路端之间的距离约为λ0/4，此处的λo是自由空间波长。因此，短补片天线17比在第一实施例中的辐射元件13要短。此外，由于短补片天线17的内部充满着空气而不含任何电介质材料，因此不存在介质损耗。
在第三实施例的天线设备中，带状线23是夹在泡沫电介质材料层22之间的。泡沫电介质材料的介电常数基本上接近于空气且其介电损耗角比起电介质基板来更低。因此，带状线23所呈现的介电损耗要明显地低于在电介质基板上形成的电路所具有的介电损耗。
同样，接地导体板连接构件25是通过冲压而和第二接地导体板20整体形成的，所以可以容易地制成。
按照第三实施例的天线设备的部件包括一个平面金属板，一块泡沫电介质材料和一块薄膜基板。由于这些材料比电介质基板要便宜得多，因此有可能减少天线设备各部件所需的成本。
如上所述，按照第三实施例，由于短补片天线17的内部充满着空气，同时由于天线设备本身是由像平面金属板、泡沫介电材料和薄膜基板这样的部件组成的，所以第三实施例的天线设备在减少辐射元件的尺寸、较低的介电损耗以及部件的较低成本方面都优于现有技术的各种天线设备。
虽然第三实施例使用了螺丝26来连接和固定短补片天线27、第一接地导体板19和接地导体板连接构件25，但其它连接装置如铆钉或其类似物件也是可以使用的。
在第三实施例中，用于把第一接地导体板19和第二接地导体板20相连接的接地导体板连接构件25，是由冲压第二接地导体板20而形成的凹孔构成的。另外的方法是，接地导电板连接构件25也可由一个环状垫圈、一个防松螺母或其类似的物件来构成。这将参考图7a、8a和9来说明，这些是截面图，分别表明按照本发明的天线设备的第三实施例中围绕接地导体板连接构件的结构。
在图7a中，一个环形衬垫27(图7b)是由导电材料制成的，用作为接地导体板连接构件。用于连接并固定第一接地导体板19和第二接地导体板20的螺丝26穿过环形垫片27，它在电气上连接并在机械上固定这些接地导体板19、20。
在图8a中，具有带螺纹的通孔的一个防松螺母28(图8b)用作为接地导体板的连接构件。防松螺母28具有和环形垫片27相似的功能。
在图9中，环形衬垫27是由铆钉29取代螺丝26来固定和连接的。图9中的环形衬垫27和图7a中的情况有相似的作用。
图7a～8a和9所示的天线设备的工作和优点和按照第三实施例的天线设备的相同。
虽然在第三实施例中，短补片天线17和第一接地导体板19是由不同的导体板形成的，但它们也可以整体成型。
图10是按照本发明的天线设备的第四实施例的透视图，而图11是沿图10的B-B线所取的截面图。在图10和11中，包括短补片天线17到螺丝26的各部件和在第三实施例(图4～6)中所用的各部件是相同或相对应的。
按照第四实施例的天线设备的工作情况和第三实施例是相同的。但是，第四实施例在下列方面有所不同，即信号辐射部分18′b和短补片天线17b的短路部分18b，接地导体板19b和接地导体板连接构件25b是以下列方式整体形成的，这种方式是图4～6中所示的形状是由树脂材料形成的，然后整体形成的部件的表面再镀以导电材料。
上面所述的结构减少了所需部件的数量和制造的步骤数，因而也减少了天线设备的成本。
虽然在第四实施例中，信号辐射部分18′b和短补片天线17b的短路部分18b、接地导体板19b和接地导体板连接构件25b是整体模压的，但也可用另外的方法，短补片天线17、短路部分18b和第一接地导体板19可以作为一个整体部件而形成，而接地导体板连接构件25和第二接地导体板20可以作为另外一个独立的整体部件而形成。
按照本发明的天线设备的第五实施例将在下面参考图12而作说明。图12表示处于分开形式的按照第五实施例的天线设备。天线设备主要由三部分组成。具体地说，在图12中，上面部分表示辐射元件和天线设备的第一接地导体板；下面部分表示第二接地导体板和用于把第一接地导体板和第二接地导体板相连接的一根导体；中间部分表示夹在上边部分的部件和下面部分的部件之间的一根馈电线。在这个天线设备中的馈电线是个三层板系统。
在图12的上面部分中，短补片天线17、短路部分18′、第一接地导体板19、耦合孔24和螺丝26和图4～6中所示的那些部分相同或相对应。
在图12的中间部分，虽然和带状线23及泡沫电介质材料22一起形成的薄膜基板21在功能上和图4～6所示的它们相对应的部件相似，但图12所示的有不同的外形。更具体地说，泡沫电介质材料仅在沿着提供信号的带状线23的部分配备，以及在相应于把馈电线和辐射元件进行电磁耦合的耦合孔24的部分配备。由于带状线23基本上和耦合孔24垂直交叉，所以泡沫电介质材料具有十字形状。把带状线23夹在其中间的泡沫电介质材料是埋在导体块30之中的，所以带状线23被它完全地屏蔽起来。
在图12的下面部分，第二接地导体板20和图4～6所示的部分是相同或相对应的。导体块30安装在第一接地导体板19和第二接地导体板20之间以在电气上连接这两块接地导体板19、20。导电块30有一个开口，其形状正好在其内能容纳馈电电路和由薄膜基板21和泡沫介电材料22形成的耦合部分。导体块30还有供螺丝26用的螺丝孔31以便把第一接地导体板19装在导体块30上。
4个螺丝26被拧在相应的螺丝孔31中以便把第一接地导体板19安装在导体块30上并把在电介质材料22上形成的馈电电路和带状线23固定在第一接地导体板19和第二接地导体板20之间。虽然在图12中未示出，但第二接地导体板20和导体块30也是用螺丝之类相互连接并固定的。
第五实施例的天线设备的基本工作情况和第三实施例的天线设备是相同的。
但是，由于在第五实施例中耦合孔24和带状线23是完全被导体块30所屏蔽的，所以结合第一实施例而说明的平行板模式的信号被更彻底地阻塞。这导致进一步的减少天线设备的介质损耗并且也减少了对其它电路的耦合。
如上所述，按照第五实施例，由于馈电电路和耦合部分完全被导体块所屏蔽，天线设备的介质损耗进一步降低。同样，和第三实施例的天线设备相似，第五实施例的天线设备可以使用更小尺寸的辐射元件因而减少制造成本。
应该指出，如在第四实施例中所说明的这样一种整体模压制造树脂也可用在第五实施例的天线设备中。例如，导体块30和第二接地导体板20，或者导体块30、第一接地导体板19和短补片天线17都可以用树脂整体形成并在其表面镀以导电材料。
更加可取的是给第三实施例的天线设备的辐射元件17在其不接地的一端加一个衬垫以提高其结构稳定性。图13是表明按照本发明的天线设备的第六实施例的透视图，图14是沿着图13的C-C线所取的截面图。在图13和14中，提供了一个电介质衬垫32以维持在短补片17的开路端也就是由短路部分18所接地的一端的对面一端和接地导体板19之间的距离。其余部件则和第三实施例(图3)中所用的部件相同或相对应。
第六实施例的电气工作情况则和按照第三实施例的天线设备相同。
最强的电场产生于短补片天线17的开路端。由于这一原因，短补片天线17的开路端和接地导体板19之间的间距的改变将明显地影响短补片天线17的工作特性，特别是它的谐振频率特性和谐振波段特性。因此，需要一个机构来保持该间距于一合适的距离。第六实施例有一个电介质衬垫32，它被安装成使其长度能和在短补片天线17的开路端和接地导体板19之间的最佳间隔相匹配以便因此而稳定短补片天线17的特性。
虽然可以考虑电介质衬垫32的多种不同形状，但最好是尽可能小的一种。这是因为较大的电介质补垫32将导致短补片天线17中介电损耗的增加。
按照第六实施例，由于衬垫32使短补片天线17的开路端和接地导体板之间的间距保持恒定，所以就有可能提供一种稳定的天线设备，它在结构上有高度的精确性，同时使天线设备即使遭受如振动这样的物理冲击也能维持它的性能。此外，和第三实施例相似，第六实施例的天线设备可以使用较小尺寸的辐射元件并减少制造成本和电介质损失。
应该指出，第六实施例的衬垫32也可以用于第三到第五实施例的天线设备中。
按照第三实施例的天线设备中辐射元件的位置也希望是可以调整的。图15是按照本发明的天线设备的第七实施例的透视图，图16则是同一天线设备的顶视图。在图15和16中，短补片天线17有一个部分弯曲的部分33用于安装在第一接地导体板19上。通过弯曲部分33形成一个拉长的孔34以便调整短补片天线17的位置。螺丝26插入通过相应的拉长的孔34，以便在电气上把短补片天线17连接到第一接地导体板19和在机械上把短补片天线17固定在第一接地导体板19上。其余部件和第三实施例中所用的部件相同或相对应(图4)。
第七实施例的天线设备的基本电气工作情况和第三实施例的天线设备相同。但是在第七实施例的天线设备中，通过弯曲部分33形成的拉长的孔34使得短补片天线17可以沿在箭头D所指明的方向移动，从而可达到短补片天线17和耦合孔24之间的最佳位置关系。
一般说来，由于耦合孔24形成于短补片天线17的短路部分18的附近，短补片天线17和三层板系统23可在很宽的波段内相互电磁耦合，所以可在很宽的波段内达到匹配。但是，如果电磁耦合延伸到极宽的波段，则短补片天线17的输入阻抗将在波段内大幅度波动，从而使匹配困难。为了解决这一问题，按照第七实施例的天线设备可以调整短补片天线17的位置以允许在最优的宽波段内达到匹配。
调整可以例如按下列方式进行。由于短路部分18靠近耦合孔24，所以提供了在较宽波段内的耦合。在这种情况下，为了建立匹配，在史密斯图中的特性可能在一个由预定的VSWR(例如VSWR＝1.5)所定义的位于史密斯图的中心的一个圆内。这样，只要在史密斯图上的特性保持在圆内，短路部分18的位置就要尽可能靠近耦合孔24。
按照第七实施例，通过提供拉长的孔34以便把短补片天线17安装在第一接地导体板19上，短补片天线17和耦合孔24之间的位置关系是可调的。这使得辐射元件17和馈电电路之间的电磁耦合的程度是可调的，由此可以确定一个最佳条件。因此就有可能像第三实施例那样，提供可以方便地在辐射元件和馈电线之间在较宽波段内建立匹配关系的天线设备。同样也有可能提供一种天线设备，它可以使用较小的辐射元件和减少成本和介质损耗。
应该指出，拉长的孔也可在第四到第六实施例中形成以便辐射元件的位置是可调的。
同样，当第七实施例中的天线设备用微带线代替三层板系统作为馈电电路时，可产生类似优点。
下面将参考图17来说明按照本发明的天线设备的第八实施例。图17是按照第八实施例的天线设备的顶视平面图。画斜线的部分36表示带状线23的一部分，它有一部分延伸到耦合孔24。由于线的特性阻抗随着线的宽度变宽而降低，所以区36这部分叫做低阻抗区。低阻抗区36位于相对于耦合孔24更靠近带状线23的馈电点。这是因为低阻抗区36还起变压器的作用。低阻抗区36的一个端部36′的位置和耦合孔24的一部分相叠合。这是因为最大电流通过端部36′，通过把端部36′和耦合孔24重叠可提供较大的耦合。其余部件和第三实施例(图4)中所用的相同或相对应。
第八实施例的天线设备的基本电气工作情况和第三实施例的天线设备相同。但是在第八实施例中，带状线23在耦合孔24附近有一个展宽部分以形成低阻抗区36。由于该线的特性阻抗较低，有较大的电流流经该线，导致该线的周围有较强的磁场。因此，耦合孔24的激励更强，从而使短补片天线17和带状线23在较宽的波段内有相互的电磁耦合。
上面结合第七实施例时已说明，如果在较宽的波段内能实现电磁耦合，则亦能在较宽波段内实现匹配。但是，在极端宽的波段内的电磁耦合将导致建立匹配的困难。因此，低阻抗区36的宽度可以调节以得到最合适的耦合量。具体地说，和第七实施例的情况类似，假定在史密斯图上的特性仍保留在其中心的预定的VSWR(例如VSWR＝1.5)所定义的圆内，则低阻抗区36的宽度将尽可能地扩展以便同时实现较宽的波段耦合和所希望的匹配。
如果带状线23的整个长度都和低阻抗区36有相同的宽度，则带状线23所占有的面积将更宽，这对用于阵列天线中是不利的，因为在那里馈电线的安排是很复杂的。因此，低阻抗36只能安排在耦合孔24的附近。
当适当地选择低阻抗区36的线宽并选择其长度a1为λp/4(λp是线内的波长)时，低阻抗区36还可用作阻抗变换器，它为带状线23和天线17提供方便的匹配。
按照第八实施例，由于低阻抗36是部分地在馈电线的靠近耦合孔24处形成的，以便实现较宽波段的电磁耦合，所以辐射元件和馈电线之间的匹配可在较宽波段内方便地建立。此外，和第三实施例相似，有可能提供一个天线设备，它可以使用较小尺寸的辐射元件并减少成本和电介质损耗。
应该指出，第八实施例的低阻抗36也可以在第三到第七实施例的带状线中提供。
同样，当在第八实施例中用三层板系统以取代带状线作为天线设备的馈电线路时，可以得到相似的结果。
在第八实施例的天线设备中，在馈电线中安排的低阻抗36能够在较宽波段内匹配。与此相似的效果也可通过在馈电线中安排一个开路的短截线而得到。图18是表示按照本发明的天线设备的第九实施例的顶视平面图。在图18中，指明为37的区域是一个开路的短截线，它是带状线23的延伸，其长度从耦合孔24的中心起约为λp/4(λp是线内的波长)。剩下的结构和第八实施例中的天线设备相同。
第九实施例的天线设备的基本电气工作情况和第三实施例的天线设备相同。在第九实施例的结构中，开路短截线37使靠近耦合孔24的阻抗基本为零，这导致较大的电流流经馈线并在耦合孔24周围产生较强磁场。结果，耦合孔24被更强烈地激励，从而使短补片天线17和带状线23相互间在更宽的波段上电磁耦合。和第八实施例的情况相似，较宽波段的电磁耦合导致较宽波段的匹配。但是在极端宽的波段内的电磁耦合将引起建立匹配的困难。如果电磁耦合是在极宽的波段内实现的，则靠近耦合孔24的电流量可以通过在λp/4左右增大或减小开路短截线37的长度而得到调节。当开路短截线37的长度为λp/4时电磁耦合成为最大。当开路短截线37短于λp/4时阻抗成份成为容性的，而大于λp/4时则为感性的。开路短截线37的长度可以调节以得到最佳匹配。
按照第九实施例，由于开路短截线37是在馈线中提供的，辐射元件和馈线之间的匹配可以在较宽的波段内方便地建立。同样，和第三实施例相似，第九实施例的天线设备可以使用较小尺寸的辐射元件，用较低成本生产，并减少其电介质损耗。
第八实施例可以和第九实施例相结合以提供一种天线设备，即有低阻抗区36又有开路短线37。同样，在第九实施例的天线设备中如用三层板系统来取代带状线作为馈电电路时，可以得到类似的效果。
在上面所说明的第三到第九实施例中，在作为辐射元件的短补片天线17和接地导体板19之间的间隔在短补片天线17的长度内是保持不变的。在另外方式下，这个间隔在短补片天线17的接地端和开路端可以是不同的。图19是表明按照本发明的天线设备的第十实施例的截面图。图19表示和图5相似的截面图，但图19的第十实施例和图5有下列不同，即短补片天线17的信号辐射部分18和接地导体板19之间的距离在整个信号辐射部分18的长度内是不一致的。更具体地参考图19，假定在短补片天线17和信号辐射部分18之间的距离在接地端用X1来表示，而在相对于接地端的开路端的距离用X2表示，则X1＜X2的条件满足。
第十实施例的天线设备的基本电气工作情况和第三实施例的天线设备相同。如上所述，最大的电场出现于短补片天线17的开路端。另外，一般说来，在短补片天线17和第一接地导体板19之间的间隔有较大的体积，短补片天线17在较宽的波段内谐振。因此，第十实施例的天线设备因有较大的最大电场区域的体积，比起短补片天线17和接地导体板19安排成平行方式的第三实施例的天线设备而言，可在更宽的波段内谐振。由于在较宽波段内的谐振导致在较宽波段内的电磁耦合，所以在辐射元件和馈线之间的匹配可以建立在更宽的波段内，就像第八和第九实施例一样。但是，假如电磁耦合在过宽的波段内形成而导致建立匹配上的困难，则在开路端和接地导体板19之间的距离X2是可以调节而减少的。
按照第十实施例，由于在辐射元件17和接地导体板19之间的距离是可变的以便于达到在较宽波段内的谐振，就有可能提供一种天线设备，它易于在更宽的波段内在短补片天线17和馈线之间建立匹配，它可以使用较小尺寸的辐射元件并减少介质损耗和以低成本生产，就像在第三实施例中一样。
第十实施例的短补片天线17可以提供如第六实施例所示的电介质衬垫以稳定地保持短接线片天线17的开路端和接地导体板19之间的距离X2。
第十实施例的天线设备可以如图20所示那样修改。图20表示按照本发明的天线设备的第11实施例的截面图。在图20中，短补片天线17的接地端没有间距，而相对于接地端的开路端的间距为X3，此处要满足X3＞0。
第11实施例的天线设备的工作和效果和第十实施例的天线设备是相同的。
下面将参考图21和22来说明按照本发明的天线设备的第12实施例。图21表示按照第12实施例的天线设备的透视图，图22则是沿图21的D-D线所取的截面图。在图21和22中，天线设备包括一个上部短补片天线42，安排在短补片天线17之上，并且一短路部分43。短路部分18、43安排成相互接触或相互平行而相隔一预定距离。其余结构和前面各实施例所说明的相应的天线设备相同。
由于第12实施例的天线设备有两个短补片天线17、42，按照两个谐振器的组合导致较低Q值的同样原理，谐振波段被扩展。短补片天线17通过耦合孔24和馈线相连，如图21的箭头P所示，而上部短补片天线42则通过经短补片天线17和42上所形成的开口而连接到馈线，如图22的箭头Q所示。短补片天线17和42相当于分开的谐振器。
由于如上所说的谐振波段是扩展的，短补片天线17、42和馈线间的匹配可以在更宽的波段内实现，这和第10实施例相同。两个短补片天线17和42之间的耦合通过减小它们之间的开路端的距离a3而变得更大。如果电磁耦合在过宽的波段内实现而导致建立匹配的困难，则短补片天线17和42的开路端之间距离a3可调整加大以便谐振波段变窄。
按照第12实施例，双短补片天线可使它和馈线在更宽波段内实现方便的匹配。此外，和第三实施例相似，第12实施例提供一种天线设备，它可用较小尺寸的辐射元件，可以较低成本生产并且减少电介质损耗。
第12实施例的短补片天线17-42也可以提供衬垫以保持每个短补片天线17和接地导体板19之间的间距，就像第六实施例那样。
图23表示按照本发明的天线设备的第13实施例的透视图，图24则是沿图23E-E线所取的截面图。
首先参考图23，天线设备包括一个天线部分45，它具有一个电介质材料，在其上形成接地导体板，一个或多个短补片天线17被载在接地导体板上，用于把信号加到短补片天线17上的馈电电路，以及具有把馈电电路和短补片天线17耦合的耦合孔。天线部分45和第3到第12实施例的天线设备相对应。天线部分45安排成可以按图23中X箭头所指的方向旋转。天线设备还包括一个导电外壳46以容纳后面要说明的马达、旋转接头之类。外壳46的顶端的位置基本上和天线部分45在同一平面上。天线设备还包括一个围绕外壳46安装的导电斜坡部分47和一块导体板48，外壳46和斜坡部分47就设在该板上面。
然后参考图24，旋转接头49安装在天线部分45的转动中心以提供信号到短补片天线17。传动带50把马达51的转动力传递到旋转接头49以转动天线部分45。通信单元52包括发射机、接收机和其它按照天线设备工作所需要的装置。
第13实施例提供一个天线设备，它使天线部分在水平方向旋转以把波束传播到所需方向。这种天线可以用于例如移动卫星通信的移动终端。当卫星通信是用静止卫星在相对于地球的高纬度地区实施时，卫星就处于低仰角的位置，因而天线波束必须置成低仰角。因此就需要一个其辐射图形为低仰角方向的天线。短补片天线17是这样一种天线的典型例子。
短补片天线的圆形极化波的辐射图形将参考图25和26来说明。图25是短补片天线17的顶部平面图，图26是从其开路端看的短补片天线17的视图。短补片天线17的三个侧面是开放的，所以它们用作辐射源。辐射源等价于沿着短补片天线相应侧面的磁流M1-M3。因此，如图26所示，短补片天线17在图的平面的左侧有一个低仰角辐射图形101a，在右侧有另一个低仰角辐射图形101b。图形101a表示右手圆形极化波，图形101b则表示左手圆形极化波。应该指出，两点馈电型的圆形补片天线的图形102在低仰角时呈现出的增益较低。
当用于移动卫星通信时，在第13实施例中的导体板48可能相当于汽车的车顶或船的甲板。应该指出，虽然这种类型的天线设备一般都有天线罩，但这里被省掉了，因为它不是本发明的主要部分。
上述天线设备的基本工作情况将再次参考图24而予以说明。
包括短补天线17的天线部分45在一特定的低仰角方向形成波束57。这个天线部分45由马达51经传动带50转动以便把波束指向所需方向。天线在此状态下实现发送和接收。收到的信号通过旋转接头49中的馈线转送到通信单元52以便通信。
由于天线的发射特性和接收特性相同，所以下面将说明发射特性作为例子。在由短补片天线17辐射的波中，沿水平方向传播的波被外壳46的一个边缘部分所散射。特别是，如果外壳46的外壁如虚线53所示基本上垂直于导体板48，且外壳46的边缘部分54基本上以直角来形成，则将产生大的散射波55、56。沿天线波束方向散射的波55和由导体板48反射并沿天线波束方向传播的散射波56强烈地影响天线原来的波束57。这种影响可能使天线原来的辐射特性变形，从而不能提供所需特性。虽然这种有害影响可以通过把天线完全埋在导体板48中来防止，但这种结构在导体板48是汽车之类的顶板时就难以实现。
这样，图23和24所示的斜坡47可安排在外壳46的外围以防止散射波引起的不良影响。
从外壳46的边缘部分54开始的斜坡47和外壳46的边缘部分54形成一个大的钝角。换句话说，外壳46的边缘部分54平滑地和导体板48接触。由于这样形成的斜坡减少了在外壳46的边缘部分54的散射波的水平，因此可能影响天线波束57的散射波55的影响也被减少。斜坡47还消除了散射波56。这样，散射波55和56被减少，所以辐射特性可以遭受较少的劣化。
如上所述，按照第13实施例，围绕着外壳46的外围形成了斜坡47使得外壳46平滑地接触导体板48，由外壳46的端部所引起的散射波可以减少，从而减少了天线原来辐射特性的变劣。
应该指出，当斜坡47有更缓和的斜坡角度时可产生更好的效果。不过，即使外壳46的边缘部分54以远小于波长的圆角或以斜坡来形成，散射波也不能减少很多。
可以提供一个吸波构件来代替在外壳46的边缘部分54用斜坡47形成缓坡以减少散射波。图27表示按照本发明的天线设备的第14实施例，图28是沿图27的F-F线所取的剖面图。在图27和28中，天线设备包括安装在外壳46边缘部分54以内的吸波构件58。其余部件和第13实施例中所用的相同。
在按照第14实施例的天线设备中，从短补片天线17辐射并沿水平方向传播的大部分电波被安装在外壳46的边缘部分54内部的吸波构件58所吸收。由于只有极少部分的散射波留在外壳46的边缘部分54，则由于散射波所致的对天线波束57的恶劣影响可以减少。此外，对安放在天线设备周围的机器的恶劣影响也可减少。
按照第13和第14实施例的天线设备用于防止散射波的产生。换一种方式，所产生的散射波的相位可被修改以便把散射波对辐射图形的影响限制在这样的区域内，使这样的影响对天线设备的工作情况不引起任何问题。图29表示按照本发明的天线设备的第15实施例的透视图，图30是沿图29中G-G线所取的截面图。在图29和30中，在天线部分45中的接地导体板有一个竖直弯曲部分59。弯曲部分59的作用是延长从短补片天线77辐射的波的传播途径并使其沿水平方向传播。其余部件和第13实施例所用的相同。
除了弯曲部分59如上所述用来延长以水平方向传播的波的传播途径外，第15实施例的天线设备的基本工作情况和第13实施例的天线设备相同。
具体地说，第15实施例的天线设备的弯曲部分59以如下方式工作。从短补片天线17辐射并沿水平方向传播的波被外壳46的边缘部分54所散射。弯曲部分59使这种沿水平方向传播的波经过一个较长的途径。因此就有可能通过改变弯曲部分59的高度a4来调整较强的散射波所存现的方向。
前面的工作情况将参考图31作进一步说明。点划线104表示在外壳46的边缘部分54没有产生散射波时的辐射图形。但是，如果散射波产生了，辐射图形改变成由实线所表示的曲线103。具体地说，主波束的增益在角度θ1的方向会因散射波的影响而减小，从而天线设备的特性会在角θ1的方向受到损害。与此相反，具有弯曲部分59的天线设备的辐射特性可以由虚线曲线105表示，因为散射波在水平方向的传播途径被延长以改变散射波的相位。换句话说，增益减小的方向从θ1改变到θ2(θ1＜θ2)。改变的量(θ2-θ1)随着相位延迟量的增加而增加。因此，具有更大高度a4的弯曲部分54会使主波束的增益被减小的方向移向90°。
通过这样来选择弯曲部分59的高度a4，在所需波束方向的散射波可被减少。
按照第15实施例的天线设备，由于提供了弯曲部分59以延迟散射波的相位，围绕天线设备由于散射波而本来会发生的不利影响可以在所需的波束方向上得以减少。
图32表示按照本发明的天线设备的第16实施例的截面图。在图32中天线设备包括一个遮盖天线设备的天线罩60；一个导电壁61，它由例如在天线罩的内表面电镀而形成，以便和外壳46的边缘部分54相接触；和连接和固定天线罩60到外壳46的螺丝62。其余部件和第13示范例中所用的相同。
第16实施例的天线设备的基本工作情况和第15实施例相同。导电壁61实现第15实施例(图29和30)中弯曲部分59相同的作用。
具体地说，从短补片天线17辐射并以水平方向传播的波被导电壁61所散射。导电壁61的长度a5的改变可以改变散射波最强的方向。因此就有可能通过适当地选择导电壁61的长度a5而减少在所希望的波束方向上的散射波。
按照第16实施例的天线设备，由于提供了导电壁61以延迟散射波的相位，围绕着天线设备本来因为散射波所引起的不良影响可以在所需的方向上得以减少。
虽然在第13到第16实施例中接地导体板48是安排成可相对于外壳46而转动，但天线部分45也可以固定于外壳46上以形成一种天线本身并不转动的天线设备(例如，相控阵天线)。
下面将参考图33和34来说明按照本发明的天线设备的第17实施例。
图33表示按照第17实施例的天线设备的截面图，图34是沿图33中H-H线所取的截面图。天线设备包括位于外壳46内部在天线部分45的下侧的一个导电的环形圆盘。这个圆盘63通过一个有边缘66的圆孔64而在其中心部分形成。接地导体板45和外壳46之间有一个间隙65把它们隔开。其余部分和第14实施例所用的相同。
第17实施例的天线设备可以用在第13实施例所应用的相同场合。
下面将说明按照第17实施例的天线设备的工作情况。从短补片17发射的电波将引起一个电流流经天线部分45上侧的接地导体板的表面。但是，接地导体板在电气上没有和外壳46相联接，并且和外壳46隔着一个间隙65，而这是电流不连续的部分。虽然电波从这个电流不连续部分辐射，这些波对天线波束有不利影响。
为了解决这个问题，第17实施例的天线设备在外壳46的内部的天线部分45的下面在接地导体板的下侧提供了环形的圆盘63，以使间隙65不再形成电流不连续部分。圆盘63的外径b2和内径b1之间的差a6是约为λo/4的长度(λo是自由空间波长)，这里，圆盘63的外圆周在电气上连接到外壳46。这样，在天线部分45的下面的接地导体板和圆盘63之间就形成了一个波导，而圆盘63的内侧边就是波导的开口端。从间隙65看这个波导，这个波导构成了长度为λo/4的开放端短截线，所以从间隙65向圆盘63看的阻抗基本上为零。换句话说，间隙65从电气上显示出基本上是短路的。这种结构使得在间隙65中的电流不连续性消失，因而从间隙65辐射的电波被减少。在这种方式下，从间隙65来的辐射对天线波束57的影响被减少。
由于第17实施例的天线设备包括在电气上使间隙65短路的装置，围绕天线设备的在间隙65中产生的不需要的散射波被减少，从而减少了散射波的不利影响。因此，在所希望的波束方向上的辐射特性得以改善。
如果在外壳46的边缘部分54和圆盘63的上表面之间的距离a7太大，则圆盘63的尺寸可加以调节以使长度a6+a7大体上等于o/4。
应该指出，在第17实施例中的环状圆盘63也可安装在第13到第16实施例的外壳46的内部。
如上面结合多种实施例所说明的，由于本发明的天线设备包括有一个包括一块接地导体板、一条线和安排在接地导体板和该线之间的电介质材料等的馈电电路；一个由通过馈电电路发送的信号所激励的辐射部分；一个由通过接地导电板而形成的、用于使馈电电路和辐射部分进行电磁耦合的耦合孔；和把辐射部分的一端连接到接地导电板的接地装置，辐射部分可以用较小尺寸制成，因而天线设备的尺寸也能减小。
当辐射部分和接地导体板以预定距离隔开时，且在辐射部分和接地导体板之间形成一个空间时，介质损耗可减少而提高天线设备的效率。
当泡沫电介质被选来用作上述的电介质材料时，介质损耗可减少从而提高天线设备的效率。
当接地导体板是由在电介质基板上电镀而形成的，可以减少零部件的数量并减少安装步骤，所以天线设备可以用较低成本生产。
如果在辐射部分和接地导体板之间安装一个固定部件以便固定它们之间的距离，则天线设备的结构可以得到稳定，使得天线设备即使在受到物理振动时也可呈现出稳定的性能。
当辐射部分这样安排使得它和耦合孔之间的位置关系是可调节的，则辐射部分和馈电电路之间的耦合情况可以方便地调节以便把天线设备调整到所需的性能。
当馈电电路的线带有低阻抗区或短截线以增大靠近耦合孔所流动的电流从而增强辐射部分和馈电电路之间的电磁耦合，这样就有可能方便地在辐射部分和馈电电路之间在更宽的波段内建立匹配。
当辐射部分和接地导体板之间的间隔在辐射部分的接地端和开路端变得不同时，就有可能方便地在辐射部分和馈电电路之间在更宽的波段内建立匹配。
当辐射部分是由多个重叠的、相互间有预定间隔且一个安放在另一个之上的辐射元件构成时，就有可能方便地在辐射部分和馈电电路之间在更宽的波段内建立匹配。
当接地导体板是由第一接地导体板和第二接地导体板构成时，在第一接地导体板上形成耦合孔，将线安排在第一接地导体板和第二接地导体板之间，且在耦合孔附近提供了把第一接地导体板和第二接地导体板连接起来的连接构件，在这种情况下对别的电路的电磁耦合可被减少。
当连接构件是由安装在第一接地导体板和第二接地导体板之间的导体块所形成以便用来在电气上屏蔽馈电电路时，它将进一步减少天线设备的介质损耗。
当一个天线部分包括一个传输信号的馈电电路、至少在其上形成一个耦合孔的接地导体板、至少一个通过耦合孔而进行电磁耦合并由相应地通过馈电电路传输的信号所激励的辐射元件、和用于把辐射元件一端接地到接地导体板的接地装置，这个天线部分容纳于一个外壳中，并且还提供一个斜坡部分以便把外壳的垂直的外壁转换成一个缓坡以减少散射波，围绕天线设备而产生的散射波将被减少从而改善天线设备的辐射特性。
无论是用于在天线部分的接地导体板和外壳间短路而提供的用以减少散射波的短路装置，或者装在天线部分和外壳间的吸波材料，两者都可以减少在天线设备周围产生的散射波以改善天线设备的辐射特性。
当围绕着天线部分安装了传播延迟装置以延迟从多个辐射元件传播的电波相位、从而控制由围绕着天线而产生的散射波所导致的天线部分辐射图形的改变时，散射波的影响可以被限制在所希望的方向，使得即使产生了散射波，其影响也得以减少。
权利要求
1.一种天线设备，包括一个接地导体板；一个安装在上述接地导体板上的短补片天线类型的辐射元件；一个激励上述辐射元件的馈电电路；和一个形成于该接地导体板上用于使上述馈电电路和该辐射元件进行电磁耦合的耦合装置。
2.按照权利要求1的天线设备，其特征在于，其中该接地导体板形成于电介质基板的一个表面上；和上述辐射元件包括一个形成于该电介质基板的另一表面上的信号辐射部分和用于把上述信号辐射部分连接到接地导体板的连接装置。
3.按照权利要求2的天线设备，其特征在于，其中所说的馈电电路是一种三层板系统，包括上述接地导体板、另一接地导体板和夹在这两块接地导体板之间的一个带状导体。
4.按照权利要求2的天线设备，其特征在于，其中所说的馈电电路是一个微带线，包括上述接地导体板和与该接地导体板隔开的带状导体。
5.按照权利要求1的天线设备，其特征在于，其中所说的接地导体板是在电介质基板上形成的；和上述辐射元件包括以预定距离和该接地导体板隔开的信号辐射部分和把该信号辐射部分的一端接到上述接地导体板的连接装置。
6.按照权利要求5的天线设备，其特征在于，其中所说的电介质基板是泡沫电介质基板。
7.按照权利要求6的天线设备，其特征在于，其中该接地导体板是由上述电介质基板电镀而成。
8.按照权利要求5的天线设备，其特征在于，还包括一个固定构件，用于在上述信号辐射元件的上述信号辐射部分和上述接地导体板之间保持一个固定的间距。
9.按照权利要求5的天线设备，其特征在于，其中所说的辐射元件是这样安装的，即它和耦合孔的位置关系是可调节的。
10.按照权利要求5的天线设备，其特征在于，还包括除了上述接地导板外与其相隔开的另一块接地导体板，其中一馈电导体安排在上述两块接地导体板之间；和用于在上述耦合孔附近把上述接地导体板和上述另一块接地导体板连接的连接构件。
11.按照权利要求10的天线设备，其特征在于，其中所说的连接构件是安装在上述接地导体板和上述另一接地导体板之间的导体块，用于连接该两块接地导体板并在电气上屏蔽上述馈电导体。
12.按照权利要求10的天线设备，其特征在于，其中所说的馈电导体包括靠近上述耦合孔的低阻抗部分以提高上述辐射元件和上述馈电电路之间的电磁耦合。
13.按照权利要求10的天线设备，其特征在于，其中所说的馈电电路包括靠近耦合孔的一个短截线以提高上述辐射元件和上述馈电电路之间的电磁耦合。
14.按照权利要求5的天线设备，其特征在于，其中上述辐射元件和上述接地导体板间的距离在该辐射元件的接地端和开路端是不同的。
15.按照权利要求5的天线设备，其特征在于，其中所说的辐射元件包括具有相互间以预定距离隔开的相应的辐射部分的多个辐射元件。
16.一种天线设备，包括一个天线部分，它包括一个用于传输信号的馈电电路；一块接地导体板，上面至少形成一个耦合孔；至少一个辐射部分，由上述馈电电路通过上述耦合孔来激励；和接地装置，用于把上述辐射部分的一端对上述接地导体板接地；一个容纳上述天线部分的外壳；和围绕着该外壳安装的散射波减少装置。
17.按照权利要求16的天线设备，其特征在于，其中所说的散射波减少装置是具有斜坡部分的一个导电块，其高度从上述外壳的顶部向上述外壳的基底部分逐渐减小。
18.按照权利要求16的天线设备，其特征在于，其中所说的散射波减少装置是安装在上述外壳顶端的吸波构件。
19.按照权利要求16的天线设备，其特征在于，其中所说的散射波减少装置是使该外壳和该接地导电板之间在电气上短路的装置。
20.一种天线设备，包括一个天线部分，包括一个用于传输信号的馈电电路；一个接地导体板，上面至少形成一个耦合孔；至少一个辐射部分，由上述馈电电路通过上述耦合孔来激励；和接地装置，用于把上述辐射部分的一端对上述接地导体板接地；一个容纳上述天线部分的外壳；传播延迟装置，用于延迟从上述辐射部分传播的电波的相位以控制由产生于天线部分周围的散射波所引起的对天线部分辐射图形的改变。
全文摘要
一种平面天线设备，适于通过电磁耦合来激励一个小的辐射元件。天线设备有一个三层板系统，包括在电介质基板的上和下表面上形成的接地导体板和夹在接地导体板之间的馈线。通过接地导体板之一形成一个耦合孔，在耦合孔附近提供一个构件以便在电气上连接两块接地导体板。通过耦合孔而耦合到馈线上的辐射部分有一端接地以形成短补片天线。短补片天线的尺寸基本上是补片天线的一半。同时，连接构件防止了不需要的耦合。
文档编号H01Q9/04GK1135665SQ9610142
公开日1996年11月13日 申请日期1996年2月13日 优先权日1995年2月14日
发明者大昌孝, 田阳次, 中原新太郎, 松永诚, 小西善彦 申请人:三菱电机株式会社