覆盖基板10的下表面的地电极(未描绘)在从馈电点32a朝另一端的路线中分支成两个基本平行的微带线32c和32d。如在前述实施例或修改中的每个中那样，微带线32c和32d中的每个微带线的端点是开放端，或者被短路到设置在基板10的下表面上的地电极。同样在该示例中，对于微带线32c和32d中的每个微带线，各自均具有近似半个设计波长的长度的一个或更多个谐振器73被布置在流经该微带线的电流的节点附近。微带线32c和32d中的每个微带线与每个谐振器73电磁耦合，因而使基板10的表面上的电场的分布均匀且被增强。注意，每个谐振器73可以是形成为环形的导体，或者可以是偶极天线。在该修改中，谐振器和微带线被布置的范围很广，因此可以发射和接收无线电波的范围比在前述实施例或修改中更广。
[0082]注意，在前述实施例或修改中，电介质层可以设置在谐振器和形成微带线的导体12之上，以使得导体12和谐振器被夹在电介质之间。因此，与导体12和谐振器中的无线电波的设计波长对应的实际长度根据每个电介质的相对介电常数而减小。因此，更大程度地减小了整个天线的大小。
[0083]根据又一实施例，可以使用其他形式的分布常数线来替代微带线。
[0084]图21是根据第三实施例的架天线的平面图。在架天线8中，勒谢尔线(Lecherwire)被用作分配常数线以替代微带线。在架天线8中，勒谢尔线81以及谐振器83_1至83-4被布置在由电介质形成的基板10的一个表面上。注意，在该实施例中，由于勒谢尔线81自身用作分布常数线，因此不需要将地电极设置在基板10的其他表面上。因此，基板10主要用于支承勒谢尔线81以及谐振器83-1至83-4。
[0085]勒谢尔线81包括彼此平行的两个导线81a和导线81b。电流流经导线81a的方向与电流流经导线81b的方向相反。因此，可以将被布置成靠近导线81a以电磁耦合到导线81a的谐振器83-1以及被布置成靠近导线81b以电磁耦合到导线81b的谐振器83_3布置在勒谢尔线81的纵向方向上的相同位置。类似地，可以将谐振器83-2和谐振器83-4布置在勒谢尔线81的纵向方向上的相同位置。
[0086]勒谢尔线的与馈电点81c相对的端点81d形成为开放端或者接地，以使得流经勒谢尔线81的电流形成驻波。谐振器83-1至83-4各自被布置为使得每个谐振器的一端位于流经勒谢尔线81的电流的驻波的节点附近可以进行电磁耦合的范围内。换言之，在端点81d是开放端的情况下，谐振器83-1和83-2被布置在离端点81d为设计波长λ的一半的整数倍的位置附近。或者，在端点81d接地的情况下，即在端点81d是固定端的情况下，谐振器83-1和83-3被布置在离端点81d为λ X (1/4+η/2)(其中，η是零或大于零的整数)位置的附近。此外，以使谐振器83-1和83-3与谐振器83-2和83_4之间的间隔基本等于λ的方式来布置每个谐振器，以使得在谐振器83-1中流动的电流和在谐振器83-4中流动的电流同相。同样在该实施例中，每个谐振器的纵向方向上的长度优选近似为半个设计波长。
[0087]下面将描述架天线8的天线特性的模拟结果。
[0088]图22是架天线8的平面图，示出了用于模拟的元件的尺寸。图23是描绘架天线8的S参数的频率特性的模拟结果的曲线图。图24是描绘在架天线8的表面附近形成的电场的模拟结果的图示。在该模拟中，形成基板10的电介质的相对介电常数ε r为2.2，而电介质的介电损耗正切tan δ西格玛为0.00。勒谢尔线81以及谐振器83_1至83_4全部由铜(电导率σ = 5.8X107S/m)形成。
[0089]如图22所示，基板10沿勒谢尔线81的纵向方向的长度为800mm，并且沿与勒谢尔线81的纵向方向正交的方向的长度为400mm。基板10的厚度为0.6mm。
[0090]此外，勒谢尔线81的导线81a和导线81b的宽度各自均为2mm，而这些导线之间的间隔为4mm。从馈电点81c到开放端81d的长度为670mm。相比之下，形成谐振器83_1至83-4中的每个谐振器的导体的宽度为6_。此外，沿每个谐振器的纵向方向的长度为140.8mm。从开放端81d到谐振器83_1和83_3的距离为146mm。此外,谐振器83_1与谐振器83-2之间的间隔以及谐振器83-3与谐振器83-4之间的间隔各自均为292mm。从谐振器83-2和83-4到馈电点81c的距离为220mm。每个谐振器与勒谢尔线81之间的间隔为0.2mmο
[0091]在图23中，横轴代表频率[GHz]，而纵轴代表Sll参数的值[dB]。曲线图2300描绘了通过使用有限积分技术模拟电磁场而获得的架天线8的Sll参数的频率特性。如曲线图2300所示，发现在架天线8中，Sll参数在大约920MHz处在-1OdB处或-1OdB以下，这被认为指示良好的天线特性。
[0092]在图24中，曲线图2400描绘了在架天线8的表面上方30cm的位置处的与架天线8的表面平行的平面的电场的强度分布。然而，注意，假设无线电波的频率为920MHz。在曲线图2400中，密度越高的地方，电场越强。如曲线图2400所示，发现电场不仅在沿勒谢尔线81的纵向方向的方向上均匀地延伸，还在与勒谢尔线81的纵向方向正交的方向上均匀地延伸。
[0093]根据该实施例，不需要在基板的背面上设置地电极。因此，在调节架天线的特性阻抗时不需要考虑基板的厚度。因此，根据该实施例，可以使架天线的厚度更大程度地减小。
[0094]注意，在前述实施例或修改中的每个中，谐振器的数量不限于示出的数量，并且谐振器的数量可以为一个或更多个。
【主权项】
1.一种平面天线，包括: 由电介质形成的基板； 形成在所述基板的第一表面上的分布常数线，所述分布常数线包括被供应电力的第一端以及作为开放端或被接地的第二端；以及 至少一个第一谐振器，其被布置在所述基板的所述第一表面上，并被布置在电流的驻波的节点中的任一节点附近允许所述至少一个第一谐振器电磁耦合到所述分布常数线的范围内，其中，响应于从所述分布常数线辐射的或由所述分布常数线接收的具有特定设计波长的无线电波，所述电流流经所述分布常数线。
2.根据权利要求1所述的平面天线，其中，所述分布常数线是微带线，所述微带线包括布置在所述基板的第二表面上的地电极以及布置在所述基板的所述第一表面上的导体，所述导体为线性导体。
3.根据权利要求2所述的平面天线，其中，所述至少一个第一谐振器包括多个第一谐振器，所述多个第一谐振器各自被交替地布置以将所述导体夹在所述多个第一谐振器之间，并且所述多个第一谐振器中的两个相邻第一谐振器被布置在流经所述导体的电流的相应的两个相邻节点处允许所述两个相邻第一谐振器中的每个第一谐振器电磁耦合到所述分布常数线的范围中。
4.根据权利要求1所述的平面天线，其中，所述多个第一谐振器中的每个第一谐振器沿所述多个第一谐振器中的所述每个第一谐振器的纵向方向具有所述设计波长的一半的长度。
5.根据权利要求2所述的平面天线，其中，所述多个第一谐振器中的每个第一谐振器沿所述多个第一谐振器中的所述每个第一谐振器的纵向方向具有所述设计波长的一半的长度。
6.根据权利要求3所述的平面天线，其中，所述多个第一谐振器中的每个第一谐振器沿所述多个第一谐振器中的所述每个第一谐振器的纵向方向具有所述设计波长的一半的长度。
7.根据权利要求2所述的平面天线，还包括: 至少一个第二谐振器，其平行于所述导体而被布置在所述基板的所述第一表面上，并被布置在所述电流的驻波的波腹中的任一波腹附近允许至少一个第二谐振器电磁耦合到所述导体的范围内，所述至少一个第二谐振器被布置成与所述至少一个第一谐振器正交。
8.根据权利要求7所述的平面天线，其中，所述至少一个第二谐振器包括多个第二谐振器，并且所述导体被形成为使得所述导体对应于下述每个部分而弯曲:在该部分处，布置有所述多个第一谐振器中的一个第一谐振器和所述多个第二谐振器中的一个第二谐振器的对；并且，所述多个第一谐振器中的所述一个第一谐振器和所述多个第二谐振器中的所述一个第二谐振器沿所述导体的纵向方向在所述导体的相应侧以所述设计波长的间隔交替地布置。
9.根据权利要求1所述的平面天线， 其中，所述分布常数线是勒谢尔线，所述勒谢尔线包括彼此平行地布置在所述基板的所述第一表面上的第一导线和第二导线，以及 其中，所述至少一个第一谐振器包括第三谐振器和第四谐振器，所述第三谐振器被布置成使得所述第三谐振器在所述第一导线的位于距所述第二端特定距离处的节点处，以所述第三谐振器的一端电磁耦合到所述第一导线，所述第四谐振器被布置成使得所述第四谐振器在所述第二导线的位于距所述第二端所述特定距离处的节点处，以所述第四谐振器的一端电磁耦合到所述第二导线。
【专利摘要】一种平面天线包括：由电介质形成的基板；形成在所述基板的第一表面上的分布常数线，所述分布常数线包括被供应电力的第一端以及作为开放端或被接地的第二端；以及至少一个第一谐振器，其被布置在所述基板的所述第一表面上，并被布置在电流的驻波的节点中的任一节点附近允许所述至少一个第一谐振器电磁耦合到所述分布常数线的范围内，其中，响应于从所述分布常数线辐射的或由所述分布常数线接收的具有特定设计波长的无线电波，所述电流流经所述分布常数线。
【IPC分类】H01Q13-08, H01Q9-04, H01Q1-22
【公开号】CN104638341
【申请号】CN201410601676
【发明人】山城尚志, 甲斐学, 安德雷·S·安德连科
【申请人】富士通株式会社
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年10月31日
【公告号】EP2871715A1, US20150123852