[发明专利]天线和天线馈电结构

说明书

技术领域

本发明大体涉及一种介质负载的天线，还涉及一种用于这种天线的馈电结构，以及一种制造这种介质负载的天线的方法。

背景技术

英国专利申请No.2292638A和No.2310543A公开了在超过200MHz的频率操作的介质负载的天线。每个天线具有两对径向相对的螺旋状的天线元件，该螺旋状的天线元件被镀在由具有大于5的相对介电常数的材料制成的大体圆柱形的电绝缘核上。核的材料占据了由核的外表面所限定的容积的主要部分。包含共轴馈电结构的轴向孔从一个端面延伸通过核到相对的端面，其中该共轴馈电结构包括被屏蔽导体包围的内部导体。在核的一端，馈电结构导体被连接到各个天线元件，这些天线元件靠近孔的端部具有相关联的连接部。在孔的另一端，屏蔽导体连接到与天线元件连接的导体，并且在这些示例中是导电套的形式，这些导电套包围核的部分从而形成不平衡变压器(balun)。每个天线元件终止于套的边沿，并且从其连接到馈电结构形成各自的螺旋形的通道。

英国专利申请No.2367429A公开了一种天线，其中，屏蔽导体与孔的壁间隔开，优选是通过具有小于核的实心材料的相对介电常数一半的相对介电常数的塑料材料管来隔开。

具有相似的馈电结构和不平衡变压器布置的介质负载的环形天线在GB2309592A，GB2338605A，GB2351850A和GB2346014A中公开。这些天线中的每个的共同特性在于具有镀金属的导体元件，该元件围绕核设置并且从穿过该核的馈电结构顶部馈电。导体元件限定了由核所占据的内部容积，并且核的所有表面具有镀金属的导体元件。不平衡变压器提供了天线元件与连接到馈电结构的装置的共模绝缘，使得天线特别适合小的手持装置。

至今，形成在天线中的馈电结构形成如下。首先，凸缘的连接衬套(其外表面电镀)通过放置在孔的端部而与核相配合，其中在该孔的端部处进行馈电连接。然后，细长的管状垫圈从另一端(底端)插入进孔中。接着，预定的特性阻抗的同轴线剪切成一定长度，内导体的裸露部在一端弯曲成U形。同轴电缆的形成部分插入到孔内，并且来自上面和整个顶部连接的细长的管状垫圈在两个连接步骤中焊接：(a)将内导体的弯曲部分焊接到在核的顶表面上的天线元件的连接部分，以及(b)将凸缘衬套焊接到屏蔽导体且进一步焊接到在核的顶表面上的天线元件的连接部。然后，将核反转，第二电镀的衬套装配在电缆的外屏蔽导体上，在这里它在核的相对端从内导体的弯曲部分暴露，从而邻接核的电镀的底端面。最后，将该第二衬套焊接到外部屏蔽导体，并且焊接到核的电镀的底端面。

在现有应用中所公开的天线设计的一个目标是尽可能贴近地为天线元件实现平衡源或者负载。尽管不平衡变压器套一般用于实现这种平衡，但是由于同轴馈电器结构的特性阻抗和其长度的限制，会发生一些电抗性的不平衡。其他的有用的因素在于馈电结构的内导体和外导体在长度上的差异(例如由于内导体的弯曲部分的作用)以及同轴馈电所固有的非对称性。在需要时，为短抽头(shorted stub)形式的补偿电抗匹配网络被连接到靠近核的底端面的内导体，或者是作为天线所连接到的装置的一部分，或者是作为连接到核的底端面的小屏蔽印刷电路板组件。

发明内容

本发明的目的是减少组装如在现有应用中所公开的那些天线的成本。

根据一个方面，本发明为工作频率超过200Mhz的天线提供了一种新型馈电结构。该天线是三维的，具有多个导电天线元件的天线元件结构设置在介质核的外表面上或者靠近该外表面设置。核的相对介电常数大于5。一般地，天线元件结构包括围绕核设置的镀金属的元件并且限定了内部容积，该容积的至少大部分被核的固体介质材料占据，由此核介质负载天线元件结构。

天线元件在馈电结构的一端从馈电连接延伸，该馈电结构纵向地通过处于天线轴线上的核。天线元件的其它端部可以通过共同导体(例如套)连接在一起，该共同导体起到不平衡变压器的作用并且在与核隔开的位置处连接到馈电结构。例如，套可以与馈电结构的屏蔽导体结合起作用，从而为馈电连接处的天线元件提供平衡源或者负载，天线整体为要连接的设备呈现单端50欧姆的终端。在这样的结构中，核的所有表面具有镀金属的导体元件。