专利名称：微带天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及微带天线，特别涉及重量轻、柔性、基本不起皱、可装在衣服或帽子等穿着物上或可穿着型天线的微带天线。
背景技术：
微带天线可以作为汽车等移动站用天线、便携式电话用天线、卫星通信用天线、卫星广播接收用天线等使用。
图9是表示现有微带天线的例子的图。在图9所示的现有微带天线中，设有供电电路衬底11、接地板(接地导体)12、天线用衬底(电介质)13、微带补片14、供电引脚15、供电导体16。
接地板12是设在天线用衬底13和供电电路衬底11之间的导体。供电电路衬底11设有用来向供电引脚15供电的供电导体16。利用供电导体16和接地板12形成微带线，并且通过其传输电力。天线用衬底13在其上表面设置微带补片14。利用微带补片14和接地板12形成微带天线，发射无线电波。微带补片14由供电引脚15供电。在位于微带补片14内部的点上从供电引脚15供电。供电导体16通过其向供电引脚15供电。
上述现有的微带天线中，天线由天线用衬底13和供电电路衬底11形成，两者都是坚硬的物体(刚体)制成而且是较重的物体。此外，微带补片14和接地板12等是铜箔制成的，并且使用硬的粘接剂粘接在天线用衬底13和供电电路衬底11上。因此，很难将现有的微带天线装在衣服或帽子等上。
本发明的目的是为了解决上述问题以提供重量轻、柔性、基本不起皱、可装在衣服或帽子等穿着物上或可穿着型天线的微带天线。
发明的公开本发明的微带天线由柔性的电介质衬底、设在该电介质衬底下表面的柔性的导电性接地板、设在该电介质衬底的上表面比上述接地板的面积小的柔性的导电性微带补片构成。若按照本发明的微带天线，可以得到重量轻、柔性、基本不起皱、可以装在不平的地方且可装在衣服或帽子等穿着物上(例如缝上)的可穿着型天线。
优选的是，在本发明的微带天线中，上述电介质衬底由布料做成，上述接地板和上述微带补片的每一个由导电性布做成。由此，可以很容易将微带天线缝在衣服或帽子等穿着物上或者埋在其中使用。
优选的是，在本发明的微带天线中，上述电介质衬底由毛毡布料做成，上述接地板和上述微带补片的每一个由导电性布做成。由此，可以很容易将微带天线缝在或附在穿着物上。
附图的简单说明
图1(A)和1(B)是表示本发明的微带天线的图，特别地图1(A)是截面图，图1(B)是从右上方看过去的透视图。
图2(A)和2(B)是表示本发明的另一个微带天线的图，特别地图2(A)是截面图，图2(B)是从右上方看过去的透视图。
图3是表示将本发明实施形态的微带天线穿着在手臂上的图。
图4是表示本发明实施形态的反射特性的图。
图5是表示天线的H面和E面弯曲时本发明实施形态的天线的增益特性的图。
图6是表示天线不弯曲时本发明实施形态的天线的H面和E面有关的发射图形的图。
图7是表示天线的E面弯曲90度和180度时本发明实施形态的发射图形的图。
图8是表示天线的H面弯曲90度和180度时本发明实施形态的发射图形的图。
图9是表示现有微带天线的图。
实施发明的最佳形态图1(A)和1(B)是表示本发明的微带天线的图。参照图1，微带天线具有接地板2，电介质衬底3，微带补片4，连接器6，供电导体(微带线)7。
为了解决上述问题，本发明的微带天线具有下述元件。
即，本发明的微带天线包括柔性的电介质衬底3、设在该电介质衬底3下表面的柔性的导电性接地板2、设在该电介质衬底3的上表面比上述接地板2的面积小的柔性的导电性微带补片4。此外，供电导体7也是柔性导电性的。因此，按照本发明的微带天线，可以得到重量轻、柔性、基本不起皱、容易装在不平的地方且可装在衣服或帽子等穿着物上的可穿着型天线。
在本发明的微带天线中，上述电介质衬底3由布料或毛毡布料(felt)做成，上述接地板2和上述微带补片4及供电导体7由导电性布做成。由这些特征，可以很容易将微带天线缝在衣服或帽子等穿着物上或者埋在其中使用。
(1)天线结构的说明为了确认本发明的微带天线的工作可以实施天线功能(无线电波发射)，对具有图2(A)和2(B)所示结构的天线进行了测验。
图2(A)和2(B)是表示另一微带天线的图，特别地图2(A)是微带天线的截面图，图2(B)是从右上方看过去的透视图。参照图2(A)和2(B)，微带天线具有接地板(接地导体)2、天线用衬底(电介质)3、微带补片4，导电引脚5和连接器6。
接地板2是设在天线用衬底3的下表面的构成接地面的导体(接地导体)。接地板2是由导电性布制成。天线用衬底3是毛毡材料等柔性的电介质(在该例子中介电常数εr＝1.43)。微带补片4与导电引脚5电连接，和接地板2一样，用相同的导电性布制成。导电引脚5与微带补片4在位于微带补片14内部的点上电连接。连接器6是细芯同轴电缆用连接器。微带天线被设计用来以频率2.5GHz传输线偏振波。为了建设的简化采用背面同轴供电方式。构成接地板2的导电性布是由电磁波屏蔽材料制成，具有150×150mm的正方形尺寸，厚度(T1)0.15mm，面密度80g/m2，2.5GHz下的返回损耗为0.03dB，2.5GHz下的传输损耗为74dB。例如，接地板2的导电性布由将导电性金属涂敷在细绳上织成。构成天线用衬底3的毛毡材料有毛毡制成是市面上的商业产品，具体介电系数为1.43，150(长)×150(宽)mm的正方形尺寸，厚度(T2)1mm。构成微带补片4的导电性布由和接地板2相同的材料构成，是直径(R)60mm的圆片(参照图2(A)和2(B))。
图3是表示将微带天线穿着在手臂上的图。图3示出将可穿着式微带天线卷在手臂上的状况。可穿着式微带天线中，接地板2和微带补片4(在图3中用黑色部分表示)使用导电性布，天线用衬底3(在图3中用白色部分表示)使用毛毡布料。
(2)天线特性的说明(a)反射特性的说明图4是表示反射特性的图。假设将可穿着式微带天线缝在衣服或帽子等上使用，示出将该天线弯曲时该可穿着式微带天线的反射特性。在图4中，“0deg.”表示天线不弯曲的状态，“90deg.”表示在微带补片4的中心将E面弯曲为V型的状态，“180deg.”表示在微带补片4的中心将E面弯曲成U型的状态。
该天线的返回损耗(Return loss)在不弯曲的状态下约为-20dB，共振频率为2.505GHz。每次E面弯曲为90度时，共振频率以约25MHz的幅度偏离(减小)。以相同的方式弯曲H面也可以得出特性。可以得到，频率以约5MHz的幅度偏离，偏移量比弯曲E面时的偏移小。
H面弯曲是指以连接微带补片4的中心和供电点(导电引脚5的连接点)的连线为轴进行弯曲。相反，E面弯曲是指以垂直于连接微带补片4的中心和供电点的连线的线作为轴进行弯曲。
(b)增益特性的说明H面或E面弯曲时的增益如图5所示。在每种条件下测得的增益频率是2.495GHz。dBi的符号“i”表示该增益与无指向性天线的增益相关。
图6是表示天线不弯曲时与H面和E面相关的发射图形的图。图7是表示E面弯曲90度和180度时与E面相关的发射图形的图。图8是表示H面弯曲90度和180度时与H面相关的发射图形的图。
由上述图5-8可知，E面弯曲时的增益比H面弯曲的增益低。E面弯曲180度时增益最小，这时下降2.39dB。从图7、图8的发射图形可知，微带天线弯曲的角度增加，波束的宽度也增加。微带天线弯曲时的增益下降是由于共振频率的变化，也是由于波束加宽。
由该结果可知，由于该微带天线的弯曲引起的变化依赖电流流动的方向，如前面右侧位置可以看出，下降的程度是由电流分布的密度决定的。
该微带天线在实际使用时足够有效，由于不太会有弯曲180度的情况，并且由于天线缝在穿着物上的位置可以选择例如在帽子或背部等平坦的地方。而且，当在天线弯曲时增益下降2dB左右是可以忍受时，则微带天线足够有效。
以上，根据实施形态说明了本发明，但本发明可以在其范围内有各种各样的变形。
例如，接地板2和天线用衬底3的形状不光是四边形，也可以是其他形状，例如三角形、五边或以上的多边形、椭圆和圆形等。微带补片4的形状不光是圆形，也可以是三角形、四边形、五边或以上的多边形和椭圆。
将微带天线安装在衣服或帽子等上除了用绝缘线缝在拼缝物等表面上之外，也可以用粘接剂粘接或埋入内部。此外，也可以使用平面扣件(plane fastener)的方式，该平面扣件在接地板的下表面，是一触式扣紧而且拉开的时候很容易分开。对于这样将用布做成的微带天线缝在衣服或帽子等上或埋入内部的情况，微带天线可以与衣服或帽子等一起进行洗涤。
当天线用衬底3厚度过薄则带宽显著变窄。因此，适合天线用衬底3的这类材料厚度在0.1mm～3mm左右、没有凹凸或只有小凹凸、平坦而且是柔性的衬底，例如，毛毡(无纺织物)、布(纺织品)、纸和树脂等。考虑到微带天线的指向性，也可以在帽子或衣服(和服)上安装多个(例如，在帽子上以45度的倾斜度每隔120度装1个，共装3个)。
工业上利用的可能性如上所述，本发明的微带天线具有下面的优点。
因微带天线由柔性电介质衬底、设在该电介质衬底下表面的柔性导电性接地板、设在该电介质衬底的上表面比上述接地板的面积小的柔性导电性微带补片构成，故可以得到重量轻、柔性、基本不起皱、且可装在衣服或帽子等穿着物上的可穿着型天线。
由于在微带天线中，上述电介质衬底是布料，上述接地板和上述微带补片是导电性布，可以很容易将天线缝在衣服或帽子等穿着物上，或者埋在里面使用。
进而，在微带天线中，由于上述电介质衬底是毛毡布料，上述接地板和上述微带补片是导电性布，可以很容易将微带天线缝在或附在穿着物上。
权利要求
1.一种微带天线，包括柔性电介质衬底、设在该电介质衬底下表面的导电性的柔性接地板、设在该电介质衬底上表面的比上述接地板的面积小的柔性导电性微带补片。
2.权利要求1记载的微带天线，其中，上述电介质衬底由布料做成，上述接地板和上述微带补片的每一个由导电性布做成。
3.权利要求1记载的微带天线，其中，上述电介质衬底由毛毡布料做成，上述接地板和上述微带补片的每一个由导电性布做成。
全文摘要
一种微带天线具有柔性电介质衬底(3)、设在该电介质衬底(3)下表面的柔性导电性接地板(2)、设在该电介质衬底(3)的上表面比上述接地板(2)的面积小的柔性导电性微带补片(4)。
文档编号H01Q13/08GK1639914SQ03805288
公开日2005年7月13日 申请日期2003年2月25日 优先权日2002年3月6日
发明者田中正人, 张宰赫 申请人:独立行政法人情报通信研究机构