JP2013183388A - 円偏波特性を有するマイクロストリップアンテナ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】六角形の給電素子上に誘電体を介して六角形の無給電素子との中心が同心となるように平行に積層し、円偏波特性を得るようにしたことを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
しかし、二点給電方法は90°の位相差を形成するための給電回路が必要となるだけでなく、アレー化する際に配列のレイアウトが限定される問題がある。
また、給電素子の角を切り欠く場合は、インピーダンス帯域幅,軸比帯域幅が非常に狭いといった問題があった。
そこで特許文献1は、六角形給電素子上に誘電体を介して四角形無給電素子を平行に積層する円偏波パッチアンテナを開示する。
しかし、同公報に開示するアンテナは、無給電素子は円偏波動作せず、アンテナ特性における広帯域化が不充分である。
本発明は円偏波化する際に給電素子と無給電素子の両方に切り欠き部分を設けて、両素子共に摂動素子を形成し、円偏波動作させた点に特徴がある。
従って、六角形の給電素子及び無給電素子は、四角形を構成する4つの角のうち、対向する2つの角を切除した六角形であり、給電素子の給電位置が元の四角形のX方向又はY方向の中心線上に設けられているのが好ましい。
さらには元の四角形が正方形であるのがより好ましい。
ここで元の四角形のX方向又はY方向の中心線上とは、元の四角形の一辺をX軸と平行に配置した場合の左右方向における中心線上又は上下方向における中心線上をいう。
よって、元の四角形の中心をXY座標の原点に一致させると、給電点はX軸上又はY軸上に位置する。
ここで、六角形の給電素子と無給電素子とが誘電体を介して平面視で重なるように平行に積層され、元の四角形のX方向又はY方向の中心線上であって四角形の中心からずれた位置に給電位置を設定すると、給電点の回りの電磁界分布がX軸方向及びY軸方向で左右対称にならない。
本発明はこの点にも着目し、電磁界の歪みを修正すべく無給電素子を給電素子に対して所定の角度だけ回転させた状態に配置させた。
この場合に給電素子の給電位置をX軸上に配置した場合には、無給電素子を+φ方向に0〜30°回転させるのが好ましく、給電位置をY軸上に配置した場合には無給電素子を−φ方向に0〜30°回転させるのが好ましい。
これにより、軸比帯域幅がさらに広帯域化できる。
まず、円偏波となる条件は次のとおりである。
図6で説明すると、アンテナから十分遠方の点Pにおける電界を考え、その電界の成分Eθ,Eφ において、以下の2つの条件を満足する場合、完全な円偏波となる。
(1)|Eθ| =|Eφ|:各成分の絶対値(振幅)が等しいこと
(2)∠Eθ −∠Eφ=±90度:各成分の位相差が±90度となること
そこで、摂動(対向する角を切除した)を設けた素子(パッチ)について考える。
図6(b)に示すように、中心線上に給電点を設けた1点給電のパッチアンテナにおいて、正方形パッチの対角に位置する角を切落とし、摂動を設けることにより、正方形パッチで縮退している電界#1と#2の合成電界(グレーの矢印)の縮退が解け、共振周波数の異なる二つの直交する電界#1,#2を発生させることができる。
これら二つの電界の振幅と位相により円偏波が生じる。
円偏波には右回り円偏波(RHCP)と左回り円偏波(LHCP)があるが、それらは摂動を設ける対角の位置により変更できる。
電界#1,#2の相対振幅と位相の周波数に対する変化を図7に示す。
電界#1および#2の振幅が最大となる周波数をf1,f2とし、#1,#2の振幅が等しくなる周波数をf0(f1 <f0 <f2)とすると、電界#1と#2の合成電界の位相が90度となるとき、円偏波が得られる。
すなわち、周波数f0において完全な円偏波を得る(非特許文献1参照)。
次に、給電素子(摂動付励振パッチ)と無給電素子(摂動付非励振パッチ)を、誘電体を介して平行に積層した場合を考える。
給電された摂動付励振パッチと無給電の摂動付非励振パッチを積層した場合、図6(c)に示すように二つのパッチ各々に共振周波数の異なる直交する電界成分が生じる。
励振パッチおよび非励振パッチの電界成分を#1,#2および#3,#4とすると、#1と#2および#3と#4とでそれぞれ異なる周波数で円偏波を発生する。
十分遠方での電界はこれら4つの電界成分の合成と考えられ、#1と#2および#3と#4の電界の振幅と位相の条件により異なる周波数で円偏波を生じ、広い周波数帯域に渡って円偏波が得られ、広帯域化される。
電界の振幅、位相および軸比の周波数に対する特性について図8(a)〜(c)に各々示す。
図8に示すように電界#1,#2の合成により周波数f01において円偏波が生じる。
ただし#3,#4の電界も合成されるが、電界強度が小さいためにf01での円偏波に対する主たる寄与は電界#1,#2である。
同様に電界#3,#4の合成により周波数f02において円偏波が生じる。
この条件を満たす周波数はf01,f02である。
したがって、励振パッチ,非励振パッチの形状寸法を調整することにより、単層の場合に比べ、3dB軸比帯域幅を2倍以上広げることが可能である。
なお、周波数f2とf3の間の周波数範囲では電界の振幅と位相が必ずしも上記(1),(2)の条件を満たさないが、電界#1,#2の合成電界と電界#3,#4の合成電界がさらに合成されるために、円偏波に近い特性(軸比3dB以下)が得られる。
そこで、次に非励振パッチに所定の角度を傾けた場合の円偏波発生原理と軸比帯域幅は次のように考えられる。
非励振パッチの角度を励振パッチに対して傾けた場合、図6(d)に示すように電界成分も傾き、励振パッチと非励振パッチの合成電界Eが変化する。
電界#1から#4の振幅と位相は周波数に対する変化が異なり、軸比帯域幅を広げるために4つの電界の振幅と位相を効果的に用いることができる。
たとえば、図9に示すように、給電点の位置が上下非対称であるため、高い周波数では励振パッチの電界分布が上下の端部で異なり(電界分布が上下非対称)、結果として円偏波が得られず、軸比が高くなる。
非励振パッチを少し回転させて設置することにより、非励振パッチの電界が励振パッチの電界を打消すように作用し、それらの合成電界が円偏波を得る条件を満たし、広い軸比帯域幅が得られる。
銅箔からなる地導体11に第1誘電体21を積層し、第1誘電体21に貫通孔を形成し、同軸ケーブル31を用いて外側の線を地導体11に、中心線を給電プローブ32として給電素子12にそれぞれ接続した。
第1誘電体21の上に厚み約18μmの銅箔からなる給電素子12を積層した。
給電素子12は、正方形の対角上の2つの角を切除した六角形になっている。
給電素子12の給電位置Fは、元の正方形の中心をXY座標の原点に合わせ、一辺をX軸と平行にした場合に、中心からの距離ρで元の四辺形の一辺の近傍に位置する。
この給電素子12の上に第2誘電体22を介して給電素子12と中心が同心となるように、無給電素子13を積層した。
無給電素子13も約18μmの銅箔を用い、給電素子12と相似形である。
無給電素子13の回転角度については後述する。
このように配置したアンテナの斜視図を図2(a)に示し、分解図を図2(b)に示す。
軸比(Axial Ratio)特性の変化を図4のグラフに示す。
グラフ中λ0は基準周波数における波長を示す。
これにより、LPS1=0.1λ0のときの軸比帯域幅が最大になり、その軸比帯域幅(軸比≦3dB)Bar=13.7%であった。
軸比帯域幅Barは軸比3dB以下で評価した。
その結果、φ=20°で最大になり、Bar=17.2%であった。
また、実際にアンテナを試作して測定した結果、φ=20°でBar=20.7%であった。
このことから、無給電素子を給電素子に対して所定の角度、回転させると軸比が広帯域化することが明らかになった。
11 地導体
12 給電素子
13 無給電素子
21 第1誘電体
22 第2誘電体
31 同軸ケーブル
32 給電プローブ
F 給電位置
Claims (4)
- 六角形の給電素子上に誘電体を介して六角形の無給電素子との中心が同心となるように平行に積層し、円偏波特性を得るようにしたことを特徴とするマイクロストリップアンテナ。
- 前記六角形の給電素子及び無給電素子は、四角形を構成する4つの角のうち、対向する2つの角を切除した六角形であり、給電素子の給電位置が元の四角形のX方向又はY方向の中心線上に設けられていることを特徴とする請求項1記載のマイクロストリップアンテナ。
- 前記四角形は正方形であることを特徴とする請求項1又は2記載のマイクロストリップアンテナ。
- 前記無給電素子が給電素子に対して所定の角度に回転させた状態で平行に積層されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のマイクロストリップアンテナ。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021064821A (ja) * | 2019-10-10 | 2021-04-22 | 原田工業株式会社 | パッチアンテナ装置 |
CN114976621A (zh) * | 2022-07-04 | 2022-08-30 | 安徽大学 | 一种高增益双贴片圆极化滤波天线及设计方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59161102A (ja) * | 1983-03-04 | 1984-09-11 | Toshiba Corp | 円偏波マイクロストリツプアンテナ |
JPH06232627A (ja) * | 1992-10-02 | 1994-08-19 | Nec Corp | マイクロストリップアンテナ |
JP2001230623A (ja) * | 2000-02-18 | 2001-08-24 | Alps Electric Co Ltd | 円偏波マイクロストリップアンテナ |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59161102A (ja) * | 1983-03-04 | 1984-09-11 | Toshiba Corp | 円偏波マイクロストリツプアンテナ |
JPH06232627A (ja) * | 1992-10-02 | 1994-08-19 | Nec Corp | マイクロストリップアンテナ |
JP2001230623A (ja) * | 2000-02-18 | 2001-08-24 | Alps Electric Co Ltd | 円偏波マイクロストリップアンテナ |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021064821A (ja) * | 2019-10-10 | 2021-04-22 | 原田工業株式会社 | パッチアンテナ装置 |
US11569578B2 (en) | 2019-10-10 | 2023-01-31 | Harada Industry Co, Ltd. | Patch antenna device |
CN114976621A (zh) * | 2022-07-04 | 2022-08-30 | 安徽大学 | 一种高增益双贴片圆极化滤波天线及设计方法 |
CN114976621B (zh) * | 2022-07-04 | 2023-05-26 | 安徽大学 | 一种高增益双贴片圆极化滤波天线及设计方法 |
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