JP2018166295A - Circular polarization antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、円偏波アンテナに係り、２つのアンテナを用いた円偏波アンテナに関する。 The present invention relates to a circularly polarized antenna, and more particularly to a circularly polarized antenna using two antennas.
ＧＰＳ衛星やＢＳ放送などの各種通信方式において、円偏波による通信が広く行われおり、その通信には円偏波アンテナが使用される。
従来の円偏波アンテナとしては、縮退分離法を用いたマイクロストリップアンテナがある。この円偏波アンテナは、正方形のマイクロストリップアンテナの２つの角の一部を切り取った形状のアンテナであり、特許文献１の図１０に示されている。
また、２点給電方式による円偏波アンテナとして、正方形のマイクロストリップアンテナの直交する２辺に対し、別々に給電することで円偏波とするアンテナがある。この方式では、方形または円形マイクロストリップアンテナを空間的に直交する２つの給電点で位相差がπ／２となるように給電するものである。
In various communication systems such as GPS satellites and BS broadcasting, communication using circularly polarized waves is widely performed, and a circularly polarized antenna is used for the communication.
As a conventional circularly polarized antenna, there is a microstrip antenna using a degenerate separation method. This circularly polarized antenna is an antenna having a shape obtained by cutting off two corners of a square microstrip antenna, and is shown in FIG.
In addition, as a circularly polarized wave antenna using a two-point feeding method, there is an antenna that is circularly polarized by separately feeding power to two orthogonal sides of a square microstrip antenna. In this method, a rectangular or circular microstrip antenna is fed so that the phase difference is π / 2 at two feeding points that are spatially orthogonal to each other.
しかし、マイクロストリップアンテナを使用する場合には、アンテナ一辺のサイズがλg／２であると共にアンテナよりも大きな誘電体基板が必要になるため、全体として大サイズになってしまうという問題がある。ここでλgとは、誘電体基板内での波長のことをいう。
一方、２点給電方式の円偏波アンテナでは、２点で給電するための二分配回路などの外部回路が必要であり、給電系が複雑になるという問題がある。
However, when a microstrip antenna is used, there is a problem that the size of one side of the antenna is λg / 2 and a dielectric substrate larger than the antenna is required, resulting in a large size as a whole. Here, λg means a wavelength in the dielectric substrate.
On the other hand, the circularly polarized antenna of the two-point feeding method requires an external circuit such as a two distribution circuit for feeding power at two points, and there is a problem that the feeding system becomes complicated.
本発明は、より容易に製造可能で小型化された円偏波アンテナを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a circularly polarized antenna that can be more easily manufactured and reduced in size.
（１）請求項１に記載の発明では、破断部が形成された破断環状部と、 前記破断環状部の破断部を形成する両端部と各々が連続し、所定間隔で平行して延設された１対の延設部（スプリット部）と、前記破断環状部から所定距離だけ隔てて配設された地導体板（グランドプレーン）と、前記破断環状部の長手方向に対して直交状態に配設され、一端側が前記破断環状部に接続され、前記地導体板まで延びる他端側に給電点を備えた給電ラインと、を具備し、前記破断環状部と前記１対の延設部は第１アンテナとして機能し、前記給電ラインは第２アンテナとして機能している、ことを特徴とする円偏波アンテナを提供する。
（２）請求項２に記載の発明では、前記第１アンテナと前記第２アンテナの偏波がほぼπ／２の位相差である、ことを特徴とする請求項１に記載の円偏波アンテナを提供する。
（３）請求項３に記載の発明では、前記破断環状部は、前記地導体板と平行に配設された矩形形状であり、前記地導体板と平行な２辺のうち前記地導体板から離れた側の辺の中央部に破断部が形成されている、ことを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の円偏波アンテナを提供する。
（４）請求項４に記載の発明では、 前記１対の延設部は、前記破断環状部の内側に、又は外側に延設されている、ことを特徴とする請求項３に記載の円偏波アンテナを提供する。
（５）請求項５に記載の発明では、 前記破断環状部と前記１対の延設部は、絶縁層を介してビア接続された複数層に形成され、 前記給電ラインの前記一端は、いずれか１の層の破断環状部に接続されている、ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１の請求項に記載の円偏波アンテナを提供する。
（６）請求項６に記載の発明では、前記地導体板は、前記破断環状部の最上層と最下層に対応した２層に形成され、前記地導体板の２層はビア接続されている、ことを特徴とする請求項５に記載の円偏波アンテナを提供する。
(1) In the invention according to
(2) In the invention described in
(3) In invention of
(4) In the invention according to
(5) In the invention according to
(6) In the invention according to claim 6, the ground conductor plate is formed in two layers corresponding to the uppermost layer and the lowermost layer of the fractured annular portion, and the two layers of the ground conductor plate are via-connected. The circularly polarized antenna according to
本発明によれば、破断環状部と１対の延設部が第１アンテナとして機能し、第１アンテナへの給電ラインが第２アンテナとして機能するので、小型の円偏波アンテナを容易に製造することができる。 According to the present invention, the broken annular portion and the pair of extending portions function as the first antenna, and the feeding line to the first antenna functions as the second antenna, so that a small circularly polarized antenna can be easily manufactured. can do.
以下、本発明の円偏波アンテナにおける好適な実施の形態について、図１から図１０を参照して詳細に説明する。
（１）実施形態の概要
本実施形態の円偏波アンテナ１では、地導体板１０と、この地導体板１０から所定距離だけ離れて配設された破断環状アンテナ２０と、この破断環状アンテナ２０に一端が接続され他端側が地導体板１０まで延びた他端が給電点となる給電ライン３０を備えている。
破断環状アンテナ２０は第１アンテナとして機能し、給電ライン３０は第２アンテナとして機能し、両アンテナはほぼ直交状態に配設されると共に、両アンテナの偏波がほぼπ／２だけ位相がズレていることで、円偏波の送受信が可能となる。
ここで、両アンテナに関し、「直交状態の配置」と「ほぼπ／２の位相差」については、共に厳密な意味での角度、位相差であるπ／２だけでなく、実用の円偏波アンテナとしての良好な使用目安である軸比３ｄＢ以下が実現できる角度、位相差の幅を含むものとする。
本実施形態の円偏波アンテナ１は、給電ライン３０が地導体板１０から露出することで、給電ライン３０からの輻射（Ｅθ成分）と、破断環状アンテナ２０からの輻射（Ｅφ成分）が直交を成しており、円偏波化が実現される。具体的には、軸比≦３ｄＢを満たす角度幅が、Ｚ−Ｙ面（φ＝９０°）で８０°前後、Ｘ−Ｙ面（θ＝９０°）で５４°前後となり、良好な円偏波特性を示す。また、共振周波数２．５１ＧＨｚ、効率７４．５％である。
Hereinafter, preferred embodiments of the circularly polarized wave antenna of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
(1) Outline of Embodiment In the circularly polarized
The broken
Here, for both antennas, “arrangement in an orthogonal state” and “phase difference of approximately π / 2” are not only π / 2, which is an angle and a phase difference in a strict sense, but also a practical circular polarization. The angle and phase difference width that can realize an axial ratio of 3 dB or less, which is a good standard for use as an antenna, are included.
In the circularly polarized
（２）実施形態の詳細
図１は、円偏波アンテナ１の全体構成と、その一部である破断環状アンテナ２０を表した斜視図である。
図１に示すように本実施形態の円偏波アンテナ１は多層化されている。なお、各層の部材を表す場合には同一数字の符号にａ、ｂ、〜を付し、部材全体を表す場合には数字の符号だけで表示するものとする。
円偏波アンテナ１は、図１（ａ）に示されるように、地導体板１０、破断環状アンテナ２０、給電ライン３０を備えている。本実施形態の地導体板１０、破断環状アンテナ２０、給電ライン３０は、それぞれ銅で形成されているが、他の金属や合金を使用するようにしてもよい。
(2) Details of Embodiment FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of the circularly polarized
As shown in FIG. 1, the circularly polarized
As shown in FIG. 1A, the circularly polarized
円偏波アンテナ１は、また、矩形形状の絶縁層１１ａ〜１１ｃを備えている。
この絶縁層１１は、平面サイズが３０ｍｍ×５０ｍｍで、厚さが０．４ｍｍ〜０．６ｍｍ（後述する）で、ガラスエポキシ樹脂等の各種樹脂により形成されている。
この絶縁層１１上に、絶縁層１１の１の辺側に破断環状アンテナ２０が形成されている。破断環状アンテナ２０は４層に形成され、各層は各絶縁層１１ａ〜１１ｃの間と両外側面に形成されている。破断環状アンテナ２０の各層は互いにビア接続されている。
The circularly polarized
The insulating
On the insulating
各絶縁層１１ａ〜１１ｃの両外側面には、破断環状アンテナ２０が形成された側と反対側の辺に、２層の地導体板１０ａと地導体板１０ｄが形成されている。この地導体板１０は、その平面サイズが１７ｍｍ×５０ｍｍである。
両地導体板１０ａと地導体板１０ｄとは、図３に示すように、ビア接続１２によって互いに接続されている。このビア接続１２は、給電ライン３０を避けるようにして配設される。
On both outer surfaces of the
Both the
図１（ｂ）に示すように、破断環状アンテナ２０は、地導体板１０と対向している辺の長さ方向を長手方向とした場合、この長手方向に長い矩形形状の破断環状部２２と、１対の延設部２８、２９を備えている。
破断環状部２２は、その地導体板１０と対向している側の反対側に、長手方向の中央に破断部Ａが形成されている。破断環状部２２は、直線部２３〜２７の順に、互いに直角方向に連続する４つの直線部で方形状に構成されている。直線部２３と直線部２７とは、所定幅で破断されて破断部Ａを形成することで連続していない。直線部２３と直線部２７は、方形の絶縁層１１の一辺（端部）と一致するように形成される。
As shown in FIG. 1B, the broken
The fractured
給電ライン３０は、３層目の破断環状部２２ｃと同一層に１層形成され、その一端側が、破断環状部２２ｃの直線部２３に接続されている。
破断環状部２２ｃは、他の層と異なり給電ライン３０を通すために、直線部２５ｃに破断部２５１が形成されている。給電ライン３０は、この破断部２５１の間を通り、地導体板１０ａ、１０ｄの間にまで延設されている。給電ライン３０の他端は給電点であり、その形状については後述する。
本実施形態の円偏波アンテナ１では、地導体板１０と破断環状部２２とが所定間隔を開けて離れていることで、給電ライン３０が地導体板１０から露出し、その結果、給電ライン３０からの輻射（Ｅθ成分）を得ることができる。
The
Unlike the other layers, the broken
In the circularly polarized
図２は、破断環状アンテナ２０と給電ライン３０の大きさを表した説明図である。
図２に示すように破断環状アンテナ２０の破断環状部２２は、その内側開口部の長手方向の長さが９ｍｍ、短手方向の長さが３．５ｍｍであり、各直線部２３〜２７の幅が０．５ｍｍに形成されている。
図２に示すように破断環状部２２の内側サイズは直線部２４、２６に対応する縦方向が３．５ｍｍで、直線部２５に対応する横方向（長手方向）が９ｍｍである。各直線部２３〜２７の幅は０．５ｍｍに形成されている。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the sizes of the broken
As shown in FIG. 2, the fractured
As shown in FIG. 2, the inner size of the fractured
直線部２３の破断部Ａ側の端部には延設部２８が、また、直線部２７の破断部Ａ側の端部には延設部２９が、それぞれ所定間隔で平行して破断環状部２２の内側に延設されている。延設部２８と延設部２９は、直線部２３、２７と直角方向に延設されている。また両延設部２８、２９の間隔は０．１ｍｍである。延設部２８、２９の長さは、１．４５ｍｍである。
An
以上説明した破断環状部２２と延設部２８、２９は、上述したように３層目の直線部２５に破断部２５１（図１（ｂ）参照）が形成されていることを除き、各層で同じ形、サイズに形成されている。各層の破断環状部２２は、ビア接続２１により互いに接続されている。
本実施形態では、延設部２８、２９部分はそれぞれ直線部２３、２７と連接しているためビア接続されていないが、延設部２８、２９においても各層をビア接続するようにしてもよい。
なお、本実施形態の延設部２８、２９は、破断環状部２２の内側に延設されているが、破断環状部２２の外側に延設するようにしてもよい。この場合においても両延設部２８、２９の間隔を０．１ｍｍ、長さを１．４５ｍｍに形成する。
As described above, the broken
In this embodiment, the
In addition, although the
給電ライン３０は、直線部２３の他端部から地導体板１０方向に延びる直線部２４と平行に、地導体板１０まで延設されている。これにより、給電ライン３０は、破断環状アンテナ２０の長手方向（直線部２５の長さ方向）に対して、直交状態に配設される。
直線部２４と給電ライン３０との間隔Ｆは、Ｆ＝０．２０ｍｍである。
給電ライン３０は、その幅が０．５５ｍｍに形成され、後述する給電点の形式により異なるが１３ｍｍより長く形成されている。
なお、給電ライン３０と直線部２４との間隔Ｆについて本実施形態ではＦ＝０．２０ｍｍとしたが、Ｆ＝１．０ｍｍまで、好ましくはＦ＝０．６８ｍｍ程度まで広く設定することも可能である。この場合、実施形態のＦ＝０．２０ｍｍにした場合の軸比（後述する）に比べると劣化するが、Ｆの値を大きくすることで製造が容易になる。
The
An interval F between the
The
In this embodiment, the distance F between the
図２に示すように、円偏波アンテナ１では、地導体板１０から破断環状部２２の直線部２３、２７側の端部までの距離ＬがＬ＝１３ｍｍに形成されている。
円偏波アンテナ１では、所望の共振周波数となるように、破断環状アンテナ２０の形状を選択する。例えば、破断環状部２２の内側のサイズで短手方向の長さをｑ１（本実施形態では３．５ｍｍ）、長手方向の長さをｑ２とした場合、ｑ１／ｑ２が小さい程（すなわち、横長に形成する程）共振周波数は小さくなり、延設部２８、２９の長さが長いほど共振周波数は小さくなる。
そして、第１アンテナとして機能する破断環状アンテナ２０の偏波に対して、直交状態にあり第２アンテナとして機能する給電ライン３０の偏波がほぼπ／２の位相差となるように、給電ライン３０の長さ（距離Ｌの長さ）と間隔Ｆの調整がされる。
As shown in FIG. 2, in the circularly polarized
In the circularly polarized
The feed line is arranged so that the polarization of the
図３は、円偏波アンテナ１の１層目〜４層目の各形状を表した図である。
なお、点線で示したのが円偏波アンテナ１の外形となる絶縁層１１の外形である。
１層目（Ｌａｙｅｒ１）には、図３（ａ）に示すように、破断環状アンテナ２０ａと、地導体板１０ａが配設される。
２層目（Ｌａｙｅｒ２）には、図３（ｂ）に示すように、破断環状アンテナ２０ｂが配設される。
３層目（Ｌａｙｅｒ３）には、図３（ｃ）に示すように、破断環状アンテナ２０ｃと、給電ライン３０が配設される。破断環状アンテナ２０ｃの直線部２５ｃには、給電ライン３０を通すための破断部２５１が形成されている。給電ライン３０は一端側が破断環状アンテナ２０ｃの直線部２３ｃに接続され、他端側が両地導体板１０ａ、１０ｄの間まで延設されている。
４層目（Ｌａｙｅｒ４）には、図３（ｄ）に示すように、破断環状アンテナ２０ｄと、地導体板１０ｄが配設される。
FIG. 3 is a diagram showing the shapes of the first to fourth layers of the circularly
In addition, the outer shape of the insulating
In the first layer (Layer 1), as shown in FIG. 3A, a broken
In the second layer (Layer 2), a broken
In the third layer (Layer 3), as shown in FIG. 3C, a fractured
In the fourth layer (Layer 4), as shown in FIG. 3D, a broken
給電ライン３０の他端側の給電点には、円偏波アンテナ１外部の高周波回路に接続されるようになっている。
図４は、給電ライン３０の端部に形成される給電点の各種形状を表した断面図である。
図４（ａ）は、円偏波アンテナ１における１層目の地導体板１０ａ側に給電端子３５を形成した場合の第１の例である。
すなわち、給電ライン３０の給電点に対応する位置で、絶縁層１１ａ、１１ｂにスルーホール３１を形成するとともに、地導体板１０ａに設けた開口部に給電端子３５が形成される。
そして、スルーホール３１の内周面がメッキされ、又はスルーホール３１内に導電ペーストが充填されることで、給電端子３５と給電ライン３０の端部（給電点）とがビア接続される。
A feed point on the other end side of the
FIG. 4 is a cross-sectional view showing various shapes of the feeding point formed at the end of the
FIG. 4A is a first example in the case where the feeding
That is, the through
Then, the inner peripheral surface of the through
図４（ｂ）は、第１の例とは逆の面、すなわち、４層目の地導体板１０ｄ側に給電端子３６を形成した場合の第２の例である。
この例では、給電ライン３０の給電点に対応する位置で、絶縁層１１ｃにスルーホール３２を形成するとともに、地導体板１０ｄに設けた開口部に給電端子３６が形成される。
そして、スルーホール３２の内周面がメッキされ、又はスルーホール３２内に導電ペーストが充填されることで、給電端子３６と給電ライン３０の端部（給電点）とがビア接続される。
FIG. 4B shows a second example in which the
In this example, the through
Then, the inner peripheral surface of the through
図４（ｃ）は、 給電ライン３０の長さ方向における絶縁層１１ｃの長さを、絶縁層１１ａ、１１ｂよりも長くし、給電ライン３０も絶縁層１１ａ、１１ｂの外側にまで延設して形成されたものである。
この場合、給電ライン３０の絶縁層１１ａ、１１ｂの端部位置が給電点となり、そこから外側に延設した部分が給電端子３７となる。
なお、図４（ｃ）では、絶縁層１１ｃを絶縁層１１ａ、１１ｂよりも大きくしたことにあわせて、地導体板１０ｄも、地導体板１０ａよりも大きく形成しているが、地導体板１０ｄを絶縁層１１ｃよりも小さく（給電ライン３０の長さ方向を短く）することで地導体板１０ａと同じ大きさに形成するようにしてもよい。
In FIG. 4C, the length of the insulating
In this case, the positions of the end portions of the insulating
In FIG. 4C, the
図４（ｄ）は、スルーホールなどを作成せず、給電ライン３０を、給電点から更に延設し、メイン回路基板に一体として形成し、メイン回路基板の他の電気素子３３（他の回路パターン）に接続するようにしたものである。
In FIG. 4D, a through-hole or the like is not created, and the
図５は、円偏波アンテナ１を構成する各部の材料や材料定数について表したものである。
図５（ａ）は、各層の厚さと材料を表したものである。
破断環状アンテナ２０と地導体板１０の材料は銅で、その厚さ（所定厚Ｔ）は、例えば１８μｍや３５μｍが採用されるが、後述する特性解析においては、ほぼゼロとしている。
一方、絶縁層１１ａ〜１１ｃの材料としては、ガラスエポキシ樹脂が使用される。絶縁層１１ａの厚さが０．４ｍｍ、絶縁層１１ｂの厚さが０．６ｍｍ、絶縁層１１ｃの厚さが０．４ｍｍである。
なお、円偏波アンテナ１の基板の総厚は、破断環状アンテナ２０ａ〜２０ｄ、地導体板１０ａ、１０ｄの厚さをほぼゼロとしているので、全体で１．４ｍｍで特性解析を行っている。
FIG. 5 shows the materials and material constants of each part constituting the circularly polarized
FIG. 5A shows the thickness and material of each layer.
The material of the fractured
On the other hand, a glass epoxy resin is used as the material of the insulating
Note that the total thickness of the substrate of the circularly
図５（ｂ）は材料定数を表したもので、破断環状アンテナ２０と地導体板１０の材料である銅の導電率σ＝５．９７７×１０｛７｝［Ｓ／ｍ］である。
絶縁層１１ａ〜１１ｃの材料であるガラスエポキシ樹脂は、比誘電率εｒ＝４．２５、誘電正接（損失）ｔａｎδ＝１×１０｛−２｝である。なお、記号｛｝は、中の数字が累乗を示す指数を表すものとし、例えば、ｘ｛２｝は、ｘの二乗を表す。
また、特性解析では円偏波アンテナ１の周囲を空気で取り囲むものとし、その比誘電率は１．０００５１７とした。
FIG. 5B shows material constants, and the electrical conductivity σ = 5.977 × 10 {7} [S / m] of copper, which is the material of the fractured
The glass epoxy resin that is the material of the insulating
In the characteristic analysis, the circularly
以上説明したように本実施形態によれば、図１〜図４に示した各構成のサイズや材料により、縦３０ｍｍ、横５０ｍｍ、厚さ１．４ｍｍで、共振周波数２．４ＧＨｚ帯の円偏波アンテナ１を構成することができる。
例えば、給電系を含む市販品完成体の２．４ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮ円偏波平面アンテナ（導波器付平面アンテナ）のサイズが約１１０ｍｍ×１１０ｍｍ×２０ｍｍ（アンテナ部）であるのに比べて、十分に小型化することができる。
更に例を挙げると、一点給電パッチアンテナのアンテナ部自身のサイズは、２．４５ＧＨｚの場合、自由空間波長の半波長が６２．５ｍｍとなるので、この６２．５ｍｍ角（基板が発砲フォーム等の場合）となるのに比較しても本実施形態の円偏波アンテナ１では小型化することができている。
また、２点給電方式の円偏波アンテナが２点で給電するための二分配回路や外部回路が必要であり、給電系が複雑になるのに対し、本実施形態の円偏波アンテナ１では、給電ライン３０を第２アンテナとして機能させているので、簡単な構造であって容易に製造することができる。
As described above, according to the present embodiment, a circular deviation of a resonance frequency of 2.4 GHz with a length of 30 mm, a width of 50 mm, and a thickness of 1.4 mm, depending on the size and material of each configuration shown in FIGS. The
For example, the size of a 2.4 GHz band wireless LAN circularly polarized planar antenna (planar antenna with a director) of a commercially available product including a feeding system is about 110 mm × 110 mm × 20 mm (antenna portion). Can be sufficiently downsized.
For example, if the size of the antenna part itself of the single-point feeding patch antenna is 2.45 GHz, the half wavelength of the free space wavelength is 62.5 mm. The circularly polarized
In addition, a two-point feed type circularly polarized antenna requires a two-distribution circuit and an external circuit for feeding power at two points, and the feed system becomes complicated. On the other hand, in the circularly polarized
次に、図１〜図５で説明した本実施形態における円偏波アンテナ１の各種特性について説明する。
図６は円偏波アンテナ１のリターンロス特性を、図７は指向性特性を、図８は軸比特性を表したものである。
図６に示されるように、円偏波アンテナ１は２．５１ＧＨｚの共振周波数である。
また、図示していないが、円偏波アンテナ１の効率＝７４．５％と高効率が確保されている。
Next, various characteristics of the circularly
6 shows the return loss characteristic of the circularly
As shown in FIG. 6, the circularly
Although not shown, the efficiency of the circularly
一方、図７に示した指向性特性によれば、点線で囲った領域Ａ〜Ｄで示されるように、±Ｙ方向（絶縁層１１と垂直な方向）に最大放射方向を持ち、その方向にＥθ成分と、Ｅφ成分で利得差がない。これにより、本実施形態の円偏波アンテナ１は、円偏波発生条件の１を満たしていることが示されている。
On the other hand, according to the directivity characteristics shown in FIG. 7, as indicated by the regions A to D surrounded by the dotted lines, the ± Y direction (the direction perpendicular to the insulating layer 11) has the maximum radiation direction, There is no gain difference between the Eθ component and the Eφ component. Thereby, it is shown that the circularly
また、本実施形態の円偏波アンテナ１では、図８（ａ）に示すように、Ｚ−Ｙ面（φ＝９０°）において、良好な円偏波の目安である３ｄＢ以下の周波数が、４６．７度〜１２５．４度（ＢＷ＝７８．７度）と、２２０．０度〜３０３．３度（ＢＷ＝８３．２度）であり、良好な角度幅が得られていることがわかる。
さらに、図８（ｂ）に示すように、Ｘ−Ｙ面（θ＝９０°）において、３ｄＢ以下の周波数が、４９．０度〜１０５．３度（ＢＷ＝５６．３度）と、２５４．０度〜３０５．４度（ＢＷ＝５１．４度）であり、良好な角度幅が得られていることがわかる。
このように、本実施形態の円偏波アンテナ１では、軸比≦３ｄＢを満たす角度幅は、Ｚ−Ｙ面では８０°前後、Ｘ−Ｙ面では５４°前後となり、良好な円偏波特性を示す。
Further, in the circularly polarized
Further, as shown in FIG. 8B, on the XY plane (θ = 90 °), the frequency of 3 dB or less is 49.0 degrees to 105.3 degrees (BW = 56.3 degrees), 254 It is 0.0 degrees to 305.4 degrees (BW = 51.4 degrees), and it can be seen that a good angular width is obtained.
Thus, in the circularly polarized
次に、円偏波アンテナ１の面電流密度特性（２．５１ＧＨｚ）について説明する。
図９は円偏波アンテナ１のｔ＝０とｔ＝Ｔ／４における面電流密度を表し、図１０は、ｔ＝Ｔ／２とｔ＝３Ｔ／４における面電流密度を表したもので、それぞれの位相が９０度ずれた状態を表している。ここでＴは周期を示す。
図面精度の都合で詳細な分布までは表示できていないが、ｔ＝０から３Ｔ／４まで位相が９０度変化する毎の電流密度の分布状態から、破断環状アンテナ２０は強、弱、強、弱と面電流密度状態が変化しており、給電ライン３０は常に一定レベルの面電流密度を示している。
このように、円偏波アンテナ１では、破断環状アンテナ２０（第１アンテナとして機能）と、破断環状アンテナ２０に対して直交状態に配置される給電ライン３０（第２アンテナとして機能）とが、ｔ＝Ｔ／２とｔ＝３Ｔ／４においてπ／２の位相差を持つことで、円偏波が発生していることが示される。
Next, the surface current density characteristic (2.51 GHz) of the circularly
9 represents the surface current density at t = 0 and t = T / 4 of the circularly
Although the detailed distribution cannot be displayed for the convenience of drawing accuracy, the fractured
Thus, in the circularly polarized
以上説明したように、本実施形態の円偏波アンテナ１は、給電ライン３０を地導体板１０から露出させることで、給電ライン３０からの輻射（Ｅθ成分）と、破断環状アンテナ２０からの輻射（Ｅφ成分）が直交を成し、好適な円偏波化が実現される。
As described above, the circularly
次に、説明した実施形態の変形例について説明する。
本実施形態では、図３で説明したように、円偏波アンテナ１を４層で構成し、１層目〜４層目に破断環状アンテナ２０ａ〜２０ｄを配設したのに対し、変形例としては、４層に限られず、単層、２層、３層、５層以上とすることが可能である。
例えば、破断環状アンテナ２０を２層とした場合、１層の絶縁層１１の一方の側に１層目の破断環状アンテナ２０ａと地導体板１０ａを、他方の側に２層目の破断環状アンテナ２０ｂと地導体板１０ｂ（実施形態の地導体板１０ｄに対応）を配設する。そして給電ライン３０を、１層目又は２層目の何れか一方に配設する。この給電ライン３０が配設される側の破断環状アンテナ２０は、図３（ｃ）で説明したように、破断環状アンテナ２０の直線部２５に破断部２５１を形成する。
なお、破断環状アンテナ２０と地導体板１０は、それぞれビア接続するのは同じである。
この給電ライン３０は、絶縁層の一方の面に形成されることから、実施形態において図４で説明したような給電用のスルーホール３１、３２は形成されない。
ただし、給電ライン３０が形成されている面（層）と反対側の面（層）に給電端子を形成する場合には、図４（ｂ）と同様にスルーホール３２及び給電端子３６を形成する。
Next, a modified example of the described embodiment will be described.
In the present embodiment, as described with reference to FIG. 3, the circularly
For example, when the broken
The broken
Since the
However, when the power supply terminal is formed on the surface (layer) opposite to the surface (layer) where the
また、単層とする場合には、１層の絶縁層１１の一方の側だけに破断環状アンテナ２０と給電ライン３０を配設する。地導体板１０は破断環状アンテナ２０と同じ側に配設されることが好ましいが反対側に配設することも可能である。
なお、１層の場合にはビア接続される他層が存在しないため、破断環状アンテナ２０の直線部２５に破断部を形成することができない。このため、直線部２５と給電ライン３０との交差範囲に絶縁層を配設する。
In the case of a single layer, the broken
In the case of one layer, there is no other layer to be connected to vias, and therefore a broken portion cannot be formed in the
なお、円偏波アンテナ１を３層で構成する場合には、図３に示した各層のうち、２層目の破断環状アンテナ２０ｂを省略する。
一方、５層以上とする場合には、図２（ｂ）に示した破断環状アンテナ２０ｂの数と絶縁層を層数にあわせて増加させる。この場合、図２（ｃ）に示した破断環状アンテナ２０と給電ライン３０が配設された層に対して、上下いずれの側に増加してもよく、６層以上とする場合には上下の両方の側に増加するようにしてもよい。
When the circularly
On the other hand, when the number of layers is five or more, the number of the broken
また、説明した実施形態では、給電ライン３０を第３層の破断環状アンテナ２０ｃに接続する場合について説明したが、これに限らず、他の層の破断環状アンテナ２０に接続するようにしてもよい。いずれの場合であっても図３（ｃ）で示したように、給電ライン３０が配設される層の破断環状アンテナ２０は、その直線部２５に破断部２５１を設ける。
更に、説明した実施形態及び変形例では、給電ライン３０を１層とする場合について説明したが、給電ライン３０を多層化するようにしてもよい。この場合、各層の給電ライン３０はビア接続する。
In the embodiment described above, the case where the
Further, in the embodiment and the modification described above, the case where the
また説明した実施形態では、絶縁層１１の形状として、地導体板１０と破断環状アンテナ２０を含む矩形形状とした。
これに対する変形例として、絶縁層１１を、地導体板１０、破断環状アンテナ２０、給電ライン３０の投影領域以外の領域を切り取った形状としてもよい。
すなわち、地導体板１０が配設されていない側の両角部分を切り取った形状にすることも可能である。角部分を切り取る形状としては、斜めに切り取る三角形状の場合と、矩形形状の場合のいずれでもよい。
ただし、絶縁層１１は、地導体板１０、破断環状アンテナ２０、給電ライン３０の投影領域から所定距離離れた範囲で残されていることが放射効率上は好ましい。
In the described embodiment, the insulating
As a modification to this, the insulating
That is, it is also possible to make a shape in which both corners on the side where the
However, it is preferable in terms of radiation efficiency that the insulating
１ 円偏波アンテナ
１０ 地導体板
１１ 絶縁層
１２ ビア接続（地導体板）
２０ 破断環状アンテナ
２１ ビア接続（破断環状部）
２２ 破断環状部
２３〜２７ 直線部
２８、２９ 延設部
３０ 給電ライン
２５１ 破断部
1 Circularly polarized
20
22 Breaking annular part 23-27
Claims (6)
前記破断環状部の破断部を形成する両端部と各々が連続し、所定間隔で平行して延設された１対の延設部と、
前記破断環状部から所定距離だけ隔てて配設された地導体板と、
前記破断環状部の長手方向に対して直交状態に配設され、一端側が前記破断環状部に接続され、前記地導体板まで延びる他端側に給電点を備えた給電ラインと、を具備し、
前記破断環状部と前記１対の延設部は第１アンテナとして機能し、前記給電ラインは第２アンテナとして機能している、
ことを特徴とする円偏波アンテナ。 A fractured annular part in which a fractured part is formed;
A pair of extended portions each of which is continuous with both end portions forming the rupture portion of the rupture annular portion and is extended in parallel at a predetermined interval;
A ground conductor plate disposed at a predetermined distance from the broken annular portion;
A feed line that is arranged in a state orthogonal to the longitudinal direction of the fractured annular part, one end side is connected to the fractured annular part, and a feeding point is provided on the other end side extending to the ground conductor plate,
The broken annular portion and the pair of extending portions function as a first antenna, and the feed line functions as a second antenna.
A circularly polarized antenna characterized by that.
ことを特徴とする請求項１に記載の円偏波アンテナ。 The polarizations of the first antenna and the second antenna have a phase difference of approximately π / 2.
The circularly polarized antenna according to claim 1.
ことを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の円偏波アンテナ。 The broken annular portion has a rectangular shape arranged in parallel with the ground conductor plate, and a broken portion is formed at a central portion of a side away from the ground conductor plate among two sides parallel to the ground conductor plate. Formed,
The circularly polarized antenna according to claim 1, wherein the antenna is a circularly polarized antenna.
ことを特徴とする請求項３に記載の円偏波アンテナ。 The pair of extending portions are extended inside or outside the broken annular portion,
The circularly polarized antenna according to claim 3.
前記給電ラインの前記一端は、いずれか１の層の破断環状部に接続されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１の請求項に記載の円偏波アンテナ。 The broken annular portion and the pair of extending portions are formed in a plurality of layers that are via-connected via an insulating layer,
The one end of the power supply line is connected to a broken annular portion of any one layer,
The circularly polarized antenna according to any one of claims 1 to 4, wherein the antenna is a circularly polarized wave antenna.
前記地導体板の２層はビア接続されている、
ことを特徴とする請求項５に記載の円偏波アンテナ。 The ground conductor plate is formed in two layers corresponding to the uppermost layer and the lowermost layer of the fractured annular portion,
Two layers of the ground conductor plate are via-connected,
The circularly polarized wave antenna according to claim 5.
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