JP3856741B2 - 電磁結合型４点給電ループアンテナおよび電磁結合型３点給電ループアンテナ - Google Patents
電磁結合型４点給電ループアンテナおよび電磁結合型３点給電ループアンテナ Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人工衛星からの電波（以下「衛星波」とも呼ぶ。）又は地上での電波（以下「地上波」とも呼ぶ。）を受信してデジタルラジオ放送を聴取することが可能なデジタルラジオ受信機に関し、特に、デジタルラジオ受信機に用いられるループアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、人工衛星からの電波（衛星波）又は地上波を受信して、デジタルラジオ放送を聴取可能にしたデジタルラジオ受信機が開発され、米国において実用化されている。このデジタルラジオ受信機は、自動車等の移動局等に搭載され、周波数が約２．３３８ＧＨｚの電波を受信してラジオ放送を聴取することが可能である。尚、地上波は、衛星波を一旦、地球局で受信した後、周波数を若干シフトした後、直線偏波で再送信したものである。
【０００３】
このような、約２．３３８ＧＨｚの周波数の電波を受信するためには、自動車の車外にアンテナを設置する必要がある。種々の構造を持つ各種アンテナが提案されているが、一般的に円筒型のアンテナが平面型（平板型）のものより使用されている。その理由は、広い指向性がアンテナを円筒型に形成することによって達成されるからである。
【０００４】
円筒型アンテナの１つとしてループアンテナがこの技術分野において知られている。ループアンテナは、円筒または円柱（以下「円筒」と呼ぶ。）状部材の周りに１本の導線をループ状に巻いた構造をしている。ループ全周を１波長付近に選ぶと電流分布は正弦波状となり、軸方向に指向性をもつアンテナとなることが知られている。
【０００５】
このようなループアンテナにおいては、それに給電することが必要であるが、４点で給電するのが一般的である。円偏波を受信するために、給電は互いに９０°の位相差を持つ４点で行われる。このような４点で給電する型のループアンテナは４点給電ループアンテナと呼ばれる。従来の４点給電ループアンテナではループ部に対して直接給電が行われている。
【０００６】
詳述すると、従来の４点給電ループアンテナは、可撓性の絶縁フィルム部材を中心軸の回りに筒状に丸めて形成された筒体と、この筒体にその周面に沿って中心軸の回りにループ状に形成された導体よりなるループ部と、このループ部へ４点で給電するために、筒体にその周面上に形成された４本の給電線とを有し、ループ部と４本の給電線の各々とは直接接続されている。
【０００７】
尚、４点給電ループアンテナにおいて、そのループ部で受信された電波は、４本の給電線を介して移相器（位相シフタ）によって位相をシフトすることにより位相を一致させて（調整して）合成された後、低雑音増幅器（ＬＮＡ）によって増幅され、受信機本体へ送られる。ここで、４点給電ループアンテナと移相器とＬＮＡとの組合せは、アンテナ装置と呼ばれる。
【０００８】
尚、上述した従来例では、ループ部に４点で給電する場合を例に挙げて説明したが、ループ部にＮ（Ｎは２以上の整数）点で給電する場合にも拡張できる。このようなＮ点で給電する型のループアンテナはＮ点給電ループアンテナと呼ばれる。従って、従来のＮ点給電ループアンテナでは、ループ部とＮ本の給電線の各々とを直接接続することによって、ループ部に対して直接給電を行っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来のＮ点給電ループアンテナでは、ループ部に対して直接給電を行っていたので、給電インピーダンスが高くなり過ぎてしまうという問題がある。その為、従来のＮ点給電ループアンテナは、インピーダンスマッチングをとることが困難になるという問題がある。
【００１０】
したがって、本発明の課題は、インピーダンスマッチングを容易にとることができるＮ点給電ループアンテナを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、可撓性の絶縁フィルム部材（２０）を中心軸（Ｏ）の回りに筒状に丸めて形成された筒体（１１）と、該筒体にその周面に沿って前記中心軸の回りにループ状に形成された導体よりなるループ部（１２）と、該ループ部へ４点で給電するために、前記筒体にその周面上に形成された４本の給電線（１３１〜１３４，１３１Ａ〜１３４Ａ）とを有し、前記ループ部と前記４本の給電線の各々との間にギャップ（δ1、δ2）を設け、電磁結合によって給電し、前記絶縁フィルム部材（２０）は、上辺（２０ U ）と下辺（２０ L ）と第１の側辺（２０ S1 ）と第２の側辺（２０ S2 ）とを持つ実質的に矩形の形状をしており、前記第１の側辺と前記第２の側辺とを互いに接続することにより前記筒体（１１）が形成され、前記ループ部（１２）は前記絶縁フィルム部材の一面に前記上辺近傍に形成されており、前記筒体は、回路基板（１４）の主面（１４ａ）上に立設して固定されており、該回路基板の前記主面上には前記４本の給電線に接続される４点給電位相シフタ（１５）が形成されており、前記４点給電位相シフタ（１５）は、前記４本の給電線に接続される第１乃至第４の入力端子（１５１〜１５４）と、出力端子である給電点（１５ａ）とを持ち、前記給電点（１５ａ）は、第１の分配線（１５０１）と第２の分配線（１５０２）とに２分配され、前記第１の分配線および第１のλ／４変成器（１５１１）を介して第１の分配点（１５２１）に接続され、前記第２の分配線および第２のλ／４変成器（１５１２）を介して第２の分配点（１５２２）に接続され、前記給電点（１５ａ）から前記第２の分配点（１５２２）までの距離は、前記給電点（１５ａ）から前記第１の分配点（１５２１）までの距離よりもλ／２だけ長く、前記第１の分配点（１５２１）は、第３の分配線（１５０３）と第４の分配線（１５０４）とに２分配され、前記第３の分配線および第３のλ／４変成器（１５１３）を介して前記第１の入力端子（１５１）に接続され、前記第４の分配線および第４のλ／４変成器（１５１４）を介して前記第２の入力端子（１５２）に接続され、前記第１の分配点（１５２１）から前記第２の入力端子（１５２）までの距離は、前記第１の分配点（１５２１）から前記第１の入力端子（１５１）までの距離よりもλ／４だけ長く、前記第２の分配点（１５２２）は、第５の分配線（１５０５）と第６の分配線（１５０６）とに２分配され、前記第５の分配線および第５のλ／４変成器（１５１５）を介して前記第３の入力端子（１５３）に接続され、前記第６の分配線および第６のλ／４変成器（１５１６）を介して前記第４の入力端子（１５４）に接続され、前記第２の分配点（１５２２）から前記第４の入力端子（１５４）までの距離は、前記第２の分配点（１５２２）から前記第３の入力端子（１５３）までの距離よりもλ／４だけ長いことを特徴とする電磁結合型４点給電ループアンテナ（１０、１０Ａ）が得られる。
【００１２】
また、本発明によれば、可撓性の絶縁フィルム部材（２０）を中心軸（Ｏ）の回りに筒状に丸めて形成された筒体（１１）と、該筒体にその周面に沿って前記中心軸の回りにループ状に形成された導体よりなるループ部（１２）と、該ループ部へ３点で給電するために、前記筒体にその周面上に形成された３本の給電線（１３１〜１３３）とを有し、前記ループ部と前記３本の給電線の各々との間にギャップ（δ ３ ）を設け、電磁結合によって給電し、前記絶縁フィルム部材（２０）は、上辺（２０ Ｕ ）と下辺（２０ Ｌ ）と第１の側辺（２０ Ｓ１ ）と第２の側辺（２０ Ｓ２ ）とを持つ実質的に矩形の形状をしており、前記第１の側辺と前記第２の側辺とを互いに接続することにより前記筒体（１１）が形成され、前記ループ部（１２）は前記絶縁フィルム部材の一面に前記上辺近傍に形成されており、前記筒体（１１）は、回路基板（１４）の主面（１４ａ）上に立設して固定されており、該回路基板の前記主面上には前記３本の給電線に接続される３点給電位相シフタ（１５Ａ）が形成されており、前記３点給電位相シフタ（１５Ａ）は、前記３本の給電線に接続される第１乃至第３の入力端子（１５１〜１５３）と、出力端子である給電点（１５ａ）とを持ち、前記給電点（１５ａ）は、主線（１５００）およびλ／４変成器（１５１１）を介して分配点（１５２１）に接続され、前記分配点（１５２１）は、第１乃至第３の分配線（１５０１〜１５０３）に３分配され、前記第１の分配線（１５０１）を介して前記第１の入力端子（１５１）に接続され、前記第２の分配線（１５０２）を介して前記第２の入力端子（１５２）に接続され、前記第３の分配線（１５０３）を介して前記第３の入力端子（１５３）に接続され、前記分配点（１５２１）から前記第２の入力端子（１５２）までの距離は、前記分配点（１５２１）から前記第１の入力端子（１５１）までの距離よりもλ／３だけ長く、前記分配点（１５２１）から前記第３の入力端子（１５３）までの距離は、前記分配点（１５２１）から前記第１の入力端子（１５１）までの距離よりも２λ／３だけ長いことを特徴とする電磁結合型３点給電ループアンテナ（１０Ｂ）が得られる。
【００１３】
また、前記４本又は３本の給電線（１３１〜１３４又は１３１〜１３３）の各々は、前記絶縁フィルム部材の上記下辺から前記ループ部の近傍まで延在しており、前記ループ部には、前記４本又は３本の給電線に対して、それぞれ、前記ギャップ（δ１、δ３）を空けた状態で前記ループ部から前記４本又は３本の給電線に沿って前記下辺へ向けて延在する４本又は３本の電磁結合線（１７１〜１７４又は１７１〜１７３）が接続されていて良い。
【００１４】
その代わりに、前記４本の給電線（１３１Ａ〜１３４Ａ）の各々は、前記絶縁フィルム部材の上記下辺から前記ループ部の近傍まで延在する主給電線部（１３１Ａ−１〜１３４Ａ−１）と、該主給電線部の先端（１３１Ａ−１ａ〜１３４Ａ−１ａ）から前記ループ部に対して前記ギャップ（δ2）を空けた状態で前記ループ部と平行に延在する副給電線部（１３１Ａ−２〜１３４Ａ−２）とを有するものであって良い。
【００１５】
さらに、前記中心軸に沿って延在するポールアンテナを更に備えても良い。
【００１６】
尚、上記括弧内の符号は、本発明の理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、これらに限定されないのは勿論である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１８】
図１乃至図３を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る電磁結合型Ｎ点給電ループアンテナ１０について説明する。図示の電磁結合型Ｎ点給電ループアンテナ１０は、Ｎが４の場合、すなわち、電磁結合型４点給電ループアンテナである。
【００１９】
図示の電磁結合型４点給電ループアンテナ１０は、後で詳述するように可撓性の絶縁フィルム部材を中心軸Ｏの回りに筒状に丸めて形成された筒体１１と、この筒体１１にその周面に沿って中心軸Ｏの回りにループ状に形成された導体よりなるループ部１２と、このループ部１２へ４点で給電するために、筒体１１にその周面上に形成された第１乃至第４の給電線１３１、１３２、１３３、１３４とを有する。ループ部１２を構成する導体としては、例えば銅箔が使用される。また、筒体１１を構成する可撓性の絶縁フィルム部材としては、例えば、ポリイミドなどのプラスチックが使用される。筒体１１の直径は２０ｍｍである。
【００２０】
ここで、本発明では、図２に示されるように、ループ部１２と第１乃至第４の給電線１３１〜１３４の各々との間にはギャップ（隙間）δ1が設けられ、電磁結合によってループ１２への給電を行っている。図示の例では、ギャップδ1は、例えば、０．４ｍｍであるが、０．２〜０．８ｍｍの範囲にあることが好ましい。
【００２１】
尚、図１に示されるように、筒体１１の筒軸方向における一端は回路基板１４に固定されている。この回路基板１４の主面１４ａ上には移相器（４点給電位相シフタ）１５が形成され、回路基板１４の裏面１４ｂ上には接地導体パターン（図示せず）が形成されている。そして、第１乃至第４の給電線１３１〜１３４の第１乃至第４の給電端子１３１ａ〜１３４ａは４点給電位相シフタ１５の第１乃至第４の入力端子１５１〜１５４と半田１６１〜１６４により電気的及び機械的に接続されている。
【００２２】
図３を参照すると、筒体１１を形成するための絶縁フィルム部材２０は、上辺２０Uと、下辺２０Lと、第１の側辺２０S1と、第２の側辺２０S2とを持つ実質的に矩形の形状をしている。そして、第１の側辺２０S1と第２の側辺２０S2とを互いに接続することにより、図１に示されるような、筒体１１が形成される。この第１の側辺２０S1と第２の側辺２０S2との接続は、例えば、両面接着テープや接着剤などによって行われる。
【００２３】
また、ループ部１２は、絶縁フィルム部材２０の一面に上辺２０U近傍に形成されている。絶縁フィルム部材２０を丸めて筒体１１を形成する際、ループ部１２の両端間が半田により電気的に接続される。
【００２４】
第１の実施の形態では、第１乃至第４の給電線１３１〜１３４の各々は、絶縁フィルム部材２０の下辺２０Lからループ部１２の近傍まで中心軸Ｏと平行に延在している。そして、ループ部１２には、第１乃至第４の給電線１３１〜１３４に対して、それぞれ、ギャップδ1を空けて近接した状態でループ部１２から第１乃至第４の給電線１３１〜１３４に沿って下辺２０Lへ向けて延在する第１乃至第４の電磁結合線１７１、１７２、１７３、１７４が接続されている。互いに隣接する給電線１３１〜１３４と電磁結合線１７１〜１７４との間の結合長さＬ1を変えることによって、電磁結合型４点給電ループアンテナ１０の周波数特性を変えることができる。
【００２５】
絶縁フィルム部材２０の一面上に形成されるループ部１２、第１乃至第４の給電線１３１〜１３４、および第１乃至第４の電磁結合線１７１〜１７４は、同じ伝導材料（例えば、銅箔）から構成されて良い。
【００２６】
一般に、４点給電ループアンテナでは、給電インピーダンスを５０Ωにする必要がある。本実施の形態による電磁結合型４点給電ループアンテナ１０では、各給電端子１３１ａ〜１３４ａでのインピーダンスを１５Ωまで低くすることができる。図示の例では、各給電端子１３１ａ〜１３４ａでのインピーダンスは６０Ωである。それにより、移相器（４点給電位相シフタ）１５の出力端子１５ａでのインピーダンスを５０Ωにすることができる。すなわち、ループ部１２に対し電磁結合によって給電を行うことにより、インピーダンスマッチングを容易にとることができる。尚、ギャップδ1の大きさを変えることにより、各給電端子１３１ａ〜１３４ａでのインピーダンスを変えることができる。
【００２７】
次に、４点給電位相シフタ１５について詳細に説明する。尚、出力端子１５ａは給電点と呼ばれる。また、４点給電位相シフタ１５は９０°位相シフタとも呼ばれる。
【００２８】
最初に位相差の取り方について説明する。４点給電位相シフタ１５では、第１乃至第４の入力端子１５１〜１５４の位相をλ／４（９０°）ずつ遅らせる必要がある。そのためには、第１乃至第４の入力端子１５１〜１５４から給電点１５ａまでの電気的距離（以下、単に「距離」と呼ぶ）を考えれば良い。すなわち、第１の入力端子１５１から給電点１５ａまでの距離が所定の距離あるとする。この場合、第２の入力端子１５２から給電点１５ａまでの距離は、所定の距離にλ／４を加えて得られる距離に設定される。第３の入力端子１５３から給電点１５ａまでの距離は、所定の距離にλ／２を加えて得られる距離に設定される。第４の入力端子１５４から給電点１５ａまでの距離は、所定の距離に３λ／４を加えて得られる距離に設定される。
【００２９】
このような構成にすれば、４点給電位相シフタ１５の位相差を満足させることができる。
【００３０】
次に、インピーダンス整合について説明する。４点給電位相シフタ１５において、給電点１５ａを５０Ωに整合を取るには次の手順をとる。図示の例では、筒体１１の直径は２０ｍｍであり、各給電端子１３１ａ〜１３４ａでのインピーダンスは６０Ωである。本例では、後述する６個のλ／４変成器を用いてインピーダンス整合を行う。４点給電位相シフタ１５は、マイクロストリップラインで構成されている。
【００３１】
５０Ωの給電点１５ａは、第１の分配線１５０１と第２の分配線１５０２とに２分配される。第１および第２の分配線１５０１および１５０２の各々のインピーダンスは１００Ωである。給電点１５ａは、第１の分配線１５０１および第１のλ／４変成器１５１１を介して第１の分配点１５２１に接続されている。一方、給電点１５ａは、第２の分配線１５０２および第２のλ／４変成器１５１２を介して第２の分配点１５２２に接続されている。第１および第２のλ／４変成器１５１１および１５１２の各々のインピーダンスは７０．１Ωである。また、給電点１５ａから第２の分配点１５２２までの距離は、給電点１５ａから第１の分配点１５２１までの距離よりもλ／２だけ長い。第１および第２の分配点１５２１および１５２２のインピーダンスは５０Ωである。
【００３２】
第１の分配点１５２１は、第３の分配線１５０３と第４の分配線１５０４とに２分配される。第３および第４の分配線１５０３および１５０４の各々のインピーダンスは１００Ωである。第１の分配点１５２１は、第３の分配線１５０３および第３のλ／４変成器１５１３を介して第１の入力端子１５１に接続されている。一方、第１の分配点１５２１は、第４の分配線１５０４および第４のλ／４変成器１５１４を介して第２の入力端子１５２に接続されている。第３および第４のλ／４変成器１５１３および１５１４の各々のインピーダンスは７７．５Ωである。また、第１の分配点１５２１から第２の入力端子１５２までの距離は、第１の分配点１５２１から第１の入力端子１５１までの距離よりもλ／４だけ長い。
【００３３】
同様に、第２の分配点１５２２は、第５の分配線１５０５と第６の分配線１５０６とに２分配される。第５および第６の分配線１５０５および１５０６の各々のインピーダンスは１００Ωである。第２の分配点１５２２は、第５の分配線１５０５および第５のλ／４変成器１５１５を介して第３の入力端子１５３に接続されている。一方、第２の分配点１５２２は、第６の分配線１５０６および第６のλ／４変成通話１５１６を介して第４の入力端子１５４に接続されている。第５および第６のλ／４変成器１５１５および１５１６の各々のインピーダンスは７７．５Ωである。また、第２の分配点１５２２から第４の入力端子１５４までの距離は、第２の分配点１５２２から第３の入力端子１５３までの距離よりもλ／４だけ長い。
【００３４】
このような構成にすれば、４点給電位相シフタ１５のインピーダンス整合を取ることができる。
【００３５】
これに対して、各給電線１３１〜１３４がループ部１２に直接接続された構造を有する従来の４点給電ループアンテナでは、各給電端子１３１ａ〜１３４ａでのインピーダンスが２５０〜３００Ωと高くなり過ぎていた。その為、移相器１５の出力端子（給電点）１５ａでインピーダンスマッチングをとることが困難であった。
【００３６】
図１（ａ）および（ｂ）に図示した電磁結合型４点給電ループアンテナ１０は、衛星波のみを受信可能なアンテナである。
【００３７】
これに対して、図４（ａ）および（ｂ）に示されるように、電磁結合型４点給電ループアンテナ１０にさらにポールアンテナ３０をも備えることによって、地上波をも受信可能にできる。即ち、図４（ａ）および（ｂ）に示したアンテナは、ループアンテナ／モノポールアンテナを複合一体的に備えたアンテナ装置である。ポールアンテナ３０は中心軸Ｏに沿って延在している。ポールアンテナ３０の上方突出長は、１．８ｍｍである。
【００３８】
図５及び図６を参照すると、本発明の第２の実施の形態に係る電磁結合型４点給電ループアンテナ１０Ａは、後述するように、給電線の構成（構造）が相違している点を除いて、図１乃至図３に示されたものと同様の構成を有する。したがって、第１乃至第４の給電線に１３１Ａ、１３２Ａ、１３３Ａ、１３４Ａの参照符号を付す。図１乃至図３に示されたものと同様の構成を有するものは同一の参照符号を付し、説明を簡略化するためにそれらの説明は省略する。
【００３９】
第１乃至第４の給電線１３１Ａ〜１３４Ａは、それぞれ、絶縁フィルム部材２０の下辺２０Lからループ部１２の近傍まで中心軸Ｏと平行に延在する第１乃至第４の主給電線部１３１Ａ−１〜１３４Ａ−１と、これら第１乃至第４の主給電線部１３１Ａ−１〜１３４Ａ−１の先端１３１Ａ−１ａ〜１３４Ａ−１ａからループ部１２に対してギャップδ2を空けた状態でループ部１２と平行に延在する第１乃至第４の副給電線部１３１Ａ−２〜１３４Ａ−２とを有する。
【００４０】
各副給電線部１３１Ａ−２〜１３４Ａ−２とループ部１２との間の結合長さＬ2を変えることによって、電磁結合型４点給電ループアンテナ１０Ａの周波数特性を変えることができる。また、ギャップδ2の大きさを変えることによって、各給電端子１３１ａ〜１３４ａでのインピーダンスを変えることができる。
【００４１】
本第２の実施の形態による電磁結合型４点給電ループアンテナ１０Ａでも、上述した第１の実施の形態による電磁結合型４点給電ループアンテナ１０と同様に、ループ部１２に対する給電を電磁結合によって行っているので、各給電端子１３１ａ〜１３４ａでのインピーダンスを低くすることができる。それにより、移相器（４点給電位相シフタ）１５の出力端子（給電点）１５ａでのインピーダンスを容易に５０Ωにすることができる。
【００４２】
図７及び図８を参照して、本発明の第３の実施の形態に係る電磁結合型Ｎ点給電ループアンテナ１０Ｂについて説明する。図示の電磁結合型Ｎ点給電ループアンテナ１０Ｂは、Ｎが３の場合、すなわち、電磁結合型３点給電ループアンテナである。
【００４３】
図示の電磁結合型３点給電ループアンテナ１０Ｂは、可撓性の絶縁フィルム部材を中心軸Ｏの回りに筒状に丸めて形成された筒体１１と、この筒体１１にその周面に沿って中心軸Ｏの回りにループ状に形成された導体よりなるループ部１２と、このループ部１２へ３点で給電するために、筒体１１にその周面上に形成された第１乃至第３の給電線１３１、１３２、１３３とを有する。ループ部１２を構成する導体としては、例えば銅箔が使用される。また、筒体１１を構成する可撓性の絶縁フィルム部材としては、例えば、ポリイミドなどのプラスチックが使用される。筒体１１の直径は２０ｍｍである。
【００４４】
ここで、本発明では、図８に示されるように、ループ部１２と第１乃至第３の給電線１３１〜１３３の各々との間にはギャップ（隙間）δ3が設けられ、電磁結合によってループ１２への給電を行っている。図示の例では、ギャップδ3は、例えば、０．４ｍｍであるが、０．２〜０．８ｍｍの範囲にあることが好ましい。
【００４５】
尚、図７に示されるように、筒体１１の筒軸方向における一端は回路基板１４に固定されている。この回路基板１４の主面１４ａ上には移相器（３点給電位相シフタ）１５Ａが形成され、回路基板１４の裏面上には接地導体パターン（図示せず）が形成されている。そして、第１乃至第３の給電線１３１〜１３３の第１乃至第３の給電端子１３１ａ〜１３３ａは３点給電位相シフタ１５Ａの第１乃至第３の入力端子１５１〜１５３と半田１６１〜１６３により電気的及び機械的に接続されている。
【００４６】
ループ部１２には、第１乃至第３の給電線１３１〜１３３に対して、それぞれ、ギャップδ3を空けて近接した状態でループ部１２から第１乃至第３の給電線１３１〜１３３に沿って下方へ向けて延在する第１乃至第３の電磁結合線１７１、１７２、１７３が接続されている。互いに隣接する給電線１３１〜１３３と電磁結合線１７１〜１７３との間の結合長さＬ3を変えることによって、電磁結合型３点給電ループアンテナ１０Ｂの周波数特性を変えることができる。
【００４７】
３点給電ループアンテナでは、給電インピーダンスを５０Ωにする必要がある。本実施の形態による電磁結合型３点給電ループアンテナ１０Ｂでは、各給電端子１３１ａ〜１３３ａでのインピーダンスを１５Ωまで低くすることができる。図示の例では、各給電端子１３１ａ〜１３３ａでのインピーダンスは７５Ωである。それにより、移相器（３点給電位相シフタ）１５Ａの出力端子１５ａでのインピーダンスを容易に５０Ωにすることができる。すなわち、ループ部１２に対し電磁結合によって給電を行うことにより、インピーダンスマッチングを容易にとることができる。尚、ギャップδ3の大きさを変えることにより、各給電端子１３１ａ〜１３３ａでのインピーダンスを変えることができる。
【００４８】
次に、３点給電位相シフタ１５Ａについて詳細に説明する。尚、出力端子１５ａは給電点と呼ばれる。また、３点給電位相シフタ１５Ａは１２０°位相シフタとも呼ばれる。
【００４９】
最初に位相差の取り方について説明する。３点給電位相シフタ１５Ａでは、第１乃至第３の入力端子１５１〜１５３の位相をλ／３（１２０°）ずつ遅らせる必要がある。そのためには、第１乃至第３の入力端子１５１〜１５３から給電点１５ａまでの電気的距離（以下、単に「距離」と呼ぶ）を考えれば良い。すなわち、第１の入力端子１５１から給電点１５ａまでの距離が所定の距離あるとする。その場合、第２の入力端子１５２から給電点１５ａまでの距離は、所定の距離にλ／３を加えて得られる距離に設定される。第３の入力端子１５３から給電点１５ａまでの距離は、所定の距離に２λ／３を加えて得られる距離に設定される。
【００５０】
このような構成にすれば、３点給電位相シフタ１５Ａの位相差を満足させることができる。
【００５１】
次に、インピーダンス整合について説明する。３点給電位相シフタ１５Ａにおいて、給電点１５ａを５０Ωに整合を取るには次の手順をとる。図示の例では、筒体１１の直径は２０ｍｍであり、各給電端子１３１ａ〜１３３ａでのインピーダンスは７５Ωである。本例では、後述する１個のλ／４変成器を用いてインピーダンス整合を行う。３点給電位相シフタ１５Ａは、マイクロストリップラインで構成されている。
【００５２】
５０Ωの給電点１５ａは、５０Ωの主線１５００およびλ／４変成器１５１１を介して分配点１５２１に接続されている。λ／４変成器１５１のインピーダンスは３５．４Ωである。分配点１５２１のインピーダンスは２５Ωである。
【００５３】
分配点１５２１は、第１乃至第３の分配線１５０１、１５０２、１５０３に３分配される。第１乃至第３の分配線１５０１〜１５０３の各々のインピーダンスは７５Ωである。分配点１５２１は、第１の分配線１５０１を介して第１の入力端子１５１に接続されている。また、分配点１５２１は、第２の分配線１５０２を介して第２の入力端子１５２に接続されている。さらに、分配点１５２１は、第３の分配線１５０３を介して第３の入力端子１５３に接続されている。分配点１５２１から第２の入力端子１５２までの距離は、分配点１５２１から第１の入力端子１５１までの距離よりもλ／３だけ長い。また、分配点１５２１から第３の入力端子１５３までの距離は、分配点１５２１から第１の入力端子１５１までの距離よりも２λ／３だけ長い。
【００５４】
このような構成にすれば、３点給電位相シフタ１５Ａのインピーダンス整合を取ることができる。また、３点給電位相シフタ１５Ａの方が、４点給電位相シフタ１５に比べて構造が簡単である。その結果、電磁結合型４点給電ループアンテナ１０、１０Ａに比べて、電磁結合型３点給電ループアンテナ１０Ｂの方が小型化し易いことが分かる。
【００５５】
以上、本発明について好ましい実施の形態によって説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に限定しないのは勿論である。例えば、上記実施の形態では、給電線１３１〜１３４（主給電線部１３１Ａ−１〜１３４Ａ−１）や電磁結合線１７１〜１７４は、絶縁フィルム部材２０の下辺２０Lに対して実質的に垂直な方向へ延在しているが、実質的に斜め方向へ延在しても良いのは勿論である。
【００５６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明では、ループ部と４本又は３本の給電線の各々との間にギャップを設け、ループ部への給電を電磁結合によって行っているので、インピーダンスマッチングを容易にとることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電磁結合型４点給電ループアンテナの構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図２】図１に示した電磁結合型４点給電ループアンテナを構成する、ループ部と４本の給電線との配置関係を示す斜視図である。
【図３】図１の電磁結合型４点給電ループアンテナの展開図である。
【図４】図１に示した電磁結合型４点給電ループアンテナに更にポールアンテナを備えた複合アンテナ装置の構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る電磁結合型４点給電ループアンテナの構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図６】図５の電磁結合型４点給電ループアンテナの展開図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る電磁結合型３点給電ループアンテナの構成を示す平面図である。
【図８】図７に示した電磁結合型３点給電ループアンテナを構成する、ループ部と３本の給電線との配置関係を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０、１０Ａ 電磁結合型４点給電ループアンテナ
１０Ｂ 電磁結合型３点給電ループアンテナ
１１ 筒体
１２ ループ部
１３１〜１３４ 給電線
１３１Ａ〜１３４Ａ 給電線
１３１Ａ−１〜１３４Ａ−１ 主給電線部
１３１Ａ−２〜１３４Ａ−２ 副給電線部
１４ 回路基板
１５ 移相器（４点給電位相シフタ）
１５Ａ ３点給電位相シフタ
１６１〜１６４ 半田
１７１〜１７４ 電磁結合線
２０ 絶縁フィルム部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、人工衛星からの電波（以下「衛星波」とも呼ぶ。）又は地上での電波（以下「地上波」とも呼ぶ。）を受信してデジタルラジオ放送を聴取することが可能なデジタルラジオ受信機に関し、特に、デジタルラジオ受信機に用いられるループアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、人工衛星からの電波（衛星波）又は地上波を受信して、デジタルラジオ放送を聴取可能にしたデジタルラジオ受信機が開発され、米国において実用化されている。このデジタルラジオ受信機は、自動車等の移動局等に搭載され、周波数が約２．３３８ＧＨｚの電波を受信してラジオ放送を聴取することが可能である。尚、地上波は、衛星波を一旦、地球局で受信した後、周波数を若干シフトした後、直線偏波で再送信したものである。
【０００３】
このような、約２．３３８ＧＨｚの周波数の電波を受信するためには、自動車の車外にアンテナを設置する必要がある。種々の構造を持つ各種アンテナが提案されているが、一般的に円筒型のアンテナが平面型（平板型）のものより使用されている。その理由は、広い指向性がアンテナを円筒型に形成することによって達成されるからである。
【０００４】
円筒型アンテナの１つとしてループアンテナがこの技術分野において知られている。ループアンテナは、円筒または円柱（以下「円筒」と呼ぶ。）状部材の周りに１本の導線をループ状に巻いた構造をしている。ループ全周を１波長付近に選ぶと電流分布は正弦波状となり、軸方向に指向性をもつアンテナとなることが知られている。
【０００５】
このようなループアンテナにおいては、それに給電することが必要であるが、４点で給電するのが一般的である。円偏波を受信するために、給電は互いに９０°の位相差を持つ４点で行われる。このような４点で給電する型のループアンテナは４点給電ループアンテナと呼ばれる。従来の４点給電ループアンテナではループ部に対して直接給電が行われている。
【０００６】
詳述すると、従来の４点給電ループアンテナは、可撓性の絶縁フィルム部材を中心軸の回りに筒状に丸めて形成された筒体と、この筒体にその周面に沿って中心軸の回りにループ状に形成された導体よりなるループ部と、このループ部へ４点で給電するために、筒体にその周面上に形成された４本の給電線とを有し、ループ部と４本の給電線の各々とは直接接続されている。
【０００７】
尚、４点給電ループアンテナにおいて、そのループ部で受信された電波は、４本の給電線を介して移相器（位相シフタ）によって位相をシフトすることにより位相を一致させて（調整して）合成された後、低雑音増幅器（ＬＮＡ）によって増幅され、受信機本体へ送られる。ここで、４点給電ループアンテナと移相器とＬＮＡとの組合せは、アンテナ装置と呼ばれる。
【０００８】
尚、上述した従来例では、ループ部に４点で給電する場合を例に挙げて説明したが、ループ部にＮ（Ｎは２以上の整数）点で給電する場合にも拡張できる。このようなＮ点で給電する型のループアンテナはＮ点給電ループアンテナと呼ばれる。従って、従来のＮ点給電ループアンテナでは、ループ部とＮ本の給電線の各々とを直接接続することによって、ループ部に対して直接給電を行っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来のＮ点給電ループアンテナでは、ループ部に対して直接給電を行っていたので、給電インピーダンスが高くなり過ぎてしまうという問題がある。その為、従来のＮ点給電ループアンテナは、インピーダンスマッチングをとることが困難になるという問題がある。
【００１０】
したがって、本発明の課題は、インピーダンスマッチングを容易にとることができるＮ点給電ループアンテナを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、可撓性の絶縁フィルム部材（２０）を中心軸（Ｏ）の回りに筒状に丸めて形成された筒体（１１）と、該筒体にその周面に沿って前記中心軸の回りにループ状に形成された導体よりなるループ部（１２）と、該ループ部へ４点で給電するために、前記筒体にその周面上に形成された４本の給電線（１３１〜１３４，１３１Ａ〜１３４Ａ）とを有し、前記ループ部と前記４本の給電線の各々との間にギャップ（δ1、δ2）を設け、電磁結合によって給電し、前記絶縁フィルム部材（２０）は、上辺（２０ U ）と下辺（２０ L ）と第１の側辺（２０ S1 ）と第２の側辺（２０ S2 ）とを持つ実質的に矩形の形状をしており、前記第１の側辺と前記第２の側辺とを互いに接続することにより前記筒体（１１）が形成され、前記ループ部（１２）は前記絶縁フィルム部材の一面に前記上辺近傍に形成されており、前記筒体は、回路基板（１４）の主面（１４ａ）上に立設して固定されており、該回路基板の前記主面上には前記４本の給電線に接続される４点給電位相シフタ（１５）が形成されており、前記４点給電位相シフタ（１５）は、前記４本の給電線に接続される第１乃至第４の入力端子（１５１〜１５４）と、出力端子である給電点（１５ａ）とを持ち、前記給電点（１５ａ）は、第１の分配線（１５０１）と第２の分配線（１５０２）とに２分配され、前記第１の分配線および第１のλ／４変成器（１５１１）を介して第１の分配点（１５２１）に接続され、前記第２の分配線および第２のλ／４変成器（１５１２）を介して第２の分配点（１５２２）に接続され、前記給電点（１５ａ）から前記第２の分配点（１５２２）までの距離は、前記給電点（１５ａ）から前記第１の分配点（１５２１）までの距離よりもλ／２だけ長く、前記第１の分配点（１５２１）は、第３の分配線（１５０３）と第４の分配線（１５０４）とに２分配され、前記第３の分配線および第３のλ／４変成器（１５１３）を介して前記第１の入力端子（１５１）に接続され、前記第４の分配線および第４のλ／４変成器（１５１４）を介して前記第２の入力端子（１５２）に接続され、前記第１の分配点（１５２１）から前記第２の入力端子（１５２）までの距離は、前記第１の分配点（１５２１）から前記第１の入力端子（１５１）までの距離よりもλ／４だけ長く、前記第２の分配点（１５２２）は、第５の分配線（１５０５）と第６の分配線（１５０６）とに２分配され、前記第５の分配線および第５のλ／４変成器（１５１５）を介して前記第３の入力端子（１５３）に接続され、前記第６の分配線および第６のλ／４変成器（１５１６）を介して前記第４の入力端子（１５４）に接続され、前記第２の分配点（１５２２）から前記第４の入力端子（１５４）までの距離は、前記第２の分配点（１５２２）から前記第３の入力端子（１５３）までの距離よりもλ／４だけ長いことを特徴とする電磁結合型４点給電ループアンテナ（１０、１０Ａ）が得られる。
【００１２】
また、本発明によれば、可撓性の絶縁フィルム部材（２０）を中心軸（Ｏ）の回りに筒状に丸めて形成された筒体（１１）と、該筒体にその周面に沿って前記中心軸の回りにループ状に形成された導体よりなるループ部（１２）と、該ループ部へ３点で給電するために、前記筒体にその周面上に形成された３本の給電線（１３１〜１３３）とを有し、前記ループ部と前記３本の給電線の各々との間にギャップ（δ ３ ）を設け、電磁結合によって給電し、前記絶縁フィルム部材（２０）は、上辺（２０ Ｕ ）と下辺（２０ Ｌ ）と第１の側辺（２０ Ｓ１ ）と第２の側辺（２０ Ｓ２ ）とを持つ実質的に矩形の形状をしており、前記第１の側辺と前記第２の側辺とを互いに接続することにより前記筒体（１１）が形成され、前記ループ部（１２）は前記絶縁フィルム部材の一面に前記上辺近傍に形成されており、前記筒体（１１）は、回路基板（１４）の主面（１４ａ）上に立設して固定されており、該回路基板の前記主面上には前記３本の給電線に接続される３点給電位相シフタ（１５Ａ）が形成されており、前記３点給電位相シフタ（１５Ａ）は、前記３本の給電線に接続される第１乃至第３の入力端子（１５１〜１５３）と、出力端子である給電点（１５ａ）とを持ち、前記給電点（１５ａ）は、主線（１５００）およびλ／４変成器（１５１１）を介して分配点（１５２１）に接続され、前記分配点（１５２１）は、第１乃至第３の分配線（１５０１〜１５０３）に３分配され、前記第１の分配線（１５０１）を介して前記第１の入力端子（１５１）に接続され、前記第２の分配線（１５０２）を介して前記第２の入力端子（１５２）に接続され、前記第３の分配線（１５０３）を介して前記第３の入力端子（１５３）に接続され、前記分配点（１５２１）から前記第２の入力端子（１５２）までの距離は、前記分配点（１５２１）から前記第１の入力端子（１５１）までの距離よりもλ／３だけ長く、前記分配点（１５２１）から前記第３の入力端子（１５３）までの距離は、前記分配点（１５２１）から前記第１の入力端子（１５１）までの距離よりも２λ／３だけ長いことを特徴とする電磁結合型３点給電ループアンテナ（１０Ｂ）が得られる。
【００１３】
また、前記４本又は３本の給電線（１３１〜１３４又は１３１〜１３３）の各々は、前記絶縁フィルム部材の上記下辺から前記ループ部の近傍まで延在しており、前記ループ部には、前記４本又は３本の給電線に対して、それぞれ、前記ギャップ（δ１、δ３）を空けた状態で前記ループ部から前記４本又は３本の給電線に沿って前記下辺へ向けて延在する４本又は３本の電磁結合線（１７１〜１７４又は１７１〜１７３）が接続されていて良い。
【００１４】
その代わりに、前記４本の給電線（１３１Ａ〜１３４Ａ）の各々は、前記絶縁フィルム部材の上記下辺から前記ループ部の近傍まで延在する主給電線部（１３１Ａ−１〜１３４Ａ−１）と、該主給電線部の先端（１３１Ａ−１ａ〜１３４Ａ−１ａ）から前記ループ部に対して前記ギャップ（δ2）を空けた状態で前記ループ部と平行に延在する副給電線部（１３１Ａ−２〜１３４Ａ−２）とを有するものであって良い。
【００１５】
さらに、前記中心軸に沿って延在するポールアンテナを更に備えても良い。
【００１６】
尚、上記括弧内の符号は、本発明の理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、これらに限定されないのは勿論である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１８】
図１乃至図３を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る電磁結合型Ｎ点給電ループアンテナ１０について説明する。図示の電磁結合型Ｎ点給電ループアンテナ１０は、Ｎが４の場合、すなわち、電磁結合型４点給電ループアンテナである。
【００１９】
図示の電磁結合型４点給電ループアンテナ１０は、後で詳述するように可撓性の絶縁フィルム部材を中心軸Ｏの回りに筒状に丸めて形成された筒体１１と、この筒体１１にその周面に沿って中心軸Ｏの回りにループ状に形成された導体よりなるループ部１２と、このループ部１２へ４点で給電するために、筒体１１にその周面上に形成された第１乃至第４の給電線１３１、１３２、１３３、１３４とを有する。ループ部１２を構成する導体としては、例えば銅箔が使用される。また、筒体１１を構成する可撓性の絶縁フィルム部材としては、例えば、ポリイミドなどのプラスチックが使用される。筒体１１の直径は２０ｍｍである。
【００２０】
ここで、本発明では、図２に示されるように、ループ部１２と第１乃至第４の給電線１３１〜１３４の各々との間にはギャップ（隙間）δ1が設けられ、電磁結合によってループ１２への給電を行っている。図示の例では、ギャップδ1は、例えば、０．４ｍｍであるが、０．２〜０．８ｍｍの範囲にあることが好ましい。
【００２１】
尚、図１に示されるように、筒体１１の筒軸方向における一端は回路基板１４に固定されている。この回路基板１４の主面１４ａ上には移相器（４点給電位相シフタ）１５が形成され、回路基板１４の裏面１４ｂ上には接地導体パターン（図示せず）が形成されている。そして、第１乃至第４の給電線１３１〜１３４の第１乃至第４の給電端子１３１ａ〜１３４ａは４点給電位相シフタ１５の第１乃至第４の入力端子１５１〜１５４と半田１６１〜１６４により電気的及び機械的に接続されている。
【００２２】
図３を参照すると、筒体１１を形成するための絶縁フィルム部材２０は、上辺２０Uと、下辺２０Lと、第１の側辺２０S1と、第２の側辺２０S2とを持つ実質的に矩形の形状をしている。そして、第１の側辺２０S1と第２の側辺２０S2とを互いに接続することにより、図１に示されるような、筒体１１が形成される。この第１の側辺２０S1と第２の側辺２０S2との接続は、例えば、両面接着テープや接着剤などによって行われる。
【００２３】
また、ループ部１２は、絶縁フィルム部材２０の一面に上辺２０U近傍に形成されている。絶縁フィルム部材２０を丸めて筒体１１を形成する際、ループ部１２の両端間が半田により電気的に接続される。
【００２４】
第１の実施の形態では、第１乃至第４の給電線１３１〜１３４の各々は、絶縁フィルム部材２０の下辺２０Lからループ部１２の近傍まで中心軸Ｏと平行に延在している。そして、ループ部１２には、第１乃至第４の給電線１３１〜１３４に対して、それぞれ、ギャップδ1を空けて近接した状態でループ部１２から第１乃至第４の給電線１３１〜１３４に沿って下辺２０Lへ向けて延在する第１乃至第４の電磁結合線１７１、１７２、１７３、１７４が接続されている。互いに隣接する給電線１３１〜１３４と電磁結合線１７１〜１７４との間の結合長さＬ1を変えることによって、電磁結合型４点給電ループアンテナ１０の周波数特性を変えることができる。
【００２５】
絶縁フィルム部材２０の一面上に形成されるループ部１２、第１乃至第４の給電線１３１〜１３４、および第１乃至第４の電磁結合線１７１〜１７４は、同じ伝導材料（例えば、銅箔）から構成されて良い。
【００２６】
一般に、４点給電ループアンテナでは、給電インピーダンスを５０Ωにする必要がある。本実施の形態による電磁結合型４点給電ループアンテナ１０では、各給電端子１３１ａ〜１３４ａでのインピーダンスを１５Ωまで低くすることができる。図示の例では、各給電端子１３１ａ〜１３４ａでのインピーダンスは６０Ωである。それにより、移相器（４点給電位相シフタ）１５の出力端子１５ａでのインピーダンスを５０Ωにすることができる。すなわち、ループ部１２に対し電磁結合によって給電を行うことにより、インピーダンスマッチングを容易にとることができる。尚、ギャップδ1の大きさを変えることにより、各給電端子１３１ａ〜１３４ａでのインピーダンスを変えることができる。
【００２７】
次に、４点給電位相シフタ１５について詳細に説明する。尚、出力端子１５ａは給電点と呼ばれる。また、４点給電位相シフタ１５は９０°位相シフタとも呼ばれる。
【００２８】
最初に位相差の取り方について説明する。４点給電位相シフタ１５では、第１乃至第４の入力端子１５１〜１５４の位相をλ／４（９０°）ずつ遅らせる必要がある。そのためには、第１乃至第４の入力端子１５１〜１５４から給電点１５ａまでの電気的距離（以下、単に「距離」と呼ぶ）を考えれば良い。すなわち、第１の入力端子１５１から給電点１５ａまでの距離が所定の距離あるとする。この場合、第２の入力端子１５２から給電点１５ａまでの距離は、所定の距離にλ／４を加えて得られる距離に設定される。第３の入力端子１５３から給電点１５ａまでの距離は、所定の距離にλ／２を加えて得られる距離に設定される。第４の入力端子１５４から給電点１５ａまでの距離は、所定の距離に３λ／４を加えて得られる距離に設定される。
【００２９】
このような構成にすれば、４点給電位相シフタ１５の位相差を満足させることができる。
【００３０】
次に、インピーダンス整合について説明する。４点給電位相シフタ１５において、給電点１５ａを５０Ωに整合を取るには次の手順をとる。図示の例では、筒体１１の直径は２０ｍｍであり、各給電端子１３１ａ〜１３４ａでのインピーダンスは６０Ωである。本例では、後述する６個のλ／４変成器を用いてインピーダンス整合を行う。４点給電位相シフタ１５は、マイクロストリップラインで構成されている。
【００３１】
５０Ωの給電点１５ａは、第１の分配線１５０１と第２の分配線１５０２とに２分配される。第１および第２の分配線１５０１および１５０２の各々のインピーダンスは１００Ωである。給電点１５ａは、第１の分配線１５０１および第１のλ／４変成器１５１１を介して第１の分配点１５２１に接続されている。一方、給電点１５ａは、第２の分配線１５０２および第２のλ／４変成器１５１２を介して第２の分配点１５２２に接続されている。第１および第２のλ／４変成器１５１１および１５１２の各々のインピーダンスは７０．１Ωである。また、給電点１５ａから第２の分配点１５２２までの距離は、給電点１５ａから第１の分配点１５２１までの距離よりもλ／２だけ長い。第１および第２の分配点１５２１および１５２２のインピーダンスは５０Ωである。
【００３２】
第１の分配点１５２１は、第３の分配線１５０３と第４の分配線１５０４とに２分配される。第３および第４の分配線１５０３および１５０４の各々のインピーダンスは１００Ωである。第１の分配点１５２１は、第３の分配線１５０３および第３のλ／４変成器１５１３を介して第１の入力端子１５１に接続されている。一方、第１の分配点１５２１は、第４の分配線１５０４および第４のλ／４変成器１５１４を介して第２の入力端子１５２に接続されている。第３および第４のλ／４変成器１５１３および１５１４の各々のインピーダンスは７７．５Ωである。また、第１の分配点１５２１から第２の入力端子１５２までの距離は、第１の分配点１５２１から第１の入力端子１５１までの距離よりもλ／４だけ長い。
【００３３】
同様に、第２の分配点１５２２は、第５の分配線１５０５と第６の分配線１５０６とに２分配される。第５および第６の分配線１５０５および１５０６の各々のインピーダンスは１００Ωである。第２の分配点１５２２は、第５の分配線１５０５および第５のλ／４変成器１５１５を介して第３の入力端子１５３に接続されている。一方、第２の分配点１５２２は、第６の分配線１５０６および第６のλ／４変成通話１５１６を介して第４の入力端子１５４に接続されている。第５および第６のλ／４変成器１５１５および１５１６の各々のインピーダンスは７７．５Ωである。また、第２の分配点１５２２から第４の入力端子１５４までの距離は、第２の分配点１５２２から第３の入力端子１５３までの距離よりもλ／４だけ長い。
【００３４】
このような構成にすれば、４点給電位相シフタ１５のインピーダンス整合を取ることができる。
【００３５】
これに対して、各給電線１３１〜１３４がループ部１２に直接接続された構造を有する従来の４点給電ループアンテナでは、各給電端子１３１ａ〜１３４ａでのインピーダンスが２５０〜３００Ωと高くなり過ぎていた。その為、移相器１５の出力端子（給電点）１５ａでインピーダンスマッチングをとることが困難であった。
【００３６】
図１（ａ）および（ｂ）に図示した電磁結合型４点給電ループアンテナ１０は、衛星波のみを受信可能なアンテナである。
【００３７】
これに対して、図４（ａ）および（ｂ）に示されるように、電磁結合型４点給電ループアンテナ１０にさらにポールアンテナ３０をも備えることによって、地上波をも受信可能にできる。即ち、図４（ａ）および（ｂ）に示したアンテナは、ループアンテナ／モノポールアンテナを複合一体的に備えたアンテナ装置である。ポールアンテナ３０は中心軸Ｏに沿って延在している。ポールアンテナ３０の上方突出長は、１．８ｍｍである。
【００３８】
図５及び図６を参照すると、本発明の第２の実施の形態に係る電磁結合型４点給電ループアンテナ１０Ａは、後述するように、給電線の構成（構造）が相違している点を除いて、図１乃至図３に示されたものと同様の構成を有する。したがって、第１乃至第４の給電線に１３１Ａ、１３２Ａ、１３３Ａ、１３４Ａの参照符号を付す。図１乃至図３に示されたものと同様の構成を有するものは同一の参照符号を付し、説明を簡略化するためにそれらの説明は省略する。
【００３９】
第１乃至第４の給電線１３１Ａ〜１３４Ａは、それぞれ、絶縁フィルム部材２０の下辺２０Lからループ部１２の近傍まで中心軸Ｏと平行に延在する第１乃至第４の主給電線部１３１Ａ−１〜１３４Ａ−１と、これら第１乃至第４の主給電線部１３１Ａ−１〜１３４Ａ−１の先端１３１Ａ−１ａ〜１３４Ａ−１ａからループ部１２に対してギャップδ2を空けた状態でループ部１２と平行に延在する第１乃至第４の副給電線部１３１Ａ−２〜１３４Ａ−２とを有する。
【００４０】
各副給電線部１３１Ａ−２〜１３４Ａ−２とループ部１２との間の結合長さＬ2を変えることによって、電磁結合型４点給電ループアンテナ１０Ａの周波数特性を変えることができる。また、ギャップδ2の大きさを変えることによって、各給電端子１３１ａ〜１３４ａでのインピーダンスを変えることができる。
【００４１】
本第２の実施の形態による電磁結合型４点給電ループアンテナ１０Ａでも、上述した第１の実施の形態による電磁結合型４点給電ループアンテナ１０と同様に、ループ部１２に対する給電を電磁結合によって行っているので、各給電端子１３１ａ〜１３４ａでのインピーダンスを低くすることができる。それにより、移相器（４点給電位相シフタ）１５の出力端子（給電点）１５ａでのインピーダンスを容易に５０Ωにすることができる。
【００４２】
図７及び図８を参照して、本発明の第３の実施の形態に係る電磁結合型Ｎ点給電ループアンテナ１０Ｂについて説明する。図示の電磁結合型Ｎ点給電ループアンテナ１０Ｂは、Ｎが３の場合、すなわち、電磁結合型３点給電ループアンテナである。
【００４３】
図示の電磁結合型３点給電ループアンテナ１０Ｂは、可撓性の絶縁フィルム部材を中心軸Ｏの回りに筒状に丸めて形成された筒体１１と、この筒体１１にその周面に沿って中心軸Ｏの回りにループ状に形成された導体よりなるループ部１２と、このループ部１２へ３点で給電するために、筒体１１にその周面上に形成された第１乃至第３の給電線１３１、１３２、１３３とを有する。ループ部１２を構成する導体としては、例えば銅箔が使用される。また、筒体１１を構成する可撓性の絶縁フィルム部材としては、例えば、ポリイミドなどのプラスチックが使用される。筒体１１の直径は２０ｍｍである。
【００４４】
ここで、本発明では、図８に示されるように、ループ部１２と第１乃至第３の給電線１３１〜１３３の各々との間にはギャップ（隙間）δ3が設けられ、電磁結合によってループ１２への給電を行っている。図示の例では、ギャップδ3は、例えば、０．４ｍｍであるが、０．２〜０．８ｍｍの範囲にあることが好ましい。
【００４５】
尚、図７に示されるように、筒体１１の筒軸方向における一端は回路基板１４に固定されている。この回路基板１４の主面１４ａ上には移相器（３点給電位相シフタ）１５Ａが形成され、回路基板１４の裏面上には接地導体パターン（図示せず）が形成されている。そして、第１乃至第３の給電線１３１〜１３３の第１乃至第３の給電端子１３１ａ〜１３３ａは３点給電位相シフタ１５Ａの第１乃至第３の入力端子１５１〜１５３と半田１６１〜１６３により電気的及び機械的に接続されている。
【００４６】
ループ部１２には、第１乃至第３の給電線１３１〜１３３に対して、それぞれ、ギャップδ3を空けて近接した状態でループ部１２から第１乃至第３の給電線１３１〜１３３に沿って下方へ向けて延在する第１乃至第３の電磁結合線１７１、１７２、１７３が接続されている。互いに隣接する給電線１３１〜１３３と電磁結合線１７１〜１７３との間の結合長さＬ3を変えることによって、電磁結合型３点給電ループアンテナ１０Ｂの周波数特性を変えることができる。
【００４７】
３点給電ループアンテナでは、給電インピーダンスを５０Ωにする必要がある。本実施の形態による電磁結合型３点給電ループアンテナ１０Ｂでは、各給電端子１３１ａ〜１３３ａでのインピーダンスを１５Ωまで低くすることができる。図示の例では、各給電端子１３１ａ〜１３３ａでのインピーダンスは７５Ωである。それにより、移相器（３点給電位相シフタ）１５Ａの出力端子１５ａでのインピーダンスを容易に５０Ωにすることができる。すなわち、ループ部１２に対し電磁結合によって給電を行うことにより、インピーダンスマッチングを容易にとることができる。尚、ギャップδ3の大きさを変えることにより、各給電端子１３１ａ〜１３３ａでのインピーダンスを変えることができる。
【００４８】
次に、３点給電位相シフタ１５Ａについて詳細に説明する。尚、出力端子１５ａは給電点と呼ばれる。また、３点給電位相シフタ１５Ａは１２０°位相シフタとも呼ばれる。
【００４９】
最初に位相差の取り方について説明する。３点給電位相シフタ１５Ａでは、第１乃至第３の入力端子１５１〜１５３の位相をλ／３（１２０°）ずつ遅らせる必要がある。そのためには、第１乃至第３の入力端子１５１〜１５３から給電点１５ａまでの電気的距離（以下、単に「距離」と呼ぶ）を考えれば良い。すなわち、第１の入力端子１５１から給電点１５ａまでの距離が所定の距離あるとする。その場合、第２の入力端子１５２から給電点１５ａまでの距離は、所定の距離にλ／３を加えて得られる距離に設定される。第３の入力端子１５３から給電点１５ａまでの距離は、所定の距離に２λ／３を加えて得られる距離に設定される。
【００５０】
このような構成にすれば、３点給電位相シフタ１５Ａの位相差を満足させることができる。
【００５１】
次に、インピーダンス整合について説明する。３点給電位相シフタ１５Ａにおいて、給電点１５ａを５０Ωに整合を取るには次の手順をとる。図示の例では、筒体１１の直径は２０ｍｍであり、各給電端子１３１ａ〜１３３ａでのインピーダンスは７５Ωである。本例では、後述する１個のλ／４変成器を用いてインピーダンス整合を行う。３点給電位相シフタ１５Ａは、マイクロストリップラインで構成されている。
【００５２】
５０Ωの給電点１５ａは、５０Ωの主線１５００およびλ／４変成器１５１１を介して分配点１５２１に接続されている。λ／４変成器１５１のインピーダンスは３５．４Ωである。分配点１５２１のインピーダンスは２５Ωである。
【００５３】
分配点１５２１は、第１乃至第３の分配線１５０１、１５０２、１５０３に３分配される。第１乃至第３の分配線１５０１〜１５０３の各々のインピーダンスは７５Ωである。分配点１５２１は、第１の分配線１５０１を介して第１の入力端子１５１に接続されている。また、分配点１５２１は、第２の分配線１５０２を介して第２の入力端子１５２に接続されている。さらに、分配点１５２１は、第３の分配線１５０３を介して第３の入力端子１５３に接続されている。分配点１５２１から第２の入力端子１５２までの距離は、分配点１５２１から第１の入力端子１５１までの距離よりもλ／３だけ長い。また、分配点１５２１から第３の入力端子１５３までの距離は、分配点１５２１から第１の入力端子１５１までの距離よりも２λ／３だけ長い。
【００５４】
このような構成にすれば、３点給電位相シフタ１５Ａのインピーダンス整合を取ることができる。また、３点給電位相シフタ１５Ａの方が、４点給電位相シフタ１５に比べて構造が簡単である。その結果、電磁結合型４点給電ループアンテナ１０、１０Ａに比べて、電磁結合型３点給電ループアンテナ１０Ｂの方が小型化し易いことが分かる。
【００５５】
以上、本発明について好ましい実施の形態によって説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に限定しないのは勿論である。例えば、上記実施の形態では、給電線１３１〜１３４（主給電線部１３１Ａ−１〜１３４Ａ−１）や電磁結合線１７１〜１７４は、絶縁フィルム部材２０の下辺２０Lに対して実質的に垂直な方向へ延在しているが、実質的に斜め方向へ延在しても良いのは勿論である。
【００５６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明では、ループ部と４本又は３本の給電線の各々との間にギャップを設け、ループ部への給電を電磁結合によって行っているので、インピーダンスマッチングを容易にとることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電磁結合型４点給電ループアンテナの構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図２】図１に示した電磁結合型４点給電ループアンテナを構成する、ループ部と４本の給電線との配置関係を示す斜視図である。
【図３】図１の電磁結合型４点給電ループアンテナの展開図である。
【図４】図１に示した電磁結合型４点給電ループアンテナに更にポールアンテナを備えた複合アンテナ装置の構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る電磁結合型４点給電ループアンテナの構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図６】図５の電磁結合型４点給電ループアンテナの展開図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る電磁結合型３点給電ループアンテナの構成を示す平面図である。
【図８】図７に示した電磁結合型３点給電ループアンテナを構成する、ループ部と３本の給電線との配置関係を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０、１０Ａ 電磁結合型４点給電ループアンテナ
１０Ｂ 電磁結合型３点給電ループアンテナ
１１ 筒体
１２ ループ部
１３１〜１３４ 給電線
１３１Ａ〜１３４Ａ 給電線
１３１Ａ−１〜１３４Ａ−１ 主給電線部
１３１Ａ−２〜１３４Ａ−２ 副給電線部
１４ 回路基板
１５ 移相器（４点給電位相シフタ）
１５Ａ ３点給電位相シフタ
１６１〜１６４ 半田
１７１〜１７４ 電磁結合線
２０ 絶縁フィルム部材
Claims (6)
- 可撓性の絶縁フィルム部材を中心軸の回りに筒状に丸めて形成された筒体と、該筒体にその周面に沿って前記中心軸の回りにループ状に形成された導体よりなるループ部と、該ループ部へ４点で給電するために、前記筒体にその周面上に形成された４本の給電線とを有し、前記ループ部と前記４本の給電線の各々との間にギャップを設け、電磁結合によって給電し、
前記絶縁フィルム部材は、上辺と下辺と第１の側辺と第２の側辺とを持つ実質的に矩形の形状をしており、前記第１の側辺と前記第２の側辺とを互いに接続することにより前記筒体が形成され、
前記ループ部は前記絶縁フィルム部材の一面に前記上辺近傍に形成されており、
前記筒体は、回路基板の主面上に立設して固定されており、該回路基板の前記主面上には前記４本の給電線に接続される４点給電位相シフタが形成されており、
前記４点給電位相シフタは、前記４本の給電線に接続される第１乃至第４の入力端子と、出力端子である給電点とを持ち、
前記給電点は、第１の分配線と第２の分配線とに２分配され、前記第１の分配線および第１のλ／４変成器を介して第１の分配点に接続され、前記第２の分配線および第２のλ／４変成器を介して第２の分配点に接続され、前記給電点から前記第２の分配点までの距離は、前記給電点から前記第１の分配点までの距離よりもλ／２だけ長く、
前記第１の分配点は、第３の分配線と第４の分配線とに２分配され、前記第３の分配線および第３のλ／４変成器を介して前記第１の入力端子に接続され、前記第４の分配線および第４のλ／４変成器を介して前記第２の入力端子に接続され、前記第１の分配点から前記第２の入力端子までの距離は、前記第１の分配点から前記第１の入力端子までの距離よりもλ／４だけ長く、
前記第２の分配点は、第５の分配線と第６の分配線とに２分配され、前記第５の分配線および第５のλ／４変成器を介して前記第３の入力端子に接続され、前記第６の分配線および第６のλ／４変成器を介して前記第４の入力端子に接続され、前記第２の分配点から前記第４の入力端子までの距離は、前記第２の分配点から前記第３の入力端子までの距離よりもλ／４だけ長いことを特徴とする電磁結合型４点給電ループアンテナ。 - 前記４本の給電線の各々は、前記絶縁フィルム部材の上記下辺から前記ループ部の近傍まで延在しており、
前記ループ部には、前記４本の給電線に対して、それぞれ、前記ギャップを空けた状態で前記ループ部から前記４本の給電線に沿って前記下辺へ向けて延在する４本の電磁結合線が接続されていることを特徴とする、請求項１記載の電磁結合型４点給電ループアンテナ。 - 前記４本の給電線の各々は、前記絶縁フィルム部材の上記下辺から前記ループ部の近傍まで延在する主給電線部と、該主給電線部の先端から前記ループ部に対して前記ギャップを空けた状態で前記ループ部と平行に延在する副給電線部とを有することを特徴とする、請求項１記載の電磁結合型４点給電ループアンテナ。
- 前記中心軸に沿って延在するポールアンテナを更に備える、請求項１記載の電磁結合型４点給電ループアンテナ。
- 可撓性の絶縁フィルム部材を中心軸の回りに筒状に丸めて形成された筒体と、該筒体にその周面に沿って前記中心軸の回りにループ状に形成された導体よりなるループ部と、該ループ部へ３点で給電するために、前記筒体にその周面上に形成された３本の給電線とを有し、前記ループ部と前記３本の給電線の各々との間にギャップを設け、電磁結合によって給電し、
前記絶縁フィルム部材は、上辺と下辺と第１の側辺と第２の側辺とを持つ実質的に矩形の形状をしており、前記第１の側辺と前記第２の側辺とを互いに接続することにより前記筒体が形成され、
前記ループ部は前記絶縁フィルム部材の一面に前記上辺近傍に形成されており、
前記筒体は、回路基板の主面上に立設して固定されており、該回路基板の前記主面上に は前記３本の給電線に接続される３点給電位相シフタが形成されており、
前記３点給電位相シフタは、前記３本の給電線に接続される第１乃至第３の入力端子と、出力端子である給電点とを持ち、
前記給電点は、主線およびλ／４変成器を介して分配点に接続され、
前記分配点は、第１乃至第３の分配線に３分配され、前記第１の分配線を介して前記第１の入力端子に接続され、前記第２の分配線を介して前記第２の入力端子に接続され、前記第３の分配線を介して前記第３の入力端子に接続され、前記分配点から前記第２の入力端子までの距離は、前記分配点から前記第１の入力端子までの距離よりもλ／３だけ長く、前記分配点から前記第３の入力端子までの距離は、前記分配点から前記第１の入力端子までの距離よりも２λ／３だけ長いことを特徴とする電磁結合型３点給電ループアンテナ。 - 前記３本の給電線の各々は、前記絶縁フィルム部材の上記下辺から前記ループ部の近傍まで延在しており、
前記ループ部には、前記３本の給電線に対して、それぞれ、前記ギャップを空けた状態で前記ループ部から前記３本の給電線に沿って前記下辺へ向けて延在する３本の電磁結合線が接続されていることを特徴とする、請求項５記載の電磁結合型３点給電ループアンテナ。
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