JP5523992B2 - 無指向性アンテナ装置及びアレーアンテナ装置 - Google Patents
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Description
ループスロットアンテナは、誘電体基板のグランド面に矩形あるいは長円形のループスロットを形成し、これをマイクロストリップラインで電磁結合給電するように構成されている。スロットの長さは通常、電気長が放射波における中心周波数の約1波長となるように設定される。
導電層3は、ループ状スロット4に囲まれている部分3aと、ループ状スロット4に囲まれていない部分3bを有している。導電層部分3bは接地導体を構成している。
図4に無給電素子5の模式的断面図(図1におけるB−B線断面図)を示す。本実施形態において無給電素子5は板状に形成されていて、誘電体基板8に導電層9としての金属薄膜(例えば、銅箔)を積層して構成している。一例として、誘電体基板8の比誘電率(εr)は約2.6、幅は30mm、そして長さは、後述するように、従来の素子長よりも長い177mm(0.5波長)である。
まず、前述のように、スリット10のスリット幅によって電気的結合量が変化するので、無給電素子5の素子長の調整が可能となり、素子サイズの最適化が容易である。これにより、前述のように、無給電素子の素子長を従来よりも長く構成することができる。
さらに、無指向性アンテナ装置1においては、無給電素子の素子長を長くすることによって、波源長を長くすることができる。波源長が長くなると指向性が絞られるため、その分、従来アンテナよりも利得が増加する。
本実施形態においては、漏れ電流抑制用スリット7によって、基板幅の約3/4がループ状スロット側、残りの約1/4が給電回路側に振り分けられている。
図2に示すように、ループ状スロット4の周辺から発生する漏れ電流i1は、第1の漏れ電流抑制用スリット部分7aと第2の漏れ電流抑制用スリット部分7bとの間の導電層3bを介して給電回路側に流れ込む。また、ループ状スロット4の周辺から発生して、接地導体3bの下方縁端まで流れ、反射して戻ってくる漏れ電流i2も存在する。この漏れ電流i2も導電層3bを介して給電回路側に流れ込む。ここで、前述のように、接地導体面の長さLは約1/4波長である。したがって、第1の漏れ電流抑制用スリット部分7aと第2の漏れ電流抑制用スリット部分7bとの間の導電層3bにおいて、漏れ電流i1と漏れ電流i2とが互いに逆相となるため、互いに打ち消しあって、ループ状スロット側から給電回路側に流れ込む漏れ電流が減少する。これにより、全体として誘電体基板2への漏れ電流も減少することになる。さらに、ループ状スロット側から給電回路側に流れ込む漏れ電流が減少することにより、給電回路側に設けられた給電ケーブル11への漏れ電流も減少することになる。
図11は、従来のループスロットアンテナ装置における、アンテナの水平面内及び垂直面内指向特性図である。この従来のループスロットアンテナ装置は、従来構成による2枚の無給電素子を備えており、無給電素子の素子長は130mm(0.37波長)である。無指向性アンテナ装置1と同様、ループ状スロットが形成された誘電体基板の給電回路側に、給電ケーブルが設置されている。図11に示すように、従来のループスロットアンテナでは、給電ケーブルの影響によって、アンテナ指向性の水平面については偏差が大きくなっている。また、給電ケーブル及び誘電体基板上への漏れ電流の影響によって、垂直面については計算上得られるべき8の字型パターンに崩れを生じている。
給電回路側には、給電ケーブル27が誘電体基板21の長さ方向に沿って配置されている。本実施形態においてはアンテナをアレー化しているため、省スペースの点からも、給電ケーブル27を誘電体基板21に密着するように配置することになる。図9(B)に示すように、誘電体基板21の第2の表面には給電ライン28が形成されていて、給電ライン28は、給電点29を有している。給電ケーブル27は、誘電体基板21の第1の表面側において、誘電体基板21の一方の端部から給電点29まで延び、誘電体基板21を介して、給電点29に励振電力を給電している。
したがって、給電ケーブル27と給電ライン28の大部分は、漏れ電流抑制用スリット26によって区切られた給電回路側に位置することになる。
図9(A)に示す漏れ電流抑制用スリット部分26a,26bは、第1の実施形態における漏れ電流抑制用スリット部分7a,7bに対応している。第1の漏れ電流抑制用スリット部分26aと第2の漏れ電流抑制用スリット部分26bとの間において、ループ状スロット側から給電回路側に流れ込む漏れ電流が減少するため、給電ケーブル27及び誘電体基板21への漏れ電流が抑制されている。
この無給電素子25と漏れ電流抑制用スリット26によって、アレーアンテナ装置20は、第1の実施形態における無指向性アンテナ装置1について前述した利点と同様の利点を有する。
2,21 誘電体基板(第1の誘電体基板)
3,22 導電層(第1の導電層)
4,24 ループ状スロット
5,25 無給電素子
6,28 給電ライン
7,26 漏れ電流抑制用スリット
8 誘電体基板(第2の誘電体基板)
9 導電層(第2の導電層)
10,30 スリット
11,27 給電ケーブル
20 アレーアンテナ装置
23 スリット
29 給電点
Claims (6)
- 一方の表面に第1の導電層を備える第1の誘電体基板と、
前記第1の導電層に形成されたループ状スロットと、
前記第1の誘電体基板の他方の表面において、前記ループ状スロットの内側まで延びる給電ラインを有する給電回路と、
前記第1の導電層における前記ループ状スロットに囲まれていない部分から構成された接地導体と、
前記第1の誘電体基板を挟むように配設した無給電素子と
を備え、
前記無給電素子は、第2の誘電体基板と、該第2の誘電体基板に積層された第2の導電層とを備え、前記第2の導電層に、前記第2の誘電体基板の幅方向に延びるスリットを形成することによって、その長さ方向における中心部にて分割されていることを特徴とする、無指向性アンテナ装置。 - 前記第1の誘電体基板は、前記第1の導電層に形成された漏れ電流抑制用スリットを備え、
前記漏れ電流抑制用スリットは、前記第1の誘電体基板の長さ方向に延びる第1のスリット部分と、該第1のスリット部分と所定の距離離れて、前記誘電体基板の長さ方向に延びる第2のスリット部分とを備えることを特徴とする、請求項1に記載の無指向性アンテナ装置。 - 前記漏れ電流抑制用スリットは、前記第1の誘電体基板の幅方向の位置において、前記ループ状スロットと前記給電ラインの少なくとも一部との間に配置されていることを特徴とする、請求項2に記載の無指向性アンテナ装置。
- 前記給電ラインと前記漏れ電流抑制用スリットが交差しないように、前記給電ラインが、前記第1のスリット部分と前記第2のスリット部分との間に延びていることを特徴とする、請求項2又は3に記載の無指向性アンテナ装置。
- 前記給電ラインは、前記ループ状スロットに向かって、前記第1の誘電体基板の幅方向に延びると共に、前記第1のスリット部分と前記第2のスリット部分との間に延びるライン部分を備え、前記誘電体基板の長さ方向において、前記接地導体の一方の端部から前記ライン部分までの前記接地導体の長さは、その電気長が放射波における中心周波数の1/4波長又は約1/4波長であることを特徴とする、請求項2〜4のいずれか1項に記載の無指向性アンテナ装置。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の無指向性アンテナ装置を複数個多段に構成したことを特徴とする、アレーアンテナ装置。
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