JP6636400B2 - Circularly polarized antenna - Google Patents

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Description

本発明は、インピーダンス特性および軸比特性が良好であり複数の周波数帯で送受信できる円偏波アンテナに関する。   The present invention relates to a circularly polarized antenna having good impedance characteristics and axial ratio characteristics and capable of transmitting and receiving in a plurality of frequency bands.

円偏波アンテナは衛星通信等に利用可能である。特に、誘電体基板の一方の面に導体素子が配置されており、その他方の面にグラウンド板が配置されている構成を持つロープロファイルの円偏波アンテナとして、例えば非特許文献1に開示されている円偏波アンテナと非特許文献2に開示されている円偏波アンテナが知られている。   The circularly polarized antenna can be used for satellite communication and the like. In particular, as a low-profile circularly polarized antenna having a configuration in which a conductor element is disposed on one surface of a dielectric substrate and a ground plate is disposed on the other surface, for example, it is disclosed in Non-Patent Document 1. A circularly polarized antenna and a circularly polarized antenna disclosed in Non-Patent Document 2 are known.

非特許文献1に開示されている円偏波アンテナは図1(a)に示す構成(非特許文献1の図1)と図1(b)に示すような入力インピーダンスおよびVSWR(Voltage Standing Wave Ratio)の周波数特性(非特許文献1の図7)を有している。   The circularly polarized antenna disclosed in Non-Patent Document 1 has a configuration shown in FIG. 1A (FIG. 1 in Non-Patent Document 1) and an input impedance and a VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) as shown in FIG. ) (FIG. 7 of Non-Patent Document 1).

また、非特許文献2に開示されている円偏波アンテナは図2(a)に示す構成(非特許文献2の図7)と図2(b)に示すような入力インピーダンスおよびゲインの周波数特性(非特許文献2の図10)を有している。   The circularly polarized antenna disclosed in Non-Patent Document 2 has a configuration shown in FIG. 2A (FIG. 7 in Non-Patent Document 2) and frequency characteristics of input impedance and gain as shown in FIG. 2B. (FIG. 10 of Non-Patent Document 2).

M. Sumi, K. Hirasawa, and S. Shi, “Two rectangular loops fed in series for broadband circular polarization and impedance matching,” Antennas and Propagation, IEEE Transactions on, vol. 52, no. 2, pp. 551-554, 2004.M. Sumi, K. Hirasawa, and S. Shi, “Two rectangular loops fed in series for broadband circular polarization and impedance matching,” Antennas and Propagation, IEEE Transactions on, vol. 52, no.2, pp. 551-554 , 2004. R. L. Li, S. Basat, A. Traille, J. Laskar, and M. M. Tentzeris, “Development of wideband circularly polarised square- and rectangular- loop antennas,” in IEE Proc. Microw., Antennas, Propag., 2006, vol. 153, pp. 293-300.RL Li, S. Basat, A. Traille, J. Laskar, and MM Tentzeris, “Development of wideband circularly polarised square- and rectangular-loop antennas,” in IEE Proc. Microw., Antennas, Propag., 2006, vol. 153, pp. 293-300.

非特許文献1に開示されている円偏波アンテナは、1.5GHzを中心周波数として約300MHzの帯域幅を持つが、中心周波数の異なる複数の周波数帯で動作することが難しい。また、非特許文献2に開示されている円偏波アンテナは、中心周波数の周辺の広い範囲で入力インピーダンスのリアクタンス成分がゼロにならないので、通常、特性インピーダンスが50Ωあるいは75Ωとされる給電部と円偏波アンテナとの間でインピーダンス整合を図るべくバラン(balun)が用いられる(非特許文献2の図11を参照)。   The circularly polarized antenna disclosed in Non-Patent Document 1 has a bandwidth of about 300 MHz with a center frequency of 1.5 GHz, but it is difficult to operate in a plurality of frequency bands having different center frequencies. In addition, the circularly polarized antenna disclosed in Non-Patent Document 2 has a feeder whose characteristic impedance is usually 50Ω or 75Ω because the reactance component of the input impedance does not become zero in a wide range around the center frequency. A balun is used to achieve impedance matching with the circularly polarized antenna (see FIG. 11 of Non-Patent Document 2).

そこで本発明は、インピーダンス特性および軸比特性が良好であり複数の周波数帯で送受信できる円偏波アンテナを提供することを目的とする。   Accordingly, it is an object of the present invention to provide a circularly polarized antenna having good impedance characteristics and axial ratio characteristics and capable of transmitting and receiving in a plurality of frequency bands.

本発明の円偏波アンテナは、所定の大きさを持つ第1長方形の周に倣っており且つ少なくとも第1ギャップを介して互いに対向している二つの端部を持つ帯状の形状を有する、第1導体素子と、第1長方形の周に倣っており且つ少なくとも第2ギャップを介して互いに対向している二つの端部を持つ帯状の形状を有し、第1導体素子が配置されている平面A上にて第1導体素子と接触しないように配置されている、第2導体素子と、第1長方形の長辺よりも短い長辺を持つ第2長方形の周に倣っており且つ少なくとも第3ギャップを介して互いに対向している二つの端部を持つ帯状の形状を有し、平面A上にて第1導体素子によって囲まれるように配置されている、第3導体素子と、第2長方形の周に倣っており且つ少なくとも第4ギャップを介して互いに対向している二つの端部を持つ帯状の形状を有し、平面A上にて第2導体素子によって囲まれるように配置されている、第4導体素子と、平面A上で第1導体素子と第3導体素子とを接続する第1接続部と、平面A上で第2導体素子と第4導体素子とを接続する第2接続部とを含む。第1導体素子と第2導体素子は、予め定められた対称点に関して点対称となるように、配置されており、第3導体素子と第4導体素子は、対称点に関して点対称となるように、配置されており、第1接続部と第2接続部は、対称点に関して点対称となるように、配置されており、第1導体素子の給電部位と第2導体素子の給電部位は、対称点に関して点対称となるように位置している。   The circularly polarized antenna according to the present invention has a strip shape following the circumference of a first rectangle having a predetermined size and having two ends opposed to each other via at least a first gap. A plane in which the first conductor element is arranged, and has a band-like shape having two ends following the circumference of the first rectangle and facing each other via at least the second gap; A second conductor element, which is arranged so as not to contact the first conductor element on A, and follows the circumference of a second rectangle having a longer side shorter than the longer side of the first rectangle, and at least a third A third conductor element having a strip shape having two ends opposed to each other with a gap therebetween and arranged on the plane A so as to be surrounded by the first conductor element; And at least the fourth gap A fourth conductive element having a band-like shape having two ends opposed to each other via a second conductive element on the plane A, and a fourth conductive element It includes a first connection part connecting the one conductor element and the third conductor element, and a second connection part connecting the second conductor element and the fourth conductor element on the plane A. The first conductor element and the second conductor element are arranged so as to be point-symmetric with respect to a predetermined symmetry point, and the third conductor element and the fourth conductor element are point-symmetric with respect to the symmetry point. The first connection part and the second connection part are arranged so as to be point-symmetric with respect to the symmetry point, and the power supply part of the first conductor element and the power supply part of the second conductor element are symmetrical. It is located so as to be point symmetric with respect to the point.

本発明の円偏波アンテナによると、詳しくは後述するが、インピーダンス特性および軸比特性が良好であり複数の周波数帯で送受信できる。   According to the circularly polarized antenna of the present invention, the impedance characteristics and the axial ratio characteristics are good and transmission and reception can be performed in a plurality of frequency bands, as will be described in detail later.

非特許文献1に開示されている円偏波アンテナ。(a)非特許文献1に開示されている円偏波アンテナの構成。(b)非特許文献1に開示されている円偏波アンテナの入力インピーダンスおよびVSWRの周波数特性。A circularly polarized antenna disclosed in Non-Patent Document 1. (A) Configuration of circularly polarized antenna disclosed in Non-Patent Document 1. (B) Frequency characteristics of input impedance and VSWR of the circularly polarized antenna disclosed in Non-Patent Document 1. 非特許文献2に開示されている円偏波アンテナ。(a)非特許文献2に開示されている円偏波アンテナの構成。(b)非特許文献2に開示されている円偏波アンテナの入力インピーダンスおよびゲインの周波数特性。A circularly polarized antenna disclosed in Non-Patent Document 2. (A) Configuration of circularly polarized antenna disclosed in Non-Patent Document 2. (B) Frequency characteristics of input impedance and gain of the circularly polarized antenna disclosed in Non-Patent Document 2. 実施形態の円偏波アンテナ。(a)平面図。(b)A−A線断面図。The circularly polarized antenna of the embodiment. (A) Plan view. (B) AA line sectional view. 第1ギャップの一例を説明する拡大図。The enlarged view explaining an example of the 1st gap. 実施例の円偏波アンテナ。(a)平面図。(b)A−A線断面図。The circularly polarized antenna of the embodiment. (A) Plan view. (B) AA line sectional view. 実施例の円偏波アンテナのVSWR周波数特性。4 is a VSWR frequency characteristic of the circularly polarized antenna of the embodiment. 実施例の円偏波アンテナの軸比周波数特性。7 is an axial ratio frequency characteristic of the circularly polarized antenna of the embodiment. 実施例の円偏波アンテナの入力インピーダンスの周波数特性。4 is a diagram illustrating a frequency characteristic of an input impedance of the circularly polarized antenna according to the embodiment. 実施例の円偏波アンテナの放射パターン(1227MHz)。The radiation pattern (1227MHz) of the circularly polarized antenna of an example. 実施例の円偏波アンテナの放射パターン(1575MHz)。The radiation pattern (1575MHz) of the circularly polarized antenna of an Example. 変形例の円偏波アンテナの平面図。FIG. 9 is a plan view of a circularly polarized antenna of a modified example. 変形実施形態の円偏波アンテナ。(a)平面図。(b)側面図。9 is a circularly polarized antenna according to a modified embodiment. (A) Plan view. (B) Side view.

図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図3に示すように、実施形態の円偏波アンテナ1は、誘電体基板100と、誘電体基板100の一方の面に配置されている第1導体素子110と、誘電体基板100の一方の面に配置されている第2導体素子120と、誘電体基板100の一方の面に配置されている第3導体素子130と、誘電体基板100の一方の面に配置されている第4導体素子140と、誘電体基板100の一方の面に配置されており、第1導体素子110と第3導体素子130とを接続する第1接続部113と、誘電体基板100の一方の面に配置されており、第2導体素子120と第4導体素子140とを接続する第2接続部124とを含んでいる。このように、第1導体素子110と、第2導体素子120と、第3導体素子130と、第4導体素子140と、第1接続部113と、第2接続部124は、同一平面(つまり、この実施形態では、誘電体基板100の一方の面)上に配置されている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 3, the circularly polarized antenna 1 of the embodiment includes a dielectric substrate 100, a first conductive element 110 disposed on one surface of the dielectric substrate 100, and one of the dielectric substrates 100. A second conductive element 120 disposed on the surface, a third conductive element 130 disposed on one surface of the dielectric substrate 100, and a fourth conductive element disposed on one surface of the dielectric substrate 100 140, a first connection portion 113 disposed on one surface of the dielectric substrate 100 for connecting the first conductor element 110 and the third conductor element 130, and a first connection portion 113 disposed on one surface of the dielectric substrate 100. And a second connecting portion 124 that connects the second conductive element 120 and the fourth conductive element 140. Thus, the first conductor element 110, the second conductor element 120, the third conductor element 130, the fourth conductor element 140, the first connection part 113, and the second connection part 124 are on the same plane (that is, In this embodiment, it is arranged on one surface of the dielectric substrate 100).

<第1導体素子>
第1導体素子110は、所定の大きさを持つ第1長方形の周に倣って屈曲されている帯状の形状を有している(図3参照)。この帯状の第1導体素子110の全長、つまり、第1導体素子110の一端からその他端までの第1導体素子110に沿った長さは予め定められた第1長さL1である。第1長方形の周長は第1長さL1よりも少し長い。このため、第1導体素子110の両端部は第1ギャップ110aを介して互いに対向している。「対向」とは、図3に示すように同一直線上で両端部が向かい合う場合のみならず、例えば、図4に示すように、第1長方形の角部に第1ギャップ110aが位置するような屈曲形状を第1導体素子110が持つことで第1導体素子110の両端部が直交して向かい合う場合も含まれる。なお、第1長方形には正方形も含まれる。
<First conductor element>
The first conductive element 110 has a belt-like shape that is bent along the circumference of a first rectangle having a predetermined size (see FIG. 3). The total length of the strip-shaped first conductor element 110, that is, the length along the first conductor element 110 from one end to the other end of the first conductor element 110 is a predetermined first length L1. The circumference of the first rectangle is slightly longer than the first length L1. For this reason, both ends of the first conductive element 110 face each other via the first gap 110a. The term “opposite” refers to not only a case where both end portions face each other on the same straight line as shown in FIG. When the first conductor element 110 has a bent shape, the case where both end portions of the first conductor element 110 face each other at right angles is also included. Note that the first rectangle includes a square.

図3に示す実施形態では、第1導体素子110の線路幅(つまり、帯状導体素子の幅であり、さらに換言すれば、第1導体素子110の一端からその他端に向かう方向と直交する方向の長さである)は一定である。しかし、インピーダンス整合の観点から、第1導体素子110は部分的に異なる線路幅を持っていてもよく、例えば、第1導体素子110の一部分の線路幅がその他の部分の線路幅よりも広く、あるいは、狭くてもよい。具体例として、第1導体素子110は、第1導体素子110の両端部のそれぞれの線路幅が等しく且つその他の部分の線路幅よりも広いステップインピーダンス線路構造を持っていてもよい。このような第1導体素子110の形状を異なる観点から説明すると、第1導体素子110は、第1長方形の周に沿って所定の線路幅を持つ長方形ループを第1ギャップ110aを持つように切断して得られる帯状の形状を有している。   In the embodiment shown in FIG. 3, the line width of the first conductive element 110 (that is, the width of the strip-shaped conductive element, in other words, in the direction orthogonal to the direction from one end of the first conductive element 110 to the other end). Is constant. However, from the viewpoint of impedance matching, the first conductor element 110 may have partially different line widths. For example, the line width of a part of the first conductor element 110 is wider than the line width of the other parts. Alternatively, it may be narrow. As a specific example, the first conductor element 110 may have a step impedance line structure in which the line widths at both ends of the first conductor element 110 are equal and are wider than the line widths of the other portions. Explaining the shape of the first conductive element 110 from a different viewpoint, the first conductive element 110 cuts a rectangular loop having a predetermined line width along the circumference of the first rectangle so as to have the first gap 110a. It has a belt-like shape obtained by the following.

<第2導体素子>
第2導体素子120は、第1導体素子110を誘電体基板100の一方の面上で平行移動させ且つ当該面の法線周りに回転させたときに、第1導体素子110と一致する形状を有している。具体的には次のとおりである。
<Second conductor element>
The second conductive element 120 has a shape that matches the first conductive element 110 when the first conductive element 110 is translated on one surface of the dielectric substrate 100 and rotated about the normal to the surface. Have. The details are as follows.

第2導体素子120も、第1長方形の周に倣って屈曲されている帯状の形状を有している(図3参照)。この帯状の第2導体素子120の全長、つまり、第2導体素子120の一端からその他端までの第2導体素子120に沿った長さも第1長さL1である。このため、第2導体素子120の両端部は第2ギャップ120aを介して互いに対向している。つまり、第1ギャップ110aの長さ(つまり、互いに対向している第1導体素子110の一端とその他端との距離)と第2ギャップ120aの長さ(つまり、互いに対向している第2導体素子120の一端とその他端との距離)は等しい。なお、「対向」については、<第1導体素子>の項目での「対向」の説明を、第1導体素子110を第2導体素子120に、第1ギャップ110aを第2ギャップ120aに、それぞれ読み替えて、ここに適用する。   The second conductor element 120 also has a belt-like shape bent along the circumference of the first rectangle (see FIG. 3). The entire length of the band-shaped second conductor element 120, that is, the length along the second conductor element 120 from one end to the other end of the second conductor element 120 is also the first length L1. For this reason, both ends of the second conductive element 120 face each other via the second gap 120a. That is, the length of the first gap 110a (that is, the distance between one end of the first conductor element 110 and the other end thereof facing each other) and the length of the second gap 120a (that is, the second conductor The distance between one end of the element 120 and the other end) is equal. As for “opposite”, the description of “opposite” in the item of “first conductive element” is applied to the case where the first conductive element 110 is set to the second conductive element 120 and the first gap 110a is set to the second gap 120a. Replace and apply here.

図3に示す実施形態では、第2導体素子120の線路幅(つまり、帯状導体素子の幅であり、さらに換言すれば、第2導体素子120の一端からその他端に向かう方向と直交する方向の長さである)は一定である。この場合、好ましくは、第2導体素子120の線路幅は第1導体素子110の線路幅と等しい。しかし、インピーダンス整合の観点から、第2導体素子120は部分的に異なる線路幅を持っていてもよく、例えば、第2導体素子120の一部分の線路幅がその他の部分の線路幅よりも広く、あるいは、狭くてもよい。具体例として、第2導体素子120は、第2導体素子120の両端部のそれぞれの線路幅が等しく且つその他の部分の線路幅よりも広いステップインピーダンス線路構造を持っていてもよい。なお、第2導体素子120が部分的に異なる線路幅を持つ場合であっても、第2導体素子120は、第1導体素子110を誘電体基板100の一方の面上で平行移動させ且つ当該面の法線周りに回転させたときに、第1導体素子110と一致する形状を有していなければならない。このような第2導体素子120の形状を異なる観点から説明すると、第2導体素子120は、第1長方形の周に沿って所定の線路幅を持つ長方形ループを第2ギャップ120aを持つように切断して得られる帯状の形状を有している。第2導体素子120は、誘電体基板100の一方の面にて第1導体素子110と接触しないように配置されている。   In the embodiment shown in FIG. 3, the line width of the second conductive element 120 (that is, the width of the strip-shaped conductive element, in other words, the direction perpendicular to the direction from one end of the second conductive element 120 to the other end). Is constant. In this case, preferably, the line width of the second conductor element 120 is equal to the line width of the first conductor element 110. However, from the viewpoint of impedance matching, the second conductor element 120 may have partially different line widths. For example, the line width of a part of the second conductor element 120 is wider than the line width of the other parts, Alternatively, it may be narrow. As a specific example, the second conductor element 120 may have a step impedance line structure in which the line widths at both ends of the second conductor element 120 are equal and are wider than the line widths of the other portions. Note that even when the second conductor element 120 has a partially different line width, the second conductor element 120 translates the first conductor element 110 on one surface of the dielectric substrate 100, and It must have a shape that matches the first conductive element 110 when rotated about the plane normal. Explaining the shape of the second conductor element 120 from a different viewpoint, the second conductor element 120 cuts a rectangular loop having a predetermined line width along the circumference of the first rectangle so as to have the second gap 120a. It has a belt-like shape obtained by the following. The second conductive element 120 is arranged on one surface of the dielectric substrate 100 so as not to contact the first conductive element 110.

<第3導体素子>
第3導体素子130は、第1長方形の長辺よりも短い長辺を持つ第2長方形の周に倣って屈曲されている帯状の形状を有している(図3参照)。この帯状の第3導体素子130の全長、つまり、第3導体素子130の一端からその他端までの第3導体素子130に沿った長さは第1長さL1よりも短い第2長さL2である。第2長方形の周長は第2長さL2よりも少し長い。このため、第3導体素子130の両端部は第3ギャップ130aを介して互いに対向している。「対向」については、<第1導体素子>の項目での「対向」の説明を、第1導体素子110を第3導体素子130に、第1ギャップ110aを第3ギャップ130aに、それぞれ読み替えて、ここに適用する。なお、第2長方形には正方形も含まれる。このため、上記の「第1長方形の長辺よりも短い長辺を持つ第2長方形」は、第1長方形が正方形で第2長方形が非正方形である場合には、「第1長方形の一辺よりも短い長辺を持つ第2長方形」に読み替え、第1長方形が非正方形で第2長方形が正方形である場合には、「第1長方形の長辺よりも短い一辺を持つ第2長方形」に読み替え、第1長方形および第2長方形が正方形である場合には、「第1長方形の一辺よりも短い一辺を持つ第2長方形」に読み替えればよい。
<Third conductor element>
The third conductive element 130 has a belt-like shape bent along the circumference of a second rectangle having a longer side shorter than the longer side of the first rectangle (see FIG. 3). The entire length of the strip-shaped third conductor element 130, that is, the length along the third conductor element 130 from one end to the other end of the third conductor element 130 is a second length L2 shorter than the first length L1. is there. The circumference of the second rectangle is slightly longer than the second length L2. For this reason, both ends of the third conductive element 130 face each other via the third gap 130a. As for “opposite”, the description of “opposite” in the item of “first conductive element” is replaced with the description of “first conductive element 110” as “third conductive element 130” and “first gap 110a” as “third gap 130a”. Apply here. Note that the second rectangle includes a square. For this reason, the above-mentioned “second rectangle having a longer side shorter than the longer side of the first rectangle” means that “the first rectangle is square and the second rectangle is non-square”. If the first rectangle is non-square and the second rectangle is square, it should be read as "the second rectangle having one side shorter than the long side of the first rectangle." In the case where the first rectangle and the second rectangle are squares, it may be replaced with “a second rectangle having one side shorter than one side of the first rectangle”.

図3に示す実施形態では、第3導体素子130の線路幅(つまり、帯状導体素子の幅であり、さらに換言すれば、第3導体素子130の一端からその他端に向かう方向と直交する方向の長さである)は一定である。しかし、インピーダンス整合の観点から、第3導体素子130は部分的に異なる線路幅を持っていてもよく、例えば、第3導体素子130の一部分の線路幅がその他の部分の線路幅よりも広く、あるいは、狭くてもよい。具体例として、第3導体素子130は、第3導体素子130の両端部のそれぞれの線路幅が等しく且つその他の部分の線路幅よりも広いステップインピーダンス線路構造を持っていてもよい。このような第3導体素子130の形状を異なる観点から説明すると、第3導体素子130は、第2長方形の周に沿って所定の線路幅を持つ長方形ループを第3ギャップ130aを持つように切断して得られる帯状の形状を有している。第3導体素子130は、誘電体基板100の一方の面上で第1導体素子110によって囲まれるように配置されている。   In the embodiment shown in FIG. 3, the line width of the third conductor element 130 (that is, the width of the strip-shaped conductor element, in other words, the direction orthogonal to the direction from one end of the third conductor element 130 to the other end). Is constant. However, from the viewpoint of impedance matching, the third conductor element 130 may have partially different line widths. For example, the line width of a part of the third conductor element 130 is wider than the line width of the other parts, Alternatively, it may be narrow. As a specific example, the third conductor element 130 may have a step impedance line structure in which the line widths at both ends of the third conductor element 130 are equal and are wider than the line widths of the other portions. Explaining the shape of the third conductor element 130 from a different viewpoint, the third conductor element 130 cuts a rectangular loop having a predetermined line width along the circumference of the second rectangle so as to have the third gap 130a. It has a belt-like shape obtained by the following. The third conductive element 130 is arranged on one surface of the dielectric substrate 100 so as to be surrounded by the first conductive element 110.

<第4導体素子>
第4導体素子140は、第3導体素子130を誘電体基板100の一方の面上で平行移動させ且つ当該面の法線周りに回転させたときに、第3導体素子130と一致する形状を有している。具体的には次のとおりである。
<Fourth conductor element>
The fourth conductive element 140 has a shape that matches the third conductive element 130 when the third conductive element 130 is translated on one surface of the dielectric substrate 100 and rotated about the normal to the surface. Have. The details are as follows.

第4導体素子140も、第2長方形の周に倣って屈曲されている帯状の形状を有している(図3参照)。この帯状の第4導体素子140の全長、つまり、第4導体素子140の一端からその他端までの第4導体素子140に沿った長さも第2長さL2である。このため、第4導体素子140の両端部は第4ギャップ140aを介して互いに対向している。つまり、第3ギャップ130aの長さ(つまり、互いに対向している第3導体素子130の一端とその他端との距離)と第4ギャップ140aの長さ(つまり、互いに対向している第4導体素子140の一端とその他端との距離)は等しい。なお、「対向」については、<第1導体素子>の項目での「対向」の説明を、第1導体素子110を第4導体素子140に、第1ギャップ110aを第4ギャップ140aに、それぞれ読み替えて、ここに適用する。   The fourth conductor element 140 also has a band-like shape that is bent following the circumference of the second rectangle (see FIG. 3). The entire length of the strip-shaped fourth conductor element 140, that is, the length along the fourth conductor element 140 from one end to the other end of the fourth conductor element 140 is also the second length L2. For this reason, both ends of the fourth conductive element 140 face each other via the fourth gap 140a. That is, the length of the third gap 130a (that is, the distance between one end and the other end of the third conductor element 130 facing each other) and the length of the fourth gap 140a (that is, the fourth conductor The distance between one end of the element 140 and the other end) is equal. As for “opposite”, the description of “opposite” in the item of “first conductive element” will be described, and the first conductive element 110 will be referred to as the fourth conductive element 140, and the first gap 110a will be referred to as the fourth gap 140a. Replace and apply here.

図3に示す実施形態では、第4導体素子140の線路幅(つまり、帯状導体素子の幅であり、さらに換言すれば、第4導体素子140の一端からその他端に向かう方向と直交する方向の長さである)は一定である。この場合、好ましくは、第4導体素子140の線路幅は第3導体素子130の線路幅と等しく、さらに好ましくは、第1導体素子110の線路幅と、第2導体素子120の線路幅と、第3導体素子130の線路幅と、第4導体素子140の線路幅は、全て等しい。しかし、インピーダンス整合の観点から、第4導体素子140は部分的に異なる線路幅を持っていてもよく、例えば、第4導体素子140の一部分の線路幅がその他の部分の線路幅よりも広く、あるいは、狭くてもよい。具体例として、第4導体素子140は、第4導体素子140の両端部のそれぞれの線路幅が等しく且つその他の部分の線路幅よりも広いステップインピーダンス線路構造を持っていてもよい。なお、第4導体素子140が部分的に異なる線路幅を持つ場合であっても、第4導体素子140は、第3導体素子130を誘電体基板100の一方の面上で平行移動させ且つ当該面の法線周りに回転させたときに、第3導体素子130と一致する形状を有していなければならない。このような第4導体素子140の形状を異なる観点から説明すると、第4導体素子140は、第2長方形の周に沿って所定の線路幅を持つ長方形ループを第4ギャップ140aを持つように切断して得られる帯状の形状を有している。第4導体素子140は、誘電体基板100の一方の面上で第2導体素子120によって囲まれるように配置されている。   In the embodiment shown in FIG. 3, the line width of the fourth conductor element 140 (that is, the width of the strip-shaped conductor element, in other words, the width in the direction orthogonal to the direction from one end of the fourth conductor element 140 to the other end). Is constant. In this case, preferably, the line width of the fourth conductor element 140 is equal to the line width of the third conductor element 130, and more preferably, the line width of the first conductor element 110, the line width of the second conductor element 120, The line width of the third conductor element 130 and the line width of the fourth conductor element 140 are all equal. However, from the viewpoint of impedance matching, the fourth conductor element 140 may have partially different line widths. For example, the line width of a part of the fourth conductor element 140 is wider than the line width of the other parts. Alternatively, it may be narrow. As a specific example, the fourth conductor element 140 may have a step impedance line structure in which the line widths at both ends of the fourth conductor element 140 are equal and are wider than the line widths of the other portions. In addition, even when the fourth conductor element 140 has a partially different line width, the fourth conductor element 140 translates the third conductor element 130 on one surface of the dielectric substrate 100, and It must have a shape that matches the third conductor element 130 when rotated about the plane normal. Explaining the shape of the fourth conductor element 140 from a different viewpoint, the fourth conductor element 140 cuts a rectangular loop having a predetermined line width along the circumference of the second rectangle so as to have a fourth gap 140a. It has a belt-like shape obtained by the following. The fourth conductive element 140 is arranged on one surface of the dielectric substrate 100 so as to be surrounded by the second conductive element 120.

<配置>
第1導体素子110と第2導体素子120は、第1ギャップ110aの位置と第2ギャップ120aの位置を除いて、直交する二つの対称軸50a,50bを持つように、配置されている。また、第1ギャップ110aと第2ギャップ120aは、二つの対称軸50a,50bの交点に関して点対称となるように位置している。したがって、第1導体素子110と第2導体素子120は、二つの対称軸50a,50bの交点を対称点として、点対称となるように配置されている(図3参照)。
<Arrangement>
The first conductor element 110 and the second conductor element 120 are arranged so as to have two orthogonal axes of symmetry 50a and 50b except for the position of the first gap 110a and the position of the second gap 120a. Further, the first gap 110a and the second gap 120a are positioned so as to be point-symmetric with respect to the intersection of the two symmetry axes 50a and 50b. Therefore, the first conductor element 110 and the second conductor element 120 are arranged so as to be point-symmetric with respect to the point of intersection of the two symmetry axes 50a and 50b (see FIG. 3).

好ましくは、第1導体素子110は、第1導体素子110が対称軸50aと平行な部分と対称軸50bに平行な部分とで構成されるように、配置されており、同様に、第2導体素子120は、第2導体素子120が対称軸50aと平行な部分と対称軸50bに平行な部分とで構成されるように、配置されている(図3参照)。   Preferably, the first conductor element 110 is arranged such that the first conductor element 110 is composed of a part parallel to the axis of symmetry 50a and a part parallel to the axis of symmetry 50b. The elements 120 are arranged such that the second conductor element 120 is composed of a part parallel to the axis of symmetry 50a and a part parallel to the axis of symmetry 50b (see FIG. 3).

さらに好ましくは、第1導体素子110は、第1導体素子110のうち第1長方形の長辺に倣った部位が二つの対称軸50a,50bのうち第1導体素子110とも第2導体素子120とも交わらない対称軸(以下、非交差対称軸と呼称する。図3の例では対称軸50aである)と平行となるように、配置されており、第2導体素子120は、第2導体素子120のうち第1長方形の長辺に倣った部位が非交差対称軸50aと平行となるように、配置されている(図3参照)。   More preferably, the first conductor element 110 is such that a portion of the first conductor element 110 following the long side of the first rectangle is the first conductor element 110 or the second conductor element 120 of the two symmetry axes 50a and 50b. The second conductor element 120 is disposed so as to be parallel to an axis of symmetry that does not intersect (hereinafter, referred to as a non-intersecting symmetry axis; in the example of FIG. 3, the axis of symmetry is 50 a). Are arranged so that the part following the long side of the first rectangle is parallel to the non-intersecting symmetry axis 50a (see FIG. 3).

第3導体素子130と第4導体素子140は、第3ギャップ130aの位置と第4ギャップ140aの位置を除いて、二つの対称軸50a,50bのそれぞれで線対称となるように、配置されている。また、第3ギャップ130aと第4ギャップ140aは、二つの対称軸50a,50bの交点に関して点対称となるように位置している。したがって、第3導体素子130と第4導体素子140は、上記対称点(つまり、二つの対称軸50a,50bの交点)に関して点対称となるように、配置されている(図3参照)。   The third conductor element 130 and the fourth conductor element 140 are arranged so as to be line-symmetric with each of the two symmetry axes 50a and 50b except for the position of the third gap 130a and the position of the fourth gap 140a. I have. Further, the third gap 130a and the fourth gap 140a are located so as to be point-symmetric with respect to the intersection of the two symmetry axes 50a and 50b. Therefore, the third conductor element 130 and the fourth conductor element 140 are arranged so as to be point-symmetric with respect to the symmetry point (that is, the intersection of the two symmetry axes 50a and 50b) (see FIG. 3).

好ましくは、第3導体素子130は、第3導体素子130が対称軸50aと平行な部分と対称軸50bに平行な部分とで構成されるように、配置されており、同様に、第4導体素子140は、第4導体素子140が対称軸50aと平行な部分と対称軸50bに平行な部分とで構成されるように、配置されている(図3参照)。   Preferably, the third conductor element 130 is arranged such that the third conductor element 130 is composed of a portion parallel to the axis of symmetry 50a and a portion parallel to the axis of symmetry 50b. The element 140 is arranged such that the fourth conductor element 140 is composed of a part parallel to the axis of symmetry 50a and a part parallel to the axis of symmetry 50b (see FIG. 3).

さらに好ましくは、第3導体素子130は、第3導体素子130のうち第2長方形の長辺に倣った部位が第1導体素子110のうち第1長方形の長辺に倣った部位と平行となるように、配置されており、第4導体素子140は、第4導体素子140のうち第2長方形の長辺に倣った部位が第2導体素子120のうち第1長方形の長辺に倣った部位と平行となるように、配置されている(図3参照)。   More preferably, in the third conductor element 130, a part of the third conductor element 130 following the long side of the second rectangle is parallel to a part of the first conductor element 110 following the long side of the first rectangle. The fourth conductor element 140 is arranged such that a portion of the fourth conductor element 140 following the long side of the second rectangle is a portion of the second conductor element 120 following the long side of the first rectangle. (See FIG. 3).

さらに、第1接続部113と第2接続部124は、上記対称点(つまり、二つの対称軸50a,50bの交点)に関して点対称となるように、配置されている(図3参照)。   Further, the first connection portion 113 and the second connection portion 124 are arranged so as to be point-symmetric with respect to the symmetry point (that is, the intersection of the two symmetry axes 50a and 50b) (see FIG. 3).

好ましくは、第1接続部113は、非交差対称軸50aと平行であって非交差対称軸50aにより近い第1導体素子110の部位の一部と、非交差対称軸50aと平行であって非交差対称軸50aにより近い第3導体素子130の部位の一部と、を最短で接続し、第2接続部124は、非交差対称軸50aと平行であって非交差対称軸50aにより近い第2導体素子120の部位の一部と、非交差対称軸50aと平行であって非交差対称軸50aにより近い第4導体素子140の部位の一部と、を最短で接続する(図3参照)。   Preferably, the first connection portion 113 is part of a portion of the first conductive element 110 that is parallel to the non-intersecting symmetry axis 50a and closer to the non-intersecting symmetry axis 50a, A portion of the third conductive element 130 closer to the cross symmetry axis 50a is connected to the part of the third conductor element 130 in the shortest distance, and the second connecting portion 124 is parallel to the non-cross symmetry axis 50a and closer to the non-cross symmetry axis 50a. A part of the part of the conductor element 120 and a part of the part of the fourth conductor element 140 that are parallel to the non-intersecting axis of symmetry 50a and are closer to the non-intersecting axis of symmetry 50a are connected in the shortest distance (see FIG. 3).

さらに好ましくは、第1接続部113は、二つの対称軸50a,50bのうち非交差対称軸50aではない方の対称軸、つまり対称軸50b、と平行な線状の導体素子であり、第2接続部124は、二つの対称軸50a,50bのうち非交差対称軸50aではない方の対称軸、つまり対称軸50b、と平行な線状の導体素子である(図3参照)。   More preferably, the first connection portion 113 is a linear conductor element parallel to the symmetric axis, which is not the non-intersecting symmetric axis 50a, of the two symmetric axes 50a, 50b, that is, the symmetric axis 50b. The connecting portion 124 is a linear conductor element parallel to the symmetric axis that is not the non-intersecting symmetric axis 50a of the two symmetric axes 50a and 50b, that is, the symmetric axis 50b (see FIG. 3).

<給電>
このような円偏波アンテナ1では、第1導体素子110の給電部位と第2導体素子120の給電部位は、上記対称点(つまり、二つの対称軸50a,50bの交点)に関して点対称となるように位置している(図3参照)。
<Power supply>
In such a circularly polarized antenna 1, the feeding portion of the first conductor element 110 and the feeding portion of the second conductor element 120 are point-symmetric with respect to the above-mentioned symmetry point (that is, the intersection of the two symmetry axes 50a and 50b). (See FIG. 3).

好ましくは、第1導体素子110の給電部位は、非交差対称軸50aと平行であって非交差対称軸50aにより近い第1導体素子110の部位の一部または当該一部に接続される導体部であり、第2導体素子120の給電部位は、非交差対称軸50aと平行であって非交差対称軸50aにより近い第2導体素子120の部位の一部または当該一部に接続される導体部である(図3参照)。   Preferably, the power supply site of the first conductive element 110 is a part of the part of the first conductive element 110 which is parallel to the non-intersecting symmetry axis 50a and is closer to the non-intersecting symmetry axis 50a, or a conductor part connected to the part. And the power supply site of the second conductor element 120 is a part of the part of the second conductor element 120 parallel to the non-intersecting axis of symmetry 50a and closer to the non-intersecting axis of symmetry 50a or a conductor part connected to the part. (See FIG. 3).

図3に示す円偏波アンテナ1では、第1導体素子110の給電部位としてのスタブ状の第5導体素子171が第1導体素子110に接続されており、第2導体素子120の給電部位としてのスタブ状の第6導体素子172が第1導体素子110に接続されている。   In the circularly polarized antenna 1 shown in FIG. 3, a stub-shaped fifth conductor element 171 as a power supply part of the first conductor element 110 is connected to the first conductor element 110, and a power supply part of the second conductor element 120. The stub-shaped sixth conductor element 172 is connected to the first conductor element 110.

各給電部位に給電するための構成に特段の限定はなく、従来的な構成を採用することができる。図3に示す円偏波アンテナ1では、図示しないものの、例えば、誘電体基板100の一方の面上にて、第1導体素子110と第2導体素子120との間に同軸ケーブルを這わせる構成を採用できる。この構成では、同軸ケーブルの内導体が一方の給電部位に接続しており、同軸ケーブルの外導体が他方の給電部位に接続している。或いは、図示しないものの、誘電体基板100の他方の面に同軸ケーブルを接続し、誘電体基板100に形成された貫通孔に同軸ケーブルを挿通し、同軸ケーブルの内導体が一方の給電部位に接続し、同軸ケーブルの外導体が他方の給電部位に接続する構成を採用することもできる。   There is no particular limitation on the configuration for supplying power to each power supply portion, and a conventional configuration can be employed. In the circularly polarized antenna 1 shown in FIG. 3, although not shown, for example, a configuration in which a coaxial cable runs between the first conductor element 110 and the second conductor element 120 on one surface of the dielectric substrate 100 Can be adopted. In this configuration, the inner conductor of the coaxial cable is connected to one power supply part, and the outer conductor of the coaxial cable is connected to the other power supply part. Alternatively, although not shown, a coaxial cable is connected to the other surface of the dielectric substrate 100, the coaxial cable is inserted into a through-hole formed in the dielectric substrate 100, and the inner conductor of the coaxial cable is connected to one power supply portion. However, a configuration in which the outer conductor of the coaxial cable is connected to the other power supply site can also be adopted.

<補記>
誘電体基板100の材質(比誘電率など)、形状、大きさ、厚さ、第1長さL1、第2長さL2、第1導体素子110と第2導体素子120と第3導体素子130と第4導体素子140のそれぞれの材質(電気伝導率など)、厚さ、線路幅、第1ギャップ110aと第2ギャップ120aのそれぞれの長さ、第3ギャップ130aと第4ギャップ140aのそれぞれの長さ、第1接続部113と第2接続部124のそれぞれの材質、形状、大きさ、厚さなどは、設計要求や円偏波アンテナの使用目的などを考慮して適宜に設定される。
<Supplementary note>
The material (dielectric constant, etc.), shape, size, thickness, first length L1, second length L2 of the dielectric substrate 100, the first conductor element 110, the second conductor element 120, and the third conductor element 130 (The electric conductivity etc.), thickness, line width, each length of the first gap 110a and the second gap 120a, each of the third gap 130a and the fourth gap 140a The length, the material, shape, size, thickness, and the like of each of the first connection portion 113 and the second connection portion 124 are appropriately set in consideration of design requirements, the purpose of use of the circularly polarized antenna, and the like.

図3に示す円偏波アンテナ1の構成では、誘電体基板100の形状は矩形平板状であり、第1導体素子110と第2導体素子120と第3導体素子130と第4導体素子140と第1接続部113と第2接続部124と第5導体素子171と第6導体素子172のそれぞれは同じ材料(例えば金属)で一体に形成されている。   In the configuration of the circularly polarized antenna 1 shown in FIG. 3, the shape of the dielectric substrate 100 is a rectangular flat plate, and the first conductor element 110, the second conductor element 120, the third conductor element 130, the fourth conductor element 140 Each of the first connection part 113, the second connection part 124, the fifth conductor element 171 and the sixth conductor element 172 is integrally formed of the same material (for example, metal).

<実施例>
本発明の実施例を図5に示す。図5に示す実施例の円偏波アンテナでは、第1接続部113と第2接続部124は対称軸50b上に位置している。図5に示す実施例の円偏波アンテナは次のような仕様を持つ。なお、記号および採寸については、図5中の寸法線を参照のこと。
誘電体基板の比誘電率:3.0
誘電体基板の厚さ:w_d=0.135mm
誘電体基板の大きさ:W×H=133.1mm×127.1mm
第1長方形の周長=第1長さL1+第1ギャップの長さ=第1長さL1+第2ギャップの長さ:2(a+b)=351.3mm
第1長方形のアスペクト比:a/b=0.5
第1ギャップの長さ=第2ギャップの長さ:Δs=6mm
第1導体素子の線路幅=第2導体素子の線路幅:w_l=2mm
第1接続部113が接続している第1導体素子の部位から第1ギャップまでの距離=第2接続部124が接続している第2導体素子の部位から第2ギャップまでの距離:s=193.1mm
第1導体素子と第2導体素子との間隔:w=6mm
第2長方形の周長=第2長さL2+第3ギャップの長さ=第2長さL2+第4ギャップの長さ:2(a’+b’)=275.1mm
第2長方形のアスペクト比:a’/b’=0.585
第3ギャップの長さ=第4ギャップの長さ:Δs’=1.3mm
第3導体素子の線路幅=第4導体素子の線路幅:w_l’=2mm
第1接続部113が接続している第3導体素子の部位から第3ギャップまでの距離=第2接続部124が接続している第4導体素子の部位から第4ギャップまでの距離:s’=146.0mm
第3導体素子と第4導体素子との間隔:w’=13.8mm
第1接続部113の長さ=第2接続部124の長さ:w_c=3.4mm
給電用の第5導体素子の大きさ=給電用の第6導体素子の大きさ:w_t×l_t=6mm×4.3mm
給電用の第5導体素子と給電用の第6導体素子との間隔:w_f=2mm
<Example>
FIG. 5 shows an embodiment of the present invention. In the circularly polarized antenna of the embodiment shown in FIG. 5, the first connecting portion 113 and the second connecting portion 124 are located on the axis of symmetry 50b. The circularly polarized antenna of the embodiment shown in FIG. 5 has the following specifications. For symbols and measurements, see the dimension lines in FIG.
Dielectric constant of dielectric substrate: 3.0
Thickness of dielectric substrate: w_d = 0.135mm
Size of dielectric substrate: W x H = 133.1 mm x 127.1 mm
Perimeter of first rectangle = First length L1 + First gap length = First length L1 + Second gap length: 2 (a + b) = 351.3 mm
Aspect ratio of the first rectangle: a / b = 0.5
Length of first gap = length of second gap: Δs = 6 mm
Line width of first conductor element = line width of second conductor element: w_l = 2 mm
Distance from the portion of the first conductor element connected to the first connection portion 113 to the first gap = Distance from the portion of the second conductor element connected to the second connection portion 124 to the second gap: s = 193.1mm
Distance between the first conductor element and the second conductor element: w = 6 mm
Perimeter of the second rectangle = second length L2 + third gap length = second length L2 + fourth gap length: 2 (a ′ + b ′) = 275.1 mm
Aspect ratio of the second rectangle: a '/ b' = 0.585
Third gap length = Fourth gap length: Δs ′ = 1.3 mm
Line width of third conductor element = line width of fourth conductor element: w_l ′ = 2 mm
Distance from the portion of the third conductor element connected to the first connection portion 113 to the third gap = distance from the portion of the fourth conductor element connected to the second connection portion 124 to the fourth gap: s ′ = 146.0mm
Distance between the third conductor element and the fourth conductor element: w '= 13.8 mm
Length of first connection portion 113 = length of second connection portion 124: w_c = 3.4 mm
The size of the fifth conductive element for power supply = the size of the sixth conductive element for power supply: w_t × l_t = 6 mm × 4.3 mm
Distance between the fifth conductor element for power supply and the sixth conductor element for power supply: w_f = 2 mm

図6は実施例の円偏波アンテナのVSWR周波数特性を示す。図6から、1.2GHz帯(中心周波数1227MHz)と1.5GHz帯(中心周波数1575MHz)のそれぞれにおいて良好なインピーダンス整合(VSWR<=2)が得られていることがわかる。   FIG. 6 shows VSWR frequency characteristics of the circularly polarized antenna of the embodiment. FIG. 6 shows that good impedance matching (VSWR <= 2) is obtained in each of the 1.2 GHz band (center frequency 1227 MHz) and the 1.5 GHz band (center frequency 1575 MHz).

図7は実施例の円偏波アンテナの軸比周波数特性を示す。図7から、1.2GHz帯(中心周波数1227MHz)と1.5GHz帯(中心周波数1575MHz)のそれぞれにおいて良好な軸比特性(AR<=3dB)が得られていることがわかる。   FIG. 7 shows the axial ratio frequency characteristics of the circularly polarized antenna of the embodiment. FIG. 7 shows that good axial ratio characteristics (AR <= 3 dB) are obtained in each of the 1.2 GHz band (center frequency 1227 MHz) and the 1.5 GHz band (center frequency 1575 MHz).

図8は実施例の円偏波アンテナの入力インピーダンスの周波数特性を示す。図8から、1.2GHz帯(中心周波数1227MHz)と1.5GHz帯(中心周波数1575MHz)のそれぞれにおいて、入力インピーダンスのレジスタンス成分は75Ω程度であり、入力インピーダンスのリアクタンス成分はほぼゼロであり、良好な入力インピーダンス特性が得られていることがわかる。   FIG. 8 shows the frequency characteristics of the input impedance of the circularly polarized antenna of the embodiment. From FIG. 8, in each of the 1.2 GHz band (center frequency 1227 MHz) and the 1.5 GHz band (center frequency 1575 MHz), the resistance component of the input impedance is about 75Ω, the reactance component of the input impedance is almost zero, and a good input is obtained. It can be seen that the impedance characteristics are obtained.

図9および図10は実施例の円偏波アンテナの放射パターンを示す。図9および図10から、1.2GHz帯(中心周波数1227MHz)と1.5GHz帯(中心周波数1575MHz)のそれぞれにおいて、天頂方向においてゲインが最大となる良好な右旋円偏波が得られていることがわかる。   9 and 10 show radiation patterns of the circularly polarized antenna of the embodiment. From FIGS. 9 and 10, it can be seen that in each of the 1.2 GHz band (center frequency of 1227 MHz) and the 1.5 GHz band (center frequency of 1575 MHz), good right-handed circularly polarized waves with the maximum gain in the zenith direction are obtained. Understand.

実施形態と実施例から明らかなように、上述した円偏波アンテナは、誘電体基板と誘電体基板の一方の面に配置された複数の導体素子とで構成されており、当該円偏波アンテナのインピーダンス特性および軸比特性はそれぞれ良好であり、さらに、当該円偏波アンテナは複数の周波数帯で送受信できることがわかる。   As is clear from the embodiment and the examples, the above-described circularly polarized antenna includes a dielectric substrate and a plurality of conductor elements arranged on one surface of the dielectric substrate. It can be seen that the impedance characteristics and the axial ratio characteristics are good, and that the circularly polarized antenna can transmit and receive in a plurality of frequency bands.

<変形例>
この他、本発明は上述の実施形態や実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
<Modification>
In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.

例えば、4個のギャップの位置を変更することによって、左旋円偏波の送受信を行うこともできる。   For example, by changing the positions of the four gaps, transmission and reception of left-hand circularly polarized waves can be performed.

また、アイソレーションの大きいスイッチ(例えばMEMSスイッチ)を使用することによって、右旋円偏波と左旋円偏波を切り換えることもできる。この具体的な一例として、図11に示す円偏波アンテナ2のように、右旋円偏波を得られる4個のギャップの位置に加えて、対称軸50bに関して4個のギャップの位置と線対称の4個の位置にもギャップを設け、これら8個のギャップのそれぞれにアイソレーションの大きいスイッチ110b,110c,120b,120c,130b,130c,140b,140cを設置する。図11に示す例では、スイッチ110b,110c,120b,120cが設置される各ギャップのサイズは同じであり、スイッチ130b,130c,140b,140cが設置される各ギャップのサイズは同じである。図11では図示していないが、各スイッチにはスイッチのONとOFFを切り換え制御するための回路等が接続されている。右旋円偏波を得られる4個のギャップの位置に設置されたスイッチ110b,120b,130b,140bをOFF(オープン)とし、残りのスイッチ110c,120c,130c,140cをON(クローズ)とすることによって、右旋円偏波の送受信が実現し、右旋円偏波を得られる4個のギャップの位置に設置されたスイッチ110b,120b,130b,140bをON(クローズ)とし、残りのスイッチ110c,120c,130c,140cをOFF(オープン)とすることによって、左旋円偏波の送受信が実現する。   Further, by using a switch having a large isolation (for example, a MEMS switch), it is possible to switch between right-handed circular polarization and left-handed circular polarization. As a specific example of this, in addition to the positions of the four gaps where a right-handed circularly polarized wave can be obtained, as in the circularly polarized antenna 2 shown in FIG. 11, the positions and lines of the four gaps with respect to the axis of symmetry 50b. Gaps are also provided at four symmetrical positions, and switches 110b, 110c, 120b, 120c, 130b, 130c, 140b, and 140c having large isolation are provided in each of these eight gaps. In the example shown in FIG. 11, the size of each gap where the switches 110b, 110c, 120b and 120c are installed is the same, and the size of each gap where the switches 130b, 130c, 140b and 140c are installed is the same. Although not shown in FIG. 11, a circuit or the like for controlling switching of the switches between ON and OFF is connected to each switch. The switches 110b, 120b, 130b, 140b installed at the positions of the four gaps where a right-handed circularly polarized wave can be obtained are turned off (open), and the remaining switches 110c, 120c, 130c, 140c are turned on (closed). As a result, transmission and reception of right-handed circularly polarized waves are realized, and switches 110b, 120b, 130b, and 140b installed at positions of four gaps where right-handed circularly polarized waves can be obtained are turned on (closed), and the remaining switches By turning off (opening) 110c, 120c, 130c, and 140c, transmission and reception of left-hand circularly polarized waves are realized.

円偏波アンテナ2では、動作周波数帯を変更せず右旋円偏波と左旋円偏波との切り換えが可能な構成を持っている。しかし、このような構成に限定されるものではない。スイッチが設置されるギャップの位置とサイズを適切に定めることによって、動作周波数帯のみの変更が可能な構成の円偏波アンテナを実現することもできるし、動作周波数帯の変更と右旋円偏波と左旋円偏波との切り換えの両方が可能な構成の円偏波アンテナを実現することもできる。   The circularly polarized antenna 2 has a configuration capable of switching between right-handed and left-handed circularly polarized waves without changing the operating frequency band. However, the present invention is not limited to such a configuration. By appropriately determining the position and size of the gap where the switch is installed, it is possible to realize a circularly polarized antenna having a configuration in which only the operating frequency band can be changed. It is also possible to realize a circularly polarized antenna having a configuration capable of switching both waves and left-handed circularly polarized waves.

上述の円偏波アンテナ1あるいは円偏波アンテナ2は例えばプリントアンテナとして実施可能であるものの、誘電体基板100を用いずに本発明を実施することも可能である。誘電体基板を用いない本発明の実施形態(以下、変形実施形態と呼称する)の一例を円偏波アンテナ1の構造に則して説明する。なお、以下の説明において「円偏波アンテナ1」を「円偏波アンテナ2」に読み替えて理解することも可能である。   Although the above-described circularly polarized antenna 1 or 2 can be implemented as, for example, a printed antenna, the present invention can be implemented without using the dielectric substrate 100. An example of an embodiment of the present invention that uses no dielectric substrate (hereinafter, referred to as a modified embodiment) will be described based on the structure of the circularly polarized antenna 1. In the following description, "the circularly polarized antenna 1" can be replaced with "the circularly polarized antenna 2" to be understood.

変形実施形態の円偏波アンテナ3(図12参照)は、円偏波アンテナ1の上記構成から誘電体基板100を除去した構造に、反射板を付加した構成を持つ。換言すれば、円偏波アンテナ3は、主要な構成要素として、第1導体素子110と、第2導体素子120と、第3導体素子130と、第4導体素子140と、第1導体素子110と第3導体素子130とを接続する第1接続部113と、第2導体素子120と第4導体素子140とを接続する第2接続部124と、第1導体素子110の給電部位としての第5導体素子171と、第2導体素子120の給電部位としての第6導体素子172と、反射板190を含んでいる。   The circularly polarized antenna 3 of the modified embodiment (see FIG. 12) has a configuration in which a reflector is added to the structure of the circularly polarized antenna 1 in which the dielectric substrate 100 is removed. In other words, the circularly polarized antenna 3 includes, as main components, the first conductor element 110, the second conductor element 120, the third conductor element 130, the fourth conductor element 140, and the first conductor element 110 A first connecting portion 113 connecting the second conductive element 120 to the third conductive element 130; a second connecting portion 124 connecting the second conductive element 120 to the fourth conductive element 140; It includes a five-conductor element 171, a sixth conductor element 172 as a power supply part of the second conductor element 120, and a reflector 190.

円偏波アンテナ3において、第1導体素子110と第2導体素子120と第3導体素子130と第4導体素子140と第1接続部113と第2接続部124と第5導体素子171と第6導体素子172のそれぞれは同一平面P1上に配置されており、反射板190は、平面P1と平行であって平面P1から4分の1波長程度の長さL3だけ離れた平面P2上に配置されている。   In the circularly polarized antenna 3, the first conductor element 110, the second conductor element 120, the third conductor element 130, the fourth conductor element 140, the first connection part 113, the second connection part 124, the fifth conductor element 171 and the Each of the six conductor elements 172 is arranged on the same plane P1, and the reflector 190 is arranged on a plane P2 parallel to the plane P1 and separated from the plane P1 by a length L3 of about a quarter wavelength. Have been.

反射板190の材質(電気伝導率など)、形状、大きさ、厚さなどは、設計要求や円偏波アンテナの使用目的などを考慮して適宜に設定される。一例として、反射板190は、円偏波アンテナ3を正視したときに(つまり、図12(a)の紙面の手前、あるいは、図12(b)の紙面上側から見たとき)、(ア)少なくとも第1導体素子110と第2導体素子120と第3導体素子130と第4導体素子140と第1接続部113と第2接続部124を内部に含む最小の長方形(以下、最小長方形と呼称する)の面積よりも大きい面積を持ち、且つ、(イ)円偏波アンテナ3を正視したときに、少なくとも第1導体素子110と第2導体素子120と第3導体素子130と第4導体素子140と第1接続部113と第2接続部124とオーバーラップするように配置されており、さらに好ましくは、(ウ)円偏波アンテナ3を正視したときに、最小長方形の中心と反射板190の幾何学的中心(例えば、反射板190が円板であれば円の中心が「反射板190の幾何学的中心」であり、反射板190が正方形平板であれば正方形の対角線が交わる位置が「反射板190の幾何学的中心」である)とが一致するように配置されている。   The material (such as electrical conductivity), shape, size, thickness, and the like of the reflector 190 are appropriately set in consideration of design requirements, the intended use of the circularly polarized antenna, and the like. As an example, when the reflector 190 is viewed from the front of the circularly polarized antenna 3 (that is, when viewed from the front of the paper of FIG. 12A or from the upper side of the paper of FIG. 12B), (A) A minimum rectangle including at least the first conductor element 110, the second conductor element 120, the third conductor element 130, the fourth conductor element 140, the first connection part 113, and the second connection part 124 (hereinafter referred to as a minimum rectangle) And (a) when the circularly polarized antenna 3 is viewed from the front, at least the first conductor element 110, the second conductor element 120, the third conductor element 130, and the fourth conductor element. 140, the first connecting portion 113, and the second connecting portion 124 are arranged so as to overlap each other. More preferably, when the (c) circularly polarized antenna 3 is viewed from the front, the center of the minimum rectangle and the reflecting plate 190 are formed. Geometry Center (for example, if the reflector 190 is a disc, the center of the circle is the “geometric center of the reflector 190”, and if the reflector 190 is a square plate, the position where the diagonal of the square intersects is “the reflector 190”. And the geometric center of ").

また、ここで波長とは、円偏波アンテナの複数の動作周波数帯を考慮して決められる周波数に対応する波長である。例えば、上記の実施例の場合、1.2GHz帯の中心周波数1227MHzと1.5GHz帯の中心周波数1575MHzを考慮してその中間周波数である1400MHzに対応する波長の4分の1の長さL3を平面P1と平面P2との距離とする。平面P1と平面P2との距離を4分の1波長程度の長さL3とすることによって、円偏波アンテナの天頂方向(図5(a)に図示される+Z方向)のアンテナ利得を大きくすることができる。   Here, the wavelength is a wavelength corresponding to a frequency determined in consideration of a plurality of operating frequency bands of the circularly polarized antenna. For example, in the case of the above embodiment, considering the center frequency of 1227 MHz in the 1.2 GHz band and the center frequency of 1575 MHz in the 1.5 GHz band, the length L3 of a quarter of the wavelength corresponding to the intermediate frequency of 1400 MHz is defined as the plane P1. And the distance between the plane P2. By making the distance between the plane P1 and the plane P2 a length L3 of about a quarter wavelength, the antenna gain in the zenith direction (+ Z direction shown in FIG. 5A) of the circularly polarized antenna is increased. be able to.

円偏波アンテナ3において、各給電部位に給電するための構成に特段の限定はなく、従来的な構成を採用することができる。円偏波アンテナ3では、図示しないものの、例えば、第1導体素子110と第2導体素子120との間に同軸ケーブルを配置する構成を採用できる。この構成では、同軸ケーブルの内導体が一方の給電部位に接続しており、同軸ケーブルの外導体が他方の給電部位に接続している。或いは、図示しないものの、反射板190に形成された貫通孔に同軸ケーブルを挿通し、同軸ケーブルの内導体が一方の給電部位に接続し、同軸ケーブルの外導体が他方の給電部位に接続し、同軸ケーブルが円偏波アンテナ3から反射板190を除外した構造部分(つまり、第1導体素子110と第2導体素子120と第3導体素子130と第4導体素子140と第1接続部113と第2接続部124と第5導体素子171と第6導体素子172)を支持する構成を採用することもできる。もちろん、反射板190に一つまたは複数の絶縁体の支持部材を取り付け、この支持部材で円偏波アンテナ3から反射板190を除外した構造部分を支持する構成を採用してもよい。   In the circularly polarized wave antenna 3, there is no particular limitation on the configuration for supplying power to each power supply portion, and a conventional configuration can be employed. Although not shown, the circularly polarized antenna 3 can adopt a configuration in which, for example, a coaxial cable is arranged between the first conductor element 110 and the second conductor element 120. In this configuration, the inner conductor of the coaxial cable is connected to one power supply part, and the outer conductor of the coaxial cable is connected to the other power supply part. Alternatively, although not shown, a coaxial cable is inserted into a through hole formed in the reflection plate 190, an inner conductor of the coaxial cable is connected to one power supply portion, and an outer conductor of the coaxial cable is connected to the other power supply portion, The coaxial cable has a structure in which the reflection plate 190 is excluded from the circularly polarized antenna 3 (that is, the first conductor element 110, the second conductor element 120, the third conductor element 130, the fourth conductor element 140, the first connection part 113 A configuration that supports the second connection part 124, the fifth conductor element 171 and the sixth conductor element 172) can also be adopted. Of course, a configuration may be adopted in which one or a plurality of insulator support members are attached to the reflection plate 190, and the support member supports a structural part excluding the reflection plate 190 from the circularly polarized wave antenna 3.

Claims (4)

所定の大きさを持つ第1長方形の周に倣っており且つ少なくとも第1ギャップを介して互いに対向している二つの端部を持つ帯状の形状を有する、第1導体素子と、
上記第1長方形の周に倣っており且つ少なくとも第2ギャップを介して互いに対向している二つの端部を持つ帯状の形状を有し、上記第1導体素子が配置されている平面上にて上記第1導体素子と接触しないように配置されている、第2導体素子と、
上記第1長方形の長辺よりも短い長辺を持つ第2長方形の周に倣っており且つ少なくとも第3ギャップを介して互いに対向している二つの端部を持つ帯状の形状を有し、上記平面上にて上記第1導体素子によって囲まれるように配置されている、第3導体素子と、
上記第2長方形の周に倣っており且つ少なくとも第4ギャップを介して互いに対向している二つの端部を持つ帯状の形状を有し、上記平面上にて上記第2導体素子によって囲まれるように配置されている、第4導体素子と、
上記平面上で上記第1導体素子と上記第3導体素子とを接続する第1接続部と、
上記平面上で上記第2導体素子と上記第4導体素子とを接続する第2接続部と
を含み、
上記第1導体素子と上記第2導体素子は、予め定められた対称点に関して点対称となるように、配置されており、
上記第3導体素子と上記第4導体素子は、上記対称点に関して点対称となるように、配置されており、
上記第1接続部と上記第2接続部は、上記対称点に関して点対称となるように、配置されており、
上記第1導体素子の給電部位と上記第2導体素子の給電部位は、上記対称点に関して点対称となるように位置している
円偏波アンテナ。
A first conductive element having a band-like shape having two ends following the circumference of a first rectangle having a predetermined size and opposed to each other via at least a first gap;
It has a band-like shape having two ends following the periphery of the first rectangle and facing each other via at least a second gap, on a plane on which the first conductive element is arranged. A second conductor element arranged so as not to contact the first conductor element;
A belt-like shape having two ends following the periphery of the second rectangle having a longer side shorter than the longer side of the first rectangle and facing each other via at least a third gap; A third conductor element disposed so as to be surrounded by the first conductor element on a plane;
It has a band-like shape following the circumference of the second rectangle and having two ends facing each other via at least a fourth gap, and is surrounded by the second conductive element on the plane. A fourth conductive element,
A first connection portion connecting the first conductor element and the third conductor element on the plane;
A second connection portion connecting the second conductor element and the fourth conductor element on the plane;
The first conductor element and the second conductor element are arranged so as to be point-symmetric with respect to a predetermined symmetry point,
The third conductor element and the fourth conductor element are arranged so as to be point-symmetric with respect to the symmetry point,
The first connection portion and the second connection portion are arranged so as to be point-symmetric with respect to the symmetry point.
A circularly polarized antenna, wherein the power supply part of the first conductor element and the power supply part of the second conductor element are located so as to be point-symmetric with respect to the symmetry point.
請求項1に記載の円偏波アンテナにおいて、
上記第1導体素子は、上記第1導体素子のうち上記第1長方形の長辺に倣った部位が上記点対称による二つの対称軸のうち上記第1導体素子とも上記第2導体素子とも交わらない対称軸(以下、非交差対称軸と呼称する)と平行となるように、配置されており、
上記第2導体素子は、上記第2導体素子のうち上記第1長方形の長辺に倣った部位が上記非交差対称軸と平行となるように、配置されている
ことを特徴とする円偏波アンテナ。
The circularly polarized antenna according to claim 1,
In the first conductive element, a portion of the first conductive element following the long side of the first rectangle does not cross the first conductive element or the second conductive element among the two symmetry axes based on the point symmetry. Are arranged so as to be parallel to the axis of symmetry (hereinafter referred to as non-intersecting axis of symmetry),
The said 2nd conductor element is arrange | positioned so that the site | part following the said 1st rectangle long side of the said 2nd conductor element may become parallel to the said non-cross symmetry axis | shaft, The circularly polarized wave characterized by the above-mentioned. antenna.
請求項1または請求項2に記載の円偏波アンテナにおいて、
上記第3導体素子は、上記第3導体素子のうち上記第2長方形の長辺に倣った部位が上記第1導体素子のうち上記第1長方形の長辺に倣った部位と平行となるように、配置されており、
上記第4導体素子は、上記第4導体素子のうち上記第2長方形の長辺に倣った部位が上記第2導体素子のうち上記第1長方形の長辺に倣った部位と平行となるように、配置されている
ことを特徴とする円偏波アンテナ。
The circularly polarized antenna according to claim 1 or 2,
The third conductor element is configured such that a portion of the third conductor element that follows the long side of the second rectangle is parallel to a portion of the first conductor element that follows the long side of the first rectangle. , Are located,
The fourth conductor element may be configured such that a portion of the fourth conductor element that follows the long side of the second rectangle is parallel to a portion of the second conductor element that follows the long side of the first rectangle. And a circularly polarized antenna.
請求項1から請求項3のいずれかに記載の円偏波アンテナにおいて、
上記第1導体素子と上記第2導体素子と上記第3導体素子と上記第4導体素子と上記第1接続部と上記第2接続部を内部に含む最小の長方形の面積よりも大きい面積を持ち、且つ、当該円偏波アンテナを正視したときに、少なくとも上記第1導体素子と上記第2導体素子と上記第3導体素子と上記第4導体素子と上記第1接続部と上記第2接続部とオーバーラップするように、上記平面と平行であって上記平面から所定の長さだけ離れた平面上に配置されている、反射板を含む
ことを特徴とする円偏波アンテナ。
The circularly polarized antenna according to any one of claims 1 to 3,
The first conductor element, the second conductor element, the third conductor element, the fourth conductor element, the first connection portion, and an area larger than a minimum rectangular area including the second connection portion therein. When the circularly polarized antenna is viewed from the front, at least the first conductor element, the second conductor element, the third conductor element, the fourth conductor element, the first connection part, and the second connection part A circularly polarized antenna, comprising: a reflector disposed on a plane parallel to the plane and separated by a predetermined length from the plane so as to overlap with the plane.
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