JPH08195617A - 円偏波ループアンテナ - Google Patents
円偏波ループアンテナInfo
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- JPH08195617A JPH08195617A JP7022362A JP2236295A JPH08195617A JP H08195617 A JPH08195617 A JP H08195617A JP 7022362 A JP7022362 A JP 7022362A JP 2236295 A JP2236295 A JP 2236295A JP H08195617 A JPH08195617 A JP H08195617A
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- H01Q11/14—Resonant antennas with parts bent, folded, shaped or screened or with phasing impedances, to obtain desired phase relation of radiation from selected sections of the antenna or to obtain desired polarisation effect
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- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
能とする。 【構成】 同軸ライン4および給電導体7を介して給電
点5に給電された、放射されるべき電力は、I字形導体
2を伝播してC型ループ素子1に給電されるが、このC
型ループ素子1に設けられた切断部6の作用によりC型
ループ素子1からは円偏波が放射されるようになる。I
字形導体2と切断部6との角は35°〜45°が好適で
ある。
Description
ナに関するものであり、特に円偏波モード通信システム
の端末機器用アンテナに適用して好適なものである。
された低姿勢の円偏波アンテナは、アンテナを設置した
ために生じる突出部を目立たなくすることができるた
め、自動車や飛行機等の移動体に設置されるアンテナと
して好適なアンテナであり、各種の円偏波アンテナが提
案されているが、その一例として 1994年電子情報
通信学会春季大会 「B−104 無給電素子付きルー
プアンテナ」 中野久松外3名著 2−104ページ
に記載されている円偏波用ループアンテナを図5から図
7に示すが、図6には第1の例であるC1−TYPEの
円偏波用ループアンテナを示し、図7には第2の例であ
るC2−TYPEの円偏波用ループアンテナを示してい
る。
正面図であり、図6はC1−TYPEの円偏波ループア
ンテナの上面図である。このC1−TYPEの円偏波ル
ープアンテナは、同軸給電ループ素子100がグランド
プレーン105に対向して平行に配置されており、同軸
給電ループ素子100上に同心の関係を保ちながらより
大きな径の無給電ループ素子101が平行に配置されて
いる。なお、グランドプレーン105と同軸給電ループ
素子100との間隔はH1 とされ、グランドプレーン1
05と無給電ループ素子101との間隔はHP とされて
いる。
テナにおいては、給電導体106は、図6に示す一端が
同軸給電ループ素子100に接続されているI字形導体
104の他端に接続されることにより、同軸給電ループ
素子100が給電されている。なお、給電導体106は
図5に示すように、同軸ライン102の中芯導体に接続
されている。また、無給電ループ素子101には切断部
103が1カ所設けられており、この切断部103とI
字形導体104とのなす角がΦP 、切断部103の長さ
がΔgとされている。
35°付近とされると、切断部103の作用により左旋
円偏波が放射され、角ΦP が−45°あるいは+135
°付近とされると、切断部103の作用により右旋円偏
波が放射されるようになる。この時、同軸給電ループ素
子100と無給電ループ素子101には、電流が進行波
に近い状態で流れるようになる。また、自然空間波長を
λとした時、同軸給電ループ素子100の円周長C1 =
1λ、無給電ループ素子101の円周長C2 =1.25
λ、H1 =0.0667λ、HP =0.0792λ、Δ
g=0.0104λ、ΦP =±42°あるいは139°
とした場合、このC1−TYPEの円偏波ループアンテ
ナの利得対周波数特性は図3のbに示すようになり、円
偏波軸比対周波数特性は図4のbに示すようになる。
ープアンテナにおける上面図を示しており、このC2−
TYPEの円偏波ループアンテナは、同軸給電ループ素
子100がグランドプレーン105に対向して平行に配
置されており、同軸給電ループ素子100上に同心の関
係を保ちながらより大きな径の無給電ループ素子101
が平行に配置されている。なお、グランドプレーン10
5と同軸給電ループ素子100との間隔はH1 とされ、
グランドプレーン105と無給電ループ素子101との
間隔はHP とされている。
偏波ループアンテナにおいては、給電導体106は、図
7に示す一端が同軸給電ループ素子100に接続されて
いるI字形導体104の他端に接続されることにより、
同軸給電ループ素子100が給電されている。なお、給
電導体106は図5に示すように、同軸ライン102の
中芯導体に接続されている。また、無給電ループ素子1
01には切断部103が2カ所対向する位置に設けられ
ており、この切断部103とI字形導体104の軸線と
のなす角がΦP 、切断部103の長さがΔgとされてい
る。
5°付近とされると、切断部103の作用により左旋円
偏波が放射され、角ΦP が−45°および+135°付
近とされると、切断部103の作用により右旋円偏波が
放射されるようになる。この時、同軸給電ループ素子1
00には、電流が進行波に近い状態で流れるようにな
り、無給電ループ素子101に流れる電流は定在波形と
なる。また、自由空間波長をλとした時、同軸給電ルー
プ素子100の円周長C1 =1λ、無給電ループ素子1
01の円周長C2 =1.25λ、H1 =0.0667
λ、HP =0.1λ、Δg=0.1042λ、ΦP =+
23°,−113°あるいは−23°,+113°とし
た場合、利得対周波数特性は図3のcに示すようにな
り、円偏波軸比対周波数特性は図4のcに示すようにな
る。
および図4に示す従来の円偏波ループアンテナにおいて
は所定の利得の得られる周波数帯域が狭いと共に、3.
0dB以内の円偏波軸比の得られる周波数帯域が約1.
2%と狭帯域であるという問題点があった。また、同軸
給電ループ素子と無給電ループ素子の2つのループ素子
を必要とし、構造が複雑になるという問題点があった。
そこで、本発明は所定の利得の得られる周波数帯域を広
くできると共に、円偏波軸比対周波数特性の周波数帯域
を広くすることができ、さらに、構造の簡単な円偏波ル
ープアンテナを提供することを目的としている。
に、本発明の円偏波ループアンテナは、切断部を有する
C型ループ素子と、該C型ループ素子に一端が接続され
ていると共に、他端が給電点とされており、かつ、上記
ループ素子の半径方向に延伸するI字形導体とを備え、
上記C型ループ素子が、所定間隔を介してグランドプレ
ーンに対向配置されるようにしたものである。
上記C型ループ素子に設けられている上記切断部と、上
記I字形導体とのなす角度を略±35°〜±45°ある
いは略±135°〜±145°とするようにしたもので
あり、自由空間波長をλとする時、前記C型ループ素子
の円周長を、略1.0λ〜1.5λとしたものであり、
上記C型ループ素子と上記グランドプレーンとの間隔
を、略0.05λ〜0.26λとしたものであり、上記
I字形導体長を、略0λ〜0.47λとするようにした
ものである。
波ループアンテナを構成することができるため、構造を
簡単にすることができると共に、小型・低姿勢の円偏波
ループアンテナとすることができ、移動体等に搭載する
BSアンテナやGPSアンテナとして好適なアンテナと
することができる。また、同軸給電線による給電を行う
ことができるため、給電線損失が小さくすることができ
ると共に、給電線の周囲環境の影響を受けにくくするこ
とができる。
とすることができると共に、利得対周波数特性を広帯域
・高利得とすることができるため、本発明の円偏波ルー
プアンテナは、複数の周波数の異なる円偏波モードの通
信システムにおける共用アンテナとして用いることもで
きるようになる。また、アンテナ入力インピーダンス対
周波数特性を広帯域化することができるため、容易に製
造を行うことができ、コストダウンを図ることができ
る。
構成を示す斜視図を図1に示す。この図において、1は
切断部6が形成されているC型ループ素子、2はC型ル
ープ素子1に一端が接続され、他端が給電点5とされる
I字形導体、3はC型ループ素子1に平行に配置されて
いるグランドプレーン、4はC型ループ素子に給電する
電力を伝播するための同軸ライン、7は同軸ライン4の
他端が中芯導体に接続され、一端が給電点5に接続され
た給電導体である。
を図2(a)に、その正面図を同図(b)に示す。この
図2に示すように、給電導体7の先端は、I字形導体2
の他端の給電点5に接続されることにより、同軸ライン
4を介してC型ループ素子1が給電されている。なお、
給電導体7の他端は同軸ライン4の中芯導体に接続され
ている。このようにC型ループ素子1が給電されると、
切断部6の作用により、C型ループ素子1からは円偏波
が放射されるようになる。ところで、グランドプレーン
3とC型ループ素子1との間隔はhとされ、I字形導体
2の軸線と切断部6とのなす角がΦa とされ、切断部6
の長さがΔgとされ、I字形導体の長さがlとされ、図
示されていないがC型ループ素子1の円周長がCとされ
ている。
z]、その自由空間波長をλとした時、例えばC=1.
31λ,h=0.15λ,Φa =320°,l=0.2
08λ,Δg=0.018λとされた時の利得対周波数
特性を図3に示し、円偏波軸比対周波数特性を図4に示
す。この図3において、本発明の円偏波ループアンテナ
の利得特性はaとして示されており、8%もの広帯域に
わたって約8.6[dBi]の高利得が得られている。
また、図4において本発明の円偏波ループアンテナの軸
比特性はaとして示されており、3.0dB以下の円偏
波軸比の得られる周波数帯域が約6.1%もの広帯域と
されている。
の得られる周波数帯域を従来に比べて約5倍とすること
ができると共に、図3に示すように広帯域かつ高利得と
することができるため、例えばLバンド以上の周波数に
おける円偏波モードの周波数の異なる複数の通信システ
ムのアンテナを、本発明の円偏波ループアンテナ一つで
共用することができるようになる。特に、本発明の円偏
波ループアンテナは小型かつ低姿勢とされるため、移動
体に搭載されるGPSアンテナやBSアンテナに適用す
るのが好適である。
子1との間隔hは略0.05λ〜0.26λの範囲とす
ることができ、I字形導体2の軸線と切断部6とのなす
角Φa は略315°〜325°の範囲とすることがで
き、切断部6の長さΔgは略0.01λ〜0.02λの
範囲とすることができ、I字形導体の長さlは略0λ〜
0.47λの範囲とすることができ、C型ループ素子1
の円周長Cは略1.0λ〜1.5λの範囲とすることが
できる。
15°〜325°としたが、これと対角の略135°〜
145°の位置に切断部6を設けるようにしても、前記
した特性の円偏波ループアンテナとすることができる。
また、逆旋回モードの円偏波ループアンテナとするに
は、C型ループ素子1に形成した切断部6のなす角Φa
を略35°〜45°(215°〜225°)とすれば良
い。すなわち、本発明の円偏波ループアンテナにおいて
は、角Φa を±35°〜±45°あるいは略±135°
〜±145°となるようにすればよい。また、本発明の
円偏波ループアンテナのアンテナ入力インピーダンス対
周波数特性は、従来のものに比較して少なくとも1.5
倍以上広帯域となるため、製造上の寸法許容範囲および
使用材料の性能のバラツキの許容範囲を広くすることが
できる。従って、容易に製造をすることができコストダ
ウンを図ることができる。
偏波ループアンテナは同軸ライン4により給電されてい
るため、同軸ライン4の給電損失を小さくすることがで
きると共に、同軸ライン4の周囲環境の影響を受けにく
くすることができ、円偏波ループアンテナ本来の性能を
維持することができる。なお、C型ループ素子1を誘電
体基板上にマイクロストリップラインにより形成して円
偏波ループアンテナを構成することができるが、誘電体
を誘電体の機能をほとんど奏しない発泡体に置き換えて
構成することもできる。
導波管に、その長手方向に沿って小さい穴を複数形成
し、この穴のそれぞれに本発明の円偏波ループアンテナ
の給電導体を挿入するようにして、複数の円偏波ループ
アンテナに給電を行うことができる。この構成により、
アレーアンテナを構成することができ、より高利得のア
ンテナとすることができる。また、ラジアル導波管上に
本発明の円偏波ループアンテナを多数配設することによ
り、高利得の得られる平面型のアレーアンテナを構成す
ることもできる。
ープ素子により円偏波ループアンテナを構成することが
できるため、構造を簡単にすることができると共に、小
型・低姿勢の円偏波ループアンテナとすることができ、
移動体等に搭載するBSアンテナやGPSアンテナとし
て好適なアンテナとすることができる。また、同軸給電
ラインによる給電を行うことができるため、給電線損失
を小さくすることができると共に、給電線の周囲環境の
影響を受けにくくすることができ、アンテナ本来の性能
を維持することができる。
とすることができると共に、利得対周波数特性を広帯域
・高利得とすることができるため、複数の周波数の異な
る円偏波モードの通信システムにおける共用アンテナと
して、本発明の円偏波ループアンテナを使用することが
できる。また、アンテナ入力インピーダンス対周波数特
性を広帯域化することができるため、容易に製造を行う
ことができコストダウンを図ることができる。
成を示す斜視図である。
成を示す正面図及び上面図である。
対周波数特性を示す図である。
波軸比対周波数特性を示す図である。
す正面図である。
す上面図である。
示す上面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 切断部を有するC型ループ素子と、 該C型ループ素子に一端が接続されていると共に、他端
が給電点とされており、かつ、上記ループ素子の半径方
向に延伸するI字形導体とを備え、 上記C型ループ素子が、所定間隔を介してグランドプレ
ーンに対向配置されていることを特徴とする円偏波ルー
プアンテナ。 - 【請求項2】 上記C型ループ素子に設けられている
上記切断部と、上記I字形導体とのなす角度が略±35
°〜±45°あるいは略±135°〜±145°とされ
ていることを特徴とする請求項1記載の円偏波ループア
ンテナ。 - 【請求項3】 自由空間波長をλとする時、前記C型
ループ素子の円周長が、略1.0λ〜1.5λとされて
いることを特徴とする請求項1あるいは2記載の円偏波
ループアンテナ。 - 【請求項4】 自由空間波長をλとする時、上記C型
ループ素子と上記グランドプレーンとの間隔が、略0.
05λ〜0.26λとされていることを特徴とする請求
項1ないし3のいずれかに記載の円偏波ループアンテ
ナ。 - 【請求項5】 自由空間波長をλとする時、上記I字
形導体長が、略0λ〜0.47λとされていることを特
徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の円偏波ル
ープアンテナ。
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