JPH1155027A - Antenna - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain broadband characteristics so as to simultaneously perform multiple polarization by arranging 1st to 4th corner reflectors in a point symmetry at equal angle intervals of 90 deg. around the center, making a hole in the center, and arranging 1st to 4th monopoles respectively so as to face the 1st to 4th corner reflectors through the hole and to be away from each other at the prescribed distance. SOLUTION: Corner reflectors are formed by connecting vertical vertical plates P1 in length L1 and width W1 and plates P2 in length L2 and width W2, and four corner reflectors are arranged with the lowest points P3 as a center to get a four arm star shape. That is, 1st to 4th corner reflectors are electrically connected at their bottoms. Candle-shaped monopoles 11 to 14 are linearly arranged opposite the corner reflectors. The monopoles 11 and 13 share the same balun and are fed according to the principle of a dipole, and the monopoles 12 and 14 follow the same feeding principle. This makes it possible to accomplish optional polarization synthesization with large frequency band width.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、広帯域の周波数に
おいて直線から円までの任意の偏波を与えることができ
るアンテナに関する。この構造は通信システムに適用で
きる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an antenna capable of giving an arbitrary polarization from a straight line to a circle at a wide frequency band. This structure can be applied to a communication system.

【０００２】[0002]

【従来の技術】採用されている共通の解は、図２の例に
基づいている。それはコーナー反射器２０内に取り入れ
られたろうろく形単極１９から成る。このろうろく形単
極は接地面２１上に取り付けられ、同軸コネクタ２２に
よって接地面２１に設けられた穴２３を通して給電され
る。2. Description of the Related Art The common solution employed is based on the example of FIG. It consists of a labyrinth monopole 19 incorporated in a corner reflector 20. The horn-shaped monopole is mounted on a ground plane 21 and is fed by a coaxial connector 22 through a hole 23 provided in the ground plane 21.

【０００３】参考文献：“1.6-6GHz oprimized Antenna
s for indoor wireless LAN applications”，L. Descl
os, M. Madihian, T. Ohsawa and J. M. FLOC'h 1997 M
TT IEEE Inernational Topical Symposium on Technolo
gies for wireless applications, pp 33-42。Reference: "1.6-6 GHz oprimized Antenna"
s for indoor wireless LAN applications ”, L. Descl
os, M. Madihian, T. Ohsawa and JM FLOC'h 1997 M
TT IEEE Inernational Topical Symposium on Technolo
gies for wireless applications, pp 33-42.

【０００４】そのような技術の問題は、直線偏波におい
てこの形状を使用することができるだけであり、したが
って、任意の楕円又は円偏波を得ることができないこと
である。[0004] The problem with such a technique is that it can only use this shape in linear polarization and therefore cannot obtain any elliptical or circular polarization.

【０００５】図３に示される第２の構成は、接地面又は
副反射器２５上の二重交差ダイポール２４に基づいてい
る。このダイポール形状は、ダイポール技術に基づいて
いるので、狭い周波数帯域である。[0005] The second configuration shown in FIG. 3 is based on a double crossed dipole 24 on a ground plane or sub-reflector 25. This dipole shape is based on dipole technology and therefore has a narrow frequency band.

【０００６】参考文献：（mobile Antenna systems hna
dbook, k. Fujimoto and J. R. James, Aetech House 1
994, pp. 382-386）。しなしながら、これは異なった形
の偏波に対してこの構成を使用することを可能とする。References: (mobile Antenna systems hna
dbook, k.Fujimoto and JR James, Aetech House 1
994, pp. 382-386). However, this makes it possible to use this configuration for different forms of polarization.

【０００７】この技術では、直線、楕円又は円偏波のい
ずれかに対して良い特徴でマッチする広帯域周波数を得
ることができない。[0007] With this technique, it is not possible to obtain a broadband frequency that matches with good characteristics for either linear, elliptical or circular polarization.

【０００８】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のアンテ
ナでは次に述べるような問題点がある。The above-mentioned conventional antenna has the following problems.

【０００９】第１の問題点は、前者の従来技術では、直
線励起に基づいているので、広帯域容量で円偏波を達成
することができないということである。その理由は、広
帯域マッチングするためには、その解決はコーナー反射
器内のろうそく形の包含に基づく。これは、ろうそくは
この構造内で垂直に置かれているので、直線励起に基づ
いている。その為、円偏波を発生することができない。A first problem is that, in the former prior art, circular polarization cannot be achieved with a wide band capacity because it is based on linear excitation. The reason is that for broadband matching, the solution is based on the inclusion of a candle shape in the corner reflector. This is based on linear excitation, as the candle is placed vertically in this structure. Therefore, circularly polarized waves cannot be generated.

【００１０】第２の問題点は、後者の従来技術では、広
帯域周波数特性を達成できないことである。その理由
は、動作原理が円偏波を達成するために交差したダイポ
ールの組み合わせに基づいているので、ダイポールの固
有周波数特性がそれを狭い周波数にするからである。The second problem is that the latter conventional technique cannot achieve wideband frequency characteristics. The reason is that because the operating principle is based on the combination of dipoles crossed to achieve circular polarization, the natural frequency characteristics of the dipoles make it a narrow frequency.

【００１１】提案した本発明の目的は、従来の構造の欠
点を解決し、同時に多重偏波が可能なように広帯域特性
を持つことができるアンテナを提供することにある。An object of the proposed invention is to solve the drawbacks of the conventional structure and at the same time to provide an antenna having a wideband characteristic so that multiple polarizations can be made.

【００１２】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、第１乃
至第４のコーナー反射器が中心の回りに９０°の等角度
間隔で点対称に配置されており、前記中心に穴が空けら
れており、前記穴を介して前記第１乃至第４のコーナー
反射器に対向して所定距離離間してそれぞれ第１乃至第
４の単極が配置されて成る、アンテナが得られる。According to the present invention, first to fourth corner reflectors are arranged point-symmetrically at equal angular intervals of 90 ° around a center, and a hole is formed in the center. An antenna is obtained in which the first to fourth monopoles are respectively arranged at predetermined distances from the first to fourth corner reflectors through the holes.

【００１３】[0013]

【作用】実際に、多重偏波の多様性の可能性のある複雑
な環境に興味がある。これは異なった給電効果に対処す
ることが可能である。その上、多重モードの形態におい
ては、１つより多い周波数が必要とされる。広帯域の使
用に対して利用できる唯一の実際のアンテナは、コーナ
ー反射器内に含まれるろうそく形単極から成る。この場
合、単極形ろうそくはコーナー反射器と駆動される単一
の源とに一列に整列されているので、それは直線偏波の
放射を得る。In practice, I am interested in complex environments where there is a possibility of multiple polarization diversity. This can accommodate different feeding effects. Moreover, in a multiple mode configuration, more than one frequency is required. The only practical antenna available for broadband use consists of a candle-shaped monopole contained within a corner reflector. In this case, since the monopole candle is aligned with the corner reflector and the single source being driven, it obtains linearly polarized radiation.

【００１４】広帯域周波数の能力を保持しかつ多重偏波
の能力を可能とするために、本発明者らは、９０°の物
理的位置で、振幅および位相が相違する広帯域バランで
励起される、２組のろうそく形から成る新しい形状を規
定した。本発明者らは、本発明者らが達成してほしいと
思う所望のビーム形状に関して、二重コーナー反射器内
にそれらを置いた。それは大きい帯域幅で良好なマッチ
ングを維持し、また、任意の偏波を持つ可能性はそれら
の励起に依存している。In order to retain the capability of broadband frequencies and to enable the capability of multi-polarization, we have, at a physical location of 90 °, pumped with a wideband balun of differing amplitude and phase, A new shape consisting of two sets of candles has been defined. We placed them in a double corner reflector for the desired beam shapes we wanted to achieve. It maintains good matching over a large bandwidth, and the possibility of having any polarization depends on their excitation.

【００１５】形態によれば、本発明者らは、２つのろう
そく形単極アンテナを底から底に置き、それはアンテナ
はコネクタを介して広帯域源によって配置の中央で励起
される。このような第２の組が、上述のように対称に同
じ中央に置かれる。ろうそくの形、コーナーの後側から
の配置、開口角度、およびコーナーの長さを最適化する
ことによって、本発明者らは異なった広帯域周波数とビ
ーム形状を達成する。ろうそくダイポールの各励起の位
相と周波数を変えることによって、本発明者らはこの周
波数帯域幅を通して直線から円までの任意の偏波を得る
ことができる。According to the form, we place two candle-shaped monopole antennas from bottom to bottom, which are excited in the middle of the arrangement by a broadband source via a connector. Such a second set is symmetrically centered as described above. By optimizing the shape of the candle, the placement from behind the corner, the opening angle, and the length of the corner, we achieve different broadband frequencies and beam shapes. By changing the phase and frequency of each excitation of the candle dipole, we can obtain any polarization from a straight line to a circle through this frequency bandwidth.

【００１６】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【００１７】図１を参照して、本発明の一実施の形態に
係るアンテナは、長さＬ１で幅Ｗ１の垂直プレートＰ１
を有し、それは長さＬ２で幅Ｗ２のプレートＰ２に接続
されている。これら２つのプレート間の内側の角度は任
意の可能な角度Ａ０として規定される。これら２つのプ
レートは、中央平面から見たときに、底部の角度Ａ１が
９０°に等しくなるように組み合わされて、コーナー反
射器（第１の副組み立て体）が構成される。ここで、
「中央平面」とはコーナー反射器を２つの等価部分に分
離する平面をいう。Referring to FIG. 1, an antenna according to an embodiment of the present invention includes a vertical plate P1 having a length L1 and a width W1.
, Which is connected to a plate P2 of length L2 and width W2. The inner angle between these two plates is defined as any possible angle A0. The two plates are combined so that, when viewed from the mid-plane, the bottom angle A1 is equal to 90 [deg.] To form a corner reflector (first sub-assembly). here,
"Central plane" refers to the plane that separates the corner reflector into two equivalent parts.

【００１８】この第１の副組み立て体の最下位点はＰ３
である。この全ての構造は、第１の副組み立て体の中央
平面に行く軸の回りで９０°の連続する回転によって３
回繰り返される。これにより、最下位点Ｐ３の回りを中
央に置いた４アーム星形状を得る。すなわち、第１乃至
第４の副組み立て体は底部で電気的に接続されている。
中央Ｐ３に、穴Ｈ１が形成される。この穴Ｈ１を通し
て、４つのろうそく形単極１１，１２，１３，１４から
成る給電構成となる。それらの各々はコーナー反射器と
対向して一直線上に置かれる。２つの垂直のものは、同
じバランを共有し、ダイポールの原理によって給電され
る。２つの水平のものは、同じ給電原理に従う。The lowest point of this first subassembly is P3
It is. All of this structure is achieved by continuous rotation of 90 ° about an axis going to the mid-plane of the first sub-assembly.
Repeated times. As a result, a four-arm star shape having the center around the lowest point P3 is obtained. That is, the first to fourth subassemblies are electrically connected at the bottom.
A hole H1 is formed in the center P3. Through the hole H1, a power supply configuration including four candle-shaped single poles 11, 12, 13, and 14 is provided. Each of them is in line with the corner reflector. The two verticals share the same balun and are powered by the dipole principle. The two horizontal ones follow the same feeding principle.

【００１９】各ろうそく形単極はある高さＨ２と幅Ｗ４
を持つ。２つのそれぞれの鏡単極の間隔とコーナー反射
器構造の後ろの間の距離は、それぞれ、Ｌ３およびＬ４
として規定されている。Each candle-shaped monopole has a height H2 and a width W4.
have. The distance between the spacing of the two respective mirror monopoles and the back of the corner reflector structure is L3 and L4, respectively.
Is defined as

【００２０】数値シミュレーションに基づいて、最適な
寸法が設定される。良い開始点は、ろうそく単極が所望
の最小周波数の少なくとも（１／４）波長の高さを持つ
と考えられる。コーナー反射器の寸法は、ろうそく形単
極の高さの少なくとも２倍である。それから、どのパラ
メータもみな、計算方法によって調整される。An optimum dimension is set based on a numerical simulation. A good starting point would be that the candle monopole has a height of at least (1/4) wavelength of the desired minimum frequency. The dimensions of the corner reflector are at least twice the height of the candle-shaped monopole. Then, any parameters are all adjusted by the calculation method.

【００２１】[0021]

【実施例】可能な実現は、９０°に等しい角度Ａ０から
成る。プレートは７０ｍｍ×７０ｍｍの寸法を持つ。ろ
うそく間の間隔は１．４ｍｍで、ろうそくの高さは３０
ｍｍで、幅は高さの約３分の１である。そのような高さ
および間隔のすべての寸法を最適化することによって、
所望の広帯域および偏波のす早さ（agility ）を達成す
ることができる。ここで、「す早さ」とは、ユーザの希
望に従った偏波に調整する可能性として定義される。DETAILED DESCRIPTION A possible implementation consists of an angle A0 equal to 90 °. The plate has dimensions of 70 mm x 70 mm. The space between the candles is 1.4 mm and the height of the candle is 30
In mm, the width is about one third of the height. By optimizing all dimensions of such height and spacing,
The desired broadband and polarization agility can be achieved. Here, "quickness" is defined as the possibility of adjusting the polarization according to the user's request.

【００２２】図４に関連するマッチングの測定結果を示
す。図４において、横軸は周波数（ＧＨｚ）を、縦軸は
入力側の反射係数Ｓ₁₁（ｄＢ）を示す。これは数ＧＨｚ
で広帯域にマッチングしていることを示している。この
構造のための典型的な利得は、垂直および水平偏波の両
方で６ｄＢであり、図５に示される。図５において、φ
およびθは共通の空間角度であって、φは方位角を、θ
は仰角を示す。図５において、（ａ）は方位角φが０°
の状態で仰角θを０〜９０°の範囲で変化させたときの
利得を示し、（ｂ）は仰角θが０°の状態で方位角φを
０〜９０°の範囲で変化させたときの利得を示す。した
がって、円偏波の利得は約９ｄＢのはずである。FIG. 4 shows a measurement result of the related matching. In FIG. 4, the horizontal axis represents the frequency (GHz), and the vertical axis represents the reflection coefficient S ₁₁ (dB) on the input side. This is a few GHz
Indicates that matching is performed over a wide band. A typical gain for this structure is 6 dB for both vertical and horizontal polarization and is shown in FIG. In FIG.
And θ are common spatial angles, φ is the azimuth, θ
Indicates an elevation angle. 5A, the azimuth angle φ is 0 °.
Shows the gain when the elevation angle θ is changed in the range of 0 to 90 ° in the state of (b), and (b) shows the gain when the azimuth angle φ is changed in the range of 0 to 90 ° when the elevation angle θ is 0 °. Shows the gain. Therefore, the gain for circular polarization should be about 9 dB.

【００２３】本発明は上述した実施の形態に限定せず、
本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更・変形が
可能である。たとえば、上記実施の形態では、コーナー
反射器は２枚のプレートから構成されているが、１枚の
プレートを折り曲げて構成しても良い。The present invention is not limited to the above embodiment,
Various changes and modifications are possible without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the corner reflector is constituted by two plates, but may be constituted by bending one plate.

【００２４】[0024]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は次の効果
を奏する。As described above, the present invention has the following effects.

【００２５】第１の効果は、大きい周波数帯域幅で任意
の偏波合成を達成することができる。その理由は、本質
的に広帯域なコーナー反射器において広帯域単極形励起
を導入することによって、大きい周波数帯域幅マッチン
グを達成することができるからである。The first effect is that arbitrary polarization combining can be achieved in a large frequency bandwidth. The reason is that large frequency bandwidth matching can be achieved by introducing a broadband monopole excitation in an essentially broadband corner reflector.

【００２６】第２の効果は、この構造によって、放射図
のビーム成形を行うことができる。その理由は、コーナ
ー反射器の開口を変化し、それらの各々の内側角度を多
少開くことによって、波したがってパターンの内部反射
の機構に影響を及ぼすことができるからである。The second effect is that the beam shaping of the radiogram can be performed by this structure. The reason for this is that by varying the apertures of the corner reflectors and slightly opening the inner angle of each of them, the mechanism of the wave and thus the internal reflection of the pattern can be influenced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の一実施の形態に係るアンテナの構造を
示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a structure of an antenna according to an embodiment of the present invention.

【図２】従来のアンテナの構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a conventional antenna.

【図３】第２の従来のアンテナの構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a second conventional antenna.

【図４】図１に示した例のマッチング測定結果を示す図
である。FIG. 4 is a diagram showing a matching measurement result of the example shown in FIG. 1;

【図５】図１に示した例の放射パターンを示す図であ
る。FIG. 5 is a diagram showing a radiation pattern of the example shown in FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Ｐ１ 垂直プレート Ｌ１ 垂直プレートＰ１の長さ Ｗ１ 垂直プレートＰ１の幅 Ｐ２ プレート Ｌ２ プレートＰ２の長さ Ｗ２ プレートＰ２の幅 Ａ０ ２枚のプレート間の内側角度 Ａ１ 底部角度 Ｐ３ 最下位点 Ｈ１ 穴 １１〜１４ ろうそく形単極 Ｈ２ そうそく形単極の高さ Ｗ４ そうそく形単極の幅 Ｌ３ ２つのそれぞれの鏡単極の間隔 Ｌ４ コーナー反射器の後ろ間の距離 P1 Vertical plate L1 Length of vertical plate P1 W1 Width of vertical plate P1 P2 plate L2 Length of plate P2 W2 Width of plate P2 A0 Inner angle between two plates A1 Bottom angle P3 Lowest point H1 Holes 11 to 14 Candle shaped monopole H2 Candle shaped monopole height W4 Candle shaped monopole width L3 Distance between two respective mirror monopoles L4 Distance between corner reflectors behind

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 長さ（Ｌ１）で幅（Ｗ１）の垂直プレー
ト（Ｐ１）と、該垂直プレートに接続された、長さ（Ｌ
２）で幅（Ｗ２）のプレート（Ｐ２）とを有するコーナ
ー反射器を第１の副組み立て体として備え、それら２つ
のプレート間の内側の角度は任意の可能な角度（Ａ０）
として規定されており、それら２つのプレートは中央平
面で見たとき底部角度（Ａ１）は９０°に等しくなるよ
うに組み立てられ、 この第１の副組み立て体の最下点は（Ｐ３）であり、こ
の全ての構造は、第１の副組み立て体の中央平面に行く
軸の回りで、連続する９０°の回転によって３回繰り返
され、最下点（Ｐ３）の回りを中心とした４アーム星形
をしており、中央（Ｐ３）に穴（Ｈ１）が設けられ、こ
の穴を通して４つのろうそく形単極（１１，１２，１
３，１４）から成る給電構成があり、それらの各々はコ
ーナー反射器と一列になって置かれており、２つの垂直
の単極は同じバランを共有しかつダイポールの原理に従
って給電され、２つの水平の単極は同じ給電原理に従っ
ており、各ろうそく形単極はある高さ（Ｈ２）と幅（Ｗ
４）を持ち、２つの各鏡単極の間隔とコーナー反射器の
後部間の距離は、それぞれ、（Ｌ３）と（Ｌ４）として
規定されていることを特徴とするアンテナ。1. A vertical plate (P1) having a length (L1) and a width (W1), and a length (L) connected to the vertical plate.
2) a corner reflector having a plate (P2) having a width (W2) and a width (W2) as a first sub-assembly, wherein the inner angle between the two plates is any possible angle (A0)
And the two plates are assembled such that the bottom angle (A1) when viewed in the mid-plane is equal to 90 °, and the lowest point of this first subassembly is (P3). All of this structure is repeated three times by successive 90 ° rotations about an axis going to the mid-plane of the first subassembly, with a four-arm star centered around the lowest point (P3). And a hole (H1) in the center (P3) through which four candle-shaped monopoles (11,12,1).
3, 14), each of which is placed in line with a corner reflector, with two vertical monopoles sharing the same balun and fed according to the dipole principle, and two Horizontal monopoles follow the same powering principle, with each candle-shaped monopole having a certain height (H2) and width (W
4) The antenna according to (4), wherein the distance between the two mirror monopoles and the distance between the rear portions of the corner reflectors are defined as (L3) and (L4), respectively. 【請求項２】 第１乃至第４のコーナー反射器が中心の
回りに９０°の等角度間隔で点対称に配置されており、
前記中心に穴が空けられており、前記穴を介して前記第
１乃至第４のコーナー反射器に対向して所定距離離間し
てそれぞれ第１乃至第４の単極が配置されて成る、アン
テナ。2. The method according to claim 1, wherein the first to fourth corner reflectors are arranged point-symmetrically at equal angular intervals of 90 ° around the center.
An antenna having a hole in the center thereof, and first to fourth monopoles respectively disposed at a predetermined distance apart from the first to fourth corner reflectors via the hole; . 【請求項３】 前記第１乃至第４のコーナー反射器の各
々は、所定の角度で一側辺が互いに接続された一対のプ
レートから構成されている、請求項２に記載のアンテ
ナ。3. The antenna according to claim 2, wherein each of the first to fourth corner reflectors is constituted by a pair of plates having one side connected to each other at a predetermined angle. 【請求項４】 前記第１乃至第４のコーナー反射器の各
々は、一枚のプレートを中央線で所定の角度だけ折り曲
げて構成されている、請求項２に記載のアンテナ。4. The antenna according to claim 2, wherein each of the first to fourth corner reflectors is formed by bending a single plate at a predetermined angle at a center line. 【請求項５】 各単極の幅はその高さの約（１／３）で
ある、請求項２に記載のアンテナ。5. The antenna of claim 2, wherein the width of each monopole is about (（) its height. 【請求項６】 前記コーナー反射器の長さは少なくとも
前記単極の高さの２倍ある、請求項２に記載のアンテ
ナ。6. The antenna of claim 2, wherein the length of the corner reflector is at least twice the height of the single pole.