JP6533718B2 - Multifrequency collinear antenna - Google Patents
Multifrequency collinear antenna Download PDFInfo
- Publication number
- JP6533718B2 JP6533718B2 JP2015163303A JP2015163303A JP6533718B2 JP 6533718 B2 JP6533718 B2 JP 6533718B2 JP 2015163303 A JP2015163303 A JP 2015163303A JP 2015163303 A JP2015163303 A JP 2015163303A JP 6533718 B2 JP6533718 B2 JP 6533718B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- radiation
- feed
- handed
- collinear antenna
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
- Waveguide Connection Structure (AREA)
Description
この発明は、例えば移動通信システムの基地局に使用される多周波コーリニアアンテナに関する。 The present invention relates to a multi-frequency collinear antenna used, for example, in a base station of a mobile communication system.
携帯電話システムやPHS(Personal Handyphone System)等の移動通信システムでは、通信用アンテナとして例えばコーリニアアンテナが用いられている(例えば特許文献1を参照。)。コーリニアアンテナにおける給電方式には、直列給電方式と並列給電方式がある。直列給電方式は、良好な電圧定在波比(VSWR;Voltage Standing Wave Ratio)が得られる帯域が一般に狭くなる。これに対し並列給電方式は、各々の放射素子がダイポールアンテナに近い構成となるため、帯域が比較的広いアンテナを用いることで、コーリニアアレイとして給電しても、原理的には広帯域にわたり良好なVSWRを維持することが可能となる。 In a mobile communication system such as a cellular phone system or a PHS (Personal Handyphone System), for example, a collinear antenna is used as a communication antenna (see, for example, Patent Document 1). There are a series feeding system and a parallel feeding system as a feeding system in the collinear antenna. The series feeding method generally narrows a band in which a good voltage standing wave ratio (VSWR) can be obtained. On the other hand, in the parallel feeding system, since each radiating element is configured close to a dipole antenna, using a relatively wide band antenna enables a good VSWR over a wide band even if feeding as a collinear array in principle. It is possible to maintain
ところが、コーリニアアンテナのレドーム径には一般に制約がある。このため、アンテナを多段化した場合、並列給電のために束ねた給電ケーブルが放射素子に近接し、放射素子の特性を劣化させ、これによりコーリニアアンテナ全体としてVSWR特性や指向性の劣化を招く。したがって、並列給電方式を採用したからといって、常に良好なVSWR特性が得られるとは限らない。 However, the radome diameter of the collinear antenna is generally restricted. For this reason, when the antennas are multi-tiered, the feeding cables bundled for parallel feeding are close to the radiation element, and the characteristics of the radiation element are deteriorated, thereby causing the deterioration of the VSWR characteristics and directivity as the entire collinear antenna. Therefore, just by adopting the parallel feeding method, it is not always possible to obtain good VSWR characteristics.
また、給電方式が直列であるか並列であるかにかかわらず、従来のコーリニアアンテナは、放射素子の配置間隔に制約があるため(例えば0.5〜0.95λ)、分配器や整合回路の配置が限られる。一般的に、放射素子は0.35〜0.5λの素子により構成される。また、安定した励振を得るためには、放射素子の近傍に意図しない導体を配置することはできない。このため、放射素子の間隔は0.5λ程度が下限となる。 In addition, regardless of whether the feeding method is in series or in parallel, conventional collinear antennas have restrictions on the arrangement intervals of the radiation elements (for example, 0.5 to 0.95 λ), so the arrangement of the distributors and matching circuits is limited. Be In general, the radiation element is constituted by a 0.35 to 0.5 λ element. Moreover, in order to obtain stable excitation, it is not possible to arrange an unintended conductor in the vicinity of the radiation element. Therefore, the lower limit of the distance between the radiation elements is approximately 0.5λ.
さらに、アンテナをアレイ化するときは、グレーティングローブを防止する必要がある。グレーティングローブは放射素子の間隔が1.0λ以上になると発生し、グレーティンググローブが発生すると利得が大きく低下する。また、仮にこれよりも短い間隔であっても、放射素子や分配器などの影響によって、サイドローブが大きくなりやすく、利得は低下しやすい。よって、放射素子の間隔は0.95λ程度が上限である。しかしながら、アンテナの最大寸法が一定であり、放射素子の段数が変化したとき、並列給電ではそれにあわせた分配器の分配数、配置、寸法を考慮しなければならない。直列給電方式では、放射素子の間隔が変化すると移相回路を変更しなければならない。しかし、分配器および移相回路は放射素子間の限られたスペースに配置しなければならず、容易に変更することができない。 Furthermore, when the antennas are arrayed, it is necessary to prevent grating lobes. Grating lobes are generated when the distance between the radiation elements is 1.0 λ or more, and when grating gloves are generated, the gain is greatly reduced. In addition, even if the distance is shorter than this, the side lobe tends to be large and the gain is likely to be reduced due to the influence of the radiation element, the divider and the like. Therefore, the upper limit of the distance between the radiation elements is approximately 0.95λ. However, when the maximum dimension of the antenna is constant and the number of stages of radiating elements changes, parallel feeding must take into consideration the number, distribution, and size of distributors according to the number. In a series feed scheme, the phase shift circuit must be changed as the spacing of the radiating elements changes. However, the distributor and the phase shift circuit must be arranged in a limited space between the radiating elements and can not be easily changed.
この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、広帯域にわたり良好なVSWR特性を得ることができると共に、サイドローブを抑制して利得を向上させ、さらに動作周波数やビームチルト角の変更に対しても簡単に対応できるようにした多周波コーリニアアンテナを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to obtain good VSWR characteristics over a wide band, suppress side lobes, improve the gain, and further operate frequency and beam It is an object of the present invention to provide a multi-frequency collinear antenna that can easily cope with changes in tilt angle.
上記目的を達成するためにこの発明の第1の態様は、第1の面に接地パターンを配置すると共に当該第1の面に対し背面側となる第2の面が開放された誘電体基板を備え、この誘電体基板の上記第2の面に、一方の端部に給電部が設けられると共に他方の端部に整合終端部が設けられた右手/左手系複合伝送線路からなる第1の放射素子を配置する。またそれと共に、上記第1の放射素子と同一の右手/左手系複合伝送線路からなる第2の放射素子を、前記誘電体基板の第2の面に、前記第1の放射素子に対し平行にかつ前記給電部および前記整合終端部が逆向きとなるように配置する。そして、上記第1および第2の放射素子の給電部に、等振幅でかつ逆位相の高周波電力を給電するように構成したものである。 In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided a dielectric substrate having a ground pattern disposed on a first surface and a second surface open on the back side with respect to the first surface. A first radiation comprising a composite right-handed / left-handed transmission line comprising a feed section on one end and a matching termination on the other end of the second surface of the dielectric substrate. Arrange the elements. At the same time, a second radiation element comprising the same right / left handed composite transmission line as the first radiation element is formed parallel to the first radiation element on the second surface of the dielectric substrate. And the feed section and the matching end section are arranged in the opposite direction. And it is comprised so that the high frequency electric power of equal amplitude and an antiphase may be supplied to the feed part of the said, 1st and 2nd radiation element.
この発明の第2の態様は、前記第1および第2の放射素子の、右手/左手系複合伝送線路が備える集中定数線路の集中定数が、送受信対象となる動作周波数に応じて設定されることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, the lumped constant of the lumped constant line provided in the right / left handed composite transmission line of the first and second radiation elements is set according to the operating frequency to be transmitted and received. It is characterized by
この発明の第3の態様は、前記第1および第2の放射素子の、右手/左手系複合伝送線路が備える集中定数線路の集中定数が、得ようとする放射ビームのチルト角に応じて第1および第2の放射素子間で異なる値に設定されることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first and second radiation elements, the lumped constant of the lumped constant line included in the right-handed / left-handed compound transmission line corresponds to the tilt angle of the radiation beam to be obtained. The first and second radiation elements may be set to different values.
この発明の第1の態様によれば、右手/左手系複合伝送線路が進行波アンテナとして動作するため、広帯域にわたり良好なVSWRが得られるアンテナを提供することができる。また、右手/左手系複合伝送線路は各々が集中定数線路を構成する複数のユニットを密に直列に配置した構成となっており、しかも各ユニットが放射素子、分配器および位相回路を兼ねるため、サイドローブの発生が低く抑えられ、これにより利得を向上させることができる。さらに、第1および第2の放射素子による放射ビームのチルト角が合成され、その結果周波数によらず放射パターンの方向を誘電体基板面に対し直行する正面方向とすることができる。 According to the first aspect of the present invention, since the right-hand / left-handed composite transmission line operates as a traveling wave antenna, it is possible to provide an antenna capable of obtaining a good VSWR over a wide band. In addition, the right-hand / left-handed composite transmission line has a configuration in which a plurality of units constituting a lumped constant line are closely arranged in series, and each unit also serves as a radiation element, a divider and a phase circuit, The occurrence of side lobes can be kept low, which can improve the gain. Furthermore, the tilt angles of the radiation beams by the first and second radiation elements are combined, and as a result, the radiation pattern can be directed in the front direction orthogonal to the dielectric substrate surface regardless of the frequency.
この発明の第2の態様によれば、第1および第2の放射素子の右手/左手系複合伝送線路が備える集中定数線路の集中定数を変更するだけで、放射素子長を変えることなく動作周波数を簡単に変更することができる。 According to the second aspect of the present invention, the operating frequency does not change the radiation element length only by changing the lumped constant of the lumped constant line included in the right / left handed composite transmission line of the first and second radiation elements. Can be easily changed.
この発明の第3の態様によれば、第1および第2の放射素子の右手/左手系複合伝送線路が備える集中定数線路の集中定数を第1および第2の放射素子間で異なる値に変更し、これによりバランス周波数を変更することで、ビームチルトを適切な方向に調整することが可能となる。 According to the third aspect of the present invention, the lumped constant of the lumped constant line provided in the right / left handed composite transmission line of the first and second radiation elements is changed to a different value between the first and second radiation elements. Thus, by changing the balance frequency, it is possible to adjust the beam tilt in an appropriate direction.
すなわちこの発明によれば、広帯域にわたり良好なVSWR特性を得ることができると共に、サイドローブを抑制して利得を向上させ、さらに動作周波数やビームチルト角の変更に対しても簡単に対応できるようにした多周波コーリニアアンテナを提供することができる。 That is, according to the present invention, it is possible to obtain good VSWR characteristics over a wide band, suppress side lobes, improve gain, and easily cope with changes in operating frequency and beam tilt angle. Can provide a multi-frequency collinear antenna.
以下、図面を参照してこの発明に係わる実施形態を説明する。
[一実施形態]
図1はこの発明の第1の実施形態に係る多周波コーリニアアンテナの構成を示す斜視図、図2は図1に示した多周波コーリニアアンテナのA−A矢視断面図、図3は図1の一部を拡大して示した平面図である。
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[One embodiment]
FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a multi-frequency collinear antenna according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the multi-frequency collinear antenna shown in FIG. It is the top view which expanded and showed a part of.
図1において、1は誘電体基板であり、この誘電体基板1は例えば短冊状に形成された印刷配線基板(プリント基板)により構成される。この誘電体基板1の裏面全面には接地パターンが形成され、また表面には第1および第2の放射素子2a,2bが例えばマイクロストリップラインを用いて平行に形成されている。 In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a dielectric substrate, and the dielectric substrate 1 is formed of, for example, a printed wiring board (printed substrate) formed in a strip shape. A ground pattern is formed on the entire back surface of dielectric substrate 1, and first and second radiation elements 2a and 2b are formed in parallel on the surface using, for example, microstrip lines.
第1および第2の放射素子2a,2bは、いずれも右手/左手系複合伝送線路(CRLH線路)からなるメタラインアンテナにより構成される。なお、以後CRLH線路にも放射素子2a,2bと同一の符号を付して説明を行う。CRLH線路2a,2bは、各々が集中定数線路を構成する複数のユニットを長手方向に直列に接続したもので、いずれもバランス型の線路を構成する。 Each of the first and second radiation elements 2a and 2b is formed of a metaline antenna composed of a right hand / left hand composite transmission line (CRLH line). In the following, the CRLL line will be described with the same reference numerals as those of the radiating elements 2a and 2b. The CRLH lines 2a and 2b are each formed by serially connecting a plurality of units constituting a lumped constant line in the longitudinal direction, and both of them constitute a balanced line.
1個のユニットは、1個の導電部20とその両端に配置される導電部21,21との間にキャパシタンス素子22,22,…を装荷し、さらに上記導電部20にインダクタンス素子23,23,…を接続したものとなっている。インダクタンス素子23,23,…は、一端が上記導電部20に接続され、他端が接地用端子26に接続される。接地用端子26は、図2に示すように誘電体基板1の裏面に形成された接地パターン11に対し、スルーホール12を介して接続される。なお、1ユニット長は、動作周波数に対応する波長をλとするとき例えばλ/10に設定される。また、放射素子長は例えば1.2λに設定される。 In one unit, capacitance elements 22, 22, ... are loaded between one conductive portion 20 and the conductive portions 21, 21 arranged at both ends thereof, and the conductive portion 20 is further provided with inductance elements 23, 23. , ... are connected. The inductance elements 23, 23,... Have one end connected to the conductive portion 20 and the other end connected to the ground terminal 26. The ground terminal 26 is connected to the ground pattern 11 formed on the back surface of the dielectric substrate 1 through the through hole 12 as shown in FIG. One unit length is set, for example, to λ / 10, where λ is a wavelength corresponding to the operating frequency. The radiation element length is set to, for example, 1.2λ.
また、CRLH線路2a,2bの一端には給電用導電部27が配置され、この給電用導電部27には給電点24が設けられる。この給電点24には、給電線路を構成する給電ケーブル(図示せず)が接続される。さらに、CRLH線路2の終端には終端抵抗25が接続される。この終端抵抗25はCRLH線路2の終端を整合終端する。 A feeding conductive portion 27 is disposed at one end of the CRLH lines 2a and 2b, and a feeding point 24 is provided on the feeding conductive portion 27. A feed cable (not shown) constituting a feed line is connected to the feed point 24. Furthermore, a termination resistor 25 is connected to the end of the CRLH line 2. The termination resistor 25 matches and terminates the termination of the CRLH line 2.
ところで、上記第1および第2のCRLH線路2a,2bは、図1に示すように給電点24および終端抵抗25が互いに逆向きとなるように配置される。このときCRLH線路2a,2bの配置間隔は、互いに結合しない程度の間隔(例えばλ/10以上)に設定される。 By the way, as shown in FIG. 1, the first and second CRLH lines 2a and 2b are arranged such that the feeding point 24 and the termination resistor 25 are in the opposite direction to each other. At this time, the arrangement interval of the CRLH lines 2a and 2b is set to an interval (for example, λ / 10 or more) which is not coupled to each other.
以上のように構成された多周波コーリニアアンテナは、以下ように動作する。すなわち、第1および第2のCRLH線路2a,2bの給電点24,24に等振幅でかつ逆位相の高周波電力を給電すると、これらのCRLH線路2a,2bでは各ユニットにおいて同相で同振幅の電流が生成され、これによりCRLH線路2a,2bはいずれも進行波アンテナとして動作する。その結果、多周波コーリニアアンテナの正面方向に水平面指向性が形成され、また水平方向にビームチルトが形成される。 The multi-frequency collinear antenna configured as described above operates as follows. That is, when high frequency power of equal amplitude and opposite phase is fed to the feeding points 24 and 24 of the first and second CRLH lines 2a and 2b, currents of the same amplitude and in phase are equal in each unit in these CRLH lines 2a and 2b. Is generated, whereby the CRLH lines 2a and 2b both operate as traveling wave antennas. As a result, horizontal directivity is formed in the front direction of the multifrequency collinear antenna, and beam tilt is formed in the horizontal direction.
ところで、CRLH線路2a,2bは単独では周波数によりビームの放射方向が変化する傾向性を持つ。すなわち、バランス周波数においては誘電体基板1面に対し垂直の方向(正面方向)にビームを放射するが、低域の周波数帯では終端抵抗25側へ、高域の周波数帯では給電点24側へそれぞれビームの放射方向が変化する。つまり、CRLH線路2a,2bを単独で動作させると、放射ビームにチルト角が生じる。 By the way, the CRLH lines 2a and 2b alone have a tendency to change the radiation direction of the beam depending on the frequency. That is, the beam is emitted in the direction (front direction) perpendicular to the surface of the dielectric substrate 1 at the balance frequency, but in the low frequency band to the terminal resistor 25 and in the high frequency band to the feeding point 24 The direction of radiation of each beam changes. That is, when the CRLH lines 2a and 2b are operated alone, a tilt angle is generated in the radiation beam.
これに対し本実施形態の多周波コーリニアアンテナでは、上記したように第1のCRLH線路2aと第2のCRLH線路2bとを互いに結合が生じない程度の距離を隔てて平行に配置し、かつCRLH線路2a,2bの向きを給電点24および終端抵抗25が互いに逆方向となるようにしている。このため、第1のCRLH線路2aによる放射ビームのチルト角θと、第2のCRLH線路2bによる放射ビームのチルト角θとが合成され、その結果低域の周波数帯および高域の周波数帯においても放射ビームのチルト角θはθ=0となり、放射パターンの方向は正面方向となる。 On the other hand, in the multi-frequency collinear antenna according to the present embodiment, as described above, the first CRLH line 2a and the second CRLH line 2b are arranged in parallel at a distance such that coupling does not occur, and The directions of the lines 2a and 2b are such that the feeding point 24 and the termination resistor 25 are in opposite directions to each other. Therefore, the tilt angle θ of the radiation beam by the first CRLH line 2a and the tilt angle θ of the radiation beam by the second CRLH line 2b are combined, and as a result, in the low frequency band and the high frequency band The tilt angle θ of the radiation beam is θ = 0, and the direction of the radiation pattern is the front direction.
図4(a)〜(d)は、それぞれ2.5GHz 、3.0GHz 、3.2GHz および3.5GHz のときのビームの放射パターンの計測結果を示したものである。計測条件は、図1に例示したように誘電体基板1の大きさを長辺GPx =120mm、短辺GPy =50mmとすると共に、接地パターン11から線路2a,2bまでの高さBをB=3.2mmとし、さらに比誘電率εr をεr =2.6、キャパシタンス素子22,22,…の容量を2Cz =1.3pF、インダクタンス素子23,23,…のインダクタンスをLY =1.2nHとしている。同図からも明らかなように、本実施形態に係る多周波コーリニアアンテナによれば、放射ビームEθは周波数によらず正面方向(z方向)となる。 FIGS. 4 (a) to 4 (d) show the measurement results of radiation patterns of beams at 2.5 GHz, 3.0 GHz, 3.2 GHz and 3.5 GHz, respectively. As the measurement conditions, as illustrated in FIG. 1, the size of the dielectric substrate 1 is set to the long side GP x = 120 mm and the short side GP y = 50 mm, and the height B from the ground pattern 11 to the lines 2a and 2b is B = 3.2 mm, and the relative dielectric constant ε r is ε r = 2.6, the capacitance of the capacitance elements 22, 22, ... is 2C z = 1.3 pF, and the inductance of the inductance elements 23, 23, ... is L Y = 1.2 nH. As apparent from the figure, according to the multi-frequency collinear antenna according to the present embodiment, the radiation beam Eθ is in the front direction (z direction) regardless of the frequency.
また、先に述べたように第1および第2のCRLH線路2a,2bはいずれも進行波アンテナとして動作する。このため、広帯域に渡り良好なVSWRが得られる。図5は先に述べた条件の下で計測したVSWRの周波数特性を示すものである。同図に示すように本実施形態に係る多周波コーリニアアンテナによれば、2GHz から4GHz の全域にわたりVSWRは2以下となる。 Further, as described above, both the first and second CRLH lines 2a and 2b operate as traveling wave antennas. For this reason, a good VSWR can be obtained over a wide band. FIG. 5 shows the frequency characteristics of the VSWR measured under the conditions described above. As shown in the figure, according to the multi-frequency collinear antenna according to this embodiment, the VSWR is 2 or less over the entire range from 2 GHz to 4 GHz.
さらに、第1および第2のCRLH線路2a,2bはλ/10の放射素子が密に並んだ構成となっており、CRLH線路2a,2b自体が放射素子と移相回路を兼ねているため、分配器や移相回路など放射素子以外の部品が不要である。その結果、サイドローブが低く抑えられ、容易に高利得が得られる。図6はアンテナ利得の周波数特性の計測結果を例示したものである。同図から明らかなように、正面方向への利得Gθを見ると、2.5〜3.5GHzの広帯域に渡り利得が一定となる周波数帯域が得られることがわかる。3dB減少帯域は33%と算出される。 Furthermore, the first and second CRLH lines 2a and 2b have a configuration in which the radiation elements of λ / 10 are closely arranged, and since the CRLH lines 2a and 2b themselves also serve as the radiation elements and the phase shift circuit, Parts other than the radiation element such as a distributor and a phase shift circuit are unnecessary. As a result, the side lobes can be kept low and high gain can be easily obtained. FIG. 6 illustrates the measurement result of the frequency characteristic of the antenna gain. As apparent from the figure, when looking at the gain Gθ in the front direction, it is understood that a frequency band in which the gain is constant over a wide band of 2.5 to 3.5 GHz can be obtained. The 3 dB reduction band is calculated to be 33%.
また、本実施形態に係る多周波コーリニアアンテナでは、誘電体基板1に装着されているキャパシタンス素子22およびインダクタンス素子23の定数を変更することにより、周波数の変更を容易に行うことができる。その場合、CRLH線路2a,2bの構成単位の長さ(ユニット長)の変更は不要である。ただし、極度に高い周波数への変更は、ユニット長が波長に比べ十分小さい状態から乖離するため、設計は難しい。 Further, in the multi-frequency collinear antenna according to the present embodiment, the frequency can be easily changed by changing the constants of the capacitance element 22 and the inductance element 23 mounted on the dielectric substrate 1. In that case, it is not necessary to change the lengths (unit lengths) of the constituent units of the CRLH lines 2a and 2b. However, the change to extremely high frequency is difficult to design because the unit length deviates from the state of being sufficiently smaller than the wavelength.
さらに、放射ビームのチルト角も容易に設計変更することができる。すなわち、使用周波数範囲の動作周波数(バランス周波数)おいて、CRLH線路2a,2bのキャパシタンス素子22のキャパシタンスおよびインダクタンス素子23のインダクタンスを個別に適宜設定して、放射ビームのチルト角が同一方向となるようにすることで、使用周波数範囲においても一様に同一方向を向く放射ビームのチルト角を得ることができる。 Furthermore, the tilt angle of the radiation beam can also be easily modified. That is, at the operating frequency (balanced frequency) in the operating frequency range, the capacitances of the capacitance elements 22 of the CRLH lines 2a and 2b and the inductances of the inductance elements 23 are appropriately set individually, and the tilt angles of the radiation beams become the same direction. By doing this, it is possible to obtain the tilt angles of the radiation beams that are uniformly directed in the same direction even in the used frequency range.
以上詳述したように本実施形態に係る多周波コーリニアアンテナは、第1のCRLH線路2aと第2のCRLH線路2bとを互いに結合が生じない程度の距離を隔てて平行に配置し、かつCRLH線路2a,2bの向きを給電点24および終端抵抗25が互いに逆方向となるようにしている。そして、第1および第2のCRLH線路2a,2bの給電点24,24に対し等振幅でかつ逆位相の高周波電力を給電するようにしている。 As described above in detail, in the multi-frequency collinear antenna according to the present embodiment, the first CRLH line 2a and the second CRLH line 2b are disposed in parallel at a distance such that coupling does not occur, and The directions of the lines 2a and 2b are such that the feeding point 24 and the termination resistor 25 are in opposite directions to each other. Then, high frequency power of equal amplitude and opposite phase is supplied to the feeding points 24 and 24 of the first and second CRLH lines 2a and 2b.
したがって、第1および第2のCRLH線路2a,2bの放射ビームのチルト角θが合成され、その結果低域の周波数帯および高域の周波数帯においても、放射パターンの方向を正面方向とすることができる。また、CRLH線路2a,2bはいずれも進行波アンテナとして動作するため、広帯域に渡り良好なVSWRを得ることができる。さらに、CRLH線路2a,2b自身が放射素子と移相回路を兼ねているため、分配器や移相回路など放射素子以外の部品を不要にすることができ、これによりサイドローブを低く抑えてアンテナ利得を高めることができる。 Therefore, the tilt angles θ of the radiation beams of the first and second CRLH lines 2a and 2b are combined, and as a result, the radiation pattern is directed in the front direction also in the low frequency band and the high frequency band. Can. Further, since both the CRLH lines 2a and 2b operate as traveling wave antennas, it is possible to obtain good VSWR over a wide band. Furthermore, since the CRLH lines 2a and 2b themselves also serve as the radiating element and the phase shift circuit, parts other than the radiating element such as a distributor and a phase shift circuit can be eliminated, thereby suppressing the side lobe to a low level and the antenna Gain can be increased.
それに加え、キャパシタンス素子22およびインダクタンス素子23の集中定数を適宜変更することで、動作周波数の変更や放射ビームのチルト角の変更を容易に行うことができる。さらに、径の細いアンテナが得られ、構造が単純であることから、軽量で堅牢な多周波コーリニアアンテナを提供することができる。 In addition, by appropriately changing the lumped constants of the capacitance element 22 and the inductance element 23, it is possible to easily change the operating frequency and the tilt angle of the radiation beam. Furthermore, since a narrow diameter antenna is obtained and the structure is simple, a lightweight and robust multi-frequency collinear antenna can be provided.
また、本実施形態の多周波コーリニアアンテナは、誘電体基板にCRLH線路のパターンを形成することで製作できるので、通常のプリント配線パターンの製造手法と部品の表面実装手法により容易に製作でき、大量生産に適する。このため、多周波アンテナを安価に提供することができる。 Further, since the multi-frequency collinear antenna of this embodiment can be manufactured by forming a pattern of a CRLH line on a dielectric substrate, it can be easily manufactured by the usual method of manufacturing printed wiring patterns and surface mounting of parts, Suitable for production. Therefore, the multi-frequency antenna can be provided at low cost.
[他の実施形態]
前記一実施形態では2本のCRLH線路2a,2bを平行配置した1個のコーリニアアンテナを例にとって説明した。しかしそれに限らず、同様の構成の複数のコーリニアアンテナを同心円状に配置してそれぞれのコーリニアアンテナを水平方向の異なる方向に向けることで、水平面無指向性アンテナを構成することができる。その際、CRLH線路の特性インピーダンスを、コーリニアアンテナの数に応じて変更することで、無線機側の給電線路とのインピーダンス整合のための分配整合器を不要にできる。さらに、複数のコーリニアアンテナにより囲まれた筒状体の内部に太いケーブルや多数の導体を収めるようにすれば、細径の柱状アンテナ装置を構成できる。
[Other embodiments]
In the embodiment, one collinear antenna in which two CRLH lines 2a and 2b are arranged in parallel has been described as an example. However, the present invention is not limited thereto, and a horizontal nondirectional antenna can be configured by arranging a plurality of collinear antennas having the same configuration concentrically and orienting the respective collinear antennas in different directions in the horizontal direction. At this time, by changing the characteristic impedance of the CRLH line according to the number of collinear antennas, it is possible to eliminate the need for a distribution matching device for impedance matching with the feed line on the wireless device side. Furthermore, if a thick cable and a large number of conductors are accommodated in the inside of a cylindrical body surrounded by a plurality of collinear antennas, a narrow-diameter columnar antenna device can be configured.
前記実施形態で述べたコーリニアアンテナを多段に構成してもよい。この場合、ケーブルが密集する根元を覆うようにアンテナを配置することができ、スペースを有効利用できる利点がある。 The collinear antenna described in the above embodiment may be configured in multiple stages. In this case, the antenna can be disposed so as to cover the root where the cables are concentrated, and there is an advantage that the space can be effectively used.
その他、個々のCRLH線路の構成や数、設置数、サイズ、カバーしようとする周波数帯とその中心周波数等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。 In addition, the configuration and number of individual CRLH lines, the number of installation, the size, the frequency band to be covered, and the center frequency thereof can be variously modified without departing from the scope of the present invention.
要するにこの発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。 In short, the present invention is not limited to the above embodiment as it is, and at the implementation stage, the constituent elements can be modified and embodied without departing from the scope of the invention. In addition, various inventions can be formed by appropriate combinations of a plurality of components disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, components in different embodiments may be combined as appropriate.
1…誘電体基板、2a,2b…右手/左手系複合伝送線路(CRLH線路)、11…接地パターン、12…スルーホール、20,21…導電部、22…キャパシタンス素子、23…インダクタンス素子、24…給電点、25…終端抵抗、26…接地用端子、27…給電用導電部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 dielectric substrate 2a, 2b right-hand / left-handed composite transmission line (CRLH line) 11 grounding pattern 12 through hole 20 21 conductive portion 22 capacitance element 23 inductance element 24 ... feeding point, 25 ... termination resistance, 26 ... grounding terminal, 27 ... conducting part for feeding.
Claims (3)
一方の端部に給電部が設けられると共に他方の端部に整合終端部が設けられた右手/左手系複合伝送線路からなり、前記誘電体基板の第2の面に配置される第1の放射素子と、
一方の端部に整合終端部が設けられると共に他方の端部に給電部が設けられた右手/左手系複合伝送線路からなり、前記誘電体基板の第2の面に、前記第1の放射素子に対し平行にかつ前記給電部および前記整合終端部が逆向きとなるように配置される第2の放射素子と、
前記第1および第2の放射素子の給電部に等振幅でかつ逆位相の高周波電力を給電する給電線路と
を具備することを特徴とする多周波コーリニアアンテナ。 A dielectric substrate having a ground pattern disposed on a first surface and a second surface open on the back side with respect to the first surface;
A first radiation disposed on the second side of the dielectric substrate, comprising a right-hand / left-handed composite transmission line provided with a feed at one end and a matching termination at the other end. Element,
A composite right-handed / left-handed transmission line comprising a matching termination at one end and a feed at the other end, the first radiating element on the second side of the dielectric substrate A second radiating element arranged parallel to and in such a way that said feed and said matching end are in opposite directions;
What is claimed is: 1. A multi-frequency collinear antenna comprising: a feed line for feeding high-frequency power of equal amplitude and opposite phase to feed portions of the first and second radiation elements.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015163303A JP6533718B2 (en) | 2015-08-21 | 2015-08-21 | Multifrequency collinear antenna |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015163303A JP6533718B2 (en) | 2015-08-21 | 2015-08-21 | Multifrequency collinear antenna |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017041812A JP2017041812A (en) | 2017-02-23 |
| JP6533718B2 true JP6533718B2 (en) | 2019-06-19 |
Family
ID=58203472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015163303A Active JP6533718B2 (en) | 2015-08-21 | 2015-08-21 | Multifrequency collinear antenna |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6533718B2 (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007325118A (en) * | 2006-06-02 | 2007-12-13 | Toyota Motor Corp | Antenna device |
-
2015
- 2015-08-21 JP JP2015163303A patent/JP6533718B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2017041812A (en) | 2017-02-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3014705B1 (en) | Broadband low-beam-coupling dual-beam phased array | |
| US7755559B2 (en) | Dual-band omnidirectional antenna | |
| CN111656612A (en) | dipole antenna | |
| US20020050954A1 (en) | Apparatus for wideband directional antenna | |
| KR20070007825A (en) | Microstrip antenna | |
| KR20140069968A (en) | Antenna of mobile communication station | |
| JP2013530643A (en) | Double polarized radiating element of multi-band antenna | |
| JP6990833B2 (en) | Antenna device | |
| US9214729B2 (en) | Antenna and array antenna | |
| KR20060094603A (en) | Dielectric chip antenna | |
| US7339543B2 (en) | Array antenna with low profile | |
| CN107078384A (en) | Multi-thread helical antenna | |
| JP4588750B2 (en) | Frequency sharing array antenna | |
| JP2017188850A (en) | Multi-frequency common antenna assembly | |
| JP2005117493A (en) | Frequency sharing omnidirectional antenna and array antenna | |
| JP4588749B2 (en) | Array antenna | |
| JP3553032B2 (en) | Omnidirectional antenna | |
| US10177456B2 (en) | Log-periodic antenna with wide frequency band | |
| JP6533718B2 (en) | Multifrequency collinear antenna | |
| KR101333460B1 (en) | Antenna including a radiator without plating | |
| JP2017152981A (en) | Meta-loop antenna | |
| JP4950155B2 (en) | Dipole horizontal array antenna device | |
| CN106058442A (en) | Antenna | |
| JP4027950B2 (en) | Omnidirectional antenna | |
| KR102844580B1 (en) | Antenna device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180806 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190426 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190514 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190527 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6533718 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |