JP6817636B2 - Circularly polarized antenna - Google Patents
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Description
本発明は、円偏波アンテナに関し、詳しくは、左旋と右旋とを切り替え可能な円偏波アンテナに関する。 The present invention relates to a circularly polarized antenna, and more particularly to a circularly polarized antenna capable of switching between left-handed rotation and right-handed rotation.
従来、この種の円偏波アンテナとしては、開放端から他の開放端までの長さが略2分の1波長のT型導体素子と、正方形状の導体地板とT型導体素子の接続点に設けられた給電点と、導体地板の中心からみてT型導体素子の接続点と±90度の角度差を成す位置にそれぞれ接続された2つの4分の1波長の長さのL型モノポール導体素子と、導体地板とそれぞれのL型モノポール導体素子との接続および非接続を切り替える2つのスイッチと、を備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。このアンテナでは、2つのスイッチの一方をオンとすると共に他方をオフとしたり逆に一方をオフとすると共に他方をオンとしたりすることにより左旋と右旋とを切り替えている。 Conventionally, as this type of circularly polarized antenna, a T-type conductor element having a length from an open end to another open end having a wavelength of about half, and a connection point between a square conductor base plate and a T-type conductor element. Two quarter-wavelength L-shaped objects connected to the feeding point provided in the above and the connection point of the T-shaped conductor element when viewed from the center of the conductor base plate at an angle difference of ± 90 degrees. Proposed ones include a pole conductor element and two switches for switching between connection and non-connection of the conductor base plate and each L-shaped monopole conductor element (see, for example, Patent Document 1). In this antenna, one of the two switches is turned on and the other is turned off, and conversely, one is turned off and the other is turned on to switch between left-handed rotation and right-handed rotation.
しかしながら、上述の円偏波アンテナでは、左旋と右旋とを容易に切り替えることができても、アンテナの指向性や損失,帯域の広さなどについては不明である。円偏波による通信では、偏波の容易な切替だけでなく、高い指向性を備える必要があると共に小型・軽量化も望まれている。また、高い利得や広い帯域も望まれている。 However, in the above-mentioned circularly polarized antenna, even if the left-handed rotation and the right-handed rotation can be easily switched, the directivity and loss of the antenna, the width of the band, and the like are unknown. In communication by circularly polarized waves, it is necessary not only to easily switch the polarized waves but also to have high directivity, and it is also desired to reduce the size and weight. High gain and wide bandwidth are also desired.
本発明の円偏波アンテナは、円偏波の切替が容易で高指向性を有するアンテナを提供することを主目的とする。 A main object of the circularly polarized antenna of the present invention is to provide an antenna having high directivity and easy switching of circularly polarized waves.
本発明の円偏波アンテナは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The circularly polarized antenna of the present invention has adopted the following means in order to achieve the above-mentioned main object.
本発明の円偏波アンテナは、
左旋と右旋とを切り替え可能な円偏波アンテナであって、
導電性の材料により形成され、平行に配置された2つの支柱部と該2つの支柱部の両端部とその間に取り付けられた半環状の複数の踏ざん部とを有するはしご形状の第1のアンテナ部材と、
前記第1のアンテナ部材と同一の第2のアンテナ部材と、
給電点と、
導電性地板と、
を備え、
前記第1のアンテナ部材の複数の踏ざん部と前記第2のアンテナ部材の複数の踏ざん部とが若干の隙間をもって円環状になるように前記第1のアンテナ部材と前記第2のアンテナ部材とを配置すると共に、
前記導電性地板を前記第1のアンテナ部材および前記第2のアンテナ部材の一方の端部に若干の隙間をもって配置し、
更に、
前記第1のアンテナ部材の前記一方の端部の一方の隅部と前記給電点の一方の端子とに接続された第1スイッチと、
前記第1のアンテナ部材の前記一方の端部の他方の隅部と前記給電点の他方の端子とに接続された第2スイッチと、
前記第2のアンテナ部材の前記一方の端部の一方の隅部と前記給電点の他方の端子とに接続された第3スイッチと、
前記第2のアンテナ部材の前記一方の端部の他方の隅部と前記給電点の一方の端子とに接続された第4スイッチと、
を備えることを要旨とする。The circularly polarized antenna of the present invention
A circularly polarized antenna that can switch between left-handed and right-handed
A ladder-shaped first antenna formed of a conductive material and having two struts arranged in parallel, both ends of the two struts, and a plurality of semi-annular treads attached between them. Members and
With the same second antenna member as the first antenna member,
Feeding point and
Conductive base plate and
With
The first antenna member and the second antenna member so that the plurality of treads of the first antenna member and the plurality of treads of the second antenna member form an annular shape with a slight gap. And place and
The conductive main plate is arranged at one end of the first antenna member and the second antenna member with a slight gap.
In addition
A first switch connected to one corner of the one end of the first antenna member and one terminal of the feeding point.
A second switch connected to the other corner of the one end of the first antenna member and the other terminal of the feeding point.
A third switch connected to one corner of the one end of the second antenna member and the other terminal of the feeding point.
A fourth switch connected to the other corner of the one end of the second antenna member and one terminal of the feeding point.
The gist is to prepare.
この本発明の円偏波アンテナでは、同一のはしご形状の2つの第1のアンテナ部材と第2のアンテナ部材とを互いの複数の踏ざん部が若干の隙間をもって向かい合って円環状となるように配置し、導電性地板を第1のアンテナ部材および前記第2のアンテナ部材の一方の端部に若干の隙間をもって配置されている。このため、本発明の円偏波アンテナは、2つのアンテナ部材が全体として円筒形状となる。発明者らはこの形状から、本発明の円偏波アンテナを「ラダーリングアンテナ」と称している。また、第1のアンテナ部材および第2のアンテナ部材の一方の端部の両隅と給電点の両端子とが各々4つのスイッチ(第1スイッチ〜第4スイッチ)により接続されている。本発明の円偏波アンテナでは、第1スイッチをオン,第2スイッチをオフ,第3スイッチをオン,第4スイッチをオフとしたり、逆に第1スイッチをオフ,第2スイッチをオン,第3スイッチをオフ,第4スイッチをオンとしたりすることにより、左旋と右旋とを切り替える。本発明の円偏波アンテナでは、円筒形状の中心軸の方向の円偏波を送受信する。この際、円環状の向かい合う踏ざん部には強い回転電界が生じ、給電点とは反対側の端部の円環状の向かい合う踏ざん部にも強い回転電界が生じる。このため、高指向性で高利得となる。もとより、左旋と右旋とを容易に切り替えることができる。なお、本発明の円偏波アンテナでは、アンテナを設置する部材等の筐体やその他の部品が導電性の場合、筐体やその他の部品が「導電性地板」の機能を果たすことができる場合、筐体やその他の部品を「導電性地板」とみなし、別に「導電性地板」を備える必要がない。 In the circularly polarized antenna of the present invention, the two first antenna members and the second antenna member having the same ladder shape face each other with a slight gap so that the plurality of treads face each other to form an annular shape. The conductive main plate is arranged at one end of the first antenna member and the second antenna member with a slight gap. Therefore, in the circularly polarized wave antenna of the present invention, the two antenna members have a cylindrical shape as a whole. From this shape, the inventors refer to the circularly polarized antenna of the present invention as a "laddering antenna". Further, both corners of one end of the first antenna member and the second antenna member and both terminals of the feeding point are connected by four switches (first switch to fourth switch), respectively. In the circularly polarized antenna of the present invention, the first switch is turned on, the second switch is turned off, the third switch is turned on, the fourth switch is turned off, and conversely, the first switch is turned off, the second switch is turned on, and the second switch is turned on. By turning off the 3rd switch and turning on the 4th switch, the left-handed rotation and the right-handed rotation are switched. The circularly polarized antenna of the present invention transmits and receives circularly polarized waves in the direction of the central axis of a cylindrical shape. At this time, a strong rotating electric field is generated in the annular treads facing each other, and a strong rotating electric field is also generated in the annular facing treads at the end opposite to the feeding point. Therefore, the directivity is high and the gain is high. Of course, it is possible to easily switch between left-handed and right-handed. In the circularly polarized antenna of the present invention, when the housing such as a member on which the antenna is installed and other parts are conductive, the housing and other parts can fulfill the function of the "conductive main plate". , The housing and other parts are regarded as a "conductive base plate", and it is not necessary to separately provide a "conductive base plate".
本発明の円偏波アンテナにおいて、前記複数の踏ざん部は偶数の踏ざん部であることが好ましい。特に、踏ざん部の数は4または6が好ましい。 In the circularly polarized antenna of the present invention, it is preferable that the plurality of treads are an even number of treads. In particular, the number of treads is preferably 4 or 6.
本発明の円偏波アンテナにおいて、前記複数の踏ざん部は、対象電磁波の波長を2πで除した長さを基準とする半径で半環状に形成されているものとしてもよい。この場合、半径は対象電磁波の波長を2πで除した長さを基準として30%の長短の長さの範囲とするのが好ましい。このように複数の踏ざん部の半径を基準から30%の長短の長さの範囲内で変更すれば、送信アンテナから送信する時の送信されずに戻ってきた信号(反射電力)の送信アンテナへ給電された信号(アンテナへの入力電力)に対する比として示されるS11パラメータ或いは楕円偏波の楕円の程度を示す軸比に関して比帯域を大きくすることができる。 In the circularly polarized antenna of the present invention, the plurality of stepped portions may be formed in a semi-annular shape with a radius based on the length obtained by dividing the wavelength of the target electromagnetic wave by 2π. In this case, the radius is preferably in the range of 30% long and short length based on the length obtained by dividing the wavelength of the target electromagnetic wave by 2π. By changing the radius of multiple treads within the range of 30% of the length from the reference in this way, the transmitting antenna of the signal (reflected power) returned without being transmitted when transmitting from the transmitting antenna. The specific band can be increased with respect to the S11 parameter shown as a ratio to the signal fed to the antenna (input power to the antenna) or the axial ratio indicating the degree of ellipse of elliptically polarized light.
本発明の円偏波アンテナにおいて、前記複数の踏ざん部は、対象電磁波の4分の1波長の長さを基準とする長さの範囲内の間隔で配置されているものとしてよい。この場合、踏ざん部の間隔は、対象電磁波の4分の1波長の長さを基準として30%の長短の長さの範囲内とするのが好ましい。複数の踏ざん部の間隔を対象電磁波の4分の1波長の長さを基準として30%の長短の長さの範囲内で変更すれば、S11パラメータ或いは軸比に関して比帯域を大きくすることができる。 In the circularly polarized antenna of the present invention, the plurality of treads may be arranged at intervals within a length range based on the length of a quarter wavelength of the target electromagnetic wave. In this case, the distance between the stepping portions is preferably within the range of 30% long and short lengths based on the length of a quarter wavelength of the target electromagnetic wave. If the spacing between multiple treads is changed within the range of 30% long and short with reference to the length of a quarter wavelength of the target electromagnetic wave, the specific band can be increased with respect to the S11 parameter or axial ratio. it can.
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Next, a mode for carrying out the present invention will be described with reference to examples.
図1は、本発明の一実施例としてのラダーリングアンテナ20の構成の概略を示す構成図である。実施例のラダーリングアンテナ20は、図示するように、導電性の材料(アルミニウムやチタン−ニッケル合金,ステンレスなどの金属材料など)により形成された第1アンテナ部材30と、導電性の材料により形成された第2アンテナ部材40と、給電点50と、導電性地板60と、スイッチとして機能する4つのダイオードD1〜D4と、により構成されている。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a
第1アンテナ部材30は、平行に配置された2つの支柱部32a,32bと、半環状に形成されて2つの支柱部32a,32bに略均等間隔に接続された4つの踏ざん部34a〜34dと、を有するはしご形状に形成されている。踏ざん部34a〜34dは、その半径Rが対象電磁波の波長を2πで除した値となるように形成されており、間隔dが対象電磁波の波長の4分の1となるように配置されている。
The
第2アンテナ部材40は、平行に配置された2つの支柱部42a,42bと、半環状に形成されて2つの支柱部42a,42bに略均等間隔に接続された4つの踏ざん部44a〜44dと、により第1アンテナ部材30と同一形状に形成されている。第1アンテナ部材30と第2アンテナ部材40とは、若干の隙間をもって、4つの踏ざん部34a〜34dと4つの踏ざん部44a〜44dとが各々向き合って円環状となるように配置されている。第1アンテナ部材30と第2アンテナ部材40とからなる形状を、発明者らは「ラダーリング」形状と称している。
The
導電性地板60は、導電性の材料により薄板状に形成されており、第1アンテナ部材30および第2アンテナ部材40の一方の端部に若干の隙間をもって配置されている。導電性地板60は、実施例のラダーリングアンテナ20を設置する部材等の筐体やその他の部品が導電性の場合には、その筐体やその他の部品がその機能を果たすことができるため、その筐体やその他の部品を導電性地板60とみなすことができる。
The
第1アンテナ部材30の支柱部32aと踏ざん部34dとの接続部と給電点50の一方の端子52aとは、接続部から端子52aへの向きを順方向としたダイオードD1により接続されている。第1アンテナ部材30の支柱部32bと踏ざん部34dとの接続部と給電点50の他方の端子52bとは、接続部から端子52bへの向きを順方向としたダイオードD2により接続されている。第2アンテナ部材40の支柱部42aと踏ざん部44dとの接続部と給電点50の他方の端子52bとは、端子52bから接続部への向きを順方向としたダイオードD3により接続されている。第2アンテナ部材40の支柱部42bと踏ざん部44dとの接続部と給電点50の一方の端子52aとは、端子52aからへ接続部の向きを順方向としたダイオードD4により接続されている。
The connection portion between the
こうして構成されたラダーリングアンテナ20は、適切な直流バイアスを加えることによりダイオードD1,D3をオフとすると共にダイオードD2,D4をオンとすることにより左旋円偏波(LHCP:Left Hand Circular Polarization)のアンテナとして機能し、逆に、ダイオードD1,D3をオンとすると共にダイオードD2,D4をオフとすることにより右旋円偏波(RHCP:Right Hand Circular Polarization)のアンテナとして機能する。
The
次に、実施例のラダーリングアンテナ20の性能について説明する。図2は左旋円偏波モード時の方向性に対するシミュレーション結果を示す説明図であり、図3は左旋円偏波モード時の利得(ゲイン)と周波数との関係に対するシミュレーション結果を示す説明図である。図2中、実線は左旋円偏波(LHCP)に対する利得であり、破線は右旋円偏波(RHCP)に対する利得である。図2の「0°」は図1における踏ざん部34a,44aによる円環の平面に対して中心軸の上向き方向を示し、「−90°」および「90°」は図1における水平方向を示す。このシミュレーションに用いたラダーリングアンテナ20は、対象電磁波として3GHzの周波数の電磁波とするために、各踏ざん部34a〜34d,44a〜44dを半径15mmで形成して各間隔dを25mmとしたものを用いた。実施例のラダーリングアンテナ20は、図2に示すように、左旋円偏波において「0°」方向の強い指向性を有するのが解る。また、実施例のラダーリングアンテナ20は、図3に示すように、広い周波数で高い利得を示し、3GHzで「0°」の方向の利得は9.79dBiとなる。これらのことから、実施例のラダーリングアンテナ20は、円偏波の切り替えが容易で「0°」方向に高い指向性を有すると共に広帯域なアンテナであることが解る。
Next, the performance of the
図4は、踏ざん部34a〜34d,44a〜44dの間隔dと電磁波の周波数と軸比との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。このシミュレーションに用いたラダーリングアンテナ20としては、対象電磁波として3GHzの周波数の電磁波とし、各踏ざん部34a〜34d,44a〜44dを半径15mmで形成し、間隔dを25mmを中心として23mm〜27mmまで1mmずつ変化させて配置したものを用いた。シミュレーション結果では、間隔dが25mmのときに2.9GHzで軸比が0dB近傍となり、比帯域が15%となっている。このことは実施例のラダーリングアンテナ20は広帯域であり且つ優れたアンテナであることを意味している。また、間隔dが大きくなると、低周波数側にシフトしているのが解る。これらのことから、踏ざん部34a〜34d,44a〜44dの一部の間隔dを対象電磁波の波長の4分の1を基準とする長さ(3GHzの場合は25mm)から長短両方向にふった長さとすることにより、帯域を広くすることができるのが解る。なお、踏ざん部34a〜34d,44a〜44dの間隔dのバラツキは、対象電磁波の波長の4分の1を基準とする長さを中心として長短が30%の範囲内となることが好ましいと考えられる。
FIG. 4 is a graph showing a simulation result of the relationship between the distance d between the stepping
図5は、踏ざん部34a〜34d,44a〜44dの半径Rと電磁波の周波数とS11パラメータとの関係のシミュレーション結果を示すグラフである。このシミュレーションに用いたラダーリングアンテナ20としては、対象電磁波として3GHzの周波数の電磁波とし、各踏ざん部34a〜34d,44a〜44dを半径が15mmを中心として13mm〜17mmまで1mmずつ変化させて形成し、間隔dを25mmで配置したものを用いた。シミュレーション結果では、半径Rが15mmのときに比帯域16.7%となっている。このことは実施例のラダーリングアンテナ20は広帯域なアンテナであることを意味している。また、半径Rが大きくなると、低周波数側にシフトしているのが解る。これらのことから、踏ざん部34a〜34d,44a〜44dの一部の半径Rを対象電磁波の波長を2πで除した長さ(3GHzの場合は15mm)から長短両方向にふった長さとすることにより、帯域を広くすることができるのが解る。なお、踏ざん部34a〜34d,44a〜44dの半径Rのバラツキは、対象電磁波の波長を2πで除した長さを中心として長短が30%の範囲内となることが好ましいと考えられる。
FIG. 5 is a graph showing the simulation results of the relationship between the radii R of the stepping
以上説明した実施例のラダーリングアンテナ20では、2つの支柱部32a,32bと半環状に形成された4つの踏ざん部34a〜34dとによってはしご形状に形成された第1アンテナ部材30と、第1アンテナ部材30と同一形状に形成された第2アンテナ部材40とを、若干の隙間をもって、4つの踏ざん部34a〜34dと4つの踏ざん部44a〜44dとが各々向き合って円環状となるように配置し、導電性地板60を第1アンテナ部材30および第2アンテナ部材40の一方の端部(給電点50側の端部)に若干の隙間をもって配置する。そして、第1アンテナ部材30や第2アンテナ部材40の図1中下端の両隅(接続部)を給電点50の端子52a,52bに4つのダイオードD1〜D4で接続する。実施例のラダーリングアンテナ20では、ダイオードD1〜D4のオンオフを切り替えるだけで左旋円偏波モードと右旋円偏波モードとを切り替えることができる。また、実施例のラダーリングアンテナ20では、「0°」方向(円筒形状の中心軸方向)の強い指向性を有し、高い利得を有することができる。さらに、実施例のラダーリングアンテナ20では、広帯域なアンテナとすることができる。
In the
実施例のラダーリングアンテナ20では、対象電磁波として3GHzの周波数の電磁波を用いてシミュレーションを行なったため、ラダーリングアンテナ20は、各踏ざん部34a〜34d,44a〜44dの半径Rが15mmで間隔dが25mmを中心とするものを用いた。しかし、対象電磁波の周波数が異なれば、各踏ざん部34a〜34d,44a〜44dの半径Rや間隔dもそれに応じた半径(対象電磁波の波長を2πで除した値)と間隔(対象電磁波の波長の4分の1の値)とすればよい。以下、実施例のラダーリングアンテナ20のサイズと対称電磁波の周波数との関係について説明する。
In the
実施例のラダーリングアンテナ20の基準サイズとしては、3GHzの周波数の電磁波を対象電磁波とするものとし、4段の踏ざん部34a〜34d,44a〜44dの半径Rを15mm、踏ざん部34a〜34d,44a〜44dの間隔dを25mm、導電性地板60の半径R0を60mm、第1アンテナ部材30と第2アンテナ部材40との隙間αを5.2mm、第1アンテナ部材30および第2アンテナ部材40と導電性地板60との間隔hを1mm、導線の幅sを1mmとした。基準サイズのラダーリングアンテナ20の左旋円偏波モード時の電磁波の周波数と軸比との関係のシミュレーション結果を図6に、電磁波の周波数とS11パラメータとの関係のシミュレーション結果を図7に、方向性に対するシミュレーション結果を図8に示す。図7中の白抜き矢印は対象電磁波の周波数を示している。基準サイズのラダーリングアンテナ20では、図6および図7に示すように、3GHzの電磁波に対して高い利得を有することが解り、図8に示すように、「0°」方向(円筒形状の中心軸方向)の強い指向性を有しているのが解る。これにより、基準サイズのラダーリングアンテナ20は3GHzを対象電磁波の周波数とすることができるのが解る。
As the reference size of the
基準サイズの2/3とした2/3サイズのラダーリングアンテナ20は、半径Rを10mm、間隔dを50/3mm、半径R0を40mm、隙間αを5.2mm、間隔hを1mm、幅sを1mmとした。2/3サイズのラダーリングアンテナ20の左旋円偏波モード時の電磁波の周波数と軸比との関係のシミュレーション結果を図9に、電磁波の周波数とS11パラメータとの関係のシミュレーション結果を図10に、方向性に対するシミュレーション結果を図11に示す。図10中の白抜き矢印は対象電磁波の周波数を示している。2/3サイズのラダーリングアンテナ20では、図9および図10に示すように、4.4GHzの電磁波に対して高い利得を有することが解り、図11に示すように、「0°」方向(円筒形状の中心軸方向)の強い指向性を有しているのが解る。これにより、2/3サイズのラダーリングアンテナ20は4.4GHzを対象電磁波の周波数とすることができるのが解る。
The 2/3 size
基準サイズの1/2とした1/2サイズのラダーリングアンテナ20は、半径Rを7.5mm、間隔dを12.5mm、半径R0を30mm、隙間αを5.2mm、間隔hを1mm、幅sを1mmとした。1/2サイズのラダーリングアンテナ20の左旋円偏波モード時の電磁波の周波数と軸比との関係のシミュレーション結果を図12に、電磁波の周波数とS11パラメータとの関係のシミュレーション結果を図13に、方向性に対するシミュレーション結果を図14に示す。図13中の白抜き矢印は対象電磁波の周波数を示している。1/2サイズのラダーリングアンテナ20では、図12および図13に示すように、5.6GHzの電磁波に対して高い利得を有することが解り、図14に示すように、「0°」方向(円筒形状の中心軸方向)の強い指向性を有しているのが解る。これにより、1/2サイズのラダーリングアンテナ20は5.6GHzを対象電磁波の周波数とすることができるのが解る。
The 1/2 size
基準サイズの1/3とした1/3サイズのラダーリングアンテナ20は、半径Rを5mm、間隔dを25/3mm、半径R0を20mm、隙間αを5.2mm、間隔hを1mm、幅sを1mmとした。1/3サイズのラダーリングアンテナ20の左旋円偏波モード時の電磁波の周波数と軸比との関係のシミュレーション結果を図15に、電磁波の周波数とS11パラメータとの関係のシミュレーション結果を図16に、方向性に対するシミュレーション結果を図17に示す。図16中の白抜き矢印は対象電磁波の周波数を示している。1/3サイズのラダーリングアンテナ20では、図15および図16に示すように、7.5GHzの電磁波に対して高い利得を有することが解り、図17に示すように、「0°」方向(円筒形状の中心軸方向)の強い指向性を有しているのが解る。これにより、1/3サイズのラダーリングアンテナ20は7.5GHzを対象電磁波の周波数とすることができるのが解る。
The 1/3 size
基準サイズの1/4とした1/4サイズのラダーリングアンテナ20は、半径Rを3.75mm、間隔dを6.25mm、半径R0を15mm、隙間αを5.2mm、間隔hを1mm、幅sを1mmとした。1/4サイズのラダーリングアンテナ20の左旋円偏波モード時の電磁波の周波数と軸比との関係のシミュレーション結果を図18に、電磁波の周波数とS11パラメータとの関係のシミュレーション結果を図19に、方向性に対するシミュレーション結果を図20に示す。図19中の白抜き矢印は対象電磁波の周波数を示している。1/4サイズのラダーリングアンテナ20では、図18および図19に示すように、9.8GHzの電磁波に対して高い利得を有することが解り、図20に示すように、「0°」方向(円筒形状の中心軸方向)の強い指向性を有しているのが解る。これにより、1/4サイズのラダーリングアンテナ20は9.8GHzを対象電磁波の周波数とすることができるのが解る。
The 1/4 size
基準サイズの1/10とした1/10サイズのラダーリングアンテナ20は、半径Rを1.5mm、間隔dを2.5mm、半径R0を6mm、隙間αを1.3mm、間隔hを0.3mm、幅sを0.3mmとした。1/10サイズのラダーリングアンテナ20の左旋円偏波モード時の電磁波の周波数と軸比との関係のシミュレーション結果を図21に、電磁波の周波数とS11パラメータとの関係のシミュレーション結果を図22に、方向性に対するシミュレーション結果を図23に示す。図22中の白抜き矢印は対象電磁波の周波数を示している。1/10サイズのラダーリングアンテナ20では、図21および図22に示すように、21.1GHzの電磁波に対して比較的高い利得を有することが解り、図23に示すように、「0°」方向(円筒形状の中心軸方向)のある程度強い指向性を有しているのが解る。これにより、1/10サイズのラダーリングアンテナ20は21.1GHzを対象電磁波の周波数とすることができるのが解る。
The 1/10 size
基準サイズの1/15とした1/15サイズのラダーリングアンテナ20は、半径Rを1mm、間隔dを5/3mm、半径R0を4mm、隙間αを1.04mm、間隔hを0.2mm、幅sを0.2mmとした。1/15サイズのラダーリングアンテナ20の左旋円偏波モード時の電磁波の周波数と軸比との関係のシミュレーション結果を図24に、電磁波の周波数とS11パラメータとの関係のシミュレーション結果を図25に、方向性に対するシミュレーション結果を図26に示す。図25中の白抜き矢印は対象電磁波の周波数を示している。1/15サイズのラダーリングアンテナ20では、図24および図25に示すように、26GHzの電磁波に対して比較的高い利得を有することが解り、図26に示すように、「0°」方向(円筒形状の中心軸方向)のある程度強い指向性を有しているのが解る。これにより、1/15サイズのラダーリングアンテナ20の対象電磁波の周波数は26GHzであることが解る。
The 1/15 size
基準サイズの1/20とした1/20サイズのラダーリングアンテナ20は、半径Rを0.75mm、間隔dを1.25mm、半径R0を3mm、隙間αを0.6mm、間隔hを0.1mm、幅sを0.1mmとした。1/20サイズのラダーリングアンテナ20の左旋円偏波モード時の電磁波の周波数と軸比との関係のシミュレーション結果を図27に、電磁波の周波数とS11パラメータとの関係のシミュレーション結果を図28に、方向性に対するシミュレーション結果を図29に示す。図28中の白抜き矢印は対象電磁波の周波数を示している。1/20サイズのラダーリングアンテナ20では、図27および図28に示すように、34.7GHzの電磁波に対して比較的高い利得を有することが解り、図29に示すように、「0°」方向(円筒形状の中心軸方向)のある程度強い指向性を有しているのが解る。これにより、1/15サイズのラダーリングアンテナ20の対象電磁波の周波数は34.7GHzであることが解る。
The 1/20 size
以上の説明により、ラダーリングアンテナ20は、サイズを変更することにより、サイズにほぼ反比例した電磁波の周波数を対象電磁波とすることができるのが解る。即ち、踏ざん部34a〜34d,44a〜44dの半径Rは対象電磁波の波長を2πで除した長さが好適であり、踏ざん部34a〜34d,44a〜44dの間隔dは対象電磁波の4分の1波長の長さが好適であることが解る。
From the above description, it can be seen that the
実施例のラダーリングアンテナ20では、4つの踏ざん部34a〜34d,44a〜44dを用いて4段のラダーリング形状としたが、6つ又は8つの踏ざん部を用いて6段または8段のラダーリング形状としてもよく、偶数段のラダーリング形状であれば如何なる段数であっても構わない。
In the
実施例のラダーリングアンテナ20では、4つのスイッチとして4つのダイオードD1〜D4を用いたが、オンオフできればよいから、電界効果トランジスタ(FET)などのスイッチング素子を用いても構わない。
In the
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above with reference to examples, the present invention is not limited to these examples, and various embodiments are used without departing from the gist of the present invention. Of course, it can be done.
本発明は、円偏波アンテナの製造産業などに利用可能である。 The present invention can be used in the manufacturing industry of circularly polarized antennas and the like.
Claims (4)
導電性の材料により形成され、平行に配置された2つの支柱部と該2つの支柱部の両端部とその間に取り付けられた半環状の複数の踏ざん部とを有するはしご形状の第1のアンテナ部材と、
前記第1のアンテナ部材と同一の第2のアンテナ部材と、
給電点と、
導電性地板と、
を備え、
前記第1のアンテナ部材の複数の踏ざん部と前記第2のアンテナ部材の複数の踏ざん部とが若干の隙間をもって円環状になるように前記第1のアンテナ部材と前記第2のアンテナ部材とを配置すると共に、
前記導電性地板を前記第1のアンテナ部材および前記第2のアンテナ部材の一方の端部に若干の隙間をもって配置し、
更に、
前記第1のアンテナ部材の前記一方の端部の一方の隅部と前記給電点の一方の端子とに接続された第1スイッチと、
前記第1のアンテナ部材の前記一方の端部の他方の隅部と前記給電点の他方の端子とに接続された第2スイッチと、
前記第2のアンテナ部材の前記一方の端部の一方の隅部と前記給電点の他方の端子とに接続された第3スイッチと、
前記第2のアンテナ部材の前記一方の端部の他方の隅部と前記給電点の一方の端子とに接続された第4スイッチと、
を備える円偏波アンテナ。A circularly polarized antenna that can switch between left-handed and right-handed
A ladder-shaped first antenna formed of a conductive material and having two struts arranged in parallel, both ends of the two struts, and a plurality of semi-annular treads attached between them. Members and
With the same second antenna member as the first antenna member,
Feeding point and
Conductive base plate and
With
The first antenna member and the second antenna member so that the plurality of treads of the first antenna member and the plurality of treads of the second antenna member form an annular shape with a slight gap. And place and
The conductive main plate is arranged at one end of the first antenna member and the second antenna member with a slight gap.
In addition
A first switch connected to one corner of the one end of the first antenna member and one terminal of the feeding point.
A second switch connected to the other corner of the one end of the first antenna member and the other terminal of the feeding point.
A third switch connected to one corner of the one end of the second antenna member and the other terminal of the feeding point.
A fourth switch connected to the other corner of the one end of the second antenna member and one terminal of the feeding point.
A circularly polarized antenna equipped with.
前記複数の踏ざん部は、偶数の踏ざん部である、
円偏波アンテナ。The circularly polarized antenna according to claim 1.
The plurality of treads are an even number of treads.
Circularly polarized antenna.
前記複数の踏ざん部は、対象電磁波の波長を2πで除した長さを基準とする半径で半環状に形成されている、
円偏波アンテナ。The circularly polarized antenna according to claim 1 or 2.
The plurality of treads are formed in a semi-annular shape with a radius based on the length obtained by dividing the wavelength of the target electromagnetic wave by 2π.
Circularly polarized antenna.
前記複数の踏ざん部は、対象電磁波の4分の1波長の長さを基準とする長さの範囲内の間隔で配置されている。
円偏波アンテナ。The circularly polarized antenna according to any one of claims 1 to 3.
The plurality of stepping portions are arranged at intervals within a length range based on the length of a quarter wavelength of the target electromagnetic wave.
Circularly polarized antenna.
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