JP2011130002A - Circularly polarized antenna - Google Patents
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Abstract
【課題】給電素子と無給電素子との組合せにより、円偏波を放射させる。
【解決手段】円偏波を送受信する円偏波アンテナにおいて、線状の給電素子1と、前記線状の給電素子に対して電気的に切り離されたL型形状を呈する無給電素子2とを有し、前記L型無給電素子の短辺2aを前記給電素子に直角に配置し、前記短辺の先端を前記給電素子に接近させ、前記L型無給電素子の長辺2bを前記給電素子と前記L型無給電素子の短辺とで形成する面内に配置する。前記給電素子と前記無給電素子とを電磁結合させ、さらに前記L型無給電素子が前記給電素子を挟んで対峙していることを利用して前記給電素子と前記無給電素子とに流れる電流の位相差を生じさせて、円偏波を送受信する。
【選択図】図1Circularly polarized light is radiated by a combination of a feeding element and a parasitic element.
In a circularly polarized antenna that transmits and receives circularly polarized waves, a linear feed element 1 and a parasitic element 2 that has an L shape and is electrically separated from the linear feed element are provided. A short side 2a of the L-type parasitic element is disposed at right angles to the power supply element, a tip of the short side is brought close to the power supply element, and a long side 2b of the L-type parasitic element is connected to the power supply element. And a surface formed by the short side of the L-type parasitic element. The feeding element and the parasitic element are electromagnetically coupled, and further, the current flowing through the feeding element and the parasitic element using the L-type parasitic element facing each other with the feeding element interposed therebetween. A phase difference is generated and circularly polarized waves are transmitted and received.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は円偏波アンテナに関する。 The present invention relates to a circularly polarized antenna.
特許文献1には、簡易な構成で良好な円偏波特性を得ることができ、且つ小型化を図る平面アンテナが開示されている。
特許文献1に開示されている円偏波アンテナは、線状の給電アンテナ素子と、複数の線状の無給電アンテナ素子とを備え、前記無給電アンテナ素子をそれぞれ前記給電アンテナ素子と非接触で交差する位置及び方向に配置するとともに、その交差部分を前記給電アンテナ素子と並行するように折り曲げ加工した構造に構成している。
The circularly polarized antenna disclosed in
特許文献1に開示された円偏波アンテナについてシミュレーションを行った結果、次の様な課題があることを突き止めた。
すなわち、給電アンテナ素子と無給電アンテナ素子とが接近するとその両者の位相差は少なくなり、かつ誘導される電流も大きくなるので、同相の電流が卓越し、円偏波に向かないというシミュレーションの結果を得た。
As a result of the simulation of the circularly polarized antenna disclosed in
In other words, when the feed antenna element and the parasitic antenna element approach each other, the phase difference between the two decreases, and the induced current also increases, so the simulation results show that the in-phase current is dominant and not suitable for circular polarization. Got.
具体的に説明すると、特許文献1では、前記無給電アンテナ素子は、前記給電素子に沿う並行辺を中心として、その先端をクランク状に折り曲げ加工して並行辺から左右に伸びた左右辺を有している構造であり、しかも、前記無給電アンテナ素子は前記給電アンテナ素子に非接触で交差する構造であるから、前記無給電アンテナ素子の並行辺と前記給電アンテナ素子との間隔を調整すると、前記無給電アンテナ素子の左右辺と前記給電アンテナ素子との交差する位置が変動する、即ち無給電アンテナ素子の並行辺を中心とした無給電アンテナ素子の左右の長さにアンバランスが生じる。
そのため、前記無給電アンテナ素子と前記給電アンテナ素子との位相差を十分に確保することが不可能となり、円偏波に向かない事となる。
Specifically, in
For this reason, it is impossible to ensure a sufficient phase difference between the parasitic antenna element and the feeding antenna element, and it is not suitable for circular polarization.
本発明の目的は、簡易な構成で良好な円偏波特性を得ることができ、且つ小型化を図る円偏波アンテナを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a circularly polarized antenna that can obtain good circular polarization characteristics with a simple configuration and that can be miniaturized.
特許文献1に開示された円偏波アンテナについてシミュレーションを行った結果によると、給電アンテナ素子と無給電アンテナ素子とが接近するとその両者の位相差は少なくなり、かつ誘導される電流も大きくなるので、同相の電流が卓越し、円偏波に向かなくなるという課題がある。
本発明は、無給電素子を給電素子に交差する構造に代えて、無給電素子を線状の給電素子を挟んで対峙させることにより、特許文献1の課題を解決するものである。
すなわち、本発明に係る円偏波アンテナは、円偏波を送受信する円偏波アンテナにおいて、線状の給電素子と、前記線状の給電素子に対して電気的に切り離された逆L型形状を呈する無給電素子とを有し、前記逆L型無給電素子の短辺を前記給電素子に直角に配置し、前記短辺の先端を前記給電素子に接近させ、前記逆L型無給電素子の長辺を前記給電素子と前記L型無給電素子の短辺とで形成する面内に配置したことを特徴とするものである。
According to the result of the simulation of the circularly polarized antenna disclosed in
This invention solves the subject of
That is, the circularly polarized antenna according to the present invention is a circularly polarized antenna that transmits and receives circularly polarized waves, and a linear feeding element and an inverted L-shaped shape that is electrically separated from the linear feeding element. The reverse L-type parasitic element is arranged so that the short side of the inverted L-type parasitic element is perpendicular to the power-feeding element, and the tip of the short side is brought close to the power-feeding element. Are arranged in a plane formed by the feeding element and the short side of the L-type parasitic element.
本発明によれば、逆L型形状の無給電素子を線状の給電素子と電気的に切り離して、前記逆L型無給電素子の短辺を給電素子に対して直角に配置したため、給電素子と無給電素子との間隔を調整して、給電素子と無給電素子との位相差を大きくすることができ、円偏波特性を改善することができるものである。 According to the present invention, the reverse L-shaped parasitic element is electrically separated from the linear feed element, and the short side of the inverted L-type parasitic element is disposed at right angles to the feed element. By adjusting the distance between the parasitic element and the parasitic element, the phase difference between the parasitic element and the parasitic element can be increased, and the circular polarization characteristics can be improved.
以下、本発明の実施形態を図に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明の実施形態に係る円偏波アンテナは図1及び図10に示す様に、基本的な構成として、円偏波を送受信する円偏波アンテナにおいて、線状の給電素子1と、前記線状の給電素子1に対して電気的に切り離された逆L型形状を呈する無給電素子2とを有し、前記逆L型無給電素子2の短辺2aを前記給電素子1に直角に配置し、前記短辺2aの先端を前記給電素子1に接近させ、前記逆L型無給電素子2の長辺2bを前記給電素子1と前記L型無給電素子2の短辺2aとで形成する面内に配置したことを特徴とするものである。
As shown in FIGS. 1 and 10, the circularly polarized antenna according to the embodiment of the present invention has a basic configuration in a circularly polarized antenna that transmits and receives circularly polarized waves. And a
次に、本発明の実施形態における給電素子1にダイポール素子とモノポール素子とを用いた例をそれぞれ説明する。先ず、給電素子1にダイポール素子を用いた例を説明する。
Next, examples in which a dipole element and a monopole element are used as the
(実施形態1)
図1及び図2に示す様に、給電素子1としてダイポール素子を用いている。そして、逆L型形状の無給電素子2の短辺2aの先端を垂直に折り曲げ加工して立ち上がり部2cを形成し、その立ち上がり部2cの下端を接地板3に固定している。したがって、前記無給電素子2は、その立ち上がり部2cが接地板3に対して垂直に立ち上がり、z方向から見たx−y面内での形状が図2(a)に示す様に逆L型形状を呈している。
(Embodiment 1)
As shown in FIGS. 1 and 2, a dipole element is used as the
前記L型形状の無給電素子2,2はy軸上に離間して配置され、それぞれの立ち上がり部2c,2cが前記接地板3に対して垂直に立ち上がっている。
The L-shaped
前記ダイポール素子1は、図示しない誘電体に保持されて、前記2本の無給電素子2,2間に水平に配置されている、すなわち接地板3に対して平行に配置されている。
一方、前記2本の無給電素子2,2は図2(a),(b)に示す様に、その短辺2a,2aの先端が前記ダイポール素子1の中央部分、すなわち給電点1aの位置で前記ダイポール素子1に対して直角に配置され、前記無給電素子2,2は前記ダイポール素子1を挟んで対峙して配置されている。さらに、前記2本の無給電素子2,2は図2(a)(b)に示す様に、その長辺2b,2bが前記ダイポール素子1の長さ方向、すなわち図1のx軸方向に平行に配置されている。
The
On the other hand, as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the two
また、図2(a),(b)に示す様に、前記2本の無給電素子2,2の短辺2a,2aの先端と前記ダイポール素子1との間隔Wは等しく設定されている。また、図2(a),(b)に示す様に、前記2本の無給電素子2,2の短辺2a,2aの長さは等しい長さL2に設定されており、その長辺2b,2bの長さは等しい長さL2´に設定されている。また、前記ダイポール素子1の給電点1aからそれぞれ両端までの長さは等しい長さL1に設定されている。また、図2(a),(b)に示す様に、前記2本の無給電素子2,2の立ち上がり部2c,2cの高さは等しい高さHに設定されている。
Further, as shown in FIGS. 2A and 2B, the distance W between the tips of the
次に、本発明の実施形態1に係る円偏波アンテナについてシミュレーションを行って、円偏波アンテナとして機能することを実証する。
Next, the circularly polarized antenna according to
図2(a)(b)に示す寸法を次の様に設定してシミュレーションを行った。設計周波数(λ)を1.5GHz、L1=0.25λ(50mm)、L2=5mm、L2´=45mm、L2+L2´=0.25λ(50mm)、H=80mm、W=0.5mmにそれぞれ設定した。 The simulation was performed with the dimensions shown in FIGS. 2A and 2B set as follows. Design frequency (λ) is set to 1.5 GHz, L1 = 0.25λ (50 mm), L2 = 5 mm, L2 ′ = 45 mm, L2 + L2 ′ = 0.25λ (50 mm), H = 80 mm, W = 0.5 mm. did.
先ず、反射特性及び軸比特性についてシミュレーションを行った。そのシミュレーションした反射特性の結果を図3(a)に、軸比特性を図3(b)に示している。図3(a)の横軸は周波数、縦軸は反射損失を示している。
図3(a)から明らかなように1.61GHz付近で共振しており、図3(b)から明らかなように1.71GHz付近で軸比が1となっている。
これらの結果からして、円偏波或いはこれに近似した楕円偏波の特性をもつことが分かる。
First, a simulation was performed on reflection characteristics and axial ratio characteristics. The result of the simulated reflection characteristic is shown in FIG. 3A, and the axial ratio characteristic is shown in FIG. In FIG. 3A, the horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents reflection loss.
As apparent from FIG. 3 (a), resonance occurs near 1.61 GHz, and as is apparent from FIG. 3 (b), the axial ratio is 1 near 1.71 GHz.
From these results, it can be seen that it has a circularly polarized wave characteristic or an elliptically polarized wave characteristic approximate thereto.
次に、図3(b)から得た1.71GHzでの放射特性についてシミュレーションを行った。シミュレーションした円偏波放射パターンを図4(a)、軸比特性を図4(b)にそれぞれ示している。
図4(a)において、a1は図1のz−x面内での円偏波放射パターン、a2は図1のz−y面内での円偏波放射パターンをそれぞれ示している。また、図4(b)のa3は図1のz−x面内での軸比特性、a4は図1のz−y面内での軸比特性をそれぞれ示している。
図4(a)から明らかなように、図1のz−x面及びz−y面内に円偏波放射パターンが現れている。また、図4(b)から明らかなように、z軸を0°とし、そこから30°の範囲で軸比率が1であって、それを超えると、軸比率が徐々に増加する傾向を示しており、これらの結果からして、円偏波或いはこれに近似した楕円偏波の特性をもつことが分かる。
Next, a simulation was performed on the radiation characteristics at 1.71 GHz obtained from FIG. The simulated circularly polarized radiation pattern is shown in FIG. 4 (a), and the axial ratio characteristic is shown in FIG. 4 (b).
4A, a1 represents a circularly polarized radiation pattern in the zx plane of FIG. 1, and a2 represents a circularly polarized radiation pattern in the yz plane of FIG. Further, a3 in FIG. 4B indicates an axial ratio characteristic in the z-x plane of FIG. 1, and a4 indicates an axial ratio characteristic in the zy plane of FIG.
As is clear from FIG. 4A, circularly polarized radiation patterns appear in the zx plane and the zy plane of FIG. Further, as is apparent from FIG. 4B, the z-axis is set to 0 °, and the axial ratio is 1 in the range of 30 ° from that. When the z-axis is exceeded, the axial ratio tends to increase gradually. From these results, it can be seen that it has a circularly polarized wave characteristic or an elliptically polarized wave characteristic approximate thereto.
次に、無給電素子2の立ち上がり部2cの高さHを50mm,60mm,70mm及び80mmにそれぞれ変化させた場合における反射特性と軸比特性とをシミュレーションした。高さHを変化させた場合の反射特性の変化を図5(a)、軸比特性の変化を図5(b)にそれぞれ示している。図5(a)の横軸は周波数、縦軸は反射損失を示している。図5(b)の横軸は周波数、縦軸は軸比率をそれぞれ示している。
図5(a)において、a5は高さHを50mm、a6は高さHを60mm、a7は高さHを70mm、a8は高さHを80mmにそれぞれ変化させた場合の反射特性を示している。図5(b)において、a5は高さHを50mm、a6は高さHを60mm、a7は高さHを70mm、a8は高さHを80mmにそれぞれ変化させた場合の軸比特性を示している。また、図5(a)において、b1はダイポール素子1の共振点、b2,b3,b4は無給電素子2の共振周波数をそれぞれ示している。
図5(a)から、高さHの変化により、無給電素子2の共振周波数b2,b3,b4が高い方から1.6GHzに近づくことが分かる。また、図5(b)から、軸比は無給電素子2の長さL2+L2´の長さにより変化する事が分かる。
Next, the reflection characteristic and the axial ratio characteristic were simulated when the height H of the rising
In FIG. 5 (a), a5 is the height H of 50 mm, a6 is the height H is 60 mm, a7 is the height H is 70 mm, and a8 is the reflection characteristic when the height H is changed to 80 mm. Yes. In FIG. 5B, a5 shows the axial ratio characteristics when the height H is changed to 50 mm, a6 the height H is 60 mm, a7 the height H is 70 mm, and a8 the height H is changed to 80 mm. ing. In FIG. 5A, b1 indicates the resonance point of the
From FIG. 5A, it can be seen that the resonance frequency b2, b3, b4 of the
次に、前記高さHを変化させた場合における円偏波放射パターンを図6(a),(b)に示す。図6(b)において横軸はz軸を0°とした仰角、縦軸は利得をそれぞれ示している。図6(a)において、a5は高さHを50mm、a6は高さHを60mm、a7は高さHを70mm、a8は高さHを80mmにそれぞれ変化させた場合の反射特性を示しており、図6(b)において、a5は高さHを50mm、a6は高さHを60mm、a7は高さHを70mm、a8は高さHを80mmにそれぞれ変化させた場合の軸比特性を示している。
図6(a)(b)から、高さHを下げるにつれて利得が高くなる傾向にあることが分かる。これは、接地板3の影響が高くなったためである。
Next, circularly polarized radiation patterns when the height H is changed are shown in FIGS. In FIG. 6B, the horizontal axis represents the elevation angle with the z-axis being 0 °, and the vertical axis represents the gain. In FIG. 6A, a5 shows the reflection characteristics when the height H is 50 mm, a6 shows the height H is 60 mm, a7 shows the height H is 70 mm, and a8 shows the reflection characteristics when the height H is changed to 80 mm. In FIG. 6 (b), a5 is a height ratio of 50 mm, a6 is a height H of 60 mm, a7 is a height H of 70 mm, and a8 is an axial ratio characteristic when the height H is changed to 80 mm. Is shown.
6A and 6B that the gain tends to increase as the height H is decreased. This is because the influence of the
次に、ダイポール素子1の長さL1を変化させた場合における反射特性を図7(a)、軸比特性を図7(b)にそれぞれ示している。図7(a)の横軸は周波数、縦軸は反射損失をそれぞれ示している。図7(b)の横軸は周波数、縦軸は軸比率をそれぞれ示している。図7(a)において、a9は長さL1が37mmに変化させた場合の反射特性、a10は長さL1が42mmに変化させた場合の反射特性、a11は長さL1が47mmに変化させた場合の反射特性を示している。図7(b)において、a9は長さL1が37mmに変化させた場合の軸比特性、a10は長さL1が42mmに変化させた場合の軸比特性、a11は長さL1が47mmに変化させた場合の軸比特性を示している。
ダイポール素子1の長さL1を変化させると、共振点を調整することができる、すなわち送受信する周波数を調整することができる。
Next, FIG. 7A shows the reflection characteristics when the length L1 of the
When the length L1 of the
次に、無給電素子2の短辺2aの長さL2を変化させた場合における反射特性を図8(a)、軸比特性を図8(b)にそれぞれ示している。図8(a)の横軸は周波数、縦軸は反射損失をそれぞれ示している。図8(b)の横軸は周波数、縦軸は軸比率をそれぞれ示している。図8(a)において、a12は長さL2を4mmに変化させた場合の反射特性、a13は長さL2を8mmに変化させた場合の反射特性、a14は長さL2を12mmに変化させた場合の反射特性、a15は長さL2を16mmに変化させた場合の反射特性を示している。図8(b)において、a12は長さL2を4mmに変化させた場合の軸比特性、a13は長さL2を8mmに変化させた場合の軸比特性、a14は長さL2を12mmに変化させた場合の軸比特性、a15は長さL2を16mmに変化させた場合の軸比特性を示している。
無給電素子2の短辺2aの長さL2を変化させることにより、軸比を調整することができることが分かる。
Next, FIG. 8A shows the reflection characteristics and FIG. 8B shows the axial ratio characteristics when the length L2 of the
It can be seen that the axial ratio can be adjusted by changing the length L2 of the
次に、無給電素子2の長辺2bの長さL2´を変化させた場合における反射特性を図9(a)、軸比特性を図9(b)にそれぞれ示している。図9(a)の横軸は周波数、縦軸は反射損失をそれぞれ示している。図9(b)の横軸は周波数、縦軸は軸比率をそれぞれ示している。図9(a)において、a16は長さL2´を0mmに変化させた場合の反射特性、a17は長さL2´を8mmに変化させた場合の反射特性、a18は長さL2´を16mmに変化させた場合の反射特性、a19は長さL2´を24mmに変化させた場合の反射特性、a20は長さL2´を28mmに変化させた場合の反射特性を示している。図9(b)において、a16は長さL2´を0mmに変化させた場合の軸比特性、a17は長さL2´を8mmに変化させた場合の軸比特性、a18は長さL2´を16mmに変化させた場合の軸比特性、a19は長さL2´を24mmに変化させた場合の軸比特性、a20は長さL2´を28mmに変化させた場合の軸比特性を示している。
図9(a),(b)から、無給電素子2の長辺2bが存在しないと、軸比が取れないことが分かる。
Next, FIG. 9A shows the reflection characteristics when the length L2 ′ of the
9A and 9B, it can be seen that the axial ratio cannot be obtained unless the
(実施形態2)
次に、本発明の実施形態における給電素子1としてモノポール素子を用いた例を実施形態2として説明する。
(Embodiment 2)
Next, an example in which a monopole element is used as the
図10及び図11に示す様に、給電素子1としてモノポール素子(以下、モノポール素子10として表記する)を用いている。そして、逆L型形状無給電素子2の短辺2aの先端を垂直に折り曲げ加工して立ち上がり部2cを形成し、その立ち上がり部2cの下端を接地板3に固定している。したがって、前記無給電素子2は、その立ち上がり部2cが接地板3に対して垂直に立ち上がり、z方向から見たx−y面内での形状が図11(a)に示す様に逆L型形状を呈している。
As shown in FIGS. 10 and 11, a monopole element (hereinafter referred to as a monopole element 10) is used as the
前記L型形状の無給電素子2は1本を備えており、その1本の無給電素子2はモノポール素子10に対してy軸上に離間して配置され、その立ち上がり部2cが前記接地板3に対して垂直に立ち上がっている。
The L-shaped
前記モノポール素子10は、図示しない誘電体に保持されて、前記接地板3に対して水平に配置されている。前記無給電素子2は図11(a),(b)に示す様に、その短辺2aの先端が前記モノポール素子10の中央部分、すなわち給電点10aの位置で前記モノポール素子10に対して直角に配置されている。さらに、前記無給電素子2は図11(a),(b)に示す様に、その長辺2bが前記モノポール素子10の長さ方向、すなわち図1のx軸方向に平行に配置されている。
The
また、図2(a)(b)に示す様に、前記2本の無給電素子2,2の短辺2a,2aの先端と前記モノポール素子10との間隔Wは等しく設定されている。また、図2(a),(b)に示す様に、前記2本の無給電素子2,2の短辺2a,2aの長さは等しい長さL2に設定されており、その長辺2b,2bの長さは等しい長さL2´に設定されている。また、前記モノポール素子10の給電点10aからそれぞれ両端までの長さは等しい長さL1に設定されている。また、図2(a),(b)に示す様に、前記2本の無給電素子2,2の立ち上がり部2c,2cの高さは等しい高さHに設定されている。
Further, as shown in FIGS. 2A and 2B, the distance W between the tips of the
次に、本発明の実施形態2に係る円偏波アンテナについてシミュレーションを行って、円偏波アンテナとして機能することを実証する。 Next, the circularly polarized antenna according to the second embodiment of the present invention is simulated to prove that it functions as a circularly polarized antenna.
図11(a),(b)に示す寸法を次の様に設定してシミュレーションを行った。設計周波数(λ)を105GHz、L1=0.25λ(50mm)、L2=5mm、L2´=45mm、L2+L2´=0.25λ(50mm)、H=80mm、W=0.5mmにそれぞれ設定した。 Simulations were performed with the dimensions shown in FIGS. 11A and 11B set as follows. The design frequency (λ) was set to 105 GHz, L1 = 0.25λ (50 mm), L2 = 5 mm, L2 ′ = 45 mm, L2 + L2 ′ = 0.25λ (50 mm), H = 80 mm, and W = 0.5 mm.
先ず、反射特性及び軸比特性についてシミュレーションを行った。そのシミュレーションした反射特性の結果を図12(a)に、軸比特性を図12(b)に示している。図12(a)の横軸は周波数、縦軸は反射損失を示している。
図12(a)から明らかなように1.55GHz付近で共振しており、図12(b)から明らかなように1.81GHz付近で軸比が1となっている。
これらの結果からして、円偏波或いはこれに近似した楕円偏波の特性をもつことが分かる。
First, a simulation was performed on reflection characteristics and axial ratio characteristics. The result of the simulated reflection characteristic is shown in FIG. 12A, and the axial ratio characteristic is shown in FIG. In FIG. 12A, the horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents reflection loss.
As apparent from FIG. 12 (a), resonance occurs in the vicinity of 1.55 GHz, and as is apparent from FIG. 12 (b), the axial ratio is 1 in the vicinity of 1.81 GHz.
From these results, it can be seen that it has a circularly polarized wave characteristic or an elliptically polarized wave characteristic approximate thereto.
次に、図12(b)から得た1.81GHzでの放射特性についてシミュレーションを行った。シミュレーションした結果、z軸を0°として仰角40°と215°の方向に次第利得が得られ、チルトした円偏波放射パターンが得られることが分かった。 Next, simulation was performed on the radiation characteristics at 1.81 GHz obtained from FIG. As a result of simulation, it was found that a gain was gradually obtained in the directions of elevation angles of 40 ° and 215 ° with the z-axis being 0 °, and a tilted circularly polarized radiation pattern was obtained.
次に、無給電素子2の立ち上がり部2cの高さHを50mm,60mm,70mm及び80mmにそれぞれ変化させた場合における反射特性と軸比特性とをシミュレーションした。高さHを変化させた場合の反射特性の変化を図13(a)、軸比特性の変化を図13(b)にそれぞれ示している。図13(a)の横軸は周波数、縦軸は反射損失を示している。図13(b)の横軸は周波数、縦軸は軸比率をそれぞれ示している。
図13(a)において、a21は高さHを50mm、a22は高さHを60mm、a23は高さHを70mm、a24は高さHを80mmにそれぞれ変化させた場合の反射特性を示している。図13(b)において、a21は高さHを50mm、a22は高さHを60mm、a23は高さHを70mm、a24は高さHを80mmにそれぞれ変化させた場合の軸比特性を示している。また、図13(a)において、b1はモノポール素子10の共振点、b2,b2,b3,b4は無給電素子2の共振周波数をそれぞれ示している。
図13(a)から、高さHの変化により、無給電素子2の共振周波数b2,b3,b4が高い方から1.6GHzに近づくことが分かる。また、図13(b)から、軸比は無給電素子2の長さL2+L2´の長さにより変化する事が分かる。
Next, the reflection characteristic and the axial ratio characteristic were simulated when the height H of the rising
In FIG. 13A, a21 shows the reflection characteristics when the height H is 50 mm, a22 shows the height H is 60 mm, a23 shows the height H is 70 mm, and a24 shows the reflection characteristics when the height H is changed to 80 mm. Yes. In FIG. 13B, a21 shows the axial ratio characteristics when the height H is changed to 50 mm, a22 the height H is 60 mm, a23 the height H is 70 mm, and a24 the height H is changed to 80 mm. ing. In FIG. 13A, b1 indicates the resonance point of the
From FIG. 13A, it can be seen that the resonance frequency b2, b3, b4 of the
また、高さHを下げるにつれて利得が高くなる傾向にあることが分かった。これは、接地板3の影響が高くなったためである。
It was also found that the gain tends to increase as the height H is lowered. This is because the influence of the
次に、モノポール素子10の長さL1を変化させた場合における反射特性を図14(a)、軸比特性を図14(b)にそれぞれ示している。図14(a)の横軸は周波数、縦軸は反射損失をそれぞれ示している。図14(b)の横軸は周波数、縦軸は軸比率をそれぞれ示している。図14(a)において、a25は長さL1が45mmに変化させた場合の反射特性、a26は長さL1が50mmに変化させた場合の反射特性、a27は長さL1が55mmに変化させた場合の反射特性を示している。図14(b)において、a25は長さL1が45mmに変化させた場合の軸比特性、a26は長さL1が50mmに変化させた場合の軸比特性、a27は長さL1が55mmに変化させた場合の軸比特性を示している。
ダイポール素子1の長さL1を変化させると、共振点を調整することができる、すなわち送受信する周波数を調整できることが分かる。
Next, FIG. 14A shows the reflection characteristics when the length L1 of the
It can be seen that when the length L1 of the
次に、無給電素子2の短辺2aの長さL2を変化させた場合における反射特性を図15(a)、軸比特性を図15(b)にそれぞれ示している。図15(a)の横軸は周波数、縦軸は反射損失をそれぞれ示している。図15(b)の横軸は周波数、縦軸は軸比率をそれぞれ示している。図15(a)において、a28は長さL2を20mmに変化させた場合の反射特性、a29は長さL2を30mmに変化させた場合の反射特性、a30は長さL2を40mmに変化させた場合の反射特性を示している。図15(b)において、a28は長さL2を20mmに変化させた場合の軸比特性、a29は長さL2を30mmに変化させた場合の軸比特性、a30は長さL2を40mmに変化させた場合の軸比特性を示している。
無給電素子2の長さL2を変化させることにより、軸比を調整することができることが分かる。
Next, FIG. 15A shows the reflection characteristics when the length L2 of the
It can be seen that the axial ratio can be adjusted by changing the length L2 of the
次に、無給電素子2の長辺2bの長さL2´を変化させた場合における反射特性を図16(a)、軸比特性を図16(b)にそれぞれ示している。図16(a)の横軸は周波数、縦軸は反射損失をそれぞれ示している。図16(b)の横軸は周波数、縦軸は軸比率をそれぞれ示している。図16(a)において、a31は長さL2´を0mmに変化させた場合の反射特性、a32は長さL2´を20mmに変化させた場合の反射特性、a33は長さL2´を40mmに変化させた場合の反射特性を示している。図16(b)において、a31は長さL2´を0mmに変化させた場合の軸比特性、a32は長さL2´を20mmに変化させた場合の軸比特性、a33は長さL2´を40mmに変化させた場合の軸比特性に変化させた場合の軸比特性を示している。
図16(a),(b)から、無給電素子2の長辺2bが存在しないと、軸比が取れないことが分かる。
Next, FIG. 16A shows the reflection characteristics when the length L2 ′ of the
16A and 16B, it can be seen that the axial ratio cannot be obtained unless the
次に、本発明の実施形態における給電素子1にダイポール素子及びモノポール素子を用いた例について考察する。
共に円偏波として動作することが確認できた。
給電素子1の長さL1を変化させることにより、周波数を調整でき、無給電素子2の短辺2aと長辺2bとを変える事により軸比を調整できる。
ダイポール素子1では、長さL1をλ0/4、無給電素子2の短辺2aの長さL2+長辺2bの長さL2´をλ0/4とした場合、立ち上がり部2cの高さHを0.45λ0とすることにより、周波数を設計周波数λに近づけることができた。但し、λ0はシミュレーションを行った使用周波数であり、λは設計周波数である。
モノポール素子1の場合、z軸を基点とした仰角40°,220°方向にチルトした円偏波を放射することが確認できた。
ダイポール素子及びモノポール素子のいずれでも、無給電素子2の立ち上がり部2cの高さを低くすることにより、利得が高くなることが確認できた。
Next, an example in which a dipole element and a monopole element are used as the
Both were confirmed to operate as circularly polarized waves.
The frequency can be adjusted by changing the length L1 of the
In
In the case of the
It was confirmed that the gain was increased by reducing the height of the rising
以上のように、本発明の実施形態によれば、逆L型形状の無給電素子を線状の給電素子と電気的に切り離して、前記逆L型無給電素子の短辺を給電素子に対して直角に配置したため、給電素子と無給電素子との間隔を調整して、給電素子と無給電素子との位相差を大きくすることができ、円偏波特性を改善することができる。 As described above, according to the embodiment of the present invention, the inverted L-shaped parasitic element is electrically disconnected from the linear feeding element, and the short side of the inverted L-shaped parasitic element is separated from the feeding element. Therefore, the distance between the feed element and the parasitic element can be adjusted to increase the phase difference between the feed element and the parasitic element, and the circular polarization characteristics can be improved.
本発明によれば、円偏波での情報の伝送を行う分野に広く適用することができるものである。 The present invention can be widely applied to the field of transmitting information by circular polarization.
1 給電素子(ダイポール素子)
1a 給電素子の給電点
2 無給電素子
2a 無給電素子の短辺
2b 無給電素子の長辺
2c 無給電素子の立ち上がり部
10 給電素子(モノポール素子)
10a 給電素子の給電点
1 Feeding element (dipole element)
DESCRIPTION OF
10a Feed point of feed element
Claims (4)
線状の給電素子と、
前記線状の給電素子に対して電気的に切り離された逆L型形状を呈する無給電素子とを有し、
前記逆L型無給電素子の短辺を前記給電素子に直角に配置し、前記短辺の先端を前記給電素子に接近させ、
前記逆L型無給電素子の長辺を前記給電素子と前記L型無給電素子の短辺とで形成する面内に配置したことを特徴とする円偏波アンテナ。 In circularly polarized antennas that transmit and receive circularly polarized waves,
A linear feed element;
A parasitic element exhibiting an inverted L shape electrically separated from the linear feeding element,
The short side of the inverted L-type parasitic element is arranged at a right angle to the feeding element, the tip of the short side is brought close to the feeding element,
A circularly polarized antenna, wherein a long side of the inverted L-type parasitic element is disposed in a plane formed by the feed element and a short side of the L-type parasitic element.
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