JP4299070B2

JP4299070B2 - Broadband transmitting / receiving antenna pair and wireless system using the same

Info

Publication number: JP4299070B2
Application number: JP2003198222A
Authority: JP
Inventors: 扶手代木
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2023-07-17
Also published as: JP2005039396A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広帯域送受信アンテナ対及びそれを用いた無線システムに係り、特に、広帯域アンテナで発生する群遅延特性を補償可能とした広帯域送受信アンテナ対及びそれを用いた超広帯域無線システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、無線通信の分野では、超広帯域（ＵｌｔｒａＷｉｄｅｂａｎｄ：ＵＷＢ）無線システムが脚光を浴びつつある。
【０００３】
このＵＷＢ無線システムは、中心周波数の２５％以上、または１．５ＧＨｚ以上の帯域幅（バンド幅）を占有する無線伝送方式であって、その帯域幅は広いが放射電力を、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の電子機器から出る放射雑音程度（−４１．３ｄＢｍ）と極めて低く抑えることによって、既存の無線通信システムへの干渉を小さく抑えることにより、無線システムとして共存を図るものである。
【０００４】
このＵＷＢ無線システムは、元々、アメリカの軍事技術として発達してきたものであるが、２００２年２月米国のＦＣＣ（連邦通信委員会）が民生用に電波を開放することにしたため、世界中でＵＷＢの開発に向けた動きが活発になってきている。ＦＣＣが民生用に認可した周波数帯は２つある。
【０００５】
１つは、マイクロ波帯（３．１〜１０．６ＧＨｚ）であって、その主な用途としては、オフィスや家庭内の近距離領域でＰＣやＡＶ機器などを高速かつ低コストで接続する無線ネットワークシステムがある。
【０００６】
他の１つは、準ミリ波帯（２２〜２９ＧＨｚ）であって、その主な用途としては、超高速近距離ワイヤレス通信や自動車などの衝突検知装置がある。この場合、後者のセンシング利用が主として考えられている。
【０００７】
ＵＷＢ無線システムでは、搬送波を用いることなく、わずかに１ｎｓ程度の極めて幅が狭いパルス波（ガウス性単一サイクル波など）を用いていることが、既存の無線通信システムと基本的に異っている。
【０００８】
このパルス波には、極めて広範な周波数成分が含まれているため、このようなパルス波を用いることにより、周波数軸上で見ると、数ＧＨｚ幅という非常に広い帯域（ＵＷＢ）を占有する無線システムが実現可能となる。
【０００９】
実際のＵＷＢ無線システムでは、このパルス波の時間軸上の位置や波形、位相を変化させることにより、送信すべき情報を付加している。
【００１０】
既存の無線通信システムでは、時間軸上で連続的な搬送波の波形や位相に送信すべき情報を乗せるために、入力信号となるベースバンド信号に搬送波をミキシングしてＲＦ部に送るようにしているので、アンテナから送信される波形は連続波となっている。
【００１１】
一方、ＵＷＢ無線システムでは、ベースバンド信号の波形をそのままパルス波に変換して伝送するので、アンテナから送信される波形は不連続のパルス波となっている。
【００１２】
このようなＵＷＢ無線システムでは、システムを構成するすべての機器や素子が広帯域特性を有していることが必要である。
【００１３】
特に、問題となるのは、ＵＷＢ無線システムに適用すべく広帯域特性を有するアンテナを実現することである。これまでの長い無線の歴史のなかでも広い周波数帯にわたって動作するアンテナの研究が行われ、開発されてきている。
【００１４】
最も有名なのは、非特許文献１に示されているような自己補対アンテナであって、この自己補対アンテナでは入力インピーダンスが周波数に無関係に６０πオームになる。
【００１５】
これは、わが国で発見された原理で、虫明の関係式と呼ばれている。この原理に従うアンテナはインピーダンスだけでなく、指向性も広い周波数範囲にわたってほぼ一定となる。
【００１６】
また、この原理から派生したアンテナとしては、対数周期アンテナや誘電体基板上に形成された非特許文献２に示されているような方形スパイラルアンテナなどがあり、現在広く実用されている。
【００１７】
これらの広帯域アンテナはインピーダンス特性は広帯域であるが、ＵＷＢ無線システム応用の場合には短パルスを用いるので、周波数によって遅延に差があると、アンテナによってパルス波形に歪みが生じるという問題が出てくる。
【００１８】
このようにパルス波形が歪むと受信側で相関処理をして信号を再生するのが困難になったり、ビット誤り率が劣化したりする。
【００１９】
すなわち、ＵＷＢ無線システムのアンテナには遅延の周波数特性も一定であることが求められるようになり、これが通常のアンテナと大きく異なるところである。
【００２０】
現在、ＡＶ機器などの無線インタフェースを目的としたＵＷＢ無線システム用には、チップ状の小型アンテナが開発されている。しかしながら、このような小型アンテナは必然的に無指向性となり、利得も小さく、典型的な値としては−３ｄＢ程度であり、さらに、周波数特性もそれほど広くない。
【００２１】
ＵＷＢ無線システムには、上述したように様々な利用形態があり、上記のように無指向性の小型アンテナが必要な場合もあるが、より距離を延ばした通信サービスやセンシング用にはより高い利得や高い角度分解能が必要となり、指向性アンテナが求められるようになる。
【００２２】
そのため、スパイラルなどある程度大きいアンテナが必要になるが、このようなアンテナでは一般的に前述のような遅延の周波数特性を持つためアンテナによるパルス波形歪みが発生する。
【００２３】
【非特許文献１】
ＹａｓｕｔｏＭｕｓｈｉａｋｅ，“Ｓｅｌｆ−Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ．Ａｎｔｅｎｎａｓ”，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，ＩＳＢＮ３−５４０−７６００２−４
【００２４】
【非特許文献２】
Ｈ．Ｎａｋａｎｏ，Ｊ．Ｅｔｏ，Ｙ．Ｏｋａｂｅ，Ｊ．Ｙａｍａｕｃｈｉ，“Ｔｉｌｔｅｄ−ａｎｄ．Ａｘｉａｌ−ＢｅａｍＦｏｒｍａｔｉｏｎｂｙａＳｉｎｇｌｅ−ＡｒｍＲｅｃｔａｎｇｕｌａｒＳｐｉｒａｌＡｎｔｅｎｎａＷｉｔｈＣｏｍｐａｃｔＤｉｅｌｅｃｔｒｉｃＳｕｂｓｔｒａｔｅａｎｄＣｏｎｄｕｃｔｉｎｇＰｌａｎｅ”，ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．ＡｎｔｅｎｎａｓａｎｄＰｒｏｐａｇ．Ｖｏｌ．５，Ｎｏ．１，Ｊａｎ．２００２
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
次に、本発明が解決しようとする課題として、上述したような従来の広帯域アンテナのＵＷＢ無線システムへの適用における群遅延特性の問題について、以下に詳しく説明する。
【００２６】
これまで、通信やレーダ、ＥＭＣ用に様々な広帯域アンテナが使われてきている。その１つとして、前述した非特許文献１による自己補対アンテナは、金属部分と空気の部分が、適当な回転や折り返しをすることによって完全に入れ替わる構造のアンテナである。
【００２７】
この自己補対アンテナの入力インピーダンスＺは、前述したように周波数に無関係にＺ＝６０π（Ω）となることが証明されている（虫明の関係式）。
【００２８】
この自己補対アンテナに準じたアンテナとして、前述した非特許文献２による方形スパイラルアンテナやログペリアンテナなどが実用化されている。
【００２９】
これらのアンテナは広い周波数帯にわたり、入力インピーダンス（またはＶＳＷＲ）、軸比、指向性、利得などがほぼ一定に保たれる。
【００３０】
しかし、ＵＷＢ無線システム応用のアンテナの場合には、短パルスを空間に放射させたり、受信したりするので、パルス波形歪みの原因となる群遅延特性をも問題にしなければならない。これがＵＷＢ無線システム応用のアンテナの特徴である。
【００３１】
この群遅延特性の観点から従来の広帯域アンテナを眺め直して見ると、非常に問題のあることが分かる。
【００３２】
すなわち、これらの広帯域アンテナでは、周波数変化に対して放射される電波の振幅は一定でも、位相はリニアではない、すなわち、周波数によって遅延が異なるので、パルス波形が歪むことになるためてある。
【００３３】
次に、パルス波形が歪む原因として、広帯域アンテナで群遅延が発生する理由について説明する。
【００３４】
図１３は、従来の広帯域アンテナを示す平面図である。ここでは、従来の広帯域アンテナの代表例として、図１３に示すように、誘電体基板１上に方形スパイラル状の導電体パターン２が形成された方形スパイラルアンテナの場合について考える。
【００３５】
なお、この広帯域アンテナとしては、方形スパイラルアンテナの場合にのみ限らず、自己補対アンテナなど他のアンテナでも、以下の説明は原理的に同じである。
【００３６】
今、図１３において、導電体パターン２の中央部分である点Ａから広帯域信号を給電したとすると、方形スパイラルアンテナではある周波数ｆ１に対し点Ａからの周囲長（線路長）がほぼ伝送波長入ｇになる部分（代表点をＰとする）が共振し、強い電流が流れる。
【００３７】
すなわち、図１３の方形スパイラルアンテナにおいて、周波数ｆ１の電波が強く放射されるのは、Ｐ点近辺のワイヤ（導電体）部分からである。
【００３８】
この方形スパイラルアンテナは、原理的には進行波型のアンテナであり、ワイヤは放射素子であると共に伝送線路でもあるから、点Ｐに流れる電流は、給電点Ａから点Ｐまでの線路長の分だけ遅延することになる。
【００３９】
言い換えれば、このような広帯域アンテナでは、周波数によって共振位置（電波を放射する位置）が異なるため、周波数によって群遅延特性も異なるということである。
【００４０】
このような周波数によって異なる群遅延特性を持つ広帯域アンテナをＵＷＢ無線システムへ適用したとすると、前述したように群遅延特性によってパルス波形歪みが発生するという問題がある。
【００４１】
図１４は、従来の広帯域アンテナを用いた場合のパルス波形歪みを有する送信波形と、パルス波形歪みを有する受信波形とを模擬的に示す図である。
【００４２】
すなわち、図１４に示すように、元々、パルス波形歪みのない入力波形を送信用広帯域アンテナ３に給電した場合であっても、その送信波形は、送信用広帯域アンテナ３が周波数によって異なる群遅延特性を持つため図示のようなパルス波形歪みを有する電波として放射される。
【００４３】
そして、このパルス波形歪みを有する電波は、受信用広帯域アンテナ４で受信されるが、この受信用広帯域アンテナ４も周波数によって異なる群遅延特性を持つために更にパルス波形歪みが加わり、結局、図示のようなパルス波形歪みを有する受信波形が出力されてしまうことになる。
【００４４】
なお、送信用広帯域アンテナ３から空間に放射されるパルス波形が図示のように歪むという現象は、時間的にパルスが引き伸ばされるのと等価であって、その結果、パルスのピークレベルが下がることに相当する。
【００４５】
ところで、送信波形のピークレベルは電波法で規制されているので、このような送信波形のピークレベルが下がるということは、電波法の規定をクリヤするのを容易にすると共に、他の無線システムへの電波干渉を低減できるというメリットがある。
【００４６】
しかるに、このままでは、受信用広帯域アンテナ４からパルス波形歪みを有する受信波形が出力されるため、受信側で相関処理をするのが困難になる。これは、ＵＷＢ無線システムへの実現に大きな制約となる。
【００４７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、広帯域アンテナで発生する群遅延特性を補償可能とした広帯域送受信アンテナ対及びそれを用いた超広帯域無線システムを提供することを目的とする。
【００４８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、広帯域アンテナで生じる群遅延特性を広帯域送受信アンテナ対で補償することにより、超広帯域無線伝送システムへの適用において、広帯域アンテナによるパルス波形歪みをなくし、精度よく受信信号を検出可能とした手法を提案するものである。
【００４９】
本発明によると、上記課題を解決するために、
（１）周波数によって遅延が異なる群遅延特性を有する広帯域送信アンテナと、
該広帯域送信アンテナから隔置され、かつ該広帯域送信アンテナから放射され前記群遅延特性のために歪みが生じる広帯域送信信号を受信して該歪みを補償する広帯域受信アンテナとの組み合わせでなる広帯域送受信アンテナ対であって、
前記広帯域送受信アンテナ対は、
第１の給電点に接続される一端と開放他端との間に前記第１の給電点に給電される広帯域送信信号を送信可能とする所定の線路長で形成された第１の金属線路を有する広帯域アンテナであって、前記第１の金属線路は、前記広帯域送信信号における所定の周波数成分に対して所定の遅延特性の下で送信する線路部分と、前記所定の周波数成分から高域の周波数成分を前記所定の周波数成分の遅延特性よりも相対的に低い遅延特性の下で送信する線路部分と、前記所定の周波数成分から低域の周波数成分を前記所定の周波数成分の遅延特性よりも相対的に高い遅延特性の下で送信する線路部分とを備えている広帯域送信アンテナと、
第２の給電点に接続される一端と開放他端との間に前記第２の給電点に給電される広帯域受信信号を受信可能とする所定の線路長で形成された第２の金属線路を有する広帯域アンテナであって、前記第２の金属線路は、前記広帯域受信信号における所定の周波数成分に対して所定の遅延特性の下で受信する線路部分と、前記所定の周波数成分から高域の周波数成分を前記所定の周波数成分の遅延特性よりも相対的に高い遅延特性の下で受信する線路部分と、前記所定の周波数成分から低域の周波数成分を前記所定の周波数成分の遅延特性よりも相対的に低い遅延特性の下で受信する線路部分とを備えている広帯域受信アンテナとを具備し、
前記広帯域送信アンテナと前記広帯域受信アンテナとが互いに相補的な群遅延特性を有していることにより、前記広帯域送信アンテナによって送信される前記広帯域送信信号に生じる歪みを前記広帯域受信アンテナによって受信される前記広帯域受信信号から相殺可能とするように構成されていることを特徴とする群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対が提供される。
【００５０】
また、本発明によると、上記課題を解決するために、
（２）周波数によって遅延が異なる群遅延特性を有する広帯域送信アンテナと、
該広帯域送信アンテナから隔置され、かつ該広帯域送信アンテナから放射され前記群遅延特性のために歪みが生じる広帯域送信信号を受信して該歪みを補償する広帯域受信アンテナとの組み合わせでなる広帯域送受信アンテナ対であって、
前記広帯域送受信アンテナ対は、
第１の給電点に接続される一端と開放他端との間に前記第１の給電点に給電される広帯域受信信号を受信可能とする所定の線路長で形成された第１の金属線路を有する広帯域アンテナであって、前記第１の金属線路は、前記広帯域受信信号における所定の周波数成分に対して所定の遅延特性の下で受信する線路部分と、前記所定の周波数成分から高域の周波数成分を前記所定の周波数成分の遅延特性よりも相対的に低い遅延特性の下で受信する線路部分と、前記所定の周波数成分から低域の周波数成分を前記所定の周波数成分の遅延特性よりも相対的に高い遅延特性の下で受信する線路部分とを備えている広帯域受信アンテナと、
第２の給電点に接続される一端と開放他端との間に前記第２の給電点に給電される広帯域送信信号を送信可能とする所定の線路長で形成された第２の金属線路を有する広帯域アンテナであって、前記第２の金属線路は、前記広帯域送信信号における所定の周波数成分に対して所定の遅延特性の下で送信する線路部分と、前記所定の周波数成分から高域の周波数成分を前記所定の周波数成分の遅延特性よりも相対的に高い遅延特性の下で送信する線路部分と、前記所定の周波数成分から低域の周波数成分を前記所定の周波数成分の遅延特性よりも相対的に低い遅延特性の下で送信する線路部分とを備えている広帯域送信アンテナとを具備し、
前記広帯域受信アンテナと前記広帯域送信アンテナとが互いに相補的な群遅延特性を有していることにより、前記広帯域送信アンテナによって送信される前記広帯域送信信号に生じる歪みを前記広帯域受信アンテナによって受信される前記広帯域受信信号から相殺可能とするように構成されていることを特徴とする群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対が提供される。
【００５１】
本発明によると、上記課題を解決するために、
（３）前記第１の金属線路は、第１の地板導体を有する第１の誘電体基板上にスパイラル状に形成された第１の導電体パターンでなり、
前記第１の給電点は、前記第１の導電体パターンの中央部に形成された中央給電部でなり、
前記第２の金属線路は、第２の地板導体を有する第２の誘電体基板上にスパイラル状に形成された第２の導電体パターンでなり、
前記第２の給電点は、前記第２の導電体パターンの外周端に形成された外部給電部でなることを特徴とする（１）または（２）記載の群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対が提供される。
【００５２】
本発明によると、上記課題を解決するために、
（４）前記第１の導電体パターンのスパイラルの旋回方向と、前記第２の導電体パターンのスパイラルの旋回方向とが互いに逆方向として形成され、且つ互いに相対する両端から給電することにより、同一旋回の円偏波アンテナを形成し、通信システムに対応したことを特徴とする（３）記載の群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対が提供される。
【００５３】
本発明によると、上記課題を解決するために、
（５）前記第１の導電体パターンのスパイラルの旋回方向と、前記第２の導電体パターンのスパイラルの旋回方向とが互いに同方向として形成されることにより、レーダシステム対応としたことを特徴とする（３）記載の群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対が提供される。
【００５４】
本発明によると、上記課題を解決するために、
（６）前記第１の金属線路は、第１の地板導体を有する第１の誘電体基板上に形成された小さい方から順に等比級数的に大きくなっていく構成を有している対数周期型の第１の導電体パターンでなり、
前記第１の給電点は、前記第１の導電体パターンの最大部または最小部に形成された給電部でなり、
前記第２の金属線路は、第２の地板導体を有する第２の誘電体基板上に形成された小さい方から順に等比級数的に大きくなっていく構成を有している対数周期型の第２の導電体パターンでなり、
前記第２の給電点は、前記第２の導電体パターンの最小部または最大部に形成された給電部でなることを特徴とする（１）または（２）記載の群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対が提供される。
【００５５】
本発明によると、上記課題を解決するために、
（７）前記第１の給電点及び前記第２の給電点の少なくとも一方が、前記第１の地板導体及び前記第２の地板導体と、前記第１の誘電体基板及び前記第２の誘電体基板の少なくとも一方から差し込まれている第１の同軸線路及び第２の同軸線路に接続されていることを特徴とする（３）乃至（６）のいずれか一つに記載の群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対が提供される。
【００５６】
本発明によると、上記課題を解決するために、
（８）前記第１の給電点及び前記第２の給電点の少なくとも一方が、前記第１の地板導体及び前記第２の地板導体と、前記第１の誘電体基板及び前記第２の誘電体基板の少なくとも一方に形成されたマイクロストリップ線路からスロットを介して電磁結合による給電構造とされていることを特徴とする（３）乃至（６）のいずれか一つに記載の群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対が提供される。
【００５７】
本発明によると、上記課題を解決するために、
（９）周波数によって遅延が異なる群遅延特性を有する広帯域送信アンテナと、
該広帯域送信アンテナから隔置され、かつ該広帯域送信アンテナから放射され前記群遅延特性のために歪みが生じる広帯域送信信号を受信して該歪みを補償する広帯域受信アンテナとの組み合わせでなる広帯域送受信アンテナ対を用いた超広帯域無線システムであって、
前記超広帯域無線システムは、
前記広帯域送受信アンテナ対を構成するために、第１の給電点に接続される一端と開放他端との間に前記第１の給電点に給電される広帯域送信信号を送信可能とする所定の線路長で形成された第１の金属線路を有する広帯域アンテナであって、前記第１の金属線路は、前記広帯域送信信号における所定の周波数成分に対して所定の遅延特性の下で送信する線路部分と、前記所定の周波数成分から高域の周波数成分を前記所定の周波数成分の遅延特性よりも相対的に低い遅延特性の下で送信する線路部分と、前記所定の周波数成分から低域の周波数成分を前記所定の周波数成分の遅延特性よりも相対的に高い遅延特性の下で送信する線路部分とを備えている広帯域送信アンテナを含む送信系と、
前記広帯域送受信アンテナ対を構成するために、第２の給電点に接続される一端と開放他端との間に前記第２の給電点に給電される広帯域受信信号を受信可能とする所定の線路長で形成された第２の金属線路を有する広帯域アンテナであって、前記第２の金属線路は、前記広帯域受信信号における所定の周波数成分に対して所定の遅延特性の下で受信する線路部分と、前記所定の周波数成分から高域の周波数成分を前記所定の周波数成分の遅延特性よりも相対的に高い遅延特性の下で受信する線路部分と、前記所定の周波数成分から低域の周波数成分を前記所定の周波数成分の遅延特性よりも相対的に低い遅延特性の下で受信する線路部分とを備えている広帯域受信アンテナを含む受信系とを具備し、
対をなす、前記送信系の送信アンテナと前記受信系の受信アンテナとが互いに相補的な群遅延特性を有していることにより、前記送信系の広帯域送信アンテナによって送信される前記広帯域送信信号に生じる歪みを前記受信系の広帯域受信アンテナによって受信される前記広帯域受信信号から相殺可能とするように構成されている群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対を用いたことを特徴とする超広帯域無線システムが提供される。
本発明によると、上記課題を解決するために、
（１０）周波数によって遅延が異なる群遅延特性を有する広帯域送信アンテナと、
該広帯域送信アンテナから隔置され、かつ該広帯域送信アンテナから放射され前記群遅延特性のために歪みが生じる広帯域送信信号を受信して該歪みを補償する広帯域受信アンテナとの組み合わせでなる広帯域送受信アンテナ対を用いた超広帯域無線システムであって、
前記超広帯域無線システムは、
前記広帯域送受信アンテナ対を構成するために、第１の給電点に接続される一端と開放他端との間に前記第１の給電点に給電される広帯域受信信号を受信可能とする所定の線路長で形成された第１の金属線路を有する広帯域アンテナであって、前記第１の金属線路は、前記広帯域受信信号における所定の周波数成分に対して所定の遅延特性の下で受信する線路部分と、前記所定の周波数成分から高域の周波数成分を前記所定の周波数成分の遅延特性よりも相対的に低い遅延特性の下で受信する線路部分と、前記所定の周波数成分から低域の周波数成分を前記所定の周波数成分の遅延特性よりも相対的に高い遅延特性の下で受信する線路部分とを備えている広帯域受信アンテナを含む受信系と、
前記広帯域送受信アンテナ対を構成するために、第２の給電点に接続される一端と開放他端との間に前記第２の給電点に給電される広帯域送信信号を送信可能とする所定の線路長で形成された第２の金属線路を有する広帯域アンテナであって、前記第２の金属線路は、前記広帯域送信信号における所定の周波数成分に対して所定の遅延特性の下で送信する線路部分と、前記所定の周波数成分から高域の周波数成分を前記所定の周波数成分の遅延特性よりも相対的に高い遅延特性の下で送信する線路部分と、前記所定の周波数成分から低域の周波数成分を前記所定の周波数成分の遅延特性よりも相対的に低い遅延特性の下で送信する線路部分とを備えている広帯域送信アンテナを含む送信系とを具備し、
対をなす、前記送信系の送信アンテナと前記受信系の受信アンテナとが互いに相補的な群遅延特性を有していることにより、前記送信系の広帯域送信アンテナによって送信される前記広帯域送信信号に生じる歪みを前記受信系の広帯域受信アンテナによって受信される前記広帯域受信信号から相殺可能とするように構成されている群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対を用いたことを特徴とする超広帯域無線システムが提供される。
【００５９】
【発明の実施の形態】
まず、本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の原理について、図面を参照して説明する。
【００６０】
図１は、本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の原理を説明するための送受信系を示す図である。
【００６１】
図２は、本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の原理を説明するための群遅延補償特性を示す図である。
【００６２】
すなわち、図１に示すように、元々、パルス波形歪みのない入力波形を送信用広帯域アンテナ１０に給電すると、その送信波形は、図示のようなパルス波形歪みを有する電波として放射される。
【００６３】
ここで、送信用広帯域アンテナ１０の周波数に対する遅延量の関係、すなわち、群遅延特性は、説明の簡単化のために、例えば、図２に示すＡ曲線のように、前述したある周波数ｆ１よりも低い周波数領域で大きな遅延量を有し、ある周波数ｆ１よりも高い周波数領域で小さな遅延量を有する右下がりの直線特性となっているものとする。
【００６４】
これは、送信用広帯域アンテナ１０として、例えば、後述する図３の（ａ）に示すような広帯域アンテナを用いた場合に、中央給電点Ａから広帯域信号を給電したとすると、ある周波数ｆ１よりも高い周波数領域ほど短い線路長領域で共振し、低い周波数領域ほど長い線路長領域で共振することによっている。
【００６５】
そして、この送信用広帯域アンテナ１０から送信されるパルス波形歪みを有する電波は、受信用広帯域アンテナ２０で受信される。
【００６６】
ここで、受信用広帯域アンテナ２０の周波数に対する遅延量の関係、すなわち、群遅延特性は、説明の簡単化のために、例えば、図２に示すＢ曲線のように、ある周波数ｆ１よりも低い周波数領域で小さな遅延量を有し、高い周波数領域で大きな遅延量を有する右上がりの直線特性となっているものとする。
【００６７】
これは、受信用広帯域アンテナ２０として、例えば、後述する図３の（ｂ）に示したような広帯域アンテナを用いた場合に、外周給電点Ｂ´から広帯域信号を給電したとすると、ある周波数ｆ１よりも低い周波数領域ほど短い線路長領域で共振し、高い周波数領域ほど長い線路長領域で共振することによっている。
【００６８】
すなわち、これは、送信用広帯域アンテナ１０の持つ図２に示すＡ曲線のような右下がりの群遅延特性が、受信用広帯域アンテナ２０の持つ図２に示すＢ曲線のような右上がりの群遅延特性によって、相殺されるように補償される結果、群遅延特性送受信用広帯域アンテナ対として、図２に示すＣ曲線のような周波数に関係なく平坦な群遅延特性を持つことを示している。
【００６９】
この場合、図２に示すＡ曲線とＢ曲線とは、説明の簡単化のために、右下がりの直線特性と右上がりの直線特性として示したが、実際には、これに限られるものではなく、互いに相補的な関係にある特性曲線を有していれば良い。
【００７０】
したがって、受信用広帯域アンテナ２０からは、図１に示すように、パルス波形歪みのない元々の入力波形が復元された状態の受信波形として出力される。
【００７１】
なお、送信用広帯域アンテナ１０から空間に放射されるパルス波形が図示のように歪むという現象は、時間的にパルスが引き伸ばされるのと等価であって、その結果、パルスのピークレベルが下がることに相当する。
【００７２】
ところで、送信波形のピークレベルは電波法で規制されているので、このような送信波形のピークレベルが下がる広帯域アンテナを用いると電波法の規定をクリヤするのが容易になる。
【００７３】
しかも、本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対では、受信用広帯域アンテナ２０からは、従来のようにパルス波形歪みを有する受信波形が出力されることなく、パルス波形歪みのない元々の入力波形が復元されて出力されることにより、受信側で相関処理するのが容易となるので、ＵＷＢ無線システムの実現に何ら支障がないものとなる。
【００７４】
次に、以上のような原理に基づく本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００７５】
なお、以下の各実施の形態の説明では、群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対を構成するアンテナ対の一方を送信アンテナとし、且つ他方を受信アンテナとして用いる場合について説明するが、これは相互に逆の関係として用いるようにしても良い。
【００７６】
（第１の実施の形態）
まず、スパイラルアンテナのうち方形スパイラルアンテナに適用される第１の実施の形態について説明する。
【００７７】
これは、スパイラルアンテナには、曲線スパイラルアンテナや方形スパイラルアンテナ等の幾つかの種類があるが、最も設計や製作が容易な形状のものは、方形スパイラルアンテナであるからである。
【００７８】
図３の（ａ）は、通信システムに適用される本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の第１の実施の形態に用いられる方形スパイラルアンテナによる広帯域送信アンテナを示す平面図である。
【００７９】
図３の（ｂ）は、通信システムに適用される本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の第１の実施の形態に用いられる方形スパイラルアンテナによる広帯域受信アンテナを示す平面図である。
【００８０】
すなわち、図３の（ａ）に示すように、本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の第１の実施の形態に用いられる方形スパイラルアンテナによる広帯域送信アンテナは、裏面に図示しない地板導体を有する誘電体基板１１の表面上に旋回方向を右旋回方向とする方形スパイラル状の導電体パターン１２が形成された方形スパイラルアンテナ１３として構成される。
【００８１】
この方形スパイラルアンテナ１３において、点Ａは、給電点であり、点Ｐは、前述したように、導電体パターン１２の所定線路長部分に想定される周波数ｆ１の電波が放射されるワイヤ（金属線路）部分であり、点Ｂは、導電体パターン１２の最外周端としての開放端である。
【００８２】
ここで、最外周端としての開放端Ｂには、当該開放端Ｂに達する電流を吸収して反射を無くすための回路素子としての終端抵抗１４が接続されている。
【００８３】
勿論、開放端Ｂに達する電流が十分に小さい場合には、この終端抵抗１４を省略することができるのは言うまでもない。これは、後述する各アンテナの終端抵抗についても同様とする。
【００８４】
なお、最外周端に形成されている給電点Ｂ´の接続構造については、後述する図１１または図１２に示す曲線スパイラルアンテナの場合の中央の給電点Ａの接続構造を同様に適用することができる。
【００８５】
また、図３の（ｂ）に示すように、本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の第１の実施の形態に用いられる方形スパイラルアンテナによる広帯域受信アンテナは、裏面に図示しない地板導体を有する誘電体基板２１の表面上に旋回方向を左旋回方向とする方形スパイラル状の導電体パターン２２が形成された方形スパイラルアンテナ２３として構成される。
【００８６】
この方形スパイラルアンテナ２３において、点Ｂ´は、導電体パターン２２の最外周端に形成されている給電点であり、点Ｐ´は、前述したように、導電体パターン２２の所定線路長部分に想定される周波数ｆ１の電波が受信されるワイヤ（金属線路）部分であり、点Ａ´は、導電体パターン２２の中央部分としての開放端である。
【００８７】
ここで、導電体パターン２２の中央部分としての開放端Ａ´には、当該開放端Ａ´に達する電流を吸収して反射を無くすための回路素子としての終端抵抗２４が接続されている。
【００８８】
なお、最外周端に形成されている給電点Ｂ´の接続構造については、後述する図１１または図１２に示す曲線スパイラルアンテナの場合の中央の給電点Ａの接続構造を同様に適用することができる。
【００８９】
なお、この広帯域アンテナとしては、スパイラルアンテナの場合にのみ限らず、自己補対アンテナなど他のアンテナでも、以下の説明は原理的に同じである。
【００９０】
図４は、以上のように構成される方形スパイラルアンテナ１３、２３を送受信アンテナとして用いる群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対１００として組み込んで構成されるＵＷＢ無線伝送システムの概略構成を示すブロック図である。
【００９１】
なお、レーダシステムに適用する場合についても、図４に示す構成と同様な構成で、実現することができる。以下では、ＵＷＢ無線伝送システムに適用する場合について説明する。
【００９２】
すなわち、図４に示すように、このＵＷＢ無線伝送システムの送信系２００では、送信すべき入力信号が変調器２３１において、パルス発生器２３２からの、例えば、１ｎｓ程度の極めて幅が狭いパルス波で位置変調等を受けた後、電力増幅器（ＰＡ）２３３を介して群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対１００の送信アンテナとして用いられる方形スパイラルアンテナ１３から送信電波として空中に放射されるように構成されている。
【００９３】
また、このＵＷＢ無線伝送システムの受信系３００では、送信系２００の送信アンテナとして用いられる方形スパイラルアンテナ１３から空中に放射された送信電波を群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対１００の受信アンテナとして用いられる方形スパイラルアンテナ２３で受信電波として受信した後、該受信電波を低雑音増幅器（ＬＮＡ）３３１を介して復調器３３２において、パルス発生器３３３からの、例えば、１ｎｓ程度の極めて幅が狭いパルス波で位置復調等を施すことにより、受信信号として出力するように構成されている。
【００９４】
このように構成されるＵＷＢ無線システムにおいて、今、図３の（ａ）に示す方形スパイラルアンテナ１３を送信アンテナとする送信系２００について見てみる。
【００９５】
この送信アンテナとして用いられる方形スパイラルアンテナ１３において、導電体パターン１２の中央部分である点Ａから給電すると、図３の（ａ）の紙面の手前から紙面の向こう側へ放射される電波は右旋円偏波（ＲＨＣＰ）となる。
【００９６】
図１３を用いて説明したように、この方形スパイラルアンテナ１３からの放射波のうち、周波数ｆ１の成分は、中央部分である点ＡからＰ点までの伝送線路長に相当する遅延を受けている。
【００９７】
次に、図３の（ｂ）に示す方形スパイラルアンテナ２３を受信アンテナとする受信系３００について見てみる。
【００９８】
この受信アンテナとして用いられる方形スパイラルアンテナ２３は、スパイラルの旋回方向が図３の（ａ）の送信アンテナとして用いられる方形スパイラルアンテナ１３とは逆で、かつ給電点はスパイラルの最外周端Ｂ´である。
【００９９】
このような構成では、受信アンテナとして用いられる方形スパイラルアンテナ２３の偏波は、紙面の向こう側から紙面の手前側へ到来する電波を受信する場合には、送信アンテナとして用いられる方形スパイラルアンテナ１３と同じ右旋円偏波（ＲＨＣＰ）となる。
【０１００】
そして、この受信アンテナとして用いられる方形スパイラルアンテナ２３において、周波数ｆ１で共振する点Ｐ´は、図３の（ａ）の送信アンテナとして用いられる方形スパイラルアンテナ１３における点Ｐと折り返し対称になる。
【０１０１】
この受信アンテナとして用いられる方形スパイラルアンテナ２３の群遅延特性は、最外周端の給電点Ｂ´から点Ｐ´までの線路長に対応したものとなる。
【０１０２】
したがって、両方形スパイラルアンテナ１３、２３の間には、スパイラル全長をＬとすると、
（点ＡからＰ点までの線路長）＋（点Ｂ´から点Ｐ´までの線路長）＝Ｌ …（１）
の関係が成立する。
【０１０３】
すなわち、送信アンテナとして用いられる方形スパイラルアンテナ１３と受信アンテナとして用いられる方形スパイラルアンテナ２３の遅延量の和は、図２を用いて説明したように周波数に依らず一定となる。
【０１０４】
これによって、ＵＷＢ無線システムの送信系２００において、送信アンテナとして用いられる方形スパイラルアンテナ１３に給電されたパルスは、該方形スパイラルアンテナ１３で歪みを有するパルス波形として空中に放射されるが、ＵＷＢ無線システムの受信系３００において、受信アンテナとして用いられる方形スパイラルアンテナ２３で相補的に歪みが補償されることにより、元々のパルス波形が復元される。
【０１０５】
したがって、このような第１の実施の形態に用いられる方形スパイラルアンテナによる広帯域送受信アンテナ対は、広帯域信号の送受信系における広帯域アンテナによる群遅延を補償することができる。
【０１０６】
（第２の実施の形態）
次に、スパイラルアンテナのうちより一般的な曲線スパイラルアンテナに適用される第２の実施の形態について説明する。
【０１０７】
この曲線スパイラルアンテナは、前述した方形スパイラルアンテナのように角を持たないので、全体としての群遅延特性は、滑らかなものとなる。
【０１０８】
図６の（ａ）は、通信システムに適用される本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の第２の実施の形態に用いられる曲線スパイラルアンテナによる広帯域送信アンテナを示す平面図である。
【０１０９】
図６の（ｂ）は、通信システムに適用される本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の第２の実施の形態に用いられる曲線スパイラルアンテナによる広帯域受信アンテナを示す平面図である。
【０１１０】
すなわち、図６の（ａ）に示すように、本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の第２の実施の形態に用いられる曲線スパイラルアンテナによる広帯域送信アンテナは、裏面に図示しない地板導体を有する誘電体基板１５１の表面上に旋回方向を右旋回方向とする曲線スパイラル状の導電体パターン１５２が形成された曲線スパイラルアンテナ１５３として構成される。
【０１１１】
この曲線スパイラルアンテナ１５３において、点Ａは、給電点であり、点Ｐは、前述したように、導電体パターン１５２の所定線路長部分に想定される周波数ｆ１の電波が放射されるワイヤ（金属線路）部分であり、点Ｂは、導電体パターン１５２の最外周端としての開放端である。
【０１１２】
ここで、最外周端としての開放端Ｂには、当該開放端Ｂに達する電流を吸収して反射を無くすための回路素子としての終端抵抗１５０が接続されている。
【０１１３】
なお、最外周端に形成されている給電点Ｂ´の接続構造については、後述する図１１または図１２に示す曲線スパイラルアンテナの場合の中央の給電点Ａの接続構造を同様に適用することができる。
【０１１４】
また、図６の（ｂ）に示すように、本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の第２の実施の形態に用いられる曲線スパイラルアンテナによる広帯域受信アンテナは、裏面に図示しない地板導体を有する誘電体基板１６１の表面上に旋回方向を左旋回方向とする曲線スパイラル状の導電体パターン１６２が形成された曲線スパイラルアンテナ１６３として構成される。
【０１１５】
この曲線スパイラルアンテナ１６３において、点Ｂ´は、導電体パターン１６２の最外周端に形成されている給電点であり、点Ｐ´は、前述したように、導電体パターン１６２の所定線路長部分に想定される周波数ｆ１の電波が受信されるワイヤ（金属線路）部分であり、点Ａ´は、導電体パターン１６２の中央部分としての開放端である。
【０１１６】
ここで、導電体パターン１６２の中央部分としての開放端Ａ´には、当該開放端Ａ´に達する電流を吸収して反射を無くすための回路素子としての終端抵抗１６０が接続されている。
【０１１７】
なお、最外周端に形成されている給電点Ｂ´の接続構造については、後述する図１１または図１２に示す曲線スパイラルアンテナの場合の中央の給電点Ａの接続構造を同様に適用することができる。
【０１１８】
そして、このような第２の実施の形態に用いられる曲線スパイラルアンテナによる広帯域送信アンテナ１５３と広帯域受信アンテナ１６３とを、前述した第１の実施の形態に用いられる方形スパイラルアンテナによる広帯域送受信アンテナ対と同様な原理によって、図４に示すようなＵＷＢ無線システムの群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対１００として用いることにより、広帯域信号の送受信系における広帯域アンテナによる群遅延を補償することができる。
【０１１９】
したがって、以上のような第１及び第２の実施の形態によれば、第１の給電点Ａ（Ｂ´）に接続される一端と開放他端Ｂ（Ａ´）との間に前記第１の給電点Ａ（Ｂ´）に給電される広帯域送信または受信信号を送信または受信可能とする所定の線路長Ｌで形成された第１の金属線路１２、１５２（２２、１６２）を有する広帯域アンテナであって、前記第１の金属線路１２、１５２（２２、１６２）は、前記広帯域送信または受信信号における所定の周波数（ｆ１）成分に対して所定の遅延特性の下で送信または受信する線路部分Ｐ（Ｐ´）と、前記所定の周波数（ｆ１）成分から高域の周波数成分を前記所定の周波数成分の遅延特性よりも相対的に低い遅延特性の下で送信または受信する線路部分ＡＰ（Ｂ´Ｐ´）と、前記所定の周波数成分（ｆ１）から低域の周波数成分を前記所定の周波数成分（ｆ１）の遅延特性よりも相対的に高い遅延特性の下で送信または受信する線路部分ＰＢ（Ａ´Ｐ´）とを備えている広帯域送信または受信アンテナ１３、１５３（２３、１６３）と、第２の給電点Ｂ´（Ａ）に接続される一端と開放他端Ａ´（Ｂ）との間に前記第２の給電点Ｂ´（Ａ）に給電される広帯域受信または送信信号を受信または送信可能とする所定の線路長Ｌで形成された第２の金属線路２２、１６２（１２、１５２）を有する広帯域アンテナであって、前記第２の金属線路２２、１６２（１２、１５２）は、前記広帯域受信または送信信号における所定の周波数成分（ｆ１）に対して所定の遅延特性の下で受信または送信する線路部分Ｐ´（Ｐ）と、前記所定の周波数成分（ｆ１）から高域の周波数成分を前記所定の周波数成分の遅延特性よりも相対的に高い遅延特性の下で受信または送信する線路部分Ｐ´Ａ´（ＰＢ）と、前記所定の周波数成分（ｆ１）から低域の周波数成分を前記所定の周波数成分（ｆ１）の遅延特性よりも相対的に低い遅延特性の下で受信または送信する線路部分Ｂ´Ｐ´（ＡＰ）とを備えている広帯域受信または送信アンテナ２３、１６３（１３、１５３）とを具備し、前記広帯域送信または受信アンテナ１３、１５３（２３、１６３）と前記広帯域受信または送信アンテナ２３、１６３（１３、１５３）とが互いに相補的な遅延特性を有していることにより、前記広帯域送信アンテナ１３、１５３（２３、１６３）によって送信される前記広帯域送信信号に生じる歪みを前記広帯域受信アンテナ２３、１６３（１３、１５３）によって受信される前記広帯域受信信号から相殺可能とするように構成されていることを特徴とする群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対を実現することができる。
【０１２０】
また、以上のような第１及び第２の実施の形態によれば、前記広帯域送信または受信アンテナ１３、１５３（２３、１６３）は、前記第１の金属線路１２、１５２として、第１の地板導体を有する第１の誘電体基板１１、１５１上にスパイラル状に形成された第１の導電体パターン１２、１５２と、前記第１の給電点Ａとして、前記第１の導電体パターン１２、１５２の中央部に形成された中央給電部Ａとを有し、前記広帯域受信または送信アンテナ２３、１６３（１３、１５３）は、前記第２の金属線路２２、１６２として、第２の地板導体を有する第２の誘電体基板２１、１６１上にスパイラル状に形成された第２の導電体パターン２２、１６２と、前記第２の給電点Ｂ´として、前記第２の導電体パターン２２、１６２の外周端部に形成された外部給電部Ｂ´とを有することを特徴とする群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対を実現することができる。
【０１２１】
また、以上のような第１及び第２の実施の形態によれば、前記広帯域送信または受信アンテナ１３、１５３（２３、１６３）の前記第１の導電体パターン１２、１５２のスパイラルの旋回方向と、前記広帯域受信または送信アンテナ２３、１６３の前記第２の導電体パターン２２、１６２のスパイラルの旋回方向とが互いに逆方向として形成され、且つ互いに相対する両端から給電することにより、同一旋回の円偏波アンテナを形成し、通信システムに対応したことを特徴とする群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対を実現することができる。
【０１２２】
また、以上のような第１及び第２の実施の形態によれば、第１の給電点Ａ（Ｂ´）に接続される一端と開放他端Ｂ（Ａ´）との間に前記第１の給電点Ａ（Ｂ´）に給電される広帯域送信または受信信号を送信可能とする所定の線路長で形成された第１の金属線路１２、１５２（２２、１６２）を有する広帯域アンテナであって、前記第１の金属線路１２、１５２（２２、１６２）は、前記広帯域送信または受信信号における所定の周波数（ｆ１）成分に対して所定の遅延特性の下で送信または受信する線路部分Ｐ（Ｐ´）と、前記所定の周波数（ｆ１）成分から高域の周波数成分を前記所定の周波数（ｆ１）成分の遅延特性よりも相対的に低い遅延特性の下で送信または受信する線路部分ＡＰ（Ｂ´Ｐ´）と、前記所定の周波数（ｆ１）成分から低域の周波数成分を前記周波数成分の遅延特性よりも相対的に高い遅延特性の下で送信または受信する線路部分ＰＢ（Ａ´Ｐ´）とを備えている広帯域送信または受信アンテナ１３を含む送信または受信系２００（３００）と、第２の給電点Ｂ´（Ａ）に接続される一端と開放他端Ａ´（Ｂ）との間に前記第２の給電点Ｂ´（Ａ）に給電される広帯域受信または送信信号を受信または送信可能とする所定の線路長で形成された第２の金属線路２２、１６２（１２、１５２）を有する広帯域アンテナであって、前記第２の金属線路２２、１６２（１２、１５２）は、前記広帯域受信または送信信号における所定の周波数（ｆ１）成分に対して所定の遅延特性の下で受信または送信する線路部分Ｐ´（Ｐ）と、前記所定の周波数（ｆ１）成分から高域の周波数成分を前記所定の周波数（ｆ１）成分の遅延特性よりも相対的に高い遅延特性の下で受信または送信する線路部分Ｐ´Ａ´と、前記中心周波数成分から低域の周波数成分を前記中心周波数成分の遅延特性よりも相対的に低い遅延特性の下で受信または送信する線路部分Ｂ´Ｐ´（ＡＰ）とを備えている広帯域受信または送信アンテナ２３、１６３（１３、１５３）を含む受信または送信系３００（２００）とを具備し、対をなす、前記送信系２００の送信アンテナと前記受信系３００の受信アンテナとが互いに相補的な遅延特性を有していることにより、前記送信系２００の広帯域送信アンテナ１３、１５３（２３、１６３）によって送信される前記広帯域送信信号に生じる歪みを前記受信系３００の広帯域受信アンテナ２３、１６３（１３、１５３）によって受信される前記広帯域受信信号から相殺可能とするように構成されている群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対１００を用いたことを特徴とする超広帯域無線システムを実現することができる。
【０１２３】
（第３の実施の形態）
図５の（ａ）は、レーダシステムに適用される本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の第３の実施の形態に用いられる方形スパイラルアンテナによる広帯域送信アンテナを示す平面図である。
【０１２４】
図５の（ｂ）は、レーダシステムに適用される本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の第３の実施の形態に用いられる方形スパイラルアンテナによる広帯域受信アンテナを示す平面図である。
【０１２５】
すなわち、図５の（ａ）に示すように、レーダシステムに適用される本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の第３の実施の形態に用いられる方形スパイラルアンテナによる広帯域送信アンテナは、裏面に図示しない地板導体を有する誘電体基板４１の表面上に旋回方向を右旋回方向とする方形スパイラル状の導電体パターン４２が形成された方形スパイラルアンテナ４３として構成される。
【０１２６】
この方形スパイラルアンテナ４３において、点Ａは、導電体パターン４２の中央部分に形成されている給電点であり、点Ｐは、前述したように、導電体パターン４２の所定線路長部分に想定される周波数ｆ１の電波が放射されるワイヤ（金属線路）部分であり、点Ｂは、導電体パターン４２の最外周端としての開放端である。
【０１２７】
ここで、最外周端としての開放端Ｂには、当該開放端Ｂに達する電流を吸収して反射を無くすための回路素子としての終端抵抗４４が接続されている。
【０１２８】
なお、給電点Ａの接続構造については、後述する図１１または図１２に示す曲線スパイラルアンテナの場合の給電点接続構造を適用することができる。
【０１２９】
また、図５の（ｂ）に示すように、レーダシステムに適用される本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の第３の実施の形態に用いられる方形スパイラルアンテナによる広帯域受信アンテナは、裏面に図示しない地板導体を有する誘電体基板５１の表面上に旋回方向を右旋回方向とする方形スパイラル状の導電体パターン５２が形成された方形スパイラルアンテナ５３として構成されている。
【０１３０】
この方形スパイラルアンテナ５３において、点Ｂ´は、導電体パターン５２の最外周端部に形成されている給電点であり、点Ｐ´は、前述したように、導電体パターン１２の所定線路長部分に想定される周波数ｆ１の電波が受信されるワイヤ（金属線路）部分であり、点Ａ´は、導電体パターン５２の中央部分としての開放端である。
【０１３１】
ここで、導電体パターン５２の中央部分に形成されている開放端Ａ´には、当該開放端Ａ´に達する電流を吸収して反射を無くすための回路素子としての終端抵抗５４が接続されている。
【０１３２】
なお、最外周端に形成されている給電点Ｂ´の接続構造については、後述する図１１または図１２に示す曲線スパイラルアンテナの場合の中央の給電点Ａの接続構造を同様に適用することができる。
【０１３３】
そして、レーダ適用の場合には、送信アンテナとして用いられる方形スパイラルアンテナ４３から放射された電波がターゲットにより反射された波として逆旋回の円偏波となる。
【０１３４】
したがって、図５の（ｂ）に示すように、受信アンテナとして用いられる方形スパイラルアンテナ５３は、図５の（ａ）に示す送信アンテナとして用いられる方形スパイラルアンテナ４３の旋回方向と同じ右旋回方向のスパイラルの最外周端部に給電点Ｂ´を設けることにより、送信アンテナとは逆旋回の円偏波アンテナとなり、ターゲットからの反射波を効率良く受信することができる。
【０１３５】
このような第３の実施の形態による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の場合にも、式（１）が成立することは明らかであり、前述した第１の実施の形態と同様にして、送信アンテナとして用いられる方形スパイラルアンテナ４３によるパルス歪みが受信アンテナとして用いられる方形スパイラルアンテナ５３で相補的に補償される。
【０１３６】
また、レーダ適用の場合、相関処理によって受信エコーを検出するので、元々のパルス波形を再生することができるということは非常に重要である。
【０１３７】
（第４の実施の形態）
図７の（ａ）は、レーダシステムに適用される本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の第４の実施の形態に用いられる曲線スパイラルアンテナによる広帯域送信アンテナを示す平面図である。
【０１３８】
図７の（ｂ）は、レーダシステムに適用される本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の第４の実施の形態に用いられる曲線スパイラルアンテナによる広帯域受信アンテナを示す平面図である。
【０１３９】
すなわち、図７の（ａ）に示すように、レーダシステムに適用される本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の第４の実施の形態に用いられる曲線スパイラルアンテナによる広帯域送信アンテナは、裏面に図示しない地板導体を有する誘電体基板１７１の表面上に旋回方向を右旋回方向とする曲線スパイラル状の導電体パターン１７２が形成された曲線スパイラルアンテナ１７３として構成される。
【０１４０】
この曲線スパイラルアンテナ１７３において、点Ａは、導電体パターン１７２の中央部分に形成されている給電点であり、点Ｐは、前述したように、導電体パターン１７２の所定線路長部分に想定される周波数ｆ１の電波が放射されるワイヤ（金属線路）部分であり、点Ｂは、導電体パターン１７２の最外周端としての開放端である。
【０１４１】
ここで、最外周端としての開放端Ｂには、当該開放端Ｂに達する電流を吸収して反射を無くすための回路素子としての終端抵抗１７０が接続されている。
【０１４２】
なお、給電点Ａの接続構造については、後述する図１１または図１２に示す曲線スパイラルアンテナの場合の給電点接続構造を適用することができる。
【０１４３】
また、図７の（ｂ）に示すように、レーダシステムに適用される本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の第４の実施の形態に用いられる曲線スパイラルアンテナによる広帯域受信アンテナは、裏面に図示しない地板導体を有する誘電体基板１８１の表面上に旋回方向を右旋回方向とする曲線スパイラル状の導電体パターン１８２が形成された曲線スパイラルアンテナ１８３として構成されている。
【０１４４】
この曲線スパイラルアンテナ１８３において、点Ｂ´は、導電体パターン１８２の最外周端部に形成されている給電点であり、点Ｐ´は、前述したように、導電体パターン１８２の所定線路長部分に想定される周波数ｆ１の電波が受信されるワイヤ（金属線路）部分であり、点Ａ´は、導電体パターン１８２の中央部分としての開放端である。
【０１４５】
ここで、導電体パターン１８２の中央部分に形成されている開放端Ａ´には、当該開放端Ａ´に達する電流を吸収して反射を無くすための回路素子としての終端抵抗１８０が接続されている。
【０１４６】
なお、最外周端に形成されている給電点Ｂ´の接続構造については、後述する図１１または図１２に示す曲線スパイラルアンテナの場合の中央の給電点Ａの接続構造を同様に適用することができる。
【０１４７】
そして、レーダ適用の場合には、送信アンテナとして用いられる曲線スパイラルアンテナ１７３から放射された電波がターゲットにより反射された波として逆旋回の円偏波となる。
【０１４８】
したがって、図７の（ｂ）に示すように、受信アンテナとして用いられる曲線スパイラルアンテナ１８３は、図７の（ａ）に示す送信アンテナとして用いられる曲線スパイラルアンテナ１７３の旋回方向と同じ右旋回方向のスパイラルの最外周端部に給電点Ｂ´を設けることにより、送信アンテナとは逆旋回の円偏波アンテナとなり、ターゲットからの反射波を効率良く受信することができる。
【０１４９】
このような第４の実施の形態による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の場合にも、式（１）が成立することは明らかであり、前述した第１の実施の形態と同様にして、送信アンテナとして用いられる曲線スパイラルアンテナ１７２によるパルス歪みが受信アンテナとして用いられる曲線スパイラルアンテナ１８３で相補的に補償される。
【０１５０】
また、この第４の実施の形態においても、レーダ適用の場合、前述した第３の実施の形態と同様に、相関処理によって受信エコーを検出するので、元々のパルス波形を再生することができるということは非常に重要である。
【０１５１】
したがって、以上のような第３及び第４の実施の形態によれば、広帯域送信または受信アンテナ４３、１７３（５３、１８３）の前記第１の導電体パターン４２、１７２（５２、１８２）のスパイラルの旋回方向と、前記広帯域受信または送信アンテナ５３、１８３（４３、１７３）の前記第２の導電体パターン５２、１８２（４２、１７２）のスパイラルの旋回方向とが互いに同方向として形成されることにより、レーダシステム対応としたことを特徴とする群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対を実現することができる。
【０１５２】
（第５の実施の形態）
図８の（ａ）は、通信システムまたはレーダシステムに適用される本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の第５の実施の形態に用いられる広帯域送信アンテナを示す斜視図である。
【０１５３】
図８の（ｂ）は、通信システムまたはレーダシステムに適用される本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の第５の実施の形態に用いられる広帯域受信アンテナを示す斜視図である。
【０１５４】
すなわち、図８の（ａ）に示すように、通信システムまたはレーダシステムに適用される本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の第５の実施の形態に用いられる広帯域送信アンテナは、裏面に地板導体７０が形成されている誘電体基板７１の表面上に台形線状対数周期型の金属ストリップ（金属線路、導電体パターン）７２が形成された台形線状対数周期型アンテナ７３として構成される。
【０１５５】
この台形線状対数周期型アンテナ７３において、導電体ストリップ７２の下端部分には給電ピン７５が形成されており、この給電ピン７５は、地板導体７０側から差し込まれている同軸線路７４に接続されている。
【０１５６】
なお、給電ピン７５の接続構造については、後述する図１１または図１２に示す曲線スパイラルアンテナの場合の給電点接続構造を適用することができる。
【０１５７】
また、図８の（ｂ）に示すように、通信システムまたはレーダシステムに適用される本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の第５の実施の形態に用いられる広帯域受信アンテナは、裏面に地板導体６０が形成されている誘電体基板６１の表面上に台形線状対数周期型の金属ストリップ（金属線路、導電体パターン）６２が形成された台形線状対数周期型アンテナ６３として構成されている。
【０１５８】
この台形線状対数周期型アンテナ６３において、導電体ストリップ６２の上端部分には給電ピン６５が形成されており、この給電ピン６５は、地板導体６０側から差し込まれている同軸線路６４に接続されている。
【０１５９】
なお、給電ピン６５の接続構造については、後述する図１１または図１２に示す曲線スパイラルアンテナの場合の給電点接続構造を適用することができる。
【０１６０】
ここで、台形線状対数周期型アンテナというのは、台形歯形のような相似形の構造が繰り返されるアンテナで、各部分の寸法は小さい方から順に等比級数的に大きくなっていく構成を有している。
【０１６１】
このような台形線状対数周期型アンテナは、広帯域アンテナの代表的なものとして知られているものである。
【０１６２】
そして、このような第５の実施の形態による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対として用いられる台形線状対数周期型アンテナ７３、６３は、いずれも、誘電体基板７１、６１上に製作されたた平面アンテナであって、製作が容易で、量産に適し、低コストであるという特徴を有している。
【０１６３】
なお、このような第５の実施の形態による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対として用いられる台形線状対数周期型アンテナ７３、６３において、その放射方向は当然、図８の（ａ）、（ｂ）の紙面に垂直で地板導体７０、６０の反対側になる。
【０１６４】
このような第５の実施の形態による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の場合にも、式（１）が成立することは明らかであり、前述した第１の実施の形態と同様にして、送信アンテナとして用いられる台形線状対数周期型アンテナ７３によるパルス歪みが受信アンテナとして用いられる台形線状対数周期型アンテナ６３で相補的に補償される。
【０１６５】
（第６の実施の形態）
図９の（ａ）は、通信システムまたはレーダシステムに適用される本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の第６の実施の形態に用いられる広帯域送信アンテナを示す斜視図である。
【０１６６】
図９の（ｂ）は、通信システムまたはレーダシステムに適用される本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の第６の実施の形態に用いられる広帯域受信アンテナを示す斜視図である。
【０１６７】
すなわち、図９の（ａ）に示すように、通信システムまたはレーダシステムに適用される本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の第６の実施の形態に用いられる広帯域送信アンテナは、裏面に地板導体９０が形成されている誘電体基板９１の表面上にジグザグ対数周期型の金属ストリップ（金属線路、導電体パターン）９２が形成されたジグザグ対数周期型アンテナ９３として構成される。
【０１６８】
このジグザグ対数周期型アンテナ９３において、導電体ストリップ９２の下端部分には給電ピン９５が形成されており、この給電ピン９５は、地板導体９０側から差し込まれている同軸線路９４に接続されている。
【０１６９】
なお、給電ピン９５の接続構造については、後述する図１１または図１２に示す曲線スパイラルアンテナの場合の給電点接続構造を適用することができる。
【０１７０】
また、図９の（ｂ）に示すように、通信システムまたはレーダシステムに適用される本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の第６の実施の形態に用いられる広帯域受信アンテナは、裏面に地板導体８０が形成されている誘電体基板８１の表面上にジグザグ対数周期型の金属ストリップ（金属線路、導電体パターン）８２が形成されたジグザグ対数周期型アンテナ８３として構成されている。
【０１７１】
このジグザグ対数周期型アンテナ８３において、導電体ストリップ８２の上端部分には給電ピン８５が形成されており、この給電ピン８５は、地板導体８０側から差し込まれている同軸線路８４に接続されている。
【０１７２】
なお、給電ピン８５の接続構造については、後述する図１１または図１２に示す曲線スパイラルアンテナの場合の給電点接続構造を適用することができる。
【０１７３】
ここで、ジグザグ対数周期型アンテナというのは、ジグザグ状のような相似形の構造が繰り返されるアンテナで、前述した第５の実施の形態による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対として用いられる台形線状対数周期型アンテナの場合と同様に、各部分の寸法が小さい方から順に等比級数的に大きくなっていく構成を有している。
【０１７４】
このようなジグザグ対数周期型アンテナも、広帯域アンテナの代表的なものとして知られているものである。
【０１７５】
そして、このような第６の実施の形態による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対として用いられるジグザグ対数周期型アンテナ９３、８３は、いずれも、誘電体基板９１、８１上に製作されたた平面アンテナであって、製作が容易で、量産に適し、低コストであるという特徴を有している。
【０１７６】
なお、このような第６の実施の形態による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対として用いられる台形線状対数周期型アンテナ９３、８３において、その放射方向は当然、図９の（ａ）、（ｂ）の紙面に垂直で地板導体９０、８０の反対側になる。
【０１７７】
そして、このような第６の実施の形態による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の場合にも、式（１）が成立することは明らかであり、前述した第１の実施の形態と同様にして、送信アンテナとして用いられるジグザグ対数周期型アンテナ９３によるパルス歪みが受信アンテナとして用いられるジグザグ対数周期型アンテナ８３で相補的に補償される。
【０１７８】
したがって、以上のような第５及び第６の実施の形態によれば、広帯域送信または受信アンテナ７３、９３（６３、８３）は、前記第１の金属線路として、第１の地板導体７０、９０（６０、８０）を有する第１の誘電体基板７１、９１（６１、８１）上に形成された小さい方から順に等比級数的に大きくなっていく構成を有している対数周期型の第１の導電体パターン７２、９２（６２、８２）と、前記第１の給電点として、前記第１の導電体パターン７２、９２（６２、８２）の最小部または最大部に形成された給電部７５、９５（６５、８５）とを有し、前記広帯域受信または送信アンテナ６３、８３（７３、９３）は、前記第２の金属線路として、第２の地板導体６０、８０（７０、９０）を有する第２の誘電体基板６１、８１（７１、９１）上に形成された小さい方から順に等比級数的に大きくなっていく構成を有している対数周期型の第２の導電体パターン６２、８２（７２、９２）と、前記第２の給電点として、前記第２の導電体パターン６２、８２（７２、９２）の最大部または最小部に形成された給電部６５、８５（７５、９５）とを有し、前記広帯域送信または受信アンテナ７３、９３（６３、８３）と前記広帯域受信または送信アンテナ６３、８３（７３、９３）とが互いに相補的な遅延特性を有していることにより、前記広帯域送信アンテナ７３、９３（６３、８３）によって送信される前記広帯域送信信号に生じる歪みを前記広帯域受信アンテナ６３、８３（７３、９３）によって受信される前記広帯域受信信号から相殺可能とするように構成されていることを特徴とする群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対を実現することができる。
【０１７９】
（第７の実施の形態）
図１０の（ａ）は、通信システムまたはレーダシステムに適用される本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の第７の実施の形態に用いられる広帯域送信アンテナを示す側面図である。
【０１８０】
図１０の（ｂ）は、通信システムまたはレーダシステムに適用される本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の第７の実施の形態に用いられる広帯域受信アンテナを示す側面図である。
【０１８１】
すなわち、図１０の（ａ）に示すように、通信システムまたはレーダシステムに適用される本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の第７の実施の形態に用いられる広帯域送信アンテナは、モノポール型対数周期折り返しアンテナ１１２と呼ばれるアンテナ素子を用いたアレーアンテナで、原形である対数周期折り返しアンテナの半分のアンテナ素子１１０を地板導体１１１の上に垂直に立てた構造のアンテナである。
【０１８２】
このモノポール型対数周期折り返しアンテナ１１２においては、給電ピン１１３がアンテナ素子１１０の背の低い一端において、地板導体１１１側から差し込まれている同軸線路１１４に接続されており、アンテナ素子１１０の背の高い他端が地板導体１１１に短絡されている。
【０１８３】
この場合、アンテナ素子１１０は、金属棒や金属板で形成するようにしても良く、誘電体基板に金属ストリップを印刷するようにして形成しても良い。
【０１８４】
また、図１０の（ｂ）に示すように、通信システムまたはレーダシステムに適用される本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の第７の実施の形態に用いられる広帯域受信アンテナは、モノポール型対数周期折り返しアンテナ１２２と呼ばれるアンテナ素子を用いたアレーアンテナで、原形である対数周期折り返しアンテナの半分のアンテナ素子１２０を地板導体１２１の上に垂直に立てた構造のアンテナである。
【０１８５】
このモノポール型対数周期折り返しアンテナ１２２においては、給電ピン１２３がアンテナ素子１２０の背の高い一端において、地板導体１２１側から差し込まれている同軸線路１２４に接続されており、アンテナ素子１２０の背の低い他端が地板導体１２１に短絡されている。
【０１８６】
この場合、アンテナ素子１２０は、金属棒や金属板で形成するようにしても良く、誘電体基板に金属ストリップを印刷するようにして形成しても良い。
【０１８７】
そして、これらのモノポール型対数周期折り返しアンテナ１１２、１２２において、偏波は垂直偏波で放射方向は、天頂方向でなく、地板導体１１１、１２１に沿ってアンテナ素子１１０、１２０が並ぶ方向になる（これは、エンドファイヤと言われている）。
【０１８８】
これらのモノポール型対数周期折り返しアンテナ１１２、１２２において、いずれの場合も、給電点が互いに反対側になっており、こうすることで、前述した各実施の形態のアンテナ対と同様に、両アンテナで遅延が補償される。
【０１８９】
このような第７の実施の形態による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の場合にも、式（１）が成立することは明らかであり、前述した第１の実施の形態と同様にして、送信アンテナとして用いられるモノポール型対数周期折り返しアンテナ１１２によるパルス歪みが受信アンテナとして用いられるモノポール型対数周期折り返しアンテナ１２２で相補的に補償される。
【０１９０】
したがって、以上のような第７の実施の形態によれば、広帯域送信または受信アンテナ１１２（１２２）は、前記第１の金属線路として、第１の地板導体１１１（１２１）の上に垂直に立てられた構造の第１のモノポール型対数周期折り返しアンテナ１１２（１２２）を構成する原形である対数周期折り返しアンテナの半分の第１のアンテナ素子１１０（１２０）と、前記第１の給電点として、前記第１のアンテナ素子１１０（１２０）の背の低いまたは高い一端に接続された第１の給電部１１３（１２３）とを有し、前記広帯域受信または送信アンテナ１２２（１１２）は、前記第２の金属線路として、第２の地板導体１２１（１１１）の上に垂直に立てられた構造の第２のモノポール型対数周期折り返しアンテナ１２２を構成する原形である対数周期折り返しアンテナの半分の第２の半分のアンテナ素子１２０（１１０）と、前記第２の給電点として、前記第２のアンテナ素子１２０（１１０）の背の高いまたは低い一端に接続された第２の給電部１２３（１１３）とを有し、前記広帯域送信または受信アンテナ１１２（１２２）と前記広帯域受信または送信アンテナ１２２（１１２）とが互いに相補的な遅延特性を有していることにより、前記広帯域送信アンテナ１１２（１２２）によって送信される前記広帯域送信信号に生じる歪みを前記広帯域受信アンテナ１２２（１１２）によって受信される前記広帯域受信信号から相殺可能とするように構成されていることを特徴とする群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対を実現することができる。
【０１９７】
なお、以上のような各実施の形態では、広帯域アンテナの給電点の少なくとも一方が、地板導体と、誘電体基板の少なくとも一方から差し込まれている同軸線路に接続されている図１１に示すような給電構造を適用するようにしている。
【０１９８】
図１１は、曲線スパイラルアンテナの給電点Ａの接続構造として同軸線路を用いる場合を例示するための平面図（ａ）と横断面図（ｂ）である。
【０１９９】
すなわち、図１１に示すように、この曲線スパイラルアンテナ１５３は、誘電体基板１５１の表面上に旋回方向を右旋回方向とする曲線スパイラル状の導電体パターン１５２が形成されている。
【０２００】
導電体パターン１５２の中央部分に形成されている給電点Ａは、誘電体基板１５１の地板導体１５６を有する裏面側からスルーホール１５４を介して差し込まれている同軸線路１５７に接続されている。
【０２０１】
図１１において、開放端Ｂには、当該開放端Ｂに達する電流を吸収して反射を無くすための回路素子としての終端抵抗１５０が接続されている。
【０２０２】
このような同軸線路を用いる給電構造に代えて、例えば、各広帯域アンテナの給電点の少なくとも一方が、図１２に示すように、地板導体と、誘電体基板の少なくとも一方に形成されたマイクロストリップ線路からスロットを介して電磁結合による給電構造を用いることができる。
【０２０３】
図１２は、曲線スパイラルアンテナの給電点Ａの接続構造として電磁結合を用いる場合を例示するための平面図（ａ）と横断面図（ｂ）である。
【０２０４】
すなわち、図１２に示すように、この曲線スパイラルアンテナ１９３は、誘電体基板１９１の表面上に旋回方向を右旋回方向とする曲線スパイラル状の導電体パターン１９２が形成されている。
【０２０５】
給電点Ａは、導電体パターン１９２の中央部分に形成されており、この給電点Ａと対向して誘電体基板１９１の裏面側の地板導体１５６にスロット１９４が形成されている。
【０２０６】
そして、地板導体１９５の下面には誘電体層１９７が形成されており、給電点Ａは、この誘電体層１９７の下面に形成されているマイクロストリップ線路１９６からスロット１９４を介して電磁結合による給電構造とされている。
【０２０７】
図１２において、開放端Ｂには、当該開放端Ｂに達する電流を吸収して反射を無くすための回路素子としての終端抵抗１９０が接続されている。
【０２０８】
【発明の効果】
従って、以上説明したように、本発明によれば、広帯域アンテナで発生する群遅延特性を補償することにより、広帯域アンテナによるパルス波形歪みをなくし、精度よく受信信号を検出可能にすると共に、空間に放射されるパルスのピークレベルを下げることにより、他の無線システムへの電波干渉を低減する広帯域送受信アンテナ対及びそれを用いた広帯域無線システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の原理を説明するための送受信系を示す図である。
【図２】図２は、本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の原理を説明するための群遅延補償特性を示す図である。
【図３】図３の（ａ）、（ｂ）は、通信システムに適用される本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の第１の実施の形態として方形スパイラルアンテナを用いる広帯域送信アンテナ及び広帯域受信アンテナを示す平面図である。
【図４】図４は、方形スパイラルアンテナ１３、２３を送受信アンテナとして用いる群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対１００として組み込んで構成されるＵＷＢ無線システムの概略構成を示すブロック図である。
【図５】図５の（ａ）、（ｂ）は、レーダシステムに適用される本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の第３の実施の形態として方形スパイラルアンテナを用いる広帯域送信アンテナ及び広帯域受信アンテナを示す平面図である。
【図６】図６の（ａ）、（ｂ）は、通信システムに適用される本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の第２の実施の形態として曲線スパイラルアンテナを用いる広帯域送信アンテナ及び広帯域受信アンテナを示す平面図である。
【図７】図７の（ａ）、（ｂ）は、レーダシステムに適用される本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の第４の実施の形態として曲線スパイラルアンテナを用いる広帯域送信アンテナ及び広帯域受信アンテナを示す平面図である。
【図８】図８の（ａ）、（ｂ）は、通信システムまたはレーダシステムに適用される本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の第５の実施の形態に用いられる広帯域送信アンテナ及び広帯域受信アンテナを示す斜視図である。
【図９】図９の（ａ）、（ｂ）は、通信システムまたはレーダシステムに適用される本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の第６の実施の形態に用いられる広帯域送信アンテナ及び広帯域受信アンテナを示す斜視図である。
【図１０】図１０の（ａ）、（ｂ）は、通信システムまたはレーダシステムに適用される本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対の第７の実施の形態に用いられる広帯域送信アンテナ及び広帯域受信アンテナを示す側面図である。
【図１１】図１１は、本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対に適用される曲線スパイラルアンテナの給電点Ａの接続構造として同軸線路を用いる場合を例示するための平面図（ａ）と横断面図（ｂ）である。
【図１２】図１２は、本発明による群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対に適用される曲線スパイラルアンテナの給電点Ａの接続構造として電磁結合を用いる場合を例示するための平面図（ａ）と横断面図（ｂ）である。
【図１３】図１３は、従来の広帯域アンテナ示す平面図である。
【図１４】図１４は、従来の広帯域アンテナを用いた場合のパルス波形歪みを有する送信波形と、パルス波形歪みを有する受信波形とを模擬的に示す図である。
【符号の説明】
１０…送信用広帯域アンテナ
２０…受信用広帯域アンテナ
１１、２１、４１、５１、６１、７１、８１、１５１、１６１、１７１、１８１、１９１…誘電体基板
１２、２２、４２、５２…方形スパイラル状の導電体パターン
１３、２３、４３、５３…方形スパイラルアンテナ
１５２、１６２、１７２、１８２、１９２…曲線スパイラル状の導電体パターン１５３、１６３、１７３、１８３、１９３…曲線スパイラルアンテナ
１４、２４、４４、５４、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０…終端抵抗Ａ…中央給電点
Ａ´…中央部開放端
Ｐ、Ｐ´…周波数ｆ１の電波が放射されるワイヤ（金属線路）部分
Ｂ…最外周端部開放端
Ｂ´…外部給電点
１００…群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対
２００…ＵＷＢ無線システムの送信系
３００…ＵＷＢ無線システムの受信系
１３１…変調器
１３２、２３２…パルス発生器
１３３、２３１…電力増幅器
２３２…復調器
６０、７０、８０、９０、１１１、１２１、１９５…地板導体６２、７２、８２、…台形線状対数周期型の金属ストリップ（導電体パターン）６３、７３、８３…台形線状対数周期型アンテナ
６４、７４、８４、９４、１１４、１５７…同軸線路
９２…グザグ対数周期型の金属ストリップ（導電体パターン）
９３…ジグザグ対数周期型アンテナ
１１２、１２２…モノポール型対数周期折り返しアンテナ
１１０、１２０…モノポール型対数周期折り返しアンテナ素子
１１３、１２３…給電ピン
１５４…スルーホール
１９４…スロット
１９７…誘電体層、
１９６…マイクロストリップ線路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wideband transmission / reception antenna pair and a radio system using the same, and more particularly to a wideband transmission / reception antenna pair capable of compensating for a group delay characteristic generated by the wideband antenna and an ultra wideband radio system using the same.
[0002]
[Prior art]
Recently, in the field of wireless communication, an ultra wideband (UWB) wireless system is attracting attention.
[0003]
This UWB wireless system is a wireless transmission system that occupies a bandwidth (bandwidth) of 25% or more of the center frequency or 1.5 GHz or more, and has a wide bandwidth, but radiated power is transmitted to a personal computer (PC). Coexistence as a wireless system is suppressed by suppressing the interference to an existing wireless communication system to a small extent by suppressing the radiation noise (-41.3 dBm) from an electronic device or the like to an extremely low level.
[0004]
This UWB wireless system was originally developed as an American military technology, but in February 2002, the U.S. FCC (Federal Communications Commission) decided to release radio waves for consumer use. The movement towards the development of is becoming active. There are two frequency bands approved by the FCC for consumer use.
[0005]
One is a microwave band (3.1 to 10.6 GHz), and its main use is wireless that connects PCs and AV devices at high speed and low cost in a short distance area in an office or home. There is a network system.
[0006]
The other one is a quasi-millimeter wave band (22 to 29 GHz), and its main application is ultra-high-speed short-range wireless communication and collision detection devices such as automobiles. In this case, the latter sensing use is mainly considered.
[0007]
The UWB wireless system basically uses a pulse wave (Gaussian single cycle wave, etc.) with an extremely narrow width of about 1 ns without using a carrier wave, which is fundamentally different from existing wireless communication systems. Yes.
[0008]
Since this pulse wave contains a very wide range of frequency components, by using such a pulse wave, a radio wave that occupies a very wide band (UWB) of several GHz width when viewed on the frequency axis. The system becomes feasible.
[0009]
In an actual UWB wireless system, information to be transmitted is added by changing the position, waveform, and phase of the pulse wave on the time axis.
[0010]
In the existing wireless communication system, in order to put information to be transmitted on the waveform and phase of a continuous carrier wave on the time axis, the carrier wave is mixed with the baseband signal as an input signal and sent to the RF unit. Therefore, the waveform transmitted from the antenna is a continuous wave.
[0011]
On the other hand, in the UWB wireless system, since the waveform of the baseband signal is converted into a pulse wave as it is and transmitted, the waveform transmitted from the antenna is a discontinuous pulse wave.
[0012]
In such a UWB wireless system, it is necessary that all devices and elements constituting the system have broadband characteristics.
[0013]
In particular, the problem is to realize an antenna having wideband characteristics to be applied to a UWB wireless system. In the past long history of radio, antennas that operate over a wide frequency band have been researched and developed.
[0014]
The most famous is a self-complementary antenna as shown in Non-Patent Document 1, in which the input impedance is 60π ohms regardless of the frequency.
[0015]
This is a principle discovered in Japan, and is called the relational expression of the insect. An antenna according to this principle has not only impedance but also directivity almost constant over a wide frequency range.
[0016]
As antennas derived from this principle, there are a logarithmic periodic antenna, a rectangular spiral antenna as shown in Non-Patent Document 2 formed on a dielectric substrate, and the like, which are widely used at present.
[0017]
Although these broadband antennas have a wide impedance characteristic, a short pulse is used in the case of UWB wireless system application, so that there is a problem that the pulse waveform is distorted by the antenna if there is a difference in delay depending on the frequency. .
[0018]
When the pulse waveform is distorted in this way, it becomes difficult to perform correlation processing on the receiving side and reproduce the signal, or the bit error rate deteriorates.
[0019]
That is, the antenna of the UWB wireless system is required to have a constant delay frequency characteristic, which is greatly different from a normal antenna.
[0020]
Currently, chip-shaped small antennas have been developed for UWB wireless systems intended for wireless interfaces such as AV equipment. However, such a small antenna inevitably becomes non-directional, has a small gain, is typically about -3 dB, and has a frequency characteristic that is not so wide.
[0021]
The UWB wireless system has various usage forms as described above, and may require a small omnidirectional antenna as described above. However, the UWB wireless system has a higher gain for communication services and sensing at longer distances. In addition, a high angular resolution is required, and a directional antenna is required.
[0022]
For this reason, a somewhat large antenna such as a spiral is required. However, since such an antenna generally has the delay frequency characteristics as described above, a pulse waveform distortion occurs due to the antenna.
[0023]
[Non-Patent Document 1]
Yasuto Mushiake, “Self-Complementary. Antennas”, Springer, ISBN 3-540-76002-4
[0024]
[Non-Patent Document 2]
H. Nakano, J .; Eto, Y. et al. Okabe, J. et al. Yamauchi, “Tilted-and. Axial-Beam Formation by a Single-Arm Rectangular Spiral Antenna with Compact Directive Substrate and Conducting PlaneElectric Ene. Antennas and Propag. Vol. 5, no. 1, Jan. 2002
[0025]
[Problems to be solved by the invention]
Next, as a problem to be solved by the present invention, the problem of the group delay characteristic in the application of the conventional broadband antenna as described above to the UWB wireless system will be described in detail below.
[0026]
Until now, various broadband antennas have been used for communication, radar, and EMC. As one of them, the self-complementary antenna according to Non-Patent Document 1 described above is an antenna having a structure in which a metal part and an air part are completely interchanged by appropriate rotation and folding.
[0027]
As described above, it has been proved that the input impedance Z of this self-complementary antenna is Z = 60π (Ω) regardless of the frequency (Reimei's relational expression).
[0028]
As an antenna according to this self-complementary antenna, the rectangular spiral antenna and log-peri antenna described in Non-Patent Document 2 described above have been put into practical use.
[0029]
These antennas keep input impedance (or VSWR), axial ratio, directivity, gain, and the like almost constant over a wide frequency band.
[0030]
However, in the case of an antenna applied to a UWB wireless system, a short pulse is radiated into the space or received, so the group delay characteristic that causes pulse waveform distortion must also be a problem. This is a feature of the antenna for UWB wireless system applications.
[0031]
From the viewpoint of this group delay characteristic, looking back at the conventional broadband antenna, it can be seen that there is a problem.
[0032]
That is, in these broadband antennas, even if the amplitude of the radio wave radiated with respect to the frequency change is constant, the phase is not linear, that is, the delay differs depending on the frequency, so that the pulse waveform is distorted.
[0033]
Next, the reason why the group delay occurs in the broadband antenna will be described as a cause of the distortion of the pulse waveform.
[0034]
  FIG.3These are top views which show the conventional wideband antenna. Here, as a typical example of a conventional broadband antenna, FIG.3Consider the case of a rectangular spiral antenna in which a rectangular spiral conductor pattern 2 is formed on a dielectric substrate 1 as shown in FIG.
[0035]
The broadband antenna is not limited to a square spiral antenna, and the following description is the same in principle for other antennas such as a self-complementary antenna.
[0036]
  Now, Fig. 13If a broadband signal is fed from a point A, which is the central portion of the conductor pattern 2, a portion in which the peripheral length (line length) from the point A is substantially the transmission wavelength input g with respect to a certain frequency f1 in the rectangular spiral antenna. (The representative point is P) resonates and a strong current flows.
[0037]
  That is, FIG.3In the rectangular spiral antenna, the radio wave having the frequency f1 is strongly radiated from the wire (conductor) portion near the point P.
[0038]
This rectangular spiral antenna is a traveling wave type antenna in principle, and the wire is a radiating element as well as a transmission line. Therefore, the current flowing through the point P is a fraction of the line length from the feeding point A to the point P. Will only be delayed.
[0039]
In other words, in such a wide-band antenna, the resonance position (position where the radio wave is radiated) varies depending on the frequency, and therefore the group delay characteristic varies depending on the frequency.
[0040]
If such a wideband antenna having different group delay characteristics depending on the frequency is applied to the UWB wireless system, there is a problem that pulse waveform distortion occurs due to the group delay characteristics as described above.
[0041]
  FIG.4These are the figures which simulate the transmission waveform which has a pulse waveform distortion at the time of using the conventional wideband antenna, and the reception waveform which has a pulse waveform distortion.
[0042]
  That is, FIG.4As shown in FIG. 3, even when an input waveform without pulse waveform distortion is originally supplied to the transmission broadband antenna 3, the transmission waveform is illustrated because the transmission broadband antenna 3 has a group delay characteristic that varies depending on the frequency. Is radiated as a radio wave having a pulse waveform distortion such as
[0043]
Then, the radio wave having the pulse waveform distortion is received by the reception broadband antenna 4, and the reception broadband antenna 4 also has a group delay characteristic that varies depending on the frequency, so that the pulse waveform distortion is further added. A received waveform having such a pulse waveform distortion is output.
[0044]
Note that the phenomenon that the pulse waveform radiated from the transmitting broadband antenna 3 into the space is distorted as shown in the figure is equivalent to the time that the pulse is stretched, and as a result, the peak level of the pulse is lowered. Equivalent to.
[0045]
By the way, since the peak level of the transmission waveform is regulated by the Radio Law, such a decrease in the peak level of the transmission waveform makes it easy to clear the regulations of the Radio Law and to other wireless systems. There is an advantage that radio wave interference can be reduced.
[0046]
However, in this state, since the reception waveform having pulse waveform distortion is output from the reception broadband antenna 4, it is difficult to perform correlation processing on the reception side. This is a major limitation in realizing the UWB wireless system.
[0047]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a wide-band transmission / reception antenna pair capable of compensating for the group delay characteristics generated by a wide-band antenna and an ultra-wideband radio system using the same.
[0048]
[Means for Solving the Problems]
The present invention compensates for group delay characteristics generated by a wideband antenna with a wideband transmission / reception antenna pair, thereby eliminating pulse waveform distortion caused by the wideband antenna and detecting a received signal with high accuracy when applied to an ultra-wideband wireless transmission system. A method is proposed.
[0049]
  According to the present invention, in order to solve the above problems,
  (1)A broadband transmitting antenna having a group delay characteristic with a delay that varies depending on the frequency;
  TheA pair of wideband transmission / reception antennas in combination with a wideband reception antenna that is spaced apart from the wideband transmission antenna and receives a wideband transmission signal that is radiated from the wideband transmission antenna and is distorted due to the group delay characteristic and compensates for the distortion Because
  The broadband transmit / receive antenna pair is:
  A first metal line formed with a predetermined line length capable of transmitting a broadband transmission signal fed to the first feed point between one end connected to the first feed point and the other open end. The first metal line includes a line portion that transmits a predetermined frequency component in the wideband transmission signal under a predetermined delay characteristic, and a high frequency from the predetermined frequency component. A line portion for transmitting a component under a delay characteristic relatively lower than the delay characteristic of the predetermined frequency component, and a relative frequency component from the predetermined frequency component to a lower frequency component than the delay characteristic of the predetermined frequency component A broadband transmission antenna comprising a line portion for transmission under a characteristically high delay characteristic;
  A second metal line formed with a predetermined line length capable of receiving a broadband received signal fed to the second feeding point between one end connected to the second feeding point and the other open end. The second metal line includes a line portion that receives a predetermined frequency component in the wideband received signal under a predetermined delay characteristic, and a high frequency from the predetermined frequency component. A line portion that receives a component under a delay characteristic that is relatively higher than the delay characteristic of the predetermined frequency component, and a relative frequency component that is lower than the predetermined frequency component than the delay characteristic of the predetermined frequency component. A broadband receiving antenna having a line portion for receiving under a low delay characteristic,
  Since the broadband transmitting antenna and the broadband receiving antenna have complementary group delay characteristics, distortion generated in the broadband transmission signal transmitted by the broadband transmitting antenna is received by the broadband receiving antenna. A group delay compensation type broadband transmitting / receiving antenna pair configured to be able to cancel out from the broadband received signal is provided.
[0050]
  Further, according to the present invention, in order to solve the above problems,
  (2) a wideband transmitting antenna having a group delay characteristic having a delay that varies depending on a frequency;
  TheA pair of wideband transmission / reception antennas in combination with a wideband reception antenna that is spaced apart from the wideband transmission antenna and receives a wideband transmission signal that is radiated from the wideband transmission antenna and is distorted due to the group delay characteristic and compensates for the distortion Because
  The broadband transmit / receive antenna pair is:
  A first metal line formed with a predetermined line length capable of receiving a broadband reception signal fed to the first feeding point between one end connected to the first feeding point and the other open end. The first metal line includes a line portion that receives a predetermined frequency component in the wideband received signal under a predetermined delay characteristic, and a high frequency from the predetermined frequency component. A line portion that receives a component under a delay characteristic that is relatively lower than the delay characteristic of the predetermined frequency component, and a relative frequency component that is lower than the predetermined frequency component than the delay characteristic of the predetermined frequency component. A wideband receiving antenna having a line portion for receiving under high delay characteristics,
  A second metal line formed with a predetermined line length capable of transmitting a broadband transmission signal fed to the second feeding point between one end connected to the second feeding point and the other open end. The second metal line includes: a line portion that transmits a predetermined frequency component in the wideband transmission signal under a predetermined delay characteristic; and a frequency that is higher than the predetermined frequency component. A line portion that transmits a component under a delay characteristic that is relatively higher than the delay characteristic of the predetermined frequency component, and a relative frequency component that is lower than the predetermined frequency component than the delay characteristic of the predetermined frequency component. A broadband transmitting antenna having a line portion for transmitting under a low delay characteristic,
  Since the broadband receiving antenna and the broadband transmitting antenna have complementary group delay characteristics, distortion generated in the broadband transmission signal transmitted by the broadband transmitting antenna is received by the broadband receiving antenna. It is configured to be able to cancel from the wideband received signalA group delay compensated broadband transmit / receive antenna pair is provided.
[0051]
  According to the present invention, in order to solve the above problems,
  (3) The first metal line is a first conductor pattern formed in a spiral shape on a first dielectric substrate having a first ground plane conductor,
  The first feeding point is a central feeding part formed at the center of the first conductor pattern,
  The second metal line comprises a second conductor pattern formed in a spiral shape on a second dielectric substrate having a second ground plane conductor,
  (1) or (2), wherein the second feeding point is an external feeding part formed at an outer peripheral end of the second conductor pattern.A group delay compensated broadband transmit / receive antenna pair is provided.
[0052]
  According to the present invention, in order to solve the above problems,
  (4) The spiral turning direction of the first conductor pattern and the spiral turning direction of the second conductor pattern are formed in opposite directions, and the same by supplying power from both ends opposite to each other. A swiveling circularly polarized antenna was formed to support communication systemsA group delay compensation type broadband transmitting / receiving antenna pair according to (3) is provided.
[0053]
  According to the present invention, in order to solve the above problems,
  (5) The spiral turning direction of the spiral of the first conductor pattern and the spiral turning direction of the second conductor pattern are formed in the same direction, thereby the radar system.The group delay compensation type wideband transmitting / receiving antenna pair according to (3), characterized by being adapted, is provided.
[0054]
  According to the present invention, in order to solve the above problems,
(6) The logarithmic period in which the first metal line has a configuration that increases geometrically in order from the smallest one formed on the first dielectric substrate having the first ground plane conductor. A first conductor pattern of the mold,
  The first feeding point is a feeding part formed in the maximum part or the minimum part of the first conductor pattern,
  The second metal line has a logarithmic period type first structure having a configuration in which the second metal line is geometrically increased in order from the smaller one formed on the second dielectric substrate having the second ground plane conductor. 2 conductor patterns,
  The second feeding point is a feeding part formed at a minimum part or a maximum part of the second conductor pattern (1) or (2)A group delay compensated broadband transmit / receive antenna pair as described is provided.
[0055]
  According to the present invention, in order to solve the above problems,
  (7) At least one of the first feeding point and the second feeding point is the first ground plane conductor and the second ground plane conductor, the first dielectric substrate, and the second dielectric body. Connected to the first coaxial line and the second coaxial line inserted from at least one of the substratesA group delay compensation type broadband transmitting / receiving antenna pair according to any one of (3) to (6) is provided.
[0056]
  According to the present invention, in order to solve the above problems,
  (8) At least one of the first feeding point and the second feeding point is the first ground plane conductor and the second ground plane conductor, the first dielectric substrate, and the second dielectric body. (3) to (6), wherein a feed structure is formed by electromagnetic coupling from a microstrip line formed on at least one of the substrates through a slot.A group delay compensated broadband transmit / receive antenna pair is provided.
[0057]
  According to the present invention, in order to solve the above problems,
  (9) a broadband transmitting antenna having a group delay characteristic having a delay that varies depending on the frequency;
  TheA pair of wideband transmission / reception antennas in combination with a wideband reception antenna that is spaced apart from the wideband transmission antenna and receives a wideband transmission signal that is radiated from the wideband transmission antenna and is distorted due to the group delay characteristic and compensates for the distortion An ultra-wideband wireless system using
  The ultra-wideband wireless system is:
  To configure the wideband transmit / receive antenna pair,A first metal line formed with a predetermined line length capable of transmitting a broadband transmission signal fed to the first feed point between one end connected to the first feed point and the other open end. The first metal line includes a line portion that transmits a predetermined frequency component in the wideband transmission signal under a predetermined delay characteristic, and a high frequency from the predetermined frequency component. A line portion for transmitting a component under a delay characteristic relatively lower than the delay characteristic of the predetermined frequency component, and a relative frequency component from the predetermined frequency component to a lower frequency component than the delay characteristic of the predetermined frequency component A transmission system including a wideband transmission antenna having a line portion for transmission under a characteristically high delay characteristic;
  To configure the wideband transmit / receive antenna pair,A second metal line formed with a predetermined line length capable of receiving a broadband received signal fed to the second feeding point between one end connected to the second feeding point and the other open end. The second metal line includes a line portion that receives a predetermined frequency component in the wideband received signal under a predetermined delay characteristic, and a high frequency from the predetermined frequency component. A line portion that receives a component under a delay characteristic that is relatively higher than the delay characteristic of the predetermined frequency component, and a relative frequency component that is lower than the predetermined frequency component than the delay characteristic of the predetermined frequency component. And a receiving system including a broadband receiving antenna having a line portion for receiving under a low delay characteristic,
  The transmission antenna of the transmission system and the reception antenna of the reception system that form a pair have complementary group delay characteristics, so that the broadband transmission signal transmitted by the broadband transmission antenna of the transmission system What is claimed is: 1. An ultra-wideband radio system using a group delay compensation type broadband transmit / receive antenna pair configured to cancel generated distortion from the broadband received signal received by a broadband receive antenna of the receiver system Provided.
  According to the present invention, in order to solve the above problems,
  (10) a wideband transmitting antenna having a group delay characteristic having a delay that varies depending on a frequency;
  TheA pair of wideband transmission / reception antennas in combination with a wideband reception antenna that is spaced apart from the wideband transmission antenna and receives a wideband transmission signal that is radiated from the wideband transmission antenna and is distorted due to the group delay characteristic and compensates for the distortion An ultra-wideband wireless system using
  The ultra-wideband wireless system is:
  In order to constitute the wideband transmitting / receiving antenna pair, a predetermined line capable of receiving a wideband reception signal fed to the first feeding point between one end connected to the first feeding point and the other open end A wideband antenna having a first metal line formed in a length, wherein the first metal line is a line part for receiving a predetermined frequency component in the wideband received signal under a predetermined delay characteristic; A line portion for receiving a high frequency component from the predetermined frequency component under a delay characteristic relatively lower than a delay characteristic of the predetermined frequency component; and a low frequency component from the predetermined frequency component. A receiving system including a wideband receiving antenna including a line portion that receives a delay characteristic that is relatively higher than a delay characteristic of the predetermined frequency component;
  A predetermined line capable of transmitting a broadband transmission signal fed to the second feeding point between one end connected to the second feeding point and an open other end to constitute the wideband transmitting / receiving antenna pair A broadband antenna having a second metal line formed in a length, wherein the second metal line transmits a predetermined frequency component of the broadband transmission signal under a predetermined delay characteristic; A line portion for transmitting a high frequency component from the predetermined frequency component under a delay characteristic relatively higher than a delay characteristic of the predetermined frequency component; and a low frequency component from the predetermined frequency component. A transmission system including a wideband transmission antenna including a line portion that transmits under a delay characteristic relatively lower than the delay characteristic of the predetermined frequency component,
  The transmission antenna of the transmission system and the reception antenna of the reception system that form a pair have complementary group delay characteristics, so that the broadband transmission signal transmitted by the broadband transmission antenna of the transmission system What is claimed is: 1. An ultra-wideband radio system using a group delay compensation type broadband transmit / receive antenna pair configured to cancel generated distortion from the broadband received signal received by a broadband receive antenna of the receiver system Provided.
[0059]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, the principle of the group delay compensation type broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0060]
FIG. 1 is a diagram showing a transmission / reception system for explaining the principle of a group delay compensation type broadband transmission / reception antenna pair according to the present invention.
[0061]
FIG. 2 is a diagram showing a group delay compensation characteristic for explaining the principle of the group delay compensation type broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention.
[0062]
That is, as shown in FIG. 1, when an input waveform without pulse waveform distortion is originally fed to the transmission broadband antenna 10, the transmission waveform is radiated as a radio wave having a pulse waveform distortion as shown.
[0063]
Here, the relationship of the delay amount with respect to the frequency of the transmitting broadband antenna 10, that is, the group delay characteristic is, for the sake of simplification of description, for example, more than the above-described certain frequency f 1 as shown by the A curve shown in FIG. Assume that the linear characteristic has a large amount of delay in a low frequency region, and has a small amount of delay in a frequency region higher than a certain frequency f1.
[0064]
For example, when a broadband antenna as shown in FIG. 3A to be described later is used as the transmission broadband antenna 10, if a broadband signal is fed from the central feeding point A, the transmission frequency is higher than a certain frequency f1. The higher frequency region resonates in a shorter line length region, and the lower frequency region resonates in a longer line length region.
[0065]
The radio wave having a pulse waveform distortion transmitted from the transmission broadband antenna 10 is received by the reception broadband antenna 20.
[0066]
Here, the relationship of the delay amount with respect to the frequency of the receiving wideband antenna 20, that is, the group delay characteristic, is a frequency lower than a certain frequency f1, for example, as shown by a B curve in FIG. It is assumed that the linear characteristic has a small amount of delay in the region and has a large amount of delay in the high frequency region.
[0067]
For example, when a broadband antenna as shown in FIG. 3B to be described later is used as the receiving broadband antenna 20, if a broadband signal is fed from the outer periphery feeding point B ′, a certain frequency f1 is obtained. The lower frequency region resonates in a shorter line length region, and the higher frequency region resonates in a longer line length region.
[0068]
In other words, this is because the group delay characteristic of the transmitting wideband antenna 10 that has a downward-sloping group like the curve A shown in FIG. As a result of being compensated so as to be canceled by the characteristics, the group delay characteristic transmitting / receiving wideband antenna pair has a flat group delay characteristic regardless of the frequency as shown by the C curve in FIG.
[0069]
In this case, the A curve and the B curve shown in FIG. 2 are shown as a downward-slope linear characteristic and an upward-sloping linear characteristic for simplification of explanation, but in actuality, the present invention is not limited to this. It is only necessary to have characteristic curves that are complementary to each other.
[0070]
Therefore, as shown in FIG. 1, the reception wide-band antenna 20 outputs a received waveform in a state where the original input waveform without pulse waveform distortion is restored.
[0071]
Note that the phenomenon that the pulse waveform radiated from the transmitting broadband antenna 10 into the space is distorted as shown in the figure is equivalent to the time that the pulse is stretched, and as a result, the peak level of the pulse is lowered. Equivalent to.
[0072]
By the way, since the peak level of the transmission waveform is regulated by the Radio Law, it is easy to clear the regulations of the Radio Law by using such a broadband antenna that reduces the peak level of the transmission waveform.
[0073]
In addition, in the group delay compensation type wideband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention, the reception wideband antenna 20 does not output the received waveform having the pulse waveform distortion as in the conventional case, and the original input waveform without the pulse waveform distortion. Is restored and output, it becomes easy to perform correlation processing on the receiving side, and there is no problem in realizing the UWB wireless system.
[0074]
Next, an embodiment of the present invention based on the above principle will be described with reference to the drawings.
[0075]
In the following description of each embodiment, a case will be described in which one of a pair of antennas constituting a group delay compensation type broadband transmitting / receiving antenna pair is used as a transmission antenna and the other is used as a reception antenna. It may be used as a relationship.
[0076]
(First embodiment)
First, a first embodiment applied to a square spiral antenna among spiral antennas will be described.
[0077]
This is because there are several types of spiral antennas such as a curved spiral antenna and a rectangular spiral antenna, but the most easily designed and manufactured shape is a rectangular spiral antenna.
[0078]
FIG. 3 (a) is a plan view showing a broadband transmitting antenna using a rectangular spiral antenna used in the first embodiment of the group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention applied to the communication system.
[0079]
FIG. 3B is a plan view showing a wideband receiving antenna using a rectangular spiral antenna used in the first embodiment of the group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention applied to the communication system.
[0080]
That is, as shown in FIG. 3 (a), the wideband transmitting antenna using the rectangular spiral antenna used in the first embodiment of the group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention has a ground plane conductor (not shown) on the back surface. A rectangular spiral antenna 13 is formed in which a rectangular spiral conductor pattern 12 having a turning direction in the right turning direction is formed on the surface of the dielectric substrate 11.
[0081]
In this rectangular spiral antenna 13, the point A is a feeding point, and the point P is a wire (metal line) from which a radio wave having a frequency f1 assumed in a predetermined line length portion of the conductor pattern 12 is radiated as described above. The point B is an open end as the outermost peripheral end of the conductor pattern 12.
[0082]
Here, a terminal resistor 14 as a circuit element for absorbing the current reaching the open end B and eliminating reflection is connected to the open end B as the outermost peripheral end.
[0083]
Of course, if the current reaching the open end B is sufficiently small, it is needless to say that the terminating resistor 14 can be omitted. The same applies to the termination resistance of each antenna described later.
[0084]
  The connection structure of the feeding point B ′ formed at the outermost peripheral end will be described later with reference to FIG.1Or Figure 12The connection structure of the central feeding point A in the case of the curved spiral antenna shown in FIG.
[0085]
Further, as shown in FIG. 3B, the wideband receiving antenna using the square spiral antenna used in the first embodiment of the group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention has a ground plane conductor (not shown) on the back surface. A rectangular spiral antenna 23 in which a rectangular spiral conductor pattern 22 having a turning direction as a left turning direction is formed on the surface of a dielectric substrate 21 is provided.
[0086]
In this rectangular spiral antenna 23, the point B ′ is a feeding point formed at the outermost periphery of the conductor pattern 22, and the point P ′ is at a predetermined line length portion of the conductor pattern 22 as described above. A wire (metal line) portion where a radio wave having an assumed frequency f1 is received, and a point A ′ is an open end as a central portion of the conductor pattern 22.
[0087]
Here, a termination resistor 24 as a circuit element for absorbing the current reaching the open end A ′ and eliminating reflection is connected to the open end A ′ as the central portion of the conductor pattern 22.
[0088]
  The connection structure of the feeding point B ′ formed at the outermost peripheral end will be described later with reference to FIG.1Or Figure 12The connection structure of the central feeding point A in the case of the curved spiral antenna shown in FIG.
[0089]
The broadband antenna is not limited to the spiral antenna, and the following description is the same in principle for other antennas such as a self-complementary antenna.
[0090]
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of a UWB wireless transmission system configured as a group delay compensation type broadband transmitting / receiving antenna pair 100 using the rectangular spiral antennas 13 and 23 configured as described above as transmitting / receiving antennas. .
[0091]
It should be noted that the case where the present invention is applied to a radar system can also be realized with the same configuration as that shown in FIG. Below, the case where it applies to a UWB wireless transmission system is demonstrated.
[0092]
That is, as shown in FIG. 4, in the transmission system 200 of this UWB wireless transmission system, the input signal to be transmitted is a pulse wave with a very narrow width of about 1 ns from the pulse generator 232 in the modulator 231. After being subjected to position modulation or the like, it is configured to be radiated in the air as a transmission radio wave from a rectangular spiral antenna 13 used as a transmission antenna of the group delay compensation type broadband transmission / reception antenna pair 100 via a power amplifier (PA) 233. Yes.
[0093]
In the reception system 300 of this UWB wireless transmission system, the transmission radio wave radiated from the rectangular spiral antenna 13 used as the transmission antenna of the transmission system 200 into the air is used as the reception antenna of the group delay compensation type broadband transmission / reception antenna pair 100. After being received as a received radio wave by the square spiral antenna 23, the received radio wave is transmitted from the pulse generator 333 via a low noise amplifier (LNA) 331 to a pulse wave having an extremely narrow width of, for example, about 1 ns. By performing position demodulation or the like, it is configured to output as a received signal.
[0094]
In the UWB wireless system configured as described above, a transmission system 200 using the rectangular spiral antenna 13 shown in FIG.
[0095]
In the rectangular spiral antenna 13 used as the transmission antenna, when power is supplied from the point A which is the central portion of the conductor pattern 12, the radio wave radiated from the front side of the paper surface of FIG. Circular polarization (RHCP).
[0096]
  FIG.3As described above, among the radiated waves from the rectangular spiral antenna 13, the component of the frequency f1 is subjected to a delay corresponding to the transmission line length from the point A to the point P, which is the central portion.
[0097]
Next, the reception system 300 using the rectangular spiral antenna 23 shown in FIG.
[0098]
The rectangular spiral antenna 23 used as the receiving antenna has a spiral turning direction opposite to that of the rectangular spiral antenna 13 used as the transmitting antenna in FIG. 3A, and the feeding point is the outermost peripheral end B ′ of the spiral. is there.
[0099]
In such a configuration, the polarization of the rectangular spiral antenna 23 used as a receiving antenna is equal to that of the rectangular spiral antenna 13 used as a transmitting antenna when receiving radio waves arriving from the far side of the paper to the near side of the paper. It becomes the same right-handed circularly polarized wave (RHCP).
[0100]
In the rectangular spiral antenna 23 used as the receiving antenna, the point P ′ resonating at the frequency f1 is folded back with the point P in the rectangular spiral antenna 13 used as the transmitting antenna in FIG.
[0101]
The group delay characteristic of the rectangular spiral antenna 23 used as the receiving antenna corresponds to the line length from the feeding point B ′ to the point P ′ at the outermost peripheral end.
[0102]
Therefore, between the spiral antennas 13 and 23, if the total length of the spiral is L,
(Line length from point A to point P) + (Line length from point B ′ to point P ′) = L (1)
The relationship is established.
[0103]
That is, the sum of the delay amounts of the rectangular spiral antenna 13 used as the transmitting antenna and the rectangular spiral antenna 23 used as the receiving antenna is constant regardless of the frequency as described with reference to FIG.
[0104]
As a result, in the transmission system 200 of the UWB wireless system, the pulse fed to the rectangular spiral antenna 13 used as the transmitting antenna is radiated into the air as a pulse waveform having distortion by the rectangular spiral antenna 13, but the UWB wireless system In the receiving system 300, the original pulse waveform is restored by compensating the distortion complementarily by the rectangular spiral antenna 23 used as a receiving antenna.
[0105]
Therefore, the wideband transmission / reception antenna pair by the square spiral antenna used in the first embodiment can compensate for the group delay by the wideband antenna in the transmission / reception system of the wideband signal.
[0106]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment applied to a more general curved spiral antenna among spiral antennas will be described.
[0107]
Since this curved spiral antenna does not have a corner like the rectangular spiral antenna described above, the group delay characteristic as a whole becomes smooth.
[0108]
FIG. 6A is a plan view showing a broadband transmitting antenna using a curved spiral antenna used in the second embodiment of the group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention applied to the communication system.
[0109]
FIG. 6B is a plan view showing a broadband receiving antenna using a curved spiral antenna used in the second embodiment of the group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention applied to the communication system.
[0110]
That is, as shown in FIG. 6 (a), the broadband transmitting antenna using the curved spiral antenna used in the second embodiment of the group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention has a ground plane conductor (not shown) on the back surface. A curved spiral antenna 153 is formed on a surface of a dielectric substrate 151 having a curved spiral conductor pattern 152 having a turning direction in the right turning direction.
[0111]
In the curved spiral antenna 153, the point A is a feeding point, and the point P is a wire (metal line) from which a radio wave having a frequency f1 assumed in a predetermined line length portion of the conductor pattern 152 is radiated as described above. The point B is an open end as the outermost peripheral end of the conductor pattern 152.
[0112]
Here, a terminal resistor 150 as a circuit element for absorbing the current reaching the open end B and eliminating reflection is connected to the open end B as the outermost peripheral end.
[0113]
  The connection structure of the feeding point B ′ formed at the outermost peripheral end will be described later with reference to FIG.1Or Figure 12The connection structure of the central feeding point A in the case of the curved spiral antenna shown in FIG.
[0114]
Further, as shown in FIG. 6B, the broadband receiving antenna using the curved spiral antenna used in the second embodiment of the group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention has a ground plane conductor (not shown) on the back surface. A curved spiral antenna 163 is formed on a surface of a dielectric substrate 161 having a curved spiral conductor pattern 162 having a turning direction as a left turning direction.
[0115]
In the curved spiral antenna 163, the point B ′ is a feeding point formed at the outermost periphery of the conductor pattern 162, and the point P ′ is at a predetermined line length portion of the conductor pattern 162 as described above. A wire (metal line) portion where a radio wave having an assumed frequency f1 is received, and a point A ′ is an open end as a central portion of the conductor pattern 162.
[0116]
Here, a terminal resistor 160 as a circuit element for absorbing the current reaching the open end A ′ and eliminating reflection is connected to the open end A ′ as the central portion of the conductor pattern 162.
[0117]
  The connection structure of the feeding point B ′ formed at the outermost peripheral end will be described later with reference to FIG.1Or Figure 12The connection structure of the central feeding point A in the case of the curved spiral antenna shown in FIG.
[0118]
Then, the broadband transmitting antenna 153 and the broadband receiving antenna 163 using the curved spiral antenna used in the second embodiment as described above are combined with the broadband transmitting and receiving antenna pair using the square spiral antenna used in the first embodiment described above. By using the same principle as the group delay compensation type wideband transmission / reception antenna pair 100 of the UWB wireless system as shown in FIG. 4, the group delay due to the wideband antenna in the transmission / reception system of the wideband signal can be compensated.
[0119]
Therefore, according to the first and second embodiments as described above, the first end is connected between the one end connected to the first feeding point A (B ′) and the other open end B (A ′). A broadband antenna having first metal lines 12, 152 (22, 162) formed with a predetermined line length L that enables transmission or reception of a broadband transmission or reception signal fed to a feeding point A (B ') The first metal line 12, 152 (22, 162) is a line portion that transmits or receives a predetermined frequency (f1) component in the broadband transmission or reception signal under a predetermined delay characteristic. A line portion AP (B) that transmits or receives P (P ′) and a frequency component in a high frequency band from the predetermined frequency (f1) component under a delay characteristic relatively lower than the delay characteristic of the predetermined frequency component. 'P') and the predetermined frequency component ( 1) A wideband comprising a line portion PB (A′P ′) for transmitting or receiving a low frequency component under a delay characteristic relatively higher than the delay characteristic of the predetermined frequency component (f1). The second feeding point B ′ between the transmitting or receiving antennas 13 and 153 (23, 163) and one end connected to the second feeding point B ′ (A) and the other open end A ′ (B). A broadband antenna having second metal lines 22, 162 (12, 152) formed with a predetermined line length L that enables reception or transmission of a broadband reception or transmission signal fed to (A), The second metal lines 22, 162 (12, 152) receive or transmit line portions P ′ (P) with predetermined delay characteristics with respect to a predetermined frequency component (f1) in the broadband reception or transmission signal. And the predetermined frequency component (f ) To receive or transmit a high frequency component under a delay characteristic relatively higher than the delay characteristic of the predetermined frequency component, and the predetermined frequency component (f1) Or a line portion B′P ′ (AP) for receiving or transmitting a low frequency component under a delay characteristic relatively lower than the delay characteristic of the predetermined frequency component (f1). The transmission antennas 23 and 163 (13, 153), and the broadband transmission or reception antennas 13, 153 (23, 163) and the broadband reception or transmission antennas 23, 163 (13, 153) are complementary to each other. Due to the delay characteristic, distortion generated in the wideband transmission signal transmitted by the wideband transmission antennas 13 and 153 (23, 163) is reduced. 23,163 it is possible to realize a group delay compensating wideband transceiver antenna pairs, characterized in that it is configured to enable offset from the wideband signal received by the (13,153).
[0120]
Further, according to the first and second embodiments as described above, the wideband transmission or reception antennas 13 and 153 (23 and 163) are the first ground planes as the first metal lines 12 and 152, respectively. The first conductor patterns 12 and 152 formed in a spiral shape on the first dielectric substrates 11 and 151 having conductors, and the first conductor patterns 12 and 152 as the first feeding point A. And the wideband receiving or transmitting antennas 23 and 163 (13 and 153) have second ground plane conductors as the second metal lines 22 and 162, respectively. The second conductor patterns 22 and 162 formed in a spiral shape on the second dielectric substrates 21 and 161 and the outer periphery of the second conductor patterns 22 and 162 as the second feeding point B ′ Shape at end Having an external power B'which is able to realize a group delay compensation Wideband receiving antenna pair, wherein.
[0121]
Further, according to the first and second embodiments as described above, the spiral turning direction of the first conductor patterns 12 and 152 of the broadband transmitting or receiving antennas 13 and 153 (23 and 163) The spiral direction of the spirals of the second conductor patterns 22 and 162 of the broadband receiving or transmitting antennas 23 and 163 is opposite to each other, and power is supplied from both ends opposite to each other. It is possible to realize a group delay compensation type broadband transmission / reception antenna pair characterized by forming a polarization antenna and corresponding to a communication system.
[0122]
Further, according to the first and second embodiments as described above, the first end is connected between one end connected to the first feeding point A (B ′) and the other open end B (A ′). A broadband antenna having first metal lines 12, 152 (22, 162) formed with a predetermined line length capable of transmitting a broadband transmission or reception signal fed to a feeding point A (B ') of The first metal lines 12, 152 (22, 162) transmit or receive a line portion P (P) with a predetermined delay characteristic with respect to a predetermined frequency (f1) component in the broadband transmission or reception signal. ′) And a line part AP (B) that transmits or receives a frequency component in a high frequency band from the predetermined frequency (f1) component under a delay characteristic relatively lower than the delay characteristic of the predetermined frequency (f1) component. 'P') and the predetermined frequency (f1) component A transmission or reception antenna 13 comprising a line portion PB (A′P ′) for transmitting or receiving a frequency component of a region under a delay characteristic relatively higher than the delay characteristic of the frequency component; Power is fed to the second feeding point B ′ (A) between the receiving system 200 (300) and one end connected to the second feeding point B ′ (A) and the other open end A ′ (B). A wideband antenna having a second metal line 22, 162 (12, 152) formed with a predetermined line length capable of receiving or transmitting a wideband reception or transmission signal, wherein the second metal line 22, 162 (12, 152) includes a line portion P ′ (P) that receives or transmits a predetermined frequency (f1) component in the wideband reception or transmission signal under a predetermined delay characteristic, and the predetermined frequency ( f1) From component to high range A line portion P′A ′ that receives or transmits a frequency component under a delay characteristic that is relatively higher than a delay characteristic of the predetermined frequency (f1) component, and a center frequency component that is a lower frequency component than the center frequency component. Wideband reception or reception including transmission antennas 23, 163 (13, 153) having a line part B′P ′ (AP) for receiving or transmitting under a delay characteristic relatively lower than the delay characteristic of the frequency component Alternatively, the transmission system 300 (200) and the pair of the transmission antenna of the transmission system 200 and the reception antenna of the reception system 300 having a complementary delay characteristic are provided. 200 wideband transmission antennas 13 and 153 (23 and 163), distortion generated in the wideband transmission signals transmitted by the wideband transmission antennas 23 and 163 (in the receiving system 300) 3, 153), an ultra-wideband radio system using the group delay compensated wideband transmitting / receiving antenna pair 100 configured to be able to cancel out from the wideband received signal received by .
[0123]
(Third embodiment)
FIG. 5A is a plan view showing a wideband transmitting antenna by a square spiral antenna used in the third embodiment of the group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention applied to the radar system.
[0124]
FIG. 5B is a plan view showing a wideband receiving antenna using a square spiral antenna used in the third embodiment of the group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention applied to the radar system.
[0125]
That is, as shown in FIG. 5 (a), the wideband transmitting antenna by the square spiral antenna used in the third embodiment of the group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention applied to the radar system is A rectangular spiral antenna 43 in which a rectangular spiral conductor pattern 42 having a turning direction in the right turning direction is formed on the surface of a dielectric substrate 41 having a ground plane conductor (not shown).
[0126]
In this rectangular spiral antenna 43, the point A is a feeding point formed in the central portion of the conductor pattern 42, and the point P is assumed to be a predetermined line length portion of the conductor pattern 42 as described above. This is a wire (metal line) portion from which radio waves of frequency f1 are radiated, and point B is an open end as the outermost peripheral end of the conductor pattern 42.
[0127]
Here, a terminal resistor 44 as a circuit element for absorbing the current reaching the open end B and eliminating reflection is connected to the open end B as the outermost peripheral end.
[0128]
  The connection structure of the feeding point A will be described later with reference to FIG.1Or Figure 12The feed point connection structure in the case of the curved spiral antenna shown in FIG.
[0129]
Further, as shown in FIG. 5B, the wideband receiving antenna using the rectangular spiral antenna used in the third embodiment of the group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention applied to the radar system is a back surface. A rectangular spiral antenna 53 in which a rectangular spiral conductor pattern 52 having a turning direction in the right turning direction is formed on the surface of a dielectric substrate 51 having a ground plane conductor (not shown).
[0130]
In this rectangular spiral antenna 53, the point B ′ is a feeding point formed at the outermost peripheral end portion of the conductor pattern 52, and the point P ′ is a predetermined line length portion of the conductor pattern 12 as described above. The point A ′ is an open end as a central portion of the conductor pattern 52, which is a wire (metal line) portion where a radio wave having a frequency f1 assumed in FIG.
[0131]
Here, a terminal resistor 54 as a circuit element for absorbing the current reaching the open end A ′ and eliminating reflection is connected to the open end A ′ formed in the central portion of the conductor pattern 52. Yes.
[0132]
  The connection structure of the feeding point B ′ formed at the outermost peripheral end will be described later with reference to FIG.1Or Figure 12The connection structure of the central feeding point A in the case of the curved spiral antenna shown in FIG.
[0133]
In the case of radar application, the radio wave radiated from the rectangular spiral antenna 43 used as a transmission antenna becomes a circularly polarized wave in a reverse turn as a wave reflected by the target.
[0134]
Therefore, as shown in FIG. 5B, the rectangular spiral antenna 53 used as the receiving antenna is in the right turning direction that is the same as the turning direction of the rectangular spiral antenna 43 used as the transmitting antenna shown in FIG. By providing the feeding point B ′ at the outermost peripheral end of the spiral, the antenna becomes a circularly polarized antenna with a reverse rotation to the transmitting antenna, and the reflected wave from the target can be received efficiently.
[0135]
In the case of the group delay compensation type broadband transmitting / receiving antenna pair according to the third embodiment, it is clear that the expression (1) is established, and transmission is performed in the same manner as in the first embodiment described above. Pulse distortion caused by the square spiral antenna 43 used as an antenna is complementarily compensated by a square spiral antenna 53 used as a receiving antenna.
[0136]
In the case of radar application, since the received echo is detected by correlation processing, it is very important that the original pulse waveform can be reproduced.
[0137]
(Fourth embodiment)
FIG. 7A is a plan view showing a broadband transmitting antenna using a curved spiral antenna used in the fourth embodiment of the group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention applied to the radar system.
[0138]
FIG. 7B is a plan view showing a broadband receiving antenna using a curved spiral antenna used in the fourth embodiment of the group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention applied to the radar system.
[0139]
That is, as shown in FIG. 7 (a), the broadband transmitting antenna using the curved spiral antenna used in the fourth embodiment of the group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention applied to the radar system is A curved spiral antenna 173 is formed in which a curved spiral conductor pattern 172 having a turning direction in the right turning direction is formed on the surface of a dielectric substrate 171 having a ground plane conductor (not shown).
[0140]
In the curved spiral antenna 173, the point A is a feeding point formed in the central portion of the conductor pattern 172, and the point P is assumed to be a predetermined line length portion of the conductor pattern 172 as described above. A wire (metal line) portion from which radio waves having a frequency f1 are radiated, and a point B is an open end as the outermost peripheral end of the conductor pattern 172.
[0141]
Here, a terminal resistor 170 as a circuit element for absorbing current that reaches the open end B and eliminating reflection is connected to the open end B as the outermost peripheral end.
[0142]
  The connection structure of the feeding point A will be described later with reference to FIG.1Or Figure 12The feed point connection structure in the case of the curved spiral antenna shown in FIG.
[0143]
Further, as shown in FIG. 7B, the wideband receiving antenna using the curved spiral antenna used in the fourth embodiment of the group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention applied to the radar system has a back surface. A curved spiral antenna 183 is formed in which a curved spiral conductor pattern 182 having a turning direction rightward is formed on the surface of a dielectric substrate 181 having a ground plane conductor (not shown).
[0144]
In the curved spiral antenna 183, the point B ′ is a feeding point formed at the outermost peripheral end portion of the conductor pattern 182 and the point P ′ is a predetermined line length portion of the conductor pattern 182 as described above. The point A ′ is an open end as a central portion of the conductor pattern 182. The wire (metal line) portion receives the radio wave having the frequency f1 assumed in FIG.
[0145]
Here, a terminal resistor 180 as a circuit element for absorbing the current reaching the open end A ′ and eliminating reflection is connected to the open end A ′ formed in the central portion of the conductor pattern 182. Yes.
[0146]
  The connection structure of the feeding point B ′ formed at the outermost peripheral end will be described later with reference to FIG.1Or Figure 12The connection structure of the central feeding point A in the case of the curved spiral antenna shown in FIG.
[0147]
In the case of radar application, the radio wave radiated from the curved spiral antenna 173 used as the transmitting antenna becomes a circularly polarized wave of reverse turning as a wave reflected by the target.
[0148]
Therefore, as shown in FIG. 7B, the curved spiral antenna 183 used as the receiving antenna is the same as the turning direction of the curved spiral antenna 173 used as the transmitting antenna shown in FIG. By providing the feeding point B ′ at the outermost peripheral end of the spiral, the antenna becomes a circularly polarized antenna with a reverse rotation to the transmitting antenna, and the reflected wave from the target can be received efficiently.
[0149]
In the case of the group delay compensation type broadband transmitting / receiving antenna pair according to the fourth embodiment, it is obvious that the expression (1) is established. The pulse distortion caused by the curved spiral antenna 172 used as the antenna is complementarily compensated by the curved spiral antenna 183 used as the receiving antenna.
[0150]
Also in the fourth embodiment, in the case of radar application, the received echo is detected by correlation processing as in the third embodiment described above, so that the original pulse waveform can be reproduced. That is very important.
[0151]
Therefore, according to the third and fourth embodiments as described above, the spiral of the first conductor patterns 42, 172 (52, 182) of the wideband transmitting or receiving antennas 43, 173 (53, 183). And the spiral turning directions of the second conductor patterns 52, 182 (42, 172) of the broadband receiving or transmitting antennas 53, 183 (43, 173) are formed in the same direction. Thus, it is possible to realize a group delay compensation type broadband transmitting / receiving antenna pair characterized by being adapted for a radar system.
[0152]
(Fifth embodiment)
FIG. 8A is a perspective view showing a wideband transmitting antenna used in a fifth embodiment of a group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention applied to a communication system or a radar system.
[0153]
FIG. 8B is a perspective view showing a wideband receiving antenna used in the fifth embodiment of the group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention applied to a communication system or a radar system.
[0154]
That is, as shown in FIG. 8 (a), the broadband transmitting antenna used in the fifth embodiment of the group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention applied to the communication system or the radar system is arranged on the back surface. It is configured as a trapezoidal linear log periodic antenna 73 in which a trapezoidal linear log periodic metal strip (metal line, conductor pattern) 72 is formed on the surface of a dielectric substrate 71 on which the ground plane conductor 70 is formed. .
[0155]
In the trapezoidal linear log periodic antenna 73, a power feed pin 75 is formed at the lower end portion of the conductor strip 72, and this power feed pin 75 is connected to a coaxial line 74 inserted from the ground plane conductor 70 side. ing.
[0156]
  The connection structure of the power feed pin 75 will be described later with reference to FIG.1Or Figure 12The feed point connection structure in the case of the curved spiral antenna shown in FIG.
[0157]
Further, as shown in FIG. 8B, the wideband receiving antenna used in the fifth embodiment of the group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention applied to the communication system or the radar system is provided on the back surface. It is configured as a trapezoidal linear log periodic antenna 63 in which a trapezoidal linear log periodic metal strip (metal line, conductor pattern) 62 is formed on the surface of a dielectric substrate 61 on which a ground plane conductor 60 is formed. Yes.
[0158]
In this trapezoidal linear logarithmic periodic antenna 63, a power supply pin 65 is formed at the upper end portion of the conductor strip 62, and this power supply pin 65 is connected to a coaxial line 64 inserted from the ground plane conductor 60 side. ing.
[0159]
  The connection structure of the power feed pin 65 is described later with reference to FIG.1Or Figure 12The feed point connection structure in the case of the curved spiral antenna shown in FIG.
[0160]
Here, the trapezoidal linear logarithmic periodic antenna is an antenna in which a similar structure such as a trapezoidal tooth shape is repeated, and the dimensions of each part have a configuration that increases in geometric series in order from the smallest. is doing.
[0161]
Such a trapezoidal linear log periodic antenna is known as a representative broadband antenna.
[0162]
The trapezoidal linear log periodic antennas 73 and 63 used as the group delay compensation type broadband transmitting / receiving antenna pair according to the fifth embodiment are both fabricated on the dielectric substrates 71 and 61. It is a flat antenna and has the characteristics that it is easy to manufacture, suitable for mass production, and low cost.
[0163]
In the trapezoidal linear log periodic antennas 73 and 63 used as the group delay compensation type broadband transmitting / receiving antenna pair according to the fifth embodiment, the radiation direction is naturally shown in FIGS. ) On the opposite side of the ground plane conductors 70 and 60 in a direction perpendicular to the paper surface.
[0164]
In the case of the group delay compensation type broadband transmitting / receiving antenna pair according to the fifth embodiment, it is clear that the expression (1) is established, and transmission is performed in the same manner as in the first embodiment. The pulse distortion caused by the trapezoidal linear log periodic antenna 73 used as an antenna is complementarily compensated by the trapezoidal linear log periodic antenna 63 used as a receiving antenna.
[0165]
(Sixth embodiment)
FIG. 9A is a perspective view showing a wideband transmitting antenna used in a sixth embodiment of a group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention applied to a communication system or a radar system.
[0166]
FIG. 9B is a perspective view showing a wideband receiving antenna used in a sixth embodiment of a group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention applied to a communication system or a radar system.
[0167]
That is, as shown in FIG. 9 (a), the wideband transmitting antenna used in the sixth embodiment of the group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention applied to the communication system or the radar system is on the back surface. This is configured as a zigzag log periodic antenna 93 in which a zigzag log periodic metal strip (metal line, conductor pattern) 92 is formed on the surface of the dielectric substrate 91 on which the ground plane conductor 90 is formed.
[0168]
In this zigzag logarithmic periodic antenna 93, a power feed pin 95 is formed at the lower end portion of the conductor strip 92, and this power feed pin 95 is connected to a coaxial line 94 inserted from the ground plane conductor 90 side. .
[0169]
  The connection structure of the power supply pin 95 will be described later with reference to FIG.1Or Figure 12The feed point connection structure in the case of the curved spiral antenna shown in FIG.
[0170]
Further, as shown in FIG. 9B, the wideband receiving antenna used in the sixth embodiment of the group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention applied to the communication system or the radar system is provided on the back surface. This is configured as a zigzag log periodic antenna 83 in which a zigzag log periodic metal strip (metal line, conductor pattern) 82 is formed on the surface of a dielectric substrate 81 on which the ground plane conductor 80 is formed.
[0171]
In the zigzag logarithmic periodic antenna 83, a feed pin 85 is formed at the upper end portion of the conductor strip 82, and the feed pin 85 is connected to the coaxial line 84 inserted from the ground plane conductor 80 side. .
[0172]
  Note that the connection structure of the power supply pin 85 will be described later with reference to FIG.1Or Figure 12The feed point connection structure in the case of the curved spiral antenna shown in FIG.
[0173]
Here, the zigzag logarithmic periodic antenna is an antenna in which a similar structure like a zigzag is repeated, and is a trapezoidal linear shape used as a group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the fifth embodiment described above. Similar to the case of the logarithmic periodic antenna, it has a configuration in which the dimensions of each part increase in a geometric series from the smallest.
[0174]
Such a zigzag logarithmic periodic antenna is also known as a typical broadband antenna.
[0175]
The zigzag log periodic antennas 93 and 83 used as the group delay compensation type broadband transmitting / receiving antenna pair according to the sixth embodiment are both planar antennas manufactured on the dielectric substrates 91 and 81. However, it is easy to manufacture, suitable for mass production, and low in cost.
[0176]
In the trapezoidal linear log periodic antennas 93 and 83 used as the group delay compensation type broadband transmitting / receiving antenna pair according to the sixth embodiment, the radiation direction is naturally shown in FIGS. ) On the opposite side of the ground plane conductors 90 and 80 in a direction perpendicular to the paper surface.
[0177]
Then, it is clear that the formula (1) is also established in the case of the group delay compensation type broadband transmitting / receiving antenna pair according to the sixth embodiment, as in the first embodiment described above. The pulse distortion caused by the zigzag log periodic antenna 93 used as the transmitting antenna is complementarily compensated by the zigzag log periodic antenna 83 used as the receiving antenna.
[0178]
Therefore, according to the fifth and sixth embodiments as described above, the wideband transmission or reception antennas 73 and 93 (63 and 83) serve as the first metal conductors 70 and 90 as the first metal lines. Logarithmic periodic type first having a structure that increases geometrically in order from the smaller one formed on the first dielectric substrate 71, 91 (61, 81) having (60, 80). One conductor pattern 72, 92 (62, 82) and a feeding portion formed at the minimum or maximum portion of the first conductor pattern 72, 92 (62, 82) as the first feeding point 75, 95 (65, 85), and the broadband receiving or transmitting antennas 63, 83 (73, 93) serve as the second metal line, and the second ground plane conductors 60, 80 (70, 90). Second dielectric substrates 61 and 81 ( Logarithmic periodic second conductor patterns 62, 82 (72, 92) having a configuration that increases in a geometric series in order from the smaller one formed on the first, 91), and the first Power supply portions 65 and 85 (75 and 95) formed at the maximum or minimum portion of the second conductor patterns 62 and 82 (72 and 92) as the second power supply points, Since the receiving antennas 73 and 93 (63, 83) and the broadband receiving or transmitting antennas 63, 83 (73, 93) have complementary delay characteristics, the broadband transmitting antennas 73, 93 (63 , 83) is configured to be able to cancel distortion generated in the broadband transmission signal transmitted by the broadband reception antennas 63, 83 (73, 93) from the broadband reception signal. It is possible to realize a group delay compensation Wideband receiving antenna pair, wherein Rukoto.
[0179]
(Seventh embodiment)
FIG. 10A is a side view showing a wideband transmitting antenna used in a seventh embodiment of a group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention applied to a communication system or a radar system.
[0180]
FIG. 10B is a side view showing a wideband receiving antenna used in the seventh embodiment of the group delay compensation type wideband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention applied to the communication system or the radar system.
[0181]
That is, as shown in FIG. 10A, the broadband transmitting antenna used in the seventh embodiment of the group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention applied to a communication system or a radar system is a monopole. This is an array antenna using an antenna element called a type log-periodic folded antenna 112, and is an antenna having a structure in which the antenna element 110, which is half the original log-periodic folded antenna, is vertically set on a ground plane conductor 111.
[0182]
In the monopole logarithmic periodic folded antenna 112, the feed pin 113 is connected to the coaxial line 114 inserted from the ground plane conductor 111 side at the lower end of the antenna element 110. The other high end is short-circuited to the ground plane conductor 111.
[0183]
In this case, the antenna element 110 may be formed of a metal rod or a metal plate, or may be formed by printing a metal strip on a dielectric substrate.
[0184]
Further, as shown in FIG. 10B, the wideband receiving antenna used in the seventh embodiment of the group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention applied to a communication system or a radar system is a monopole. This is an array antenna using an antenna element called a type log-periodic folded antenna 122, which is an antenna having a structure in which the antenna element 120 half of the original log-periodic folded antenna is vertically set on a ground plane conductor 121.
[0185]
In this monopole logarithmic periodic folded antenna 122, the feed pin 123 is connected to the coaxial line 124 inserted from the ground plane conductor 121 side at the tall end of the antenna element 120. The other lower end is short-circuited to the ground plane conductor 121.
[0186]
In this case, the antenna element 120 may be formed of a metal rod or a metal plate, or may be formed by printing a metal strip on a dielectric substrate.
[0187]
In these monopole logarithmic periodic folded antennas 112 and 122, the polarization is vertical polarization, and the radiation direction is not the zenith direction, but the antenna elements 110 and 120 are arranged along the ground plane conductors 111 and 121. (This is called endfire).
[0188]
In each of these monopole logarithmic periodic folded antennas 112 and 122, the feeding points are opposite to each other, so that both antennas are similar to the antenna pairs of the respective embodiments described above. To compensate for the delay.
[0189]
In the case of the group delay compensation type broadband transmitting / receiving antenna pair according to the seventh embodiment as well, it is clear that the expression (1) is established, and transmission is performed in the same manner as in the first embodiment described above. Pulse distortion caused by the monopole logarithmic period folded antenna 112 used as an antenna is complementarily compensated by the monopole logarithmic period folded antenna 122 used as a receiving antenna.
[0190]
Therefore, according to the seventh embodiment as described above, the broadband transmitting or receiving antenna 112 (122) stands vertically on the first ground plane conductor 111 (121) as the first metal line. The first antenna element 110 (120) which is a half of the logarithmic periodic folded antenna which constitutes the first monopole logarithmic periodic folded antenna 112 (122) having the above structure, and the first feeding point, A first feeding unit 113 (123) connected to a short or high end of the first antenna element 110 (120), and the broadband receiving or transmitting antenna 122 (112) is connected to the second antenna element 110 (120). As a metal line, the original form constituting the second monopole logarithmic periodic folded antenna 122 having a structure standing vertically on the second ground plane conductor 121 (111) The second half antenna element 120 (110) of the logarithmically folded antenna is connected to the tall or low end of the second antenna element 120 (110) as the second feeding point. A second power feeding unit 123 (113), and the broadband transmission or reception antenna 112 (122) and the broadband reception or transmission antenna 122 (112) have complementary delay characteristics. The distortion generated in the broadband transmission signal transmitted by the broadband transmission antenna 112 (122) can be offset from the broadband reception signal received by the broadband reception antenna 122 (112). A characteristic group delay compensation type broadband transmitting / receiving antenna pair can be realized.
[0197]
  In each of the above embodiments, at least one of the feed points of the broadband antenna is connected to the ground plane conductor and the coaxial line inserted from at least one of the dielectric substrates.1A power feeding structure as shown in FIG.
[0198]
  FIG.1These are a top view (a) and a cross-sectional view (b) for illustrating the case where a coaxial line is used as the connection structure of the feeding point A of the curved spiral antenna.
[0199]
  That is, FIG.1As shown in FIG. 6, the curved spiral antenna 153 has a curved spiral conductor pattern 152 formed on the surface of the dielectric substrate 151 with the turning direction as the right turning direction.
[0200]
A feeding point A formed in the central portion of the conductor pattern 152 is connected to a coaxial line 157 inserted through a through hole 154 from the back side of the dielectric substrate 151 having the ground plane conductor 156.
[0201]
  FIG.1The open end B is connected to a termination resistor 150 as a circuit element for absorbing the current reaching the open end B and eliminating reflection.
[0202]
  Instead of such a feeding structure using a coaxial line, for example, at least one of the feeding points of each broadband antenna is shown in FIG.2As shown in FIG. 5, a power feeding structure by electromagnetic coupling can be used through a slot from a ground plane conductor and a microstrip line formed on at least one of the dielectric substrates.
[0203]
  FIG.2These are the top view (a) and a cross-sectional view (b) for illustrating the case where electromagnetic coupling is used as a connection structure of the feeding point A of the curved spiral antenna.
[0204]
  That is, FIG.2As shown, the curved spiral antenna 193 has a conductor pattern 192 having a curved spiral shape with the turning direction set to the right turning direction on the surface of the dielectric substrate 191.
[0205]
The feeding point A is formed in the central portion of the conductor pattern 192, and the slot 194 is formed in the ground plane conductor 156 on the back side of the dielectric substrate 191 so as to face the feeding point A.
[0206]
A dielectric layer 197 is formed on the lower surface of the ground plane conductor 195, and a feeding point A is fed by electromagnetic coupling from the microstrip line 196 formed on the lower surface of the dielectric layer 197 via the slot 194. It is structured.
[0207]
  FIG.2The open end B is connected to a termination resistor 190 as a circuit element for absorbing the current reaching the open end B and eliminating reflection.
[0208]
【The invention's effect】
Therefore, as described above, according to the present invention, it is possible to eliminate the pulse waveform distortion caused by the broadband antenna by compensating for the group delay characteristics generated by the broadband antenna, and to detect the received signal with high accuracy and By lowering the peak level of the radiated pulse, it is possible to provide a wide-band transmission / reception antenna pair that reduces radio wave interference to other radio systems and a wide-band radio system using the same.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a transmission / reception system for explaining the principle of a group delay compensation type broadband transmission / reception antenna pair according to the present invention;
FIG. 2 is a diagram showing a group delay compensation characteristic for explaining the principle of a group delay compensation type broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention.
FIGS. 3 (a) and 3 (b) show a wideband transmitting antenna using a rectangular spiral antenna as a first embodiment of a group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention applied to a communication system; It is a top view which shows a wideband receiving antenna.
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of a UWB wireless system configured as a group delay compensation type broadband transmitting / receiving antenna pair 100 using the rectangular spiral antennas 13 and 23 as transmitting / receiving antennas.
FIGS. 5 (a) and 5 (b) show a broadband transmitting antenna using a rectangular spiral antenna as a third embodiment of a group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention applied to a radar system; It is a top view which shows a wideband receiving antenna.
FIGS. 6 (a) and 6 (b) show a broadband transmitting antenna using a curved spiral antenna as a second embodiment of a group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention applied to a communication system; It is a top view which shows a wideband receiving antenna.
7 (a) and 7 (b) are diagrams showing a wideband transmitting antenna using a curved spiral antenna as a fourth embodiment of a group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention applied to a radar system; It is a top view which shows a wideband receiving antenna.
FIGS. 8 (a) and 8 (b) show a wideband transmitting antenna used in a fifth embodiment of a group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention applied to a communication system or a radar system; It is a perspective view which shows a wideband receiving antenna.
FIGS. 9 (a) and 9 (b) show a broadband transmitting antenna used in a sixth embodiment of a group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention applied to a communication system or a radar system; It is a perspective view which shows a wideband receiving antenna.
FIGS. 10 (a) and 10 (b) show a wideband transmitting antenna used in a seventh embodiment of a group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention applied to a communication system or a radar system; It is a side view which shows a wideband receiving antenna.
FIG. 1111A and 11B are a plan view and a cross-sectional view for illustrating a case where a coaxial line is used as the connection structure of the feeding point A of the curved spiral antenna applied to the group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention. b).
FIG.12A and 12B are a plan view and a cross-sectional view for illustrating the case where electromagnetic coupling is used as the connection structure of the feeding point A of the curved spiral antenna applied to the group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to the present invention. b).
FIG. 13FIG. 13 is a plan view showing a conventional broadband antenna.
FIG. 14FIG. 14 is a diagram schematically illustrating a transmission waveform having a pulse waveform distortion and a reception waveform having a pulse waveform distortion when a conventional broadband antenna is used.
[Explanation of symbols]
10 ... Broadband antenna for transmission
20: Wideband antenna for reception
11, 21, 41, 51, 61, 71, 81, 151, 161, 171, 181,191: Dielectric substrate
12, 22, 42, 52 ... square spiral conductor pattern
13, 23, 43, 53 ... Square spiral antenna
152, 162, 172, 182, 192 ... Curve spiral conductor patterns 153, 163, 173, 183, 193 ... Curve spiral antenna
14, 24, 44, 54, 150, 160, 170, 180, 190 ... Terminating resistor A ... Central feeding point
A '... open end of the central part
P, P ′: Wire (metal line) portion where radio waves of frequency f1 are radiated
B ... Outermost end open end
B '... External feeding point
100 ... Group delay compensation type broadband transmitting / receiving antenna pair
200 ... Transmission system of UWB wireless system
300 ... Reception system of UWB wireless system
131: Modulator
132, 232 ... Pulse generator
133, 231 ... Power amplifier
232: Demodulator
60, 70, 80, 90, 111, 121195 ... Ground plane conductors 62, 72, 82, ... Trapezoidal linear log periodic metal strips (conductor patterns) 63, 73, 83 ... Trapezoidal linear log periodic antennas
64, 74, 84, 94, 114157 ... Coaxial line
92 ... Zigzag log periodic metal strip (conductor pattern)
93 ... Zigzag logarithmic periodic antenna
112, 122 ... Monopole logarithmic periodic folded antenna
110, 120 ... Monopole logarithmic periodic folded antenna element
113, 123 ... feeding pinN
154 ... Through hole
194 ... Slot
197 ... dielectric layer,
196 ... Microstrip line

Claims

A broadband transmitting antenna having a group delay characteristic with a delay that varies depending on the frequency;
Spaced from said wide-band transmitting antenna and wideband radiated from the transmitting antenna broadband reception antenna comprising a combination of a broadband receiving antennas to compensate for the strain by receiving a wideband transmission signal distortion occurs because the group delay characteristic A pair,
The broadband transmit / receive antenna pair is:
A first metal line formed with a predetermined line length capable of transmitting a broadband transmission signal fed to the first feed point between one end connected to the first feed point and the other open end. The first metal line includes a line portion that transmits a predetermined frequency component in the wideband transmission signal under a predetermined delay characteristic, and a high frequency from the predetermined frequency component. A line portion for transmitting a component under a delay characteristic relatively lower than the delay characteristic of the predetermined frequency component, and a relative frequency component from the predetermined frequency component to a lower frequency component than the delay characteristic of the predetermined frequency component A broadband transmission antenna comprising a line portion for transmission under a characteristically high delay characteristic;
A second metal line formed with a predetermined line length capable of receiving a broadband received signal fed to the second feeding point between one end connected to the second feeding point and the other open end. The second metal line includes a line portion that receives a predetermined frequency component in the wideband received signal under a predetermined delay characteristic, and a high frequency from the predetermined frequency component. A line portion that receives a component under a delay characteristic that is relatively higher than the delay characteristic of the predetermined frequency component, and a relative frequency component that is lower than the predetermined frequency component than the delay characteristic of the predetermined frequency component. A broadband receiving antenna having a line portion for receiving under a low delay characteristic,
Since the broadband transmitting antenna and the broadband receiving antenna have complementary group delay characteristics, distortion generated in the broadband transmission signal transmitted by the broadband transmitting antenna is received by the broadband receiving antenna. A pair of group delay compensation type broadband transmitting / receiving antennas configured to be able to cancel from the broadband received signal.

A broadband transmitting antenna having a group delay characteristic with a delay that varies depending on the frequency;
Spaced from said wide-band transmitting antenna and wideband radiated from the transmitting antenna broadband reception antenna comprising a combination of a broadband receiving antennas to compensate for the strain by receiving a wideband transmission signal distortion occurs because the group delay characteristic A pair,
The broadband transmit / receive antenna pair is:
A first metal line formed with a predetermined line length capable of receiving a broadband reception signal fed to the first feeding point between one end connected to the first feeding point and the other open end. The first metal line includes a line portion that receives a predetermined frequency component in the wideband received signal under a predetermined delay characteristic, and a high frequency from the predetermined frequency component. A line portion that receives a component under a delay characteristic that is relatively lower than the delay characteristic of the predetermined frequency component, and a relative frequency component that is lower than the predetermined frequency component than the delay characteristic of the predetermined frequency component. A wideband receiving antenna having a line portion for receiving under high delay characteristics,
A second metal line formed with a predetermined line length capable of transmitting a broadband transmission signal fed to the second feeding point between one end connected to the second feeding point and the other open end. The second metal line includes a line portion that transmits a predetermined frequency component in the wideband transmission signal under a predetermined delay characteristic, and a high frequency from the predetermined frequency component. A line portion that transmits a component under a delay characteristic that is relatively higher than the delay characteristic of the predetermined frequency component, and a relative frequency component that is lower than the predetermined frequency component than the delay characteristic of the predetermined frequency component. A broadband transmitting antenna having a line portion for transmitting under a low delay characteristic,
Since the broadband receiving antenna and the broadband transmitting antenna have complementary group delay characteristics, distortion generated in the broadband transmission signal transmitted by the broadband transmitting antenna is received by the broadband receiving antenna. A pair of group delay compensation type broadband transmitting / receiving antennas configured to be able to cancel from the broadband received signal.

The first metal line is a first conductor pattern formed in a spiral shape on a first dielectric substrate having a first ground plane conductor,
The first feeding point is a central feeding part formed at the center of the first conductor pattern,
The second metal line comprises a second conductor pattern formed in a spiral shape on a second dielectric substrate having a second ground plane conductor,
3. The group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair according to claim 1, wherein the second feeding point is an external feeding part formed at an outer peripheral end of the second conductor pattern.

The spiral direction of the spiral of the first conductor pattern and the spiral direction of the spiral of the second conductor pattern are formed as opposite directions, and power is supplied from both ends opposite to each other. 4. The group delay compensation type broadband transmitting / receiving antenna pair according to claim 3, wherein a polarization antenna is formed to correspond to a communication system.

2. The radar system according to claim 1, wherein the spiral turning direction of the first conductor pattern and the spiral turning direction of the second conductor pattern are formed in the same direction. 4. A group delay compensation type broadband transmitting / receiving antenna pair according to 3.

The first metal line has a logarithmic periodic type structure having a structure that increases in a geometric series from the smaller one formed on the first dielectric substrate having the first ground plane conductor. 1 conductor pattern,
The first feeding point is a feeding part formed in the maximum part or the minimum part of the first conductor pattern,
The second metal line has a logarithmic period type first structure having a configuration in which the second metal line is geometrically increased in order from the smaller one formed on the second dielectric substrate having the second ground plane conductor. 2 conductor patterns,
3. The group delay compensation type broadband transmitting / receiving antenna pair according to claim 1, wherein the second feeding point is a feeding part formed at a minimum part or a maximum part of the second conductor pattern.

At least one of the first feeding point and the second feeding point is at least one of the first ground plane conductor and the second ground plane conductor, the first dielectric substrate, and the second dielectric substrate. 7. The group delay compensation type broadband transmitting / receiving antenna pair according to claim 3, wherein the group delay compensating broadband transmitting / receiving antenna pair is connected to a first coaxial line and a second coaxial line inserted from one side.

At least one of the first feeding point and the second feeding point is at least one of the first ground plane conductor and the second ground plane conductor, the first dielectric substrate, and the second dielectric substrate. 7. The group delay compensation type broadband transmission / reception antenna pair according to claim 3, wherein a power feeding structure is formed by electromagnetic coupling from a microstrip line formed on one side through a slot.

A broadband transmitting antenna having a group delay characteristic with a delay that varies depending on the frequency;
Spaced from said wide-band transmitting antenna and wideband radiated from the transmitting antenna broadband reception antenna comprising a combination of a broadband receiving antennas to compensate for the strain by receiving a wideband transmission signal distortion occurs because the group delay characteristic An ultra-wideband wireless system using pairs,
The ultra-wideband wireless system is:
A predetermined line capable of transmitting a broadband transmission signal fed to the first feeding point between one end connected to the first feeding point and the other open end in order to constitute the broadband transmitting / receiving antenna pair. A wideband antenna having a first metal line formed of a length, wherein the first metal line transmits a predetermined frequency component in the wideband transmission signal under a predetermined delay characteristic; A line portion for transmitting a high frequency component from the predetermined frequency component under a delay characteristic relatively lower than a delay characteristic of the predetermined frequency component, and a low frequency component from the predetermined frequency component. A transmission system including a broadband transmission antenna comprising a line portion that transmits under a delay characteristic relatively higher than the delay characteristic of the predetermined frequency component;
A predetermined line that enables reception of a broadband received signal fed to the second feeding point between one end connected to the second feeding point and an open other end in order to constitute the broadband transmitting / receiving antenna pair. A wideband antenna having a second metal line formed in a length, wherein the second metal line is a line portion that receives a predetermined frequency component in the wideband received signal under a predetermined delay characteristic; A line portion for receiving a high frequency component from the predetermined frequency component under a delay characteristic relatively higher than a delay characteristic of the predetermined frequency component; and a low frequency component from the predetermined frequency component. A receiving system including a wideband receiving antenna including a line portion that receives signals under a delay characteristic that is relatively lower than a delay characteristic of the predetermined frequency component,
The transmission antenna of the transmission system and the reception antenna of the reception system that form a pair have complementary group delay characteristics, so that the broadband transmission signal transmitted by the broadband transmission antenna of the transmission system An ultra-wideband radio system using a group delay compensation type broadband transmit / receive antenna pair configured to be able to cancel generated distortion from the broadband received signal received by the broadband receive antenna of the receiving system.

A broadband transmitting antenna having a group delay characteristic with a delay that varies depending on the frequency;
Spaced from said wide-band transmitting antenna and wideband radiated from the transmitting antenna broadband reception antenna comprising a combination of a broadband receiving antennas to compensate for the strain by receiving a wideband transmission signal distortion occurs because the group delay characteristic An ultra-wideband wireless system using pairs,
The ultra-wideband wireless system is:
A predetermined line that enables reception of a broadband received signal fed to the first feeding point between one end connected to the first feeding point and the other open end in order to constitute the broadband transmitting / receiving antenna pair. A wideband antenna having a first metal line formed in a length, wherein the first metal line is a line part for receiving a predetermined frequency component in the wideband received signal under a predetermined delay characteristic; A line portion for receiving a high frequency component from the predetermined frequency component under a delay characteristic relatively lower than a delay characteristic of the predetermined frequency component; and a low frequency component from the predetermined frequency component. A receiving system including a wideband receiving antenna including a line portion that receives a delay characteristic that is relatively higher than a delay characteristic of the predetermined frequency component;
A predetermined line capable of transmitting a broadband transmission signal fed to the second feeding point between one end connected to the second feeding point and the other open end to constitute the wideband transmitting / receiving antenna pair. A broadband antenna having a second metal line formed in a length, wherein the second metal line transmits a predetermined frequency component of the broadband transmission signal under a predetermined delay characteristic; A line portion for transmitting a high frequency component from the predetermined frequency component under a delay characteristic relatively higher than a delay characteristic of the predetermined frequency component; and a low frequency component from the predetermined frequency component. A transmission system including a wideband transmission antenna including a line portion that transmits under a delay characteristic relatively lower than the delay characteristic of the predetermined frequency component,
The transmission antenna of the transmission system and the reception antenna of the reception system that form a pair have complementary group delay characteristics, so that the broadband transmission signal transmitted by the broadband transmission antenna of the transmission system An ultra-wideband radio system using a group delay compensation type broadband transmit / receive antenna pair configured to be able to cancel generated distortion from the broadband received signal received by the broadband receive antenna of the receiving system.