JP4083646B2 - Semi-elliptical antenna - Google Patents
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Description
本発明は、数GHz〜数十GHz帯で使用される広角ビームを有する半楕円形状アンテナに関する。 The present invention relates to a semi-elliptical antenna having a wide-angle beam used in a band of several GHz to several tens of GHz.
従来、数GHz〜数十GHz帯の電波をビーム状に放射するアンテナとしてホーンアンテナが一般に知られているが、このホーンアンテナは水平面の放射角度が狭いので、最近、広角ビーム特性を有する半円ラジアルアンテナが考えられている(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, a horn antenna is generally known as an antenna that radiates radio waves of several GHz to several tens of GHz in the form of a beam. However, since this horn antenna has a narrow horizontal plane radiation angle, it has recently become a semicircle having a wide-angle beam characteristic. A radial antenna is considered (for example, see Patent Document 1).
上記半円ラジアルアンテナは、半円状の上部平行板と下部平行板とを所定の間隔の間隔を保って対向配置すると共に、その基部(直線端部)を短絡壁により短絡して上部平行板と下部平行板との間に半円ラジアル導波路を構成し、上記半円ラジアル導波路に外部から給電するようにしたもので、半値幅120°程度の広角ビーム特性とすることができる。
上記のように半円ラジアルアンテナは、広角ビーム特性が得られるものであるが、例えば無線LAN等に使用する場合には更に広角特性のものが要求されている。 As described above, the semicircular radial antenna can obtain a wide-angle beam characteristic. However, when it is used for, for example, a wireless LAN, a semi-circular radial antenna is required to have a wider-angle characteristic.
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、半円ラジアルアンテナより更に広角特性とすることができる半楕円形状アンテナを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a semi-elliptical antenna that can have a wider angle characteristic than a semi-circular radial antenna.
本発明に係る半楕円形状アンテナは、半楕円形状の厚さが0.01λ〜0.5λに設定された、上部平行板及び下部平行板を所定の間隔を保って対向配置して構成するラジアル導波路と、前記上部平行板及び下部平行板の直線端部を短絡する短絡壁と、前記下部平行板の前記短絡壁側中心部近傍に設けられる給電ピンとを具備したことを特徴とする。 The semi-elliptical antenna according to the present invention is a radial structure in which a semi-elliptical thickness is set to 0.01λ to 0.5λ, and an upper parallel plate and a lower parallel plate are arranged to face each other with a predetermined distance therebetween. It is characterized by comprising a waveguide, a short-circuit wall that short-circuits straight ends of the upper parallel plate and the lower parallel plate, and a feed pin provided in the vicinity of the central portion of the lower parallel plate on the short-circuit wall side.
本発明によれば、上部平行板及び下部平行板を半楕円形状とすることにより、半円ラジアルアンテナより更に広角特性とすることができる。 According to the present invention, by making the upper parallel plate and the lower parallel plate into a semi-elliptical shape, it is possible to obtain a wider angle characteristic than the semicircular radial antenna.
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
(第1実施形態)
図1及び図2は、本発明の第1実施形態に係る半楕円形状アンテナ1の基本構成図を示したもので、図1は外観斜視図、図2は同断面図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
1 and 2 show a basic configuration diagram of a semi-elliptical antenna 1 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is an external perspective view, and FIG. 2 is a sectional view thereof.
図1、図2に示すように半楕円形状アンテナ1は、金属板によりほぼ半楕円形状に形成した上部平行板2と下部平行板3とを所定の間隔Sを保って対向配置すると共に、基準端部となる短軸側の直線端部を短絡壁4により短絡し、上部平行板2と下部平行板3との間にラジアル導波路5を構成している。すなわち、ラジアル導波路5は、基準端部が短絡壁4により短絡され、円周部が開口した状態に形成される。上部平行板2と下部平行板3との間隔Sは、例えば約0.26λ(λ:波長)に設定される。また、上部平行板2及び下部平行板3は、短軸長を2rx、長軸長を2ry、厚さをBとする。
As shown in FIGS. 1 and 2, the semi-elliptical antenna 1 includes an upper
そして、下部平行板3には、図2及び図3に示すように短絡壁4から一定の間隔Dpro例えば約0.25λ(λ/4)離れた中心位置において、給電部を構成する給電ピン(プローブ)11及び同軸コネクタ12が設けられる。この同軸コネクタ12は、下部平行板3の外部に設けられ、その中心導体が給電ピン11としてラジアル導波路5内に突出して設けられる。上記給電ピン11は、例えば長さLproが約0.175λ、直径Wproが約0.04λに設定される。上記同軸コネクタ12には同軸ケーブルが接続され、給電ピン11への給電が行なわれる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the lower
上記のように上部平行板2及び下部平行板3を半楕円形状に形成することにより、図4に示すように広角ビーム特性とすることができる。
図4は、上記のように構成した半楕円形状アンテナ1の放射特性を示したもので、(A)は、x−y面(水平面)の放射パターン、(B)はy−z面(垂直面)の放射パターンを示している。この場合、半楕円形状アンテナ1の周波数を12.5GHz(波長λ=24.0mm)とし、各部の寸法を次のように設定した。なお、上部平行板2及び下部平行板3の厚さBを例えばλ/200以下とし、実質的に0に近い値、すなわち無視できる程度の値とする。そして、短軸長2rxを「2×0.52λ」の固定値とし、長軸におけるryの値を(a)0.63λ、(b)0.94λ、(c)1.46λに変化させて放射特性を解析した。
By forming the upper
FIG. 4 shows the radiation characteristics of the semi-elliptical antenna 1 configured as described above. (A) is a radiation pattern on the xy plane (horizontal plane), and (B) is a yz plane (vertical). The surface radiation pattern is shown. In this case, the frequency of the semi-elliptical antenna 1 was set to 12.5 GHz (wavelength λ = 24.0 mm), and the dimensions of each part were set as follows. The thickness B of the upper
B ≒0
rx =0.52λ
ry =可変
S =0.26λ
Lpro=0.175λ
Wpro=0.04λ
Dpro=0.25λ
また、図1及び図2に示すように、上部平行板2及び下部平行板3の短絡壁4側の中心部(原点)における短軸方向をx軸、長軸方向をy軸、上記x軸及びy軸と直交する垂直方向をz軸として図4の放射特性を示した。なお、x軸からy軸方向に向かう角度をφとし、z軸からy軸方向に向かう角度をθとしている。
B ≒ 0
r x = 0.52λ
r y = variable S = 0.26λ
Lpro = 0.175λ
Wpro = 0.04λ
Dpro = 0.25λ
As shown in FIGS. 1 and 2, the short axis direction at the center (origin) on the short-
上記半楕円形状アンテナ1は、図4の放射特性から明らかなように半楕円形状アンテナ1の長軸長2ryの値を適切に選ぶことにより、x−y面及びy−z面において広角ビームが得られることがわかる。例えばry=0.94λ(図4(b))における半値幅(半電力ビーム幅)は、x−y面において164°、y−z面において166°である。このとき放射の最大方向は、x−y面及びy−z面の両方の面において+y軸上から離れたところにある。例えばx−y面では、約45°と135°の方向が放射の最大方向となっている。 The semi-elliptical shape antenna 1, by choosing the value of the long axis length 2r y of semi-elliptical shape antenna 1 suitably as apparent from radiation characteristic of FIG. 4, a wide angle beam in the x-y plane and y-z plane It can be seen that For example, the half width (half power beam width) in ry = 0.94λ (FIG. 4B) is 164 ° in the xy plane and 166 ° in the yz plane. At this time, the maximum direction of radiation is away from the + y axis in both the xy plane and the yz plane. For example, in the xy plane, directions of about 45 ° and 135 ° are the maximum radiation directions.
上記放射の最大方向を+y軸上にするために、本実施形態では上部平行板2及び下部平行板3に厚さBを適切な値に設定する。図5は、上部平行板2及び下部平行板3に厚さBの値を0.058λに設定した場合の放射パターンを示したもので、(a)はx−y面、(b)はy−z面の特性である。また、このとき、短軸におけるrxの値は0.52λ、長軸におけるryの値は0.94λである。その他の条件は、図4の場合と同じである。
In this embodiment, the thickness B is set to an appropriate value in the upper
上記のように上部平行板2及び下部平行板3に厚みを加えることによって、ビームの最大放射方向を+y軸方向とすることができた。
By adding thickness to the upper
なお、上記実施形態では、上部平行板2及び下部平行板3の厚さBを0.058λに設定した場合について示したが、その他、例えば0.01〜0.5λの範囲において任意に設定することができる。
In the above-described embodiment, the case where the thickness B of the upper
上記実施形態で示したように上部平行板及び下部平行板を半楕円形状とすることにより、水平面及び垂直面における放射特性を半円ラジアルアンテナより更に広角特性とすることができ、且つ構成も非常に簡単である。このため例えば無線LAN用アンテナ等、広角特性が要求されるものに使用して大きな効果を発揮することができる。 As shown in the above embodiment, by making the upper parallel plate and the lower parallel plate into a semi-elliptical shape, the radiation characteristics in the horizontal plane and the vertical plane can be made wider than the semicircular radial antenna, and the configuration is also very Easy to be. For this reason, for example, it can be used for an antenna for which a wide-angle characteristic is required, such as a wireless LAN antenna, and can exert a great effect.
1…半楕円形状アンテナ、2…上部平行板、3…下部平行板、4…短絡壁、5…ラジアル導波路、11…給電ピン、12…同軸コネクタ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semi-elliptical antenna, 2 ... Upper parallel plate, 3 ... Lower parallel plate, 4 ... Short-circuit wall, 5 ... Radial waveguide, 11 ... Feeding pin, 12 ... Coaxial connector.
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