JP2000013131A - 広帯域円偏波ダイポールアンテナ - Google Patents

広帯域円偏波ダイポールアンテナ

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JP2000013131A
JP2000013131A JP10176139A JP17613998A JP2000013131A JP 2000013131 A JP2000013131 A JP 2000013131A JP 10176139 A JP10176139 A JP 10176139A JP 17613998 A JP17613998 A JP 17613998A JP 2000013131 A JP2000013131 A JP 2000013131A
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JP
Japan
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dipole antenna
antenna element
circularly polarized
loop
point
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JP10176139A
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English (en)
Inventor
Hisashi Morishita
久 森下
Koji Nishida
幸司 西田
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Harada Industry Co Ltd
Original Assignee
Harada Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】十分広帯域なアンテナ特性を有する広帯域円偏
波ダイポールアンテナを提供。 【解決手段】本・広帯域円偏波ダイポールアンテナは、
給電点(4) を基点として一平面内でループを描くように
形成されたストリップ状導体の上記給電点(4) の近傍
に、上記ループの一部を所定長に亙って切除したギャッ
プ(5) を有するダイポールアンテナ素子(3) を備えてい
る。また本・広帯域円偏波ダイポールアンテナは、上記
アンテナ素子(3) と同様の構成を有する、第1のアンテ
ナ素子(131)と第2のアンテナ素子(132) とを備え、両
者が一つの給電点(14)を中心として対称(例えば点対
称)な位置に配設されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、通信用の円偏波ア
ンテナとして好適な広帯域円偏波ダイポールアンテナに
関する。
【0002】
【従来の技術】図6は従来から知られている円偏波クロ
スダイポールアンテナの一例を概略的に示す斜視図であ
る。この円偏波クロスダイポールアンテナは、反射板3
1,給電線32クロスダイポールアンテナ素子33,か
ら構成されている。
【0003】クロスダイポールアンテナ素子33は、一
対のL形ダイポールアンテナ素子が十字状をなす如く交
差配設されたものとなっており、給電線32から給電さ
れることにより、円偏波の電波を主放射方向(図中上方
向)及びこれと逆方向(図中下方向)に放射するものと
なっている。反射板31は、クロスダイポールアンテナ
素子33とは所定距離を隔てて配置されており、クロス
ダイポールアンテナ素子33から逆方向(図中下方向)
へ放射された電波を反射し、主放射方向(図中上方向)
へ放射される電波と合成させる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の円偏波
クロスダイポールアンテナには次のような欠点がある。
すなわち、例えば2dB軸比帯域幅は5%程度であり、
使用可能な周波数帯域が比較的狭いという欠点がある。
本発明の目的は、十分広帯域なアンテナ特性を有する広
帯域円偏波ダイポールアンテナを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決し目的を
達成するために、本発明の広帯域円偏波ダイポールアン
テナは下記に示す如く構成されている。なお下記以外の
本発明の特徴ある構成については実施形態の中で明らか
にする。
【0006】本発明の広帯域円偏波ダイポールアンテナ
は、給電点を基点として一平面内でループを描くように
形成されたストリップ状導体の上記給電点近傍に、上記
ループの一部を所定長に亙って切除したギャップを有す
るダイポールアンテナ素子を備えたことを特徴としてい
る。
【0007】
【発明の実施の形態】(第1実施形態)図1の(a)は
本発明の第1実施形態に係る広帯域円偏波ダイポールア
ンテナの構成を示す斜視図である。
【0008】図1の(a)において、1は所定の厚みを
有する誘電体基板であり、2は上記誘電体基板の裏面に
装着された反射板であり、3は上記誘電体基板の表面に
設けられたダイポールアンテナ素子である。なお4は給
電点を示している。
【0009】ダイポールアンテナ素子3は、給電点4を
基点として一平面内でほぼ正方形状のループを描くよう
に、例えば幅0.5mm程度の銅箔からなるストリップ
状導体で形成されている。なお上記ストリップ状導体
は、誘電体基板1の表面上に、例えばリソグラフ法等を
用いて形成される。上記ストリップ状導体の給電点近傍
には上記ループの一部を所定長に亙って切除したギャッ
プ5が設けられている。
【0010】上記構成の第1実施形態に係る広帯域円偏
波ダイポールアンテナは、ストリップ状導体の給電点近
傍にギャップ5が設けられていることから、リアクタン
ス成分が付加され、導体上の電流分布が共振形ではなく
進行波形となる。これによって円偏波の電波が発生する
ことになる。かくして給電点4から給電を行なうと、ダ
イポールアンテナ素子3から円偏波の電波が発せられ、
これが主放射方向(図中上方向)および逆方向(図中下
方向)に放射する。上記アンテナ素子3から逆方向(図
中下方向)へ放射された電波は、ダイポールアンテナ素
子3とは所定距離を隔てて配置されている反射板2によ
って反射され、主放射方向の電波と合成される。
【0011】本実施形態の円偏波ダイポールアンテナに
おいては、所要の円偏波の電波を発する事のできる、広
帯域なアンテナ特性を有する広帯域円偏波ダイポールア
ンテナが得られる。
【0012】(第2実施形態)図1の(b)は本発明の
第2実施形態に係る広帯域円偏波ダイポールアンテナの
構成を示す斜視図である。
【0013】図1の(b)において、11は所定の厚み
を有する誘電体基板であり、12は上記誘電体基板の裏
面に装着された反射板であり、13は上記誘電体基板の
表面に設けられたダイポールアンテナ素子である。なお
14は給電点を示している。
【0014】ダイポールアンテナ素子13は、第1のア
ンテナ素子131と第2のアンテナ素子132とが一体
的に結合されたものとなっている。第1のアンテナ素子
131は、第1実施形態で示されたものとほぼ同様に形
成されたアンテナ素子であり、給電点14を基点として
一平面内でほぼ正方形をなすループを描くように形成さ
れた幅0.5mm程度のストリップ状導体からなってい
る。上記ストリップ状導体の給電点近傍には、上記ルー
プの一部を所定長に亙って切除した第1のギャップ15
1が設けられている。
【0015】第2のアンテナ素子132は、上記第1の
アンテナ素子131と対称的に設けられたものであり、
前記給電点14を共通の基点として前記一平面と同一の
平面内で正方形状のループを描くように形成された幅
0.5mm程度のストリップ状導体からなっている。そ
のストリップ状導体の上記給電点近傍には、上記ループ
の一部を所定長に亙って切除した第2のギャップ152
が設けられている。
【0016】前記第1のアンテナ素子131と第2のア
ンテナ素子132とは、給電点14を中心として点対称
に配設されている。かくして誘電体基板11上にはスト
リップ状導体からなる二つの正方形状ループにより菱形
をなす素子パターンが形成される。
【0017】ストリップ状導体の形成方法としては、第
1実施形態の場合と同様の方法が用いられる。なお第2
実施形態における広帯域円偏波ダイポールアンテナの各
部材の材質や寸法等につき一例を示すと下記の通りであ
る。但し本発明はこれに限定されるものではない。
【0018】・誘電体基板11の比誘電率 εr =1 ・第1,第2のギャップ151,152 の各ギャップ長 G1
=G2 =0.016 λ0(ただしλ0 は自由空間における空
間波長) ・ストリップ状導体の幅 W=0.008 λ0 ・第1,第2のアンテナ素子131,132 の一辺の長さ S
1 =S2 = 0.28 λ0 ・誘電体基板11の厚みT= 0.25 λ0 , 0.27 λ0
0.29 λ0 ・第1.第2のアンテナ素子131,132 のループ長 L1
=4 S1 ーG1 ,L2=4 S2 −G2 上記構成の第2実施形態に係る広帯域円偏波ダイポール
アンテナは、基本的には第1実施形態に係る広帯域円偏
波ダイポールアンテナと同様に作動する。すなわち、給
電点14から給電を行なうことによってダイポールアン
テナ素子13から円偏波の電波が発せられ、これが主放
射方向(図中上方向)および逆方向(図中下方向)に放
射する。上記アンテナ素子3から逆方向(図中下方向)
へ放射された電波は、ダイポールアンテナ素子13とは
所定距離を隔てて配置されている反射板12によって反
射され、主放射方向の電波と合成される。
【0019】そしてこの第2実施形態に係る広帯域円偏
波ダイポールアンテナにおいては、第1実施形態に係る
広帯域円偏波ダイポールアンテナと同様の作用効果を奏
する上、上記第1実施形態に係る広帯域円偏波ダイポー
ルアンテナに比べて次のような特徴を有している。
【0020】前者の場合、給電点4に例えば二点鎖線で
示すように給電線6を配線して給電を行なうと、給電線
6によるアンテナ特性への影響が出るが、後者の場合に
は、二つのループによる放射電波が逆相関係となるの
で、上記影響力は互いに相殺され無視できる。したがっ
て良好なアンテナ特性が得られる。
【0021】(変形例)図2の(a)〜(c)は第2実
施形態に係る広帯域円偏波ダイポールアンテナの素子パ
ターンの変形例をそれぞれ示す略式図である。図2の
(a)は亀甲形素子パターン21を示し、同図(b)は
「8」の字形素子パターン22を示し、同図(c)は変
形「8」の字形素子パターンを示している。
【0022】(実験例)図3〜図5は、第2実施形態に
係る広帯域円偏波ダイポールアンテナについてアンテナ
特性を実測した結果を示す図である。
【0023】図3は、アンテナ素子13上のポイント
A,B,C,D,E,F,Kにおける電流分布特性を示
す図である。図に示す如く、電流分布は右下がりの進行
波形電流分布となっており、円偏波が発生している事が
確認できる。
【0024】図4の(a)はループの長さL(L1 ,L
2 )及び誘電体基板11の厚みTの変化に対する軸比の
変化特性を示す図である。図示の如く厚みT=0.27
λ0でL/λ0 が1.11である時、軸比が0を示して
いる。したがって、厚みTとしては0.27λ0 が最適
であることが分かる。
【0025】図4の(b)は軸比の周波数特性を示す図
で、ループの一辺の長さS1 ,S2を変化させた時の状
態を示す図である。図示の如く、2dB以下の軸比帯域
幅は20%であり、通常のクロスダイポールの軸比帯域
幅(5%程度)に比べて4倍程度も広がっており、十分
な広帯域を示している。
【0026】図5の(a)はXZ面内放射パーン(指向
性)を示す図であり、図5の(b)はYZ面内放射パー
ン(指向性)を示す図である。図示の如くいずれの場合
も左右対称な放物線状をなす放射パーンを呈しており、
偏りのないほぼ全方位指向性を有するものであることが
分かる。
【0027】(実施形態における特徴点) [1]実施形態に示された広帯域円偏波ダイポールアン
テナは、給電点(4) を基点として一平面内でループ(正
方形状、矩形状、円形状、楕円形状等のループを含む)
を描くように形成されたストリップ状導体の上記給電点
(4) の近傍に、上記ループの一部を所定長に亙って切除
したギャップ(5) を有するダイポールアンテナ素子(3)
を備えたことを特徴としている。 [2]実施形態に示された広帯域円偏波ダイポールアン
テナは、給電点(14)を基点として一平面内でループ(正
方形状、矩形状、円形状、楕円形状等のループを含む)
を描くように形成されたストリップ状導体の上記給電点
(14)の近傍に、上記ループの一部を所定長に亙って切除
した第1のギャップ(151) を有する第1のダイポールア
ンテナ素子(131) と、前記給電点(14)を共通の基点とし
て前記一平面と同一の平面内でループ(正方形状、矩形
状、円形状、楕円形状等のループを含む)を描くように
形成された、ストリップ状導体の上記給電点(14)の近傍
に、上記ループの一部を所定長に亙って切除した第2の
ギャップ(152)を有する第2のダイポールアンテナ素子
(132)と、を備え、前記第1のアンテナ素子(131) と第
2のアンテナ素子(132) とが、前記給電点(14)を中心と
して対称(例えば点対称)な位置に配設されている(こ
の結果たとえは菱形の素子パターンが形成される。亀甲
形素子パターン、「8」の字形素子パターン、変形
「8」の字形素子パターン等のパターンも使用可能であ
る)ことを特徴としている。 [3]実施形態に示された広帯域円偏波ダイポールアン
テナは、前記[1]または[2]に記載のアンテナであ
って、アンテナ素子(3,13)の主放射方向とは逆方向へ一
定距離だけ離れた位置に、上記アンテナ素子(3,13)と平
行に反射板(2.12)が配置されていることを特徴としてい
る。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、給電点を基点として一
平面内でループを描くように形成されたストリップ状導
体の上記給電点近傍に、上記ループの一部を所定長に亙
って切除したギャップを有するダイポールアンテナ素子
を備えているので、十分広帯域なアンテナ特性を有する
広帯域円偏波ダイポールアンテナを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る広帯域円偏波ダイポー
ルアンテナの構成を示す図で、(a)は第1実施形態に
係る広帯域円偏波ダイポールアンテナの構成を示す斜視
図、(b)は第2実施形態に係る広帯域円偏波ダイポー
ルアンテナの構成を示す斜視図。
【図2】本発明の第2実施形態に係る広帯域円偏波ダイ
ポールアンテナの素子パターンの変形例を示す図であ
り、(a)は亀甲形素子パターン、(b)は「8」の字
形素子パターン、(c)は変形「8」の字形素子パター
ンをそれぞれ示す略式図である。
【図3】本発明の第2実施形態に係る広帯域円偏波ダイ
ポールアンテナについてアンテナ特性を実測した結果を
示す図で、アンテナ素子上の各ポイントにおける電流分
布特性を示す図。
【図4】本発明の第2実施形態に係る広帯域円偏波ダイ
ポールアンテナについてアンテナ特性を実測した結果を
示す図で、(a)はループの長さL(L1 ,L2 )及び
誘電体基板11の厚みTの変化に対する軸比の変化特性
を示す図であり、(b)は軸比の周波数特性を示す図。
【図5】本発明の第2実施形態に係る広帯域円偏波ダイ
ポールアンテナについてアンテナ特性を実測した結果を
示す図で、(a)はXZ面内放射パーン(指向性)を示
す図、(b)はYZ面内放射パーン(指向性)を示す
図。
【図6】従来例に係る円偏波クロスダイポールアンテナ
の一例を示す斜視図。
【符号の説明】
1,11…誘電体基板 2,12…反射板 3,13…ダイポールアンテナ素子 4,14…給電点 5,15…ギャップ 6…給電線 131…第1のアンテナ素子 132…第2のアンテナ素子 151…第1のギャップ 152…第2のギャップ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】給電点を基点として一平面内でループを描
    くように形成されたストリップ状導体の上記給電点近傍
    に、上記ループの一部を所定長に亙って切除したギャッ
    プを有するダイポールアンテナ素子を備えたことを特徴
    とする広帯域円偏波ダイポールアンテナ。
  2. 【請求項2】給電点を基点として一平面内でループを描
    くように形成されたストリップ状導体の上記給電点近傍
    に、上記ループの一部を所定長に亙って切除したギャッ
    プを有する第1のダイポールアンテナ素子と、 前記給電点を共通の基点として前記一平面と同一の平面
    内でループを描くように形成されたストリップ状導体の
    上記給電点近傍に、上記ループの一部を所定長に亙って
    切除したギャップを有する第2のダイポールアンテナ素
    子と、 を備え、前記第1のアンテナ素子と第2のアンテナ素子
    とが、前記給電点を中心として対称な位置に配設されて
    いることを特徴とする広帯域円偏波ダイポールアンテ
    ナ。
  3. 【請求項3】アンテナ素子の主放射方向とは逆方向へ一
    定距離だけ離れた位置に、上記アンテナ素子と平行に反
    射板が配置されていることを特徴とする請求項1または
    2に記載の広帯域円偏波ダイポールアンテナ。
JP10176139A 1998-06-23 1998-06-23 広帯域円偏波ダイポールアンテナ Pending JP2000013131A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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