JP2000022440A - アンテナ装置 - Google Patents

アンテナ装置

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JP2000022440A JP10191529A JP19152998A JP2000022440A JP 2000022440 A JP2000022440 A JP 2000022440A JP 10191529 A JP10191529 A JP 10191529A JP 19152998 A JP19152998 A JP 19152998A JP 2000022440 A JP2000022440 A JP 2000022440A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】偏波選択のための低雑音増幅器のオン/オフに
かかわらず、LNA回路の入力インピーダンスを所定の
値に保ち、端子間分離度を向上する。 【解決手段】アンテナ基板1には、1素子パッチ型アン
テナ3を設け、その給電点4、5を回路基板2に接続す
る。回路基板2には、ハイブリッド回路20及びLNA
回路30を設ける。LNA回路30は、ハイブリッド回
路20の出力信号を低雑音増幅器31a、32aを介し
て低雑音増幅器31b、32bに入力する。低雑音増幅
器31b、32bは、切換回路38によりオン/オフ動
作が切換えられ、その出力信号が低雑音増幅器33で増
幅されて出力端子36へ送られる。電源部37は、出力
端子36に入力される切換信号を兼ねた3V/2.5V
の直流電圧を所定の電圧まで昇圧し、低雑音増幅器31
a、32a、33に供給すると共に切換回路38を介し
て低雑音増幅器31b、32bに選択的に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばUHF、S
HF帯域における右旋円偏波、左旋円偏波の信号を受信
可能な1素子パッチ型アンテナとハイブリッド回路及び
LNA回路を有するアンテナ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】衛星放送では、右旋円偏波と左旋円偏波
が使用されている。一方、衛星放送の電波を受信する受
信装置としては、衛星から送られてくる右旋円偏波と左
旋円偏波を任意に選択してどちらか一方の偏波を受信す
る装置がある。この衛星からの右旋円偏波と左旋円偏波
を任意に選択してどちらか一方の偏波を受信する従来の
受信装置は、図3に示すように構成されている。
【0003】図3において、1はアンテナ基板、2は回
路基板である。上記アンテナ基板1には、一方の面、例
えば図示裏面側に円状の1素子パッチ型アンテナ3が設
けられ、給電点4、5を備えている。この給電点4、5
は、1素子パッチ型アンテナ3の中心(円の中心)から
同じ距離離れた任意の点に設けられるが、アンテナ中心
から給電点4、5を線で結ぶと、アンテナ面から見て給
電点4から+90度の位置に給電点5が位置するように
設けられる。
【0004】上記給電点4、5は、例えば接続ピン1
1、12を介して回路基板2に接続される。この回路基
板2には、ハイブリッド回路20及びLNA( Low Noi
se Amplifier)回路30が設けられる。
【0005】ハイブリッド回路20は、例えばマイクロ
ストリップライン21、22、23、24によりブラン
チライン形に構成しており、1素子パッチ型アンテナ3
で受信した信号をLNA回路30に出力する。
【0006】LNA回路30は、低雑音増幅器31、3
2、33、34、コンデンサ35、出力端子36、電源
部37、切換回路38及びチョークコイル39からな
り、上記ハイブリッド回路20の出力信号が低雑音増幅
器31、32に入力される。この低雑音増幅器31、3
2は、切換回路38によりオン/オフ動作が切換えら
れ、選択された低雑音増幅器31あるいは低雑音増幅器
32の出力信号が低雑音増幅器33、34で増幅され、
コンデンサ35を介して出力端子36へ送られる。この
出力端子36には、チューナ等の受信機が接続される。
【0007】また、上記出力端子36には、例えばチュ
ーナの選局動作に応じて低雑音増幅器31、32に対す
る切換信号が入力される。この切換信号は、例えば3V
/2.5Vの直流電圧が使用され、チョークコイル39
を介して電源部37及び切換回路38に供給される。上
記電源部37は、3V/2.5Vの直流電圧を所定の直
流電圧すなわち、低雑音増幅器31、32、33、34
の動作電圧まで昇圧し、低雑音増幅器33、34に供給
すると共に切換回路38を介して低雑音増幅器31ある
いは低雑音増幅器32に供給する。切換回路38は、切
換信号(3V/2.5V)によって低雑音増幅器31あ
るいは低雑音増幅器32を選択して動作電圧を供給す
る。
【0008】上記の構成において、低雑音増幅器31の
入力端から1素子パッチ型アンテナ3を見た場合、給電
点4から低雑音増幅器31までの位相角に対し、給電点
5から低雑音増幅器31までの位相角はハイブリッド回
路20によって90度遅れるため、給電点4、5の位置
関係から低雑音増幅器31の入力端に右旋円偏波が受信
されることになる。
【0009】また、同様に低雑音増幅器32から1素子
パッチ型アンテナ3を見た場合、給電点5から低雑音増
幅器32までの位相角に対し、給電点4から低雑音増幅
器32までの位相角はハイブリッド回路20によって9
0度遅れるため、給電点4、5の位置関係から低雑音増
幅器32の入力端に左旋円偏波が受信されることにな
る。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】図4は、上記ハイブリ
ッド回路20のブランチライン形の基本回路を示したも
のである。このハイブリッド回路20は、A.B.C.
Dの4つの端子を持ち、また、Zp 、Zs のインピーダ
ンスを持つ4角形のマイクロストリップライン21、2
2、23、24で構成されている。上記ハイブリッド回
路20におけるZp 、Zs のインピーダンスは、A.
B.C.Dの各端子が50Ωのとき、Zp =50Ω、Z
s =35.4Ωとなる。
【0011】上記ハイブリッド回路20において、端子
A〜D間の端子間分離度を測定すると、図5のようにな
る。
【0012】図5は、各端子の状態を50Ω、あるいは
オープン(インピーダンス無限大)とした時の違いによ
って3つの状態をグラフ化したもので、縦軸に端子間分
離度[dB]をとり、横軸に規格化周波数f/f0 をと
って示した。図4における一番上のグラフ(a)は、
A,B,C,Dの各端子が50Ωのときの端子間分離度
で、規格化周波数f/f0 が1.0の時の測定値で約3
0dBとなっており、このときの分離度が最も良い。次
に中央のグラフ(b)は、A,B,Dの各端子が50Ω
で、Cの端子がオープンであるときの端子間分離度であ
り、規格化周波数f/f0 が1.0の時の値は約8dB
に低下する。また、一番下のグラフ(c)は、A,Dの
端子が50Ωで、B,Cの端子がオープンであるときの
端子間分離度であり、規格化周波数f/f0 が1.0の
時の値は約0dBとなる。
【0013】以上の説明のようにA,B,C,Dの各端
子が50Ωに近づくほど端子間分離度が良くなる方向に
向かうことが分かる。なお、上記図5に示したグラフ
は、インピーダンス無限大の代わりにショート状態(イ
ンピーダンス0Ω)としても同じになる。
【0014】ここで問題となるのは、ハイブリッド回路
20とLNA回路30の接続である。図6に示すように
従来の装置では、LNA回路30における低雑音増幅器
31、32のどちらか一方をオンにしているとき、他方
をオフする方式となっているので、例えば低雑音増幅器
31をオフしているとき、ポートP1から低雑音増幅器
31を見たときの入力インピーダンスを50Ωにするこ
とができない。仮にポートP1と低雑音増幅器31との
間にアッテネータやフィルタを挿入してインピーダンス
を強制的に50Ωに近い値にすることはできるが、その
ときLNA回路30の全体の雑音指数(NF)値が悪化
してしまう。この結果、低雑音増幅器31がオフしてい
るとき、ポートP1から低雑音増幅器31を見たときの
入力インピーダンスは、スミスチャート上の|Γ|>
0.7(なお、Γは、複素数で表した反射係数であ
る。)の円外に存在してしまう。
【0015】また、もう一方の低雑音増幅器32をオン
しているとき、ポートP2から低雑音増幅器32を見た
ときの入力インピーダンスは、低雑音増幅器の特性にも
よるが、回路の雑音指数(NF)値を損なわない程度に
低雑音増幅器32の入力と出力で整合をとって50Ωに
近い値をスミスチャート上の|Γ|>0.3の円内に存
在させることは容易である。
【0016】上記ハイブリッド回路20の説明で、イン
ピーダンスの値である50Ωはスミスチャート上の|Γ
|=0に相当し、また、無限大、0Ωはスミスチャート
上の|Γ|=1に相当する。従って、図3に示したよう
に低雑音増幅器31、32の一方をオン、他方をオフす
るような回路では、低雑音増幅器がオフしている側の入
力インピーダンスがスミスチャート上の|Γ|>0.7
の円外に存在するため、上記図5に示した特性に最も近
い状態となる。このとき図3に示すようにハイブリッド
回路20のA,D端子には、1素子パッチ型アンテナ3
が接続され、端子A,Dから1素子パッチ型アンテナ3
を見たインピーダンスは、それぞれスミスチャート上の
|Γ|>0.1の円内に存在するので、50Ωに殆ど近
い状態である。
【0017】以上説明したように低雑音増幅器31(3
2)をオフしたとき、入力インピーダンスは、スミスチ
ャート上の|Γ|>0.7の円外に存在するため、50
Ωからかなりかけ離れた所に存在する。その結果、図5
のグラフに示したように端子間分離度が悪くなってしま
う。A,D間の端子間分離度が悪いとアンテナとしての
交差偏波識別度特性も悪くなってしまう。
【0018】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、偏波選択のための低雑音増幅器のオン/オ
フにかかわらず、LNA回路の入力インピーダンスを所
定の値に保つことができ、端子間分離度を向上して交差
偏波識別度を改善し得るアンテナ装置を提供することを
目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明は、右旋円偏波と
左旋円偏波を切換えて受信するアンテナ装置において、
上面にパッチ型アンテナを形成し、このアンテナに90
度の位相差を持って給電する一対の給電点を備えたアン
テナ基板と、このアンテナ基板の上記給電点に接続され
るハイブリッド回路及びLNA回路から成る回路基板と
を具備し、上記LNA回路は、常時オン状態に保持され
て上記給電点からの信号を増幅する一対の第1の低雑音
増幅器と、この第1の低雑音増幅器の出力信号をそれぞ
れ増幅する一対の第2の低雑音増幅器と、受信する右旋
円偏波と左旋円偏波とを切換える切換信号により上記第
2の低雑音増幅器の一方を選択してオン動作させる切換
回路と、この切換回路により選択された上記第2の低雑
音増幅器の出力信号を外部に出力する出力手段とから成
ることを特徴とする。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態を説明する。図1は、本発明に係るアンテナ装
置の構成図である。
【0021】図1において、1はアンテナ基板、2は回
路基板で、所定の間隔を保って積層配置される。上記ア
ンテナ基板1には、一方の面、例えば図示裏面側に1素
子パッチ型アンテナ3が設けられる。この1素子パッチ
型アンテナ3は、円状のアンテナパターンにより構成さ
れる。上記1素子パッチ型アンテナ3の給電点4、5
は、1素子パッチ型アンテナ3の中心(円の中心)から
同じ距離離れた任意の点に設けられるが、アンテナ中心
から給電点4、5を線で結ぶと、アンテナ面から見て給
電点4から+90度の位置に給電点5が位置するように
設けられる。
【0022】上記給電点4、5は、例えば接続ピン1
1、12を介して回路基板2に接続される。この回路基
板2には、ハイブリッド回路20及びLNA( Low Noi
se Amplifier)回路30が設けられる。
【0023】ハイブリッド回路20は、例えばマイクロ
ストリップライン21、22、23、24によりブラン
チライン形に構成しており、1素子パッチ型アンテナ3
で受信した信号をLNA回路30に出力する。
【0024】LNA回路30は、低雑音増幅器31a、
31b、32a、32b、33、コンデンサ35、出力
端子36、電源部37、切換回路38及びチョークコイ
ル39からなり、上記ハイブリッド回路20の出力信号
が低雑音増幅器31a、32aに入力される。この低雑
音増幅器31a、32aは、ハイブリッド回路20から
送られてくる信号を増幅し、低雑音増幅器31b、32
bに入力する。この低雑音増幅器31b、32bは、切
換回路38によりオン/オフ動作が切換えられ、選択さ
れた低雑音増幅器31bあるいは低雑音増幅器32bの
出力信号が低雑音増幅器33で増幅され、コンデンサ3
5を介して出力端子36へ送られる。この出力端子36
には、チューナ等の受信機が接続される。
【0025】また、上記出力端子36には、例えばチュ
ーナの選局動作に応じて低雑音増幅器31b、32bに
対する切換信号が入力される。この切換信号は、例えば
3V/2.5Vの直流電圧が使用され、チョークコイル
39を介して電源部37及び切換回路38に供給され
る。上記電源部37は、3V/2.5Vの直流電圧を所
定の直流電圧すなわち、低雑音増幅器の動作電圧まで昇
圧し、低雑音増幅器31a、32a、33に供給すると
共に切換回路38を介して低雑音増幅器31bあるいは
低雑音増幅器32bに供給する。この場合、切換回路3
8は、切換信号(3V/2.5V)によって低雑音増幅
器31bあるいは低雑音増幅器32bを選択して動作電
圧を供給する。
【0026】上記の構成において、低雑音増幅器31a
の入力端から1素子パッチ型アンテナ3を見た場合、給
電点4から低雑音増幅器31aまでの位相角に対し、給
電点5から低雑音増幅器31aまでの位相角はハイブリ
ッド回路20によって90度遅れるため、給電点4、5
の位置関係から低雑音増幅器31aの入力端に右旋円偏
波が受信されることになる。
【0027】また、同様に低雑音増幅器32aから1素
子パッチ型アンテナ3を見た場合、給電点5から低雑音
増幅器32aまでの位相角に対し、給電点4から低雑音
増幅器32aまでの位相角はハイブリッド回路20によ
って90度遅れるため、給電点4、5の位置関係から低
雑音増幅器32aの入力端に左旋円偏波が受信されるこ
とになる。上記低雑音増幅器31a、32aは、受信し
た右旋円偏波、左旋円偏波の信号を増幅し、低雑音増幅
器31b、32bに入力する。
【0028】このとき切換回路38は、チューナ等から
送られてくる切換信号に従って低雑音増幅器31b、3
2bの一方をオンさせ、右旋円偏波と左旋円偏波のどち
らか一方を選択して増幅することにより、DU(希望波
/妨害波)比を十分にとることができ、右旋円偏波と左
旋円偏波の希望する偏波の信号のみを受信することがで
きる。
【0029】また、上記低雑音増幅器31b、32bの
前段に設けた低雑音増幅器31a、32aは、低雑音増
幅器31b、32bの切換えとは無関係に常時オン状態
に保持される。従って、ハイブリッド回路20から低雑
音増幅器31a、32aを見た入力インピーダンスは、
低雑音増幅器31b、32bのオン/オフとは無関係に
50Ωに近い値となる。この結果、ハイブリッド回路2
0の端子間分離度を最良の状態に保持でき、交差偏波識
別度を良好なものとすることができる。
【0030】すなわち、本発明では、図2に示すように
低雑音増幅器31a、32aを常時オン状態に保持する
ことによって、ポートP1、P2から低雑音増幅器31
a、32aを見たときのインピーダンスは、スミスチャ
ート上の|Γ|<0.3の円内に存在させることがで
き、ハイブリッド回路20におけるA,D端子の端子間
分離度を向上することができる。このときA,D端子か
ら1素子パッチ型アンテナ3を見たインピーダンスは、
スミスチャート上の|Γ|<0.1の円内に存在し、5
0Ωに殆ど近い状態となっている。
【0031】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、切
換回路によりオン/オフ動作が切換えられる低雑音増幅
器の前段に一対の低雑音増幅器を設け、この低雑音増幅
器を右旋円偏波と左旋円偏波の切換えとは無関係に常時
オン状態に保持するようにしたので、ハイブリッド回路
から該低雑音増幅器を見た入力インピーダンスを常に指
定値に近い値に保持することができる。この結果、ハイ
ブリッド回路の端子間分離度を最良の状態に保持でき、
交差偏波識別度を良好なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の構成
図。
【図2】同実施形態におけるハイブリッド回路とLNA
回路との接続状態を示す図。
【図3】従来のアンテナ装置の構成を示す図。
【図4】ハイブリッド回路を説明するための図。
【図5】ハイブリッド回路の端子間分離度特性を示す
図。
【図6】従来のアンテナ装置におけるハイブリッド回路
とLNA回路との接続状態を示す図。
【符号の説明】
1 アンテナ基板 2 回路基板 3 1素子パッチ型アンテナ 4、5 給電点 11、12 接続ピン 20 ハイブリッド回路 21、22、23、24 マイクロストリップライン 30 LNA回路 31、31a、31b、32a、32b、33、34
低雑音増幅器 36 出力端子 37 電源部 38 切換回路 39 チョークコイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5J021 AA01 AB06 CA03 DB03 DB04 FA26 FA31 FA32 FA34 HA05 HA07 JA05 JA06 5K062 AC01 AE05 BF07

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 右旋円偏波と左旋円偏波を切換えて受信
    するアンテナ装置において、 上面にパッチ型アンテナを形成し、このアンテナに90
    度の位相差を持って給電する一対の給電点を備えたアン
    テナ基板と、このアンテナ基板の上記給電点に接続され
    るハイブリッド回路及びLNA回路から成る回路基板と
    を具備し、 上記LNA回路は、常時オン状態に保持されて上記給電
    点からの信号を増幅する一対の第1の低雑音増幅器と、
    この第1の低雑音増幅器の出力信号をそれぞれ増幅する
    一対の第2の低雑音増幅器と、受信する右旋円偏波と左
    旋円偏波とを切換える切換信号により上記第2の低雑音
    増幅器の一方を選択してオン動作させる切換回路と、こ
    の切換回路により選択された上記第2の低雑音増幅器の
    出力信号を外部に出力する出力手段とから成ることを特
    徴とするアンテナ装置。
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