JP2005039396A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、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。
【解決手段】本発明の一態様によると、広帯域送信信号の高域周波数成分を相対的に低遅延特性の下で送信する部分と、前記広帯域送信信号の低域周波数成分を相対的に高遅延特性の下で送信する部分とを備えている広帯域送信または受信アンテナと、広帯域受信信号の高域周波数成分を相対的に高遅延特性の下で受信する部分と、前記広帯域送信信号の低域周波数成分を相対的に低遅延特性の下で受信する部分とを備えている広帯域受信または送信アンテナとを有し、前記広帯域送信または受信アンテナと前記広帯域受信または送信アンテナとが互いに相補的な遅延特性を有し、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群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対が提供される。
【選択図】 図１

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（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅｂａｎｄ：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】Ｙａｓｕｔｏ Ｍｕｓｈｉａｋｅ，“Ｓｅｌｆ−Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ．Ａｎｔｅｎｎａｓ”，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，ＩＳＢＮ ３−５４０−７６００２−４
【００２４】
【非特許文献２】Ｈ．Ｎａｋａｎｏ，Ｊ．Ｅｔｏ，Ｙ．Ｏｋａｂｅ，Ｊ．Ｙａｍａｕｃｈｉ，“Ｔｉｌｔｅｄ−ａｎｄ．Ａｘｉａｌ−Ｂｅａｍ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｂｙ ａ Ｓｉｎｇｌｅ−Ａｒｍ Ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ Ｓｐｉｒａｌ Ａｎｔｅｎｎａ Ｗｉｔｈ Ｃｏｍｐａｃｔ ＤｉｅｌｅｃｔｒｉｃＳｕｂｓｔｒａｔｅ ａｎｄ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｐｌａｎｅ”，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ａｎｔｅｎｎａｓ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇ．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１４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１４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１４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１４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１５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１５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） 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、前記広帯域送信または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送信または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送信または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送信または受信する線路部分とを備えている広帯域送信または受信アンテナと、
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、前記広帯域受信または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受信または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受信または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受信または送信する線路部分とを備えている広帯域受信または送信アンテナとを具備し、
前記広帯域送信または受信アンテナと前記広帯域受信または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。
【００５０】
また、本発明によると、上記課題を解決するために、
（２） 前記広帯域送信または受信アンテナは、
前記第１の金属線路として、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の導電体パターンと、
前記第１の給電点として、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とを有し、
前記広帯域受信または送信アンテナは、
前記第２の金属線路として、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の導電体パターンと、
前記第２の給電点として、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とを有することを特徴とする（１）記載の群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対がが提供される。
【００５１】
また、本発明によると、上記課題を解決するために、
（３） 前記広帯域送信または受信アンテナの前記第１の導電体パターンのスパイラルの旋回方向と、前記広帯域受信または送信アンテナの前記第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（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】
また、本発明によると、上記課題を解決するために、
（４） 前記広帯域送信または受信アンテナの前記第１の導電体パターンのスパイラルの旋回方向と、前記広帯域受信または送信アンテナの前記第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（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。
【００５３】
また、本発明によると、上記課題を解決するために、
（５） 前記広帯域送信または受信アンテナは、
前記第１の金属線路として、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の導電体パターンと、
前記第１の給電点として、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とを有し、
前記広帯域受信または送信アンテナは、
前記第２の金属線路として、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の導電体パターンと、
前記第２の給電点として、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とを有することを特徴とする（１）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】
また、本発明によると、上記課題を解決するために、
（６） 前記広帯域送信または受信アンテナは、
前記第１の金属線路として、第１の地板導体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素子と、
前記第１の給電点として、前記第１のモノポール型対数周期折り返しアンテナ素子の背の低いまたは高い一端に接続された第１の給電部とを有し、
前記広帯域受信または送信アンテナは、
前記第２の金属線路として、第２の地板導体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素子と、
前記第２の給電点として、前記第２のモノポール型対数周期折り返しアンテナ素子の背の高いまたは低い一端に接続された第２の給電部とを有することを特徴とする（１）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】
また、本発明によると、上記課題を解決するために、
（７） 前記広帯域送信または受信アンテナは、
前記第１の金属線路として、第１の地板導体の上に配置された金属の円錐モノポールまたは逆円錐モノポールと、
前記第１の給電点として、前記金属の円錐モノポールまたは逆円錐モノポールの下端に接続された第１の給電部とを有し、
前記広帯域受信または送信アンテナは、
前記第２の金属線路として、第２の地板導体の上に配置された金属の逆円錐モノポールまたは円錐モノポールと、
前記第２の給電点として、前記金属の逆円錐モノポールまたは円錐モノポールの下端に接続された第２の給電部とを有することを特徴とする（１）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】
また、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（２）乃至（７）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】
また、本発明によると、上記課題を解決するために、
（９） 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（２）乃至（７）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。
【００５８】
また、本発明によると、上記課題を解決するために、
（１０） 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、前記広帯域送信または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送信または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送信または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送信または受信する線路部分とを備えている広帯域送信または受信アンテナを含む送信または受信系と、
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、前記広帯域受信または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受信または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受信または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受信または送信する線路部分とを備えている広帯域受信または送信アンテナを含む受信または送信系とを具備し、
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、給電点Ａの接続構造については、後述する図１２または図１３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。
【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１２または図１３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１４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、給電点Ａの接続構造については、後述する図１２または図１３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。
【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１２または図１３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１２または図１３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１２または図１３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１２または図１３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１２または図１３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１２または図１３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１２または図１３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１２または図１３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１２または図１３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。
【０１９１】
（第８の実施の形態）
図１１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８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。
【０１９２】
図１１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８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。
【０１９３】
すなわち、図１１の（ａ）、（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８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は、それぞれ、図示のような円錐形状をした金属の円錐モノポール１３０、及びこの円錐モノポール１３０を上下逆に配置したの逆円錐モノポール１４０をそれぞれ地板導体１３１、１４１上に配置し、地板導体１３１、１４１側から差し込まれている同軸線路１３４、１４４に接続して給電することによって群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対が構成されている。
【０１９４】
この場合、水平面内で無指向性になることは構造からも明らかで、これも広帯域アンテナとしてよく使われているものである。
【０１９５】
このような第８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金属の円錐モノポール１３０（１４０）によるパルス歪みが受信アンテナとして用いられる金属の逆円錐モノポール１４０（１３０）で相補的に補償される。
【０１９６】
したがって、以上のような第８の実施の形態によれば、広帯域送信または受信アンテナは、前記第１の金属線路として、第１の地板導体１３１（１４１）の上に配置された金属の円錐モノポール１３０または逆円錐モノポール１４０と、前記第１の給電点として、前記金属の円錐モノポール１３０または逆円錐モノポール１４０の下端に接続された第１の第１の給電部１３４（１４４）とを有し、前記広帯域受信または送信アンテナは、前記第２の金属線路として、第２の地板導体１４１（１３１）の上に配置された金属の逆円錐モノポール１４０または円錐モノポール１３０と、前記第２の給電点として、前記金属の逆円錐モノポール１４０または円錐モノポール１３０の下端に接続された第２の給電部１４４（１３４）とを有し、前記広帯域送信または受信アンテナと前記広帯域受信または送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１２に示すような給電構造を適用するようにしている。
【０１９８】
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１２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１３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１３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１３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１３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８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１３】図１３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１４】図１４は、従来の広帯域アンテナ示す平面図である。
【図１５】図１５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、１８１１９１…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、１３１、１４１、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、１３４、１４４、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
１３０…金属の円錐モノポール、
１４０…金属の逆円錐モノポール
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

Claims (10)

1. 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、前記広帯域送信または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送信または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送信または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送信または受信する線路部分とを備えている広帯域送信または受信アンテナと、
   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、前記広帯域受信または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受信または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受信または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受信または送信する線路部分とを備えている広帯域受信または送信アンテナとを具備し、
   前記広帯域送信または受信アンテナと前記広帯域受信または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。
2. 前記広帯域送信または受信アンテナは、
   前記第１の金属線路として、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の導電体パターンと、
   前記第１の給電点として、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とを有し、
   前記広帯域受信または送信アンテナは、
   前記第２の金属線路として、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の導電体パターンと、
   前記第２の給電点として、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とを有することを特徴とする請求項１記載の群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対。
3. 前記広帯域送信または受信アンテナの前記第１の導電体パターンのスパイラルの旋回方向と、前記広帯域受信または送信アンテナの前記第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請求項２記載の群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対。
4. 前記広帯域送信または受信アンテナの前記第１の導電体パターンのスパイラルの旋回方向と、前記広帯域受信または送信アンテナの前記第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請求項２記載の群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対。
5. 前記広帯域送信または受信アンテナは、
   前記第１の金属線路として、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の導電体パターンと、
   前記第１の給電点として、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とを有し、
   前記広帯域受信または送信アンテナは、
   前記第２の金属線路として、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の導電体パターンと、
   前記第２の給電点として、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とを有することを特徴とする請求項１記載の群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対。
6. 前記広帯域送信または受信アンテナは、
   前記第１の金属線路として、第１の地板導体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素子と、
   前記第１の給電点として、前記第１のモノポール型対数周期折り返しアンテナ素子の背の低いまたは高い一端に接続された第１の給電部とを有し、
   前記広帯域受信または送信アンテナは、
   前記第２の金属線路として、第２の地板導体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素子と、
   前記第２の給電点として、前記第２のモノポール型対数周期折り返しアンテナ素子の背の高いまたは低い一端に接続された第２の給電部とを有することを特徴とする請求項１記載の群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対。
7. 前記広帯域送信または受信アンテナは、
   前記第１の金属線路として、第１の地板導体の上に配置された金属の円錐モノポールまたは逆円錐モノポールと、
   前記第１の給電点として、前記金属の円錐モノポールまたは逆円錐モノポールの下端に接続された第１の給電部とを有し、
   前記広帯域受信または送信アンテナは、
   前記第２の金属線路として、第２の地板導体の上に配置された金属の逆円錐モノポールまたは円錐モノポールと、
   前記第２の給電点として、前記金属の逆円錐モノポールまたは円錐モノポールの下端に接続された第２の給電部とを有することを特徴とする請求項１記載の群遅延補償型広帯域送受信アンテナ対。
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請求項２乃至７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。
9. 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請求項２乃至７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。
10. 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、前記広帯域送信または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送信または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送信または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送信または受信する線路部分とを備えている広帯域送信または受信アンテナを含む送信または受信系と、
    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、前記広帯域受信または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受信または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受信または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受信または送信する線路部分とを備えている広帯域受信または送信アンテナを含む受信または送信系とを具備し、
    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。

Images