JP2006025035A - Circular polarized wave microstrip antenna and multifrequency shared antenna - Google Patents

Circular polarized wave microstrip antenna and multifrequency shared antenna Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a circular polarized wave microstrip antenna improved in characteristics of a circular polarized wave by suppressing influence of a cross-polarized wave component when the antenna is fed by a two-point feed system. <P>SOLUTION: The circular polarized wave microstrip antenna of the present invention is equipped with: a dielectric substrate 12 formed of a dielectric material to a specified thickness; a batch conductor 11 arranged on one surface of the dielectric substrate 12; a ground conductor 13 arranged on the other surface of the dielectric substrate 12; a 1st feed part 14 which is arranged in a direction A when viewed from the center C of the batch conductor 11 to feed the batch conductor 11; a 2nd feed part 15 which is arranged in a direction B orthogonal to the direction A when viewed from the center C of the batch conductor 11 to feed the batch conductor 11 with nearly the same amplitude with the 1st feed part 13 in nearly 90° different phase; and perturbation parts 11a and 11b which are formed on the batch conductor 11 to adjust degenerative separation quantities of excitation by the 1st and 2nd feed parts. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、円偏波を励振可能な円偏波マイクロストリップアンテナに関し、特に、2点給電方式の円偏波平面アンテナにおいて発生する交差偏波成分の影響を制御することにより、良好な円偏波アンテナ特性を保つことが可能な円偏波マイクロストリップアンテナに関する。   The present invention relates to a circularly polarized microstrip antenna capable of exciting circularly polarized waves, and in particular, by controlling the influence of cross-polarized components generated in a circularly polarized planar antenna of a two-point feed method, The present invention relates to a circularly polarized microstrip antenna capable of maintaining a wave antenna characteristic.

従来、円偏波を励振可能な平面アンテナとして、2点給電方式の円偏波マイクロストリップアンテナが知られている。この種の円偏波マイクロストリップアンテナは、放射素子としてのパッチ導体と、このパッチ導体に給電する給電回路等を含む給電手段を具備している。そして、パッチ導体に対し、パッチ中心から見て互いに直交する2方向に配置される2つの給電部を設け、それぞれの給電部に振幅比が約1対1で双方の位相差が約90°となるように給電する。その結果、同程度の振幅を持ち互いの位相差が90°の互いに直交する偏波がパッチ導体にて励振されるので、円偏波駆動を行うことができる。
特開2001−267835 特開2003−224416
Conventionally, a two-point feed type circularly polarized microstrip antenna is known as a planar antenna capable of exciting circularly polarized waves. This type of circularly polarized microstrip antenna includes a feeding means including a patch conductor as a radiating element and a feeding circuit that feeds the patch conductor. The patch conductor is provided with two power feeding portions arranged in two directions orthogonal to each other when viewed from the center of the patch. Each power feeding portion has an amplitude ratio of about 1: 1 and a phase difference of about 90 °. Power to be As a result, since the orthogonally polarized waves having the same amplitude and a phase difference of 90 ° are excited by the patch conductor, it is possible to perform the circularly polarized wave driving.
JP 2001-267835 A JP 2003-224416 A

上記従来の2点給電方式の円偏波マイクロストリップアンテナにおいては、2つの給電部の相互結合に起因する交差偏波成分の増加を招くことが問題となる。交差偏波成分の影響によって、軸比の劣化を招くなど、円偏波の良好な特性を保つのに支障を来たすことになる。一方、上記従来の構成において、交差偏波成分の影響を抑制するための手法が提案されている。例えば、特許文献1には、2つの給電部に入力する信号の振幅比を1対1からずらしたり、位相差を90°からずらすことによって交差偏波成分を低減する手法が開示されている。また、特許文献2には、2つの給電部を、パッチ中心から見て直交する方向からずらした位置に設定する手法が開示されている。これらの各手法により、上述の交差偏波成分を抑制することができる。   The conventional two-point feeding type circularly polarized microstrip antenna has a problem in that it causes an increase in cross-polarized components due to mutual coupling of two feeding parts. The influence of the cross-polarized wave component causes a deterioration of the axial ratio, which hinders maintaining good characteristics of the circularly polarized wave. On the other hand, in the above conventional configuration, a method for suppressing the influence of the cross polarization component has been proposed. For example, Patent Document 1 discloses a method of reducing cross polarization components by shifting the amplitude ratio of signals input to two power feeding units from 1: 1 or by shifting the phase difference from 90 °. Patent Document 2 discloses a method of setting two power feeding units at positions shifted from orthogonal directions when viewed from the patch center. Each of these methods can suppress the above-mentioned cross polarization component.

しかし、上記の特許文献1、2に開示された手法は、いずれも給電部の構造や給電回路の構成など給電手段に関するものである。よって、かかる手法を適用する場合、給電手段の設計上の負荷が大きくなり、簡単に円偏波の特性を最適化できないことが問題となる。   However, the methods disclosed in Patent Documents 1 and 2 above all relate to power supply means such as the structure of the power supply unit and the structure of the power supply circuit. Therefore, when such a method is applied, the load on the design of the power supply means becomes large, and it becomes a problem that the characteristics of circular polarization cannot be easily optimized.

また、円偏波マイクロストリップアンテナを装置に組み込む場合、回路基板や他の機能部品、ケーブル等の周囲環境によって円偏波の特性が悪影響を受ける場合がある。それらのような周囲環境に適した円偏波の特性を、給電手段によって最適化するのは容易ではない。   In addition, when a circularly polarized microstrip antenna is incorporated in a device, the characteristics of circularly polarized waves may be adversely affected by the surrounding environment such as a circuit board, other functional parts, and cables. It is not easy to optimize the circularly polarized wave characteristics suitable for the surrounding environment such as those by the power feeding means.

そこで、本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、円偏波マイクロスリップアンテナにおいて2点給電方式を採用する場合、2つの給電部の相互結合に起因する交差偏波成分の影響を制御することが可能であり、また、周囲環境の影響下においても適した制御を施すことにより、良好な円偏波の特性を有する円偏波マイクロストリップアンテナを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made to solve these problems. When a two-point feeding method is employed in a circularly polarized microslip antenna, the cross-polarized component due to the mutual coupling of two feeding parts is reduced. An object of the present invention is to provide a circularly polarized microstrip antenna having good circular polarization characteristics by controlling the influence and performing suitable control even under the influence of the surrounding environment. .

上記課題を解決するために、請求項1に記載の円偏波マイクロストリップアンテナは、円偏波を励振可能な円偏波マイクロストリップアンテナであって、誘電材料を所定の厚さに形成した誘電体基板と、前記誘電体基板の一方の面に配置されたパッチ導体と、前記誘電体基板の他方の面に配置された接地導体と、前記パッチ導体の中心から見て第1の方向に配置され、前記パッチ導体に給電する第1給電部と、前記パッチ導体の中心から見て前記第1の方向と直交する第2の方向に配置され、前記第1給電部と略同一の振幅かつ略90°異なる位相で前記パッチ導体に給電する第2給電部と、前記パッチ導体、前記接地導体、前記誘電体基板のいずれかに形成され、前記第1及び第2給電部による励振の縮退分離量を調整するための摂動部とを備えることを特徴とする。   In order to solve the above problem, the circularly polarized microstrip antenna according to claim 1 is a circularly polarized microstrip antenna capable of exciting circularly polarized waves, wherein a dielectric material is formed with a predetermined thickness. A body substrate, a patch conductor disposed on one surface of the dielectric substrate, a ground conductor disposed on the other surface of the dielectric substrate, and a first conductor as viewed from the center of the patch conductor. A first power feeding unit that feeds power to the patch conductor, and a second direction that is orthogonal to the first direction when viewed from the center of the patch conductor, and has substantially the same amplitude and substantially the same as the first power feeding unit. A second power feeding portion that feeds the patch conductor with a phase different by 90 °, and a degenerate separation amount of excitation by the first and second power feeding portions formed on any one of the patch conductor, the ground conductor, and the dielectric substrate. The perturbation part to adjust Characterized in that it comprises.

この発明によれば、円偏波マイクロストリップアンテナに対し2点給電を行い、第1給電部と第2給電部から略同一の振幅で互いの位相が略90°となるように給電すると、パッチ導体を円偏波駆動することができる。このとき、パッチ中心から各々の給電部を結ぶ2方向での励振において、2つの給電部の存在により交差偏波成分が発生するが、摂動部の状態を変えて縮退分離量を適切に調整すれば、発生した交差偏波成分を制御することができる。よって、交差偏波成分の増加に伴う軸比等の劣化を的確に防止し、円偏波の特性を良好に保つことができる。また、周囲環境の影響下においても適した縮退分離量の調整により、円偏波の特性を良好に保つことができる。この特性改善方法は、給電回路等に対して設計変更するような負荷はなく、アンテナ部分のみにおいての調整であり、設計の簡易化を実現する。   According to the present invention, when two-point power feeding is performed to the circularly polarized microstrip antenna and power is fed from the first power feeding unit and the second power feeding unit so as to have a phase of about 90 ° with substantially the same amplitude, the patch The conductor can be circularly polarized. At this time, in the excitation in the two directions connecting each feeding unit from the center of the patch, cross polarization components are generated due to the presence of the two feeding units. However, the amount of degenerate separation can be adjusted appropriately by changing the state of the perturbation unit. For example, the generated cross polarization component can be controlled. Therefore, it is possible to accurately prevent the deterioration of the axial ratio and the like accompanying the increase of the cross polarization component, and to keep the circular polarization characteristics favorable. In addition, the characteristics of circular polarization can be kept good by adjusting the degeneracy separation amount suitable under the influence of the surrounding environment. In this characteristic improvement method, there is no load that changes the design of the power feeding circuit or the like, and adjustment is performed only in the antenna portion, thereby realizing simplification of the design.

請求項2に記載の円偏波マイクロストリップアンテナは、請求項1に記載の発明において、前記摂動部が、前記パッチ導体の中心から見て前記第1の方向と前記第2の方向に伸びる2直線のうち、少なくとも一方の直線に対し非線対称の構造を有することを特徴とする。   A circularly polarized microstrip antenna according to a second aspect is the invention according to the first aspect, wherein the perturbation portion extends in the first direction and the second direction when viewed from the center of the patch conductor. It has a non-axisymmetric structure with respect to at least one of the straight lines.

この発明によれば、上述の発明の作用に加えて、パッチ中心から2つの給電部を見る2方向に対し摂動部が非線対称の構造を有しているので、形状やサイズの変更により、縮退分離量を自在に調整することが可能となる。   According to this invention, in addition to the operation of the above-described invention, since the perturbation part has a non-symmetrical structure with respect to the two directions viewing the two feeding parts from the center of the patch, by changing the shape and size, It is possible to freely adjust the amount of degenerate separation.

請求項3に記載の円偏波マイクロストリップアンテナは、請求項2に記載の発明において、前記摂動部が、前記2直線のそれぞれと略45°の角をなす方向に励振する第1の偏波と、この第1の偏波に直交する第2の偏波との間の位相差を変化させることが可能であることを特徴とする。   A circularly polarized microstrip antenna according to a third aspect of the present invention is the first polarized wave according to the second aspect, wherein the perturbation unit is excited in a direction that forms an angle of approximately 45 ° with each of the two straight lines. And a phase difference between the second polarized wave orthogonal to the first polarized wave and the second polarized wave can be changed.

この発明によれば、上述の発明の作用に加えて、パッチ中心から2つの給電部を見る2方向に対し、それぞれ45°の角をなす2つの偏波を想定したとき、例えばそれらの偏波の電気長に所定の差を付与することが可能な摂動部を設けることにより、それらの位相差の調整、つまりは縮退分離量の調整を容易に設計することができる。これにより、簡易かつ確実に円偏波の特性向上を図ることができる。   According to the present invention, in addition to the operation of the above-described invention, when assuming two polarizations each having an angle of 45 ° with respect to two directions in which the two feeding parts are viewed from the patch center, for example, the polarizations thereof. By providing a perturbation section that can give a predetermined difference to the electrical length of the two, it is possible to easily design the adjustment of the phase difference, that is, the adjustment of the degenerate separation amount. Thereby, the characteristic of circular polarization can be improved easily and reliably.

請求項4に記載の円偏波マイクロストリップアンテナは、請求項3に記載の発明において、前記摂動部が、前記第1の偏波と前記第2の偏波のいずれかの方向に沿うとともに、前記パッチ導体の中心を挟んで対向する2箇所の位置に形成されることを特徴とする。   A circularly polarized microstrip antenna according to a fourth aspect is the invention according to the third aspect, wherein the perturbation section is along one of the first polarized wave and the second polarized wave, The patch conductor is formed at two positions facing each other across the center of the patch conductor.

また、請求項5に記載の円偏波マイクロストリップアンテナは、請求項3に記載の発明において、前記摂動部が、前記第1の偏波と前記第2の偏波のいずれかと平行であるとともに前記パッチ導体の中心を通る直線上の1箇所の位置に形成されることを特徴とする。   The circularly polarized microstrip antenna according to claim 5 is the invention according to claim 3, wherein the perturbation section is parallel to either the first polarization or the second polarization. It is formed at one position on a straight line passing through the center of the patch conductor.

また、請求項6に記載の円偏波マイクロストリップアンテナは、請求項1から5のいずれかに記載の発明において、前記摂動部が、前記パッチ導体、前記接地導体、前記誘電体基板のいずれかの外形の所定位置に形成された切り欠き領域又は突出領域であることを特徴とする。   The circularly polarized microstrip antenna according to claim 6 is the invention according to any one of claims 1 to 5, wherein the perturbation portion is any one of the patch conductor, the ground conductor, and the dielectric substrate. It is the notch area or protrusion area | region formed in the predetermined position of the external shape of this.

また、請求項7に記載の円偏波マイクロストリップアンテナは、請求項1から5のいずれかに記載の発明において、前記摂動部が、前記パッチ導体又は前記接地導体の略中央に形成された所定形状のスロットであることを特徴とする。   A circularly polarized microstrip antenna according to a seventh aspect of the present invention is the invention according to any one of the first to fifth aspects, wherein the perturbation part is formed at a substantially center of the patch conductor or the ground conductor. A slot having a shape.

上記請求項4〜7にそれぞれ記載の発明によれば、パッチ導体、接地導体、誘電体基板に対し適用可能な摂動部としては、その位置、形状、個数などに関して多様なバリエーションがあり、アンテナ形状や装置構成に応じて最適な摂動部を選択して採用することができる。   According to the invention described in each of the fourth to seventh aspects, the perturbation part applicable to the patch conductor, the ground conductor, and the dielectric substrate has various variations with respect to its position, shape, number, and the like. The optimum perturbation unit can be selected and employed according to the device configuration.

また、請求項8に記載の発明は、複数の周波数を送受信可能であるとともに、前記複数の周波数の少なくとも1つの周波数において円偏波の送受信が可能な多周波共用アンテナであって、円偏波で送受信される周波数の内の少なくとも1つの周波数の送受信に請求項1乃至7のいずれかに記載の円偏波マイクロストリップアンテナが用いられることを特徴とする多周波共用アンテナである。   The invention according to claim 8 is a multi-frequency shared antenna capable of transmitting and receiving a plurality of frequencies and capable of transmitting and receiving circularly polarized waves at at least one of the plurality of frequencies. A circularly polarized microstrip antenna according to any one of claims 1 to 7 is used for transmission / reception of at least one of the frequencies transmitted / received by the multi-frequency shared antenna.

この発明によれば、多周波の送受信に対応した多周波共用アンテナにおいても、円偏波の送受信に本発明を適用したアンテナを用いることで円偏波特性を良好に保つことができる。   According to the present invention, even in a multi-frequency shared antenna that supports multi-frequency transmission / reception, the circular polarization characteristics can be kept good by using the antenna to which the present invention is applied for circular polarization transmission / reception.

本発明によれば、2点給電を行う円偏波マイクロストリップアンテナに対して、円偏波の縮退分離量を調整するための摂動部を設けるようにしたので、パッチ中心から各々の給電部を結ぶ2方向での励振において、2つの給電部の存在により発生する交差偏波成分を、摂動部による縮退分離量の調整によって抑えることができる。従って、交差偏波成分の増加に伴う軸比等の劣化を的確に防止し、円偏波の特性を良好に保つことができる。また、周囲環境の影響に対しても縮退分離量の調整により円偏波の特性を良好に保つことができる。   According to the present invention, the circularly polarized microstrip antenna that performs two-point feeding is provided with a perturbation unit for adjusting the amount of depolarization and separation of circularly polarized waves. In the excitation in the two directions to be connected, the cross polarization component generated due to the presence of the two power supply units can be suppressed by adjusting the degeneracy separation amount by the perturbation unit. Therefore, it is possible to accurately prevent the deterioration of the axial ratio and the like accompanying the increase of the cross polarization component, and to keep the circular polarization characteristics favorable. In addition, the circularly polarized wave characteristics can be kept good by adjusting the degeneracy separation amount even with the influence of the surrounding environment.

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、本実施形態の円偏波マイクロストリップアンテナの構造を示す図であり、平面図及び側面図をそれぞれ示している。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the structure of a circularly polarized microstrip antenna according to this embodiment, and shows a plan view and a side view, respectively.

図1の平面図に示すように、誘電体基板12の上側の面には、正方形の金属導体からなるパッチ導体11が配置されている。ここでは、パッチ導体11の形状が正方形である場合を示しているが、状況に応じ長方形や円形など他の形状のパッチ導体11を用いてもよい。誘電体基板12は、所望の誘電率の誘電材料からなり、パッチ導体11より大きい外形を有して所定の厚さに形成される。また、図1の側面図に示すように、誘電体基板12の下側の面には所定形状の接地導体13が配置され、パッチ導体11と接地導体13が誘電体基板12を挟んで対向する配置になっている。   As shown in the plan view of FIG. 1, a patch conductor 11 made of a square metal conductor is disposed on the upper surface of the dielectric substrate 12. Here, although the case where the shape of the patch conductor 11 is a square is shown, the patch conductor 11 having another shape such as a rectangle or a circle may be used depending on the situation. The dielectric substrate 12 is made of a dielectric material having a desired dielectric constant, and has an outer shape larger than that of the patch conductor 11 and is formed to have a predetermined thickness. Further, as shown in the side view of FIG. 1, a ground conductor 13 having a predetermined shape is disposed on the lower surface of the dielectric substrate 12, and the patch conductor 11 and the ground conductor 13 face each other with the dielectric substrate 12 interposed therebetween. It is arranged.

誘電体基板12の上部平面には、パッチ導体11に給電するための第1給電部14及び第2給電部15が設けられている。これらの第1給電部14及び第2給電部15は、パッチ導体11に対して容量結合で給電するように構成され、それぞれ誘電体基板12を貫く第1の給電線14a、第2の給電線15aを介して給電回路と接続されている。   On the upper plane of the dielectric substrate 12, a first power supply unit 14 and a second power supply unit 15 for supplying power to the patch conductor 11 are provided. The first power supply unit 14 and the second power supply unit 15 are configured to supply power to the patch conductor 11 by capacitive coupling. The first power supply line 14 a and the second power supply line that penetrate the dielectric substrate 12, respectively. It is connected to the power feeding circuit via 15a.

図1に示すように、パッチ導体11のパッチ中心Cから見て、第1給電部14の略中央に設定された第1給電点F1が矢印A方向の直線上に配置されるとともに、第2給電部15の略中央に設定された給電点F2が矢印B方向の直線上に配置される。そして、これらパッチ中心Cを基点とするA方向の直線とB方向の直線は、互いに直交する関係にある。このような配置で、第1給電部14と第2給電部15に対し、振幅が同一で位相が互いに90°異なる信号を入力することにより、円偏波マイクロストリップアンテナを円偏波駆動することが可能となる。   As shown in FIG. 1, when viewed from the patch center C of the patch conductor 11, the first feeding point F <b> 1 set at the approximate center of the first feeding unit 14 is arranged on a straight line in the direction of the arrow A, and the second A feeding point F2 set at substantially the center of the feeding unit 15 is arranged on a straight line in the arrow B direction. The straight line in the A direction and the straight line in the B direction with the patch center C as a base point are in a relationship orthogonal to each other. With such an arrangement, the circularly polarized microstrip antenna is driven to be circularly polarized by inputting signals having the same amplitude and different phases from each other by 90 ° to the first feeder 14 and the second feeder 15. Is possible.

パッチ導体11には、正方形の外形のうち1角に摂動部11aが形成されるとともに、パッチ中心Cを挟んで摂動部11aに対向する1角に摂動部11bが形成されている。これら2つの摂動部11a、11bは、正方形の2角の所定領域を切り欠いて形成されている。なお、これら摂動部11a、11bは、図1に示すような切り欠きによって設ける場合に限らず、多様な形態で形成することができるが、詳細については後述する。   The patch conductor 11 is formed with a perturbation portion 11a at one corner of a square outer shape, and a perturbation portion 11b at one corner facing the perturbation portion 11a across the patch center C. These two perturbation parts 11a and 11b are formed by cutting out a predetermined area of a square two corners. The perturbation portions 11a and 11b are not limited to being provided by notches as shown in FIG. 1, and can be formed in various forms. Details will be described later.

図1において、一般に摂動部11a、11bを設けずにパッチ導体11を励振する場合、第1給電部14と第2給電部15の位置関係に起因して交差偏波が発生し、それにより軸比等の円偏波アンテナ特性を劣化させる恐れがある。一方、本実施形態では、上述のようにパッチ導体11の2箇所に摂動部11a、11bを形成することにより、2点給電方式において問題となる交差偏波成分の影響によるアンテナ特性の劣化防止を図っている。   In FIG. 1, in general, when the patch conductor 11 is excited without providing the perturbation units 11a and 11b, cross polarization occurs due to the positional relationship between the first power supply unit 14 and the second power supply unit 15, thereby There is a risk of degrading circularly polarized antenna characteristics such as ratio. On the other hand, in the present embodiment, as described above, the perturbation portions 11a and 11b are formed at two locations on the patch conductor 11, thereby preventing the deterioration of the antenna characteristics due to the influence of the cross polarization component which is a problem in the two-point feeding method. I am trying.

ここで、本発明のように摂動部11a、11bを設ける構成が、一般的な摂動部11a、11bを設けない構成と比較し、有利となるメカニズムについて説明する。以下は2点給電円偏波アンテナを、1点給電直線偏波アンテナを2つ直交させて用いたものとして捉え、1点から給電した場合の諸特性について述べていく。   Here, a mechanism that is advantageous in the configuration in which the perturbation portions 11a and 11b are provided as in the present invention compared to the configuration in which the general perturbation portions 11a and 11b are not provided will be described. The following describes various characteristics when a two-point-feed circularly polarized antenna is used as two one-point-feed linearly polarized antennas orthogonal to each other.

まずは図2(a)のように、一般的な摂動部がない正方形のパッチ導体21に第1給電部22から給電する場合を考える。このとき、第1給電部22による励振は、図2(a)に示すように、2つの直交モード、偏波φ1及び偏波φ2の重ね合わせとして考えることができる。これらの偏波φ1、φ2の励振方向は、パッチ中心Cから給電点F1を見るA方向の入力信号に対し、いずれも45°の角度をなすものとする。ここで、第2給電部が存在しないと仮定すると(1点給電)、それぞれの偏波φ1、φ2は、各φ1、φ2方向で観測した場合、互いに同振幅、同位相となるので、パッチ導体21の共振成分は純粋にA方向の成分からなり、B方向の成分は発生しない。このような状態で、偏波φ1、φ2についてのアンテナ天頂方向における放射位相の周波数特性を図3(a)に示している。なお、以降に示すアンテナ特性はすべてアンテナ天頂方向におけるものとする。図3(a)において、偏波φ1、φ2の位相がほぼ一致していることがわかる。つまり、第1給電部22からの1点給電とする場合は、交差偏波に起因する問題は生じない。   First, as shown in FIG. 2A, a case where power is supplied from the first power supply unit 22 to a square patch conductor 21 without a general perturbation unit is considered. At this time, the excitation by the first power feeding unit 22 can be considered as a superposition of two orthogonal modes, the polarization φ1 and the polarization φ2, as shown in FIG. The directions of excitation of these polarizations φ1 and φ2 are assumed to form an angle of 45 ° with respect to the input signal in the A direction when the feeding point F1 is viewed from the patch center C. Here, assuming that there is no second feeding part (one-point feeding), the respective polarizations φ1 and φ2 have the same amplitude and phase when observed in the directions of φ1 and φ2, respectively. The resonance component 21 is composed purely of the A direction component, and no B direction component is generated. In such a state, the frequency characteristics of the radiation phase in the antenna zenith direction for the polarizations φ1 and φ2 are shown in FIG. Note that all the antenna characteristics shown below are in the antenna zenith direction. In FIG. 3A, it can be seen that the phases of the polarized waves φ1 and φ2 are substantially coincident. That is, in the case of one-point power feeding from the first power feeding unit 22, no problem due to cross polarization occurs.

これに対し、図2(b)に示すように、給電は行わない第2給電部23が存在する場合、偏波φ1、φ2の各モードの間に周波数差や位相差が生じる。この場合における図3(a)に対応する位相特性を図3(b)に示している。図3(b)においては、図3(a)とは異なり、偏波φ1、φ2の位相にずれが生じていることがわかる。これは、偏波φ1、φ2に対して第1給電部22と第2給電部23の位置が非対称となっていることにより、偏波φ1、φ2が意図的でない縮退分離をしているという状態である。   On the other hand, as shown in FIG. 2B, when there is a second power feeding unit 23 that does not perform power feeding, a frequency difference or a phase difference is generated between the modes of the polarizations φ1 and φ2. FIG. 3B shows the phase characteristics corresponding to FIG. 3A in this case. In FIG. 3B, it can be seen that, unlike FIG. 3A, the phases of the polarizations φ1 and φ2 are shifted. This is because the polarizations φ1 and φ2 are unintentionally degenerated and separated due to the positions of the first and second power feeding portions 22 and 23 being asymmetric with respect to the polarizations φ1 and φ2. It is.

よって、2点給電の構成において一方の第1給電部22から給電したとき、励振成分としてはA方向の主偏波成分に加えて、B方向において位相差が略90°近辺となる微弱な交差偏波成分が現れる。ここで、第2給電部23のみから給電する場合を考えると、上記と同様の現象からB方向の主偏波成分に加えて、A方向において位相差が略90°近辺となる微弱な交差偏波成分が現れる。そして、図2(b)の第1給電部22及び第2給電部23に位相差90°をつけた2点給電、つまり円偏波駆動する場合、A・Bそれぞれの方向で、主偏波成分と交差偏波成分が一方は強め合い、一方は弱め合う関係となりうる。よって、このような状況の下、A方向とB方向のアンテナ利得に差が生じ、円偏波マイクロストリップアンテナの軸比の劣化が生じることになる。   Therefore, when power is supplied from one of the first power supply units 22 in the two-point power supply configuration, in addition to the main polarization component in the A direction, the weak crossing in which the phase difference is about 90 ° in the B direction as the excitation component. A polarization component appears. Here, considering the case where power is fed only from the second power feeding unit 23, in addition to the main polarization component in the B direction, a weak cross-polarization in which the phase difference is about 90 ° in the A direction in addition to the main polarization component in the B direction. Wave component appears. Then, when two-point feeding with a phase difference of 90 ° is applied to the first feeding unit 22 and the second feeding unit 23 in FIG. 2B, that is, when circularly polarized driving is performed, the main polarization is in each of the A and B directions. One of the component and the cross polarization component can be intensified and the other can be in a destructive relationship. Therefore, under such circumstances, there is a difference between the antenna gains in the A direction and the B direction, and the axial ratio of the circularly polarized microstrip antenna is deteriorated.

一方、本実施形態の円偏波マイクロストリップアンテナでは、上記のような現象を引き起こす原因となる、意図的でない縮退分離状態を、意図的に制御することによって軸比の劣化を防ごうとしている。図4は、本実施形態の円偏波マイクロストリップアンテナについて、まずは、第1給電部14のみからの給電による場合を考える。パッチ導体11の励振を、偏波φ1、φ2の重ね合わせとして考えたとき、一方の偏波φ1は摂動部11a、11bが形成された対角方向に沿い、他方の偏波φ2は摂動部11a、11bが形成されていない対角方向に沿う配置になる。   On the other hand, in the circularly polarized microstrip antenna of the present embodiment, it is intended to prevent the deterioration of the axial ratio by intentionally controlling the unintentional degenerate separation state that causes the above phenomenon. FIG. 4 first considers a case where the circularly polarized microstrip antenna of the present embodiment is fed by only the first feeding unit 14. When the excitation of the patch conductor 11 is considered as a superposition of the polarizations φ1 and φ2, one polarization φ1 is along the diagonal direction where the perturbation portions 11a and 11b are formed, and the other polarization φ2 is the perturbation portion 11a. , 11b are arranged along the diagonal direction.

このような配置により、摂動部11a、11bは、一方の偏波φ1と他方の偏波φ2の相対的な電気長を変化させるように作用する。これにより、偏波φ1、φ2の共振周波数差や位相差を変化させることができる。すなわち、図4において偏波φ1、φ2に対して摂動部11a、11bの形状やサイズによる調整量が適切に設定されたとき、縮退分離を抑制することができ、A方向・B方向に現れる交差偏波成分を低減して、軸比等の円偏波の特性を最適化することができる。   With such an arrangement, the perturbations 11a and 11b act so as to change the relative electrical lengths of one polarization φ1 and the other polarization φ2. Thereby, the resonance frequency difference and phase difference of the polarizations φ1 and φ2 can be changed. That is, in FIG. 4, when the adjustment amount according to the shape and size of the perturbations 11a and 11b is appropriately set with respect to the polarizations φ1 and φ2, the degeneracy separation can be suppressed, and the intersection appearing in the A direction and the B direction. It is possible to reduce the polarization component and optimize the circular polarization characteristics such as the axial ratio.

図5は、図4において摂動部11a、11bを適切に調整した状態で、第1給電部14からのみ給電を行い、偏波φ1、φ2についての位相特性を示す図であり、図3(b)と同様の条件に基づく特性である。偏波φ1、φ2の各モードの間には、図3(b)で見られたような位相のずれは生じないことがわかる。つまり、図5は摂動部11a、11bの付加によって位相差をなくし、すなわち縮退分離を抑制することが実際に可能であることを示している。   FIG. 5 is a diagram showing the phase characteristics of the polarizations φ1 and φ2 by supplying power only from the first power supply unit 14 with the perturbation units 11a and 11b appropriately adjusted in FIG. ) Based on the same conditions as in (1). It can be seen that there is no phase shift as seen in FIG. 3B between the polarization modes φ1 and φ2. That is, FIG. 5 shows that it is actually possible to eliminate the phase difference by adding the perturbation units 11a and 11b, that is, to suppress degenerate separation.

次に図6は、上記の一連の特性を比較するものである。第1給電部のみからの給電を考えた場合の、(A)は第2給電部がまったくないもの(図2(a)、図3(a))、(B)は第2給電部が存在する場合のもの(図2(b)、図3(b))、そして(C)は第2給電部が存在し、かつ摂動部を有するもの(図4、図5)である。各状態において、述べてきた偏波φ1、φ2の縮退分離量を表す位相差と、それに起因して発生した交差偏波成分の利得をプロットしたものである。一般的な2点給電円偏波マイクロストリップアンテナの配置である(B)は、2つの給電部の存在により縮退分離した状態にあるため、交差偏波成分が発生している。一方、本実施形態の摂動部を有する2点給電円偏波マイクロストリップアンテナの配置である(C)は、縮退分離を抑制し、交差偏波成分を低減させることに成功している。これにより、一般的な摂動部なしのものに比べて本実施形態では軸比等の円偏波特性の劣化を防ぐことができる。   Next, FIG. 6 compares the above series of characteristics. When considering power supply from only the first power supply unit, (A) has no second power supply unit (FIGS. 2A, 3A), and (B) have a second power supply unit. (C) and (C) are those in which a second power feeding unit is present and a perturbation unit is provided (FIGS. 4 and 5). In each state, the phase difference representing the degenerate separation amount of the polarizations φ1 and φ2 described above and the gain of the cross polarization component generated due to the phase difference are plotted. Since (B), which is a general arrangement of two-point-feed circularly polarized microstrip antennas, is in a degenerated and separated state due to the presence of two feeding parts, a cross-polarized component is generated. On the other hand, (C), which is the arrangement of the two-point-feed circularly polarized microstrip antenna having the perturbation part of this embodiment, succeeds in suppressing degenerate separation and reducing cross-polarized components. Thereby, compared with the thing without a general perturbation part, in this embodiment, deterioration of circular polarization characteristics, such as an axial ratio, can be prevented.

次に図7は、本実施形態の円偏波マイクロストリップアンテナに対して完全にアイソレーションが取れた2点給電円偏波駆動を行った場合の軸比の周波数特性を示す図である。なお、図7(a)では、本実施形態の摂動部14、15を設けた(図4)場合の特性を示すとともに、図7(b)では比較のため、一般的な摂動部なしの構成(図2(b))の場合の特性を示す。   Next, FIG. 7 is a diagram showing the frequency characteristics of the axial ratio when two-point feeding circularly polarized wave driving is performed that is completely isolated from the circularly polarized microstrip antenna of the present embodiment. 7A shows characteristics when the perturbation units 14 and 15 of the present embodiment are provided (FIG. 4), and FIG. 7B shows a configuration without a general perturbation unit for comparison. The characteristic in the case of (FIG.2 (b)) is shown.

図7(a)と図7(b)の特性を比べると、本実施形態の構成により全般的に軸比を小さく抑えられることがわかる。これは、図7(b)におけるA方向・B方向の偏波の利得の差に対し、図7(a)におけるA方向・B方向の偏波の利得の差がほとんどないことに起因している。本実施形態では摂動部11a、11bの作用によって上述したように交差偏波成分を低減でき、これによりA方向・B方向の偏波の利得の差が小さくなり軸比をゼロに近づけることができる。よって、2点給電時に円偏波の特性を改善する上で本実施形態の構成を採用することが有利である。   Comparing the characteristics of FIG. 7A and FIG. 7B, it can be seen that the axial ratio can be generally reduced by the configuration of the present embodiment. This is because there is almost no difference in the gain between the polarizations in the A direction and the B direction in FIG. 7A compared to the difference in the polarization gains in the A direction and the B direction in FIG. Yes. In the present embodiment, the cross polarization component can be reduced as described above by the action of the perturbation units 11a and 11b, thereby reducing the difference in polarization gain between the A direction and the B direction and making the axial ratio close to zero. . Therefore, it is advantageous to adopt the configuration of the present embodiment in order to improve the characteristics of circular polarization at the time of two-point power feeding.

次に、本実施形態の円偏波マイクロストリップアンテナを無線機器等の搭載する際においても有用であることを述べる。一般に、無線機器等の装置内部にアンテナを組み込む場合、回路基板やその周囲にはケーブルや他の機能部品が存在し、アンテナに対して近接配置されるような状況が考えられる。このようなアンテナ組み込み時の周囲環境の影響でアンテナ特性が劣化することが問題となる。このような問題に対し、本実施形態の円偏波マイクロストリップアンテナでは、以下に説明するように摂動部11a、11bの調整により周囲環境の影響による特性劣化を改善することができる。   Next, it will be described that the circularly polarized microstrip antenna according to the present embodiment is useful in mounting a wireless device or the like. In general, when an antenna is incorporated in a device such as a wireless device, there may be a situation in which cables and other functional parts exist around the circuit board and its surroundings and are arranged close to the antenna. The problem is that the antenna characteristics deteriorate due to the influence of the surrounding environment when the antenna is incorporated. With respect to such a problem, in the circularly polarized microstrip antenna of the present embodiment, characteristic degradation due to the influence of the surrounding environment can be improved by adjusting the perturbations 11a and 11b as described below.

このように周囲環境の影響が問題となる例として、回路基板上に円偏波マイクロストリップアンテナが非対称配置されるような場合を取り上げる。図8は、回路基板のグランド面を模擬した接地導体13に対しパッチ導体11及び誘電体基板12が非対称配置された状態を示している。すなわち、理想的には接地導体13の略中央にパッチ導体11及び誘電体基板12が配置されると、周囲の影響が円偏波マイクロストリップアンテナに対称的に作用し、アンテナ特性は比較的良好に保たれる。これに対し、図8に示すように非対称配置された場合は、周囲の影響が方向により異なるため、アンテナ特性を劣化させる要因となる。   As an example in which the influence of the surrounding environment becomes a problem in this way, a case where a circularly polarized microstrip antenna is arranged asymmetrically on a circuit board will be taken up. FIG. 8 shows a state in which the patch conductor 11 and the dielectric substrate 12 are asymmetrically arranged with respect to the ground conductor 13 simulating the ground plane of the circuit board. That is, ideally, when the patch conductor 11 and the dielectric substrate 12 are arranged at substantially the center of the ground conductor 13, the influence of the surroundings acts symmetrically on the circularly polarized microstrip antenna, and the antenna characteristics are relatively good. To be kept. On the other hand, in the case of an asymmetrical arrangement as shown in FIG. 8, the influence of the surroundings varies depending on the direction, which causes a deterioration in antenna characteristics.

本実施形態では、図8のように非対称配置される場合であっても、摂動部11a、11bの調整によりアンテナ特性の最適化を図ることができる。図8のような非対称配置された場合は、パッチ導体11の周囲では、共振方向がA方向かB方向かによって利得に差が生じ、これにより円偏波の特性劣化を招く可能性がある。そこで、周囲の非対称によって生じた利得の差を解消するため、摂動部11a、11bの形状を適切に設定して縮退分離量を最適化し、円偏波の特性向上を図ればよい。   In the present embodiment, even in the case of an asymmetrical arrangement as shown in FIG. 8, the antenna characteristics can be optimized by adjusting the perturbation units 11a and 11b. In the case of an asymmetrical arrangement as shown in FIG. 8, there is a difference in gain around the patch conductor 11 depending on whether the resonance direction is the A direction or the B direction, which may cause deterioration of the characteristics of circular polarization. Therefore, in order to eliminate the gain difference caused by the surrounding asymmetry, the shape of the perturbation portions 11a and 11b may be appropriately set to optimize the degeneracy separation amount and improve the characteristics of circular polarization.

本実施形態の円偏波マイクロストリップアンテナを図8のように非対称配置した状態で、摂動部11a、11bを最適化した場合のアンテナ天頂方向においての軸比特性を図9(a)に示す。図9(a)との比較のため、図9(b)には、摂動部11a、11bを設けない図2の構成で図8のように非対称配置した場合の特性を示す。図9(b)に示す摂動部11a、11bを設けない一般的な構成では、軸比のかなりの劣化が生じているのに対し、図9(a)に示す本実施形態の構成では、軸比が十分小さく抑えられている。ちなみに、図8における摂動部11a、11bの形状は、図4での形状に比べ、切り欠くサイズにおいて異なる。これは、対称配置ではなく、非対称配置によって新たに生じた利得差を解消するために、図4における交差偏波成分低減のための手法を、ここでは交差偏波成分の量を意図的に適したものに調整し、利得差制御するために用いたということである。このように、本実施形態の円偏波マイクロストリップアンテナは、回路基板への実装など周囲の環境に適合するように円偏波の特性を最適化できる点で優れている。   FIG. 9A shows the axial ratio characteristics in the antenna zenith direction when the perturbation portions 11a and 11b are optimized in a state where the circularly polarized microstrip antennas of this embodiment are arranged asymmetrically as shown in FIG. For comparison with FIG. 9 (a), FIG. 9 (b) shows characteristics when the configuration of FIG. 2 without the perturbation portions 11a and 11b is arranged asymmetrically as shown in FIG. In the general configuration in which the perturbation parts 11a and 11b shown in FIG. 9B are not provided, the axial ratio is considerably deteriorated, whereas in the configuration of this embodiment shown in FIG. The ratio is kept small enough. Incidentally, the shape of the perturbation parts 11a and 11b in FIG. 8 differs in the size to be cut out as compared with the shape in FIG. This is not a symmetrical arrangement, but in order to eliminate the gain difference newly caused by the asymmetric arrangement, the method for reducing the cross polarization component in FIG. It was used to adjust the gain and control the gain difference. Thus, the circularly polarized microstrip antenna of this embodiment is excellent in that the characteristics of circularly polarized waves can be optimized so as to suit the surrounding environment such as mounting on a circuit board.

次に、本実施形態の円偏波マイクロストリップアンテナでは、図1に示すような摂動部11a、11bの構造に対して種々の変更を施すことができる。以下、本発明を適用可能な様々な摂動部を有する円偏波マイクロストリップアンテナのバリエーションを具体的に説明する。   Next, in the circularly polarized microstrip antenna of this embodiment, various modifications can be made to the structure of the perturbation parts 11a and 11b as shown in FIG. Hereinafter, variations of the circularly polarized microstrip antenna having various perturbation units to which the present invention can be applied will be specifically described.

図10は、正方形のパッチ導体11を用いた円偏波マイクロストリップアンテナのバリエーションを示す図である。図10(a)、(b)、(c)の3つの構造は、いずれも図1のA方向・B方向に対しては非線対称であるが、A方向・B方向から45°回転させた2方向に対し線対称となる場合の例である。まず、図10(a)では、図1と同様の構造を持つ例を挙げている。図10(b)では、パッチ導体11の正方形の対向する2角から突出するように形成された方形の摂動部11c、11dを持つ構造を示している。図10(c)では、パッチ導体11の中央部に長方形のスロットを1つ形成し、このスロットを摂動部11dとする構造を示している。   FIG. 10 is a diagram showing a variation of a circularly polarized microstrip antenna using a square patch conductor 11. The three structures in FIGS. 10A, 10B, and 10C are all non-axisymmetric with respect to the A direction and the B direction in FIG. 1, but are rotated by 45 ° from the A direction and the B direction. This is an example in the case of line symmetry with respect to two directions. First, FIG. 10A shows an example having the same structure as FIG. FIG. 10B shows a structure having square perturbation portions 11 c and 11 d formed so as to protrude from two opposing corners of the square of the patch conductor 11. FIG. 10C shows a structure in which one rectangular slot is formed in the center of the patch conductor 11 and this slot is used as a perturbation part 11d.

図11は、パッチ導体11を正方形ではなく円形とした場合の円偏波マイクロストリップアンテナのバリエーションを示す図である。図11(a)、(b)、(c)の3つの構造は、図10と同様、図1のA方向・B方向に対しては非線対称であるが、A方向・B方向から45°回転させた2方向に対し線対称となる。そして、図11(a)は、図10(a)の摂動部11a、11bと同形状の摂動部11e、11fを持つ構造を示し、図11(b)は、図10(b)の摂動部11c、11dと同形状の摂動部11g、11hを持つ構造を示し、図11(c)は、図10(c)の摂動部11dと同形状の摂動部11iを持つ構造を示している。   FIG. 11 is a diagram showing a variation of the circularly polarized microstrip antenna when the patch conductor 11 is circular instead of square. 11A, 11B, and 11C are non-symmetrical with respect to the A direction and the B direction in FIG. 1, as in FIG. 10, but 45 from the A direction and the B direction. It is line symmetric with respect to the two directions rotated. 11A shows a structure having perturbation parts 11e and 11f having the same shape as the perturbation parts 11a and 11b in FIG. 10A, and FIG. 11B shows the perturbation part in FIG. 10B. 11c and 11d shows a structure having the same shape of the perturbation parts 11g and 11h, and FIG. 11C shows a structure having the same shape of the perturbation part 11d of the perturbation part 11d of FIG. 10C.

図12は、正方形のパッチ導体11を用いて1箇所にのみ摂動部を設けた場合の円偏波マイクロストリップアンテナのバリエーションを示す図である。図12の構造では、A方向・B方向に対して非線対称で、A方向・B方向から45°回転させた2方向のうち、一方に対し線対称で他方に対し非線対称となる。図12(a)では、パッチ導体11の1角における正方形の領域を切り欠いた1つの摂動部11jを持つ構造を示している。図12(b)では、パッチ導体11の1角から図10(b)の摂動部11c、11dと同形状に形成した1つの摂動部11kを持つ構造を示している。   FIG. 12 is a diagram showing a variation of the circularly polarized microstrip antenna in the case where the perturbation part is provided only at one place using the square patch conductor 11. The structure shown in FIG. 12 is axisymmetric with respect to the A direction and the B direction, and is symmetrical with respect to one of the two directions rotated by 45 ° from the A direction and the B direction, and non-symmetric with respect to the other. FIG. 12A shows a structure having one perturbation portion 11j in which a square region at one corner of the patch conductor 11 is cut out. FIG. 12B shows a structure having one perturbation part 11k formed from one corner of the patch conductor 11 in the same shape as the perturbation parts 11c and 11d in FIG. 10B.

図13は、図12と同様の対称構造を持たせるとともに、パッチ導体11を正方形ではなく円形とした場合の円偏波マイクロストリップアンテナのバリエーションを示す図である。図13(a)では、パッチ導体11の一端の所定領域を切り欠いた1つの摂動部11lを持つ構造を示している。図13(b)では、図12(b)の摂動部11kと同形状の1つの摂動部11mを持つ構造を示している。   FIG. 13 is a diagram showing a variation of the circularly polarized microstrip antenna in the case where the same symmetrical structure as in FIG. 12 is provided and the patch conductor 11 is circular instead of square. FIG. 13A shows a structure having one perturbation part 11l in which a predetermined region at one end of the patch conductor 11 is cut out. FIG. 13B shows a structure having one perturbation part 11m having the same shape as the perturbation part 11k in FIG.

図14は、パッチ導体11自体に摂動構造を持たせるべく、正方形や円形などの対称的な形状ではなく非対称的な形状でパッチ導体11を形成する場合の円偏波マイクロストリップアンテナのバリエーションを示している。いずれも、A方向・B方向に対して非線対称であって、A方向・B方向から45°回転させた2方向に対し線対称となる。それぞれ、図14(a)はパッチ導体11の形状を平行四辺形とした構造を示し、図14(b)はパッチ導体11の形状を楕円とした構造を示している。   FIG. 14 shows a variation of the circularly polarized microstrip antenna when the patch conductor 11 is formed in an asymmetrical shape rather than a symmetric shape such as a square or a circle so that the patch conductor 11 itself has a perturbation structure. ing. Both are non-axisymmetric with respect to the A direction and the B direction, and are symmetrical with respect to two directions rotated by 45 ° from the A direction and the B direction. FIG. 14A shows a structure in which the shape of the patch conductor 11 is a parallelogram, and FIG. 14B shows a structure in which the shape of the patch conductor 11 is an ellipse.

図15は、物理長と電気長の関係がA方向・B方向において一致しない場合や、別の調整用件がある場合に、パッチ導体11自体の形状を例えば長方形などとし、上述の摂動部を組み合わせたパッチ導体11を形成する場合の円偏波マイクロストリップアンテナのバリエーションを示している。図15の構造では、A方向・B方向に対して非対称となる。図15(a)は、長方形のパッチ導体11に図10(a)の摂動部11a、11bと同形状の摂動部11n、11oを持つ構造を示し、図15(b)は、長方形のパッチ導体11に図12(a)の摂動部11jと同形状の摂動部11pを持つ構造を示している。   FIG. 15 shows that when the relationship between the physical length and the electrical length does not match in the A direction and the B direction, or when there is another adjustment requirement, the shape of the patch conductor 11 itself is, for example, rectangular, A variation of the circularly polarized microstrip antenna when the combined patch conductor 11 is formed is shown. In the structure of FIG. 15, it becomes asymmetric with respect to the A direction and the B direction. 15A shows a structure in which the rectangular patch conductor 11 has the perturbation portions 11n and 11o having the same shape as the perturbation portions 11a and 11b in FIG. 10A, and FIG. 15B shows the rectangular patch conductor. 11 shows a structure having a perturbation part 11p having the same shape as the perturbation part 11j in FIG.

次に、本実施形態の円偏波マイクロストリップアンテナでは、上述したようにパッチ導体11に摂動部を設ける場合に加え、誘電体基板12に摂動部を設けて構成してもよい。図16は、誘電体基板12に摂動部を設けて構成した円偏波マイクロストリップアンテナのバリエーションを示す図である。   Next, in the circularly polarized microstrip antenna of this embodiment, in addition to the case where the patch conductor 11 is provided with a perturbation part as described above, the dielectric substrate 12 may be provided with a perturbation part. FIG. 16 is a diagram showing a variation of a circularly polarized microstrip antenna configured by providing a perturbation portion on the dielectric substrate 12.

図16(a)では、正方形の誘電体基板12の対向する2角に摂動部12a、12bを設け、図16(b)では、正方形の誘電体基板12の1角に摂動部12cを設け、図16(c)では、円形の誘電体基板12の対向する2箇所から突出する摂動部12d、12eを設けている。このように、誘電体基板12に摂動部を設ける場合は、パッチ導体11に摂動部を設ける場合と基本的に共通の形成方法を適用することができる。   In FIG. 16A, perturbation portions 12a and 12b are provided at two opposite corners of the square dielectric substrate 12, and in FIG. 16B, a perturbation portion 12c is provided at one corner of the square dielectric substrate 12. In FIG. 16C, perturbation parts 12 d and 12 e that protrude from two opposing positions of the circular dielectric substrate 12 are provided. As described above, when the perturbation part is provided on the dielectric substrate 12, a formation method basically common to the case where the perturbation part is provided on the patch conductor 11 can be applied.

次に、本実施形態の円偏波マイクロストリップアンテナでは、さらに接地導体13に摂動部を設けて構成してもよい。図17は、接地導体13に摂動部を設けて構成した円偏波マイクロストリップアンテナのバリエーションを示す図である。   Next, in the circularly polarized microstrip antenna of this embodiment, the ground conductor 13 may be further provided with a perturbation part. FIG. 17 is a diagram showing a variation of a circularly polarized microstrip antenna configured by providing a ground conductor 13 with a perturbation portion.

図17(a)では、正方形の接地導体13の1角に摂動部13aを設け、図17(b)では、正方形の接地導体13の中央部に長方形のスロットからなる摂動部13bを設けている。このように、接地導体13に摂動部を設ける場合は、パッチ導体11に摂動部を設ける場合と共通の形成方法を適用することができる。   In FIG. 17A, a perturbation portion 13a is provided at one corner of a square ground conductor 13, and in FIG. 17B, a perturbation portion 13b formed of a rectangular slot is provided at the center of the square ground conductor 13. . Thus, when providing a perturbation part in the ground conductor 13, the formation method common to the case where a perturbation part is provided in the patch conductor 11 is applicable.

なお、接地導体13は平面形状に限らず、立体状に突出する摂動部を有してもよい。例えば、接地導体13の端部を立ち上げ、誘電体基板12の側面に上述の摂動部を形成してもよい。さらに他の導体を取り付けるなどして摂動部とすることもできる。   The ground conductor 13 is not limited to a planar shape, and may have a perturbation portion protruding in a three-dimensional shape. For example, the end portion of the ground conductor 13 may be raised and the above-described perturbation portion may be formed on the side surface of the dielectric substrate 12. Furthermore, it can also be set as a perturbation part by attaching another conductor.

以上、図10〜図17において列挙した円偏波マイクロストリップアンテナの様々なバリエーションは例示に過ぎず、実際には、パッチ導体11、誘電体基板12、接地導体13に対し、多様な形態の摂動部を組み合わせて形成し、本発明を適用することができる。   As described above, the various variations of the circularly polarized microstrip antenna enumerated in FIGS. 10 to 17 are merely examples. Actually, various forms of perturbations are applied to the patch conductor 11, the dielectric substrate 12, and the ground conductor 13. The present invention can be applied by combining the portions.

また、以上の実施形態は例として容量給電に関するものであったが、給電手法はこれに限るものではなく、ピン給電、マイクロストリップラインによる給電、電磁結合給電等様々な給電手法においても本発明を適用することができる。   Further, although the above embodiment relates to capacitive power feeding as an example, the power feeding method is not limited to this, and the present invention is also applied to various power feeding methods such as pin power feeding, microstrip line power feeding, and electromagnetic coupling power feeding. Can be applied.

なお、本実施形態に係る円偏波マイクロストリップアンテナは、1つの周波数帯に対応するアンテナとして用いる場合に限られず、複数の異なる周波数帯に対応する多周波共用アンテナに組み込んで用いることができる。   Note that the circularly polarized microstrip antenna according to the present embodiment is not limited to being used as an antenna corresponding to one frequency band, and can be incorporated into a multi-frequency shared antenna corresponding to a plurality of different frequency bands.

図18に本発明による円偏波アンテナを適用した多周波共用アンテナの一例を示す。図18のアンテナは第1の周波数に対応したパッチ導体11の中をくり抜き、そこに第2の周波数に対応したパッチ導体31を配置し、2つのパッチ導体を短絡部31a、31bで接続した構造となっている。そして、パッチ導体11によって円偏波が放射されるようになっており、更に摂動部11a、11bを設けて交差偏波成分による軸比劣化を防止する構成となっている。   FIG. 18 shows an example of a multi-frequency shared antenna to which the circularly polarized antenna according to the present invention is applied. The antenna of FIG. 18 has a structure in which the patch conductor 11 corresponding to the second frequency is cut out in the patch conductor 11 corresponding to the first frequency, and the two patch conductors are connected by the short-circuit portions 31a and 31b. It has become. Further, circularly polarized waves are radiated by the patch conductor 11, and the perturbation portions 11a and 11b are further provided to prevent the deterioration of the axial ratio due to the cross polarization component.

本実施形態の円偏波マイクロストリップアンテナの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the circularly polarized microstrip antenna of this embodiment. 図1の構成に対応して、摂動部がない正方形のパッチ導体と、第1給電部及び第2給電部を含む従来の円偏波マイクロストリップアンテナを示している。Corresponding to the configuration of FIG. 1, a conventional circularly polarized microstrip antenna including a square patch conductor without a perturbation part and a first feeding part and a second feeding part is shown. 従来の円偏波マイクロストリップアンテナの位相特性を示す図である。It is a figure which shows the phase characteristic of the conventional circularly polarized microstrip antenna. 本実施形態の円偏波マイクロストリップアンテナについて2つの直交モードとしての偏波φ1、φ2を示した図である。It is the figure which showed polarization | polarized-light (phi) 1 and (phi) 2 as two orthogonal modes about the circularly polarized microstrip antenna of this embodiment. 本実施形態の円偏波マイクロストリップアンテナについて、第1給電部からのみ給電を行い、第2給電部からは給電を行わない状態で、A方向の入力信号及び偏波φ1、φ2についての位相特性を示す図である。In the circularly polarized microstrip antenna of this embodiment, the phase characteristics of the input signal in the A direction and the polarizations φ1 and φ2 are fed only from the first feeding unit and not fed from the second feeding unit. FIG. 本実施形態の円偏波マイクロストリップアンテナに対し第1給電部から給電した場合、第2給電部の有無と摂動部の有無に応じて、円偏波の位相特性及び交差偏波利得を比較して示す図である。When the circularly polarized microstrip antenna of the present embodiment is fed from the first feeding unit, the phase characteristics and the cross polarization gain of the circularly polarized wave are compared according to the presence or absence of the second feeding unit and the presence or absence of the perturbation unit. FIG. 本実施形態の円偏波マイクロストリップアンテナに対し2点給電を行った場合の軸比特性を示すである。It is an axial ratio characteristic at the time of performing 2 point | piece power feeding with respect to the circularly polarized microstrip antenna of this embodiment. 接地導体に対しパッチ導体及び誘電体基板が非対称配置された状態を示す図である。It is a figure which shows the state by which the patch conductor and the dielectric substrate were arrange | positioned asymmetrically with respect to the ground conductor. 本実施形態の円偏波マイクロストリップアンテナを図8のように非対称配置した状態で、摂動部を最適化した場合の軸比特性を示す図である。It is a figure which shows the axial ratio characteristic at the time of optimizing a perturbation part in the state which arranged the circularly polarized microstrip antenna of this embodiment asymmetrically like FIG. 正方形のパッチ導体を用いた円偏波マイクロストリップアンテナのバリエーションを示す図である。It is a figure which shows the variation of the circularly polarized microstrip antenna using a square patch conductor. パッチ導体を円形とした場合の円偏波マイクロストリップアンテナのバリエーションを示す図である。It is a figure which shows the variation of the circularly polarized microstrip antenna at the time of making a patch conductor circular. 正方形のパッチ導体を用いて1箇所にのみ摂動部を設けた場合の円偏波マイクロストリップアンテナのバリエーションを示す図である。It is a figure which shows the variation of a circularly polarized microstrip antenna at the time of providing a perturbation part only in one place using a square patch conductor. 図12と同様の対称構造を持たせるとともに、パッチ導体を円形とした場合の円偏波マイクロストリップアンテナのバリエーションを示す図であるIt is a figure which shows the variation of a circularly polarized microstrip antenna when it has the same symmetric structure as FIG. 12, and a patch conductor is circular. パッチ導体自体に摂動構造を持たせるべく、非対称的な形状でパッチ導体を形成する場合の円偏波マイクロストリップアンテナのバリエーションを示す図である。It is a figure which shows the variation of the circularly polarized microstrip antenna in the case of forming a patch conductor with an asymmetrical shape so that a patch conductor itself may have a perturbation structure. パッチ導体自体の形状をA方向・B方向に対し非線対称な形状とし、図10、12の摂動部を組み合わせたパッチ導体を形成する場合の円偏波マイクロストリップアンテナのバリエーションを示している。10 shows a variation of the circularly polarized microstrip antenna when the patch conductor itself has a shape that is non-axisymmetric with respect to the A direction and the B direction, and a patch conductor is formed by combining the perturbation portions of FIGS. 誘電体基板に摂動部を設けて構成した円偏波マイクロストリップアンテナのバリエーションを示す図である。It is a figure which shows the variation of the circularly polarized microstrip antenna comprised by providing a perturbation part in the dielectric substrate. 接地導体に摂動部を設けて構成した円偏波マイクロストリップアンテナのバリエーションを示す図である。It is a figure which shows the variation of the circularly polarized microstrip antenna comprised by providing a perturbation part in a grounding conductor. 本発明を適用した円偏波アンテナと他の周波数に対応したアンテナを一体化した多周波共用アンテナの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the multi-frequency common antenna which integrated the circularly polarized antenna to which this invention was applied, and the antenna corresponding to another frequency.

符号の説明Explanation of symbols

11…導体パッチ
12…誘電体基板
13…接地導体
14…第1給電部
15…第2給電部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Conductor patch 12 ... Dielectric substrate 13 ... Grounding conductor 14 ... 1st electric power feeding part 15 ... 2nd electric power feeding part

Claims (8)

円偏波を励振可能な円偏波マイクロストリップアンテナであって、
誘電材料を所定の厚さに形成した誘電体基板と、
前記誘電体基板の一方の面に配置されたパッチ導体と、
前記誘電体基板の他方の面に配置された接地導体と、
前記パッチ導体の中心から見て第1の方向に配置され、前記パッチ導体に給電する第1給電部と、
前記パッチ導体の中心から見て前記第1の方向と直交する第2の方向に配置され、前記第1給電部と略同一の振幅かつ略90°異なる位相で前記パッチ導体に給電する第2給電部と、
前記パッチ導体、前記接地導体、前記誘電体基板のいずれかに形成され、前記第1及び第2給電部による励振の縮退分離量を調整するための摂動部と、
を備えることを特徴とする円偏波マイクロストリップアンテナ。
A circularly polarized microstrip antenna capable of exciting circularly polarized waves,
A dielectric substrate having a predetermined thickness of dielectric material;
A patch conductor disposed on one surface of the dielectric substrate;
A ground conductor disposed on the other surface of the dielectric substrate;
A first power feeding section that is disposed in a first direction as viewed from the center of the patch conductor and feeds power to the patch conductor;
A second power supply that is arranged in a second direction orthogonal to the first direction when viewed from the center of the patch conductor and supplies power to the patch conductor with substantially the same amplitude and a phase that is approximately 90 ° different from the first power supply unit. And
A perturbation unit that is formed on any one of the patch conductor, the ground conductor, and the dielectric substrate, and adjusts the amount of degenerate separation of excitation by the first and second power feeding units;
A circularly polarized microstrip antenna comprising:
前記摂動部は、前記パッチ導体の中心から見て前記第1の方向と前記第2の方向に伸びる2直線のうち、少なくとも一方の直線に対し非線対称の構造を有することを特徴とする請求項1に記載の円偏波マイクロストリップアンテナ。 The perturbation unit has a non-symmetrical structure with respect to at least one of two straight lines extending in the first direction and the second direction when viewed from the center of the patch conductor. Item 2. The circularly polarized microstrip antenna according to item 1. 前記摂動部は、前記2直線のそれぞれと略45°の角をなす方向に励振する第1の偏波と、この第1の偏波に直交する第2の偏波との間の位相差を変化させることが可能であることを特徴とする請求項2に記載の円偏波マイクロストリップアンテナ。 The perturbation unit calculates a phase difference between a first polarization excited in a direction that forms an angle of approximately 45 ° with each of the two straight lines, and a second polarization orthogonal to the first polarization. The circularly polarized microstrip antenna according to claim 2, which can be changed. 前記摂動部は、前記第1の偏波と前記第2の偏波のいずれかの方向に沿うとともに前記パッチ導体の中心を挟んで対向する2箇所の位置に形成されることを特徴とする請求項3に記載の円偏波マイクロストリップアンテナ。 The perturbation portion is formed at two positions along one of the first polarization and the second polarization and facing each other across the center of the patch conductor. Item 4. The circularly polarized microstrip antenna according to item 3. 前記摂動部は、前記第1の偏波と前記第2の偏波のいずれかと平行であるとともに前記パッチ導体の中心を通る直線上の1箇所の位置に形成されることを特徴とする請求項3に記載の円偏波マイクロストリップアンテナ。 The perturbation section is formed at one position on a straight line that is parallel to either the first polarization or the second polarization and passes through the center of the patch conductor. 3. A circularly polarized microstrip antenna according to item 3. 前記摂動部は、前記パッチ導体、前記接地導体、前記誘電体基板のいずれかの外形の所定位置に形成された切り欠き領域又は突出領域であることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の円偏波マイクロストリップアンテナ。 The said perturbation part is a notch area | region or protrusion area | region formed in the predetermined position of either the said patch conductor, the said ground conductor, and the said dielectric substrate, The one of Claim 1 to 5 characterized by the above-mentioned. A circularly polarized microstrip antenna as described in 1. 前記摂動部は、前記パッチ導体又は前記接地導体の略中央に形成された所定形状のスロットであることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の円偏波マイクロストリップアンテナ。 The circularly polarized microstrip antenna according to any one of claims 1 to 5, wherein the perturbation part is a slot having a predetermined shape formed substantially at the center of the patch conductor or the ground conductor. 複数の周波数を送受信可能であるとともに、前記複数の周波数の少なくとも1つの周波数において円偏波の送受信が可能な多周波共用アンテナであって、
円偏波で送受信される周波数の内の少なくとも1つの周波数の送受信に請求項1乃至7のいずれかに記載の円偏波マイクロストリップアンテナが用いられることを特徴とする多周波共用アンテナ。
A multi-frequency antenna capable of transmitting and receiving a plurality of frequencies and capable of transmitting and receiving circularly polarized waves at at least one of the plurality of frequencies,
A multi-frequency shared antenna, wherein the circularly polarized microstrip antenna according to any one of claims 1 to 7 is used for transmission / reception of at least one of frequencies transmitted / received by circular polarization.
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