JP2007306585A - Antenna and feed network for the same - Google Patents

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    • H01Q1/36Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/362Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith for broadside radiating helical antennas

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the size of the whole antennas and the loss amount of feed networks. <P>SOLUTION: A part of feed networks 1804, 1808 is disposed on the radiator portions of antennas 1304, 1308 and the remainder of the feed networks is disposed on feed portions to efficiently constitute areas. The trace of the feed network disposed on the radiator portion is disposed oppositely to the base portion of the radiator and the portion acts as a ground plane. The feed networks are mounted together with antennas of a type including single band and multiband helical antennas. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明はアンテナおよびアンテナ用の給電(feed)ネットワークに関する。より詳細には、本発明は給電ネットワークの一部がアンテナの放射器と一致する領域に設けられている、給電ネットワークを備えたヘリカル(helical)アンテナに関する。   The present invention relates to an antenna and a feed network for the antenna. More particularly, the present invention relates to a helical antenna with a feeding network provided in a region where a portion of the feeding network coincides with the radiator of the antenna.

現在のパーソナル通信装置は、多数の移動及び携帯アプリケーションにおいて広範囲に使用されている。伝統的な移動アプリケーションでは、例えば移動電話等の通信装置のサイズを最小にしたいという希望が適度のレベルの小型化をもたらしている。しかしながら、携帯用の手で保持するタイプのアプリケーションが人気を得るにつれて、より小さな装置に対する需要が劇的に増大している。プロセッサ技術、バッテリ技術および通信技術における最近の開発により、過去数年の間に携帯装置のサイズと重量が劇的に減少した。   Current personal communication devices are widely used in many mobile and mobile applications. In traditional mobile applications, the desire to minimize the size of communication devices, such as mobile phones, has resulted in a moderate level of miniaturization. However, as portable hand-held applications have gained popularity, the demand for smaller devices has increased dramatically. Recent developments in processor technology, battery technology and communication technology have dramatically reduced the size and weight of portable devices over the past few years.

サイズの減少が望まれる1つの領域は装置のアンテナである。アンテナのサイズと重量が通信装置の小型化において重要な役割を果たす。アンテナの全体のサイズが装置本体のサイズに影響を及ぼす。小さな直径と短い長さのアンテナにより、本体サイズと共に装置全体のサイズを小さくすることができる。   One area where size reduction is desired is the antenna of the device. The size and weight of the antenna play an important role in downsizing the communication device. The overall size of the antenna affects the size of the device body. A small diameter and short antenna allows the overall size of the device to be reduced along with the body size.

装置のサイズが、携帯用のアプリケーション用のアンテナを設計する際に考慮しなければならない唯一の要素ではない。アンテナを設計する際に考慮すべき別の要素は、通常の操作の間に、アンテナに対するユーザの頭付近から生じる減衰及び/又は妨害の影響である。さらに別の要素は、例えば、所望の放射パターン、動作周波数等の、通信リンクの特徴である。   The size of the device is not the only factor that must be considered when designing an antenna for portable applications. Another factor to consider when designing an antenna is the effect of attenuation and / or jamming from the vicinity of the user's head on the antenna during normal operation. Yet another factor is the characteristics of the communication link, such as the desired radiation pattern, operating frequency, etc.

衛星通信システムに広範囲の利用を見い出したアンテナは、ヘリカルアンテナである。衛星通信システムにおけるヘリカルアンテナの人気の理由の1つは、このようなシステムにおいて使用される円偏波を作り出し、そして受信できることである。それに加えて、ヘリカルアンテナはほぼ半球である放射パターンを作り出すことができ、ヘリカルアンテナは特に移動衛星通信システムおよび衛星ナビゲーションシステムのアプリケーションに適している。   An antenna that has found widespread use in satellite communication systems is a helical antenna. One reason for the popularity of helical antennas in satellite communication systems is the ability to create and receive circularly polarized waves used in such systems. In addition, a helical antenna can produce a radiation pattern that is approximately hemispherical, which is particularly suitable for applications in mobile satellite communication systems and satellite navigation systems.

従来のヘリカルアンテナは、アンテナの放射器をらせん構造へねじることによって作られている。一般的なヘリカルアンテナは芯のまわりに均等に間隔を開けて配置された4つの放射器を利用する4線のヘリカルアンテナであり、直角位相で励起される(つまり、放射器が1周期の1/4または90°だけ位相が異なる信号によって励起される)。放射器の長さは典型的に通信装置の動作周波数の1/4波長の整数倍数である。放射パターンは典型的に、放射器のピッチ、放射器の長さ(1/4波長の整数倍数)、および芯の直径を変化させることにより調節される。   Conventional helical antennas are made by twisting the antenna radiator into a helical structure. A typical helical antenna is a four-wire helical antenna that utilizes four radiators spaced evenly around the core and is excited in quadrature (i.e., the radiator is one in one period). Excited by signals that differ in phase by / 4 or 90 °). The length of the radiator is typically an integer multiple of a quarter wavelength of the operating frequency of the communication device. The radiation pattern is typically adjusted by changing the pitch of the radiator, the length of the radiator (an integer multiple of a quarter wavelength), and the diameter of the core.

従来のヘリカルアンテナは、ワイヤまたはストリップ技術を使用して作ることができる。ストリップ技術では、アンテナの放射器が薄い柔軟な基板上にエッチングまたはデポジット(deposit)される。放射器は互いに平行するが、基板の側部(または縁)に対して鈍角を為すように位置付けられる。その後、基板を円筒形、円錐形、または他の適当な形状に形成または圧延し、ストリップ放射器がらせん形を形成するようにする。   Conventional helical antennas can be made using wire or strip technology. In strip technology, the antenna radiator is etched or deposited on a thin flexible substrate. The radiators are parallel to each other but are positioned at an obtuse angle with respect to the sides (or edges) of the substrate. Thereafter, the substrate is formed or rolled into a cylindrical, conical, or other suitable shape so that the strip radiators form a spiral.

しかしこの従来のヘリカルアンテナは放射器の長さが所望の共振周波数の1/4波長の整数倍数であり、従ってアンテナの全長が一部の携帯用または移動アプリケーションのために望ましい長さより長くなってしまうという特徴を有する。   However, this conventional helical antenna has a radiator length that is an integer multiple of a quarter wavelength of the desired resonant frequency, so that the overall length of the antenna is longer than desired for some portable or mobile applications. It has the feature that it ends up.

それに加えて、送信および受信が異なる周波数で発生するアプリケーションでは、デュアルバンドアンテナが望ましい。しかしながら、デュアルバンドアンテナはしばしば所望の設定より低いものでしか利用できないことがある。例えば、デュアルバンドアンテナを製造できる1つの方法は、それらが1つの柱体を形成するように、2つのシングルバンドの4線ヘリカルアンテナの端と端を重ねることである。しかし、この解決策の欠点は、このようなアンテナが携帯用または手で保持するタイプのアプリケーションにとって望ましいであろう長さより長くなってしまうことである。   In addition, dual band antennas are desirable in applications where transmission and reception occur at different frequencies. However, dual band antennas are often only available at lower than desired settings. For example, one way in which dual-band antennas can be manufactured is to overlap the ends of two single-band 4-wire helical antennas so that they form a column. However, the drawback of this solution is that such an antenna would be longer than would be desirable for a portable or hand held type application.

デュアルバンドの性能を提供する別の技術は2つの別々のシングルバンドアンテナを利用することであった。しかしながら、手で保持するタイプの装置に対して、2つのアンテナを互いに近接して配置しなければならない。携帯用または手で保持するタイプの装置の上に近接して配置される2つのシングルバンドアンテナは、2つのアンテナ間の結合を生じさせ、性能の低下と共に望ましくない混信を導くであろう。   Another technique that provides dual-band performance has been to utilize two separate single-band antennas. However, for a hand-held type device, the two antennas must be placed close to each other. Two single-band antennas placed close together on a portable or hand-held type device will cause coupling between the two antennas, leading to undesirable interference with degraded performance.

1つの態様では、発明は基板;前記基板に配置される複数の放射器を備える放射器部分、前記基板は前記放射器がらせん形に構成されるような形状になっており;前記放射器部分に隣接し、基板を備える給電部分;前記給電部分の前記基板上に配置される第1組の1つ以上のトレース(traces)と、前記放射器部分の前記基板上に配置される第2組の1つ以上のトレースとを備える給電ネットワークを具備するヘリカルアンテナを提供する。   In one aspect, the invention comprises a substrate; a radiator portion comprising a plurality of radiators disposed on the substrate, the substrate being shaped such that the radiator is configured in a spiral shape; A feed portion adjacent to and comprising a substrate; a first set of one or more traces disposed on the substrate of the feed portion; and a second set disposed on the substrate of the radiator portion A helical antenna comprising a feeding network comprising one or more traces.

別の態様では、発明はアンテナの給電部分に配置される第1組の1つ以上のトレースと、前記アンテナの放射器部分に配置される第2組の1つ以上のトレースとを備える、給電ネットワークを提供する。   In another aspect, the invention comprises a first set of one or more traces disposed in a feed portion of an antenna and a second set of one or more traces disposed in a radiator portion of the antenna. Provide a network.

更なる態様では、発明は、第1のアンテナの第1の給電部分の基板の第1の側面に配置される第1の給電ネットワークと、前記基板の第2の側面に配置され、前記給電ネットワークと対向する第1の接地平面と、前記基板に配置され、前記給電ネットワークから伸びる第1組の1つ以上の放射器を具備する第1のアンテナ部分;第2の給電部分の前記基板に配置される第2の給電ネットワークと、前記給電ネットワークに対向して前記基板に配置される第2の接地平面と、前記基板に配置され、前記給電ネットワークから伸びる第2組の1つ以上の放射器とを具備する第2のアンテナ部分;および前記第2のアンテナの軸に沿って前記第2のアンテナの前記放射器から流れる電流用の通路を提供し、それによって軸に垂直な方向に放射されるエネルギーを増大させる手段とを備えるデュアルバンドヘリカルアンテナを提供し、前記第1の給電ネットワークはアンテナの前記第1の給電部分に配置される第1組の1つ以上のトレースと、前記第1のアンテナ部分の放射器部分に配置される第2組の1つ以上のトレースとを具備し、前記第2の給電ネットワークは前記第2の給電部分に配置される第3組の1つ以上のトレースと、前記第2のアンテナ部分の放射器部分に配置される第4組の1つ以上のトレースとを具備する。   In a further aspect, the invention provides a first feeding network disposed on a first side of a substrate of a first feeding portion of a first antenna, and a second feeding side of the substrate, the feeding network being disposed on a second side of the substrate. A first ground plane opposite to the first antenna portion comprising a first set of one or more radiators disposed on the substrate and extending from the feeder network; disposed on the substrate of a second feeder portion A second power supply network, a second ground plane disposed on the substrate opposite the power supply network, and a second set of one or more radiators disposed on the substrate and extending from the power supply network And a path for current flowing from the radiator of the second antenna along the axis of the second antenna, thereby being radiated in a direction perpendicular to the axis Ru A dual-band helical antenna comprising means for increasing energy, wherein the first feed network is a first set of one or more traces disposed in the first feed portion of the antenna; And a second set of one or more traces disposed in the radiator portion of the antenna portion, wherein the second feed network is disposed in the second feed portion. And a fourth set of one or more traces disposed in the radiator portion of the second antenna portion.

更なる態様では、発明は2組の組み合う(interdigitated)トラックが、湾曲した表面に形成された共通の基板上に設けられ、トラックが各々の実質的にらせん形の通路に従い、給電ネットワークが1組のトラックの一部と一致するアンテナを提供する。   In a further aspect, the invention provides that two sets of interdigitated tracks are provided on a common substrate formed on a curved surface, the tracks follow each substantially helical path, and a set of feed networks. Provide an antenna that matches part of the track.

本発明は放射器部分と給電部分とを含むアンテナ用の新規の改良された給電ネットワークに具体化される。給電ネットワークは、給電ネットワークの部分がアンテナの放射器部分に配置され、給電ネットワークの残りの部分が給電部分に配置されるように構成される。給電ネットワークの一部が放射器部分に配置されるので、給電ネットワークの残りの部分は給電部分に少しの面積しか必要としない。その結果、アンテナの給電部分を従来の給電ネットワークを有するアンテナと比べて小さくすることができる。この構成は給電部分に少しの面積しか必要としないので、給電ネットワークは面積効率的であると言える。   The present invention is embodied in a new and improved feed network for an antenna that includes a radiator portion and a feed portion. The feed network is configured such that a portion of the feed network is disposed in the radiator portion of the antenna and the remaining portion of the feed network is disposed in the feed portion. Since a part of the feeding network is arranged in the radiator part, the rest of the feeding network requires little area for the feeding part. As a result, the feeding portion of the antenna can be made smaller than that of an antenna having a conventional feeding network. Since this configuration requires only a small area in the power feeding portion, it can be said that the power feeding network is area efficient.

好ましい実施形態では、放射器部分に配置される給電ネットワークのトレースが放射器の基礎部分に対向して配置される。従って、放射器の基礎部分が給電ネットワークのこの部分用の接地平面として作用する。   In a preferred embodiment, a feed network trace placed in the radiator section is placed opposite the base section of the radiator. Thus, the basic part of the radiator acts as a ground plane for this part of the feed network.

給電ネットワークは、シングルバンドおよびマルチバンドヘリカルアンテナを含む、変化する構成の多数の異なるタイプのアンテナと共に実装することができる。   The feed network can be implemented with many different types of antennas in varying configurations, including single-band and multi-band helical antennas.

発明の1つの利点は、従来の給電ネットワークを有するアンテナと比べて、アンテナ全体のサイズと給電損失量が減少することである。   One advantage of the invention is that the overall size of the antenna and the amount of feed loss is reduced compared to an antenna having a conventional feed network.

1つの実施形態では、給電ネットワークは、2組の1つ以上のらせん形に巻かれた放射器を有するデュアルバンドヘリカルアンテナと共に実装される。アンテナが円筒形、円錐形、または最適化された、あるいはそうでなければ所望の放射パターンを得るための他の適当な形状になるように、放射器が巻かれる、あるいは包まれる。この実装によれば、1組の放射器が第1周波数における動作用に提供され、第2組が好ましくは第1周波数とは異なる第2周波数における動作用に提供される。各々の組の放射器は信号を提供して放射器を駆動するために、連合する給電ネットワークを有する。このように、デュアルバンドアンテナは各々が放射器部分と給電部分を有する、2つのシングルバンドアンテナを有するものとして説明することができる。   In one embodiment, the feed network is implemented with a dual-band helical antenna having two sets of one or more helically wound radiators. The radiator is wrapped or wrapped so that the antenna is cylindrical, conical, or other suitable shape to obtain an optimized or otherwise desired radiation pattern. According to this implementation, a set of radiators is provided for operation at the first frequency and a second set is preferably provided for operation at a second frequency different from the first frequency. Each set of radiators has an associated feed network to provide signals and drive the radiators. Thus, a dual band antenna can be described as having two single band antennas, each having a radiator portion and a feed portion.

信号を第1のシングルバンドアンテナに供給するために、タブを設けることができる。タブは第1のシングルバンドアンテナの給電部分から伸びる。アンテナが円筒形またはその他の適当な形状に形成される場合、タブはアンテナの軸と整列する。より詳細には、好ましい実施形態では、タブは中央に配置された給電構造を提供するために、放射状内向きに伸びる。このように、タブと給電線は第2のシングルバンドアンテナの信号パターンを干渉しない。   A tab can be provided to provide a signal to the first single band antenna. The tab extends from the feeding portion of the first single band antenna. When the antenna is formed in a cylindrical shape or other suitable shape, the tab is aligned with the antenna axis. More particularly, in a preferred embodiment, the tabs extend radially inward to provide a centrally located feed structure. Thus, the tab and the feed line do not interfere with the signal pattern of the second single band antenna.

本発明の特徴、目的および利点は、図面と関連して為される下記の発明の実施形態の詳細な説明から明白となるであろう。図面において、同じ参照文字が図面を通じて対応する同じ成分を特定する。更に、参照符号の左端のディジットはその参照符号が最初に現われる図面を特定する。   The features, objects, and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of the embodiments of the invention, taken in conjunction with the drawings. In the drawings, like reference characters identify corresponding corresponding elements throughout the drawings. In addition, the leftmost digit of a reference number identifies the drawing in which the reference number first appears.

I.発明の概観と議論
本発明はアンテナ用の効率的面積の給電ネットワークに向けられている。給電ネットワークの一部がアンテナの放射器部分に設けられる。これはアンテナの給電部分に要求される面積を減少させる。
I. Overview and Discussion of the Invention The present invention is directed to an efficient area feed network for antennas. A part of the feeding network is provided in the radiator part of the antenna. This reduces the area required for the feeding portion of the antenna.

II.例示の環境
幅広い意味では、発明はヘリカルアンテナ技術を利用することができるどのようなシステムにおいても実装することができる。このような環境の一例は、固定電話、移動電話および/または携帯電話を有するユーザが衛星通信リンクを通して他の人と通信する通信システムである。この例示の環境においては、電話が衛星通信リンクの周波数に調整されたアンテナを有することが必要である。
II. Exemplary Environment In a broad sense, the invention can be implemented in any system that can utilize helical antenna technology. An example of such an environment is a communication system in which a user having a landline, mobile and / or mobile phone communicates with others through a satellite communication link. In this exemplary environment, it is necessary for the telephone to have an antenna tuned to the frequency of the satellite communications link.

本発明をこの例示の環境に関して説明する。これらについての説明は便宜上提供するだけであって、発明をこの例示の環境に制限するつもりはない。実際、以下の説明を読めば、発明を別の環境に実装する方法が当業者には明白となるであろう。   The present invention will be described with respect to this exemplary environment. These descriptions are provided for convenience only and are not intended to limit the invention to this exemplary environment. Indeed, after reading the following description, it will become apparent to a person skilled in the art how to implement the invention in alternative environments.

III.従来のヘリカルアンテナ
発明の実施形態を詳細に説明する前に、従来のヘリカルアンテナの放射器部分を説明することが有用である。特に、明細書のこの項では従来の4線ヘリカルアンテナの放射器部分について説明する。図1Aと1Bは各々ワイヤ形状とストリップ形状の従来の4線ヘリカルアンテナの放射器部分100を示す図である。図1Aと1Bに示した放射器部分100は4線ヘリカルアンテナのものであり、つまり直角位相で動作する4つの放射器104を有することを意味する。図1Aと1Bに示すように、放射器104は円偏波を提供するように巻かれている。
III. Conventional Helical Antenna Before describing embodiments of the invention in detail, it is useful to describe the radiator portion of a conventional helical antenna. In particular, this section of the specification describes the radiator portion of a conventional 4-wire helical antenna. 1A and 1B are views showing a radiator portion 100 of a conventional 4-wire helical antenna having a wire shape and a strip shape, respectively. The radiator portion 100 shown in FIGS. 1A and 1B is of a four-wire helical antenna, meaning that it has four radiators 104 operating in quadrature. As shown in FIGS. 1A and 1B, radiator 104 is wound to provide circular polarization.

図2Aと2Bは従来の4線ヘリカルアンテナの放射器部分の平面表示を示す図である。換言すれば、図2Aと2Bは、アンテナの柱体が平らな表面に「広げられた」とすれば出現するであろう放射器を示している。図2Aは遠端で開放回路または開放終端された4線ヘリカルアンテナを示す図である。このような構成に対して、放射器208の共振長lは所望の共振周波数の1/4波長の奇数整数倍数である。   2A and 2B are diagrams showing a planar display of a radiator portion of a conventional 4-wire helical antenna. In other words, FIGS. 2A and 2B show a radiator that would appear if the antenna column was “unfolded” on a flat surface. FIG. 2A is a diagram showing an open circuit or open terminated 4-wire helical antenna at the far end. For such a configuration, the resonant length l of radiator 208 is an odd integer multiple of a quarter wavelength of the desired resonant frequency.

図2Bは遠端で短絡された、あるいは電気接続された4線ヘリカルアンテナを示す図である。この場合、放射器208の共振長lは所望の共振周波数の1/4波長の偶数整数倍数である。両方の場合において、理想的ではない短い開放終端を補償するために少々の調整が通常必要であるので、上述の共振長lは近似値であることに注意されたい。   FIG. 2B is a diagram showing a 4-wire helical antenna that is short-circuited or electrically connected at the far end. In this case, the resonance length l of the radiator 208 is an even integer multiple of a quarter wavelength of the desired resonance frequency. Note that in both cases, the resonance length l described above is an approximation, since some adjustment is usually required to compensate for the non-ideal short open termination.

図3は、長さl=λ/2(式中、λはアンテナの所望の共振周波数の波長である)を有する放射器208を含む、4線ヘリカルアンテナ300の放射器部分の平面表示を示す図である。曲線304はf=ν/λ(式中、νは媒体内の信号速度である)の周波数において共振する放射器208上の信号用の電流の相対的大きさを表す。   FIG. 3 shows a plan view of the radiator portion of a 4-wire helical antenna 300 including a radiator 208 having a length l = λ / 2, where λ is the wavelength of the desired resonant frequency of the antenna. FIG. Curve 304 represents the relative magnitude of the current for the signal on radiator 208 that resonates at a frequency of f = ν / λ, where ν is the signal speed in the medium.

プリント回路基板技術(ストリップアンテナ)を使用して実装される4線ヘリカルアンテナの実装例を図4〜5を参照して詳細に説明する。ストリップ4線ヘリカルアンテナは誘電体基板406上にエッチングされたストリップ放射器104A〜104Dを有する。基板は放射器104A〜104Dが柱体の中心軸を中心にしてらせん形に巻かれるように、円筒形、円錐形またはその他の適当な形状に圧延される薄い柔軟な材料である。   A mounting example of a four-wire helical antenna mounted using printed circuit board technology (strip antenna) will be described in detail with reference to FIGS. The strip 4-wire helical antenna has strip radiators 104A-104D etched on a dielectric substrate 406. The substrate is a thin, flexible material that is rolled into a cylindrical, conical or other suitable shape such that the radiators 104A-104D are spirally wound about the central axis of the column.

図4〜5は4線ヘリカルアンテナ100を作成するために使用される成分を図示している。図4のaとbは各々基板406の遠位表面400と近位表面500の図を表す。アンテナ100は放射器部分404と給電部分408を含む。   4-5 illustrate the components used to create the 4-wire helical antenna 100. FIG. 4a and 4b depict views of the distal surface 400 and proximal surface 500 of the substrate 406, respectively. The antenna 100 includes a radiator portion 404 and a feed portion 408.

ここで説明し図示する実施形態では、アンテナが基板を円筒形に形成することによって作られ、近位表面が形成された柱体の外面にあるものとして説明する。別の実施形態では、基板を円筒形に形成し、遠位表面が柱体の外面にある。   In the embodiment described and illustrated herein, the antenna is described as being formed by forming the substrate into a cylindrical shape and being on the outer surface of the column with the proximal surface formed. In another embodiment, the substrate is formed in a cylindrical shape and the distal surface is on the outer surface of the post.

一実施形態では、誘電体基板100はポリテトラフルオロエタレン(PTEE)、PTEE/ガラス複合材、または他の誘電材料の薄い柔軟な層である。一実施形態では、基板406は約0.005inまたは0.13mmの厚さであるが、他の厚さも選ぶことができる。信号トレースおよび接地トレース(ground trace)は銅を使用して提供される。別の実施形態では、費用、環境的な問題および他の要素を考慮して、銅の代わりに他の伝導材料も選ぶことができる。   In one embodiment, dielectric substrate 100 is a thin flexible layer of polytetrafluoroethalene (PTEE), PTEE / glass composite, or other dielectric material. In one embodiment, the substrate 406 is about 0.005 inches or 0.13 mm thick, although other thicknesses can be chosen. Signal traces and ground traces are provided using copper. In another embodiment, other conductive materials may be chosen instead of copper, taking into account costs, environmental issues and other factors.

図4のbに示した実施形態では、給電ネットワーク508は給電部分408上にエッチングされ、放射器104A〜104Dに提供される直角位相信号(つまり0°、90°、180°および270°の信号)を提供する。遠位表面400の給電部分408は給電回路508用の接地平面412を提供する。給電回路508用の信号トレースは給電部分408の近位表面500にエッチングされる。   In the embodiment shown in FIG. 4b, the feed network 508 is etched on the feed portion 408 to provide quadrature signals (ie, 0 °, 90 °, 180 ° and 270 ° signals provided to the radiators 104A-104D). )I will provide a. The feeding portion 408 of the distal surface 400 provides a ground plane 412 for the feeding circuit 508. The signal trace for the feed circuit 508 is etched into the proximal surface 500 of the feed portion 408.

説明目的のために、放射器部分404は給電部分408に隣接する第1の端432と第2の端434(放射器部分404の対向する端)を有する。実装されるアンテナの実施形態に応じて、放射器104A〜104Dは放射器部分404の遠位表面400へとエッチングすることができる。放射器104A〜104Dが第1の端432から第2の端434に向かって伸びる長さは、所望の共振周波数の1/4波長のほぼ整数倍数である。   For illustrative purposes, the radiator portion 404 has a first end 432 adjacent to the feed portion 408 and a second end 434 (the opposite ends of the radiator portion 404). Depending on the antenna embodiment implemented, radiators 104A-104D can be etched into distal surface 400 of radiator portion 404. FIG. The length of radiators 104A-104D extending from first end 432 toward second end 434 is approximately an integer multiple of a quarter wavelength of the desired resonant frequency.

放射器104A〜104Dがλ/2の整数倍数であるこのような実施形態では、放射器104A〜104Dは第2の端434において互いに電気接続される(つまり、ショートまたは短絡される)。この接続は、基板を柱体に形成する時、アンテナの円周まわりにリング604を形成する、第2の端434を横切る導線によって実施することができる。図5は第2の端434において短絡リング604を有するストリップヘリカルアンテナのエッチングされた基板の斜視図を示す図である。   In such embodiments where radiators 104A-104D are integer multiples of λ / 2, radiators 104A-104D are electrically connected (ie, shorted or shorted) to each other at second end 434. This connection can be made by a wire across the second end 434 that forms a ring 604 around the circumference of the antenna when the substrate is formed into a pillar. FIG. 5 is a perspective view of an etched substrate of a strip helical antenna having a short ring 604 at the second end 434.

従来からの4線ヘリカルアンテナの1つが、Burrellらの米国特許第5,198,831号(’831特許と称する)に記載されており、この特許は参照してここに組み込まれる。’831特許に記載されているアンテナは、誘電体基板にエッチングまたはそうでなければデポジットされた放射器を有するプリント回路基板アンテナである。基板は柱体に形成され、放射器のらせん構成を生じさせる。   One conventional four-wire helical antenna is described in US Pat. No. 5,198,831 (referred to as the '831 patent) by Burrell et al., Which is incorporated herein by reference. The antenna described in the '831 patent is a printed circuit board antenna having a radiator etched or otherwise deposited on a dielectric substrate. The substrate is formed into a pillar, creating a helical configuration of radiators.

別の従来よりの4線ヘリカルアンテナが、Terretらの米国特許第5,255,005号(’005特許と称する)に開示されており、この特許は参照してここに組み込まれる。’005特許に記載されたアンテナは直交して位置付けられ、直角位相で励起される2つのバイファイラ(2線)らせんによって形成される4線ヘリカルアンテナである。開示されたアンテナは第2の4線らせんを有し、それは第1のらせんと同軸で電磁結合されて、アンテナの通過帯域を改良する。   Another conventional 4-wire helical antenna is disclosed in Terret et al. US Pat. No. 5,255,005 (referred to as the '005 patent), which is incorporated herein by reference. The antenna described in the '005 patent is a four-wire helical antenna formed by two bifilar (two-wire) spirals positioned orthogonally and excited in quadrature. The disclosed antenna has a second four-wire helix, which is coaxially and electromagnetically coupled with the first helix to improve the antenna passband.

更に別の従来からの4線ヘリカルアンテナがOwらの米国特許第5,349,365号(’365特許と称する)に開示されており、この特許は参照してここに組み込まれる。’365特許に記載されたアンテナは図1Aを参照して説明したワイヤ形状にデザインされた4線ヘリカルアンテナである。   Yet another conventional 4-wire helical antenna is disclosed in US Pat. No. 5,349,365 (referred to as the '365 patent) by Ow et al., Which is incorporated herein by reference. The antenna described in the '365 patent is a four-wire helical antenna designed in the wire shape described with reference to FIG. 1A.

IV.結合マルチセグメントヘリカルアンテナ
アンテナの放射器部分100の長さを短くするために、ヘリカルアンテナの一形態は結合マルチセグメント放射器を利用し、それは等しい共振長のヘリカルアンテナのために必要であるであろうものより短い長さで所定の周波数の共振を可能にする。
IV. In order to shorten the length of the radiator portion 100 of the coupled multi-segment helical antenna antenna, one form of helical antenna utilizes a coupled multi-segment radiator, which is necessary for helical antennas of equal resonant length. Enables resonance at a predetermined frequency with a shorter length than the wax.

図6Aと6Bは結合セグメントヘリカルアンテナの実施形態の一例の平面表示を示す図である。図6Aは1つの単線の実施形態による開放回路で終端する結合マルチセグメント放射器706を図示している。このような開放回路で終端するアンテナは、単線、2線、4線、または他のx線の実装において使用することができる。   6A and 6B are diagrams illustrating a planar view of an example of an embodiment of a coupled segment helical antenna. FIG. 6A illustrates a coupled multi-segment radiator 706 that terminates in an open circuit according to one single wire embodiment. Such open circuit terminated antennas can be used in single wire, two wire, four wire, or other x-ray implementations.

図6Aに示した実施形態は1つの放射器706を備える。放射器706は一組の放射器セグメントを備える。このセットは2つの端セグメント708、710と、p個の中間セグメント712を備え、p=0、1、2、3...である(p=3の場合が図示されている)。中間セグメントは任意である(つまり、pはゼロに等しくてもよい)。端セグメント708、710は物理的に互いに分離しているが、電磁的には結合されている。中間セグメント712は端セグメント708、710間に位置付けられ、端セグメント708、710間に電磁結合を提供する。   The embodiment shown in FIG. 6A includes one radiator 706. Radiator 706 comprises a set of radiator segments. This set comprises two end segments 708, 710 and p intermediate segments 712, where p = 0, 1, 2, 3,. . . (The case of p = 3 is shown). The intermediate segment is arbitrary (ie, p may be equal to zero). The end segments 708, 710 are physically separated from each other but are electromagnetically coupled. Intermediate segment 712 is positioned between end segments 708, 710 and provides electromagnetic coupling between end segments 708, 710.

開放終端された実施形態では、セグメント708の長さls1は所望の共振周波数の1/4波長の奇数整数倍数である。セグメント710の長さls2は所望の共振周波数の1/2波長の整数倍数である。各々のp中間セグメント712の長さlspは所望の共振周波数の1/2波長の整数倍数である。図示した実施形態では、3つの中間セグメント712(つまり、p=3)がある。 In the open-terminated embodiment, the length l s1 of segment 708 is an odd integer multiple of a quarter wavelength of the desired resonant frequency. The length l s2 of the segment 710 is an integer multiple of ½ wavelength of the desired resonance frequency. The length l sp of each of the p intermediate segments 712 is an integer multiple of the half wavelength of the desired resonant frequency. In the illustrated embodiment, there are three intermediate segments 712 (ie, p = 3).

図6Bは短絡722で終端する場合の、ヘリカルアンテナの放射器706を図示している。この短絡実装は単線アンテナには適していないが、2線、4線または他のx線アンテナに使用することができる。開放回路の実施形態の場合のように、放射器706は一組の放射器セグメントを備える。このセットは2つの端セグメント708、710と、p個の中間セグメント712を備え、p=0、1、2、3...である(p=3の場合が図示されている)。中間セグメントは任意である(つまり、pはゼロに等しくてもよい)。端セグメント708、710は物理的に互いに分離しているが、電磁的には結合されている。中間セグメント712は端セグメント708、710間に位置付けられ、端セグメント708、710間に電磁結合を提供する。   FIG. 6B illustrates a helical antenna radiator 706 when terminated with a short 722. This short circuit implementation is not suitable for single wire antennas, but can be used for 2-wire, 4-wire or other x-ray antennas. As in the open circuit embodiment, radiator 706 comprises a set of radiator segments. This set comprises two end segments 708, 710 and p intermediate segments 712, where p = 0, 1, 2, 3,. . . (The case of p = 3 is shown). The intermediate segment is arbitrary (ie, p may be equal to zero). The end segments 708, 710 are physically separated from each other but are electromagnetically coupled. Intermediate segment 712 is positioned between end segments 708, 710 and provides electromagnetic coupling between end segments 708, 710.

短絡された実施形態では、セグメント708の長さls1は所望の共振周波数の1/4波長の奇数整数倍数である。セグメント710の長さls2は所望の共振周波数の1/4波長の奇数整数倍数である。各々のp中間セグメント712の長さlspは所望の共振周波数の1/2波長の整数倍数である。図示した実施形態では、3つの中間セグメント712(つまり、p=3)がある。 The shorted embodiment, the length l s1 of segment 708 is an odd integer multiple of a quarter wavelength of the desired resonant frequency. The length l s2 of the segment 710 is an odd integer multiple of a quarter wavelength of the desired resonance frequency. The length l sp of each of the p intermediate segments 712 is an integer multiple of the half wavelength of the desired resonant frequency. In the illustrated embodiment, there are three intermediate segments 712 (ie, p = 3).

図7Aと7Bは発明の一実施形態による結合マルチセグメント4線ヘリカルアンテナの放射器部分800を示す図である。図7Aと7Bは図6Bに示したアンテナの1つの実装例を示しており、p=ゼロであり(つまり、中間セグメント712がない)、セグメント708と710の長さは1/4波長である。   FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating a radiator portion 800 of a coupled multi-segment 4-wire helical antenna according to one embodiment of the invention. FIGS. 7A and 7B show one implementation of the antenna shown in FIG. 6B, where p = zero (ie, there is no intermediate segment 712) and the lengths of segments 708 and 710 are 1/4 wavelength. .

図7Aに示した放射器部分800は4線ヘリカルアンテナの平面表示であり、4つの結合放射器804を有している。結合アンテナにおける各々の結合された放射器804は実際には互いに近接して位置付けられた2つの放射器セグメント708、710を有し、放射器セグメント708のエネルギーが他の放射器セグメント710に結合される。   The radiator portion 800 shown in FIG. 7A is a planar representation of a four-wire helical antenna and has four coupled radiators 804. Each coupled radiator 804 in the coupled antenna actually has two radiator segments 708, 710 positioned in close proximity to each other, and the energy of the radiator segment 708 is coupled to the other radiator segment 710. The

より詳細には、一実施形態によれば、放射器部分800は2つの部分820、824を有するものとして説明することができる。部分820は放射器部分800の第1の端832から、放射器部分800の第2の端834に向かって伸びる複数の放射器セグメント708を有する。部分824は放射器部分800の第2の端834から、第1の端832に向かって伸びる複数の放射器セグメント710を有する。放射器部分800の中央領域に向かって、各々のセグメント708の一部が隣接するセグメント710に近接しており、1つのセグメントからのエネルギーが近接部分において隣接するセグメントに結合される。これを本明細書では重複部分と称する。   More particularly, according to one embodiment, the radiator portion 800 can be described as having two portions 820, 824. Portion 820 has a plurality of radiator segments 708 that extend from first end 832 of radiator portion 800 toward second end 834 of radiator portion 800. Portion 824 has a plurality of radiator segments 710 extending from second end 834 of radiator portion 800 toward first end 832. Towards the central region of the radiator portion 800, a portion of each segment 708 is proximate to an adjacent segment 710, and energy from one segment is coupled to the adjacent segment in the proximate portion. This is referred to as an overlapping portion in this specification.

好ましい実施形態では、各々のセグメント708、710がほぼl=l=λ/4の長さのものである。2つのセグメント708、710を備える1つの放射器の全長をltotと定義する。1つのセグメント708が別のセグメント710に重なる量を、δ=l+l−ltotと定義する。 In the preferred embodiment, each segment 708, 710 is approximately l 1 = l 2 = λ / 4 long. The total length of one radiator comprising two segments 708, 710 is defined as l tot . The amount by which one segment 708 overlaps another segment 710 is defined as δ = l 1 + l 2 −l tot .

共振周波数f=ν/λに対して、放射器ltotの全長はλ/2の1/2波長の長さより短い。換言すれば、結合の結果として、一対の結合セグメント708、710を備える放射器は、その放射器の全長がλ/2の長さより短くても、周波数f=ν/λで共振する。従って、1/2波長の結合マルチセグメント4線ヘリカルアンテナの放射器部分800は、所定の周波数fに対する従来の1/2波長の4線ヘリカルアンテナ800の放射器部分より短くなる。 For the resonance frequency f = ν / λ, the total length of the radiator l tot is shorter than the length of ½ wavelength of λ / 2 . In other words, as a result of the coupling, a radiator comprising a pair of coupling segments 708, 710 resonates at a frequency f = ν / λ, even though the total length of the radiator is shorter than λ / 2 . Accordingly, the radiator portion 800 of the ½ wavelength coupled multi-segment 4-wire helical antenna is shorter than the radiator portion of the conventional ½ wavelength 4-wire helical antenna 800 for a predetermined frequency f.

結合構成を使用することにより得られるサイズの減少を明確に図示するために、図7に図示した放射器部分800を図3に図示したものと比較してみよう。所定の周波数f=ν/λに対して、従来のアンテナの放射器部分300の長さlはλ/2であり、一方、結合放射器セグメントアンテナの放射器部分800の長さltotはλ/2より短い。 To clearly illustrate the size reduction obtained by using the combined configuration, compare the radiator portion 800 illustrated in FIG. 7 to that illustrated in FIG. For a given frequency f = ν / λ, the length l of the radiator portion 300 of the conventional antenna is λ / 2 , while the length l tot of the radiator portion 800 of the coupled radiator segment antenna is λ. Shorter than / 2 .

上述のように、一実施形態では、セグメント708、710はl=l=λ/4の長さのものである。各々のセグメントの長さは、lがlに必ずしも等しい必要がなく、またそれらがλ/4に等しくないように変更することができる。各放射器の実際の共振周波数は、放射器セグメント708、710の長さ、放射器セグメント708と710間の分離距離、およびセグメント708と710が互いに重複する量の関数である。 As described above, in one embodiment, the segments 708, 710 are of length l 1 = l 2 = λ / 4 . The length of each segment can be varied so that l 1 does not necessarily equal l 2 and they are not equal to λ / 4 . The actual resonant frequency of each radiator is a function of the length of radiator segments 708, 710, the separation distance between radiator segments 708 and 710, and the amount that segments 708 and 710 overlap each other.

1つのセグメント708の他のセグメント710に対する長さの変更を使用して、アンテナの帯域幅を調節できることに注意されたい。例えば、λ/4よりわずかに大きくなるようにlを長くし、λ/4よりわずかに短くなるようにlを短くすることで、アンテナの帯域幅を増大することができる。 Note that changing the length of one segment 708 relative to the other segment 710 can be used to adjust the bandwidth of the antenna. For example, lambda / 4 As is slightly larger and longer l 1, by shortening the l 2 to be slightly shorter than lambda / 4, can increase the bandwidth of the antenna.

図7Bは発明の一実施形態による結合マルチセグメント4線ヘリカルアンテナの実際のらせん構成を図示している。これは一実施形態において各々の放射器が2つのセグメント708、710をどのように備えているかを示している。セグメント708は放射器部分の第1の端832から放射器部分の第2の端834に向かってらせん形に伸びる。セグメント710は放射器部分の第2の端834から放射器部分の第1の端832に向かってらせん形に伸びる。更に図7Bはセグメント708と710の一部が互いに電磁的に結合されるように重複しているのを示している。   FIG. 7B illustrates an actual helical configuration of a coupled multi-segment 4-wire helical antenna according to one embodiment of the invention. This illustrates how each radiator comprises two segments 708, 710 in one embodiment. The segment 708 extends helically from the first end 832 of the radiator portion toward the second end 834 of the radiator portion. The segment 710 extends helically from the second end 834 of the radiator portion toward the first end 832 of the radiator portion. Further, FIG. 7B shows that portions of segments 708 and 710 overlap so that they are electromagnetically coupled to each other.

図8Aは放射器セグメント708と710間の分離sと重複部分δを示す図である。分離sは充分な量のエネルギーが放射器セグメント708と710間に結合され、それらがほぼλ/2とその整数倍数の効果的な電気的長さの1つの放射器として機能できるように選ばれる。 FIG. 8A shows the separation s and the overlap δ between radiator segments 708 and 710. Separation s is chosen so that a sufficient amount of energy is coupled between radiator segments 708 and 710 so that they can function as one radiator with an effective electrical length of approximately λ / 2 and an integer multiple thereof. .

この最適スペーシングよりも近い放射器セグメント708、710のスペーシングはセグメント708、710間に大きな結合を生じさせる。その結果、所定の周波数fに対して、セグメント708、710の長さを増大して同じ周波数fにおける共振を可能にしなければならない。これは物理的に接続された(つまり、s=0)セグメント708、710の極端な場合によって図示することができる。この極端な場合では、セグメント708、710の全長はアンテナが共振するためにλ/2に等しくなければならない。この極端な場合では、アンテナは本明細書における用語の使用によれば、もはや実際に「結合」されず、その結果生じる構成は実際には図3に示したような従来のヘリカルアンテナのものである。 Spacing of the radiator segments 708, 710 closer than this optimal spacing creates a large coupling between the segments 708, 710. As a result, for a given frequency f, the length of segments 708, 710 must be increased to allow resonance at the same frequency f. This can be illustrated by the extreme case of physically connected (ie, s = 0) segments 708, 710. In this extreme case, the total length of the segments 708, 710 must be equal to λ / 2 for the antenna to resonate. In this extreme case, the antenna is no longer actually “coupled” according to the use of the terminology herein, and the resulting configuration is actually that of a conventional helical antenna as shown in FIG. is there.

同様に、セグメント708、710の重複部分δの量の増大が結合を増大させる。このように、重複部分δが増大するにつれて、セグメント708、710の長さも増大させる。   Similarly, increasing the amount of overlapping portion δ of segments 708, 710 increases binding. Thus, as the overlap portion δ increases, the lengths of the segments 708 and 710 also increase.

セグメント708、710用の最適の重複部分とスペーシングを質的に理解するために、図8Bを参照する。図8Bは各々のセグメント708、710上の電流の大きさを表している。電流強度インジケータ911、928は、各々のセグメントが理想的にはλ/4で共振し、外端において最大信号強度と内端において最低の信号強度を有することを示している。 For a qualitative understanding of the optimal overlap and spacing for segments 708, 710, refer to FIG. 8B. FIG. 8B represents the magnitude of the current on each segment 708, 710. Current strength indicators 911, 928 indicate that each segment ideally resonates at λ / 4 and has a maximum signal strength at the outer end and a minimum signal strength at the inner end.

結合された放射器セグメントアンテナに対するアンテナの輪郭を最適化するために、発明者達はモデリングソフトウエア(modeling software)を利用して、他のパラメータの中で正確なセグメント長l、lと、重複部分δと、スペーシングsを決定した。このようなソフトウエアパッケージはアンテナオプティマイザ(AO)(Antenna Optimizer)ソフトウエアパッケージである。AOはモーメント電磁アンテナモデリングアルゴリズム(moments electromagnetic antenna-modeling)の方法に基づいている。AOアンテナオプティマイザ、バージョン6.35、版権1994年はカリフォルニア州サンディエゴ(San Diego,California)のBrian Beezleyによって書かれており、彼から入手できる。 In order to optimize the antenna profile for the combined radiator segment antennas, we use modeling software to determine the exact segment lengths l 1 , l 2 among other parameters. The overlapping portion δ and the spacing s were determined. Such a software package is an antenna optimizer (AO) software package. AO is based on the method of moments electromagnetic antenna-modeling. AO Antenna Optimizer, version 6.35, copyright 1994, was written by and available from Brian Beezley, San Diego, California.

図7Aと7Bを参照して上述したように、結合構成を使用することにより得られる利点があることに注意されたい。従来のアンテナと結合放射器セグメントアンテナでは、電流が放射器の端に集中する。アレイ要素理論に従って、特定のアプリケーションにおける結合放射器セグメントアンテナに有利なようにこれを使用することができる。   Note that there are advantages gained by using a combined configuration, as described above with reference to FIGS. 7A and 7B. In conventional antennas and coupled radiator segment antennas, the current is concentrated at the end of the radiator. According to array element theory, this can be used in favor of a coupled radiator segment antenna in a particular application.

説明のために、図9Aは2つのポイントソースA、Bを図示する図であり、ソースAはソースBの信号の大きさに等しい大きさを有するが、90°だけ位相が遅れた信号を放射している(ejwtコンベンション(convention)を仮定する)。ソースA、Bがλ/4の距離だけ分離されている場合、信号はAからBへと移動する方向に位相を加え、BからAへの方向の位相から離れて加算する。その結果、非常に少しの放射しかBからAへの方向には放射されない。図9Bに示した典型的な代表的フィールドパターンがこのポイントを示している。 For illustration purposes, FIG. 9A is a diagram illustrating two point sources A and B, where source A has a magnitude equal to that of source B, but radiates a signal that is 90 degrees out of phase. ( Assuming an e jwt convention). If the sources A and B are separated by a distance of λ / 4 , the signal adds phase in the direction moving from A to B and adds away from the phase in the direction from B to A. As a result, very little radiation is emitted in the direction from B to A. The typical representative field pattern shown in FIG. 9B illustrates this point.

このように、AからBへの方向が上向きになり、地面から離れ、またBからAへの方向が地面に向かうように、ソースAとBが方位付けられる時、ほとんどのアプリケーションにとってアンテナが最適化される。これはユーザが地面に向かう信号強度を指示するアンテナを希望することがまれであるためである。この構成は特に、信号強度の大部分が地面から離れて上向きになることが望まれる衛星通信のために有用である。   Thus, when sources A and B are oriented so that the direction from A to B is upward, away from the ground, and the direction from B to A is toward the ground, the antenna is optimal for most applications. It becomes. This is because the user rarely desires an antenna that indicates the signal strength toward the ground. This configuration is particularly useful for satellite communications where it is desired that the majority of the signal strength be directed away from the ground.

図9Aに設計されたポイントソースアンテナは、従来の1/2波形のヘリカルアンテナを使用して達成することは困難である。図3に図示したアンテナの放射器部分を考えてみよう。放射器208の両端における電流強度の集中はほぼポイントソースを近似する。放射器がらせん形の輪郭にねじられた時、90°放射器の一端が0°放射器の他端と整列して位置付けられる。このように、これは直線の2つのポイントソースを近似する。しかしながら、これらの近似ポイントソースは、図9Aに図示した所望のλ/4構成に対してほぼλ/2だけ分離される。 The point source antenna designed in FIG. 9A is difficult to achieve using a conventional half-wave helical antenna. Consider the radiator portion of the antenna shown in FIG. The concentration of current intensity at both ends of radiator 208 approximates a point source. When the radiator is twisted into a helical profile, one end of the 90 ° radiator is positioned in alignment with the other end of the 0 ° radiator. Thus, it approximates two point sources in a straight line. However, these approximate point sources are separated by approximately λ / 2 for the desired λ / 4 configuration illustrated in FIG. 9A.

しかしながら、発明を具体化する結合放射器セグメントアンテナは、近似されたポイントソースがλ/4に近い距離に間隔を開けて配置される実装を提供することに注意されたい。従って、結合放射器セグメントアンテナはユーザが図9Aに図示したアンテナの指向性特徴を利用できるようにする。 However, it should be noted that the coupled radiator segment antenna embodying the invention provides an implementation in which the approximated point sources are spaced apart at a distance close to λ / 4 . Thus, the combined radiator segment antenna allows the user to take advantage of the directional characteristics of the antenna illustrated in FIG. 9A.

図7に図示した放射器セグメント708、710は、セグメント708がその関連するセグメント710に非常に近いが、各々の対のセグメント708、710が隣接する対のセグメントから相対的に離れていることを示している。1つの別の実施形態では、各々のセグメント710がいずれかの側でセグメント708から等距離に配置される。この実施形態が図10に示されている。   The radiator segments 708, 710 illustrated in FIG. 7 indicate that each segment 708 is very close to its associated segment 710, but each pair of segments 708, 710 is relatively spaced from an adjacent pair of segments. Show. In one alternative embodiment, each segment 710 is equidistant from segment 708 on either side. This embodiment is shown in FIG.

次に図10において、各々のセグメントは実質的に各々の対の隣接するセグメントから等距離にある。例えば、セグメント708Bはセグメント710Aと710Bから等距離にある。つまり、s=sである。同様に、セグメント710Aはセグメント708Aと708Bから等距離にある。 Next, in FIG. 10, each segment is substantially equidistant from each pair of adjacent segments. For example, segment 708B is equidistant from segments 710A and 710B. That is, s 1 = s 2 . Similarly, segment 710A is equidistant from segments 708A and 708B.

この実施形態は望ましくない結合が存在しているかのように見えるという点で直観に反している。換言すれば、1つの位相に対応するセグメントは同じ位相の適切なセグメントのみならず、シフトされた位相の隣接するセグメントにも結合するであろう。例えば、セグメント708B、90°のセグメントはセグメント710A(0°セグメント)と710B(90°セグメント)に結合するであろう。上部セグメント710からの放射を2つの別々のモードとして考えることができるので、このような結合は問題ではない。1方のモードが左側の隣接するセグメントに結合することから生じ、他方のモードが右側の隣接するセグメントに結合することから生じる。しかしながら、これらのモードの両方が同じ方向に放射を提供するように調整して位相が等しくされる。従って、この二重結合は結合マルチセグメントアンテナの操作にとって有害ではない。   This embodiment is counterintuitive in that it appears as if an undesirable bond exists. In other words, a segment corresponding to one phase will couple not only to an appropriate segment of the same phase, but also to an adjacent segment of the shifted phase. For example, segment 708B, a 90 ° segment would couple to segments 710A (0 ° segment) and 710B (90 ° segment). Such coupling is not a problem because the radiation from the upper segment 710 can be considered as two separate modes. One mode results from coupling to the left adjacent segment and the other mode results from coupling to the right adjacent segment. However, both of these modes are adjusted in phase so that they provide radiation in the same direction. This double bond is therefore not detrimental to the operation of the coupled multi-segment antenna.

図11は結合された放射器セグメントアンテナの実装例を図示する図である。図11において、アンテナは放射器部分1202と給電部分1206を備える。放射器部分はセグメント708、710を含む。図11に提供された寸法は放射器部分1202の全長に対するセグメント708、710の寄与と、重複部分δの量を示している。   FIG. 11 is a diagram illustrating an example implementation of a combined radiator segment antenna. In FIG. 11, the antenna includes a radiator portion 1202 and a feeding portion 1206. The radiator portion includes segments 708, 710. The dimensions provided in FIG. 11 show the contribution of segments 708, 710 to the total length of radiator portion 1202 and the amount of overlap portion δ.

柱体の軸に平行する方向のセグメントの長さが、セグメント708に対してはlsinαとして示され、セグメント710に対してはlsinαとして示されており、αはセグメント708、710の内角である。 The length of the segment in the direction parallel to the axis of the column is shown as l 1 sin α for segment 708 and l 2 sin α for segment 710, where α is that of segments 708, 710. It is an inner corner.

図7Aと8Aにおいて図示したように、セグメントの重複部分は参照文字δで示されている。アンテナの軸に平行する方向の重複部分の量は、図11に示すように、δsinαによって与えられる。   As illustrated in FIGS. 7A and 8A, the overlapping portion of the segment is indicated by the reference character δ. The amount of overlap in the direction parallel to the axis of the antenna is given by δ sin α, as shown in FIG.

セグメント708、710はスペーシングsによって分離され、それは上述のように変動することができる。セグメント708と710の端と放射器部分1202の端間の距離はギャップとして定義され、各々参照文字γ、γによって図示される。ギャップγ、γは互いに等しくてもよいが、等しい必要はない。やはり、上述したように、セグメント708の長さはセグメント710の長さに対して変動することができる。 Segments 708, 710 are separated by spacing s, which can vary as described above. The distance between the ends of segments 708 and 710 and the end of radiator portion 1202 is defined as a gap and is illustrated by reference characters γ 1 and γ 2 respectively. The gaps γ 1 and γ 2 may be equal to each other, but need not be equal. Again, as described above, the length of segment 708 can vary relative to the length of segment 710.

セグメント710の一端から次のセグメントまでのオフセット量は参照文字ωで示される。隣接するセグメント710間の分離は参照文字ωで示され、らせんの直径によって決定される。 The offset amount from one end of the segment 710 to the next segment is indicated by the reference character ω 0 . The separation between adjacent segments 710 is indicated by the reference character ω s and is determined by the diameter of the helix.

給電部分1206は放射器セグメント708に直角位相信号を提供するために適切な給電ネットワークを含む。給電ネットワークは当業者には公知であり、従ってここでは詳細に説明しない。   Feed portion 1206 includes a suitable feed network to provide a quadrature signal to radiator segment 708. Feed networks are known to those skilled in the art and are therefore not described in detail here.

図11に示した実施例では、セグメント708は各々のセグメント708に沿って、インピーダンス整合を最適化するために選ばれる給電ネットワークからの距離に、位置付けられた給電ポイントにおいて給電される。図11に示した実施形態では、この距離が参照文字δfeedによって図示される。 In the embodiment shown in FIG. 11, the segments 708 are fed at each feed point located at a distance from the feed network chosen to optimize impedance matching along each segment 708. In the embodiment shown in FIG. 11, this distance is illustrated by the reference character δ feed .

連続線1224が基板の遠位表面の接地部分用の境界を図示することに注意されたい。遠位表面のセグメント708に対向する接地部分は給電ポイントへと伸びる。セグメント708の薄い部分が近位表面上にある。給電ポイントにおいて、近位表面上のセグメント708の厚さが増大する。   Note that continuous line 1224 illustrates the boundary for the ground portion of the distal surface of the substrate. A grounded portion opposite the distal surface segment 708 extends to the feed point. A thin portion of segment 708 is on the proximal surface. At the feed point, the thickness of the segment 708 on the proximal surface increases.

次に、ほぼ1.6GHzでLバンドにおける動作に適した結合放射器セグメント4線ヘリカルアンテナの一例のために寸法を提供する。これは例目的のためだけであり、Lバンドにおける動作に対して他の寸法も可能であることに注意されたい。それに加えて、同様に他の周波数帯域における動作に対して他の寸法も可能である。   Next, dimensions are provided for an example of a coupled radiator segment 4-wire helical antenna suitable for operation in the L band at approximately 1.6 GHz. Note that this is for example purposes only, and other dimensions are possible for operation in the L band. In addition, other dimensions are possible for operation in other frequency bands as well.

Lバンドの実施形態における放射器部分1202の全長は2.30インチ(58.4mm)である。この実施形態では、ピッチ角αは73°である。この角度αでは、この実施形態に対するセグメント708の長さlsinαは1.73インチ(43.9mm)である。図示した実施形態では、セグメント710の長さはセグメント708の長さに等しい。 The overall length of radiator portion 1202 in the L-band embodiment is 2.30 inches (58.4 mm). In this embodiment, the pitch angle α is 73 °. At this angle α, the length l 1 sin α of the segment 708 for this embodiment is 1.73 inches (43.9 mm). In the illustrated embodiment, the length of segment 710 is equal to the length of segment 708.

一例では、セグメント710はセグメント708の隣接する対から実質的に等距離に位置付けられる。セグメント710が隣接するセグメント708から等距離にあるこの実施形態の1つの実装では、スペーシングs=s=0.086インチである。他のスペーシングも可能であり、例えば、隣接するセグメント708から0.070インチ(1.8mm)にあるセグメント710のスペーシングsも可能である。 In one example, segment 710 is positioned substantially equidistant from an adjacent pair of segments 708. In one implementation of this embodiment where segment 710 is equidistant from adjacent segment 708, spacing s 1 = s 2 = 0.086 inches. Other spacings are possible, for example, spacing s of segments 710 that are 0.070 inches (1.8 mm) from adjacent segments 708.

放射器セグメント708、710の幅τは、この実施形態では0.11インチ(2.8mm)である。他の幅も可能である。   The width τ of the radiator segments 708, 710 is 0.11 inches (2.8 mm) in this embodiment. Other widths are possible.

Lバンドの例は対称的なギャップγ=γ=0.57インチ(14.5mm)を特徴とする。放射器部分1202の両端(つまり、γ=γ)に対してギャップγが対称的である場合、放射器708、710は1.16インチ(29.5mm)(1.73〜0.57インチ)の重複部分δsinαを有する。 The L-band example is characterized by a symmetric gap γ 1 = γ 2 = 0.57 inch (14.5 mm). If the gap γ is symmetric with respect to both ends of the radiator portion 1202 (ie, γ 1 = γ 2 ), the radiators 708, 710 are 1.16 inches (29.5 mm) (1.73-0.57). Inch) overlap portion δsinα.

セグメントオフセットωは0.53インチであり、セグメント分離ωは0.393インチ(10.0mm)である。アンテナの直径は4ω/πである。 The segment offset ω o is 0.53 inches and the segment separation ω s is 0.393 inches (10.0 mm). The diameter of the antenna is 4ω s / π.

一実施形態では、これは給電ポイントから給電ネットワークまでの距離δfeedがδfeed=1.57インチ(39.9mm)であるように選ばれる。その他の給電ポイントもインピーダンス整合を最適化するために選ぶことができる。 In one embodiment, this is chosen such that the distance δ feed from the feed point to the feed network is δ feed = 1.57 inches (39.9 mm). Other feed points can also be selected to optimize impedance matching.

上述した実施形態の例はヘリカルアンテナを囲み、放射器と接触する0.032インチの厚さのポリカーボネートレードームとの関連で使用するために設計されている。レードームまたは他の構造物が所望の周波数の波長にどのように影響するかは当業者には明白であろう。   The example embodiment described above is designed for use in connection with a 0.032 inch thick polycarbonate radome that surrounds the helical antenna and contacts the radiator. It will be apparent to those skilled in the art how a radome or other structure affects the wavelength of the desired frequency.

今述べたばかりの実施形態の例では、Lバンドアンテナの放射器部分の全長が従来の1/2波長のLバンドアンテナの全長より縮小される。従来の1/2波長のLバンドアンテナに対して、放射器部分の長さは約3.2インチ(つまり、λ/2(sinα))であり、αは水平位置に対してセグメント708、710の内角)、または(81.3mm)である。上述の実施形態の例に対しては、放射器部分の全長は2.3インチ(58.42mm)である。これは従来のアンテナのサイズの実質的な節約を表す。 In the example of the embodiment just described, the total length of the radiator portion of the L-band antenna is reduced from the total length of the conventional half-wavelength L-band antenna. For a conventional half-wavelength L-band antenna, the length of the radiator portion is about 3.2 inches (ie, λ / 2 (sin α)), and α is a segment 708, 710 relative to the horizontal position. ), Or (81.3 mm). For the example embodiment described above, the overall length of the radiator portion is 2.3 inches (58.42 mm). This represents a substantial savings in the size of conventional antennas.

V.積み重ねられたデュアルバンドヘリカルアンテナ
シングルバンドヘリカルアンテナの幾つかの実施形態について説明してきたが、次に本発明を具体化するデュアルバンドについて説明する。本発明は2つの異なる動作周波数において共振することができるデュアルバンドヘリカルアンテナに向けられている。2つのヘリカルアンテナは端と端が積み重ねられ、1つのアンテナが第1周波数で共振し、他方のアンテナが第2周波数で共振する。各々のアンテナは1つ以上のらせん形に巻かれた放射器を備える放射器部分を有する。各々のアンテナは給電ネットワークと接地平面を備える給電部分を有する。2つのアンテナは1つのアンテナの接地平面が他方のアンテナの放射器の遠位端を横切る短絡リングとして使用されるように積み重ねられる。
V. Having described several embodiments of stacked dual band helical antenna single band helical antennas, a dual band embodying the present invention will now be described. The present invention is directed to a dual-band helical antenna that can resonate at two different operating frequencies. The two helical antennas are stacked end to end, one antenna resonates at the first frequency, and the other antenna resonates at the second frequency. Each antenna has a radiator portion that includes one or more spirally wound radiators. Each antenna has a feed portion with a feed network and a ground plane. The two antennas are stacked so that the ground plane of one antenna is used as a shorting ring across the distal end of the radiator of the other antenna.

図12は発明の一実施形態によるデュアルバンドヘリカルアンテナの遠位表面400と近位表面500の平面表示を示す図である。デュアルバンドヘリカルアンテナは2つのシングルバンドヘリカルアンテナを備え、ヘリカルアンテナ1304が第1の共振周波数で動作し、ヘリカルアンテナ1308が第2の共振周波数で動作する。   FIG. 12 is a diagram illustrating a planar view of the distal surface 400 and proximal surface 500 of a dual-band helical antenna according to one embodiment of the invention. The dual-band helical antenna includes two single-band helical antennas, with the helical antenna 1304 operating at the first resonance frequency and the helical antenna 1308 operating at the second resonance frequency.

図12に示した実施形態では、給電ネットワーク508、放射器104A〜104D、および第1のアンテナ1304が第1のアンテナ1304の近位表面500の上に配置される。また近位表面500には、第2のアンテナ1308の給電ネットワーク508用の接地平面412も配置される。遠位表面400には、給電ネットワーク508と第2のアンテナ1308の放射器104A〜104Dと共に、第1のアンテナ1304の給電部分用の接地平面412が配置される。   In the embodiment shown in FIG. 12, feed network 508, radiators 104 </ b> A- 104 </ b> D, and first antenna 1304 are disposed on the proximal surface 500 of first antenna 1304. Also disposed on the proximal surface 500 is a ground plane 412 for the feed network 508 of the second antenna 1308. Disposed on the distal surface 400 is a ground plane 412 for the feed portion of the first antenna 1304 along with the feed network 508 and the radiators 104A-104D of the second antenna 1308.

図2A、2Bを参照して上述したように、放射器104A〜104Dの共振長lが所望の共振周波数の1/4波長の偶数整数倍数である場合、放射器104A〜104Dの遠位端が短絡される。図12に示すように、この短絡は第1のアンテナ1304の接地平面412を使用して達成される。この構成の結果、付加的な短絡リングを放射器104A〜104Dの端に加える必要がない。   As described above with reference to FIGS. 2A and 2B, when the resonant length l of radiators 104A-104D is an even integer multiple of a quarter wavelength of the desired resonant frequency, the distal ends of radiators 104A-104D are Shorted. As shown in FIG. 12, this short circuit is achieved using the ground plane 412 of the first antenna 1304. As a result of this configuration, no additional shorting ring need be added to the end of radiators 104A-104D.

図12に示した実施形態では、放射器104A〜104Dの端が開放回路であるので、第1のアンテナ1304が所望の共振周波数の1/4波長の奇数整数倍数で共振するものとして示されていることに注意されたい。別の実施形態では、これらの放射器104A〜104Dの長さを所望の共振周波数の1/4波長の偶数整数倍数となるように変更しながら、短絡リング(図示せず)を第1のアンテナ1304のこれらの放射器104A〜104Dの遠端に加えることができるであろう。   In the embodiment shown in FIG. 12, since the ends of radiators 104A-104D are open circuits, the first antenna 1304 is shown as resonating at an odd integer multiple of a quarter wavelength of the desired resonant frequency. Note that In another embodiment, the length of these radiators 104A-104D is changed to be an even integer multiple of a quarter wavelength of the desired resonant frequency while a shorting ring (not shown) is connected to the first antenna. 1304 could be added to the far end of these radiators 104A-104D.

図12を参照して説明したデュアルバンドアンテナの放射器104A〜104Dは、給電ネットワーク508の近くの第1の端において給電されるものとして図示されている。ヘリカルアンテナの放射器104A〜104Dの給電ポイントは、放射器104A〜104Dの長さに沿ったどのポイントにも位置付けられることが公知であり、このような位置付けは主としてインピーダンス整合の考慮に基づいて決定される。図13は放射器104A〜104Dの給電ポイントが給電ネットワーク508から所定の距離に位置付けられる、デュアルバンドヘリカルアンテナの一実施形態を示す図である。特に、図13に示した実施形態では、第1アンテナ1304の給電ポイントAが給電ネットワーク508から距離lFEED1に位置付けられ、第2アンテナ1308の給電ポイントBが給電ネットワーク508から距離lFEED2に位置付けられる。 The dual-band antenna radiators 104A-104D described with reference to FIG. 12 are illustrated as being fed at a first end near the feed network 508. It is known that the feed point of the radiators 104A-104D of the helical antenna is located at any point along the length of the radiators 104A-104D, and such positioning is determined primarily based on impedance matching considerations. Is done. FIG. 13 is a diagram illustrating an embodiment of a dual band helical antenna in which the feed points of radiators 104A-104D are positioned at a predetermined distance from feed network 508. In FIG. In particular, in the embodiment shown in FIG. 13, the feed point A of the first antenna 1304 is located at a distance l FEED1 from the feed network 508, and the feed point B of the second antenna 1308 is located at a distance l FEED2 from the feed network 508. .

この実施形態は放射器104A〜104Dが基板406の第1表面上の接地トレース1436と、基板406の第2表面上の前記接地トレース1436と対向する接地トレース1438と、基板406の第2表面上の放射器トレース1440とを備える。   In this embodiment, radiators 104A-104D have ground traces 1436 on the first surface of substrate 406, ground traces 1438 opposite said ground trace 1436 on the second surface of substrate 406, and on the second surface of substrate 406. Radiator traces 1440.

図12に示した実施形態の場合と同様に、この実施形態では、第2アンテナ1308の放射器が所望の共振周波数の1/4波長の偶数整数倍数で共振するように、第1アンテナ1304の接地平面412が放射器104A〜104Dと第2アンテナ1308用の短絡リングとして作用する。   As in the embodiment shown in FIG. 12, in this embodiment, the second antenna 1308 has a radiator that resonates at an even integer multiple of a quarter wavelength of the desired resonant frequency. Ground plane 412 acts as a shorting ring for radiators 104A-104D and second antenna 1308.

積み重ねられたアンテナの全長を減少させるために、上述の縁の結合技術を利用することができる。このような実施形態では、図12と13に図示したように第1アンテナ1304および/または第2アンテナ1308の放射器104A〜104Dが、例えば図11に示したような縁が結合された放射器と取り換えられる。   To reduce the overall length of the stacked antennas, the edge coupling technique described above can be utilized. In such an embodiment, the radiators 104A-104D of the first antenna 1304 and / or the second antenna 1308, as illustrated in FIGS. 12 and 13, may be combined with edges, for example, as shown in FIG. Is replaced.

図12および図13に図示したようなデュアルバンドアンテナを提供する1つのチャレンジは、第1アンテナ1304に給電するというものである。この目的のために、第1アンテナ1034は第1アンテナ1304の給電部分の下部領域から伸びるタブによって給電される。   One challenge to provide a dual band antenna as illustrated in FIGS. 12 and 13 is to power the first antenna 1304. For this purpose, the first antenna 1034 is fed by a tab extending from the lower region of the feeding portion of the first antenna 1304.

図14は第1アンテナ1304に給電するために使用されるこのようなタブを図示する図である。図14において、タブ1504は基板406上の第1アンテナ1304の給電部分の側部から伸びる。図14に図示した実施形態では、タブ1504はほぼ”L”字型であり、所定の距離に第1アンテナ1304の給電部分から水平に伸び、次に第2アンテナ1308の給電部分の方向に、中心を通って軸方向に角度を為して曲げられる。1504は直角に形付けられるものとして図示されているが、様々な半径の曲線であってよいので、他の角度も使用することができる。   FIG. 14 is a diagram illustrating such a tab used to power the first antenna 1304. In FIG. 14, the tab 1504 extends from the side of the feeding portion of the first antenna 1304 on the substrate 406. In the embodiment illustrated in FIG. 14, the tab 1504 is generally “L” shaped and extends horizontally from the feed portion of the first antenna 1304 at a predetermined distance and then in the direction of the feed portion of the second antenna 1308. It is bent at an angle in the axial direction through the center. Although 1504 is illustrated as being shaped at a right angle, other angles may be used as it may be a curve of various radii.

理想的には、ヘリカルアンテナを形成するために、基板406を柱体またはその他の適当な形状に巻く場合、タブ1504の軸成分1524が実質的にデュアルバンドヘリカルアンテナの軸に沿うようになる。ヘリカルアンテナの軸と一致するタブ1504の軸成分1524を有することで、アンテナの放射パターンに対するこの部材の影響を最小にする。図14に示すように、好ましい実施形態では、タブ1504は第1アンテナ1304から可及的に離れた垂直位置において第1アンテナ1304の給電部分から伸びる。これは第1アンテナ1304の放射パターンに対するタブ1504の影響を最小にするためである。第2アンテナ1308が結合セグメント1/2波長のアンテナであり、第2アンテナ1308の放射器104A〜104Dの端が第1アンテナ1304の接地平面412によって短絡されるので、タブ1504は第2アンテナ1308の放射パターンに対して最低の影響しか及ぼさない。   Ideally, when the substrate 406 is rolled into a pillar or other suitable shape to form a helical antenna, the axial component 1524 of the tab 1504 is substantially along the axis of the dual-band helical antenna. Having the axial component 1524 of the tab 1504 coincident with the axis of the helical antenna minimizes the effect of this member on the antenna radiation pattern. As shown in FIG. 14, in a preferred embodiment, the tab 1504 extends from the feed portion of the first antenna 1304 in a vertical position as far as possible from the first antenna 1304. This is to minimize the influence of the tab 1504 on the radiation pattern of the first antenna 1304. Since the second antenna 1308 is a coupling segment half wavelength antenna and the ends of the radiators 104A to 104D of the second antenna 1308 are short-circuited by the ground plane 412 of the first antenna 1304, the tab 1504 is connected to the second antenna 1308. Has the least effect on the radiation pattern.

好ましくは、第1アンテナ1304の給電部分1206の長さlgpは、適当な動作周波数における2つの要素を考慮して決定することができる。まず第1に、第1アンテナ1304の放射器から第2アンテナ1308に流れる電流量を最小にし、またその逆の流れも最小にすることが望ましい。換言すれば、2つのアンテナ間の絶縁を達成することが望ましい。これは問題の周波数において、一組みの放射器から他方の放射器へと電流が伸びないようにする長さであることを保証することによって達成され得る。 Preferably, the length l gp of the feeding portion 1206 of the first antenna 1304 can be determined in consideration of two factors at an appropriate operating frequency. First, it is desirable to minimize the amount of current flowing from the radiator of the first antenna 1304 to the second antenna 1308 and vice versa. In other words, it is desirable to achieve isolation between the two antennas. This can be accomplished by ensuring that the current is long enough to prevent current from extending from one set of radiators to the other at the frequency in question.

別のチャレンジは第1アンテナ1304の放射器104A〜Dからの電流がタブ1504に到達しないようにするという目標である。第1アンテナ1304からの電流はタブ1504に向かって第1アンテナ1304の給電部分を横切って移動するにつれて減衰される。タブ1504はこれらの電流における非対称的な断絶を作り出す。従って、タブ1504に達する電流の大きさを実際的な程度に最小にすることが望ましい。   Another challenge is the goal of preventing current from radiators 104A-D of first antenna 1304 from reaching tab 1504. The current from the first antenna 1304 is attenuated as it moves across the feed portion of the first antenna 1304 toward the tab 1504. Tab 1504 creates an asymmetric break in these currents. Therefore, it is desirable to minimize the amount of current reaching tab 1504 to a practical extent.

この説明を読めば、使用する材料、問題の周波数、予想されるアンテナの電力レベル、および他の公知の要素に基づいて、適切な長さlgpの給電部分1206を実装する方法が当業者にとって明白となるであろう。この決定はサイズと性能間のトレードオフを必然的に伴うかもしれない。 After reading this description, it will be clear to those skilled in the art how to implement a feed portion 1206 of appropriate length l gp based on the material used, the frequency in question, the expected antenna power level, and other known factors. It will be clear. This decision may entail a trade-off between size and performance.

この実施形態ではタブ1504の影響が全然存在しないのではないことに注意されたい。タブ1504が第2アンテナ1308の放射器の近傍にあるので、第2アンテナ1308からの一部の電流がタブ1504に結合され、従ってアンテナの軸に沿って結合される。この電流が第2アンテナ1308の放射に影響を及ぼし、アンテナの側部に対する増大した放射を生じさせる。アンテナが垂直に装着される場合のアプリケーションに対しては、これは水平方向に放射を増大させ、垂直方向に放射を減少させる。その結果、このアプリケーションは、通信装置間の通信を中継するために低い地球軌道が使用される衛星通信システムに適している。   Note that in this embodiment, the effects of tab 1504 are not at all present. Since the tab 1504 is in the vicinity of the radiator of the second antenna 1308, some of the current from the second antenna 1308 is coupled to the tab 1504 and thus along the axis of the antenna. This current affects the radiation of the second antenna 1308 and causes increased radiation to the sides of the antenna. For applications where the antenna is mounted vertically, this increases radiation in the horizontal direction and decreases radiation in the vertical direction. As a result, this application is suitable for satellite communication systems where low earth orbits are used to relay communications between communication devices.

この影響が図9Cに図示されており、円偏波(circular polarization)放射パターン1010が従来のヘリカルアンテナに対する典型的な放射パターンを表示しており、放射パターン1020が第2アンテナ1308に対する放射パターンを表示している。図9Cに示すように、パターン1020は従来のパターン1010より「平らで」かつ「幅広い」ものである。   This effect is illustrated in FIG. 9C, where the circular polarization radiation pattern 1010 displays a typical radiation pattern for a conventional helical antenna, and the radiation pattern 1020 represents the radiation pattern for the second antenna 1308. it's shown. As shown in FIG. 9C, the pattern 1020 is “flat” and “wider” than the conventional pattern 1010.

第1アンテナ1304への信号の結合を可能化するために、タブ1504はクリンプ(crimp)等のコネクタ、またははんだ付けコネクタあるいは給電ケーブルとタブ1504上の信号トレース間の接続を行うのに適した他のコネクタを含む。様々なタイプのケーブルまたはワイヤを使用して、タブ1504においてアンテナにトランシーバRF回路を接続することができる。好ましくは低ロスの柔軟な、または半硬質のケーブルを利用する。もちろんアンテナ業界において公知のように、アンテナに対する電力移動を最大にするために、給電入力のインピーダンスをインターフェイスケーブルのインピーダンスに整合させることが望ましい。しかしながら、入力遷移が乏しい場合、放射パターンはなお対称的であろうが、反射ロスの対応する量だけそれらの利得が低下するであろう。低い挿入ロスに加えて、コネクタがケーブルとタブ1504間に丈夫な機械接合部を提供することが重要である。   To allow signal coupling to the first antenna 1304, the tab 1504 is suitable for making a connection between a connector such as a crimp, or a soldered connector or feeder cable and a signal trace on the tab 1504. Includes other connectors. Various types of cables or wires can be used to connect the transceiver RF circuit to the antenna at tab 1504. Preferably, a low-loss flexible or semi-rigid cable is used. Of course, as is known in the antenna industry, it is desirable to match the impedance of the feed input to the impedance of the interface cable in order to maximize power transfer to the antenna. However, if the input transition is poor, the radiation patterns will still be symmetric, but their gain will be reduced by a corresponding amount of reflection loss. In addition to low insertion loss, it is important that the connector provide a strong mechanical joint between the cable and the tab 1504.

また図14に示されているのは、基板形状例の概略である。この説明を読めば、当業者には他の形状を有する基板を利用して、タブ1504を有するアンテナをどのように実装するかが明白となるであろう。   FIG. 14 shows an outline of a substrate shape example. After reading this description, it will be clear to those skilled in the art how to implement antennas having tabs 1504 utilizing substrates having other shapes.

図15は寸法例を含む、積み重ねられたアンテナの一実施形態を示す図である。この実施形態では、第1アンテナ1304がLバンドアンテナであり、第2アンテナ1308がSバンドアンテナである。この実施形態では、Sバンドアンテナ1308は縁が結合されたアンテナであり、各々の放射器104が2つのセグメントを備えている。この実施形態は例としてのみ提供されていることに注意されたい。別の周波数バンドも操作用に選ぶことができる。更に、第1アンテナ1304または第2アンテナ1308のいずれか、あるいはその両方が縁結合技術を利用することができることに注意されたい。   FIG. 15 is a diagram illustrating one embodiment of a stacked antenna including example dimensions. In this embodiment, the first antenna 1304 is an L-band antenna and the second antenna 1308 is an S-band antenna. In this embodiment, the S-band antenna 1308 is an edge-coupled antenna, and each radiator 104 comprises two segments. Note that this embodiment is provided as an example only. Other frequency bands can be selected for operation. Further, it should be noted that either the first antenna 1304 or the second antenna 1308, or both, can utilize edge coupling techniques.

次に図15に示したLバンドとSバンドアンテナ用の寸法例について説明する。Lバンドアンテナの放射アパーチャは1.253インチの全軸高さであるのに対し、Sバンドのアパーチャは1.400インチの全高さである。この実施形態では第1アンテナ1304の給電部分412の高さは0.400インチである。これは3.093インチの全放射アパーチャを生ずる。放射器104A〜104Dの傾斜角は65°である。   Next, an example of dimensions for the L-band and S-band antennas shown in FIG. 15 will be described. The radiating aperture of the L-band antenna has a total axial height of 1.253 inches, whereas the S-band aperture has a total height of 1.400 inches. In this embodiment, the height of the feeding portion 412 of the first antenna 1304 is 0.400 inches. This results in a 3.093 inch total radiating aperture. The inclination angles of the radiators 104A to 104D are 65 °.

上述の寸法は例としてのみ提供したものである。従来のヘリカルアンテナを参照して説明したように、放射器104A〜104Dの全長がアンテナの正確な共振周波数を決定する。最高の平均利得と最も対称的なパターンが共振周波数において発生するので、共振周波数が重要である。アンテナを長くすると、共振周波数は下へ移動する。逆に、アンテナを短くすると、共振周波数が上に移動する。周波数偏移(shift)のパーセンテージは、放射器104A〜104Dを長くするか短くするパーセンテージにほぼ比例する。Lバンドの動作周波数では、アンテナ軸の方向に約1mmの長さが1MHzに対応する。   The above dimensions are provided as examples only. As described with reference to a conventional helical antenna, the total length of radiators 104A-104D determines the exact resonant frequency of the antenna. The resonant frequency is important because the highest average gain and the most symmetric pattern occur at the resonant frequency. When the antenna is lengthened, the resonance frequency moves downward. Conversely, when the antenna is shortened, the resonance frequency moves upward. The percentage of frequency shift is approximately proportional to the percentage of lengthening or shortening radiators 104A-104D. At the operating frequency of the L band, a length of about 1 mm in the direction of the antenna axis corresponds to 1 MHz.

図示した実施形態では、第1アンテナ1304と第2アンテナ1308の両方が4つの励起されたファイラーアーム(filar arms)または放射器104A〜104Dを有する。これら放射器104A〜104Dの各々が直角位相で給電される。各々のアンテナ1304、1308用の4つの放射器104A〜104Dの直角位相励起が給電ネットワークを使用して実装される。直角位相励起を提供することができる従来の給電ネットワークを実装することもできるが、好ましい給電ネットワークについて後述する。   In the illustrated embodiment, both the first antenna 1304 and the second antenna 1308 have four excited filer arms or radiators 104A-104D. Each of these radiators 104A-104D is fed in quadrature. Quadrature excitation of the four radiators 104A-104D for each antenna 1304, 1308 is implemented using a feed network. Although a conventional feed network that can provide quadrature excitation can be implemented, a preferred feed network is described below.

別の重要な寸法は給電ポイント軸長である。給電ポイント軸長は、図12に示したように放射器104A〜104Dに沿って給電ポイントが位置付けられる場合の実施形態用の給電ネットワークからの給電ポイントの距離を限定する。給電ポイント軸長の寸法は放射器を継続させるためにマイクロストリップが広がる位置を示し、実際には全体の放射器104用の給電ポイント位置である。図15に図示した例では、第1アンテナ1304用の給電ポイント軸長は1.133インチである。第2アンテナ1308用の給電ポイント軸長は0.638インチである。これらの寸法は各々1618と2492MHzにおいて50Ωのインピーダンスを生ずる。給電ポイント位置が低い方に移動した場合、インピーダンスが低くなる。逆に、給電ポイント位置が高い方に移動すれば、インピーダンスが高くなる。周波数を同調させるために全体の放射器の長さを調節する場合、正しいインピーダンス整合を維持するために、アンテナの軸に沿った方向に比例する量だけ給電ポイント位置も移すべきであることに注意することが重要である。   Another important dimension is the feed point axis length. The feed point axial length limits the distance of the feed point from the feed network for the embodiment when the feed point is positioned along radiators 104A-104D as shown in FIG. The dimension of the feed point axial length indicates the position where the microstrip spreads to continue the radiator, and is actually the feed point position for the entire radiator 104. In the example illustrated in FIG. 15, the feed point axial length for the first antenna 1304 is 1.133 inches. The feed point axial length for the second antenna 1308 is 0.638 inches. These dimensions result in an impedance of 50Ω at 1618 and 2492 MHz, respectively. When the feed point position moves to a lower position, the impedance becomes lower. Conversely, if the power supply point position moves to a higher position, the impedance increases. Note that when adjusting the overall radiator length to tune the frequency, the feed point position should also be shifted by an amount proportional to the direction along the antenna axis to maintain correct impedance matching. It is important to.

好ましくは、図15に図示したような寸法を有するアンテナを、0.500インチの直径を有する柱体に巻き込む。   Preferably, an antenna having dimensions as illustrated in FIG. 15 is wound around a column having a diameter of 0.500 inches.

VI.給電ネットワーク
本明細書において説明するヘリカルアンテナは、単線、4線、8線またはその他のx線の構成を使用して実装することができる。給電ネットワークは必要な位相角度で線(filars)に対して信号を提供するために利用される。給電ネットワークは信号を分離させ、各々の線に対して設けられた位相を移動させる。給電ネットワークの構成は線の数に依存する。例えば、4線ヘリカルアンテナの場合、給電ネットワークは直角位相関係(つまり、0、90、180および270°)に4つの等しい電力信号を提供する。
VI. Feeding Network The helical antenna described herein can be implemented using single wire, four wire, eight wire or other x-ray configurations. The feed network is used to provide signals for the filaments at the required phase angle. The feeding network separates the signals and shifts the phase provided for each line. The configuration of the feeding network depends on the number of lines. For example, in the case of a 4-wire helical antenna, the feed network provides four equal power signals in a quadrature relationship (ie, 0, 90, 180 and 270 °).

アンテナの給電部分にスペースを維持するために、独特の給電ネットワークレイアウトを利用してもよい。給電ネットワークのトレースはアンテナの1つ以上の放射器104A〜104Dへと伸びる。便利さのために、直角位相関係に4つの等電力信号を提供するために設計された給電ネットワークに関して、給電ネットワークを説明する。この説明を読めば、当業者には他のx線構成用の給電ネットワークを実装する方法が明白となるであろう。   A unique feed network layout may be utilized to maintain space in the antenna feed section. The feed network traces extend to one or more radiators 104A-104D of the antenna. For convenience, the feed network will be described with respect to a feed network designed to provide four equal power signals in quadrature relationship. It will be clear to those skilled in the art, after reading this description, how to implement a feed network for other x-ray configurations.

図16は従来の直角位相の給電ネットワークの電気的に同じものを示している。従来の直角位相の給電ネットワークに対して、ネットワークは各々が90°だけ位相が分離された4つの等電力信号を提供する。信号は第1の信号路1704を介して給電ネットワークに提供される。第1の信号ポイントA(二次的給電ポイントと称する)において、0°の位相信号が第1の放射器104に提供される。信号ポイントBにおいて、90°の位相信号が第2の放射器104に提供される。信号ポイントCとDにおいて、180°と270°の位相信号が第3と第4の放射器104に提供される。   FIG. 16 shows the electrical equivalent of a conventional quadrature feed network. In contrast to a conventional quadrature feed network, the network provides four equal power signals, each 90 degrees out of phase. The signal is provided to the feeding network via the first signal path 1704. At a first signal point A (referred to as a secondary feed point), a 0 ° phase signal is provided to the first radiator 104. At signal point B, a 90 ° phase signal is provided to the second radiator 104. At signal points C and D, 180 ° and 270 ° phase signals are provided to the third and fourth radiators 104.

信号AとBは25Ωのインピーダンスを生ずるポイントP2で混合される。同様に、信号CとDが25Ωのインピーダンスを生ずるポイントP3で混合される。これらの信号は12.5Ωのインピーダンスを生ずるP1において混合される。従って、このインピーダンスを50Ωに変換するために、25Ωの90°変圧器が入力に配置される。図16に示したネットワークでは、P1が給電を短くし、ロスを減少させるために分離する前に、変圧器の一部が配置される。しかしながら、それはスプリットの前であるので、スプリット後にインピーダンスを倍にしなければならない。   Signals A and B are mixed at point P2 resulting in an impedance of 25Ω. Similarly, signals C and D are mixed at point P3 which produces an impedance of 25Ω. These signals are mixed at P1, which produces an impedance of 12.5Ω. Therefore, to convert this impedance to 50Ω, a 25Ω 90 ° transformer is placed at the input. In the network shown in FIG. 16, a portion of the transformer is placed before P1 separates to shorten the feed and reduce losses. However, since it is before the split, the impedance must be doubled after the split.

従来の給電ネットワークは、給電ネットワークのトレースが放射器104A〜104Dのために限定される基板の部分に配置される。特に、好ましい実施形態では、これらのトレースは1つ以上の放射器104A〜104Dの接地トレースと対向する領域内の基板に配置される。   Conventional feed networks are placed on the portion of the substrate where traces of the feed network are limited for radiators 104A-104D. In particular, in a preferred embodiment, these traces are located on a substrate in a region opposite the ground trace of one or more radiators 104A-104D.

図17は4線ヘリカルアンテナ環境における給電ネットワークの実施形態の例を示す図である。特に、図17に図示した例では、2つの給電ネットワークが図示されており、第1の給電ネットワーク1804は第1アンテナ1304と共に実装するためであり、第2の給電ネットワーク1808は第2アンテナ1308と共に実装するためである。給電ネットワーク1804、1808は放射器104A〜104Dに0、90、180および270°の信号を提供するためのポイントA、B、C、Dを有する。図17の点線は、給電ネットワーク1804、1808が配置される表面に対向する基板表面の、放射器104A〜104Dの接地平面の概略を近似的に示している。このように、図17は放射器104A〜104Dに配置されるか、または放射器104A〜104Dへと伸びる給電ネットワーク1804、1808のこれらの部分を示している。   FIG. 17 is a diagram illustrating an example of an embodiment of a power feeding network in a 4-wire helical antenna environment. In particular, in the example illustrated in FIG. 17, two power supply networks are illustrated, the first power supply network 1804 is for implementation with the first antenna 1304, and the second power supply network 1808 is with the second antenna 1308. This is for implementation. Feed networks 1804, 1808 have points A, B, C, D for providing 0, 90, 180 and 270 ° signals to radiators 104A-104D. The dotted line in FIG. 17 schematically shows the outline of the ground plane of the radiators 104A to 104D on the surface of the substrate facing the surface on which the feeding networks 1804 and 1808 are arranged. Thus, FIG. 17 shows these portions of the feed networks 1804, 1808 located in or extending to radiators 104A-104D.

従来の知識によれば、給電ネットワークは給電ネットワーク用に指定され、また放射器から分離された領域に設けられる。対照的に、ここで説明する給電ネットワークは給電ネットワークの一部がアンテナの放射器部分に配置されるように敷かれる。従って、従来の給電ネットワーク用の給電部分と比較して、アンテナの給電部分のサイズを減少させることができる。   According to prior knowledge, the feeding network is designated for the feeding network and is provided in an area separated from the radiator. In contrast, the feed network described here is laid such that a portion of the feed network is located in the radiator portion of the antenna. Therefore, the size of the feeding portion of the antenna can be reduced as compared with the feeding portion for the conventional feeding network.

図18はアンテナ1304、1308用の給電パスを含む、信号トレースと共に給電ネットワーク1804、1808を図示する図である。図19はアンテナ1304、1308の接地平面の概略を示す。図20は重ねられた接地平面と信号トレースの両方を示す図である。   FIG. 18 is a diagram illustrating feed networks 1804, 1808 with signal traces, including feed paths for antennas 1304, 1308. FIG. 19 schematically shows the ground plane of the antennas 1304 and 1308. FIG. 20 shows both the ground plane and the signal traces superimposed.

これらの給電ネットワークの利点は、給電ネットワークを実装するためにアンテナの給電部分用に必要な領域が従来の給電技術より減少することである。これはそうでなければアンテナの給電部分に配置されるであろう給電ネットワークの部分がアンテナの放射器部分に配置されるためである。この結果、アンテナの全長を減少させることができる。   The advantage of these feed networks is that the area required for the feed portion of the antenna to implement the feed network is reduced over conventional feed technologies. This is because the portion of the feed network that would otherwise be placed in the feed portion of the antenna is placed in the radiator portion of the antenna. As a result, the overall length of the antenna can be reduced.

このような給電ネットワークの付加的な利点は、二次的給電ポイントがアンテナの給電ポイントに近くなるように動かされるので、伝送線路損失が減少することである。加えて、変圧器をインピーダンス整合用の給電ネットワークのルート割当線(routing line)に統合することができる。   An additional advantage of such a feed network is that transmission line losses are reduced because the secondary feed point is moved closer to the antenna feed point. In addition, the transformer can be integrated into a routing network routing line for impedance matching.

このように、給電ネットワークの一部がアンテナの放射器部分に配置され、給電ネットワークの残りの部分が給電部分に配置されるように、面積効率的なネットワークが構成される。給電ネットワークの一部が放射器部分に配置されるので、給電ネットワークの残りの部分は給電部分に少しの面積しか必要としない。その結果、アンテナの給電部分を従来の給電ネットワークを有するアンテナと比べて小さくすることができる。好ましくは、放射器部分に配置される給電ネットワークのトレースは放射器の接地部分と対向して配置される。従って、放射器の接地部分が給電ネットワークのこの部分の接地平面として作用する。シングルバンドおよびマルチバンドヘリカルアンテナを含む、変化する構成の多数の異なるタイプのアンテナで、面積効率的な給電ネットワークを実装することができる。この構成の結果、アンテナの全体のサイズと給電における損失量が、従来の給電ネットワークを有するアンテナと比べて減少する。   In this way, an area efficient network is configured such that a portion of the feed network is located in the radiator portion of the antenna and the remaining portion of the feed network is located in the feed portion. Since a part of the feeding network is arranged in the radiator part, the rest of the feeding network requires little area for the feeding part. As a result, the feeding portion of the antenna can be made smaller than that of an antenna having a conventional feeding network. Preferably, the feed network trace disposed in the radiator portion is disposed opposite the ground portion of the radiator. Thus, the grounded portion of the radiator acts as a ground plane for this portion of the feed network. An area efficient feed network can be implemented with many different types of antennas in varying configurations, including single-band and multi-band helical antennas. As a result of this configuration, the overall size of the antenna and the amount of loss in feeding are reduced as compared to an antenna having a conventional feeding network.

VII.アンテナアッセンブリ
上述のように、ヘリカルアンテナを製造する1つの技術は、放射器と、給電ネットワークと接地トレースを基板上に配置し、基板を適当な形状に包む(wrap)ことである。上述のアンテナの構成は基板を適当な形状に包むための従来の技術を使用して実装することができるが、基板を包むための改良された構造と技術について次に説明する。
VII. Antenna Assembly As described above, one technique for manufacturing a helical antenna is to place a radiator, a feed network and a ground trace on the substrate, and wrap the substrate into a suitable shape. While the antenna configuration described above can be implemented using conventional techniques for wrapping the board in a suitable shape, an improved structure and technique for wrapping the board will now be described.

図21Aは基板を適当な形状(例えば円筒形)に維持するために使用される構造の一実施形態を示す図である。より詳細には、図21Aは効率的な面積(area efficient )の給電ネットワークを有するアンテナに加えられる構造例を示している。この説明を読めば、他の構成のヘリカルアンテナで発明を実装する方法が当業者には明白となるであろう。   FIG. 21A illustrates one embodiment of a structure used to maintain a substrate in a suitable shape (eg, a cylindrical shape). More specifically, FIG. 21A shows an example structure that can be added to an antenna having an area efficient feed network. After reading this description, it will be apparent to those skilled in the art how to implement the invention with other configurations of helical antennas.

図21Bから21Fはアンテナを円筒形または他の適当な形状に保持するために使用される構造例の横断面図を描いている。図21A〜21Fにおいて、構造例は接地平面412上の、またはその延長部としての金属ストリップ2218、金属ストリップ2218と向き合ったはんだ材料2216と、1つ以上のヴァイアス(vias)2210を含む。   21B through 21F depict cross-sectional views of example structures used to hold the antenna in a cylindrical shape or other suitable shape. 21A-21F, an example structure includes a metal strip 2218 on or as an extension of the ground plane 412, solder material 2216 facing the metal strip 2218, and one or more vias 2210.

金属ストリップ2218は接地平面412の一部、または接地平面412に付加される金属ストリップを備えていてもよい。好ましくは、一実施形態では、金属ストリップ2218は所定量だけ接地平面412の幅を単に伸ばすことにより提供される。図21Aに示した一実施形態では、この幅がwstripで示されている。 The metal strip 2218 may comprise a portion of the ground plane 412 or a metal strip attached to the ground plane 412. Preferably, in one embodiment, metal strip 2218 is provided by simply extending the width of ground plane 412 by a predetermined amount. In one embodiment shown in FIG. 21A, this width is indicated by w strip .

一連のヴァイアス2210は金属ストリップ2218の領域内の接地平面412に設けられる。好ましくは、しっかりした接続のために、ヴァイアス2210は第1アンテナ1304と第2アンテナ1308の両方の放射器部分に付加される。ヴァイアス2210用に選ばれたパターンは使用される材料の公知の機械的および電気的特性に基づく。所望のレベルの機械強度と電気接続を得るために、発明を各々の接地平面412上に1つか2つだけのヴァイアス(vias)2210で実装できる一方、数個のヴァイアス2210を使用してもよい。必ずしも必要ではないが、使用される各々の接地平面412の部分は、アンテナの放射器を超えて、水平にまたは円周上に伸びることができる。   A series of vias 2210 are provided on the ground plane 412 in the region of the metal strip 2218. Preferably, a bias 2210 is added to the radiator portion of both the first antenna 1304 and the second antenna 1308 for a secure connection. The pattern chosen for Vias 2210 is based on the known mechanical and electrical properties of the materials used. While the invention can be implemented with only one or two vias 2210 on each ground plane 412 to obtain the desired level of mechanical strength and electrical connections, several vias 2210 may be used. . Although not necessarily required, the portion of each ground plane 412 used can extend horizontally or circumferentially beyond the antenna radiator.

図21Bに見られるように、ヴァイアス2210は接地平面412の材料、および1つの表面から次の表面へと、支持基板406(100)を完全に突き抜けて伸びる。このヴァイアスは、業界で公知の技術を使用して、金属化された、または金属被覆されたヴァイアスとして製造される。比較的小さな部分または接地平面412の対向する縁2214の部分がはんだ材料2216で被覆される。   As seen in FIG. 21B, the vias 2210 extend completely through the support substrate 406 (100) from the material of the ground plane 412 and from one surface to the next. This via is manufactured as a metallized or metallized via using techniques known in the industry. A relatively small portion or portions of opposing edges 2214 of ground plane 412 are coated with solder material 2216.

図21Bと21Dに示した実施形態は、第1の縁2212に隣接して、接地平面412と対向する側の基板406に形成される小さな金属ストリップ2218を含む。この実施形態では、ヴァイアスは基板を通り金属ストリップ2218へと伸びる。金属ストリップ2218は全てのアプリケーションにとって必ずしも必要ではないが、金属ストリップ2218がはんだの流れを容易にし、改良された機械接着を容易にすることが当業者には容易に明白となるであろう。金属ストリップ2218を製造する特殊な材料は、使用される接地平面材料、選ばれたはんだ等に基づいて、公知の原則に従って選ばれる。   The embodiment shown in FIGS. 21B and 21D includes a small metal strip 2218 formed on the substrate 406 adjacent to the first edge 2212 and facing the ground plane 412. In this embodiment, the vias extend through the substrate to the metal strip 2218. Metal strip 2218 is not necessary for all applications, but it will be readily apparent to those skilled in the art that metal strip 2218 facilitates solder flow and facilitates improved mechanical bonding. The special material from which the metal strip 2218 is made is selected according to known principles based on the ground plane material used, the solder selected, and the like.

アンテナ支持基板が概して円筒形に巻かれて、所望のヘリカルアンテナ構造を形成する場合、縁2212と2214が、図21Dに示すように、互いに近接して配置される。ヴァイアス2210と金属ストリップ2218(もし提供された場合)は、対向する接地平面の縁2214上にはんだ材料2216が重なるように位置付けられる。ストリップ2218をはんだ材料2216と接触するように保持しながら、公知のはんだ付け技術と設備を使用して熱を印加する。   When the antenna support substrate is rolled into a generally cylindrical shape to form the desired helical antenna structure, the edges 2212 and 2214 are positioned in close proximity to each other, as shown in FIG. 21D. The vias 2210 and metal strip 2218 (if provided) are positioned such that the solder material 2216 overlies the opposite ground plane edge 2214. Heat is applied using known soldering techniques and equipment while holding the strip 2218 in contact with the solder material 2216.

はんだ材料2216が溶けるにつれて、それはヴァイアス2210へと、また金属ストリップ2218上へと流れる。次に熱を低下させるか、取り除いて、はんだが永久的ではあるが取り除くことができる、あるいは持ちのよい、接地平面412の2つの外縁または端間の接合または結合を形成する。この方法で、誘電テープ、接着剤等の他の材料を必要とせずに、アンテナ支持基板406とその上に配置されるアンテナ成分が所望の円筒形に機械的に保持される。これはこのタイプのヘリカルアンテナを組み立てるために以前に必要であった時間と、費用と、労力を減少させる。これはその操作の自動化を増大させるばかりでなく、それ以上のもの、容易に再生できるアンテナ寸法を提供する。それに加えて、接地平面412の1つの縁が他方の縁に電気接続され、所望通りに、接地平面から連続する伝導リングを提供する。この電気接続は複雑なはんだ付けまたは接続ワイヤなしに達成される。   As the solder material 2216 melts, it flows to the bias 2210 and onto the metal strip 2218. The heat is then reduced or removed to form a bond or bond between the two outer edges or ends of the ground plane 412 where the solder is permanent but can be removed or held. In this way, the antenna support substrate 406 and the antenna component disposed thereon are mechanically held in the desired cylindrical shape without the need for other materials such as dielectric tape, adhesive, and the like. This reduces the time, cost and effort previously required to assemble this type of helical antenna. This not only increases the automation of its operation, but also provides more, antenna dimensions that can be easily reproduced. In addition, one edge of the ground plane 412 is electrically connected to the other edge to provide a conductive ring continuous from the ground plane as desired. This electrical connection is achieved without complicated soldering or connecting wires.

この技術はアンテナの他の部分に沿った支持または係合を提供するために伸ばすことができる。例えば、一連の1つ以上の金属パッドまたはストリップ2220を、1組または両組のアンテナの放射器の長さに沿って、間隔を開けられた位置に配置することができる。図21Eに見られるように、金属パッドまたはストリップ2220が、1つ以上の放射器104A〜Dに隣接して、支持基板406(100)の反対側に位置付けられる。アンテナ基板が巻かれるか、または曲げられて、図21Fに示すように、所望のアンテナを作る場合に、金属パッドまたはストリップ2220が支持基板の対向する縁の放射器104A〜Dの一部の上に位置付けられるように、これらのパッドまたはストリップが位置付けられる。特に、一実施形態では、金属パッドまたはストリップ220は放射器104A〜Dの接地トレース1436の上に位置付けられる。アプリケーション用に望ましい場合、あるいははんだを溶かすために伝熱を改善するために、金属化されたヴァイアスをパッド2220に形成してもよい。   This technique can be extended to provide support or engagement along other parts of the antenna. For example, a series of one or more metal pads or strips 2220 can be placed at spaced locations along the length of the radiators of one or both sets of antennas. As seen in FIG. 21E, a metal pad or strip 2220 is positioned on the opposite side of the support substrate 406 (100) adjacent to the one or more radiators 104A-D. When the antenna substrate is rolled or bent to make the desired antenna, as shown in FIG. 21F, the metal pads or strips 2220 are over the portions of the radiators 104A-D at the opposite edges of the support substrate. These pads or strips are positioned so that they are positioned in In particular, in one embodiment, metal pad or strip 220 is positioned over ground trace 1436 of radiators 104A-D. Metallized vias may be formed on the pads 2220 if desired for the application, or to improve heat transfer to melt the solder.

接地トレース(ground trace)1436の表面の係合部分に少量のはんだ2226が前もって塗布されている場合、これらの放射器をストリップに接合するために使用することができる。これは付加的な接合部または接着点を提供し、それがアンテナ構造を所望の形状に共に効果的に保持する。電気接続が望まれる場合、反対側へと伸びるパッドまたはストリップに金属化ヴァイアスを形成することができる。これらのパッドは接地平面について前述したストリップと関連して、あるいは関連せずに使用することができる。このような構造は、長いアンテナ構造を生じさせる非常に長い放射器、またはアンテナの放射器の多重スタックが企図される場合に非常に有用である。   If a small amount of solder 2226 is pre-applied to the engagement portion of the surface of ground trace 1436, these radiators can be used to join the strip. This provides an additional joint or bond point that effectively holds the antenna structure together in the desired shape. If an electrical connection is desired, metallized vias can be formed on pads or strips that extend to the opposite side. These pads can be used with or without the strips described above for the ground plane. Such a structure is very useful when very long radiators resulting in long antenna structures, or multiple stacks of antenna radiators are contemplated.

図22A〜22Cは基板406を所望の形状に巻くために使用される型2310の実施形態の例の一連の図を示している。図22に図示した例は、アンテナ構造用に継続した支持と剛性を提供するために、アンテナを巻く際に使用される円筒形の型2310である。一実施形態では、型2310には型2310の外面から放射状外向きに伸びる一連のプロングまたは歯2312が設けられる。型2310と歯2312と連結するために、一連の「型押し(tooling)」または「アッセンブリガイド(assembly guide)」穴または通路2230が、歯2312と係合するために基板406に設けられる。   22A-22C show a series of views of an example embodiment of a mold 2310 that is used to wind the substrate 406 into a desired shape. The example illustrated in FIG. 22 is a cylindrical mold 2310 used when winding an antenna to provide continued support and rigidity for the antenna structure. In one embodiment, the mold 2310 is provided with a series of prongs or teeth 2312 extending radially outward from the outer surface of the mold 2310. A series of “tooling” or “assembly guide” holes or passages 2230 are provided in the substrate 406 for engaging the teeth 2312 to connect the mold 2310 and the teeth 2312.

図21Aにおいて、型押し穴2230は接地平面412内に位置付けられたものとして図示されている。接地平面412の金属材料は、比較的柔らかな支持基板材料が使用された場合、穴を補強し、変形と移動を防止する作用をする。これはアンテナ構造用の整列精度を補助する。しかしながら、金属層内に穴2230を配置するという要件はない。   In FIG. 21A, the embossing hole 2230 is illustrated as being positioned in the ground plane 412. The metal material of the ground plane 412 functions to reinforce the hole and prevent deformation and movement when a relatively soft support substrate material is used. This aids alignment accuracy for the antenna structure. However, there is no requirement to place holes 2230 in the metal layer.

図22A〜22Cを再び参照して、図22Aの斜視図から始まり、基板406が穴2230との歯2312の係合によって支持型2310と係合するように位置付けられているのが示されている。図22Bと22Cの側面図に見られるように、支持型2310がその軸を中心に回転するにつれて、または基板406が支持型2310のまわりに巻かれるにつれて、穴2230が歯2312と係合し、それは支持型2310に対抗して、あるいはその上の適所に基板406を位置決めするのを助ける。最後に、全体の基板406が支持型2310に対して係合する。図22Cでは、上述のように、ストリップ2218、2220がはんだ2216、2226と係合するように基板自体が重なるまで、基板406が支持型2310のまわりに巻かれているものとして図示されている。   Referring again to FIGS. 22A-22C, starting from the perspective view of FIG. 22A, the substrate 406 is shown positioned to engage the support mold 2310 by engagement of the teeth 2312 with the holes 2230. FIG. . As seen in the side views of FIGS. 22B and 22C, holes 2230 engage teeth 2312 as support mold 2310 rotates about its axis or as substrate 406 is wound around support mold 2310; It helps to position the substrate 406 in place against or above the support mold 2310. Finally, the entire substrate 406 engages with the support mold 2310. In FIG. 22C, as described above, the substrate 406 is illustrated as being wrapped around the support mold 2310 until the substrates themselves overlap so that the strips 2218, 2220 engage the solders 2216, 2226.

基板部分を接合するためにストリップ2218、2220とはんだ2216、2226を使用しない場合は、もちろん基板406を支持型2310の上で重ねる必要はない。更に、支持型2310がアンテナ、放射器104A〜Dまたは基板406の全長に伸びるという要件はない。一部のアプリケーションでは、アンテナの全部または一部が、型2310の必要なしに自己支持型であってもよい。この特徴は、例えば特定の周波数での放射パターンに対する型2310の影響を最小にするために好都合である。   Of course, if the strips 2218, 2220 and solder 2216, 2226 are not used to join the substrate portions, then the substrate 406 need not overlap on the support mold 2310. Further, there is no requirement that support mold 2310 extend the entire length of antenna, radiators 104A-D or substrate 406. In some applications, all or part of the antenna may be self-supporting without the need for the mold 2310. This feature is advantageous, for example, to minimize the effect of mold 2310 on the radiation pattern at a particular frequency.

明確さと図示のしやすさのために、図22A〜22Cでは、基板406のみが示されており、接地平面用の材料層、放射器、給電、給電ネットワーク等が示されていない。歯2312の寸法と整合させるように穴2230のサイズを決める方法は当業者には明白であろう。   For clarity and ease of illustration, only the substrate 406 is shown in FIGS. 22A-22C, and the ground plane material layer, radiator, feed, feed network, etc. are not shown. It will be clear to those skilled in the art how to size hole 2230 to match the dimensions of teeth 2312.

図22に示すように、型2310はそこから突出する歯またはプロング(prongs)2312を備えた、円筒形または他の所望の形状に形成される中実または中空の構造を使用して構成することができる。この実施形態では、型2310は例えば、多くの音楽ボックスに見い出される歯付ドラムの変形として考えることができる。この開示を読めば、当業者にとって明白となるように、車軸/スポーク配列、車軸/スプロケット配列、または他の適当な構成を含む型2310を提供するために、別の構造を実装できる。   As shown in FIG. 22, the mold 2310 is constructed using a solid or hollow structure formed in a cylindrical or other desired shape with teeth or prongs 2312 protruding therefrom. Can do. In this embodiment, the mold 2310 can be thought of as, for example, a toothed drum variant found in many music boxes. Upon reading this disclosure, other structures can be implemented to provide a mold 2310 that includes an axle / spoke arrangement, an axle / sprocket arrangement, or other suitable configuration, as will be apparent to those skilled in the art.

プロング2312またはスポーク(spokes)のスペーシングは支持成分を中心にして対称的でなくてもよいことが企図されていることに注意されたい。つまり、ローリングに際して一貫した大きな量の張力を付与し、また基板の縁が重なる場所で基板の位置決めをうまく制御するためにある領域では小さな量の張力を付与するために、スペーシングが一部の部分で大きくなってもよい。好ましくは、歯のスペーシングは、歯2312が特定量の張力を付与して、基板406を適所に保持し、全体のアッセンブリをよりしっかりした構造に作るように選ばれる。   Note that it is contemplated that the spacing of the prongs 2312 or spokes may not be symmetrical about the support component. That is, some spacing is applied to provide a consistently large amount of tension during rolling and a small amount of tension in certain areas to better control the positioning of the substrate where the substrate edges overlap. It may grow in parts. Preferably, the tooth spacing is chosen such that the teeth 2312 apply a certain amount of tension to hold the substrate 406 in place and make the overall assembly a more rigid structure.

穴2230と歯2312の使用は、配置と組立の自動化を通した、またアンテナレードーム(radome)内に装着することができる型上の基板の正確な配置または位置決めにおける改良された製造能力を提供する。これはより正確な構造上の定義とアンテナアッセンブリの位置決めを可能にし、より正確な制御と、放射パターンに対するレードームの影響に対する補償を可能にする。   The use of holes 2230 and teeth 2312 provides improved manufacturing capabilities in the precise placement or positioning of the substrate on the mold through placement and assembly automation and which can be mounted within the antenna radome. . This allows for a more precise structural definition and positioning of the antenna assembly, allowing more precise control and compensation for radome effects on the radiation pattern.

金属ストリップ2218、はんだ材料2216、およびヴァイアス2210の配置についての上述の説明は例として提供した。この説明を読めば、これらの成分を所望の構成に応じて別の位置に置くことができることが当業者には明白となるであろう。例えば、右手または左手の円偏波を有するように、また形状の内側または外側のいずれかに放射器104A〜Dを有するようにアンテナを巻くことができるように、これらの成分を位置決めすることができる。   The above description of the placement of metal strip 2218, solder material 2216, and bias 2210 has been provided as an example. After reading this description it will be apparent to one skilled in the art that these components may be placed in different locations depending on the desired configuration. For example, these components can be positioned so that the antenna can be wound to have circular polarization of the right or left hand and to have radiators 104A-D either inside or outside the shape. it can.

VIII.結論
本発明の様々な実施形態を説明してきたが、それらは例としてのみ提示されたものであって、制限的なものではないことを理解すべきである。このように、本発明の幅と範囲は上述の例示的な実施形態のいずれによっても制限されず、以下のクレームとその均等物に従ってのみ限定されるべきものである。
VIII. CONCLUSION While various embodiments of the present invention have been described, it should be understood that they have been presented by way of example only and not limitation. Thus, the breadth and scope of the present invention should not be limited by any of the above-described exemplary embodiments, but should be limited only in accordance with the following claims and their equivalents.

好ましい実施形態の前述の説明は、当業者が本発明を使用できるように為されたものである。発明を特にその好ましい実施形態を参照して図示し、説明してきたが、発明の精神および範囲を逸脱することなく、形態および詳細の様々な変更が可能であることが当業者には理解されるであろう。   The previous description of the preferred embodiments is provided to enable any person skilled in the art to use the invention. While the invention has been illustrated and described, particularly with reference to preferred embodiments thereof, those skilled in the art will recognize that various changes in form and detail can be made without departing from the spirit and scope of the invention. Will.

従来のワイヤ4線ヘリカルアンテナを示す図である。It is a figure which shows the conventional wire 4-wire helical antenna. 従来のストリップ4線ヘリカルアンテナを示す図である。It is a figure which shows the conventional strip 4-wire helical antenna. 開路または開放終端された4線ヘリカルアンテナの平面表示を示す図である。It is a figure which shows the plane display of the 4-wire helical antenna by which the open circuit or the open termination | terminus was carried out. 短絡された4線ヘリカルアンテナの平面表示を示す図である。It is a figure which shows the planar display of the short-circuited 4-wire helical antenna. 短絡された4線ヘリカルアンテナの放射器上の電流分布を示す図である。It is a figure which shows the electric current distribution on the radiator of the short-circuited 4-wire helical antenna. ストリップヘリカルアンテナのエッチングされた基板の遠位表面および近位表面を示す図である。FIG. 3 shows the distal and proximal surfaces of an etched substrate of a strip helical antenna. ストリップヘリカルアンテナのエッチングされた基板の斜視図を示す図である。It is a figure which shows the perspective view of the board | substrate with which the strip helical antenna was etched. 発明の一実施形態による、5つの結合したセグメントを有する開路結合されたマルチセグメント放射器を示す図である。FIG. 3 illustrates an open coupled multi-segment radiator having five coupled segments according to an embodiment of the invention. 発明の一実施形態による、一対の短絡結合されたマルチセグメント放射器を示す図である。FIG. 2 illustrates a pair of short-coupled multi-segment radiators according to one embodiment of the invention. 発明の一実施形態による、短絡結合されたマルチセグメント4線ヘリカルアンテナの平面表示を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a planar view of a short-coupled multi-segment 4-wire helical antenna according to an embodiment of the invention. 発明の一実施形態による、円筒形に形成された結合マルチセグメント4線ヘリカルアンテナを示す図である。1 illustrates a coupled multi-segment 4-wire helical antenna formed in a cylindrical shape according to one embodiment of the invention. FIG. 発明の一実施形態による、放射器セグメントの重複部分δとスペーシングsを示す図である。FIG. 6 shows an overlap δ and spacing s of radiator segments according to an embodiment of the invention. 結合マルチセグメントヘリカルアンテナの放射器セグメント上の電流分布の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the electric current distribution on the radiator segment of a joint multi segment helical antenna. 90°だけ位相が異なる2ポイントソース放射信号を示す図である。It is a figure which shows the 2 point source radiation signal from which a phase differs only 90 degrees. 図9Aに示されたポイントソース用のフィールドパターンを示す図である。It is a figure which shows the field pattern for the point sources shown by FIG. 9A. 従来のヘリカルアンテナ用の円偏波フィールドパターンと、アンテナの軸と整列する給電タブを有するヘリカルアンテナ用の円偏波フィールドパターンを示す図である。It is a figure which shows the circular polarization field pattern for the conventional helical antenna, and the circular polarization field pattern for the helical antenna which has the feed tab aligned with the axis | shaft of an antenna. 各々のセグメントがいずれかの側のセグメントから等距離の所に配置された実施形態を示す図である。FIG. 5 shows an embodiment in which each segment is located equidistant from a segment on either side. 発明の一実施形態による結合マルチセグメントアンテナの実装の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a combined multi-segment antenna implementation according to an embodiment of the invention. 発明の一実施形態による積み重ねられたデュアルバンドヘリカルアンテナの表面の平面表示を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a planar view of the surface of a stacked dual band helical antenna according to an embodiment of the invention. 放射器用の給電ポイントが給電ネットワークから少し離れて位置付けられた、発明の一実施形態による積み重ねられたデュアルバンドヘリカルアンテナの表面の平面表示を示す図である。FIG. 4 shows a planar view of the surface of a stacked dual band helical antenna according to an embodiment of the invention, where the feed point for the radiator is located a little away from the feed network. 発明の一実施形態による積み重ねられたデュアルバンドヘリカルアンテナの1つのアンテナに供給するために使用されるタブの平面表示を示す図である。FIG. 4 shows a planar view of a tab used to feed one antenna of a stacked dual band helical antenna according to an embodiment of the invention. 発明の一実施形態による積み重ねられたデュアルバンドヘリカルアンテナ用の寸法の例を示す図である。FIG. 5 shows an example of dimensions for a stacked dual band helical antenna according to an embodiment of the invention. 従来の直角位相給電ネットワークの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the conventional quadrature feeding network. 発明の一実施形態によるアンテナの放射器へと伸びる部分を有する給電ネットワークを示す図である。1 illustrates a feed network having a portion that extends to a radiator of an antenna according to an embodiment of the invention. FIG. 発明の一実施形態によるアンテナ用の、給電パスを含む信号トレースと共に、給電ネットワークを示す図である。1 shows a feed network with signal traces including feed paths for an antenna according to an embodiment of the invention. FIG. 発明の一実施形態によるアンテナの接地平面の外形を示す図である。It is a figure which shows the external shape of the ground plane of the antenna by one Embodiment of invention. 発明の一実施形態により重ねられたデュアルバンドアンテナの接地平面と信号トレースを示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a ground plane and signal traces of a dual band antenna superimposed according to an embodiment of the invention. 一実施形態による円筒形または他の適当な形状のアンテナを維持するための構造を示す図である。FIG. 6 illustrates a structure for maintaining a cylindrical or other suitable shaped antenna according to one embodiment. 図21Aに示した実施形態による円筒形または他の適当な形状のアンテナの形成を示す図である。FIG. 21B illustrates the formation of a cylindrical or other suitably shaped antenna according to the embodiment shown in FIG. 21A. 図21Aに示した実施形態による円筒形または他の適当な形状のアンテナの形成を示す図である。FIG. 21B illustrates the formation of a cylindrical or other suitably shaped antenna according to the embodiment shown in FIG. 21A. 図21Aに示した実施形態による円筒形または他の適当な形状のアンテナの形成を示す図である。FIG. 21B illustrates the formation of a cylindrical or other suitably shaped antenna according to the embodiment shown in FIG. 21A. 図21Aに示した実施形態による円筒形または他の適当な形状のアンテナの形成を示す図である。FIG. 21B illustrates the formation of a cylindrical or other suitably shaped antenna according to the embodiment shown in FIG. 21A. 一実施形態による円筒形または他の適当な形状のアンテナを支持する際に使用するのに適した形状を示す図である。FIG. 4 illustrates a shape suitable for use in supporting a cylindrical or other suitable shaped antenna according to one embodiment. 図22Aに示した実施形態による円筒形または他の適当な形状のアンテナの形成を示す図である。FIG. 22B illustrates the formation of a cylindrical or other suitably shaped antenna according to the embodiment shown in FIG. 22A. 図22Aに示した実施形態による円筒形または他の適当な形状のアンテナの形成を示す図である。FIG. 22B illustrates the formation of a cylindrical or other suitably shaped antenna according to the embodiment shown in FIG. 22A.

Claims (20)

基板;
前記基板に配置された複数の放射器を備える放射器部分、前記基板は前記放射器がらせん形に構成されるような形状になっている;
前記放射器部分に隣接し、及び基板を備える給電部分;
前記給電部分の前記基板上に配置された第1組の1つ以上のトレースと、前記放射器部分の前記基板上に配置された第2組の1つ以上のトレースとを備える給電ネットワーク、
を具備するヘリカルアンテナ。
substrate;
A radiator portion comprising a plurality of radiators disposed on the substrate, the substrate being shaped such that the radiator is configured in a spiral;
A feed portion adjacent to the radiator portion and comprising a substrate;
A feed network comprising a first set of one or more traces disposed on the substrate of the feed portion and a second set of one or more traces disposed on the substrate of the radiator portion;
A helical antenna comprising:
前記放射器部分に配置される前記組の1つ以上のトレースが、前記複数の放射器のために限定される前記放射器部分の領域に配置されている、請求項1に記載のヘリカルアンテナ。   The helical antenna of claim 1, wherein the set of one or more traces disposed in the radiator portion are disposed in a region of the radiator portion that is defined for the plurality of radiators. 前記放射器が各々接地トレースを備え、前記放射器部分に配置された前記給電ネットワークの前記組の1つ以上のトレースが前記地上トレースと対向して前記基板の表面に配置される、請求項1または2に記載のヘリカルアンテナ。   2. The radiators each comprising a ground trace, wherein the one or more traces of the set of feed networks disposed in the radiator portion are disposed on a surface of the substrate opposite the ground trace. Or the helical antenna of 2. 前記トレースが銅を含んでいる、請求項3に記載のヘリカルアンテナ。   The helical antenna of claim 3, wherein the trace includes copper. 前記ヘリカルアンテナが4線、2線または他のx線アンテナである、前記請求項のいずれか1項に記載のヘリカルアンテナ。   The helical antenna according to any one of the preceding claims, wherein the helical antenna is a 4-wire, 2-wire or other x-ray antenna. 前記放射器が前記基板にデポジットされたストリップセグメント(strip segments)を備える、前記請求項のいずれか1項に記載のヘリカルアンテナ。   A helical antenna according to any preceding claim, wherein the radiator comprises strip segments deposited on the substrate. 前記基板が、円筒形、円錐形または他の適当な形状に形成される、前記請求項のいずれか1項に記載のヘリカルアンテナ。   The helical antenna according to any one of the preceding claims, wherein the substrate is formed in a cylindrical, conical or other suitable shape. 前記放射器部分が、前記基板に配置される4つの放射器を備え、前記給電ネットワークが前記4つの放射器に直角位相の信号を提供する、前記請求項のいずれか1項に記載のヘリカルアンテナ。   The helical antenna according to any one of the preceding claims, wherein the radiator portion comprises four radiators disposed on the substrate, and the feed network provides quadrature signals to the four radiators. . アンテナの給電部分に配置された第1組の1つ以上のトレースと;
前記アンテナの放射器部分に配置された第2組の1つ以上のトレースと、具備する給電ネットワーク。
A first set of one or more traces disposed in the feed portion of the antenna;
A second set of one or more traces disposed in the radiator portion of the antenna and a feed network comprising.
前記放射器部分に配置された前記第2組の1つ以上のトレースが、前記複数の放射器のために限定された前記放射器部分の領域に配置される、請求項9に記載の給電ネットワーク。   The feed network of claim 9, wherein the second set of one or more traces disposed in the radiator portion are disposed in a region of the radiator portion defined for the plurality of radiators. . 前記放射器が各々接地トレースを備え、前記放射器部分に配置される前記給電ネットワークの前記組の1つ以上のトレースが前記接地トレースに対向した前記基板の表面に配置される、請求項9または10に記載の給電ネットワーク。   10. The radiators each comprising a ground trace, wherein one or more traces of the set of the feed network disposed in the radiator portion are disposed on a surface of the substrate opposite the ground trace. The power supply network according to 10. 前記トレースが銅を含んでいる、請求項11に記載の給電ネットワーク。   The feed network of claim 11, wherein the trace comprises copper. 前記アンテナが4線、2線または他のx線ヘリカルアンテナである、請求項9から12のいずれか1項に記載の給電ネットワーク。   The feed network according to any one of claims 9 to 12, wherein the antenna is a 4-wire, 2-wire or other x-ray helical antenna. 前記アンテナが基板を備え、前記トレースが前記基板にデポジットされている、請求項9から13のいずれか1項に記載の給電ネットワーク。   14. The feed network according to any one of claims 9 to 13, wherein the antenna comprises a substrate and the trace is deposited on the substrate. 前記基板が円筒形、円錐形または他の適当な形状に形成される、請求項14に記載の給電ネットワーク。   15. The feeding network of claim 14, wherein the substrate is formed in a cylindrical shape, a conical shape, or other suitable shape. 前記アンテナが4つの放射器を備え、前記給電ネットワークが前記4つの放射器に直角位相の信号を提供する、請求項9から15のいずれか1項に記載の給電ネットワーク。   16. A feed network according to any one of claims 9 to 15, wherein the antenna comprises four radiators, and the feed network provides quadrature signals to the four radiators. 第1アンテナの第1給電部分の基板の第1の側面に配置される第1の給電ネットワークと、前記基板の第2の側面に配置され、前記給電ネットワークと対向する第1の接地平面と、及び前記基板に配置され、前記給電ネットワークから伸びる第1組の1つ以上の放射器を具備する第1のアンテナ部分;および
第2給電部分の前記基板に配置された第2の給電ネットワークと、前記給電ネットワークに対向して前記基板に配置された第2の接地平面と、前記基板に配置され、前記給電ネットワークから伸びる第2組の1つ以上の放射器とを具備する第2のアンテナ部分;および
前記第2アンテナの軸に沿って前記第2アンテナの前記放射器から流れる電流用の通路を提供し、それによって軸に垂直な方向に放射されるエネルギーを増大させる手段と、を備え;
ここにおいて、前記第1の給電ネットワークはアンテナの前記第1の給電部分に配置された第1組の1つ以上のトレースと、前記第1アンテナ部分の放射器部分に配置された第2組の1つ以上のトレースとを具備し、前記第2の給電ネットワークは、前記第2の給電部分に配置された第3組の1つ以上のトレースと、前記第2のアンテナ部分の放射器部分に配置される第4組の1つ以上のトレースとを具備する、
デュアルバンドヘリカルアンテナ。
A first power feeding network disposed on a first side surface of a substrate of a first power feeding portion of the first antenna; a first ground plane disposed on a second side surface of the substrate facing the power feeding network; And a first antenna portion comprising a first set of one or more radiators disposed on the substrate and extending from the feeder network; and a second feeder network disposed on the substrate of a second feeder portion; A second antenna portion comprising a second ground plane disposed on the substrate facing the feed network and a second set of one or more radiators disposed on the substrate and extending from the feed network. Providing a path for current flowing from the radiator of the second antenna along the axis of the second antenna, thereby increasing the energy radiated in a direction perpendicular to the axis Includes a stage, a;
Wherein the first feed network includes a first set of one or more traces disposed in the first feed portion of the antenna and a second set of radiators disposed in the radiator portion of the first antenna portion. One or more traces, wherein the second feed network includes a third set of one or more traces disposed in the second feed portion and a radiator portion of the second antenna portion. A fourth set of one or more traces disposed;
Dual band helical antenna.
前記放射器部分に配置された前記第2組の1つ以上のトレースが、前記複数の放射器のために限定される前記放射器部分の領域に配置される、請求項17に記載のアンテナ。   The antenna of claim 17, wherein the second set of one or more traces disposed in the radiator portion are disposed in a region of the radiator portion that is defined for the plurality of radiators. 前記放射器が、各々接地トレースを備え、前記放射器部分に配置された前記給電ネットワークの前記組の1つ以上のトレースが前記接地トレースに対向して前記基板の表面に配置される、請求項17または18に記載のアンテナ。   The radiators each comprising a ground trace, wherein the one or more traces of the set of the feeding network disposed in the radiator portion are disposed on a surface of the substrate opposite the ground trace. The antenna according to 17 or 18. 2組の組み合うトラックが、湾曲した表面に形成された共通の基板上に設けられ、トラックが各々の実質的にらせん形の通路に従い、給電ネットワークが1組のトラックの一部と一致することを特徴とするアンテナ。   Two sets of tracks are provided on a common substrate formed on a curved surface, the tracks follow each substantially helical path, and the feed network coincides with a portion of the set of tracks. Characteristic antenna.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9748662B2 (en) 2012-11-12 2017-08-29 Nec Corporation Antenna and wireless communication device

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7253787B2 (en) 2004-11-25 2007-08-07 High Tech Computer, Corp. Helix antenna and method for manufacturing the same
CN100574006C (en) * 2004-12-17 2009-12-23 宏达国际电子股份有限公司 The manufacture method of helical antenna and helical antenna
GB0623774D0 (en) 2006-11-28 2007-01-10 Sarantel Ltd An Antenna Assembly Including a Dielectrically Loaded Antenna
US8248323B2 (en) * 2008-05-30 2012-08-21 Motorola Solutions, Inc. Antenna and method of forming same
US10693242B2 (en) 2017-01-12 2020-06-23 Huawei Technologies Co., Ltd. Miniaturization of quad port helical antenna

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4148030A (en) * 1977-06-13 1979-04-03 Rca Corporation Helical antennas
JPH03236612A (en) * 1990-02-14 1991-10-22 Nozomi Hasebe Helical antenna
JPH05251921A (en) * 1991-12-17 1993-09-28 Tokimec Inc Conical spiral antenna
JPH0597104U (en) * 1992-05-27 1993-12-27 株式会社トーキン Dielectric filter
JPH0653730A (en) * 1992-07-29 1994-02-25 Kyocera Corp Antenna
JPH0766616A (en) * 1993-06-18 1995-03-10 Takahito Nagase Antenna for communication
JPH0758858B2 (en) * 1987-12-10 1995-06-21 サントル・ナシオナル・デテュード・スパシアル Helical antenna and method of manufacturing the same
JPH0964624A (en) * 1995-08-21 1997-03-07 Masanaga Kobayashi Auxiliray device for antenna

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4008479A (en) * 1975-11-03 1977-02-15 Chu Associates, Inc. Dual-frequency circularly polarized spiral antenna for satellite navigation
US4675690A (en) * 1984-05-25 1987-06-23 Revlon, Inc. Conical spiral antenna
US5198831A (en) * 1990-09-26 1993-03-30 501 Pronav International, Inc. Personal positioning satellite navigator with printed quadrifilar helical antenna
FR2711277B1 (en) * 1993-10-14 1995-11-10 Alcatel Mobile Comm France Antenna of the type for portable radio device, method of manufacturing such an antenna and portable radio device comprising such an antenna.
JP2701747B2 (en) * 1994-09-06 1998-01-21 日本電気株式会社 Helical antenna
EP0715369B1 (en) * 1994-12-01 1999-07-28 Indian Space Research Organisation A multiband antenna system
US5581268A (en) * 1995-08-03 1996-12-03 Globalstar L.P. Method and apparatus for increasing antenna efficiency for hand-held mobile satellite communications terminal
US5990847A (en) * 1996-04-30 1999-11-23 Qualcomm Incorporated Coupled multi-segment helical antenna
US5872549A (en) * 1996-04-30 1999-02-16 Trw Inc. Feed network for quadrifilar helix antenna
US5986620A (en) * 1996-07-31 1999-11-16 Qualcomm Incorporated Dual-band coupled segment helical antenna

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4148030A (en) * 1977-06-13 1979-04-03 Rca Corporation Helical antennas
JPH0758858B2 (en) * 1987-12-10 1995-06-21 サントル・ナシオナル・デテュード・スパシアル Helical antenna and method of manufacturing the same
JPH03236612A (en) * 1990-02-14 1991-10-22 Nozomi Hasebe Helical antenna
JPH05251921A (en) * 1991-12-17 1993-09-28 Tokimec Inc Conical spiral antenna
JPH0597104U (en) * 1992-05-27 1993-12-27 株式会社トーキン Dielectric filter
JPH0653730A (en) * 1992-07-29 1994-02-25 Kyocera Corp Antenna
JPH0766616A (en) * 1993-06-18 1995-03-10 Takahito Nagase Antenna for communication
JPH0964624A (en) * 1995-08-21 1997-03-07 Masanaga Kobayashi Auxiliray device for antenna

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9748662B2 (en) 2012-11-12 2017-08-29 Nec Corporation Antenna and wireless communication device
US10741929B2 (en) 2012-11-12 2020-08-11 Nec Corporation Antenna and wireless communication device

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