JP2012520595A - 誘電体装荷アンテナ - Google Patents
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Abstract
Description
メントが、「電気的に短い」として記述されたエレメントよりも電気的に長い。上で記載された、複数の隣接するアンテナエレメントのペアは、一般に3つ以上のペアを含み、各ペア内のエレメントの1本は同様の別のペアのエレメントでもある。
とは、一連のアンテナエレメントの近位端と近位端との間の間隔にも、そして一連のアンテナエレメントの両端の間の各位置におけるそれらのエレメント間の間隔にも当てはまることが好ましいとされる。同延のアンテナエレメントが接続される環状導体又はスリーブのリムは、通常、アンテナの中心軸に垂直に広がる面内に概ね位置している。それは、アンテナの動作周波数若しくはその近くにおいて、そして好ましくは上記で言及された高い方の周波数において、360°の電気的長さ(又は導体上若しくはスリーブリム上における電流の管内波長としてのλg)を有すると有利である。これは、相互接続導体が、対応する周波数において、すなわち本発明の好ましい実施形態では上記で言及された高い方の周波数において、リング共振を示すことを意味する。
近位端面部分又はその近くにおいて、共通の相互接続導体がフィーダ構造に結合される。
る受信エレメントとしてのアンテナの相互的性質の両方に関連した特性又は構造も含むという意味で、広義に解釈される。
される細長い内側導体18とを有する。シールド16は、該シールドを穴の壁から隔てるための、外向きに突き出して一体的に形成されたバネツメ16T又はスペーサを有する。シールド16と穴の壁との間には、第2の管状エアギャップが存在する。絶縁層17は、代わりに、プラスチックスリーブとして形成されてもよく、シールド16と穴の壁との間もまた、同様である。フィーダの下方の近位端では、上で言及された我々によるWO2006/136809号に記載されるように、内側導体18が、絶縁性ブッシュ(不図示)によってシールド16内の中央に位置している。
。図3を参照すると、大抵の場合、動作周波数帯域内では、「長い」らせん状エレメントと「短い」らせん状エレメントとの間に励磁電流が生成される。したがって、らせん状エレメントの群10A〜10Eについては、長いトラック10Bの長い電気的長さゆえのトラック10Bにおける相対的な電流遅延に起因して、短いトラック10Aと長いトラック10Bとの間に励磁電流IABが存在する。短いエレメント10Cと長いエレメント10Bとの間には、逆励磁電流IBCが存在する。同様に、図3に示されるように、リム20U上で、次のペアのトラック10Cと10Dとの間及び続くペアのトラック10Dと10Eとの間には、順励磁電流及び逆励磁電流が生成される。リム20U沿いの第1の方向の電流成分の数は、反対の第2の方向の電流成分と同数であるので、励磁電流IAB,IBC,ICD,IDEは、互いに打ち消し合うことがわかる。もう1つの群のトラック10F〜10Jがリム20Uと出会うところのリム上でも、同じパターンの励磁電流が存在する。上述のように、その他の長さの違いに起因して、リム20U沿いの1つの方向に、正味励磁電流がある。したがって、長いトラック間及び短いトラック間にも、励磁電流(不図示)がある。ただし、長いエレメントと短いエレメントとからなる隣接するペアの間の励磁電流は、リング共振の全体的な励磁に影響を及ぼすので、これらの特定の励磁電流の打ち消しは、上述のように、重要である。
らなる隣接するペアによって励磁電流が打ち消されることと、もう一方では、軸に関して長いエレメントと短いエレメントとの間隔が均等であることは、異なるエレメントパターンによって、様々な成功度合いで実現できることがわかる。全体のアンテナサイズやトラック幅などの、その他の性質も関連している。本明細書で記載及び図示されるデカフィラーアンテナは、1.5GHzから2GHzの領域における隣接する2つの周波数帯域におい動作可能なアンテナについて出願人に現時点で知られている最も優れた妥協案である。
共振挙動に関して、これらは、アンテナが、その動作周波数において、円偏波信号を感知可能である共振のモードで動作するように組み合わさる。らせん状エレメントの各ペア10AF,10BG,10CH,10DI,10EJは、アンテナの一動作周波数帯域内の共振と関連しており、これらのペアは、全て、以下のように、共通の円偏波共振を形成するように共同で動作する。アンテナエレメント10A〜10Jの長さの違いは、各群10A〜10E,10F〜10J内の異なるエレメント間で電流の位相差を生じさせる。この共振モードでは、電流は、後述されるように、一方では、内側のフィード導体18に結合された各エレメントペア10A−10F、10B−10G、10C−10H、10D−10I、及び10E−10Jの間で、もう一方では、PCBアセンブリ19(図2を参照せよ)の結合導体によってシールド16に接続されたそれらの間で、リム20U沿いに流れる。スリーブ20、及びコアの近位端面12P上のめっきは、全体として、コアの近位端面12Pにおけるアンテナエレメント10A〜10Jからシールド導体16への電流の流れを阻止するトラップとして機能する。
確な寸法は、設計段階で、所要の位相差が得られるまで経験的最適化を行うことによる試行錯誤法で決定することができる。コアの軸方向穴の中の同軸伝送線の直径は、ほぼ2mmである。
ーチ形の相互接続エレメント10AE,10FJの上に位置合わせされた状態で、PCBアセンブリ19と細長いフィーダ16〜18との組み合わせが、コア12に装着されると、周縁部分19Pとその下のコアの遠位面12D上のトラックとの間に接続がなされ、分路キャパシタンス及び直列インダクタンスを有するリアクティブ整合回路が形成される。
ンド円偏波周波数応答を形成することが可能である。アンテナは、低い方の共振周波数f1を中心とした第1の帯域と、高い方の共振周波数f2を中心とした第2の帯域とを有する。通常、2つの中心周波数の周波数分離f2−f1は、平均周波数1/2(f1+f2)の0.5%から5%までの間である。上述及び図示されたアンテナでは、アンテナは、左旋円偏波に関して主に上向きの放射パターンを有する。
各延長56FA,56FBは、中央の誘導トラックと比べると、大幅に幅が広くそれゆえにインダクタンスを無視できるトラックとして形成される。これらの延長の1つ、56FAは、中心の穴32に付随するめっきに接続された第1のチップコンデンサ62−1、及び2本の誘導トラックパーツ56L1と56L2との合流地点に接続された第2のチップコンデンサ62−2Aのためのパッドを提供する。もう1つの延長、56FBは、やはり誘導トラックパーツ56L1と56L2との合流地点に接続された第3のチップコンデンサ62−2Bのためのパッドを提供する。本発明のこの実施形態では、コンデンサ62−1,62−2A,62−2Bは、0201サイズのチップコンデンサ(例えば村田製作所のGJM)である。
Claims (15)
- 200MHzを超える第1及び第2の動作周波数における円偏波放射を伴う動作のための誘電体装荷ヘリカルアンテナであって、
5よりも大きい誘電率を有するとともにコア外表面によって画定される内部体積の大部分を占有する固体材料の電気絶縁性誘電体コアと、
フィード結合ノードのペアと、
複数の細長い導電性アンテナエレメント、及び共通の相互接続導体を含むアンテナエレメント構造と、
を備え、
前記アンテナエレメントは、前記コア外表面上又はその近傍で前記コアの周囲に分布された細長い導体の形態をとり、
前記アンテナエレメントは、前記フィード結合ノードの1つから前記共通の導体まで伸びる少なくとも4本の実質同延のアンテナエレメントの第1の群と、前記フィード結合ノードのもう1つから前記共通の導体まで伸びる少なくとも4本の実質同延のアンテナエレメントの第2の群とを含み、前記群はいずれも、前記第1の周波数における円偏波共振に関連付けられた電気的に短いアンテナエレメントと、前記第2の周波数における円偏波共振に関連付けられた電気的に長いアンテナエレメントとを含み、
前記群は、それぞれ、隣接するアンテナエレメントのペアを複数含み、各ペアは、電気的に短いアンテナエレメントを1本と、電気的に長いアンテナエレメントを1本とを含み、これらのエレメントの配置は、各群において、前記コア沿いの所定の方向に、前記電気的に短いアンテナエレメントが前記電気的に長いアンテナエレメントに先行しているペアの数が、前記方向に、前記電気的に長いアンテナエレメントが前記電気的に短いアンテナエレメントに先行しているペアの数に等しいような配置である、
アンテナ。 - 前記第2の周波数は、前記第1の周波数と前記第2の周波数との平均の12パーセント以下の周波数差で前記第1の周波数から離れている、
請求項1に記載のアンテナ。 - 前記コア外表面は、互いに反対を向いた横方向に広がる端面部分と、前記端面部分の間に広がる側面部分とを有し、
前記フィード結合ノードは、前記端面部分の1つの上又はその近くに配置され、
前記共通の相互接続導体は、前記フィード結合ノードからもう1つの前記端面部分の方向に離れた位置において、前記側面部分上又はその近傍で前記コアを取り囲む環状の導体又はスリーブである、
請求項1又は2に記載のアンテナ。 - 円偏波放射にそれぞれ関連付けられた第1及び第2の共振モードを有し、前記第1のモードは、第1の周波数を中心とし、電気的に長いエレメントに関連付けられ、前記第2のモードは、前記第1の周波数との平均の12%以下の周波数差で前記第1の周波数から離れている第2の周波数を中心とし、電気的に短いエレメントに関連付けられ、
前記コア外表面は、反対を向いた横方向に広がる端面部分と、前記端面部分の間に広がる側面部分とを有し、
前記フィード結合ノードは、前記端面部分の1つの上又はその近くに配置され、
前記共通の相互接続導体は、前記フィード結合ノードからもう1つの前記端面部分の方向に離れた位置において、前記側面部分上又はその近傍で前記コアを取り囲む環状の導体又はスリーブであり、
前記共通の相互接続導体の電気的長さは、λgを前記第2の周波数における前記導体上の電流の管内波長として、nλgである、
請求項1に記載のアンテナ。 - 前記アンテナエレメントは、概ねらせん状であり、前記コアの前記外表面上に導電性トラックとして形成される、
請求項1ないし4のいずれかに記載のアンテナ。 - 前記電気的に長いアンテナエレメントは、それぞれの純粋ならせんを中心として蛇行している、
請求項5に記載のアンテナ。 - 前記アンテナエレメント群は、それぞれ、少なくとも5本の同延のアンテナエレメントを有する、
請求項1ないし6のいずれかに記載のアンテナ。 - 前記コアは、円柱状であり、
前記アンテナエレメントは、らせん状であり、前記コアの前記円筒状外表面部分上で実質均等に分布している、
請求項1ないし7のいずれかに記載のアンテナ。 - バックファイヤ型アンテナとして構成される
請求項1ないし8のいずれかに記載のアンテナ。 - 前記フィード結合ノードは、前記コアの遠位端面部分上又はその近傍に配置され、
前記共通の相互接続導体スリーブは、前記コアを取り囲み、前記コアの近位端面部分において、前記遠位端面部分と前記近位端面部分との間で前記コアを通り抜けるフィーダ構造に接続されている、
請求項9に記載のアンテナ。 - エンドファイヤ型アンテナとして構成される、
請求項1ないし8のいずれかに記載のアンテナ。 - 隣接する円偏波共振モードのペアを有する誘電体装荷ヘリカルアンテナであって、共通の半径を持ち軸方向に同延な少なくとも4本の導電性らせん状アンテナエレメントの群を2つと、フィード結合ノードのペアと、環状のリンク導体とを備え、前記群のうち、1つの群の前記アンテナエレメントは、前記フィード結合ノードの1つから前記共通の導体まで伸びており、もう1つの群の前記アンテナエレメントは、前記フィード結合ノードのもう1つから前記共通の導体まで伸びており、
各群において、前記アンテナエレメントは、少なくとも第1及び第2の異なる電気的長さのそれぞれの導電性経路の少なくとも一部を形成し、前記共振モードのペアのうち、1つのモードは、前記第1の電気的長さの前記経路に関連付けられ、もう1つのモードは、前記第2の電気的長さの前記経路に関連付けられ、前記経路によって形成されるパターンは、各群における前記異なる電気的長さの順序がその群に関連付けられた中心線に関して鏡像をなすようなパターンである、
ことを特徴とするアンテナ。 - 前記群は、それぞれ、第1の電気的長さのアンテナエレメントを少なくとも2本と、第2の電気的長さのアンテナエレメントを少なくとも3本とを有する、
請求項12に記載のアンテナ。 - 隣接する円偏波共振モードのペアを有する誘電体装荷ヘリカルアンテナであって、共通
の半径を持ち軸方向に同延の少なくとも4本の導電性らせん状アンテナエレメントの群を2つと、フィード結合ノードのペアと、環状のリンク導体とを備え、前記群のうち、1つの群の前記アンテナエレメントは、前記フィード結合ノードの1つから前記共通の導体まで伸びており、もう1つの群の前記アンテナエレメントは、前記フィード結合ノードのもう1つから前記共通の導体まで伸びており、
各アンテナエレメント群は、第1の電気的長さのアンテナエレメントを少なくとも2本と、異なる第2の電気的長さのアンテナエレメントを少なくとも2本のとを有し、前記共振モードは、第1及び第2の周波数をそれぞれ中心とし、これらの周波数の間の開きは、前記第1の周波数と前記第2の周波数との平均の2%から12%までの間である、
ことを特徴とするアンテナ。 - らせん状アンテナエレメントを少なくとも10本有する、
請求項14に記載のアンテナ。
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