JP2014078772A - Circularly polarized antenna device - Google Patents

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Takamitsu Shibayama
貴光 柴山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a circularly polarized antenna device capable of performing axial ratio adjustment without exerting influence on a result of antenna impedance adjustment.SOLUTION: A circularly polarized antenna device 100 includes a tip open type loop antenna shaped parasitic radiation element 1 of which one end is a ground point 3 and the other end is an open end 4, and a feed element 2 of which one end is arranged on the ground point 3 side and the other end is arranged on the opposite side of the ground point 3 and which includes a coupling conductor 2a formed in parallel with the parasitic radiation element 1 through a clearance. The feed element 2 also includes a feeding conductor 2b of which one end is connected to a predetermined position of the coupling conductor 2a, and a feeding point 5 located on the other end of the feeding conductor 2b.

Description

本発明は、GPS受信などに好適な円偏波アンテナ装置に係り、特に、アンテナ特性の調整が容易な円偏波アンテナ装置に関する。   The present invention relates to a circularly polarized antenna device suitable for GPS reception and the like, and more particularly to a circularly polarized antenna device that allows easy adjustment of antenna characteristics.

従来、車両に搭載される円偏波アンテナ装置としては、一般的にパッチアンテナが知られている。パッチアンテナは、天頂方向に指向性を持つ円偏波アンテナであるため、車載用としてGPS(Global Positioning System)の電波を受信するのに使い勝手が良い。しかし、パッチアンテナは高価な誘電体素材を必要とすること、アンテナ自体をレドームで覆う必要があること、及び所望のアンテナ特性を得るための調整が個々に必要であること等が、製造コストを押し上げる要因となっていた。   Conventionally, a patch antenna is generally known as a circularly polarized antenna device mounted on a vehicle. Since the patch antenna is a circularly polarized antenna having directivity in the zenith direction, it is easy to use for receiving GPS (Global Positioning System) radio waves for in-vehicle use. However, the patch antenna requires an expensive dielectric material, the antenna itself needs to be covered with a radome, and the individual adjustment for obtaining the desired antenna characteristics is necessary. It was a factor that pushed it up.

そこで、最近では、フィルム基板等の安価な絶縁基板上にアンテナパターンを構成させて、製造コストを下げると共に、車両等への取り付け性及びアンテナ特性を改善した円偏波アンテナ装置が提案されている。   Therefore, recently, a circularly polarized antenna device has been proposed in which an antenna pattern is formed on an inexpensive insulating substrate such as a film substrate to reduce the manufacturing cost and improve the attachment to a vehicle and the antenna characteristics. .

例えば、特許文献1による円偏波アンテナ装置900は、図6に示すように、無給電放射素子906を、ループエレメント905内に配設している。そして、無給電放射素子906は、給電点であるホット端子901から延在した第1エレメント903、又は接地点であるグラウンド端子902から延在した第2エレメント904の少なくとも一方の先端近傍に容量結合するように配設されている。図示例では、第1エレメント903の先端近傍に容量結合するように配設されている。また無給電放射素子906は、ループエレメント905に平行に配設されている。   For example, in the circularly polarized antenna device 900 according to Patent Document 1, a parasitic radiation element 906 is disposed in a loop element 905 as shown in FIG. The parasitic radiation element 906 is capacitively coupled in the vicinity of the tip of at least one of the first element 903 extending from the hot terminal 901 that is a feeding point or the second element 904 extending from the ground terminal 902 that is a grounding point. It is arranged to do. In the illustrated example, the first element 903 is disposed so as to be capacitively coupled in the vicinity of the tip. The parasitic radiation element 906 is disposed in parallel with the loop element 905.

円偏波アンテナ装置900のアンテナインピーダンス調整は、無給電放射素子906と第1エレメント903との結合部分の長さA1、及び無給電放射素子906と第1エレメント903との離間距離B1によって行われる。   The antenna impedance adjustment of the circularly polarized antenna device 900 is performed by the length A1 of the coupling portion between the parasitic radiation element 906 and the first element 903 and the separation distance B1 between the parasitic radiation element 906 and the first element 903. .

特許文献1による円偏波アンテナ装置900では、このような構成により、アンテナインピーダンスの調整や、利得の向上、帯域幅の向上を図ることが可能となっている。   With such a configuration, the circularly polarized antenna device 900 according to Patent Literature 1 can adjust the antenna impedance, improve the gain, and improve the bandwidth.

特開2011−151624号公報JP 2011-151624 A

従来の円偏波アンテナ装置900では、第1エレメント903と無給電放射素子906との結合部分の長さA1及び、第1エレメント903と無給電放射素子906との離間距離B1とを調整することによりアンテナインピーダンスの調整を行なっていた。即ち、アンテナインピーダンス調整は、結合部分の長さA1と、離間距離B1との2つの要素によって行うことができる。また、軸比についても、結合部分の長さA1と、離間距離B1とを調整することによって、調整することはできる。しかし、この調整方法の場合、軸比を調整する時に同時にアンテナインピーダンスも変化してしまうため、既に調整の終了しているアンテナインピーダンスの値を保ったまま、軸比の調整を行うことは非常に困難であった。   In the conventional circularly polarized antenna device 900, the length A1 of the coupling portion between the first element 903 and the parasitic radiation element 906 and the separation distance B1 between the first element 903 and the parasitic radiation element 906 are adjusted. The antenna impedance was adjusted by this. That is, the antenna impedance adjustment can be performed by two elements, that is, the length A1 of the coupling portion and the separation distance B1. The axial ratio can also be adjusted by adjusting the length A1 of the coupling portion and the separation distance B1. However, in this adjustment method, the antenna impedance also changes at the same time when adjusting the axial ratio, so it is very difficult to adjust the axial ratio while maintaining the antenna impedance value that has already been adjusted. It was difficult.

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、アンテナインピーダンス調整の結果に影響を与えずに軸比調整を行えるようにした円偏波アンテナ装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the actual situation of the prior art, and an object of the present invention is to provide a circularly polarized antenna device capable of adjusting an axial ratio without affecting the result of antenna impedance adjustment. There is.

この課題を解決するために、本発明の円偏波アンテナ装置は、一端が接地点となり、他端が開放端となっている先端開放型ループアンテナ形状の無給電放射素子と、一端が前記接地点の側に配設され、他端が前記接地点とは逆の側に配設されていると共に、前記無給電放射素子に対し離間距離を隔てて平行に形成された結合用導体を有する給電素子と、を備えた円偏波アンテナ装置であって、前記給電素子は、前記結合用導体の所定の位置に一端が接続された給電用導体を有し、前記給電用導体の他端に給電点を有するように構成されているという特徴を有する。   In order to solve this problem, the circularly polarized antenna device according to the present invention includes a parasitic radiation element in the form of an open-ended loop antenna having one end serving as a ground point and the other end serving as an open end, and one end connected to the contact antenna. A power supply having a coupling conductor disposed on the side of the point and having the other end disposed on a side opposite to the ground point and parallel to the parasitic radiation element at a distance from each other A circularly polarized antenna device, wherein the feeding element has a feeding conductor having one end connected to a predetermined position of the coupling conductor, and feeds the other end of the feeding conductor. It has the characteristic that it is comprised so that it may have a point.

このように構成された円偏波アンテナ装置では、無給電放射素子と結合用導体との間の離間距離と結合用導体の長さとを調整することにより、アンテナインピーダンス調整が行われる。また、給電素子の結合用導体の所定の位置に、結合用導体と給電用導体との接続点を設けることにより、軸比の調整を行うようにした。従って、軸比の調整時に、無給電放射素子と結合用導体との間の離間距離及び結合用導体の長さを変更しないため、既に調整の終了したアンテナインピーダンスに影響を与えることがない。即ち、アンテナインピーダンス調整の結果に影響を与えずに軸比調整を行うことを可能とした。   In the thus configured circularly polarized antenna device, the antenna impedance is adjusted by adjusting the distance between the parasitic radiation element and the coupling conductor and the length of the coupling conductor. Further, the axial ratio is adjusted by providing a connection point between the coupling conductor and the feeding conductor at a predetermined position of the coupling conductor of the feeding element. Therefore, when adjusting the axial ratio, the separation distance between the parasitic radiation element and the coupling conductor and the length of the coupling conductor are not changed, so that the already adjusted antenna impedance is not affected. That is, the axial ratio adjustment can be performed without affecting the antenna impedance adjustment result.

また、上記の構成において、前記結合用導体の一端と前記所定の位置までの距離が、前記結合用導体の他端と前記所定の位置までの距離と異なるという特徴を有する。   In the above configuration, the distance from one end of the coupling conductor to the predetermined position is different from the distance from the other end of the coupling conductor to the predetermined position.

このように構成された円偏波アンテナ装置では、結合用導体の一端と所定の位置までの距離と、結合用導体の他端と前記所定の位置までの距離を異ならせることによって軸比調整を行うようにしたので、軸比調整を容易に行うことを可能にした。   In the circularly polarized antenna device thus configured, the axial ratio adjustment is performed by making the distance between one end of the coupling conductor and the predetermined position different from the distance between the other end of the coupling conductor and the predetermined position. Since this is done, it is possible to easily adjust the axial ratio.

また、上記の構成において、前記無給電放射素子の接地点と前記給電素子の給電点との間の距離を、アンテナインピーダンスの値に対応した距離としたという特徴を有する。   In the above configuration, the distance between the ground point of the parasitic radiation element and the feeding point of the feeding element is a distance corresponding to the value of the antenna impedance.

このように構成された円偏波アンテナ装置では、無給電放射素子の接地点と給電素子の給電点との間の距離を、アンテナインピーダンスの値に対応した距離とし、この距離を一定に保ったまま、軸比調整を行うようにしたため、アンテナインピーダンスに影響しないように軸比調整を行うことが可能となった。   In the circularly polarized antenna device thus configured, the distance between the ground point of the parasitic radiation element and the feeding point of the feeding element is set to a distance corresponding to the value of the antenna impedance, and this distance is kept constant. Since the axial ratio adjustment is performed as it is, the axial ratio adjustment can be performed without affecting the antenna impedance.

また、上記の構成において、前記無給電放射素子のループ形状が、正方形形状をしているという特徴を有する。   In the above configuration, the loop shape of the parasitic radiation element is a square shape.

このように構成された円偏波アンテナ装置では、無給電放射素子のループ形状が、正方形形状をしているため、限られた絶縁基板上のスペースをアンテナ性能のために有効に使うことができ、アンテナ性能を最大限に得ることができる。   In the circularly polarized antenna device thus configured, the loop shape of the parasitic radiation element has a square shape, so that a limited space on the insulating substrate can be used effectively for antenna performance. , Antenna performance can be maximized.

また、上記の構成において、前記無給電放射素子のループ形状が、真円形状をしているという特徴を有する。   In the above configuration, the parasitic radiation element has a feature that a loop shape is a perfect circle.

このように構成された円偏波アンテナ装置では、正方形形状の場合に比べて無給電放射素子の占める割合を小さくすることができる。そのため、基板上のスペースに電子回路用の部品等を配置することができ、絶縁基板を有効に活用できる。   In the circularly polarized antenna device configured as described above, the proportion of the parasitic radiation elements can be reduced as compared with the case of the square shape. Therefore, electronic circuit components and the like can be arranged in the space on the substrate, and the insulating substrate can be used effectively.

本発明の円偏波アンテナ装置は、給電素子の結合用導体の所定の位置に、給電用導体との接続点を設けることで、軸比の調整を行うようにした。従って、軸比の調整時に、無給電放射素子と結合用導体との間の離間距離及び結合用導体の長さを変更しないため、既に調整の終了したアンテナインピーダンスに影響を与えることがない。即ち、アンテナインピーダンス調整の結果に影響を与えずに軸比調整を行うことを可能とした。   In the circularly polarized wave antenna device of the present invention, the axial ratio is adjusted by providing a connection point with the feeding conductor at a predetermined position of the coupling conductor of the feeding element. Therefore, when adjusting the axial ratio, the separation distance between the parasitic radiation element and the coupling conductor and the length of the coupling conductor are not changed, so that the already adjusted antenna impedance is not affected. That is, the axial ratio adjustment can be performed without affecting the antenna impedance adjustment result.

本発明の第1実施形態に係る円偏波アンテナ装置の平面図である。1 is a plan view of a circularly polarized antenna device according to a first embodiment of the present invention. 第1実施形態に係る円偏波アンテナ装置のVSWR(Voltage standing wave ratio)の周波数特性を示すグラフである。It is a graph which shows the frequency characteristic of VSWR (Voltage standing wave ratio) of the circularly polarized wave antenna apparatus which concerns on 1st Embodiment. 一般的なパッチアンテナ、従来給電方式の円偏波アンテナ装置、及び本発明の第1実施形態に係る円偏波アンテナ装置の軸比(Axial ratio)の周波数特性を示すグラフである。6 is a graph showing frequency characteristics of an axial ratio of a general patch antenna, a conventional circularly polarized antenna device of a feed type, and a circularly polarized antenna device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態の変形例に係る円偏波アンテナ装置の平面図である。It is a top view of the circular polarization antenna device concerning the modification of a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態に係る円偏波アンテナ装置の平面図である。It is a top view of the circularly polarized antenna device concerning a 2nd embodiment of the present invention. 従来例に係る円偏波アンテナ装置の平面図である。It is a top view of the circularly polarized wave antenna apparatus which concerns on a prior art example.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態に係る円偏波アンテナ装置100の平面図であり、図2は、第1実施形態に係る円偏波アンテナ装置100のVSWRの周波数特性を示すグラフである。尚、VSWR(Voltage standing wave ratio)即ち電圧定在波比は、アンテナ装置のインピーダンス整合状態を表す数値であり、1に近いほどインピーダンス整合していることを示している。また、図3は、一般的なパッチアンテナ、従来給電方式の円偏波アンテナ装置、及び本発明の第1実施形態に係る円偏波アンテナ装置100の軸比の周波数特性を示すグラフである。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view of the circularly polarized antenna device 100 according to the first embodiment, and FIG. 2 is a graph showing the frequency characteristics of the VSWR of the circularly polarized antenna device 100 according to the first embodiment. The VSWR (Voltage Standing Wave Ratio), that is, the voltage standing wave ratio, is a numerical value indicating the impedance matching state of the antenna device, and the closer to 1, the more impedance matching is indicated. FIG. 3 is a graph showing frequency characteristics of axial ratios of a general patch antenna, a conventional feed-type circularly polarized antenna device, and the circularly polarized antenna device 100 according to the first embodiment of the present invention.

[第1実施形態]
図1に示すように、第1実施形態に係る円偏波アンテナ装置100の無給電放射素子1は、一端が接地点3において接地されている。その接地点3から延在したL3の長さを持つ放射導体に、一辺がL1の長さを持つ正方形形状のループ形状をした放射導体が接続されている。また、無給電放射素子1の他端は開放端4となっているため、無給電放射素子1のアンテナ形状は、先端開放型ループアンテナ形状となっている。尚、正方形のループアンテナ形状の開放されている辺の長さは、他の辺の長さL1より短いL2に設定されている。また、無給電放射素子1の接地点3から開放端4までの全長、即ち無給電放射素子1の接地点3からの立ち上がり部分の長さL3と各辺との和、即ち(3*L1+L2+L3)は、アンテナ動作周波数の波長の約1/2に設定されている。
[First embodiment]
As shown in FIG. 1, the parasitic radiation element 1 of the circularly polarized antenna device 100 according to the first embodiment has one end grounded at a ground point 3. A radiating conductor in the shape of a square loop having a length of L1 on one side is connected to the radiating conductor having a length of L3 extending from the grounding point 3. Further, since the other end of the parasitic radiation element 1 is an open end 4, the antenna shape of the parasitic radiation element 1 is an open-ended loop antenna shape. Note that the length of the open side of the square loop antenna shape is set to L2 shorter than the length L1 of the other side. The total length from the ground point 3 to the open end 4 of the parasitic radiation element 1, that is, the sum of the length L3 of the rising part from the ground point 3 of the parasitic radiation element 1 and each side, that is, (3 * L1 + L2 + L3) Is set to about ½ of the wavelength of the antenna operating frequency.

尚、無給電放射素子1の接地点3からの立ち上がり部分の長さL3は、無給電放射素子1が、グランドの影響を受けないようにするため、無給電放射素子1の正方形形状部分を接地点3からある程度離すように、その長さが設定されている。   The length L3 of the rising portion of the parasitic radiating element 1 from the grounding point 3 is such that the parasitic radiating element 1 is connected to the square-shaped portion of the parasitic radiating element 1 so that the parasitic radiating element 1 is not affected by the ground. The length is set so as to be separated from the point 3 to some extent.

第1実施形態に係る円偏波アンテナ装置100の給電素子2は、結合用導体2aと給電用導体2bとからなっている。結合用導体2aは、一端が接地点3の側に配設され、他端が接地点3とは逆の側に配設されていて、無給電放射素子1の接地点3に最も近い側の、L1の長さを持つ正方形の一辺に平行して形成されている。また、その長さは正方形の一辺の長さL1より短いL4となっていて、無給電放射素子1と結合用導体2aとは、離間距離D1を隔てて配設されている。また、給電用導体2bは、結合用導体2aとの接続点6においてその一端が接続されており、その他端が電力の給電される給電点5となっていて、長さL5を有している。   The feed element 2 of the circularly polarized antenna device 100 according to the first embodiment includes a coupling conductor 2a and a feed conductor 2b. One end of the coupling conductor 2 a is disposed on the ground point 3 side, and the other end is disposed on the opposite side of the ground point 3. The coupling conductor 2 a is located on the side closest to the ground point 3 of the parasitic radiation element 1. , L1 is formed in parallel with one side of the square. Further, the length is L4 shorter than the length L1 of one side of the square, and the parasitic radiation element 1 and the coupling conductor 2a are arranged with a separation distance D1 therebetween. The power supply conductor 2b has one end connected at a connection point 6 with the coupling conductor 2a and the other end serving as a power supply point 5 to which power is supplied, and has a length L5. .

また、給電点5から接続点6までの長さL5を持つ給電用導体2bは、結合用導体2aへ給電を行うと共に、アンテナ放射素子としての役割も有しており、アンテナ利得を増加させるように作用している。   The feeding conductor 2b having a length L5 from the feeding point 5 to the connection point 6 feeds the coupling conductor 2a and also serves as an antenna radiating element so as to increase the antenna gain. It is acting on.

第1実施形態に係る円偏波アンテナ装置100は、無給電放射素子1に平行に形成されている結合用導体2aの長さL4と、無給電放射素子1と結合用導体2aとの離間距離D1とを調整することで、アンテナインピーダンスを調整することができる。このように、円偏波アンテナ装置100の主要な特性の1つであるアンテナインピーダンスの調整は、結合用導体2aの長さL4と、無給電放射素子1と結合用導体2aとの離間距離の長さD1との2つの要素によって調整可能である。また、他の主要な特性の1つである軸比も、結合用導体2aの長さL4と、無給電放射素子1と結合用導体2aとの離間距離の長さD1とで調整することはできる。しかし、この2つの要素だけでは、十分に軸比の性能を引き出すことができない。また、この2つの要素によって軸比を調整しようとした場合、既に調整の終了しているアンテナインピーダンスが変化してしまうことになる。   The circularly polarized antenna device 100 according to the first embodiment includes a length L4 of the coupling conductor 2a formed in parallel to the parasitic radiation element 1, and a separation distance between the parasitic radiation element 1 and the coupling conductor 2a. The antenna impedance can be adjusted by adjusting D1. As described above, the adjustment of the antenna impedance, which is one of the main characteristics of the circularly polarized antenna device 100, includes the length L4 of the coupling conductor 2a and the separation distance between the parasitic radiation element 1 and the coupling conductor 2a. It can be adjusted by two factors, the length D1. In addition, the axial ratio, which is one of the other main characteristics, is also adjusted by the length L4 of the coupling conductor 2a and the distance D1 of the separation distance between the parasitic radiation element 1 and the coupling conductor 2a. it can. However, the performance of the axial ratio cannot be sufficiently obtained only by these two elements. In addition, when an attempt is made to adjust the axial ratio using these two elements, the antenna impedance that has already been adjusted will change.

本願発明の第1実施形態に係る円偏波アンテナ装置100は、その軸比の調整を、結合用導体2aと給電用導体2bとの接続点6の位置によって行なうようにした。即ち、結合用導体2aの長さL4を、その全長は変えずに、長さL6及びL7に分割する所定の位置に接続点6を設定する。この調整方法を実施することにより、既に調整の終了しているアンテナインピーダンス調整の結果に影響を与えることなく、軸比の調整を行うことができる。尚、上記所定の位置は、アンテナ動作周波数や、無給電放射素子1の形状等によって決定されるため、個々のアンテナ装置それぞれによって異なる。従って、一般的には、結合用導体2aの一端と所定の位置である接続点6までの距離L6と、結合用導体2aの他端と所定の位置である接続点6までの距離L7とが異なることになる。   In the circularly polarized antenna device 100 according to the first embodiment of the present invention, the axial ratio is adjusted by the position of the connection point 6 between the coupling conductor 2a and the feeding conductor 2b. That is, the connection point 6 is set at a predetermined position where the length L4 of the coupling conductor 2a is divided into lengths L6 and L7 without changing the overall length. By carrying out this adjustment method, the axial ratio can be adjusted without affecting the result of the antenna impedance adjustment that has already been adjusted. Note that the predetermined position is determined by the antenna operating frequency, the shape of the parasitic radiation element 1, and the like, and therefore differs depending on the individual antenna device. Therefore, generally, a distance L6 from one end of the coupling conductor 2a to the connection point 6 at a predetermined position and a distance L7 from the other end of the coupling conductor 2a to the connection point 6 at a predetermined position are as follows. Will be different.

尚、無給電放射素子1はその先端が開放されていて、その開放されている辺の長さは、他の辺の長さL1より短いL2に設定されているが、このL2の長さを適切に設定することによっても、軸比の値およびその周波数特性を改善することができる。しかし、このL2の長さによる調整だけでは調整範囲が狭く、十分な調整はできない。そのため、前述した結合用導体2aの長さL4を、その全長は変えずに、長さL6及びL7に分割する所定の位置に接続点6を設定する調整方法は、軸比性能を最大限に得る上で必ず必要な調整方法となる。   The parasitic radiating element 1 has an open end, and the length of the open side is set to L2 shorter than the length L1 of the other side. By appropriately setting, the value of the axial ratio and its frequency characteristic can be improved. However, the adjustment range is narrow only by adjustment based on the length of L2, and sufficient adjustment cannot be performed. Therefore, the adjustment method for setting the connection point 6 at a predetermined position that divides the length L4 of the coupling conductor 2a described above into the lengths L6 and L7 without changing the total length thereof maximizes the axial ratio performance. This is a necessary adjustment method.

また、接地点3と給電点5との間の距離は、L8に設定されている。この距離L8は、円偏波アンテナ装置100の持つアンテナインピーダンスの値に対応した距離に設定しておく必要がある。従って、上記結合用導体2aの長さL4又は、結合用導体2aの一端又は他端から接続点6までの距離L6及びL7の設定時にも、その距離L8は一定の値を保つ必要がある。   In addition, the distance between the ground point 3 and the feeding point 5 is set to L8. This distance L8 needs to be set to a distance corresponding to the antenna impedance value of the circularly polarized antenna device 100. Accordingly, even when the length L4 of the coupling conductor 2a or the distances L6 and L7 from one end or the other end of the coupling conductor 2a to the connection point 6 is set, the distance L8 needs to be kept constant.

このように構成された円偏波アンテナ装置100のアンテナインピーダンスの周波数特性を表すVSWRの特性を、図2に示す。車載用のGPS信号の中心周波数は1.575GHzであり、周波数帯域は3MHzである。図2からわかるように、この帯域における円偏波アンテナ装置100のVSWRの値は、約1.5であり、良好な特性を有している。   FIG. 2 shows VSWR characteristics representing the frequency characteristics of the antenna impedance of the circularly polarized antenna device 100 configured as described above. The center frequency of the in-vehicle GPS signal is 1.575 GHz, and the frequency band is 3 MHz. As can be seen from FIG. 2, the value of the VSWR of the circularly polarized antenna device 100 in this band is about 1.5, which has good characteristics.

また、このように構成された円偏波アンテナ装置100のアンテナ軸比(Axial ratio)の周波数特性を図3に示す。車載用のGPS信号の帯域における円偏波アンテナ装置100の中心周波数1.575GHzにおける軸比の値は、約1dB以下であり、良好な特性を有している。   Further, FIG. 3 shows frequency characteristics of the antenna axial ratio (Axial ratio) of the circularly polarized antenna device 100 configured as described above. The value of the axial ratio of the circularly polarized antenna device 100 at the center frequency of 1.575 GHz in the in-vehicle GPS signal band is about 1 dB or less, and has good characteristics.

図3には、比較のため、一般的なパッチアンテナの軸比特性及び、特開2011−151624号公報のような、従来給電方式の円偏波アンテナの軸比特性も示す。一般的なパッチアンテナの軸比特性では、製造上のバラツキによりアンテナ中心周波数がずれてしまっているため、実際に使用される1.575GHzではなく、1.580GHzにおいて最も良い値を示している。そして、実際に使用される1.575GHzにおいては、約5dBと悪化している。このような場合、軸比特性を更に改善するためには、パッチアンテナ個々の追加の調整が必要となり、製品のコストアップに繋がってしまっていた。   For comparison, FIG. 3 also shows an axial ratio characteristic of a general patch antenna and an axial ratio characteristic of a circularly polarized antenna of a conventional feeding method such as Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-151624. In the axial ratio characteristic of a general patch antenna, the antenna center frequency is shifted due to manufacturing variations. Therefore, the best value is shown at 1.580 GHz instead of 1.575 GHz actually used. And in 1.575 GHz actually used, it has deteriorated with about 5 dB. In such a case, in order to further improve the axial ratio characteristics, additional adjustment of each patch antenna is required, leading to an increase in product cost.

従来給電方式の円偏波アンテナの軸比特性では、実際に使用される1.575GHz及びその周辺の周波数において約4dBとある程度良い値を示している。この場合、製造上のバラツキによりアンテナ中心周波数が少々ずれたとしても、軸比特性の悪化は非常に小さいため、円偏波アンテナ装置個々の追加の調整は必要とならない。しかし、前述したとおり、従来給電方式の円偏波アンテナでは、軸比の調整が十分には行なえないため、これ以上の軸比の改善は見込めない。   In the axial ratio characteristics of the circularly polarized antenna of the conventional feeding method, the value is about 4 dB, which is good to some extent, at 1.575 GHz actually used and its surrounding frequencies. In this case, even if the antenna center frequency is slightly shifted due to manufacturing variations, the deterioration of the axial ratio characteristic is very small, and no additional adjustment for each circularly polarized antenna device is required. However, as described above, since the conventional feed-type circularly polarized antenna cannot sufficiently adjust the axial ratio, further improvement of the axial ratio cannot be expected.

本発明の円偏波アンテナ装置100においては、一般的なパッチアンテナのような製品個々のバラツキによる軸比特性の悪化は考えられないため、製品製造後の追加の調整は必要としない。また、前述した結合用導体2aの長さL4を、その全長は変えずに所定の位置で、長さL6及びL7に分割する調整方法を採用しているため、軸比特性を十分な性能を持たすことができるまで調整することができる。そのため、従来給電方式の円偏波アンテナに比較して軸比の性能を向上させることができる。   In the circularly polarized wave antenna device 100 of the present invention, since the deterioration of the axial ratio characteristic due to the variation of individual products such as a general patch antenna cannot be considered, no additional adjustment after the production of the product is required. Moreover, since the adjustment method which divides | segments the length L4 of the coupling conductor 2a mentioned above into length L6 and L7 in the predetermined position, without changing the full length, it has sufficient performance for an axial ratio characteristic. It can be adjusted until it can be held. Therefore, the axial ratio performance can be improved as compared with the circularly polarized antenna of the conventional power feeding method.

また、本発明の円偏波アンテナ装置100において、無給電放射素子1と給電素子2とを、図示せぬフィルム状の絶縁基板上に形成することが好ましい。   In the circularly polarized antenna device 100 of the present invention, it is preferable that the parasitic radiation element 1 and the feeding element 2 are formed on a film-like insulating substrate (not shown).

このような円偏波アンテナ装置100では、無給電放射素子1と給電素子2とが、フィルム状の絶縁基板上に形成されているため、車両のフロント又はリアのガラス面に取り付けることが容易に可能となる。よって、車両に搭載されるGPS電波を受信するための円偏波アンテナ装置100として好適である。   In such a circularly polarized antenna device 100, the parasitic radiation element 1 and the feeding element 2 are formed on a film-like insulating substrate, and therefore can be easily attached to the front or rear glass surface of the vehicle. It becomes possible. Therefore, it is suitable as the circularly polarized antenna device 100 for receiving GPS radio waves mounted on the vehicle.

図4は、第1実施形態に係る円偏波アンテナ装置100の変形例の円偏波アンテナ装置200の平面図であり、そのアンテナインピーダンスは同一である。   FIG. 4 is a plan view of a circularly polarized antenna device 200 which is a modification of the circularly polarized antenna device 100 according to the first embodiment, and the antenna impedance thereof is the same.

図4に示す円偏波アンテナ装置200と、第1実施形態に係る円偏波アンテナ装置100との相違は、例えば搭載する絶縁基板の材質等が異なることにより生じる。搭載する絶縁基板の材質等が異なることにより、アンテナインピーダンスを調整する必要があるため、結合用導体2aの長さを変更している。尚、ここでは、離間距離D1は変更していない。また、円偏波アンテナ装置200では、アンテナ動作周波数を円偏波アンテナ装置100と同一にしているため、無給電放射素子1の各寸法(L1,L2,L3)は、変更していない。変更した点としては、結合用導体2aの長さをL11とし、結合用導体2aの一端から接続点6までの長さをL9とし、結合用導体2aの他端から接続点6までの長さをL10としていることである。これらの長さL9、L10を適切な長さに設定することにより軸比を調整することができる。   The difference between the circularly polarized antenna device 200 shown in FIG. 4 and the circularly polarized antenna device 100 according to the first embodiment is caused, for example, by a difference in the material of the mounted insulating substrate. Since the antenna impedance needs to be adjusted by changing the material or the like of the insulating substrate to be mounted, the length of the coupling conductor 2a is changed. Here, the separation distance D1 is not changed. In the circularly polarized antenna device 200, since the antenna operating frequency is the same as that of the circularly polarized antenna device 100, the dimensions (L1, L2, L3) of the parasitic radiation element 1 are not changed. As the changed points, the length of the coupling conductor 2a is L11, the length from one end of the coupling conductor 2a to the connection point 6 is L9, and the length from the other end of the coupling conductor 2a to the connection point 6 is as follows. Is L10. The axial ratio can be adjusted by setting these lengths L9 and L10 to appropriate lengths.

また、図4に示すように、接地点3と給電点5との間の距離L8は、アンテナインピーダンスを保つため、第1実施形態に係る円偏波アンテナ装置100の時の長さと同一としている。   Also, as shown in FIG. 4, the distance L8 between the ground point 3 and the feeding point 5 is the same as the length of the circularly polarized antenna device 100 according to the first embodiment in order to maintain the antenna impedance. .

図5は、第2実施形態に係る円偏波アンテナ装置300の平面図である。また、そのアンテナインピーダンスは第1実施形態に係る円偏波アンテナ装置100と同一である。   FIG. 5 is a plan view of the circularly polarized antenna device 300 according to the second embodiment. The antenna impedance is the same as that of the circularly polarized antenna device 100 according to the first embodiment.

[第2実施形態]
図5に示すように、第2実施形態に係る円偏波アンテナ装置300の無給電放射素子11は、一端が接地されていて、その接地点13から延伸した導体の先に、直径がL12の真円形状のループ形状をした放射導体を有している。また、無給電放射素子11は、その先端が開放された先端開放型ループアンテナ形状となっていて、無給電放射素子11の接地点13から開放端14までの全長は、アンテナ動作周波数の波長の約1/2に設定されている。
[Second Embodiment]
As shown in FIG. 5, the parasitic radiation element 11 of the circularly polarized antenna device 300 according to the second embodiment is grounded at one end, and has a diameter L12 at the tip of a conductor extending from the grounding point 13. It has a radiating conductor having a perfect loop shape. The parasitic radiating element 11 has an open-ended loop antenna shape with its tip opened, and the total length from the ground point 13 to the open end 14 of the parasitic radiating element 11 is the wavelength of the antenna operating frequency. It is set to about 1/2.

給電素子12は、結合用導体12aと給電用導体12bとからなり、結合用導体12aは、真円形の放射導体の一部に沿って長さL15の円弧状に形成されている。無給電放射素子11と結合用導体12aとは、離間距離D2を隔てて配設されている。また、給電用導体12bは、結合用導体12aとの接続点16においてその一端が接続されており、その他端が電力の給電される給電点15となっている。   The feeding element 12 includes a coupling conductor 12a and a feeding conductor 12b, and the coupling conductor 12a is formed in an arc shape having a length L15 along a part of a true circular radiation conductor. The parasitic radiation element 11 and the coupling conductor 12a are arranged with a separation distance D2. One end of the power supply conductor 12b is connected at a connection point 16 with the coupling conductor 12a, and the other end is a power supply point 15 to which power is supplied.

第2実施形態に係る円偏波アンテナ装置300は、無給電放射素子11に沿って形成されている結合用導体12aの長さL15と、無給電放射素子11と結合用導体12aとの離間距離D2とを調整することで、アンテナインピーダンスを調整することができる。このように、アンテナインピーダンスの調整が、結合用導体12aの長さL15と、無給電放射素子11と結合用導体12aとの離間距離D2とによって調整可能であることは、第1実施形態に係る円偏波アンテナ装置100と同一である。そして、軸比の調整についても、結合用導体12aと給電用導体12bとの接続点16の位置によって行われる。即ち、結合用導体12aの長さL15を、その全長は変えずに適切な軸比を得るための所定の位置、即ち、長さL13及びL14に分割する位置に接続点16を設定する。この調整方法により、既に調整の終了しているアンテナインピーダンス調整の結果に影響を与えることなく、軸比の調整を行うことができる。尚、上記所定の位置は、アンテナ動作周波数や、無給電放射素子11の形状等によって決定されるため、個々の円偏波アンテナ装置それぞれによって異なる。   The circularly polarized antenna device 300 according to the second embodiment includes a length L15 of the coupling conductor 12a formed along the parasitic radiation element 11, and a separation distance between the parasitic radiation element 11 and the coupling conductor 12a. The antenna impedance can be adjusted by adjusting D2. As described above, the antenna impedance can be adjusted by the length L15 of the coupling conductor 12a and the separation distance D2 between the parasitic radiation element 11 and the coupling conductor 12a according to the first embodiment. This is the same as the circularly polarized antenna device 100. The adjustment of the axial ratio is also performed depending on the position of the connection point 16 between the coupling conductor 12a and the feeding conductor 12b. That is, the connecting point 16 is set at a predetermined position for obtaining an appropriate axial ratio without changing the total length L15 of the coupling conductor 12a, that is, at a position to be divided into the lengths L13 and L14. With this adjustment method, the axial ratio can be adjusted without affecting the result of the adjustment of the antenna impedance that has already been adjusted. The predetermined position is determined by the antenna operating frequency, the shape of the parasitic radiation element 11, and the like, and therefore differs depending on the individual circularly polarized antenna device.

第2実施形態に係る円偏波アンテナ装置300は、第1実施形態に係る円偏波アンテナ装置100に対し、無給電放射素子11の形状が正方形でなく、真円形であることが相違点である。この相違点により、正方形形状の場合に比べて無給電放射素子11の占める割合を小さくすることができる。そのため、絶縁基板上の空いたスペースに電子回路用の部品を配置することができ、絶縁基板の限られた面積を有効に使用することができる。   The circularly polarized antenna device 300 according to the second embodiment is different from the circularly polarized antenna device 100 according to the first embodiment in that the shape of the parasitic radiation element 11 is not a square but a perfect circle. is there. Due to this difference, the proportion of the parasitic radiation element 11 can be reduced as compared with the square shape. Therefore, electronic circuit components can be arranged in a vacant space on the insulating substrate, and a limited area of the insulating substrate can be used effectively.

以上のように、本発明の実施形態に係る円偏波アンテナ装置について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。   As described above, the circularly polarized antenna device according to the embodiment of the present invention has been described. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Is possible.

以上説明したように、本発明の円偏波アンテナ装置100は、一端が接地点3となっていて、他端が開放端4となっている先端開放型ループアンテナ形状の無給電放射素子1と、一端が接地点3の側に配設され、他端が開放端4の側に配設されていると共に、無給電放射素子1に対し離間距離D1を隔てて平行に形成された結合用導体2aを有する給電素子2と、を備えた円偏波アンテナ装置100であって、給電素子2は、結合用導体2aの所定の位置に一端が接続された給電用導体2bを有し、給電用導体2bの他端に給電点5を有するように構成されている。   As described above, the circularly polarized antenna device 100 of the present invention includes the parasitic radiation element 1 in the form of an open-ended loop antenna with one end serving as the ground point 3 and the other end serving as the open end 4. One end of the coupling conductor is disposed on the grounding point 3 side, and the other end is disposed on the open end 4 side. The coupling conductor is formed in parallel to the parasitic radiation element 1 with a separation distance D1. A circularly polarized antenna device 100 having a feeding element 2 having 2a, the feeding element 2 having a feeding conductor 2b having one end connected to a predetermined position of the coupling conductor 2a. The other end of the conductor 2b is configured to have a feeding point 5.

本発明の円偏波アンテナ装置100は、給電素子2の結合用導体2aの所定の位置に、結合用導体2aと給電用導体2bとの接続点6を設けることで、軸比の調整を行うようにした。従って、軸比の調整時に、無給電放射素子1と結合用導体2aとの間の離間距離及び結合用導体2aの長さを変更しないため、既に調整の終了したアンテナインピーダンスに影響を与えることがない。即ち、アンテナインピーダンス調整の結果に影響を与えずに軸比調整を行うことを可能とした。   The circularly polarized wave antenna device 100 of the present invention adjusts the axial ratio by providing the connection point 6 between the coupling conductor 2a and the feeding conductor 2b at a predetermined position of the coupling conductor 2a of the feeding element 2. I did it. Therefore, when adjusting the axial ratio, the distance between the parasitic radiation element 1 and the coupling conductor 2a and the length of the coupling conductor 2a are not changed, which may affect the already adjusted antenna impedance. Absent. That is, the axial ratio adjustment can be performed without affecting the antenna impedance adjustment result.

1 無給電放射素子
2 給電素子
2a 結合用導体
2b 給電用導体
3 接地点
4 開放端
5 給電点
6 接続点
11 無給電放射素子
12 給電素子
12a 結合用導体
12b 給電用導体
13 接地点
14 開放端
15 給電点
16 接続点
100 円偏波アンテナ装置
200 円偏波アンテナ装置
300 円偏波アンテナ装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Parasitic radiation element 2 Feeding element 2a Coupling conductor 2b Feeding conductor 3 Grounding point 4 Open end 5 Feeding point 6 Connection point 11 Parasitic radiation element 12 Feeding element 12a Coupling conductor 12b Feeding conductor 13 Grounding point 14 Open end DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 Feeding point 16 Connection point 100 Circularly polarized wave antenna apparatus 200 Circularly polarized wave antenna apparatus 300 Circularly polarized wave antenna apparatus

Claims (5)

一端が接地点となり、他端が開放端となっている先端開放型ループアンテナ形状の無給電放射素子と、一端が前記接地点の側に配設され、他端が前記接地点とは逆の側に配設されていると共に、前記無給電放射素子に対し離間距離を隔てて平行に形成された結合用導体を有する給電素子と、を備えた円偏波アンテナ装置であって、
前記給電素子は、前記結合用導体の所定の位置に一端が接続された給電用導体を有し、前記給電用導体の他端に給電点を有するように構成されていることを特徴とする円偏波アンテナ装置。
A parasitic radiation element in the form of an open-ended loop antenna with one end serving as a grounding point and the other end serving as an open end, one end disposed on the grounding point side, and the other end opposite to the grounding point And a feed element having a coupling conductor formed parallel to the parasitic radiation element at a distance from the parasitic radiation element, and a circularly polarized antenna device comprising:
The power feeding element has a power feeding conductor having one end connected to a predetermined position of the coupling conductor, and is configured to have a power feeding point at the other end of the power feeding conductor. Polarized antenna device.
前記結合用導体の一端と前記所定の位置までの距離が、前記結合用導体の他端と前記所定の位置までの距離と異なることを特徴とする請求項1に記載の円偏波アンテナ装置。   2. The circularly polarized antenna device according to claim 1, wherein a distance between one end of the coupling conductor and the predetermined position is different from a distance between the other end of the coupling conductor and the predetermined position. 前記無給電放射素子の接地点と前記給電素子の給電点との間の距離を、アンテナインピーダンスの値に対応した距離としたことを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれかに記載の円偏波アンテナ装置。   The distance between the grounding point of the parasitic radiation element and the feeding point of the feeding element is a distance corresponding to the value of the antenna impedance. Circularly polarized antenna device. 前記無給電放射素子のループ形状が、正方形形状をしていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の円偏波アンテナ装置。   The circularly polarized antenna device according to any one of claims 1 to 3, wherein a loop shape of the parasitic radiation element is a square shape. 前記無給電放射素子のループ形状が、真円形状をしていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の円偏波アンテナ装置。   The circularly polarized antenna device according to any one of claims 1 to 3, wherein a loop shape of the parasitic radiation element is a perfect circle.
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GB2577295A (en) * 2018-09-20 2020-03-25 Swisscom Ag Method and apparatus
EP3627713A3 (en) * 2018-09-20 2020-07-22 Swisscom AG Method and apparatus

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2577295A (en) * 2018-09-20 2020-03-25 Swisscom Ag Method and apparatus
EP3627713A3 (en) * 2018-09-20 2020-07-22 Swisscom AG Method and apparatus
GB2577295B (en) * 2018-09-20 2021-07-28 Swisscom Ag Method and apparatus
US11233339B2 (en) 2018-09-20 2022-01-25 Swisscom Ag Methods and systems for implementing and operating multiple-input and multiple-output (MIMO) antennas

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