JP2015089054A - Antenna, communication device, and electronic apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antenna for circular polarization that is small in size and wide in directivity, and that can suppress multipath, and to provide a communication device and an electronic apparatus using the same.SOLUTION: An antenna 101 comprises an open annular-shaped electrode 200 having a first end part E11 and a second end part E12 opposed to each other at both sides of a gap part 400. A width W of the electrode 200 has such a length that a part of the electrode 200 functions as a dipole antenna. A circumferential length of the electrode 200 is shorter than a wavelength of a transmitted or received wave, and is set to such a length that an angle difference between directivity of the dipole antenna and directivity of a loop antenna is not 90 degrees when a part of the electrode 200 functions as the loop antenna. In at least one of the first end part E11 and the second end part E12, positions of one end EL11 or EL12 and the other end ER11 or ER12 in a width W direction of the electrode 200 are different in a circumferential direction of the electrode 200.

Description

本発明は、円偏波を送信または受信するためのアンテナ、およびこれを用いた通信装置、電子機器に関する。   The present invention relates to an antenna for transmitting or receiving circularly polarized waves, a communication apparatus using the antenna, and an electronic apparatus.

例えば、衛星携帯電話機や、GPS(Global Positioning System)を利用したナビゲーション装置では、円偏波を用いた無線通信が行われている。円偏波の送信や受信は直線偏波アンテナでも行えるが、利得が半減してしまうため円偏波アンテナを用いることが望ましい。例えば、誘電体基板を挟んで対向する略正方形の放射電極と接地電極とを備えた円偏波パッチアンテナでは、放射電極を設けた面側で右旋円偏波を送信(または受信)できるようにすると、接地電極を設けた面側では左旋円偏波しか送信(または受信)することができない。このように円偏波パッチアンテナでは、所望の円偏波の送信や受信が、放射電極を設けた面側と接地電極を設けた面側のいずれか一方に限られていた。   For example, in a navigation device using a satellite mobile phone or a GPS (Global Positioning System), wireless communication using circular polarization is performed. Although circularly polarized waves can be transmitted and received with linearly polarized antennas, it is desirable to use circularly polarized antennas because the gain is halved. For example, a circularly polarized patch antenna having a substantially square radiation electrode and a ground electrode facing each other across a dielectric substrate can transmit (or receive) right-handed circularly polarized light on the surface side where the radiation electrode is provided. Then, only the left-handed circularly polarized wave can be transmitted (or received) on the surface side where the ground electrode is provided. As described above, in the circularly polarized patch antenna, transmission and reception of a desired circularly polarized wave are limited to one of the surface side provided with the radiation electrode and the surface side provided with the ground electrode.

このため、例えば、カーナビゲーション装置用のGPSアンテナとして円偏波パッチアンテナを自動車に設置した場合は、放射電極(または接地電極)を設けた面が常に天頂方向(人工衛星の存在する方向)を向いているので、円偏波の受信性能が大きく変動することはない。しかしながら、円偏波パッチアンテナをモバイル機器やウェアラブル機器にGPSアンテナとして搭載した場合は、これらの機器自体の向きが使用状況等によって様々に変わり、放射電極(または接地電極)を設けた面が常に天頂方向を向いているとは限らないので、円偏波の受信性能が大きく変動してしまう。このためモバイル機器やウェアラブル機器に搭載する円偏波アンテナとして指向性が広い小型の円偏波アンテナが求められていた。   For this reason, for example, when a circularly polarized patch antenna is installed in a car as a GPS antenna for a car navigation device, the surface provided with the radiation electrode (or ground electrode) always has the zenith direction (the direction in which the artificial satellite exists). Therefore, the reception performance of circularly polarized waves does not fluctuate greatly. However, when a circularly polarized patch antenna is mounted on a mobile device or wearable device as a GPS antenna, the orientation of these devices varies depending on the usage conditions and the surface provided with a radiation electrode (or ground electrode) is always present. Since it does not always face the zenith direction, the reception performance of circularly polarized waves greatly fluctuates. For this reason, there has been a demand for a small circularly polarized antenna having a wide directivity as a circularly polarized antenna to be mounted on mobile devices and wearable devices.

例えば、特許文献1には、略1波長の周長を有するループアンテナ10と反射板2とを備え、小型でありながら広角度にわたって良好な軸比を得ることが可能な円偏波アンテナが記載されている(請求項1,段落0009,段落0012,段落0015等)。   For example, Patent Document 1 describes a circularly polarized antenna that includes a loop antenna 10 having a circumference of approximately one wavelength and a reflector 2 and is small in size and capable of obtaining a good axial ratio over a wide angle. (Claim 1, paragraph 0009, paragraph 0012, paragraph 0015, etc.).

特許第3739721号公報Japanese Patent No. 3739721

しかしながら、特許文献1に記載された円偏波アンテナは、反射板2が必要であることに加え、ループアンテナ10の周長として略1波長分の長さが必要になるため、アンテナのサイズが大きくなってしまう。   However, since the circularly polarized antenna described in Patent Document 1 requires the reflector 2 and the circumference of the loop antenna 10 requires approximately one wavelength, the size of the antenna is small. It gets bigger.

また、円偏波は障害物にぶつかって反射すると旋回方向が逆転する。例えば、人工衛星から送信された右旋円偏波は、地面やビルの壁等にぶつかって反射すると左旋円偏波になる。このため、例えばGPS用の円偏波パッチアンテナにおいて、放射電極を設けた面側で右旋円偏波を受信するようにした場合、接地電極を設けた面側では、地面やビルの壁等にぶつかって反射し、旋回方向が逆転した左旋円偏波を選択的に受信してしまう。従って、円偏波パッチアンテナの場合、指向性が狭いだけでなく、マルチパスが生じ、通信品質の低下を招くという問題もあった。   In addition, when the circularly polarized wave hits an obstacle and is reflected, the turning direction is reversed. For example, a right-handed circularly polarized wave transmitted from an artificial satellite becomes a left-handed circularly polarized wave when reflected by hitting the ground or a building wall. For this reason, for example, in a circularly polarized patch antenna for GPS, when a right-handed circularly polarized wave is received on the surface side where the radiation electrode is provided, on the surface side where the ground electrode is provided, the ground, the wall of the building, etc. The left-handed circularly polarized wave that is reflected by hitting and reflected and the turning direction is reversed is selectively received. Therefore, in the case of the circularly polarized patch antenna, there is a problem that not only the directivity is narrow, but also multipath occurs and the communication quality is deteriorated.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、小型で指向性が広くマルチパスを抑えることが可能な円偏波用のアンテナ、およびこれを用いた通信装置、電子機器を提供することを解決課題とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a circularly polarized antenna that is small in size, has a wide directivity, and can suppress multipath, and a communication device and electronic apparatus using the antenna. This is the solution issue.

以上の課題を解決するため、本発明の第1の態様に係るアンテナは、円偏波を送信または受信するためのアンテナであって、間隙部を挟んで向かい合う第1の端部と第2の端部とを有する開環状の電極を備え、前記電極の幅は、前記電極の一部がダイポールアンテナとして機能する長さを有し、前記電極の周回長は、送信または受信する電波の波長より小さく、かつ、前記電極の一部がループアンテナとして機能するにあたり、前記ダイポールアンテナの指向性と前記ループアンテナの指向性との角度の違いが90度にならない長さを有し、前記第1の端部と前記第2の端部の一方以上において、前記電極の幅方向の一方の端と他方の端は、前記電極の周回方向における位置が異なることを特徴とする。   In order to solve the above problems, an antenna according to a first aspect of the present invention is an antenna for transmitting or receiving circularly polarized waves, and includes a first end portion and a second end facing each other across a gap portion. An open ring electrode having an end, the width of the electrode has a length such that a part of the electrode functions as a dipole antenna, and the circumference of the electrode is determined by the wavelength of a radio wave to be transmitted or received When the first electrode is small and functions as a loop antenna, the angle difference between the directivity of the dipole antenna and the directivity of the loop antenna is not 90 degrees. In one or more of the end portion and the second end portion, one end and the other end in the width direction of the electrode have different positions in the circumferential direction of the electrode.

以上の構成によれば、アンテナは開環状の電極を備え、この電極の幅は、電極の一部がダイポールアンテナとして機能する長さを有する。また、電極の周回長は、送信または受信する電波の波長より小さく、かつ、電極の一部がループアンテナとして機能するにあたり、ダイポールアンテナの指向性とループアンテナの指向性との角度の違いが90度にならない長さを有する。   According to the above configuration, the antenna includes the open ring electrode, and the width of the electrode has such a length that a part of the electrode functions as a dipole antenna. Further, the circumference of the electrode is smaller than the wavelength of the radio wave to be transmitted or received, and when a part of the electrode functions as a loop antenna, the difference in angle between the directivity of the dipole antenna and the directivity of the loop antenna is 90. It has an indefinite length.

なお、本発明の理解を容易にするため、まずは、電極の周回長が、送信または受信する電波の波長よりも十分に小さく、電極の一部が微小ループアンテナとして機能する場合を例に本発明の作用効果を説明する。この場合、開環状の電極を、軸線(開環状の電極の中心軸)の周りを周回するループ成分と、軸線方向に延在する直線成分とに分けて考えた場合、ループ成分は電流源の微小ループアンテナとなり、直線成分は電流源のダイポールアンテナとなる。また、微小ループアンテナは軸線に直交するループ面を有する。   In order to facilitate understanding of the present invention, first, the present invention will be described by taking as an example the case where the circumference of the electrode is sufficiently smaller than the wavelength of a radio wave to be transmitted or received, and a part of the electrode functions as a minute loop antenna. The operational effects of will be described. In this case, when the open ring electrode is divided into a loop component that circulates around the axis (the center axis of the open ring electrode) and a linear component that extends in the axial direction, the loop component is the current source It becomes a minute loop antenna, and the linear component becomes a dipole antenna of a current source. The minute loop antenna has a loop surface orthogonal to the axis.

ここで、電流源の微小ループアンテナは直線偏波を放射する。また、微小ループアンテナの指向性は、いわゆる8の字形であってループ面に対して平行なドーナツ状になる。一方、電流源のダイポールアンテナも直線偏波を放射し、その指向性は8の字形であるが、ダイポールアンテナの指向性はアンテナを中心軸とするドーナツ状になる。従って、微小ループアンテナの指向性とダイポールアンテナの指向性は、向きが同じになり形状も略同じになる。これに加え、遠方界からみたとき、両者の指向性は中心の位置も同じにみなすことができる。また、電極の各部の寸法を調整する等して、両者の指向性の大きさを同じにすることが可能である。   Here, the minute loop antenna of the current source radiates linearly polarized waves. In addition, the directivity of the minute loop antenna is a so-called figure eight shape, which is a donut shape parallel to the loop surface. On the other hand, the dipole antenna of the current source also radiates linearly polarized waves, and its directivity is an 8-shaped, but the directivity of the dipole antenna is a donut shape with the antenna as the central axis. Therefore, the directivity of the minute loop antenna and the directivity of the dipole antenna are the same and have substantially the same shape. In addition, when viewed from the far field, the directivity of both can be regarded as the same at the center. Moreover, it is possible to make the magnitude | size of directivity of both the same by adjusting the dimension of each part of an electrode.

また、微小ループアンテナの指向性とダイポールアンテナの指向性は、互いの電界と磁界を入れ替えた態様になっている(但し、微小ループアンテナから放射される電界の向きと、ダイポールアンテナから放射される磁界の向きは、逆になる)。従って、電極の各部の寸法を調整する等して両者の指向性の大きさを同じにすることで、微小ループアンテナの指向性とダイポールアンテナの指向性は、電界と磁界が入れ替わった点を除いて略同じになる。   In addition, the directivity of the minute loop antenna and the directivity of the dipole antenna are such that the electric field and the magnetic field of each other are interchanged (however, the direction of the electric field radiated from the minute loop antenna and the radiated from the dipole antenna) The direction of the magnetic field is reversed). Therefore, by adjusting the dimensions of each part of the electrode, etc. to make the directivity of both the same, the directivity of the micro loop antenna and the directivity of the dipole antenna are the same except that the electric field and magnetic field are interchanged. Are almost the same.

また、微小ループアンテナやダイポールアンテナの指向性においてE面とH面は直交している。従って、微小ループアンテナから放射される電界と、ダイポールアンテナから放射される電界は、角度が90度異なる。また、電極に流れる電流をIとしたとき、微小ループアンテナから放射される電界Eを表す式は、単純化して表すとE=jKIになる(但し、Kは、距離,波長,微小ループアンテナの直径等に基づいて定まる値)。一方、ダイポールアンテナから放射される電界Eを表す式は、単純化して表すとE=kIになる(但し、kは、距離,波長,ダイポールアンテナの全長等に基づいて定まる値)。従って、Eが虚数であるのに対し、Eは実数であるから、EとEにはπ/2(90度)の位相差がある。このように微小ループアンテナから放射される電界Eと、ダイポールアンテナから放射される電界Eは、角度が90度異なり位相差も90度あるから、このような2つの直線偏波を合成すると円偏波になる。 Further, the E plane and the H plane are orthogonal to each other in the directivity of the minute loop antenna or the dipole antenna. Therefore, the electric field radiated from the minute loop antenna is different from the electric field radiated from the dipole antenna by 90 degrees. Further, when the current flowing through the electrode is I, the expression representing the electric field E L radiated from the minute loop antenna is simply expressed as E L = jKI (where K is distance, wavelength, minute loop, and so on) Value determined based on antenna diameter). Meanwhile, expression for the electric field E D radiated from the dipole antenna is composed expressed simplified to E D = kI (where, k is the distance, wavelength, the value determined on the basis of the length or the like of the dipole antenna). Thus, whereas E L is imaginary, because E D is a real number, the E L and E D there is a phase difference of π / 2 (90 degrees). And the electric field E L emitted Thus the small loop antenna, the electric field E D radiated from the dipole antenna, because the angle is also 90 degrees phase difference differs by 90 degrees, when synthesizing such two linearly polarized It becomes circular polarization.

また、本発明によれば、第1の端部と第2の端部の一方以上において、電極の幅方向の一方の端と他方の端は、電極の周回方向における位置が異なる。発明者が鋭意検討した結果、このような構成であれば、アンテナから円偏波(右旋円偏波または左旋円偏波)が放射されることがわかった。また、アンテナの可逆定理から明らかとなるように、送信用のアンテナは受信用のアンテナとしても利用可能である。従って、本発明に係るアンテナは、円偏波を送信または受信することができる。   Further, according to the present invention, at one or more of the first end portion and the second end portion, one end in the width direction of the electrode and the other end are different in the position in the circumferential direction of the electrode. As a result of intensive studies by the inventor, it has been found that with such a configuration, circularly polarized waves (right-handed circularly polarized waves or left-handed circularly polarized waves) are radiated from the antenna. Further, as is clear from the reciprocity theorem of the antenna, the transmitting antenna can also be used as a receiving antenna. Therefore, the antenna according to the present invention can transmit or receive circularly polarized waves.

なお、以上の説明は、電極の周囲長が送信または受信する電波の波長よりも十分に小さく、電極の一部(ループ成分)が微小ループアンテナとして機能する場合であるが、本発明は、電極の一部(ループ成分)が微小ループアンテナとして機能する場合に限定されない。   The above explanation is a case where the perimeter of the electrode is sufficiently smaller than the wavelength of the radio wave to be transmitted or received, and a part of the electrode (loop component) functions as a minute loop antenna. It is not limited to the case where a part of (loop component) functions as a minute loop antenna.

発明者が鋭意検討した結果、アンテナが送信または受信する電波の波長を1λとしたとき、電極の周回長を徐々に増やしていくと、電極の周回長が例えば1/5λ以下であれば、電極のループ成分は微小ループアンテナとして機能し、そのドーナツ状の指向性はループ面に対して平行な状態を維持することがわかった。また、電極の周回長が1/5λを超えると、ドーナツ状の指向性は徐々に傾き始め、電極の周回長が例えば4/5λ以上になると、電極のループ成分は1波長ループアンテナとして機能し、ドーナツ状の指向性はループ面に対して垂直になることがわかった。   As a result of intensive studies by the inventor, when the wavelength of the radio wave transmitted or received by the antenna is 1λ, if the electrode circumference is gradually increased, for example, if the electrode circumference is 1 / 5λ or less, the electrode This loop component functions as a micro loop antenna, and its donut-shaped directivity is maintained parallel to the loop surface. Also, when the electrode circumference exceeds 1 / 5λ, the donut-shaped directivity begins to gradually tilt, and when the electrode circumference exceeds 4 / 5λ, the electrode loop component functions as a one-wavelength loop antenna. The donut-shaped directivity was found to be perpendicular to the loop surface.

一般的に、微小ループアンテナの定義(条件)は、電極の周回長が1λよりも十分に小さいことと、ドーナツ状の指向性がループ面に対して平行であることの2つである。上述したように電極の周回長が1/5λを超えると、ドーナツ状の指向性はループ面に対して平行でなくなる。従って、電極の周回長が1/5λよりも大きく4/5λ未満の範囲では、電極のループ成分は、ループアンテナとして機能するものの、微小ループアンテナとしては機能していないことになる。   In general, there are two definitions (conditions) for a micro loop antenna: the circumference of the electrode is sufficiently smaller than 1λ, and the donut-shaped directivity is parallel to the loop surface. As described above, when the circumference of the electrode exceeds 1 / 5λ, the donut-shaped directivity is not parallel to the loop surface. Therefore, in the range where the electrode circumference is greater than 1 / 5λ and less than 4 / 5λ, the electrode loop component functions as a loop antenna, but does not function as a minute loop antenna.

また、電極の周回長が上述した範囲内にある場合、電極の周回長が大きくなる程、ループアンテナの指向性とダイポールアンテナの指向性との角度(向き)の違いが大きくなる。このように両者の指向性の角度の違いが大きくなると、例えば、円偏波の軸比の値が悪化したり、直線偏波等の必要としない成分の占める割合が増大する(=円偏波の占める割合が低下する)。従って、電極の周回長が上述した範囲内にある場合、電極の周回長が大きくなる程、アンテナの送信性能や受信性能が低下することになる。しかしながら、ループアンテナの指向性とダイポールアンテナの指向性との角度の違いが90度にならない限り、ループアンテナの指向性におけるE面と、ダイポールアンテナの指向性におけるE面とが交差するから、アンテナから円偏波が放射される。   In addition, when the circumference of the electrode is within the above-described range, the difference in the angle (direction) between the directivity of the loop antenna and the directivity of the dipole antenna increases as the circumference of the electrode increases. When the difference in the directivity angle between the two becomes large in this way, for example, the value of the axial ratio of circularly polarized waves deteriorates, or the proportion of unnecessary components such as linearly polarized waves increases (= circularly polarized waves). ) Will decrease. Therefore, when the electrode circumference is within the above-described range, the transmission performance and reception performance of the antenna decrease as the electrode circumference increases. However, unless the difference in angle between the directivity of the loop antenna and the directivity of the dipole antenna is 90 degrees, the E plane in the directivity of the loop antenna and the E plane in the directivity of the dipole antenna intersect. Circularly polarized light is emitted from

従って、本発明に係るアンテナは、電極の周囲長が1λよりも十分に小さく、電極の一部(ループ成分)が微小ループアンテナとして機能する場合に限らず、電極の周回長が1λより小さく、かつ、ダイポールアンテナの指向性とループアンテナの指向性との角度の違いが90度にならない長さであれば、円偏波を送信または受信することが可能である。   Therefore, the antenna according to the present invention is not limited to the case where the perimeter of the electrode is sufficiently smaller than 1λ, and a part of the electrode (loop component) functions as a minute loop antenna, and the circumference of the electrode is smaller than 1λ. In addition, if the difference in angle between the directivity of the dipole antenna and the directivity of the loop antenna is not 90 degrees, it is possible to transmit or receive circularly polarized waves.

また、本発明によれば、電極の周回長は1λよりも十分に小さくすることができ、反射板も不要であるから、特許文献1に記載された円偏波アンテナに比べ、アンテナのサイズを小型化することができる。また、本発明に係るアンテナの指向性は、ループアンテナの指向性とダイポールアンテナの指向性とが重なる部分になるから、円偏波パッチアンテナに比べ、所望の円偏波(右旋円偏波または左旋円偏波)の指向性が広い。また、所望の円偏波の指向性が広いことから、マルチパスの発生を抑え、通信品質の低下を抑えることが可能になる。   In addition, according to the present invention, the circumference of the electrode can be made sufficiently smaller than 1λ, and no reflector is required. Therefore, the antenna size can be reduced compared to the circularly polarized antenna described in Patent Document 1. It can be downsized. In addition, the directivity of the antenna according to the present invention is a portion where the directivity of the loop antenna and the directivity of the dipole antenna overlap. (Or left-handed circular polarization) has a wide directivity. Moreover, since the directivity of the desired circularly polarized wave is wide, it is possible to suppress the occurrence of multipath and suppress the deterioration of communication quality.

よって、本発明によれば、小型で指向性が広くマルチパスを抑えることが可能な円偏波用のアンテナを提供することができる。   Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a circularly polarized antenna that is small in size and has a wide directivity and can suppress multipath.

また、本発明の第2の態様に係るアンテナは、円偏波を送信または受信するためのアンテナであって、帯状の間隙部を挟んで向かい合う2つの端部を有する開環状の電極を備え、前記電極の幅は、前記電極の一部がダイポールアンテナとして機能する長さを有し、前記電極の周回長は、送信または受信する電波の波長より小さく、かつ、前記電極の一部がループアンテナとして機能するにあたり、前記ダイポールアンテナの指向性と前記ループアンテナの指向性との角度の違いが90度にならない長さを有し、前記帯状の間隙部において前記電極の幅方向の一方の端と他方の端は、前記電極の周回方向における位置が異なることを特徴とする。   The antenna according to the second aspect of the present invention is an antenna for transmitting or receiving circularly polarized waves, and includes an open ring electrode having two end portions facing each other with a band-shaped gap portion interposed therebetween, The width of the electrode has such a length that a part of the electrode functions as a dipole antenna, the circumference of the electrode is smaller than the wavelength of a radio wave to be transmitted or received, and a part of the electrode is a loop antenna. And the end of the electrode in the width direction of the electrode in the band-shaped gap portion has a length in which the difference in angle between the directivity of the dipole antenna and the directivity of the loop antenna is not 90 degrees. The other end is characterized in that the position of the electrode in the circumferential direction is different.

以上の構成であっても、アンテナは開環状の電極を備え、この電極の幅は、電極の一部がダイポールアンテナとして機能する長さを有する。また、電極の周回長は、送信または受信する電波の波長より小さく、かつ、電極の一部がループアンテナとして機能するにあたり、ダイポールアンテナの指向性とループアンテナの指向性との角度の違いが90度にならない長さを有する。また、帯状の間隙部において電極の幅方向の一方の端と他方の端は、電極の周回方向における位置が異なるが、これは、本発明の第1の態様に係るアンテナにおいて、第1の端部と第2の端部の両方で、電極の幅方向の一方の端と他方の端の、電極の周回方向における位置が異なることに相当する。従って、本発明の第2の態様に係るアンテナは、本発明の第1の態様に係るアンテナと同様の効果を奏する。   Even in the above configuration, the antenna includes an open ring electrode, and the width of the electrode has such a length that a part of the electrode functions as a dipole antenna. Further, the circumference of the electrode is smaller than the wavelength of the radio wave to be transmitted or received, and when a part of the electrode functions as a loop antenna, the difference in angle between the directivity of the dipole antenna and the directivity of the loop antenna is 90. It has an indefinite length. Further, in the band-shaped gap portion, one end in the width direction of the electrode and the other end have different positions in the circumferential direction of the electrode. This is because the first end of the antenna according to the first aspect of the present invention is different. This corresponds to the fact that the positions of one end and the other end in the width direction of the electrode are different in the circumferential direction of the electrode in both the portion and the second end portion. Therefore, the antenna according to the second aspect of the present invention has the same effect as the antenna according to the first aspect of the present invention.

また、本発明の第1または第2の態様に係るアンテナにおいて、前記電極の周回長は、送信または受信する電波の波長の3/4以下であるようにしてもよい。
上述したように電極の周回長は、1λより小さく、かつ、ダイポールアンテナの指向性とループアンテナの指向性との角度の違いが90度にならない長さであればよいが、円偏波の軸比の悪化や、直線偏波等の必要としない成分の割合が増えてしまうこと等を考慮すると、3/4λ以下にすることが望ましい。
In the antenna according to the first or second aspect of the present invention, the circumference of the electrode may be 3/4 or less of the wavelength of a radio wave to be transmitted or received.
As described above, the circumference of the electrode may be a length that is smaller than 1λ and the angle difference between the directivity of the dipole antenna and the directivity of the loop antenna does not become 90 degrees. Taking into account the deterioration of the ratio and the increase in the proportion of components that are not required, such as linearly polarized waves, it is desirable to set it to 3 / 4λ or less.

また、本発明の第1または第2の態様に係るアンテナにおいて、前記電極の周回長は、前記電極の一部が微小ループアンテナとして機能する長さを有するようにしてもよい。あるいは、本発明の第1または第2の態様に係るアンテナにおいて、前記電極の周回長は、送信または受信する電波の波長の1/5以下であるようにしてもよい。   Moreover, the antenna which concerns on the 1st or 2nd aspect of this invention WHEREIN: You may make it the circumference length of the said electrode have a length in which a part of said electrode functions as a micro loop antenna. Or the antenna which concerns on the 1st or 2nd aspect of this invention WHEREIN: You may make it the circumference length of the said electrode be 1/5 or less of the wavelength of the electromagnetic wave transmitted or received.

発明者が鋭意検討した結果、電極の周回長を1/5λ以下にすると、電極のうち軸線の周りを周回するループ成分が微小ループアンテナとして機能することがわかった。従って、以上の構成によれば、電極の一部(ループ成分)が微小ループアンテナとして機能し、ダイポールアンテナの指向性と微小ループアンテナの指向性との角度の違いがゼロになる。このため、例えば電極の周回長が上述した範囲内(1/5λよりも大きく4/5λ未満)にあり、電極の一部(ループ成分)が微小ループアンテナではなくループアンテナとして機能している場合に比べ、円偏波の軸比を改善することや、直線偏波等の必要としない成分が含まれる割合を低減することが可能になる。よって、アンテナの送信性能や受信性能を高めることができる。   As a result of intensive studies by the inventor, it has been found that when the electrode circumference is 1 / 5λ or less, a loop component that circulates around the axis of the electrode functions as a minute loop antenna. Therefore, according to the above configuration, part of the electrode (loop component) functions as a minute loop antenna, and the difference in angle between the directivity of the dipole antenna and the directivity of the minute loop antenna becomes zero. For this reason, for example, when the circumference of the electrode is within the above-mentioned range (greater than 1 / 5λ and less than 4 / 5λ), a part of the electrode (loop component) functions as a loop antenna instead of a micro loop antenna. In comparison with the above, it is possible to improve the axial ratio of circularly polarized waves and to reduce the ratio of components that do not require linearly polarized waves or the like. Therefore, the transmission performance and reception performance of the antenna can be improved.

また、本発明の第3の態様に係るアンテナは、円偏波を送信または受信するためのアンテナであって、所定の幅を有する開環状の電極を備え、前記電極は、間隙部を挟んで向かい合う第1の端部と第2の端部とを有し、前記電極の周回長は、前記電極の一部が微小ループアンテナとして機能する長さを有し、前記第1の端部と前記第2の端部の一方以上において、前記電極の幅方向の一方の端と他方の端は、前記電極の周回方向における位置が異なることを特徴とする。   An antenna according to a third aspect of the present invention is an antenna for transmitting or receiving circularly polarized waves, and includes an open annular electrode having a predetermined width, and the electrode sandwiches a gap. The electrode has a first end and a second end facing each other, and the circumference of the electrode has a length such that a part of the electrode functions as a micro loop antenna, and the first end and the In one or more of the second end portions, one end and the other end in the width direction of the electrode are different from each other in the circumferential direction of the electrode.

以上の構成であっても、開環状の電極を、軸線の周りを周回するループ成分と、軸線方向に延在する直線成分とに分けて考えた場合、ループ成分は電流源の微小ループアンテナとなり、直線成分は電流源のダイポールアンテナとなる。また、前述したように微小ループアンテナから放射される電界Eと、ダイポールアンテナから放射される電界Eは、角度が90度異なり位相差も90度ある。また、第1の端部と第2の端部の一方以上において、電極の幅方向の一方の端と他方の端は、電極の周回方向における位置が異なる。 Even with the above configuration, when an open ring electrode is divided into a loop component that circulates around the axis and a linear component that extends in the axial direction, the loop component becomes a micro loop antenna of a current source. The linear component becomes a dipole antenna as a current source. Further, the electric field E L emitted from the small loop antenna as described above, the electric field E D radiated from the dipole antenna, the angle is also 90 degrees phase difference differs by 90 degrees. Further, at one or more of the first end and the second end, the position in the circumferential direction of the electrode differs between one end and the other end in the width direction of the electrode.

従って、本発明の第3の態様に係るアンテナは、本発明の第1の態様に係るアンテナと同様の効果を奏する。また、電極の一部(ループ成分)が微小ループアンテナとして機能するので、ダイポールアンテナの指向性と微小ループアンテナの指向性との角度の違いがゼロになる。従って、本発明の第1の態様や第2の態様と比較した場合に、円偏波の軸比を改善することや、直線偏波等の必要としない成分が含まれる割合を低減することが可能になるので、アンテナの送信性能や受信性能を高めることができる。   Therefore, the antenna according to the third aspect of the present invention has the same effect as the antenna according to the first aspect of the present invention. In addition, since a part of the electrode (loop component) functions as a minute loop antenna, the difference in angle between the directivity of the dipole antenna and the directivity of the minute loop antenna becomes zero. Therefore, when compared with the first aspect and the second aspect of the present invention, it is possible to improve the axial ratio of circularly polarized waves and reduce the ratio of components that do not require linearly polarized waves or the like. Therefore, the transmission performance and reception performance of the antenna can be improved.

また、本発明の第4の態様に係るアンテナは、円偏波を送信または受信するためのアンテナであって、所定の幅を有する開環状の電極を備え、前記電極は、帯状の間隙部を挟んで向かい合う2つの端部を有し、前記電極の周回長は、前記電極の一部が微小ループアンテナとして機能する長さを有し、前記帯状の間隙部において前記電極の幅方向の一方の端と他方の端は、前記電極の周回方向における位置が異なることを特徴とする。
以上の構成であっても、本発明の第3の態様に係るアンテナと同様の効果を奏する。
An antenna according to a fourth aspect of the present invention is an antenna for transmitting or receiving circularly polarized waves, and includes an open ring electrode having a predetermined width, and the electrode includes a band-shaped gap portion. The electrode has two ends facing each other, and the circumferential length of the electrode is such that a part of the electrode functions as a micro loop antenna, and one of the electrodes in the width direction of the electrode in the band-shaped gap portion. The end and the other end are different in the position of the electrode in the circumferential direction.
Even if it is the above structure, there exists an effect similar to the antenna which concerns on the 3rd aspect of this invention.

また、本発明の第1乃至第4の態様のいずれかに係るアンテナにおいて、前記電極には2つの給電点が設けられ、前記2つの給電点は、前記電極の軸線方向における位置が同じであるようにしてもよい。
この構成によれば、簡素な構成で、電極に流れる電流の向きが電極の周回方向となるように給電を行うことができる。
In the antenna according to any one of the first to fourth aspects of the present invention, the electrode is provided with two feeding points, and the two feeding points have the same position in the axial direction of the electrode. You may do it.
According to this configuration, power can be supplied with a simple configuration so that the direction of the current flowing through the electrode is in the direction of rotation of the electrode.

また、本発明の第1乃至第4の態様のいずれかに係るアンテナにおいて、前記電極には、2つの給電点と、前記2つの給電点の間を前記電極の軸線方向に分断する第1開口部と、前記第1開口部に接続され、かつ、前記電極の周回方向に延在し、前記2つの給電点を挟んで向かい合う2つの第2開口部と、が設けられている構成であってもよい。
この構成によれば、第1開口部と第2開口部によって、電極に流れる電流の向きが電極の周回方向に規定される。従って、上述したように2つの給電点の、電極の軸線方向における位置を同じにする必要がない。また、第1開口部と第2開口部を設ける必要があるものの、これらを設けずに電流の向きが電極の周回方向となるように給電を行う場合に比べ、2つの給電点間の距離を小さくすることができるから、より小さなスペースで給電を行うことが可能になる。
In the antenna according to any one of the first to fourth aspects of the present invention, the electrode includes two feeding points and a first opening that divides a gap between the two feeding points in the axial direction of the electrode. And two second openings that are connected to the first opening, extend in the circumferential direction of the electrode, and face each other across the two feeding points. Also good.
According to this structure, the direction of the electric current which flows into an electrode is prescribed | regulated by the surrounding direction of an electrode by the 1st opening part and the 2nd opening part. Therefore, as described above, the positions of the two feeding points in the axial direction of the electrodes need not be the same. In addition, although it is necessary to provide the first opening and the second opening, the distance between the two feeding points is larger than that in the case where feeding is performed so that the direction of the current is in the circumferential direction of the electrode without providing these. Since it can be made small, it becomes possible to supply power in a smaller space.

また、本発明の第1乃至第4の態様のいずれかに係るアンテナにおいて、柱状の誘電体基体をさらに備え、前記電極は、前記誘電体基体の表面に設けられている構成であってもよい。
この構成によれば、誘電体基体を用いているので波長短縮効果によりアンテナの更なる小型化を図ることができる。
The antenna according to any one of the first to fourth aspects of the present invention may further include a columnar dielectric substrate, and the electrode may be provided on a surface of the dielectric substrate. .
According to this configuration, since the dielectric base is used, the antenna can be further downsized due to the wavelength shortening effect.

また、本発明の第2または第4の態様に係るアンテナにおいて、前記電極は、複数の面を有し、前記帯状の間隙部において前記電極の幅方向の一方の端と他方の端は、前記複数の面のうち異なる面に位置する構成であってもよい。
発明者が鋭意検討した結果、帯状の間隙部において電極の幅方向の一方の端と他方の端の、電極の周回方向における距離が大きい程、円偏波の軸比の値が1に近づくことがわかった。従って、帯状の間隙部の両端が異なる面に位置する場合、同じ面に位置する場合に比べ、電極の周回方向における距離を大きくとることができるから、送信または受信する円偏波について良好な軸比を得ることができる。
In the antenna according to the second or fourth aspect of the present invention, the electrode has a plurality of surfaces, and one end and the other end in the width direction of the electrode in the band-shaped gap portion are The structure located in a different surface among several surfaces may be sufficient.
As a result of intensive studies by the inventors, the value of the axial ratio of the circularly polarized wave approaches 1 as the distance between the one end and the other end in the width direction of the electrode in the belt-shaped gap portion increases in the circumferential direction of the electrode. I understood. Therefore, when both ends of the band-shaped gap portion are located on different surfaces, the distance in the circumferential direction of the electrode can be increased as compared with the case where they are located on the same surface. A ratio can be obtained.

また、本発明に係る通信装置は、上述したいずれかのアンテナを備える。例えば、通信装置として、衛星携帯電話機、タブレット端末、スマートフォン、ノート型パソコン等を例示することができる。また、通信装置には、例えば、アンテナと通信回路(送信回路または受信回路)とを備えた円偏波用の通信モジュール等も含まれる。なお、通信装置は、円偏波を送信する送信装置や、円偏波を受信する受信装置であってもよい。   The communication apparatus according to the present invention includes any one of the antennas described above. For example, a satellite mobile phone, a tablet terminal, a smartphone, a notebook computer, etc. can be exemplified as the communication device. The communication device also includes, for example, a circularly polarized wave communication module including an antenna and a communication circuit (a transmission circuit or a reception circuit). The communication device may be a transmitting device that transmits circularly polarized waves or a receiving device that receives circularly polarized waves.

また、本発明に係る電子機器は、上述したいずれかのアンテナを備える。例えば、電子機器には、GPSを利用したナビゲーション装置、GPS衛星からの電波を受信して位置や速度を算出して移動距離や移動速度等を計測することが可能な携帯型ランニング機器、GPS衛星からの電波を受信して時刻を補正する機能を備えた腕時計等が含まれる。なお、通信装置の場合と同様に、電子機器は、円偏波を送信する機器であってもよいし、円偏波を受信する機器であってもよい。   An electronic apparatus according to the present invention includes any one of the antennas described above. For example, the electronic device includes a navigation device using GPS, a portable running device capable of calculating a position and speed by receiving radio waves from a GPS satellite, and measuring a moving distance, a moving speed, and the like, a GPS satellite A wristwatch or the like having a function of correcting the time by receiving a radio wave from is included. As in the case of the communication apparatus, the electronic device may be a device that transmits circularly polarized waves or a device that receives circularly polarized waves.

第1実施形態に係るアンテナ1の外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of the antenna 1 which concerns on 1st Embodiment. アンテナ1の構造を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a structure of an antenna 1. FIG. アンテナ1の展開図である。FIG. 3 is a development view of the antenna 1. スリット40を、X軸に直交するループ成分と、Y軸に直交する直線成分とに分解して考えてみたときの図である。It is a figure when it considers that the slit 40 is decomposed | disassembled into the loop component orthogonal to an X-axis, and the linear component orthogonal to a Y-axis. 電極20を、軸線ALの周りを周回するループ成分と、軸線ALの方向に延在する直線成分とに分解して考えてみたときの図である。It is a figure when the electrode 20 is decomposed | disassembled and considered into the loop component which circulates around the axis line AL, and the linear component extended in the direction of the axis line AL. アンテナ1、微小ループアンテナおよび微小ダイポールアンテナの指向性を立体的に示す図である。It is a figure which shows the directivity of the antenna 1, a micro loop antenna, and a micro dipole antenna in three dimensions. スリット40の始点SP1と終点EP1を結ぶ直線L2と、電極20に流れる電流Iの向きを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a direction of a current I flowing through an electrode 20 and a straight line L2 connecting a start point SP1 and an end point EP1 of the slit 40. 電磁界シミュレータによって得られたアンテナ1の指向性を示すグラフ(ZX断面)である。It is a graph (ZX cross section) which shows the directivity of the antenna 1 obtained by the electromagnetic field simulator. 円偏波パッチアンテナの指向性を示すグラフ(ZX断面)である。It is a graph (ZX section) which shows the directivity of a circular polarization patch antenna. 試作したアンテナ1の指向性を示すグラフ(XY断面/実測値)である。It is a graph (XY cross section / actual measurement value) which shows the directivity of the antenna 1 made as an experiment. 試作したアンテナ1の指向性を示すグラフ(YZ断面/実測値)である。It is a graph (YZ cross section / actual measurement value) which shows the directivity of the antenna 1 made as an experiment. 試作したアンテナ1の指向性を示すグラフ(ZX断面/実測値)である。It is a graph (ZX section / actual measurement value) which shows the directivity of antenna 1 made as an experiment. 第2実施形態に係るアンテナ2の外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of the antenna 2 which concerns on 2nd Embodiment. アンテナ2の構造を示す斜視図である。2 is a perspective view showing a structure of an antenna 2. FIG. アンテナ2の展開図である。FIG. 3 is a development view of the antenna 2. 第3実施形態に係るアンテナ3の外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of the antenna 3 which concerns on 3rd Embodiment. アンテナ3の構造を示す斜視図である。2 is a perspective view showing a structure of an antenna 3. FIG. アンテナ3の展開図である。FIG. 3 is a development view of the antenna 3. 変形例1に係るアンテナ4の構造を示す斜視図である。6 is a perspective view showing a structure of an antenna 4 according to Modification 1. FIG. 変形例2に係るアンテナ5の構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the antenna 5 which concerns on the modification 2. FIG. 変形例3に係るアンテナ6の構造を示す斜視図である。10 is a perspective view showing a structure of an antenna 6 according to Modification 3. FIG. 変形例4に係るアンテナ7の構造を示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing a structure of an antenna 7 according to Modification 4. 変形例5に係るアンテナ8の構造を示す斜視図である。10 is a perspective view showing a structure of an antenna 8 according to Modification 5. FIG. Y軸方向から見たときのアンテナ8の平面図である。It is a top view of the antenna 8 when it sees from a Y-axis direction. 変形例6に係るアンテナ9の構造を示す斜視図である。10 is a perspective view showing a structure of an antenna 9 according to Modification 6. FIG. 変形例7に係るアンテナ100の構造を示す斜視図である。10 is a perspective view showing a structure of an antenna 100 according to Modification Example 7. FIG. 変形例8に係るアンテナ101の構造を示す斜視図である。10 is a perspective view showing a structure of an antenna 101 according to Modification 8. FIG. 変形例8に係る別のアンテナ1’の構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of another antenna 1 'concerning the modification 8. 変形例9に係り、1波長ループアンテナとダイポールアンテナの指向性を立体的に示す図である。It is a figure which concerns on the modification 9 and shows the directivity of a 1 wavelength loop antenna and a dipole antenna in three dimensions.

以下、図面を参照して本発明に係る実施の形態を説明する。なお、図面において各部の寸法の比率は実際のものと適宜異なる。
<A.第1実施形態>
図1は、本実施形態に係るアンテナ1の外観を示す斜視図である。
なお、図中、X軸は誘電体基体10の上面10Aに対して平行な方向に延びる軸であり、Z軸は上面10Aに対して垂直な方向に延びる軸であり、Y軸はX軸およびZ軸に対して垂直な方向に延びる軸である。アンテナ1は、直方体状の誘電体基体10と、誘電体基体10の表面に設けられた電極20とを備える。誘電体基体10は、プラスチックやセラミック等の誘電体材料で形成されている。例えば、誘電体基体10の主材料はBaO-TiOであり、誘電体基体10の誘電率は93である。また、誘電体基体10のサイズは、例えば9.0mm(X軸方向)×9.0mm(Y軸方向)×4.4mm(Z軸方向)である。電極20は、CuやAg等の導体で形成されている。電極20は、例えば、メッキやスクリーン印刷等によって誘電体基体10の表面に形成される。なお、CuやAg以外にも、導電率が1.67×10−6Ω/cmより小さい金属を電極20の材料とすることができる。また、電極20は、誘電体基体10に対して接着剤等なしで隙間なく密着させることが望ましい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the ratio of dimensions of each part is appropriately different from the actual one.
<A. First Embodiment>
FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of an antenna 1 according to the present embodiment.
In the figure, the X axis is an axis extending in a direction parallel to the upper surface 10A of the dielectric substrate 10, the Z axis is an axis extending in a direction perpendicular to the upper surface 10A, and the Y axis is the X axis and This is an axis extending in a direction perpendicular to the Z axis. The antenna 1 includes a rectangular parallelepiped dielectric base 10 and an electrode 20 provided on the surface of the dielectric base 10. The dielectric substrate 10 is made of a dielectric material such as plastic or ceramic. For example, the main material of the dielectric substrate 10 is BaO—TiO 2 and the dielectric constant of the dielectric substrate 10 is 93. The size of the dielectric substrate 10 is, for example, 9.0 mm (X-axis direction) × 9.0 mm (Y-axis direction) × 4.4 mm (Z-axis direction). The electrode 20 is formed of a conductor such as Cu or Ag. The electrode 20 is formed on the surface of the dielectric substrate 10 by, for example, plating or screen printing. In addition to Cu and Ag, a metal having a conductivity smaller than 1.67 × 10 −6 Ω / cm can be used as the material of the electrode 20. Further, it is desirable that the electrode 20 is closely adhered to the dielectric substrate 10 without any adhesive or the like.

図2は、アンテナ1の構造を示す斜視図である。
誘電体基体10の表面は、上面10Aと、下面10Bと、4つの側面10C〜10Fとで構成されている。上面10Aと下面10B、側面10Cと側面10D、側面10Eと側面10Fは、各々対向している。電極20は、誘電体基体10の表面のうち、側面10D、上面10A、側面10Cおよび下面10Bの4面にわたって形成されており、側面10Eと側面10Fには電極20が形成されていない。また、電極20のうち下面10Bに形成された正方形状の部分には、Hの字の形をした給電用の開口部30と、2つの給電点FD1,FD2が設けられている。給電点FD1,FD2は、電極20に対する給電位置であり、図示を省略した給電線を介してグランド電位と高周波電位が給電される。これにより電極20に電流(高周波電流)が流れる。また、詳細については後述するが、給電用の開口部30は、電極20に流れる電流の向きを規定する。
FIG. 2 is a perspective view showing the structure of the antenna 1.
The surface of the dielectric substrate 10 includes an upper surface 10A, a lower surface 10B, and four side surfaces 10C to 10F. The upper surface 10A and the lower surface 10B, the side surface 10C and the side surface 10D, and the side surface 10E and the side surface 10F face each other. The electrode 20 is formed over four surfaces of the surface of the dielectric substrate 10, that is, the side surface 10D, the upper surface 10A, the side surface 10C, and the lower surface 10B, and the electrode 20 is not formed on the side surface 10E and the side surface 10F. In addition, a square-shaped portion formed on the lower surface 10B of the electrode 20 is provided with an H-shaped power feeding opening 30 and two power feeding points FD1 and FD2. The feeding points FD1 and FD2 are feeding positions for the electrode 20, and a ground potential and a high-frequency potential are fed through a feeding line (not shown). As a result, a current (high-frequency current) flows through the electrode 20. Moreover, although mentioned later for details, the opening part 30 for electric power feeding prescribes | regulates the direction of the electric current which flows into the electrode 20. FIG.

図3は、アンテナ1の展開図である。
電極20は、誘電体基体10の表面のうち4つの面(側面10D、上面10A、側面10Cおよび下面10B)に形成されている。また、電極20が形成された4つの面には、給電用の開口部30の他にスリット40が設けられている。スリット40は、例えば、2.0mmの幅を有する帯状の間隙部であり、電極20を図中左側の端から右側の端にかけて分断している。また、スリット40は、側面10D、上面10Aおよび側面10Cの3面にわたって形成されており、側面10D内の1箇所と、側面10C内の1箇所で直角に折れ曲がっている。前述したように誘電体基体10のX軸方向のサイズは9.0mmであるから、電極20が形成された4つの面は、9.0mmの幅を有する矩形状の環(閉環状)を形成している。この環の一部がスリット40によって分断されているので、電極20は、9.0mmの幅を有する開環状になる。また、電極20は、スリット40を挟んで対向する第1の端部E1と第2の端部E2とを有する。
FIG. 3 is a development view of the antenna 1.
The electrode 20 is formed on four surfaces (side surface 10D, upper surface 10A, side surface 10C, and lower surface 10B) of the surface of the dielectric substrate 10. In addition to the power supply opening 30, slits 40 are provided on the four surfaces on which the electrodes 20 are formed. The slit 40 is, for example, a band-shaped gap having a width of 2.0 mm, and divides the electrode 20 from the left end to the right end in the drawing. Moreover, the slit 40 is formed over the three surfaces of the side surface 10D, the upper surface 10A, and the side surface 10C, and is bent at a right angle at one location in the side surface 10D and one location in the side surface 10C. As described above, since the size of the dielectric substrate 10 in the X-axis direction is 9.0 mm, the four surfaces on which the electrodes 20 are formed form a rectangular ring (closed ring) having a width of 9.0 mm. doing. Since a part of the ring is divided by the slit 40, the electrode 20 becomes an open ring having a width of 9.0 mm. The electrode 20 has a first end E1 and a second end E2 that are opposed to each other with the slit 40 interposed therebetween.

また、誘電体基体10のサイズは9.0mm(X軸方向)×9.0mm(Y軸方向)×4.4mm(Z軸方向)であり、スリット40の幅は2.0mmであるから、電極20の周回長PL1は、24.8mmになる。これに対し、アンテナ1の共振周波数は1617MHzであり、その波長は約186mmである。従って、電極20の周回長PL1(24.8mm)は、アンテナ1が送信または受信する電波の波長(約186mm)よりも十分に小さい。このように電極20の周回長PL1を波長に対して十分に小さい値とすることで、電極20の一部を微小ループアンテナとして機能させることができる。   In addition, the size of the dielectric substrate 10 is 9.0 mm (X-axis direction) × 9.0 mm (Y-axis direction) × 4.4 mm (Z-axis direction), and the width of the slit 40 is 2.0 mm. The circumferential length PL1 of the electrode 20 is 24.8 mm. On the other hand, the resonance frequency of the antenna 1 is 1617 MHz, and its wavelength is about 186 mm. Accordingly, the circumferential length PL1 (24.8 mm) of the electrode 20 is sufficiently smaller than the wavelength (about 186 mm) of the radio wave transmitted or received by the antenna 1. In this way, by setting the circumference PL1 of the electrode 20 to a sufficiently small value with respect to the wavelength, a part of the electrode 20 can function as a minute loop antenna.

また、図3において、2つの給電点FD1,FD2を結ぶ直線L1は、電極20の周回方向(図中上下方向)と一致する。また、電極20に流れる電流の向きも図中上下方向となり、電極20の周回方向と一致する。なお、電極20に流れる主たる電流の向きは図中上下方向になるが、電極20における局所的な電流の向きは、場所によって図中上下方向とは異なる場合がある。   Further, in FIG. 3, a straight line L1 connecting the two feeding points FD1 and FD2 coincides with the circumferential direction (vertical direction in the drawing) of the electrode 20. Further, the direction of the current flowing through the electrode 20 is also in the vertical direction in the figure, and coincides with the direction of the electrode 20. Although the direction of the main current flowing through the electrode 20 is in the vertical direction in the figure, the local current direction in the electrode 20 may differ from the vertical direction in the figure depending on the location.

また、給電用の開口部30は、X軸方向に延在する直線状の第1開口部と、第1開口部の両端に接続され、Y軸方向に延在する2本の直線状の第2開口部とで構成されている。2つの給電点FD1,FD2は、第1開口部を挟んでその両側に配置されている。また、2つの給電点FD1,FD2の両脇には、Y軸方向に延在する2本の第2開口部が存在する。従って、開口部30によって、電極20に流れる電流の向きが電極20の周回方向に規定される。このため、必ずしも図3に示すように2つの給電点FD1,FD2を直線L1上に配置する必要はない。   The power supply opening 30 includes a linear first opening extending in the X-axis direction and two linear first openings connected to both ends of the first opening and extending in the Y-axis direction. It consists of two openings. The two feeding points FD1, FD2 are arranged on both sides of the first opening. In addition, on both sides of the two feeding points FD1 and FD2, there are two second openings extending in the Y-axis direction. Therefore, the direction of the current flowing through the electrode 20 is defined by the opening 30 in the circumferential direction of the electrode 20. For this reason, it is not always necessary to arrange the two feeding points FD1 and FD2 on the straight line L1 as shown in FIG.

なお、開口部30を設けなくても、例えば、直線L1上等、電極20の周回方向と一致する線上に2つの給電点FD1,FD2を配置すれば、電極20に流れる電流の向きを電極20の周回方向にすることができる。但し、この場合、2つの給電点FD1,FD2間の距離を比較的大きくとる必要がある。これに対し、本実施形態の場合、開口部30を設ける必要があるものの、開口部30を設けない場合に比べ、2つの給電点FD1,FD2間の距離を小さくすることができるから、より小さなスペースで給電を行うことが可能になる。   Even if the opening 30 is not provided, for example, if the two feeding points FD1 and FD2 are arranged on a line that coincides with the circumferential direction of the electrode 20, such as on the straight line L1, the direction of the current flowing through the electrode 20 can be changed. Can be in the direction of rotation. However, in this case, the distance between the two feeding points FD1 and FD2 needs to be relatively large. On the other hand, in the present embodiment, although it is necessary to provide the opening 30, the distance between the two feeding points FD <b> 1 and FD <b> 2 can be reduced as compared with the case where the opening 30 is not provided, and thus the smaller. Power can be supplied in space.

図4〜図6は、アンテナ1の動作原理を説明するための図である。
なお、図4は、アンテナ1をスロットアンテナと捉え、スロット(スリット40)を、X軸に直交するループ成分と、Y軸に直交する直線成分とに分解して考えてみたときの図である。これに対し、図5は、アンテナ1を、導体を巻き線状にしたアンテナと捉え、巻き線(電極20)を、軸線ALの周りを周回するループ成分と、軸線ALの方向に延在する直線成分とに分解して考えてみたときの図である。また、図6は、アンテナ1の指向性(右旋円偏波)と、微小ループアンテナの指向性(直線偏波)と、微小ダイポールアンテナの指向性(直線偏波)とを立体的に示す図である。図4および図5は、同じアンテナ1を磁流アンテナとして捉えるか、電流アンテナとして捉えるかという双対の関係にあるが、以下、図5および図6を参照してアンテナ1の動作原理を説明する。
4 to 6 are diagrams for explaining the operation principle of the antenna 1.
FIG. 4 is a diagram when the antenna 1 is regarded as a slot antenna, and the slot (slit 40) is considered to be decomposed into a loop component orthogonal to the X axis and a linear component orthogonal to the Y axis. . On the other hand, in FIG. 5, the antenna 1 is regarded as an antenna in which a conductor is wound, and the winding (electrode 20) extends in the direction of the axis AL and a loop component that circulates around the axis AL. It is a figure when it considers decomposed | disassembled into a linear component. FIG. 6 shows three-dimensionally the directivity of the antenna 1 (right-handed circularly polarized wave), the directivity of the minute loop antenna (linearly polarized wave), and the directivity of the minute dipole antenna (linearly polarized wave). FIG. 4 and 5 are in a dual relationship that the same antenna 1 is regarded as a magnetic current antenna or a current antenna. Hereinafter, the operation principle of the antenna 1 will be described with reference to FIGS. 5 and 6. .

図5に示すように、電極20に着目した場合、電極20は、軸線ALの周りを周回するループ成分と、軸線ALの方向に延在する直線成分とに分けて考えることができる。なお、軸線ALは、開環状の電極20の中心軸であり、X軸方向に延在している。電極20のループ成分は、帯状の導体が約1.5周分だけ巻かれたループ構造を有する。また、前述したように電極20の周回長PL1は、アンテナ1が送信または受信する電波の波長よりも十分に小さい。従って、電極20のループ成分は、電流源の微小ループアンテナと考えることができる。この微小ループアンテナは、周回長が26.8mmであり、X軸に直交するループ面を有する。一方、電極20のX軸方向の幅は9.0mmであり、この値も1波長より十分に小さいから、電極20の直線成分は、電流源の微小ダイポールアンテナと考えることができる。   As shown in FIG. 5, when attention is paid to the electrode 20, the electrode 20 can be divided into a loop component that circulates around the axis AL and a linear component that extends in the direction of the axis AL. The axis AL is the central axis of the open annular electrode 20 and extends in the X-axis direction. The loop component of the electrode 20 has a loop structure in which a strip-shaped conductor is wound for about 1.5 turns. Further, as described above, the loop length PL1 of the electrode 20 is sufficiently smaller than the wavelength of the radio wave transmitted or received by the antenna 1. Therefore, the loop component of the electrode 20 can be considered as a minute loop antenna of a current source. This micro loop antenna has a loop length of 26.8 mm and a loop surface orthogonal to the X axis. On the other hand, since the width of the electrode 20 in the X-axis direction is 9.0 mm and this value is also sufficiently smaller than one wavelength, the linear component of the electrode 20 can be considered as a minute dipole antenna of a current source.

ここで、電流源の微小ループアンテナは直線偏波を放射する。また、微小ループアンテナの指向性は、いわゆる8の字形であってループ面に対して平行なドーナツ状になる。一方、電流源の微小ダイポールアンテナも直線偏波を放射し、その指向性は8の字形であるが、微小ダイポールアンテナの指向性はアンテナを中心軸とするドーナツ状になる。従って、微小ループアンテナの指向性と微小ダイポールアンテナの指向性は、向きが同じになり形状も略同じになる。これに加え、遠方界からみたとき、両者の指向性は中心の位置も同じにみなすことができる。また、本実施形態に係るアンテナ1は、電極20の各部の寸法を調整する等して、両者の指向性の大きさも同じになるようにしている。従って、微小ループアンテナの指向性と微小ダイポールアンテナの指向性は、図6に示すように、いずれもX軸を中心軸とするドーナツ状になり、向きと形状と大きさが略同じになる。   Here, the minute loop antenna of the current source radiates linearly polarized waves. In addition, the directivity of the minute loop antenna is a so-called figure eight shape, which is a donut shape parallel to the loop surface. On the other hand, the minute dipole antenna of the current source also radiates linearly polarized waves, and its directivity is an 8-shaped shape, but the directivity of the minute dipole antenna is a donut shape with the antenna as the central axis. Therefore, the directivity of the minute loop antenna and the directivity of the minute dipole antenna are the same and have substantially the same shape. In addition, when viewed from the far field, the directivity of both can be regarded as the same at the center. In the antenna 1 according to the present embodiment, the size of each part of the electrode 20 is adjusted, for example, so that the directivity of both is the same. Therefore, as shown in FIG. 6, the directivity of the minute loop antenna and the directivity of the minute dipole antenna are both donuts with the X axis as the central axis, and the direction, shape, and size are substantially the same.

また、図6からも明らかとなるように、微小ループアンテナの指向性と微小ダイポールアンテナの指向性は、互いの電界と磁界を入れ替えた態様になっている(但し、微小ループアンテナから放射される電界Eの向きと、微小ダイポールアンテナから放射される磁界Hの向きは、逆になる)。従って、微小ループアンテナの指向性と微小ダイポールアンテナの指向性は、電界と磁界が入れ替わった点を除いて略同じになる。 As is clear from FIG. 6, the directivity of the minute loop antenna and the directivity of the minute dipole antenna are in a mode in which the electric field and the magnetic field of each other are interchanged (however, emitted from the minute loop antenna). and direction of the electric field E L, the direction of the magnetic field H D radiated from the small dipole antenna is reversed). Therefore, the directivity of the minute loop antenna and the directivity of the minute dipole antenna are substantially the same except that the electric field and the magnetic field are interchanged.

ところで、円偏波は、例えば垂直偏波と水平偏波等、角度が90度異なる2つの直線偏波の合成であるが、2つの直線偏波の位相を90度ずらす必要がある。また、この位相差が90度か−90度かで、右旋円偏波になるのか左旋円偏波になるのかが決まる。上述したように、微小ループアンテナの指向性と微小ダイポールアンテナの指向性は、電界と磁界が入れ替わっている。また、微小ループアンテナや微小ダイポールアンテナの指向性においてE面とH面は直交している。従って、微小ループアンテナから放射される電界Eと、微小ダイポールアンテナから放射される電界Eは、角度が90度異なる。 By the way, the circularly polarized wave is a combination of two linearly polarized waves whose angles are different by 90 degrees, such as a vertical polarized wave and a horizontal polarized wave, but it is necessary to shift the phases of the two linearly polarized waves by 90 degrees. Also, whether the phase difference is 90 degrees or -90 degrees determines whether it is right-handed circular polarization or left-handed circular polarization. As described above, the directivity of the minute loop antenna and the directivity of the minute dipole antenna are interchanged between an electric field and a magnetic field. Further, the E plane and the H plane are orthogonal to each other in the directivity of the minute loop antenna or minute dipole antenna. Therefore, the electric field E L emitted from the small loop antenna, the electric field E D radiated from the small dipole antenna, different angles 90 degrees.

また、微小ループアンテナと微小ダイポールアンテナは、同じ電極20を分けて考えたものであるから、微小ループアンテナに流れる電流と、微小ダイポールアンテナに流れる電流に位相差はない。しかしながら、電極20に流れる電流をIとしたとき、微小ループアンテナから放射される電界Eを表す式は、単純化して表すとE=jKIになる(但し、Kは、距離,波長,微小ループアンテナの直径等に基づいて定まる値)。一方、微小ダイポールアンテナから放射される電界Eを表す式は、単純化して表すとE=kIになる(但し、kは、距離,波長,微小ダイポールアンテナの全長等に基づいて定まる値)。従って、両式を比較すると、Eが虚数であるのに対し、Eは実数であるから、EとEにはπ/2の位相差がある。つまり、微小ループアンテナから放射される電界Eと、微小ダイポールアンテナから放射される電界Eには、90度の位相差がある。 In addition, since the minute loop antenna and the minute dipole antenna are considered by dividing the same electrode 20, there is no phase difference between the current flowing through the minute loop antenna and the current flowing through the minute dipole antenna. However, when the current flowing through the electrode 20 is I, the expression representing the electric field E L radiated from the minute loop antenna is simplified to E L = jKI (where K is the distance, wavelength, minute Value determined based on loop antenna diameter). On the other hand, a simplified expression of the electric field E D radiated from the minute dipole antenna is E D = kI (where k is a value determined based on distance, wavelength, total length of the minute dipole antenna, etc.). . Therefore, when comparing the both expression, whereas E L is imaginary, because E D is a real number, the E L and E D there is a phase difference of [pi / 2. That is, the electric field E L emitted from the small loop antenna, the electric field E D radiated from the small dipole antenna, there is a phase difference of 90 degrees.

このように角度が90度異なり位相差も90度ある2つの直線偏波を合成すると円偏波になる。また、アンテナの可逆定理から明らかとなるように、送信用のアンテナは受信用のアンテナとしても利用可能である。従って、本実施形態に係るアンテナ1は、円偏波を送信または受信することができる。なお、アンテナ1の指向性は、微小ループアンテナの指向性と、微小ダイポールアンテナの指向性のANDをとった部分、すなわち両者の指向性が重なる部分になる。上述したように、微小ループアンテナの指向性と微小ダイポールアンテナの指向性は、電界と磁界が入れ替わった点を除いて略同じである。従って、アンテナ1の指向性は、図6に示すように、微小ループアンテナや微小ダイポールアンテナの指向性と向き,形状,大きさが略同じになる。   Thus, when two linearly polarized waves having an angle of 90 degrees and a phase difference of 90 degrees are combined, a circularly polarized wave is obtained. Further, as is clear from the reciprocity theorem of the antenna, the transmitting antenna can also be used as a receiving antenna. Therefore, the antenna 1 according to the present embodiment can transmit or receive circularly polarized waves. The directivity of the antenna 1 is a portion obtained by ANDing the directivity of the minute loop antenna and the directivity of the minute dipole antenna, that is, the portion where the directivity of both overlaps. As described above, the directivity of the minute loop antenna and the directivity of the minute dipole antenna are substantially the same except that the electric field and the magnetic field are interchanged. Therefore, as shown in FIG. 6, the directivity of the antenna 1 is substantially the same as the directivity, direction, shape, and size of the minute loop antenna or minute dipole antenna.

また、発明者が鋭意検討した結果、図7に示すように、スリット40のうち図中左端の中点を始点SP1とし、図中右端の中点を終点EP1としたとき、始点SP1と終点EP1を結ぶ直線L2が電極20に流れる電流Iの向き(=電極20の周回方向)と直交しない限り、アンテナ1から円偏波(右旋円偏波または左旋円偏波)が放射されることがわかった。なお、直線L2が電流Iの向きと直交する場合は、円偏波でなく直線偏波(垂直偏波)が放射される。また、同図に示すように、スリット40の終点EP1が始点SP1よりも図中下側にある場合は右旋円偏波が放射され、終点EP1が始点SP1よりも図中上側にくるようにスリット40を設けた場合は左旋円偏波が放射されることもわかった。従って、本実施形態に係るアンテナ1は、右旋円偏波用のアンテナであることが理解できる。   Further, as a result of intensive studies by the inventor, as shown in FIG. 7, when the middle point at the left end in the drawing is the start point SP1 and the middle point at the right end in the drawing is the end point EP1, as shown in FIG. As long as the straight line L2 connecting the two lines is not orthogonal to the direction of the current I flowing through the electrode 20 (= the direction of rotation of the electrode 20), circularly polarized waves (right-handed circularly polarized waves or left-handed circularly polarized waves) may be radiated from the antenna 1. all right. When the straight line L2 is orthogonal to the direction of the current I, linearly polarized waves (vertically polarized waves) are radiated instead of circularly polarized waves. As shown in the figure, when the end point EP1 of the slit 40 is below the start point SP1, the right-handed circularly polarized wave is emitted, and the end point EP1 is above the start point SP1 in the drawing. It was also found that when the slit 40 is provided, a left-handed circularly polarized wave is radiated. Therefore, it can be understood that the antenna 1 according to the present embodiment is a right-handed circularly polarized antenna.

また、発明者が鋭意検討した結果、スリット40の始点SP1と終点EP1の図中上下方向(=電極20の周回方向)の距離が大きい程、円偏波の軸比の値が1に近づくこともわかった。従って、送信または受信する円偏波について良好な軸比を得るためには、始点SP1と終点EP1の図中上下方向の距離をできるだけ大きくとればよいことが理解できる。   Further, as a result of intensive studies by the inventors, as the distance between the starting point SP1 of the slit 40 and the ending point EP1 in the vertical direction (= circular direction of the electrode 20) in the drawing increases, the value of the axial ratio of circular polarization approaches 1. I understand. Therefore, it can be understood that in order to obtain a good axial ratio for the circularly polarized wave to be transmitted or received, the distance between the start point SP1 and the end point EP1 in the vertical direction in the drawing should be as large as possible.

なお、図7において、スリット40の始点SP1と終点EP1を結ぶ直線L2が電極20に流れる電流Iの向き(=電極20の周回方向)と直交しないということは、スリット40の始点SP1と終点EP1の図中上下方向(電極20の周回方向)における位置が異なることを意味する。また、図7においてスリット40の始点SP1と終点EP1の、電極20の周回方向における位置が異なるということは、例えば、始点SP1の座標値を(X,Y,Z)とし、終点EP1の座標値を(X,Y,Z)としたとき、YとYの値が異なることである。 In FIG. 7, the straight line L2 connecting the start point SP1 and the end point EP1 of the slit 40 is not orthogonal to the direction of the current I flowing through the electrode 20 (= the circumferential direction of the electrode 20). This means that the positions in the vertical direction (circular direction of the electrode 20) in FIG. Further, in FIG. 7, the positions of the start point SP1 and the end point EP1 of the slit 40 in the circumferential direction of the electrode 20 are different. For example, the coordinate value of the start point SP1 is (X S , Y S , Z S ), and the end point EP1. When the coordinate value of (X E , Y E , Z E ) is taken, the values of Y S and Y E are different.

また、電極20は、スリット40を挟んで対向する第1の端部E1と第2の端部E2を有するが、上述したようにスリット40の始点SP1と終点EP1を結ぶ直線L2が電極20に流れる電流Iの向きと直交しないということは、第1の端部E1と第2の端部E2の両方において、一方の端点EL1,EL2と他方の端点ER1,ER2の図中上下方向における位置が異なることを意味する。また、図7において端点EL1と端点ER1の、電極20の周回方向における位置が異なるということは、例えば、端点EL1の座標値を(X,Y,Z)とし、端点ER1の座標値を(X,Y,Z)としたとき、YとYの値が異なることである。 The electrode 20 has a first end E1 and a second end E2 that are opposed to each other with the slit 40 interposed therebetween. As described above, the straight line L2 connecting the start point SP1 and the end point EP1 of the slit 40 is formed on the electrode 20. The fact that the direction of the flowing current I is not orthogonal means that the positions of the one end point EL1, EL2 and the other end point ER1, ER2 in the vertical direction in the figure at both the first end E1 and the second end E2. Means different. Further, in FIG. 7, the positions of the end point EL1 and the end point ER1 are different in the circumferential direction of the electrode 20, for example, the coordinate value of the end point EL1 is (X L , Y L , Z L ) and the coordinate value of the end point ER1 Is (X R , Y R , Z R ), the values of Y L and Y R are different.

図8は、電磁界シミュレータによって得られたアンテナ1の指向性を示すグラフ(ZX断面)である。また、図9は、比較例であり、円偏波パッチアンテナの指向性を示すグラフ(ZX断面)である。
図8に示すように本実施形態に係るアンテナ1の指向性(ZX断面)は、全方位にわたって右旋円偏波の方が左旋円偏波より優勢である。これに対し、図9に示すように円偏波パッチアンテナの場合は、図中上半分の範囲では右旋円偏波の方が優勢であるが、図中下半分の範囲では左旋円偏波の方が優勢である。このように本実施形態に係るアンテナ1は、全方位にわたって右旋円偏波が優勢であるから、円偏波パッチアンテナに比べ、所望の円偏波の指向性が広い。また、全方位にわたって所望の円偏波が優勢であることから、マルチパスの発生を防ぐこともできる。
FIG. 8 is a graph (ZX cross section) showing the directivity of the antenna 1 obtained by the electromagnetic field simulator. FIG. 9 is a comparative example and is a graph (ZX cross section) showing the directivity of the circularly polarized patch antenna.
As shown in FIG. 8, in the directivity (ZX cross section) of the antenna 1 according to the present embodiment, the right-handed circularly polarized wave is more dominant than the left-handed circularly polarized wave in all directions. On the other hand, as shown in FIG. 9, in the case of a circularly polarized patch antenna, right-handed circularly polarized waves are more dominant in the upper half range in the figure, but left-handed circularly polarized waves in the lower half range in the figure. Is more dominant. As described above, the antenna 1 according to the present embodiment has a dominant right-handed circularly polarized wave in all directions, and therefore has a wider directivity of a desired circularly polarized wave than a circularly polarized patch antenna. Further, since the desired circularly polarized wave is dominant over all directions, it is possible to prevent the occurrence of multipath.

図10〜図12は、実際にアンテナ1を試作し、試作したアンテナ1について、右旋円偏波と左旋円偏波の指向性を測定して得られたグラフ(XY断面、YZ断面およびZX断面)である。
試作したアンテナ1の指向性は、例えば、給電線やアンテナ1に接続された通信回路等の影響により、電磁界シミュレータによって得られた指向性(図8)のように全方位にわたって右旋円偏波が優勢とはならない。しかしながら、図10〜図12から明らかとなるように、[1]XY断面の指向性(図10)における−150度付近から−180度付近までの範囲と、[2]ZX断面の指向性(図12)における100度付近から160度付近までの範囲以外の部分では、右旋円偏波の方が左旋円偏波より優勢である。従って、円偏波パッチアンテナに比べ、所望の円偏波の指向性が広いことがわかる。
10 to 12 are graphs (XY cross-section, YZ cross-section, and ZX cross-section) obtained by actually prototyping the antenna 1 and measuring the directivity of the right-handed circularly polarized wave and the left-handed circularly polarized wave for the prototyped antenna 1. Cross section).
The directivity of the prototype antenna 1 is, for example, the right-handed circular deviation in all directions as shown in the directivity obtained by the electromagnetic field simulator (FIG. 8) due to the influence of the feeder line, the communication circuit connected to the antenna 1, and the like. The waves will not dominate. However, as is apparent from FIGS. 10 to 12, the [1] XY cross section directivity (FIG. 10) ranges from about −150 degrees to −180 degrees and [2] ZX cross section directivity ( In the part other than the range from about 100 degrees to about 160 degrees in FIG. 12), the right-handed circularly polarized wave is more dominant than the left-handed circularly polarized wave. Therefore, it can be seen that the directivity of the desired circularly polarized wave is wider than that of the circularly polarized patch antenna.

以上説明したように本実施形態によれば、電極20を、軸線ALの周りを周回するループ成分と、軸線ALの方向に延在する直線成分とに分けて考えた場合、ループ成分は電流源の微小ループアンテナとなり、直線成分は電流源の微小ダイポールアンテナとなる。また、微小ループアンテナから放射される電界Eと、微小ダイポールアンテナから放射される電界Eは、角度が90度異なり位相差も90度ある。また、図7に示したように、スリット40の始点SP1と終点EP1の図中上下方向(電極20の周回方向)の位置は異なる。従って、アンテナ1は、円偏波を送信または受信することができる。 As described above, according to the present embodiment, when the electrode 20 is considered divided into a loop component that circulates around the axis AL and a linear component that extends in the direction of the axis AL, the loop component is a current source. And the linear component becomes a minute dipole antenna of a current source. Further, the electric field E L emitted from the small loop antenna, the electric field E D radiated from the small dipole antenna angle is also 90 degrees phase difference differs by 90 degrees. Further, as shown in FIG. 7, the positions of the start point SP1 and the end point EP1 of the slit 40 in the vertical direction (circular direction of the electrode 20) in the drawing are different. Therefore, the antenna 1 can transmit or receive circularly polarized waves.

また、電極20の周回長PL1は、電極20の一部(ループ成分)が微小ループアンテナとして機能する長さであればよく、送信または受信する電波の波長よりも十分に小さい。また、反射板も不要である。従って、特許文献1に記載された円偏波アンテナに比べ、アンテナ1のサイズを小型化することができる。また、図8〜図12から明らかとなるように、アンテナ1は、円偏波パッチアンテナに比べ、右旋円偏波(所望の円偏波)の指向性が広い。また、所望の円偏波の指向性が広いことから、マルチパスの発生を抑え、通信品質の低下を抑えることもできる。   Further, the circumferential length PL1 of the electrode 20 only needs to be long enough for a part (loop component) of the electrode 20 to function as a minute loop antenna, and is sufficiently smaller than the wavelength of a radio wave to be transmitted or received. In addition, no reflector is required. Therefore, the size of the antenna 1 can be reduced as compared with the circularly polarized antenna described in Patent Document 1. As is clear from FIGS. 8 to 12, the antenna 1 has a wider directivity of right-handed circularly polarized wave (desired circularly polarized wave) than the circularly polarized patch antenna. Moreover, since the directivity of the desired circularly polarized wave is wide, it is possible to suppress the occurrence of multipath and suppress the deterioration of communication quality.

よって、本実施形態によれば、小型で指向性が広くマルチパスを抑えることが可能な円偏波用のアンテナ1を提供することができる。   Therefore, according to the present embodiment, it is possible to provide a circularly polarized antenna 1 that is small in size and has a wide directivity and can suppress multipath.

また、本実施形態に係るアンテナ1は、誘電体基体10を用いているので波長短縮効果によりアンテナ1の更なる小型化を図ることができる。また、給電用の開口部30を設けることで、2つの給電点FD1,FD2を電極20の周回方向と一致する線上に配置しなくてもよいことに加え、開口部30を設けない場合に比べ、より小さなスペースで給電を行うことが可能になる。また、スリット40の始点SP1と終点EP1が異なる面に位置しているので(始点SP1:側面10D、終点EP1:側面10C)、両者が同じ面に位置している場合に比べ、電極20の周回方向における両者の距離を大きくとることが可能になるから、送信または受信する円偏波について良好な軸比を得ることができる。   Further, since the antenna 1 according to the present embodiment uses the dielectric substrate 10, the antenna 1 can be further downsized due to the wavelength shortening effect. Further, by providing the feeding opening 30, the two feeding points FD 1 and FD 2 do not have to be arranged on a line that coincides with the circumferential direction of the electrode 20, and compared with the case where the opening 30 is not provided. Thus, it is possible to supply power in a smaller space. Further, since the start point SP1 and the end point EP1 of the slit 40 are located on different planes (start point SP1: side face 10D, end point EP1: side face 10C), the circumference of the electrode 20 is larger than when both are located on the same face. Since it is possible to increase the distance between the two in the direction, a good axial ratio can be obtained for the circularly polarized wave to be transmitted or received.

<B.第2実施形態>
次に、第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態に係るアンテナ1と共通する部分には同一の符号を付し、説明を適宜省略している。
<B. Second Embodiment>
Next, a second embodiment will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is common in the antenna 1 which concerns on 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted suitably.

図13は、本実施形態に係るアンテナ2の外観を示す斜視図である。また、図14はアンテナ2の構造を示す斜視図であり、図15はアンテナ2の展開図である。
本実施形態に係るアンテナ2が第1実施形態に係るアンテナ1と相違するのは、スリット41の形成面や、スリット41の幅である。より具体的に説明すると、第1実施形態では、スリット40が側面10D、上面10Aおよび側面10Cの3面にわたって形成されていたのに対し、本実施形態では、スリット41が上面10Aのみに形成されている。また、図7と図15を比較するとわかるように、スリットの幅は第2実施形態の方がやや狭くなっている。また、スリット41の形成面や幅が異なるので、電極21の形状も第1実施形態とは異なる。なお、誘電体基体10のサイズ、給電用の開口部30、2つの給電点FD1,FD2の位置等は、第1実施形態と同じである。従って、アンテナ2は、9.0mmの幅を有する開環状の電極21を備えており、電極21は、スリット41を挟んで対向する第1の端部E3と第2の端部E4とを有する。
FIG. 13 is a perspective view showing an appearance of the antenna 2 according to the present embodiment. FIG. 14 is a perspective view showing the structure of the antenna 2, and FIG. 15 is a development view of the antenna 2.
The antenna 2 according to this embodiment is different from the antenna 1 according to the first embodiment in the formation surface of the slit 41 and the width of the slit 41. More specifically, in the first embodiment, the slit 40 is formed on the three surfaces of the side surface 10D, the upper surface 10A, and the side surface 10C, whereas in the present embodiment, the slit 41 is formed only on the upper surface 10A. ing. As can be seen from a comparison between FIG. 7 and FIG. 15, the slit width is slightly narrower in the second embodiment. Moreover, since the formation surface and width of the slit 41 are different, the shape of the electrode 21 is also different from that of the first embodiment. The size of the dielectric substrate 10, the opening 30 for feeding, the positions of the two feeding points FD1, FD2, and the like are the same as in the first embodiment. Therefore, the antenna 2 includes an open ring-shaped electrode 21 having a width of 9.0 mm, and the electrode 21 has a first end E3 and a second end E4 that are opposed to each other with the slit 41 interposed therebetween. .

ここで、本実施形態の場合も、電極21は、軸線AL(開環状の電極21の中心軸)の周りを周回するループ成分と、軸線ALの方向に延在する直線成分とに分けて考えることができる。また、電極21の周回長PL2や、電極21のX軸方向の幅は、アンテナ2が送信または受信する電波の波長よりも十分に小さい値となるように設定されている。従って、電極21のループ成分は電流源の微小ループアンテナと考えることができ、電極21の直線成分は電流源の微小ダイポールアンテナと考えることができる。   Here, also in the present embodiment, the electrode 21 is divided into a loop component that circulates around the axis AL (the central axis of the open ring electrode 21) and a linear component that extends in the direction of the axis AL. be able to. Further, the circumferential length PL2 of the electrode 21 and the width of the electrode 21 in the X-axis direction are set to be sufficiently smaller than the wavelength of the radio wave transmitted or received by the antenna 2. Therefore, the loop component of the electrode 21 can be considered as a minute loop antenna of a current source, and the linear component of the electrode 21 can be considered as a minute dipole antenna of a current source.

また、第1実施形態で説明したように、微小ループアンテナから放射される電界Eと、微小ダイポールアンテナから放射される電界Eは、角度が90度異なり位相差も90度ある。また、図15に示すように、スリット41の始点SP2と終点EP2を結ぶ直線L3は、電極21に流れる電流Iの向き(=電極21の周回方向)と直交しておらず、始点SP2と終点EP2の図中上下方向における位置は異なる。また、図15においてスリット41の終点EP2は始点SP2よりも図中下側にある。従って、本実施形態に係るアンテナ2も右旋円偏波を送信または受信することができ、第1実施形態に係るアンテナ1と同様の効果を奏する。 Further, as described in the first embodiment, the electric field E L emitted from the small loop antenna, the electric field E D radiated from the small dipole antenna, the angle is also 90 degrees phase difference differs by 90 degrees. Further, as shown in FIG. 15, the straight line L3 connecting the start point SP2 and the end point EP2 of the slit 41 is not orthogonal to the direction of the current I flowing through the electrode 21 (= the circumferential direction of the electrode 21). The position of EP2 in the vertical direction in the figure is different. Further, in FIG. 15, the end point EP2 of the slit 41 is below the start point SP2 in the figure. Therefore, the antenna 2 according to the present embodiment can also transmit or receive the right-handed circularly polarized wave, and has the same effect as the antenna 1 according to the first embodiment.

なお、図15において、スリット41の始点SP2と終点EP2は同じ面(上面10A)に位置しており、始点SP2と終点EP2の図中上下方向における距離は、図7に示した始点SP1と終点EP1の図中上下方向における距離よりも小さい。従って、本実施形態に係るアンテナ2よりも第1実施形態に係るアンテナ1の方が、円偏波について良好な軸比を得ることができる。   In FIG. 15, the start point SP2 and the end point EP2 of the slit 41 are located on the same plane (upper surface 10A), and the distance between the start point SP2 and the end point EP2 in the vertical direction in the figure is the start point SP1 and the end point shown in FIG. It is smaller than the distance in the vertical direction in the drawing of EP1. Therefore, the antenna 1 according to the first embodiment can obtain a better axial ratio for circular polarization than the antenna 2 according to this embodiment.

<C.第3実施形態>
次に、第3実施形態について説明する。なお、本実施形態においても、第1実施形態に係るアンテナ1と共通する部分には同一の符号を付し、説明を適宜省略している。
<C. Third Embodiment>
Next, a third embodiment will be described. Note that in this embodiment as well, the same reference numerals are given to portions common to the antenna 1 according to the first embodiment, and description thereof is omitted as appropriate.

図16は、本実施形態に係るアンテナ3の外観を示す斜視図である。また、図17はアンテナ3の構造を示す斜視図であり、図18はアンテナ3の展開図である。
本実施形態に係るアンテナ3が第1実施形態に係るアンテナ1と相違するのは、スリット42の形状や幅である。より具体的に説明すると、第1実施形態では、図7に示したようにスリット40が途中2箇所で直角に折れ曲がっていたのに対し、本実施形態では、図18に示すようにスリット43が直線状である。また、図7と図18を比較するとわかるように、スリットの幅は第3実施形態の方がやや狭くなっている。また、電極22の形状も第1実施形態とは異なる。なお、誘電体基体10のサイズ、給電用の開口部30、2つの給電点FD1,FD2の位置等は、第1実施形態と同じである。従って、アンテナ3は、9.0mmの幅を有する開環状の電極22を備えており、電極22は、スリット42を挟んで対向する第1の端部E5と第2の端部E6とを有する。
FIG. 16 is a perspective view showing an appearance of the antenna 3 according to the present embodiment. FIG. 17 is a perspective view showing the structure of the antenna 3, and FIG. 18 is a development view of the antenna 3.
The antenna 3 according to this embodiment differs from the antenna 1 according to the first embodiment in the shape and width of the slit 42. More specifically, in the first embodiment, the slit 40 is bent at two right angles in the middle as shown in FIG. 7, whereas in the present embodiment, the slit 43 is formed as shown in FIG. It is straight. Further, as can be seen from a comparison between FIG. 7 and FIG. 18, the width of the slit is slightly narrower in the third embodiment. The shape of the electrode 22 is also different from that of the first embodiment. The size of the dielectric substrate 10, the opening 30 for feeding, the positions of the two feeding points FD1, FD2, and the like are the same as in the first embodiment. Accordingly, the antenna 3 includes an open ring-shaped electrode 22 having a width of 9.0 mm, and the electrode 22 has a first end E5 and a second end E6 that are opposed to each other with the slit 42 interposed therebetween. .

本実施形態の場合も、電極22は、軸線ALの周りを周回するループ成分と、軸線ALの方向に延在する直線成分とに分けて考えることができる。また、電極22の周回長PL3や、電極22のX軸方向の幅は、アンテナ3が送信または受信する電波の波長よりも十分に小さい値となるように設定されている。従って、電極22のループ成分は電流源の微小ループアンテナとなり、電極22の直線成分は電流源の微小ダイポールアンテナとなる。   Also in this embodiment, the electrode 22 can be divided into a loop component that circulates around the axis AL and a linear component that extends in the direction of the axis AL. Further, the circumferential length PL3 of the electrode 22 and the width of the electrode 22 in the X-axis direction are set to be sufficiently smaller than the wavelength of the radio wave transmitted or received by the antenna 3. Therefore, the loop component of the electrode 22 becomes a minute loop antenna of the current source, and the linear component of the electrode 22 becomes a minute dipole antenna of the current source.

また、第1実施形態で説明したように、微小ループアンテナから放射される電界Eと、微小ダイポールアンテナから放射される電界Eは、角度が90度異なり位相差も90度ある。また、図18に示すように、スリット42の始点SP3と終点EP3を結ぶ直線L4は、電極22に流れる電流Iの向き(電極20の周回方向)と直交しておらず、始点SP3と終点EP3の図中上下方向における位置は異なる。また、図18においてスリット42の終点EP3は始点SP3よりも図中下側にある。従って、本実施形態に係るアンテナ3も右旋円偏波を送信または受信することができ、第1実施形態に係るアンテナ1と同様の効果を奏する。 Further, as described in the first embodiment, the electric field E L emitted from the small loop antenna, the electric field E D radiated from the small dipole antenna, the angle is also 90 degrees phase difference differs by 90 degrees. Further, as shown in FIG. 18, the straight line L4 connecting the start point SP3 and the end point EP3 of the slit 42 is not orthogonal to the direction of the current I flowing in the electrode 22 (circular direction of the electrode 20), and the start point SP3 and the end point EP3. The positions in the vertical direction in FIG. Further, in FIG. 18, the end point EP3 of the slit 42 is lower than the start point SP3 in the drawing. Therefore, the antenna 3 according to the present embodiment can also transmit or receive the right-handed circularly polarized wave, and has the same effect as the antenna 1 according to the first embodiment.

<D.応用例>
上述した各実施形態に係るアンテナを用いて所望の周波数の円偏波を送信または受信するためにはアンテナの寸法調整を行う必要がある。寸法調整を行う場合、目的の周波数に応じてアンテナの各部の寸法を定数倍すればよい。例えば、第1実施形態に係るアンテナ1(共振周波数:1617MHz)をGPSのL1信号を受信するGPSアンテナとして使用する場合、L1信号の送信周波数は1575.42MHzであるから、理論的にはアンテナ1の各部の寸法を1617/1575.42倍してやればよい。なお、種々の要因によって、実際には理論通りにはいかないため、理論値に対してさらなる寸法調整が必要である。
<D. Application example>
In order to transmit or receive a circularly polarized wave having a desired frequency using the antenna according to each of the embodiments described above, it is necessary to adjust the dimensions of the antenna. When the dimensions are adjusted, the dimensions of each part of the antenna may be multiplied by a constant according to the target frequency. For example, when the antenna 1 according to the first embodiment (resonance frequency: 1617 MHz) is used as a GPS antenna that receives a GPS L1 signal, the transmission frequency of the L1 signal is 1575.42 MHz. What is necessary is just to multiply the dimension of each part of 1617 / 1575.42. It should be noted that due to various factors, the actual value does not work as expected, and further dimensional adjustment is necessary with respect to the theoretical value.

以上の寸法調整を行うことで、上述した各実施形態に係るアンテナを、例えば、GPSアンテナとしてモバイル機器やウェアラブル機器(例えば、ノート型パソコン、タブレット端末、スマートフォン、腕時計等)に搭載することができる。また、上述した各実施形態に係るアンテナを、カーナビゲーション装置や衛星携帯電話機に搭載してもよいし、衛星通信に限らず、例えば、無線タグ用の電波(円偏波)を受信する読取装置等に搭載してもよい。このように本発明に係るアンテナは、円偏波を送信または受信する機能を有する各種の通信装置や電子機器に搭載することが可能である。また、通信装置には、上述した各実施形態に係るアンテナを備えるGPS通信モジュール等も含まれる。   By performing the above dimension adjustment, the antenna according to each embodiment described above can be mounted on a mobile device or wearable device (for example, a notebook computer, a tablet terminal, a smartphone, a wristwatch, or the like) as a GPS antenna, for example. . Further, the antenna according to each embodiment described above may be mounted on a car navigation device or a satellite mobile phone, and is not limited to satellite communication, for example, a reader that receives radio waves (circularly polarized waves) for wireless tags. Etc. may be mounted. As described above, the antenna according to the present invention can be mounted on various communication devices and electronic devices having a function of transmitting or receiving circularly polarized waves. The communication device also includes a GPS communication module including the antenna according to each embodiment described above.

<E.変形例>
本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、例えば以下の変形が可能である。また、以下に示す2以上の変形を適宜組み合わせることもできる。
<E. Modification>
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and for example, the following modifications are possible. Also, two or more of the following modifications can be combined as appropriate.

[変形例1]
本発明に係るアンテナは、左旋円偏波用のアンテナであってもよい。第1実施形態でも説明したように、図7においてスリット40の終点EP1が始点SP1よりも図中下側にある場合は右旋円偏波が放射されるが、逆に、終点EP1が始点SP1よりも図中上側にくるようにスリット40を設ければ、左旋円偏波が放射されることになる。従って、例えば、図19に示すようにスリット43を設けた場合、このアンテナ4は左旋円偏波用のアンテナになる。
[Modification 1]
The antenna according to the present invention may be a left-handed circularly polarized antenna. As described in the first embodiment, when the end point EP1 of the slit 40 is located below the start point SP1 in FIG. 7, right-handed circularly polarized light is radiated, but conversely, the end point EP1 is the start point SP1. If the slit 40 is provided so as to be on the upper side in the drawing, a left-handed circularly polarized wave is radiated. Therefore, for example, when the slit 43 is provided as shown in FIG. 19, the antenna 4 is a left-handed circularly polarized antenna.

[変形例2]
第1実施形態でも述べたように、電極20の表面に給電用の開口部30を設けずに給電を行ってもよい。この場合、例えば図20に示すように、電極24の周回方向と一致する線L5上に2つの給電点FD3,FD4を配置し、グランド電位と高周波電位を給電すればよい。なお、2つの給電点FD3,FD4が電極24の周回方向と一致する線L5上に位置するということは、2つの給電点FD3,FD4の軸線ALの方向における位置が同じであることを意味する。また、図20において2つの給電点FD3,FD4の軸線ALの方向における位置が同じであるということは、例えば、給電点FD3の座標値を(X,Y,Z)とし、給電点FD4の座標値を(X,Y,Z)としたとき、XとXの値が同じになることである。
[Modification 2]
As described in the first embodiment, power may be supplied without providing the power supply opening 30 on the surface of the electrode 20. In this case, for example, as shown in FIG. 20, two feeding points FD3 and FD4 may be arranged on a line L5 coinciding with the rotating direction of the electrode 24, and the ground potential and the high-frequency potential may be fed. Note that the fact that the two feeding points FD3, FD4 are located on the line L5 that coincides with the rotating direction of the electrode 24 means that the positions of the two feeding points FD3, FD4 in the direction of the axis AL are the same. . Further, in FIG. 20, the fact that the positions of the two feeding points FD3, FD4 in the direction of the axis AL are the same, for example, the coordinate value of the feeding point FD3 is (X 3 , Y 3 , Z 3 ) When the coordinate value of FD4 is (X 4 , Y 4 , Z 4 ), the values of X 3 and X 4 are the same.

[変形例3]
上述した各実施形態では電極のX軸方向の幅が一定であったが、例えば、図21に示すように電極25のX軸方向の幅を場所によって異ならせてもよい。同図において電極25は、誘電体基体10の表面のうち、側面10D、上面10A、側面10Cおよび下面10Bの4面にわたって形成されているが、このうち、側面10C、下面10Bおよび側面10Dの3面にわたって形成されている部分のX軸方向の幅が、上面10Aに形成されている部分のX軸方向の幅よりも狭くなっている。このように開環状の電極の幅(所定の幅)は、一定である態様の他に不一定である態様を含む。
[Modification 3]
In each of the above-described embodiments, the width of the electrode in the X-axis direction is constant. For example, as shown in FIG. 21, the width of the electrode 25 in the X-axis direction may be varied depending on the location. In the figure, the electrode 25 is formed over four surfaces of the surface of the dielectric substrate 10 including the side surface 10D, the upper surface 10A, the side surface 10C, and the lower surface 10B. Of these, the side surface 10C, the lower surface 10B, and the side surface 10D are three. The width in the X-axis direction of the portion formed over the surface is narrower than the width in the X-axis direction of the portion formed on the upper surface 10A. Thus, the width | variety (predetermined width | variety) of an open ring electrode contains the aspect which is not constant other than the aspect which is constant.

[変形例4]
例えば図22に示すように、スリット44は3箇所以上で折れ曲がっていてもよい。なお、同図に示すアンテナ7の場合、スリット44は計6箇所で直角に折れ曲がっているが、屈折角は直角に限らない。また、上述した各実施形態ではスリットの幅が一定であったが、スリットの幅を場所によって異ならせてもよい。また、スリットは曲線状であってもよい。
[Modification 4]
For example, as shown in FIG. 22, the slit 44 may be bent at three or more locations. In the case of the antenna 7 shown in the figure, the slits 44 are bent at a right angle at a total of six locations, but the refraction angle is not limited to a right angle. In each embodiment described above, the width of the slit is constant, but the width of the slit may be varied depending on the location. Further, the slit may be curved.

[変形例5]
図23は、本変形例に係るアンテナ8の構造を示す斜視図である。また、図24は、Y軸方向から見たときのアンテナ8の平面図である。
図23に示すように、本変形例に係るアンテナ8は、誘電体基体11の表面を構成する6つの面のうち、電極27が設けられていない側面11Eと側面11FがX軸方向に傾斜している。従って、図24に示すように、電極27の表面のうち側面11Cの部分に流れる電流Iの向きは、図中矢印で示すように斜めになる。前述したように、スリット45の始点SP4と終点EP4を結ぶ直線L6が、電極27に流れる電流Iの向き(=電極27の周回方向)と直交しない限り、円偏波を送信または受信することが可能である。従って、本変形例に係るアンテナ8の場合、図24に示すように直線状のスリット45を側面11Cにおいて水平(X軸と平行)に設けても、円偏波を送信または受信することが可能である。
[Modification 5]
FIG. 23 is a perspective view showing the structure of the antenna 8 according to this modification. FIG. 24 is a plan view of the antenna 8 when viewed from the Y-axis direction.
As shown in FIG. 23, in the antenna 8 according to this modification, of the six surfaces constituting the surface of the dielectric substrate 11, the side surface 11E and the side surface 11F where the electrode 27 is not provided are inclined in the X-axis direction. ing. Therefore, as shown in FIG. 24, the direction of the current I flowing through the portion of the side surface 11C of the surface of the electrode 27 is oblique as shown by the arrow in the figure. As described above, the circularly polarized wave can be transmitted or received as long as the straight line L6 connecting the start point SP4 and the end point EP4 of the slit 45 is not orthogonal to the direction of the current I flowing through the electrode 27 (= the rotating direction of the electrode 27). Is possible. Therefore, in the case of the antenna 8 according to this modification, circularly polarized waves can be transmitted or received even if the linear slit 45 is provided horizontally (parallel to the X axis) on the side surface 11C as shown in FIG. It is.

[変形例6]
図25は、本変形例に係るアンテナ9の構造を示す斜視図である。
電極28は、誘電体基体10の表面のうち、側面10D、上面10A、側面10Cおよび下面10Bの4面にわたって形成されている。また、電極28は、間隙部46を挟んで対向する第1の端部E7と第2の端部E8とを有する。間隙部46は、誘電体基体10の表面のうち上面10Aのみに設けられている。また、間隙部46は、X軸方向に延在しているが、その幅は、側面10E側と側面10F側とで異なる。電極28に流れる電流Iの向きは、図中矢印で示す通りであり、この方向は電極28の周回方向でもある。
[Modification 6]
FIG. 25 is a perspective view showing the structure of the antenna 9 according to this modification.
The electrode 28 is formed over four surfaces of the surface of the dielectric substrate 10, that is, the side surface 10D, the upper surface 10A, the side surface 10C, and the lower surface 10B. The electrode 28 has a first end E7 and a second end E8 that face each other with the gap 46 interposed therebetween. The gap 46 is provided only on the upper surface 10 </ b> A of the surface of the dielectric substrate 10. Moreover, although the gap | interval part 46 is extended in the X-axis direction, the width | variety differs by the side surface 10E side and the side surface 10F side. The direction of the current I flowing through the electrode 28 is as indicated by an arrow in the figure, and this direction is also the circumferential direction of the electrode 28.

第1の端部E7は、直線状であり、電極28に流れる電流Iの向き(=電極28の周回方向)と直交している。従って、第1の端部E7において、一方の端点EL7と他方の端点ER7は、電極28の周回方向における位置が同じになる。これに対し、第2の端部E8において、一方の端点EL8と他方の端点ER8は、電極28の周回方向における位置が異なる。つまり、端点EL7の座標値を(XL7,YL7,ZL7)とし、端点ER7の座標値を(XR7,YR7,ZR7)としたとき、YL7とYR7の値は同じになる。また、端点EL8の座標値を(XL8,YL8,ZL8)とし、端点ER8の座標値を(XR8,YR8,ZR8)としたとき、YL8とYR8の値は異なる。 The first end E <b> 7 is linear, and is orthogonal to the direction of the current I flowing through the electrode 28 (= circulation direction of the electrode 28). Accordingly, at the first end portion E7, one end point EL7 and the other end point ER7 have the same position in the circumferential direction of the electrode 28. On the other hand, at the second end portion E8, one end point EL8 and the other end point ER8 are different in the position of the electrode 28 in the circumferential direction. That is, when the coordinate value of the end point EL7 is (X L7 , Y L7 , Z L7 ) and the coordinate value of the end point ER7 is (X R7 , Y R7 , Z R7 ), the values of Y L7 and Y R7 are the same. Become. When the coordinate value of the end point EL8 is (X L8 , Y L8 , Z L8 ) and the coordinate value of the end point ER8 is (X R8 , Y R8 , Z R8 ), the values of Y L8 and Y R8 are different.

このように第1の端部E7と第2の端部E8のいずれか一方において、一方の端点EL7,EL8と他方の端点ER7,ER8の、電極28の周回方向における位置が異なる場合も、円偏波を送信または受信することが可能である。なお、同図に示す間隙部46は、スリットの幅を場所によって異ならせたものと捉えることもできるが、本発明における間隙部は、スリット(細長い帯状の間隙部)に限定されない。また、同図において第2の端部E8を、端点EL8と端点ER8を結ぶ直線状に変形してもよい。   As described above, in any one of the first end E7 and the second end E8, the positions of the one end point EL7, EL8 and the other end point ER7, ER8 in the circumferential direction of the electrode 28 are different. It is possible to transmit or receive polarization. The gap 46 shown in the figure can be regarded as a slit having a different width depending on the location, but the gap in the present invention is not limited to the slit (elongated strip-like gap). Further, in the figure, the second end E8 may be deformed into a straight line connecting the end point EL8 and the end point ER8.

[変形例7]
誘電体基体の形状は直方体状に限定されない。例えば、図26に示すように円柱状の誘電体基体12を備える構成であってもよい。同図に示すアンテナ100は、誘電体基体12の表面のうち、図中左右に位置する2つの側面(円形)を除いた周回面に電極29とスリット47が設けられている。また、電極29の表面のうち図中奥側の部分に、給電用の開口部31と、2つの給電点FD5,FD6が設けられている。このように誘電体基体の形状は直方体状に限定されず、円柱状や多角柱状等であってもよい。
[Modification 7]
The shape of the dielectric substrate is not limited to a rectangular parallelepiped shape. For example, as shown in FIG. 26, the structure provided with the column-shaped dielectric base 12 may be sufficient. The antenna 100 shown in the figure is provided with electrodes 29 and slits 47 on the circumferential surface of the surface of the dielectric substrate 12 excluding two side surfaces (circular) located on the left and right sides in the drawing. In addition, a power supply opening 31 and two power supply points FD5 and FD6 are provided on the back surface of the electrode 29 in the drawing. Thus, the shape of the dielectric substrate is not limited to a rectangular parallelepiped shape, and may be a cylindrical shape or a polygonal column shape.

[変形例8]
上述した各実施形態では誘電体基体を用いたが、例えば、図27に示すアンテナ101のように誘電体基体はなくてもよい。同図に示すアンテナ101は、所定の幅Wを有する開環状の電極200を備え、電極200は、スリット400を挟んで向かい合う第1の端部E11と第2の端部E12とを有する。電極200の周回長は、電極200の一部(ループ成分)が微小ループアンテナとして機能する長さを有し、電極200の幅Wは、電極200の一部(直線成分)が微小ダイポールアンテナとして機能する長さを有する。また、第1の端部E11と第2の端部E12の一方以上において、電極200の幅W方向の一方の端点EL11,EL12と他方の端点ER11,ER12は、電極200の周回方向における位置が異なる。なお、誘電体基体がない場合は、誘電体基体による波長短縮効果が得られないため、その分だけアンテナ101(電極200)のサイズが大きくなるが、誘電体基体がなくても円偏波の送信や受信を行うことは可能である。また、誘電体基体がない場合は、板状の金属(導体)を折り曲げる等して電極200を形成すればよい。また、例えば、第1実施形態に係るアンテナ1において誘電体基体10がない場合の態様は、図28に示す通りである。
[Modification 8]
In each of the above-described embodiments, the dielectric base is used. However, for example, the dielectric base may be omitted as in the antenna 101 shown in FIG. The antenna 101 shown in the figure includes an open ring-shaped electrode 200 having a predetermined width W, and the electrode 200 has a first end E11 and a second end E12 facing each other with the slit 400 interposed therebetween. The circumference of the electrode 200 has such a length that a part of the electrode 200 (loop component) functions as a minute loop antenna, and the width W of the electrode 200 is such that a part of the electrode 200 (linear component) becomes a minute dipole antenna. It has a functioning length. Further, at one or more of the first end E11 and the second end E12, one end point EL11, EL12 and the other end point ER11, ER12 in the width W direction of the electrode 200 are positioned in the circumferential direction of the electrode 200. Different. If there is no dielectric substrate, the wavelength shortening effect of the dielectric substrate cannot be obtained, and the size of the antenna 101 (electrode 200) increases accordingly. It is possible to send and receive. When there is no dielectric substrate, the electrode 200 may be formed by bending a plate-like metal (conductor). Further, for example, an aspect in the case where the antenna base 1 is not provided in the antenna 1 according to the first embodiment is as shown in FIG.

[変形例9]
上述した各実施形態や各変形例に係るアンテナにおいて、微小ループアンテナの指向性と微小ダイポールアンテナの指向性は、向きと形状と大きさをできるだけ同じにすることが望ましいが、必ずしもこれらを完全に同じにする必要はない。両者の指向性について向きや形状や大きさの違いが大きくなると、例えば、円偏波の軸比の値が悪化したり、直線偏波等の必要としない成分の増大を招くので、アンテナの送信性能や受信性能が低下するが、両者の指向性を同じにしなくても円偏波の送信や受信を行うことは可能である。
[Modification 9]
In the antennas according to the above-described embodiments and modifications, it is desirable that the directivity of the minute loop antenna and the directivity of the minute dipole antenna are as much as possible in the direction, shape, and size. It doesn't have to be the same. If the difference in direction, shape, or size of the directivity between the two becomes large, for example, the value of the axial ratio of circularly polarized waves deteriorates, or an increase in unnecessary components such as linearly polarized waves is caused. Although performance and reception performance are degraded, it is possible to transmit and receive circularly polarized waves even if the directivity of both is not the same.

また、例えば、微小ダイポールアンテナの指向性と半波長ダイポールアンテナの指向性を比較すると、両者にさほど大きな違いはない(両者とも8の字形で向きも同じであるが、形状についてのみ、半波長ダイポールアンテナの方が微小ダイポールアンテナよりも若干鋭くなる)。従って、電極のX軸方向の幅は、微小ダイポールアンテナとして機能する長さに限らず、例えば半波長ダイポールアンテナとして機能する長さ等であってもよい。このように電極のX軸方向の幅は、電極の一部(直線成分)がダイポールアンテナ(微小ダイポールアンテナ、半波長ダイポールアンテナ、1波長ダイポールアンテナ等)として機能する長さを有していればよく、任意の長さにすることが可能である。   In addition, for example, when comparing the directivity of a minute dipole antenna and the directivity of a half-wave dipole antenna, there is no significant difference between the two (both are in the shape of 8 and have the same orientation, but only the shape is a half-wave dipole) The antenna is slightly sharper than the small dipole antenna). Therefore, the width of the electrode in the X-axis direction is not limited to the length that functions as a minute dipole antenna, but may be, for example, the length that functions as a half-wave dipole antenna. Thus, the width of the electrode in the X-axis direction is such that a part of the electrode (linear component) has such a length that it can function as a dipole antenna (micro dipole antenna, half-wave dipole antenna, one-wave dipole antenna, etc.). Well, it can be of any length.

また、微小ループアンテナの指向性と1波長ループアンテナの指向性を比較すると、両者は大きく異なる(両者とも8の字形で形状も略同じになるが、微小ループアンテナの指向性がループ面に対して平行であるのに対し、1波長ループアンテナの指向性はループ面に対して垂直になる)。つまり、1波長ループアンテナの場合、図29に示すように、1波長ループアンテナの指向性とダイポールアンテナの指向性との角度(向き)の違いは90度になる。この場合、1波長ループアンテナの指向性におけるE面と、ダイポールアンテナの指向性におけるE面とは交差せず、1波長ループアンテナから放射される電界Eと、ダイポールアンテナから放射される電界Eとの角度の違いは0度(180度)になる。このため1波長ループアンテナから放射される直線偏波と、ダイポールアンテナから放射される直線偏波とを合成しても、円偏波は一切得られない。従って、電極の周回長は、電極の一部(ループ成分)が1波長ループアンテナとして機能する長さであってはならない。 Also, comparing the directivity of the micro-loop antenna and the directivity of the single-wavelength loop antenna, the two are greatly different (both are 8-shaped and substantially the same shape, but the directivity of the micro-loop antenna is The directivity of the one-wavelength loop antenna is perpendicular to the loop plane). That is, in the case of the one-wavelength loop antenna, as shown in FIG. 29, the difference in angle (direction) between the directivity of the one-wavelength loop antenna and the directivity of the dipole antenna is 90 degrees. In this case, the E-plane of the directivity of the one-wavelength loop antenna, not cross the E plane in the directivity of the dipole antenna, 1 and the electric field E 1 that is emitted from the wavelength loop antenna, an electric field E radiated from the dipole antenna The difference in angle from 2 is 0 degrees (180 degrees). For this reason, even if the linearly polarized wave radiated from the one-wavelength loop antenna and the linearly polarized wave radiated from the dipole antenna are combined, no circularly polarized wave can be obtained. Therefore, the circumference of the electrode should not be such a length that a part of the electrode (loop component) functions as a one-wavelength loop antenna.

発明者が鋭意検討した結果、アンテナが送信または受信する電波の波長を1λとしたとき、電極の周回長を徐々に増やしていくと、電極の周回長が例えば1/5λ以下であれば、電極のループ成分は微小ループアンテナとして機能し、そのドーナツ状の指向性はループ面に対して平行な状態を維持することがわかった。この場合、図6に示したように、微小ループアンテナの指向性と、微小ダイポールアンテナ(ダイポールアンテナ)の指向性との角度の違いはゼロであり、両者の指向性の向きが同じになる。従って、両者の指向性の向きが異なる場合に比べ、円偏波の軸比を改善することや、直線偏波等の必要としない成分が含まれる割合を低減することが可能になるので、アンテナの送信性能や受信性能を高めることができる。   As a result of intensive studies by the inventor, when the wavelength of the radio wave transmitted or received by the antenna is 1λ, if the electrode circumference is gradually increased, for example, if the electrode circumference is 1 / 5λ or less, the electrode This loop component functions as a micro loop antenna, and its donut-shaped directivity is maintained parallel to the loop surface. In this case, as shown in FIG. 6, the difference in angle between the directivity of the minute loop antenna and the directivity of the minute dipole antenna (dipole antenna) is zero, and the directivity directions of both are the same. Therefore, it is possible to improve the axial ratio of circularly polarized waves and to reduce the ratio of components that do not require linearly polarized waves, etc., compared to the case where both directivity directions are different. Transmission performance and reception performance can be improved.

また、電極の周回長が1/5λを超えると、ドーナツ状の指向性は徐々に傾き始め、電極の周回長が例えば4/5λ以上になると、電極のループ成分は1波長ループアンテナとして機能し、ドーナツ状の指向性はループ面に対して垂直になる(図29)。一般的に、微小ループアンテナの定義(条件)は、電極の周回長が1λよりも十分に小さいことと、ドーナツ状の指向性がループ面に対して平行であることの2つである。上述したように電極の周回長が1/5λを超えると、ドーナツ状の指向性はループ面に対して平行でなくなる。従って、電極の周回長が1/5λよりも大きく4/5λ未満の範囲では、電極のループ成分は、ループアンテナとして機能するものの、微小ループアンテナとしては機能していないことになる。   Also, when the electrode circumference exceeds 1 / 5λ, the donut-shaped directivity begins to gradually tilt, and when the electrode circumference exceeds 4 / 5λ, the electrode loop component functions as a one-wavelength loop antenna. The donut-shaped directivity is perpendicular to the loop plane (FIG. 29). In general, there are two definitions (conditions) for a micro loop antenna: the circumference of the electrode is sufficiently smaller than 1λ, and the donut-shaped directivity is parallel to the loop surface. As described above, when the circumference of the electrode exceeds 1 / 5λ, the donut-shaped directivity is not parallel to the loop surface. Therefore, in the range where the electrode circumference is greater than 1 / 5λ and less than 4 / 5λ, the electrode loop component functions as a loop antenna, but does not function as a minute loop antenna.

また、電極の周回長が上述した範囲内にある場合、電極の周回長が大きくなる程、ループアンテナの指向性とダイポールアンテナの指向性との角度の違いが大きくなる。このように両者の指向性の角度の違いが大きくなると、例えば、円偏波の軸比が悪化したり、直線偏波等の必要としない成分の占める割合が増大する(=円偏波の占める割合が低下する)。従って、電極の周回長が上述した範囲内にある場合、電極の周回長が大きくなる程、アンテナの送信性能や受信性能が低下することになる。しかしながら、ループアンテナの指向性とダイポールアンテナの指向性との角度の違いが90度にならない限り、ループアンテナの指向性におけるE面と、ダイポールアンテナの指向性におけるE面とが交差するから、アンテナから円偏波が放射されることになる。このため電極の周回長が上述した範囲内(1/5λよりも大きく4/5λ未満)にある場合でも、アンテナにおいて円偏波を送信または受信することが可能である。   Further, when the electrode circumference is in the above-described range, the angle difference between the directivity of the loop antenna and the directivity of the dipole antenna increases as the electrode circumference increases. When the difference in the angle of directivity between the two becomes large in this way, for example, the axial ratio of circularly polarized waves deteriorates, or the proportion of the unnecessary components such as linearly polarized waves increases (= occupation of circularly polarized waves) The rate drops). Therefore, when the electrode circumference is within the above-described range, the transmission performance and reception performance of the antenna decrease as the electrode circumference increases. However, unless the difference in angle between the directivity of the loop antenna and the directivity of the dipole antenna is 90 degrees, the E plane in the directivity of the loop antenna and the E plane in the directivity of the dipole antenna intersect. Circularly polarized light is radiated from. For this reason, even when the circumference of the electrode is within the above-described range (greater than 1 / 5λ and less than 4 / 5λ), circular polarization can be transmitted or received by the antenna.

従って、電極の周回長は、微小ループアンテナとして機能する長さ(1/5λ)に限らず、1λより小さく、かつ、電極の一部(ループ成分)が1波長ループアンテナとして機能しない長さであればよい。つまり、電極の周回長は、1λより小さく、かつ、ダイポールアンテナの指向性とループアンテナの指向性との角度の違いが90度にならない長さであればよい。但し、円偏波の軸比の悪化や、直線偏波等の必要としない成分の割合が増えてしまうこと等を考慮すると、電極の周回長は3/4λ以下にすることが望ましい。   Therefore, the circumference of the electrode is not limited to a length (1 / 5λ) that functions as a minute loop antenna, but is smaller than 1λ, and a length at which a part of the electrode (loop component) does not function as a one-wavelength loop antenna. I just need it. That is, the circumference of the electrode may be smaller than 1λ, and the length of the angle difference between the directivity of the dipole antenna and the directivity of the loop antenna does not become 90 degrees. However, considering the deterioration of the axial ratio of circularly polarized waves and the increase in the proportion of components that are not required, such as linearly polarized waves, it is desirable that the circumference of the electrode be 3 / 4λ or less.

[変形例10]
上述した各実施形態では、便宜上、Z軸方向にある面を上面10A、その反対方向にある面を下面10B、残りの面を側面10C〜10Fとしたが、例えば、図1においてY軸方向やX軸方向にある面を上面としてもよい。つまり、Y軸方向やX軸方向が上側であってもよい。このように上面10A、下面10B、側面10C〜10Fは、各々の絶対的な位置関係を規定するものではない。
[Modification 10]
In each embodiment described above, for convenience, the surface in the Z-axis direction is the upper surface 10A, the surface in the opposite direction is the lower surface 10B, and the remaining surfaces are the side surfaces 10C to 10F. The surface in the X-axis direction may be the upper surface. That is, the Y-axis direction or the X-axis direction may be on the upper side. Thus, the upper surface 10A, the lower surface 10B, and the side surfaces 10C to 10F do not define the absolute positional relationship between them.

1〜9,1’,100,101…アンテナ、10〜12…誘電体基体、10A,11A…上面、10B,11B…下面、10C〜10F,11C〜11F…側面、20〜29,20’,200…電極、30,30’,31…給電用の開口部、40〜45,40’,47,400…スリット、46…間隙部、FD1〜FD6,FD1’,FD2’…給電点、PL1〜PL3…電極の周回長、L1,L5…2つの給電点を結ぶ直線、AL…電極の軸線、E,E,E,E…電界、H,H,H,H…磁界、I…電流、SP1〜SP4…スリットの始点、EP1〜EP4…スリットの終点、L2〜L4,L6…スリットの始点と終点を結ぶ直線、E1,E3,E5,E7,E11…第1の端部、E2,E4,E6,E8,E12…第2の端部、EL1〜EL8,EL11,EL12,ER1〜ER8,ER11,ER12…端点、W…幅。
1-9, 1 ', 100, 101 ... antenna, 10-12 ... dielectric substrate, 10A, 11A ... upper surface, 10B, 11B ... lower surface, 10C-10F, 11C-11F ... side surface, 20-29, 20', 200 ... Electrode, 30, 30 ', 31 ... Power supply opening, 40-45, 40', 47, 400 ... Slit, 46 ... Gap, FD1-FD6, FD1 ', FD2' ... Feed point, PL1- PL3 ... circumferential length of the electrodes, L1, L5 ... 2 two straight lines connecting the feeding point, the axis of the AL ... electrode, E L, E D, E 1, E 2 ... field, H L, H D, H 1, H 2 ... Magnetic field, I ... Current, SP1 to SP4 ... Slit start point, EP1 to EP4 ... Slit end point, L2 to L4, L6 ... Straight line connecting the slit start point and end point, E1, E3, E5, E7, E11 ... First End, E2, E4, E6, E8, E12 ... No. 2 end portions, EL1 to EL8, EL11, EL12, ER1 to ER8, ER11, ER12... End points, W.

Claims (13)

円偏波を送信または受信するためのアンテナであって、
間隙部を挟んで向かい合う第1の端部と第2の端部とを有する開環状の電極を備え、
前記電極の幅は、前記電極の一部がダイポールアンテナとして機能する長さを有し、
前記電極の周回長は、送信または受信する電波の波長より小さく、かつ、前記電極の一部がループアンテナとして機能するにあたり、前記ダイポールアンテナの指向性と前記ループアンテナの指向性との角度の違いが90度にならない長さを有し、
前記第1の端部と前記第2の端部の一方以上において、前記電極の幅方向の一方の端と他方の端は、前記電極の周回方向における位置が異なる、
ことを特徴とするアンテナ。
An antenna for transmitting or receiving circularly polarized waves,
An open annular electrode having a first end and a second end facing each other across the gap,
The width of the electrode has a length such that a part of the electrode functions as a dipole antenna,
The circumference of the electrode is smaller than the wavelength of a radio wave to be transmitted or received, and when a part of the electrode functions as a loop antenna, the angle difference between the directivity of the dipole antenna and the directivity of the loop antenna Has a length that is not 90 degrees,
In one or more of the first end and the second end, one end and the other end in the width direction of the electrode are different in position in the circumferential direction of the electrode.
An antenna characterized by that.
円偏波を送信または受信するためのアンテナであって、
帯状の間隙部を挟んで向かい合う2つの端部を有する開環状の電極を備え、
前記電極の幅は、前記電極の一部がダイポールアンテナとして機能する長さを有し、
前記電極の周回長は、送信または受信する電波の波長より小さく、かつ、前記電極の一部がループアンテナとして機能するにあたり、前記ダイポールアンテナの指向性と前記ループアンテナの指向性との角度の違いが90度にならない長さを有し、
前記帯状の間隙部において前記電極の幅方向の一方の端と他方の端は、前記電極の周回方向における位置が異なる、
ことを特徴とするアンテナ。
An antenna for transmitting or receiving circularly polarized waves,
An open ring electrode having two ends facing each other across a band-shaped gap,
The width of the electrode has a length such that a part of the electrode functions as a dipole antenna,
The circumference of the electrode is smaller than the wavelength of a radio wave to be transmitted or received, and when a part of the electrode functions as a loop antenna, the angle difference between the directivity of the dipole antenna and the directivity of the loop antenna Has a length that is not 90 degrees,
In the band-shaped gap portion, one end in the width direction of the electrode and the other end have different positions in the circumferential direction of the electrode.
An antenna characterized by that.
前記電極の周回長は、送信または受信する電波の波長の3/4以下である、
ことを特徴とする請求項1または2に記載のアンテナ。
The circumference of the electrode is 3/4 or less of the wavelength of the radio wave to be transmitted or received.
The antenna according to claim 1 or 2.
前記電極の周回長は、前記電極の一部が微小ループアンテナとして機能する長さを有する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載のアンテナ。
The circumference of the electrode has a length such that a part of the electrode functions as a micro loop antenna.
The antenna according to claim 1 or 2.
前記電極の周回長は、送信または受信する電波の波長の1/5以下である、
ことを特徴とする請求項4に記載のアンテナ。
The circumference of the electrode is 1/5 or less of the wavelength of the radio wave to be transmitted or received.
The antenna according to claim 4.
円偏波を送信または受信するためのアンテナであって、
所定の幅を有する開環状の電極を備え、
前記電極は、間隙部を挟んで向かい合う第1の端部と第2の端部とを有し、
前記電極の周回長は、前記電極の一部が微小ループアンテナとして機能する長さを有し、
前記第1の端部と前記第2の端部の一方以上において、前記電極の幅方向の一方の端と他方の端は、前記電極の周回方向における位置が異なる、
ことを特徴とするアンテナ。
An antenna for transmitting or receiving circularly polarized waves,
Comprising an open annular electrode having a predetermined width;
The electrode has a first end and a second end facing each other across the gap,
The circumference of the electrode has a length such that a part of the electrode functions as a micro loop antenna,
In one or more of the first end and the second end, one end and the other end in the width direction of the electrode are different in position in the circumferential direction of the electrode.
An antenna characterized by that.
円偏波を送信または受信するためのアンテナであって、
所定の幅を有する開環状の電極を備え、
前記電極は、帯状の間隙部を挟んで向かい合う2つの端部を有し、
前記電極の周回長は、前記電極の一部が微小ループアンテナとして機能する長さを有し、
前記帯状の間隙部において前記電極の幅方向の一方の端と他方の端は、前記電極の周回方向における位置が異なる、
ことを特徴とするアンテナ。
An antenna for transmitting or receiving circularly polarized waves,
Comprising an open annular electrode having a predetermined width;
The electrode has two ends facing each other across a band-shaped gap,
The circumference of the electrode has a length such that a part of the electrode functions as a micro loop antenna,
In the band-shaped gap portion, one end in the width direction of the electrode and the other end have different positions in the circumferential direction of the electrode.
An antenna characterized by that.
前記電極には2つの給電点が設けられ、
前記2つの給電点は、前記電極の軸線方向における位置が同じである、
ことを特徴とする請求項1乃至7のうちいずれか1項に記載のアンテナ。
The electrode is provided with two feeding points,
The two feeding points have the same position in the axial direction of the electrode,
The antenna according to any one of claims 1 to 7, characterized in that
前記電極には、
2つの給電点と、
前記2つの給電点の間を前記電極の軸線方向に分断する第1開口部と、
前記第1開口部に接続され、かつ、前記電極の周回方向に延在し、前記2つの給電点を挟んで向かい合う2つの第2開口部と、が設けられている、
ことを特徴とする請求項1乃至7のうちいずれか1項に記載のアンテナ。
The electrode includes
Two feeding points,
A first opening for dividing the two feeding points in the axial direction of the electrode;
Two second openings connected to the first opening and extending in the circumferential direction of the electrode and facing each other across the two feeding points are provided.
The antenna according to any one of claims 1 to 7, characterized in that
柱状の誘電体基体をさらに備え、
前記電極は、前記誘電体基体の表面に設けられている、
ことを特徴とする請求項1乃至9のうちいずれか1項に記載のアンテナ。
A columnar dielectric substrate;
The electrode is provided on the surface of the dielectric substrate.
The antenna according to claim 1, wherein the antenna is any one of claims 1 to 9.
前記電極は、複数の面を有し、
前記帯状の間隙部において前記電極の幅方向の一方の端と他方の端は、前記複数の面のうち異なる面に位置する、
ことを特徴とする請求項2または7に記載のアンテナ。
The electrode has a plurality of surfaces;
One end and the other end in the width direction of the electrode in the band-shaped gap are located on different surfaces of the plurality of surfaces,
The antenna according to claim 2 or 7, wherein
請求項1乃至11のうちいずれか1項に記載のアンテナを備えることを特徴とする通信装置。   A communication apparatus comprising the antenna according to claim 1. 請求項1乃至11のうちいずれか1項に記載のアンテナを備えることを特徴とする電子機器。
An electronic apparatus comprising the antenna according to claim 1.
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