JP2018082277A - アンテナ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本発明の実施形態について図を用いて説明する。本実施形態に係るアンテナ装置100は、以下の説明の通り、第1周波数と第2周波数の所定の2つの周波数の右旋円偏波を送受信するように構成されている。ここでは一例として第1周波数は1575MHzに設定されており、第2周波数は1227MHzに設定されている。送受信の対象とする2つの周波数のうち、相対的に高いほうを第1周波数とする。
以下、アンテナ装置100の具体的な構成について述べる。アンテナ装置100は、図1及び図2に示すように、地板10、第1パッチパターン20、第2パッチパターン30、支持部40、第1給電点50、第2給電点60、及び位相調整回路70を備える。便宜上以降では、地板10に対して第1パッチパターン20が設けられている側を、アンテナ装置100にとっての上側として各部の説明を行う。
次に、アンテナ装置100の作動、及び、第1パッチパターン20に設けられている2つの摂動素子の役割について説明する。なお、アンテナ装置100は送受信時の作動に可逆性があるため、ここでは電波を送信する場合を例にとり、摂動素子の役割について説明する。
一般的に、2点給電方式で第1周波数の円偏波を送受信するためには、給電点毎の電流の位相差が第1周波数において90°となるように設計された位相調整回路を導入する必要がある。つまり、第2周波数用の位相調整回路70に加えて、別途、第1周波数用の位相調整回路が必要となる。
摂動素子の数は2つに限らない。図17に示すように、第3摂動素子23が設けられていても良い。第3摂動素子23の位置は、第1摂動素子や第2摂動素子が設けられていない角部に設けられればよい。
以上では、第1パッチパターン20の形状を正方形状とする構成を開示したがこれに限らない。第1パッチパターン20は、図18に示すように円形状に構成されていてもよい。その場合の半径は、第1周波数の電波の半波長に応じた長さになっていれば良い。第1周波数の電波の半波長に応じた長さとは、電気的に第1周波数の電波の半波長に相当する長さである。
以上では、位相調整回路70の動作周波数を第2周波数に設定し、第1パッチパターン20に2つの摂動素子を設けた構成を開示したが、これに限らない。位相調整回路70の動作周波数を第1周波数に設定し、第2パッチパターン30に2つの摂動素子を設けてもよい。つまり、第2パッチパターン30が不整合パッチパターンとなるように位相調整回路70を構成しても良い。
また、位相調整回路70の動作周波数は、第1周波数及び第2周波数の何れとも異なる周波数であっても良い。つまり、第1パッチパターン20と第2パッチパターン30の両方が請求項に記載の不整合パッチパターンに該当するように位相調整回路70を構成しても良い。その場合には、第1パッチパターン20及び第2パッチパターン30のそれぞれに摂動素子を2つずつ配置すればよい。
アンテナ装置100は、図19に示すように、第2パッチパターン30と地板10の間に、第3パッチパターン80を配置し、第1周波数、第2周波数、第3周波数の3つの周波数の円偏波を送受信可能に構成されていてもよい。以下、実施形態と同様に、位相調整回路70の動作周波数が第2周波数に設定されている場合を例にとって、3つの周波数の円偏波を1つの位相調整回路70で送受信可能な構成について説明する。なお、第3周波数は第2周波数よりも低い周波数である。
Claims (10)
- 板状の導体部材である地板(10)と、
前記地板と所定の間隔をおいて対向するように設置された板状の導体部材であって、給電点が2箇所に設けられている第1パッチパターン(20)と、
前記地板と前記第1パッチパターンとの間に、前記第1パッチパターンと所定の間隔をおいて対向するように設置されている板状の導体部材である第2パッチパターン(30)と、
前記第1パッチパターンに設けられている2つの前記給電点のうちの一方である第1給電点、他方の前記給電点である第2給電点、及び、同軸ケーブルの内部導体のそれぞれと電気的に接続されている位相調整回路(70)と、を備え、
前記第1パッチパターンは、所定の第1周波数で共振する形状に構成されており、
前記第2パッチパターンは、前記第1周波数よりも低い第2周波数で共振する形状に構成されており、
前記第1給電点は、前記第1パッチパターンの中心を通る直線である第1中心線上に配置されており、
前記第2給電点は、前記第1パッチパターンの中心を通って前記第1中心線と直交する直線である第2中心線上に配置されており、
前記第1パッチパターンと前記第2パッチパターンの間隔は、前記第2周波数において前記第1パッチパターンと前記第2パッチパターンとが容量結合するように、前記第2周波数の波長よりも十分に小さく設定されており、
前記位相調整回路は、第1給電点側に出力される電流と第2給電点側に出力される電流との位相差が所定の動作周波数において90°になるように構成されており、
前記動作周波数は、前記第1周波数と前記第2周波数の何れか一方と一致しており、
前記第1パッチパターン及び前記第2パッチパターンのうち、共振周波数が前記動作周波数と一致していないほうの部材である不整合パッチパターンの端部には、前記動作周波数と共振周波数とのずれに由来する電流の位相差を補正するための摂動素子として、第1摂動素子及び第2摂動素子が設けられていることを特徴とするアンテナ装置。 - 請求項1において、
前記第1摂動素子は、前記不整合パッチパターンの中心から前記第1給電点が存在する方向に向かうベクトルである第1ベクトルを上面視において時計回りに45°回転させた方向に存在する端部である第1端部、前記第1ベクトルを時計回りに135°回転させた方向に存在する端部である第2端部、前記第1ベクトルを時計回りに−45°回転させた方向に存在する端部である第3端部、及び前記第1ベクトルを時計回りに−135°回転させた方向に存在する端部である第4端部の何れか1つに設けられており、
前記第2摂動素子は、前記第1端部、前記第2端部、前記第3端部及び前記第4端部のうち、前記第1摂動素子が設けられていない何れか1つに設けられていることを特徴とするアンテナ装置。 - 請求項2において、
前記第1摂動素子は、前記第1端部又は前記第2端部に配置されており、
前記第2摂動素子は、上面視において、前記不整合パッチパターンの中心から前記第1摂動素子に向かう直線に対してなす角度が90°となる直線上に配置されている前記第2端部に設けられていることを特徴とするアンテナ装置。 - 請求項2又は3において、
前記第2パッチパターンと前記地板との間に、前記第1パッチパターンと所定の間隔をおいて対向するように設置されている板状の導体部材である第3パッチパターン(80)を備え、
前記第3パッチパターンは、前記第2周波数よりも低い第3周波数で共振する形状に構成されており、
前記第2パッチパターンと前記第3パッチパターンの間隔は、前記第3周波数において前記第2パッチパターンと前記第3パッチパターンとが容量結合するように、前記第3周波数の波長よりも十分に小さく設定されており、
前記第3パッチパターンの端部には、前記動作周波数と前記第3周波数とのずれに由来する電流の位相差を補正するための摂動素子として、第3パッチ用第1摂動素子及び第3パッチ用第2摂動素子が設けられており、
前記第3パッチ用第1摂動素子は、前記第3パッチパターンの中心を通って前記第1ベクトルに平行なベクトルの延長線上に位置する端部に配置されており、
前記第3パッチ用第2摂動素子は、上面視において、前記第3パッチパターンの中心から前記第3パッチ用第1摂動素子に向かう直線に対してなす角度が90°となる直線上に配置されていることを特徴とするアンテナ装置。 - 板状の導体部材である地板(10)と、
前記地板と所定の間隔をおいて対向するように設置された板状の導体部材であって、給電点が2箇所に設けられている第1パッチパターン(20)と、
前記地板と前記第1パッチパターンとの間に、前記第1パッチパターンと所定の間隔をおいて対向するように設置されている板状の導体部材である第2パッチパターン(30)と、
前記第1パッチパターンに設けられている2つの前記給電点のうちの一方である第1給電点、他方の前記給電点である第2給電点、及び、同軸ケーブルの内部導体のそれぞれと電気的に接続されている位相調整回路(70)と、を備え、
前記第1パッチパターンは、所定の第1周波数で共振する形状に構成されており、
前記第2パッチパターンは、前記第1周波数よりも低い第2周波数で共振する形状に構成されており、
前記第1給電点は、前記第1パッチパターンの中心を通る直線である第1中心線上に配置されており、
前記第2給電点は、前記第1パッチパターンの中心を通って前記第1中心線と直交する直線である第2中心線上に配置されており、
前記第1パッチパターンと前記第2パッチパターンの間隔は、前記第2周波数において前記第1パッチパターンと前記第2パッチパターンとが容量結合するように、前記第2周波数の波長よりも十分に小さく設定されており、
前記位相調整回路は、第1給電点側に出力される電流と第2給電点側に出力される電流との位相差が所定の動作周波数において90°になるように構成されており、
前記動作周波数は、前記第1周波数と前記第2周波数の何れとも異なる周波数であり、
前記第1パッチパターンの端部には、前記動作周波数と前記第1周波数とのずれに由来する電流の位相差を補正するための摂動素子として、第1パッチ用第1摂動素子及び第1パッチ用第2摂動素子が設けられており、
前記第2パッチパターンの端部には、前記動作周波数と前記第2周波数とのずれに由来する電流の位相差を補正するための摂動素子として、第2パッチ用第1摂動素子及び第2パッチ用第2摂動素子が設けられていることを特徴とするアンテナ装置。 - 請求項5において、
前記第1パッチ用第1摂動素子は、上面視において前記第1中心線に対してなす角度が45°となる直線である回転直線上に配置されており、
前記第1パッチ用第2摂動素子は、上面視において、前記第1パッチパターンの中心から前記第1パッチ用第1摂動素子に向かう直線に対してなす角度が90°となる直線上に配置されており、
前記第2パッチ用第1摂動素子は、前記第2パッチパターンを含む平面内において、前記第2パッチパターンの中心を通り、且つ、前記回転直線に平行又は上面視において直交する直線上に配置されており、
前記第2パッチ用第2摂動素子は、上面視において前記第2パッチパターンの中心から前記第2パッチ用第1摂動素子に向かう直線に対してなす角度が90°となる直線上に配置されていることを特徴とするアンテナ装置。 - 請求項6において、
前記第2パッチパターンと前記地板との間に、前記第1パッチパターンと所定の間隔をおいて対向するように設置されている板状の導体部材である第3パッチパターン(80)を備え、
前記第3パッチパターンは、前記第2周波数よりも低い第3周波数で共振する形状に構成されており、
前記動作周波数は前記第3周波数と一致しており、
前記第1パッチパターン、前記第2パッチパターン、及び前記第3パッチパターンは、それぞれの中心が上面視において重なるように配置されており、
前記第2パッチパターンと前記第3パッチパターンの間隔は、前記第3周波数において前記第2パッチパターンと前記第3パッチパターンとが容量結合するように、前記第3周波数の波長よりも十分に小さく設定されていることを特徴とするアンテナ装置。 - 請求項4又は7において、
前記第3パッチパターンは、前記第3周波数で共振する形状として、前記第3周波数の電波の半波長に応じた長さを1辺の長さとする正方形状、又は、前記第3周波数の電波の半波長に応じた長さを半径とする円形状に構成されていることを特徴とするアンテナ装置。 - 請求項1から8の何れか1項において、
前記第1パッチパターンは、前記第1周波数で共振する形状として、前記第1周波数の電波の半波長に応じた長さを1辺の長さとする正方形状、又は、前記第1周波数の電波の半波長に応じた長さを半径とする円形状に構成されていることを特徴とするアンテナ装置。 - 請求項1から9の何れか1項において、
前記第2パッチパターンは、前記第2周波数で共振する形状として、前記第2周波数の電波の半波長に応じた長さを1辺の長さとする正方形状、又は、前記第2周波数の電波の半波長に応じた長さを半径とする円形状に構成されていることを特徴とするアンテナ装置。
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