JP3510961B2 - 広角円偏波アンテナ - Google Patents
広角円偏波アンテナInfo
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- JP3510961B2 JP3510961B2 JP07985097A JP7985097A JP3510961B2 JP 3510961 B2 JP3510961 B2 JP 3510961B2 JP 07985097 A JP07985097 A JP 07985097A JP 7985097 A JP7985097 A JP 7985097A JP 3510961 B2 JP3510961 B2 JP 3510961B2
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- Japan
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- antenna
- helical
- radiating element
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- Waveguide Aerials (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、通信分野にかか
り、特に衛星を利用した携帯無線通信に有効な広角円偏
波アンテナの小型化に関するものである。
り、特に衛星を利用した携帯無線通信に有効な広角円偏
波アンテナの小型化に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、衛星を用いた携帯電話の構想が各
社から提案されており、それらの周波数帯は、地上の携
帯電話から衛星へは１．６ＧＨｚ帯が、衛星から地上の
携帯電話へは２．４ＧＨｚ帯が割当てられている。また
１．６ＧＨｚ帯では地上から衛星、衛星から地上の双方
向の通信に用いる周波数帯としても割当てられる。上記
の衛星通信に適用可能な円偏波アンテナとして、本発明
者による広角円偏波アンテナ（特願平８−１９６０３８
号）が提案されている。この広角円偏波アンテナはマイ
クロストリップ平面アンテナの地導体下方にヘリカル状
の放射素子を電気的に接続するものである。マイクロス
トリップ平面アンテナとヘリカル状の放射素子を略同軸
に配置させると、低仰角から天頂方向のほぼ全方向にわ
たってほぼ均一な指向性を得られる。
社から提案されており、それらの周波数帯は、地上の携
帯電話から衛星へは１．６ＧＨｚ帯が、衛星から地上の
携帯電話へは２．４ＧＨｚ帯が割当てられている。また
１．６ＧＨｚ帯では地上から衛星、衛星から地上の双方
向の通信に用いる周波数帯としても割当てられる。上記
の衛星通信に適用可能な円偏波アンテナとして、本発明
者による広角円偏波アンテナ（特願平８−１９６０３８
号）が提案されている。この広角円偏波アンテナはマイ
クロストリップ平面アンテナの地導体下方にヘリカル状
の放射素子を電気的に接続するものである。マイクロス
トリップ平面アンテナとヘリカル状の放射素子を略同軸
に配置させると、低仰角から天頂方向のほぼ全方向にわ
たってほぼ均一な指向性を得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特願平
８−１９６０３８号の広角円偏波アンテナは、所望の円
偏波アンテナの放射パターン等を維持しつつ、アンテナ
全体の長さを短縮することは困難であった。
８−１９６０３８号の広角円偏波アンテナは、所望の円
偏波アンテナの放射パターン等を維持しつつ、アンテナ
全体の長さを短縮することは困難であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、広角円偏波アンテナを構成するヘリカル
状の線状放射素子の一部に切り込みをいれ、その両端部
近傍に小径コイルを挿加するものである。
解決するため、広角円偏波アンテナを構成するヘリカル
状の線状放射素子の一部に切り込みをいれ、その両端部
近傍に小径コイルを挿加するものである。
【０００５】本発明によれば、上述の目的は前述特許請
求の範囲に記載された手段により達成される。
求の範囲に記載された手段により達成される。
【０００６】本発明による広角円偏波アンテナは、マイ
クロストリップ平面アンテナ（以下ＭＳＡと略す）と前
記ＭＳＡの地導体に電気的に接続された、ヘリカル状の
放射素子に小径コイルを付加したものから構成される。
クロストリップ平面アンテナ（以下ＭＳＡと略す）と前
記ＭＳＡの地導体に電気的に接続された、ヘリカル状の
放射素子に小径コイルを付加したものから構成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は本発明の構成の概略図であ
り、図において同じ部位は同じ符号で示し、１はマイク
ロストリップ平面アンテナ（ＭＳＡ）、１ａはＭＳＡの
給電ピン、１ｂはＭＳＡのパッチ状の放射素子、１ｃは
ＭＳＡの誘電体基板、２はヘリカル部、２ａはヘリカル
アンテナを支持する誘電体の支持円筒、２ｂはヘリカル
状の放射素子、２ｃはヘリカルアンテナの下端の交差部
で放射素子が互いの接触を防ぐ絶縁体、２ｄはヘリカル
アンテナの下端に設けた放射素子の交差部、２ｅは導体
部（辺縁部）である。また３は給電点、４は共通の地導
体となる導体板、４ａは導体板４の貫通孔である。６は
同軸線などの信号伝送路である。放射素子２ｂは導体部
２ｅを通じ導体板４に直流的もしくは容量的に結合し導
体板４を通じて給電される。さらに７は４本の各放射素
子２ｂにそれぞれ入れた切れ込み、８は小径コイルであ
る。小径コイル８は各切れ込み７の近傍に挿加され、各
切れ込み両端に接続する。ＭＳＡ１は一点背面給電型の
平面アンテナで図２にその断面図を示す。給電ピン１ａ
は導体板４の貫通孔４に非接触で通過し同軸線などの信
号伝送路に接続する。
り、図において同じ部位は同じ符号で示し、１はマイク
ロストリップ平面アンテナ（ＭＳＡ）、１ａはＭＳＡの
給電ピン、１ｂはＭＳＡのパッチ状の放射素子、１ｃは
ＭＳＡの誘電体基板、２はヘリカル部、２ａはヘリカル
アンテナを支持する誘電体の支持円筒、２ｂはヘリカル
状の放射素子、２ｃはヘリカルアンテナの下端の交差部
で放射素子が互いの接触を防ぐ絶縁体、２ｄはヘリカル
アンテナの下端に設けた放射素子の交差部、２ｅは導体
部（辺縁部）である。また３は給電点、４は共通の地導
体となる導体板、４ａは導体板４の貫通孔である。６は
同軸線などの信号伝送路である。放射素子２ｂは導体部
２ｅを通じ導体板４に直流的もしくは容量的に結合し導
体板４を通じて給電される。さらに７は４本の各放射素
子２ｂにそれぞれ入れた切れ込み、８は小径コイルであ
る。小径コイル８は各切れ込み７の近傍に挿加され、各
切れ込み両端に接続する。ＭＳＡ１は一点背面給電型の
平面アンテナで図２にその断面図を示す。給電ピン１ａ
は導体板４の貫通孔４に非接触で通過し同軸線などの信
号伝送路に接続する。
【０００８】ＭＳＡ１は誘電体基板１ｃの比誘電率・寸
法等のパラメータ、誘電体基板１ｃへ貼付するパッチ状
の放射素子１ｂの寸法、給電ピン１ａの位置等を適切に
設計することにより、所望の周波数で円偏波アンテナと
して動作する。ただし、共振周波数と給電ピン１ａの位
置によるインピーダンス整合はヘリカル状の放射素子２
ｂの長さや幅に依存するので注意を要する。
法等のパラメータ、誘電体基板１ｃへ貼付するパッチ状
の放射素子１ｂの寸法、給電ピン１ａの位置等を適切に
設計することにより、所望の周波数で円偏波アンテナと
して動作する。ただし、共振周波数と給電ピン１ａの位
置によるインピーダンス整合はヘリカル状の放射素子２
ｂの長さや幅に依存するので注意を要する。
【０００９】図３は図１との比較のため、放射素子２ｂ
に切れ込み設けていない従来技術の広角円偏波アンテナ
で、切れ込み７と小径コイル８を具備しない点を除いて
図１と同様の構成である。そこで図１及び図３（比較
例）を用いて説明する。アンテナの動作周波数は１．６
ＧＨｚ帯である。導体部２ｅの幅はすべて７ｍｍ、ヘリ
カル状の放射素子２ｂの幅はすべて４．５ｍｍである。
図１の本発明の実施形態に係る４角形のマイクロストリ
ップ平面アンテナ（基板サイズ２８×２８×１２ｍｍ）
１を、支持円筒２ａ（直径３０ｍｍ、高さ１３５ｍｍ）
で支えている。ヘリカル状の放射素子（約１３６ｍｍ）
２ｂの一部に切れ込み７をいれ、小径コイル８を切れ込
み７近傍において電気的に接続している。支持円筒２ａ
の高さは１３５ｍｍである。
に切れ込み設けていない従来技術の広角円偏波アンテナ
で、切れ込み７と小径コイル８を具備しない点を除いて
図１と同様の構成である。そこで図１及び図３（比較
例）を用いて説明する。アンテナの動作周波数は１．６
ＧＨｚ帯である。導体部２ｅの幅はすべて７ｍｍ、ヘリ
カル状の放射素子２ｂの幅はすべて４．５ｍｍである。
図１の本発明の実施形態に係る４角形のマイクロストリ
ップ平面アンテナ（基板サイズ２８×２８×１２ｍｍ）
１を、支持円筒２ａ（直径３０ｍｍ、高さ１３５ｍｍ）
で支えている。ヘリカル状の放射素子（約１３６ｍｍ）
２ｂの一部に切れ込み７をいれ、小径コイル８を切れ込
み７近傍において電気的に接続している。支持円筒２ａ
の高さは１３５ｍｍである。
【００１０】図３の支持円筒２ａの高さは１４０ｍｍで
あって、ヘリカル状の放射素子２ｂの長さは約１４１ｍ
ｍである。すなわち、図１に示すように本発明によれば
放射素子の長さの差５ｍｍを小径コイル８でもって放射
素子の電気的な長さを補正することにより、広角円偏波
アンテナの指向性を保持するものである。
あって、ヘリカル状の放射素子２ｂの長さは約１４１ｍ
ｍである。すなわち、図１に示すように本発明によれば
放射素子の長さの差５ｍｍを小径コイル８でもって放射
素子の電気的な長さを補正することにより、広角円偏波
アンテナの指向性を保持するものである。
【００１１】ヘリカル状の放射素子２ｂは１８０度巻き
下げてあり、下端部において、対峙する２組みのヘリカ
ル状の放射素子は被覆導線（図示せず）により互いに接
続されている。このとき、下端部で交差した被覆線は直
流的には接続しない。
下げてあり、下端部において、対峙する２組みのヘリカ
ル状の放射素子は被覆導線（図示せず）により互いに接
続されている。このとき、下端部で交差した被覆線は直
流的には接続しない。
【００１２】図１、図３の広角円偏波アンテナを実際に
測定した例を図４、図５に示す。さらに、図１の寸法で
もって切り込み７を入れず小径コイル８を具備せずに組
み立てた広角円偏波アンテナを実際に測定した例を図６
に示す。図４と図５は支持円筒２ａの高さ（ヘリカル部
の長さ）が異なるが、放射パターンはほぼ同一の傾向を
示している。一方、図６は図４と支持円筒の高さ（ヘリ
カル部の長さ）が同一であるが、低仰角で利得劣化が生
じている。
測定した例を図４、図５に示す。さらに、図１の寸法で
もって切り込み７を入れず小径コイル８を具備せずに組
み立てた広角円偏波アンテナを実際に測定した例を図６
に示す。図４と図５は支持円筒２ａの高さ（ヘリカル部
の長さ）が異なるが、放射パターンはほぼ同一の傾向を
示している。一方、図６は図４と支持円筒の高さ（ヘリ
カル部の長さ）が同一であるが、低仰角で利得劣化が生
じている。
【００１３】本発明の実施形態では小径コイル８を４本
のヘリカル状の放射素子２ｂにそれぞれ１つづつ挿加し
たが、小径コイル８の大きさ、切れ込み７の幅、小径コ
イル８の位置、数量を適切に配置することにより更なる
小型化も可能となる。
のヘリカル状の放射素子２ｂにそれぞれ１つづつ挿加し
たが、小径コイル８の大きさ、切れ込み７の幅、小径コ
イル８の位置、数量を適切に配置することにより更なる
小型化も可能となる。
【００１４】また、マイクロストリップ平面アンテナは
４角形の例を示したが、その形状を円形、３角形、５角
形にするなど、また広角円偏波アンテナ全体を円柱、３
角柱、５角柱にするなど、さらにヘリカル状の放射素子
を円錐状にするなどその形状を限定するものではない。
また、マイクロストリップ平面アンテナの給電方式も一
点背面給電型に限定されるものではない。また、４線ヘ
リカルアンテナをマイクロストリップ平面アンテナの地
導体板下方に略同軸に配置する例を示したが、ヘリカル
アンテナは８線ヘリカルアンテナなどでもよく４線ヘリ
カルアンテナに限定されるものではない。
４角形の例を示したが、その形状を円形、３角形、５角
形にするなど、また広角円偏波アンテナ全体を円柱、３
角柱、５角柱にするなど、さらにヘリカル状の放射素子
を円錐状にするなどその形状を限定するものではない。
また、マイクロストリップ平面アンテナの給電方式も一
点背面給電型に限定されるものではない。また、４線ヘ
リカルアンテナをマイクロストリップ平面アンテナの地
導体板下方に略同軸に配置する例を示したが、ヘリカル
アンテナは８線ヘリカルアンテナなどでもよく４線ヘリ
カルアンテナに限定されるものではない。
【００１５】
【発明の効果】以上の構成によれば、広角円偏波アンテ
ナのヘリカル状の放射素子を電気的に短縮し、アンテナ
の放射パターン形状に影響を与えずに小型化が可能とな
る。
ナのヘリカル状の放射素子を電気的に短縮し、アンテナ
の放射パターン形状に影響を与えずに小型化が可能とな
る。
【図１】本発明の実施形態を示す広角円偏波アンテナの
構成図。
構成図。
【図２】広角円偏波アンテナのマイクロストリップ平面
アンテナ部分の断面図。
アンテナ部分の断面図。
【図３】従来の広角円偏波アンテナの構成図。
【図４】図１における放射パターン例（ヘリカル部の長
さ１３５ｍｍ、１ターン小径コイル挿加）。
さ１３５ｍｍ、１ターン小径コイル挿加）。
【図５】図３における放射パターン例（ヘリカル部の長
さ１４０ｍｍ）。
さ１４０ｍｍ）。
【図６】ヘリカル状の放射素子７に切り込みを入れず小
径コイル８を具備せずにヘリカル部の長さを１３５ｍｍ
と短縮した従来の広角円偏波アンテナの放射パターン
例。
径コイル８を具備せずにヘリカル部の長さを１３５ｍｍ
と短縮した従来の広角円偏波アンテナの放射パターン
例。
【符号の説明】
１ ：マイクロストリップ平面アンテナ（ＭＳＡ）
１ａ：ＭＳＡの給電ピン
１ｂ：ＭＳＡのパッチ状放射素子
１ｃ：ＭＳＡの誘電体基板
２ ：ヘリカル部
２ａ：ヘリカル部を支持する誘電体の支持円筒
２ｂ：ヘリカル状の放射素子
２ｃ：ヘリカルアンテナの下端の交差部で放射素子が互
いの接触を防ぐ絶縁体 ２ｄ：ヘリカルアンテナの下端に設けた放射素子の交差
部 ２ｅ：導体部（辺縁部） ３：給電点 ４：ＭＳＡの地導体（導体板） ４ａ：導体板の貫通孔 ６：信号伝送路 ７ ：切り込み ８ ：小径コイル
いの接触を防ぐ絶縁体 ２ｄ：ヘリカルアンテナの下端に設けた放射素子の交差
部 ２ｅ：導体部（辺縁部） ３：給電点 ４：ＭＳＡの地導体（導体板） ４ａ：導体板の貫通孔 ６：信号伝送路 ７ ：切り込み ８ ：小径コイル
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01Q 21/24
H01Q 11/08
H01Q 13/08
H01Q 21/28
H01Q 21/30
Claims (2)
- 【請求項１】共通の地導体となる導体板を有し、前記導
体板上に誘電体層を介してパッチ状放射素子が平行に配
置された円偏波モードを有するマイクロストリップ平面
アンテナが形成され、前記導体板下に線状放射素子が前
記マイクロストリップ平面アンテナと略同軸にヘリカル
状に巻かれ、該ヘリカル状の線状放射素子の上端部が前
記導体板と直流的もしくは容量的に結合されてヘリカル
アンテナが形成され、前記ヘリカル状の線状放射素子の
途中に小径コイルを挿加したことを特徴とする広角円偏
波アンテナ。 - 【請求項２】前記ヘリカル状の線状放射素子が４本以上
であって、 すべての線状放射素子に少なくとも１つ以上
の小径コイルを直列的に挿加したことを特徴とする請求
請１に記載の広角円偏波アンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07985097A JP3510961B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 広角円偏波アンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07985097A JP3510961B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 広角円偏波アンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10276038A JPH10276038A (ja) | 1998-10-13 |
| JP3510961B2 true JP3510961B2 (ja) | 2004-03-29 |
Family
ID=13701683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07985097A Expired - Fee Related JP3510961B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 広角円偏波アンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3510961B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110212291B (zh) * | 2019-07-17 | 2023-07-28 | 福州大学 | 一种应用于卫星导航终端的方形六臂缝隙螺旋天线 |
| CN110690561B (zh) * | 2019-10-28 | 2023-09-22 | 国网思极神往位置服务（北京）有限公司 | 应用于卫星导航终端的宽带小型化天线及其工作方法 |
-
1997
- 1997-03-31 JP JP07985097A patent/JP3510961B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10276038A (ja) | 1998-10-13 |
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Legal Events
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