JP3787597B2 - ループアンテナの給電方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ループアンテナの給電方法に関するものであり、特に、薄型化と組立の容易化を図った、ループアンテナの給電方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のループアンテナの給電方法を図７に従って説明する。同図はループアンテナ１を示し、方形ループ素子２の両端は、平衡給電線３を通じて平衡不平衡変換及びインピーダンス変換回路４の平衡線路接続端子に接続され、他方の不平衡線路接続端子と受信機（図示せず）または送信機とを同軸ケーブル５（一般的に特性インピーダンス５０Ωまたは７５Ω）によって接続している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示したループアンテナ１は、平衡不平衡変換及びインピーダンス変換回路４を要するので、部品点数並びに組立工数が多く、高コストとなるという問題があるとともに、より、小型化及び薄型化が望まれている。
【０００４】
そこで、部品点数が少なく、且つ、小型のループアンテナを提供するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は上記課題を解決することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記目的を達成するために提案するものであり、ループ素子をグラウンドプレーンと平行、且つ離間させて配置し、ループ素子とグラウンドプレーンとの間に、ループ素子のループに沿って平行に給電導体を配置し、給電導体の一端に同軸線路の中心導体を接続して給電点とし、同軸線路の外部導体をグラウンドプレーンに接続して、電磁結合により同軸線路からループ素子に給電するループアンテナの給電方法において、
上記ループ素子は周長が１波長の長さであり、上記給電導体は、前記ループ素子の１／４波長の長さ分に亘り該ループ素子の真下で、且つ、該ループ素子に沿うように配置されているループアンテナの給電方法を提供するものである。
【０００６】
また、上記ループ素子は、放射方向に一定の幅を有し、ループ中心軸方向に薄い平板形状であるループアンテナの給電方法、並びに、上記給電導体はグラウンドプレーンと平行な平板形状であるループアンテナの給電方法を提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を図に従って説明する。図１は右旋円偏波用ループアンテナ１１の構造解説図であり、周囲長Ｃ（約１波長）の正方形ループ素子１２、長さＬＶ＋ＬＨのＬ字形給電導体１３、及び円偏波を発生させるために設けた素子長ΔＬの摂動素子部１４ａ，１４ｂと、ループ素子１２よりも大面積の金属板によるグラウンドプレーン１５とによって構成されている。
【０００８】
ループ素子１２はグラウンドプレーン１５の上方に平行に配置され、グラウンドプレーン１５にはループ素子１２のループの一点に対向する導体貫通穴１６を設けている。給電導体１３は、グラウンドプレーン１５とは接触せず、導体挿通穴１６から垂直に立ち上がって水平に屈曲し、ループ素子１２に沿ってループ素子１２と平行に配置されている。グラウンドプレーン１５の裏面側へ貫通した給電導体１３の端部は、同軸給電線路の中心導体１７ａに接続し、同軸給電線路の外部導体１７ｂはグラウンドプレーン１５に接続して、電磁結合により給電導体１３からループ素子１２へ給電する。
【０００９】
ここで、ループ素子１２のワイヤ半径をｐ，グラウンドプレーン１５からのループ素子１２の高さをｈとし、Ｃ＝１．０３２λ1.472 ，ΔＬ＝０．０２９λ1.472 ，ＬＶ＝０．０１４λ1.472 ，ＬＨ＝０．２３６λ1.472 ，ｈ＝０．０４９１λ1.472 とする。但し、λ1.472 は、設計周波数１．４７２ＧHzにおける自由空間波長である。
【００１０】
図２乃至図４は上記ループアンテナ１１の解析結果を示し、図２は５０Ω同軸線路に対するリターンロスを示す。−１４dB以下のリターンロスとなる帯域は、１．５％（１．４６１ＧHzから１．４８３ＧHz）である。
【００１１】
図３はθ＝０°（アンテナ正面方向）の放射パターンを示し、右旋円偏波（ＥR ）の半電力ビーム幅は、約７０°であり、逆旋偏波成分（ＥL ）は−２０dB以下となっている。
【００１２】
図４は、軸比Ａ．Ｒ．と利得の周波数特性を示し、軸比３dB以下となる円偏波放射帯域は、約０．５％である。中心周波数における利得は９．４dBであり、この帯域における利得の変動は、約０．１dBである。
【００１３】
尚、図示は省略するが、摂動素子部１４ａ，１４ｂの位置を１８０°回転し、給電導体１３の方向を左右反転すれば、左旋円偏波用のループアンテナとなる。また、ループ素子１２から摂動素子部１４ａ，１４ｂを取除けば、水平偏波、または垂直偏波に対応する直線偏波用ループアンテナとなる。
【００１４】
図５は他の実施形態を示し、グラウンドプレーン１５の導体貫通穴１６を、方形ループ素子１２の角に対向する位置に配置し、給電導体１３を方形ループ素子１２の一辺と平行に配置したもので、前述したループアンテナ１１と同様に電磁結合によりループ素子１２へ給電するものである。
【００１５】
図６は請求項２並びに３記載の給電方法を示し、方形ループ素子１８はワイヤではなく、金属板を成形した平板形状であり、放射方向に一定の幅を有している。給電導体１９もループ素子１８と同様に、金属板を成形した平板形状である。
【００１６】
ループ素子１８の内周と外周の中心を通る線の全長は約１波長となっていて、内周長と外周長との差が大きく、共振帯域幅が広くなる。また、平板形状の給電導体１９も同様の共振帯域幅拡張効果がある。
【００１７】
尚、この発明は上記の実施形態に限定するものではなく、この発明の技術的範囲内において種々の改変が可能であり、この発明がそれらの改変されたものに及ぶことは当然である。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本願請求項 1 記載の発明のループアンテナの給電方法は、ループ素子に給電線路を接続せず、ループ素子に近接させて配置した給電導体からループ素子へ電磁結合によって給電するので、ループアンテナの入力インピーダンスを低減でき、ループ素子とグラウンドプレーンとの間隔を減少させることが可能となって、低姿勢且つ高感度のアンテナを実現できる。また、ループ素子と給電線の接続が不要であるので組立も容易化する。
そして、給電導体は、前記ループ素子の１／４波長の長さ分に亘り該ループ素子の真下で、且つ、該ループ素子に沿うように配置されているので、上記ループ素子に１／４波長の給電導体を配置することに伴い、ループアンテナ正面方向の放射パターンが天頂方向への利得を大きく取ることができ、より感度の高いアンテナを実現することができる（図３）。
更に、本願請求項２記載の発明は、前記請求項１記載の発明の効果に加えて、ループ素子のループ部は、放射方向に一定の幅を有し、ループ中心軸方向に薄い平板形状であるので、内周長と外周長との差が大きく、その結果、共振帯域幅が広くなる。
更に又、本願請求項３記載の発明は、前記請求項１記載の発明の効果に加えて、給電導体はグラウンドプレーンと平行な平板形状であるので、給電導体１９も前記ループ部と同様に、平板形状による外周長の大きさに伴い該給電導体の共振帯域を拡張するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１記載のループアンテナの給電方法を示す解説図。
【図２】図１のループアンテナのリターンロス特性のグラフ。
【図３】図１のループアンテナのθ＝０°（アンテナ正面方向）の放射パターングラフ。
【図４】図１のループアンテナの軸比と利得の周波数特性グラフ。
【図５】ループアンテナの他の実施形態を示す解説図。
【図６】請求項２並びに３記載のループアンテナの給電方法を示し、（ａ）はループアンテナの正面図、（ｂ）は側面図である。
【図７】従来のループアンテナの給電方法を示す解説図。
【符号の説明】
１１ 偏波用ループアンテナ
１２ ループ素子
１３ 給電導体
１４ａ，１４ｂ 摂動素子部
１５ グラウンドプレーン
１６ 導体貫通穴
１７ａ 中心導体
１７ｂ 外部導体
１８ ループ素子
１９ 給電導体
【発明の属する技術分野】
この発明は、ループアンテナの給電方法に関するものであり、特に、薄型化と組立の容易化を図った、ループアンテナの給電方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のループアンテナの給電方法を図７に従って説明する。同図はループアンテナ１を示し、方形ループ素子２の両端は、平衡給電線３を通じて平衡不平衡変換及びインピーダンス変換回路４の平衡線路接続端子に接続され、他方の不平衡線路接続端子と受信機（図示せず）または送信機とを同軸ケーブル５（一般的に特性インピーダンス５０Ωまたは７５Ω）によって接続している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示したループアンテナ１は、平衡不平衡変換及びインピーダンス変換回路４を要するので、部品点数並びに組立工数が多く、高コストとなるという問題があるとともに、より、小型化及び薄型化が望まれている。
【０００４】
そこで、部品点数が少なく、且つ、小型のループアンテナを提供するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は上記課題を解決することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記目的を達成するために提案するものであり、ループ素子をグラウンドプレーンと平行、且つ離間させて配置し、ループ素子とグラウンドプレーンとの間に、ループ素子のループに沿って平行に給電導体を配置し、給電導体の一端に同軸線路の中心導体を接続して給電点とし、同軸線路の外部導体をグラウンドプレーンに接続して、電磁結合により同軸線路からループ素子に給電するループアンテナの給電方法において、
上記ループ素子は周長が１波長の長さであり、上記給電導体は、前記ループ素子の１／４波長の長さ分に亘り該ループ素子の真下で、且つ、該ループ素子に沿うように配置されているループアンテナの給電方法を提供するものである。
【０００６】
また、上記ループ素子は、放射方向に一定の幅を有し、ループ中心軸方向に薄い平板形状であるループアンテナの給電方法、並びに、上記給電導体はグラウンドプレーンと平行な平板形状であるループアンテナの給電方法を提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を図に従って説明する。図１は右旋円偏波用ループアンテナ１１の構造解説図であり、周囲長Ｃ（約１波長）の正方形ループ素子１２、長さＬＶ＋ＬＨのＬ字形給電導体１３、及び円偏波を発生させるために設けた素子長ΔＬの摂動素子部１４ａ，１４ｂと、ループ素子１２よりも大面積の金属板によるグラウンドプレーン１５とによって構成されている。
【０００８】
ループ素子１２はグラウンドプレーン１５の上方に平行に配置され、グラウンドプレーン１５にはループ素子１２のループの一点に対向する導体貫通穴１６を設けている。給電導体１３は、グラウンドプレーン１５とは接触せず、導体挿通穴１６から垂直に立ち上がって水平に屈曲し、ループ素子１２に沿ってループ素子１２と平行に配置されている。グラウンドプレーン１５の裏面側へ貫通した給電導体１３の端部は、同軸給電線路の中心導体１７ａに接続し、同軸給電線路の外部導体１７ｂはグラウンドプレーン１５に接続して、電磁結合により給電導体１３からループ素子１２へ給電する。
【０００９】
ここで、ループ素子１２のワイヤ半径をｐ，グラウンドプレーン１５からのループ素子１２の高さをｈとし、Ｃ＝１．０３２λ1.472 ，ΔＬ＝０．０２９λ1.472 ，ＬＶ＝０．０１４λ1.472 ，ＬＨ＝０．２３６λ1.472 ，ｈ＝０．０４９１λ1.472 とする。但し、λ1.472 は、設計周波数１．４７２ＧHzにおける自由空間波長である。
【００１０】
図２乃至図４は上記ループアンテナ１１の解析結果を示し、図２は５０Ω同軸線路に対するリターンロスを示す。−１４dB以下のリターンロスとなる帯域は、１．５％（１．４６１ＧHzから１．４８３ＧHz）である。
【００１１】
図３はθ＝０°（アンテナ正面方向）の放射パターンを示し、右旋円偏波（ＥR ）の半電力ビーム幅は、約７０°であり、逆旋偏波成分（ＥL ）は−２０dB以下となっている。
【００１２】
図４は、軸比Ａ．Ｒ．と利得の周波数特性を示し、軸比３dB以下となる円偏波放射帯域は、約０．５％である。中心周波数における利得は９．４dBであり、この帯域における利得の変動は、約０．１dBである。
【００１３】
尚、図示は省略するが、摂動素子部１４ａ，１４ｂの位置を１８０°回転し、給電導体１３の方向を左右反転すれば、左旋円偏波用のループアンテナとなる。また、ループ素子１２から摂動素子部１４ａ，１４ｂを取除けば、水平偏波、または垂直偏波に対応する直線偏波用ループアンテナとなる。
【００１４】
図５は他の実施形態を示し、グラウンドプレーン１５の導体貫通穴１６を、方形ループ素子１２の角に対向する位置に配置し、給電導体１３を方形ループ素子１２の一辺と平行に配置したもので、前述したループアンテナ１１と同様に電磁結合によりループ素子１２へ給電するものである。
【００１５】
図６は請求項２並びに３記載の給電方法を示し、方形ループ素子１８はワイヤではなく、金属板を成形した平板形状であり、放射方向に一定の幅を有している。給電導体１９もループ素子１８と同様に、金属板を成形した平板形状である。
【００１６】
ループ素子１８の内周と外周の中心を通る線の全長は約１波長となっていて、内周長と外周長との差が大きく、共振帯域幅が広くなる。また、平板形状の給電導体１９も同様の共振帯域幅拡張効果がある。
【００１７】
尚、この発明は上記の実施形態に限定するものではなく、この発明の技術的範囲内において種々の改変が可能であり、この発明がそれらの改変されたものに及ぶことは当然である。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本願請求項 1 記載の発明のループアンテナの給電方法は、ループ素子に給電線路を接続せず、ループ素子に近接させて配置した給電導体からループ素子へ電磁結合によって給電するので、ループアンテナの入力インピーダンスを低減でき、ループ素子とグラウンドプレーンとの間隔を減少させることが可能となって、低姿勢且つ高感度のアンテナを実現できる。また、ループ素子と給電線の接続が不要であるので組立も容易化する。
そして、給電導体は、前記ループ素子の１／４波長の長さ分に亘り該ループ素子の真下で、且つ、該ループ素子に沿うように配置されているので、上記ループ素子に１／４波長の給電導体を配置することに伴い、ループアンテナ正面方向の放射パターンが天頂方向への利得を大きく取ることができ、より感度の高いアンテナを実現することができる（図３）。
更に、本願請求項２記載の発明は、前記請求項１記載の発明の効果に加えて、ループ素子のループ部は、放射方向に一定の幅を有し、ループ中心軸方向に薄い平板形状であるので、内周長と外周長との差が大きく、その結果、共振帯域幅が広くなる。
更に又、本願請求項３記載の発明は、前記請求項１記載の発明の効果に加えて、給電導体はグラウンドプレーンと平行な平板形状であるので、給電導体１９も前記ループ部と同様に、平板形状による外周長の大きさに伴い該給電導体の共振帯域を拡張するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１記載のループアンテナの給電方法を示す解説図。
【図２】図１のループアンテナのリターンロス特性のグラフ。
【図３】図１のループアンテナのθ＝０°（アンテナ正面方向）の放射パターングラフ。
【図４】図１のループアンテナの軸比と利得の周波数特性グラフ。
【図５】ループアンテナの他の実施形態を示す解説図。
【図６】請求項２並びに３記載のループアンテナの給電方法を示し、（ａ）はループアンテナの正面図、（ｂ）は側面図である。
【図７】従来のループアンテナの給電方法を示す解説図。
【符号の説明】
１１ 偏波用ループアンテナ
１２ ループ素子
１３ 給電導体
１４ａ，１４ｂ 摂動素子部
１５ グラウンドプレーン
１６ 導体貫通穴
１７ａ 中心導体
１７ｂ 外部導体
１８ ループ素子
１９ 給電導体
Claims (3)
- ループ素子をグラウンドプレーンと平行、且つ離間させて配置し、ループ素子とグラウンドプレーンとの間に、ループ素子のループに沿って平行に給電導体を配置し、給電導体の一端に同軸線路の中心導体を接続して給電点とし、同軸線路の外部導体をグラウンドプレーンに接続して、電磁結合により同軸線路からループ素子に給電するループアンテナの給電方法において、
上記ループ素子は周長が１波長の長さであり、上記給電導体は、前記ループ素子の１／４波長の長さ分に亘り該ループ素子の真下で、且つ、該ループ素子に沿うように配置されていることを特徴とするループアンテナの給電方法。 - 上記ループ素子のループ部は、放射方向に一定の幅を有し、ループ中心軸方向に薄い平板形状であることを特徴とする請求項1記載のループアンテナの給電方法。
- 上記給電導体はグラウンドプレーンと平行な平板形状であることを特徴とする請求項１記載のループアンテナの給電方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00514498A JP3787597B2 (ja) | 1998-01-13 | 1998-01-13 | ループアンテナの給電方法 |
| BR9906823-0A BR9906823A (pt) | 1998-01-13 | 1999-01-11 | Processo de suprir energia elétrica a uma antena plana, e, antena plana |
| DE19982430T DE19982430B4 (de) | 1998-01-13 | 1999-01-11 | Aperturantenne und Verfahren zur Einspeisung von elektrischer Leistung in eine Aperturantenne |
| PCT/JP1999/000052 WO1999036991A1 (fr) | 1998-01-13 | 1999-01-11 | Procede d'alimentation d'antenne plate, et antenne plate |
| US09/582,073 US6342856B1 (en) | 1998-01-13 | 1999-01-11 | Method of feeding flat antenna, and flat antenna |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00514498A JP3787597B2 (ja) | 1998-01-13 | 1998-01-13 | ループアンテナの給電方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11205028A JPH11205028A (ja) | 1999-07-30 |
| JP3787597B2 true JP3787597B2 (ja) | 2006-06-21 |
Family
ID=11603116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00514498A Expired - Lifetime JP3787597B2 (ja) | 1998-01-13 | 1998-01-13 | ループアンテナの給電方法 |
Country Status (1)
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| JP (1) | JP3787597B2 (ja) |
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| JP4380587B2 (ja) | 2005-05-11 | 2009-12-09 | 日立電線株式会社 | 分布位相型円偏波受信モジュール及び携帯無線機器 |
| JP2007221185A (ja) | 2006-02-14 | 2007-08-30 | Mitsumi Electric Co Ltd | 円偏波アンテナ |
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| JP6018853B2 (ja) * | 2012-03-05 | 2016-11-02 | 日本アンテナ株式会社 | 円偏波アンテナ |
| CN104508907B (zh) * | 2012-07-20 | 2017-03-08 | 旭硝子株式会社 | 天线装置以及具备该天线装置的无线装置 |
| US9172148B2 (en) * | 2013-02-08 | 2015-10-27 | Garmin Switzerland Gmbh | Watch with bezel antenna configuration |
| CN105849974B (zh) * | 2014-01-20 | 2019-03-01 | Ａｇｃ株式会社 | 天线装置以及具备该天线装置的无线装置 |
| JP2016129320A (ja) | 2015-01-09 | 2016-07-14 | 富士通株式会社 | アンテナ装置 |
| WO2017038549A1 (ja) * | 2015-09-01 | 2017-03-09 | 旭硝子株式会社 | アンテナ構造及び電子機器 |
| WO2023188969A1 (ja) * | 2022-03-28 | 2023-10-05 | 株式会社村田製作所 | アンテナモジュール |
-
1998
- 1998-01-13 JP JP00514498A patent/JP3787597B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11205028A (ja) | 1999-07-30 |
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