JP3839322B2 - インピーダンス整合回路、およびこれを用いたアンテナ装置 - Google Patents
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Description
例えば、周波数f1においてアンテナ1が、入力端子2における入力インピーダンスとしてR1+jX1(R1、X1とも正)なる値を有しているものとする。このとき、第2図に示したインピーダンス整合回路7では、まず、キャパシタンス素子3aの容量値を、当該キャパシタンス素子3aを構成するバラクタダイオード等に印加するバイアス電圧を変化させることによって調整し、上記入力インピーダンスのリアクタンス成分X1が0となるようにする。そして、直列配置されたインダクタンス素子4aの値と、並列配置されたキャパシタンス素子3bの値の適当な組み合わせにより得られるインピーダンス変成機能を利用して、入力インピーダンスの抵抗成分R1を、外部回路10の特性インピーダンスと一致させる。これにより、周波数f1においては反射波の発生を低減することができ、外部回路10から効率良くアンテナ1を動作させることが可能となる。
第5図はこの発明の実施の形態1によるアンテナ装置を示す斜視図であり、第6図は第5図に示したアンテナ装置の上面図、第7図は当該アンテナ装置の回路図である。なお、第5図〜第7図に示したアンテナ装置は、携帯電話機等の小型無線端末で用いられる市販のチップアンテナと、それを2つの周波数帯域で動作させるためのインピーダンス整合回路とを組み合わせたものであり、上記インピーダンス整合回路はコプレナ線路に、チップ素子によるキャパシタンス素子およびインダクタンス素子などのリアクタンス素子を実装することによって構成している。
ここで、アンテナ1は直方体の誘電体ブロックの表面もしくは内部に線状導体を形成し、これを放射導体として動作する、第1図に示した従来のアンテナ装置で用いられたものと同等のものである。誘電体ブロックの誘電率による波長短縮効果と、その誘電体ブロックの表面もしくは内部に線状導体を蛇行させて、あるいは螺旋状に巻回して配置することにより、小型ながら略1/4波長の線状アンテナと類似した特性を有する。このアンテナ1の、入力端子2からみたある周波数帯域における入力インピーダンスの軌跡を、第8図のスミスチャートに示す。
1/(L・C)1/2=2π・f2 ・・・(1)
Z0-1・(Y1+jZ0-1tanθb)/(Z0-1+jY1tanθb)
+j2πf1・C+(j2πf1・L)-1=Z0-1 ・・・(2)
第15図はこの発明の実施の形態2によるアンテナ装置を示す斜視図であり、第16図は第15図に示したアンテナ装置の上面図、第17図は当該アンテナ装置の回路図である。なお、第15図〜第17図に示したアンテナ装置は、携帯電話機等の小型無線端末で用いられる略1/2波長線状アンテナと、それを2つの周波数帯域で動作させるためのインピーダンス整合回路とを組み合わせたものであり、上記インピーダンス整合回路はコプレナ線路に、チップ素子によるキャパシタンス素子およびインダクタンス素子などのリアクタンス素子を実装することによって構成している。
略1/2波長線状アンテナが用いられたアンテナ1の、ある周波数帯域における入力インピーダンスの軌跡を第18図のスミスチャートに示す。アンテナ1は略1/2波長線状アンテナであるため、第18図に示すように高インピーダンスな特性を有する。ここで、実施の形態1のように、直列接続された伝送線路6aとキャパシタンス素子3aの組み合わせによる第1の整合回路8−1を用いると、周波数f2での入力インピーダンスの抵抗成分を特性インピーダンスZ0、かつリアクタンス成分を正とするためには、伝送線路6aの電気長θaが大きくなってしまい、第1の整合回路8−1が大形化し、それに伴ってインピーダンス整合回路7も大型化するため、回路の構成上好ましくない。
なお、実施の形態1および実施の形態2のアンテナ装置では、第1の整合回路8−1を、伝送線路6aとキャパシタンス素子3aもしくはインダクタンス素子4aとの直列接続回路にて形成した場合について説明したが、この発明によるインピーダンス整合回路7は、第1の整合回路8−1の回路構成を変更することにより、多種多様なアンテナ1のインピーダンス整合に柔軟に対応することができる。
また、上記実施の形態1から実施の形態3においては、インピーダンス整合回路7を第1の整合回路8−1と第2の整合回路8−2とで構成したものについて説明したが、第1の整合回路8−1を省略した、第2の整合回路8−2のみによるインピーダンス整合回路7を使用することもできる。第22図はそのようなこの実施の形態4によるアンテナ装置を示す回路図であり、図示のように、第1の整合回路8−1を削除して、伝送線路6と、キャパシタンス素子3およびインダクタンス素子4とによる並列共振回路5よりなる第2の整合回路8−2のみによって構成されたインピーダンス整合回路7を使用している。
第23図はこの発明の実施の形態5によるアンテナ装置を示す斜視図であり、第24図は第23図に示したアンテナ装置の上面図、第25図は当該アンテナ装置の回路図である。なお、第23図〜第25図に示したアンテナ装置は、携帯電話機等の小型無線端末で用いられる市販のチップアンテナと、それを2つの周波数帯域で動作させるためのインピーダンス整合回路とを組み合わせたものであり、上記インピーダンス整合回路は平面形伝送線路であるコプレナ線路にチップキャパシタによるキャパシタンス素子を実装することにより構成している。
ここで、このように構成された実施の形態5のアンテナ装置も、実施の形態1のアンテナ装置とほぼ同様の動作をする。すなわち、インピーダンス整合回路7内の共振回路が、実施の形態1のアンテナ装置ではチップ素子による並列共振回路であったのに対して、この実施の形態5におけるアンテナ装置ではショートスタブ15とオープンスタブ14による1/4波長共振回路5−2で代替されている。ここで、これらショートスタブ15およびオープンスタブ14は伝送線路6bに対して並列に接続されているので、この1/4波長共振回路5−2も並列共振回路として機能する。
θs+θo=π/2 ・・・(3)
Z0-1・(Y1+jZ0-1tanθb)/(Z0-1+jY1tanθb)
+jZ0s-1tan(f1・f2-1・θo)
−jZ0s-1cot(f1・f2-1・θs)=Z0-1 ・・・(4)
第26図はこの発明の実施の形態6によるアンテナ装置を示す斜視図であり、第27図は第26図に示したアンテナ装置の上面図である。なお、これら第26図,第27図に示したアンテナ装置は、携帯電話機等の小型無線端末で用いられる小形ヘリカルアンテナと、それを2つの周波数帯域で動作させるためのインピーダンス整合回路とを組み合わせたものであり、上記インピーダンス整合回路は平面形伝送線路であるマイクロストリップ線路を用いて構成している。
第28図はこの発明の実施の形態7によるアンテナ装置を示す斜視図であり、第29図は第28図に示したアンテナ装置の上面図、第30図は当該アンテナ装置の回路図である。なお、これら第28図〜第30図に示したアンテナ装置は、携帯電話機等の小型無線端末で用いられる小形ヘリカルアンテナと、それを2つの周波数帯域で動作させるためのインピーダンス整合回路とを組み合わせたものであり、上記インピーダンス整合回路は平面形伝送線路であるマイクロストリップ線路を用いて構成している。
ここで、この実施の形態7によるアンテナ装置も、実施の形態6のアンテナ装置とほぼ同様に動作し、それと同等の効果を有する。第30図において、第2の整合回路8−2内の並列共振回路が、実施の形態6ではショートスタブとオープンスタブの組み合わせによる1/4波長共振回路5−2となっているのに対し、この実施の形態7のアンテナ装置では2つのオープンスタブ14a,14bの組み合わせによる1/2波長共振回路5−3となっている。この2つのスタブは伝送線路6bに対して同一箇所で並列に接続されているので、上記1/2波長共振回路5−3も並列共振回路の一種と見なすことができる。
θso+θo=π ・・・(5)
Z0-1・(Y1+jZ0-1tanθb)/(Z0-1+jY1tanθb)
+jZ0s-1tan(f1・f2-1・θo)
+jZ0s-1tan(f1・f2-1・θso)=Z0-1 ・・・(6)
第31図はこの発明の実施の形態8によるアンテナ装置を示す斜視図であり、第32図は第31図に示したアンテナ装置の上面図、第33図は当該アンテナ装置の回路図である。なお、これら第31図〜第33図に示したアンテナ装置は、円形マイクロストリップアンテナと、それを2つの周波数帯域で動作させるためのインピーダンス整合回路とを組み合わせたものであり、上記インピーダンス整合回路はマイクロストリップ線路を用いて構成している。
ここで、このような円形マイクロストリップアンテナによるアンテナ1の入力インピーダンス特性を第34図のスミスチャートに示す。この第34図は、第33図の回路図によれば、節点Aからアンテナ1側を見た時の特性に相当する。一般に、このような円形マイクロストリップアンテナでは、図示のようにアンテナ1の入力端子2にマイクロストリップ線路を接続して給電する場合、第34図のような高インピーダンスな特性を示す。この第34図に示す特性は、インピーダンス整合を行う周波数の一つである周波数f2において、リアクタンス成分が0となるようにアンテナ1のパターンの大きさが調整された結果、得られたインピーダンス特性であるものとする。
第36図はこの発明の実施の形態9によるアンテナ装置を示す斜視図である。なお、この実施の形態9によるアンテナ装置は、中空の円筒状誘電体上に形成された、4本(N本)のヘリカル放射素子からなる4線巻き(N線巻き)ヘリカルアンテナによるアンテナと、4本のヘリカル放射素子にそれぞれ接続されて、それらを2つの周波数帯域で動作させるための4個(N個)のインピーダンス整合回路と、上記4つのインピーダンス整合回路に接続されて、それらに対して所定の位相差を与えながらマイクロ波の分配あるいは合成を行う4分配回路(N分配回路)とを組み合わせ、アンテナと給電回路とを一体的に形成した、携帯電話機等の小型無線端末で用いられるアンテナ装置である。なお、上記各インピーダンス整合回路はマイクロストリップ線路を用いて構成した、実施の形態6で説明したものを用いている。
上記第36図〜第40図に示した実施の形態9のアンテナ装置で用いられているアンテナ1は、4分配回路23より90°ずつの位相差をつけて、4つのヘリカル放射素子の間に給電することにより円偏波の放射を行う。このような4線巻きヘリカルアンテナ1の放射指向性は、円筒状誘電体21の軸方向を中心としてブロードであり、覆域が広いため衛星携帯端末等で多く使用される。この実施の形態9によるアンテナ装置は、このような4線巻きヘリカルアンテナ1を2つの周波数帯域で使用することを可能とするものである。
第42図はこの発明の実施の形態10によるアンテナ装置を示す斜視図である。なお、この実施の形態10によるアンテナ装置は、中空の円筒状誘電体上に形成された、4線巻きヘリカルアンテナによるアンテナと、4本のヘリカル放射素子にそれぞれ接続されて、それらを2つの周波数帯域で動作させるための4つのインピーダンス整合回路と、上記各インピーダンス整合回路に接続されて、所定の位相差を与えながらマイクロ波の分配あるいは合成を行う4分配回路とを組み合わせ、アンテナと給電回路とを一体的に形成した、携帯電話機等の小型無線端末で用いられるアンテナ装置である。なお、上記インピーダンス整合回路はマイクロストリップ線路を用いて構成した、実施の形態7で説明したものを用いている点で、上記実施の形態9によるアンテナ装置とは異なっている。
この実施の形態10のアンテナ装置においても、4線巻きヘリカルアンテナ1の4つのヘリカル放射素子に対する給電は、90°ずつの位相差をつけて4分配回路23より行われる。そのときインピーダンス整合回路7が、アンテナ1の入力インピーダンスと外部回路10の特性インピーダンスとのインピーダンス整合を行う。なお、このインピーダンス整合回路7の動作は、実施の形態9のそれと同様である。
この発明に係るインピーダンス整合回路は、アンテナの入力端子と第2の整合回路との間に、周波数f2におけるアンテナの入力インピーダンスを、外部回路の特性インピーダンスにインピーダンス整合させる第1の整合回路を挿入したもので、周波数f2でのインピーダンス整合がまだなされていないアンテナについて、周波数f2のみならず、周波数f1においても特性インピーダンスZ0にインピーダンス整合するインピーダンス整合回路に用いて有用であり、特にその回路構成の簡素化、小規模化、低コスト化、さらには信頼性の向上、消費電力の低減などに有効である。
この発明に係るインピーダンス整合回路は、伝送線路とこの伝送線路に直列接続されたキャパシタンス素子にて第1の整合回路を構成し、回路全体をキャパシタンス素子とインダクタンス素子、および伝送線路で形成したもので、アンテナと外部回路とのインピーダンス整合を2つの周波数にて行うインピーダンス整合回路に用いて有用であり、特に回路構成の簡素化、小形化、低コスト化に有効である。
この発明に係るインピーダンス整合回路は、伝送線路と、この伝送線路に直列接続されたインダクタンス素子により、第1の整合回路を構成したもので、高入力インピーダンス特性を呈する、略1/2波長線状アンテナなどで2つの周波数におけるインピーダンス整合を行うインピーダンス整合回路に用いて有用であり、特にそのようなインピーダンス整合回路の小形化に有効である。
この発明に係るインピーダンス整合回路は、伝送線路と、この伝送線路に並列接続され、周波数f1において並列共振するとともに周波数f2において所定のサセプタンス値を呈する並列共振回路とによって第1の整合回路を構成したもので、あらゆるインピーダンス特性を呈するアンテナにて、2つの周波数におけるインピーダンス整合を行うインピーダンス整合回路に用いて有用である。
この発明に係るインピーダンス整合回路は、第2の整合回路を、所定の電気長を有する伝送線路と、この伝送線路に接続されたショートスタブおよびオープンスタブとで構成し、そのショートスタブとオープンスタブの電気長を、その和が周波数f2における波長の略1/4、もしくはその奇数倍となり、かつ周波数f1におけるサセプタンス値の和が所定のサセプタンス値となるように設定したもので、周波数f2でのインピーダンス整合がすでになされているアンテナに対して、その入力端子における周波数f2でのインピーダンス整合状態を維持したまま、周波数f1においても外部回路の特性インピーダンスZ0にインピーダンス整合する、低損失なインピーダンス整合回路に用いて有用であり、その回路構成の簡素化、小規模化、低コスト化、さらには信頼性の向上、消費電力の低減などにも有効である。
この発明に係るインピーダンス整合回路は、ショートスタブとオープンスタブによる並列共振回路を持つ第2の整合回路と、アンテナの入力端子との間に、所定の電気長を有する伝送線路と、その伝送線路に接続されたリアクタンス素子とによって構成され、周波数f2におけるアンテナの入力インピーダンスと、外部回路の特性インピーダンスとのインピーダンス整合を行う第1の整合回路を挿入したもので、周波数f2でのインピーダンス整合がまだなされていないアンテナについて、周波数f2のみならず、周波数f1においても特性インピーダンスZ0にインピーダンス整合する低損失なインピーダンス整合回路に用いて有用であり、特に、リアクタンス素子としてキャパシタンス素子を用いた場合には回路全体が1つのキャパシタンス素子と伝送線路で構成されて回路構成の簡素化に、またインダクタンス素子を用いた場合には高インピーダンスな入力インピーダンス特性を呈するアンテナのインピーダンス整合にそれぞれ有効である。
この発明に係るインピーダンス整合回路は、マイクロストリップ線路等の平面形伝送線路にて伝送線路とショートスタブおよびオープンスタブを形成するとともに、インタディジタルキャパシタ等の導体パターンによるキャパシタンス素子を、第1の整合回路のリアクタンス素子として用いたもので、平面形伝送線路のパターニングのみによる、低コストなインピーダンス整合回路の製作に用いて有効である。
この発明に係るインピーダンス整合回路は、第1の整合回路を、所定の電気長を有する伝送線路と、この伝送線路に接続されたショートスタブおよびオープンスタブとで構成し、そのショートスタブとオープンスタブの電気長を、その和が周波数f1における波長の略1/4、もしくはその奇数倍となり、かつ周波数f2におけるサセプタンス値の和が所定のサセプタンス値となるように設定したもので、あらゆるインピーダンス特性を呈するアンテナに対して、2つの周波数帯域でインピーダンス整合を行うことのできるインピーダンス整合回路の製作に用いて有効である。
この発明に係るインピーダンス整合回路は、第2の整合回路を、所定の電気長を有する伝送線路と、この伝送線路に接続された第1のオープンスタブおよび第2のオープンスタブとで構成し、その第1のオープンスタブと第2のオープンスタブの電気長を、その和が周波数f2における波長の略1/2、もしくはその整数倍となり、かつ周波数f1におけるサセプタンス値の和が所定のサセプタンス値となるように設定したもので、周波数f2でのインピーダンス整合がすでになされているアンテナにおいて、その入力端子における周波数f2でのインピーダンス整合状態を維持したまま、周波数f1においても特性インピーダンスZ0にインピーダンス整合するインピーダンス整合回路に用いて有用であり、特に、オープンスタブのみで、スルーホールを用いずに並列共振回路を構成した、製作が簡単で低コストに製作できるインピーダンス整合回路の実現に有効である。
この発明に係るインピーダンス整合回路は、第1および第2のオープンスタブによる並列共振回路を持つ第2の整合回路とアンテナの入力端子との間に、所定の電気長を有する伝送線路と、その伝送線路に対して直列に接続されるリアクタンス素子とで構成され、周波数f2におけるアンテナの入力インピーダンスと、外部回路の特性インピーダンスとのインピーダンス整合を行う第1の整合回路を配置したもので、周波数f2でのインピーダンス整合がまだなされていないアンテナにおいて、周波数f2のみならず、周波数f1においても特性インピーダンスZ0にインピーダンス整合するインピーダンス整合回路に用いて有用であり、特に、リアクタンス素子としてキャパシタンス素子を用いた場合、回路全体が1つのキャパシタンス素子と伝送線路で構成されて回路構成の簡素化に、またインダクタンス素子を用いた場合、高インピーダンスな入力インピーダンス特性を呈するアンテナのインピーダンス整合にそれぞれ有効である。
この発明に係るインピーダンス整合回路は、マイクロストリップ線路等の平面形伝送線路にて伝送線路と第1および第2のオープンスタブを形成するとともに、インタディジタルキャパシタ等の導体パターンによるキャパシタンス素子を、第1の整合回路のリアクタンス素子として用いたもので、平面形伝送線路のパターニングのみによる、低コストなインピーダンス整合回路の製作に有効であり、特に、スルーホールを用いずに並列共振回路を構成した、製作が簡単で低コストに製作できるインピーダンス整合回路の実現に有効である。
この発明に係るインピーダンス整合回路は、第1の整合回路を、所定の電気長を有する伝送線路と、この伝送線路に接続された第1および第2のオープンスタブとで構成し、それら第1および第2のオープンスタブの電気長を、その和が周波数f1における波長の略1/2、もしくはその整数倍となり、かつ周波数f2におけるサセプタンス値の和が所定のサセプタンス値となるように設定したもので、あらゆるインピーダンス特性を呈するアンテナに対して、2つの周波数帯域でインピーダンス整合を行うことのできるインピーダンス整合回路に用いて有用であり、特に、スルーホールを用いずに並列共振回路を構成した、製作が簡単で低コストに製作できるインピーダンス整合回路の実現に有効である。
この発明に係るインピーダンス整合回路は、第1の整合回路を、周波数f2にてアンテナの入力インピーダンスと外部回路の特性インピーダンスとのインピーダンス整合を行うインピーダンス変成器によって構成したもので、マイクロストリップアンテナのインピーダンス整合を2つの周波数にて行うインピーダンス整合回路に用いて有用である。
この発明に係るインピーダンス整合回路は、内面に地導体が形成された中空の円筒状誘電体の外面に、それら円筒状誘電体および地導体とともにマイクロストリップ線路を構成するストリップ導体によって、伝送線路およびキャパシタンス素子を有して、周波数f2におけるインピーダンス整合を行う複数の第1の整合回路と、伝送線路および周波数f2において共振するとともに周波数f1で所定のサセプタンス値を呈する並列共振回路を有して、第1の整合回路にそれぞれ接続される第2の整合回路とを形成したもので、ストリップ導体のパターニングのみで円筒状誘電体上にN個形成した、N線巻きヘリカルアンテナ用のインピーダンス整合回路に用いて有用であり、特にその製作の容易化、低コスト化などに有効である。
この発明に係るインピーダンス整合回路は、各第2の整合回路の並列共振回路を、伝送線路に接続されたショートスタブおよびオープンスタブによって構成したもので、インピーダンス整合回路の、平面形伝送線路のパターニングのみによる低コストな製作に用いて有効である。
この発明に係るインピーダンス整合回路は、各第2の整合回路の並列共振回路を、伝送線路に接続された第1および第2のオープンスタブによって構成したもので、インピーダンス整合回路の、平面形伝送線路のパターニングのみによる低コストな製作に用いて有用であり、特にスルーホールを用いずに並列共振回路を構成した、製作が簡単で低コストに製作できるインピーダンス整合回路の製作に有効である。
この発明に係るアンテナ装置は、その内面の一部の領域に地導体が形成された中空の円筒状誘電体の外面に、ストリップ状導体による螺旋状のヘリカル放射素子をN個配置し、円筒状誘電体および地導体とともにマイクロストリップ線路を形成するストリップ導体にて構成された、第1の整合回路と第2の整合回路とによるインピーダンス整合回路を、各ヘリカル放射素子に対応させて円筒状誘電体の外面に配置し、それら各インピーダンス整合回路を、マイクロストリップ線路によるN分配回路を介して、所要の分配振幅特性および分配位相特性に応じて該アンテナ装置の入力端子にそれぞれ接続するようにしたもので、N個のヘリカル放射素子とインピーダンス整合回路、およびN分配回路が、円筒状誘電体を用いて一体に構成されたコンパクトなアンテナ装置の製作に用いて有用であり、特に、N個存在するヘリカル放射素子に対して1つの入力端子を有した、外部回路とのインタフェース構造がシンプルであり、組立が容易で製作コストも低く、信頼性も高いアンテナ装置の実現に有効である。
この発明に係るアンテナ装置は、伝送線路に接続されたショートスタブとオープンスタブによって、各インピーダンス整合回路の並列共振回路を構成したもので、複数のヘリカル放射素子およびインピーダンス整合回路、N分配回路とを、円筒状誘電体上にストリップ導体のパターニングのみで一体的に構成した、製作が容易で、低コストのアンテナ装置の実現に有効である。
この発明に係るアンテナ装置は、伝送線路に接続された第1のオープンスタブと第2のオープンスタブとによって、各インピーダンス整合回路の並列共振回路を構成したもので、複数のヘリカル放射素子およびインピーダンス整合回路、N分配回路とを、円筒状誘電体上にストリップ導体のパターニングのみで一体的に構成した、製作が容易で、低コストのアンテナ装置の実現に有用であり、特にスルーホールを用いずに並列共振回路を構成した、製作が簡単で低コストなインピーダンス整合回路の製作に有効である。
Claims (9)
- アンテナの入力インピーダンスと、外部回路の特性インピーダンスとを、周波数f1、とそれよりも高い周波数f2の2つの周波数帯域にて整合させるインピーダンス整合回路において、
前記アンテナの入力端子に一端を接続された第1の伝送線路と、前記第1の伝送線路の他端に対して直列に接続され、前記第1の伝送線路の前記他端から前記アンテナ側を見たときの周波数f2における入力インピーダンスのリアクタンス成分と絶対値が等しく、符号が逆のリアクタンスを与えるリアクタンス素子とを備え、前記第1の伝送線路が、前記第1の伝送線路の前記他端から前記アンテナ側を見たときの周波数f2における入力インピーダンスの実数部が前記外部回路の特性インピーダンスに一致する値を与える電気長を有する第1の整合回路と、
前記リアクタンス素子における前記第1の伝送線路とは反対側の端部に一端を接続された第2の伝送線路と、前記第2の伝送線路の他端に並列に接続されたキャパシタンス素子及びインダクタンス素子からなり、周波数f2において共振するように前記キャパシタンス素子及び前記インダクタンス素子の値が設定された並列共振回路とを備え、前記第2の伝送線路が、前記第2の伝送線路の前記他端から前記第1の整合回路側を見たときの周波数f1における入力アドミタンスの実数部が前記外部回路の特性インピーダンスの逆数に等しく、且つ、前記入力アドミタンスの虚数部がプラスの値となる電気長を有し、前記並列共振回路が、周波数f2において共振すると共に、周波数f1において、前記入力アドミタンスの虚数部と絶対値が等しく符号がマイナスのサセプタンスを呈するように、前記キャパシタンス素子及び前記インダクタンス素子の値が設定された第2の整合回路とを備えたことを特徴とするインピーダンス整合回路。 - 第1の整合回路のリアクタンス素子は、第1の伝送線路の他端からアンテナ側を見たときの周波数f2における入力インピーダンスのリアクタンス成分と大きさが等しく、符号が逆のリアクタンスを与える容量値を有したキャパシタンス素子であることを特徴とする請求項1記載のインピーダンス整合回路。
- 第1の整合回路のリアクタンス素子は、第1の伝送線路の他端からアンテナ側を見たときの周波数f2における入力インピーダンスのリアクタンス成分と絶対値が等しいリアクタンスを与えるインダクタンス値を有するインダクタンス素子であることを特徴とする請求項1記載のインピーダンス整合回路。
- アンテナの入力インピーダンスと、外部回路の特性インピーダンスとを、周波数f1、とそれよりも高い周波数f2の2つの周波数帯域にて整合させるインピーダンス整合回路において、
前記アンテナの入力端子に一端を接続された第1の伝送線路と、前記第1の伝送線路の他端に対して直列に接続され、前記第1の伝送線路の前記他端から前記アンテナ側を見たときの周波数f2における入力インピーダンスのリアクタンス成分と絶対値が等しく、符号が逆のリアクタンスを与えるリアクタンス素子とを備え、前記第1の伝送線路が、前記第1の伝送線路の前記他端から前記アンテナ側を見たときの周波数f2における入力インピーダンスの実数部が前記外部回路の特性インピーダンスに一致する値を与える電気長を有する第1の整合回路と、
前記リアクタンス素子における第1の伝送線路とは反対側の端部に一端を接続された第2の伝送線路と、前記第2の伝送線路の他端に対して接続されたショートスタブ及び前記第2の伝送線路に前記ショートスタブと略同一の箇所にて接続されたオープンスタブからなり、前記ショートスタブと前記オープンスタブの電気長の和が周波数f2における波長の略1/4である共振回路とを備え、前記第2の伝送線路が、前記第2の伝送線路の前記他端から前記第1の整合回路側を見たときの周波数f1における入力アドミタンスの実数部が前記外部回路の特性インピーダンスの逆数に等しく、且つ、前記入力アドミタンスの虚数部がプラスの値となる電気長を有し、前記共振回路が、周波数f2における波長の略1/4において共振すると共に、周波数f1において、前記入力アドミタンスの虚数部と絶対値が等しく符号がマイナスのサセプタンスを呈するように、前記ショートスタブ及び前記オープンスタブの電気長の配分が設定された第2の整合回路とを備えたことを特徴とするインピーダンス整合回路。 - 第1の整合回路のリアクタンス素子として、伝送線路に対して直列に接続された導体パターンによるキャパシタンス素子を用いると共に、
前記第1の整合回路の伝送線路、および第2の整合回路の伝送線路とショートスタブ、オープンスタブを、平面形伝送線路を用いて構成したことを特徴とする請求項4記載のインピーダンス整合回路。 - アンテナの入力インピーダンスと、外部回路の特性インピーダンスとを、周波数f1、とそれよりも高い周波数f2の2つの周波数帯域にて整合させるインピーダンス整合回路において、
前記アンテナの入力端子に一端を接続された第1の伝送線路と、前記第1の伝送線路の他端に対して直列に接続され、前記第1の伝送線路の前記他端から前記アンテナ側を見たときの周波数f2における入力インピーダンスのリアクタンス成分と絶対値が等しく、符号が逆のリアクタンスを与えるリアクタンス素子とを備え、前記第1の伝送線路が、前記第1の伝送線路の前記他端から前記アンテナ側を見たときの周波数f2における入力インピーダンスの実数部が前記外部回路の特性インピーダンスに一致する値を与える電気長を有する第1の整合回路と、
前記リアクタンス素子における第1の伝送線路とは反対側の端部に一端を接続された第2の伝送線路と、前記第2の伝送線路の他端に接続された第1のオープンスタブ及び前記第2の伝送線路に前記第1のオープンスタブと略同一の箇所にて接続された第2のオープンスタブからなり、前記第1のオープンスタブと前記第2のオープンスタブの電気長の和が周波数f2における波長の略1/2である共振回路とを備え、前記第2の伝送線路が、前記第2の伝送線路の前記他端から前記第1の整合回路側を見たときの周波数f1における入力アドミタンスの実数部が前記外部回路の特性インピーダンスの逆数に等しく、且つ、前記入力アドミタンスの虚数部がプラスの値となる電気長を有し、前記共振回路が、周波数f2における波長の略1/2において共振すると共に、周波数f1において、前記入力アドミタンスの虚数部と絶対値が等しく符号がマイナスのサセプタンスを呈するように、前記第1のオープンスタブ及び前記第2のオープンスタブの電気長の配分が設定された第2の整合回路とを備えたことを特徴とするインピーダンス整合回路。 - 第1の整合回路のリアクタンス素子として、伝送線路に対して直列に接続された導体パターンによるキャパシタンス素子を用いると共に、
前記第1の整合回路の伝送線路、および第2の整合回路の伝送線路と第1のオープンスタブ、第2のオープンスタブを、平面形伝送線路を用いて構成したことを特徴とする請求項6記載のインピーダンス整合回路。 - 中空の円筒状誘電体と、
前記円筒状誘電体の円筒外面上にストリップ状導体を螺旋状に巻き付けてなるN個のヘリカル放射素子と、
前記円筒状誘電体の円筒内面の一部の領域に形成された地導体と、
前記ヘリカル放射素子からなるアンテナの入力インピーダンスと、外部回路の特性インピーダンスとを、周波数f1、とそれよりも高い周波数f2の2つの周波数帯域にて整合させるインピーダンス整合回路であって、前記円筒状誘電体を介して前記地導体とともにマイクロストリップ線路を構成するストリップ導体にて前記円筒状誘電体の円筒外面に形成され、前記ヘリカル放射素子の入力端子に一端を接続された第1の伝送線路と、前記第1の伝送線路の他端に対して直列に接続され、前記第1の伝送線路の前記他端から前記ヘリカル放射素子側を見たときの周波数f2における入力インピーダンスのリアクタンス成分と絶対値が等しく、符号が逆のリアクタンスを与える容量値を有したインタディジタルキャパシタとを備え、前記第1の伝送線路が、前記第1の伝送線路の前記他端から前記ヘリカル放射素子側を見たときの周波数f2における入力インピーダンスの実数部が前記外部回路の特性インピーダンスに一致する値を与える電気長を有する第1の整合回路と、前記ストリップ導体にて前記円筒状誘電体の円筒外面に形成され、前記第1の整合回路の前記インタディジタルキャパシタにおける前記第1の伝送線路とは反対側の端部に一端を接続された第2の伝送線路と、前記第2の伝送線路の他端に接続されたショートタブ及び前記第2の伝送線路に前記ショートスタブと略同一の箇所にて接続されたオープンスタブからなり、前記ショートスタブと前記オープンスタブの電気長の和が周波数f2における波長の略1/4である共振回路と、前記第2の伝送線路の他端に接続する入力端子とを備え、前記第2の伝送線路が、前記第2の伝送線路の前記他端から前記第1の整合回路側を見たときの周波数f1における入力アドミタンスの実数部が前記外部回路の特性インピーダンスの逆数に等しく、且つ、前記入力アドミタンスの虚数部がプラスの値となる電気長を有し、前記共振回路が、周波数f2における波長の1/4において共振すると共に、周波数f1において、前記入力アドミタンスの虚数部と絶対値が等しく符号がマイナスのサセプタンスを呈するように、前記ショートスタブ及び前記オープンスタブの電気長の配分が設定された第2の整合回路とを備え、前記ヘリカル放射素子ごとに設けられたN個(Nは2のi乗であり、iは自然数)のインピーダンス整合回路と、
前記ストリップ導体にて前記円筒状誘電体の円筒外面に形成され、前記N個のインピーダンス整合回路の前記入力端子にそれぞれ接続されたN個の分配端子と、前記外部回路と接続する外部回路接続入力端子と、前記外部回路接続入力端子から2分岐をi回行ってトーナメント状にN分岐するとともに、隣接する前記N個の分配端子との間に略360/N度の位相差を与えるように電気長の調整されたトーナメント状分岐線路とを有し、前記N個のインピーダンス整合回路に対して前記外部回路接続入力端子から入力されるマイクロ波を電力分配するN分配回路とを備え、
前記ヘリカル放射素子からなるアンテナ、前記N個のインピーダンス整合回路、及び前記N分解回路を前記円筒状誘電体の円筒外面上に一体形成してなるアンテナ装置。 - 中空の円筒状誘電体と、
前記円筒状誘電体の円筒外面上にストリップ状導体を螺旋状に巻き付けてなるN個のヘリカル放射素子と、
前記円筒状誘電体の円筒内面の一部の領域に形成された地導体と、
前記ヘリカル放射素子からなるアンテナの入力インピーダンスと、外部回路の特性インピーダンスとを、周波数f1、とそれよりも高い周波数f2の2つの周波数帯域にて整合させるインピーダンス整合回路であって、前記円筒状誘電体を介して前記地導体とともにマイクロストリップ線路を構成するストリップ導体にて前記円筒状誘電体の円筒外面に形成され、前記ヘリカル放射素子の入力端子に一端を接続された第1の伝送線路と、前記第1の伝送線路の他端に対して直列に接続され、前記第1の伝送線路の前記他端から前記ヘリカル放射素子側を見たときの周波数f2における入力インピーダンスのリアクタンス成分と絶対値が等しく、符号が逆のリアクタンスを与える容量値を有したインタディジタルキャパシタとを備え、前記第1の伝送線路が、前記第1の伝送線路の前記他端から前記ヘリカル放射素子側を見たときの周波数f2における入力インピーダンスの実数部が前記外部回路の特性インピーダンスに一致する値を与える電気長を有する第1の整合回路と、前記ストリップ導体にて前記円筒状誘電体の円筒外面に形成され、前記第1の整合回路の前記インタディジタルキャパシタにおける前記第1の伝送線路とは反対側の端部に一端を接続された第2の伝送線路と、前記第2の伝送線路の他端に接続された前記第2の伝送線路に接続された第1のオープンスタブ及び前記第2の伝送線路に前記第1のオープンスタブと略同一の箇所にて接続された第2のオープンスタブからなり、前記第1のオープンスタブと前記第2のオープンスタブの電気長の和が周波数f2における波長の略1/2である共振回路と、前記第2の伝送線路の他端に接続する入力端子とを備え、前記第2の伝送線路が、前記第2の伝送線路の前記他端から前記第1の整合回路側を見たときの周波数f1における入力アドミタンスの実数部が前記外部回路の特性インピーダンスの逆数に等しく、且つ、前記入力アドミタンスの虚数部がプラスの値となる電気長を有し、前記共振回路が、周波数f2における波長の略1/2において共振すると共に、周波数f1において、前記入力アドミタンスの虚数部と絶対値が等しく符号がマイナスのサセプタンスを呈するように、前記第1のオープンスタブ及び前記第2のオープンスタブの電気長の配分が設定された第2の整合回路とを備え、前記ヘリカル放射素子毎に設けられたN個(Nは2のi乗であり、iは自然数)のインピーダンス整合回路と、
前記ストリップ導体にて前記円筒状誘電体の円筒外面に形成され、前記N個のインピーダンス整合回路の前記入力端子にそれぞれ接続されたN個の分配端子と、前記外部回路と接続する外部回路接続入力端子と、前記外部回路接続入力端子から2分岐をi回行ってトーナメント状にN分岐するとともに、隣接する前記N個の分配端子との間に略360/N度の位相差を与えるように電気長の調整されたトーナメント状分岐線路とを有し、前記N個のインピーダンス整合回路に対して前記外部回路接続入力端子から入力されるマイクロ波を電力分配するN分配回路とを備え、
前記ヘリカル放射素子からなるアンテナ、前記N個のインピーダンス整合回路、及び前記N分解回路を前記円筒状誘電体の円筒外面上に一体形成してなるアンテナ装置。
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