JP3856741B2 - Electromagnetic coupling type 4-point feed loop antenna and electromagnetic coupling type 3-point feed loop antenna - Google Patents

Electromagnetic coupling type 4-point feed loop antenna and electromagnetic coupling type 3-point feed loop antenna Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人工衛星からの電波(以下「衛星波」とも呼ぶ。)又は地上での電波(以下「地上波」とも呼ぶ。)を受信してデジタルラジオ放送を聴取することが可能なデジタルラジオ受信機に関し、特に、デジタルラジオ受信機に用いられるループアンテナに関する。
【0002】
【従来の技術】
最近、人工衛星からの電波(衛星波)又は地上波を受信して、デジタルラジオ放送を聴取可能にしたデジタルラジオ受信機が開発され、米国において実用化されている。このデジタルラジオ受信機は、自動車等の移動局等に搭載され、周波数が約2.338GHzの電波を受信してラジオ放送を聴取することが可能である。尚、地上波は、衛星波を一旦、地球局で受信した後、周波数を若干シフトした後、直線偏波で再送信したものである。
【0003】
このような、約2.338GHzの周波数の電波を受信するためには、自動車の車外にアンテナを設置する必要がある。種々の構造を持つ各種アンテナが提案されているが、一般的に円筒型のアンテナが平面型(平板型)のものより使用されている。その理由は、広い指向性がアンテナを円筒型に形成することによって達成されるからである。
【0004】
円筒型アンテナの1つとしてループアンテナがこの技術分野において知られている。ループアンテナは、円筒または円柱(以下「円筒」と呼ぶ。)状部材の周りに1本の導線をループ状に巻いた構造をしている。ループ全周を1波長付近に選ぶと電流分布は正弦波状となり、軸方向に指向性をもつアンテナとなることが知られている。
【0005】
このようなループアンテナにおいては、それに給電することが必要であるが、4点で給電するのが一般的である。円偏波を受信するために、給電は互いに90°の位相差を持つ4点で行われる。このような4点で給電する型のループアンテナは4点給電ループアンテナと呼ばれる。従来の4点給電ループアンテナではループ部に対して直接給電が行われている。
【0006】
詳述すると、従来の4点給電ループアンテナは、可撓性の絶縁フィルム部材を中心軸の回りに筒状に丸めて形成された筒体と、この筒体にその周面に沿って中心軸の回りにループ状に形成された導体よりなるループ部と、このループ部へ4点で給電するために、筒体にその周面上に形成された4本の給電線とを有し、ループ部と4本の給電線の各々とは直接接続されている。
【0007】
尚、4点給電ループアンテナにおいて、そのループ部で受信された電波は、4本の給電線を介して移相器(位相シフタ)によって位相をシフトすることにより位相を一致させて(調整して)合成された後、低雑音増幅器(LNA)によって増幅され、受信機本体へ送られる。ここで、4点給電ループアンテナと移相器とLNAとの組合せは、アンテナ装置と呼ばれる。
【0008】
尚、上述した従来例では、ループ部に4点で給電する場合を例に挙げて説明したが、ループ部にN(Nは2以上の整数)点で給電する場合にも拡張できる。このようなN点で給電する型のループアンテナはN点給電ループアンテナと呼ばれる。従って、従来のN点給電ループアンテナでは、ループ部とN本の給電線の各々とを直接接続することによって、ループ部に対して直接給電を行っている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来のN点給電ループアンテナでは、ループ部に対して直接給電を行っていたので、給電インピーダンスが高くなり過ぎてしまうという問題がある。その為、従来のN点給電ループアンテナは、インピーダンスマッチングをとることが困難になるという問題がある。
【0010】
したがって、本発明の課題は、インピーダンスマッチングを容易にとることができるN点給電ループアンテナを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、可撓性の絶縁フィルム部材(20)を中心軸(O)の回りに筒状に丸めて形成された筒体(11)と、該筒体にその周面に沿って前記中心軸の回りにループ状に形成された導体よりなるループ部(12)と、該ループ部へ4点で給電するために、前記筒体にその周面上に形成された4本の給電線(131〜134,131A〜134A)とを有し、前記ループ部と前記4本の給電線の各々との間にギャップ(δ1、δ2)を設け、電磁結合によって給電し、前記絶縁フィルム部材(20)は、上辺(20 U )と下辺(20 L )と第1の側辺(20 S1 )と第2の側辺(20 S2 )とを持つ実質的に矩形の形状をしており、前記第1の側辺と前記第2の側辺とを互いに接続することにより前記筒体(11)が形成され、前記ループ部(12)は前記絶縁フィルム部材の一面に前記上辺近傍に形成されており、前記筒体は、回路基板(14)の主面(14a)上に立設して固定されており、該回路基板の前記主面上には前記4本の給電線に接続される4点給電位相シフタ(15)が形成されており、前記4点給電位相シフタ(15)は、前記4本の給電線に接続される第1乃至第4の入力端子(151〜154)と、出力端子である給電点(15a)とを持ち、前記給電点(15a)は、第1の分配線(1501)と第2の分配線(1502)とに2分配され、前記第1の分配線および第1のλ/4変成器(1511)を介して第1の分配点(1521)に接続され、前記第2の分配線および第2のλ/4変成器(1512)を介して第2の分配点(1522)に接続され、前記給電点(15a)から前記第2の分配点(1522)までの距離は、前記給電点(15a)から前記第1の分配点(1521)までの距離よりもλ/2だけ長く、前記第1の分配点(1521)は、第3の分配線(1503)と第4の分配線(1504)とに2分配され、前記第3の分配線および第3のλ/4変成器(1513)を介して前記第1の入力端子(151)に接続され、前記第4の分配線および第4のλ/4変成器(1514)を介して前記第2の入力端子(152)に接続され、前記第1の分配点(1521)から前記第2の入力端子(152)までの距離は、前記第1の分配点(1521)から前記第1の入力端子(151)までの距離よりもλ/4だけ長く、前記第2の分配点(1522)は、第5の分配線(1505)と第6の分配線(1506)とに2分配され、前記第5の分配線および第5のλ/4変成器(1515)を介して前記第3の入力端子(153)に接続され、前記第6の分配線および第6のλ/4変成器(1516)を介して前記第4の入力端子(154)に接続され、前記第2の分配点(1522)から前記第4の入力端子(154)までの距離は、前記第2の分配点(1522)から前記第3の入力端子(153)までの距離よりもλ/4だけ長いことを特徴とする電磁結合型4点給電ループアンテナ(10、10A)が得られる。
【0012】
また、本発明によれば、可撓性の絶縁フィルム部材(20)を中心軸(O)の回りに筒状に丸めて形成された筒体(11)と、該筒体にその周面に沿って前記中心軸の回りにループ状に形成された導体よりなるループ部(12)と、該ループ部へ3点で給電するために、前記筒体にその周面上に形成された3本の給電線(131〜133)とを有し、前記ループ部と前記3本の給電線の各々との間にギャップ(δ )を設け、電磁結合によって給電し、前記絶縁フィルム部材(20)は、上辺(20 )と下辺(20 )と第1の側辺(20 S1 )と第2の側辺(20 S2 )とを持つ実質的に矩形の形状をしており、前記第1の側辺と前記第2の側辺とを互いに接続することにより前記筒体(11)が形成され、前記ループ部(12)は前記絶縁フィルム部材の一面に前記上辺近傍に形成されており、前記筒体(11)は、回路基板(14)の主面(14a)上に立設して固定されており、該回路基板の前記主面上には前記3本の給電線に接続される3点給電位相シフタ(15A)が形成されており、前記3点給電位相シフタ(15A)は、前記3本の給電線に接続される第1乃至第3の入力端子(151〜153)と、出力端子である給電点(15a)とを持ち、前記給電点(15a)は、主線(1500)およびλ/4変成器(1511)を介して分配点(1521)に接続され、前記分配点(1521)は、第1乃至第3の分配線(1501〜1503)に3分配され、前記第1の分配線(1501)を介して前記第1の入力端子(151)に接続され、前記第2の分配線(1502)を介して前記第2の入力端子(152)に接続され、前記第3の分配線(1503)を介して前記第3の入力端子(153)に接続され、前記分配点(1521)から前記第2の入力端子(152)までの距離は、前記分配点(1521)から前記第1の入力端子(151)までの距離よりもλ/3だけ長く、前記分配点(1521)から前記第3の入力端子(153)までの距離は、前記分配点(1521)から前記第1の入力端子(151)までの距離よりも2λ/3だけ長いことを特徴とする電磁結合型3点給電ループアンテナ(10B)が得られる。
【0013】
また、前記4本又は3本の給電線(131〜134又は131〜133)の各々は、前記絶縁フィルム部材の上記下辺から前記ループ部の近傍まで延在しており、前記ループ部には、前記4本又は3本の給電線に対して、それぞれ、前記ギャップ(δ、δ)を空けた状態で前記ループ部から前記4本又は3本の給電線に沿って前記下辺へ向けて延在する4本又は3本の電磁結合線(171〜174又は171〜173)が接続されていて良い。
【0014】
その代わりに、前記4本の給電線(131A〜134A)の各々は、前記絶縁フィルム部材の上記下辺から前記ループ部の近傍まで延在する主給電線部(131A−1〜134A−1)と、該主給電線部の先端(131A−1a〜134A−1a)から前記ループ部に対して前記ギャップ(δ2)を空けた状態で前記ループ部と平行に延在する副給電線部(131A−2〜134A−2)とを有するものであって良い。
【0015】
さらに、前記中心軸に沿って延在するポールアンテナを更に備えても良い。
【0016】
尚、上記括弧内の符号は、本発明の理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、これらに限定されないのは勿論である。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【0018】
図1乃至図3を参照して、本発明の第1の実施の形態に係る電磁結合型N点給電ループアンテナ10について説明する。図示の電磁結合型N点給電ループアンテナ10は、Nが4の場合、すなわち、電磁結合型4点給電ループアンテナである。
【0019】
図示の電磁結合型4点給電ループアンテナ10は、後で詳述するように可撓性の絶縁フィルム部材を中心軸Oの回りに筒状に丸めて形成された筒体11と、この筒体11にその周面に沿って中心軸Oの回りにループ状に形成された導体よりなるループ部12と、このループ部12へ4点で給電するために、筒体11にその周面上に形成された第1乃至第4の給電線131、132、133、134とを有する。ループ部12を構成する導体としては、例えば銅箔が使用される。また、筒体11を構成する可撓性の絶縁フィルム部材としては、例えば、ポリイミドなどのプラスチックが使用される。筒体11の直径は20mmである。
【0020】
ここで、本発明では、図2に示されるように、ループ部12と第1乃至第4の給電線131〜134の各々との間にはギャップ(隙間)δ1が設けられ、電磁結合によってループ12への給電を行っている。図示の例では、ギャップδ1は、例えば、0.4mmであるが、0.2〜0.8mmの範囲にあることが好ましい。
【0021】
尚、図1に示されるように、筒体11の筒軸方向における一端は回路基板14に固定されている。この回路基板14の主面14a上には移相器(4点給電位相シフタ)15が形成され、回路基板14の裏面14b上には接地導体パターン(図示せず)が形成されている。そして、第1乃至第4の給電線131〜134の第1乃至第4の給電端子131a〜134aは4点給電位相シフタ15の第1乃至第4の入力端子151〜154と半田161〜164により電気的及び機械的に接続されている。
【0022】
図3を参照すると、筒体11を形成するための絶縁フィルム部材20は、上辺20Uと、下辺20Lと、第1の側辺20S1と、第2の側辺20S2とを持つ実質的に矩形の形状をしている。そして、第1の側辺20S1と第2の側辺20S2とを互いに接続することにより、図1に示されるような、筒体11が形成される。この第1の側辺20S1と第2の側辺20S2との接続は、例えば、両面接着テープや接着剤などによって行われる。
【0023】
また、ループ部12は、絶縁フィルム部材20の一面に上辺20U近傍に形成されている。絶縁フィルム部材20を丸めて筒体11を形成する際、ループ部12の両端間が半田により電気的に接続される。
【0024】
第1の実施の形態では、第1乃至第4の給電線131〜134の各々は、絶縁フィルム部材20の下辺20Lからループ部12の近傍まで中心軸Oと平行に延在している。そして、ループ部12には、第1乃至第4の給電線131〜134に対して、それぞれ、ギャップδ1を空けて近接した状態でループ部12から第1乃至第4の給電線131〜134に沿って下辺20Lへ向けて延在する第1乃至第4の電磁結合線171、172、173、174が接続されている。互いに隣接する給電線131〜134と電磁結合線171〜174との間の結合長さL1を変えることによって、電磁結合型4点給電ループアンテナ10の周波数特性を変えることができる。
【0025】
絶縁フィルム部材20の一面上に形成されるループ部12、第1乃至第4の給電線131〜134、および第1乃至第4の電磁結合線171〜174は、同じ伝導材料(例えば、銅箔)から構成されて良い。
【0026】
一般に、4点給電ループアンテナでは、給電インピーダンスを50Ωにする必要がある。本実施の形態による電磁結合型4点給電ループアンテナ10では、各給電端子131a〜134aでのインピーダンスを15Ωまで低くすることができる。図示の例では、各給電端子131a〜134aでのインピーダンスは60Ωである。それにより、移相器(4点給電位相シフタ)15の出力端子15aでのインピーダンスを50Ωにすることができる。すなわち、ループ部12に対し電磁結合によって給電を行うことにより、インピーダンスマッチングを容易にとることができる。尚、ギャップδ1の大きさを変えることにより、各給電端子131a〜134aでのインピーダンスを変えることができる。
【0027】
次に、4点給電位相シフタ15について詳細に説明する。尚、出力端子15aは給電点と呼ばれる。また、4点給電位相シフタ15は90°位相シフタとも呼ばれる。
【0028】
最初に位相差の取り方について説明する。4点給電位相シフタ15では、第1乃至第4の入力端子151〜154の位相をλ/4(90°)ずつ遅らせる必要がある。そのためには、第1乃至第4の入力端子151〜154から給電点15aまでの電気的距離(以下、単に「距離」と呼ぶ)を考えれば良い。すなわち、第1の入力端子151から給電点15aまでの距離が所定の距離あるとする。この場合、第2の入力端子152から給電点15aまでの距離は、所定の距離にλ/4を加えて得られる距離に設定される。第3の入力端子153から給電点15aまでの距離は、所定の距離にλ/2を加えて得られる距離に設定される。第4の入力端子154から給電点15aまでの距離は、所定の距離に3λ/4を加えて得られる距離に設定される。
【0029】
このような構成にすれば、4点給電位相シフタ15の位相差を満足させることができる。
【0030】
次に、インピーダンス整合について説明する。4点給電位相シフタ15において、給電点15aを50Ωに整合を取るには次の手順をとる。図示の例では、筒体11の直径は20mmであり、各給電端子131a〜134aでのインピーダンスは60Ωである。本例では、後述する6個のλ/4変成器を用いてインピーダンス整合を行う。4点給電位相シフタ15は、マイクロストリップラインで構成されている。
【0031】
50Ωの給電点15aは、第1の分配線1501と第2の分配線1502とに2分配される。第1および第2の分配線1501および1502の各々のインピーダンスは100Ωである。給電点15aは、第1の分配線1501および第1のλ/4変成器1511を介して第1の分配点1521に接続されている。一方、給電点15aは、第2の分配線1502および第2のλ/4変成器1512を介して第2の分配点1522に接続されている。第1および第2のλ/4変成器1511および1512の各々のインピーダンスは70.1Ωである。また、給電点15aから第2の分配点1522までの距離は、給電点15aから第1の分配点1521までの距離よりもλ/2だけ長い。第1および第2の分配点1521および1522のインピーダンスは50Ωである。
【0032】
第1の分配点1521は、第3の分配線1503と第4の分配線1504とに2分配される。第3および第4の分配線1503および1504の各々のインピーダンスは100Ωである。第1の分配点1521は、第3の分配線1503および第3のλ/4変成器1513を介して第1の入力端子151に接続されている。一方、第1の分配点1521は、第4の分配線1504および第4のλ/4変成1514を介して第2の入力端子152に接続されている。第3および第4のλ/4変成器1513および1514の各々のインピーダンスは77.5Ωである。また、第1の分配点1521から第2の入力端子152までの距離は、第1の分配点1521から第1の入力端子151までの距離よりもλ/4だけ長い。
【0033】
同様に、第2の分配点1522は、第5の分配線1505と第6の分配線1506とに2分配される。第5および第6の分配線1505および1506の各々のインピーダンスは100Ωである。第2の分配点1522は、第5の分配線1505および第5のλ/4変成器1515を介して第3の入力端子153に接続されている。一方、第2の分配点1522は、第6の分配線1506および第6のλ/4変成通話1516を介して第4の入力端子154に接続されている。第5および第6のλ/4変成器1515および1516の各々のインピーダンスは77.5Ωである。また、第2の分配点1522から第4の入力端子154までの距離は、第2の分配点1522から第3の入力端子153までの距離よりもλ/4だけ長い。
【0034】
このような構成にすれば、4点給電位相シフタ15のインピーダンス整合を取ることができる。
【0035】
これに対して、各給電線131〜134がループ部12に直接接続された構造を有する従来の4点給電ループアンテナでは、各給電端子131a〜134aでのインピーダンスが250〜300Ωと高くなり過ぎていた。その為、移相器15の出力端子(給電点)15aでインピーダンスマッチングをとることが困難であった。
【0036】
図1(a)および(b)に図示した電磁結合型4点給電ループアンテナ10は、衛星波のみを受信可能なアンテナである。
【0037】
これに対して、図4(a)および(b)に示されるように、電磁結合型4点給電ループアンテナ10にさらにポールアンテナ30をも備えることによって、地上波をも受信可能にできる。即ち、図4(a)および(b)に示したアンテナは、ループアンテナ/モノポールアンテナを複合一体的に備えたアンテナ装置である。ポールアンテナ30は中心軸Oに沿って延在している。ポールアンテナ30の上方突出長は、1.8mmである。
【0038】
図5及び図6を参照すると、本発明の第2の実施の形態に係る電磁結合型4点給電ループアンテナ10Aは、後述するように、給電線の構成(構造)が相違している点を除いて、図1乃至図3に示されたものと同様の構成を有する。したがって、第1乃至第4の給電線に131A、132A、133A、134Aの参照符号を付す。図1乃至図3に示されたものと同様の構成を有するものは同一の参照符号を付し、説明を簡略化するためにそれらの説明は省略する。
【0039】
第1乃至第4の給電線131A〜134Aは、それぞれ、絶縁フィルム部材20の下辺20Lからループ部12の近傍まで中心軸Oと平行に延在する第1乃至第4の主給電線部131A−1〜134A−1と、これら第1乃至第4の主給電線部131A−1〜134A−1の先端131A−1a〜134A−1aからループ部12に対してギャップδ2を空けた状態でループ部12と平行に延在する第1乃至第4の副給電線部131A−2〜134A−2とを有する。
【0040】
各副給電線部131A−2〜134A−2とループ部12との間の結合長さL2を変えることによって、電磁結合型4点給電ループアンテナ10Aの周波数特性を変えることができる。また、ギャップδ2の大きさを変えることによって、各給電端子131a〜134aでのインピーダンスを変えることができる。
【0041】
本第2の実施の形態による電磁結合型4点給電ループアンテナ10Aでも、上述した第1の実施の形態による電磁結合型4点給電ループアンテナ10と同様に、ループ部12に対する給電を電磁結合によって行っているので、各給電端子131a〜134aでのインピーダンスを低くすることができる。それにより、移相器(4点給電位相シフタ)15の出力端子(給電点)15aでのインピーダンスを容易に50Ωにすることができる。
【0042】
図7及び図8を参照して、本発明の第3の実施の形態に係る電磁結合型N点給電ループアンテナ10Bについて説明する。図示の電磁結合型N点給電ループアンテナ10Bは、Nが3の場合、すなわち、電磁結合型3点給電ループアンテナである。
【0043】
図示の電磁結合型3点給電ループアンテナ10Bは、可撓性の絶縁フィルム部材を中心軸Oの回りに筒状に丸めて形成された筒体11と、この筒体11にその周面に沿って中心軸Oの回りにループ状に形成された導体よりなるループ部12と、このループ部12へ3点で給電するために、筒体11にその周面上に形成された第1乃至第3の給電線131、132、133とを有する。ループ部12を構成する導体としては、例えば銅箔が使用される。また、筒体11を構成する可撓性の絶縁フィルム部材としては、例えば、ポリイミドなどのプラスチックが使用される。筒体11の直径は20mmである。
【0044】
ここで、本発明では、図8に示されるように、ループ部12と第1乃至第3の給電線131〜133の各々との間にはギャップ(隙間)δ3が設けられ、電磁結合によってループ12への給電を行っている。図示の例では、ギャップδ3は、例えば、0.4mmであるが、0.2〜0.8mmの範囲にあることが好ましい。
【0045】
尚、図7に示されるように、筒体11の筒軸方向における一端は回路基板14に固定されている。この回路基板14の主面14a上には移相器(3点給電位相シフタ)15Aが形成され、回路基板14の裏面上には接地導体パターン(図示せず)が形成されている。そして、第1乃至第3の給電線131〜133の第1乃至第3の給電端子131a〜133aは3点給電位相シフタ15Aの第1乃至第3の入力端子151〜153と半田161〜163により電気的及び機械的に接続されている。
【0046】
ループ部12には、第1乃至第3の給電線131〜133に対して、それぞれ、ギャップδ3を空けて近接した状態でループ部12から第1乃至第3の給電線131〜133に沿って下方へ向けて延在する第1乃至第3の電磁結合線171、172、173が接続されている。互いに隣接する給電線131〜133と電磁結合線171〜173との間の結合長さL3を変えることによって、電磁結合型3点給電ループアンテナ10Bの周波数特性を変えることができる。
【0047】
3点給電ループアンテナでは、給電インピーダンスを50Ωにする必要がある。本実施の形態による電磁結合型3点給電ループアンテナ10Bでは、各給電端子131a〜133aでのインピーダンスを15Ωまで低くすることができる。図示の例では、各給電端子131a〜133aでのインピーダンスは75Ωである。それにより、移相器(3点給電位相シフタ)15Aの出力端子15aでのインピーダンスを容易に50Ωにすることができる。すなわち、ループ部12に対し電磁結合によって給電を行うことにより、インピーダンスマッチングを容易にとることができる。尚、ギャップδ3の大きさを変えることにより、各給電端子131a〜133aでのインピーダンスを変えることができる。
【0048】
次に、3点給電位相シフタ15Aについて詳細に説明する。尚、出力端子15aは給電点と呼ばれる。また、3点給電位相シフタ15Aは120°位相シフタとも呼ばれる。
【0049】
最初に位相差の取り方について説明する。3点給電位相シフタ15Aでは、第1乃至第3の入力端子151〜153の位相をλ/3(120°)ずつ遅らせる必要がある。そのためには、第1乃至第3の入力端子151〜153から給電点15aまでの電気的距離(以下、単に「距離」と呼ぶ)を考えれば良い。すなわち、第1の入力端子151から給電点15aまでの距離が所定の距離あるとする。その場合、第2の入力端子152から給電点15aまでの距離は、所定の距離にλ/3を加えて得られる距離に設定される。第3の入力端子153から給電点15aまでの距離は、所定の距離に2λ/3を加えて得られる距離に設定される。
【0050】
このような構成にすれば、3点給電位相シフタ15Aの位相差を満足させることができる。
【0051】
次に、インピーダンス整合について説明する。3点給電位相シフタ15Aにおいて、給電点15aを50Ωに整合を取るには次の手順をとる。図示の例では、筒体11の直径は20mmであり、各給電端子131a〜133aでのインピーダンスは75Ωである。本例では、後述する1個のλ/4変成器を用いてインピーダンス整合を行う。3点給電位相シフタ15Aは、マイクロストリップラインで構成されている。
【0052】
50Ωの給電点15aは、50Ωの主線1500およびλ/4変成器1511を介して分配点1521に接続されている。λ/4変成器151のインピーダンスは35.4Ωである。分配点1521のインピーダンスは25Ωである。
【0053】
分配点1521は、第1乃至第3の分配線1501、1502、1503に3分配される。第1乃至第3の分配線1501〜1503の各々のインピーダンスは75Ωである。分配点1521は、第1の分配線1501を介して第1の入力端子151に接続されている。また、分配点1521は、第2の分配線1502を介して第2の入力端子152に接続されている。さらに、分配点1521は、第3の分配線1503を介して第3の入力端子153に接続されている。分配点1521から第2の入力端子152までの距離は、分配点1521から第1の入力端子151までの距離よりもλ/3だけ長い。また、分配点1521から第3の入力端子153までの距離は、分配点1521から第1の入力端子151までの距離よりも2λ/3だけ長い。
【0054】
このような構成にすれば、3点給電位相シフタ15Aのインピーダンス整合を取ることができる。また、3点給電位相シフタ15Aの方が、4点給電位相シフタ15に比べて構造が簡単である。その結果、電磁結合型4点給電ループアンテナ10、10Aに比べて、電磁結合型3点給電ループアンテナ10Bの方が小型化し易いことが分かる。
【0055】
以上、本発明について好ましい実施の形態によって説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に限定しないのは勿論である。例えば、上記実施の形態では、給電線131〜134(主給電線部131A−1〜134A−1)や電磁結合線171〜174は、絶縁フィルム部材20の下辺20Lに対して実質的に垂直な方向へ延在しているが、実質的に斜め方向へ延在しても良いのは勿論である。
【0056】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明では、ループ部と4本又は3本の給電線の各々との間にギャップを設け、ループ部への給電を電磁結合によって行っているので、インピーダンスマッチングを容易にとることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る電磁結合型4点給電ループアンテナの構成を示し、(a)は平面図、(b)は正面図である。
【図2】図1に示した電磁結合型4点給電ループアンテナを構成する、ループ部と4本の給電線との配置関係を示す斜視図である。
【図3】図1の電磁結合型4点給電ループアンテナの展開図である。
【図4】図1に示した電磁結合型4点給電ループアンテナに更にポールアンテナを備えた複合アンテナ装置の構成を示し、(a)は平面図、(b)は正面図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態に係る電磁結合型4点給電ループアンテナの構成を示し、(a)は平面図、(b)は正面図である。
【図6】図5の電磁結合型4点給電ループアンテナの展開図である。
【図7】本発明の第3の実施の形態に係る電磁結合型3点給電ループアンテナの構成を示す平面図である。
【図8】図7に示した電磁結合型3点給電ループアンテナを構成する、ループ部と3本の給電線との配置関係を示す斜視図である。
【符号の説明】
10、10A 電磁結合型4点給電ループアンテナ
10B 電磁結合型3点給電ループアンテナ
11 筒体
12 ループ部
131〜134 給電線
131A〜134A 給電線
131A−1〜134A−1 主給電線部
131A−2〜134A−2 副給電線部
14 回路基板
15 移相器(4点給電位相シフタ)
15A 3点給電位相シフタ
161〜164 半田
171〜174 電磁結合線
20 絶縁フィルム部材
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a digital radio capable of listening to a digital radio broadcast by receiving radio waves from an artificial satellite (hereinafter also referred to as “satellite waves”) or radio waves on the ground (hereinafter also referred to as “terrestrial waves”). More particularly, the present invention relates to a loop antenna used in a digital radio receiver.
[0002]
[Prior art]
Recently, digital radio receivers that receive radio waves (satellite waves) or terrestrial waves from artificial satellites and can listen to digital radio broadcasts have been developed and put into practical use in the United States. This digital radio receiver is mounted on a mobile station such as an automobile, and can receive radio waves by receiving radio waves having a frequency of about 2.338 GHz. The terrestrial wave is a signal which is retransmitted by linearly polarized waves after the satellite wave is once received by the earth station and then slightly shifted in frequency.
[0003]
In order to receive such a radio wave having a frequency of about 2.338 GHz, it is necessary to install an antenna outside the vehicle. Various antennas having various structures have been proposed. Generally, a cylindrical antenna is used instead of a flat type (flat plate type). This is because wide directivity is achieved by forming the antenna in a cylindrical shape.
[0004]
A loop antenna is known in the art as one of the cylindrical antennas. The loop antenna has a structure in which one conductive wire is wound in a loop around a cylindrical or columnar (hereinafter referred to as “cylindrical”) member. It is known that when the entire circumference of the loop is selected to be near one wavelength, the current distribution becomes sinusoidal and the antenna has directivity in the axial direction.
[0005]
In such a loop antenna, it is necessary to supply power to it, but it is general to supply power at four points. In order to receive circularly polarized waves, feeding is performed at four points having a phase difference of 90 ° from each other. Such a loop antenna that feeds at four points is called a four-point fed loop antenna. In the conventional four-point feed loop antenna, power is directly fed to the loop portion.
[0006]
More specifically, the conventional four-point feeding loop antenna has a cylindrical body formed by rounding a flexible insulating film member around a central axis into a cylindrical shape, and a central axis along the peripheral surface of the cylindrical body. A loop portion formed of a conductor formed in a loop around the loop portion, and four feed lines formed on the peripheral surface of the cylindrical body to feed power to the loop portion at four points. The part and each of the four feeder lines are directly connected.
[0007]
In a four-point feed loop antenna, radio waves received by the loop unit are phase-matched (adjusted) by shifting the phase by a phase shifter (phase shifter) via four feed lines. ) After being synthesized, it is amplified by a low noise amplifier (LNA) and sent to the receiver body. Here, the combination of a four-point feed loop antenna, a phase shifter, and an LNA is called an antenna device.
[0008]
In the above-described conventional example, the case where power is supplied to the loop portion at four points has been described as an example. However, the present invention can also be extended to the case where power is supplied to the loop portion at N (N is an integer of 2 or more). Such a loop antenna that feeds power at the N point is called an N point fed loop antenna. Therefore, in the conventional N-point feed loop antenna, power is directly supplied to the loop portion by directly connecting the loop portion and each of the N feed lines.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional N-point feeding loop antenna, since feeding is directly performed on the loop portion, there is a problem that feeding impedance becomes too high. Therefore, the conventional N-point feed loop antenna has a problem that it is difficult to perform impedance matching.
[0010]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an N-point feed loop antenna that can easily perform impedance matching.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  According to the present invention, a cylindrical body (11) formed by rolling a flexible insulating film member (20) into a cylindrical shape around a central axis (O), and the cylindrical body along its peripheral surface A loop portion (12) made of a conductor formed in a loop around the central axis, and to the loop portion4 pointsFormed on the peripheral surface of the cylinder to supply power4Power supply lines (131 to 134, 131A to 134A), and the loop portion and the4Gap between each of the feeder lines (δ1, Δ2) And power supply by electromagnetic couplingThe insulating film member (20) has an upper side (20 U ) And lower side (20 L ) And the first side (20 S1 ) And the second side (20 S2 ), The cylindrical body (11) is formed by connecting the first side and the second side to each other, and the loop portion (12). ) Is formed on one surface of the insulating film member in the vicinity of the upper side, and the cylindrical body is erected and fixed on the main surface (14a) of the circuit board (14). A four-point feeding phase shifter (15) connected to the four feeding lines is formed on the main surface, and the four-point feeding phase shifter (15) is connected to the four feeding lines. It has first to fourth input terminals (151 to 154) and a feeding point (15a) which is an output terminal. The feeding point (15a) has a first distribution line (1501) and a second distribution line. (1502) and the first distribution line and the first λ / 4 transformer (1511). Connected to the first distribution point (1521), connected to the second distribution point (1522) via the second distribution line and the second λ / 4 transformer (1512), and the feeding point The distance from (15a) to the second distribution point (1522) is longer by λ / 2 than the distance from the feeding point (15a) to the first distribution point (1521), and the first distribution point The point (1521) is divided into two parts, the third distribution line (1503) and the fourth distribution line (1504), and via the third distribution line and the third λ / 4 transformer (1513). Connected to the first input terminal (151), connected to the second input terminal (152) via the fourth distribution line and a fourth λ / 4 transformer (1514), and The distance from the distribution point (1521) to the second input terminal (152) is the first distance The second distribution point (1522) is longer than the distance from the distribution point (1521) to the first input terminal (151) by λ / 4, and the second distribution point (1522) has a fifth distribution line (1505) and a sixth distribution line. (1506) and connected to the third input terminal (153) via the fifth distribution line and the fifth λ / 4 transformer (1515), and the sixth distribution line and The distance from the second distribution point (1522) to the fourth input terminal (154) is connected to the fourth input terminal (154) via a sixth λ / 4 transformer (1516). , Longer by λ / 4 than the distance from the second distribution point (1522) to the third input terminal (153)Electromagnetic coupling type4 pointsA feed loop antenna (10, 10A) is obtained.
[0012]
  Further, according to the present invention, the cylindrical body (11) formed by rolling the flexible insulating film member (20) into a cylindrical shape around the central axis (O), and the cylindrical body on its peripheral surface A loop portion (12) made of a conductor formed in a loop shape around the central axis along with three wires formed on the peripheral surface of the cylindrical body to feed power to the loop portion at three points Power supply lines (131 to 133), and a gap (δ between the loop portion and each of the three power supply lines. 3 ) And power is supplied by electromagnetic coupling, and the insulating film member (20) U ) And lower side (20 L ) And the first side (20 S1 ) And the second side (20 S2 ), The cylindrical body (11) is formed by connecting the first side and the second side to each other, and the loop portion (12). ) Is formed on one surface of the insulating film member in the vicinity of the upper side, and the cylindrical body (11) is erected and fixed on the main surface (14a) of the circuit board (14). A three-point feeding phase shifter (15A) connected to the three feeding lines is formed on the main surface of the substrate, and the three-point feeding phase shifter (15A) is connected to the three feeding lines. It has first to third input terminals (151 to 153) to be connected and a feeding point (15a) as an output terminal, and the feeding point (15a) includes a main line (1500) and a λ / 4 transformer ( 1511) to the distribution point (1521), the distribution point (1521) The first to third distribution lines (1501 to 1503) are divided into three parts, connected to the first input terminal (151) via the first distribution line (1501), and the second distribution line ( 1502) to the second input terminal (152), to the third input terminal (153) via the third distribution line (1503), and from the distribution point (1521). The distance from the distribution point (1521) to the second input terminal (152) is longer than the distance from the distribution point (1521) to the first input terminal (151) by λ / 3. 3 is an electromagnetically coupled three-point feed loop characterized in that the distance to the input terminal (153) is longer by 2λ / 3 than the distance from the distribution point (1521) to the first input terminal (151). An antenna (10B) is obtained.
[0013]
  In addition,4 or 3Each of the power supply lines (131 to 134 or 131 to 133) extends from the lower side of the insulating film member to the vicinity of the loop portion.4 or 3The gap (δ1, Δ3) From the loop section4 or 3Extending toward the lower side along the feeder line4 or 3The electromagnetic coupling wires (171 to 174 or 171 to 173) may be connected.
[0014]
  Instead, the4Each of the feeder lines (131A to 134A) includes a main feeder line portion (131A-1 to 134A-1) extending from the lower side of the insulating film member to the vicinity of the loop portion, and From the tip (131A-1a to 134A-1a) to the loop portion, the gap (δ2) May be included and the auxiliary power supply line portion (131A-2 to 134A-2) extending in parallel with the loop portion may be included.
[0015]
  Further, a pole antenna extending along the central axis may be further provided.Yes.
[0016]
In addition, the code | symbol in the said parenthesis is attached | subjected in order to make an understanding of this invention easy, and it is only an example, and of course is not limited to these.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0018]
With reference to FIG. 1 thru | or FIG. 3, the electromagnetic coupling type N point feeding loop antenna 10 which concerns on the 1st Embodiment of this invention is demonstrated. The illustrated electromagnetic coupling type N-point feeding loop antenna 10 is an electromagnetic coupling type four-point feeding loop antenna when N is 4.
[0019]
The illustrated electromagnetically coupled four-point feed loop antenna 10 includes a cylindrical body 11 formed by rolling a flexible insulating film member around a central axis O as will be described in detail later, and this cylindrical body. In order to feed power to the loop portion 12 at four points, a loop portion 12 made of a conductor formed in a loop shape around the central axis O along the peripheral surface is formed on the peripheral surface of the cylindrical body 11 on the peripheral surface. The first to fourth feeder lines 131, 132, 133, and 134 are formed. For example, a copper foil is used as the conductor constituting the loop portion 12. Moreover, as a flexible insulating film member which comprises the cylinder 11, plastics, such as a polyimide, are used, for example. The diameter of the cylinder 11 is 20 mm.
[0020]
Here, in the present invention, as shown in FIG. 2, there is a gap (gap) δ between the loop portion 12 and each of the first to fourth feeders 131 to 134.1Is provided to feed power to the loop 12 by electromagnetic coupling. In the example shown, the gap δ1Is, for example, 0.4 mm, but is preferably in the range of 0.2 to 0.8 mm.
[0021]
As shown in FIG. 1, one end of the cylinder 11 in the cylinder axis direction is fixed to the circuit board 14. A phase shifter (four-point feeding phase shifter) 15 is formed on the main surface 14 a of the circuit board 14, and a ground conductor pattern (not shown) is formed on the back surface 14 b of the circuit board 14. The first to fourth power supply terminals 131 a to 134 a of the first to fourth power supply lines 131 to 134 are formed by the first to fourth input terminals 151 to 154 of the four-point power supply phase shifter 15 and the solders 161 to 164. Electrically and mechanically connected.
[0022]
Referring to FIG. 3, the insulating film member 20 for forming the cylindrical body 11 has an upper side 20.UAnd the bottom 20LAnd the first side 20S1And the second side 20S2And has a substantially rectangular shape. And the first side 20S1And second side 20S2Are connected to each other to form a cylinder 11 as shown in FIG. This first side 20S1And second side 20S2The connection is made with, for example, a double-sided adhesive tape or an adhesive.
[0023]
The loop portion 12 has an upper side 20 on one surface of the insulating film member 20.UIt is formed in the vicinity. When the insulating film member 20 is rolled to form the cylindrical body 11, both ends of the loop portion 12 are electrically connected by solder.
[0024]
In the first embodiment, each of the first to fourth power supply lines 131 to 134 includes the lower side 20 of the insulating film member 20.LTo the vicinity of the loop portion 12 and extending in parallel with the central axis O. The loop portion 12 includes gaps δ with respect to the first to fourth feeder lines 131 to 134, respectively.1The lower side 20 along the first to fourth feeder lines 131 to 134 from the loop portion 12 in a state of being close to each otherLFirst to fourth electromagnetic coupling wires 171, 172, 173, and 174 extending toward are connected. Coupling length L between feed lines 131 to 134 and electromagnetic coupling lines 171 to 174 adjacent to each other1By changing the frequency characteristic, the frequency characteristics of the electromagnetically coupled four-point feed loop antenna 10 can be changed.
[0025]
The loop portion 12 formed on one surface of the insulating film member 20, the first to fourth feeder lines 131 to 134, and the first to fourth electromagnetic coupling lines 171 to 174 are made of the same conductive material (for example, copper foil). ).
[0026]
Generally, in a four-point feed loop antenna, the feed impedance needs to be 50Ω. In the electromagnetically coupled four-point feed loop antenna 10 according to the present embodiment, the impedance at each of the feed terminals 131a to 134a can be lowered to 15Ω. In the illustrated example, the impedance at each of the power supply terminals 131a to 134a is 60Ω. Thereby, the impedance at the output terminal 15a of the phase shifter (four-point feeding phase shifter) 15 can be 50Ω. In other words, impedance matching can be easily achieved by supplying power to the loop portion 12 by electromagnetic coupling. The gap δ1The impedance at each of the power supply terminals 131a to 134a can be changed by changing the size of.
[0027]
Next, the four-point power supply phase shifter 15 will be described in detail. The output terminal 15a is called a feeding point. The four-point power supply phase shifter 15 is also called a 90 ° phase shifter.
[0028]
First, how to obtain the phase difference will be described. In the four-point power supply phase shifter 15, it is necessary to delay the phases of the first to fourth input terminals 151 to 154 by λ / 4 (90 °). For this purpose, an electrical distance (hereinafter simply referred to as “distance”) from the first to fourth input terminals 151 to 154 to the feeding point 15a may be considered. That is, it is assumed that the distance from the first input terminal 151 to the feeding point 15a is a predetermined distance. In this case, the distance from the second input terminal 152 to the feeding point 15a is set to a distance obtained by adding λ / 4 to a predetermined distance. The distance from the third input terminal 153 to the feeding point 15a is set to a distance obtained by adding λ / 2 to a predetermined distance. The distance from the fourth input terminal 154 to the feeding point 15a is set to a distance obtained by adding 3λ / 4 to a predetermined distance.
[0029]
With such a configuration, the phase difference of the four-point power supply phase shifter 15 can be satisfied.
[0030]
Next, impedance matching will be described. In the four-point feeding phase shifter 15, the following procedure is taken to match the feeding point 15 a to 50Ω. In the illustrated example, the diameter of the cylindrical body 11 is 20 mm, and the impedance at each of the power supply terminals 131a to 134a is 60Ω. In this example, impedance matching is performed using six λ / 4 transformers described later. The four-point power supply phase shifter 15 is configured by a microstrip line.
[0031]
The 50Ω feeding point 15 a is divided into two parts, the first distribution line 1501 and the second distribution line 1502. The impedance of each of the first and second distribution lines 1501 and 1502 is 100Ω. The feeding point 15 a is connected to the first distribution point 1521 via the first distribution line 1501 and the first λ / 4 transformer 1511. On the other hand, the feeding point 15 a is connected to the second distribution point 1522 via the second distribution line 1502 and the second λ / 4 transformer 1512. The impedance of each of the first and second λ / 4 transformers 1511 and 1512 is 70.1Ω. Further, the distance from the feeding point 15a to the second distribution point 1522 is longer than the distance from the feeding point 15a to the first distribution point 1521 by λ / 2. The impedance of the first and second distribution points 1521 and 1522 is 50Ω.
[0032]
    The first distribution point 1521 is divided into two parts, the third distribution line 1503 and the fourth distribution line 1504. The impedance of each of the third and fourth distribution lines 1503 and 1504 is 100Ω. The first distribution point 1521 is connected to the first input terminal 151 via the third distribution line 1503 and the third λ / 4 transformer 1513. On the other hand, the first distribution point 1521 has a fourth distribution line 1504 and a fourth λ / 4 metamorphosis.vesselIt is connected to the second input terminal 152 through 1514. The impedance of each of the third and fourth λ / 4 transformers 1513 and 1514 is 77.5Ω. Further, the distance from the first distribution point 1521 to the second input terminal 152 is longer than the distance from the first distribution point 1521 to the first input terminal 151 by λ / 4.
[0033]
Similarly, the second distribution point 1522 is divided into two parts, the fifth distribution line 1505 and the sixth distribution line 1506. The impedance of each of the fifth and sixth distribution lines 1505 and 1506 is 100Ω. The second distribution point 1522 is connected to the third input terminal 153 via the fifth distribution line 1505 and the fifth λ / 4 transformer 1515. On the other hand, the second distribution point 1522 is connected to the fourth input terminal 154 via the sixth distribution line 1506 and the sixth λ / 4 transform call 1516. The impedance of each of the fifth and sixth λ / 4 transformers 1515 and 1516 is 77.5Ω. Further, the distance from the second distribution point 1522 to the fourth input terminal 154 is longer than the distance from the second distribution point 1522 to the third input terminal 153 by λ / 4.
[0034]
With such a configuration, impedance matching of the four-point feeding phase shifter 15 can be achieved.
[0035]
On the other hand, in the conventional four-point feed loop antenna having a structure in which the feed lines 131 to 134 are directly connected to the loop portion 12, the impedances at the feed terminals 131a to 134a are too high at 250 to 300Ω. It was. Therefore, it is difficult to perform impedance matching at the output terminal (feeding point) 15a of the phase shifter 15.
[0036]
The electromagnetically coupled four-point feed loop antenna 10 illustrated in FIGS. 1A and 1B is an antenna that can receive only satellite waves.
[0037]
On the other hand, as shown in FIGS. 4A and 4B, by providing the electromagnetically coupled four-point feed loop antenna 10 with a pole antenna 30, it is possible to receive terrestrial waves. That is, the antenna shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b) is an antenna device including a loop antenna / monopole antenna in an integrated manner. The pole antenna 30 extends along the central axis O. The upward protruding length of the pole antenna 30 is 1.8 mm.
[0038]
5 and 6, the electromagnetically coupled four-point feed loop antenna 10A according to the second embodiment of the present invention is different in the configuration (structure) of the feed line as will be described later. Except for this, the configuration is the same as that shown in FIGS. Accordingly, reference numerals 131A, 132A, 133A, and 134A are assigned to the first to fourth feeder lines. Components having the same configurations as those shown in FIG. 1 to FIG.
[0039]
The first to fourth power supply lines 131A to 134A are respectively provided on the lower side 20 of the insulating film member 20.LTo the vicinity of the loop portion 12, the first to fourth main power supply line portions 131A-1 to 134A-1 extending in parallel with the central axis O, and the first to fourth main power supply line portions 131A-1 to 131A-1. The gap δ from the tip 131A-1a to 134A-1a of the 134A-1 to the loop portion 122The first to fourth sub-feeding line portions 131A-2 to 134A-2 extending in parallel with the loop portion 12 in a state where the space is opened.
[0040]
The coupling length L between each sub-feed line portion 131A-2 to 134A-2 and the loop portion 122By changing the frequency characteristics of the electromagnetically coupled four-point feed loop antenna 10A. The gap δ2The impedance at each of the power supply terminals 131a to 134a can be changed by changing the size of.
[0041]
Even in the electromagnetically coupled four-point feed loop antenna 10A according to the second embodiment, similarly to the electromagnetically coupled four-point fed loop antenna 10 according to the first embodiment described above, the feeding to the loop unit 12 is performed by electromagnetic coupling. Since this is done, the impedance at each of the power supply terminals 131a to 134a can be lowered. Thereby, the impedance at the output terminal (feed point) 15a of the phase shifter (four-point feed phase shifter) 15 can be easily set to 50Ω.
[0042]
With reference to FIG.7 and FIG.8, the electromagnetic coupling type N point feeding loop antenna 10B which concerns on the 3rd Embodiment of this invention is demonstrated. The illustrated electromagnetic coupling type N point feeding loop antenna 10B is an electromagnetic coupling type three point feeding loop antenna when N is three, that is, an electromagnetic coupling type three point feeding loop antenna.
[0043]
The illustrated electromagnetically coupled three-point feed loop antenna 10B includes a cylindrical body 11 formed by rolling a flexible insulating film member around a central axis O into a cylindrical shape, and the cylindrical body 11 along its peripheral surface. A loop portion 12 made of a conductor formed in a loop around the central axis O, and first to first formed on the peripheral surface of the cylindrical body 11 in order to feed power to the loop portion 12 at three points. 3 feed lines 131, 132, 133. For example, a copper foil is used as the conductor constituting the loop portion 12. Moreover, as a flexible insulating film member which comprises the cylinder 11, plastics, such as a polyimide, are used, for example. The diameter of the cylinder 11 is 20 mm.
[0044]
Here, in the present invention, as shown in FIG. 8, there is a gap (gap) δ between the loop portion 12 and each of the first to third feeders 131 to 133.ThreeIs provided to feed power to the loop 12 by electromagnetic coupling. In the example shown, the gap δThreeIs, for example, 0.4 mm, but is preferably in the range of 0.2 to 0.8 mm.
[0045]
As shown in FIG. 7, one end of the cylinder 11 in the cylinder axis direction is fixed to the circuit board 14. A phase shifter (three-point feeding phase shifter) 15 </ b> A is formed on the main surface 14 a of the circuit board 14, and a ground conductor pattern (not shown) is formed on the back surface of the circuit board 14. The first to third feeding terminals 131a to 133a of the first to third feeding lines 131 to 133 are formed by the first to third input terminals 151 to 153 and the solders 161 to 163 of the three-point feeding phase shifter 15A. Electrically and mechanically connected.
[0046]
The loop portion 12 includes gaps δ with respect to the first to third feeders 131 to 133, respectively.ThreeThe first to third electromagnetic coupling wires 171, 172, and 173 extending downward from the loop portion 12 along the first to third feeding lines 131 to 133 are connected in a state of being close to each other with a gap therebetween. Yes. The coupling length L between the feed lines 131 to 133 and the electromagnetic coupling lines 171 to 173 adjacent to each otherThreeBy changing the frequency characteristic of the electromagnetically coupled three-point feed loop antenna 10B.
[0047]
In a three-point feed loop antenna, the feed impedance needs to be 50Ω. In the electromagnetically coupled three-point feed loop antenna 10B according to the present embodiment, the impedance at each of the feed terminals 131a to 133a can be lowered to 15Ω. In the illustrated example, the impedance at each of the power supply terminals 131a to 133a is 75Ω. Thereby, the impedance at the output terminal 15a of the phase shifter (three-point feeding phase shifter) 15A can be easily set to 50Ω. In other words, impedance matching can be easily achieved by supplying power to the loop portion 12 by electromagnetic coupling. The gap δThreeThe impedance at each of the power supply terminals 131a to 133a can be changed by changing the size of.
[0048]
Next, the three-point power supply phase shifter 15A will be described in detail. The output terminal 15a is called a feeding point. The three-point power supply phase shifter 15A is also called a 120 ° phase shifter.
[0049]
First, how to obtain the phase difference will be described. In the three-point feeding phase shifter 15A, it is necessary to delay the phases of the first to third input terminals 151 to 153 by λ / 3 (120 °). For this purpose, an electrical distance (hereinafter simply referred to as “distance”) from the first to third input terminals 151 to 153 to the feeding point 15a may be considered. That is, it is assumed that the distance from the first input terminal 151 to the feeding point 15a is a predetermined distance. In this case, the distance from the second input terminal 152 to the feeding point 15a is set to a distance obtained by adding λ / 3 to a predetermined distance. The distance from the third input terminal 153 to the feeding point 15a is set to a distance obtained by adding 2λ / 3 to a predetermined distance.
[0050]
With such a configuration, the phase difference of the three-point power supply phase shifter 15A can be satisfied.
[0051]
Next, impedance matching will be described. In the three-point feeding phase shifter 15A, the following procedure is taken to match the feeding point 15a to 50Ω. In the illustrated example, the diameter of the cylinder 11 is 20 mm, and the impedance at each of the power supply terminals 131a to 133a is 75Ω. In this example, impedance matching is performed using one λ / 4 transformer described later. The three-point power supply phase shifter 15A is configured by a microstrip line.
[0052]
The 50Ω feeding point 15 a is connected to the distribution point 1521 via a 50Ω main line 1500 and a λ / 4 transformer 1511. The impedance of the λ / 4 transformer 151 is 35.4Ω. The impedance of the distribution point 1521 is 25Ω.
[0053]
  Three distribution points 1521 are distributed to the first to third distribution lines 1501, 1502, and 1503. The impedance of each of the first to third distribution lines 1501 to 1503 is 75Ω. The distribution point 1521 is connected to the first input terminal 151 via the first distribution line 1501. The distribution point 1521 is connected to the second input terminal 152 through the second distribution line 1502. Further, the distribution point 1521 is connected to the third input terminal 153 via the third distribution line 1503. The distance from the distribution point 1521 to the second input terminal 152 isDistribution pointThe distance from 1521 to the first input terminal 151 is longer by λ / 3. The distance from the distribution point 1521 to the third input terminal 153 isDistribution pointThe distance from 1521 to the first input terminal 151 is longer by 2λ / 3.
[0054]
With such a configuration, impedance matching of the three-point feeding phase shifter 15A can be achieved. The three-point power supply phase shifter 15A has a simpler structure than the four-point power supply phase shifter 15. As a result, it can be seen that the electromagnetically coupled three-point feed loop antenna 10B is easier to miniaturize than the electromagnetically coupled four-point fed loop antennas 10 and 10A.
[0055]
  Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, in the above-described embodiment, the power supply lines 131 to 134 (main power supply line parts 131A-1 to 134A-1) and the electromagnetic coupling lines 171 to 174 are the lower side 20 of the insulating film member 20.LHowever, it is of course possible to extend in an oblique direction.The
[0056]
【The invention's effect】
  As is clear from the above description, in the present invention, the loop portion and4 or 3Since a gap is provided between each of the power supply lines and power is supplied to the loop portion by electromagnetic coupling, impedance matching can be easily achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a configuration of an electromagnetically coupled four-point feed loop antenna according to a first embodiment of the present invention, where (a) is a plan view and (b) is a front view.
2 is a perspective view showing an arrangement relationship between a loop portion and four feeding lines that constitute the electromagnetically coupled four-point feeding loop antenna shown in FIG. 1; FIG.
3 is a development view of the electromagnetically coupled four-point feed loop antenna of FIG. 1; FIG.
4 shows a configuration of a composite antenna device in which a pole antenna is further provided to the electromagnetically coupled four-point feeding loop antenna shown in FIG. 1, wherein (a) is a plan view and (b) is a front view.
5A and 5B show a configuration of an electromagnetically coupled four-point feed loop antenna according to a second embodiment of the present invention, where FIG. 5A is a plan view and FIG. 5B is a front view.
6 is a development view of the electromagnetically coupled four-point feed loop antenna of FIG. 5. FIG.
FIG. 7 is a plan view showing a configuration of an electromagnetically coupled three-point feed loop antenna according to a third embodiment of the present invention.
8 is a perspective view showing an arrangement relationship between a loop portion and three feeding lines that constitute the electromagnetically coupled three-point feeding loop antenna shown in FIG. 7;
[Explanation of symbols]
10, 10A Electromagnetic coupling type 4-point feeding loop antenna
10B Electromagnetically coupled three-point feed loop antenna
11 cylinder
12 Loop part
131-134 Feed line
131A to 134A Power supply line
131A-1 to 134A-1 Main feeder line part
131A-2 to 134A-2 Sub-feed line section
14 Circuit board
15 Phase shifter (4-point feeding phase shifter)
15A 3-point feeding phase shifter
161-164 Solder
171 to 174 Electromagnetic coupling wire
20 Insulating film member

Claims (6)

可撓性の絶縁フィルム部材を中心軸の回りに筒状に丸めて形成された筒体と、該筒体にその周面に沿って前記中心軸の回りにループ状に形成された導体よりなるループ部と、該ループ部へ4点で給電するために、前記筒体にその周面上に形成された4本の給電線とを有し、前記ループ部と前記4本の給電線の各々との間にギャップを設け、電磁結合によって給電し、
前記絶縁フィルム部材は、上辺と下辺と第1の側辺と第2の側辺とを持つ実質的に矩形の形状をしており、前記第1の側辺と前記第2の側辺とを互いに接続することにより前記筒体が形成され、
前記ループ部は前記絶縁フィルム部材の一面に前記上辺近傍に形成されており、
前記筒体は、回路基板の主面上に立設して固定されており、該回路基板の前記主面上には前記4本の給電線に接続される4点給電位相シフタが形成されており、
前記4点給電位相シフタは、前記4本の給電線に接続される第1乃至第4の入力端子と、出力端子である給電点とを持ち、
前記給電点は、第1の分配線と第2の分配線とに2分配され、前記第1の分配線および第1のλ/4変成器を介して第1の分配点に接続され、前記第2の分配線および第2のλ/4変成器を介して第2の分配点に接続され、前記給電点から前記第2の分配点までの距離は、前記給電点から前記第1の分配点までの距離よりもλ/2だけ長く、
前記第1の分配点は、第3の分配線と第4の分配線とに2分配され、前記第3の分配線および第3のλ/4変成器を介して前記第1の入力端子に接続され、前記第4の分配線および第4のλ/4変成器を介して前記第2の入力端子に接続され、前記第1の分配点から前記第2の入力端子までの距離は、前記第1の分配点から前記第1の入力端子までの距離よりもλ/4だけ長く、
前記第2の分配点は、第5の分配線と第6の分配線とに2分配され、前記第5の分配線および第5のλ/4変成器を介して前記第3の入力端子に接続され、前記第6の分配線および第6のλ/4変成器を介して前記第4の入力端子に接続され、前記第2の分配点から前記第4の入力端子までの距離は、前記第2の分配点から前記第3の入力端子までの距離よりもλ/4だけ長いことを特徴とする電磁結合型4点給電ループアンテナ。
A cylindrical body formed by rolling a flexible insulating film member around a central axis into a cylindrical shape, and a conductor formed in a loop around the central axis along the peripheral surface of the cylindrical body In order to supply power to the loop portion at four points , the cylindrical body has four power supply lines formed on the peripheral surface, and each of the loop portion and the four power supply lines A gap between the
The insulating film member has a substantially rectangular shape having an upper side, a lower side, a first side, and a second side, and the first side and the second side are The cylinder is formed by connecting each other,
The loop portion is formed in the vicinity of the upper side on one surface of the insulating film member,
The cylindrical body is erected and fixed on the main surface of the circuit board, and a four-point power supply phase shifter connected to the four power supply lines is formed on the main surface of the circuit board. And
The four-point feeding phase shifter has first to fourth input terminals connected to the four feeding lines and a feeding point that is an output terminal.
The feeding point is divided into two parts, a first distribution line and a second distribution line, and is connected to the first distribution point via the first distribution line and the first λ / 4 transformer, The second distribution point and the second λ / 4 transformer are connected to the second distribution point, and the distance from the power supply point to the second distribution point is the first distribution from the power supply point. Λ / 2 longer than the distance to the point,
The first distribution point is divided into two parts, a third distribution line and a fourth distribution line, and is supplied to the first input terminal via the third distribution line and a third λ / 4 transformer. Connected to the second input terminal via the fourth distribution line and a fourth λ / 4 transformer, and the distance from the first distribution point to the second input terminal is Longer by λ / 4 than the distance from the first distribution point to the first input terminal,
The second distribution point is divided into two parts, a fifth distribution line and a sixth distribution line, and is supplied to the third input terminal via the fifth distribution line and a fifth λ / 4 transformer. Connected to the fourth input terminal via the sixth distribution line and a sixth λ / 4 transformer, and the distance from the second distribution point to the fourth input terminal is An electromagnetically coupled four-point feed loop antenna characterized by being longer by λ / 4 than a distance from a second distribution point to the third input terminal .
前記4本の給電線の各々は、前記絶縁フィルム部材の上記下辺から前記ループ部の近傍まで延在しており、
前記ループ部には、前記4本の給電線に対して、それぞれ、前記ギャップを空けた状態で前記ループ部から前記4本の給電線に沿って前記下辺へ向けて延在する4本の電磁結合線が接続されていることを特徴とする、請求項記載の電磁結合型4点給電ループアンテナ。
Each of the four feeding lines extends from the lower side of the insulating film member to the vicinity of the loop portion,
In the loop portion, four electromagnetic waves extending from the loop portion along the four feed lines toward the lower side with respect to the four feed lines with the gap being provided, respectively. wherein the bond line is connected, electromagnetic coupling type four-point feeding loop antenna according to claim 1, wherein.
前記4本の給電線の各々は、前記絶縁フィルム部材の上記下辺から前記ループ部の近傍まで延在する主給電線部と、該主給電線部の先端から前記ループ部に対して前記ギャップを空けた状態で前記ループ部と平行に延在する副給電線部とを有することを特徴とする、請求項記載の電磁結合型4点給電ループアンテナ。Each of the four feeder lines includes a main feeder line portion extending from the lower side of the insulating film member to the vicinity of the loop portion, and the gap from the tip of the main feeder line portion to the loop portion. wherein the state where drilled with a sub power supply line portion extending parallel to the loop portion, claim 1 electromagnetic coupling type four-point feeding loop antenna according. 前記中心軸に沿って延在するポールアンテナを更に備える、請求項1記載の電磁結合型4点給電ループアンテナ。The electromagnetically coupled four-point feed loop antenna according to claim 1, further comprising a pole antenna extending along the central axis. 可撓性の絶縁フィルム部材を中心軸の回りに筒状に丸めて形成された筒体と、該筒体にその周面に沿って前記中心軸の回りにループ状に形成された導体よりなるループ部と、該ループ部へ3点で給電するために、前記筒体にその周面上に形成された3本の給電線とを有し、前記ループ部と前記3本の給電線の各々との間にギャップを設け、電磁結合によって給電し、A cylindrical body formed by rolling a flexible insulating film member around a central axis into a cylindrical shape, and a conductor formed in a loop around the central axis along the peripheral surface of the cylindrical body In order to supply power to the loop portion at three points, the cylindrical body has three power supply lines formed on the peripheral surface, and each of the loop portion and the three power supply lines A gap between the
前記絶縁フィルム部材は、上辺と下辺と第1の側辺と第2の側辺とを持つ実質的に矩形の形状をしており、前記第1の側辺と前記第2の側辺とを互いに接続することにより前記筒体が形成され、The insulating film member has a substantially rectangular shape having an upper side, a lower side, a first side, and a second side, and the first side and the second side are The cylinder is formed by connecting each other,
前記ループ部は前記絶縁フィルム部材の一面に前記上辺近傍に形成されており、The loop portion is formed in the vicinity of the upper side on one surface of the insulating film member,
前記筒体は、回路基板の主面上に立設して固定されており、該回路基板の前記主面上にThe cylindrical body is erected and fixed on the main surface of the circuit board, and on the main surface of the circuit board. は前記3本の給電線に接続される3点給電位相シフタが形成されており、Is formed with a three-point feeding phase shifter connected to the three feeding lines,
前記3点給電位相シフタは、前記3本の給電線に接続される第1乃至第3の入力端子と、出力端子である給電点とを持ち、The three-point feeding phase shifter has first to third input terminals connected to the three feeding lines, and a feeding point that is an output terminal.
前記給電点は、主線およびλ/4変成器を介して分配点に接続され、The feed point is connected to a distribution point via a main line and a λ / 4 transformer,
前記分配点は、第1乃至第3の分配線に3分配され、前記第1の分配線を介して前記第1の入力端子に接続され、前記第2の分配線を介して前記第2の入力端子に接続され、前記第3の分配線を介して前記第3の入力端子に接続され、前記分配点から前記第2の入力端子までの距離は、前記分配点から前記第1の入力端子までの距離よりもλ/3だけ長く、前記分配点から前記第3の入力端子までの距離は、前記分配点から前記第1の入力端子までの距離よりも2λ/3だけ長いことを特徴とする電磁結合型3点給電ループアンテナ。The distribution points are divided into three distributions of first to third distribution lines, connected to the first input terminal via the first distribution line, and the second distribution line via the second distribution line. Connected to the input terminal, connected to the third input terminal via the third distribution line, and the distance from the distribution point to the second input terminal is the first input terminal from the distribution point The distance from the distribution point to the third input terminal is longer by 2λ / 3 than the distance from the distribution point to the first input terminal. An electromagnetically coupled three-point feed loop antenna.
前記3本の給電線の各々は、前記絶縁フィルム部材の上記下辺から前記ループ部の近傍まで延在しており、Each of the three feed lines extends from the lower side of the insulating film member to the vicinity of the loop portion,
前記ループ部には、前記3本の給電線に対して、それぞれ、前記ギャップを空けた状態で前記ループ部から前記3本の給電線に沿って前記下辺へ向けて延在する3本の電磁結合線が接続されていることを特徴とする、請求項5記載の電磁結合型3点給電ループアンテナ。The loop portion includes three electromagnetic waves extending from the loop portion along the three power supply lines toward the lower side with the gap between the three power supply lines. 6. The electromagnetically coupled three-point feed loop antenna according to claim 5, wherein a coupling line is connected.
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