JP3989419B2 - Circularly polarized antenna - Google Patents

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Description

この発明は、円偏波アンテナに関し、特に一つの平面アンテナで同時に左旋円偏波と右旋円偏波を双方向に送信することができる円偏波アンテナに関するものである。   The present invention relates to a circularly polarized antenna, and more particularly to a circularly polarized antenna that can transmit a left-hand circularly polarized wave and a right-handed circularly polarized wave in both directions simultaneously with one planar antenna.

従来から、円偏波を発生させる立体的な円偏波アンテナとしては、ヘリカルアンテナがある。また、ワイヤーアンテナの円偏波アンテナとしては、ターンスタイルアンテナがある。このターンスタイルアンテナは、2組のダイポールアンテナを違いに90度位相をずらして十字状に配置して円偏波を発生させるようにしている。さらに、平面アンテナの円偏波アンテナとしては、マイクロストリップアンテナがある。   Conventionally, there is a helical antenna as a three-dimensional circular polarization antenna that generates circular polarization. Further, as a circularly polarized antenna of the wire antenna, there is a turn style antenna. In this turn style antenna, two pairs of dipole antennas are arranged in a cross shape with a phase difference of 90 degrees to generate circularly polarized waves. Furthermore, there is a microstrip antenna as a circularly polarized antenna of a planar antenna.

特開2003−051710号公報JP 2003-051710 A

しかしながら、上述したヘリカルアンテナは、一方向に円偏波を発生できるのみであり、同時に左旋円偏波と右旋円偏波を双方向に発生させることはできないとともに、平面構造とすることができないという問題点があった。   However, the above-described helical antenna can only generate circular polarization in one direction, and at the same time cannot generate left-hand circular polarization and right-hand circular polarization in both directions, and cannot have a planar structure. There was a problem.

また、マイクロストリップ円偏波アンテナは、平面構造であるが、左旋円偏波と右旋円偏波とを同時に双方向に発生させるためには、異なる2つの旋回方向をもつアンテナを背面で接合する必要があり、この場合、平面アンテナの構造の厚みが増してしまい、異なる2つの旋回方向をもつアンテナを形成することから、アンテナ構造が複雑になるという問題点があった。   Microstrip circularly polarized antennas have a planar structure, but in order to generate left-handed circularly polarized waves and right-handed circularly polarized waves simultaneously in both directions, antennas having two different turning directions are joined on the back side. In this case, the thickness of the structure of the planar antenna is increased, and an antenna having two different turning directions is formed, so that the antenna structure is complicated.

さらに、ターンスタイルアンテナは、双方向に円偏波を発生させることができるが、位相差を与える際に、各ダイポールアンテナを一体化することができず、平面構造とすると、厚みが増し、構造が複雑になるという問題点があった。   Furthermore, turn-style antennas can generate circularly polarized waves in both directions, but when applying a phase difference, each dipole antenna cannot be integrated. There was a problem that became complicated.

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な薄型の平面構造で、左旋円偏波と右旋円偏波とを同時に双方向から発生させることができる円偏波アンテナを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and provides a circularly polarized antenna that can generate a left-handed circularly polarized wave and a right-handed circularly polarized wave simultaneously in both directions with a simple thin planar structure. The purpose is to do.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる円偏波アンテナは、線状または帯状導体をループ状に形成した2つのループ状素子を有する複数の双ループアンテナ素子が、該複数の双ループアンテナが共通接続される給電中心点を中心に所定角度で同一平面上に配置され、該給電中心点に対して同振幅、同位相で給電され、各双ループアンテナ素子間に前記所定角度に対応した位相差を与える位相差手段を設け、偏波面を回転させることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the circularly polarized antenna according to the present invention includes a plurality of double-loop antenna elements having two loop-shaped elements in which linear or strip-shaped conductors are formed in a loop shape. The plurality of double loop antennas are arranged on the same plane at a predetermined angle with respect to a feeding central point to which the plurality of double loop antennas are connected in common, and are fed with the same amplitude and the same phase with respect to the feeding central point. A phase difference means for providing a phase difference corresponding to the predetermined angle is provided, and the polarization plane is rotated.

また、この発明にかかる円偏波アンテナは、上記の発明において、前記位相差手段は、各ループ状素子の給電点の対向位置に設けられたことを特徴とする。   In the circularly polarized antenna according to the present invention as set forth in the invention described above, the phase difference means is provided at a position opposite to a feeding point of each loop element.

また、この発明にかかる円偏波アンテナは、上記の発明において、前記位相差手段は、各ループ状素子の給電点と前記給電中心点の間に設けられたことを特徴とする。   In the circularly polarized wave antenna according to the present invention as set forth in the invention described above, the phase difference means is provided between a feeding point of each loop element and the feeding center point.

また、この発明にかかる円偏波アンテナは、上記の発明において、前記複数の双ループアンテナは2つであり、互いに90度の角度差をもって配置され、前記位相差手段は、いずれか一つの双ループアンテナ素子の各ループ状素子あるいは該各ループ状素子の給電点と前記給電中心点との間に設けられ、約1/4波長の位相差を与えることを特徴とする。   In the circularly polarized wave antenna according to the present invention, in the above invention, the plurality of dual-loop antennas are two and are arranged with an angle difference of 90 degrees from each other. It is provided between each loop element of the loop antenna element or between the feeding point of each loop element and the feeding center point, and provides a phase difference of about ¼ wavelength.

また、この発明にかかる円偏波アンテナは、上記の発明において、前記ループ状素子は、略矩形であることを特徴とする。   In the circularly polarized wave antenna according to the present invention as set forth in the invention described above, the loop element is substantially rectangular.

また、この発明にかかる円偏波アンテナは、上記の発明において、前記複数の双ループアンテナ素子は、誘電体基板上に形成されたことを特徴とする。   In the circularly polarized wave antenna according to the present invention as set forth in the invention described above, the plurality of twin-loop antenna elements are formed on a dielectric substrate.

また、この発明にかかる円偏波アンテナは、上記の発明において、前記複数の双ループアンテナ素子のプラス側エレメントとマイナス側エレメントとを誘電体膜を介して異なる層に形成したことを特徴とする。   The circularly polarized wave antenna according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the plus side elements and the minus side elements of the plurality of twin loop antenna elements are formed in different layers via a dielectric film. .

また、この発明にかかる円偏波アンテナは、上記の発明において、前記複数の双ループアンテナ素子が形成された導体パターンの上部に保護膜を形成したことを特徴とする。   The circularly polarized wave antenna according to the present invention is characterized in that, in the above invention, a protective film is formed on an upper portion of the conductor pattern on which the plurality of twin loop antenna elements are formed.

また、この発明にかかる円偏波アンテナは、上記の発明において、前記位相差手段は、前記線状または帯状導体の電気長を異ならせることによって形成されることを特徴とする。   In the circularly polarized wave antenna according to the present invention as set forth in the invention described above, the phase difference means is formed by varying the electrical length of the linear or strip conductor.

この発明にかかる円偏波アンテナは、複数の双ループアンテナ素子を同一平面上に形成して、左旋円偏波と右旋円偏波とを同時に双方向に発生することができるとともに、各双ループアンテナの給電点を共通接続することができるため、厚さの増大を抑制した平面構造の円偏波アンテナを容易に形成することができるという効果を奏する。   The circularly polarized antenna according to the present invention has a plurality of dual loop antenna elements formed on the same plane, and can generate a left-hand circular polarization and a right-hand circular polarization simultaneously in both directions. Since the feeding points of the loop antenna can be connected in common, there is an effect that it is possible to easily form a circularly polarized antenna having a planar structure in which an increase in thickness is suppressed.

以下に、図面を参照して、この発明にかかる円偏波アンテナの実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of a circularly polarized wave antenna according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1は、この発明の実施の形態1である円偏波アンテナの概要構成を示す斜視図である。また、図2は、図1に示した円偏波アンテナの平面図である。さらに、図3は、図2に示した円偏波アンテナのA−A線断面図である。図1〜図3において、この円偏波アンテナ10は、ループL1,L2を形成した双ループアンテナ11とループL3,L4を形成した双ループアンテナ12とが、各双ループアンテナ11,12の中央に位置する同一X−Y平面上の共通給電点Pを共有して形成される。この共通給電点Pは、各双ループアンテナ11,12の中央位置に形成される。また、各双ループアンテナ11,12は、互いに90度の中心角をもって直交配置される。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a circularly polarized antenna according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a plan view of the circularly polarized antenna shown in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the circularly polarized antenna shown in FIG. In FIG. 1 to FIG. 3, the circularly polarized antenna 10 includes a double-loop antenna 11 that forms loops L1 and L2 and a double-loop antenna 12 that forms loops L3 and L4. Are formed by sharing a common feeding point P on the same XY plane. This common feeding point P is formed at the center position of each of the twin loop antennas 11 and 12. The twin loop antennas 11 and 12 are orthogonally arranged with a central angle of 90 degrees.

各双ループアンテナ11,12は、共通給電点Pから各ループL1〜L4に対する給電点P1〜P4までの長さが同一であり、電気長が同一に設定されている。双ループアンテナ11は、給電点P1,P2から先端部側の接続部P11,P12にかけて、それぞれループL1,L2を形成する。また、双ループアンテナ12は、給電点P3,P4から先端部側の近接部P13’,P14’にかけてループL3,L4を形成するが、この近接部P13’,P14’と接続部P13,P14との各間に約1/4波長の位相差を与える位相差部3,4がそれぞれ形成される。位相差部3,4は、約1/8波長の長さを有した180度の折れ曲がり構造であり、これによって90度の位相の進みあるいは遅れを与えることができる。   Each of the double loop antennas 11 and 12 has the same length from the common feeding point P to the feeding points P1 to P4 with respect to the loops L1 to L4, and is set to have the same electrical length. The dual loop antenna 11 forms loops L1 and L2 from the feed points P1 and P2 to the connecting portions P11 and P12 on the tip end side, respectively. Further, the double loop antenna 12 forms loops L3 and L4 from the feeding points P3 and P4 to the proximity portions P13 ′ and P14 ′ on the distal end side, and the proximity portions P13 ′ and P14 ′ and the connection portions P13 and P14. Are provided with phase difference portions 3 and 4 that give a phase difference of about ¼ wavelength. The phase difference portions 3 and 4 have a 180-degree bent structure having a length of about 1/8 wavelength, and can thereby give a phase advance or delay of 90 degrees.

ここで、この円偏波アンテナ10は、2つの双ループアンテナ11,12を、共通給電点Pを中心に一つのアンテナとして、帯状部材1,2によって形成される。帯状部材1は、導電体であり、誘電体基板6の上面にパターン形成され、帯状部材2は、導電体であり、誘電体基板6の裏面にパターン形成される。帯状部材1,2は、誘電体基板6に設けられたスルーホールTH1〜TH4を介して接合される。各ループL1〜L4は、約1波長の長さをもち、スルーホールTH1,TH2は、給電点P1,P2の対向位置、すなわち給電点から1/2波長の長さのところに設けられる。一方、スルーホールTH3,TH4は、給電点P3,P4の対向位置から延びる位相差部3,4の折れ曲がり部分である先端に設けられる。なお、導電部材1,2は、線状部材であってもよい。また、帯状部材1,2の各上面に、誘電体によって形成される保護膜7,8を設けてもよい。   Here, the circularly polarized antenna 10 is formed by the band-shaped members 1 and 2 with the two dual loop antennas 11 and 12 as one antenna around the common feeding point P. The band-shaped member 1 is a conductor and is patterned on the upper surface of the dielectric substrate 6, and the band-shaped member 2 is a conductor and is patterned on the back surface of the dielectric substrate 6. The band-like members 1 and 2 are joined via through holes TH1 to TH4 provided in the dielectric substrate 6. Each of the loops L1 to L4 has a length of about one wavelength, and the through holes TH1 and TH2 are provided at positions opposed to the feeding points P1 and P2, that is, at a length of ½ wavelength from the feeding point. On the other hand, the through-holes TH3 and TH4 are provided at the front ends which are bent portions of the phase difference portions 3 and 4 extending from the positions opposed to the feeding points P3 and P4. The conductive members 1 and 2 may be linear members. Moreover, you may provide the protective films 7 and 8 formed with a dielectric material on each upper surface of the strip | belt-shaped members 1 and 2. FIG.

この円偏波アンテナ10は、共通給電点Pに対しては、給電線5を介して給電される。給電線5は、平衡2線として共通給電点Pに給電される。そして、図1において斜線で示した線状部材1がプラス側エレメントとして機能し、線状部材2がマイナス側エレメントとして機能する。   The circularly polarized antenna 10 is fed to the common feed point P via the feed line 5. The feeding line 5 is fed to the common feeding point P as two balanced lines. And the linear member 1 shown with the oblique line in FIG. 1 functions as a plus side element, and the linear member 2 functions as a minus side element.

このような円偏波アンテナ10を形成することによって、+Z方向には、右旋円偏波が発生し、−Z方向には、左旋円偏波が発生し、X−Y平面を境界する双方向に、異なる偏波回転をもつ円偏波を同時に発生させることができる。   By forming such a circularly polarized antenna 10, a right-handed circularly polarized wave is generated in the + Z direction, and a left-handed circularly polarized wave is generated in the -Z direction, both of which bound the XY plane. In the direction, circularly polarized waves having different polarization rotations can be generated simultaneously.

ここで、図4を参照して、この円偏波アンテナ10の円偏波形成について説明する。なお、図4(a)〜図4(d)は、順次、90度毎の電界分布を示している。図4において、まずループL1,L2に最大電界が発生すると、ループL3,L4には90度の位相遅れが生じるため、発生電界は0になる。ここで、ループL1,L2は、双ループアンテナ12の軸に対称な構造を有するため、同一方向の電界が発生する。従って、合成電界は、図4紙面上、右上45度方向に発生する。   Here, with reference to FIG. 4, the circularly polarized wave formation of the circularly polarized antenna 10 will be described. 4A to 4D sequentially show the electric field distribution every 90 degrees. In FIG. 4, when a maximum electric field is first generated in the loops L1 and L2, the generated electric field becomes zero because a phase delay of 90 degrees occurs in the loops L3 and L4. Here, since the loops L1 and L2 have a symmetrical structure with respect to the axis of the twin-loop antenna 12, electric fields in the same direction are generated. Therefore, the combined electric field is generated in the direction of 45 degrees on the upper right on the paper surface of FIG.

図4(a)から位相が90度進むと、ループL3,L4には、それぞれ紙面左上45度方向に電界が発生する。一方、ループL1,L2は、位相が90度進むことによって、電界は0となる。従って、合成電界は、図4紙面上、左上45度方向に発生する。   When the phase advances 90 degrees from FIG. 4A, an electric field is generated in each of the loops L3 and L4 in the direction of 45 degrees on the upper left side of the drawing. On the other hand, in the loops L1 and L2, the electric field becomes 0 as the phase advances by 90 degrees. Therefore, the combined electric field is generated in the upper left 45 ° direction on the paper surface of FIG.

その後、図(a)の位相状態から位相が180度進むと、図4(c)に示すように、ループL1,L2に図4(a)とは逆方向の電界が発生し、ループL3,L4の電界は0となる。この結果、合成電界は、図4紙面上、左下45度方向に発生する。   Thereafter, when the phase advances by 180 degrees from the phase state of FIG. 4A, as shown in FIG. 4C, an electric field in the direction opposite to that of FIG. The electric field at L4 is zero. As a result, the combined electric field is generated in the direction of the lower left 45 degrees on the paper surface of FIG.

さらに、図4(a)の位相状態から位相が270度進むと、図4(d)に示すように、ループL3,L4に図4(b)とは逆方向の電界が発生し、ループL1,L2の電界は0になる。この結果、合成電界は、図4紙面上、右下45度方向に発生する。   Further, when the phase advances 270 degrees from the phase state of FIG. 4A, as shown in FIG. 4D, an electric field in the direction opposite to that in FIG. 4B is generated in the loops L3 and L4, and the loop L1 , L2 is zero. As a result, the combined electric field is generated in the direction of 45 degrees at the lower right on the paper surface of FIG.

図4(d)の位相状態からさらに90度位相が進むと、図4(a)に示した電界分布が発生し、合成電界は、右上45方向に発生する。この繰り返しが行われることによって、合成電界は、図4の紙面すなわちX−Y平面において左回りの偏波回転が生じ、+Z方向には、右ネジ方向の右旋円偏波が発生し、同時に、−Z方向には左旋円偏波が発生する。なお、帯状部材1,2の上下位置を逆にすることによって、+Z方向には左旋円偏波が発生し、−Z方向には右旋円偏波が発生するが、この場合、この円偏波アンテナ10全体を裏返すことによっても同様にして+Z方向に左旋円偏波を発生することができ、−Z方向に右旋円偏波を発生することができる。   When the phase further advances by 90 degrees from the phase state of FIG. 4D, the electric field distribution shown in FIG. 4A is generated, and the combined electric field is generated in the upper right 45 direction. By repeating this process, the resultant electric field causes counterclockwise polarization rotation in the plane of FIG. 4, that is, the XY plane, and right-handed right-handed circular polarization occurs in the + Z direction. , A left-handed circularly polarized wave is generated in the −Z direction. Note that by reversing the vertical positions of the band-like members 1 and 2, a left-handed circularly polarized wave is generated in the + Z direction and a right-handed circularly polarized wave is generated in the −Z direction. By turning the entire wave antenna 10 upside down, a left-handed circularly polarized wave can be generated in the + Z direction and a right-handed circularly polarized wave can be generated in the −Z direction.

ターンスタイルアンテナも同様にして両面から異なる偏波回転をもつ円偏波を同時に発生させることができるが、ダイポールアンテナの特性上、直交する各アンテナが一つのアンテナとして動作するため、各アンテナの中央位置から給電して位相差を与えることは困難である。   Similarly, turn-style antennas can simultaneously generate circularly polarized waves with different polarization rotations from both sides, but due to the characteristics of dipole antennas, each orthogonal antenna operates as one antenna, so the center of each antenna It is difficult to provide a phase difference by supplying power from a position.

従って、この発明をダイポールアンテナに適用する場合、各ループL1〜L4の位置にそれぞれダイポールアンテナを形成し、それぞれに中央給電点を介して各ダイポールアンテナに給電し、一つの対向するダイポールアンテナのそれぞれに90度の位相差を与えるようにして形成すればよい。   Therefore, when the present invention is applied to a dipole antenna, a dipole antenna is formed at each of the loops L1 to L4, and each dipole antenna is fed via a central feed point. It may be formed so as to give a phase difference of 90 degrees.

ここで、図5は、−Z方向に輻射される左旋円偏波のY−Z平面指向性を示す図である。また、図6は、+Z方向に輻射される右旋円偏波のY−Z平面指向性を示す図である。図5および図6において、同時に輻射される左旋円偏波も右旋円偏波も、それぞれZ軸方向に最大利得を有する指向性が得られ、それぞれ各半球に対してほぼ無指向の指向性を得ることができる。   Here, FIG. 5 is a diagram showing the YZ plane directivity of left-handed circularly polarized radiation radiated in the −Z direction. FIG. 6 is a diagram showing the YZ plane directivity of right-handed circularly polarized radiation radiated in the + Z direction. 5 and 6, the directivity having the maximum gain in the Z-axis direction can be obtained for both the left-handed circularly polarized wave and the right-handed circularly polarized wave that are simultaneously radiated, and the directivity almost omnidirectional with respect to each hemisphere. Can be obtained.

また、図7は、図1に示した円偏波アンテナ10の軸比の比帯域特性を示している。図7に示すように、この円偏波アンテナ10では、比帯域7%で軸比5dB内という良好なアンテナ特性を得ることができた。   FIG. 7 shows the ratio band characteristic of the axial ratio of the circularly polarized antenna 10 shown in FIG. As shown in FIG. 7, with this circularly polarized wave antenna 10, it was possible to obtain a good antenna characteristic within an axial ratio of 5 dB with a relative bandwidth of 7%.

(実施の形態2)
つぎに、この発明の実施の形態2について説明する。上述した実施の形態1では、ループL3,L4上に位相差部3,4を設けてループL1,L2に対し90度の位相差を設けるようにしていたが、この実施の形態2では、位相差部3,4を設けず、位相差部3,4の代わりに、共通給電点Pと各給電点P3,P4との間に位相差部23,24を設けている(図8参照)。その他の構成は、実施の形態1と同じである。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the above-described first embodiment, the phase difference portions 3 and 4 are provided on the loops L3 and L4 so as to provide a phase difference of 90 degrees with respect to the loops L1 and L2. The phase difference portions 3 and 4 are not provided, and instead of the phase difference portions 3 and 4, phase difference portions 23 and 24 are provided between the common feeding point P and the feeding points P3 and P4 (see FIG. 8). Other configurations are the same as those of the first embodiment.

この実施の形態2によっても、位相差部23,24が、位相差部3,4と同様な作用を奏するため、電磁界は、+Z方向に右旋円偏波を発生し、−Z方向に左旋円偏波を発生する。この結果、X−Y平面に対してZ軸上の双方向に異なる偏波回転をもった円偏波を同時に発生させることができる。   Also in this second embodiment, since the phase difference portions 23 and 24 perform the same operation as the phase difference portions 3 and 4, the electromagnetic field generates a right-handed circularly polarized wave in the + Z direction and in the −Z direction. Generates left-handed circular polarization. As a result, it is possible to simultaneously generate circularly polarized waves having different polarization rotations in both directions on the Z axis with respect to the XY plane.

(実施の形態3)
つぎに、この発明の実施の形態3について説明する。上述した実施の形態1,2ではいずれも、ループL1〜L4が略矩形形状とし、パターン形成を容易にしていたが、この実施の形態3では、ループを本来の円形とした円偏波アンテナを実現している。
(Embodiment 3)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In each of the first and second embodiments described above, the loops L1 to L4 have a substantially rectangular shape to facilitate pattern formation. However, in this third embodiment, a circularly polarized antenna having a loop as an original circle is used. Realized.

図9は、この発明の実施の形態3である円偏波アンテナの構成を示す平面図である。図9において、この円偏波アンテナ30は、実施の形態1に示した各ループL1〜L4の形状を円形のループL31〜L34に変更したものである。この場合におけるループ長は、約1波長である。その他の構成は、実施の形態1と同じである。   FIG. 9 is a plan view showing a configuration of a circularly polarized antenna according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 9, the circularly polarized antenna 30 is obtained by changing the shape of each of the loops L1 to L4 shown in the first embodiment to circular loops L31 to L34. In this case, the loop length is about one wavelength. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

この実施の形態3に示した円形のループ形状としても、実施の形態1と同様に、双方向に異なる偏波回転をもつ円偏波を同時に発生させることができる。なお、実施の形態2と同様に、共通給電点Pと給電点P3,P4との間に位相差部を設けるようにしてもよい。   Even in the circular loop shape shown in the third embodiment, similarly to the first embodiment, it is possible to simultaneously generate circularly polarized waves having different polarization rotations in both directions. As in the second embodiment, a phase difference portion may be provided between the common feeding point P and the feeding points P3 and P4.

(実施の形態4)
つぎに、この発明の実施の形態4について説明する。上述した実施の形態1〜3では、いずれも、2つの双ループアンテナを、共通給電点を中心に直交配置したものであったが、この実施の形態では、4つの双ループアンテナを、共通給電点を中心に45度毎に配置している。
(Embodiment 4)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In Embodiments 1 to 3 described above, two twin-loop antennas are arranged orthogonally around a common feeding point. However, in this embodiment, four twin-loop antennas are connected to a common feeding point. It is arranged every 45 degrees around the point.

図10は、この発明の実施の形態10である円偏波アンテナの構成を示す平面図である。図10において、この円偏波アンテナ40は、4つの双ループアンテナ41〜44が、共通給電点Pを中心に45度毎に配置されている。なお、各ループは円形であり、ループ自体は、円環状に配置される。そして、共通給電点Pと各給電点P41〜48との間は、同一線長であり、同じ電気長となる。   10 is a plan view showing a configuration of a circularly polarized antenna according to Embodiment 10 of the present invention. In FIG. 10, in this circularly polarized antenna 40, four dual-loop antennas 41 to 44 are arranged every 45 degrees with the common feeding point P as the center. Each loop is circular, and the loop itself is arranged in an annular shape. And between the common feeding point P and each feeding point P41-48, it is the same line length, and becomes the same electrical length.

双ループアンテナ41には位相差部を設けず、双ループアンテナ42には、双ループアンテナ41に対して45度の位相差を与えるべく1/16波長折り返しの位相差部52a,52bを設け、双ループアンテナ43には、双ループアンテナ41に対して90度の位相差を与えるべく1/8波長折り返しの位相差部53a,53bを設け、双ループアンテナ44には、双ループアンテナ41に対して135度の位相差を与えるべく3/16波長折り返しの位相差部54a,54bを設けている。これによって、各双ループアンテナ41〜44の各ループに発生する電界の合成によって、合成電磁界は左周りに旋回し、+Z方向には右旋円偏波が発生し、同時に、−Z方向には左旋円偏波が発生する。   The double-loop antenna 41 is not provided with a phase difference portion, and the double-loop antenna 42 is provided with 1/16 wavelength folded phase difference portions 52a and 52b to give a phase difference of 45 degrees to the double-loop antenna 41, The double loop antenna 43 is provided with 8 wavelength folded phase difference portions 53 a and 53 b to give a phase difference of 90 degrees with respect to the double loop antenna 41, and the double loop antenna 44 is provided with respect to the double loop antenna 41. In order to give a phase difference of 135 degrees, 3/16 wavelength folded phase difference portions 54a and 54b are provided. As a result, by combining the electric fields generated in the loops of the dual loop antennas 41 to 44, the combined electromagnetic field rotates counterclockwise, and a right-handed circularly polarized wave is generated in the + Z direction, and at the same time in the −Z direction. Produces a left-handed circularly polarized wave.

図11は、実施の形態4の円偏波発生の状態を説明する図である。図11(a)〜図11(h)までは、順次45度位相間隔に各ループに発生する電界と、そのときの合成電界の向きを示している。図11に示すように、合成電界は、順次45度ずつ左周りに回転し、+Z方向には右旋円偏波が発生し、同時に、−Z方向には左旋円偏波が発生する。   FIG. 11 is a diagram for explaining a state of circularly polarized wave generation according to the fourth embodiment. 11 (a) to 11 (h) show the electric field generated in each loop sequentially at 45 degree phase intervals and the direction of the combined electric field at that time. As shown in FIG. 11, the combined electric field sequentially rotates counterclockwise by 45 degrees, and right-handed circularly polarized waves are generated in the + Z direction, and at the same time, left-handed circularly polarized waves are generated in the -Z direction.

以上のように、この発明にかかる円偏波アンテナは、中継アンテナに有効であるとともに、偏波面がランダムに存在する室内において円偏波の特性を生かした受信アンテナとして有用である。   As described above, the circularly polarized antenna according to the present invention is effective as a relay antenna and is useful as a receiving antenna that takes advantage of the characteristics of circularly polarized waves in a room where the plane of polarization exists randomly.

この発明の実施の形態1である円偏波アンテナの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the circularly polarized wave antenna which is Embodiment 1 of this invention. 図1に示した円偏波アンテナの平面図である。It is a top view of the circularly polarized wave antenna shown in FIG. 図2に示した円偏波アンテナのA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line of the circularly polarized antenna shown in FIG. 図1に示した円偏波アンテナの偏波面回転を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the polarization plane rotation of the circularly polarized antenna shown in FIG. 図1に示した円偏波アンテナの−Z方向における左旋円偏波の指向性を示す図である。It is a figure which shows the directivity of the left-handed circular polarization in the -Z direction of the circularly polarized wave antenna shown in FIG. 図1に示した円偏波アンテナの+Z方向における右旋円偏波の指向性を示す図である。It is a figure which shows the directivity of the right-handed circularly polarized wave in the + Z direction of the circularly polarized wave antenna shown in FIG. 図1に示した円偏波アンテナの軸比の比帯域特性を示す図である。It is a figure which shows the ratio band characteristic of the axial ratio of the circularly polarized antenna shown in FIG. この発明の実施の形態2である円偏波アンテナの平面図である。It is a top view of the circularly polarized wave antenna which is Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3である円偏波アンテナの平面図である。It is a top view of the circularly polarized wave antenna which is Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態4である円偏波アンテナの平面図である。It is a top view of the circularly polarized wave antenna which is Embodiment 4 of this invention. 図10に示した円偏波アンテナの偏波面回転を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the polarization plane rotation of the circularly polarized wave antenna shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1,2 帯状部材
3,4,23,24,33,34,52a,52b,53a,53b,54a,54b 位相差部
5 給電線
6 誘電体基板
7,8 保護膜
10,20,30,40 円偏波アンテナ
11,12,21,22 双ループアンテナ
L1〜L4,L31〜L34 ループ
P 共通給電点
P1〜P4,P33,P34,P41〜P48 給電点
P11〜P14 接続点
TH1〜TH4 スルーホール
R1 右旋円偏波
R2 左旋円偏波
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Band-shaped member 3, 4, 23, 24, 33, 34, 52a, 52b, 53a, 53b, 54a, 54b Phase difference part 5 Feed line 6 Dielectric substrate 7, 8 Protective film 10, 20, 30, 40 Circularly polarized antenna 11, 12, 21, 22 Double loop antenna L1-L4, L31-L34 Loop P Common feed point P1-P4, P33, P34, P41-P48 Feed point P11-P14 Connection point TH1-TH4 Through hole R1 Right-hand circular polarization R2 Left-hand circular polarization

Claims (9)

線状または帯状導体をループ状に形成した2つのループ状素子を有する複数の双ループアンテナ素子が、該複数の双ループアンテナが共通接続される給電中心点を中心に所定角度で同一平面上に配置され、該給電中心点に対して同振幅、同位相で給電され、各双ループアンテナ素子間に前記所定角度に対応した位相差を与える位相差手段を設け、偏波面を回転させることを特徴とする円偏波アンテナ。   A plurality of double-loop antenna elements having two loop-shaped elements in which linear or belt-like conductors are formed in a loop shape are on the same plane at a predetermined angle around a feeding center point where the plurality of double-loop antennas are commonly connected. A phase difference unit that is disposed and fed with the same amplitude and phase with respect to the feeding center point, and that provides a phase difference corresponding to the predetermined angle between the two loop antenna elements is provided to rotate the plane of polarization. A circularly polarized antenna. 前記位相差手段は、各ループ状素子の給電点の対向位置に設けられたことを特徴とする請求項1に記載の円偏波アンテナ。   The circularly polarized antenna according to claim 1, wherein the phase difference means is provided at a position opposite to a feeding point of each loop-shaped element. 前記位相差手段は、各ループ状素子の給電点と前記給電中心点の間に設けられたことを特徴とする請求項1または2に記載の円偏波アンテナ。   3. The circularly polarized wave antenna according to claim 1, wherein the phase difference means is provided between a feeding point of each loop-shaped element and the feeding center point. 前記複数の双ループアンテナは2つであり、互いに90度の角度差をもって配置され、前記位相差手段は、いずれか一つの双ループアンテナ素子の各ループ状素子あるいは該各ループ状素子の給電点と前記給電中心点との間に設けられ、約1/4波長の位相差を与えることを特徴とする請求項1に記載の円偏波アンテナ。   The plurality of twin loop antennas are two, and are arranged with an angle difference of 90 degrees from each other, and the phase difference means is a loop element of any one of the loop antenna elements or a feeding point of each loop element. The circularly polarized antenna according to claim 1, wherein the circularly polarized antenna is provided between a power supply center point and a feeding center point, and provides a phase difference of about ¼ wavelength. 前記ループ状素子は、略矩形であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の円偏波アンテナ。   The circularly polarized antenna according to claim 1, wherein the loop element is substantially rectangular. 前記複数の双ループアンテナ素子は、誘電体基板上に形成されたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の円偏波アンテナ。   The circularly polarized antenna according to claim 1, wherein the plurality of twin loop antenna elements are formed on a dielectric substrate. 前記複数の双ループアンテナ素子のプラス側エレメントとマイナス側エレメントとを誘電体膜を介して異なる層に形成したことを特徴とする請求項6に記載の円偏波アンテナ。   7. The circularly polarized wave antenna according to claim 6, wherein the plus side element and the minus side element of the plurality of twin loop antenna elements are formed in different layers via a dielectric film. 前記複数の双ループアンテナ素子が形成された導体パターンの上部に保護膜を形成したことを特徴とする請求項6または7に記載の円偏波アンテナ。   The circularly polarized antenna according to claim 6 or 7, wherein a protective film is formed on an upper portion of the conductor pattern on which the plurality of twin loop antenna elements are formed. 前記位相差手段は、前記線状または帯状導体の電気長を異ならせることによって形成されることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一つに記載の円偏波アンテナ。   The circularly polarized antenna according to any one of claims 1 to 8, wherein the phase difference means is formed by changing an electric length of the linear or strip conductor.
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