JP4116499B2

JP4116499B2 - 位相反転回路付ダイポールアンテナ

Info

Publication number: JP4116499B2
Application number: JP2003179465A
Authority: JP
Inventors: 正彦小沢
Original assignee: Yagi Antenna Co Ltd
Current assignee: Yagi Antenna Co Ltd
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2023-06-24
Also published as: JP2005020156A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板上にアンテナ素子を形成してなる位相反転回路付ダイポールアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリント基板上にアンテナ素子を形成してなるダイポールアンテナ、すなわちプリントダイポールは、各部の寸法が非常に小形となるマイクロ波帯の高い周波数帯においても実現可能であり、低コスト化の面でも有利である。しかし、プリントダイポールは、一般的な給電方法である不平衡線路のマイクロストリップラインで給電する場合には、不平衡線路と平行線路との変換を図るため、外部に平衡不平衡変換回路が必要となる。
【０００３】
上記平衡不平衡変換回路を必要とせず、回路を簡略化する方法として位相反転回路を使用する方法がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
図４は、従来の位相反転回路を備えたプリントダイポールの構成を示したもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は背面図である。
【０００５】
図４において、１１はプリント基板で、その正面側の中央部には、上下方向に沿ってダイポール素子１２ａ、１２ｂが形成され、一方のダイポール素子１２ａには、プリント基板１１の中央右側に設けられる基板給電点１３より給電ライン１４を介して給電され、他方のダイポール素子１２ｂには、上記ダイポール素子１２ａから更に電気長が約１／２波長の位相反転回路１５を介して逆相給電される。
【０００６】
上記基板給電点１３には、プリント基板１１の背面側に設けた入出力接栓１６の中心導体がプリント基板１１を貫通して接続される。また、入出力接栓１６の外部導体は、プリント基板１１の背面上に形成したアース面１７に接続される。
【０００７】
また、図５は、上記のようにプリントダイポールが形成されたプリント基板１１に対して長さが約０．２５λ（λ：自由空間波長）のスペーサ１８を介して反射板１９と組み合わせ、指向性アンテナとした場合の構成を示したもので、同図（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【０００８】
【特許文献１】
特許第２５５９００１号明細書
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにプリントダイポールに位相反転回路１５を設けることにより、平衡不平衡変換回路を必要とせず、回路を簡略化することができる。
【００１０】
しかし、上記従来の位相反転回路１５を備えたプリントダイポールでは、位相反転回路１５の位相が周波数により変化するため広帯域が困難である。この場合、±数％程度の帯域では、指向性偏差は小さく、それ程問題とならないが、±５％を超える広帯域では、Ｅ面指向性に周波数特性による偏差が大きくなるという問題があった。
【００１１】
図６は、図５に示した反射板付プリントダイポールのＥ面指向性を示したものである。図６中の実線ａは「ｆ_０−７％」の特性を示し、破線ｂは「ｆ_０＋７％」の特性を示している。
【００１２】
上記図６の特性から明らかなように、比帯域±７％の広帯域において、周波数特性における指向性の偏差が大きく生じている。
【００１３】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、広帯域で使用する場合でもＥ面指向性の周波数特性における偏差を小さくし、マイクロ波帯のような高い周波数帯でも実用化が可能であり、且つ低コストな位相反転回路付ダイポールアンテナを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る位相反転回路付ダイポールアンテナは、プリント基板の正面側に形成されるダイポール素子と、前記プリント基板に設けられる基板給電点と、前記基板給電点より一方のダイポール素子の素子対向側の端部に給電する給電ラインと、前記一方のダイポール素子から他方のダイポール素子の素子対向側の端部に位相を反転して給電する位相反転回路と、前記プリント基板の背面側に形成されるアース面と、前記他方のダイポール素子の前記給電ラインに近接する端部近傍を前記アース面に接続するショート点とを具備したことを特徴とする。
【００１５】
上記のように位相反転回路を介して給電されるダイポール素子にアース面に接続するショート点を設けることにより、ダイポール素子間の給電位相を常に逆位相に保持できるので、位相反転回路による給電を行なっても周波数特性により位相が変化せず、広帯域化を図ることができ、且つ、きわめて簡単な構造で低コスト化を図ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係わる位相反転回路付ダイポールアンテナの構成を示すもので、同図（ａ）はその正面図、同図（ｂ）はその側面図、同図（ｃ）はその背面図である。
【００１７】
図１において、１１はプリント基板で、その正面側の中央部には、例えば上下方向に沿って１対のダイポール素子１２ａ、１２ｂが形成される。そして、一方のダイポール素子１２ａには、ダイポール素子１２ｂと対向している端部側に例えばプリント基板１１の中央右側に設けられる基板給電点１３より給電ライン１４を介して給電される。この給電ライン１４は、マクロストリップラインにより形成される。また、他方のダイポール素子１２ｂには、ダイポール素子１２ａに対向している端部側に、上記ダイポール素子１２ａから更に電気長が約１／２波長の位相反転回路１５を介して逆相給電される。
【００１８】
上記基板給電点１３には、プリント基板１１の背面側に設けた入出力接栓１６の中心導体がプリント基板１１を貫通して接続される。また、入出力接栓１６の外部導体は、プリント基板１１の背面上に形成したアース面１７に接続される。
【００１９】
そして、上記位相反転回路１５を介して給電されるダイポール素子１２ｂに対し、給電ライン１４側にショート点２１を設けてダイポール素子１２ｂとアース面１７とを接続し、ダイポール素子１２ｂの給電位相をダイポール素子１２ａに対して常に逆位相になるようにする。上記ダイポール素子１２ｂに設けるショート点２１は、給電ライン１４とダイポール素子１２ａとの接続点、すなわちダイポール素子１２ａの給電点に対応する位置近傍に設定することにより、ダイポール素子１２ｂの給電位相をダイポール素子１２ａに対して常に逆位相とすることができる。
【００２０】
上記ショート点２１は、例えばショートピンによりダイポール素子１２ｂとアース面１７とを接続（ショート）しても、あるいはスルーホール処理によってダイポール素子１２ｂとアース面１７とを接続しても良い。
【００２１】
上記のようにダイポール素子１２ｂにショート点２１を設けてアース面１７に接続することにより、ダイポール素子１２ｂの給電位相は、ダイポール素子１２ａに対して常に逆位相となり、位相反転回路１５による給電を受けても、周波数特性により位相が変化せず、広帯域化することができる。
【００２２】
また、上記位相反転回路１５は、ダイポール素子１２ｂへの給電回路として働くだけでなく平衡不平衡変換回路としても働き、これら全体がダイポールアンテナとして良好に動作する。
【００２３】
上記ダイポール素子１２ｂに設けるショート点２１は、給電ライン１４側、つまりプリントパターンの制約の範囲で、図中の右下方向とするぼど、ダイポール素子１２ａに対する給電点と対称の位置に近付けることができ、良好に動作するようになる。
【００２４】
図２は反射器を備えた位相反転回路付ダイポールアンテナの構成例を示したもので、同図（ａ）はその正面図、同図（ｂ）はその側面図である。図２において、前記図１におけるダイポールアンテナと同一の構成部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２５】
すなわち、プリント基板１１の背面に、該プリント基板１１と略同一の寸法形状を有する反射板１９を、長さが約０．２５λのスペーサ１８を介して平行に配設したもので、これにより、より鋭い指向特性が得られるようになる。上記スペーサ１８は、例えばプリント基板１１と反射板１９との間の四隅に設けられる。
【００２６】
図３は、上記図２に示したように反射板１９を備えた位相反転回路付ダイポールアンテナのＥ面指向性を示したもので、実線ａは「ｆ_０−７％」の特性を示し、破線ｂは「ｆ_０＋７％」の特性を示している。
【００２７】
上記のようにショート点２１を設けた位相反転回路付ダイポールアンテナにおいては、位相反転回路１５による給電を行なっても、周波数特性により位相が変化せず、広帯域化が可能となり、図３の指向性から明らかなように、比帯域±７％の広帯域において、周波数特性における指向性の偏差を大幅に低減することができた。
【００２８】
従って、上記位相反転回路付ダイポールアンテナは、広帯域で使用する場合でもＥ面指向性の周波数特性における偏差を小さくし、マイクロ波帯のような高い周波数帯でも実用化が可能である。また、本発明によるダイポールアンテナでは、ダイポール素子１２ｂにショート点２１を設けてアース面１７に接続するだけであるので、構造がきわめて簡単であり、低コスト化を図ることができる。
【００２９】
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、プリント基板上に形成されるプリントダイポールに位相反転回路とショート点を組み合わせた構造とすることで、一方のダイポール素子の給電位相を他方のダイポール素子に対して常に逆位相に保持でき、このため位相反転回路による給電を行なっても周波数特性により位相が変化せず、広帯域化を図ることができ、且つ、きわめて簡単な構造で低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の一実施例に係わる位相反転回路付ダイポールアンテナの構成を示す正面図、（ｂ）は同側面図、（ｃ）は同背面図。
【図２】（ａ）は反射器を備えた位相反転回路付ダイポールアンテナの構成を示す正面図、（ｂ）は同側面図。
【図３】図２に示した位相反転回路付ダイポールアンテナのＥ面指向性を示す図。
【図４】従来の位相反転回路付ダイポールアンテナの構成を示す正面図、（ｂ）は同側面図、（ｃ）は同背面図。
【図５】（ａ）は従来の反射器を備えた位相反転回路付ダイポールアンテナの構成を示す正面図、（ｂ）は同側面図、（ｃ）は同背面図。
【図６】図５に示した位相反転回路付ダイポールアンテナのＥ面指向性を示す図。
【符号の説明】
１１…プリント基板
１２ａ、１２ｂ…ダイポール素子
１３…基板給電点
１４…給電ライン
１５…位相反転回路
１６…入出力接栓
１７…アース面
１８…スペーサ
１９…反射板
２１…ショート点

Claims

プリント基板の正面側に形成されるダイポール素子と、前記プリント基板に設けられる基板給電点と、前記基板給電点より一方のダイポール素子の素子対向側の端部に給電する給電ラインと、前記一方のダイポール素子から他方のダイポール素子の素子対向側の端部に位相を反転して給電する位相反転回路と、前記プリント基板の背面側に形成されるアース面と、前記他方のダイポール素子の前記給電ラインに近接する端部近傍を前記アース面に接続するショート点とを具備したことを特徴とする位相反転回路付ダイポールアンテナ。
前記プリント基板の背面に所定の間隔で反射板を設けたことを特徴とする請求項１に記載の位相反転回路付ダイポールアンテナ。