JP4157135B2

JP4157135B2 - 円偏波アンテナ

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Description

本発明は、円偏波アンテナに関するものであり、特に円偏波信号を受送信可能、且つＱＵＡＤ−ＥＭＣユニット構造を具える円偏波アンテナである。

移動体通信の応用領域（例えば携帯電話や基地局間の通信）において、移動体通信端末（例えば携帯電話）がいかなる状態（ユーザーが水平地もしくは垂直地で持つ等）であろうと、移動体通信端末は固定端末（例えば基地局）からの信号を完全に受信しなければならない故、一般には円偏波（ＣＰ：ｃｉｒｃｕｌａｒｐｏｌａｒｉｚｅｄ）信号が使用される。現在使用されている円偏波アンテナは全て、単一偏波アンテナユニットが使用される構造で、これは図１に示すとおりである。この内、偏波アンテナユニット１１は、信号整合機能を有する電導体１１１に電気接続し、電導体１１１は更に信号分配器（未図示）に電気接続する。また、偏波アンテナユニット１１に円偏波信号送受信を可能にする為、偏波アンテナユニット１１の二つの相対する角を切り離し、これは所謂"面取り作業"と呼ばれる。偏波アンテナユニットの角を切り離す方式で形成された円偏波アンテナユニットは、それが構成する円偏波アンテナの帯域幅（ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）が比較的狭く、且つその帯域幅は実際の必要に応じての調節が不可能である。また、円偏波アンテナの利得（ｇａｉｎ）もかなり制限され、よって、円偏波アンテナユニットは現在の移動体通信モジュール（携帯電話のアンテナモジュール等）の厳しい性能要求に符号しない。

また、従来のＱＵＡＤ−ＥＭＣユニット構造を具える偏波アンテナは、前述の単一偏波アンテナユニットしかない円偏波アンテナと比較すると以下の長所が見られる。（１）その利得（ｇａｉｎ）は、前述の単一偏波アンテナユニットしか具えない円偏波アンテナより良好である。（２）組み立てられる各偏波アンテナユニット間の相対位置を調節する方法を利用して、それが送信する偏光信号の指向性（ｄｉｒｅｃｔｉｖｉｔｙ）を改善且つ帯域幅（ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）の分布状況を調節する。

図２は、従来のＱＵＡＤ−ＥＭＣユニット構造の偏波アンテナの見取図である。それは、アース基板１５及びその上表面に位置する四つの偏波アンテナユニット１２１、１２２、１２３、１２４を具える。これら偏波アンテナユニット１２１、１２２、１２３、１２４は全て、基板下表面に位置し信号整合機能のある正方形電導体１３に電気結合し、正方形電導体１３は、電導体１４によって信号分配器（未図示）に電気接続される。この偏波アンテナが送信状態である場合、信号分配器（未図示）は、電気信号を順序に基づいて電導体１４及び正方形電導体１３によって、この四つの偏波アンテナユニット１２１、１２２、１２３、１２４内に伝送する。続いて、この四つの偏波アンテナユニット１２１、１２２、１２３、１２４は、この電気信号を一つの直線偏光（ＬＰ：ｌｉｎｅａｒｐｏｌａｒｉｚｅｄ）の無線信号に変換、並びに外界へ送信する。また、偏波アンテナが受信状態である場合、この四つの偏波アンテナユニット１２１、１２２、１２３、１２４は、外界から直線偏波無線信号を受信、且つ電気信号に変換する。続いて、電気信号は、順序に基づいて正方形電導体１３及び電導体１４により信号分配器（未図示）に伝送される。

しかしながら、前述のＱＵＡＤ−ＥＭＣユニット構造を具える偏波アンテナは、前述各種長所を具えているが、直線偏光（ＬＰ：ｌｉｎｅａｒｐｏｌａｒｉｚｅｄ）の無線信号を送受信できるのみで、円偏波アンテナの無線信号の送受信は不可能である。よって、ＱＵＡＤ−ＥＭＣユニット構造を具える偏波アンテナもまた、携帯電話もしくはいかなる移動体通信装置のアンテナモジュール内に応用することはできない。

上述したとおり、業界では、送受信可能な円偏波信号、且つＱＵＡＤ−ＥＭＣユニット構造を具える円偏波アンテナが必要で、これにより携帯電話もしくは任意の移動体通信装置アンテナモジュールの効果を向上させることができる。

上記課題を解決するために、本発明の円偏波アンテナは、複数の円偏波信号を送受信する偏波アンテナユニット、電気信号を分配する信号分配器、偏波アンテナユニット及び信号分配器にそれぞれ電気接続する信号整合ユニットを含む。その内、円偏波アンテナが送信状態である時、信号分配器は、この電気信号を信号整合ユニットによって偏波アンテナユニットに伝送、偏波アンテナユニットは電気信号を円偏波信号に変換して、これを送信する。円偏波アンテナが受信状態である時は、偏波アンテナユニットは円偏波信号を受信、並びに円偏波信号を電気信号に変換、この電気信号は、信号整合ユニットによって信号分配器に伝送される。

これにより、本発明の円偏波アンテナは、円偏波信号を送受信、且つその利得（ｇａｉｎ）は、従来の単一偏波アンテナユニットしか具えない円偏波アンテナより優れ、並びに、それはＱＵＡＤ−ＥＭＣユニット構造を具える偏波アンテナと同様の、例えば利得（ｇａｉｎ）が比較的高い等の長所を持つ。また、本発明円偏波アンテナの偏波アンテナユニット間の相対位置を調節、及び、信号整合ユニットを各偏波アンテナユニットの位置（結合点の位置）に電気接続することにより、本発明の円偏波アンテナは、その送信する円偏波信号の指向性を更に高め、且つ、操作可能な帯域幅（ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）範囲、即ち、軸比率（ａｘｉａｌｒａｔｉｏ）の３−ｄＢ帯域幅と反射損失（ｒｅｔｕｒｎｌｏｓｓ）の１０−ｄＢ帯域幅を増加させる。

本発明の円偏波アンテナは、４つの偏波アンテナユニットを具える。本発明の円偏波アンテナは、任意形状の偏波アンテナユニットを具え、その形状の良好例は、正方形もしくは長方形である。本発明の円偏波アンテナの偏波アンテナユニットの角は、任意処理を行うことができ、その良好例は、少なくとも一つの角に面取り処理を行う。本発明の円偏波アンテナの信号整合ユニットは、任意形状の導体を具え、その良好例は環状導線、矩形環状導線もしくは正方形電導板である。本発明の円偏波アンテナの偏波アンテナユニットは、任意材質によって構成された印刷回路板に載せられ、その良好例は、ＦＲ−４材質のマイクロ波基板、Ｄｕｒｏｉｄ材質のマイクロ波基板もしくはテフロン（登録商標）（Ｔｅｆｌｏｎ）材質のマイクロ波基板である。本発明の円偏波アンテナの信号整合ユニットは、任意材質により構成される印刷回路板に載せられ、その良好例は、ＦＲ−４材質のマイクロ波基板、Ｄｕｒｏｉｄ材質のマイクロ波基板もしくはテフロン（登録商標）（Ｔｅｆｌｏｎ）材質のマイクロ波基板である。本発明円偏波アンテナの信号分配器は、任意種類の信号線に電気接続可能で、その良好例は、同軸ケーブルもしくは銅線である。本発明の円偏波アンテナは、任意の周波数範囲の円偏波信号を送受信可能であり、その周波数範囲の良好例は、５．１５ＧＨｚから５．８２５ＧＨｚである。

請求項１の発明は、円偏波アンテナにおいて、
円偏波信号を送受信する四つの偏波アンテナユニットと、
電気信号を分配する信号分配器と、
信号整合ユニットであって、該信号整合ユニットは環状導線とされて、該環状導線の両端がそれぞれ該信号分配器に電気的に接続され、四つの端点がこれら偏波アンテナユニットにそれぞれ積層方向で間隔を介して重なり、電気的に接続された、上記信号整合ユニットと、
を包含し、該円偏波アンテナが送信状態である場合、該信号分配器は、電気信号を信号整合ユニットを介して該偏波アンテナユニットに伝送、該偏波アンテナユニットは、該電気信号を円偏波信号に変換且つ送信し、該円偏波アンテナが受信状態である場合、該偏波アンテナユニットは円偏波信号を受信、並びにその円偏波信号を電気信号に変換後に該信号整合ユニットを介して該信号分配器に伝送することを特徴とする円偏波アンテナとしている。
請求項２の発明は、各該偏波アンテナユニットの形状は正方形であることを特徴とする請求項１記載の円偏波アンテナとしている。
請求項３の発明は、該偏波アンテナユニットは、ＦＲ−４材質のマイクロ波基板に載せることを特徴とする請求項１記載の円偏波アンテナとしている。
請求項４の発明は、該信号整合ユニットは、ＦＲ−４材質のマイクロ波基板に載せることを特徴とする請求項１記載の円偏波アンテナとしている。
請求項５の発明は、該信号分配器は、同軸ケーブルに電気接続することを特徴とする請求項１記載の円偏波アンテナとしている。
請求項６の発明は、円偏波信号の周波数範囲は、５．１５ＧＨｚから５．８２５ＧＨｚであることを特徴とする請求項１記載の円偏波アンテナとしている。

本発明の円偏波アンテナは、円偏波信号を送受信可能、且つその利得（ｇａｉｎ）は、従来の単一偏波アンテナユニット構造のみを具える円偏波アンテナより良好、並びに、ＱＵＡＤ−ＥＭＣユニット構造を具える偏波アンテナと同様の長所、例えば利得（ｇａｉｎ）が比較的高い等の効果を持つ。また、本発明に関する円偏波アンテナの偏波アンテナユニット間の相対位置を調節、且つ信号整合ユニットを各偏波アンテナユニットの結合点位置に電気接続することにより、帯域幅（ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）を増加させる。更に、送信される円偏波信号の指向性（ｄｉｒｅｃｔｉｖｉｔｙ）を向上させることができ、並びに、例えば、軸比率（ａｘｉａｌｒａｔｉｏ）の３−dB帯域幅（ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）と反射損失（ｒｅｔｕｒｎｌｏｓｓ）の１０−ｄB帯域幅のような操作可能な帯域幅範囲を増加させることを特徴とする。

図３に、本発明の第１実施例に関する、円偏波アンテナの立体見取図を示す。その内、偏波アンテナユニット２１１、２１２、２１３、２１４は、第一基板２２の上表面２２１にそれぞれ位置し、環状電導体２３は、第二基板２４の上表面２４１に位置する。また、環状電導体２３の両端、即ち第一電導端２３１及び第二電導端２３２は、変換ジョイント２５にそれぞれ電気接続し、変換ジョイント２５に電気接続した同軸ケーブル（未図示）は、電気信号を信号処理ユニット（未図示）に伝送、更なるデータ処理をする。

本発明第１実施例の円偏波アンテナを組み立てる場合は、まず、第一基板２２を第二基板２４に重ね置く。二つの厚さはどちらも１．６ｍｍで、且つＦＲ−４材質である。次に、第一基板２２及び第二基板２４を長さと幅がどちらも５．０ｃｍであるアース板（未図示）表面に一緒に置く。この時、偏波アンテナユニット２１１、２１２、２１３、２１４は、それぞれ結合点２３３、２３４、２３５、２３６によって環状電導体２３に電気接続し、これは図４に示すとおりである。

図４は、本発明第１実施例の円偏波アンテナが作動状態である場合の見取図を示す。この図は、第二基板２４から第一基板２２方向に見た見取図である。図形の簡略化の為、前述の第一基板２２及び第二基板２４は、図中にはどちらも示されていない。この図は、本発明第１実施例の円偏波アンテナの偏波アンテナユニット２１１、２１２、２１３、２１４と環状電導体２３間の相対関係を示しているだけでなく、本発明第１実施例の円偏波アンテナの効果に関する二つの係数、即ち、尾長（ｔａｉｌｌｅｎｇｔｈ）（１）と偏移距離（ｏｆｆｓｅｔｄｉｓｔａｎｃｅ）（ｄ）を定義している。また、本発明における第１実施例の円偏波アンテナの効果は、それが送信する信号の軸比率（ａｘｉａｌｒａｔｉｏ）の３−ｄＢ帯域幅と、その反射損失（ｒｅｔｕｒｎｌｏｓｓ）の１０−ｄＢ帯域幅によって示されている。

図４に示すとおり、本発明第１実施例の円偏波アンテナが具える四つの偏波アンテナユニット２１１、２１２、２１３、２１４の長さと幅は、それぞれ１２ｍｍと１１ｍｍで、ほぼ正方形である。また、それらの形状がほぼ正方形である故、各偏波アンテナユニットは全て、二つの縮退状態（ｄｅｇｅｎｅｒａｔｅｓｔａｔｅ）を提供可能であり、よって、本発明第１実施例の円偏波アンテナは、円偏波信号を送受信できる。各偏波アンテナユニットと隣接する偏波アンテナユニットの間隔は７ｍｍである。

また、環状電導体２３の幅は１．５ｍｍで、且つ結合点２３５と結合点２３３間の長さは１３ｍｍで、また、結合点２３５と結合点２３６間の長さは１４ｍｍである。前述各結合点が各偏波アンテナユニット表面にそれぞれ位置する箇所（即ち最良の結合位置）は、探針結合参考設計（ｐｒｏｂｅ−ｆｅｅｄｒｅｆｅｒｅｎｃｅｄｅｓｉｇｎ）方式を使って、まず、概ね位置を決定、ソフト検証の繰り返すテスト（ｔｒｙａｎｄｅｒｒｏｒ）プログラムによって、前述各結合点の各偏波アンテナユニット表面に位置する最良結合位置が示される。

表１には、図４に示した本発明第１実施例の円偏波アンテナが送信する円偏波信号の軸比率（ａｘｉａｌｒａｔｉｏ）とその反射損失（ｒｅｔｕｒｎｌｏｓｓ）が尾長（ｔａｉｌｌｅｎｇｔｈ）（l）の増加に従い変化する状況を示す。

表１から、本発明第１実施例に関する円偏波アンテナの尾長（ｔａｉｌｌｅｎｇｔｈ）（１）が５ｍｍである場合の最良仕事率（ｏｐｔｉｍｕｍｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）が５．３ＧＨｚであることが簡単に見て取れる。一般に言えば、尾長（ｔａｉｌｌｅｎｇｔｈ）（１）が比較的長い時、即ち、環状電導体２３の全体長さが長い時、本発明第１実施例に関する円偏波アンテナは、軸比率（ａｘｉａｌｒａｔｉｏ）帯域幅（ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）範囲内の中心周波数（ｃｅｎｔｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）が低い。しかしながら、本発明第１実施例に関する円偏波アンテナの尾長（l）を調節した場合、反射損失（ｒｅｔｕｒｎｌｏｓｓ）帯域幅範囲内の中心周波数には、顕著な変化は見られない。その上、特定の尾長（l）である場合、本発明第１実施例に関する円偏波アンテナの反射損失（ｒｅｔｕｒｎｌｏｓｓ）帯域幅内の中心周波数もわずかであるが変化する。よって、本発明第１実施例に関する円偏波アンテナは、尾長（１）の長さ調節、もしくは、それに組み合わせた偏波アンテナユニットとの間隔（ｓｐａｃｉｎｇ）調節方式によって、本発明第１実施例に関する円偏波アンテナの軸比率（ａｘｉａｌｒａｔｉｏ）帯域幅範囲内にある中心周波数（ｃｅｎｔｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）と、反射損失（ｒｅｔｕｒｎｌｏｓｓ）帯域幅（ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）範囲内にある中心周波数（ｃｅｎｔｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）は、ほぼ同じになる。

図５は、図４に示す本発明第１実施例に関する円偏波アンテナの尾長（ｔａｉｌｌｅｎｇｔｈ）（１）が６ｍｍである場合、それが送信する円偏波信号の軸比率（ａｘｉａｌｒａｔｉｏ）が偏移距離（ｏｆｆｓｅｔｄｉｓｔａｎｃｅ）（ｄ）の長さの増加に従い、変化する見取図である。図４は、同様の状況下、本発明第１実施例に関する円偏波アンテナの反射損失（ｒｅｔｕｒｎｌｏｓｓ）が偏移距離（ｄ）長さの増加に従って変化する見取図である。その内、偏移距離（ｄ）は、０．１２ｍｍから徐々に０．７２ｍｍまで増加する。

図５及び図６において、本発明第１実施例に関する円偏波アンテナの偏移距離（ｏｆｆｓｅｔｄｉｓｔａｎｃｅ）（ｄ）長さがどうであれ、その反射損失（ｒｅｔｕｒｎｌｏｓｓ）の１０−ｄＢ帯域幅（ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）は、送信する信号の軸比率（ａｘｉａｌｒａｔｉｏ）の３−ｄＢ帯域幅より広い。また、二つの帯域幅は、本発明第１実施例に関する円偏波アンテナが予定する作動周波数帯より広く、即ち周波数の範囲は、５.１５ＧＨｚから５．８２５ＧＨｚの米国Ｕ−ＮＩＩ周波数帯（Ｕ−ＮＩＩｂａｎｄ）である。よって、本発明第１実施例に関する円偏波アンテナは、予定の作動周波数帯において円偏波信号を送受信する。

図７は、本発明第２実施例に関する円偏波アンテナの立体見取図である。その内、偏波アンテナユニット５１１、５１２、５１３、５１４は、第一基板５２の上表面５２１にそれぞれ位置し、環状電導体５３は、第二基板５４の上表面５４１に位置する。また、環状電導体５３の両端、即ち第一電導端５３１及び第二電導端５３２は、それぞれ変換ジョイント５５に電気接続される。変換ジョイント５５に電気接続される同軸ケーブル（未図示）は、電気信号を信号処理ユニット（未図示）に伝送し、更なるデータ処理を行う。

本発明第２実施例に関する円偏波アンテナを組み立てる場合、まず第一基板５２を第二基板５４に重ね置く。二つの厚みはどちらとも１．６ｍｍで、且つＦＲ−４材質である。次に、更に第一基板５２及び第二基板５４は、長さと幅が５．０cmのアース板（未図示）表面に一緒に置き、この時、偏波アンテナユニット５１１、５１２、５１３、５１４は、結合点５３３、５３４、５３５、５３６によりそれぞれ環状電導体５３に電気接続され、これは図８に示すとおりである。

図８は、本発明第２実施例に関する円偏波アンテナが作動状態の見取図である。この図は、第二基板５４から第一基板５２方向に見た見取図である。図形の簡略化の為、前述の第一基板５２及び第二基板５４は、図中に示されていない。この図は、本発明第２実施例に関する円偏波アンテナの偏波アンテナユニット５１１、５１２、５１３、５１４と環状電導体５３間の相対関係を示しただけでなく、本発明第２実施例に関する円偏波アンテナの効果に関する二つの係数を定義しており、それは即ち、尾長（ｔａｉｌｌｅｎｇｔｈ）（１）と偏移距離（ｏｆｆｓｅｔｄｉｓｔａｎｃｅ）（ｄ）である。本発明において、本発明第１実施例に関する円偏波アンテナの効果は、送信される信号の軸比率（ａｘｉａｌｒａｔｉｏ）の３−ｄＢ帯域幅（ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）と反射損失（ｒｅｔｕｒｎｌｏｓｓ）の１０−ｄＢ帯域幅により示されているる。

図８に示すとおり、本発明第２実施例に関する円偏波アンテナが具える四つの偏波アンテナユニット５１１、５１２、５１３、５１４の長さと幅はそれぞれ１２ｍｍと１１ｍｍであり、ほぼ正方形である。それらの形状が正方形に近い形状であり、辺の長さが本発明第２実施例に関する円偏波アンテナに送受信使用予定される円偏波信号波長の半分で、各偏波アンテナユニットは、二つの縮退状態（ｄｅｇｅｎｅｒａｔｅｓｔａｔｅ）を提供可能、即ち、本発明第２実施例に関する円偏波アンテナは、円偏波信号を送受信可能である。各偏波アンテナユニットは、隣接する偏波アンテナユニットとの間隔が７ｍｍである。

また、環状電導体５３の幅は１．５ｍｍ、且つ結合点５３５と結合点５３３間の間隔は２３ｍｍ、また結合点５３５と結合点５３６間の間隔は２２ｍｍである故、全環状電導体５３の長さは、本発明第２実施例に関する円偏波アンテナが送受信する円偏波信号波長の約４倍である。

この他、本発明第２実施例に関する円偏波アンテナの各偏波アンテナユニット間の間隔は、前述本発明第１実施例に関する円偏波アンテナの各偏波アンテナユニット間の間隔より広い故、偏移距離（ｏｆｆｓｅｔｄｉｓｔａｎｃｅ）（d）の調節可能範囲もまた本発明第１実施例に関する円偏波アンテナの偏移距離（ｏｆｆｓｅｔｄｉｓｔａｎｃｅ）（ｄ）の調節可能範囲より広い。よって、本発明第２実施例に関する円偏波アンテナの効果、例えば、送信する円偏波信号の軸比率（ａｘｉａｌｒａｔｉｏ）の３−ｄＢ帯域幅（ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）と反射損失（ｒｅｔｕｒｎｌｏｓｓ）の１０−ｄＢ帯域幅もまた、本発明第１実施例に関する円偏波アンテナより良好である。

表２は、図８に示す本発明第２実施例に関する円偏波アンテナの偏移距離（ｏｆｆｓｅｔｄｉｓｔａｎｃｅ）（ｄ）が０である場合、それが送信する円偏波信号の軸比率（ａｘｉａｌｒａｔｉｏ）とその反射損失（ｒｅｔｕｒｎｌｏｓｓ）は、尾長（ｔａｉｌｌｅｎｇｔｈ）（１）の増加に従い、変化する状況を示している。

表２から、容易に見て取れるのは、本発明第２実施例に関する円偏波アンテナの尾長（ｔａｉｌｌｅｎｇｔｈ）（１）が６ｍｍである場合、最良仕事率（ｏｐｔｉｍｕｍｆｒｑｕｅｎｃｙ）は約５．３ＧＨｚである。

図９は、図８に示す本発明第２実施例に関する円偏波アンテナの尾長（ｔａｉｌｌｅｎｇｔｈ）（１）が６ｍｍである場合、それが送信する円偏波信号の軸比率（ａｘｉａｌｒａｔｉｏ）は、その偏移距離（ｏｆｆｓｅｔｄｉｓｔａｎｃｅ）（ｄ）長さの増加に従い変化する見取図である。図１０は、同様の状況下、本発明第２実施例に関する円偏波アンテナの反射損失（ｒｅｔｕｒｎｌｏｓｓ）は、その偏移距離（ｏｆｆｓｅｔｄｉｓｔａｎｃｅ）（ｄ）長さの増加に伴い変化する見取図である。その内、偏移距離（ｏｆｆｓｅｔｄｉｓｔａｎｃｅ）（ｄ）は、１.４５ｍｍから徐々に３.４５ｍｍまで増加する。

図９及び図１０において見られるのは、本発明第２実施例に関する円偏波アンテナの偏移距離（ｏｆｆｓｅｔｄｉｓｔａｎｃｅ）（d）長さがどうであれ、反射損失（ｒｅｔｕｒｎｌｏｓｓ）１０−ｄＢ帯域幅（ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）は、それが送信する信号の軸比率（ａｘｉａｌｒａｔｉｏ）の３−dB帯域幅より広い。また、二つの帯域幅は、本発明第２実施例に関する円偏波アンテナが予定する作動周波数帯、即ち周波数範囲より広く、５.１５ＧＨｚから５.８２５ＧＨｚの米国Ｕ−ＮＩＩ周波数帯（Ｕ−ＮＩＩｂａｎｄ）である。よって、本発明第２実施例に関する円偏波アンテナは、予定する作動周波数帯において円偏波信号を送受信可能である。

また、図９及び図１０に示すとおり、偏移距離（ｏｆｆｓｅｔｄｉｓｔａｎｃｅ）（ｄ）が３．４５ｍｍである場合、本発明第２実施例に関する円偏波アンテナは、二つの共振周波数（ｒｅｓｏｎａｎｔｆｒｑｕｅｎｃｙ）を具え、それぞれ、５.３ＧＨｚ及び５.８５ＧＨｚである。二つの周波数範囲において、本発明第２実施例に関する円偏波アンテナは、同様の反射損失（ｒｅｔｕｒｎｌｏｓｓ）を有し、且つ、それが送信する円偏波信号の軸比率（ａｘｉａｌｒａｔｉｏ）もまた最低である。よって、本発明第２実施例に関する円偏波アンテナは、この二つの周波数範囲の円偏波信号を同時に送信する。

図１１は、本発明第３実施例に関する円偏波アンテナが作動状態である場合の見取図であり、この図は、アース基板８４表面に位置する偏波アンテナユニット８１１、８１２、８１３、８１４と電導板８２間の相対関係を示す。これらの偏波アンテナユニット８１１、８１２、８１３、８１４は、ほぼ正方形であり、且つこれらの間に位置する電導板８２に電気接続する。電導板８２は、信号整合機能を持ち、並びに電導体８３によって信号分配器（未図示）に電気接続される。また、本発明第３実施例に関する円偏波アンテナの偏波アンテナユニット８１１、８１２、８１３、８１４は、面取り処理によって、各偏波アンテナユニットの二つの相対する角を切り落とす。

面取り処理したこれらの偏波アンテナユニット８１１、８１２、８１３、８１４は、二つの縮退状態（ｄｅｇｅｎｅｒａｔｅｓｔａｔｅ）を提供する故、偏波アンテナユニット８１１、８１２、８１３、８１４を有する本発明第３実施例に関する円偏波アンテナは、円偏波信号を送受信できる。実際のテスト後、本発明第３実施例に関する円偏波アンテナが作動する場合は、操作帯域幅（ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）の中心周波数（ｃｅｎｔｅｒｆｒｑｕｅｎｃｙ）は約１２ＧＨｚである。また、前述の本発明第１実施例に関する円偏波アンテナ及び本発明第２実施例に関する円偏波アンテナとを比較すると、それが送信する円偏波信号の軸比率（ａｘｉａｌｒａｔｉｏ）の３−dB帯域幅（ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）と反射損失（ｒｅｔｕｒｎｌｏｓｓ）の１０−ｄＢ帯域幅の方が狭いが、従来の単一偏波アンテナユニットを有する構造の偏波アンテナが送信する円偏波信号の軸比率の３−ｄＢ帯域幅とその反射損失の１０−ｄＢ帯域幅より広いことが顕著に見て取れる。

よって、本発明の円偏波アンテナは、円偏波信号を送受信可能、且つその利得（ｇａｉｎ）は、従来の単一偏波アンテナユニット構造のみを具える円偏波アンテナより良好、並びに、ＱＵＡＤ−ＥＭＣユニット構造を具える偏波アンテナと同様の長所、例えば利得（ｇａｉｎ）が比較的高い等の長所を持つ。また、本発明に関する円偏波アンテナの偏波アンテナユニット間の相対位置を調節、且つ信号整合ユニットを各偏波アンテナユニットの結合点位置に電気接続することにより、帯域幅（ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）を増加させ、結合点位置は、本発明第１実施例において、比較的小さい環の４つの角に位置する箇所を選択し、これは図４に示すとおりである。また、本発明第２実施例において、結合点は、比較的大きな輪の四つ角位置にそれぞれ位置し、これは図８に示すとおりである。その内、図４の結合点２３３と図８の結合点５３３の相対位置は、偏波アンテナユニット２１１もしくは偏波アンテナユニット５１１の中心点に対してほぼ対称となる。また、この中心対象の現象は、（２３４，５３４）、（２３５，５３５）、（２３６，５３６）の各組み合わせにおける、二つの結合点の位置と関係する偏波アンテナユニット中心点間の関係にも適用される。

本発明の円偏波アンテナは、送信される円偏波信号の指向性（ｄｉｒｅｃｔｉｖｉｔｙ）を更に一歩向上させることができ、並びに、例えば、軸比率（ａｘｉａｌｒａｔｉｏ）の３−dB帯域幅（ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）と反射損失（ｒｅｔｕｒｎｌｏｓｓ）の１０−ｄＢ帯域幅のような操作可能な帯域幅範囲を増加させる。

従来品に関する単一偏波アンテナユニット構造を使用した円偏波アンテナの見取図である。従来品に関するＱＵＡＤ−ＥＭＣユニット構造を具える偏波アンテナの見取図である。本発明第１実施例に関する円偏波アンテナの立体見取図である。本発明第１実施例に関する円偏波アンテナが作動状態時の見取図である。図４に示す本発明第１実施例に関する円偏波アンテナの尾長（ｔａｉｌｌｅｎｇｔｈ）（１）が６ｍｍの場合、送信される円偏波信号の軸比率（ａｘｉａｌｒａｔｉｏ）は偏移距離（ｏｆｆｓｅｔｄｉｓｔａｎｃｅ）（ｄ）の長さの増加に伴い変化することを示した見取図である。図４に示す本発明第１実施例に関する円偏波アンテナの尾長（ｔａｉｌｌｅｎｇｔｈ）（１）が６ｍｍである場合、送信される円偏波信号の反射損失（ｒｅｔｕｒｎｌｏｓｓ）がその偏移距離（ｄ）の長さの増加に伴い変化することを示した見取図である。本発明第２実施例に関する円偏波アンテナの立体見取図である。本発明第２実施例に関する円偏波アンテナが作動状態である場合の見取である。図８が示す本発明第２実施例に関する円偏波アンテナの尾長（ｔａｉｌｌｅｎｇｔｈ）（１）が６ｍｍである場合、それが送信する円偏波信号の軸比率（ａｘｉａｌｒａｔｉｏ）は、その偏移距離（ｏｆｆｓｅｔｄｉｓｔａｎｃｅ）（ｄ）の長さの増加に伴い変化することを示した見取図である。図８が示す本発明第２実施例に関する円偏波アンテナの尾長（ｔａｉｌｌｅｎｇｔｈ）（１）が６ｍｍである場合、それが送信する円偏波信号の反射損失（ｒｅｔｕｒｎｌｏｓｓ）は、その偏移距離（ｄ）の長さの増加に伴い変化することを示した見取図である。本発明第３実施例に関する円偏波アンテナが作動状態である場合の見取図である。

符号の説明

１１偏波アンテナユニット
１１１電導体
１２１、１２２、１２３、１２４、５１１、５１２、５１３、５１４偏波アンテナユニット
１３正方形電導体
１４電導体
１５アース基板
２１１、２１２、２１３、２１４、８１１、８１２、８１３、８１４偏波アンテナユニット
２２第一基板
２２１上表面
２３環状電導体
２３１第一電導端
２３２第二電導端
２３３、２３４、２３５、２３６、５３３、５３４、５３５、５３６結合点
２４第二基板
２４１上表面
２５変換ジョイント
５２第一基板
５２１上表面
５３環状電導体
５３１電導端
５３２第二電導端
５４第二基板
５４１上表面
５５変換ジョイント
８２電導板
８３電導体
８４アース基板

Claims

円偏波アンテナにおいて、
円偏波信号を送受信する四つの偏波アンテナユニットと、
電気信号を分配する信号分配器と、
信号整合ユニットであって、該信号整合ユニットは環状導線とされて、該環状導線の両端がそれぞれ該信号分配器に電気的に接続され、四つの端点がこれら偏波アンテナユニットにそれぞれ積層方向で間隔を介して重なり、電気的に接続された、上記信号整合ユニットと、
を包含し、該円偏波アンテナが送信状態である場合、該信号分配器は、電気信号を信号整合ユニットを介して該偏波アンテナユニットに伝送、該偏波アンテナユニットは、該電気信号を円偏波信号に変換且つ送信し、該円偏波アンテナが受信状態である場合、該偏波アンテナユニットは円偏波信号を受信、並びにその円偏波信号を電気信号に変換後に該信号整合ユニットを介して該信号分配器に伝送することを特徴とする円偏波アンテナ。
各該偏波アンテナユニットの形状は正方形であることを特徴とする請求項１記載の円偏波アンテナ。
該偏波アンテナユニットは、ＦＲ−４材質のマイクロ波基板に載せることを特徴とする請求項１記載の円偏波アンテナ。
該信号整合ユニットは、ＦＲ−４材質のマイクロ波基板に載せることを特徴とする請求項１記載の円偏波アンテナ。
該信号分配器は、同軸ケーブルに電気接続することを特徴とする請求項１記載の円偏波アンテナ。
円偏波信号の周波数範囲は、５．１５ＧＨｚから５．８２５ＧＨｚであることを特徴とする請求項１記載の円偏波アンテナ。