JP4521567B2 - ダイポールアンテナ及びこれを用いたアンテナ装置 - Google Patents
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Description
Arpa Thumvichit, Yukio Kamata, Tadashi Takano, Kousuke Kawahara and Akira Sugawara, "Radiation Characteristics of a Horizontal Dipole Antenna Near a Conductor Plane", General Conference of IEICE, B-1-157, Sept., 2003
n:適宜に選択される自然数、
λ:使用電波の波長
である。
以下、本発明の第1実施形態を、図1を参照して説明する。
n:適宜に選択される自然数、
λ:使用電波の波長
である。以降の説明においても同様である。
本実施形態のアンテナの特性を、図2に示す測定システムを用いて計測した。実験条件は以下の通りである。
n=1(つまりl1=4分の1波長、l=2分の1波長)
l2=5mm
線状導体の長さ=4分の1波長
目標周波数2GHz(λ=150mm)
電波反射体から平行部までの高さh=5mm
同軸給電線の特性インピーダンス=50Ω
シンセサイズド・スイーパ:HP−83640A
Sパラメータ・テストセット:HP−8516A
ネットワーク・アナライザ:HP−8510B
まず、アンテナの共振周波数を調整するために、アンテナ分析用の電磁シミュレーションとモーメント法による積分方程式を展開するIE3Dソフトウエア(www.ie3d.com)を使用することで、アンテナ・モデルを分析する。分析においては、無限の接地面であることと、同軸給電線2の直径=線状導体3の直径=2mmを仮定していることに注意する。
本実験例のアンテナのリターン・ロスによるインピーダンス特性は、図2に示すように、ネットワーク・アナライザ7とシンセサイズド・スイーパ5によって測定される。
本実施形態の構成における超低プロファイル・ダイポールアンテナは、直線偏波を放射し、導体面の法線方向で最大放射となる。E面およびH面という二つの面においてパターンを測定する。座標系の取り方は図2に示す。結果は、a=1 mmと2 mmについてそれぞれ図6および図7に示す。電波反射体(導体面)1の表面側は、-90°から90°までの正対領域となることに注意する。電波反射体の裏側については無視できる。
本実験例のアンテナを用いて、共振周波数を調べた。結果を図9に示す。図9において横軸は周波数であり、横軸の中心は2.0GHz、両端は2.0±0.5GHzである。縦軸は反射損失を表し、1目盛り5dBである。この図において、2.0GHz(P点)及び1.75GHz(Q点)の周波数で、アンテナから放射が起こっていることが示されている。
(1) 入力インピーダンスは、給電ポイントと線状導体の長さに大きく影響する。
(2) 入力インピーダンスは、二つのパラメータ(平行部22における外部導体の除去部長さxとダイポールの長さl)によって制御できる。。
(3) a=1 mmの場合、共振長は72.3 mmである。x=9 mmのときに最小リターン・ロス-27 dBが得られる。
(4) a=2 mmの場合、共振長は74.13 mmである。x=9 mmのときに最小リターン・ロス-27 dBが得られる。
(5) a=1 mmのときに、0°で最大利得7.8 dBiが得られる。ビーム半値幅はE面で60°、H面で87°である。
(6 a=2 mmのときに、0°で最大利得9 dBiが得られる。ビーム半値幅はE面で58.5°、H面で87°である。
(7) a=1 mmの場合の利得は、a=2 mmの利得より約1.2 dB低い。
次に、本発明の第2実施形態に係るアンテナを図10に基づいて説明する。この実施形態では、電波反射体1の表面が屈曲されている。また、線状導体3は、電波反射体1の表面に沿って折り曲げられている。
次に、本発明の第3実施形態に係るアンテナを図11に基づいて説明する。この実施形態では、電波反射体1の表面が曲面とされている。また、同軸給電線2の平行部22及び線状導体3は、電波反射体1の表面に沿って湾曲されている。
次に、本発明の第4実施形態に係るアンテナ装置を図12に基づいて説明する。なお、本実施形態の説明においては、前記した第1実施形態と同様の構成要素については同じ符号を付することで説明を簡略化する。
11a〜11d 四角錐状の電波反射体の傾斜面
2 同軸給電線
21 折り曲げ部
22 平行部
23 基部
3 線状導体
5 シンセサイズド・スイーパ
6 Sパラメータ・テストセット
7 ネットワーク・アナライザ
100 第1のダイポールアンテナ
200 第2のダイポールアンテナ
l1 平行部の長さ
l2 基部の長さ
l 平行部及び線状導体を合わせた長さ(ダイポール長さ)
x 平行部における外部導体の除去部の長さ
h 電波反射体から平行部までの高さ
Claims (6)
- 電波反射体と、同軸給電線と、線状導体とを備えており、
前記同軸給電線は、前記電波反射体の裏面側から表面側に貫通させられており、
前記同軸給電線は、前記電波反射体の表面側において、ほぼ直角に折り曲げられた折り曲げ部を備えており、
前記同軸給電線における、前記折り曲げ部よりも先端側の部分は、前記電波反射体とほぼ平行な平行部となっており、
前記同軸給電線における前記平行部の先端近傍における外部導体は除去されており、
前記平行部の長さは、ほぼ、(2n−1)(λ/4)となっており、
前記線状導体の一端は、前記折り曲げ部に、電気的に接合されており、
前記線状導体は、前記電波反射体とほぼ平行に配置されており、
前記同軸給電線における平行部と前記線状導体とを合わせた長さは、ほぼ、(2n−1)(λ/2)となっている
ことを特徴とするダイポールアンテナ。
ただし、前記において、
n:適宜に選択される自然数、
λ:使用電波の波長
である。 - 前記平行部の先端近傍における前記外部導体の剥離長(x)により、アンテナとしての入力インピーダンスが調整されていることを特徴とする、請求項1に記載のダイポールアンテナ。
- 前記電波反射体の表面が屈曲されており、かつ、前記線状導体は、いずれも、屈曲された前記反射体の表面に沿って曲げられていることを特徴とする、請求項1又は2に記載のダイポールアンテナ。
- 前記電波反射体の表面が曲面となっており、かつ、前記平行部及び前記線状導体は、曲面とされた前記反射体の表面に沿って曲げられていることを特徴とする、請求項1又は2に記載のダイポールアンテナ。
- 前記電波反射体の表面側に延長された前記同軸給電線の長さにより概ね決まる共振周波数と、前記同軸給電線における前記平行部と前記線状導体との合計の長さにより概ね決まる共振周波数とを、動作周波数としていることを特徴とする、請求項1〜4に記載のダイポールアンテナ。
- 第1のダイポールアンテナと第2のダイポールアンテナとを備え、
前記第1のダイポールアンテナと第2のダイポールアンテナとは、いずれも、請求項1〜5のいずれか1項に記載の構成を備えており、
前記電波反射体は、概ね四角錐状に形成されており、
前記第1のダイポールアンテナにおける平行部と線状導体とは、前記四角錐状の電波反射体における二つの、反対側に位置する傾斜面にまたがるように配置されており、
前記第2のダイポールアンテナにおける平行部と線状導体とは、前記四角錐状の電波反射体における、他の二つの、反対側に位置する傾斜面にまたがるように配置されている、
ことを特徴とするアンテナ装置。
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