JP7023961B2 - 多帯域円偏波アンテナ - Google Patents
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Description
螺旋アンテナ、ならびに、
第1の領域と離間した第2の領域とに分割された導体層および接地面を含む高インピーダンス表面(HIS)を含み、
前記導体層の前記第1の領域は、第1の共振周波数の少なくとも1つの共振素子を備え、前記導体層の前記第2の領域は、第2の共振周波数の少なくとも1つの共振素子を備える、装置が提供される。
一実施形態において、第1の共振周波数の前記少なくとも1つの共振素子は、第1のサイズの導体共振素子の周期的配列を含み、第2の共振周波数の前記少なくとも1つの共振素子は、第2のサイズの導体共振素子の周期的配列を含む。
一実施形態において、前記HISは、前記導体層と前記接地面との間に結合された誘電体をさらに含む。
一実施形態において、前記アンテナの動作周波数帯域は、前記誘電体の誘電率および厚さに比例する。
一実施形態において、前記多重の周波数帯域間の間隔は、1:1.2以下の比を含む。
一実施形態において、本装置は、前記HISの下に配置された広帯域マッチング回路をさらに含む。
一実施形態において、前記螺旋アンテナは、蛇行する螺旋アンテナを含む。
一実施形態において、前記導体層は、実質上の直線に沿って、前記第1の領域と前記第2の領域とに分割されている。
本発明の別の実施形態において、複数のアンテナ装置を含むアンテナアレイが提供される。
螺旋アンテナ、ならびに、
第1の領域および離間した第2の領域を含む導体層と接地面とを含む高インピーダンス表面(HIS)を含み、
前記導体層の前記第1の領域は、第1の共振周波数の少なくとも1つの共振素子を備え、前記導体層の前記第2の領域は、第2の共振周波数の少なくとも1つの共振素子を備える、装置を提供する。
典型的には、螺旋アンテナがHISの非常にすぐ近くに置かれる場合(例えば、λ0/12未満の距離)、HISはアンテナに負荷を与え、螺旋アンテナのアームの端部からの反射を生じさせることが分かる。これは、ひいては、不充分な円偏波性能(高い軸比)と、高いアンテナVSWRとをもたらす。本発明の一実施形態によれば、これらの反射は、図8に図示されるように、アンテナアームの端部からHISの接地面にビアを介して接続された抵抗負荷の使用によって低減できる。螺旋アンテナとHISとの間において、空隙またはフォームコア(foam core)の代わりに、比誘電率が1より大きい誘電体を用いることによって、ギャップの電気的厚さを維持できる一方で、物理的厚さを低減できる。これを用いて装置の厚さを低減できる。これらの技術の組み合わせは、本発明のアンテナが、所望の動作周波数/動作波長に応じて、λ0/30という薄い厚さで動作することを可能にする。それはさらに、放射の性質の性能を改善する。
本装置の別の実施形態において、広帯域マッチング回路がアンテナに内蔵されてもよい。図9は、そのような実施を示し、マーチャントバラン30の形式のバラン(平衡回路-不平衡回路コネクタ)が、広帯域の50Ωマッチングを与えるために、高インピーダンス表面の下に配置される。これは、回路類の追加の層であって、不平衡入力で供給され(例えばSMAコネクターを使用して)且つ平衡出力でアンテナ螺旋アームの中心に接続される層を、HIS接地面の下側に加えることによって、実施されてもよい。
第1に、高インピーダンス表面を2つの領域または半分に分割することは、2つの別個の周波数範囲が、既存の多帯域円偏波螺旋アンテナ(入れ子状の高インピーダンス表面を使用するものなど)でできるよりも、より近接して間隔を置くことを可能にする。これによって、アンテナが、周波数で2%離れるように近接して間隔を置いた離間した割当周波数帯域端を有する多帯域GNSSのようなシステムに適したものとなる。
そのような用途の1つは、多帯域、マルチ衛星、GNSSカバレッジ(例えばGPSトラッキング)である。個人の測位のために、アンテナは、下車した軍隊および救急隊従事者によって使用される例えば衣類またはヘルメットのアイテム上に付けられてもよい。同様に、それを、自動化車両およびドローン、ならびに車両(例えば自動車や列車など)の正確なトラッキング用の表面実装装置として用いることも可能である。
Claims (15)
- 多帯域全地球航法衛星システム用の円偏波アンテナ装置であって、
螺旋アンテナ、ならびに、
実質上の直線に沿って、第1の周波数範囲で動作するための第1の領域と、前記第1の周波数範囲とは異なる第2の周波数範囲で動作するための離間した第2の領域とに分割された導体層および接地面を含む高インピーダンス表面を含み、
前記導体層の前記第1の領域は、第1の共振周波数の少なくとも1つの共振素子を備え、前記導体層の前記第2の領域は、第2の共振周波数の少なくとも1つの共振素子を備え、
前記第1の領域は、前記導体層の第1の半分を含み、前記第2の領域は、前記導体層の第2の半分を含む、装置。 - 前記第1の共振周波数の前記少なくとも1つの共振素子は、第1のサイズの導体共振素子の周期的配列を含み、前記第2の共振周波数の前記少なくとも1つの共振素子は、前記第1のサイズとは異なる第2のサイズの導体共振素子の周期的配列を含む、請求項1に記載の装置。
- 共振素子の前記周期的配列は、矩形、六角形、スロット、螺旋、エルサレム十字、およびフラクタル形状のうちの1つの周期的配列を含む、請求項2に記載の装置。
- 前記導体層を前記接地面に接続する複数のビアをさらに含む、請求項1から3のいずれか1項に記載の装置。
- 前記高インピーダンス表面は、前記導体層と前記接地面との間に結合された誘電体をさらに含む、請求項1から4のいずれか1項に記載の装置。
- 前記誘電体は、テフロン(登録商標)、セラミック、アルミナ、および石英系材料のうちの1つを含む、請求項5に記載の装置。
- 前記アンテナの動作周波数帯域は、前記誘電体の誘電率および厚さに比例する、請求項5または請求項6に記載の装置。
- 前記誘電体の誘電率および/または厚さは、前記アンテナが多重の割当周波数帯域で動作するのに適合している、請求項7に記載の装置。
- 前記多重の割当周波数帯域間の間隔は、1:1.2以下の比を含む、請求項8に記載の装置。
- 前記螺旋アンテナと前記接地面との間に結合された抵抗負荷をさらに含む、請求項1~9のいずれか1項に記載の装置。
- 前記高インピーダンス表面の下に配置された広帯域マッチング回路をさらに含む、請求項1から10のいずれか1項に記載の装置。
- 前記広帯域マッチング回路はマーチャントバランを含む、請求項11に記載の装置。
- 前記螺旋アンテナは、蛇行する螺旋アンテナを含む、請求項1から12のいずれか1項に記載の装置。
- 前記導体層が前記第1の領域と前記第2の領域とに分割されている前記直線は、前記アンテナの中心線からずれている、請求項1から13のいずれか1項に記載の装置。
- 請求項1~14のいずれか1項に記載の装置を複数含む、アンテナアレイ。
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