JP7093708B2 - Circularly polarized antenna - Google Patents
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Description
本発明は、円偏波アンテナに係り、２つのアンテナを用いた円偏波アンテナに関する。 The present invention relates to a circularly polarized antenna and relates to a circularly polarized antenna using two antennas.
ＧＰＳ衛星やＢＳ放送などの各種通信方式において、円偏波による通信が広く行われおり、その通信には円偏波アンテナが使用される。
従来の円偏波アンテナとしては、縮退分離法を用いたマイクロストリップアンテナがある。この円偏波アンテナは、正方形のマイクロストリップアンテナの２つの角の一部を切り取った形状のアンテナであり、特許文献１の図１０に示されている。
また、２点給電方式による円偏波アンテナとして、正方形のマイクロストリップアンテナの直交する２辺に対し、別々に給電することで円偏波とするアンテナがある。この方式では、方形または円形マイクロストリップアンテナを空間的に直交する２つの給電点で位相差がπ／２となるように給電するものである。
In various communication methods such as GPS satellites and BS broadcasting, communication by circular polarization is widely performed, and a circular polarization antenna is used for the communication.
As a conventional circularly polarized antenna, there is a microstrip antenna using a degenerate separation method. This circularly polarized antenna is an antenna having a shape in which a part of two corners of a square microstrip antenna is cut off, and is shown in FIG. 10 of
Further, as a circularly polarized antenna by a two-point feeding method, there is an antenna in which two orthogonal sides of a square microstrip antenna are fed separately to be circularly polarized. In this method, a square or circular microstrip antenna is fed so that the phase difference is π / 2 at two feeding points that are spatially orthogonal to each other.
しかし、マイクロストリップアンテナを使用する場合には、アンテナ一辺のサイズがλg／２であると共にアンテナよりも大きな誘電体基板が必要になるため、全体として大サイズになってしまうという問題がある。ここでλgとは、誘電体基板内での波長のことをいう。
一方、２点給電方式の円偏波アンテナでは、２点で給電するための二分配回路などの外部回路が必要であり、給電系が複雑になるという問題がある。
However, when a microstrip antenna is used, the size of one side of the antenna is λg / 2, and a dielectric substrate larger than the antenna is required, so that there is a problem that the size becomes large as a whole. Here, λg means the wavelength in the dielectric substrate.
On the other hand, the circularly polarized antenna of the two-point feeding system requires an external circuit such as a two-distribution circuit for feeding at two points, which causes a problem that the feeding system becomes complicated.
そこで、本願出願人は、破断環状アンテナを地導体板から所定距離だけ離れて配置し、一端側が破断環状アンテナと電気的に接続され他端側が地導体板まで延びる給電ラインを設けた円偏波アンテナについて特許出願（未公開）をしている。
この円偏波アンテナでは、破断環状アンテナが第１アンテナとして機能し、給電ラインが破断環状アンテナと直交方向に延びる第２アンテナとして機能することで、小型の円偏波アンテナを容易に製造することができる。
Therefore, the applicant of the present application arranges the breaking annular antenna at a predetermined distance from the ground conductor plate, and provides a feeding line in which one end side is electrically connected to the breaking annular antenna and the other end side extends to the ground conductor plate. We have applied for a patent (unpublished) for the antenna.
In this circularly polarized antenna, the breaking annular antenna functions as the first antenna, and the feeding line functions as the second antenna extending in the direction orthogonal to the breaking annular antenna, so that a small circularly polarized antenna can be easily manufactured. Can be done.
上記出願の円偏波アンテナでは、給電ラインを破断環状部に電気的に（直接）接続しているため、給電ラインの接続位置を変更することで、給電ラインと破断環状アンテナとのインピーダンスを整合させているため、より製造が容易な円偏波アンテナも望まれる。
また、上記出願では、小型の円偏波アンテナが提供されるが、より小型化可能なアンテナも望まれる。
In the circularly polarized antenna of the above application, since the feeding line is electrically (directly) connected to the breaking annular portion, the impedance between the feeding line and the breaking annular antenna is matched by changing the connection position of the feeding line. Therefore, a circularly polarized antenna that is easier to manufacture is also desired.
Further, in the above application, a small circularly polarized antenna is provided, but an antenna that can be made smaller is also desired.
本発明は、容易に製造可能な小型の円偏波アンテナを提供することを第１目的とする。
本発明は、より設計の自由度が高い円偏波アンテナを提供することを第２目的とする。
本発明は、より小型化した円偏波アンテナを提供することを第３目的とする。
The first object of the present invention is to provide a small circularly polarized antenna that can be easily manufactured.
A second object of the present invention is to provide a circularly polarized antenna having a higher degree of freedom in design.
A third object of the present invention is to provide a smaller circularly polarized wave antenna.
（１）請求項１に記載の発明では、破断部が形成された破断環状部と、前記破断環状部の破断部を形成する一方の端部と連続し、前記破断環状部の内側、又は外側方向に延設された第１延設部と、前記破断環状部の破断部を形成する他方の端部と連続し、前記第１延設部に対して所定間隔で並行して形成された第２延設部と、前記破断環状部から所定距離だけ隔てて配設された地導体板と、前記破断環状部の内側に、前記破断環状部の長手方向の一部と所定間隔をおいて対向配置されることで、前記破断環状部に電磁的に接続されたＥＭ給電部と、前記破断環状部の長手方向に対して直交状態に配設され、一端側が前記ＥＭ給電部と電気的に接続され、前記地導体板まで延びる他端側に給電点を備え、前記ＥＭ給電部を介して前記破断環状部に給電する給電ラインと、を具備し、前記破断環状部と前記第１延設部、前記第２延設部は第１アンテナとして機能し、前記給電ラインは第２アンテナとして機能している、ことを特徴とする円偏波アンテナを提供する。
（２）請求項２に記載の発明では、前記破断部は、前記破断環状部の長手方向の中央に形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の円偏波アンテナを提供する。
（３）請求項３に記載の発明では、前記破断部は、前記破断環状部の長手方向の端部に形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の円偏波アンテナを提供する。
（４）請求項４に記載の発明では、長手方向の端部に破断部が形成された破断環状部と、前記破断環状部の破断部を形成する一方の端部と連続し、前記破断環状部の内側、又は外側方向に延設された第１延設部と、前記破断環状部の破断部を形成する他方の端部と連続し、前記第１延設部に対して所定間隔で並行して形成された第２延設部と、前記破断環状部から所定距離だけ隔てて配設された地導体板と、一端側が前記破断環状部と電気的に接続され、前記地導体板まで延びる他端側に給電点を備えた給電ラインと、を具備し、前記破断環状部と前記第１延設部、前記第２延設部は第１アンテナとして機能し、前記給電ラインは第２アンテナとして機能している、ことを特徴とする円偏波アンテナを提供する。
（５）請求項５に記載の発明では、前記第１アンテナと前記第２アンテナの偏波がほぼπ／２の位相差である、ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１の請求項に記載の円偏波アンテナを提供する。
（６）請求項６に記載の発明では、前記破断環状部は、前記地導体板と平行に配設された矩形形状であり、前記地導体板と平行な２辺のうち前記地導体板から離れた側の辺に破断部が形成されている、ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１の請求項に記載の円偏波アンテナを提供する。
（７）請求項７に記載の発明では、前記１対の延設部は、前記破断環状部の内側に、又は外側に延設されている、ことを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１の請求項に記載の円偏波アンテナを提供する。
（８）請求項８に記載の発明では、前記破断環状部と前記延設部は、絶縁層を介してビア接続された複数層に形成され、前記給電ラインの前記一端は、いずれか１の層の破断環状部に、前記ＥＭ給電部を介して電磁的に接続され、又は電気的に接続されている、ことを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１の請求項に記載の円偏波アンテナを提供する。
（９）請求項９に記載の発明では、前記地導体板は、前記破断環状部の最上層と最下層に対応した２層に形成され、前記地導体板の２層はビア接続されている、ことを特徴とする請求項８に記載の円偏波アンテナを提供する。
(1) In the invention according to
(2) The invention according to
(3) The invention according to
(4) In the invention according to
(5) The invention according to
(6) In the invention according to
(7) In the invention according to
(8) In the invention according to
(9) In the invention according to
本発明によれば第１目的に対応して、破断環状部と延設部が第１アンテナとして機能し、第１アンテナへの給電ラインが第２アンテナとして機能するので、小型の円偏波アンテナを容易に製造することができる。
また請求項１から請求項３に記載の発明によれば第２目的に対応して、第１アンテナに対する給電を、電磁的なＥＭ給電としているので、設計の自由度をより高くすることができる。
請求項３、請求項４に記載の発明によれば第３目的に対応して、破断部を破断環状部の長手方向の端部に形成することで、より小型化することができる。
According to the present invention, corresponding to the first object, the breaking annular portion and the extending portion function as the first antenna, and the feeding line to the first antenna functions as the second antenna, so that a small circularly polarized antenna is used. Can be easily manufactured.
Further, according to the inventions of
According to the third and fourth aspects of the invention, by forming the fractured portion at the end portion in the longitudinal direction of the fractured annular portion, the size can be further reduced.
以下、本発明の円偏波アンテナにおける好適な実施の形態について、図１から図２０を参照して詳細に説明する。
（１）第１実施形態の概要
本実施形態の円偏波アンテナ１では、地導体板１０と、この地導体板１０から所定距離だけ離れて配設された破断環状アンテナ２０と、この破断環状アンテナ２０に電磁的な結合による給電（ＥＭ結合型給電）を行う給電部４０を備えている（図１参照）。
給電部４０は、破断環状アンテナ２０と所定間隔で平行に対向配置されるＥＭ給電部４１と、このＥＭ給電部４１に一端が電気的に接続され、他端側が地導体板１０まで延びると共に他端が給電点となる給電ライン４２を有する。
破断環状アンテナ２０は第１アンテナとして機能し、給電ライン４２は第２アンテナとして機能し、両アンテナはほぼ直交状態に配設されると共に、両アンテナの偏波がほぼπ／２だけ位相がズレていることで、円偏波の送受信が可能となる。
給電ライン４２が破断環状アンテナ２０との電気的な接続にはよらず、電磁的接合により給電することで、周波数特性の変化を考慮することなく給電ライン４２の特性インピーダンスを単独で設計することが可能になるため、設計が容易になる。
Hereinafter, preferred embodiments of the circularly polarized wave antenna of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 20.
(1) Outline of the First Embodiment In the circularly polarized
The
The broken
It is possible to independently design the characteristic impedance of the
ここで、両アンテナに関し、「直交状態の配置」と「ほぼπ／２の位相差」については、共に厳密な意味での角度、位相差であるπ／２だけでなく、実用の円偏波アンテナ１としての良好な使用目安である軸比３ｄＢ以下が実現できる角度、位相差の幅を含むものとする。
本実施形態の円偏波アンテナ１は、給電ライン４２が地導体板１０から露出することで、給電ライン４２からの輻射（Ｅθ成分）と、破断環状アンテナ２０からの輻射（Ｅφ成分）が直交を成しており、円偏波化が実現される。具体的には、軸比≦３ｄＢを満たす角度幅が、Ｚ－Ｙ面（φ＝９０°）で９０度前後、Ｘ－Ｙ面（θ＝９０°）で３０度前後となり、良好な円偏波特性を示す。また、共振周波数２．５７Ｈｚ、効率７５．８％である。
Here, regarding both antennas, regarding the "arrangement in the orthogonal state" and the "phase difference of almost π / 2", not only the angle and the phase difference of π / 2 in the strict sense but also the practical circular polarization It is assumed that the angle and the width of the phase difference that can realize an axial ratio of 3 dB or less, which is a good guideline for use as the
In the circularly polarized
（２）第１実施形態の詳細
図１は、円偏波アンテナ１の全体構成と、その一部である破断環状アンテナ２０を表した斜視図である。
図１に示すように本実施形態の円偏波アンテナ１は多層化されている。なお、各層の部材を表す場合には同一数字の符号にａ、ｂ、～を付し、部材全体を表す場合には数字の符号だけで表示するものとする。
円偏波アンテナ１は、図１（ａ）に示されるように、地導体板１０、第１アンテナとして機能する破断環状アンテナ２０、第１アンテナに電力を供給すると共にその一部が第２アンテナとして機能する給電部４０を備えている。
本実施形態の地導体板１０、破断環状アンテナ２０、給電部４０は、それぞれ銅で形成されているが、他の金属や合金を使用するようにしてもよい。
(2) Details of the First Embodiment FIG. 1 is a perspective view showing the entire configuration of the circularly polarized
As shown in FIG. 1, the circularly
As shown in FIG. 1A, the circularly
The
円偏波アンテナ１は、また、矩形形状の絶縁層１１ａ～１１ｃを備えている。
この絶縁層１１は、平面サイズが３０ｍｍ×５０ｍｍで、厚さが０．４ｍｍ～０．６ｍｍ（後述する）で、ガラスエポキシ樹脂等の各種樹脂により形成されている。
この絶縁層１１上に、絶縁層１１の１の辺側に破断環状アンテナ２０が形成されている。破断環状アンテナ２０は４層に形成され、各層は各絶縁層１１ａ～１１ｃの間と両外側面に形成されている。破断環状アンテナ２０の各層は互いにビア接続されている。
The circularly polarized
The insulating
On the insulating
各絶縁層１１ａ～１１ｃの両外側面には、破断環状アンテナ２０が形成された側と反対側の辺に、２層の地導体板１０ａと地導体板１０ｄが形成されている。この地導体板１０は、その平面サイズが１７ｍｍ×５０ｍｍである。
両地導体板１０ａと地導体板１０ｄとは、図３に示すように、ビア接続１２によって互いに接続されている。
Two layers of the
As shown in FIG. 3, the two
図１（ｂ）に示すように、破断環状アンテナ２０は、地導体板１０と対向している辺の長さ方向を長手方向とした場合、この長手方向に長い矩形形状の破断環状部２２と、１対の延設部２８、２９を備えている。
破断環状部２２は、その地導体板１０と対向している側の反対側に、長手方向の中央に破断部Ａが形成されている。破断環状部２２は、直線部２３～２７の順に、互いに直角方向に連続する５つの直線部で方形状に構成されている。直線部２３と直線部２７とは連続しておらず、両者間に所定幅で破断された破断部Ａが形成されている。直線部２３と直線部２７は、方形の絶縁層１１の一辺（端部）と一致するように形成される。
As shown in FIG. 1 (b), the fracture
The fracture
破断環状アンテナ２０は、長手方向の１辺が破断した破断環状部２２と、この破断環状部２２の両破断端部とそれぞれ連続して形成され、平行結合線路を形成する延設部２８、２９を備えている。
破断環状部２２は、破断部が存在しない場合（破断部の両端が接続している場合）にその形状が環状となる形状であり、本実施形態で説明する形状としては方形であるが、半円形、Ｄ字状、三角形、その他の多角形等の左右対称となる形状も可能である。この場合、対称軸となる部分に破断部が形成される。
The fracture
The fracture
ＥＭ給電部４１は、破断環状部２２内に配設され、破断環状部２２の直線部２３と所定の距離を離して対抗配置されている。ＥＭ給電部４１の各層も後述するようにビア接続されることで電気的に接続されている。
第３層目のＥＭ給電部４１ｃは、給電ライン４２の一端と電気的に接続されている。これにより、給電ライン４２から破断環状アンテナ２０に対し、ＥＭ給電部４１を介して電磁（ＥＭ）結合給電が行われる。すなわち、ＥＭ給電部４１を介して、図示しない外部の高周波回路からの高周波信号が破断環状アンテナ２０に給電される。
The
The EM
３層目の破断環状部２２ｃは、他の層と異なり給電ライン４２を通すため（電気的接触を避けるため）に、直線部２５ｃに破断部２５１が形成されている。給電ライン４２は、この破断部２５１の間を通り、地導体板１０ａ、１０ｄの間にまで延設されている。給電ライン４２の他端は給電点であり、その形状については後述する。
本実施形態の円偏波アンテナ１では、地導体板１０と破断環状部２２とが所定間隔だけ離れていることで、給電ライン４２が地導体板１０から露出し、その結果、給電ライン４２からの輻射（Ｅθ成分）を得ることができる。
Unlike the other layers, the broken
In the circularly polarized
図２は、破断環状アンテナ２０と給電部４０の大きさと位置関係を表した説明図である。
図２に示すように、破断環状部２２の内側サイズは直線部２４、２６に対応する縦方向、すなわち直線部２３、２７と直線部２５間の距離が３．５ｍｍである。また、直線部２５に対応する横方向、すなわち、長手方向における内側の距離（直線部２４と直線部２５間の距離）が９ｍｍである。各直線部２３～２７の幅は０．５ｍｍに形成されている。
直線部２３の破断部Ａ側の端部には延設部２８が、また、直線部２７の破断部Ａ側の端部には延設部２９が、それぞれ所定間隔で平行して破断環状部２２の内側に延設されている。延設部２８と延設部２９は、直線部２３、２７と直角方向に延設されている。また両延設部２８、２９の間隔は０．１ｍｍである。延設部２８、２９は、長さが１．４５ｍｍ、幅が０.５ｍｍである。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the size and positional relationship between the breaking
As shown in FIG. 2, the inner size of the fracture
An extending
破断環状部２２、延設部２８、２９、ＥＭ給電部４１は、３層目の直線部２５に破断部２５１（図１（ｂ）、図３（ｃ）参照）が形成されていることを除き、各層で同じ形、サイズに形成されている。各層の破断環状部２２、各層のＥＭ給電部４１は、ビア接続２１により互いに接続されている。
本実施形態では、延設部２８、２９部分はそれぞれ直線部２３、２７と連接しているためビア接続されていないが、延設部２８、２９においても各層をビア接続するようにしてもよい。
なお、本実施形態の延設部２８、２９は、破断環状部２２の内側に延設されているが、破断環状部２２の外側に延設するようにしてもよい。この場合においても両延設部２８、２９の間隔を０．１ｍｍ、長さを１．４５ｍｍに形成する。
The fracture
In the present embodiment, the extending
Although the extending
ＥＭ給電部４１は、長さが３．５ｍｍ、幅が０．５ｍｍであり、対向配置される破断環状部２２の直線部２３との間隔は０．０１ｍｍである。ＥＭ給電部４１の一方の端部と直線部２４との間隔は０．２ｍｍである。
The
一端側が３層目のＥＭ給電部４１と電気的に接続されている給電ライン４２は、ＥＭ給電部４１の直線部２４側の端部から直交方向に、地導体板１０まで延設されている。これにより、給電ライン４２は、破断環状アンテナ２０の長手方向（直線部２５の長さ方向）に対して、直交状態に配設される。
給電ライン４２は、後述する給電点の形式により異なるが１３ｍｍより長く形成されている。
給電ライン４２の幅は、高周波回路と基準インピーダンス（例えば５０Ω）でインピーダンス整合させるための幅Ｈが選択される。本実施形態では、基準インピーダンス５０Ωに対して、幅Ｈ＝０．５５ｍｍが選択されている。
The
The
For the width of the
本実施形態の破断環状アンテナ２０では、給電ライン４２が電気的に破断環状部２２に接続していない。このため、給電ライン４２と破断環状部２２の直線部２４との間隔Ｆは、後述するように、共振周波数にはほとんど影響を与えることがなく、実用範囲で一定と判断して各種設計することができる。このため、給電ライン４２と直線部２４との間隔はＥＭ給電部４１の長さの範囲で任意位置とすることが可能である。
従って給電ライン４２と直線部２４との間隔Ｆについて本実施形態ではＦ＝０．２０ｍｍとしているが、より広くなるように間隔Ｆの値を選択することができる。例えば、間隔Ｆの最大値として、ＥＭ給電部４１の延設部２８側の端部側に設けることで、Ｆ＝３.２ｍｍとすることが可能であるが、Ｆ＝１．０ｍｍが好ましく、Ｆ＝０．６８ｍｍ以下であれば更に好ましい。
なお、破断環状部２２の破断部２５１は、間隔Ｆの値（給電ライン４２の接続位置）に併せて形成する。
In the broken
Therefore, although the distance F between the feeding
The
３層目の破断環状部２２に形成されている破断部２５１の長手方向の長さ（図２の直線部２５に表示した点線間の距離）は、１．９３ｍｍである。
上述したとおり、給電ライン４２の幅が０．５５ｍｍ、給電ライン４２と直線部２４との間隔ＦがＦ＝０．２ｍｍなので、給電ライン４２と直線部２５の端部との間隔は、１．９３－（０．２＋０．５５）＝１．１８ｍｍである。
The length of the fractured
As described above, since the width of the
各層のＥＭ給電部４１ａ～４１ｄは、破断環状部２２と同様に、ビア接続２１により互いに接続されている。これによって、給電ライン４２からの高周波信号は、ＥＭ給電部４１全体に給電される。
なお、本実施形態における給電ライン４２は、３層目のＥＭ給電部４１ｃと一体形成されているが、他層のＥＭ給電部４１と一体形成するようにしてもよい。
また、給電ライン４２の先端にビアホールを形成し、ＥＭ給電部４１とビア接続することで電気的に接続されるようにしてもよい。ビア接続をする場合の給電ライン４２は、ＥＭ給電部４１のいずれの層間に配設してもよく、またＥＭ給電部４１ａ又は、４１ｄの外側に配設するようにしてもよい。
更に、本実施形態の給電ライン４２は１層であるが、給電ライン４２についても、ＥＭ給電部４１の層数以下であれば複数層としてもよい。この場合にも給電ライン４２の各々を、ＥＭ給電部４１と一体形成しても、ＥＭ給電部４１にビア接続してもよい。また、ＥＭ給電部４１に一体形成又はビア接続された各層の給電ライン４２同士については、ビア接続する場合、しない場合のいずれも可能である。
The
Although the
Further, a via hole may be formed at the tip of the
Further, although the
図２に示すように、円偏波アンテナ１では、地導体板１０から破断環状部２２の直線部２３、２７側の端部までの距離ＬがＬ＝１３ｍｍに形成されている。
円偏波アンテナ１では、所望の共振周波数となるように、破断環状アンテナ２０の形状を選択する。例えば、破断環状部２２の内側のサイズで短手方向の長さをｑ１（本実施形態では３．５ｍｍ）、長手方向の長さをｑ２とした場合、ｑ１／ｑ２が小さい程（すなわち、横長に形成する程）共振周波数は小さくなり、延設部２８、２９の長さが長いほど共振周波数は小さくなる。
そして、第１アンテナとして機能する破断環状アンテナ２０の偏波に対して、直交状態にあり第２アンテナとして機能する給電ライン４２の偏波がほぼπ／２の位相差となるように、給電ライン４２の長さ（距離Ｌの長さ）の調整がされる。
As shown in FIG. 2, in the circularly polarized
In the circularly polarized
Then, the feeding line is orthogonal to the polarization of the breaking
図３は、円偏波アンテナ１の１層目～４層目の各形状を表した図である。
なお点線で示したのが、１層と２層目間、２層と３層目間、３層と４層目間に配置され、円偏波アンテナ１の外形となる絶縁層１１の外形である。
１層目（Ｌａｙｅｒ１）には、図３（ａ）に示すように、破断環状アンテナ２０ａと、ＥＭ給電部４１ａと、地導体板１０ａが配設される。地導体板１０ａは４層目の地導体板１０ｄとビア接続１２で電気的に接続されている。
２層目（Ｌａｙｅｒ２）には、図３（ｂ）に示すように、破断環状アンテナ２０ｂとＥＭ給電部４１ｂが配設される。
FIG. 3 is a diagram showing each shape of the first layer to the fourth layer of the circularly polarized
The dotted line shows the outer shape of the insulating
As shown in FIG. 3A, a breaking
As shown in FIG. 3B, the breaking
３層目（Ｌａｙｅｒ３）には、図３（ｃ）に示すように、破断環状アンテナ２０ｃと、ＥＭ給電部４１ｃと給電ライン４２が配設される。破断環状アンテナ２０ｃの直線部２５ｃには、給電ライン４２を通すための破断部２５１が形成されている。給電ライン４２は一端側がＥＭ給電部４１ｃに接続され、他端側が両地導体板１０ａ、１０ｄの間まで延設されている。給電ライン４２は、各層のＥＭ給電部４１から破断環状アンテナ２０に給電すると共に、破断環状アンテナ２０の長手方向に対して直交方向に延びる第２アンテナとして機能する。
４層目（Ｌａｙｅｒ４）には、図３（ｄ）に示すように、破断環状アンテナ２０ｄと、ＥＭ給電部４１ｄと、地導体板１０ｄが配設される。
As shown in FIG. 3C, a breaking
As shown in FIG. 3D, a breaking
給電ライン４２の他端側の給電点Ｐ１には、円偏波アンテナ１外部の高周波回路が接続されるようになっている。
図４は、給電ライン４２の端部に形成される給電点の各種形状を表した断面図である。
図４（ａ）は、円偏波アンテナ１における１層目の地導体板１０ａ側に給電端子３５を形成した場合の第１の例である。
すなわち、給電ライン４２の給電点に対応する位置で、絶縁層１１ａ、１１ｂにスルーホール３１を形成するとともに、地導体板１０ａに設けた開口部に給電端子３５が形成される。
そして、スルーホール３１の内周面がメッキされ、又はスルーホール３１内に導電ペーストが充填されることで、給電端子３５と給電ライン４２の端部（給電点）とがビア接続される。
A high frequency circuit outside the circularly polarized
FIG. 4 is a cross-sectional view showing various shapes of feeding points formed at the end of the
FIG. 4A is a first example in which the feeding
That is, through
Then, the inner peripheral surface of the through
図４（ｂ）は、第１の例とは逆の面、すなわち、４層目の地導体板１０ｄ側に給電端子３６を形成した場合の第２の例である。
この例では、給電ライン４２の給電点に対応する位置で、絶縁層１１ｃにスルーホール３２を形成するとともに、地導体板１０ｄに設けた開口部に給電端子３６が形成される。
そして、スルーホール３２の内周面がメッキされ、又はスルーホール３２内に導電ペーストが充填されることで、給電端子３６と給電ライン４２の端部（給電点）とがビア接続される。
FIG. 4B is a second example in which the feeding
In this example, a through
Then, the inner peripheral surface of the through
図４（ｃ）は、 給電ライン４２の長さ方向における絶縁層１１ｃの長さを、絶縁層１１ａ、１１ｂよりも長くし、給電ライン４２も絶縁層１１ａ、１１ｂの外側にまで延設して形成されたものである。
この場合、給電ライン４２の絶縁層１１ａ、１１ｂの端部位置が給電点となり、そこから外側に延設した部分が給電端子３７となる。
なお、図４（ｃ）では、絶縁層１１ｃを絶縁層１１ａ、１１ｂよりも大きくしたことにあわせて、地導体板１０ｄも、地導体板１０ａよりも大きく形成しているが、地導体板１０ｄを絶縁層１１ｃよりも小さく（給電ライン４２の長さ方向を短く）することで地導体板１０ａと同じ大きさに形成するようにしてもよい。
FIG. 4C shows that the length of the insulating
In this case, the end positions of the insulating
In FIG. 4C, the
図４（ｄ）は、スルーホールなどを作成せず、給電ライン４２を、給電点から更に延設し、メイン回路基板に一体として形成し、メイン回路基板の他の電気素子３３（他の回路パターン）に接続するようにしたものである。
In FIG. 4D, the
図５は、円偏波アンテナ１を構成する各部の材料や材料定数について表したものである。
図５（ａ）は、各層の厚さと材料を表したものである。
破断環状アンテナ２０と地導体板１０の材料は銅で、その厚さ（所定厚Ｔ）は、例えば１８μｍや３５μｍが採用されるが、後述する特性解析においては、ほぼゼロとしている。
一方、絶縁層１１ａ～１１ｃの材料としては、ガラスエポキシ樹脂が使用される。絶縁層１１ａの厚さが０．４ｍｍ、絶縁層１１ｂの厚さが０．６ｍｍ、絶縁層１１ｃの厚さが０．４ｍｍである。
なお、円偏波アンテナ１の基板の総厚は、破断環状アンテナ２０ａ～２０ｄ、地導体板１０ａ、１０ｄの厚さをほぼゼロとしているので、全体で１．４ｍｍで特性解析を行っている。
FIG. 5 shows the materials and material constants of each part constituting the circularly polarized
FIG. 5A shows the thickness and material of each layer.
The material of the breaking
On the other hand, as the material of the insulating
Since the total thickness of the substrate of the circularly polarized
図５（ｂ）は材料定数を表したもので、破断環状アンテナ２０と地導体板１０の材料である銅の導電率σ＝５．９７７×１０｛７｝［Ｓ／ｍ］である。
絶縁層１１ａ～１１ｃの材料であるガラスエポキシ樹脂は、比誘電率εｒ＝４．２５、誘電正接（損失）ｔａｎδ＝１×１０｛－２｝である。なお、記号｛｝は、中の数字が累乗を示す指数を表すものとし、例えば、ｘ｛２｝は、ｘの二乗を表す。
また、特性解析では円偏波アンテナ１の周囲を空気で取り囲むものとし、その比誘電率は１．０００５１７とした。
FIG. 5B shows the material constants, and the conductivity σ = 5.977 × 10 {7} [S / m] of copper, which is the material of the breaking
The glass epoxy resin which is the material of the insulating
Further, in the characteristic analysis, the circularly
以上説明したように本実施形態によれば、図１～図５に示した各構成のサイズや材料により、縦３０ｍｍ、横５０ｍｍ、厚さ１．４ｍｍで、共振周波数２．４ＧＨｚ帯の円偏波アンテナ１を構成することができる。
例えば、給電系を含む市販品完成体の２．４ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮ円偏波平面アンテナ（導波器付平面アンテナ）のサイズが約１１０ｍｍ×１１０ｍｍ×２０ｍｍ（アンテナ部）であるのに比べて、十分に小型化することができる。
更に例を挙げると、一点給電パッチアンテナのアンテナ部自身のサイズは、２．４５ＧＨｚの場合、自由空間波長の半波長が６２．５ｍｍとなるので、この６２．５ｍｍ角（基板が発砲フォーム等の場合）となるのに比較しても本実施形態の円偏波アンテナ１では小型化することができている。
また、２点給電方式の円偏波アンテナは、２点で給電するための二分配回路や外部回路が必要であり、給電系が複雑になるのに対し、本実施形態の円偏波アンテナ１では、給電ライン４２を第２アンテナとして機能させているので、簡単な構造であって容易に製造することができる。
As described above, according to the present embodiment, depending on the size and material of each configuration shown in FIGS. 1 to 5, the length is 30 mm, the width is 50 mm, the thickness is 1.4 mm, and the resonance frequency is 2.4 GHz band. The
For example, compared to the size of a 2.4 GHz band wireless LAN circularly polarized plane antenna (plane antenna with a director) of a commercial product including a feeding system, which is about 110 mm × 110 mm × 20 mm (antenna part). , Can be sufficiently miniaturized.
To give a further example, when the size of the antenna part itself of the one-point feeding patch antenna is 2.45 GHz, the half wavelength of the free space wavelength is 62.5 mm, so this 62.5 mm square (the substrate is a foam, etc.) However, the circularly
Further, the circularly polarized antenna of the two-point feeding system requires a bidistribution circuit or an external circuit for feeding at two points, which complicates the feeding system, whereas the circularly
更に、給電ライン４２は、第２アンテナとして機能するだけでなく、第１アンテナとして機能する破断環状アンテナ２０に給電するが、電気的な接続による直接給電ではなく、ＥＭ給電部４１を介しての電磁的結合による給電を行うので、共振周波数に実用範囲での影響を与えることなく給電ラインの特性インピーダンスを単独で設計することが可能になる。すなわち、給電による周波数特性の変化の考慮が不要になり、設計が容易になる。
従って、ＥＭ給電部４１に対する給電ライン４２の接続位置（給電位置）、言い換えると、給電ライン４２と破断環状アンテナの直線部２４との距離Ｆ（図２参照）を変化させることが可能になる。また、比帯域幅をより広く確保することができると共に、安定給電が可能になる。
Further, the
Therefore, it is possible to change the connection position (feeding position) of the
次に、図１～図５で説明した本実施形態における円偏波アンテナ１の各種特性について説明する。
図６は円偏波アンテナ１のリターンロス特性を、図７は指向性特性を、図８は軸比特性を表したものである。
図６に示されるように、円偏波アンテナ１は２．５７ＧＨｚの共振周波数である。
また、図示していないが、円偏波アンテナ１の効率＝７５．８％と高効率が確保されている。
Next, various characteristics of the circularly polarized
FIG. 6 shows the return loss characteristic of the circularly polarized
As shown in FIG. 6, the circularly
Further, although not shown, the efficiency of the circularly polarized
一方、図７に示した指向性特性によれば、点線で囲った領域Ａ～Ｄで示されるように、±Ｙ方向（絶縁層１１と垂直な方向）に最大放射方向を持ち、その方向にＥθ成分と、Ｅφ成分で利得差がない。これにより、本実施形態の円偏波アンテナ１は、円偏波発生条件の１つを満たしていることが示されている。
On the other hand, according to the directivity characteristics shown in FIG. 7, as shown by the regions A to D surrounded by the dotted line, the directivity has a maximum radiation direction in the ± Y direction (direction perpendicular to the insulating layer 11), and in that direction. There is no gain difference between the Eθ component and the Eφ component. As a result, it is shown that the circularly
また、本実施形態の円偏波アンテナ１では、図８（ａ）に示すように、Ｚ－Ｙ面（φ＝９０°）において、良好な円偏波の目安である３ｄＢ以下の周波数が、４１．０度～１３０．０度（ＢＷ＝８９．００度）と、２０５．０度～２９６．０度（ＢＷ＝９１．０度）であり、良好な角度幅が得られていることがわかる。
さらに、図８（ｂ）に示すように、Ｘ－Ｙ面（θ＝９０°）において、３ｄＢ以下の周波数が、５６．０度～９４．０度（ＢＷ＝３８．０度）と、２６７．０度～２８８．０度（ＢＷ＝２１．０度）であり、良好な角度幅が得られていることがわかる。
このように、本実施形態の円偏波アンテナ１では、軸比≦３ｄＢを満たす角度幅は、Ｚ－Ｙ面では９０度前後、Ｘ－Ｙ面では３０度前後となり、良好な円偏波特性を示す。
Further, in the circularly polarized
Further, as shown in FIG. 8 (b), in the XY plane (θ = 90 °), the frequencies of 3 dB or less are 56.0 degrees to 94.0 degrees (BW = 38.0 degrees) and 267 degrees. It is 0.0 to 288.0 degrees (BW = 21.0 degrees), and it can be seen that a good angle width is obtained.
As described above, in the circularly polarized
次に、円偏波アンテナ１の面電流密度特性（２．５７ＧＨｚ）について説明する。
図９は円偏波アンテナ１のｔ＝０とｔ＝Ｔ／４における面電流密度を表し、図１０は、ｔ＝Ｔ／２とｔ＝３Ｔ／４における面電流密度を表したもので、それぞれの位相が９０度ずれた状態を表している。ここでＴは周期を示す。
なお、図９、１０では、面電流密度の状態を表した模式図であり、破断環状部２２とＥＭ給電部４１は最も電流値が大きく面電流特性が解りやすい層である３層目（Ｌａｙｅｒ３）を代表して表示している。
図面精度の都合で詳細な分布までは表示できていないが、ｔ＝０から３Ｔ／４まで位相が９０度変化する毎の面電流密度の分布状態から、破断環状アンテナ２０は強、弱、強、弱と面電流密度状態が変化しており、給電ライン４２は常に一定レベルの面電流密度を示している。
図９、１０に示すように、円偏波アンテナ１では、破断環状アンテナ２０（第１アンテナとして機能）と、破断環状アンテナ２０に対して直交状態に配置される給電ライン４２（第２アンテナとして機能）とが、ｔ＝Ｔ／２とｔ＝３Ｔ／４においてπ／２の位相差を持つことで、円偏波が発生していることが示される。
Next, the surface current density characteristic (2.57 GHz) of the circularly polarized
FIG. 9 shows the surface current densities at t = 0 and t = T / 4 of the circularly
Note that FIGS. 9 and 10 are schematic views showing the state of the surface current density, and the fracture
Although the detailed distribution cannot be displayed due to the accuracy of the drawing, the breaking
As shown in FIGS. 9 and 10, in the circularly polarized
以上説明したように、本実施形態の円偏波アンテナ１は、給電ライン４２を地導体板１０から露出させることで、給電ライン４２からの輻射（Ｅθ成分）と、破断環状アンテナ２０からの輻射（Ｅφ成分）が直交を成し、好適な円偏波化が実現されている。
As described above, in the circularly polarized
次に第２実施形態と第３実施形態について説明する。
一般にアンテナでは、光の速度ｃ、周波数ｆ、波長λとすると、ｃ＝ｆ×λの関係にある。そのため、第１実施形態で説明した円偏波アンテナ１のサイズを小さくすると、周波数ｆは大きくなることが一般に予想される。
これに対して、本願発明者は、第１実施形態の円偏波アンテナ１の試作、実験課程において、第１アンテナとして機能する破断環状アンテナ２０において、破断部Ａの位置を破断環状部２２の長手方向中央から端部に形成することで、共振周波数が１０％程度低下することを発見した。
このため、第２、第３実施形態の円偏波アンテナ１では、第１実施形態と同一の周波数（２．５７ＧＨｚ）で、長手方向の端部に破断部Ａを設けることで、より小型化することが可能になる。
以下第２、第３実施形態における円偏波アンテナ１について説明するが、第１実施形態と同一部分、相当する部分については同一の符号を付して適宜その説明を省略し、第１実施形態と相違する部分を中心に説明することとする。
Next, the second embodiment and the third embodiment will be described.
Generally, in an antenna, if the speed of light c, the frequency f, and the wavelength λ are assumed, there is a relationship of c = f × λ. Therefore, it is generally expected that the frequency f will increase when the size of the circularly polarized
On the other hand, the inventor of the present application has set the position of the fractured portion A in the fractured
Therefore, in the circularly polarized
Hereinafter, the circularly
（３）第２実施形態の概要
第２実施形態における円偏波アンテナ１では、第１実施形態の円偏波アンテナ１と同様にＥＭ給電部４１により電磁的に給電し、破断部Ａを長手方向の端部に配置したものである。
(3) Outline of the Second Embodiment In the circularly polarized
（４）第２実施形態の詳細
図１１は、第２実施形態の円偏波アンテナ１における破断環状アンテナ２０と給電部４０の大きさと位置関係を表した説明図である。
図１１に示すように、破断環状部２２の縦×横のサイズ、及び、各直線部の幅は第１実施形態と同じである。
第２実施形態の破断環状部２２の破断部Ａは、長手方向の中央ではなく、端部に形成されている。このため、破断環状部２２は互いに直交する４本の直線部２３～２６で構成され、直線部２３と直線部２６の一端側が開放端となっている。
直線２３は第１実施形態よりも長く、直線部２６の側面部から破断部Ａの幅０．１ｍｍだけ手前まで延びている。
直線部２３の破断部Ａ側の端部には、長さ１．４５ｍｍの延設部２８が、破断環状部２２の内側に延設されている。
(4) Details of the Second Embodiment FIG. 11 is an explanatory diagram showing the size and positional relationship between the broken
As shown in FIG. 11, the vertical × horizontal size of the fracture
The fractured portion A of the fractured
The
At the end of the
第２実施形態における延設部２８は、破断環状部２２の直線部２６の開放端側の一部と幅０.１ｍｍの間隔で対向している。
第２実施形態において、延設部２８と対向している、直線部２６の開放端側の一部（開放端から長さ１.９５ｍｍの部分）が延設部（２９）として機能している。
The extending
In the second embodiment, a part of the
第２実施形態における給電部４０のＥＭ給電部４１は、直線部２３が長く形成されているのに対応して、第１実施形態よりも長い、７．５ｍｍに形成されている。
ＥＭ給電部４１を第１実施形態よりも長く形成することで、効率的に給電することができる。
一方、給電ライン４２は第１実施形態と同様に３層目だけに配設され、一端側がＥＭ給電部４１ｃに電気的に接続されている。
The
By forming the
On the other hand, the
図１２は、第２実施形態における円偏波アンテナ１の１層目～４層目の各形状を表した図であり、第１実施形態における図３に対応している。
１層目（Ｌａｙｅｒ１）には、図１２（ａ）に示すように、破断環状アンテナ２０ａと、ＥＭ給電部４１ａと、地導体板１０ａが配設される。
２層目（Ｌａｙｅｒ２）には、図１２（ｂ）に示すように、破断環状アンテナ２０ｂとＥＭ給電部４１ｂが配設される。
３層目（Ｌａｙｅｒ３）には、図１２（ｃ）に示すように、破断環状アンテナ２０ｃと、ＥＭ給電部４１ｃと給電ライン４２が配設され、破断環状アンテナ２０ｃの直線部２５ｃには、給電ライン４２を通すための破断部２５１が形成されている。第２実施形態においても、給電ライン４２が第２アンテナとして機能する。
４層目（Ｌａｙｅｒ４）には、図１２（ｄ）に示すように、破断環状アンテナ２０ｄと、ＥＭ給電部４１ｄと、地導体板１０ｄが配設される。
FIG. 12 is a diagram showing each shape of the first layer to the fourth layer of the circularly polarized
As shown in FIG. 12A, a breaking
As shown in FIG. 12 (b), the breaking
As shown in FIG. 12 (c), the third layer (Layer 3) is provided with a breaking
As shown in FIG. 12 (d), a breaking
なお、第２実施形態における給電ライン４２の他端側の給電点には、外部の高周波回路が接続され、給電点の各種形状については図４で説明した第１実施形態と同じである。
また、円偏波アンテナ１を構成する各部の材料や材料定数については、図５で説明した第１実施形態と同じである。
この点については、第３実施形態も同様である。
An external high frequency circuit is connected to the feeding point on the other end side of the
Further, the materials and material constants of each part constituting the circularly polarized
The same applies to the third embodiment in this respect.
図１３は円偏波アンテナ１のリターンロス特性を、図１４は指向性特性を、図１５は軸比特性を表したものである。
図１３に示されるように、円偏波アンテナ１は２．３０ＧＨｚの共振周波数である。
また、図示していないが、円偏波アンテナ１の効率＝７５．５％と高効率が確保されている。
このように第２実施形態の円偏波アンテナ１によれば、第１実施形態と同一の外形サイズであるが、破断部Ａを破断環状部２２の長手方向の端部に形成することで、共振周波数を１０％程度低下させることができる。
従って、長手方向の端部に破断部Ａを設けた第２実施形態の円偏波アンテナ１により、第１実施形態と同一の周波数（２．５７ＧＨｚ）とした場合には、より小型化することができる。
FIG. 13 shows the return loss characteristic of the circularly polarized
As shown in FIG. 13, the circularly
Further, although not shown, the efficiency of the circularly polarized
As described above, according to the circularly polarized
Therefore, when the frequency (2.57 GHz) is the same as that of the first embodiment by the circularly polarized
図１４に示した指向性特性によれば、点線で囲った領域Ａ～Ｄで示されるように、±Ｙ方向（絶縁層１１と垂直な方向）に最大放射方向を持ち、その方向にＥθ成分と、Ｅφ成分で利得差がない。これにより、本実施形態の円偏波アンテナ１は、円偏波発生条件の１つを満たしていることが示されている。
また、本実施形態の円偏波アンテナ１では、図１５（ａ）に示すように、Ｚ－Ｙ面（φ＝９０°）において、良好な円偏波の目安である３ｄＢ以下の周波数が、４２．０度～７８．０度（ＢＷ＝３６．００度）と、２７６．０度～３１７．０度（ＢＷ＝４１．０度）であり、良好な角度幅が得られている。
さらに、図１５（ｂ）に示すように、Ｘ－Ｙ面（θ＝９０°）において、３ｄＢ以下の周波数が、４８．０度～７９．０度（ＢＷ＝３１．０度）と、２６７．０度～２８８．０度（ＢＷ＝２１．０度）であり、良好な角度幅が得られていることがわかる。
このように、本実施形態の円偏波アンテナ１では、軸比≦３ｄＢを満たす角度幅は、Ｚ－Ｙ面では４０度前後、Ｘ－Ｙ面では３５度前後となり、良好な円偏波特性を示す。
According to the directivity characteristics shown in FIG. 14, as shown by the regions A to D surrounded by the dotted line, the region has a maximum radiation direction in the ± Y direction (direction perpendicular to the insulating layer 11), and the Eθ component is in that direction. And there is no gain difference in the Eφ component. As a result, it is shown that the circularly
Further, in the circularly polarized
Further, as shown in FIG. 15B, the frequencies of 3 dB or less on the XY plane (θ = 90 °) are 48.0 degrees to 79.0 degrees (BW = 31.0 degrees) and 267 degrees. It is 0.0 to 288.0 degrees (BW = 21.0 degrees), and it can be seen that a good angle width is obtained.
As described above, in the circularly polarized
なお、第２実施形態の円偏波アンテナ１における面電流密度特性（２．３０ＧＨｚ）については、図９、図１０で説明した第１実施形態と同様に、破断環状アンテナ２０（第１アンテナとして機能）と、破断環状アンテナ２０に対して直交状態に配置される給電ライン４２（第２アンテナとして機能）とが、ｔ＝Ｔ／２とｔ＝３Ｔ／４においてπ／２の位相差を持つことで、円偏波が発生している。
但し、図９、１０と同様に、図面精度の都合で詳細な分布までは表示できないため、第２実施形態の面電流密度特性については図示しないこととする。
Regarding the surface current density characteristic (2.30 GHz) of the circularly polarized
However, as in FIGS. 9 and 10, since detailed distribution cannot be displayed due to the accuracy of the drawing, the surface current density characteristics of the second embodiment are not shown.
次に第３実施形態の円偏波アンテナ１について説明する。
（５）第３実施形態の概要
第３実施形態の円偏波アンテナ１では、ＥＭ給電部４１により破断環状アンテナ２０に電磁的に給電する第１、第２実施形態と異なり、給電ライン４２から破断環状アンテナ２０に電気的な接続による直接給電を行う。
一方、第３実施形態の円偏波アンテナ１では、破断部Ａを第２実施形態と同様に長手方向の端部に配置している。
Next, the circularly
(5) Outline of the Third Embodiment In the circularly polarized
On the other hand, in the circularly polarized
（６）第３実施形態の詳細
図１６は、第３実施形態の円偏波アンテナ１における破断環状アンテナ２０と給電部４０の大きさと位置関係を表した説明図である。
図１６に示すように、破断環状部２２の縦×横のサイズ、及び、各直線部の幅は第１実施形態と同じである。
第３実施形態の破断環状部２２の破断部Ａは、第２実施形態と同様に長手方向の端部に形成され、互いに直交する４本の直線部２３～２６のうちの直線部２３と直線部２６の一端側が開放端となっている。
また、第２実施形態と同様に、延設部２８は直線部２６の開放端側に形成され、この延設部２８と対向している直線部２６の開放端側が延設部（２９）として機能している。
(6) Details of the Third Embodiment FIG. 16 is an explanatory diagram showing the size and positional relationship between the broken
As shown in FIG. 16, the vertical × horizontal size of the fracture
The fractured portion A of the fractured
Further, as in the second embodiment, the
第３実施形態における給電部４０は、ＥＭ給電部がなく、給電ライン４２の一端側が３層目の破断環状部２２ｃの直線部２３ｃに電気的に接続されている。すなわち、本実施形態の給電部４０は、破断環状アンテナ２０に対し、電磁的結合による給電ではなく、電気的な接続による直接給電を行う。
給電ライン４２と直線部２４との間隔Ｆは、第１実施形態よりも広いＦ＝１．０ｍｍである。これは整合の最適化を図った結果である。
給電ライン４２の他端側については、第１実施形態と同じである。
The
The distance F between the
The other end side of the
図１７は、第３実施形態における円偏波アンテナ１の１層目～４層目の各形状を表した図であり、第１実施形態における図３に対応している。
１層目、４層目には、図１７（ａ）（ｄ）に示すように、破断環状アンテナ２０ａ、２０ｄと、地導体板１０ａ、１０ｄが配設される。
２層目には、図１７（ｂ）に示すように、破断環状アンテナ２０ｂが配設される。
３層目には、図１７（ｃ）に示すように、破断環状アンテナ２０ｃと給電ライン４２が配設され、破断環状アンテナ２０ｃの直線部２５ｃには、給電ライン４２を通すための破断部２５１が形成されている。第３実施形態においても、給電ライン４２が第２アンテナとして機能する。
FIG. 17 is a diagram showing each shape of the first layer to the fourth layer of the circularly polarized
As shown in FIGS. 17A and 17D, the breaking
As shown in FIG. 17B, the breaking
As shown in FIG. 17C, a breaking
図１８は円偏波アンテナ１のリターンロス特性を、図１９は指向性特性を、図２０は軸比特性を表したものである。
図１８に示されるように、第３実施形態の円偏波アンテナ１は、第２実施形態と同じく共振周波数が２．３０ＧＨｚである。また、図示していないが、円偏波アンテナ１の効率＝７３．３％と、本実施形態の円偏波アンテナ１でも高効率が確保されている。
このように第３実施形態の円偏波アンテナ１によれば、第１実施形態と同一の外形サイズであるが、破断部Ａを破断環状部２２の長手方向の端部に形成することで、第２実施形態と同様に、共振周波数を１０％程度低下させることができる。
従って、長手方向の端部に破断部Ａを設けた第３実施形態の円偏波アンテナ１により、第１実施形態と同一の周波数（２．５７ＧＨｚ）とした場合には、より小型化することができる。
FIG. 18 shows the return loss characteristic of the circularly polarized
As shown in FIG. 18, the circularly
As described above, according to the circularly polarized
Therefore, when the frequency (2.57 GHz) is the same as that of the first embodiment by the circularly polarized
図１９に示した指向性特性によれば、点線で囲った領域Ａ～Ｄで示されるように、±Ｙ方向（絶縁層１１と垂直な方向）に最大放射方向を持ち、その方向にＥθ成分と、Ｅφ成分で利得差がない。これにより、本実施形態の円偏波アンテナ１は、円偏波発生条件の１つを満たしていることが示されている。
また、本実施形態の円偏波アンテナ１では、図２０（ａ）に示すように、Ｚ－Ｙ面（φ＝９０°）において、良好な円偏波の目安である３ｄＢ以下の周波数が、４２．０度～８４．０度（ＢＷ＝４２．００度）と、２７１．０度～３１６．０度（ＢＷ＝４５．０度）であり、良好な角度幅が得られている。
さらに、図２０（ｂ）に示すように、Ｘ－Ｙ面（θ＝９０°）において、３ｄＢ以下の周波数が、４７．０度～８５．０度（ＢＷ＝３８．０度）と、２７１．０度～３１５．０度（ＢＷ＝４４．０度）であり、良好な角度幅が得られていることがわかる。
このように、本実施形態の円偏波アンテナ１では、軸比≦３ｄＢを満たす角度幅は、Ｚ－Ｙ面では４０度前後、Ｘ－Ｙ面では３５度前後となり、良好な円偏波特性を示す。
According to the directivity characteristics shown in FIG. 19, as shown by the regions A to D surrounded by the dotted line, the region has a maximum radiation direction in the ± Y direction (direction perpendicular to the insulating layer 11), and the Eθ component is in that direction. And there is no gain difference in the Eφ component. As a result, it is shown that the circularly
Further, in the circularly polarized
Further, as shown in FIG. 20 (b), in the XY plane (θ = 90 °), the frequencies of 3 dB or less are 47.0 degrees to 85.0 degrees (BW = 38.0 degrees), which is 271. It is 0.0 to 315.0 degrees (BW = 44.0 degrees), and it can be seen that a good angle width is obtained.
As described above, in the circularly polarized
なお、第３実施形態の円偏波アンテナ１における面電流密度特性（２．３０ＧＨｚ）については、図９、図１０で説明した第１実施形態と同様に、破断環状アンテナ２０（第１アンテナとして機能）と、破断環状アンテナ２０に対して直交状態に配置される給電ライン４２（第２アンテナとして機能）とが、ｔ＝Ｔ／２とｔ＝３Ｔ／４においてπ／２の位相差を持つことで、円偏波が発生している。
但し、図９、１０と同様に、図面精度の都合で詳細な分布までは表示できないため、第３実施形態の面電流密度特性については図示しないこととする。
Regarding the surface current density characteristic (2.30 GHz) of the circularly polarized
However, as in FIGS. 9 and 10, since the detailed distribution cannot be displayed due to the accuracy of the drawing, the surface current density characteristics of the third embodiment are not shown.
次に、説明した実施形態の変形例について説明する。
第１～第３の各実施形態では、円偏波アンテナ１を４層で構成し、１層目～４層目に破断環状アンテナ２０ａ～２０ｄを配設した。これに対し、変形例としては、４層に限られず、単層、２層、３層、５層以上とすることが可能である。
例えば、破断環状アンテナ２０を２層とした場合、１層の絶縁層１１の一方の側に１層目の破断環状アンテナ２０ａと地導体板１０ａを、他方の側に２層目の破断環状アンテナ２０ｂと地導体板１０ｂ（実施形態の地導体板１０ｄに対応）を配設する。そして給電部４０を、１層目又は２層目の何れか一方に配設する。この給電部４０が配設される側の破断環状アンテナ２０は、実施形態で説明したように、破断環状部２２の直線部２５に破断部２５１を形成する。
なお、破断環状アンテナ２０、ＥＭ給電部４１（第１実施形態と第２実施形態）、地導体板１０は、それぞれビア接続するのは同じである。
この給電部４０は、絶縁層１１の一方の面に形成されることから、実施形態において図４で説明したような給電用のスルーホール３１、３２は形成されない。
ただし、給電部４０が形成されている面（層）と反対側の面（層）に給電端子を形成する場合には、図４（ｂ）と同様にスルーホール３２及び給電端子３６を形成する。
Next, a modified example of the described embodiment will be described.
In each of the first to third embodiments, the circularly
For example, when the breaking
The breaking
Since the feeding
However, when the power feeding terminal is formed on the surface (layer) opposite to the surface (layer) on which the feeding
また、単層とする場合には、１層の絶縁層１１の一方の側だけに破断環状アンテナ２０と給電部４０を配設する。地導体板１０は破断環状アンテナ２０と同じ側に配設されることが好ましいが反対側に配設することも可能である。
なお、１層の場合にはビア接続される他層が存在しないため、破断環状アンテナ２０の直線部２５に破断部２５１を形成することができない。このため、直線部２５と給電ライン４２との交差範囲に絶縁膜などの絶縁層を配設する。
Further, in the case of a single layer, the breaking
In the case of one layer, since there is no other layer connected to the via, the
なお、円偏波アンテナ１を３層で構成する場合には、図３に示した各層のうち、２層目の破断環状アンテナ２０ｂを省略する。
一方、５層以上とする場合には、図２（ｂ）に示した破断環状アンテナ２０ｂの数と絶縁層１１を層数にあわせて増加させる。この場合、図２（ｃ）に示した破断環状アンテナ２０と給電部４０が配設された層に対して、上下いずれの側に増加してもよく、６層以上とする場合には上下の両方の側に増加するようにしてもよい。
When the circularly
On the other hand, when the number of layers is 5 or more, the number of broken
また、説明した各実施形態では、給電ライン４２を３層目に配設し、３層目のＥＭ給電部４１（第１実施形態、第２実施形態）又は３層目の直線部２３（第３実施形態）に接続する場合について説明した。これに対して、給電ライン４２を、他の層に配設するようにしてもよい。
いずれの場合であっても図３（ｃ）で示したように、給電ライン４２が配設される層の破断環状アンテナ２０は、その直線部２５に破断部２５１を設ける。
更に、説明した実施形態及び変形例では、給電ライン４２を１層とする場合について説明したが、給電ライン４２を多層化するようにしてもよい。この場合、各層の給電ライン４２はビア接続する。
Further, in each of the described embodiments, the
In any case, as shown in FIG. 3C, the broken
Further, in the described embodiments and modifications, the case where the
また説明した実施形態では、絶縁層１１の形状として、地導体板１０と破断環状アンテナ２０を含む矩形形状とした。
これに対する変形例として、絶縁層１１を、地導体板１０、破断環状アンテナ２０、給電部４０の投影領域以外の領域を切り取った形状としてもよい。
すなわち、地導体板１０が配設されていない側の両角部分を切り取った形状にすることも可能である。角部分を切り取る形状としては、斜めに切り取る三角形状の場合と、矩形形状の場合のいずれでもよい。
ただし、絶縁層１１は、地導体板１０、破断環状アンテナ２０、給電部４０の投影領域から所定距離離れた範囲で残されていることが放射効率上は好ましい。
Further, in the described embodiment, the shape of the insulating
As a modification to this, the insulating
That is, it is also possible to cut out both corner portions on the side where the
However, it is preferable that the insulating
１ 円偏波アンテナ
１０ 地導体板
１１ 絶縁層
１２ ビア接続（地導体板）
２０ 破断環状アンテナ
２１ ビア接続（破断環状部、ＥＭ給電部）
２２ 破断環状部
２３～２７ 直線部
２８、２９ 延設部
４０ 給電部
４１ ＥＭ給電部
４２ 給電ライン
２５１ 破断部
1 Circularly polarized
20 Breaking
22 Breaking annular part 23-27
Claims (9)
前記破断環状部の破断部を形成する一方の端部と連続し、前記破断環状部の内側、又は外側方向に延設された第１延設部と、
前記破断環状部の破断部を形成する他方の端部と連続し、前記第１延設部に対して所定間隔で並行して形成された第２延設部と、
前記破断環状部から所定距離だけ隔てて配設された地導体板と、
前記破断環状部の内側に、前記破断環状部の長手方向の一部と所定間隔をおいて対向配置されることで、前記破断環状部に電磁的に接続されたＥＭ給電部と、
前記破断環状部の長手方向に対して直交状態に配設され、一端側が前記ＥＭ給電部と電気的に接続され、前記地導体板まで延びる他端側に給電点を備え、前記ＥＭ給電部を介して前記破断環状部に給電する給電ラインと、を具備し、
前記破断環状部と前記第１延設部、前記第２延設部は第１アンテナとして機能し、前記給電ラインは第２アンテナとして機能している、
ことを特徴とする円偏波アンテナ。 The fractured annular portion where the fractured portion was formed and the fractured annular portion,
A first extending portion that is continuous with one end forming the breaking portion of the breaking annular portion and extends inward or outward of the breaking annular portion.
A second extension portion that is continuous with the other end portion that forms the fracture portion of the fracture annular portion and is formed in parallel with the first extension portion at a predetermined interval.
A ground conductor plate disposed at a predetermined distance from the fractured annular portion,
An EM feeding portion electromagnetically connected to the fracture annular portion by being arranged inside the fracture annular portion at a predetermined distance from a part of the fracture annular portion in the longitudinal direction.
The EM feeding portion is arranged so as to be orthogonal to the longitudinal direction of the fracture annular portion, one end side is electrically connected to the EM feeding portion, and the other end side extending to the ground conductor plate is provided with a feeding point. A feeding line that supplies power to the fractured annular portion via the break ring portion is provided.
The fractured annular portion, the first extension portion, and the second extension portion function as a first antenna, and the feeding line functions as a second antenna.
A circularly polarized antenna characterized by that.
ことを特徴とする請求項１に記載の円偏波アンテナ。 The fractured portion is formed in the center of the fractured annular portion in the longitudinal direction.
The circularly polarized wave antenna according to claim 1.
ことを特徴とする請求項１に記載の円偏波アンテナ。 The fractured portion is formed at the longitudinal end of the fractured annular portion.
The circularly polarized wave antenna according to claim 1.
前記破断環状部の破断部を形成する一方の端部と連続し、前記破断環状部の内側、又は外側方向に延設された第１延設部と、
前記破断環状部の破断部を形成する他方の端部と連続し、前記第１延設部に対して所定間隔で並行して形成された第２延設部と、
前記破断環状部から所定距離だけ隔てて配設された地導体板と、
一端側が前記破断環状部と電気的に接続され、前記地導体板まで延びる他端側に給電点を備えた給電ラインと、を具備し、
前記破断環状部と前記第１延設部、前記第２延設部は第１アンテナとして機能し、前記給電ラインは第２アンテナとして機能している、
ことを特徴とする円偏波アンテナ。 A fracture annular portion with a fractured portion formed at the end in the longitudinal direction, and a fracture annular portion.
A first extending portion that is continuous with one end forming the breaking portion of the breaking annular portion and extends inward or outward of the breaking annular portion.
A second extension portion that is continuous with the other end portion that forms the fracture portion of the fracture annular portion and is formed in parallel with the first extension portion at a predetermined interval.
A ground conductor plate disposed at a predetermined distance from the fractured annular portion,
A feeding line having one end side electrically connected to the broken annular portion and having a feeding point on the other end side extending to the ground conductor plate is provided.
The fractured annular portion, the first extension portion, and the second extension portion function as a first antenna, and the feeding line functions as a second antenna.
A circularly polarized antenna characterized by that.
ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１の請求項に記載の円偏波アンテナ。 The polarization between the first antenna and the second antenna has a phase difference of approximately π / 2.
The circularly polarized wave antenna according to claim 1, wherein the antenna is characterized in that.
ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１の請求項に記載の円偏波アンテナ。 The fracture annular portion has a rectangular shape arranged in parallel with the ground conductor plate, and the fracture portion is formed on the side of the two sides parallel to the ground conductor plate that is distant from the ground conductor plate. Yes,
The circularly polarized wave antenna according to claim 1, wherein the antenna is characterized in that.
ことを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１の請求項に記載の円偏波アンテナ。 The pair of extension portions extend inside or outside the fracture annular portion.
The circularly polarized wave antenna according to claim 1, wherein the antenna is characterized in that.
前記給電ラインの前記一端は、いずれか１の層の破断環状部に、前記ＥＭ給電部を介して電磁的に接続され、又は電気的に接続されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１の請求項に記載の円偏波アンテナ。 The fractured annular portion and the extending portion are formed into a plurality of layers connected via via an insulating layer.
The one end of the feeding line is electromagnetically connected or electrically connected to the breaking annular portion of any one layer via the EM feeding portion.
The circularly polarized wave antenna according to claim 1, wherein the antenna is characterized in that.
前記地導体板の２層はビア接続されている、
ことを特徴とする請求項８に記載の円偏波アンテナ。 The ground conductor plate is formed into two layers corresponding to the uppermost layer and the lowermost layer of the fractured annular portion.
The two layers of the ground conductor plate are via connected.
The circularly polarized wave antenna according to claim 8.
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