JP7232859B2 - Circularly polarized antenna device - Google Patents

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Description

本発明は円偏波アンテナ装置に関し、特に、複数の直線偏波アンテナエレメントを用いて円偏波を受信可能に構成された円偏波アンテナ装置に関する。 The present invention relates to a circularly polarized wave antenna device, and more particularly to a circularly polarized wave antenna device configured to receive circularly polarized waves using a plurality of linearly polarized wave antenna elements.

全地球測位システム(GPS(Global Positioning System))に用いられる人工衛星からの信号は円偏波信号であり、この信号を受信する円偏波アンテナ装置としては、セラミックや積層基板を用いるパッチアンテナからなるものが一般的に知られている。セラミックや積層基板等、高価な誘電体材料を使用するパッチアンテナは、コスト高となり、また重量も比較的重たいものとなっていた。 A signal from an artificial satellite used in a global positioning system (GPS) is a circularly polarized wave signal, and as a circularly polarized wave antenna device for receiving this signal, a patch antenna using a ceramic or laminated substrate is used. are commonly known. Patch antennas using expensive dielectric materials such as ceramics and laminated substrates are expensive and relatively heavy.

さらに、近来の衛星測位システム(GNSS(Global Navigation Satellite System))では、GPSだけでなくGLONASSやGalileo等の複数の周波数帯の信号を受信可能とするため、マルチバンド(L1,L2,L5バンド等)に対応した円偏波アンテナ装置が必要となる。このようなマルチバンド対応円偏波アンテナ装置としては、セラミックパッチアンテナを複数段積層したものが知られている。しかしながら、高価なセラミック材料を使用するパッチアンテナを積層するためさらにコスト高となると共に、さらに重量も重たくなっていた。 Furthermore, in the recent satellite positioning system (GNSS (Global Navigation Satellite System)), it is possible to receive not only GPS but also signals in multiple frequency bands such as GLONASS and Galileo, so multiband (L1, L2, L5 bands, etc. ) is required. As such a multi-band circularly polarized antenna device, there is known one in which ceramic patch antennas are stacked in multiple stages. However, since the patch antenna is laminated using expensive ceramic materials, the cost is further increased, and the weight is also increased.

このような高価で重たいセラミックを用いたパッチアンテナではなく、複数の直線偏波アンテナエレメントを用いて円偏波を受信可能に構成された円偏波アンテナ装置も知られている(例えば特許文献1)。特許文献1のアンテナ装置は、グラウンドプレーン上に4つの逆Fアンテナエレメントを上面視で点対称に配置するものである。この4つの逆Fアンテナエレメントの各給電点に対して位相差を持たせて4点給電を実現するために、複数の移相器を用いて並列給電を行っている。具体的には、低雑音アンプからの信号を2つの経路に分配する180度移相器と、分配された各経路をさらに2つの給電点に対して90度ずつの位相差の信号となるように分配する90度移相器を用いた給電回路が必要であった。 Instead of such a patch antenna using expensive and heavy ceramics, there is also known a circularly polarized antenna device configured to be able to receive circularly polarized waves using a plurality of linearly polarized antenna elements (for example, Patent Document 1 ). The antenna device of Patent Document 1 has four inverted F antenna elements arranged point-symmetrically on a ground plane when viewed from above. Parallel feeding is performed using a plurality of phase shifters in order to give a phase difference to each feeding point of these four inverted F antenna elements and realize four-point feeding. Specifically, a 180-degree phase shifter that distributes the signal from the low-noise amplifier to two paths, and a signal with a phase difference of 90 degrees from each of the distributed paths to the two feeding points. A feed circuit using a 90 degree phase shifter that distributes to .

特開2015-037240号公報JP 2015-037240 A

従来技術のような並列給電回路は、複数の移相器を用いる必要があったため、大型化していた。また、GNSS用の円偏波アンテナ装置では一般的に必要となる低雑音アンプ回路を移相器と共に回路基板上に載置しようとすると、レイアウト上、片面基板での実装は困難であった。
Parallel feeding circuits such as those of the prior art required the use of a plurality of phase shifters , resulting in an increase in size. In addition, when trying to mount a low-noise amplifier circuit, which is generally required in a circularly polarized wave antenna device for GNSS, on a circuit board together with a phase shifter , it was difficult to mount on a single-sided board due to the layout.

本発明は、斯かる実情に鑑み、安価で小型化且つ軽量化も可能な円偏波アンテナ装置を提供しようとするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of such circumstances, it is an object of the present invention to provide a circularly polarized antenna device that is inexpensive, compact, and lightweight.

上述した本発明の目的を達成するために、本発明による円偏波アンテナ装置は、少なくとも3つ以上の給電点と、各給電点に対して直列に給電するための合成点と、グラウンド層とを有する回路基板と、回路基板上に立設されそれぞれ各給電点に接続される少なくとも3つ以上の直線偏波アンテナエレメントを有し円偏波を受信可能に構成される円偏波アンテナと、合成点から、各給電点に対して直列に給電するための直列給電回路であって、該直列給電回路は、各給電点間に延在し各給電点を直列に接続する複数の伝送線路と、直列に接続される複数の伝送線路の端部の給電点と合成点との間に延在するインピーダンス変換器とを有し、複数の伝送線路及びインピーダンス変換器は、各直線偏波アンテナエレメントの受信信号振幅が略同等となるように調整される特性インピーダンスをそれぞれ有すると共に、各伝送線路の線路長は、各直線偏波アンテナエレメントの位相差が略等しくなるように構成される、直列給電回路と、を具備するものである。 In order to achieve the object of the present invention described above, a circularly polarized wave antenna device according to the present invention includes at least three or more feeding points, a synthesis point for feeding power in series to each feeding point, and a ground layer. and a circularly polarized antenna configured to receive circularly polarized waves having at least three or more linearly polarized antenna elements erected on the circuit board and connected to respective feeding points, A series feed circuit for supplying power from a combining point to each feed point in series, the series feed circuit including a plurality of transmission lines extending between and connecting each feed point in series. and an impedance transformer extending between the feed point and the combining point at the ends of a plurality of transmission lines connected in series, the plurality of transmission lines and the impedance transformer for each linearly polarized antenna element. Each transmission line has a characteristic impedance that is adjusted so that the received signal amplitudes are substantially equal, and the line length of each transmission line is configured so that the phase difference of each linearly polarized antenna element is substantially equal. and a circuit.

ここで、円偏波アンテナの各直線偏波アンテナエレメントは、逆L型エレメント又は逆F型エレメントで構成されるものであれば良い。 Here, each linearly polarized wave antenna element of the circularly polarized wave antenna may be composed of an inverted L-shaped element or an inverted F-shaped element.

また、円偏波アンテナの各直線偏波アンテナエレメントは、回路基板に対して垂直方向に線幅を有する板金エレメントからなるものであっても良い。 Further, each linearly polarized wave antenna element of the circularly polarized wave antenna may be made of a sheet metal element having a line width in a direction perpendicular to the circuit board.

また、円偏波アンテナは、複数の周波数帯の円偏波に対応可能なように、少なくとも3つ以上の直線偏波アンテナエレメントを有し円偏波を受信可能に構成される円偏波アンテナが同軸に複数配置されるものであっても良い。 In addition, the circularly polarized antenna has at least three or more linearly polarized antenna elements so as to be able to receive circularly polarized waves in a plurality of frequency bands. may be coaxially arranged.

また、直列給電回路のインピーダンス変換器は、合成点から遠い側から順に、各給電点に接続される直線偏波アンテナエレメントの特性インピーダンスと伝送線路の特性インピーダンスとを合成する合成インピーダンスに対して、合成点でマッチングが取れるようにインピーダンス変換するものであれば良い。 In addition, the impedance converter of the series feeding circuit, in order from the side farthest from the combining point, for the combined impedance obtained by combining the characteristic impedance of the linearly polarized antenna element connected to each feeding point and the characteristic impedance of the transmission line, It is sufficient if impedance conversion is performed so that matching can be obtained at the synthesis point.

さらに、アンプ回路を具備し、アンプ回路は、回路基板に対する上面視で円偏波アンテナの中央部に配置されるものであれば良い。 Further, it is sufficient that an amplifier circuit is provided, and the amplifier circuit is arranged in the central portion of the circularly polarized antenna when viewed from the top of the circuit board.

また、同軸に複数配置される円偏波アンテナは、その給電端子以外が封止されるように、インサート成形によりモールドされるものであっても良い。 Moreover, the circularly polarized wave antennas arranged coaxially may be molded by insert molding so that the portions other than the feeding terminals thereof are sealed.

また、本発明の円偏波アンテナ装置の製造方法は、第1の周波数帯の直線偏波アンテナエレメントと第2の周波数帯の直線偏波アンテナエレメントを1つのペアとして、それぞれの給電端子が接続されるように一体的に成形される板金エレメントを4つ用意し、用意された4つの板金エレメントを、上面視で点対称に、第2の周波数帯の直線偏波アンテナエレメントが第1の周波数帯の直線偏波アンテナエレメントの内側になるように配置し、配置された4つの板金エレメントを、給電端子が接続されるように一体的に成形される部分以外が封止されるように、インサート成形によりモールドし、給電端子が接続されるように一体的に成形される部分をカットすることで第1の周波数帯の直線偏波アンテナエレメントと第2の周波数帯の直線偏波アンテナエレメントを電気的に分離し、8つの給電点及びグラウンド層を有する回路基板を提供し、モールドされ電気的に分離された第1の周波数帯の直線偏波アンテナエレメントと第2の周波数帯の直線偏波アンテナエレメントのそれぞれの給電端子を、提供された回路基板上のそれぞれの給電点に電気的に接続する、ものであれば良い。 Further, in the manufacturing method of the circularly polarized antenna device of the present invention, the linearly polarized antenna element of the first frequency band and the linearly polarized antenna element of the second frequency band are paired as one pair, and the feeding terminals thereof are connected to each other. Prepare four sheet metal elements that are integrally molded so that the linearly polarized wave antenna element of the second frequency band is the first frequency The four sheet metal elements are arranged so as to be inside the linearly polarized wave antenna element of the band, and are inserted so that the parts other than the part integrally molded so that the feeding terminal is connected are sealed. The linearly polarized antenna element for the first frequency band and the linearly polarized antenna element for the second frequency band are electrically connected by molding and cutting the integrally molded portion so that the feed terminal is connected. a circuit board having eight feed points and a ground plane, the molded and electrically isolated linearly polarized antenna element for a first frequency band and the linearly polarized antenna for a second frequency band; It is sufficient to electrically connect each feed terminal of the element to each feed point on the provided circuit board.

本発明の円偏波アンテナ装置には、安価で小型化且つ軽量化も可能であるという利点がある。 The circularly polarized wave antenna device of the present invention has the advantage of being inexpensive, compact and lightweight.

図1は、本発明の円偏波アンテナ装置を説明するための概略斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view for explaining a circularly polarized wave antenna device of the present invention. 図2は、本発明の円偏波アンテナ装置の直列給電回路を集中定数回路により表した回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a series feeding circuit of the circularly polarized antenna device of the present invention by a lumped constant circuit. 図3は、図2のように設計された本発明の円偏波アンテナ装置の直列給電回路の周波数特性のグラフである。FIG. 3 is a graph of frequency characteristics of the series feeding circuit of the circularly polarized antenna device of the present invention designed as shown in FIG. 図4は、本発明の円偏波アンテナ装置の直線偏波アンテナエレメントが3つの場合を説明するための概略斜視図である。FIG. 4 is a schematic perspective view for explaining a case where the circularly polarized wave antenna device of the present invention has three linearly polarized wave antenna elements. 図5は、本発明の円偏波アンテナ装置を複数の周波数帯の円偏波に対応可能なように構成したものを説明するための概略上面図である。FIG. 5 is a schematic top view for explaining the configuration of the circularly polarized antenna device of the present invention so as to be compatible with circularly polarized waves in a plurality of frequency bands. 図6は、本発明の円偏波アンテナ装置の直列給電回路の具体例を説明するための概略上面図である。FIG. 6 is a schematic top view for explaining a specific example of the series feeding circuit of the circularly polarized antenna device of the present invention. 図7は、本発明の円偏波アンテナ装置を複数の周波数帯の円偏波に対応可能に構成した場合の製造方法を説明するための概略斜視図である。FIG. 7 is a schematic perspective view for explaining a manufacturing method when the circularly polarized wave antenna device of the present invention is configured to be compatible with circularly polarized waves in a plurality of frequency bands.

以下、本発明を実施するための形態を図示例と共に説明する。図1は、本発明の円偏波アンテナ装置を説明するための概略斜視図である。図示の通り、本発明の円偏波アンテナ装置は、回路基板10と、円偏波アンテナ20と、直列給電回路30とから主に構成されている。なお、図示例の円偏波アンテナ装置は、例えばGNSSのL2バンド及びL5バンド用の円偏波アンテナ装置として利用可能である。また、本発明の円偏波アンテナ装置は、円偏波であれば対応可能であり、例えばSDARS(Satellite Digital Audio Radio Services)等にも適用可能である。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described together with illustrated examples. FIG. 1 is a schematic perspective view for explaining a circularly polarized wave antenna device of the present invention. As shown in the figure, the circularly polarized wave antenna device of the present invention is mainly composed of a circuit board 10, a circularly polarized wave antenna 20, and a series feeding circuit 30. As shown in FIG. The illustrated circularly polarized antenna device can be used, for example, as a circularly polarized antenna device for L2 band and L5 band of GNSS. Further, the circularly polarized wave antenna device of the present invention can be used for circularly polarized waves, and can be applied to, for example, SDARS (Satellite Digital Audio Radio Services).

回路基板10は、複数の給電点11,12,13,14と、合成点15と、グラウンド層16とを有するものである。回路基板10は、例えば両面基板であり、裏面にグラウンド層16が設けられていれば良い。なお、給電点を適宜パターンニング形成することで、表面側にグラウンド層を設けても良い。図示例では、4つの給電点があり、回路基板10上に時計回りに第1給電点11と、第2給電点12と、第3給電点13と、第4給電点14とが配置されている。合成点15は、これらに対して直列に給電するためのものである。即ち、合成点15は、各給電点を直列に合成した部分である。 The circuit board 10 has a plurality of feed points 11 , 12 , 13 , 14 , a combining point 15 and a ground plane 16 . The circuit board 10 is, for example, a double-sided board, and the ground layer 16 may be provided on the back surface. A ground layer may be provided on the surface side by appropriately patterning the feeding points. In the illustrated example, there are four feeding points, and a first feeding point 11, a second feeding point 12, a third feeding point 13, and a fourth feeding point 14 are arranged clockwise on the circuit board 10. there is Combining point 15 is for feeding these in series. That is, the synthesis point 15 is a portion obtained by synthesizing the feed points in series.

円偏波アンテナ20は、複数の直線偏波アンテナエレメント21,22,23,24を有するものである。直線偏波アンテナエレメント21,22,23,24は、それぞれ回路基板10上に立設されそれぞれ各給電点11,12,13,14に接続されるものである。円偏波アンテナ20は、複数の直線偏波アンテナエレメント21,22,23,24を用いて円偏波を受信可能に構成されている。図示例では、第1直線偏波アンテナエレメント21と、第2直線偏波アンテナエレメント22と、第3直線偏波アンテナエレメント23と、第4直線偏波アンテナエレメント24とが、上面視で方形状に配置されている。より具体的には、複数の直線偏波アンテナエレメント21,22,23,24が点対称に時計回りに配置されている。また、各直線偏波アンテナエレメント21,22,23,24は、それぞれ線状の逆L型エレメントで構成される例を示した。しかしながら、本発明はこれに限定されず、例えば逆F型エレメントで構成されても良い。なお、円偏波アンテナ20を構成する各直線偏波アンテナエレメントは、必ずしも逆L型エレメントや逆F型エレメントである必要はなく、メアンダ型や螺旋型のモノポールアンテナ等、直線偏波を受信可能なエレメントであれば良い。また、直線偏波アンテナエレメントは、線状エレメントに限らず、例えば回路基板上に配置したり板金エレメントで構成したりしても良い。 The circularly polarized antenna 20 has a plurality of linearly polarized antenna elements 21 , 22 , 23 and 24 . The linearly polarized antenna elements 21, 22, 23 and 24 are erected on the circuit board 10 and connected to the feeding points 11, 12, 13 and 14, respectively. Circularly polarized wave antenna 20 is configured to be able to receive circularly polarized waves using a plurality of linearly polarized wave antenna elements 21 , 22 , 23 , and 24 . In the illustrated example, the first linearly polarized antenna element 21, the second linearly polarized antenna element 22, the third linearly polarized antenna element 23, and the fourth linearly polarized antenna element 24 are rectangular in top view. are placed in More specifically, a plurality of linearly polarized antenna elements 21, 22, 23, and 24 are arranged point-symmetrically clockwise. Moreover, each of the linearly polarized wave antenna elements 21, 22, 23, and 24 has shown an example in which each is composed of a linear inverted L-shaped element. However, the present invention is not limited to this, and may be configured with, for example, an inverted F-shaped element. Each linearly polarized antenna element constituting the circularly polarized antenna 20 does not necessarily have to be an inverted L-shaped element or an inverted F-shaped element. Any possible element is fine. Also, the linearly polarized wave antenna element is not limited to a linear element, and may be arranged on a circuit board or formed of a sheet metal element, for example.

直列給電回路30は、合成点15から、各給電点11,12,13,14に対して直列に給電するためのものである。直列給電回路30は、複数の伝送線路31,32,33と、インピーダンス変換器34とを有する。複数の伝送線路31,32,33は、各給電点間に延在し、各給電点を直列に接続するものである。具体的には、図示例では、第1伝送線路31が第1給電点11と第2給電点12との間に延在し、第2伝送線路32が第2給電点12と第3給電点13との間に延在し、第3伝送線路33が第3給電点13と第4給電点14との間に延在している。そして、これらが直列に接続され、1本の伝送線路となっている。インピーダンス変換器34は、直列に接続される複数の伝送線路の端部の給電点、具体的には、第4給電点14と合成点15との間に延在している。そして、複数の伝送線路31,32,33及びインピーダンス変換器34は、各直線偏波アンテナエレメント21,22,23,24の受信信号振幅が略同等となるように調整される特性インピーダンスをそれぞれ有するように構成されている。また、各伝送線路31,32,33の線路長は、各直線偏波アンテナエレメント21,22,23,24の位相差が略等しくなるように構成されている。即ち、4つの直線偏波アンテナエレメント21,22,23,24を用いる場合には、伝送線路は位相を90度(λ/4)シフトするものであれば良い。具体的には、伝送線路は、λ/4線路であれば良い。 The series feeding circuit 30 is for feeding the respective feeding points 11, 12, 13 and 14 in series from the combining point 15. FIG. The series feeding circuit 30 has a plurality of transmission lines 31 , 32 , 33 and an impedance converter 34 . A plurality of transmission lines 31, 32, 33 extend between the feeding points and connect the feeding points in series. Specifically, in the illustrated example, the first transmission line 31 extends between the first feeding point 11 and the second feeding point 12, and the second transmission line 32 extends between the second feeding point 12 and the third feeding point. 13 and a third transmission line 33 extends between the third feeding point 13 and the fourth feeding point 14 . These are connected in series to form one transmission line. The impedance converter 34 extends between the feed points at the ends of the plurality of transmission lines connected in series, specifically between the fourth feed point 14 and the combining point 15 . The plurality of transmission lines 31, 32, 33 and the impedance converter 34 each have a characteristic impedance that is adjusted so that the received signal amplitudes of the linearly polarized antenna elements 21, 22, 23, 24 are substantially equal. is configured as Further, the line lengths of the transmission lines 31, 32, 33 are configured so that the phase differences of the linearly polarized antenna elements 21, 22, 23, 24 are substantially equal. That is, when using the four linearly polarized antenna elements 21, 22, 23 and 24, the transmission line should shift the phase by 90 degrees (λ/4). Specifically, the transmission line may be a λ/4 line.

以下、集中定数回路を用いて直列給電回路のより具体的な構成を説明する。図2は、本発明の円偏波アンテナ装置の直列給電回路を集中定数回路により表した回路図である。図中、図1と同一の符号を付した部分は同一物を表している。この例では、各直線偏波アンテナエレメント21,22,23,24及び各伝送線路31,32,33がLC回路で表されている。具体的には、例えば、各直線偏波アンテナエレメント21,22,23,24が50Ωの特性インピーダンスを有するものとする。また、各伝送線路31,32,33は、位相を90度シフトするものとする。図示の通り、第1給電点11にはLC回路で表された第1直線偏波アンテナエレメント21が接続される。また、第1給電点11と第2給電点12との間に、LC回路で表された第1伝送線路31が接続されている。第1給電点11には特性インピーダンス50Ωの第1直線偏波アンテナエレメント21が接続されるため、第1伝送線路31の特性インピーダンスは、50Ωとなるように構成される。第2給電点12では、第1伝送線路31の特性インピーダンス50Ωと第2直線偏波アンテナエレメント22の特性インピーダンス50Ωが合流するため、合成インピーダンスは25Ωとなる((50×50)/(50+50))。したがって、第2伝送線路32の特性インピーダンスは、25Ωとなるように構成される。同様に、第3給電点13では、第2伝送線路32の特性インピーダンス25Ωと第3直線偏波アンテナエレメント23の特性インピーダンス50Ωが合流するため、合成インピーダンスは16.7Ωとなる((25×50)/(25+50))。したがって、第3伝送線路33の特性インピーダンスは、16.7Ωとなるように構成される。さらに、第4給電点14では、第3伝送線路33の特性インピーダンス16.7Ωと第4直線偏波アンテナエレメント24の特性インピーダンス50Ωが合流するため、合成インピーダンスは12.5Ωとなる((16.7×50)/(16.7+50))。したがって、インピーダンス変換器34は、合成インピーダンス12.5Ωを合成点15において50Ωでマッチングが取れるようにインピーダンス変換すれば良い。即ち、インピーダンス変換器34は、25Ωのインピーダンス変換(√(12.5×50))を行うように構成されれば良い。なお、インピーダンス変換器34は、λ/4線路を用いて位相をシフトしつつインピーダンス変換を行うようにしても良いし、LC整合回路によりインピーダンス変換のみを行うようにしても良い。 A more specific configuration of the series feeding circuit will be described below using a lumped constant circuit. FIG. 2 is a circuit diagram showing a series feeding circuit of the circularly polarized antenna device of the present invention by a lumped constant circuit. In the figure, the parts denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 represent the same parts. In this example, each linearly polarized antenna element 21, 22, 23, 24 and each transmission line 31, 32, 33 is represented by an LC circuit. Specifically, for example, each linearly polarized antenna element 21, 22, 23, 24 shall have a characteristic impedance of 50Ω. Also, the transmission lines 31, 32, 33 are assumed to shift the phase by 90 degrees. As shown, the first feeding point 11 is connected to a first linearly polarized antenna element 21 represented by an LC circuit. A first transmission line 31 represented by an LC circuit is connected between the first feeding point 11 and the second feeding point 12 . Since the first linearly polarized antenna element 21 having a characteristic impedance of 50Ω is connected to the first feeding point 11, the characteristic impedance of the first transmission line 31 is configured to be 50Ω. At the second feeding point 12, the characteristic impedance of 50 Ω of the first transmission line 31 and the characteristic impedance of 50 Ω of the second linearly polarized antenna element 22 join, resulting in a combined impedance of 25 Ω ((50×50)/(50+50) ). Therefore, the characteristic impedance of the second transmission line 32 is configured to be 25Ω. Similarly, at the third feeding point 13, the characteristic impedance of 25Ω of the second transmission line 32 and the characteristic impedance of 50Ω of the third linearly polarized antenna element 23 join together, resulting in a combined impedance of 16.7Ω ((25×50 )/(25+50)). Therefore, the characteristic impedance of the third transmission line 33 is configured to be 16.7Ω. Further, at the fourth feeding point 14, the characteristic impedance of 16.7Ω of the third transmission line 33 and the characteristic impedance of 50Ω of the fourth linearly polarized antenna element 24 join together, resulting in a combined impedance of 12.5Ω ((16. 7×50)/(16.7+50)). Therefore, the impedance converter 34 may convert the combined impedance of 12.5Ω so that matching can be achieved with 50Ω at the combined point 15 . That is, the impedance converter 34 may be configured to perform impedance conversion of 25Ω (√(12.5×50)). The impedance converter 34 may perform impedance conversion while shifting the phase using a λ/4 line, or may perform only impedance conversion using an LC matching circuit.

本発明の円偏波アンテナ装置の直列給電回路は、このように構成されることで、各直線偏波アンテナエレメント21,22,23,24の受信信号振幅が略同等となるように調整されることになる。そして、各伝送線路31,32,33により、各給電点11,12,13,14間で90度の位相差を有するように給電可能となる。これにより、円偏波を受信可能に構成される。 The serial feeding circuit of the circularly polarized antenna device of the present invention is configured in this way, so that the received signal amplitudes of the linearly polarized antenna elements 21, 22, 23, and 24 are adjusted to be substantially equal. It will be. Then, the transmission lines 31, 32, 33 enable feeding so that the feeding points 11, 12, 13, 14 have a phase difference of 90 degrees. Thereby, it is configured to be able to receive circularly polarized waves.

図3は、図2のように設計された本発明の円偏波アンテナ装置の直列給電回路の周波数特性のグラフである。図3(a)が経路間の振幅比を、図3(b)が経路間の位相差をそれぞれ表している。図3(a)の周波数特性から分かる通り、本発明の円偏波アンテナ装置の直列給電回路によれば、4点の給電点を略同振幅で合成できている。また、図3(b)の周波数特性から分かる通り、本発明の円偏波アンテナ装置の直列給電回路によれば、4点の給電点を略90度の位相差で略等しくなるように合成できている。 FIG. 3 is a graph of frequency characteristics of the series feeding circuit of the circularly polarized antenna device of the present invention designed as shown in FIG. FIG. 3(a) represents the amplitude ratio between the paths, and FIG. 3(b) represents the phase difference between the paths. As can be seen from the frequency characteristics of FIG. 3(a), according to the series feeding circuit of the circularly polarized wave antenna device of the present invention, four feeding points can be synthesized with substantially the same amplitude. Further, as can be seen from the frequency characteristics of FIG. 3(b), according to the series feeding circuit of the circularly polarized wave antenna device of the present invention, four feeding points can be synthesized so as to be approximately equal with a phase difference of approximately 90 degrees. ing.

なお、上述の具体的な特性インピーダンスの値はあくまで一例であり、これに限定されるものではない。また、例えば各直線偏波アンテナエレメントの特性インピーダンスが50Ωではなく各々異なるものであったとしても、上述した手法で合成インピーダンスを同様に求めれば、適切な伝送線路及びインピーダンス変換器を構成可能となる。 It should be noted that the specific characteristic impedance values described above are merely examples, and the present invention is not limited to these. Also, for example, even if the characteristic impedance of each linearly polarized antenna element is not 50Ω but different from each other, it is possible to configure an appropriate transmission line and impedance converter by obtaining the combined impedance in the same manner as described above. .

これまでの例は、4つの直線偏波アンテナエレメントを用いて円偏波を受信可能に構成したものを説明した。本発明はこれに限定されず、3つ以上の直線偏波アンテナエレメントがあれば、円偏波を受信できるように構成可能である。即ち、直線偏波アンテナエレメントは少なくとも3つ以上あれば良く、これに伴い回路基板も3つ以上の給電点を有すれば良い。図4は、本発明の円偏波アンテナ装置の直線偏波アンテナエレメントが3つの場合を説明するための概略斜視図である。図中、図1と同一の符号を付した部分は同一物を表している。図4に示される通り、回路基板10は、3つの給電点11,12,13と、合成点15を有している。また、3つの直線偏波アンテナエレメント21,22,23が各給電点11,12,13に接続されている。そして、円偏波を受信可能なように、3つの直線偏波アンテナエレメント21,22,23が上面視で3角形状に配置されている。なお、図示例の直線偏波アンテナエレメント21,22,23は、回路基板10に対して垂直方向に線幅を有する板金エレメントからなるものを示した。しかしながら、本発明はこれに限定されず、線状エレメントであっても良い。線幅を持たせることで、直線偏波アンテナエレメントの帯域を調整可能となる。また、直線偏波アンテナエレメント21,22,23は、エレメント長を確保するために、開放端側を下方に折り曲げている例を示した。 In the examples so far, four linearly polarized antenna elements are used to receive circularly polarized waves. The present invention is not limited to this, and can be configured to receive circularly polarized waves as long as there are three or more linearly polarized antenna elements. That is, at least three or more linearly polarized wave antenna elements are sufficient, and the circuit board may also have three or more feeding points. FIG. 4 is a schematic perspective view for explaining a case where the circularly polarized wave antenna device of the present invention has three linearly polarized wave antenna elements. In the figure, the parts denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 represent the same parts. As shown in FIG. 4, the circuit board 10 has three feed points 11, 12, 13 and a combining point 15. As shown in FIG. Also, three linearly polarized antenna elements 21, 22, 23 are connected to the feed points 11, 12, 13, respectively. Three linearly polarized wave antenna elements 21, 22, and 23 are arranged in a triangular shape when viewed from above so that circularly polarized waves can be received. The linearly polarized wave antenna elements 21, 22, and 23 in the illustrated examples are made of sheet metal elements having a line width in the direction perpendicular to the circuit board 10. FIG. However, the present invention is not limited to this, and linear elements may be used. By providing a linewidth, it becomes possible to adjust the band of the linearly polarized antenna element. Moreover, the linearly polarized wave antenna elements 21, 22, and 23 have shown an example in which the open end side is bent downward in order to secure the element length.

この例では、直列給電回路30は、各給電点11,12,13間に延在し各給電点11,12,13を直列に接続する2つの伝送線路31,32を有している。また、伝送線路の端部の第3給電点13と合成点15との間にインピーダンス変換器34を有している。これらにより、上述と同様の手法により、各伝送線路31,32は、例えば各給電点11,12,13間で位相差が略等しくなるように、具体的には、120度の位相差を有するように構成されれば良い。また、各伝送線路31,32及びインピーダンス変換器34を用いて、各直線偏波アンテナエレメント21,22,23の受信信号振幅が略同等となるような特性インピーダンスを有するように構成されれば良い。 In this example, the series feeding circuit 30 has two transmission lines 31, 32 extending between the feeding points 11, 12, 13 and connecting the feeding points 11, 12, 13 in series. It also has an impedance converter 34 between the third feed point 13 and the combining point 15 at the end of the transmission line. As a result, the transmission lines 31 and 32 have a phase difference of 120 degrees so that the phase differences between the feeding points 11, 12 and 13 are substantially equal, for example, by the same method as described above. It should be configured as follows. Further, it is sufficient to use the transmission lines 31, 32 and the impedance converter 34 so as to have a characteristic impedance such that the received signal amplitudes of the linearly polarized antenna elements 21, 22, 23 are substantially equal. .

なお、本発明の円偏波アンテナ装置は、円偏波を受信できるように構成されていれば、特にエレメントの個数に制限はない。例えば5角形状に配置した5つの直線偏波アンテナエレメントや6角形状に配置した6つの直線偏波アンテナエレメント等で構成されていても良い。 The number of elements of the circularly polarized wave antenna device of the present invention is not particularly limited as long as it is configured to receive circularly polarized waves. For example, it may be composed of five linearly polarized wave antenna elements arranged in a pentagonal shape, six linearly polarized wave antenna elements arranged in a hexagonal shape, or the like.

本発明の円偏波アンテナ装置は、さらに複数の周波数帯の円偏波に対応するように構成することが可能である。例えば、GNSSのL1,L2,L5バンドに対応可能なように構成することができる。図5は、本発明の円偏波アンテナ装置を複数の周波数帯の円偏波に対応可能なように構成したものを説明するための概略上面図である。図中、図1と同一の符号を付した部分は同一物を表している。図示の通り、この例では、円偏波アンテナが、同軸に複数配置されている。即ち、外側の第1円偏波アンテナ20aと、内側の第2円偏波アンテナ20bとが、同軸に配置されている。なお、外側に比べて内側の円偏波アンテナのほうが高周波側のエレメントになっている。第1円偏波アンテナ20aは、4つの直線偏波アンテナエレメント21a,22a,23a,24aを有し、例えばL2,L5バンドの円偏波を受信可能に構成されている。また、第2円偏波アンテナ20bは、4つの直線偏波アンテナエレメント21b,22b,23b,24bを有し、例えばL1バンドの円偏波を受信可能に構成されている。なお、さらに別の周波数帯に対応可能なように、同軸に他の円偏波アンテナを配置しても良い。 The circularly polarized wave antenna device of the present invention can further be configured to support circularly polarized waves in a plurality of frequency bands. For example, it can be configured to be compatible with GNSS L1, L2, and L5 bands. FIG. 5 is a schematic top view for explaining the configuration of the circularly polarized antenna device of the present invention so as to be compatible with circularly polarized waves in a plurality of frequency bands. In the figure, the parts denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 represent the same parts. As illustrated, in this example, a plurality of circularly polarized antennas are coaxially arranged. That is, the outer first circularly polarized antenna 20a and the inner second circularly polarized antenna 20b are arranged coaxially. Note that the inner circularly polarized antenna has a higher frequency element than the outer one. The first circularly polarized antenna 20a has four linearly polarized antenna elements 21a, 22a, 23a, and 24a, and is configured to be able to receive circularly polarized waves in the L2 and L5 bands, for example. The second circularly polarized antenna 20b has four linearly polarized antenna elements 21b, 22b, 23b, and 24b, and is configured to be able to receive, for example, L1 band circularly polarized waves. Note that another circularly polarized antenna may be arranged coaxially so as to be compatible with another frequency band.

第1円偏波アンテナ20aと第2円偏波アンテナ20bは、それぞれ第1直列給電回路30aと第2直列給電回路30bにより直列に給電される。各給電回路は、それぞれ上述の図示例と同様に構成されれば良い。即ち、回路基板には8つの給電点11a-14a,11b-14bを配置し、各給電回路によりそれぞれ直列給電を行うように構成されれば良い。具体的には、直列給電回路30aは、複数の伝送線路31a,32a,33aと、インピーダンス変換器34aとを有する。複数の伝送線路31a,32a,33aは、各給電点間に延在し、各給電点を直列に接続するものである。インピーダンス変換器34aは、直列に接続される複数の伝送線路の端部の給電点、具体的には、第4給電点14aと合成点15aとの間に延在している。そして、複数の伝送線路31a,32a,33a及びインピーダンス変換器34aは、各直線偏波アンテナエレメント21a,22a,23a,24aの受信信号振幅が略同等となるように調整される特性インピーダンスをそれぞれ有するように構成されている。また、各伝送線路31a,32a,33aの線路長は、各直線偏波アンテナエレメント21a,22a,23a,24aの位相差が略等しくなるように構成されている。第1円偏波アンテナ20aは、このように構成された直列給電回路30aにより、直列に給電される。また、直列給電回路30bは、複数の伝送線路31b,32b,33bと、インピーダンス変換器34bとを有する。複数の伝送線路31b,32b,33bは、各給電点間に延在し、各給電点を直列に接続するものである。インピーダンス変換器34bは、直列に接続される複数の伝送線路の端部の給電点、具体的には、第4給電点14bと合成点15bとの間に延在している。そして、複数の伝送線路31b,32b,33b及びインピーダンス変換器34bは、各直線偏波アンテナエレメント21b,22b,23b,24bの受信信号振幅が略同等となるように調整される特性インピーダンスをそれぞれ有するように構成されている。また、各伝送線路31b,32b,33bの線路長は、各直線偏波アンテナエレメント21b,22b,23b,24bの位相差が略等しくなるように構成されている。第2円偏波アンテナ20bは、このように構成された直列給電回路30bにより、直列に給電される。 The first circularly polarized antenna 20a and the second circularly polarized antenna 20b are fed in series by a first series feeding circuit 30a and a second series feeding circuit 30b, respectively. Each power supply circuit may be configured in the same manner as the example illustrated above. That is, the circuit board may be provided with eight feeding points 11a-14a and 11b-14b, and each feeding circuit may feed in series. Specifically, the series feeding circuit 30a has a plurality of transmission lines 31a, 32a, 33a and an impedance converter 34a. A plurality of transmission lines 31a, 32a, and 33a extend between the feeding points and connect the feeding points in series. The impedance converter 34a extends between the feeding points at the ends of the plurality of transmission lines connected in series, specifically between the fourth feeding point 14a and the combining point 15a. The plurality of transmission lines 31a, 32a, 33a and the impedance converter 34a each have a characteristic impedance that is adjusted so that the received signal amplitudes of the linearly polarized antenna elements 21a, 22a, 23a, 24a are substantially equal. is configured as Further, the line lengths of the transmission lines 31a, 32a, 33a are configured so that the phase differences of the linearly polarized antenna elements 21a, 22a, 23a, 24a are substantially equal. The first circularly polarized antenna 20a is fed in series by the series feeding circuit 30a configured as described above. Also, the series feeding circuit 30b has a plurality of transmission lines 31b, 32b, 33b and an impedance converter 34b. A plurality of transmission lines 31b, 32b, and 33b extend between the feeding points and connect the feeding points in series. The impedance converter 34b extends between the feeding points at the ends of the plurality of transmission lines connected in series, specifically between the fourth feeding point 14b and the combining point 15b. The plurality of transmission lines 31b, 32b, 33b and the impedance converter 34b each have a characteristic impedance that is adjusted so that the received signal amplitudes of the linearly polarized antenna elements 21b, 22b, 23b, 24b are substantially equal. is configured as The transmission lines 31b, 32b, 33b are configured to have substantially the same phase difference between the linearly polarized antenna elements 21b, 22b, 23b, 24b. The second circularly polarized antenna 20b is fed in series by the series feeding circuit 30b configured as described above.

このように同軸に複数の円偏波アンテナを配置できるため、パッチアンテナを積層する場合と比べ高さが増えることもない。さらに、上面視で円偏波アンテナの中央部にスペースができるため、ここにアンプ回路を配置することも可能である。即ち、図5に示される通り、アンプ回路40は、回路基板10に対する上面視で円偏波アンテナ20a、20bの中央部に配置されれば良い。 Since a plurality of circularly polarized antennas can be arranged coaxially in this way, the height does not increase as compared with the case of stacking patch antennas. Furthermore, since there is a space in the center of the circularly polarized wave antenna when viewed from above, it is also possible to arrange an amplifier circuit in this space. That is, as shown in FIG. 5, the amplifier circuit 40 may be arranged in the central portion of the circularly polarized antennas 20a and 20b when viewed from the top of the circuit board 10. As shown in FIG.

なお、同軸に複数の円偏波アンテナを配置した例ではなく、図1に示される1つの円偏波アンテナの場合であっても同様にアンプ回路を中央部に配置可能である。 It should be noted that, instead of the example in which a plurality of circularly polarized wave antennas are coaxially arranged, even in the case of one circularly polarized wave antenna shown in FIG. 1, the amplifier circuit can be similarly arranged in the central portion.

また、同軸に複数の円偏波アンテナを配置する例でも、各円偏波アンテナは円偏波を受信可能に構成されていれば、特に直線偏波アンテナエレメントの個数に制限はない。 Also, even in an example in which a plurality of circularly polarized wave antennas are coaxially arranged, the number of linearly polarized wave antenna elements is not particularly limited as long as each circularly polarized wave antenna is configured to be able to receive circularly polarized waves.

本発明の円偏波アンテナ装置は、直線偏波アンテナエレメントも上面視で直線状である必要はなく、円に沿って曲線状に構成されても良い。さらに、伝送線路についても上面視で直線状である必要はなく、同様に延に沿って曲線状に構成されても良い。図6は、本発明の円偏波アンテナ装置の直列給電回路の具体例を説明するための概略上面図である。図中、図1と同一の符号を付した部分は同一物を表している。この例は、複数の周波数帯の円偏波に対応可能に構成するために、2つの直列給電回路30a,30bを有するものである。直列給電回路30a,30bは、円に沿って曲線状に構成される伝送線路31a-33a;31b-33bとインピーダンス変換器34a,34bからなるものである。各伝送線路は、位相差が略等しくなるような線路長を有している。また、受信信号振幅が略同等となる特性インピーダンスを有するような線幅を有している。このような伝送線路が、回路基板10上にパターンニング形成されている。 In the circularly polarized wave antenna device of the present invention, the linearly polarized wave antenna element does not have to be straight when viewed from above, and may be curved along a circle. Furthermore, the transmission line does not have to be straight when viewed from above, and may be curved along its extension. FIG. 6 is a schematic top view for explaining a specific example of the series feeding circuit of the circularly polarized antenna device of the present invention. In the figure, the parts denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 represent the same parts. This example has two series feeding circuits 30a and 30b in order to be able to handle circularly polarized waves in a plurality of frequency bands. The series feeding circuits 30a, 30b are composed of transmission lines 31a-33a; 31b-33b curved along a circle and impedance converters 34a, 34b. Each transmission line has a line length such that the phase difference is substantially equal. In addition, it has a line width such that it has a characteristic impedance at which the received signal amplitude is approximately the same. Such transmission lines are patterned on the circuit board 10 .

次に、図7を用いて本発明の円偏波アンテナ装置の製造方法について説明する。図7は、本発明の円偏波アンテナ装置を複数の周波数帯の円偏波に対応可能に構成した場合の製造方法を説明するための概略斜視図である。図中、図5と同一の符号を付した部分は同一物を表している。この製造方法は、図5に示されるような複数の周波数帯の円偏波に対応可能なように複数の円偏波アンテナを同軸に配置した円偏波アンテナ装置に適用可能である。 Next, a method for manufacturing the circularly polarized wave antenna device of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic perspective view for explaining a manufacturing method when the circularly polarized wave antenna device of the present invention is configured to be compatible with circularly polarized waves in a plurality of frequency bands. In the figure, the parts with the same reference numerals as those in FIG. 5 represent the same parts. This manufacturing method can be applied to a circularly polarized wave antenna device in which a plurality of circularly polarized wave antennas are coaxially arranged so as to be compatible with circularly polarized waves in a plurality of frequency bands as shown in FIG.

まず、図7(a)に示されるように、板金エレメント20'を形成する。板金エレメント20'は、低周波側の第1円偏波アンテナ20a用の直線偏波アンテナエレメント21a(22a,23a,24a)と、高周波側の第2円偏波アンテナ20b用の直線偏波アンテナエレメント21b(22b,23b,24b)を1つのペアとして、それぞれの給電端子25a,25b(26a,26b;27a,27b;28a,28b)が接続されるように一体的に成形されている。この板金エレメント20'を4つ用意する。 First, as shown in FIG. 7(a), a sheet metal element 20' is formed. The sheet metal element 20' includes a linearly polarized antenna element 21a (22a, 23a, 24a) for the first circularly polarized antenna 20a on the low frequency side and a linearly polarized antenna element 21a (22a, 23a, 24a) for the second circularly polarized antenna 20b on the high frequency side. The elements 21b (22b, 23b, 24b) are formed as one pair and are integrally formed so that the respective feed terminals 25a, 25b (26a, 26b; 27a, 27b; 28a, 28b) are connected. Four sheet metal elements 20' are prepared.

次に、図7(b)に示されるように、用意された4つの板金エレメント20'を、上面視で点対称に、高周波側の直線偏波アンテナエレメント21b,22b,23b,24bが低周波側の直線偏波アンテナエレメント21a,22a,23a,24aの内側になるように配置する。即ち、それぞれの給電端子25a,25b(26a,26b;27a,27b;28a,28b)が外側を向くような方向に4つの板金エレメント20'を方形状に並べる。なお、図示例では高周波側の直線偏波アンテナエレメントが低周波側の直線偏波アンテナエレメントの内側となるように配置した例を説明したが、本発明はこれに限定されず、逆であっても良い。即ち、インダクタやメアンダ等の付加により電気長を短縮したり、高さを高くしたりすることで、電気長の長い低周波側のアンテナエレメントが内側になるように配置しても良い。 Next, as shown in FIG. 7(b), the prepared four sheet metal elements 20' are arranged point-symmetrically in a top view, with the linearly polarized wave antenna elements 21b, 22b, 23b, and 24b on the high frequency side being low frequency. are arranged inside the linearly polarized wave antenna elements 21a, 22a, 23a, and 24a on the side. That is, the four sheet metal elements 20' are arranged in a rectangular shape in such a direction that the power supply terminals 25a, 25b (26a, 26b; 27a, 27b; 28a, 28b) face outward. In the illustrated example, an example in which the linearly polarized wave antenna element on the high frequency side is arranged inside the linearly polarized wave antenna element on the low frequency side has been described, but the present invention is not limited to this, and vice versa. Also good. That is, by adding an inductor, a meander, or the like to shorten the electrical length or increase the height, the antenna element on the low-frequency side having the longer electrical length may be placed inside.

そして、このように配置された4つの板金エレメント20'を、給電端子25a,25b(26a,26b;27a,27b;28a,28b)が接続されるように一体的に成形される部分以外が封止されるように、インサート成形によりモールドする。即ち、給電端子部分のみが露出した状態となるようにインサート成形を行う。 The four sheet metal elements 20' arranged in this manner are sealed except for the portions integrally formed so that the power supply terminals 25a and 25b (26a and 26b; 27a and 27b; 28a and 28b) are connected. It is molded by insert molding so as to be fixed. That is, insert molding is performed so that only the power supply terminal portion is exposed.

インサート成形により板金エレメント20'を封止後、給電端子25a,25b(26a,26b;27a,27b;28a,28b)が接続されるように一体的に成形される部分をカットすることで、低周波側の直線偏波アンテナエレメント21a,22a,23a,24aと高周波側の直線偏波アンテナエレメント21b,22b,23b,24bを電気的に分離する。これにより、外側の第1円偏波アンテナ20aと、内側の第2円偏波アンテナ20bが形成されることになる。 After the sheet metal element 20' is sealed by insert molding, the integrally molded portion is cut so that the power supply terminals 25a and 25b (26a and 26b; 27a and 27b; 28a and 28b) are connected, thereby reducing the The linearly polarized wave antenna elements 21a, 22a, 23a, 24a on the frequency side and the linearly polarized wave antenna elements 21b, 22b, 23b, 24b on the high frequency side are electrically separated. As a result, the outer first circularly polarized antenna 20a and the inner second circularly polarized antenna 20b are formed.

このように、給電端子が接続されるように一体的に形成された状態でインサート成形を行うことで、インサート成形時の板金エレメントの歪防止や回路基板への接続のための運搬時等の製造段階における取り扱いが容易になる。 In this way, by performing insert molding in a state in which the power supply terminals are connected to each other, it is possible to prevent distortion of the sheet metal element during insert molding and during transportation for connection to the circuit board. Easier handling in stages.

そして、図7(c)に示されるように、8つの給電点11a-14a,11b-14b及びグラウンド層を有する回路基板10を用意する。最後に、モールドされ電気的に分離された低周波側の直線偏波アンテナエレメント21a,22a,23a,24aと高周波側の直線偏波アンテナエレメント21b,22b,23b,24bのそれぞれの給電端子25a,25b;26a,26b;27a,27b;28a,28bを、提供された回路基板上のそれぞれの給電点11a-14a,11b-14bに電気的に接続する。 Then, as shown in FIG. 7(c), a circuit board 10 having eight feeding points 11a-14a, 11b-14b and a ground layer is prepared. Finally, feed terminals 25a, 25a, 25a, 25a, 25a, 25a, 25a, 25a, 25a, 25a, 25a, 25a, 25a, 25a, 25a, 25a, 25a, respectively of the molded and electrically separated linearly polarized antenna elements 21a, 22a, 23a, 24a on the low frequency side and the linearly polarized antenna elements 21b, 22b, 23b, 24b on the high frequency side; 26a, 26b; 27a, 27b; 28a, 28b are electrically connected to respective feed points 11a-14a, 11b-14b on the provided circuit board.

また、モールドされた上部の空間には、適宜導波器や無給電素子等を載置することも可能である。 Moreover, it is also possible to appropriately place a wave director, a parasitic element, or the like in the molded upper space.

なお、図示例では、給電端子が接続されるように一体的に形成された状態でインサート成形を行う例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、板金エレメントの給電端子が接続されておらず、低周波側の直線偏波アンテナエレメントと高周波側の直線偏波アンテナエレメントが分離された状態であっても、これらを1つのペアとする板金エレメントを4つ用意し、これを高周波側の直線偏波アンテナエレメントが低周波側の直線偏波アンテナエレメントの内側になるように配置した上で、給電端子以外が封止されるようにインサート成形によりモールドするものであっても良い。即ち、同軸に複数配置される円偏波アンテナは、その給電端子以外が封止されるように、インサート成形によりモールドされれば良い。このように給電端子が分離された状態であっても、インサート成形によりモールドすることでアンテナエレメントがモジュール化されることから、製造段階における取り扱いが容易になる。 In the illustrated example, an example in which insert molding is performed in a state in which the power supply terminals are integrally formed so as to be connected has been described, but the present invention is not limited to this. For example, even if the feeding terminal of the sheet metal element is not connected and the linearly polarized wave antenna element on the low frequency side and the linearly polarized wave antenna element on the high frequency side are separated, the sheet metal that makes them one pair Prepare four elements, place them so that the linearly polarized antenna element on the high frequency side is inside the linearly polarized antenna element on the low frequency side, and then perform insert molding so that everything other than the feeding terminal is sealed. It may be molded by That is, a plurality of circularly polarized wave antennas arranged coaxially may be molded by insert molding so that the portions other than the feeding terminals thereof are sealed. Even in a state in which the feeding terminals are separated in this way, the antenna element can be modularized by insert molding, which facilitates handling in the manufacturing stage.

本発明の円偏波アンテナ装置は、このように製造されることにより、複数の周波数帯の円偏波に対応可能なように円偏波アンテナを同軸に配置した場合であっても、容易に製造可能である。 The circularly polarized wave antenna device of the present invention is manufactured in this way, so that even when the circularly polarized wave antennas are coaxially arranged so as to be able to handle circularly polarized waves in a plurality of frequency bands, it can be easily It is manufacturable.

なお、本発明の円偏波アンテナ装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 It should be noted that the circularly polarized wave antenna device of the present invention is not limited to the illustrated examples described above, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

10 回路基板
11 第1給電点
12 第2給電点
13 第3給電点
14 第4給電点
15 合成点
16 グラウンド層
20 円偏波アンテナ
20a 第1円偏波アンテナ
20b 第2円偏波アンテナ
20' 板金エレメント
21 第1直線偏波アンテナエレメント
22 第2直線偏波アンテナエレメント
23 第3直線偏波アンテナエレメント
24 第4直線偏波アンテナエレメント
25a,25b 給電端子
30 直列給電回路
31 第1伝送線路
32 第2伝送線路
33 第3伝送線路
34 インピーダンス変換器
40 アンプ回路
REFERENCE SIGNS LIST 10 circuit board 11 first feeding point 12 second feeding point 13 third feeding point 14 fourth feeding point 15 combining point 16 ground layer 20 circularly polarized antenna 20a first circularly polarized antenna 20b second circularly polarized antenna 20' Sheet metal element 21 1st linearly polarized antenna element 22 2nd linearly polarized antenna element 23 3rd linearly polarized antenna element 24 4th linearly polarized antenna element 25a, 25b feeding terminal 30 series feeding circuit 31 first transmission line 32 th 2 transmission line 33 third transmission line 34 impedance converter 40 amplifier circuit

Claims (8)

円偏波を受信可能な円偏波アンテナ装置であって、該円偏波アンテナ装置は、
少なくとも3つ以上の給電点と、各給電点に対して直列に給電するための合成点と、グラウンド層とを有する回路基板と、
回路基板上に立設されそれぞれ各給電点に接続される少なくとも3つ以上の直線偏波アンテナエレメントを有し円偏波を受信可能に構成される円偏波アンテナと、
合成点から、各給電点に対して直列に給電するための直列給電回路であって、該直列給電回路は、各給電点間に延在し各給電点を直列に接続する複数の伝送線路と、直列に接続される複数の伝送線路の端部の給電点と合成点との間に延在するインピーダンス変換器とを有し、複数の伝送線路及びインピーダンス変換器は、各直線偏波アンテナエレメントの受信信号振幅が略同等となるように調整される特性インピーダンスをそれぞれ有すると共に、各伝送線路の線路長は、各直線偏波アンテナエレメントの位相差が略等しくなるように構成される、直列給電回路と、
を具備することを特徴とする円偏波アンテナ装置。
A circularly polarized antenna device capable of receiving circularly polarized waves, the circularly polarized antenna device comprising:
a circuit board having at least three or more feeding points, a combining point for feeding power to each feeding point in series, and a ground plane;
a circularly polarized antenna having at least three or more linearly polarized antenna elements erected on a circuit board and connected to respective feeding points, and configured to be able to receive circularly polarized waves;
A series feed circuit for supplying power from a combining point to each feed point in series, the series feed circuit including a plurality of transmission lines extending between and connecting each feed point in series. and an impedance transformer extending between the feed point and the combining point at the ends of a plurality of transmission lines connected in series, the plurality of transmission lines and the impedance transformer for each linearly polarized antenna element. Each transmission line has a characteristic impedance that is adjusted so that the received signal amplitudes are substantially equal, and the line length of each transmission line is configured so that the phase difference of each linearly polarized antenna element is substantially equal. a circuit;
A circularly polarized antenna device comprising:
請求項1に記載の円偏波アンテナ装置において、前記円偏波アンテナの各直線偏波アンテナエレメントは、逆L型エレメント又は逆F型エレメントで構成されることを特徴とする円偏波アンテナ装置。 2. The circularly polarized wave antenna device according to claim 1, wherein each linearly polarized wave antenna element of said circularly polarized wave antenna is composed of an inverted L-shaped element or an inverted F-shaped element. . 請求項1又は請求項2に記載の円偏波アンテナ装置において、前記円偏波アンテナの各直線偏波アンテナエレメントは、回路基板に対して垂直方向に線幅を有する板金エレメントからなることを特徴とする円偏波アンテナ装置。 3. The circularly polarized wave antenna device according to claim 1, wherein each linearly polarized wave antenna element of the circularly polarized wave antenna is made of a sheet metal element having a line width in a direction perpendicular to the circuit board. A circularly polarized antenna device. 請求項1乃至請求項3の何れかに記載の円偏波アンテナ装置において、前記円偏波アンテナは、複数の周波数帯の円偏波に対応可能なように、少なくとも3つ以上の直線偏波アンテナエレメントを有し円偏波を受信可能に構成される円偏波アンテナが同軸に複数配置されることを特徴とする円偏波アンテナ装置。 4. The circularly polarized wave antenna device according to claim 1, wherein the circularly polarized wave antenna has at least three or more linearly polarized waves so as to be compatible with circularly polarized waves in a plurality of frequency bands. 1. A circularly polarized wave antenna device comprising a plurality of circularly polarized wave antennas having antenna elements and configured to be able to receive circularly polarized waves arranged coaxially. 請求項1乃至請求項4の何れかに記載の円偏波アンテナ装置において、前記直列給電回路のインピーダンス変換器は、合成点から遠い側から順に、各給電点に接続される直線偏波アンテナエレメントの特性インピーダンスと伝送線路の特性インピーダンスとを合成する合成インピーダンスに対して、合成点でマッチングが取れるようにインピーダンス変換することを特徴とする円偏波アンテナ装置。 5. The circularly polarized wave antenna device according to claim 1, wherein the impedance converter of the series feeding circuit is a linearly polarized wave antenna element connected to each feeding point in order from the side farthest from the combining point. A circularly polarized wave antenna device characterized in that impedance conversion is performed so that matching can be achieved at a synthesis point with respect to a synthesized impedance obtained by synthesizing the characteristic impedance of a transmission line and the characteristic impedance of a transmission line. 請求項1乃至請求項5の何れかに記載の円偏波アンテナ装置であって、さらに、アンプ回路を具備し、アンプ回路は、回路基板に対する上面視で円偏波アンテナの中央部に配置されることを特徴とする円偏波アンテナ装置。 6. The circularly polarized wave antenna device according to any one of claims 1 to 5, further comprising an amplifier circuit, wherein the amplifier circuit is arranged at the center of the circularly polarized antenna when viewed from above the circuit board. A circularly polarized antenna device characterized by: 請求項4乃至請求項6の何れかに記載の円偏波アンテナ装置において、同軸に複数配置される前記円偏波アンテナは、その給電端子以外が封止されるように、インサート成形によりモールドされることを特徴とする円偏波アンテナ装置。 7. The circularly polarized wave antenna device according to any one of claims 4 to 6, wherein the plurality of circularly polarized wave antennas arranged coaxially are molded by insert molding so that the portions other than the feeding terminals thereof are sealed. A circularly polarized antenna device characterized by: 請求項4乃至請求項7の何れかに記載の円偏波アンテナ装置の製造方法であって、該円偏波アンテナ装置の製造方法は、
第1の周波数帯の直線偏波アンテナエレメントと第2の周波数帯の直線偏波アンテナエレメントを1つのペアとして、それぞれの給電端子が接続されるように一体的に成形される板金エレメントを4つ用意し、
用意された4つの板金エレメントを、上面視で点対称に、第2の周波数帯の直線偏波アンテナエレメントが第1の周波数帯の直線偏波アンテナエレメントの内側になるように配置し、
配置された4つの板金エレメントを、給電端子が接続されるように一体的に成形される部分以外が封止されるように、インサート成形によりモールドし、
給電端子が接続されるように一体的に成形される部分をカットすることで低周波側の直線偏波アンテナエレメントと高周波側の直線偏波アンテナエレメントを電気的に分離し、
8つの給電点及びグラウンド層を有する回路基板を提供し、
モールドされ電気的に分離された低周波側の直線偏波アンテナエレメントと高周波側の直線偏波アンテナエレメントのそれぞれの給電端子を、提供された回路基板上のそれぞれの給電点に電気的に接続する、
ことを特徴とする円偏波アンテナ装置の製造方法。
A method for manufacturing a circularly polarized wave antenna device according to any one of claims 4 to 7, wherein the method for manufacturing the circularly polarized wave antenna device comprises:
Four sheet metal elements integrally molded so that each pair of linearly polarized wave antenna elements of the first frequency band and linearly polarized wave antenna elements of the second frequency band are connected to each feeder terminal. prepare,
Arrange the prepared four sheet metal elements point symmetrically in a top view so that the linearly polarized antenna element for the second frequency band is inside the linearly polarized antenna element for the first frequency band,
Molding the arranged four sheet metal elements by insert molding so that the parts other than the parts integrally molded so as to connect the power supply terminals are sealed,
The low-frequency side linearly polarized wave antenna element and the high frequency side linearly polarized wave antenna element are electrically separated by cutting the integrally molded part so that the feeding terminal is connected,
providing a circuit board having eight feed points and a ground plane;
The feeding terminals of the molded and electrically separated linearly polarized wave antenna element on the low frequency side and the linearly polarized wave antenna element on the high frequency side are electrically connected to respective feeding points on the provided circuit board. ,
A method of manufacturing a circularly polarized antenna device, characterized by:
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