JP7485452B2 - Wideband Omnidirectional Antenna - Google Patents
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Description
本開示は、広い周波数帯域で整合特性の良い無指向性かつ直線偏波の広帯域アンテナに関し、特に、薄型かつ低姿勢で小型に実現できる広帯域無指向性アンテナに関する。 This disclosure relates to a wideband omnidirectional linearly polarized antenna with good matching characteristics over a wide frequency band, and in particular to a wideband omnidirectional antenna that can be realized in a small size with a thin and low profile.
広い周波数帯域で整合特性の良い無指向性かつ垂直の直線偏波の広帯域アンテナとして、ディスクモノポ-ルアンテナが知られている。広い周波数帯域で整合特性の良い(整合特性が広帯域)とは、広い周波数帯域で入力インピ-ダンスの変動が少ないことを意味している。例えば、リターンロス特性(S11特性または反射係数特性と称することもある)が広い帯域に渡って低い値に抑えられていることを意味している。 Disk monopole antennas are known as omnidirectional, vertically linearly polarized, broadband antennas with good matching characteristics over a wide frequency band. Good matching characteristics over a wide frequency band (wideband matching characteristics) means that there is little variation in input impedance over a wide frequency band. For example, this means that the return loss characteristics (sometimes called S11 characteristics or reflection coefficient characteristics) are kept low over a wide band.
ディスクモノポ-ルアンテナは、平板の導体グランド板上に放射素子として薄い円形の導体を垂直に配置し、同軸ケーブルで給電する構造(構成)を有する。非特許文献1に記載されているディスクモノポ-ルアンテナは、周波数比で1:8の広い周波数帯域に渡って、整合特性が良好で、かつ、方位方向に無指向性の特性を有している。
A disk monopole antenna has a structure (configuration) in which a thin circular conductor is placed vertically as a radiating element on a flat conductive ground plate, and power is supplied via a coaxial cable. The disk monopole antenna described in
しかしながら、非特許文献1に記載されているアンテナの放射素子である円形のディスクの直径は、設計周波数の1/4波長(0.25波長)の直径が必要になる。さらに、非特許文献1に記載されているアンテナの実験結果では、帯域の下限周波数として2.5GHz(ギガヘルツ)以上において整合特性が良好であることが示されている。2.5GHzの波長は、120mm(ミリメートル)であるため、25mm/120mm≒0.21波長である。これにより、このディスクモノポ-ルアンテナは、ディスクの直径が、少なくても0.21波長以上必要であることがわかる。すなわち、非特許文献1に記載されている従来の技術では、薄型のまま、0.21波長よりもさらに低姿勢のアンテナを実現することが難しい。
However, the diameter of the circular disk that is the radiating element of the antenna described in
特許文献1には、「第1周波数帯域及び第2周波数帯域において信号を送信及び受信するように構成されている第1及び第2アンテナ・エレメントであって、第2周波数帯域における周波数が第1周波数帯域における周波数よりも高い、第1アンテナ・エレメント及び第2アンテナ・エレメントと、第1アンテナ・エレメントに接続されている第1遅延線対及び第2アンテナ・エレメントに接続されている第2遅延線対であって、第1遅延線対及び第2遅延線対における第1遅延線が、第1アンテナ・エレメント及び第2アンテナ・エレメントに接続されている電気信号を移相させて、アンテナの第1インピーダンスが第1周波数帯域及び第2周波数帯域においてほぼ等しくなるように構成されており、第1遅延線対及び第2遅延線対における第2遅延線が、第1インピーダンスを第2インピーダンスに変換するように構成されている、第1遅延線対及び第2遅延線対と、を備えていることを特徴とするアンテナ」が記載されている。特許文献1には、薄型かつ低姿勢、例えば、0.21波長よりもさらに低姿勢な広帯域無指向性アンテナは開示されていない。
上記のとおり、非特許文献1および特許文献1に記載の技術によっては、薄型かつ低姿勢で小型に実現できる広帯域無指向性アンテナ、特に、0.21波長よりもさらに低姿勢の広帯域無指向性アンテナを実現することが難しく、このようなアンテナが所望されていた。
As described above, the techniques described in
本開示の目的は、上述した課題を解決する広帯域無指向性アンテナを提供することにある。 The objective of this disclosure is to provide a wideband omnidirectional antenna that solves the above-mentioned problems.
本開示に係る広帯域無指向性アンテナは、
第1方向と、前記第1方向に交差する第2方向と、を含むグランド面を有するグランド板と、
前記グランド面の一部から、前記第1方向および前記第2方向と交差する第3方向に延びる短絡部と、
前記短絡部に接続され、前記第1方向の長さが前記短絡部の前記第1方向の長さよりも長く、前記第3方向に延びる第1導体板と、
前記第1導体板の前記第3方向の端部に接続され、前記第2方向に延びる第1折り曲げ部と、
前記第1導体板の前記第2方向の面である第1面の接合部に接続され、前記第2方向に延びる第2折り曲げ部と、
前記第2折り曲げ部の前記第2方向の端部に接続され、前記第3方向の逆方向に延びる第2導体板と、
前記第2導体板の前記第3方向の逆方向の端部に接続された給電部と、
を備える。
The wideband omnidirectional antenna according to the present disclosure comprises:
a ground plate having a ground surface including a first direction and a second direction intersecting the first direction;
a short circuit portion extending from a portion of the ground plane in a third direction intersecting the first direction and the second direction;
a first conductor plate connected to the short circuit portion, the first conductor plate having a length in the first direction longer than a length in the first direction of the short circuit portion, and extending in the third direction;
a first bent portion connected to an end portion of the first conductor plate in the third direction and extending in the second direction;
a second bent portion connected to a joint portion of a first surface of the first conductor plate that is a surface in the second direction and extending in the second direction;
a second conductor plate connected to an end of the second bent portion in the second direction and extending in a direction opposite to the third direction;
a power supply portion connected to an end portion of the second conductor plate opposite to the third direction;
Equipped with.
本開示に係る広帯域無指向性アンテナは、
第1方向と、前記第1方向に交差する第2方向と、を含むグランド面を有するグランド板と、
前記グランド面の一部から、前記第1方向および前記第2方向と交差する第3方向に延びる短絡部と、
前記短絡部に接続され、前記第1方向の長さが前記短絡部の前記第1方向の長さよりも長く、前記第3方向に延びる第1導体板と、
前記第1導体板の前記第2方向の面である第1面の接合部に接続され、前記第2方向に延びる第2折り曲げ部と、
前記第2折り曲げ部の前記第2方向の端部に接続され、前記第3方向の逆方向に延びる第2導体板と、
前記第2導体板の前記第3方向の逆方向の端部に接続された給電部と、
を備える。
The wideband omnidirectional antenna according to the present disclosure comprises:
a ground plate having a ground surface including a first direction and a second direction intersecting the first direction;
a short circuit portion extending from a portion of the ground plane in a third direction intersecting the first direction and the second direction;
a first conductor plate connected to the short circuit portion, the first conductor plate having a length in the first direction longer than a length in the first direction of the short circuit portion, and extending in the third direction;
a second bent portion connected to a joint portion of a first surface of the first conductor plate that is a surface in the second direction and extending in the second direction;
a second conductor plate connected to an end of the second bent portion in the second direction and extending in a direction opposite to the third direction;
a power supply portion connected to an end portion of the second conductor plate opposite to the third direction;
Equipped with.
本開示によれば、薄型かつ低姿勢で小型に実現できる広帯域無指向性アンテナを提供することができる。 This disclosure makes it possible to provide a wideband omnidirectional antenna that is thin, low-profile, and compact.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面において、同一又は対応する要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明を省略する。 Below, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same or corresponding elements are given the same reference numerals, and duplicate explanations will be omitted as necessary to clarify the explanation.
[実施の形態1]
<構成>
図1は、実施の形態1に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。
図1では、上方向をZ方向とし、Z方向に垂直な方向をX方向およびY方向とする。
X方向を第1方向と称し、Y方向を第2方向と称し、Z方向を第3方向と称することもある。
[First embodiment]
<Configuration>
FIG. 1 is a perspective view illustrating a wideband omnidirectional antenna according to a first embodiment.
In FIG. 1, the upward direction is the Z direction, and directions perpendicular to the Z direction are the X direction and the Y direction.
The X direction may be referred to as a first direction, the Y direction may be referred to as a second direction, and the Z direction may be referred to as a third direction.
図1に示すように、実施の形態1に係る広帯域無指向性アンテナ10は、グランド板101と導体板Aと導体板Bと給電部107とを備える。
As shown in FIG. 1, the wideband
導体板Aは、第1導体板103と、第1導体板103のZ方向の端部103tにL字状に曲げた第1折り曲げ部104と、第1導体板103のZ方向の逆方向の端部(下端部)に設けられた幅の狭い短絡部102と、を有する。
The conductor plate A has a
導体板Bは、第2導体板106と、第2導体板106のZ方向の端部105tにL字状に曲げた第2折り曲げ部105と、を有する。
The conductor plate B has a
グランド板101は、X方向と、X方向に交差するY方向と、を含むグランド面101sを有する。X方向を第1方向と称し、Y方向を第2方向と称し、Z方向を第3方向と称することもある。
The
短絡部102は、グランド面101sの一部101pから、X方向およびY方向と交差するZ方向に延びる。短絡部102は、グランド板101に電気的かつ物理的に接続される。第1導体板103は、短絡部102に接続され、X方向の長さが短絡部102のX方向の長さよりも長く、Z方向に延びる。第1折り曲げ部104は、第1導体板103のZ方向の端部103tに接続され、Y方向に延びる。
The
第2折り曲げ部105は、第1導体板103のY方向の面である第1面103sの接合部103pに接続され、Y方向に延びる。第2導体板106は、第2折り曲げ部105のY方向の端部105tに接続され、Z方向の逆方向に延びる。
The second
給電部107は、第2導体板106のZ方向の逆方向の端部106tに接続される。給電部107は、第2導体板106のZ方向の逆方向の端部106tの任意の位置とグランド板101との間に給電する。
The
導体板Bの第2折り曲げ部105が設けられている高さは、導体板Aの第1折り曲げ部104が設けられている高さよりも低い。すなわち、第2導体板106のZ方向の長さh2は、第1導体板103のZ方向の長さh1よりも短い。導体板Aの第1折り曲げ部104と導体板Bの第2折り曲げ部105とが互いに向き合うように配置される。導体板Aの中腹部(接合部103p)に導体板Bの第2折り曲げ部105の端部が、電気的かつ物理的に接続される。
The height at which the second
なお、Y方向の逆方向から見た導体板AおよびY方向から見た導体板Bの形は長方形であるが、これには限定されない。導体板Aおよび導体板Bの形は、多角形、任意の曲線、および/またはそれらの形の組み合わせでもよい。また、第1折り曲げ部104と第1導体板103との成す角度、および、第2折り曲げ部105と第2導体板106との成す角度は、直角(90度)である必要はなく、任意の角度でもよい。
The shapes of conductor plate A when viewed from the opposite direction to the Y direction and conductor plate B when viewed from the Y direction are rectangular, but are not limited to this. The shapes of conductor plate A and conductor plate B may be polygonal, any curve, and/or a combination of these shapes. In addition, the angle between first
<動作>
広帯域無指向性アンテナ10の動作原理を説明する。
広帯域無指向性アンテナ10が低姿勢であり広い周波数帯域である理由について、低域周波数、中域周波数、高域周波数に分けて説明する。
<Operation>
The operating principle of the wideband
The reason why the wideband
図2Aは、実施の形態1に係る広帯域無指向性アンテナの動作を例示する斜視図である。
図2Aは、広帯域無指向性アンテナの低域周波数、すなわち下限周波数の動作を例示する斜視図である。
FIG. 2A is a perspective view illustrating the operation of the wideband omnidirectional antenna according to the first embodiment.
FIG. 2A is a perspective view illustrating the low frequency, or lower frequency, operation of a wideband omnidirectional antenna.
図2Aに示すように、給電部107から給電された低域周波数の電流は、電流分布Id1のように分布する。電流分布Id1の経路長は、低域周波数の約1/4波長の長さとなる。このため、広帯域無指向性アンテナ10の動作は、1/4波長モノポ-ルアンテナと同様な動作となる。
As shown in FIG. 2A, the low-frequency current fed from the
図2Bは、実施の形態1に係る広帯域無指向性アンテナの動作を例示する斜視図である。
図2Bは、広帯域無指向性アンテナの中域周波数の動作を例示する斜視図である。
FIG. 2B is a perspective view illustrating the operation of the wideband omnidirectional antenna according to the first embodiment.
FIG. 2B is a perspective view illustrating mid-frequency operation of a wideband omnidirectional antenna.
図2Bに示すように、給電部107から給電された中域周波数の電流は、電流分布Id2のように分布する。電流分布Id2の経路長は、中域周波数の約1/4波長の長さとなる。このため、広帯域無指向性アンテナ10の動作は、1/4波長モノポ-ルアンテナと同様な動作となる。
As shown in FIG. 2B, the mid-frequency current fed from the
図2Cは、実施の形態1に係る広帯域無指向性アンテナの動作を例示する斜視図である。
図2Cは、広帯域無指向性アンテナの高域周波数、すなわち上限周波数の動作を例示する斜視図である。
FIG. 2C is a perspective view illustrating the operation of the wideband omnidirectional antenna according to the first embodiment.
FIG. 2C is a perspective view illustrating the high frequency, or upper frequency limit, operation of a wideband omnidirectional antenna.
図2Cに示すように、給電部107から給電された高域周波数の電流は、電流分布Id3のように分布する。電流分布Id3の経路長は、高域周波数の約1/4波長の長さとなる。このため、広帯域無指向性アンテナ10の動作は、1/4波長モノポ-ルアンテナと同様な動作となる。
As shown in FIG. 2C, the high-frequency current fed from the
<効果>
広帯域無指向性アンテナ10の効果について、シミュレーションによる計算結果を用いて説明する。
図3Aは、実施の形態1に係る広帯域無指向性アンテナの計算用モデルを例示する斜視図である。
図3Aは、広帯域無指向性アンテナ10の効果を確認するための計算を行った際のアンテナモデルの形状を示す。
<Effects>
The effects of the wideband
FIG. 3A is a perspective view illustrating a calculation model of the wideband omnidirectional antenna according to the first embodiment.
FIG. 3A shows the shape of an antenna model used when performing calculations to confirm the effect of the wideband
図3Aに示すように、広帯域無指向性アンテナ10の高さは210mm(ミリメートル)、であり、グランド板101の半径は1332mmである。広帯域無指向性アンテナ10のその他の寸法は、図3Aに示すとおりである。
As shown in FIG. 3A, the height of the wideband
図3Bは、図3Aに示す広帯域無指向性アンテナの計算結果を例示ずるグラフである。
図3Bは、整合特性の1つであるVSWR(電圧定在波比)特性の計算結果を示す。
図3Bの横軸は周波数を示し、縦軸はVSWRを示す。
FIG. 3B is a graph illustrating calculation results for the wideband omnidirectional antenna shown in FIG. 3A.
FIG. 3B shows the calculation results of the VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) characteristic, which is one of the matching characteristics.
The horizontal axis of FIG. 3B represents frequency, and the vertical axis represents VSWR.
図3Bに示すように、周波数が213MHz~843MHz(メガヘルツ)の間でVSWRが3.0以下となる。このとき、中心周波数は528MHzなので、比帯域は119%(パーセント)となり、非常に広帯域の特性を有すると言える。 As shown in Figure 3B, the VSWR is 3.0 or less when the frequency is between 213 MHz and 843 MHz (megahertz). In this case, the center frequency is 528 MHz, so the relative bandwidth is 119% (percent), which means it has very wideband characteristics.
下限周波数は213MHzであり、対応する波長は1408mmである。アンテナの高さが210mmなので、波長に換算すると、210mm/1408mm=0.15波長となる。このように、実施の形態1に係る広帯域無指向性アンテナ10は、高さが0.15波長であり、非常に低姿勢で実現できる。
The lower limit frequency is 213 MHz, and the corresponding wavelength is 1408 mm. The height of the antenna is 210 mm, so when converted to wavelength, it is 210 mm/1408 mm=0.15 wavelength. In this way, the wideband
また、広帯域無指向性アンテナ10のY方向の長さ(厚さ)、すなわち、第1折り曲げ部104および第2折り曲げ部105のY方向の長さは10mmである。この長さは、図3Bに示す下限周波数(最低使用周波数)である213MHzの波長1408mmに対して、約7/1000波長となる。よって、広帯域無指向性アンテナ10の厚さは、波長に対して十分に薄いと言える。
The length (thickness) of the wideband
図3Cは、図3Aに示す広帯域無指向性アンテナの計算結果を例示ずるグラフである。
図3Cは、仰角面の指向性特性の計算結果を示す。
図3Cの横軸は角度θを示し、縦軸はアンテナ利得を示す。アンテナ利得は絶対利得で示す。
広帯域無指向性アンテナと座標系の関係は、図3Aに示したとおりである。
FIG. 3C is a graph illustrating calculation results for the wideband omnidirectional antenna shown in FIG. 3A.
FIG. 3C shows the calculation results of the directivity characteristics in the elevation plane.
3C, the horizontal axis represents the angle θ, and the vertical axis represents the antenna gain, which is shown in absolute terms.
The relationship between the wideband omnidirectional antenna and the coordinate system is as shown in FIG. 3A.
図3Cは、YZ面、すなわち方位方向角度φ=90度面における広帯域無指向性アンテナ10の指向性を示す。偏波はEθ成分、すなわち水平からみて垂直偏波成分となる。角度θは天頂が0度、水平が90度となる。周波数は、低域周波数の213MHz、中域周波数の350MHz、高域周波数の528MHzで表示する。
Figure 3C shows the directivity of the wideband
図3Cに示すように、角度θ=60度の方向、すなわち水平から仰角=30度の方向で、アンテナ利得は双方性の山の形状となり、典型的な方位方向無指向性の形状が確認できる。 As shown in Figure 3C, at an angle θ = 60 degrees, i.e., an elevation angle of 30 degrees from the horizontal, the antenna gain takes on a bidirectional mountain shape, confirming a typical omnidirectional shape in the azimuth direction.
図3Dは、図3Aに示す広帯域無指向性アンテナの計算結果を例示ずるグラフである。
図3Dは、広帯域無指向性アンテナの方位方向面の指向性の計算結果を示す。
図3Dの横軸は方位方向角度φを示し、縦軸はアンテナ利得を示す。アンテナ利得は絶対利得で示す。
広帯域無指向性アンテナと座標系の関係は、図3Aに示したとおりである。
FIG. 3D is a graph illustrating calculation results for the wideband omnidirectional antenna shown in FIG. 3A.
FIG. 3D shows the calculation results of the directivity in the azimuth plane of a wideband omnidirectional antenna.
3D, the horizontal axis represents the azimuth angle φ, and the vertical axis represents the antenna gain, which is expressed as an absolute gain.
The relationship between the wideband omnidirectional antenna and the coordinate system is as shown in FIG. 3A.
図3Dは、XY面、すなわち角度θ=90度面における広帯域無指向性アンテナ10の指向性を示す。偏波はEθ成分、すなわち水平からみて垂直偏波成分となる。周波数は、低域周波数の213MHz、中域周波数の350MHz、高域周波数の528MHzで表示する。
Figure 3D shows the directivity of the wideband
図3Dに示すように、方位方向角度φ=0~360度で一様なアンテナ利得が得られている。アンテナ利得の変動幅は、各周波数で概ね3dB(デシベル)以下である。 As shown in Figure 3D, a uniform antenna gain is obtained at azimuth angles φ = 0 to 360 degrees. The antenna gain fluctuation range is approximately 3 dB (decibels) or less at each frequency.
以上説明した計算結果(図3A~図3D参照)によれば、広帯域無指向性アンテナ10は、下限周波数である213MHzに対して厚さが約7/1000波長であり、波長に対して十分に薄い。また、広帯域無指向性アンテナ10は、下限周波数である213MHzに対して高さが0.15波長であり、非常に低姿勢である。また、広帯域無指向性アンテナ10は、比帯域は119%であり、非常に広帯域である。
According to the calculation results described above (see Figures 3A to 3D), the wideband
これにより、広帯域無指向性アンテナ10が薄型かつ低姿勢な形状を有し、広帯域で垂直偏波を放射するアンテナであることが理解できる。このメリットは、特に、薄型かつ低姿勢な小型なアンテナが要求される場合において有効である。このように、実施の形態1によれば、薄型かつ低姿勢で小型に実現できる広帯域無指向性アンテナを提供することができる。
From this, it can be seen that the wideband
ここで、広帯域無指向性アンテナ10の特徴を以下にも記載する。
・整合特性が広帯域である(図3B参照)。すなわち、入力インピ-ダンス特性が広帯域である。
・垂直の直線偏波を主偏波とする(図3C参照)。
・方位方向の指向性が無指向性であり、方位方向について一様な利得が得られる(図3D参照)。
・アンテナが薄型である(図3A参照)。
・アンテナの高さが低く、低姿勢のアンテナが実現できる(図3A参照)。
The features of the wideband
The matching characteristic is wideband (see FIG. 3B), that is, the input impedance characteristic is wideband.
Vertical linear polarization is the main polarization (see Figure 3C).
The directivity in the azimuth direction is omnidirectional, and uniform gain is obtained in the azimuth direction (see FIG. 3D).
- The antenna is thin (see Figure 3A).
The antenna height is low, making it possible to realize a low-profile antenna (see FIG. 3A).
[実施の形態2]
<構成>
図4は、実施の形態2に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。
図4では、上方向をZ方向とし、Z方向に垂直な方向をX方向およびY方向とする。
X方向を第1方向と称し、Y方向を第2方向と称し、Z方向を第3方向と称することもある。
[Embodiment 2]
<Configuration>
FIG. 4 is a perspective view illustrating a wideband omnidirectional antenna according to the second embodiment.
In FIG. 4, the upward direction is the Z direction, and the directions perpendicular to the Z direction are the X direction and the Y direction.
The X direction may be referred to as a first direction, the Y direction may be referred to as a second direction, and the Z direction may be referred to as a third direction.
図4に示すように、実施の形態2に係る広帯域無指向性アンテナ20は、実施の形態1に係る広帯域無指向性アンテナ10と比べて、第1折り曲げ部104を有しない点が異なる。実施の形態2に係る広帯域無指向性アンテナ20は、導体板Aと導体板Bとグランド板101と給電部107とを備える。
As shown in FIG. 4, the wideband
導体板Aは、第1導体板103と、第1導体板103のZ方向の逆方向の端部(下端部)に幅の狭い短絡部102と、を有する。
The conductor plate A has a
導体板Bは、第2導体板106と、第2導体板106のZ方向の端部105tにL字状に曲げた第2折り曲げ部105と、を有する。
The conductor plate B has a
グランド板101は、X方向と、X方向に交差するY方向と、を含むグランド面101sを有する。
The
短絡部102は、グランド面101sの一部101pから、X方向およびY方向と交差するZ方向に延びる。短絡部102は、グランド板101に電気的かつ物理的に接続される。第1導体板103は、短絡部102に接続され、X方向の長さが短絡部102のX方向の長さよりも長く、Z方向に延びる。
The
第2折り曲げ部105は、第1導体板103のY方向の面である第1面103sの接合部103pに接続され、Y方向に延びる。第2導体板106は、第2折り曲げ部105のY方向の端部105tに接続され、Z方向の逆方向に延びる。
The second
給電部107は、第2導体板106のZ方向の逆方向の端部106tに接続される。給電部107は、第2導体板106のZ方向の逆方向の端部106tの任意の位置とグランド板101との間に給電する。
The
[実施の形態3]
<構成>
図5は、実施の形態3に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。
図5では、上方向をZ方向とし、Z方向に垂直な方向をX方向およびY方向とする。
X方向を第1方向と称し、Y方向を第2方向と称し、Z方向を第3方向と称することもある。
[Embodiment 3]
<Configuration>
FIG. 5 is a perspective view illustrating a wideband omnidirectional antenna according to the third embodiment.
In FIG. 5, the upward direction is the Z direction, and the directions perpendicular to the Z direction are the X direction and the Y direction.
The X direction may be referred to as a first direction, the Y direction may be referred to as a second direction, and the Z direction may be referred to as a third direction.
図5に示すように、実施の形態3に係る広帯域無指向性アンテナ30は、実施の形態1に係る広帯域無指向性アンテナ10と比べて、グランド板301の形が異なる。広帯域無指向性アンテナ30のグランド板301の形状は、Z方向から見て、2次元的な制約はなく、円形、楕円形、正方形、長方形、または多角形等の任意の形状である。
As shown in FIG. 5, the wideband
[実施の形態4]
<構成>
図6は、実施の形態4に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。
図6では、上方向をZ方向とし、Z方向に垂直な方向をX方向およびY方向とする。
X方向を第1方向と称し、Y方向を第2方向と称し、Z方向を第3方向と称することもある。
[Fourth embodiment]
<Configuration>
FIG. 6 is a perspective view illustrating a wideband omnidirectional antenna according to the fourth embodiment.
In FIG. 6, the upward direction is the Z direction, and the directions perpendicular to the Z direction are the X direction and the Y direction.
The X direction may be referred to as a first direction, the Y direction may be referred to as a second direction, and the Z direction may be referred to as a third direction.
図6に示すように、実施の形態4に係る広帯域無指向性アンテナ40は、実施の形態1に係る広帯域無指向性アンテナ10と比べて、グランド板401の形が異なる。広帯域無指向性アンテナ40のグランド板401の形状は、円筒面の一部、球面の一部、または楕円球の一部を含む形状である。広帯域無指向性アンテナ40では、グランド板401の形状で3次元的な制約はなく、円筒、円柱、球、楕円球、及びこれらの一部分、その他任意の3次元曲面、及びこれらと平面を組み合わせ形状等で構成されてもよい。
[実施の形態5]
<構成>
図7は、実施の形態5に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。
図7では、上方向をZ方向とし、Z方向に垂直な方向をX方向およびY方向とする。
X方向を第1方向と称し、Y方向を第2方向と称し、Z方向を第3方向と称することもある。
6, the wideband
[Embodiment 5]
<Configuration>
FIG. 7 is a perspective view illustrating a wideband omnidirectional antenna according to the fifth embodiment.
In FIG. 7, the upward direction is the Z direction, and the directions perpendicular to the Z direction are the X direction and the Y direction.
The X direction may be referred to as a first direction, the Y direction may be referred to as a second direction, and the Z direction may be referred to as a third direction.
図7に示すように、実施の形態5に係る広帯域無指向性アンテナ50は、実施の形態1に係る広帯域無指向性アンテナ10と比べて、給電部107の位置が異なる。給電部107は、第2導体板106のZ方向の逆方向の端部106t(下端部)、に接続される。
As shown in FIG. 7, the wideband
なお、給電部107の位置(給電場所)は、導体板Bの端部106tの任意の位置でもよい。具体的には、給電部107の位置は、導体板Bの端部106tにおいて、入力インピ-ダンス特性が一番良い位置に設定する。
The position of the power supply unit 107 (power supply location) may be any position on the
図8は、実施の形態5に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。
図8では、上方向をZ方向とし、Z方向に垂直な方向をX方向およびY方向とする。
X方向を第1方向と称し、Y方向を第2方向と称し、Z方向を第3方向と称することもある。
FIG. 8 is a perspective view illustrating a wideband omnidirectional antenna according to the fifth embodiment.
In FIG. 8, the upward direction is the Z direction, and the directions perpendicular to the Z direction are the X direction and the Y direction.
The X direction may be referred to as a first direction, the Y direction may be referred to as a second direction, and the Z direction may be referred to as a third direction.
図8に示すように、広帯域無指向性アンテナ50の給電部107は、具体的には、同軸中心導体507aと同軸外導体507bとを有する同軸ケーブル507から構成される。給電部107は、同軸ケーブル507を使用して給電する。
As shown in FIG. 8, the
同軸外導体507bはグランド板101に電気的に接続され、同軸中心導体507aは、導体板B(第2導体板106)の端部106tの任意の位置に電気的に接続される。なお、同軸コネクタを用いる場合も、同軸コネクタの外部導体をグランド板101の底面に接続し、同軸コネクタの中心導体を導体板Bの端部106tに接続する。これにより、広帯域無指向性アンテナ50に給電することができる。
The coaxial
[実施の形態6]
<構成>
図9は、実施の形態6に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。
図9では、上方向をZ方向とし、Z方向に垂直な方向をX方向およびY方向とする。
X方向を第1方向と称し、Y方向を第2方向と称し、Z方向を第3方向と称することもある。
Sixth Embodiment
<Configuration>
FIG. 9 is a perspective view illustrating a wideband omnidirectional antenna according to the sixth embodiment.
In FIG. 9, the upward direction is the Z direction, and the directions perpendicular to the Z direction are the X direction and the Y direction.
The X direction may be referred to as a first direction, the Y direction may be referred to as a second direction, and the Z direction may be referred to as a third direction.
図9に示すように、実施の形態6に係る広帯域無指向性アンテナ60は、実施の形態1に係る広帯域無指向性アンテナ10と比べて、短絡部102の位置が異なる。短絡部102は、第1導体板103のZ方向の逆方向の端部に接続される。短絡部102の位置は、導体板AのZ方向の逆方向の端部の任意の位置である。具体的には、短絡部102の位置は、導体板AのZ方向の逆方向の端部(下端部)の任意の位置において、入力インピ-ダンス特性が一番良い位置に設定する。
As shown in FIG. 9, the wideband
[実施の形態7]
<構成>
図10A~図10Dは、実施の形態7に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。
図10A~図10Dでは、上方向をZ方向とし、Z方向に垂直な方向をX方向およびY方向とする。
X方向を第1方向と称し、Y方向を第2方向と称し、Z方向を第3方向と称することもある。
[Embodiment 7]
<Configuration>
10A to 10D are perspective views illustrating a wideband omnidirectional antenna according to the seventh embodiment.
10A to 10D, the upward direction is defined as the Z direction, and the directions perpendicular to the Z direction are defined as the X direction and the Y direction.
The X direction may be referred to as a first direction, the Y direction may be referred to as a second direction, and the Z direction may be referred to as a third direction.
図10Aに示すように、実施の形態7に係る広帯域無指向性アンテナ70は、実施の形態1に係る広帯域無指向性アンテナ10と比べて、Y方向から見て導体板B(第2導体板106)のZ方向の逆方向の端部(下端部)が斜めになっている点が異なる。端部を斜めにすることにより、グランド板101との間の距離が変化して、入力インピ-ダンスの調整がしやすい。
As shown in FIG. 10A, the wideband
図10Bに示すように、実施の形態7に係る広帯域無指向性アンテナ70は、実施の形態1に係る広帯域無指向性アンテナ10と比べて、Y方向から見て導体板B(第2導体板106)のZ方向の逆方向の端部(下端部)の角度が鋭角になっている点が異なる。端部の角度を鋭角にすることにより、グランド板101との間の距離が変化して、入力インピ-ダンスの調整がしやすい。
As shown in FIG. 10B, the wideband
図10Cに示すように、実施の形態7に係る広帯域無指向性アンテナ70は、実施の形態1に係る広帯域無指向性アンテナ10と比べて、導体板B(第2導体板106)のZ方向の逆方向の端部(下端部)が斜めになり、導体板A(第1導体板103)のZ方向の逆方向の端部(下端部)が斜めになっている点が異なる。導体板Bおよび導体板Aの下端部を斜めにすることにより、グランド板101との間の距離が変化して、入力インピ-ダンスの調整がしやすい。
As shown in FIG. 10C, the wideband
図10Dに示すように、実施の形態7に係る広帯域無指向性アンテナ70は、実施の形態1に係る広帯域無指向性アンテナ10と比べて、導体板B(第2導体板106)のZ方向の逆方向の端部(下端部)が斜めになり、導体板A(第1導体板103)のZ方向の逆方向の端部(下端部)の角度が鋭角となっている点が異なる。これにより、グランド板101との間の距離が変化して、入力インピ-ダンスの調整がしやすい。
As shown in FIG. 10D, the wideband
以上をまとめると、広帯域無指向性アンテナ70の第1導体板103の形状は、Y方向の逆方向から見て、多角形または任意の曲線により構成される形状をしている。また、第2導体板106の形状は、Y方向から見て、多角形または任意の曲線により構成される形状をしている。
In summary, the shape of the
なお、広帯域無指向性アンテナ70の導体板Aと導体板Bの下端部の組み合わせは、図10A~図10Dに示した以外にも、それぞれの部分の個別の組み合わせが可能である。また、下端部の形状は、直線に限らず、任意の曲線、曲線と直線の組み合わせも可能である。
In addition, the combinations of the bottom ends of conductor plates A and B of the wideband
[実施の形態8]
<構成>
図11A~図11Dは、実施の形態8に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。
図11A~図11Dでは、上方向をZ方向とし、Z方向に垂直な方向をX方向およびY方向とする。
X方向を第1方向と称し、Y方向を第2方向と称し、Z方向を第3方向と称することもある。
[Embodiment 8]
<Configuration>
11A to 11D are perspective views illustrating a wideband omnidirectional antenna according to the eighth embodiment.
11A to 11D, the upward direction is defined as the Z direction, and the directions perpendicular to the Z direction are defined as the X direction and the Y direction.
The X direction may be referred to as a first direction, the Y direction may be referred to as a second direction, and the Z direction may be referred to as a third direction.
図11Aに示すように、実施の形態8に係る広帯域無指向性アンテナ80は、実施の形態1に係る広帯域無指向性アンテナ10と比べて、Z方向から見て第1折り曲げ部104の形状が台形となっている点が異なる。第1折り曲げ部104の形を台形とすることにより、電流分布の通路の多様性が得られ、広帯域性および整合状態を調整しやすい。この理由は、対向する導体板Aと導体板Bとの重なる面積が変わり、電磁界的な結合を調整できるからである。
As shown in FIG. 11A, the wideband
なお、Z方向から見て第1折り曲げ部104の形が台形の場合について説明したが、導体板Aまたは導体板Bの下端部や側端部を、くの字状の多角形または曲線にすることで同様の効果が得ることができる。この理由は、導体板Aの下端部や側端部と、グランド板101と、の間の距離、または、導体板Bの下端部や側端部と、グランド板101と、の間の距離が変わるため、電磁界的な結合を調整できるためである。
Although the above description is of the case where the shape of the first
図11Bに示すように、実施の形態8に係る広帯域無指向性アンテナ80は、実施の形態1に係る広帯域無指向性アンテナ10と比べて、Y方向の逆方向から見て導体板Aの上端部の第1折り曲げ部104が斜めに折り曲げられている形状となっている点が異なる。第1折り曲げ部104を斜めに折り曲げることで、電流分布の通路の多様性が得られ、広帯域性および整合状態の調整がしやすい。
As shown in FIG. 11B, the wideband
図11Cに示すように、実施の形態8に係る広帯域無指向性アンテナ80は、実施の形態1に係る広帯域無指向性アンテナ10と比べて、導体板Bの上端部の第2折り曲げ部105の形状がZ方向から見て、第1折り曲げ部104の台形の形状とは異なる別の台形である点が異なる。第2折り曲げ部105をZ方向から見て台形とすることで、導体板Bと導体板AのY方向における間隔が変わり、電磁気的な結合の度合いが変化するので、広帯域性および整合状態の調整がしやすい。
As shown in FIG. 11C, the wideband
図11Dに示すように、実施の形態8に係る広帯域無指向性アンテナ80は、実施の形態1に係る広帯域無指向性アンテナ10と比べて、Y方向から見て導体板Bの上端部の第2折り曲げ部105および接合部103pが斜めに接合されている形状である点が異なる。第2折り曲げ部105および接合部103pを斜めに接合することで、電流分布の通路の多様性が得られ、広帯域性および整合状態の調整がしやすい。
As shown in FIG. 11D, the wideband
なお、導体板A、導体板B、第1折り曲げ部104、第2折り曲げ部105、接合部103pの形状の組み合わせは、図11A~図11Dに示した以外にも、それぞれの部分の個別の組み合わせが可能である。また、図11A~図11Dに示した形状は、直線の場合について説明したが、これらの形状は、直線に限らず、任意の曲線、曲線と直線の組み合わせも可能である。
Note that the shapes of conductor plate A, conductor plate B, first
[実施の形態9]
<構成>
図12A~図12Dは、実施の形態9に係る広帯域無指向性アンテナを例示する斜視図である。
図12A~図12Dでは、上方向をZ方向とし、Z方向に垂直な方向をX方向およびY方向とする。
X方向を第1方向と称し、Y方向を第2方向と称し、Z方向を第3方向と称することもある。
Ninth Embodiment
<Configuration>
12A to 12D are perspective views illustrating a wideband omnidirectional antenna according to the ninth embodiment.
12A to 12D, the upward direction is defined as the Z direction, and directions perpendicular to the Z direction are defined as the X direction and the Y direction.
The X direction may be referred to as a first direction, the Y direction may be referred to as a second direction, and the Z direction may be referred to as a third direction.
図12Aに示すように、実施の形態9に係る広帯域無指向性アンテナ90は、実施の形態1に係る広帯域無指向性アンテナ10と比べて、導体板Bの任意の位置に穴108が配置されている点が異なる。すなわち、第2導体板106が任意の形状の穴108を有する。導体板Bの任意の位置に穴をあけることで、電流分布の通路に制限を加え、導体板Aおよび導体板Bとの間の電磁気的な結合の度合いが変化するので、広帯域性および整合状態の調整がしやすい。
As shown in FIG. 12A, the wideband
図12Bに示すように、実施の形態9に係る広帯域無指向性アンテナ90は、実施の形態1に係る広帯域無指向性アンテナ10と比べて、導体板Aの任意の位置に穴108が配置されている点が異なる。すなわち、第1導体板103が任意の形状の穴108を有する。導体板Aの任意の位置に穴をあけることで、電流分布の通路に制限を加え、導体板Aおよび導体板Bとの間の電磁気的な結合の度合いが変化するので、広帯域性および整合状態の調整がしやすい。
As shown in FIG. 12B, the wideband
図12Cに示すように、実施の形態9に係る広帯域無指向性アンテナ90は、実施の形態1に係る広帯域無指向性アンテナ10と比べて、導体板Aの任意の位置に穴108aが配置され、および、導体板Bの任意の位置に穴108bが配置されている点が異なる。穴108aおよび穴108bのそれぞれの位置関係は任意である。導体板Aおよび導体板Bのそれぞれの任意の位置に穴をあけることで、電流分布の通路に制限を加え、導体板Aおよび導体板Bとの間の電磁気的な結合の度合いが変化するので、広帯域性および整合状態の調整がしやすい。
As shown in FIG. 12C, the wideband
図12Dに示すように、実施の形態9に係る広帯域無指向性アンテナ90は、実施の形態1に係る広帯域無指向性アンテナ10と比べて、導体板Aの上部に穴108が配置されている点が異なる。導体板Aの上部に穴108をあけることで、電流分布の通路に制限を加え、広帯域性および整合状態の調整がしやすい。
As shown in FIG. 12D, the wideband
以上をまとめると、広帯域無指向性アンテナ90の第1導体板103および第2導体板106の少なくとも一方は、任意の形状の穴108を有する。
In summary, at least one of the first
なお、広帯域無指向性アンテナ90の導体板Aと導体板Bに配置する穴108の組み合わせは、図12A~図12Dに示した以外にも、それぞれの部分の個別の組み合わせが可能である。また、穴108の形状や位置は任意である。特に、穴108の形状は、円、楕円、多角形、それらの組み合わせ等が可能である。
In addition to the combinations of
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified as appropriate without departing from the spirit and scope of the invention.
10、20、30、40、50、60、70、80、90…広帯域無指向性アンテナ
101、301、401…グランド板
101s…グランド面
101p…一部
102…短絡部
103…第1導体板
103s…第1面
103t…端部
103p…接合部
104…第1折り曲げ部
105…第2折り曲げ部
105t…端部
106…第2導体板
106t…端部
107…給電部
507…同軸ケーブル
507a…同軸中心導体
507b…同軸外導体
108、108a、108b…穴
A、B…導体板
Id1、Id2、Id3…電流分布
h1、h2…長さ
θ…角度
φ…方位方向角度
Claims (10)
前記グランド面の一部から、前記第1方向および前記第2方向と交差する第3方向に延びる短絡部と、
前記短絡部に接続され、前記第1方向の長さが前記短絡部の前記第1方向の長さよりも長く、前記第3方向に延びる第1導体板と、
前記第1導体板の前記第3方向の端部に接続され、前記第2方向に延びる第1折り曲げ部と、
前記第1導体板の前記第2方向の面である第1面の接合部に接続され、前記第2方向に延びる第2折り曲げ部と、
前記第2折り曲げ部の前記第2方向の端部に接続され、前記第3方向の逆方向に延びる第2導体板と、
前記第2導体板の前記第3方向の逆方向の端部に接続された給電部と、
を備える広帯域無指向性アンテナ。 a ground plate having a ground surface including a first direction and a second direction intersecting the first direction;
a short circuit portion extending from a portion of the ground plane in a third direction intersecting the first direction and the second direction;
a first conductor plate connected to the short circuit portion, the first conductor plate having a length in the first direction longer than a length in the first direction of the short circuit portion, and extending in the third direction;
a first bent portion connected to an end portion of the first conductor plate in the third direction and extending in the second direction;
a second bent portion connected to a joint portion of a first surface of the first conductor plate that is a surface in the second direction and extending in the second direction;
a second conductor plate connected to an end of the second bent portion in the second direction and extending in a direction opposite to the third direction;
a power supply portion connected to an end portion of the second conductor plate opposite to the third direction;
A wideband omnidirectional antenna comprising:
前記グランド面の一部から、前記第1方向および前記第2方向と交差する第3方向に延びる短絡部と、
前記短絡部に接続され、前記第1方向の長さが前記短絡部の前記第1方向の長さよりも長く、前記第3方向に延びる第1導体板と、
前記第1導体板の前記第2方向の面である第1面の接合部に接続され、前記第2方向に延びる第2折り曲げ部と、
前記第2折り曲げ部の前記第2方向の端部に接続され、前記第3方向の逆方向に延びる第2導体板と、
前記第2導体板の前記第3方向の逆方向の端部に接続された給電部と、
を備える広帯域無指向性アンテナ。 a ground plate having a ground surface including a first direction and a second direction intersecting the first direction;
a short circuit portion extending from a portion of the ground plane in a third direction intersecting the first direction and the second direction;
a first conductor plate connected to the short circuit portion, the first conductor plate having a length in the first direction longer than a length in the first direction of the short circuit portion, and extending in the third direction;
a second bent portion connected to a joint portion of a first surface of the first conductor plate that is a surface in the second direction and extending in the second direction;
a second conductor plate connected to an end of the second bent portion in the second direction and extending in a direction opposite to the third direction;
a power supply portion connected to an end portion of the second conductor plate opposite to the third direction;
A wideband omnidirectional antenna comprising:
請求項1または2に記載の広帯域無指向性アンテナ。 The shape of the ground plate is a circle, an ellipse, a square, a rectangle, or a polygon when viewed from the third direction.
3. A wideband omnidirectional antenna according to claim 1 or 2.
請求項1または2に記載の広帯域無指向性アンテナ。 The shape of the ground plate includes a part of a cylindrical surface, a part of a spherical surface, or a part of an elliptical sphere.
3. A wideband omnidirectional antenna according to claim 1 or 2.
請求項1から4のいずれか1つに記載の広帯域無指向性アンテナ。 The power supply portion is connected to an end portion of the second conductor plate opposite to the third direction.
5. A wideband omnidirectional antenna according to claim 1.
請求項1から5のいずれか1つに記載の広帯域無指向性アンテナ。 The short-circuit portion is connected to an end portion of the first conductor plate in a direction opposite to the third direction.
6. A wideband omnidirectional antenna according to claim 1.
前記第2導体板の形状は、前記第2方向から見て、多角形または任意の曲線により構成される形状をしている、
請求項1から6のいずれか1つに記載の広帯域無指向性アンテナ。 the first conductive plate has a shape formed of a polygon or an arbitrary curve when viewed from a direction opposite to the second direction,
The shape of the second conductive plate is a polygon or a shape formed by an arbitrary curve when viewed from the second direction.
7. A wideband omnidirectional antenna according to claim 1.
前記第2折り曲げ部の形状は、前記第3方向から見て別の台形である、
請求項1に記載の広帯域無指向性アンテナ。 the first bent portion has a trapezoidal shape when viewed from the third direction,
The shape of the second bent portion is another trapezoid when viewed from the third direction.
2. The wideband omnidirectional antenna of claim 1.
請求項1から8のいずれか1つに記載の広帯域無指向性アンテナ。 At least one of the first conductive plate and the second conductive plate has a hole of any shape.
A wideband omnidirectional antenna according to any one of claims 1 to 8.
前記同軸外導体は、前記グランド板に電気的に接続され、
前記同軸中心導体は、前記第2導体板に電気的に接続される、
請求項1から9のいずれか1つに記載の広帯域無指向性アンテナ。 the power supply unit is composed of a coaxial cable having a coaxial central conductor and a coaxial outer conductor;
the coaxial outer conductor is electrically connected to the ground plate;
the coaxial central conductor is electrically connected to the second conductive plate;
A wideband omnidirectional antenna according to any one of claims 1 to 9.
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