JPH06140835A - Circular polarized antenna shared for transmission and reception - Google Patents

Circular polarized antenna shared for transmission and reception

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JPH06140835A
JPH06140835A JP3049886A JP4988691A JPH06140835A JP H06140835 A JPH06140835 A JP H06140835A JP 3049886 A JP3049886 A JP 3049886A JP 4988691 A JP4988691 A JP 4988691A JP H06140835 A JPH06140835 A JP H06140835A
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receiving
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Abstract

PURPOSE:To make the antenna compact and thin and to easily make it into an array by integrating the transmission/reception shared antenna, which is provided with satisfactory circular polarized characteristics in the respective bands of transmission and reception and enables high-level separation between transmission and reception, up to a feeding circuit. CONSTITUTION:A patch 5 for transmission is operated as a patch antenna regarding a patch 3 for reception as a ground conductor and corresponding to the shape, circular polarized waves are generated. The patch 3 for reception is operated as a patch antenna, and radio waves received at points Q1 and Q2 are turned to components for which polarized waves are made orthogonal each other. These two outputs are synthesized with phase difference at 90 deg. and the same amplitude and received as circular polarized waves. Concerning the transmission antenna, the band is narrow since circular polarized waves are generated by feeding at one point P. Concerning the reception antenna, the band is wider than that of the transmission antenna since circular polarized waves are generated by feeding at two points Q1 and Q2 and a 90 deg. hybrid coupler or a Wilkinson power distributor is used. Namely, a coupling amount is small in the transmission frequency band although two antennas are coupled in the reception frequency band.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[発明の目的][Object of the Invention]

【0002】[0002]

【産業上の利用分野】本発明は、同時に送信と受信がで
きる送受共用円偏波アンテナに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dual polarized antenna for transmitting and receiving, capable of transmitting and receiving simultaneously.

【0003】[0003]

【従来の技術】衛星移動通信に用いられる移動体搭載用
のアンテナは、小型・薄型かつ軽量に構成でき、送信と
受信が同時に行えると共に、円偏波で動作することが要
求される。そして、従来このようなアンテナの構成とし
て、図9に示すような送信と受信の入出力ポートが共通
である送受共用形アンテナと、図10に示すような送信
と受信の入出力ポートが別個に設けられる送受分離形ア
ンテナが存在している。
2. Description of the Related Art An antenna mounted on a mobile unit used for satellite mobile communication is required to be small, thin, and lightweight, capable of transmitting and receiving at the same time, and operating in circular polarization. As a configuration of such an antenna in the related art, a transmission / reception common antenna as shown in FIG. 9 having a common transmission / reception input / output port and a transmission / reception input / output port as shown in FIG. 10 are separately provided. There is a duplex antenna provided.

【0004】図9に示すアンテナ素子としては、送信と
受信の周波数帯域をおおうことのできるような広帯域の
送受共用アンテナ91が必要であり、この場合は放射素
子の上に非励振放射素子を設けるなどの方法を用いて平
面アンテナの広帯域化は可能である。しかし、図9の方
式では送信と受信の電波を分離するために分波器92が
重要となる。特に、非常に出力が大きな送信電力が受信
機側に洩れていかないようにするために、送受で高い分
離度を実現する必要が生じ、分波器92を構成する帯域
通過フィルタが大きく複雑なものになってしまう。この
ため、アンテナ全体としても大きく複雑な構成となって
しまう。一方、図10の方式は、アンテナを送信アンテ
ナ100と受信アンテナ101で別個に構成することに
よりアンテナにおいてある程度の送受間分離度をもた
せ、送受分離のための帯域通過フィルタ102,103
を小さくかつ容易に実現できることが特徴である。図1
0のアンテナとしては、送受分離ということを主眼にす
るならば送信アンテナ100と受信アンテナ101を全
く別々の場所に設ければよい。しかし、別々のアンテナ
を二つ設けることはアンテナシステムを大きくものとし
てしまうことになる。自動車などの移動体に載せること
を考えた場合にはアンテナを設置できる場所が限られて
しまうので、アンテナを全く別々にして構成することに
は形状、重量、コストなどの面から不都合が多い。
The antenna element shown in FIG. 9 requires a wideband transmission / reception shared antenna 91 capable of covering the transmission and reception frequency bands. In this case, a non-exciting radiating element is provided on the radiating element. It is possible to widen the band of the planar antenna by using such a method. However, in the method of FIG. 9, the demultiplexer 92 is important for separating the transmission and reception radio waves. In particular, in order to prevent the transmission power having a very large output from leaking to the receiver side, it is necessary to realize a high degree of separation in transmission and reception, and the bandpass filter forming the demultiplexer 92 is large and complicated. Become. Therefore, the antenna as a whole has a large and complicated structure. On the other hand, in the system of FIG. 10, the antennas are separately configured by the transmitting antenna 100 and the receiving antenna 101, so that the antenna has a certain degree of separation between transmission and reception, and the band pass filters 102 and 103 for transmission and reception separation.
Is characterized by being small and easily realized. Figure 1
As the antenna of 0, if the main purpose is separation of transmission and reception, the transmission antenna 100 and the reception antenna 101 may be provided at completely different places. However, providing two separate antennas increases the size of the antenna system. Considering mounting on a moving body such as an automobile, the place where the antenna can be installed is limited, so there are many inconveniences in terms of shape, weight, cost, etc., if the antennas are constructed separately.

【0005】以上のことから、移動通信用のアンテナと
しては、送受のアンテナは一つにまとまって構成されて
いるが送受の入出力ポートは別々に存在し、ある程度の
送受間分離度が達成されているものが要求される。この
ようなアンテナとしては、送信と受信で逆偏波となるも
のに対しては種々の方式が提案されているが、素子単体
で円偏波かつ送受で同偏波というものについてはその数
は少ない。その少ない例の一つとして、受信アンテナと
して円環アンテナを用いた送受共用アンテナを図11に
示す。ここで、図11(a)は送受共用アンテナの上面
図、図11(b)は図11(a)のA−A´における断
面図を示す。
From the above, as a mobile communication antenna, the transmitting and receiving antennas are integrated, but the transmitting and receiving input / output ports exist separately, and a certain degree of isolation between the transmitting and receiving is achieved. What is required is required. As such an antenna, various methods have been proposed for those that have opposite polarizations when transmitting and receiving, but the number of antennas that have circular polarization and the same polarization when transmitting and receiving is the same. Few. As one of the few examples, FIG. 11 shows a transmission / reception shared antenna that uses a ring antenna as a reception antenna. Here, FIG. 11A is a top view of the transmitting / receiving shared antenna, and FIG. 11B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 11A.

【0006】受信アンテナである円環アンテナは、地導
体110とリング状導体111により構成される。受信
アンテナの上部にある送信アンテナは円形のパッチアン
テナであり、円形導体112が放射器となり、前記リン
グ状導体111を地導体とみなして動作する構成であ
る。円形導体112は、中心点Oにおいて地導体110
と導体113により接続され、送信アンテナに不要の高
次モードの発生が抑えられている。円偏波をつくるため
に、送信アンテナは点f1と点f2で、受信アンテナは
点F1と点F2で各々給電される。送信と受信の2つの
給電点では、同振幅で互いに90度の相対的位相差をも
たせて給電される。また、送信アンテナの給電が受信ア
ンテナへ影響を与えないように、リング状導体111と
地導体110の間を円柱面状の導体114を用いて接続
している。この送受共用アンテナは、送受で優れた円偏
波特性を実現し、給電点にハイブリッド結合器などを用
いることにより大きな送受間分離度を達成することがで
きる。
The ring antenna, which is a receiving antenna, is composed of a ground conductor 110 and a ring-shaped conductor 111. The transmitting antenna above the receiving antenna is a circular patch antenna, and the circular conductor 112 serves as a radiator, and the ring-shaped conductor 111 is regarded as a ground conductor to operate. The circular conductor 112 has the ground conductor 110 at the center point O.
Are connected by a conductor 113, and generation of unnecessary higher-order modes in the transmission antenna is suppressed. The transmitting antenna is fed at points f1 and f2, and the receiving antenna is fed at points F1 and F2, respectively, to create a circularly polarized wave. At the two feeding points of transmission and reception, power is fed with the same amplitude and a relative phase difference of 90 degrees. Further, the ring-shaped conductor 111 and the ground conductor 110 are connected using a conductor 114 having a cylindrical surface so that the power feeding of the transmission antenna does not affect the reception antenna. This shared antenna for transmission and reception realizes excellent circular polarization characteristics in transmission and reception, and can achieve a large degree of isolation between transmission and reception by using a hybrid coupler or the like at the feeding point.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の送受共用円偏波アンテナは、次に示すような問
題点がある。第1に、円環アンテナは円形パッチアンテ
ナに比較して大きくなり、アンテナ全体が大きくなって
しまい、製作が困難でアレー化に適さない。特に、アレ
ー化した場合にグレーティングローブを発生しないよう
な素子間隔で配列することが難しくなる。高誘電率の誘
電体をもちいてアンテナ素子の大きさを小さくすること
はできるが、この場合誘電体による電力損失が問題にな
ってくる。第2に、リング状導体111と地導体110
の間を円柱面状の導体114を用いて接続する必要があ
るために、導体膜のエッチングを行った誘電体基板を重
ねるだけでは構成することができない。第3に、同軸線
路の中心導体を直接接続して給電する方式であり、アン
テナの整合をとることが難しい。第4に、電力分配器や
ハイブリッド結合器などの給電回路をアンテナと一体化
に平面回路で構成することが難しい。
However, the above-described conventional transmitting / receiving circularly polarized antenna has the following problems. First, the ring antenna is larger than the circular patch antenna, and the entire antenna is large, which is difficult to manufacture and is not suitable for arraying. In particular, it becomes difficult to arrange the elements at an element interval that does not generate a grating lobe when arrayed. Although the size of the antenna element can be reduced by using a dielectric having a high dielectric constant, in this case, the power loss due to the dielectric becomes a problem. Second, the ring-shaped conductor 111 and the ground conductor 110
Since it is necessary to connect the gaps using the conductor 114 having a cylindrical surface shape, it cannot be configured only by stacking dielectric substrates having conductor films etched. Thirdly, it is a method of feeding power by directly connecting the center conductor of the coaxial line, and it is difficult to match the antenna. Fourth, it is difficult to form a power supply circuit such as a power distributor or a hybrid coupler integrally with the antenna in a planar circuit.

【0008】本発明は、上述した従来の課題を解決する
ためになされたものであり、送信、受信の各々の帯域で
良好な円偏波特性を有し、送受間で高い分離度を実現す
る送受共用アンテナを、給電回路まで一体化でき、それ
により小型・薄型に構成でき、比較的簡単に製作でき容
易にアレー化することが可能な送受共用円偏波アンテナ
を提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and has a good circular polarization characteristic in each band of transmission and reception and realizes a high degree of separation between transmission and reception. It is an object of the present invention to provide a dual polarized antenna for both transmission and reception, which can be integrated into a power feeding circuit, which can be made compact and thin, and which can be relatively easily manufactured and easily arrayed. To do.

【0009】[発明の構成][Constitution of Invention]

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の送受共用円偏波アンテナは、2つの給電点に相対的
に90度の位相差をもって給電される平面型受信アンテ
ナと、前記平面型受信アンテナの上部に位置し、1つの
給電点において給電され円偏波を放射する平面型送信ア
ンテナとからなり、前記平面型受信アンテナの二つの給
電点には抵抗体が導体からなる線路の一部に接続された
電力分配器を接続し、前記平面型受信アンテナにより受
信した電波の出力ポートと前記平面型送信アンテナによ
り送信する電波の入力ポートを分離し、同時に送信と受
信が行えることを特徴とする送受共用円偏波アンテナを
特徴とする。
A circular polarized wave antenna for both transmission and reception of the present invention, which achieves the above object, is a plane type reception antenna which is fed to two feeding points with a relative phase difference of 90 degrees. And a plane type transmission antenna which is located above the type reception antenna and which is fed at one feeding point and radiates circularly polarized waves. At the two feeding points of the plane type receiving antenna, a resistor is formed of a conductor. Connect a power distributor connected to a part of the output antenna to separate the output port of radio waves received by the planar receiving antenna from the input port of radio waves to be transmitted by the planar transmitting antenna, and to perform transmission and reception at the same time. It features a circular polarization antenna for both transmission and reception.

【0011】また、請求項2の送受共用円偏波アンテナ
は、前記平面型受信アンテナと前記平面型送信アンテナ
からなる送受共用アンテナを素子としてアレーアンテナ
を構成し、隣り合う前記素子どうしを、水平面内である
角度だけ回転し、平行移動した位置関係に配列したこと
を特徴とする。
In the circular polarized wave antenna for both transmission and reception according to a second aspect of the invention, an array antenna is formed by using the transmission and reception shared antenna composed of the planar type reception antenna and the planar type transmission antenna as an element, and the adjacent elements are arranged on a horizontal plane. It is characterized in that it is rotated by a certain angle within and arranged in a positional relationship of parallel movement.

【0012】[0012]

【作用】本発明によれば、送信アンテナ、受信アンテナ
とも平面型のパッチアンテナで構成でき、一体化して小
型・薄型になる。送信アンテナは送信周波数帯域におい
て良好な円偏波特性を実現できる。受信アンテナは受信
周波数帯域において良好な円偏波特性を実現できる。こ
こで、3dBのハイブリッド結合器もしくは同分配比の
ウィルキンソン型電力分配器をもちいて2点給電してい
るため、受信アンテナは送信周波数帯域まで含めた広い
帯域にわたって円偏波特性をもち、送信アンテナからの
電波の洩れを阻止することができる。
According to the present invention, both the transmitting antenna and the receiving antenna can be constituted by the planar patch antenna, and they can be integrated to be small and thin. The transmitting antenna can realize good circular polarization characteristics in the transmitting frequency band. The reception antenna can realize good circular polarization characteristics in the reception frequency band. Here, a 3-dB hybrid coupler or a Wilkinson type power divider with the same distribution ratio is used to feed power at two points, so the receiving antenna has circular polarization characteristics over a wide band including the transmission frequency band and It is possible to prevent leakage of radio waves from the antenna.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は本発明による送受共用円偏波アンテナの一
実施例を示す斜視図である。本送受共用円偏波アンテナ
は、地導体1、誘電体膜2,4を平行に重ねて構成され
る。地導体1と誘電体膜2の間、誘電体膜2と誘電体膜
4の間には、各々空気、誘電体基板、ペーパーハニカム
等の空気もしくは誘電体と等価と考えられる材料の中の
何れかを介在させる。誘電体膜2の表面には導電性の膜
で形成される受信用パッチ3が、同じく誘電体膜4の表
面には導電性の膜で形成される送信用パッチ5が、各々
形成される。受信用パッチ3と送信用5はエッチング技
術により容易に形成できる。また、パッチの下に誘電体
基板を用いる場合には、誘電体基板表面に直接エッチン
グしたパッチを用いることができる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a circular polarization antenna for both transmission and reception according to the present invention. The dual-use circularly polarized antenna for transmission and reception is configured by stacking a ground conductor 1 and dielectric films 2 and 4 in parallel. Between the ground conductor 1 and the dielectric film 2 and between the dielectric film 2 and the dielectric film 4, any one of air, a dielectric substrate, a paper honeycomb, or the like, which is considered to be equivalent to air or a dielectric, is used. Or intervene. A reception patch 3 formed of a conductive film is formed on the surface of the dielectric film 2, and a transmission patch 5 formed of a conductive film is formed on the surface of the dielectric film 4, respectively. The receiving patch 3 and the transmitting patch 5 can be easily formed by an etching technique. When a dielectric substrate is used under the patch, a patch directly etched on the surface of the dielectric substrate can be used.

【0014】送信用パッチ5は、正方形の一対の対角の
部分に切り込みを入れた形状であり、給電点である点P
において同軸線路7の中心導体6とハンダづけなどの方
法により接続される。同軸線路7の外導体は受信用パッ
チ3と接続される。このような構成により、送信用パッ
チ5は受信用パッチ3を地導体とみなすようなパッチア
ンテナとして動作する。このとき、送信用パッチ5の形
状により、縮退モードが分離され、円偏波が発生する。
送信用パッチ5が受信アンテナに影響を及ぼさないよう
にするために送信用パッチ5は受信用パッチ3よりも小
さくする必要がある。これは、送信周波数と受信周波数
が比較的離れていて、送信周波数のほうが受信周波数よ
りも高いときに比較的容易に実現できる。送信周波数と
受信周波数が接近している場合や送信周波数が受信周波
数よりも低い場合などでも、送信用パッチ5と受信用パ
ッチ3の間に受信アンテナで使われているよりも高い誘
電率の誘電体基板を用いることにより、送信用パッチ5
を小さくすることは可能である。なお、送信アンテナの
動作周波数、軸比の調整は、送信用パッチ5の大きさや
切り込みの大きさを変えることにより容易に行える。ま
た、インピーダンス整合は給電点Pの位置を変えること
で行える。
The transmitting patch 5 has a shape in which a pair of diagonal portions of a square are cut, and a point P which is a feeding point.
At, the central conductor 6 of the coaxial line 7 is connected by a method such as soldering. The outer conductor of the coaxial line 7 is connected to the receiving patch 3. With such a configuration, the transmitting patch 5 operates as a patch antenna that regards the receiving patch 3 as a ground conductor. At this time, the degenerate mode is separated due to the shape of the transmitting patch 5, and circularly polarized waves are generated.
The transmitting patch 5 needs to be smaller than the receiving patch 3 so that the transmitting patch 5 does not affect the receiving antenna. This can be achieved relatively easily when the transmission frequency and the reception frequency are relatively far apart and the transmission frequency is higher than the reception frequency. Even if the transmission frequency and the reception frequency are close to each other or the transmission frequency is lower than the reception frequency, a dielectric having a higher dielectric constant than that used in the reception antenna is provided between the transmission patch 5 and the reception patch 3. By using the body substrate, the transmitting patch 5
Can be made smaller. The operating frequency and axial ratio of the transmitting antenna can be easily adjusted by changing the size of the transmitting patch 5 and the size of the cut. Further, impedance matching can be performed by changing the position of the feeding point P.

【0015】受信用パッチ3は正方形であり、パッチの
中心に対して互いに90度回転した位置関係にある点Q
1,Q2において、各々同軸線路10,11の中心導体
8,9と接続される。同軸線路10,11の外導体はど
ちらも地導体1に接続される。このような構成により、
受信用パッチ3はパッチアンテナとして動作する。ここ
で、点Q1と点Q2により受信される電波は互いに偏波
が直交した成分となり、この二つの出力を互いに90度
の位相差をもって同振幅で合成することにより円偏波と
して受信することになる。90度の位相差をもって同振
幅で合成する手段として、3dBの90度ハイブリッド
結合器もしくはウィルキンソン型電力分配器(実際には
電力合成器とすべきであるが、送信と受信で構成・動作
が同じであるので、以後送信・受信にかかわらずこのよ
うに記す)と90度移相器を用いる。なお、受信アンテ
ナの動作周波数は受信用パッチ3の大きさを変えること
により調整でき、インピーダンス整合は給電点Q1とQ
2の位置を変えることで行える。受信アンテナの一部を
同軸線路7が垂直に貫くことになるが、同軸線路7はた
だ1本だけであり、非常に細いものであり、受信アンテ
ナに対する影響は小さい。このとき、同軸線路7を受信
用パッチ3の中心を垂直に通すことにより、受信アンテ
ナがアンテナとして動作するための基本モードの発生に
全く影響を無くすることができる。さらに、この場合に
同軸線路7の外導体を地導体1と接続することにより、
アンテナの放射指向性などに悪影響を及ぼす不要な高次
モードの発生を抑圧できる利点がある。
The receiving patch 3 has a square shape, and the point Q is rotated by 90 degrees with respect to the center of the patch.
1 and Q2 are connected to the central conductors 8 and 9 of the coaxial lines 10 and 11, respectively. Both outer conductors of the coaxial lines 10 and 11 are connected to the ground conductor 1. With this configuration,
The receiving patch 3 operates as a patch antenna. Here, the radio waves received at the points Q1 and Q2 are components whose polarizations are orthogonal to each other, and the two outputs are received as circularly polarized waves by combining them with the same amplitude with a phase difference of 90 degrees. Become. As a means for combining with the same amplitude with a phase difference of 90 degrees, a 3 dB 90 degree hybrid coupler or Wilkinson type power divider (actually, a power combiner should be used, but the configuration and operation are the same for transmission and reception). Therefore, the following description will be made regardless of transmission / reception) and a 90-degree phase shifter. The operating frequency of the receiving antenna can be adjusted by changing the size of the receiving patch 3, and impedance matching can be performed at the feeding points Q1 and Q1.
It can be done by changing the position of 2. Although the coaxial line 7 vertically penetrates a part of the receiving antenna, the number of the coaxial line 7 is only one, which is very thin, and the influence on the receiving antenna is small. At this time, by passing the coaxial line 7 vertically through the center of the receiving patch 3, it is possible to completely eliminate the influence on the generation of the fundamental mode for the receiving antenna to operate as an antenna. Furthermore, in this case, by connecting the outer conductor of the coaxial line 7 to the ground conductor 1,
There is an advantage that it is possible to suppress the generation of unnecessary higher-order modes that adversely affect the radiation directivity of the antenna.

【0016】以上のような構成により、送信と受信で良
好な円偏波特性を有するアンテナを実現することがで
き、アンテナを小型でかつ薄型に製作することができ
る。このとき、送信用パッチ5を受信用パッチ3より十
分小さくつくることで送信と受信アンテナは互いに特性
を影響し合うことが無くなり、送信と受信アンテナの設
計をほとんど独立に行うことができて製作上都合がよ
い。また、導体パターンをエッチングした誘導体基板等
をただ重ねるだけで簡単に構成でき、上下の基板の間で
の電気的接続も給電線だけであるという簡単な構成とな
る。
With the above structure, an antenna having good circular polarization characteristics for transmission and reception can be realized, and the antenna can be manufactured small and thin. At this time, by making the transmitting patch 5 sufficiently smaller than the receiving patch 3, the transmitting and receiving antennas do not affect each other's characteristics, and the transmitting and receiving antennas can be designed almost independently. convenient. Further, it can be simply constructed by simply stacking the dielectric substrate or the like in which the conductor pattern is etched, and the electrical connection between the upper and lower substrates is only the feeder line.

【0017】次に送信ポートと受信ポートの間の分離度
について説明する。図1に示した構成において、送信ア
ンテナでは一点(P)給電により円偏波を発生させてい
るため円偏波の帯域は比較的狭いものとなる。送信アン
テナでは二点(Q1,Q2)給電により円偏波を発生さ
せており、90度ハイブリッド結合器やウィルキンソン
型電力分配器を用いることで円偏波の帯域は送信アンテ
ナに比較して広くなる。この様子を表したのが図2であ
る。図3はその場合の送受間結合量の例について示した
ものである。これからわかるように、二つのアンテナは
受信周波数帯では大きく結合しているが、送信周波数帯
では結合量は小さくなっている。
Next, the degree of separation between the transmission port and the reception port will be described. In the configuration shown in FIG. 1, since the circularly polarized wave is generated by the single point (P) feeding in the transmitting antenna, the band of the circularly polarized wave is relatively narrow. Circularly polarized waves are generated in the transmitting antenna by feeding at two points (Q1, Q2), and the band of circularly polarized waves becomes wider than that of the transmitting antenna by using a 90-degree hybrid coupler or a Wilkinson type power divider. . This is shown in FIG. FIG. 3 shows an example of the coupling amount between transmission and reception in that case. As can be seen, the two antennas are largely coupled in the reception frequency band, but the coupling amount is small in the transmission frequency band.

【0018】この理由を説明する前に、送信アンテナと
受信アンテナがどちらも全ての帯域で完全な円偏波(つ
まり軸比が0dBとなる)である場合の送受アンテナ間
の結合について説明する。送信アンテナから放射方向
(図1では上の方向)へ、例えば右旋円偏波で電波が放
射されているとする。このとき、送信アンテナの後ろ
(図1で下の方向)へは逆向きの偏波である左旋円偏波
として電波が洩れていくことになる。ここで送信アンテ
ナの後ろに受信アンテナがあり、受信アンテナが右旋円
偏波だけで動作していれば、送信アンテナから洩れてく
る左旋偏波の電波が受信機側へ伝わることはない。この
理由は、受信アンテナに入ってくる左旋偏波の電波が、
ハイブリッド結合器を用いて給電している場合にはアイ
ソレーションポートにある終端抵抗に入力して電力が消
費され、ウィルキンソン型電力分配器を用いる場合には
分配器内にある抵抗に入力して電力が消費されることに
なるためである。
Before explaining the reason for this, the coupling between the transmitting and receiving antennas when both the transmitting antenna and the receiving antenna are completely circular polarized waves (that is, the axial ratio is 0 dB) in all bands will be described. It is assumed that radio waves are radiated from the transmitting antenna in the radiation direction (upward direction in FIG. 1), for example, as right-handed circularly polarized waves. At this time, radio waves leak to the back of the transmitting antenna (downward in FIG. 1) as left-handed circularly polarized waves, which are polarized waves in opposite directions. Here, if there is a receiving antenna behind the transmitting antenna and the receiving antenna operates only with the right-handed circularly polarized wave, the radio wave of the left-handed polarized wave leaking from the transmitting antenna will not be transmitted to the receiver side. The reason for this is that left-handed polarized waves entering the receiving antenna are
When power is supplied using a hybrid coupler, power is consumed by inputting to the terminating resistor in the isolation port, and when using a Wilkinson type power divider, power is input to the resistor inside the divider. Is consumed.

【0019】したがって、送受とも同じ向きの完全な円
偏波で動作し、逆偏波成分をどこかで吸収するような機
構をもつ給電回路を備えていれば、送受間結合はない。
この場合、完全な円偏波でなくとも、送信と受信の周波
数帯を含む広い帯域にわたってある程度の円偏波特性を
もっていれば送受間の結合は少なくなる。図11に示し
た従来例の構成では、送受とも二点給電によりハイブリ
ッド結合器もしくはウィルキンソン型電力分配器を用い
て円偏波を発生させるために送受のアンテナとも比較的
広い帯域にわたって軸比が良く、送受間結合を小さくす
ることができる。これに対して、図1に示した本発明の
一実施例では、送信周波数帯域では送信と受信のどちら
のアンテナもある程度の円偏波となっており、受信アン
テナ側に逆偏波成分を吸収する機構があるため送受間結
合は小さくなる。一方、受信周波数帯域では、受信アン
テナは円偏波として動作しているが、送信アンテナはこ
の周波数ではほとんど直線偏波のアンテナとしか動作し
ないため、右旋と左旋の円偏波成分が同じだけあるとみ
なされて大きく結合してしまう。しかし、実際には、送
信アンテナからの電波の洩れを阻止すればよいわけであ
り、送信周波数帯においてのみ高い送受間分離が実現さ
れていればよい。すなわち、本発明においても、実用上
全く問題なく送信の電波の洩れを抑圧できることにな
る。本発明においては、送信アンテナが一点(P)給電
において行われハイブリッド結合器やウィルキンソン型
電力分配器を設ける必要がないので、従来例に比較して
格段に簡単な構成となり利点が多い。
Therefore, as long as the transmitter and the receiver operate with the complete circular polarization in the same direction and the power supply circuit has a mechanism for absorbing the reverse polarization component somewhere, there is no coupling between the transmitter and the receiver.
In this case, even if it is not a perfect circular polarization, the coupling between the transmitting and receiving is reduced if it has a certain degree of circular polarization characteristics over a wide band including the transmission and reception frequency bands. In the configuration of the conventional example shown in FIG. 11, the transmission / reception antennas have a good axial ratio over a relatively wide band because circular polarization is generated using a hybrid coupler or a Wilkinson type power divider by two-point feeding. It is possible to reduce the coupling between transmission and reception. On the other hand, in the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, both the transmitting and receiving antennas are circularly polarized waves to some extent in the transmission frequency band, and the receiving antenna side absorbs the reverse polarization component. Since there is a mechanism to do so, the coupling between transmission and reception becomes small. On the other hand, in the reception frequency band, the reception antenna operates as a circularly polarized wave, but the transmission antenna operates only with a linearly polarized antenna at this frequency, so the right-handed and left-handed circularly polarized wave components are the same. It is considered as there is a large bond. However, in reality, it suffices to prevent the radio wave from leaking from the transmitting antenna, and it suffices that a high transmission-reception separation is realized only in the transmission frequency band. That is, also in the present invention, the leakage of the transmission radio wave can be suppressed without any practical problems. In the present invention, since the transmission antenna is used for single-point (P) feeding and there is no need to provide a hybrid coupler or a Wilkinson type power divider, the configuration is much simpler than the conventional example, and there are many advantages.

【0020】また、受信アンテナに用いるハイブリッド
結合器もしくはウィルキンソン型電力分配器は平面回路
を用いて構成することができる。図4にマイクロストリ
ップ線路を用いてハイブリッド結合器を構成した送受共
用円偏波アンテナの他の実施例を示す。図4(a)の断
面図に示す如く、本送受共用円偏波アンテナは、地導体
18と、受信用パッチ14を形成した誘電体基板12、
及び送信用パッチ13を形成した誘電体基板17を重ね
て構成されている。図4(b)は誘電体基板17を上か
ら見た上面図、(c)は誘電体基板12を上から見た上
面図である。図4(c)に示すように、受信用パッチ1
4とハイブリッド結合器15は誘電体基板12上の同一
平面に形成され、受信出力は点Rにおいて接続される同
軸線路により取り出される。ハイブリッド結合器15の
もう一方の出力端にはチップ抵抗16が接続され、点S
において地導体18と接続される。
Further, the hybrid coupler or the Wilkinson type power divider used for the receiving antenna can be constructed by using a plane circuit. FIG. 4 shows another embodiment of a circular polarization antenna for both transmission and reception, which is a hybrid coupler using a microstrip line. As shown in the cross-sectional view of FIG. 4A, the dual-use circularly polarized antenna for transmission / reception includes a ground conductor 18 and a dielectric substrate 12 having a receiving patch 14.
And the dielectric substrate 17 on which the transmission patch 13 is formed is stacked. 4B is a top view of the dielectric substrate 17 viewed from above, and FIG. 4C is a top view of the dielectric substrate 12 viewed from above. As shown in FIG. 4C, the receiving patch 1
4 and the hybrid coupler 15 are formed on the same plane on the dielectric substrate 12, and the reception output is taken out by the coaxial line connected at the point R. The chip resistor 16 is connected to the other output end of the hybrid coupler 15 and
At the ground conductor 18.

【0021】図4のような構成により、送受共用アンテ
ナが給電回路を含めて小型・薄型に形成され、非常にコ
ンパクトかつ軽量になる。この例では受信用パッチ14
と平面回路型のハイブリッド結合器15を同一面に形成
したが、同軸線路やスルーホールなどの手段を用いて上
下の層の電気的接続を行い、平面回路型ハイブリッド結
合器15を受信用パッチ14とは別の面、例えば地導体
18の裏側に形成することも可能である。この場合、マ
イクロストリップ線路からの不要放射がアンテナの放射
指向性に影響を与えることを防ぐことができる。なお、
この説明においてマイクロストリップ線路を用いた実施
例を示したが、この線路のかわりにトリプレート線路、
サンペンデット線路などを用いた他の平面回路を構成し
ても同様の効果が得られる。
With the configuration as shown in FIG. 4, the antenna for both transmission and reception is formed in a small size and thin shape including the power feeding circuit, which is very compact and lightweight. In this example, the receiving patch 14
And the planar circuit type hybrid coupler 15 are formed on the same surface, the upper and lower layers are electrically connected using a means such as a coaxial line or a through hole, and the planar circuit type hybrid coupler 15 is received. It is also possible to form it on a surface other than that, for example, on the back side of the ground conductor 18. In this case, it is possible to prevent unnecessary radiation from the microstrip line from affecting the radiation directivity of the antenna. In addition,
An example using a microstrip line has been shown in this description, but instead of this line, a triplate line,
Similar effects can be obtained by forming another planar circuit using a sun-pended line or the like.

【0022】以上の説明において受信用アンテナの給電
回路に90度ハイブリッド結合器もしくはウィルキンソ
ン型電力分配器を用いた例について示したが、この給電
回路でなくとも受信電力を90度の位相差で合成でき、
逆偏波成分を抵抗により消費できるものであればよい。
例えば、他にラットレース回路などを用いても全く同様
の効果が得られる。
In the above description, an example in which a 90-degree hybrid coupler or a Wilkinson type power divider is used in the power feeding circuit of the receiving antenna is shown, but the received power is combined with a phase difference of 90 degrees even if it is not this power feeding circuit. You can
What is necessary is that the reverse polarization component can be consumed by the resistance.
For example, the same effect can be obtained by using a rat race circuit or the like.

【0023】ここまでの説明の中で放射素子として方形
のパッチアンテナについて例をあげて説明したが、円形
や他の形のパッチアンテナを利用してもよい。また、送
信用のアンテナとして、パッチアンテナの他に、クロス
ダイポールやクロススロット、スパイラルなど他の一点
給電の円偏波平面アンテナを用いても同様な効果が得ら
れる。さらに、パッチアンテナへの給電方法として、こ
こまでの実施例の中で示した方法以外にスロット結合給
電方式に代表されるような電磁界結合給電方式や他の線
路による給電方法を用いても同様な効果が得られる。
Although a rectangular patch antenna has been described as an example of the radiating element in the above description, a circular or other patch antenna may be used. Further, as a transmitting antenna, a similar effect can be obtained by using a circularly polarized plane antenna with one-point feeding such as a cross dipole, a cross slot, or a spiral in addition to the patch antenna. Further, as a power feeding method to the patch antenna, the same method can be applied by using an electromagnetic field coupling power feeding method represented by a slot coupling power feeding method or a power feeding method by another line other than the methods shown in the above embodiments. Can be obtained.

【0024】次に、本発明のアンテナをアレー化した場
合の実施例について示す。図5に、アレーアンテナを構
成した場合の上面図を示す。ここで、簡単のため図には
送信パッチ5、受信パッチ3と各々の給電点のみを示
し、素子アンテナの構成は図1に示した実施例と同じで
あるとする。この実施例では、隣り合う素子アンテナど
うしは、互いに水平面内である角度だけ回転し、平行移
動した位置関係となっており、いわゆるシーケンシャル
配列がとられている。このような構成を用いて偏波面を
各素子アンテナで回転させてその偏波面に対応した位相
で各素子を励振することにより、アレーアンテナとして
合成される円偏波特性を改善することができる。特に、
送信アンテナについては、素子アンテナ単体として比較
的狭い帯域だけしか軸比が良くないが、これをアレー化
することにより広い帯域で軸比を良くすることができ
る。これは、送信周波数の帯域として広い帯域が要求さ
れる場合に都合が良い。
Next, an embodiment in which the antenna of the present invention is arrayed will be described. FIG. 5 shows a top view when an array antenna is constructed. Here, for simplicity, only the transmitting patch 5 and the receiving patch 3 and their respective feeding points are shown in the drawing, and the configuration of the element antenna is assumed to be the same as that of the embodiment shown in FIG. In this embodiment, the element antennas adjacent to each other have a positional relationship in which they are rotated by a certain angle in the horizontal plane and moved in parallel, and a so-called sequential arrangement is adopted. By rotating the plane of polarization with each element antenna and exciting each element with the phase corresponding to the plane of polarization using such a configuration, the circular polarization characteristics combined as an array antenna can be improved. . In particular,
As for the transmitting antenna, the element antenna alone has a good axial ratio only in a relatively narrow band, but by arraying the element antenna, the axial ratio can be improved in a wide band. This is convenient when a wide band is required as the band of the transmission frequency.

【0025】また、図5の実施例において、各素子に任
意の励振振幅、励振位相を設定することにより、ビーム
を特定の方向に偏位させたり、低サイドロープ化をはか
ったり、ビームの形を変えたりすることが行える。この
場合に、本発明のアンテナ素子を用いることで利得の低
下や円偏波特性の劣化がなく、アレーアンテナとして送
受間分離度も高いアレーアンテナを実現することができ
る。
Further, in the embodiment of FIG. 5, by setting an arbitrary excitation amplitude and excitation phase for each element, the beam is deviated in a specific direction, the side rope is lowered, and the beam shape is changed. Can be changed. In this case, by using the antenna element of the present invention, it is possible to realize an array antenna having a high degree of separation between transmission and reception without causing a decrease in gain and deterioration of circular polarization characteristics.

【0026】なお、上述した例において、受信アンテナ
に良い特性の給電回路を用いていれば、シーケンシャル
配列をしても受信アンテナにおいて円偏波特性の大きな
改善はそれほどない。この場合、アレーアンテナの給電
回路を受信系に関して簡単化するために、受信アンテナ
に関してはシーケンシャル配列を行わず、送信アンテナ
だけに関してシーケンシャル配列を行う構成も考えられ
る。
In the above example, if a feeding circuit having good characteristics is used for the receiving antenna, the circular polarization characteristic of the receiving antenna is not so much improved even if the receiving antenna is arranged in a sequential arrangement. In this case, in order to simplify the feeding circuit of the array antenna with respect to the receiving system, a configuration in which the receiving antennas are not sequentially arranged but only the transmitting antennas are arranged may be considered.

【0027】さらに、図5のような構成のアレーアンテ
ナにおいて、アンテナ素子を以下のように設定すること
により理論的には送受間結合を無くすることができる。
図1の例では、当然のことながら、受信アンテナの円偏
波特性が受信周波数帯で最適となるように給電回路の設
計を行った場合を示した。これに対して、図5のような
構成のアレーアンテナの素子アンテナとしては、構成は
図1と同様にするが、受信アンテナの円偏波特性が送信
周波数帯で最適となるように給電回路を設計する。この
場合の素子アンテナの円偏波特性は図6に示すようにな
る。素子アンテナとしては、軸比が受信周波数帯域で劣
化するシーケンシャル配列を行うことでアレーアンテナ
として合成される円偏波特性は良好になる。素子アンテ
ナは受信帯域である程度の軸比はあるので、ビーム走査
などを行っても利得が低下することはない。また、この
場合の最大の利点として、送信周波数帯では送信、受信
ともほぼ完全な円偏波となっているので先に説明したと
おり送受間の結合量は全く微弱な量でしかなくなる。つ
まり、図5のようにアレーアンテナを形成し、素子アン
テナにおいて送信、受信の両方のアンテナとも送信周波
数で最適の円偏波特性をもつように設計することによ
り、送受間の分離度が非常に高い送受共用アンテナが実
現できる。なお、図5の実施例において、アレーアンテ
ナの素子数、配列の仕方については他の設定を行っても
同様な効果が得られる。
Further, in the array antenna configured as shown in FIG. 5, the antenna element can be theoretically eliminated by setting the antenna elements as follows.
In the example of FIG. 1, as a matter of course, a case where the feeding circuit is designed so that the circular polarization characteristic of the receiving antenna is optimum in the receiving frequency band is shown. On the other hand, the element antenna of the array antenna having the configuration as shown in FIG. 5 has the same configuration as that of FIG. 1, but the feeding circuit is arranged so that the circular polarization characteristic of the receiving antenna becomes optimum in the transmission frequency band. To design. The circular polarization characteristic of the element antenna in this case is as shown in FIG. The element antenna has a circular polarization characteristic which is synthesized as an array antenna by performing a sequential arrangement in which the axial ratio deteriorates in the reception frequency band. Since the element antenna has a certain axial ratio in the reception band, the gain does not decrease even if beam scanning is performed. In addition, the greatest advantage of this case is that the transmission and reception are almost completely circularly polarized waves in the transmission frequency band, so that the coupling amount between the transmission and reception is only a very weak amount as described above. That is, by forming an array antenna as shown in FIG. 5 and designing both the transmitting antenna and the receiving antenna in the element antenna so as to have optimum circular polarization characteristics at the transmitting frequency, the isolation between transmitting and receiving is extremely high. It is possible to realize a high transmission / reception shared antenna. In the embodiment of FIG. 5, the same effect can be obtained even if the number of elements of the array antenna and the arrangement method are set differently.

【0028】次に本発明の送受共用平面アンテナの他の
実施例について説明する。図7は本発明の送受共用平面
アンテナの他の実施例を示す図である。ここで、図7
(a)はアンテナの断面図を示し、アンテナは6枚の両
面もしくは片面に導体パターンをエッチングにより形成
した誘電体基板51〜56を重ねることにより構成され
る。また、図7(b)は誘電体基板51を上から見た上
面図、図7(c)は誘電体基板52,53を上から見た
上面図、図7(d)には誘電体基板54を上から見た上
面図、図7(e)は誘電体基板55,56を上から見た
上面図を各々示す。図7(b)に示す如く、誘電体基板
51の上に導体膜により円形パッチ57を形成してい
る。また、図7(c)に示す如く、誘電体基板52の上
に導体膜により円形の導体板58を形成し、この中にス
ロット66,67を形成している。また、誘電体基板5
3の上には導体膜からなる線路59を形成し、この線路
59がスロット66と交差するが、スロット67とは交
差しないように設定する。図7(d)に示すように、誘
電体基板54の上には導体膜からなる円形パッチ60を
形成している。また、図7(e)に示すように、誘電体
基板55の上には導体板61が形成されており、この中
にスロット68,69を形成している。また、誘電体基
板56の上には導体膜によりなる線路62があり、この
線路62はスロット68,69と交差する。また、線路
62にはウィルキンソン型電力分配器70が接続され
る。ここで71は抵抗であり、膜状の抵抗もしくはチッ
プ抵抗を用いている。そして、誘電体基板56の下には
地導体63を形成している。
Next, another embodiment of the transmitting / receiving shared planar antenna of the present invention will be described. FIG. 7 is a diagram showing another embodiment of the plane antenna for both transmission and reception of the present invention. Here, FIG.
(A) shows a cross-sectional view of the antenna, and the antenna is constructed by stacking six dielectric substrates 51 to 56 having conductor patterns formed by etching on both sides or one side. 7 (b) is a top view of the dielectric substrate 51 seen from above, FIG. 7 (c) is a top view of the dielectric substrates 52 and 53 seen from above, and FIG. 7 (d) is a dielectric substrate. 54 is a top view of the dielectric substrates 55 and 56, and FIG. 7E is a top view of the dielectric substrates 55 and 56. As shown in FIG. 7B, a circular patch 57 is formed of a conductive film on the dielectric substrate 51. Further, as shown in FIG. 7C, a circular conductor plate 58 is formed of a conductor film on the dielectric substrate 52, and slots 66 and 67 are formed therein. In addition, the dielectric substrate 5
A line 59 made of a conductor film is formed on the wiring 3, and the line 59 is set so as to intersect the slot 66 but not the slot 67. As shown in FIG. 7D, a circular patch 60 made of a conductive film is formed on the dielectric substrate 54. Further, as shown in FIG. 7E, a conductor plate 61 is formed on the dielectric substrate 55, and slots 68 and 69 are formed therein. A line 62 made of a conductive film is provided on the dielectric substrate 56, and the line 62 intersects with the slots 68 and 69. A Wilkinson type power distributor 70 is connected to the line 62. Here, 71 is a resistor, which is a film resistor or a chip resistor. A ground conductor 63 is formed under the dielectric substrate 56.

【0029】上記の如く構成される図7の実施例のアン
テナの動作について以下に説明する。このアンテナは、
上部の3層が送信アンテナ、下部の3層が受信アンテナ
となる送受共用平面アンテナである。
The operation of the antenna of the embodiment shown in FIG. 7 constructed as described above will be described below. This antenna is
The upper and lower three layers are transmission / reception antennas and the lower three layers are reception / transmission planar antennas.

【0030】送信アンテナにおいて、同軸線路64が点
Xにおいて線路59に接続され、トリプレート線路とし
て電波を伝える。この線路がスロット66を直接給電
し、非励振のスロット67と間接的に結合することによ
り、送信用のパッチ57に円偏波を発生させる。このた
め、送信アンテナは円偏波アンテナとして動作し、その
動作周波数と軸比の調整はパッチ57の大きさや二つの
スロット66,67の長さなどを変えるだけで容易に行
える。また、このような方式のアンテナを用いる利点と
して、トリプレート線路の中に1/4波長変成器とオー
プンスタブを設けることによりインピーダンス整合が容
易にとれることがあげられる。また、スロット結合給電
型のマイクロストリップアンテナを用いているので、ア
ンテナの大きさも一般的な直接給電方式に比較して小さ
くなり、アレー化する上でも有利である。
In the transmitting antenna, the coaxial line 64 is connected to the line 59 at the point X and transmits a radio wave as a triplate line. This line directly feeds the slot 66 and indirectly couples with the non-excited slot 67 to generate circularly polarized waves in the transmitting patch 57. Therefore, the transmitting antenna operates as a circularly polarized wave antenna, and its operating frequency and axial ratio can be easily adjusted only by changing the size of the patch 57 and the lengths of the two slots 66 and 67. Further, as an advantage of using the antenna of such a system, impedance matching can be easily achieved by providing a 1/4 wavelength transformer and an open stub in the triplate line. Further, since the slot-coupled feed type microstrip antenna is used, the size of the antenna is smaller than that of a general direct feed system, which is advantageous in forming an array.

【0031】受信アンテナにおいて、円形パッチ60で
受信した円偏波の電波はその下にあるスロット68,6
9に電磁的に結合し、この電磁界が線路62に伝わって
いく。ここで、所望の偏波成分の円偏波が合成できるよ
うに、線路の長さを調節して2つのスロットの間に相対
的に90度の位相差が生じるようにしている。2つの線
路からの電波を合成するためにウィルキンソン型電力分
配器70を設けている。ここで、合成時に不平衡成分
(逆偏波成分)を吸収するために抵抗71を設けてい
る。抵抗71は、フィルム状抵抗やチップ抵抗など小型
で薄いものを使う。なお、ここでウィルキンソン型電力
分配器のかわりに90度ハイブリッドを用いてもよい。
送信アンテナに給電するための線路64は、パッチ60
の中心を垂直に通す。このようにすることで受信アンテ
ナへの影響を無くするとともに、受信アンテナに不要な
高次モードの発生を抑えることができる。
In the receiving antenna, the circularly polarized radio wave received by the circular patch 60 is received by the slots 68, 6 below it.
9 is electromagnetically coupled, and this electromagnetic field is transmitted to the line 62. Here, the length of the line is adjusted so that a phase difference of 90 degrees is relatively generated between the two slots so that circularly polarized waves of desired polarization components can be combined. A Wilkinson type power distributor 70 is provided to combine radio waves from the two lines. Here, a resistor 71 is provided to absorb an unbalanced component (reverse polarization component) during synthesis. As the resistor 71, a small and thin resistor such as a film resistor or a chip resistor is used. A 90-degree hybrid may be used here instead of the Wilkinson type power distributor.
The line 64 for feeding the transmitting antenna is a patch 60.
Pass vertically through the center of. By doing so, the influence on the receiving antenna can be eliminated, and the generation of unnecessary higher-order modes in the receiving antenna can be suppressed.

【0032】以上のような構成により受信アンテナは円
偏波アンテナとして動作し、点Yにおいて線路65に接
続されることにより出力される。受信アンテナの動作周
波数と軸比の調整はパッチ60の大きさや二つのスロッ
ト68,69の長さなどを変えるだけで容易に行える。
また、このような方式のアンテナを用いる利点として、
トリプレート線路の中に1/4波長変成器とオープンス
タブを設けることによりインピーダンス整合が容易にと
れることがあげられる。また、給電回路が放射素子とは
分離されて形成できるので給電回路がアンテナの放射に
影響を与えることを防ぐことができ、導体板61の下に
自由に給電回路を構成することができるので設計、製作
の上で非常に都合が良い。さらに、スロット結合給電型
のマイクロストリップアンテナを用いているので、アン
テナの大きさも従来の直接給電方式に比較して小さくな
り、アレー化する上でも有利である。
With the above structure, the receiving antenna operates as a circularly polarized wave antenna and is output by being connected to the line 65 at the point Y. The operating frequency and axial ratio of the receiving antenna can be easily adjusted by changing the size of the patch 60 and the lengths of the two slots 68 and 69.
In addition, as an advantage of using an antenna of this type,
Impedance matching can be easily achieved by providing a 1/4 wavelength transformer and an open stub in the triplate line. In addition, since the feeding circuit can be formed separately from the radiating element, it is possible to prevent the feeding circuit from affecting the radiation of the antenna, and the feeding circuit can be freely configured under the conductor plate 61. , Very convenient in production. Further, since the slot-coupled feed type microstrip antenna is used, the size of the antenna is smaller than that of the conventional direct feed system, which is advantageous in forming an array.

【0033】図7の実施例では送信アンテナと受信アン
テナの両方にスロット結合給電型のマイクロストリップ
アンテナを用いた例を示したが、この場合にどちらか一
方だけにスロット結合給電型マイクロストリップアンテ
ナを用いてもその各々の効果は失われない。特に、スロ
ット結合給電型マイクロストリップアンテナを用いるこ
とで、設計や調整が送受のアンテナで全く独立に行える
ので非常に有効である。また、トリプレート線路やマイ
クロストリップ線路を用いて放射素子とは独立に給電回
路を構成できるので、MMICデバイスによるアンプな
どを給電回路に組み込むことも可能であり、アクティブ
化した送受共用アンテナを一体化して小型・薄型にで
き、非常に有効である。
The embodiment of FIG. 7 shows an example in which the slot-coupling feed type microstrip antenna is used for both the transmitting antenna and the receiving antenna. In this case, only one of them is provided with the slot-coupling feed type microstrip antenna. Even if it uses it, the effect of each is not lost. In particular, by using a slot-coupled feed type microstrip antenna, design and adjustment can be performed independently by the transmitting and receiving antennas, which is very effective. Also, since the feeding circuit can be configured independently of the radiating element by using a triplate line or a microstrip line, it is possible to incorporate an amplifier with an MMIC device into the feeding circuit, and integrate an activated shared antenna for transmission and reception. It can be made small and thin, and is very effective.

【0034】図8は本発明の送受共用平面アンテナのさ
らに他の実施例を示す図である。ここで、図8(a)は
アンテナの断面図を示す。本実施例の送受共用平面アン
テナは、4枚の両面もしくは片面に導体パターンをエッ
チングにより形成した誘電体基板81〜84を重ねるこ
とにより構成される。また、図8(b)は誘電体基板8
1を上から見た上面図、図8(c)は誘電体基板82を
上から見た上面図、図8(d)には誘電体基板83,8
4を上から見た上面図を各々示す。図8(b)に示すよ
うに、誘電体基板81の上に導体膜によりなる円形パッ
チ85を形成し、図8(c)に示すように、誘電体基板
82の上には導体膜からなる円形パッチ86を形成して
いる。また、図8(d)に示すように、誘電体基板83
の上には導体板87が形成されており、この中にスロッ
ト93,94を形成している。また、誘電体基板84の
上には導体膜によりなる線路88があり、この線路88
はスロット93,94と交差する。また、線路88には
ハイブリッド結合器95が接続される。誘電体基板84
の下には地導体89を形成している。
FIG. 8 is a view showing still another embodiment of the plane antenna for both transmission and reception of the present invention. Here, FIG. 8A shows a cross-sectional view of the antenna. The dual antenna for transmitting and receiving of the present embodiment is constituted by stacking four dielectric substrates 81 to 84 each having a conductor pattern formed by etching on both sides or one side. Further, FIG. 8B shows the dielectric substrate 8
1 from above, FIG. 8C is a top view from above the dielectric substrate 82, and FIG. 8D is a dielectric substrate 83, 8
The top views of 4 are seen from above, respectively. As shown in FIG. 8B, a circular patch 85 made of a conductor film is formed on the dielectric substrate 81, and as shown in FIG. 8C, a conductor film is made on the dielectric substrate 82. A circular patch 86 is formed. Further, as shown in FIG. 8D, the dielectric substrate 83
A conductor plate 87 is formed on the upper part of the above, and slots 93 and 94 are formed therein. A line 88 made of a conductor film is provided on the dielectric substrate 84.
Intersect slots 93, 94. A hybrid coupler 95 is connected to the line 88. Dielectric substrate 84
A ground conductor 89 is formed below.

【0035】図8の実施例のアンテナの動作について以
下に説明する。このアンテナは、上部の1層だけが送信
アンテナ、下部の3層が受信アンテナとなる送受共用平
面アンテナである。
The operation of the antenna of the embodiment shown in FIG. 8 will be described below. This antenna is a common antenna for transmitting and receiving, in which only the upper one layer is a transmitting antenna and the lower three layers are receiving antennas.

【0036】送信アンテナにおいて、パッチ85は受信
用のパッチ86を地導体とみなすマイクロストリップア
ンテナとなる。パッチ85は同軸線路92により点Tに
おいて給電され、点Sにおいて受信用パッチ86で短絡
されることにより、一般の円形パッチの半分の大きさで
アンテナが共振することになる。また、パッチ85には
導体膜で構成された縮退分離素子90,91により縮退
モードが分離し、円偏波を発生させる。その動作周波数
と軸比の調整はパッチ85の大きさや縮退分離素子9
0,91の大きさを変化させることにより行われる。こ
のような構成により送信アンテナが非常に小さくなり、
ただ一層だけでできるので製作も容易である。
In the transmitting antenna, the patch 85 is a microstrip antenna in which the receiving patch 86 is regarded as a ground conductor. The patch 85 is fed by the coaxial line 92 at the point T, and is short-circuited by the receiving patch 86 at the point S, so that the antenna resonates at a size half that of a general circular patch. In addition, the degenerate mode is separated in the patch 85 by the degenerate separation elements 90 and 91 formed of a conductor film, and circularly polarized waves are generated. The operation frequency and axial ratio are adjusted by adjusting the size of the patch 85 and the degenerate separation element 9.
This is performed by changing the size of 0,91. With such a configuration, the transmitting antenna becomes very small,
Since it can be done with just one layer, it is easy to manufacture.

【0037】受信アンテナについては、図7で示した実
施例と動作は同じである。ただし、二つのスロットに9
0度の位相差をつけるためにこの実施例ではハイブリッ
ド結合器95を用いている。ここで、受信出力は点Vに
おいて同軸線路96に接続され受信機側へ伝えられる。
点Wにおいては同軸線路97と接続され、この線路は無
反射終端が接続される。この無反射終端は逆偏波成分を
吸収するためのものであり、この無反射終端のかわりに
抵抗を平面回路上に設けても同様の動作をする。受信ア
ンテナの動作およびこの方式を用いた利点は図7の場合
と同じである。
The operation of the receiving antenna is the same as that of the embodiment shown in FIG. However, 9 in two slots
In this embodiment, a hybrid coupler 95 is used to provide a phase difference of 0 degree. Here, the reception output is connected to the coaxial line 96 at the point V and is transmitted to the receiver side.
It is connected to the coaxial line 97 at a point W, and this line is connected to a non-reflection end. This non-reflection termination is for absorbing the reverse polarization component, and the same operation is performed even if a resistor is provided on the plane circuit instead of the non-reflection termination. The operation of the receiving antenna and the advantage of using this method are the same as in the case of FIG.

【0038】以上のような構成の送受共用平面アンテナ
は、少ない誘電体基板の重ね合わせにより送受共用アン
テナが実現できるので製作、コスト、小型・薄型化の上
で大変有効である。また、送信アンテナを受信アンテナ
に比較してかなり小さくできるので、送信周波数と受信
周波数が接近しているような場合にも送受間の分離度の
高い送受共用アンテナを実現できる。
The common antenna for both transmission and reception having the above-mentioned structure can be realized as a common antenna for transmission and reception by superimposing a small number of dielectric substrates, which is very effective in manufacturing, cost, downsizing and thinning. Further, since the transmitting antenna can be made considerably smaller than the receiving antenna, it is possible to realize a shared antenna for transmission and reception with a high degree of separation between transmission and reception even when the transmission frequency and the reception frequency are close to each other.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、送
信と受信で良好な円偏波特性を有するアンテナを実現す
ることができ、アンテナを小型・薄型、簡易かつ安価に
製作することができる。また、送信と受信アンテナの設
計をほとんど独立に行うことができ、製作上都合が良
い。さらに、送信アンテナが一点給電において行われ給
電回路を送信アンテナに設ける必要がなく、従来例に比
較して格段に簡単な構成となる。
As described above, according to the present invention, an antenna having good circular polarization characteristics for transmission and reception can be realized, and the antenna can be manufactured small in size, thin in thickness, simple and inexpensive. You can Moreover, the design of the transmitting and receiving antennas can be performed almost independently, which is convenient for manufacturing. Furthermore, since the transmitting antenna is provided for single-point power feeding and it is not necessary to provide a feeding circuit for the transmitting antenna, the configuration is remarkably simple as compared with the conventional example.

【0040】また、アレー化することにより広い帯域で
軸比を良くしたり、送受間の分離度が非常に高い送受共
用アンテナが実現できる。
Also, by forming an array, it is possible to improve the axial ratio in a wide band and to realize a shared antenna for transmission and reception, which has a very high degree of separation between transmission and reception.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による送受共用円偏波アンテナの一実施
例を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a circular polarization antenna for both transmission and reception according to the present invention.

【図2】図1に示した本発明の一実施例における円偏波
特性を示す図Dある。
FIG. 2 is a diagram D showing circular polarization characteristics in the embodiment of the present invention shown in FIG.

【図3】図1に示した本発明の一実施例における送受間
結合特性を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a transmission / reception coupling characteristic in the embodiment of the present invention shown in FIG.

【図4】(a)は本発明による送受共用円偏波アンテナ
の他の実施例を示す断面図、(b)及び(c)はそれぞ
れ誘電体基板の上面図である。
4A is a cross-sectional view showing another embodiment of a circular polarization antenna for both transmission and reception according to the present invention, and FIGS. 4B and 4C are top views of a dielectric substrate, respectively.

【図5】本発明の送受共用円偏波アンテナをアレー化し
た場合の実施例を示す上面図である。
FIG. 5 is a top view showing an embodiment in which the dual-use circularly polarized antenna for transmission and reception of the present invention is arrayed.

【図6】図5に示す実施例における円偏波特性を示す図
である。
FIG. 6 is a diagram showing circular polarization characteristics in the embodiment shown in FIG.

【図7】(a)は本発明による送受共用円偏波アンテナ
の他の実施例を示す断面図、(b)〜(e)はそれぞれ
各誘電体基板の上面図である。
FIG. 7A is a cross-sectional view showing another embodiment of a circular polarization antenna for both transmission and reception according to the present invention, and FIGS. 7B to 7E are top views of respective dielectric substrates.

【図8】(a)は本発明による送受共用円偏波アンテナ
の他の実施例を示す断面図、(b)〜(d)はそれぞれ
各誘電体基板の上面図である。
8A is a cross-sectional view showing another embodiment of a circular polarization antenna for both transmission and reception according to the present invention, and FIGS. 8B to 8D are top views of respective dielectric substrates.

【図9】従来における送受共用形アンテナの構成を示す
図である。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a conventional transmitting / receiving shared antenna.

【図10】従来における送受分離形アンテナの構成を示
す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a conventional transmission / reception separated antenna.

【図11】(a)及び(b)は従来の送受共用アンテナ
の例を示す上面図及び断面図である。
11A and 11B are a top view and a cross-sectional view showing an example of a conventional transmitting / receiving shared antenna.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1………地導体 2,4…誘電体膜 3,14…受信用パッチ 5,13…送信用パッチ 6,8,9…中心導体 7,10,11…同軸線路 12,17…誘電体基板 15……ハイブリッド結合器 51〜56,81〜84…誘電体基板 57,60,85,86…円形パッチ 70…ウィルキンソン型電力分配器 95…ハイブリッド結合器 1 ... Ground conductor 2, 4 ... Dielectric film 3, 14 ... Receiving patch 5, 13 ... Transmitting patch 6, 8, 9 ... Central conductor 7, 10, 11 ... Coaxial line 12, 17 ... Dielectric substrate 15 ... Hybrid coupler 51-56, 81-84 ... Dielectric substrate 57, 60, 85, 86 ... Circular patch 70 ... Wilkinson type power distributor 95 ... Hybrid coupler

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年3月4日[Submission date] March 4, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】全図[Correction target item name] All drawings

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図1】 [Figure 1]

【図2】 [Fig. 2]

【図3】 [Figure 3]

【図4】 [Figure 4]

【図5】 [Figure 5]

【図6】 [Figure 6]

【図7】 [Figure 7]

【図8】 [Figure 8]

【図9】 [Figure 9]

【図10】 [Figure 10]

【図11】 FIG. 11

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2つの給電点に相対的に90度の位相差
をもって給電される平面型受信アンテナと、前記平面型
受信アンテナの上部に位置し、1つの給電点において給
電され円偏波を放射する平面型送信アンテナとからな
り、前記平面型受信アンテナの二つの給電点には抵抗体
が導体からなる線路の一部に接続された電力分配器を接
続し、前記平面型受信アンテナにより受信した電波の出
力ポートと前記平面型送信アンテナにより送信する電波
の入力ポートを分離し、同時に送信と受信が行えること
を特徴とする送受共用円偏波アンテナ。
1. A flat type receiving antenna which is fed with a phase difference of 90 degrees relative to two feeding points, and a circular polarized wave which is located above the flat type receiving antenna and is fed at one feeding point. The plane receiving antenna is radiated, and a power distributor connected to a part of the line made of a conductor is connected to the two feeding points of the plane receiving antenna, and the plane receiving antenna receives the power. A circular polarization antenna for both transmitting and receiving, wherein the output port of the radio wave and the input port of the radio wave to be transmitted by the plane type transmission antenna are separated, and transmission and reception can be performed simultaneously.
【請求項2】 前記平面型受信アンテナと前記平面型送
信アンテナからなる送受共用アンテナを素子としてアレ
ーアンテナを構成し、隣り合う前記素子どうしを、水平
面内である角度だけ回転し、平行移動した位置関係に配
列したことを特徴とする請求項1記載の送受共用円偏波
アンテナ。
2. A position in which an array antenna is configured by using an antenna for both transmission and reception consisting of the planar type reception antenna and the planar type transmission antenna as an element, and the adjacent elements are rotated by a certain angle in a horizontal plane and moved in parallel. 2. The dual polarized antenna for transmitting and receiving according to claim 1, wherein the circularly polarized antennas are arranged in a relationship.
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