WO2017138636A1

WO2017138636A1 - 円偏波アンテナ

Info

Publication number: WO2017138636A1
Application number: PCT/JP2017/004930
Authority: WO
Inventors: 廣瀬　明; 尚人小野寺; 拓海平野
Original assignee: 国立大学法人東京大学
Priority date: 2016-02-12
Filing date: 2017-02-10
Publication date: 2017-08-17
Also published as: JP6817636B2; JPWO2017138636A1

Abstract

円偏波アンテナは、導電性の材料により形成され、平行に配置された２つの支柱部とこの２つの支柱部の両端部とその間に取り付けられた半環状の複数の踏ざん部とを有するはしご形状の第１のアンテナ部材と、第１のアンテナ部材と同一の第２のアンテナ部材と、給電点と、導電性地板と、を備える。そして、第１のアンテナ部材の複数の踏ざん部と第２のアンテナ部材の複数の踏ざん部とが若干の隙間をもって円環状になるように第１のアンテナ部材と第２のアンテナ部材とを配置すると共に、導電性地板を第１のアンテナ部材および第２のアンテナ部材の一方の端部に若干の隙間をもって配置し、第１のアンテナ部材や第２のアンテナ部材と給電点とに接続された４つのスイッチを取り付ける。

Description

円偏波アンテナ

　本発明は、円偏波アンテナに関し、詳しくは、左旋と右旋とを切り替え可能な円偏波アンテナに関する。

　従来、この種の円偏波アンテナとしては、開放端から他の開放端までの長さが略２分の１波長のＴ型導体素子と、正方形状の導体地板とＴ型導体素子の接続点に設けられた給電点と、導体地板の中心からみてＴ型導体素子の接続点と±９０度の角度差を成す位置にそれぞれ接続された２つの４分の１波長の長さのＬ型モノポール導体素子と、導体地板とそれぞれのＬ型モノポール導体素子との接続および非接続を切り替える２つのスイッチと、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このアンテナでは、２つのスイッチの一方をオンとすると共に他方をオフとしたり逆に一方をオフとすると共に他方をオンとしたりすることにより左旋と右旋とを切り替えている。

特開２００７－３３５９８９号公報

　しかしながら、上述の円偏波アンテナでは、左旋と右旋とを容易に切り替えることができても、アンテナの指向性や損失，帯域の広さなどについては不明である。円偏波による通信では、偏波の容易な切替だけでなく、高い指向性を備える必要があると共に小型・軽量化も望まれている。また、高い利得や広い帯域も望まれている。

　本発明の円偏波アンテナは、円偏波の切替が容易で高指向性を有するアンテナを提供することを主目的とする。

　本発明の円偏波アンテナは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

　本発明の円偏波アンテナは、
　左旋と右旋とを切り替え可能な円偏波アンテナであって、
　導電性の材料により形成され、平行に配置された２つの支柱部と該２つの支柱部の両端部とその間に取り付けられた半環状の複数の踏ざん部とを有するはしご形状の第１のアンテナ部材と、
　前記第１のアンテナ部材と同一の第２のアンテナ部材と、
　給電点と、
　導電性地板と、
　を備え、
　前記第１のアンテナ部材の複数の踏ざん部と前記第２のアンテナ部材の複数の踏ざん部とが若干の隙間をもって円環状になるように前記第１のアンテナ部材と前記第２のアンテナ部材とを配置すると共に、
　前記導電性地板を前記第１のアンテナ部材および前記第２のアンテナ部材の一方の端部に若干の隙間をもって配置し、
　更に、
　前記第１のアンテナ部材の前記一方の端部の一方の隅部と前記給電点の一方の端子とに接続された第１スイッチと、
　前記第１のアンテナ部材の前記一方の端部の他方の隅部と前記給電点の他方の端子とに接続された第２スイッチと、
　前記第２のアンテナ部材の前記一方の端部の一方の隅部と前記給電点の他方の端子とに接続された第３スイッチと、
　前記第２のアンテナ部材の前記一方の端部の他方の隅部と前記給電点の一方の端子とに接続された第４スイッチと、
　を備えることを要旨とする。

　この本発明の円偏波アンテナでは、同一のはしご形状の２つの第１のアンテナ部材と第２のアンテナ部材とを互いの複数の踏ざん部が若干の隙間をもって向かい合って円環状となるように配置し、導電性地板を第１のアンテナ部材および前記第２のアンテナ部材の一方の端部に若干の隙間をもって配置されている。このため、本発明の円偏波アンテナは、２つのアンテナ部材が全体として円筒形状となる。発明者らはこの形状から、本発明の円偏波アンテナを「ラダーリングアンテナ」と称している。また、第１のアンテナ部材および第２のアンテナ部材の一方の端部の両隅と給電点の両端子とが各々４つのスイッチ（第１スイッチ～第４スイッチ）により接続されている。本発明の円偏波アンテナでは、第１スイッチをオン，第２スイッチをオフ，第３スイッチをオン，第４スイッチをオフとしたり、逆に第１スイッチをオフ，第２スイッチをオン，第３スイッチをオフ，第４スイッチをオンとしたりすることにより、左旋と右旋とを切り替える。本発明の円偏波アンテナでは、円筒形状の中心軸の方向の円偏波を送受信する。この際、円環状の向かい合う踏ざん部には強い回転電界が生じ、給電点とは反対側の端部の円環状の向かい合う踏ざん部にも強い回転電界が生じる。このため、高指向性で高利得となる。もとより、左旋と右旋とを容易に切り替えることができる。なお、本発明の円偏波アンテナでは、アンテナを設置する部材等の筐体やその他の部品が導電性の場合、筐体やその他の部品が「導電性地板」の機能を果たすことができる場合、筐体やその他の部品を「導電性地板」とみなし、別に「導電性地板」を備える必要がない。

　本発明の円偏波アンテナにおいて、前記複数の踏ざん部は偶数の踏ざん部であることが好ましい。特に、踏ざん部の数は４または６が好ましい。

　本発明の円偏波アンテナにおいて、前記複数の踏ざん部は、対象電磁波の波長を２πで除した長さを基準とする半径で半環状に形成されているものとしてもよい。この場合、半径は対象電磁波の波長を２πで除した長さを基準として３０％の長短の長さの範囲とするのが好ましい。このように複数の踏ざん部の半径を基準から３０％の長短の長さの範囲内で変更すれば、送信アンテナから送信する時の送信されずに戻ってきた信号（反射電力）の送信アンテナへ給電された信号(アンテナへの入力電力）に対する比として示されるＳ１１パラメータ或いは楕円偏波の楕円の程度を示す軸比に関して比帯域を大きくすることができる。

　本発明の円偏波アンテナにおいて、前記複数の踏ざん部は、対象電磁波の４分の１波長の長さを基準とする長さの範囲内の間隔で配置されているものとしてよい。この場合、踏ざん部の間隔は、対象電磁波の４分の１波長の長さを基準として３０％の長短の長さの範囲内とするのが好ましい。複数の踏ざん部の間隔を対象電磁波の４分の１波長の長さを基準として３０％の長短の長さの範囲内で変更すれば、Ｓ１１パラメータ或いは軸比に関して比帯域を大きくすることができる。

本発明の一実施例としてのラダーリングアンテナ２０の構成の概略を示す構成図である。左旋円偏波モード時の方向性に対するシミュレーション結果を示す説明図である。左旋円偏波モード時の利得（ゲイン）と周波数との関係に対するシミュレーション結果を示す説明図である。踏ざん部３４ａ～３４ｄ，４４ａ～４４ｄの間隔ｄと電磁波の周波数と軸比との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。踏ざん部３４ａ～３４ｄ，４４ａ～４４ｄの半径Ｒと電磁波の周波数とＳ１１パラメータとの関係のシミュレーション結果を示すグラフである。基準サイズのラダーリングアンテナ２０の左旋円偏波モード時の電磁波の周波数と軸比との関係のシミュレーション結果を示す説明図である。基準サイズのラダーリングアンテナ２０の左旋円偏波モード時の電磁波の周波数とＳ１１パラメータとの関係のシミュレーション結果を示す説明図である。基準サイズのラダーリングアンテナ２０の左旋円偏波モード時の方向性に対するシミュレーション結果を示す説明図である。２／３サイズのラダーリングアンテナ２０の左旋円偏波モード時の電磁波の周波数と軸比との関係のシミュレーション結果を示す説明図である。２／３サイズのラダーリングアンテナ２０の左旋円偏波モード時の電磁波の周波数とＳ１１パラメータとの関係のシミュレーション結果を示す説明図である。２／３サイズのラダーリングアンテナ２０の左旋円偏波モード時の方向性に対するシミュレーション結果を示す説明図である。１／２サイズのラダーリングアンテナ２０の左旋円偏波モード時の電磁波の周波数と軸比との関係のシミュレーション結果を示す説明図である。１／２サイズのラダーリングアンテナ２０の左旋円偏波モード時の電磁波の周波数とＳ１１パラメータとの関係のシミュレーション結果を示す説明図である。１／２サイズのラダーリングアンテナ２０の左旋円偏波モード時の方向性に対するシミュレーション結果を示す説明図である。１／３サイズのラダーリングアンテナ２０の左旋円偏波モード時の電磁波の周波数と軸比との関係のシミュレーション結果を示す説明図である。１／３サイズのラダーリングアンテナ２０の左旋円偏波モード時の電磁波の周波数とＳ１１パラメータとの関係のシミュレーション結果を示す説明図である。１／３サイズのラダーリングアンテナ２０の左旋円偏波モード時の方向性に対するシミュレーション結果を示す説明図である。１／４サイズのラダーリングアンテナ２０の左旋円偏波モード時の電磁波の周波数と軸比との関係のシミュレーション結果を示す説明図である。１／４サイズのラダーリングアンテナ２０の左旋円偏波モード時の電磁波の周波数とＳ１１パラメータとの関係のシミュレーション結果を示す説明図である。１／４サイズのラダーリングアンテナ２０の左旋円偏波モード時の方向性に対するシミュレーション結果を示す説明図である。１／１０サイズのラダーリングアンテナ２０の左旋円偏波モード時の電磁波の周波数と軸比との関係のシミュレーション結果を示す説明図である。１／１０サイズのラダーリングアンテナ２０の左旋円偏波モード時の電磁波の周波数とＳ１１パラメータとの関係のシミュレーション結果を示す説明図である。１／１０サイズのラダーリングアンテナ２０の左旋円偏波モード時の方向性に対するシミュレーション結果を示す説明図である。１／１５サイズのラダーリングアンテナ２０の左旋円偏波モード時の電磁波の周波数と軸比との関係のシミュレーション結果を示す説明図である。１／１５サイズのラダーリングアンテナ２０の左旋円偏波モード時の電磁波の周波数とＳ１１パラメータとの関係のシミュレーション結果を示す説明図である。１／１５サイズのラダーリングアンテナ２０の左旋円偏波モード時の方向性に対するシミュレーション結果を示す説明図である。１／２０サイズのラダーリングアンテナ２０の左旋円偏波モード時の電磁波の周波数と軸比との関係のシミュレーション結果を示す説明図である。１／２０サイズのラダーリングアンテナ２０の左旋円偏波モード時の電磁波の周波数とＳ１１パラメータとの関係のシミュレーション結果を示す説明図である。１／２０サイズのラダーリングアンテナ２０の左旋円偏波モード時の方向性に対するシミュレーション結果を示す説明図である。

　次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

　図１は、本発明の一実施例としてのラダーリングアンテナ２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のラダーリングアンテナ２０は、図示するように、導電性の材料（アルミニウムやチタン－ニッケル合金，ステンレスなどの金属材料など）により形成された第１アンテナ部材３０と、導電性の材料により形成された第２アンテナ部材４０と、給電点５０と、導電性地板６０と、スイッチとして機能する４つのダイオードＤ１～Ｄ４と、により構成されている。

　第１アンテナ部材３０は、平行に配置された２つの支柱部３２ａ，３２ｂと、半環状に形成されて２つの支柱部３２ａ，３２ｂに略均等間隔に接続された４つの踏ざん部３４ａ～３４ｄと、を有するはしご形状に形成されている。踏ざん部３４ａ～３４ｄは、その半径Ｒが対象電磁波の波長を２πで除した値となるように形成されており、間隔ｄが対象電磁波の波長の４分の１となるように配置されている。

　第２アンテナ部材４０は、平行に配置された２つの支柱部４２ａ，４２ｂと、半環状に形成されて２つの支柱部４２ａ，４２ｂに略均等間隔に接続された４つの踏ざん部４４ａ～４４ｄと、により第１アンテナ部材３０と同一形状に形成されている。第１アンテナ部材３０と第２アンテナ部材４０とは、若干の隙間をもって、４つの踏ざん部３４ａ～３４ｄと４つの踏ざん部４４ａ～４４ｄとが各々向き合って円環状となるように配置されている。第１アンテナ部材３０と第２アンテナ部材４０とからなる形状を、発明者らは「ラダーリング」形状と称している。

　導電性地板６０は、導電性の材料により薄板状に形成されており、第１アンテナ部材３０および第２アンテナ部材４０の一方の端部に若干の隙間をもって配置されている。導電性地板６０は、実施例のラダーリングアンテナ２０を設置する部材等の筐体やその他の部品が導電性の場合には、その筐体やその他の部品がその機能を果たすことができるため、その筐体やその他の部品を導電性地板６０とみなすことができる。

　第１アンテナ部材３０の支柱部３２ａと踏ざん部３４ｄとの接続部と給電点５０の一方の端子５２ａとは、接続部から端子５２ａへの向きを順方向としたダイオードＤ１により接続されている。第１アンテナ部材３０の支柱部３２ｂと踏ざん部３４ｄとの接続部と給電点５０の他方の端子５２ｂとは、接続部から端子５２ｂへの向きを順方向としたダイオードＤ２により接続されている。第２アンテナ部材４０の支柱部４２ａと踏ざん部４４ｄとの接続部と給電点５０の他方の端子５２ｂとは、端子５２ｂから接続部への向きを順方向としたダイオードＤ３により接続されている。第２アンテナ部材４０の支柱部４２ｂと踏ざん部４４ｄとの接続部と給電点５０の一方の端子５２ａとは、端子５２ａからへ接続部の向きを順方向としたダイオードＤ４により接続されている。

　こうして構成されたラダーリングアンテナ２０は、適切な直流バイアスを加えることによりダイオードＤ１，Ｄ３をオフとすると共にダイオードＤ２，Ｄ４をオンとすることにより左旋円偏波（ＬＨＣＰ：Left Hand Circular Polarization）のアンテナとして機能し、逆に、ダイオードＤ１，Ｄ３をオンとすると共にダイオードＤ２，Ｄ４をオフとすることにより右旋円偏波（ＲＨＣＰ：Right Hand Circular Polarization）のアンテナとして機能する。

　次に、実施例のラダーリングアンテナ２０の性能について説明する。図２は左旋円偏波モード時の方向性に対するシミュレーション結果を示す説明図であり、図３は左旋円偏波モード時の利得（ゲイン）と周波数との関係に対するシミュレーション結果を示す説明図である。図２中、実線は左旋円偏波（ＬＨＣＰ）に対する利得であり、破線は右旋円偏波（ＲＨＣＰ）に対する利得である。図２の「０°」は図１における踏ざん部３４ａ，４４ａによる円環の平面に対して中心軸の上向き方向を示し、「－９０°」および「９０°」は図１における水平方向を示す。このシミュレーションに用いたラダーリングアンテナ２０は、対象電磁波として３ＧＨｚの周波数の電磁波とするために、各踏ざん部３４ａ～３４ｄ，４４ａ～４４ｄを半径１５ｍｍで形成して各間隔ｄを２５ｍｍとしたものを用いた。実施例のラダーリングアンテナ２０は、図２に示すように、左旋円偏波において「０°」方向の強い指向性を有するのが解る。また、実施例のラダーリングアンテナ２０は、図３に示すように、広い周波数で高い利得を示し、３ＧＨｚで「０°」の方向の利得は９．７９ｄＢｉとなる。これらのことから、実施例のラダーリングアンテナ２０は、円偏波の切り替えが容易で「０°」方向に高い指向性を有すると共に広帯域なアンテナであることが解る。

　図４は、踏ざん部３４ａ～３４ｄ，４４ａ～４４ｄの間隔ｄと電磁波の周波数と軸比との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。このシミュレーションに用いたラダーリングアンテナ２０としては、対象電磁波として３ＧＨｚの周波数の電磁波とし、各踏ざん部３４ａ～３４ｄ，４４ａ～４４ｄを半径１５ｍｍで形成し、間隔ｄを２５ｍｍを中心として２３ｍｍ～２７ｍｍまで１ｍｍずつ変化させて配置したものを用いた。シミュレーション結果では、間隔ｄが２５ｍｍのときに２．９ＧＨｚで軸比が０ｄＢ近傍となり、比帯域が１５％となっている。このことは実施例のラダーリングアンテナ２０は広帯域であり且つ優れたアンテナであることを意味している。また、間隔ｄが大きくなると、低周波数側にシフトしているのが解る。これらのことから、踏ざん部３４ａ～３４ｄ，４４ａ～４４ｄの一部の間隔ｄを対象電磁波の波長の４分の１を基準とする長さ（３ＧＨｚの場合は２５ｍｍ）から長短両方向にふった長さとすることにより、帯域を広くすることができるのが解る。なお、踏ざん部３４ａ～３４ｄ，４４ａ～４４ｄの間隔ｄのバラツキは、対象電磁波の波長の４分の１を基準とする長さを中心として長短が３０％の範囲内となることが好ましいと考えられる。

　図５は、踏ざん部３４ａ～３４ｄ，４４ａ～４４ｄの半径Ｒと電磁波の周波数とＳ１１パラメータとの関係のシミュレーション結果を示すグラフである。このシミュレーションに用いたラダーリングアンテナ２０としては、対象電磁波として３ＧＨｚの周波数の電磁波とし、各踏ざん部３４ａ～３４ｄ，４４ａ～４４ｄを半径が１５ｍｍを中心として１３ｍｍ～１７ｍｍまで１ｍｍずつ変化させて形成し、間隔ｄを２５ｍｍで配置したものを用いた。シミュレーション結果では、半径Ｒが１５ｍｍのときに比帯域１６．７％となっている。このことは実施例のラダーリングアンテナ２０は広帯域なアンテナであることを意味している。また、半径Ｒが大きくなると、低周波数側にシフトしているのが解る。これらのことから、踏ざん部３４ａ～３４ｄ，４４ａ～４４ｄの一部の半径Ｒを対象電磁波の波長を２πで除した長さ（３ＧＨｚの場合は１５ｍｍ）から長短両方向にふった長さとすることにより、帯域を広くすることができるのが解る。なお、踏ざん部３４ａ～３４ｄ，４４ａ～４４ｄの半径Ｒのバラツキは、対象電磁波の波長を２πで除した長さを中心として長短が３０％の範囲内となることが好ましいと考えられる。

　以上説明した実施例のラダーリングアンテナ２０では、２つの支柱部３２ａ，３２ｂと半環状に形成された４つの踏ざん部３４ａ～３４ｄとによってはしご形状に形成された第１アンテナ部材３０と、第１アンテナ部材３０と同一形状に形成された第２アンテナ部材４０とを、若干の隙間をもって、４つの踏ざん部３４ａ～３４ｄと４つの踏ざん部４４ａ～４４ｄとが各々向き合って円環状となるように配置し、導電性地板６０を第１アンテナ部材３０および第２アンテナ部材４０の一方の端部（給電点５０側の端部）に若干の隙間をもって配置する。そして、第１アンテナ部材３０や第２アンテナ部材４０の図１中下端の両隅（接続部）を給電点５０の端子５２ａ，５２ｂに４つのダイオードＤ１～Ｄ４で接続する。実施例のラダーリングアンテナ２０では、ダイオードＤ１～Ｄ４のオンオフを切り替えるだけで左旋円偏波モードと右旋円偏波モードとを切り替えることができる。また、実施例のラダーリングアンテナ２０では、「０°」方向（円筒形状の中心軸方向）の強い指向性を有し、高い利得を有することができる。さらに、実施例のラダーリングアンテナ２０では、広帯域なアンテナとすることができる。

　実施例のラダーリングアンテナ２０では、対象電磁波として３ＧＨｚの周波数の電磁波を用いてシミュレーションを行なったため、ラダーリングアンテナ２０は、各踏ざん部３４ａ～３４ｄ，４４ａ～４４ｄの半径Ｒが１５ｍｍで間隔ｄが２５ｍｍを中心とするものを用いた。しかし、対象電磁波の周波数が異なれば、各踏ざん部３４ａ～３４ｄ，４４ａ～４４ｄの半径Ｒや間隔ｄもそれに応じた半径（対象電磁波の波長を２πで除した値）と間隔（対象電磁波の波長の４分の１の値）とすればよい。以下、実施例のラダーリングアンテナ２０のサイズと対称電磁波の周波数との関係について説明する。

　実施例のラダーリングアンテナ２０の基準サイズとしては、３ＧＨｚの周波数の電磁波を対象電磁波とするものとし、４段の踏ざん部３４ａ～３４ｄ，４４ａ～４４ｄの半径Ｒを１５ｍｍ、踏ざん部３４ａ～３４ｄ，４４ａ～４４ｄの間隔ｄを２５ｍｍ、導電性地板６０の半径Ｒ０を６０ｍｍ、第１アンテナ部材３０と第２アンテナ部材４０との隙間αを５．２ｍｍ、第１アンテナ部材３０および第２アンテナ部材４０と導電性地板６０との間隔ｈを１ｍｍ、導線の幅ｓを１ｍｍとした。基準サイズのラダーリングアンテナ２０の左旋円偏波モード時の電磁波の周波数と軸比との関係のシミュレーション結果を図６に、電磁波の周波数とＳ１１パラメータとの関係のシミュレーション結果を図７に、方向性に対するシミュレーション結果を図８に示す。図７中の白抜き矢印は対象電磁波の周波数を示している。基準サイズのラダーリングアンテナ２０では、図６および図７に示すように、３ＧＨｚの電磁波に対して高い利得を有することが解り、図８に示すように、「０°」方向（円筒形状の中心軸方向）の強い指向性を有しているのが解る。これにより、基準サイズのラダーリングアンテナ２０は３ＧＨｚを対象電磁波の周波数とすることができるのが解る。

　基準サイズの２／３とした２／３サイズのラダーリングアンテナ２０は、半径Ｒを１０ｍｍ、間隔ｄを５０／３ｍｍ、半径Ｒ０を４０ｍｍ、隙間αを５．２ｍｍ、間隔ｈを１ｍｍ、幅ｓを１ｍｍとした。２／３サイズのラダーリングアンテナ２０の左旋円偏波モード時の電磁波の周波数と軸比との関係のシミュレーション結果を図９に、電磁波の周波数とＳ１１パラメータとの関係のシミュレーション結果を図１０に、方向性に対するシミュレーション結果を図１１に示す。図１０中の白抜き矢印は対象電磁波の周波数を示している。２／３サイズのラダーリングアンテナ２０では、図９および図１０に示すように、４．４ＧＨｚの電磁波に対して高い利得を有することが解り、図１１に示すように、「０°」方向（円筒形状の中心軸方向）の強い指向性を有しているのが解る。これにより、２／３サイズのラダーリングアンテナ２０は４．４ＧＨｚを対象電磁波の周波数とすることができるのが解る。

　基準サイズの１／２とした１／２サイズのラダーリングアンテナ２０は、半径Ｒを７．５ｍｍ、間隔ｄを１２．５ｍｍ、半径Ｒ０を３０ｍｍ、隙間αを５．２ｍｍ、間隔ｈを１ｍｍ、幅ｓを１ｍｍとした。１／２サイズのラダーリングアンテナ２０の左旋円偏波モード時の電磁波の周波数と軸比との関係のシミュレーション結果を図１２に、電磁波の周波数とＳ１１パラメータとの関係のシミュレーション結果を図１３に、方向性に対するシミュレーション結果を図１４に示す。図１３中の白抜き矢印は対象電磁波の周波数を示している。１／２サイズのラダーリングアンテナ２０では、図１２および図１３に示すように、５．６ＧＨｚの電磁波に対して高い利得を有することが解り、図１４に示すように、「０°」方向（円筒形状の中心軸方向）の強い指向性を有しているのが解る。これにより、１／２サイズのラダーリングアンテナ２０は５．６ＧＨｚを対象電磁波の周波数とすることができるのが解る。

　基準サイズの１／３とした１／３サイズのラダーリングアンテナ２０は、半径Ｒを５ｍｍ、間隔ｄを２５／３ｍｍ、半径Ｒ０を２０ｍｍ、隙間αを５．２ｍｍ、間隔ｈを１ｍｍ、幅ｓを１ｍｍとした。１／３サイズのラダーリングアンテナ２０の左旋円偏波モード時の電磁波の周波数と軸比との関係のシミュレーション結果を図１５に、電磁波の周波数とＳ１１パラメータとの関係のシミュレーション結果を図１６に、方向性に対するシミュレーション結果を図１７に示す。図１６中の白抜き矢印は対象電磁波の周波数を示している。１／３サイズのラダーリングアンテナ２０では、図１５および図１６に示すように、７．５ＧＨｚの電磁波に対して高い利得を有することが解り、図１７に示すように、「０°」方向（円筒形状の中心軸方向）の強い指向性を有しているのが解る。これにより、１／３サイズのラダーリングアンテナ２０は７．５ＧＨｚを対象電磁波の周波数とすることができるのが解る。

　基準サイズの１／４とした１／４サイズのラダーリングアンテナ２０は、半径Ｒを３．７５ｍｍ、間隔ｄを６．２５ｍｍ、半径Ｒ０を１５ｍｍ、隙間αを５．２ｍｍ、間隔ｈを１ｍｍ、幅ｓを１ｍｍとした。１／４サイズのラダーリングアンテナ２０の左旋円偏波モード時の電磁波の周波数と軸比との関係のシミュレーション結果を図１８に、電磁波の周波数とＳ１１パラメータとの関係のシミュレーション結果を図１９に、方向性に対するシミュレーション結果を図２０に示す。図１９中の白抜き矢印は対象電磁波の周波数を示している。１／４サイズのラダーリングアンテナ２０では、図１８および図１９に示すように、９．８ＧＨｚの電磁波に対して高い利得を有することが解り、図２０に示すように、「０°」方向（円筒形状の中心軸方向）の強い指向性を有しているのが解る。これにより、１／４サイズのラダーリングアンテナ２０は９．８ＧＨｚを対象電磁波の周波数とすることができるのが解る。

　基準サイズの１／１０とした１／１０サイズのラダーリングアンテナ２０は、半径Ｒを１．５ｍｍ、間隔ｄを２．５ｍｍ、半径Ｒ０を６ｍｍ、隙間αを１．３ｍｍ、間隔ｈを０．３ｍｍ、幅ｓを０．３ｍｍとした。１／１０サイズのラダーリングアンテナ２０の左旋円偏波モード時の電磁波の周波数と軸比との関係のシミュレーション結果を図２１に、電磁波の周波数とＳ１１パラメータとの関係のシミュレーション結果を図２２に、方向性に対するシミュレーション結果を図２３に示す。図２２中の白抜き矢印は対象電磁波の周波数を示している。１／１０サイズのラダーリングアンテナ２０では、図２１および図２２に示すように、２１．１ＧＨｚの電磁波に対して比較的高い利得を有することが解り、図２３に示すように、「０°」方向（円筒形状の中心軸方向）のある程度強い指向性を有しているのが解る。これにより、１／１０サイズのラダーリングアンテナ２０は２１．１ＧＨｚを対象電磁波の周波数とすることができるのが解る。

　基準サイズの１／１５とした１／１５サイズのラダーリングアンテナ２０は、半径Ｒを１ｍｍ、間隔ｄを５／３ｍｍ、半径Ｒ０を４ｍｍ、隙間αを１．０４ｍｍ、間隔ｈを０．２ｍｍ、幅ｓを０．２ｍｍとした。１／１５サイズのラダーリングアンテナ２０の左旋円偏波モード時の電磁波の周波数と軸比との関係のシミュレーション結果を図２４に、電磁波の周波数とＳ１１パラメータとの関係のシミュレーション結果を図２５に、方向性に対するシミュレーション結果を図２６に示す。図２５中の白抜き矢印は対象電磁波の周波数を示している。１／１５サイズのラダーリングアンテナ２０では、図２４および図２５に示すように、２６ＧＨｚの電磁波に対して比較的高い利得を有することが解り、図２６に示すように、「０°」方向（円筒形状の中心軸方向）のある程度強い指向性を有しているのが解る。これにより、１／１５サイズのラダーリングアンテナ２０の対象電磁波の周波数は２６ＧＨｚであることが解る。

　基準サイズの１／２０とした１／２０サイズのラダーリングアンテナ２０は、半径Ｒを０．７５ｍｍ、間隔ｄを１．２５ｍｍ、半径Ｒ０を３ｍｍ、隙間αを０．６ｍｍ、間隔ｈを０．１ｍｍ、幅ｓを０．１ｍｍとした。１／２０サイズのラダーリングアンテナ２０の左旋円偏波モード時の電磁波の周波数と軸比との関係のシミュレーション結果を図２７に、電磁波の周波数とＳ１１パラメータとの関係のシミュレーション結果を図２８に、方向性に対するシミュレーション結果を図２９に示す。図２８中の白抜き矢印は対象電磁波の周波数を示している。１／２０サイズのラダーリングアンテナ２０では、図２７および図２８に示すように、３４．７ＧＨｚの電磁波に対して比較的高い利得を有することが解り、図２９に示すように、「０°」方向（円筒形状の中心軸方向）のある程度強い指向性を有しているのが解る。これにより、１／１５サイズのラダーリングアンテナ２０の対象電磁波の周波数は３４．７ＧＨｚであることが解る。

　以上の説明により、ラダーリングアンテナ２０は、サイズを変更することにより、サイズにほぼ反比例した電磁波の周波数を対象電磁波とすることができるのが解る。即ち、踏ざん部３４ａ～３４ｄ，４４ａ～４４ｄの半径Ｒは対象電磁波の波長を２πで除した長さが好適であり、踏ざん部３４ａ～３４ｄ，４４ａ～４４ｄの間隔ｄは対象電磁波の４分の１波長の長さが好適であることが解る。

　実施例のラダーリングアンテナ２０では、４つの踏ざん部３４ａ～３４ｄ，４４ａ～４４ｄを用いて４段のラダーリング形状としたが、６つ又は８つの踏ざん部を用いて６段または８段のラダーリング形状としてもよく、偶数段のラダーリング形状であれば如何なる段数であっても構わない。

　実施例のラダーリングアンテナ２０では、４つのスイッチとして４つのダイオードＤ１～Ｄ４を用いたが、オンオフできればよいから、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）などのスイッチング素子を用いても構わない。

　以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等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、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

　本発明は、円偏波アンテナの製造産業などに利用可能である。

Claims

　左旋と右旋とを切り替え可能な円偏波アンテナであって、
　導電性の材料により形成され、平行に配置された２つの支柱部と該２つの支柱部の両端部とその間に取り付けられた半環状の複数の踏ざん部とを有するはしご形状の第１のアンテナ部材と、
　前記第１のアンテナ部材と同一の第２のアンテナ部材と、
　給電点と、
　導電性地板と、
　を備え、
　前記第１のアンテナ部材の複数の踏ざん部と前記第２のアンテナ部材の複数の踏ざん部とが若干の隙間をもって円環状になるように前記第１のアンテナ部材と前記第２のアンテナ部材とを配置すると共に、
　前記導電性地板を前記第１のアンテナ部材および前記第２のアンテナ部材の一方の端部に若干の隙間をもって配置し、
　更に、
　前記第１のアンテナ部材の前記一方の端部の一方の隅部と前記給電点の一方の端子とに接続された第１スイッチと、
　前記第１のアンテナ部材の前記一方の端部の他方の隅部と前記給電点の他方の端子とに接続された第２スイッチと、
　前記第２のアンテナ部材の前記一方の端部の一方の隅部と前記給電点の他方の端子とに接続された第３スイッチと、
　前記第２のアンテナ部材の前記一方の端部の他方の隅部と前記給電点の一方の端子とに接続された第４スイッチと、
　を備える円偏波アンテナ。
　請求項１記載の円偏波アンテナであって、
　前記複数の踏ざん部は、偶数の踏ざん部である、
　円偏波アンテナ。
　請求項１または２記載の円偏波アンテナであって、
　前記複数の踏ざん部は、対象電磁波の波長を２πで除した長さを基準とする半径で半環状に形成されている、
　円偏波アンテナ。
　請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載の円偏波アンテナであって、
　前記複数の踏ざん部は、対象電磁波の４分の１波長の長さを基準とする長さの範囲内の間隔で配置されている。
　円偏波アンテナ。