(57)【要約】【課題】  製作が容易な円偏波アンテナを提供する。【解決手段】  基板２の一方の主表面２ａ上に、ほぼ９０度間隔に概略L字状の４つのアンテナ素子６が配置されている。アンテナ素子６は、主表面２ａにほぼ垂直な垂直部６ｂと、この垂直部６ｂの端部に主表面２ａとほぼ平行に伸びる水平部６ａとを備える。給電回路８が各垂直部６ｂにそれぞれ直接に接続され、互いに９０度の位相差を持って各アンテナ素子６を給電する。【選択図】        図１
2005136562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する２つの主表面を有する基板と、
この基板の一方の主表面上に、ほぼ９０度間隔に配置され、それぞれが前記一方の主表面にほぼ垂直な垂直部と、この垂直部における前記一方の主表面と反対側の端部に前記一方の主表面とほぼ平行に伸びる水平部とを備える概略L字状の４つのアンテナ素子と、
これら４つのアンテナ素子の垂直部にそれぞれ接続され、互いに９０度の位相差を持って給電する給電回路とを
具備する円偏波アンテナ。
【請求項２】
請求項１記載の円偏波アンテナにおいて、各アンテナ素子が金属棒によって形成されている円偏波アンテナ。
【請求項３】
請求項１記載の円偏波アンテナにおいて、前記４つのアンテナ素子は、絶縁体製の筒状体の外表面に形成されている円偏波アンテナ。
【請求項４】
請求項３記載の円偏波アンテナにおいて、前記４つのアンテナ素子は、前記垂直部と水平部との接合部が傾斜している円偏波アンテナ。
【請求項５】
請求項１記載の円偏波アンテナにおいて、前記４つのアンテナ素子は、全長が、送受信しようとする信号の波長の約１／４の長さである円偏波アンテナ。
【請求項６】
請求項１記載の円偏波アンテナにおいて、前記４つのアンテナ素子の外方に、これら４つのアンテナ素子にそれぞれ対応して設けられた４つの無給電素子を、
具備する円偏波アンテナ。
【請求項７】
請求項６記載の円偏波アンテナにおいて、前記４つのアンテナ素子は、絶縁体製の筒状体の外表面に形成され、前記４つの無給電素子は、前記４つのアンテナ素子が形成されている筒状体の外表面を包囲するように間隔をあけて配置された別の絶縁体性の筒状体の外表面に形成されている円偏波アンテナ。
【請求項８】
請求項１記載の円偏波アンテナにおいて、前記給電回路が、前記基板に設けられている円偏波アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円偏波アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
人工衛星と地上局とから同一プログラムを、同一周波数で異なる偏波の信号で送信するデジタルラジオ放送が企画されている。この放送を受信するためには、少なくとも人工衛星からの円偏波の電波を受信する円偏波アンテナが必要である。この円偏波アンテナの一例が特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１の技術では、可撓性の絶縁フィルム部材を中心軸の回りに筒状に丸めた筒体の周面に沿って、ループアンテナ部が形成されている。このループアンテナ部に、９０度の間隔ごとに、これらループ部に垂直に電磁結合線が設けられている。これら電磁結合線に間隔をあけて平行に配置することによって電磁結合された４本の給電線路が設けられている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１７４３１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術では、ループアンテナ部に直接に給電を行うとインピーダンスが高くなる点を改善するために、電磁結合線と給電線路とを電磁結合させている。しかし、そのため、給電線路だけでなく、電磁結合線も形成しなければならず、構成が複雑になっていた。
【０００６】
本発明は、簡単な構成の円偏波アンテナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の円偏波アンテナは、基板を有している。この基板は、予め定めた距離を隔てて反射板として機能する基準電位部の上方に配置することができる。この基板は、対向する２つの主表面を有している。この基板の一方の主表面上に、ほぼ９０度間隔に４つのアンテナ素子が配置されている。例えば一方の主表面上の任意の一点を中心として描いた仮想円上に９０度間隔に配置することができる。これら４つのアンテナ素子は、それぞれが前記一方の主表面にほぼ垂直な垂直部と、この垂直部における前記一方の主表面と反対側の端部に前記一方の主表面とほぼ平行に伸びる水平部とを備える概略L字状のものである。これら４つのアンテナ素子の垂直部に給電回路が接続されている。この給電回路は、互いに９０度の位相差を持ってこれら垂直部に給電する。
【０００８】
この円偏波アンテナでは、４つのアンテナ素子が機械的に９０度間隔に配置され、かつ互いに９０度の位相差を持って給電されているので、円偏波を送信及び受信することができる。しかも、給電は、アンテナ素子の垂直部に直接に行っているので、電磁結合線が不要であり、構成が簡略化される。しかも、４つのアンテナ素子は、Ｌ字状に形成されているので、その高さ寸法が短く、円偏波アンテナを小型化することができる。
【０００９】
これら４つのアンテナ素子は、金属棒によって形成することもできる。この場合、それぞれ所定の長さの金属棒を中途で折り曲げるという簡単な作業によって各アンテナ素子を製造することができる。
【００１０】
４つのアンテナ素子は、絶縁体製の筒状体の外表面に形成することが可能である。筒状体は、例えば可撓性を有する絶縁性フィルムを丸めたものとすることが望ましい。このように構成すると、例えばエッチング等によって容易に４つのアンテナ素子を製造することができるし、基板上に筒状体を固定することによって、同時に４つのアンテナ素子の固定を行うことができる。
【００１１】
更に、４つのアンテナ素子は、垂直部と水平部との接合部を傾斜させることが可能である。このように構成し、傾斜状態を変化させることによってインピーダンスの調整を容易に行うことができるし、電磁結合線を設けるよりも簡単な構成とすることができる。
【００１２】
４つのアンテナ素子の全長は、送信または受信しようとする信号の波長λの約１／４の長さとすることが望ましい。例えば水平部及び垂直部をそれぞれλ／８の長さとすることが望ましい。このように全長をλ／４とすると、良好に円偏波の電波を受信することができる。
【００１３】
４つのアンテナ素子の外方に、これら４つのアンテナ素子にそれぞれ対応して４つの無給電素子を設けることもできる。この場合、無給電素子を、各アンテナ素子に対応させて設けているので、半値幅を広くすることができる。
【００１４】
上述したように、４つの無給電素子を設ける場合、４つのアンテナ素子は、絶縁体製の筒状体の外表面に形成し、この筒状体の外表面を包囲するように間隔をあけて配置された別の絶縁体性の筒状体の外表面に４つの無給電素子を形成することも可能である。この場合、アンテナ素子だけでなく、無給電素子の製造も容易に行えるし、かつ取付も容易に行える。
【００１５】
給電回路を前記基板に設けることも可能である。このように構成すると、更に、小型に円偏波アンテナを構成することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明によれば、構成が簡単で、小型の円偏波アンテナを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の第１実施形態の円偏波アンテナは、例えば２ＧＨｚ帯の円偏波電波を受信するためのもので、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、基板２を有している。この基板２は、例えば絶縁体製の矩形のもので、対向する主表面２ａ、２ｂを有している。この基板２は、図１（ｂ）に示すように、主表面２ｂ側を所定の間隔、例えば受信しようとする電波の中心周波数（約２．３ＧＨｚ）の波長λの約１／４の長さの間隔を隔てて、基準電位部、例えば接地板４上に配置されている。
【００１８】
基板２の主表面２ａ上には、４つのアンテナ素子６が形成されている。これらアンテナ素子６は、図１（ａ）に示すように、基板２の主表面２ａの任意の位置に描いた中心点の周囲にほぼ９０度間隔に配置されている。これらアンテナ素子６は、例えば金属棒製で、主表面２ａにほぼ平行な水平部６ａを有している。これら水平部６ａの一方の端部には、これら水平部６ａに垂直に下方に向かって伸びる垂直部６ｂが形成されている。即ち、これらアンテナ素子８はＬ字状に形成され、それぞれが同一方向を向いて、９０度間隔に形成されている。
【００１９】
アンテナ素子６の水平部６ａ及び垂直部６ｂは、例えば受信波長λの約１／８の長さをそれぞれが有し、全長は約λ／４である。例えば水平部６ａは、約１９．５ｍｍの長さ寸法を有し、垂直部６ｂは約１７ｍｍの長さ寸法を有している。アンテナ素子６は、水平部６ａと垂直部６ｂとによって１つのアンテナ素子を構成している。なお、互いに平行に位置している水平部６ａ間の距離は、約１５ｍｍである。全長が約λ／４を維持しつつ、中途から水平部６ａを形成するように折り曲げられているので、アンテナ素子６の高さ寸法が小さい。
【００２０】
基板２の主表面２ａ上には、図１（ａ）に示すように給電回路８が形成されている。この給電回路８は、各アンテナ素子６の垂直部６ｂの下端部に直接に半田付けされている。この給電回路８は、各アンテナ素子６を互いに９０度の位相差を持たせて給電することが可能なように形成されている。なお、この給電回路８の構成は公知のものであるので、詳細な説明は省略する。上述したように、給電回路８は、直接にアンテナ素子６の垂直部６ｂに接続されており、上述した従来技術と異なり、電磁結合線路が不要である。
【００２１】
なお、この給電回路６は、図示していないが、基板２に設けられた円偏波用同軸接栓に接続されている。機械的に互いに９０度の差を持って各アンテナ素子６が配置され、かつ互いに９０度の位相差を持って給電されているので、これらアンテナ素子６によって円偏波を送受信することができる。なお、この実施の形態では、左旋円偏波を受信するように、各アンテナ素子６は配置され、かつ電気的に接続されている。
【００２２】
各アンテナ素子６によって囲われた空間のほぼ中央に、直線偏波受信用のモノポールアンテナ１０が設けられている。このモノポールアンテナ１０の下端部が、このアンテナ用の給電回路１２に接続されている。この給電回路１２も図示していないが、基板２に設けられたモノポールアンテナ用接栓に接続されている。
【００２３】
図２は、このアンテナの垂直指向特性のうち、図１（ａ）、（ｂ）に示すｘ、ｙ、ｚ座標におけるｘ、ｚ平面での垂直指向特性を示し、図３は同じくこのアンテナの垂直指向特性のうちｙ、ｚ平面での垂直指向特性を示している。両図から明らかなように、両面において広い半値幅を示している。なお、ｘ、ｙ平面における指向特性、即ち水平指向特性は無指向特性を示している。
【００２４】
本発明の第２の実施形態の円偏波アンテナを図４乃至図７に示す。この実施の形態の円偏波アンテナも２ＧＨｚ帯の円偏波電波を受信するためのもので、図４（ａ）、（ｂ）及び図５に示すように、アンテナ素子６０が絶縁体製の筒状体、例えば円筒状体６２に形成されている。
【００２５】
円筒状体６２は、基板２の主表面２ａ上に配置されている。この円筒状体６２は、長方形状の可撓性を有する絶縁体製のフィルムを丸めて形成されている。この円筒状体６２の外表面側に複数、例えば４つのアンテナ素子６０が形成されている。これらアンテナ素子６０は、例えば絶縁体製のフィルムの外表面に蒸着等によって形成された導電性被膜、例えば金属被膜を例えばエッチングすることによって形成されている。
【００２６】
これらアンテナ素子６０は、円筒状体６２の中心を中心として、円筒状体６２の表面に９０度間隔に、合計４つ形成されている。これらアンテナ素子６０は、それぞれ水平部６０ａを有している。これら水平部６０ａは、主表面２ａとほぼ平行に配置されている。これら水平部６０ａの一方の端部に、主表面２ａ側に向かって、水平部６０ａとほぼ垂直に垂直部６０ｂがそれぞれ形成されている。
【００２７】
水平部６０ａは、例えば約１３ｍｍの長さに形成され、垂直部６０ｂは、例えば約１２ｍｍに形成され、これらアンテナ素子６０の全長は、受信しようとする信号の波長λの約１／４の長さであり、水平部６０ａ及び垂直部６０ｂそれぞれは約λ／８の長さである。
【００２８】
水平部６０ａと垂直部６０ｂとの結合部には、図４及び図５に示すように傾斜部６０ｃが形成され、インピーダンス整合が行われている。
【００２９】
これら垂直部６０ｂの下端が、主表面２ａに形成された給電回路８０の各端部に結合、例えば半田付けされている。給電回路８０は、第１の実施の形態の給電回路８とほぼ同様に構成されているので、詳細な説明は省略する。
【００３０】
第２の実施の形態においても、各アンテナ素子６０と給電回路８０との電気的な接続は直接に行われており、電磁誘導結合回路が不要で、接続作業が容易に行える。
【００３１】
図６は、このアンテナの垂直指向特性のうち、図４（ａ）、（ｂ）に示すｘ、ｙ、ｚ座標におけるｘ、ｚ平面での垂直指向特性を示し、図７は同じくｙ、ｚ平面での垂直指向特性を示している。両図から明らかなように、両面において広い半値幅を示している。なお、ｘ、ｙ平面における指向特性、即ち水平面指向特性は無指向特性を示している。
【００３２】
図８乃至図１０に第３の実施の形態の円偏波アンテナを示す。この円偏波アンテナは、第２の実施形態の円偏波アンテナに無給電素子を設けたもので、無給電素子以外の構成は、第２の実施形態の円偏波アンテナと同様に構成されている。同等部分には、同一符号を付して、その説明を省略する。なお、図８（ｂ）では、図が錯綜するので、給電回路８０及びモノポールアンテナ１０を図示していない。
【００３３】
図９に示すように、円筒状体６２の外周には、これを包囲するように別の筒状体、例えば円筒状体１２が、円筒状体６２と同心に基板２の主表面２ａ上に配置されている。この円筒状体１２も、円筒状体６２と同様に長方形の可撓性絶縁フィルムを丸めて、円筒状体６２よりも直径が大きい円筒体としたものである。その高さ寸法は、円筒状体６２よりも短い。この円筒状体１２と円筒状体６２との間隔が約４ｍｍ（約０．０４λ）に設定されている。
【００３４】
この円筒状体１２の外表面には、各アンテナ素子６０に対応するように、４つの無給電素子１４が、９０度間隔に設けられている。これら無給電素子１４は、主表面２ａに平行に筒状体１２の表面に沿って形成され、その筒状体１６に沿った長さ寸法は、約２０ｍｍ（約０．１５λ）と水平部８ａよりも長く形成されている。また、各無給電素子１４は、主表面２ａから約５ｍｍ（約０．０４λ）の高さ位置に形成されている。従って、各アンテナ素子６０の垂直部６０ｂの中途において、これら垂直部６０ｂとそれぞれ交差している。なお、無給電素子１４は約２ｍｍの幅寸法を有している。一方の表面に金属薄膜が蒸着された絶縁フィルムを円筒状体１２の材料として使用し、これをエッチングすることによって、各無給電素子１４を形成することができる。
【００３５】
図１０に実線で示すのは、この円偏波アンテナのｘ、ｚ平面（このｘ、ｚ平面は第２の実施の形態におけるｘ、ｚ平面と同一である）における垂直指向特性であり、比較のために、この円偏波アンテナから無給電素子１４を除去した場合、即ち第２の実施の形態の円偏波アンテナのｘ、ｚ平面における垂直指向特性を破線で示す。両者の比較から、無給電素子１４を設けることによって、半値幅が広がっていることが明らかである。
【００３６】
上記の第２及び第３の実施の形態では、アンテナ素子６０は、円筒状体６２の外表面にエッチングによって設けたが、これに限ったものではなく、例えば第１の実施の形態と同様に、金属棒をＬ字状に曲げたものをアンテナ素子として使用することもできる。アンテナ素子６０は、円筒状体６２に形成したが、これに限ったものではなく、例えば角筒状体に形成することもできる。また、上記の各実施の形態では、給電回路８、８０を基板２の主表面２ａ側に設けたが、主表面２ｂ側に設けることもできるし、或いは、基板２とは別個に給電回路を設けることもできる。同様に、第３の実施の形態における無給電素子１４も円筒状体１２にエッチングによって設けたが、これに限ったものではなく、直線状の金属棒を適当な支持体によって、アンテナ素子６０の垂直部付近に配置することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態の円偏波アンテナの平面図及び正面図である。
【図２】図１の円偏波アンテナのｘ、ｚ面における指向特性図である。
【図３】図１の円偏波アンテナのｙ、ｚ面における指向特性図である。
【図４】本発明の第２実施形態の円偏波アンテナの正面図及び平面図である。
【図５】図４の円偏波アンテナにおけるアンテナ素子が形成されている円筒状体の斜視図である。
【図６】図４の円偏波アンテナのｘ、ｚ面におけるｘ、ｚ面における指向特性図である。
【図７】図４の円偏波アンテナのｙ、ｚ面における指向特性図である。
【図８】本発明の第３の実施形態の円偏波アンテナの正面図及び平面図である。
【図９】図８の円偏波アンテナにおけるアンテナ素子が形成されている円筒状体と無給電素子が形成されている円筒状体との斜視図である。
【図１０】図８の円偏波アンテナと、図４のアンテナとのｘ、ｚ面における指向特性図である。
【符号の説明】
【００３８】
２  基板
６  ６０  アンテナ素子
６ａ  ６０ａ  水平部
６ｂ  ６０ｂ  垂直部
８  ８０  給電回路
１２  筒状体
１４  無給電素子
６２  円筒状体（筒状体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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