円偏波アンテナ
【課題】給電素子と無給電素子との組合せにより、円偏波を放射させる。
【解決手段】円偏波を送受信する円偏波アンテナにおいて、線状の給電素子１と、前記線状の給電素子に対して電気的に切り離されたＬ型形状を呈する無給電素子２とを有し、前記Ｌ型無給電素子の短辺２ａを前記給電素子に直角に配置し、前記短辺の先端を前記給電素子に接近させ、前記Ｌ型無給電素子の長辺２ｂを前記給電素子と前記Ｌ型無給電素子の短辺とで形成する面内に配置する。前記給電素子と前記無給電素子とを電磁結合させ、さらに前記Ｌ型無給電素子が前記給電素子を挟んで対峙していることを利用して前記給電素子と前記無給電素子とに流れる電流の位相差を生じさせて、円偏波を送受信する。
【解決手段】円偏波を送受信する円偏波アンテナにおいて、線状の給電素子１と、前記線状の給電素子に対して電気的に切り離されたＬ型形状を呈する無給電素子２とを有し、前記Ｌ型無給電素子の短辺２ａを前記給電素子に直角に配置し、前記短辺の先端を前記給電素子に接近させ、前記Ｌ型無給電素子の長辺２ｂを前記給電素子と前記Ｌ型無給電素子の短辺とで形成する面内に配置する。前記給電素子と前記無給電素子とを電磁結合させ、さらに前記Ｌ型無給電素子が前記給電素子を挟んで対峙していることを利用して前記給電素子と前記無給電素子とに流れる電流の位相差を生じさせて、円偏波を送受信する。
【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】
特許文献１には、簡易な構成で良好な円偏波特性を得ることができ、且つ小型化を図る平面アンテナが開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示されている円偏波アンテナは、線状の給電アンテナ素子と、複数の線状の無給電アンテナ素子とを備え、前記無給電アンテナ素子をそれぞれ前記給電アンテナ素子と非接触で交差する位置及び方向に配置するとともに、その交差部分を前記給電アンテナ素子と並行するように折り曲げ加工した構造に構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３５２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された円偏波アンテナについてシミュレーションを行った結果、次の様な課題があることを突き止めた。
すなわち、給電アンテナ素子と無給電アンテナ素子とが接近するとその両者の位相差は少なくなり、かつ誘導される電流も大きくなるので、同相の電流が卓越し、円偏波に向かないというシミュレーションの結果を得た。
【０００６】
具体的に説明すると、特許文献１では、前記無給電アンテナ素子は、前記給電素子に沿う並行辺を中心として、その先端をクランク状に折り曲げ加工して並行辺から左右に伸びた左右辺を有している構造であり、しかも、前記無給電アンテナ素子は前記給電アンテナ素子に非接触で交差する構造であるから、前記無給電アンテナ素子の並行辺と前記給電アンテナ素子との間隔を調整すると、前記無給電アンテナ素子の左右辺と前記給電アンテナ素子との交差する位置が変動する、即ち無給電アンテナ素子の並行辺を中心とした無給電アンテナ素子の左右の長さにアンバランスが生じる。
そのため、前記無給電アンテナ素子と前記給電アンテナ素子との位相差を十分に確保することが不可能となり、円偏波に向かない事となる。
【０００７】
本発明の目的は、簡易な構成で良好な円偏波特性を得ることができ、且つ小型化を図る円偏波アンテナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
特許文献１に開示された円偏波アンテナについてシミュレーションを行った結果によると、給電アンテナ素子と無給電アンテナ素子とが接近するとその両者の位相差は少なくなり、かつ誘導される電流も大きくなるので、同相の電流が卓越し、円偏波に向かなくなるという課題がある。
本発明は、無給電素子を給電素子に交差する構造に代えて、無給電素子を線状の給電素子を挟んで対峙させることにより、特許文献１の課題を解決するものである。
すなわち、本発明に係る円偏波アンテナは、円偏波を送受信する円偏波アンテナにおいて、線状の給電素子と、前記線状の給電素子に対して電気的に切り離された逆Ｌ型形状を呈する無給電素子とを有し、前記逆Ｌ型無給電素子の短辺を前記給電素子に直角に配置し、前記短辺の先端を前記給電素子に接近させ、前記逆Ｌ型無給電素子の長辺を前記給電素子と前記Ｌ型無給電素子の短辺とで形成する面内に配置したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、逆Ｌ型形状の無給電素子を線状の給電素子と電気的に切り離して、前記逆Ｌ型無給電素子の短辺を給電素子に対して直角に配置したため、給電素子と無給電素子との間隔を調整して、給電素子と無給電素子との位相差を大きくすることができ、円偏波特性を改善することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態１に係る円偏波アンテナを示す斜視図である。
【図２】（ａ）は、本発明の実施形態１に係る円偏波アンテナを示す平面図、（ｂ）は同側面図である。
【図３】（ａ）は、給電素子としてダイポール素子を用いた場合の反射特性を示す図、（ｂ）は、同軸比特性を示す図である。
【図４】（ａ）は、給電素子としてダイポール素子を用いた場合の垂直面内の円偏波放射パターンを示す図、（ｂ）は、同軸比特性を示す図である。
【図５】（ａ）は、給電素子としてダイポール素子を用いた場合における無給電素子の立ち上がり部の高さを変化させた場合の反射特性を示す図、（ｂ）は、同軸比特性を示す図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は、給電素子としてダイポール素子を用いた場合における無給電素子の立ち上がり部の高さを変化させた場合の垂直面内の円偏波放射パターンを示す図である。
【図７】（ａ）は、給電素子としてダイポール素子を用いた場合におけるダイポール素子の長さを変化させた場合の反射特性を示す図、（ｂ）は、同軸比特性を示す図である。
【図８】（ａ）は、給電素子としてダイポール素子を用いた場合における無給電素子の短辺の長さを変化させた場合の反射特性を示す図、（ｂ）は、同軸比特性を示す図である。
【図９】（ａ）は、給電素子としてダイポール素子を用いた場合における無給電素子の長辺の長さを変化させた場合の反射特性を示す図、（ｂ）は、同軸比特性を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態２に係る円偏波アンテナを示す斜視図である。
【図１１】（ａ）は、本発明の実施形態２に係る円偏波アンテナを示す平面図、（ｂ）は同側面図である。
【図１２】（ａ）は、給電素子としてモノポール素子を用いた場合の反射特性を示す図、（ｂ）は、同軸比特性を示す図である。
【図１３】（ａ）は、給電素子としてモノポール素子を用いた場合における無給電素子の立ち上がり部の高さを変化させた場合の反射特性を示す図、（ｂ）は、同軸比特性を示す図である。
【図１４】（ａ）は、給電素子としてモノポール素子を用いた場合におけるダイポール素子の長さを変化させた場合の反射特性を示す図、（ｂ）は、同軸比特性を示す図である。
【図１５】（ａ）は、給電素子としてモノポール素子を用いた場合における無給電素子の短辺の長さを変化させた場合の反射特性を示す図、（ｂ）は、同軸比特性を示す図である。
【図１６】（ａ）は、給電素子としてモノポール素子を用いた場合における無給電素子の長辺の長さを変化させた場合の反射特性を示す図、（ｂ）は、同軸比特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
本発明の実施形態に係る円偏波アンテナは図１及び図１０に示す様に、基本的な構成として、円偏波を送受信する円偏波アンテナにおいて、線状の給電素子１と、前記線状の給電素子１に対して電気的に切り離された逆Ｌ型形状を呈する無給電素子２とを有し、前記逆Ｌ型無給電素子２の短辺２ａを前記給電素子１に直角に配置し、前記短辺２ａの先端を前記給電素子１に接近させ、前記逆Ｌ型無給電素子２の長辺２ｂを前記給電素子１と前記Ｌ型無給電素子２の短辺２ａとで形成する面内に配置したことを特徴とするものである。
【００１３】
次に、本発明の実施形態における給電素子１にダイポール素子とモノポール素子とを用いた例をそれぞれ説明する。先ず、給電素子１にダイポール素子を用いた例を説明する。
【００１４】
（実施形態１）
図１及び図２に示す様に、給電素子１としてダイポール素子を用いている。そして、逆Ｌ型形状の無給電素子２の短辺２ａの先端を垂直に折り曲げ加工して立ち上がり部２ｃを形成し、その立ち上がり部２ｃの下端を接地板３に固定している。したがって、前記無給電素子２は、その立ち上がり部２ｃが接地板３に対して垂直に立ち上がり、ｚ方向から見たｘ−ｙ面内での形状が図２（ａ）に示す様に逆Ｌ型形状を呈している。
【００１５】
前記Ｌ型形状の無給電素子２，２はｙ軸上に離間して配置され、それぞれの立ち上がり部２ｃ，２ｃが前記接地板３に対して垂直に立ち上がっている。
【００１６】
前記ダイポール素子１は、図示しない誘電体に保持されて、前記２本の無給電素子２，２間に水平に配置されている、すなわち接地板３に対して平行に配置されている。
一方、前記２本の無給電素子２，２は図２（ａ），（ｂ）に示す様に、その短辺２ａ，２ａの先端が前記ダイポール素子１の中央部分、すなわち給電点１ａの位置で前記ダイポール素子１に対して直角に配置され、前記無給電素子２，２は前記ダイポール素子１を挟んで対峙して配置されている。さらに、前記２本の無給電素子２，２は図２（ａ）（ｂ）に示す様に、その長辺２ｂ，２ｂが前記ダイポール素子１の長さ方向、すなわち図１のｘ軸方向に平行に配置されている。
【００１７】
また、図２（ａ），（ｂ）に示す様に、前記２本の無給電素子２，２の短辺２ａ，２ａの先端と前記ダイポール素子１との間隔Ｗは等しく設定されている。また、図２（ａ），（ｂ）に示す様に、前記２本の無給電素子２，２の短辺２ａ，２ａの長さは等しい長さＬ２に設定されており、その長辺２ｂ，２ｂの長さは等しい長さＬ２´に設定されている。また、前記ダイポール素子１の給電点１ａからそれぞれ両端までの長さは等しい長さＬ１に設定されている。また、図２（ａ），（ｂ）に示す様に、前記２本の無給電素子２，２の立ち上がり部２ｃ，２ｃの高さは等しい高さＨに設定されている。
【００１８】
次に、本発明の実施形態１に係る円偏波アンテナについてシミュレーションを行って、円偏波アンテナとして機能することを実証する。
【００１９】
図２（ａ）（ｂ）に示す寸法を次の様に設定してシミュレーションを行った。設計周波数（λ）を１．５ＧＨｚ、Ｌ１＝０．２５λ（５０ｍｍ）、Ｌ２＝５ｍｍ、Ｌ２´＝４５ｍｍ、Ｌ２＋Ｌ２´＝０．２５λ（５０ｍｍ）、Ｈ＝８０ｍｍ、Ｗ＝０．５ｍｍにそれぞれ設定した。
【００２０】
先ず、反射特性及び軸比特性についてシミュレーションを行った。そのシミュレーションした反射特性の結果を図３（ａ）に、軸比特性を図３（ｂ）に示している。図３（ａ）の横軸は周波数、縦軸は反射損失を示している。
図３（ａ）から明らかなように１．６１ＧＨｚ付近で共振しており、図３（ｂ）から明らかなように１．７１ＧＨｚ付近で軸比が１となっている。
これらの結果からして、円偏波或いはこれに近似した楕円偏波の特性をもつことが分かる。
【００２１】
次に、図３（ｂ）から得た１．７１ＧＨｚでの放射特性についてシミュレーションを行った。シミュレーションした円偏波放射パターンを図４（ａ）、軸比特性を図４（ｂ）にそれぞれ示している。
図４（ａ）において、ａ１は図１のｚ−ｘ面内での円偏波放射パターン、ａ２は図１のｚ−ｙ面内での円偏波放射パターンをそれぞれ示している。また、図４（ｂ）のａ３は図１のｚ−ｘ面内での軸比特性、ａ４は図１のｚ−ｙ面内での軸比特性をそれぞれ示している。
図４（ａ）から明らかなように、図１のｚ−ｘ面及びｚ−ｙ面内に円偏波放射パターンが現れている。また、図４（ｂ）から明らかなように、ｚ軸を０°とし、そこから３０°の範囲で軸比率が１であって、それを超えると、軸比率が徐々に増加する傾向を示しており、これらの結果からして、円偏波或いはこれに近似した楕円偏波の特性をもつことが分かる。
【００２２】
次に、無給電素子２の立ち上がり部２ｃの高さＨを５０ｍｍ，６０ｍｍ，７０ｍｍ及び８０ｍｍにそれぞれ変化させた場合における反射特性と軸比特性とをシミュレーションした。高さＨを変化させた場合の反射特性の変化を図５（ａ）、軸比特性の変化を図５（ｂ）にそれぞれ示している。図５（ａ）の横軸は周波数、縦軸は反射損失を示している。図５（ｂ）の横軸は周波数、縦軸は軸比率をそれぞれ示している。
図５（ａ）において、ａ５は高さＨを５０ｍｍ、ａ６は高さＨを６０ｍｍ、ａ７は高さＨを７０ｍｍ、ａ８は高さＨを８０ｍｍにそれぞれ変化させた場合の反射特性を示している。図５（ｂ）において、ａ５は高さＨを５０ｍｍ、ａ６は高さＨを６０ｍｍ、ａ７は高さＨを７０ｍｍ、ａ８は高さＨを８０ｍｍにそれぞれ変化させた場合の軸比特性を示している。また、図５（ａ）において、ｂ１はダイポール素子１の共振点、ｂ２，ｂ３，ｂ４は無給電素子２の共振周波数をそれぞれ示している。
図５（ａ）から、高さＨの変化により、無給電素子２の共振周波数ｂ２，ｂ３，ｂ４が高い方から１．６ＧＨｚに近づくことが分かる。また、図５（ｂ）から、軸比は無給電素子２の長さＬ２＋Ｌ２´の長さにより変化する事が分かる。
【００２３】
次に、前記高さＨを変化させた場合における円偏波放射パターンを図６（ａ），（ｂ）に示す。図６（ｂ）において横軸はｚ軸を０°とした仰角、縦軸は利得をそれぞれ示している。図６（ａ）において、ａ５は高さＨを５０ｍｍ、ａ６は高さＨを６０ｍｍ、ａ７は高さＨを７０ｍｍ、ａ８は高さＨを８０ｍｍにそれぞれ変化させた場合の反射特性を示しており、図６（ｂ）において、ａ５は高さＨを５０ｍｍ、ａ６は高さＨを６０ｍｍ、ａ７は高さＨを７０ｍｍ、ａ８は高さＨを８０ｍｍにそれぞれ変化させた場合の軸比特性を示している。
図６（ａ）（ｂ）から、高さＨを下げるにつれて利得が高くなる傾向にあることが分かる。これは、接地板３の影響が高くなったためである。
【００２４】
次に、ダイポール素子１の長さＬ１を変化させた場合における反射特性を図７（ａ）、軸比特性を図７（ｂ）にそれぞれ示している。図７（ａ）の横軸は周波数、縦軸は反射損失をそれぞれ示している。図７（ｂ）の横軸は周波数、縦軸は軸比率をそれぞれ示している。図７（ａ）において、ａ９は長さＬ１が３７ｍｍに変化させた場合の反射特性、ａ１０は長さＬ１が４２ｍｍに変化させた場合の反射特性、ａ１１は長さＬ１が４７ｍｍに変化させた場合の反射特性を示している。図７（ｂ）において、ａ９は長さＬ１が３７ｍｍに変化させた場合の軸比特性、ａ１０は長さＬ１が４２ｍｍに変化させた場合の軸比特性、ａ１１は長さＬ１が４７ｍｍに変化させた場合の軸比特性を示している。
ダイポール素子１の長さＬ１を変化させると、共振点を調整することができる、すなわち送受信する周波数を調整することができる。
【００２５】
次に、無給電素子２の短辺２ａの長さＬ２を変化させた場合における反射特性を図８（ａ）、軸比特性を図８（ｂ）にそれぞれ示している。図８（ａ）の横軸は周波数、縦軸は反射損失をそれぞれ示している。図８（ｂ）の横軸は周波数、縦軸は軸比率をそれぞれ示している。図８（ａ）において、ａ１２は長さＬ２を４ｍｍに変化させた場合の反射特性、ａ１３は長さＬ２を８ｍｍに変化させた場合の反射特性、ａ１４は長さＬ２を１２ｍｍに変化させた場合の反射特性、ａ１５は長さＬ２を１６ｍｍに変化させた場合の反射特性を示している。図８（ｂ）において、ａ１２は長さＬ２を４ｍｍに変化させた場合の軸比特性、ａ１３は長さＬ２を８ｍｍに変化させた場合の軸比特性、ａ１４は長さＬ２を１２ｍｍに変化させた場合の軸比特性、ａ１５は長さＬ２を１６ｍｍに変化させた場合の軸比特性を示している。
無給電素子２の短辺２ａの長さＬ２を変化させることにより、軸比を調整することができることが分かる。
【００２６】
次に、無給電素子２の長辺２ｂの長さＬ２´を変化させた場合における反射特性を図９（ａ）、軸比特性を図９（ｂ）にそれぞれ示している。図９（ａ）の横軸は周波数、縦軸は反射損失をそれぞれ示している。図９（ｂ）の横軸は周波数、縦軸は軸比率をそれぞれ示している。図９（ａ）において、ａ１６は長さＬ２´を０ｍｍに変化させた場合の反射特性、ａ１７は長さＬ２´を８ｍｍに変化させた場合の反射特性、ａ１８は長さＬ２´を１６ｍｍに変化させた場合の反射特性、ａ１９は長さＬ２´を２４ｍｍに変化させた場合の反射特性、ａ２０は長さＬ２´を２８ｍｍに変化させた場合の反射特性を示している。図９（ｂ）において、ａ１６は長さＬ２´を０ｍｍに変化させた場合の軸比特性、ａ１７は長さＬ２´を８ｍｍに変化させた場合の軸比特性、ａ１８は長さＬ２´を１６ｍｍに変化させた場合の軸比特性、ａ１９は長さＬ２´を２４ｍｍに変化させた場合の軸比特性、ａ２０は長さＬ２´を２８ｍｍに変化させた場合の軸比特性を示している。
図９（ａ），（ｂ）から、無給電素子２の長辺２ｂが存在しないと、軸比が取れないことが分かる。
【００２７】
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態における給電素子１としてモノポール素子を用いた例を実施形態２として説明する。
【００２８】
図１０及び図１１に示す様に、給電素子１としてモノポール素子（以下、モノポール素子１０として表記する）を用いている。そして、逆Ｌ型形状無給電素子２の短辺２ａの先端を垂直に折り曲げ加工して立ち上がり部２ｃを形成し、その立ち上がり部２ｃの下端を接地板３に固定している。したがって、前記無給電素子２は、その立ち上がり部２ｃが接地板３に対して垂直に立ち上がり、ｚ方向から見たｘ−ｙ面内での形状が図１１（ａ）に示す様に逆Ｌ型形状を呈している。
【００２９】
前記Ｌ型形状の無給電素子２は１本を備えており、その１本の無給電素子２はモノポール素子１０に対してｙ軸上に離間して配置され、その立ち上がり部２ｃが前記接地板３に対して垂直に立ち上がっている。
【００３０】
前記モノポール素子１０は、図示しない誘電体に保持されて、前記接地板３に対して水平に配置されている。前記無給電素子２は図１１（ａ），（ｂ）に示す様に、その短辺２ａの先端が前記モノポール素子１０の中央部分、すなわち給電点１０ａの位置で前記モノポール素子１０に対して直角に配置されている。さらに、前記無給電素子２は図１１（ａ），（ｂ）に示す様に、その長辺２ｂが前記モノポール素子１０の長さ方向、すなわち図１のｘ軸方向に平行に配置されている。
【００３１】
また、図２（ａ）（ｂ）に示す様に、前記２本の無給電素子２，２の短辺２ａ，２ａの先端と前記モノポール素子１０との間隔Ｗは等しく設定されている。また、図２（ａ），（ｂ）に示す様に、前記２本の無給電素子２，２の短辺２ａ，２ａの長さは等しい長さＬ２に設定されており、その長辺２ｂ，２ｂの長さは等しい長さＬ２´に設定されている。また、前記モノポール素子１０の給電点１０ａからそれぞれ両端までの長さは等しい長さＬ１に設定されている。また、図２（ａ），（ｂ）に示す様に、前記２本の無給電素子２，２の立ち上がり部２ｃ，２ｃの高さは等しい高さＨに設定されている。
【００３２】
次に、本発明の実施形態２に係る円偏波アンテナについてシミュレーションを行って、円偏波アンテナとして機能することを実証する。
【００３３】
図１１（ａ），（ｂ）に示す寸法を次の様に設定してシミュレーションを行った。設計周波数（λ）を１０５ＧＨｚ、Ｌ１＝０．２５λ（５０ｍｍ）、Ｌ２＝５ｍｍ、Ｌ２´＝４５ｍｍ、Ｌ２＋Ｌ２´＝０．２５λ（５０ｍｍ）、Ｈ＝８０ｍｍ、Ｗ＝０．５ｍｍにそれぞれ設定した。
【００３４】
先ず、反射特性及び軸比特性についてシミュレーションを行った。そのシミュレーションした反射特性の結果を図１２（ａ）に、軸比特性を図１２（ｂ）に示している。図１２（ａ）の横軸は周波数、縦軸は反射損失を示している。
図１２（ａ）から明らかなように１．５５ＧＨｚ付近で共振しており、図１２（ｂ）から明らかなように１．８１ＧＨｚ付近で軸比が１となっている。
これらの結果からして、円偏波或いはこれに近似した楕円偏波の特性をもつことが分かる。
【００３５】
次に、図１２（ｂ）から得た１．８１ＧＨｚでの放射特性についてシミュレーションを行った。シミュレーションした結果、ｚ軸を０°として仰角４０°と２１５°の方向に次第利得が得られ、チルトした円偏波放射パターンが得られることが分かった。
【００３６】
次に、無給電素子２の立ち上がり部２ｃの高さＨを５０ｍｍ，６０ｍｍ，７０ｍｍ及び８０ｍｍにそれぞれ変化させた場合における反射特性と軸比特性とをシミュレーションした。高さＨを変化させた場合の反射特性の変化を図１３（ａ）、軸比特性の変化を図１３（ｂ）にそれぞれ示している。図１３（ａ）の横軸は周波数、縦軸は反射損失を示している。図１３（ｂ）の横軸は周波数、縦軸は軸比率をそれぞれ示している。
図１３（ａ）において、ａ２１は高さＨを５０ｍｍ、ａ２２は高さＨを６０ｍｍ、ａ２３は高さＨを７０ｍｍ、ａ２４は高さＨを８０ｍｍにそれぞれ変化させた場合の反射特性を示している。図１３（ｂ）において、ａ２１は高さＨを５０ｍｍ、ａ２２は高さＨを６０ｍｍ、ａ２３は高さＨを７０ｍｍ、ａ２４は高さＨを８０ｍｍにそれぞれ変化させた場合の軸比特性を示している。また、図１３（ａ）において、ｂ１はモノポール素子１０の共振点、ｂ２，ｂ２，ｂ３，ｂ４は無給電素子２の共振周波数をそれぞれ示している。
図１３（ａ）から、高さＨの変化により、無給電素子２の共振周波数ｂ２，ｂ３，ｂ４が高い方から１．６ＧＨｚに近づくことが分かる。また、図１３（ｂ）から、軸比は無給電素子２の長さＬ２＋Ｌ２´の長さにより変化する事が分かる。
【００３７】
また、高さＨを下げるにつれて利得が高くなる傾向にあることが分かった。これは、接地板３の影響が高くなったためである。
【００３８】
次に、モノポール素子１０の長さＬ１を変化させた場合における反射特性を図１４（ａ）、軸比特性を図１４（ｂ）にそれぞれ示している。図１４（ａ）の横軸は周波数、縦軸は反射損失をそれぞれ示している。図１４（ｂ）の横軸は周波数、縦軸は軸比率をそれぞれ示している。図１４（ａ）において、ａ２５は長さＬ１が４５ｍｍに変化させた場合の反射特性、ａ２６は長さＬ１が５０ｍｍに変化させた場合の反射特性、ａ２７は長さＬ１が５５ｍｍに変化させた場合の反射特性を示している。図１４（ｂ）において、ａ２５は長さＬ１が４５ｍｍに変化させた場合の軸比特性、ａ２６は長さＬ１が５０ｍｍに変化させた場合の軸比特性、ａ２７は長さＬ１が５５ｍｍに変化させた場合の軸比特性を示している。
ダイポール素子１の長さＬ１を変化させると、共振点を調整することができる、すなわち送受信する周波数を調整できることが分かる。
【００３９】
次に、無給電素子２の短辺２ａの長さＬ２を変化させた場合における反射特性を図１５（ａ）、軸比特性を図１５（ｂ）にそれぞれ示している。図１５（ａ）の横軸は周波数、縦軸は反射損失をそれぞれ示している。図１５（ｂ）の横軸は周波数、縦軸は軸比率をそれぞれ示している。図１５（ａ）において、ａ２８は長さＬ２を２０ｍｍに変化させた場合の反射特性、ａ２９は長さＬ２を３０ｍｍに変化させた場合の反射特性、ａ３０は長さＬ２を４０ｍｍに変化させた場合の反射特性を示している。図１５（ｂ）において、ａ２８は長さＬ２を２０ｍｍに変化させた場合の軸比特性、ａ２９は長さＬ２を３０ｍｍに変化させた場合の軸比特性、ａ３０は長さＬ２を４０ｍｍに変化させた場合の軸比特性を示している。
無給電素子２の長さＬ２を変化させることにより、軸比を調整することができることが分かる。
【００４０】
次に、無給電素子２の長辺２ｂの長さＬ２´を変化させた場合における反射特性を図１６（ａ）、軸比特性を図１６（ｂ）にそれぞれ示している。図１６（ａ）の横軸は周波数、縦軸は反射損失をそれぞれ示している。図１６（ｂ）の横軸は周波数、縦軸は軸比率をそれぞれ示している。図１６（ａ）において、ａ３１は長さＬ２´を０ｍｍに変化させた場合の反射特性、ａ３２は長さＬ２´を２０ｍｍに変化させた場合の反射特性、ａ３３は長さＬ２´を４０ｍｍに変化させた場合の反射特性を示している。図１６（ｂ）において、ａ３１は長さＬ２´を０ｍｍに変化させた場合の軸比特性、ａ３２は長さＬ２´を２０ｍｍに変化させた場合の軸比特性、ａ３３は長さＬ２´を４０ｍｍに変化させた場合の軸比特性に変化させた場合の軸比特性を示している。
図１６（ａ），（ｂ）から、無給電素子２の長辺２ｂが存在しないと、軸比が取れないことが分かる。
【００４１】
次に、本発明の実施形態における給電素子１にダイポール素子及びモノポール素子を用いた例について考察する。
共に円偏波として動作することが確認できた。
給電素子１の長さＬ１を変化させることにより、周波数を調整でき、無給電素子２の短辺２ａと長辺２ｂとを変える事により軸比を調整できる。
ダイポール素子１では、長さＬ１をλ０／４、無給電素子２の短辺２ａの長さＬ２＋長辺２ｂの長さＬ２´をλ０／４とした場合、立ち上がり部２ｃの高さＨを０．４５λ０とすることにより、周波数を設計周波数λに近づけることができた。但し、λ０はシミュレーションを行った使用周波数であり、λは設計周波数である。
モノポール素子１の場合、ｚ軸を基点とした仰角４０°，２２０°方向にチルトした円偏波を放射することが確認できた。
ダイポール素子及びモノポール素子のいずれでも、無給電素子２の立ち上がり部２ｃの高さを低くすることにより、利得が高くなることが確認できた。
【００４２】
以上のように、本発明の実施形態によれば、逆Ｌ型形状の無給電素子を線状の給電素子と電気的に切り離して、前記逆Ｌ型無給電素子の短辺を給電素子に対して直角に配置したため、給電素子と無給電素子との間隔を調整して、給電素子と無給電素子との位相差を大きくすることができ、円偏波特性を改善することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明によれば、円偏波での情報の伝送を行う分野に広く適用することができるものである。
【符号の説明】
【００４４】
１ 給電素子（ダイポール素子）
１ａ 給電素子の給電点
２ 無給電素子
２ａ 無給電素子の短辺
２ｂ 無給電素子の長辺
２ｃ 無給電素子の立ち上がり部
１０ 給電素子（モノポール素子）
１０ａ 給電素子の給電点
【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】
特許文献１には、簡易な構成で良好な円偏波特性を得ることができ、且つ小型化を図る平面アンテナが開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示されている円偏波アンテナは、線状の給電アンテナ素子と、複数の線状の無給電アンテナ素子とを備え、前記無給電アンテナ素子をそれぞれ前記給電アンテナ素子と非接触で交差する位置及び方向に配置するとともに、その交差部分を前記給電アンテナ素子と並行するように折り曲げ加工した構造に構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３５２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された円偏波アンテナについてシミュレーションを行った結果、次の様な課題があることを突き止めた。
すなわち、給電アンテナ素子と無給電アンテナ素子とが接近するとその両者の位相差は少なくなり、かつ誘導される電流も大きくなるので、同相の電流が卓越し、円偏波に向かないというシミュレーションの結果を得た。
【０００６】
具体的に説明すると、特許文献１では、前記無給電アンテナ素子は、前記給電素子に沿う並行辺を中心として、その先端をクランク状に折り曲げ加工して並行辺から左右に伸びた左右辺を有している構造であり、しかも、前記無給電アンテナ素子は前記給電アンテナ素子に非接触で交差する構造であるから、前記無給電アンテナ素子の並行辺と前記給電アンテナ素子との間隔を調整すると、前記無給電アンテナ素子の左右辺と前記給電アンテナ素子との交差する位置が変動する、即ち無給電アンテナ素子の並行辺を中心とした無給電アンテナ素子の左右の長さにアンバランスが生じる。
そのため、前記無給電アンテナ素子と前記給電アンテナ素子との位相差を十分に確保することが不可能となり、円偏波に向かない事となる。
【０００７】
本発明の目的は、簡易な構成で良好な円偏波特性を得ることができ、且つ小型化を図る円偏波アンテナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
特許文献１に開示された円偏波アンテナについてシミュレーションを行った結果によると、給電アンテナ素子と無給電アンテナ素子とが接近するとその両者の位相差は少なくなり、かつ誘導される電流も大きくなるので、同相の電流が卓越し、円偏波に向かなくなるという課題がある。
本発明は、無給電素子を給電素子に交差する構造に代えて、無給電素子を線状の給電素子を挟んで対峙させることにより、特許文献１の課題を解決するものである。
すなわち、本発明に係る円偏波アンテナは、円偏波を送受信する円偏波アンテナにおいて、線状の給電素子と、前記線状の給電素子に対して電気的に切り離された逆Ｌ型形状を呈する無給電素子とを有し、前記逆Ｌ型無給電素子の短辺を前記給電素子に直角に配置し、前記短辺の先端を前記給電素子に接近させ、前記逆Ｌ型無給電素子の長辺を前記給電素子と前記Ｌ型無給電素子の短辺とで形成する面内に配置したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、逆Ｌ型形状の無給電素子を線状の給電素子と電気的に切り離して、前記逆Ｌ型無給電素子の短辺を給電素子に対して直角に配置したため、給電素子と無給電素子との間隔を調整して、給電素子と無給電素子との位相差を大きくすることができ、円偏波特性を改善することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態１に係る円偏波アンテナを示す斜視図である。
【図２】（ａ）は、本発明の実施形態１に係る円偏波アンテナを示す平面図、（ｂ）は同側面図である。
【図３】（ａ）は、給電素子としてダイポール素子を用いた場合の反射特性を示す図、（ｂ）は、同軸比特性を示す図である。
【図４】（ａ）は、給電素子としてダイポール素子を用いた場合の垂直面内の円偏波放射パターンを示す図、（ｂ）は、同軸比特性を示す図である。
【図５】（ａ）は、給電素子としてダイポール素子を用いた場合における無給電素子の立ち上がり部の高さを変化させた場合の反射特性を示す図、（ｂ）は、同軸比特性を示す図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は、給電素子としてダイポール素子を用いた場合における無給電素子の立ち上がり部の高さを変化させた場合の垂直面内の円偏波放射パターンを示す図である。
【図７】（ａ）は、給電素子としてダイポール素子を用いた場合におけるダイポール素子の長さを変化させた場合の反射特性を示す図、（ｂ）は、同軸比特性を示す図である。
【図８】（ａ）は、給電素子としてダイポール素子を用いた場合における無給電素子の短辺の長さを変化させた場合の反射特性を示す図、（ｂ）は、同軸比特性を示す図である。
【図９】（ａ）は、給電素子としてダイポール素子を用いた場合における無給電素子の長辺の長さを変化させた場合の反射特性を示す図、（ｂ）は、同軸比特性を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態２に係る円偏波アンテナを示す斜視図である。
【図１１】（ａ）は、本発明の実施形態２に係る円偏波アンテナを示す平面図、（ｂ）は同側面図である。
【図１２】（ａ）は、給電素子としてモノポール素子を用いた場合の反射特性を示す図、（ｂ）は、同軸比特性を示す図である。
【図１３】（ａ）は、給電素子としてモノポール素子を用いた場合における無給電素子の立ち上がり部の高さを変化させた場合の反射特性を示す図、（ｂ）は、同軸比特性を示す図である。
【図１４】（ａ）は、給電素子としてモノポール素子を用いた場合におけるダイポール素子の長さを変化させた場合の反射特性を示す図、（ｂ）は、同軸比特性を示す図である。
【図１５】（ａ）は、給電素子としてモノポール素子を用いた場合における無給電素子の短辺の長さを変化させた場合の反射特性を示す図、（ｂ）は、同軸比特性を示す図である。
【図１６】（ａ）は、給電素子としてモノポール素子を用いた場合における無給電素子の長辺の長さを変化させた場合の反射特性を示す図、（ｂ）は、同軸比特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
本発明の実施形態に係る円偏波アンテナは図１及び図１０に示す様に、基本的な構成として、円偏波を送受信する円偏波アンテナにおいて、線状の給電素子１と、前記線状の給電素子１に対して電気的に切り離された逆Ｌ型形状を呈する無給電素子２とを有し、前記逆Ｌ型無給電素子２の短辺２ａを前記給電素子１に直角に配置し、前記短辺２ａの先端を前記給電素子１に接近させ、前記逆Ｌ型無給電素子２の長辺２ｂを前記給電素子１と前記Ｌ型無給電素子２の短辺２ａとで形成する面内に配置したことを特徴とするものである。
【００１３】
次に、本発明の実施形態における給電素子１にダイポール素子とモノポール素子とを用いた例をそれぞれ説明する。先ず、給電素子１にダイポール素子を用いた例を説明する。
【００１４】
（実施形態１）
図１及び図２に示す様に、給電素子１としてダイポール素子を用いている。そして、逆Ｌ型形状の無給電素子２の短辺２ａの先端を垂直に折り曲げ加工して立ち上がり部２ｃを形成し、その立ち上がり部２ｃの下端を接地板３に固定している。したがって、前記無給電素子２は、その立ち上がり部２ｃが接地板３に対して垂直に立ち上がり、ｚ方向から見たｘ−ｙ面内での形状が図２（ａ）に示す様に逆Ｌ型形状を呈している。
【００１５】
前記Ｌ型形状の無給電素子２，２はｙ軸上に離間して配置され、それぞれの立ち上がり部２ｃ，２ｃが前記接地板３に対して垂直に立ち上がっている。
【００１６】
前記ダイポール素子１は、図示しない誘電体に保持されて、前記２本の無給電素子２，２間に水平に配置されている、すなわち接地板３に対して平行に配置されている。
一方、前記２本の無給電素子２，２は図２（ａ），（ｂ）に示す様に、その短辺２ａ，２ａの先端が前記ダイポール素子１の中央部分、すなわち給電点１ａの位置で前記ダイポール素子１に対して直角に配置され、前記無給電素子２，２は前記ダイポール素子１を挟んで対峙して配置されている。さらに、前記２本の無給電素子２，２は図２（ａ）（ｂ）に示す様に、その長辺２ｂ，２ｂが前記ダイポール素子１の長さ方向、すなわち図１のｘ軸方向に平行に配置されている。
【００１７】
また、図２（ａ），（ｂ）に示す様に、前記２本の無給電素子２，２の短辺２ａ，２ａの先端と前記ダイポール素子１との間隔Ｗは等しく設定されている。また、図２（ａ），（ｂ）に示す様に、前記２本の無給電素子２，２の短辺２ａ，２ａの長さは等しい長さＬ２に設定されており、その長辺２ｂ，２ｂの長さは等しい長さＬ２´に設定されている。また、前記ダイポール素子１の給電点１ａからそれぞれ両端までの長さは等しい長さＬ１に設定されている。また、図２（ａ），（ｂ）に示す様に、前記２本の無給電素子２，２の立ち上がり部２ｃ，２ｃの高さは等しい高さＨに設定されている。
【００１８】
次に、本発明の実施形態１に係る円偏波アンテナについてシミュレーションを行って、円偏波アンテナとして機能することを実証する。
【００１９】
図２（ａ）（ｂ）に示す寸法を次の様に設定してシミュレーションを行った。設計周波数（λ）を１．５ＧＨｚ、Ｌ１＝０．２５λ（５０ｍｍ）、Ｌ２＝５ｍｍ、Ｌ２´＝４５ｍｍ、Ｌ２＋Ｌ２´＝０．２５λ（５０ｍｍ）、Ｈ＝８０ｍｍ、Ｗ＝０．５ｍｍにそれぞれ設定した。
【００２０】
先ず、反射特性及び軸比特性についてシミュレーションを行った。そのシミュレーションした反射特性の結果を図３（ａ）に、軸比特性を図３（ｂ）に示している。図３（ａ）の横軸は周波数、縦軸は反射損失を示している。
図３（ａ）から明らかなように１．６１ＧＨｚ付近で共振しており、図３（ｂ）から明らかなように１．７１ＧＨｚ付近で軸比が１となっている。
これらの結果からして、円偏波或いはこれに近似した楕円偏波の特性をもつことが分かる。
【００２１】
次に、図３（ｂ）から得た１．７１ＧＨｚでの放射特性についてシミュレーションを行った。シミュレーションした円偏波放射パターンを図４（ａ）、軸比特性を図４（ｂ）にそれぞれ示している。
図４（ａ）において、ａ１は図１のｚ−ｘ面内での円偏波放射パターン、ａ２は図１のｚ−ｙ面内での円偏波放射パターンをそれぞれ示している。また、図４（ｂ）のａ３は図１のｚ−ｘ面内での軸比特性、ａ４は図１のｚ−ｙ面内での軸比特性をそれぞれ示している。
図４（ａ）から明らかなように、図１のｚ−ｘ面及びｚ−ｙ面内に円偏波放射パターンが現れている。また、図４（ｂ）から明らかなように、ｚ軸を０°とし、そこから３０°の範囲で軸比率が１であって、それを超えると、軸比率が徐々に増加する傾向を示しており、これらの結果からして、円偏波或いはこれに近似した楕円偏波の特性をもつことが分かる。
【００２２】
次に、無給電素子２の立ち上がり部２ｃの高さＨを５０ｍｍ，６０ｍｍ，７０ｍｍ及び８０ｍｍにそれぞれ変化させた場合における反射特性と軸比特性とをシミュレーションした。高さＨを変化させた場合の反射特性の変化を図５（ａ）、軸比特性の変化を図５（ｂ）にそれぞれ示している。図５（ａ）の横軸は周波数、縦軸は反射損失を示している。図５（ｂ）の横軸は周波数、縦軸は軸比率をそれぞれ示している。
図５（ａ）において、ａ５は高さＨを５０ｍｍ、ａ６は高さＨを６０ｍｍ、ａ７は高さＨを７０ｍｍ、ａ８は高さＨを８０ｍｍにそれぞれ変化させた場合の反射特性を示している。図５（ｂ）において、ａ５は高さＨを５０ｍｍ、ａ６は高さＨを６０ｍｍ、ａ７は高さＨを７０ｍｍ、ａ８は高さＨを８０ｍｍにそれぞれ変化させた場合の軸比特性を示している。また、図５（ａ）において、ｂ１はダイポール素子１の共振点、ｂ２，ｂ３，ｂ４は無給電素子２の共振周波数をそれぞれ示している。
図５（ａ）から、高さＨの変化により、無給電素子２の共振周波数ｂ２，ｂ３，ｂ４が高い方から１．６ＧＨｚに近づくことが分かる。また、図５（ｂ）から、軸比は無給電素子２の長さＬ２＋Ｌ２´の長さにより変化する事が分かる。
【００２３】
次に、前記高さＨを変化させた場合における円偏波放射パターンを図６（ａ），（ｂ）に示す。図６（ｂ）において横軸はｚ軸を０°とした仰角、縦軸は利得をそれぞれ示している。図６（ａ）において、ａ５は高さＨを５０ｍｍ、ａ６は高さＨを６０ｍｍ、ａ７は高さＨを７０ｍｍ、ａ８は高さＨを８０ｍｍにそれぞれ変化させた場合の反射特性を示しており、図６（ｂ）において、ａ５は高さＨを５０ｍｍ、ａ６は高さＨを６０ｍｍ、ａ７は高さＨを７０ｍｍ、ａ８は高さＨを８０ｍｍにそれぞれ変化させた場合の軸比特性を示している。
図６（ａ）（ｂ）から、高さＨを下げるにつれて利得が高くなる傾向にあることが分かる。これは、接地板３の影響が高くなったためである。
【００２４】
次に、ダイポール素子１の長さＬ１を変化させた場合における反射特性を図７（ａ）、軸比特性を図７（ｂ）にそれぞれ示している。図７（ａ）の横軸は周波数、縦軸は反射損失をそれぞれ示している。図７（ｂ）の横軸は周波数、縦軸は軸比率をそれぞれ示している。図７（ａ）において、ａ９は長さＬ１が３７ｍｍに変化させた場合の反射特性、ａ１０は長さＬ１が４２ｍｍに変化させた場合の反射特性、ａ１１は長さＬ１が４７ｍｍに変化させた場合の反射特性を示している。図７（ｂ）において、ａ９は長さＬ１が３７ｍｍに変化させた場合の軸比特性、ａ１０は長さＬ１が４２ｍｍに変化させた場合の軸比特性、ａ１１は長さＬ１が４７ｍｍに変化させた場合の軸比特性を示している。
ダイポール素子１の長さＬ１を変化させると、共振点を調整することができる、すなわち送受信する周波数を調整することができる。
【００２５】
次に、無給電素子２の短辺２ａの長さＬ２を変化させた場合における反射特性を図８（ａ）、軸比特性を図８（ｂ）にそれぞれ示している。図８（ａ）の横軸は周波数、縦軸は反射損失をそれぞれ示している。図８（ｂ）の横軸は周波数、縦軸は軸比率をそれぞれ示している。図８（ａ）において、ａ１２は長さＬ２を４ｍｍに変化させた場合の反射特性、ａ１３は長さＬ２を８ｍｍに変化させた場合の反射特性、ａ１４は長さＬ２を１２ｍｍに変化させた場合の反射特性、ａ１５は長さＬ２を１６ｍｍに変化させた場合の反射特性を示している。図８（ｂ）において、ａ１２は長さＬ２を４ｍｍに変化させた場合の軸比特性、ａ１３は長さＬ２を８ｍｍに変化させた場合の軸比特性、ａ１４は長さＬ２を１２ｍｍに変化させた場合の軸比特性、ａ１５は長さＬ２を１６ｍｍに変化させた場合の軸比特性を示している。
無給電素子２の短辺２ａの長さＬ２を変化させることにより、軸比を調整することができることが分かる。
【００２６】
次に、無給電素子２の長辺２ｂの長さＬ２´を変化させた場合における反射特性を図９（ａ）、軸比特性を図９（ｂ）にそれぞれ示している。図９（ａ）の横軸は周波数、縦軸は反射損失をそれぞれ示している。図９（ｂ）の横軸は周波数、縦軸は軸比率をそれぞれ示している。図９（ａ）において、ａ１６は長さＬ２´を０ｍｍに変化させた場合の反射特性、ａ１７は長さＬ２´を８ｍｍに変化させた場合の反射特性、ａ１８は長さＬ２´を１６ｍｍに変化させた場合の反射特性、ａ１９は長さＬ２´を２４ｍｍに変化させた場合の反射特性、ａ２０は長さＬ２´を２８ｍｍに変化させた場合の反射特性を示している。図９（ｂ）において、ａ１６は長さＬ２´を０ｍｍに変化させた場合の軸比特性、ａ１７は長さＬ２´を８ｍｍに変化させた場合の軸比特性、ａ１８は長さＬ２´を１６ｍｍに変化させた場合の軸比特性、ａ１９は長さＬ２´を２４ｍｍに変化させた場合の軸比特性、ａ２０は長さＬ２´を２８ｍｍに変化させた場合の軸比特性を示している。
図９（ａ），（ｂ）から、無給電素子２の長辺２ｂが存在しないと、軸比が取れないことが分かる。
【００２７】
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態における給電素子１としてモノポール素子を用いた例を実施形態２として説明する。
【００２８】
図１０及び図１１に示す様に、給電素子１としてモノポール素子（以下、モノポール素子１０として表記する）を用いている。そして、逆Ｌ型形状無給電素子２の短辺２ａの先端を垂直に折り曲げ加工して立ち上がり部２ｃを形成し、その立ち上がり部２ｃの下端を接地板３に固定している。したがって、前記無給電素子２は、その立ち上がり部２ｃが接地板３に対して垂直に立ち上がり、ｚ方向から見たｘ−ｙ面内での形状が図１１（ａ）に示す様に逆Ｌ型形状を呈している。
【００２９】
前記Ｌ型形状の無給電素子２は１本を備えており、その１本の無給電素子２はモノポール素子１０に対してｙ軸上に離間して配置され、その立ち上がり部２ｃが前記接地板３に対して垂直に立ち上がっている。
【００３０】
前記モノポール素子１０は、図示しない誘電体に保持されて、前記接地板３に対して水平に配置されている。前記無給電素子２は図１１（ａ），（ｂ）に示す様に、その短辺２ａの先端が前記モノポール素子１０の中央部分、すなわち給電点１０ａの位置で前記モノポール素子１０に対して直角に配置されている。さらに、前記無給電素子２は図１１（ａ），（ｂ）に示す様に、その長辺２ｂが前記モノポール素子１０の長さ方向、すなわち図１のｘ軸方向に平行に配置されている。
【００３１】
また、図２（ａ）（ｂ）に示す様に、前記２本の無給電素子２，２の短辺２ａ，２ａの先端と前記モノポール素子１０との間隔Ｗは等しく設定されている。また、図２（ａ），（ｂ）に示す様に、前記２本の無給電素子２，２の短辺２ａ，２ａの長さは等しい長さＬ２に設定されており、その長辺２ｂ，２ｂの長さは等しい長さＬ２´に設定されている。また、前記モノポール素子１０の給電点１０ａからそれぞれ両端までの長さは等しい長さＬ１に設定されている。また、図２（ａ），（ｂ）に示す様に、前記２本の無給電素子２，２の立ち上がり部２ｃ，２ｃの高さは等しい高さＨに設定されている。
【００３２】
次に、本発明の実施形態２に係る円偏波アンテナについてシミュレーションを行って、円偏波アンテナとして機能することを実証する。
【００３３】
図１１（ａ），（ｂ）に示す寸法を次の様に設定してシミュレーションを行った。設計周波数（λ）を１０５ＧＨｚ、Ｌ１＝０．２５λ（５０ｍｍ）、Ｌ２＝５ｍｍ、Ｌ２´＝４５ｍｍ、Ｌ２＋Ｌ２´＝０．２５λ（５０ｍｍ）、Ｈ＝８０ｍｍ、Ｗ＝０．５ｍｍにそれぞれ設定した。
【００３４】
先ず、反射特性及び軸比特性についてシミュレーションを行った。そのシミュレーションした反射特性の結果を図１２（ａ）に、軸比特性を図１２（ｂ）に示している。図１２（ａ）の横軸は周波数、縦軸は反射損失を示している。
図１２（ａ）から明らかなように１．５５ＧＨｚ付近で共振しており、図１２（ｂ）から明らかなように１．８１ＧＨｚ付近で軸比が１となっている。
これらの結果からして、円偏波或いはこれに近似した楕円偏波の特性をもつことが分かる。
【００３５】
次に、図１２（ｂ）から得た１．８１ＧＨｚでの放射特性についてシミュレーションを行った。シミュレーションした結果、ｚ軸を０°として仰角４０°と２１５°の方向に次第利得が得られ、チルトした円偏波放射パターンが得られることが分かった。
【００３６】
次に、無給電素子２の立ち上がり部２ｃの高さＨを５０ｍｍ，６０ｍｍ，７０ｍｍ及び８０ｍｍにそれぞれ変化させた場合における反射特性と軸比特性とをシミュレーションした。高さＨを変化させた場合の反射特性の変化を図１３（ａ）、軸比特性の変化を図１３（ｂ）にそれぞれ示している。図１３（ａ）の横軸は周波数、縦軸は反射損失を示している。図１３（ｂ）の横軸は周波数、縦軸は軸比率をそれぞれ示している。
図１３（ａ）において、ａ２１は高さＨを５０ｍｍ、ａ２２は高さＨを６０ｍｍ、ａ２３は高さＨを７０ｍｍ、ａ２４は高さＨを８０ｍｍにそれぞれ変化させた場合の反射特性を示している。図１３（ｂ）において、ａ２１は高さＨを５０ｍｍ、ａ２２は高さＨを６０ｍｍ、ａ２３は高さＨを７０ｍｍ、ａ２４は高さＨを８０ｍｍにそれぞれ変化させた場合の軸比特性を示している。また、図１３（ａ）において、ｂ１はモノポール素子１０の共振点、ｂ２，ｂ２，ｂ３，ｂ４は無給電素子２の共振周波数をそれぞれ示している。
図１３（ａ）から、高さＨの変化により、無給電素子２の共振周波数ｂ２，ｂ３，ｂ４が高い方から１．６ＧＨｚに近づくことが分かる。また、図１３（ｂ）から、軸比は無給電素子２の長さＬ２＋Ｌ２´の長さにより変化する事が分かる。
【００３７】
また、高さＨを下げるにつれて利得が高くなる傾向にあることが分かった。これは、接地板３の影響が高くなったためである。
【００３８】
次に、モノポール素子１０の長さＬ１を変化させた場合における反射特性を図１４（ａ）、軸比特性を図１４（ｂ）にそれぞれ示している。図１４（ａ）の横軸は周波数、縦軸は反射損失をそれぞれ示している。図１４（ｂ）の横軸は周波数、縦軸は軸比率をそれぞれ示している。図１４（ａ）において、ａ２５は長さＬ１が４５ｍｍに変化させた場合の反射特性、ａ２６は長さＬ１が５０ｍｍに変化させた場合の反射特性、ａ２７は長さＬ１が５５ｍｍに変化させた場合の反射特性を示している。図１４（ｂ）において、ａ２５は長さＬ１が４５ｍｍに変化させた場合の軸比特性、ａ２６は長さＬ１が５０ｍｍに変化させた場合の軸比特性、ａ２７は長さＬ１が５５ｍｍに変化させた場合の軸比特性を示している。
ダイポール素子１の長さＬ１を変化させると、共振点を調整することができる、すなわち送受信する周波数を調整できることが分かる。
【００３９】
次に、無給電素子２の短辺２ａの長さＬ２を変化させた場合における反射特性を図１５（ａ）、軸比特性を図１５（ｂ）にそれぞれ示している。図１５（ａ）の横軸は周波数、縦軸は反射損失をそれぞれ示している。図１５（ｂ）の横軸は周波数、縦軸は軸比率をそれぞれ示している。図１５（ａ）において、ａ２８は長さＬ２を２０ｍｍに変化させた場合の反射特性、ａ２９は長さＬ２を３０ｍｍに変化させた場合の反射特性、ａ３０は長さＬ２を４０ｍｍに変化させた場合の反射特性を示している。図１５（ｂ）において、ａ２８は長さＬ２を２０ｍｍに変化させた場合の軸比特性、ａ２９は長さＬ２を３０ｍｍに変化させた場合の軸比特性、ａ３０は長さＬ２を４０ｍｍに変化させた場合の軸比特性を示している。
無給電素子２の長さＬ２を変化させることにより、軸比を調整することができることが分かる。
【００４０】
次に、無給電素子２の長辺２ｂの長さＬ２´を変化させた場合における反射特性を図１６（ａ）、軸比特性を図１６（ｂ）にそれぞれ示している。図１６（ａ）の横軸は周波数、縦軸は反射損失をそれぞれ示している。図１６（ｂ）の横軸は周波数、縦軸は軸比率をそれぞれ示している。図１６（ａ）において、ａ３１は長さＬ２´を０ｍｍに変化させた場合の反射特性、ａ３２は長さＬ２´を２０ｍｍに変化させた場合の反射特性、ａ３３は長さＬ２´を４０ｍｍに変化させた場合の反射特性を示している。図１６（ｂ）において、ａ３１は長さＬ２´を０ｍｍに変化させた場合の軸比特性、ａ３２は長さＬ２´を２０ｍｍに変化させた場合の軸比特性、ａ３３は長さＬ２´を４０ｍｍに変化させた場合の軸比特性に変化させた場合の軸比特性を示している。
図１６（ａ），（ｂ）から、無給電素子２の長辺２ｂが存在しないと、軸比が取れないことが分かる。
【００４１】
次に、本発明の実施形態における給電素子１にダイポール素子及びモノポール素子を用いた例について考察する。
共に円偏波として動作することが確認できた。
給電素子１の長さＬ１を変化させることにより、周波数を調整でき、無給電素子２の短辺２ａと長辺２ｂとを変える事により軸比を調整できる。
ダイポール素子１では、長さＬ１をλ０／４、無給電素子２の短辺２ａの長さＬ２＋長辺２ｂの長さＬ２´をλ０／４とした場合、立ち上がり部２ｃの高さＨを０．４５λ０とすることにより、周波数を設計周波数λに近づけることができた。但し、λ０はシミュレーションを行った使用周波数であり、λは設計周波数である。
モノポール素子１の場合、ｚ軸を基点とした仰角４０°，２２０°方向にチルトした円偏波を放射することが確認できた。
ダイポール素子及びモノポール素子のいずれでも、無給電素子２の立ち上がり部２ｃの高さを低くすることにより、利得が高くなることが確認できた。
【００４２】
以上のように、本発明の実施形態によれば、逆Ｌ型形状の無給電素子を線状の給電素子と電気的に切り離して、前記逆Ｌ型無給電素子の短辺を給電素子に対して直角に配置したため、給電素子と無給電素子との間隔を調整して、給電素子と無給電素子との位相差を大きくすることができ、円偏波特性を改善することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明によれば、円偏波での情報の伝送を行う分野に広く適用することができるものである。
【符号の説明】
【００４４】
１ 給電素子（ダイポール素子）
１ａ 給電素子の給電点
２ 無給電素子
２ａ 無給電素子の短辺
２ｂ 無給電素子の長辺
２ｃ 無給電素子の立ち上がり部
１０ 給電素子（モノポール素子）
１０ａ 給電素子の給電点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円偏波を送受信する円偏波アンテナにおいて、
線状の給電素子と、
前記線状の給電素子に対して電気的に切り離された逆Ｌ型形状を呈する無給電素子とを有し、
前記逆Ｌ型無給電素子の短辺を前記給電素子に直角に配置し、前記短辺の先端を前記給電素子に接近させ、
前記逆Ｌ型無給電素子の長辺を前記給電素子と前記Ｌ型無給電素子の短辺とで形成する面内に配置したことを特徴とする円偏波アンテナ。
【請求項２】
前記逆Ｌ型無給電素子の短辺先端部に、接地板から立ち上がった立ち上がり部を有する請求項１に記載の円偏波アンテナ。
【請求項３】
前記給電素子をダイポールで形成した請求項１に記載の円偏波アンテナ。
【請求項４】
前記給電素子をモノポールで形成した請求項１に記載の円偏波アンテナ。
【請求項１】
円偏波を送受信する円偏波アンテナにおいて、
線状の給電素子と、
前記線状の給電素子に対して電気的に切り離された逆Ｌ型形状を呈する無給電素子とを有し、
前記逆Ｌ型無給電素子の短辺を前記給電素子に直角に配置し、前記短辺の先端を前記給電素子に接近させ、
前記逆Ｌ型無給電素子の長辺を前記給電素子と前記Ｌ型無給電素子の短辺とで形成する面内に配置したことを特徴とする円偏波アンテナ。
【請求項２】
前記逆Ｌ型無給電素子の短辺先端部に、接地板から立ち上がった立ち上がり部を有する請求項１に記載の円偏波アンテナ。
【請求項３】
前記給電素子をダイポールで形成した請求項１に記載の円偏波アンテナ。
【請求項４】
前記給電素子をモノポールで形成した請求項１に記載の円偏波アンテナ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−１３０００２（Ｐ２０１１−１３０００２Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８４１１０（Ｐ２００９−２８４１１０）
【出願日】平成２１年１２月１５日（２００９．１２．１５）
【出願人】（８０１００００２７）学校法人明治大学 (161)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１５日（２００９．１２．１５）
【出願人】（８０１００００２７）学校法人明治大学 (161)
【Ｆターム（参考）】
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