JP3089933B2 - アンテナ装置 - Google Patents

アンテナ装置

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JP3089933B2
JP3089933B2 JP06025602A JP2560294A JP3089933B2 JP 3089933 B2 JP3089933 B2 JP 3089933B2 JP 06025602 A JP06025602 A JP 06025602A JP 2560294 A JP2560294 A JP 2560294A JP 3089933 B2 JP3089933 B2 JP 3089933B2
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/362—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith for broadside radiating helical antennas
    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は人工衛星を用いた自動
車電話等に用いるアンテナ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３６は例えば特開平３−２７４９０６
号公報に示された従来のアンテナ装置の構成図である。
図において、１は円筒状の支持誘電体、２ａ，２ｂは支
持誘電体１の周囲に等間隔かつ一定のピッチ角αで巻か
れた２本の導体線であり、いわゆる２線巻ヘリカルアン
テナを構成している。３は上記導体線２ａ，２ｂの給電
端に接続された平衡線路、４は平衡線路３に接続された
平衡不平衡変換器、５は平衡不平衡変換器４に接続され
た入出力端子である。
【０００３】次に動作について説明する。入出力端子５
から入力された信号は平衡不平衡変換器４及び平衡線路
３を介して、導体線２ａ，２ｂで構成された２線巻ヘリ
カルアンテナの給電端に給電される。そして信号は、導
体線２ａ，２ｂ上を流れながら徐々に空間に放射され
る。導体線２ａ，２ｂで構成された２線巻ヘリカルアン
テナの直径Ｄ、及び上記ピッチ角αを適切に選んだ場
合、空間に放射された信号のビーム形状は、図３７に示
すように、アンテナ軸６に対して軸対称でかつ斜め上方
に指向性を有する円錐ビームとなる。
【０００４】また、図３８は例えば黒田慎一：“片側短
絡形マイクロストリップアンテナの偏波特性”，電子情
報通信学会論文誌Ｂ−II，Ｖｏｌ．Ｊ７５−Ｂ−II，Ｎ
ｏ．１２，ｐｐ．９９９−１０００（１９９２年１２
月）に示された従来の他のアンテナ装置の斜視図であ
り、図３９は図３８の従来のアンテナ装置の構成図であ
る。図において、８は導体地板、９は導体地板８から距
離ｈだけ離れた位置に、導体地板８と平行に置かれた幅
ｗ，長さｌの長方形導体板、１０はこの長方形導体板９
の幅方向の一辺と導体地板８とを接続する接地導体板、
１１は長方形導体板９と導体地板８との間に置かれ、長
方形導体板９に図３９のｘ軸上で接続された給電用導体
プローブ、１２は給電用導体プローブに接続された入出
力コネクタである。尚、一般的には、上記距離ｈは電気
的に１／１００〜５／１００波長程度、長さｌは電気的
に１／４波長程度に選ばれている。
【０００５】次に動作について説明する。入出力コネク
タ１２から入力された信号は、給電用導体プローブ１１
を介して、導体地板８、長方形導体板９、及び接地導体
板１０で構成されたいわゆる片側短絡形マイクロストリ
ップアンテナに給電され、空間に放射される。この片側
短絡形マイクロストリップアンテナからの放射は、図４
０に示すように、長方形導体板９の４つの辺のうち接地
導体板１０が接続されていない３辺に置かれた同相磁流
Ｍ１、Ｍ２、及びＭ３からの放射と考えることができ
る。図４０のｙｚ面内を考える場合、上記磁流Ｍ１とＭ
３からの放射電界と磁流Ｍ２からの放射電界は、偏波が
直交し、位相が９０度異なるので、結局、この片側短絡
形マイクロストリップアンテナからｙｚ面内への放射は
楕円偏波となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の図３６に示した
ヘリカルアンテナ装置では、２つの導体線で形成された
２線巻ヘリカルアンテナを流れる信号電流の位相が使用
周波数により変化するため、図４１に示すように、周波
数が低い場合には放射されるビームの方向θ（θはアン
テナ軸６からの角度）が小さく、一方、周波数が高い場
合にはビームの方向θ（θはアンテナ軸６からの角度）
が大きくなってしまう。従って、例えば送受信の周波数
が異なる場合、ビームの方向が送受信で異なるという課
題があった。また、ヘリカルアンテナの巻線の直径Ｄ、
ピッチ角αを固定して、周波数が決められた場合には、
ビームの方向を変えることができず自由度が小さいとい
う課題があった。また、ヘリカルアンテナの内部を通す
給電線路により構造の軸対称性が劣化することにより、
放射パターン特性の軸対称性が劣化するという課題があ
った。また、従来のヘリカルアンテナ装置から放射され
るビームは単峰であるため、所要の利得でカバーできる
角度θ（θはアンテナ軸６からの角度）の範囲が限定さ
れるという課題があった。また、ヘリカルアンテナの入
力インピーダンスは接続線路がインダクタンスとして見
えるため、インダクティブとなり整合がとりにくいとい
う課題があった。
【０００７】また、従来の図３８に示した片側短絡形マ
イクロストリップアンテナ装置では、長方形導体板の幅
ｗを変化させても（長さｌは概略１／４波長にしてい
る）、図４２に示すように、軸比が最小となる方向θ
（θはアンテナ軸６からの角度）は変化せず、従って軸
比最小の方向（円偏波が真円に近付く方向）を自由に選
ぶことができないという課題があった。また、一般的に
図３８に示した長方形導体板の幅ｗを変化させると、こ
のアンテナ装置の入力インピーダンス特性が変化してし
まう。従って、図４２に示すように、幅ｗを変えて円偏
波利得が最大となる方向を所要の方向に設定しようとす
ると、必要な入力インピーダンス特性が得られないとい
う課題があった。
【０００８】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、ヘリカルアンテナのビーム放射方
向が使用周波数が変化しても、ほとんど変化しないヘリ
カルアンテナ装置を得ることを目的とする。また、ヘリ
カルアンテナの使用周波数が決められた場合でも、ビー
ムの方向を制御できるヘリカルアンテナ装置を得ること
を目的とする。また、ヘリカルアンテナの内部に給電線
路を通しても、放射パターンの軸対称性を保つことがで
きるヘリカルアンテナ装置を得ることを目的とする。ま
た、所要の利得でカバーできる角度θ（θはアンテナ軸
６からの角度）の範囲を拡大できるヘリカルアンテナ装
置を得ることを目的とする。
【０００９】また、軸比が最小となる方向（角度）を制
御できる片側短絡形マイクロストリップアンテナ装置を
得ることを目的とする。また、入力インピーダンス特性
を大きく変化させることなく、円偏波利得が最大となる
方向（角度）を制御できる片側短絡形マイクロストリッ
プアンテナ装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明の請求項１に係るアンテナ装置は、導体
線を円筒状に一定のピッチで螺旋状に巻くか、もしくは
複数の導体線を円筒状に互いに等間隔かつ一定のピッチ
で螺旋状に巻いた複数個のヘリカルアンテナを互いの中
心軸が概ね一致するように軸方向に配置し、上記ヘリカ
ルアンテナの内部を貫通して設置され、上記軸方向の一
方の端部に設けられた入出力端子からの信号を上記複数
個のヘリカルアンテナそれぞれに上記入出力端子と反対
側の端部から給電する複数本の給電線路であって、上記
複数個のヘリカルアンテナからの放射位相を一定方向で
同相とする長さの給電線路を有し、上記ヘリカルアンテ
ナの中心軸を中心軸とすると共に上記入出力端子側を頂
点とする放射方向一定の円錐ビームを形成する給電手段
を設けたものである。
【００１１】また、請求項２に係るアンテナ装置は、上
記のアンテナ装置において、上記給電手段に上記の全て
のヘリカルアンテナ、もしくは一部のヘリカルアンテナ
の給電信号の位相を制御する位相制御手段を備えたもの
である。
【００１２】また、請求項３に係るアンテナ装置は、上
記請求項１のアンテナ装置において、上記の全てのヘリ
カルアンテナ、もしくは内部を貫通する給電線路が複数
本になるヘリカルアンテナの内部に概ね同軸となるよう
に円筒状の導体パイプを設け、ヘリカルアンテナへの給
電線路を上記の導体パイプの内部を通して配置したもの
である。
【００１３】また、請求項４に係るアンテナ装置は、導
体線を円筒状に一定のピッチで螺旋状に巻くか、もしく
は複数の導体線を円筒状に互いに等間隔かつ一定のピッ
チで螺旋状に巻いたヘリカルアンテナと、上記ヘリカル
アンテナに信号を給電する給電手段とを備えたアンテナ
装置であって、上記ヘリカルアンテナの周囲に概ね同軸
となるように円筒状の誘電体レドームを設け、上記レド
ームの誘電体の厚さを上記ヘリカルアンテナの導体線と
等しい本数と、概ね等しいピッチの螺旋状に変化させ、
誘電体レドームの内面もしくは外面の形状をめねじ状或
いはおねじ状とすると共に、上記誘電体レドームを上記
ヘリカルアンテナの周囲に回転自在とし、上記ヘリカル
アンテナの導体線と上記レドームのめねじ状或いはおね
じ状の形状の山又は谷と合せたものである。
【００１４】また、請求項５に係るアンテナ装置は、導
体線を円筒状に一定のピッチで螺旋状に巻くか、もしく
は複数の導体線を円筒状に互いに等間隔かつ一定のピッ
チで螺旋状に巻いた２個の長さの異なるヘリカルアンテ
ナ部分を互いの中心軸が概ね一致するように軸方向に配
置し、上記２個のヘリカルアンテナ部分の対応する導体
線同士を位相変化手段を介して接続することにより一本
化したヘリカルアンテナからなるアンテナ装置であっ
て、上記ヘリカルアンテナの内部を貫通して設置され、
上記軸方向の一方の端部に設けられた入出力端子からの
信号を上記ヘリカルアンテナの上記入出力端子と反対側
の端部から給電する給電線路を有する給電手段により給
電され、上記位相変化手段が上記２個の長さの異なるヘ
リカルアンテナ部分の一方の側からのビームの位相と他
方の側からのビームの位相との差を一定方向で概ね１８
０度にする位相変化手段であることを特徴とするもので
ある。
【００１５】また、請求項６に係るアンテナ装置は、導
体地板と、上記導体地板から概ね電気的に１／１００〜
５／１００波長の位置に導体地板と平行に置かれた台形
の高さが概ね電気的に１／４波長の台形導体板と、上記
台形導体板の長い方の底辺と上記導体地板とを接続する
接地導体板と、上記導体地板と台形導体板との間にあり
台形導体板に接続された給電用導体プローブと、を備え
て構成され、上記台形導体板の底辺を含み上記導体地板
に直交する面内の所要方向に円偏波の電波を放射するも
のである。
【００１６】また、請求項７に係るアンテナ装置は、請
求項６記載のアンテナ装置を素子アンテナとして複数個
用い、それぞれの導体地板を共通化した一つの導体地板
上に導体板の形状方向を概ね同じ向きにして配列してア
レーアンテナを形成したアンテナ装置であって、上記複
数個の素子アンテナに信号を給電する給電手段を設けた
ものである。
【００１７】
【作用】以上のように構成された請求項１の発明のアン
テナ装置では、導体線を円筒状に一定のピッチで螺旋状
に巻くか、もしくは複数の導体線を円筒状に互いに等間
隔かつ一定のピッチで螺旋状に巻いた複数個のヘリカル
アンテナを互いの中心軸が概ね一致するように軸方向に
配置し、上記ヘリカルアンテナの内部を貫通して設置さ
れ、上記軸方向の一方の端部に設けられた入出力端子か
らの信号を上記複数個のヘリカルアンテナそれぞれに上
記入出力端子と反対側の端部から給電する複数本の給電
線路であって、上記複数個のヘリカルアンテナからの放
射位相を一定方向で同相とする長さの給電線路を有した
ので、給電位相を適切に設定することにより、空間に放
射される信号のビーム形状を入出力端子と反対側の斜め
上方に指向性を有する円錐ビームとすることができ、且
つ使用する周波数が変化しても等位相面は変わらないの
で、ビーム放射方向の変化のない円錐ビームを得ること
ができる。
【００１８】また、請求項２の発明のアンテナ装置で
は、請求項１のアンテナ装置において、上記複数個の各
ヘリカルアンテナに信号を給電する給電線路の全て、も
しくは一部に給電信号の位相を制御する手段を設けて、
各ヘリカルアンテナからの寄与が所定の方向で同相にな
るよう、各ヘリカルアンテナに所要の給電位相で信号を
給電することにより、円錐ビームの放射方向を各ヘリカ
ルアンテナの中心軸を含む面内で変化させることができ
る。
【００１９】また、請求項３の発明のアンテナ装置で
は、請求項１のアンテナ装置において、全てのヘリカル
アンテナ、もしくは内部を貫通する給電線路が複数本に
なるヘリカルアンテナの内部に概ね同軸となるように円
筒状の導体パイプを設け、ヘリカルアンテナへの給電線
路を上記の導体パイプの内部を通して配置したので、ヘ
リカルアンテナの構造上の軸対称性を保つことができ、
且つ導体パイプにより給電線路がシールドされるため、
ビーム形状の回転対称性（放射パターンの軸対称性）を
保つことができる。
【００２０】また、請求項４の発明のアンテナ装置で
は、導体線を円筒状に一定のピッチで螺旋状に巻くか、
もしくは複数の導体線を円筒状に互いに等間隔かつ一定
のピッチで螺旋状に巻いたヘリカルアンテナの周囲に概
ね同軸となるように配置した円筒状の誘電体レドームの
誘電体厚さを上記ヘリカルアンテナの導体線と同様の数
と概ね等しいピッチで螺旋状に変化させ、誘電体レドー
ムの内面もしくは外面の形状をめねじ状或いはおねじ状
とすると共に、上記誘電体レドームを上記ヘリカルアン
テナの周囲に回転自在とし、上記ヘリカルアンテナの導
体線と上記レドームのめねじ状或いはおねじ状の形状の
山又は谷と合せたので、ヘリカルアンテナの導体線と誘
電体レドームとの重なりを厚い部分か又は薄い部分にす
ることにより、導体線上を流れる信号電流の波長が短縮
されるか短縮されないかで円錐ビームの放射方向を制御
することができる。
【００２１】また、請求項５の発明のアンテナ装置で
は、導体線を円筒状に一定のピッチで螺旋状に巻くか、
もしくは複数の導体線を円筒状に互いに等間隔かつ一定
のピッチで螺旋状に巻いた２個の長さの異なるヘリカル
アンテナ部分を互いの中心軸が概ね一致するように軸方
向に配置し、上記２個のヘリカルアンテナ部分の対応す
る導体線同士を位相変化手段を介して接続することによ
り一本化したヘリカルアンテナからなるアンテナ装置で
あって、上記ヘリカルアンテナの内部を貫通して設置さ
れ、上記軸方向の一方の端部に設けられた入出力端子か
らの信号を上記ヘリカルアンテナの上記入出力端子と反
対側の端部から給電する給電線路を有する給電手段によ
り給電され、上記位相変化手段が上記２個の長さの異な
るヘリカルアンテナ部分の一方の側からのビームの位相
と他方の側からのビームの位相との差を一定方向で概ね
１８０度にする位相変化手段であるので、上記区分され
たヘリカルアンテナの一方の側からのビームと他方の側
からのビームとが合成されて、上記ヘリカルアンテナの
中心軸を含む面内で双峰形状を有する円錐ビームが形成
され、所要の利得でカバーできる上記中心軸を含む面内
の角度範囲を広げることができる。
【００２２】また、請求項６の発明のアンテナ装置で
は、導体地板と、上記導体地板から概ね電気的に１／１
００〜５／１００波長の位置に導体地板と平行に置かれ
た台形の高さが概ね電気的に１／４波長の台形導体板
と、上記台形導体板の長い方の底辺と上記導体地板とを
接続する接地導体板と、上記導体地板と台形導体板との
間にあり台形導体板に接続された給電用導体プローブ
と、を備えて構成され、上記台形導体板の底辺を含み上
記導体地板に直交する面内の所要方向に円偏波の電波を
放射するので、上記台形導体板が接地導体板と接続した
辺を下底とし、上底の寸法を変化させて、上記台形導体
板の底辺を含み上記導体地板に直交する面内の所要方向
で円偏波の軸比が最小となる方向を制御できる。また、
入力インピーダンス特性を大きく変化させずに、円偏波
利得が最大となる方向を制御できる。
【００２３】また、請求項７の発明のアンテナ装置で
は、請求項６記載のアンテナ装置を素子アンテナとして
複数個用い、それぞれの導体地板を共通化した一つの導
体地板上に導体板の形状方向を概ね同じ向きにして配列
してアレーアンテナを形成したアンテナ装置であって、
上記複数個の素子アンテナに信号を給電する給電手段を
設けたので、上記各素子アンテナの台形導体板の接地導
体板と接続された一方の底辺を含み上記導体地板に直交
する面内の所要方向に円偏波のビームを形成することが
できる。
【００２４】
【実施例】実施例１． 図１はこの発明の実施例１を示すアンテナ装置の構成図
であり、図において、２１，３１は円筒状の支持誘電体
であり、支持誘電体２１と支持誘電体３１は中心軸が概
ね一致するように中心軸方向に配置されている。２２
ａ，２２ｂは支持誘電体２１の周囲に等間隔かつ一定の
ピッチ角αで巻かれた２本の導体線であり、いわゆる２
線巻ヘリカルアンテナ２０を構成している。また、３２
ａ，３２ｂは支持誘電体３１の周囲に等間隔かつ一定の
ピッチ角αで巻かれた２本の導体線であり、２線巻ヘリ
カルアンテナ３０を構成している。２４，３４は上記導
体線２２ａ，２２ｂ及び３２ａ，３２ｂに各々接続し上
記支持誘電体２１，３１の内部に置かれた平衡不平衡変
換器、２５，３５は平衡不平衡変換器２４，３４に各々
接続し上記支持誘電体２１，３１の内部に置かれた同軸
線路、２６は同軸線路２５，３５に接続し同軸線路２
５，３５に信号を分配する分配器、２７は分配器２６に
接続された入出力端子である。
【００２５】次に動作について説明する。入出力端子２
７から入力された信号は分配器２６で分配され、同軸線
路２５，３５に出力される。同軸線路２５，３５を伝送
する信号は、平衡不平衡変換器２４，３４を介して、導
体線２２ａ，２２ｂ及び導体線３２ａ，３２ｂで構成さ
れた２線巻ヘリカルアンテナ２０，３０の各給電端に各
々給電される。そして信号は、導体線２２ａ，２２ｂ及
び導体線３２ａ，３２ｂ上を流れながら徐々に空間に放
射される。２線巻ヘリカルアンテナ２０及び３０の直径
Ｄ、及びピッチ角αとを適切に選び、かつ上記同軸線路
２５と３５の長さを適切に選び２線巻ヘリカルアンテナ
２０，３０の給電位相を設定した場合、空間に放射され
た信号のビーム形状は、上記従来例と同様に斜め上方に
指向性を有する円錐ビームとなる。この実施例において
は、ビームの放射方向は２線巻ヘリカルアンテナ２０，
３０の給電位相差により概ね決定され給電位相差は周波
数に比例して変化する。従って、使用する周波数が変化
しても給電位相差の変化により相殺され、等位相面は変
わらないのでビーム放射方向が変化しない円錐ビームが
得られる。
【００２６】実施例２． 尚、上記実施例１では、２線巻ヘリカルアンテナ２０と
３０の２個のヘリカルアンテナを中心軸に沿って配置し
たが、配置するヘリカルアンテナの個数を２個以上の任
意個とし、各ヘリカルアンテナに所要の給電位相で信号
を給電するようにしても、使用周波数が変化してもビー
ム放射方向が変化しない円錐ビームを得ることができ
る。
【００２７】実施例３． また、上記実施例１においては、平衡不平衡変換器２
４，３４及び同軸線路２５，３５を２線巻ヘリカルアン
テナ２０，３０内に設置しているが、これらを２線巻ヘ
リカルアンテナ２０，３０の外部に設置しても使用周波
数でビーム放射方向が変化しない円錐ビームが得られ
る。
【００２８】実施例４． また、上記実施例１では、２本の導体線２２ａ，２２ｂ
或いは導体線３２ａ，３２ｂで構成された２線巻ヘリカ
ルアンテナ２０及び３０を用いているが、１本の導体線
をピッチ角αで巻いた１線巻ヘリカルアンテナあるいは
３本以上の導体線を等間隔にピッチ角αで巻いた多線巻
ヘリカルアンテナを用いた場合にも、使用周波数が変化
してもビーム放射方向が変化しない円錐ビームを得るこ
とができる。
【００２９】実施例５． また、上記実施例１における平衡不平衡変換器２４，３
４については、同軸線路の外導体の両側面にスリットを
構成した分割同軸形バラン、或いは分岐導体形バラン、
シュペルトップ、平衡不平衡変換用変成器などその形式
を特に限定しなくても、使用周波数が変化してもビーム
放射方向が変化しない円錐ビームを得ることができる。
【００３０】実施例６． また、上記実施例１では、平衡不平衡変換器２４，３４
と同軸線路２５，３５を給電に用いているが、従来例と
同様に平衡線路と平衡不平衡変換器とを用いても、使用
周波数が変化してもビーム放射方向が変化しない円錐ビ
ームを得ることができる。
【００３１】実施例７． 図２はこの発明の実施例７を示すアンテナ装置の構成図
であり、図１に示した実施例１における同軸線路３５を
２本の同軸線路３５ａと３５ｂに２分し、同軸線路３５
ａと同軸線路３５ｂとの間に信号の位相を変化させる位
相制御器３８を接続したものである。この場合、２線巻
ヘリカルアンテナ２０と３０の給電位相差を位相制御器
３８により変化できるので、円錐ビーム７の放射方向を
上記２線巻ヘリカルアンテナ２０及び３０の中心軸を含
む面内で変化させることができる。
【００３２】実施例８． 尚、図２の位相制御器３８として、図３に示すように可
変位相器４１を用いる場合、長さの異なる複数本の移相
線路４２を取り替えて使用する場合、長さの異なる複数
本の移相線路４２をスイッチ４３ａ，４３ｂで切り替え
る場合などが考えられるが、どの場合にも、円錐ビーム
７の放射方向を上記２線巻ヘリカルアンテナ２０及び３
０の中心軸を含む面内で変化させることができる。
【００３３】実施例９． 尚、上記実施例７においては位相制御器３８を２線巻ヘ
リカルアンテナ３０に信号を給電する同軸線路３５ａ，
３５ｂに接続したが、２線巻ヘリカルアンテナ２０に信
号を給電する同軸線路２５に接続するようにしても、円
錐ビーム７の放射方向を上記２線巻ヘリカルアンテナ２
０及び３０を含む面内で変化させることができる。ま
た、２線巻ヘリカルアンテナ２０と３０の両方に２台の
位相制御器３８を接続するようにしても、円錐ビーム７
の放射方向を上記２線巻ヘリカルアンテナ２０及び３０
の中心軸を含む面内で変化させることができる。
【００３４】実施例１０． 図４はこの発明の実施例１０を示すアンテナ装置の構成
図であり、図１に示した実施例１における２線巻ヘリカ
ルアンテナ２０を、円筒の中心軸を回転軸として回転で
きるようにしたものである。２線巻ヘリカルアンテナ２
０から空間に放射する信号（円偏波の電波）の位相は円
筒の周りで３６０度変化しているので、２線巻ヘリカル
アンテナ２０を回転することで２線巻ヘリカルアンテナ
２０から放射される信号と２線巻ヘリカルアンテナ３０
から放射される信号との位相差が可変位相器を用いる場
合と同様に変化し、円錐ビーム７の放射方向を上記２線
巻ヘリカルアンテナ２０及び３０の中心軸を含む面内で
変化させることができる。
【００３５】実施例１１． 尚、上記実施例１０では２線巻ヘリカルアンテナ２０を
円筒の中心軸を回転軸として回転できるようにしたが、
図５に示すように２線巻ヘリカルアンテナ３０を回転す
るようにしても、円錐ビーム７の放射方向を上記２線巻
ヘリカルアンテナ２０及び３０の中心軸を含む面内で変
化させることができる。また２線巻ヘリカルアンテナ２
０及び３０の両方を回転できるようにしてもよく、この
場合も円錐ビーム７の放射方向を上記２線巻ヘリカルア
ンテナ２０及び３０の中心軸を含む面内で変化させるこ
とができる。
【００３６】実施例１２． 図６はこの発明の実施例１２を示すアンテナ装置の構成
図であり、図において、２１，３１は円筒状の支持誘電
体であり、支持誘電体２１と支持誘電体３１は中心軸が
概ね一致するように中心軸方向に配置されている。上記
支持誘電体２１の周囲に等間隔且つ一定のピッチ角α1
で巻かれた２本の導体線により２線巻ヘリカルアンテナ
２０を構成している。また、上記支持誘電体３１の周囲
に等間隔で、且つ上記ヘリカルアンテナ２０の巻線のピ
ッチ角α1 とは異なる一定のピッチ角α2 で巻かれた２
本の導体線により２線巻ヘリカルアンテナ３０を構成し
ている。２４，３４は上記の各ヘリカルアンテナ２０，
３０の各導体線が各々接続され、上記支持誘電体２１，
３１の内に置かれた平衡不平衡変換器、２５，３５は平
衡不平衡変換器２４，３４に各々接続し上記支持誘電体
２１，３１の内部に置かれた同軸線路、２７ａは上記同
軸線路２５に送信信号を送る送信信号端子、２７ｂは上
記同軸線路３５から受信信号を受ける受信信号端子であ
る。
【００３７】次に、動作について説明する。ここでは、
一方のヘリカルアンテナ２０には送信信号を送り、他方
のヘリカルアンテナ３０からは受信信号を受けるように
給電手段を設けて、２個のヘリカルアンテナ２０，３０
をそれぞれ送信、または受信専用に使用することによ
り、送信信号と受信信号の周波数が異なってもビーム放
射方向を同一にすることができる。以上は２線巻ヘリカ
ルアンテナについて説明したがこれに限らず、また、送
受信アンテナとして２つのヘリカルアンテナをいずれの
位置に置いてもよい。
【００３８】実施例１３． 図７はこの発明の実施例１３を示すアンテナ装置の構成
図であり、図において、３９は図１に示した実施例の２
線巻ヘリカルアンテナ３０で構成された円筒の内部に、
この２線巻ヘリカルアンテナ３０と同軸で置かれた導体
パイプであり、導体パイプ３９の内部は、図８の断面図
に示すように、上記同軸線路２５及び３５を配置してい
る。図１に示した実施例１では、２線巻ヘリカルアンテ
ナ３０の内部に２本の同軸線路２５及び３５が存在する
ため、２線巻ヘリカルアンテナ３０については構造の軸
対称性がなくなる。そのため、２線巻ヘリカルアンテナ
３０から空間に放射される信号の放射パターン形状も２
線巻ヘリカルアンテナ３０の中心軸に対して軸対称でな
くなるという問題点があった。しかし、上記導体パイプ
３９を用いた場合には、同軸線路２５及び３５が導体パ
イプ３９の内部にシールドされ、２線巻ヘリカルアンテ
ナ３０及び導体パイプ３９で構成されたアンテナの形状
は軸対称となるため、放射パターンの軸対称性を保つこ
とができる。
【００３９】実施例１４． 尚、上記実施例１３では、２線巻ヘリカルアンテナ３０
の内部にのみ導体パイプ３９を設置したが、図９に示す
ように、２線巻ヘリカルアンテナ２０と３０の両方の内
部に導体パイプ３９を設置しても、放射パターンの軸対
称性を保つことができる。
【００４０】実施例１５． また、上記実施例１３，１４で設けた導体パイプ３９と
して、金属パイプや、金属編み線で作られたチューブ、
誘電体円筒に金属をメッキ或いは蒸着させたもの等いず
れを用いても構わない。いずれの場合にも、放射パター
ンの軸対称性を保つことができる。
【００４１】実施例１６． 図１０はこの発明の実施例１６を示すアンテナ装置の構
成図であり、図において、２０は上記図１に示した実施
例１で説明したと同様の２線巻ヘリカルアンテナ、４４
はこの２線巻ヘリカルアンテナ２０に被せて使用する円
筒状の誘電体レドームであり、誘電体材料の比誘電率が
異なる複数個の誘電体レドーム４４を用意してこれを取
り替えて用いるものである。誘電体レドーム４４を２線
巻ヘリカルアンテナ２０に被せて使用した場合、２線巻
ヘリカルアンテナ２０を構成する上記導体線２２ａ及び
２２ｂ上を流れる信号電流の波長が、誘電体レドーム４
４の比誘電率に応じて変化するので、複数個の比誘電率
の異なる誘電体レドーム４４を用いることで、円錐ビー
ム７の放射方向を２線巻ヘリカルアンテナ２０の中心軸
を含む面内で変化させることができる。
【００４２】実施例１７． 図１１はこの発明の実施例１７を示すアンテナ装置の構
成図であり、上記図１に示した実施例１のアンテナ装置
に複数個の比誘電率の異なる誘電体レドーム４４を取り
替えて用いる場合である。この場合も、各２線巻ヘリカ
ルアンテナ２０及び３０から各々空間に放射される信号
の放射方向を２線巻ヘリカルアンテナ２０及び３０の中
心軸を含む面内で変化させることができる。
【００４３】実施例１８． 図１２はこの発明の実施例１８を示すアンテナ装置の構
成図であり、図において、２０は上記図１に示した実施
例１と同様の２線巻ヘリカルアンテナ、４４は２線巻ヘ
リカルアンテナ２０を構成する導体線２２ａ，２２ｂと
概ね等しいピッチでめねじ状に誘電体の厚さを変化させ
た誘電体レドームであり、上記実施例と同様に２線巻ヘ
リカルアンテナ２２に被せて用いる。図１３は誘電体レ
ドーム４４の断面図である。図１４（ａ）に示すよう
に、誘電体レドーム４４の誘電体厚さが厚い部分を導体
線２２ａ，２２ｂと重なるようにした場合には、誘電体
の効果で導体線２２ａ，２２ｂ上を流れる信号電流の波
長が短縮されるため、２線巻ヘリカルアンテナ２０から
空間に放射される円錐ビームの放射方向は２線巻ヘリカ
ルアンテナ２０の中心軸に直角な方向に近くなる。一
方、図１４（ｂ）に示すように、誘電体レドーム４４の
誘電体厚さが薄い部分を導体線２２ａ，２２ｂと重なる
ようにした場合には、誘電体の効果が小さくなり導体線
２２ａ，２２ｂ上を流れる信号電流の波長が短縮されな
いため、２線巻ヘリカルアンテナ２０から空間に放射さ
れる円錐ビームの放射方向は２線巻ヘリカルアンテナ２
０の中心軸の方向に近くなる。即ち２線巻ヘリカルアン
テナ２０と誘電体レドーム４４の重なり方を変えること
で、円錐ビーム７の放射方向を制御できる。
【００４４】実施例１９． 上記実施例１８では、誘電体レドーム４４の誘電体の厚
さをめねじ状に変化させたが、図１５に示すように誘電
体レドーム４４の誘電体の厚さをおねじ状に変化させて
も、２線巻ヘリカルアンテナ２０と誘電体レドーム４４
の重なり方を変えることで、円錐ビーム７の放射方向を
制御できる。
【００４５】実施例２０． 図１６はこの発明の実施例２０を示すアンテナ装置の構
成図であり、図において、２２ａ、２２ｂ、２４、２
５、２７、３２ａ、３２ｂは上記実施例と同様であり、
２２ａ、２２ｂ、３２ａ、３２ｂは直径Ｄの円柱状にピ
ッチ角αで巻かれた導体線、２４は上記導体線２２ａ及
び２２ｂに接続された平衡不平衡変換器、２５は同軸線
路、２７は入出力端子である。４７ａと４７ｂは直径Ｄ
の円柱の周上に対向して配置された等しい長さの遅延線
路であり、遅延線路４７ａは上記導体線２２ａと導体線
３２ａに、遅延線路４７ｂは上記導体線２２ｂと導体線
３２ｂに各々接続されている。従ってこのアンテナ装置
は、導体線２２ａと導体線２２ｂで構成された長さＬ１
の２線巻ヘリカルアンテナ２０の終端に、導体線３２ａ
と導体線３２ｂで構成された長さＬ２の２線巻ヘリカル
アンテナ３０を、中心軸が概ね一致するように、遅延線
路４７ａ及び４７ｂを介して接続したものである。この
アンテナ装置をここでは双峰ビーム２線巻ヘリカルアン
テナ５４と呼称することにする。尚、２線巻ヘリカルア
ンテナ２０の長さＬ１はこの双峰ビーム２線巻ヘリカル
アンテナ５４の全長Ｌの概ね２／３、２線巻ヘリカルア
ンテナ３０の長さＬ２はこの双峰ビーム２線巻ヘリカル
アンテナ５４の全長Ｌの概ね１／３とする。又、上記遅
延線路４７ａ、４７ｂによる位相遅延量と、上記２線巻
ヘリカルアンテナ３０の２線巻ヘリカルアンテナ２０に
対する回転角との和が概ね１８０度となるように、遅延
線路４７ａ、４７ｂの長さは設定されている。
【００４６】上記２線巻ヘリカルアンテナ２０からのビ
ームは、図１７（上側）に示すように、角度θｏ（図１
７の角度θ、θｏは図１６に示すｚ軸からの角度）を指
向する円錐ビーム７ａとなる。又、上記２線巻ヘリカル
アンテナ３０からのビームは、同じく角度θｏを指向す
る円錐ビーム７ｂとなる。２線巻ヘリカルアンテナ３０
の長さＬ２は２線巻ヘリカルアンテナ２０の長さＬ１の
概ね半分であるため、上記円錐ビーム７ｂのビーム幅は
円錐ビーム７ａよりも広い。又、円錐ビーム７ｂの角度
θｏ方向の位相値（位相放射パターン）は、円錐ビーム
７ａの角度θｏ方向の位相値と概ね１８０度異なってい
る。これは上述したように、２線巻ヘリカルアンテナ３
０が２線巻ヘリカルアンテナ２０に対して回転している
ため、実施例１０の場合と同様に、この回転角に等しい
位相の変化が円錐ビーム７ｂに生じているのと、２線巻
ヘリカルアンテナ３０に給電される信号の位相が、上記
遅延線路４７ａ、４７ｂによりその長さ分だけ遅延され
るからである。この二つの円錐ビーム７ａと７ｂを合成
したものが、双峰ビーム２線巻ヘリカルアンテナ５４か
らのビーム（合成ビーム５５）となる。その様子を図１
７（下側）に示す。角度θｏ方向では、円錐ビーム７ａ
と７ｂの位相が概ね１８０度異なるため、合成ビーム５
５の利得は円錐ビーム７ａよりも低くなる。一方、２線
巻ヘリカルアンテナ２０と２線巻ヘリカルアンテナ３０
が置かれている位置が異なるので、角度θ（角度θはｚ
軸からの角度）に対する円錐ビーム７ａと７ｂの位相の
変化も異なっている。そのため角度θがθｏと異なる方
向では、円錐ビーム７ａと７ｂの位相差は１８０度とは
ならず、円錐ビーム７ａと７ｂのレベルが足し合わされ
る方向が存在する。そのため合成ビーム５５の形状は、
ｚ軸を含む面内で双峰形状の円錐ビームとなる。図１７
に示すように、所要利得をＧｏとするならば、Ｇｏ以上
の利得をカバーできる角度範囲は円錐ビーム７ａではΔ
１であるのに対し、合成ビーム５５ではΔ１よりも広い
Δ２の範囲でＧｏ以上の利得を得ることができる。な
お、上記実施例では位相変化手段の挿入位置を、ヘリカ
ルアンテナを２対１に区分する位置とした場合を示した
が、これに限らず、ヘリカルアンテナの導体線の給電端
からヘリカルアンテナ全長の１／２以上の位置であれば
良く、励振条件を適当に設定することにより上記実施例
の場合と同様の効果を奏するアンテナ装置を得られる。
【００４７】実施例２１． 尚、上記実施例では位相変化手段として、直径Ｄの円周
上に配置した遅延線路４７ａ及び４７ｂを用いたが、図
１８に示すように、遅延線路４７ａ、４７ｂを概ね直径
Ｄの円の弦の方向に配置したり、折れ曲がった線路状に
した場合にも上記合成ビーム５５を双峰形状の円錐ビー
ムにすることができ、所要利得Ｇｏでカバーできる角度
θ（θはｚ軸からの角度）の範囲を拡大することができ
る。また、実施例７に示したような位相制御器３８ａ、
３８ｂを各々導体線２２ａ、２２ｂ、３２ａ、３２ｂに
接続して用いる場合にも、上記合成ビーム５５を双峰形
状の円錐ビームにすることができ、所要利得Ｇｏでカバ
ーできる角度θ（θはｚ軸からの角度）の範囲を拡大す
ることができる。
【００４８】実施例２２． また、上記実施例２０では、２本の導体線２２ａ，２２
ｂ或は導体線３２ａ，３２ｂで構成された２線巻ヘリカ
ルアンテナ２０及び３０を用いているが、１本の導体線
をピッチ角αで巻いた１線巻ヘリカルアンテナあるいは
３本以上の導体線を等間隔にピッチ角αで巻いた多線巻
ヘリカルアンテナを用いた場合にも、上記合成ビーム５
５を双峰形状の円錐ビームにすることができ、所要利得
Ｇｏでカバーできる角度θ（θはｚ軸からの角度）の範
囲を拡大することができる。
【００４９】実施例２３． 図１９はこの発明の実施例２３を示すアンテナ装置の構
成図であり、一定のピッチ角α1 で巻かれた２本の導体
線により双峰ビーム２線巻ヘリカルアンテナ５４ａを構
成している。また、上記双峰ビーム２線巻ヘリカルアン
テナ５４ａの巻線のピッチ角α1 とは異なる一定のピッ
チ角α2 で巻かれた２本の導体線により双峰ビーム２線
巻ヘリカルアンテナ５４ｂを構成している。尚、２個の
双峰ビーム２線巻ヘリカルアンテナ５４ａ、５４ｂは互
いの中心軸が概ね一致するように軸方向に配置されてい
る。２４，３４は上記の各双峰ビーム２線巻ヘリカルア
ンテナ５４ａ、５４ｂの各導体線が各々接続され、上記
双峰ビーム２線巻ヘリカルアンテナ５４ａ、５４ｂ内に
置かれた平衡不平衡変換器、２５，３５は平衡不平衡変
換器２４，３４に各々接続し上記双峰ビーム２線巻ヘリ
カルアンテナ５４ａ、５４ｂの内部に置かれた同軸線
路、２７ａは上記同軸線路２５に送信信号を送る送信信
号端子、２７ｂは上記同軸線路３５から受信信号を受け
る受信信号端子である。
【００５０】次に、動作について説明する。ここでは、
一方の双峰ビーム２線巻ヘリカルアンテナ５４ａには送
信信号を送り、他方の双峰ビーム２線巻ヘリカルアンテ
ナ５４ｂからは受信信号を受けるように給電手段を設け
て、２個の双峰ビーム２線巻ヘリカルアンテナ５４ａ、
５４ｂをそれぞれ送信、または受信専用に使用すること
により、送信信号と受信信号の周波数が異なっても双峰
形状の円錐ビームのビーム放射方向を同一にすることが
できる。以上は２線巻ヘリカルアンテナについて説明し
たがこれに限らず、また、送受信アンテナとして２つの
ヘリカルアンテナをいずれの位置に置いてもよい。
【００５１】実施例２４． 図２０はこの発明の実施例２４を示すアンテナ装置の構
成図であり、図において、２２ａ、２２ｂ、２４は上記
実施例１と同様であり、２２ａと２２ｂは導体線、２４
は平衡不平衡変換器である。４５ａ及び４５ｂは導体線
２２ａと平衡不平衡変換器２４、及び導体線２２ｂと平
衡不平衡変換器２４を各々接続する扇形の接続線路であ
る。平衡不平衡変換器２４から導体線２２ａ，２２ｂで
構成される２線巻ヘリカルアンテナ２０の入力インピー
ダンスは、接続線路４５ａ，４５ｂがインダクタンスと
して見えるため、入力インピーダンスもインダクティブ
となってしまう。この実施例２４では、接続線路４５
ａ，４５ｂの構造を扇形とすることで、接続線路４５
ａ，４５ｂのインダクタンスを小さくし、２線巻ヘリカ
ルアンテナ２０の入力インピーダンスの整合を容易にで
きるという効果がある。また、接続線路４５ａ，４５ｂ
の構造を扇形とすることで接続線路４５ａ，４５ｂの機
械的強度を増すこともできる。
【００５２】実施例２５． 尚、上記実施例２４では、接続線路４５ａ，４５ｂの形
状を扇形としたが、図２１に示すような徐々に線路幅が
変わるような形状としても、２線巻ヘリカルアンテナ２
０の入力インピーダンスの整合を容易にできるという効
果が期待できる。
【００５３】実施例２６． 図２２はこの発明の実施例２６を示すアンテナ装置の構
成図であり、上記実施例２４の平衡不平衡変換器２４と
して、同軸線路２５の端部の外導体の両側にスリット４
６を切り、同軸線路２５の中心導体を外導体に接続した
いわゆる分割同軸形バランを用いたものである。そし
て、スリット４６の長さを電気的に１／４〜１／２波長
の長さにしたものである。上記実施例２４で示したよう
に導体線２２ａ及び２２ｂで構成された２線巻ヘリカル
アンテナ２０の入力インピーダンスは、一般的にインダ
クティブとなってしまう。しかしこの実施例２６では、
スリット４６の長さを電気的に１／４〜１／２波長と
し、平衡不平衡変換器２４をキャパシティブにすること
で入力インピーダンスのインダクタンスを打ち消し、入
力インピーダンスの整合を容易にしている。ここで、導
体線の意味するものとしては、線である針金状のものに
限らず、ストリップ導体のようなものも含むものであ
る。
【００５４】実施例２７． 図２３はこの発明の実施例２７を示すアンテナ装置の斜
視図であり、図において、８は導体地板、５１は導体地
板８から距離ｈだけ離れた位置に、導体地板８と平行に
置かれた下底ａ、上底ｂ及び台形の高さｌの等脚台形の
導体板、１０はこの導体板５１の下底と導体地板８とを
接続する接地導体板、１１は導体板５１と導体地板８と
の間に置かれ、導体板５１に接続された給電用導体プロ
ーブ、１２は給電用導体プローブに接続され、導体地板
８の導体板５１とは反対側に置かれた入出力コネクタで
ある。尚、一般的には、上記距離ｈは電気的に１／１０
０〜５／１００波長程度、台形の高さｌは電気的に１／
４波長程度に選ばれている。
【００５５】入出力コネクタ１２から入力された信号
は、従来例と同様に給電用導体プローブ１１を介して、
導体地板８、導体板５１、及び接地導体板１０で構成さ
れた片側短絡形マイクロストリップアンテナに給電さ
れ、空間に放射される。この片側短絡形マイクロストリ
ップアンテナからの放射は、図２４に示すように、導体
板５１の４つの辺のうち接地導体板１０が接続されてい
ない３辺に置かれた同相磁流Ｍ１ａ、Ｍ１ｂ、Ｍ２、Ｍ
３ａ、Ｍ３ｂからの放射と考えることができる。図２４
のｙｚ面内を考える場合、上記磁流Ｍ１ａとＭ３ａから
の放射電界と磁流Ｍ１ｂ、Ｍ２、Ｍ３ｂからの放射電界
は、偏波が直交し、位相が９０度異なるので、結局、こ
の片側短絡形マイクロストリップアンテナからｙｚ面内
への放射は楕円偏波となる。ここで、導体板５１の上底
の寸法ｂを変化させると、上記磁流Ｍ１ａ、Ｍ１ｂ、Ｍ
２、Ｍ３ａ、Ｍ３ｂの大きさが変化するので、図２５に
示すように円偏波利得が最大となる角度（角度θはｚ軸
からの角度）及び軸比が最小となる角度を変化させるこ
とができる。また、導体地板８に短絡された導体板５１
の下底の寸法ａは変えないため、この片側短絡形マイク
ロストリップアンテナの入力インピーダンス特性はあま
り変化しない。
【００５６】実施例２８． 尚、上記実施例２７では導体板５１の形状を等脚台形と
したが、図２６に示すように、一般の台形としても、入
力インピーダンス特性をあまり変化させずに、円偏波利
得が最大となる角度及び軸比が最小となる角度を変化さ
せることができる。
【００５７】実施例２９． また、図２７に示すように導体板５１の形状を一般の四
辺形とし、接地導体板１０と接続された導体板５１の辺
からこの辺と対向する頂点までの寸法ｌを電気的に約１
／４波長とした場合にも、入力インピーダンス特性をあ
まり変化させずに、円偏波利得が最大となる角度及び軸
比が最小となる角度を変化させることができる。
【００５８】実施例３０． また、図２８に示すように導体板５１の形状を多角形と
し、接地導体板１０と接続された導体板５１の辺からこ
の辺と対向する頂点或いは辺までの寸法ｌを電気的に約
１／４波長とした場合にも、入力インピーダンス特性を
あまり変化させずに、円偏波利得が最大となる角度及び
軸比が最小となる角度を変化させることができる。
【００５９】実施例３１． また、図２９に示すように導体板５１の形状を部分楕円
とし、接地導体板１０と接続された導体板５１の辺から
対向する部分楕円の点までの寸法ｌを電気的に約１／４
波長とした場合にも、入力インピーダンス特性をあまり
変化させずに、円偏波利得が最大となる角度及び軸比が
最小となる角度を変化させることができる。
【００６０】実施例３２． 図３０はこの発明の実施例３２を示すアンテナ装置の構
成図であり、図において、８は導体地板、５１ａは導体
地板８から距離ｈ1 だけ離れた位置に、導体地板８と平
行に置かれた下底ａ、上底ｂ及び台形の高さｌ1 の等脚
台形の導体板、５１ｂはこの導体板５１ａから距離ｈ2
だけ離れた位置に、導体地板８と平行に置かれた下底
ａ、上底ｃ及び台形の高さｌ2 の等脚台形の導体板であ
る。導体板５１ａの下底と導体板５１ｂの下底は重なり
あっている。１０はこの導体板５１ａ及び５１ｂの下底
と導体地板８とを接続する接地導体板、１１は導体板５
１ａと導体地板８との間に置かれ、導体板５１ａに接続
された給電用導体プローブ、１２は給電用導体プローブ
に接続され、導体地板８の導体板５１ａとは反対側に置
かれた入出力コネクタである。尚、一般的には、上記距
離ｈ1 、ｈ2 は電気的に１／１００〜５／１００波長程
度、台形の高さｌ1 、ｌ2 は電気的に１／４波長程度に
選ばれている。また、一般にｌ2 はｌ1 よりも小さく選
ばれる。
【００６１】入出力コネクタ１２から入力された信号
は、給電用導体プローブ１１を介して、導体地板８、導
体板５１ａ、及び接地導体板１０で構成された片側短絡
形マイクロストリップアンテナに給電され、空間に放射
される。また、この放射された信号は、接地導体板１０
と導体板５１ｂで構成された非励振の片側短絡形マイク
ロストリップアンテナに結合し、この非励振の片側短絡
形マイクロストリップアンテナからも放射される。この
場合にも、導体板５１ａの上底の大きさｂ及び導体板５
１ｂの上底の大きさｃを変化することで、入力インピー
ダンス特性をあまり変化させずに、円偏波利得が最大と
なる角度及び軸比が最小となる角度を変化させることが
できる。また、二つの片側短絡形マイクロストリップア
ンテナを結合させて用いることで、入力インピーダンス
の変化が小さくなり、使用周波数帯域を広げることがで
きる利点がある。
【００６２】実施例３３． 尚、図３１に示すように、導体板５１ａ、５１ｂの形状
を多角形や部分楕円としても、入力インピーダンス特性
をあまり変化させずに、円偏波利得が最大となる角度及
び軸比が最小となる角度を変化させることができる。ま
た、導体板５１ａと導体板５１ｂの形状が異なっていて
も、円偏波利得が最大となる角度及び軸比が最小となる
角度を変化させることができる。
【００６３】実施例３４． 図３２はこの発明の実施例３４を示すアンテナ装置の構
成図であり、上記図２３に示した等脚台形形状の導体板
５１で構成された片側短絡形マイクロストリップアンテ
ナ５２を複数個、導体地板８上に同じ向きで配列したも
のである。そして片側短絡形マイクロストリップアンテ
ナ５２から放射された円偏波信号の利得が最大となる方
向にビーム５３が形成されるように、各片側短絡形マイ
クロストリップアンテナ５２の給電位相を所要値に設定
することで、ビーム５３の円偏波利得が最大となる。ま
た、片側短絡形マイクロストリップアンテナ５２から放
射された円偏波信号の軸比が最小となる方向にビーム５
３が形成されるように、各片側短絡形マイクロストリッ
プアンテナ５２の給電位相を設定することで、ビーム５
３の軸比を最小にすることができる。
【００６４】実施例３５． 尚、上記実施例３４では、片側短絡形マイクロストリッ
プアンテナ５２を９個、四角形配列したが、片側短絡形
マイクロストリップアンテナ５２の個数を変化させて
も、円偏波利得最大のビーム５３或いは軸比最小のビー
ム５３を形成することができる。
【００６５】実施例３６． また、上記実施例３４では、片側短絡形マイクロストリ
ップアンテナ５２を４角配列しているが、３角配列など
他の配列方法で片側短絡形マイクロストリップアンテナ
５２を配列しても、円偏波利得最大のビーム５３或いは
軸比最小のビーム５３を形成することができる。
【００６６】実施例３７． また、上記実施例３４では、片側短絡形マイクロストリ
ップアンテナ５２を構成する導体板５１の形状を等脚台
形としたが、図３３、図３４に示すように、導体板５１
の形状を多角形或いは部分楕円としても、円偏波利得最
大のビーム５３或いは軸比最小のビーム５３を形成する
ことができる。
【００６７】実施例３８． 図３５はこの発明の実施例３８を示すアンテナ装置の構
成図であり、上記図３０に示した等脚台形形状の導体板
５１ａ及び導体板５１ｂで構成された片側短絡形マイク
ロストリップアンテナ５２を複数個、導体地板８上に同
じ向きで配列したものである。そして片側短絡形マイク
ロストリップアンテナ５２から放射された円偏波信号の
利得が最大となる方向にビーム５３が形成されるよう
に、各片側短絡形マイクロストリップアンテナ５２の給
電位相を設定することで、ビーム５３の円偏波利得が最
大となる。また、片側短絡形マイクロストリップアンテ
ナ５２から放射された円偏波信号の軸比が最小となる方
向にビーム５３が形成されるように、各片側短絡形マイ
クロストリップアンテナ５２の給電位相を設定すること
で、ビーム５３の軸比を最小にすることができる。ま
た、二つの片側短絡形マイクロストリップアンテナを結
合させて一つの片側短絡形マイクロストリップアンテナ
５２として用いることで、入力インピーダンスの変化が
小さくなり、使用周波数帯域を広げることができる利点
がある。
【００６８】
【発明の効果】以上のようにこの請求項１に係わる発明
によれば、導体線を円筒状に一定のピッチで螺旋状に巻
くか、もしくは複数の導体線を円筒状に互いに等間隔か
つ一定のピッチで螺旋状に巻いた複数個のヘリカルアン
テナを互いの中心軸が概ね一致するように軸方向に配置
し、上記ヘリカルアンテナの内部を貫通して設置され、
上記軸方向の一方の端部に設けられた入出力端子からの
信号を上記複数個のヘリカルアンテナそれぞれに上記入
出力端子と反対側の端部から給電する複数本の給電線路
であって、上記複数個のヘリカルアンテナからの放射位
相を一定方向で同相とする長さの給電線路を有し、上記
ヘリカルアンテナの中心軸を中心軸とすると共に上記入
出力端子側を頂点とする放射方向一定の円錐ビームを形
成する給電手段を設けたので、空間に放射される信号の
ビーム形状を上記入出力端子と反対側の斜め上方に指向
性を有する円錐ビームとすることができ、且つ使用する
周波数が変化してもビームの放射方向の変化のないアン
テナ装置を得ることができる。
【００６９】また、この請求項２に係わる発明によれ
ば、請求項１のアンテナ装置において、上記給電手段に
上記の全てのヘリカルアンテナ、もしくは一部のヘリカ
ルアンテナの給電信号の位相を制御する位相制御手段を
備えたので、円錐ビームの放射方向を各ヘリカルアンテ
ナの中心軸を含む面内で制御できるアンテナ装置を得る
ことができる。
【００７０】また、この請求項３に係わる発明によれ
ば、上記請求項１のアンテナ装置において、上記の全て
のヘリカルアンテナ、もしくは内部を貫通する給電線路
が複数本になるヘリカルアンテナの内部に概ね同軸とな
るように円筒状の導体パイプを設け、ヘリカルアンテナ
への給電線路を上記の導体パイプの内部を通して配置し
たので、ビーム形状の回転対称性（放射パターンの軸対
称性）を保つアンテナ装置を得ることができる。
【００７１】また、この請求項４に係わる発明によれ
ば、導体線を円筒状に一定のピッチで螺旋状に巻くか、
もしくは複数の導体線を円筒状に互いに等間隔かつ一定
のピッチで螺旋状に巻いたヘリカルアンテナと、上記ヘ
リカルアンテナに信号を給電する給電手段とを備えたア
ンテナ装置であって、上記ヘリカルアンテナの周囲に概
ね同軸となるように円筒状の誘電体レドームを設け、上
記レドームの誘電体の厚さを上記ヘリカルアンテナの導
体線と等しい本数と、概ね等しいピッチの螺旋状に変化
させ、誘電体レドームの内面もしくは外面の形状をめね
じ状或いはおねじ状とすると共に、上記誘電体レドーム
を上記ヘリカルアンテナの周囲に回転自在とし、上記ヘ
リカルアンテナの導体線と上記レドームのめねじ状或い
はおねじ状の形状の山又は谷と合せたので、ヘリカルア
ンテナの導体線と誘電体レドームとの重なりを厚い部分
か又は薄い部分にして、円錐ビームの放射方向を上記ヘ
リカルアンテナの中心軸を含む面内で制御できるアンテ
ナ装置を得ることができる。
【００７２】また、この請求項５に係わる発明によれ
ば、導体線を円筒状に一定のピッチで螺旋状に巻くか、
もしくは複数の導体線を円筒状に互いに等間隔かつ一定
のピッチで螺旋状に巻いた２個の長さの異なるヘリカル
アンテナ部分を互いの中心軸が概ね一致するように軸方
向に配置し、上記２個のヘリカルアンテナ部分の対応す
る導体線同士を位相変化手段を介して接続することによ
り一本化したヘリカルアンテナからなるアンテナ装置で
あって、上記ヘリカルアンテナの内部を貫通して設置さ
れ、上記軸方向の一方の端部に設けられた入出力端子か
らの信号を上記ヘリカルアンテナの上記入出力端子と反
対側の端部から給電する給電線路を有する給電手段によ
り給電され、上記位相変化手段が上記２個の長さの異な
るヘリカルアンテナ部分の一方の側からのビームの位相
と他方の側からのビームの位相との差を一定方向で概ね
１８０度にする位相変化手段であるので、上記ヘリカル
アンテナの中心軸を含む面内で双峰形状を有する円錐ビ
ームが形成され、所要の利得でカバーできる上記中心軸
を含む面内の角度範囲を広げたアンテナ装置を得ること
ができる。
【００７３】また、この請求項６に係わる発明によれ
ば、導体地板と、上記導体地板から概ね電気的に１／１
００〜５／１００波長の位置に導体地板と平行に置かれ
た台形の高さが概ね電気的に１／４波長の台形導体板
と、上記台形導体板の長い方の底辺と上記導体地板とを
接続する接地導体板と、上記導体地板と台形導体板との
間にあり台形導体板に接続された給電用導体プローブ
と、を備えて構成され、上記台形導体板の底辺を含み上
記導体地板に直交する面内の所要方向に円偏波の電波を
放射するので、上記台形導体板の底辺を含み上記導体地
板に直交する面内の所要方向で円偏波の軸比が最小とな
る方向を制御でき、また、入力インピーダンス特性を大
きく変化させずに、円偏波利得が最大となる方向を制御
できるアンテナ装置を得ることができる。
【００７４】また、この請求項７に係わる発明によれ
ば、請求項６記載のアンテナ装置を素子アンテナとして
複数個用い、それぞれの導体地板を共通化した一つの導
体地板上に導体板の形状方向を概ね同じ向きにして配列
してアレーアンテナを形成したアンテナ装置であって、
上記複数個の素子アンテナに信号を給電する給電手段を
設けたので、上記各素子アンテナの導体板の接地導体板
と接続した一方の底辺を含み上記導体地板に直交する面
内の所要方向に円偏波のビームを形成するアンテナ装置
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のアンテナ装置の実施例１を示す構成
図である。
【図２】この発明のアンテナ装置の実施例７を示す構成
図である。
【図３】この発明のアンテナ装置の実施例８を示す構成
図である。
【図４】この発明のアンテナ装置の実施例１０を示す構
成図である。
【図５】この発明のアンテナ装置の実施例１１を示す構
成図である。
【図６】この発明のアンテナ装置の実施例１２を示す構
成図である。
【図７】この発明のアンテナ装置の実施例１３を示す構
成図である。
【図８】図７の断面図である。
【図９】この発明のアンテナ装置の実施例１４を示す構
成図である。
【図１０】この発明のアンテナ装置の実施例１６を示す
構成図である。
【図１１】この発明のアンテナ装置の実施例１７を示す
構成図である。
【図１２】この発明のアンテナ装置の実施例１８を示す
構成図である。
【図１３】図１２の誘電体レドームの断面図である。
【図１４】図１２のアンテナ装置の縦断面図である。
【図１５】図１３の誘電体レドームの実施例１９を示す
構造図である。
【図１６】この発明のアンテナ装置の実施例２０を示す
構成図である。
【図１７】この発明の双峰形状の円錐ビームの合成を示
す図である。
【図１８】この発明のアンテナ装置の実施例２１を示す
構成図である。
【図１９】この発明のアンテナ装置の実施例２３を示す
構成図である。
【図２０】この発明のアンテナ装置の実施例２４を示す
構成図である。
【図２１】図２０の接続線路の実施例２５を示す外形図
である。
【図２２】この発明のアンテナ装置の実施例２６を示す
構成図である。
【図２３】この発明のアンテナ装置の実施例２７を示す
構成図である。
【図２４】図２３のアンテナ装置の磁流を示す図であ
る。
【図２５】図２３のアンテナ装置の特性図である。
【図２６】この発明のアンテナ装置の実施例２８を示す
構成図である。
【図２７】この発明のアンテナ装置の実施例２９を示す
構成図である。
【図２８】この発明のアンテナ装置の実施例３０を示す
構成図である。
【図２９】この発明のアンテナ装置の実施例３１を示す
構成図である。
【図３０】この発明のアンテナ装置の実施例３２を示す
構成図である。
【図３１】この発明のアンテナ装置の実施例３３を示す
構成図である。
【図３２】この発明のアンテナ装置の実施例３４を示す
構成図である。
【図３３】この発明のアンテナ装置の実施例３７を示す
構成図である。
【図３４】この発明のアンテナ装置の実施例３７を示す
構成図である。
【図３５】この発明のアンテナ装置の実施例３８を示す
構成図である。
【図３６】従来のアンテナ装置の構成図である。
【図３７】図３６のアンテナ装置のビーム放射方向を示
す図である。
【図３８】従来の他のアンテナ装置の斜視図である。
【図３９】図３８のアンテナ装置の構成図である。
【図４０】図３８のアンテナ装置の磁流を示す図であ
る。
【図４１】図３６のアンテナ装置の送受信周波数による
ビーム放射方向の変化を示す図である。
【図４２】図３８のアンテナ装置の特性図である。
【符号の説明】
１、２１、３１ 支持誘電体 ２ａ、２ｂ、２２ａ、２２ｂ、３２ａ、３２ｂ 導体線 ３ 平衡線路 ４、２４、３４ 平衡不平衡変換器 ５、２７ 入出力端子 ６ アンテナ軸 ７、７ａ、７ｂ 円錐ビーム ８ 導体地板 ９ 長方形導体板 １０ 接地導体板 １１ 給電用導体プローブ １２ 入出力コネクタ ２０、３０ ２線巻ヘリカルアンテナ ２５、３５、３５ａ、３５ｂ 同軸線路 ２６ 分配器 ２７ａ 送信信号端子 ２７ｂ 受信信号端子 ３８、３８ａ、３８ｂ 位相制御器 ３９ 導体パイプ ４１ 可変移相器 ４２ 移相線路 ４３ａ、４３ｂ スイッチ ４４ 誘電体レドーム ４５ａ、４５ｂ 接続線路 ４６ スリット ４７ａ、４７ｂ 遅延線路 ５１、５１ａ、５１ｂ 導体板 ５２ 片側短絡マイクロストリップアンテナ ５３ ビーム ５４、５４ａ、５４ｂ 双峰ビーム２線巻ヘリカルアン
テナ ５５ 合成ビーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松永 誠 鎌倉市大船五丁目１番１号 三菱電機株 式会社 電子システム研究所内 (72)発明者 浦崎 修治 鎌倉市大船五丁目１番１号 三菱電機株 式会社 電子システム研究所内 (72)発明者 片木 孝至 鎌倉市大船五丁目１番１号 三菱電機株 式会社 電子システム研究所内 (56)参考文献 特開 平５−275921（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−127804（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−225606（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−92104（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−108755（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−277803（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−115315（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−177504（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−42112（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01Q 11/08 H01Q 13/08 H01Q 21/08

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 導体線を円筒状に一定のピッチで螺旋状
    に巻くか、もしくは複数の導体線を円筒状に互いに等間
    隔かつ一定のピッチで螺旋状に巻いた複数個のヘリカル
    アンテナを互いの中心軸が概ね一致するように軸方向に
    配置し、上記ヘリカルアンテナの内部を貫通して設置さ
    れ、上記軸方向の一方の端部に設けられた入出力端子か
    らの信号を上記複数個のヘリカルアンテナそれぞれに上
    記入出力端子と反対側の端部から給電する複数本の給電
    線路であって、上記複数個のヘリカルアンテナからの放
    射位相を一定方向で同相とする長さの給電線路を有し、
    上記ヘリカルアンテナの中心軸を中心軸とすると共に上
    記入出力端子側を頂点とする放射方向一定の円錐ビーム
    を形成する給電手段を設けたことを特徴とするアンテナ
    装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のアンテナ装置において、
    上記給電手段に上記の全てのヘリカルアンテナ、もしく
    は一部のヘリカルアンテナの給電信号の位相を制御する
    位相制御手段を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
  3. 【請求項３】 請求項１記載のアンテナ装置において、
    上記の全てのヘリカルアンテナ、もしくは内部を貫通す
    る給電線路が複数本になるヘリカルアンテナの内部に概
    ね同軸となるように円筒状の導体パイプを設け、ヘリカ
    ルアンテナへの給電線路を上記の導体パイプの内部を通
    して配置したことを特徴とするアンテナ装置。
  4. 【請求項４】 導体線を円筒状に一定のピッチで螺旋状
    に巻くか、もしくは複数の導体線を円筒状に互いに等間
    隔かつ一定のピッチで螺旋状に巻いたヘリカルアンテナ
    と、上記ヘリカルアンテナに信号を給電する給電手段と
    を備えたアンテナ装置であって、上記ヘリカルアンテナ
    の周囲に概ね同軸となるように円筒状の誘電体レドーム
    を設け、上記レドームの誘電体の厚さを上記ヘリカルア
    ンテナの導体線と等しい本数と、概ね等しいピッチの螺
    旋状に変化させ、誘電体レドームの内面もしくは外面の
    形状をめねじ状或いはおねじ状とすると共に、上記誘電
    体レドームを上記ヘリカルアンテナの周囲に回転自在と
    し、上記ヘリカルアンテナの導体線と上記レドームのめ
    ねじ状或いはおねじ状の形状の山又は谷と合せたことを
    特徴とするアンテナ装置。
  5. 【請求項５】 導体線を円筒状に一定のピッチで螺旋状
    に巻くか、もしくは複数の導体線を円筒状に互いに等間
    隔かつ一定のピッチで螺旋状に巻いた２個の長さの異な
    るヘリカルアンテナ部分を互いの中心軸が概ね一致する
    ように軸方向に配置し、上記２個のヘリカルアンテナ部
    分の対応する導体線同士を位相変化手段を介して接続す
    ることにより一本化したヘリカルアンテナからなるアン
    テナ装置であって、上記ヘリカルアンテナの内部を貫通
    して設置され、上記軸方向の一方の端部に設けられた入
    出力端子からの信号を上記ヘリカルアンテナの上記入出
    力端子と反対側の端部から給電する給電線路を有する給
    電手段により給電され、上記位相変化手段が上記２個の
    長さの異なるヘリカルアンテナ部分の一方の側からのビ
    ームの位相と他方の側からのビームの位相との差を一定
    方向で概ね１８０度にする位相変化手段であることを特
    徴とするアンテナ装置。
  6. 【請求項６】 導体地板と、上記導体地板から概ね電気
    的に１／１００〜５／１００波長の位置に導体地板と平
    行に置かれた台形の高さが概ね電気的に１／４波長の台
    形導体板と、上記台形導体板の長い方の底辺と上記導体
    地板とを接続する接地導体板と、上記導体地板と台形導
    体板との間にあり台形導体板に接続された給電用導体プ
    ローブと、を備えて構成され、上記台形導体板の底辺を
    含み上記導体地板に直交する面内の所要方向に円偏波の
    電波を放射することを特徴とするアンテナ装置。
  7. 【請求項７】 請求項６記載のアンテナ装置を素子アン
    テナとして複数個用い、それぞれの導体地板を共通化し
    た一つの導体地板上に導体板の形状方向を概ね同じ向き
    にして配列してアレーアンテナを形成したアンテナ装置
    であって、上記複数個の素子アンテナに信号を給電する
    給電手段を設けたことを特徴とするアンテナ装置。
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