JPH01264003A - らせん型アンテナ及びその製造方法 - Google Patents

らせん型アンテナ及びその製造方法

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JPH01264003A
JPH01264003A JP63312787A JP31278788A JPH01264003A JP H01264003 A JPH01264003 A JP H01264003A JP 63312787 A JP63312787 A JP 63312787A JP 31278788 A JP31278788 A JP 31278788A JP H01264003 A JPH01264003 A JP H01264003A
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helical antenna
radiation
sleeve
strip
cord
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アルベール・オリオル
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    • H01Q11/00—Electrically-long antennas having dimensions more than twice the shortest operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q11/02—Non-resonant antennas, e.g. travelling-wave antenna
    • H01Q11/08—Helical antennas
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support

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  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、らせん型アンテナ及びその製造方法に関する
。
らせん型アンテナは、広範囲に亘り、所望通りの形状の
伝送ローブで、箭品位の円偏波の電磁波を放射するとい
う利点を有する。
このような特徴のため、この種のアンテナは、種々の使
用分野、特に軌道衛星との地上交信、又は静止衛星と移
動／中継地上局との交信に価値を存する。
しかし、この種のアンテナは、−ａに、十分な振幅及び
位相関係にて給電しなければならない４本の放射コード
を有する。例えば、第１ａ図には、円形スリーブの準線
（指導線）に沿ってπ／２ラジアンの角度のずれに相当
するピッチｐでスリーブに巻付けた４本の放射コードを
示し、各コードに対しては、π／２ラジアンに等しい相
対的な連続する角度的位相シフトを存する信号が供給（
給電）される。放射コード１に対しては、第１ａ図にＡ
Ｏ’で示すゼロ相対位相信号を供給し、放射コード２．
３．４に対しては、同じ振幅ａを有するが、−９０°、
−１８０”、−２７０°だけそれぞれ位相シフトした信
号（それぞれＡ−９０＠、Ａ　−１８０”、Ａ−２７０
°にて示す）をそれぞれ供給する。
（従来の技術） 現在まで、この種のアンテナに給電する種々の方法が提
案されている。
第１の従来方法によれば、第１ｂ図に示すように、エネ
ルギを相互に９０″だけ位相シフトした２つの同じ振幅
のチャネルに分割するハイブリッドカップラ即ち混成結
合器によりまず励振を行う。アンテナの軸内に収容した
二重シンメトライザにより同軸線から直径方向に対向し
たコードへの２つの各チャネルに対する通路を確保する
。これにより、これらの直径方向に対向したコードには
、位相が正反対の同じ振幅の信号が給電される。補償さ
れたシンメトライザを使用することにより、アンテナの
周波数の作動範囲を調整することが可能となる。
第１ｃ図に示す第２の従来の方法においては、第１ｂ図
の場合と同様に、混成結合器によりエネルギを９０＠の
位相差を有する２つの同じ振幅のチャネルに分割する。
次いで、同軸ケーブルにより構成した放射コードのうち
の２本の放射コードにより、工ふルギを給電地点へ運搬
する。次いで、直径方向に対向したコードの間で、同じ
振幅だが位相が正反対のものにエネルギを分割する。第
１部分は同軸ケーブルのコアに接続し、第２部分は同軸
ケーブル自体のシースの外側部分により構成する。
第１ｂ図に示したそれまでの方法に比べ、第１ｃ図に示
した従来方法は中央のシンメトライザが不要な点で優れ
ている。しかし、この場合の周波数特性曲線は、設定を
全く行っていないため狭いという欠点を存する。
第３の従来方法によれば、第１ｄ図に示すように、同軸
の給電線路をその端部において分割してシンメトライザ
を形成する。２つの双らせん状素子間の９０°の差を生
じる（直角での）エネルギの分布は、放射コードの長さ
、従って放射コードのりアクタンスを調整することによ
り、達成する。
この方法は混成混合器が不要になるという利点を有する
反面、コードの長さを微妙に設定しなけらばならないと
いう欠点を有する。更に、これらのコードは異なる長さ
を有するので、アンテナの幾何学形状は回転対称とはな
らず、アンテナの製造が一層複雑となる。
理論的には最も簡単な第１ｅ図に示すような第４の従来
方法によれば、配電器（ディストリビュータ）により放
射コードに給電する。
配電器の回路は４つの接続部によりアンテナに接続しな
ければならない別個の素子で構成しであるので、アンテ
ナの幾何学的形状によっては、この方法の採用が困難な
場合が生じる。
いずれの従来方法においても、供給（給電）地点を形成
する端部とは反対側のコード端部は、四分の一波長の奇
数倍に等しいコード長さを有する開回路とするか、また
は二重の一波長の整数倍に等しいコード長さを有する短
絡回路のいずれかとする。ただし、実際問題としては、
有効な短絡回路は別として、真の開回路を達成すること
は不可能である。その理由は、４本のコードは給電地点
とは反対側の端部で、普通は相互に短絡してしまうから
であり、短絡回路は第１ｆ図に示すように、十字形状に
形成される。
（課題を解決するための手段） 本発明の目的は、特に簡単ならせん型アンテナ構造を採
用することにより、上記諸欠点を排除することである。
本発明の別の目的は、特に軽量でコンパクトならせん型
アンテナを提供することである。
本発明の他の目的は、放射グラフ特性を高精度で再現で
きるらせん型アンテナを提供することである。
本発明の更に別の目的は、優れた再現性及び自動化で、
工業規模の製造に極めて容易に適用できる特に簡単なら
せん型アンテナ製造方法を提供することである。
（課題を解決するための手段） 本発明に係るらせん型アンテナは、回転体形状にらせん
状に巻いた少なくとも１本の放射コードを有する。この
アンテナの特徴は、放射コードのための給電回路を有し
、この給電回路が配電機能とアンテナの放射コードの整
合機能の両方を遂行するストリップ線路型式の伝送線路
（ストリノプ伝送路）により構成されていることである
。
本発明に係るらせん型アンテナの製造方法の特徴とする
ところは、可撓性の両面プリント回路シートを、このプ
リント回路が回転体形状のスリーブに対応する寸法とな
るように打ち抜く　（スタンピング）工程と；プリント
回路シートの第１面をストリップ線路を含む第１区域と
放射コードを含む第２区域とに区分する工程と；プリン
ト回路シートの第２面側において、第２区域では金属化
面を除去し、第１区域では金属化面を全面的に残して基
準伝搬面を形成する工程と；プリント回路シートの第１
面側において、所定部分から金属化面を除去することに
より、第２区域では放射コード及び環状導電帯域を形成
し、第１区域では基準伝搬面と一緒にストリップ線路を
構成する別の導電帯域を形成する工程と；基準伝搬面側
、又は放射コード側の面を内側にし、かつ放射コードを
適当な方向に向けて、プリント回路シートをスリーブ上
に巻付ける工程と；から成ることである。
本発明は、軌道衛星と地上との交信、又は静止衛星と移
動／中継局との交信、及び電波探査に使用するらせん型
アンテナの製造に適用できる。
（作用） 本発明に係るアンテナは、回転体形状にらせん状に巻い
た少なくとも１本の放射コードを有するらせん型アンテ
ナである。
まず、回転体形状が円筒形状であるらせん型アンテナに
つき、第２ａ図、第２ｂ図及び第２Ｃ図を参照して説明
する。
これらの図において、本発明に係るらせん型アンテナは
、例えばスリーブ１の周囲に円筒形状にらせん状に巻い
た少なくとも１本の放射コード１１．１２．１３又は１
４を有する０本発明の特定の具体例に係るアンテナの展
開図を示す第２ａ図において、点線はスリーブ１を示し
、このスリーブ上にアンテナを普通に巻付けて、第２ｂ
図に示すような有効た得られるアンテナを形成する。
本発明に係るらせん型アンテナの特に有利な特徴によれ
ば、このアンテナは放射コードのための給電回路２を存
する。この給電回路はストリップ線路型式の伝送線路（
ストリップ伝送路）２０から成る。ストリップ線路２０
は配電機能とアンテナの放射コードのインピーダンス適
合機能という二つの機能を遂行する。
第２ａ図〜第２ｃ図に示す具体例において、本発明に係
るらせん型アンテナは、４本の放射コード１１１２．１
３．１４を有する。各放射コードは、スリーブｌの側面
上にらせん状に巻かれたストリップ導体の形態の金属化
帯域から成る。放射コード１１．１２．１３．１４を構
成する各ストリップ（ストリップ導体）は、隣のストリ
ップから、スリーブ１の準線に沿って所定の距１ｐだけ
離間している。また、第２ｂ図に示すように、各放射コ
ードはスリーブ１の準線に対して角度αだけ傾斜し、従
ってらせん状に巻かれている。
給電回路２の有利な特徴によれば、この給電回路を構成
する伝送線路２０は、第２ａ図および第２ｂ図に２００
にて示す曲折線路により形成するのが有利である。各放
射コードＩＬ　１２．１３．１４は、１１０．１２０．
１３０．１４０で示すその給電地点、即ち入力端部にお
いて、曲折線路２００を構成するストリップと電気接触
するように接続される。本発明に係。
るアンテナの給電回路の有利な特徴によれば、２つの隣
接する放射コードの２つの入力端部（例えば、１１０と
１２０．１２０と１３０．１３０と１４０）間の曲折線
路上での電気距離が、該当するストリップ線路内を伝搬
される送受信信号の四分の一波長の奇数倍に等しい。
このような条件下では、特に四分の一波長の奇数倍の値
が１に等しい場合、放射コード１１．１２．１３．１４
の各給電地点、即ち入力端部１１０．１２０．１３０．
１４０には、π／２ラジアンだけそれぞれ位相シフトし
た（すなわち、第１ａ図に示したような給電条件で）同
じ振幅の信号が給電される。
放射コードの整合機能は、好適には、第２ｄ図に示すよ
うに、放射コードの１１０から１１２．１２０から１２
２．１３０から１３２、及び１４０から１４２の部分に
幅が変動した線路部分２０１．２０２．２０３．２０４
を使用することにより達成される。
本発明のらせん型アンテナの別の有利な特徴によれば、
入力端部１１０．１２０．１３０．１４０とは反対側の
放射コードの端部１１１　、１２１　、ｉ３ｔ　、１４
１（第２ａ図）は、好適には、同じ環状導電帯域１００
に短絡回路で接続する。容易に理解できるように、各放
射コード１１．１２．１３．１４の入力端端部１１０．
１２０．１３０．１４０での給電信号の位相状態に応じ
て、放射コードの反対側端部１１１．１２１　、１３１
．１４１のいずれか１本の片方の端部が必ず短絡してゼ
ロ電場振幅となり、従って導電帯域１００への共通接続
のため、すべての反対側端部１１１．１２１　。
１３１．１４１が短絡する。そのため、環状導電帯域は
４つの放射コード１１１２．１３．１４の端部に短絡回
路を付与する。
第２ａ図のＡ−Ａ線における断面図である第２Ｃ図に更
に示すように、給電回路２を構成するストリップ線路２
００は誘電体シート２０００を有し、スリーブ１の側面
に接することになるこのシートの第１面は、基準伝搬面
２００１を形成すべく全面的に金属化（金属被覆、メタ
ライジング）された表面を有する。誘電体シート２００
０のこの第１面とは反対側の第２面は、金属化された第
１面２００１と共にストリップ線路２０を形成する金属
ストリップ２００２を有する。
第２ｃ図に更に示すように、特に有利な方法では、スト
リップ線路２０により構成された給電回路２と、放射コ
ード１１．１２．１３．１４と、短絡回路の環状導電帯
域１００とは、同じ１枚の誘電体シート上に形成される
。
第２ｂ図は、組立て後、すなわち異なる導電帯域を設け
た誘電体シー）　２０００をスリーブ１の外周に巻付け
た後、に得られるアンテナの正面図を示す。
次に、本発明のらせん型アンテナの製造方法を、第３ａ
図〜第３ｄ図及び第４図、特に第３ａ図〜第３ｄ図を参
照して説明する。
本発明に係るらせん型アンテナを工業規模で製造するた
めの製造方法は、第３ａ図に示すように、金属被覆を設
けた可撓性の両面プリント回路のシート１０（その各面
を１０１．１０２で示す）を、所定寸法の円筒状スリー
ブ１に対応する寸法でスタンピング加工（打ち抜き加工
）する工程を含む、もちろん、プリント回路シートは、
例えばカプトン又はガラス強化ポリテトラフルオロエチ
レンなどのプラスチック材料のシートから成る誘電体シ
ート２０００を利用した良質シートから構成できる。
第３ａ図に示すように、本発明のらせん型アンテナ製造
方法は、プリント回路シートｌＯを、ストリップ線路を
含む第１区域■と放射コードを含む第２区域■とに区分
する工程を包含する。
第３ｂ図に示すように、本発明の製造方法は更に、プリ
ント回路シート１０の第１面の側において、第２区域Ｈ
の金属化面１０１を除去する工程を含む。
一方、第１面側の第１区域Ｉにおいては、この同じ金属
化面１０１を全面的に残し、基準伝搬面２００１を形成
する。
第３ｃ図に示すように、この製造方法は更に、プリント
回路シートｌＯの第２面の側において、第２区域■では
金属化面１０２を所定部分だけ除去することにより、放
射コード１１．１２．１３及び１４と環状導電帯域１０
０とを形成し、一方、同様な方法で、第２面の第１区域
■では、基準伝搬面２００１と一緒にストリップ線路２
０を構成する別の導電帯域を形成する工程を含む、この
別の導電帯域は、曲折線路を形成する導電帯域２００に
より構成することができる。
次いで、第３ｄ図に示すように、第３Ｃ図の工程で得ら
れた異なる導電帯域を設けたシートを、基準伝搬面２０
０１側、又はコード１１−１４側の面がスリーブ■の側
面に接する状態で、スリーブ１の外周に巻付ける。その
後、スリーブ１を取外してもよいし、取外さなくてもよ
い、もちろん、放射コード１１、１２．１３．１４は適
当に方向を調整する。
第３ａ図〜第３ｄ図に示した各工程は、慣用のプリント
配線の方法に従って、マスキング、隔離、化学的腐食処
理を行うことにより実施できる。もちろん、第３ｃ図に
示す工程は、好適には、１つの同じマスクにより同時に
行う。
好適には、可撓性の両面プリント回路シートを円筒状ス
リーブｌに対応する寸法に打ち抜く工程は、適当なスタ
ンピング工具を用いて打ち抜き加工することにより行う
。
第４図に示すように、好適には、スリーブ１の寸法に対
応する寸法への両面プリント回路シート１０の打ち抜き
は、例えば、スリーブｌの断面の円周に相当する長さし
と所定の値の幅２とを有する矩形と、この矩形の上につ
ながった平行四辺形とに相当する形状の輪郭に沿って、
上述のシートを打ち抜くことから成る。第４図に示す通
り、この平行四辺形の短辺ａは上記矩形の長さしに等し
く、長辺（高さ）ｈは、この長辺の長さｈと矩形の幅ｌ
との合計がスリーブ１の高さＨに等しくなるようなもの
である。第４図には、打ち抜かれたプリント回路シート
の横に、実質的に対応する寸法のスリーブｌが示しであ
る。もちろん、平行四辺形の角度αはスリーブ１にらせ
ん状に巻かれる放射コードの角度αに相当する。この打
ち抜きの後で、上記平行四辺形の斜辺に平行に、上述の
方法で放射コード１１．１２．１３．１４が形成される
。
アンテナを巻付けた後、環状導電帯域１００の両端１０
１．１０２を、溶接、リベット、又は導電性結合剤によ
る結合等で電気接触させる必要がある。
次いで、ネジ止め、クランプ止め、溶接、結合等の慣用
の方法で、適当なコネクタ３０をストリップ線路２０の
端部２５に接続する。
第５ａ図及び第５ｂ図に示すように、本発明に係るらせ
ん型アンテナは、円錐形状の回転体形状でらせん状に巻
いた少なくとも１本の放射コード１１．１２．１４又は
１４から成ってもよい。
第５ａ図は、使用する円錐形状のスリーブに対応するプ
リント回路の展開図である。
放射コード１１．１２．１３．１４及び必要により設け
る最終の短絡回路１００のための給電回路２００のエツ
チングに各種の工程を利用する本発明の製造方法は、展
開可能な形状を持つ任意のアンテナ、特に円錐形状のら
せん型アンテナにもちろん適用できる。
円筒形状のアンテナに比べ、このような円錐形アンテナ
は、円偏波をより良好に捕捉でき、コネクタ側でのこぼ
れ信号放射をより少なくできる。
その反面、同じ周波数に対してより大型のアンテナが必
要となり、展開した回路も第５ａ図に示すようにより複
雑となる。
円錐形らせん型アンテナの製造方法が円筒形らせん型ア
ンテナの製造方法と異なる点は、展開したときの回路の
形状と、巻いたときの回路の形だけである。
（発明の効果） 以上、特に好適な態様に関して本発明のらせん型アンテ
ナ及び工業規模で実施可能なその製造方法を説明したが
、本発明のアンテナは、その設計により、その機械的及
び電磁的特性を高精度に再現できる。さらに、本発明の
らせん型アンテナの設計により、極めて高い信頼性を伴
って工業規模でこの種のアンテナを生産することが可能
な製造方法が確立された。
【図面の簡単な説明】
第１８図ないし第１ｆ図は、従来のらせん型アンテナを
説明するための図； 第２ａ図は、本発明に係るらせん型アンテナの１例の展
開図； 第２ｂ図は、第２ａ図のアンテナの正面図；第２ｃ図は
、第２ａ図のＡ−Ａ線における断面図：第２ｄ図は、第
２ａ図に示す具体例の詳部を示す図；第３８図ないし第
３ｄ図は、本発明に係る第２ａ図〜第２ｄ図に示すアン
テナ製造方法の諸工程を示す図；第４図は、第３ａ図〜
第３ｄ図の方法を実施するための有利な実施方式を示す
図； 第５ａ図は、円錐形状のらせん型アンテナを製造するた
めのプリント回路の展開図； 第５ｂ図は、第５ａ図のプリント回路を使用して得られ
た円錐形状のらせん型アンテナの正面図である。 ｌニスリーブ　　　　２：給電回路 １０：　プリント回路シート １１〜１４：放射コード ２０：伝送線路（ストリップ線路） １００：環状導電帯域 ２００：曲折線路 出願人代理人　　弁理士　広　瀬　　章　−（従来及榊
） 図面の浄書 （丈↓せ揉１） ＦＩＧ−３ａ　　　　　　　　　ＦＩＧ−３ｂＦＩＧ−
３ｃ　　　　　　　　ＦＩＧ−３ｄ手続ネｍ正書（方式
） 平成１年４月　５日 昭和６３年特許願第３１２７８７号 ２、発明の名称　　　らせん型アンテナ及びその製造方
法３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　フランス国７５０３９　　パリ、セデックス０
１、プラース・モーリス・カンクン２ 名　称　サンドル・ナシオナル・デテユード・スパシア
ル４、代理人〒１０１ ５、補正命令の日付 平成１年　３月１３日 （平成１年　３月２８日発送） ６、補正の対象　　　図面

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）回転体形状にらせん状に巻いた少なくとも１本の
    放射コードから成るらせん型アンテナにおいて、前記ら
    せん型アンテナが前記放射コードに給電する給電回路を
    有し、この回路を、配電機能と該アンテナの前記放射コ
    ードの整合機能の両機能を遂行するストリップ線路型式
    の伝送線路により構成したことを特徴とする、らせん型
    アンテナ。
  2. （２）請求項１記載のらせん型アンテナにおいて、前記
    回転体形状が円筒形状又は円錐形状である、らせん型ア
    ンテナ。
  3. （３）請求項１または２記載のらせん型アンテナにおい
    て、スリーブの側面にらせん状に巻いたストリップの形
    態の金属化帯域によりそれぞれ形成した４本の放射コー
    ドを具備し、前記各ストリップが隣りのストリップから
    前記スリーブの準線に沿って所定の距離ｐだけ離間して
    おり、給電回路を構成する前記伝送線路が曲折線路によ
    り形成されている、らせん型アンテナ。
  4. （４）請求項３記載のらせん型アンテナにおいて、前記
    各放射コードが、その給電地点即ち入力端部で、前記曲
    折線路を形成するストリップと電気接触しており、２つ
    の隣り合った前記放射コードの入力端部間の線路上での
    電気距離が、送受信信号の四分の一波長の奇数倍に等し
    い、らせん型アンテナ。
  5. （５）請求項１ないし４のいずれかに記載のらせん型ア
    ンテナにおいて、前記入力端部とは反対側の前記放射コ
    ードの端部が、１つの同じ環状導電帯域に短絡回路で接
    続されている、らせん型アンテナ。
  6. （６）請求項１ないし５のいずれかに記載のらせん型ア
    ンテナにおいて、前記給電回路を構成する前記ストリッ
    プ線路が誘電体シートを有し、前記スリーブの側面の側
    を向く該シートの第１面が基準伝搬面を形成すべく全面
    的に金属化面となり、前記シートの該第１面とは反対側
    の第２面が前記金属化された第１面と一緒に前記ストリ
    ップ線路を形成する金属ストリップを有している、らせ
    ん型アンテナ。
  7. （７）請求項５または６記載のらせん型アンテナにおい
    て、ストリップ線路により構成された前記給電回路、前
    記放射コード、及び短絡回路となる前記環状導電帯域が
    、１枚の同じ誘電体シートにより形成されている、らせ
    ん型アンテナ。
  8. （８）請求項７記載のらせん型アンテナを製造する方法
    において、 （イ）１枚の可撓性の両面プリント回路シートを、回転
    体形状のスリーブに対応する寸法で打ち抜く工程と、 （ロ）前記プリント回路シートを、前記ストリップ線路
    を含む第１区域と前記放射コードを含む第２区域とに区
    分する工程と、 （ハ）前記プリント回路シートの第１面側において、前
    記第２区域では金属化面を除去し、前記第１区域におい
    ては金属化面を全面的に残して、前記基準伝搬面を形成
    する工程と、 （ニ）前記プリント回路シートの第２面側において、所
    定部分の金属化面を除去することにより、前記第２区域
    では前記放射コード及び前記環状導電帯域を形成し、前
    記第１区域では前記基準伝搬面と一緒に前記ストリップ
    線路を構成する別の導電帯域を形成する工程と、 （ホ）前記基準伝搬面側、又は前記放射コード側の面を
    内側にし、かつ該放射コードを適当な方向に向けて、前
    記プリント回路シートを該スリーブ上に巻付ける工程と
    、 からなることを特徴とする、らせん型アンテナ製造方法
    。
  9. （９）請求項８記載の方法において、前記（ハ）及び（
    ニ）の工程が、マスキング、隔離、および化学的腐食処
    理により実施される、らせん型アンテナ製造方法。
  10. （１０）請求項８記載の方法において、前記（ニ）の工
    程が１つの同一マスクにより行われる、らせん型アンテ
    ナ製造方法。
  11. （１１）請求項８記載の方法において、前記スリーブが
    円筒形状であり、前記両面プリント回路シートを前記ス
    リーブの寸法に対応する寸法に打ち抜く工程が、前記ス
    リーブの断面の円周に相当する長さと所定の値の幅とを
    有する矩形と、この矩形にの上につながった平行四辺形
    とに相当する形状の輪郭に沿って前記シートを打ち抜く
    ことから成り、該平行四辺形の短辺ａは前記矩形の前記
    長さに等しく、前記平行四辺形の長辺（高さ）は、前記
    矩形の幅と該長辺の長さとの合計が前記スリーブの高さ
    に等しくなるような大きさであり、該平行四辺形の角度
    が前記放射コードのらせん状に巻かれる角度に等しい、
    らせん型アンテナ製造方法。
  12. （１２）請求項８記載の方法において、前記スリーブが
    円錐形状である、らせん型アンテナ製造方法。
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