JPH0131722B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0131722B2 JPH0131722B2 JP1560581A JP1560581A JPH0131722B2 JP H0131722 B2 JPH0131722 B2 JP H0131722B2 JP 1560581 A JP1560581 A JP 1560581A JP 1560581 A JP1560581 A JP 1560581A JP H0131722 B2 JPH0131722 B2 JP H0131722B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- antenna
- circular
- loop
- radiation
- strip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/29—Combinations of different interacting antenna units for giving a desired directional characteristic
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は無線通信に用いる、線状アンテナと波
長程度の放射板を用いたアンテナを組み合わせた
円偏波円錐ビームアンテナにおいて、線状アンテ
ナに給電するための給電線の構成に関するもので
ある。
長程度の放射板を用いたアンテナを組み合わせた
円偏波円錐ビームアンテナにおいて、線状アンテ
ナに給電するための給電線の構成に関するもので
ある。
第１図Ａに円錐ビームの用途についての説明図
を示す。１０１は船舶、１０２はアンテナ、１０
３は鉛直軸、１０４は円錐ビームの等電界面、１
０５は静止衛星、１０６は水平面を示す。衛星と
船舶の間で通信を行なおうとする場合、船舶のア
ンテナは図の様に鉛直軸からθ0だけ下方を向いた
ビームを有する必要がある。ここで、船舶の旋回
に対してアンテナの制御を不要にするためには、
ビームを鉛直軸を中心にした回転対称なものとす
る必要がある。このような放射特性を円錐ビーム
と呼ぶ。また、船舶の移動に伴い衛星に対する偏
波面が回転することがあるため、円錐ビームの衛
星に向かう方向では円偏波を用いるのが好まし
い。
を示す。１０１は船舶、１０２はアンテナ、１０
３は鉛直軸、１０４は円錐ビームの等電界面、１
０５は静止衛星、１０６は水平面を示す。衛星と
船舶の間で通信を行なおうとする場合、船舶のア
ンテナは図の様に鉛直軸からθ0だけ下方を向いた
ビームを有する必要がある。ここで、船舶の旋回
に対してアンテナの制御を不要にするためには、
ビームを鉛直軸を中心にした回転対称なものとす
る必要がある。このような放射特性を円錐ビーム
と呼ぶ。また、船舶の移動に伴い衛星に対する偏
波面が回転することがあるため、円錐ビームの衛
星に向かう方向では円偏波を用いるのが好まし
い。
上述のごとき円偏波円錐ビームを放射するアン
テナとして本出願人は先に特開昭57−107610号公
報を提案した。
テナとして本出願人は先に特開昭57−107610号公
報を提案した。
従来のこの種装置の構造を第１図Ｂに示す。こ
こに、１はループアンテナの放射素子、２はマイ
クロストリツプアンテナの小円板、３は大円板、
４はスペーサ、５はループアンテナへの給電線、
６はマイクロストリツプアンテナへの給電線、７
はループアンテナの支柱、８は垂直軸、９は水平
軸、１０，１１はそれぞれループおよびストリツ
プアンテナからの放射方向である。ここで、ルー
プアンテナの構成は、内田、虫明著「超短波空中
線」、コロナ社、1955年、第12章、P223に記載の
ループ空中線給電方法と同様のものである。ま
た、８本の給電線５の分配は、「アンテナ工学ハ
ンドブツク」電子通信学会編、オーム社、1980
年、第６章、P244に記載の電力分配器により実
現できる。
こに、１はループアンテナの放射素子、２はマイ
クロストリツプアンテナの小円板、３は大円板、
４はスペーサ、５はループアンテナへの給電線、
６はマイクロストリツプアンテナへの給電線、７
はループアンテナの支柱、８は垂直軸、９は水平
軸、１０，１１はそれぞれループおよびストリツ
プアンテナからの放射方向である。ここで、ルー
プアンテナの構成は、内田、虫明著「超短波空中
線」、コロナ社、1955年、第12章、P223に記載の
ループ空中線給電方法と同様のものである。ま
た、８本の給電線５の分配は、「アンテナ工学ハ
ンドブツク」電子通信学会編、オーム社、1980
年、第６章、P244に記載の電力分配器により実
現できる。
本アンテナの動作原理を以下に説明する。構造
寸法を第１図の如く与えると、両アンテナからの
放射特性は次式で表わされる。
寸法を第１図の如く与えると、両アンテナからの
放射特性は次式で表わされる。
Ｅθ
ψ（θ）＝Ａθ
ψJ1（ka sinθ） (1)
ここに、E：ループアンテナからの放射波で
水平偏波、E〓：ストリツプアンテナからの放射波
で垂直偏波で、A〓、Aはループおよびストリツ
プアンテナからの放射波強度、
Ｅθ ψの独立変数はθで、J1（ ）は 第１種ベツセル関数で、ｋ＝2π／λ、λ：波長
である。ところで、ストリツプアンテナの放射板
径は、板間距離（ｔ）が大きくなると、ａより若
干小さいa′とすることにより、式(1)の特性が得ら
れる。式(1)より、A〓とAが等しくなる様に設定
すれば、ストリツプアンテナおよびループアンテ
ナの放射特性を全く等しくできる。従つて、両ア
ンテナからの、互いに垂直する偏波の間に90゜の
位相差を与えれば、円偏波特性を得ることができ
る。また円錐ビームの放射特性を得るためには、
両アンテナの放射素子の周囲長を約４波長となる
様に設計すれば良い。このとき、天頂からθ0離れ
た角度方向に最大の放射波強度（主ビーム）を有
し、水平面内で無指向性となる、放射特性が得ら
れる。
水平偏波、E〓：ストリツプアンテナからの放射波
で垂直偏波で、A〓、Aはループおよびストリツ
プアンテナからの放射波強度、
Ｅθ ψの独立変数はθで、J1（ ）は 第１種ベツセル関数で、ｋ＝2π／λ、λ：波長
である。ところで、ストリツプアンテナの放射板
径は、板間距離（ｔ）が大きくなると、ａより若
干小さいa′とすることにより、式(1)の特性が得ら
れる。式(1)より、A〓とAが等しくなる様に設定
すれば、ストリツプアンテナおよびループアンテ
ナの放射特性を全く等しくできる。従つて、両ア
ンテナからの、互いに垂直する偏波の間に90゜の
位相差を与えれば、円偏波特性を得ることができ
る。また円錐ビームの放射特性を得るためには、
両アンテナの放射素子の周囲長を約４波長となる
様に設計すれば良い。このとき、天頂からθ0離れ
た角度方向に最大の放射波強度（主ビーム）を有
し、水平面内で無指向性となる、放射特性が得ら
れる。
まず第１図Ｂのアンテナの基本的動作原理を実
験的に検討する。第１図の構造において、ループ
アンテナの放射特性を第２図ａ〜ｃに示す。図中
実線は、ループアンテナにだけ給電した場合の特
性である。点線は、式(1)の理論値に相当する、第
１図の構造からループアンテナを取り除いた、ス
トリツプアンテナ単体の特性である。第２図ａは
2.5GHz、第２図ｂは2.6GHz、第２図ｃは2.7GHz
における特性を示す。図より、2.5〜2.7GHzの広
い帯域にわたり、第１図Ｂでのループアンテナの
放射特性は、ほぼ式(1)に近い特性が得られること
が解かる。次に第１図Ｂにおいて、ストリツプア
ンテナの放射特性の実測値を第３図ａ〜ｃに示
す。ここで実線はストリツプアンテナにのみ給電
した時の特性、点線はやはり、式(1)に相当する、
ストリツプアンテナ単体の特性である。又測定周
波数は、第３図ａ，ｂ，ｃにおいて各々2.5GHz、
2.6GHz、2.7GHzである。図から、第１図Ｂの構
成ではストリツプアンテナの放射特性が式(1)の特
性から大きく劣化することが解かる。更に第１図
Ｂの構成における、ストリツプアンテナの
VSWR特性を、ループアンテナが無い場合と比
較したものを第４図に示す。ここで点線はストリ
ツプアンテナ単体の特性、実線はループアンテナ
装着時の特性である。ストリツプアンテナの上方
にループアンテナを設置することにより、反射波
が著しく増大していることが解かる。この事か
ら、第３図ａ〜ｃの様に放射特性が劣化した原因
も、ループアンテナによりストリツプアンテナの
放射波が反射された事によるものと考えられる。
験的に検討する。第１図の構造において、ループ
アンテナの放射特性を第２図ａ〜ｃに示す。図中
実線は、ループアンテナにだけ給電した場合の特
性である。点線は、式(1)の理論値に相当する、第
１図の構造からループアンテナを取り除いた、ス
トリツプアンテナ単体の特性である。第２図ａは
2.5GHz、第２図ｂは2.6GHz、第２図ｃは2.7GHz
における特性を示す。図より、2.5〜2.7GHzの広
い帯域にわたり、第１図Ｂでのループアンテナの
放射特性は、ほぼ式(1)に近い特性が得られること
が解かる。次に第１図Ｂにおいて、ストリツプア
ンテナの放射特性の実測値を第３図ａ〜ｃに示
す。ここで実線はストリツプアンテナにのみ給電
した時の特性、点線はやはり、式(1)に相当する、
ストリツプアンテナ単体の特性である。又測定周
波数は、第３図ａ，ｂ，ｃにおいて各々2.5GHz、
2.6GHz、2.7GHzである。図から、第１図Ｂの構
成ではストリツプアンテナの放射特性が式(1)の特
性から大きく劣化することが解かる。更に第１図
Ｂの構成における、ストリツプアンテナの
VSWR特性を、ループアンテナが無い場合と比
較したものを第４図に示す。ここで点線はストリ
ツプアンテナ単体の特性、実線はループアンテナ
装着時の特性である。ストリツプアンテナの上方
にループアンテナを設置することにより、反射波
が著しく増大していることが解かる。この事か
ら、第３図ａ〜ｃの様に放射特性が劣化した原因
も、ループアンテナによりストリツプアンテナの
放射波が反射された事によるものと考えられる。
以上実測値を基に判断すると、第１図Ｂに示す
構造のループアンテナを用いた場合、ループの給
電線と放射素子がストリツプアンテナからの放射
波１１を反射し、放射特性・VSWR特性を劣化
させるという欠点があつた。
構造のループアンテナを用いた場合、ループの給
電線と放射素子がストリツプアンテナからの放射
波１１を反射し、放射特性・VSWR特性を劣化
させるという欠点があつた。
本発明はこれらの欠点を除去することを目的と
し、ループアンテナに対する給電線が、放射素子
と同一面に存在しなくなる様に、給電線を各放射
素子から直接下方のストリツプアンテナの大円板
上へ降ろすように構成したもので、その特性は、
大円板と、誘電体をはさんで平行に対向する小円
板とを有する円形マイクロストリツプアンテナ
と、平面内に円環状に配置された放射素子を有
し、該平面が円形マイクロストリツプアンテナの
小円板の側にあつて円形マイクロストリツプアン
テナと平行で、かつ円形マイクロストリツプアン
テナと円環の中心線が一致するごとく配置される
円偏波円錐ビームアンテナにおいて、前記円環の
周囲長が約４波長であり、円形マイクロストリツ
プアンテナの小円板の周囲長が４波長よりやゝ小
さく、大円板は小円板に比べて十分に大きく、各
放射素子への複数の同軸ケーブル給電線が前記平
面に垂直で、かつ、小円板に触れることなく大円
板を垂直に貫通するごとくもうけられる円偏波円
錐ビームアンテナにある。
し、ループアンテナに対する給電線が、放射素子
と同一面に存在しなくなる様に、給電線を各放射
素子から直接下方のストリツプアンテナの大円板
上へ降ろすように構成したもので、その特性は、
大円板と、誘電体をはさんで平行に対向する小円
板とを有する円形マイクロストリツプアンテナ
と、平面内に円環状に配置された放射素子を有
し、該平面が円形マイクロストリツプアンテナの
小円板の側にあつて円形マイクロストリツプアン
テナと平行で、かつ円形マイクロストリツプアン
テナと円環の中心線が一致するごとく配置される
円偏波円錐ビームアンテナにおいて、前記円環の
周囲長が約４波長であり、円形マイクロストリツ
プアンテナの小円板の周囲長が４波長よりやゝ小
さく、大円板は小円板に比べて十分に大きく、各
放射素子への複数の同軸ケーブル給電線が前記平
面に垂直で、かつ、小円板に触れることなく大円
板を垂直に貫通するごとくもうけられる円偏波円
錐ビームアンテナにある。
以下図面により実施例を説明する。
第５図は本発明の一実施例である。第１図Ｂの
構成と比較して、ループアンテナへの給電線をル
ープの放射素子から直接下方のストリツプアンテ
ナの大円板上に降ろす様な構成に変更している。
そして各給電線は、大円板を貫通した後一箇所に
集束され、一本の給電線と成る様に構成されてい
る。
構成と比較して、ループアンテナへの給電線をル
ープの放射素子から直接下方のストリツプアンテ
ナの大円板上に降ろす様な構成に変更している。
そして各給電線は、大円板を貫通した後一箇所に
集束され、一本の給電線と成る様に構成されてい
る。
本構成においては、ストリツプアンテナからの
放射波１１は垂直偏波であるため、主ビーム方向
θ0でループの給電線および放射素子により遮へい
される割合を大幅に低下させることができる。
放射波１１は垂直偏波であるため、主ビーム方向
θ0でループの給電線および放射素子により遮へい
される割合を大幅に低下させることができる。
なおループアンテナの周囲長は第１図Ｂの場合
と同じく約４波長とし、小円板の周囲長は４波長
よりやゝ小さく、大円板は小円板に比べて十分に
大きいものとする。
と同じく約４波長とし、小円板の周囲長は４波長
よりやゝ小さく、大円板は小円板に比べて十分に
大きいものとする。
本構成により達成された、ストリツプアンテナ
給電時のθ方向放射特性を第６図ａ〜ｃに示す。
ストリツプアンテナ単体の放射特性と比較して、
ループアンテナを付加した場合でも放射特性の劣
化を大幅に改善できることが解かる。なお第６図
ａ〜ｃで、測定周波数は各々2.5GHz、2.6GHz、
2.7GHzであり、実線はストリツプアンテナにの
み給電したときの特性、点線は式(1)に相当するス
トリツプアンテナ単体の特性である。
給電時のθ方向放射特性を第６図ａ〜ｃに示す。
ストリツプアンテナ単体の放射特性と比較して、
ループアンテナを付加した場合でも放射特性の劣
化を大幅に改善できることが解かる。なお第６図
ａ〜ｃで、測定周波数は各々2.5GHz、2.6GHz、
2.7GHzであり、実線はストリツプアンテナにの
み給電したときの特性、点線は式(1)に相当するス
トリツプアンテナ単体の特性である。
第７図には主ビーム方向での水平面内放射特性
を示す。水平面内でも殆んど一様な放射レベルが
達成され、良好な円錐ビーム特性が得られる。ま
たループ単体の放射特性は第１図Ｂの構成と変わ
ることが無く、両アンテナからの放射波に90゜の
位相差が与えられる様に給電位相を調整すれば、
良好な円偏波円錐ビーム特性が得られる。
を示す。水平面内でも殆んど一様な放射レベルが
達成され、良好な円錐ビーム特性が得られる。ま
たループ単体の放射特性は第１図Ｂの構成と変わ
ることが無く、両アンテナからの放射波に90゜の
位相差が与えられる様に給電位相を調整すれば、
良好な円偏波円錐ビーム特性が得られる。
第７図から、第５図の構造でストリツプアンテ
ナ給電時の特性電界強度の変化幅は360゜の角度変
化内で0.6dB以下であることがわかる。
ナ給電時の特性電界強度の変化幅は360゜の角度変
化内で0.6dB以下であることがわかる。
第８図には本発明による構成における、ストリ
ツプアンテナ給電時のVSWR特性を示す。ここ
で点線はストリツプアンテナ単体の特性であり、
実線はループアンテナ装着時の特性である。ルー
プアンテナを付加してもVSWR特性の劣化も殆
んど生じない性能が得られる。
ツプアンテナ給電時のVSWR特性を示す。ここ
で点線はストリツプアンテナ単体の特性であり、
実線はループアンテナ装着時の特性である。ルー
プアンテナを付加してもVSWR特性の劣化も殆
んど生じない性能が得られる。
また、本発明の様にループアンテナへの給電線
を構成することにより、給電線をループアンテナ
の放射素子の支持柱としても使用できる利点もあ
り、小形にして強固で優れた円偏波円錐ビーム特
性を有するアンテナを実現できる特徴がある。
を構成することにより、給電線をループアンテナ
の放射素子の支持柱としても使用できる利点もあ
り、小形にして強固で優れた円偏波円錐ビーム特
性を有するアンテナを実現できる特徴がある。
以上説明したように、ループアンテナの放射素
子への給電線を、放射素子から下方のストリツプ
アンテナ面へ垂直に降ろした構成にすることによ
り、給電線をループアンテナの放射素子の支持柱
として機能させることができ、かつストリツプア
ンテナの放射特性、VSWR特性を劣化させるこ
とが無くなるため、小形にして強固なアンテナを
構成でき優れた円偏波円錐ビーム特性を実現でき
る特徴がある。
子への給電線を、放射素子から下方のストリツプ
アンテナ面へ垂直に降ろした構成にすることによ
り、給電線をループアンテナの放射素子の支持柱
として機能させることができ、かつストリツプア
ンテナの放射特性、VSWR特性を劣化させるこ
とが無くなるため、小形にして強固なアンテナを
構成でき優れた円偏波円錐ビーム特性を実現でき
る特徴がある。
第１図Ａは従来の円錐ビームアンテナの説明
図、第１図Ｂは従来の円偏波円錐ビームアンテナ
の構成図、第２図ａ〜ｃは従来構造におけるルー
プアンテナ給電時のアンテナ放射特性、第３図ａ
〜ｃは従来構造におけるマイクロストリツプアン
テナ給電時のアンテナ放射特性、第４図は従来構
造におけるVSWR特性を示す図、第５図は本発
明による円偏波円錐ビームアンテナの構成図、第
６図ａ〜ｃは本構成におけるアンテナ放射特性、
第７図は本構成における水平面内でのアンテナ放
射特性を示す図、第８図は本構成における
VSWR特性を示す図である。 １……ループアンテナの放射素子、２……マイ
クロストリツプアンテナの小円板、３……大円
板、４……スペーサ、５……ループアンテナへの
給電線、６……マイクロストリツプアンテナへの
給電線、７……ループアンテナの支柱、８……垂
直軸、９……水平軸、１０，１１……ループおよ
びストリツプアンテナからの放射方向。
図、第１図Ｂは従来の円偏波円錐ビームアンテナ
の構成図、第２図ａ〜ｃは従来構造におけるルー
プアンテナ給電時のアンテナ放射特性、第３図ａ
〜ｃは従来構造におけるマイクロストリツプアン
テナ給電時のアンテナ放射特性、第４図は従来構
造におけるVSWR特性を示す図、第５図は本発
明による円偏波円錐ビームアンテナの構成図、第
６図ａ〜ｃは本構成におけるアンテナ放射特性、
第７図は本構成における水平面内でのアンテナ放
射特性を示す図、第８図は本構成における
VSWR特性を示す図である。 １……ループアンテナの放射素子、２……マイ
クロストリツプアンテナの小円板、３……大円
板、４……スペーサ、５……ループアンテナへの
給電線、６……マイクロストリツプアンテナへの
給電線、７……ループアンテナの支柱、８……垂
直軸、９……水平軸、１０，１１……ループおよ
びストリツプアンテナからの放射方向。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 大円板と、誘電体をはさんで平行に対向する
小円板とを有する円形マイクロストリツプアンテ
ナと、平面内に円環状に配置された放射素子とを
有し、該平面が前記円形マイクロストリツプアン
テナの小円板の側にあつて前記円形マイクロスト
リツプアンテナと平行で、かつ前記円形マイクロ
ストリツプアンテナと前記円環の中心線が一致す
るごとく配置される円偏波円錐ビームアンテナに
おいて、 前記円環の周囲長が約４波長であり、前記円形
マイクロストリツプアンテナの小円板の周囲長が
４波長よりやゝ小さく、大円板は小円板に比べて
十分に大きく、前記各放射素子への複数の同軸ケ
ーブル給電線が前記平面に垂直で、かつ、小円板
に触れることなく大円板を垂直に貫通するごとく
もうけられることを特徴とする円偏波円錐ビーム
アンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1560581A JPS57131102A (en) | 1981-02-06 | 1981-02-06 | Conical beam antenna for circular polarized wave |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1560581A JPS57131102A (en) | 1981-02-06 | 1981-02-06 | Conical beam antenna for circular polarized wave |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57131102A JPS57131102A (en) | 1982-08-13 |
| JPH0131722B2 true JPH0131722B2 (ja) | 1989-06-27 |
Family
ID=11893348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1560581A Granted JPS57131102A (en) | 1981-02-06 | 1981-02-06 | Conical beam antenna for circular polarized wave |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57131102A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5991020U (ja) * | 1982-12-13 | 1984-06-20 | ソニー株式会社 | マイクロ波用アンテナ |
| JPS5991021U (ja) * | 1982-12-13 | 1984-06-20 | ソニー株式会社 | マイクロ波用アンテナ |
-
1981
- 1981-02-06 JP JP1560581A patent/JPS57131102A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57131102A (en) | 1982-08-13 |
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