JPH03129906A - コニカルスパイラルアンテナ - Google Patents

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１ 本発明は、例えば船舶、航空機等に搭載されて、広い周
波数帯域の送受信に用いられるコニカルスパイラルアン
テナに関する。 ■従来の技術」 従来の２条の電極を有するコニカルスパイラルアンテナ
は、第１２図（ａ）にその斜視図を、第１２図（ｂ）に
その断面図を示すように、円錐形状の誘電体基板１の外
面にスパイラル状に放射導体を張り付け、誘電体基板ｌ
を金属製の底板２で支持し、円錐形状のその頂点から底
面の中心まで給電線３を設け、その底面２の外面に平衡
不平衡変換器４を設け、さらに、その平衡不平衡変換器
４にコネクタ５を設けることによって、構成されている
。 このようなコニカルスパイラルアンテナは、前方方向（
矢印方向）が最大輻射方向となる円偏波アンテナである
。 以下、説明の都合上、２条電極のアンテナを例にとり説
明する。

【発明が解決しようとする課題Ｊ 従来のコニカルスパイラルアンテナにあっては、前方方
向への正旋偏波の輻射のほかに、後方への逆旋偏波や、
後方への正旋偏波の輻射が存在する。 第１３図（ａ）は従来のコニカルスパイラルアンテナの
前方への正旋偏波の輻射強度に対する後方への逆旋偏波
の輻射強度を示すグラフ、第１３図（ｂ）は後方への正
旋偏波の輻射強度を示すグラフである。 従来のコニカルスパイラルアンテナでは、このアンテナ
後方への輻射が、後方にある物体により反射されて、前
方に輻射された直接波と干渉を引き起こしたり、また、
後方からの不要な電波を受信したりすることにより、ア
ンテナの性能に悪影響を及ぼすのを防止するため、導電
性の底板２が設けられている。 しかしながら、底板２を有する場合にも、第１３図に示
す、アンテナ後方への輻射が起こると、その輻射波は、
底板２でほとんど反射され。 間接波となって、前方に輻射された直接波と干渉を起こ
す、この後方への輻射は、アンテナの動作原理上、０と
することはできない。 特に、第１３図（ｂ）に示す後方への正旋偏波は、底板
２で反射されて逆旋偏波となり、アンテナ前方て直接波
と干渉することにより、アンテナから輻射される偏波な
楕円偏波として、その軸比な悪化させてしまう。 また、後方への逆旋偏波は、底板２によって正旋偏波の
鏡映像を形成するため、前方への正旋偏波成分と干渉を
起こす。そして、その干渉距離がアンテナ励振波長の４
分の１波長の奇数倍となる周波数では、直接波と間接波
が互いに第１２図（ｂ）で矢印で示すアンテナ正面方向
（前方方向）て強めあうように干渉するため、ビーム幅
の狭い輻射パターンが発生する。 また、底板２との距離が４分の１波長の偶数倍となる周
波数では、直接波と間接波が打ち消しあうように干渉す
るため、アンテナ正面方向以外の方向に利得のピークを
もった、いわゆる、コニカルパターンが発生する。 この現象のため、アンテナ利得は、大きな周波数依存性
を持ってしまう。 このように、従来のコニカルスパイラルアンテナては、
無損失の反射体となる底板２を備えているため２直接波
と間接波の干渉が強く発生し、これによって、アンテナ
パターンは強い周波数依存性を示し、広帯域にわたって
、輻射パターンを一定に保つことができず、また、アン
テナから輻射される偏波が楕円偏波となって、その軸比
が悪くなるという問題点があった。 本発明は、広い周波数帯域にわたって、一定のアンテナ
パターンを維持することができ、良好な軸比な得ること
がてきるコニカルスパイラルアンテナを提供することを
目的としている。 Ｅ課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本願の発明は、円錐軸を中心
とした渦巻状に形成され、ほぼ円錐体をなす導体と、 前記導体に接続された給電回路とを有するコニカルスパ
イラルアンテナにおいて。 前記円錐体の底面部に電波吸収体を有することを特徴と
する。 前記円錐体の底面部にはキャビティが設置され、前記電
波吸収体は前記キャビティの内部に収容されていてもよ
い。 前記導体は、それ自体て形状を維持するほか、誘電体基
板によって支持されて形状を維持していてもよい。 なお、誘電体基板には、一般に、エポキシファイバーガ
ラス、テフロン、ポリイミドなとの誘電体が用いられ、
導体には、銅などの金属が用いられる。 円錐底面には、底面部材を有してもよく、また、有しな
くともよい、また、底面部材を有する場合には、底面部
材は、導電体であってもよく、また、誘電体でありても
よい。 【作用】 本発明のコニカルスパイラルアンテナは、円錐底面域に
電波吸収体を有しており、この電波吸収体は、後方へ輻
射される逆旋偏波および正旋偏波を減衰させ、直接波と
の干渉を抑える。このため、広い周波数帯域にわたって
、ビーム幅の変化か少ない輻射パターンと良好な軸比な
得ることがてきる。 ［実施例］ 以下、図面に基づき本発明の各種実施例を説明する。な
お、各種実施例につき同種の部位には同一符号を付し、
重複した説明を省略する。 ＠ｉ図はコニカルスパイラルアンテナの断面図、第２図
はその斜視図である。 放射導体１６か１円錐形状の誘電体基板１１の外面に、
その頂点１７から底部１８まで、円錐軸１９を中心とし
た渦巻状に張り付けられている。 誘電体基板１１の材質には、例えば、テフロンが用いら
れる。スパイラル状の放射導体１６の材質には、例えば
、銅が用いられる。 誘電体基板１１は、金属製の底板１２て支持され、内部
か空洞となっている。しかしながら、誘電体基板１１の
内部には、例えば、ポリウレタンなどからなる誘電率の
低い発泡体が詰められていてもよい。 誘電体基板１１の内部には、円錐形状のその頂点から底
面の中心まて、平行２線伝送線による給電線１３が設け
られている。 給電線１３の２本の伝送線は、第３図に示すように、上
部て放射導体１６に接続されている。 なお、給電線１３は、誘電体基板１１と同軸のパイプて
覆われていてもよい。 その底面１２の外面には、平衡不平衡変換器１４が設け
られ、さらに、その平衡不平衡変換器１４には、コネク
タ１５か設けられている。 このようなコニカルスパイラルアンテナの内部の底部側
には、電波吸収体２１か設けられている。 電波吸収体２１の材質は、例えば、発泡スチロールにカ
ーボンをしみこませたものである。 電波吸収体２１の形状１寸法は、以下に述べる吸収体の
電波吸収特性とアンテナパターンへの要求条件とから決
定され、最適化される。 次に、第４図を参照して、コニカルスパイラルアンテナ
て用いる電波吸収体の吸収量について説明する。 第４図かられかるとおり、ｆｏをアンテナの動作最小周
波数以下に設定した場合、電波吸収体２１は、ｆｏて２
０ｄＢ以上の吸収量を示している。 このような吸収量を示す電波吸収体２１は、後方へ輻射
される逆旋偏波および正旋偏波を吸収し、このため、こ
の逆旋偏波および正旋偏波は、間接波として再輻射され
るとき、２０ｄＢ以上減衰したものとなる。 電波吸収体２１の形状は、第１図では１表面か乎坦なも
のを示しているが、例えば、第７図（ａ）に示すように
、テーパー２２を有して、底板１２の内面を底面とし、
給電線１３で頂点を結ぶ円錐形状を有していてもよい。 また、例えば、第７図（ｂ）に示すように、頂点１７側
表面に鋭い凹凸部２３を有してもよい。 この場合、電波吸収体２１の表面での反射を少なくする
ことかできる。 さらに、電波吸収体２１は、例えば、第７図（ｃ）に示
すように、第７図（ａ）の形状と第７図（ｂ）の形状と
を組み合わせて、鋭い凹凸部を有するテーパー２４を有
していてもよい。 次に、第５図を参照して、従来のコニカルスパイラルア
ンテナの軸比と第１実施例のコニカルスパイラルアンテ
ナの軸比との比較を示す。 第５図に示すとおり、従来のコニカルスパイラルアンテ
ナによる軸比３１は、高い周波数域で軸比か大きくなっ
ている。 しかしながら、本発明にょるコニカルスパイラルアンテ
ナては、全周波数域で従来のアンテナより軸比が小さく
なっているとともに、高い周波数域ては、軸比が顕著に
小さくなっている。 また、第６図は、コニカルスパイラルアンテナの輻射パ
ターンの回転直線偏波での軸比の実測値を示すグラフで
あり、第６図（ａ）は従来例のアンテナの実測値を、第
６図（ｂ）は第１実施例のアンテナの実測値を示してい
る。 なお、第６図では、パターンの幅が、軸比を表わしてい
る。 第６図かられかるとおり１本実施例（ｂ）は、従来（ａ
）に比べて、リップルが少なく、軸比の小さい良好なパ
ターンを有している。 第８図は１本発明の第２実施例を示している。 本実施例は、電波吸収体を入れるためのキャビティを設
けたものである。 第８図のコニカルスパイラルアンテナでは、スパイラル
状の放射導体１６が、円錐形状から頂点を切り欠いた形
状の誘電体基板３１の外面に、その頂点側３７から底部
側３２まで、張り付けられている。 誘電体基板３１の内部には、頂点側３７から底部側３２
まて、平行な２木の導線を有する給電線３３が設けられ
ている。 誘電体基板３１の底部は、ほぼ円筒状のリング３９の内
面て固定されている。 また、リング３９は、ほぼ円筒状のキャビティ４３と嵌
合して、キャビティ４３に支持されている。 キャビティ４３は、例えば、金属または絶縁体の内面に
導電性めっきを付したものである。キャビティ４３は、
平衡不平衡変換器３４に固定され、平衡不平衡変換器３
４によって支持されている。 リング３９とキャビティ４３と平衡不平衡変換器３４と
の外面は、連続した円筒面を形成している。このため、
これらの部材は、アンテナの径を大きくすることがない
。 平衡不平衡変換器３４には、コネクタ３５が設けられて
いる。 平衡不平衡変換器３４のキャビティ４３の内部には、給
電線３３を中心に貫通させた電波吸収体４１が設けられ
ている。 電波吸収体４１は　Ｈ電体基板３１の底部側３２から突
出している。 第１図に示す第１実施例の場合、誘電体基板１１内に電
波吸収体２１を入れると、底板１２に近いアンテナ導体
上の電流分布を乱す可能性がある。このため、第１実施
例のアンテナでは、Ｊ電体基板１１か電波吸収体２１と
重なる部分は、アンテナとしての動作が保証されない。 本実施例は、アンテナにキャビティ４３を形成し、その
キャビティ４３内に電波吸収体４１を収容、することに
より、アンテナの径を大きくすることなく、電波吸収体
４１と誘電体基板３１の全体をアンテナとして動作させ
ることができる（第９図参照）。 なお、第１Ｏ図の第３実施例に示すように、電波吸収体
に第７図（ｂ）で示す鋭い凹凸部２３を形成することに
より、電波吸収体の表面の反射を小さくするようにして
もよい。 また、同様に、電波吸収体を第７図（ｃ）で示す構成と
してもよい。 なお、第１１図の第４実施例に示すように、本発明ては
、誘電体基板１１を平衡不平衡変換器１４て支持するこ
とにより、底板１２を省略することがてきる。 従来、導電性の底板２は、誘電体基板１１を支持するほ
か、アンテナ後方への輻射が、後方にある物体により反
射されて、前方に輻射された直接波と干渉を引き起こし
たり、また、後方からの不要な電波を受信したりするこ
とにより、アンテナの性能に悪影響を及ぼすのを防止す
るため、設けられている。 しかしながら、本実施例では、電波吸収体２１がアン、
テナ後方への輻射を吸収してしまうため、アンテナ後方
への輻射により、アンテナの性能が悪影響を受けること
は防止される。 また、同様の理由から、底板１２を、金属などの導電体
により構成するほか、誘電体により構成してもよい。 以下、２条の電極を有するコニカルスパイラルアンテナ
について説明したが、２条以外の、例えば、４条の電極
を有するものに対しても同様の効果が望める。

【発明の効果】

コニカルスパイラルアンテナは、円錐底面域に電波吸収
体を有し、後方への不用な輻射を吸収するため、広い周
波数帯域にわたって、ビーム幅の変化が少ない、一定の
アンテナ輻射パターンを得ることができ、また、良好な
軸比な得ることがてきる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第６図は本発明の第１実施例を示しており、
第１図はコニカルスパイラルアンテナの断面図、第２図
はその斜視図、第３図はコニカルスパイラルアンテナの
上部の拡大断面図、第４図はコニカルスパイラルアンテ
ナて用いる電波吸収体の吸収量を示すグラフ、第５図は
従来および第１実施例のコニカルスパイラルアンテナの
軸比を示すグラフ、ｆｆＧ６図は従来例およびｔｆＳｌ
実施例のコニカルスパイラルアンテナの輻射パターンの
回転直線偏波ての軸比の実測値を示すグラフ、第７図は
本発明て用いるコニカルスパイラルアンテナの電波吸収
体の他の態様を示す断面図、第８図は本発明の第２実施
例を示す断面図、第９図は第１実施例のコニカルスパイ
ラルアンテナを第２実施例のコニカルスパイラルアンテ
ナと比較する概略斜視図、第ｉｏ図は本発明の第３実施
例を示す断面図、第１１図は本発明の第４実施例を示す
断面図、第１２図は従来のコニカルスパイラルアンテナ
の斜視図および断面図、第１３図は従来のコニカルスパ
イラルアンテナの、前方への正旋偏波の輻射強度に対す
る後方への逆旋偏波および正旋偏波の輻射強度を示すグ
ラフである。 １１．３１・・・誘電体基板 １２・・・底板 １３．３３・・・給電線 １４．３４−・・平衡不平衡変換器 １５．３５・・・コネクタ １６・・・放射導体 ２１．２２，２３，２４．４１・・・電波吸収体４３・
・−キャビティ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、円錐軸を中心とした渦巻上に形成され、ほぼ円錐体
   をなす導体と、 前記導体に接続された給電回路とを有するコニカルスパ
   イラルアンテナにおいて、 前記円錐体の底面部に電波吸収体を有する ことを特徴とするコニカルスパイラルアンテナ。 ２、前記円錐体の底面部にはキャビティが設置され、前
   記電波吸収体は前記キャビティの内部に収容されている
   ことを特徴とする請求項１記載のコニカルスパイラルア
   ンテナ。 ３、前記導体は、誘電体基板によって支持されているこ
   とを特徴とする請求項１または２記載のコニカルスパイ
   ラルアンテナ。