JPH04344705A - 無指向性アンテナ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、水平面内無指向性（
以下「無指向性」という。）で且つ円偏波用で、波長の
短い電波（電磁波）に適するアンテナに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】水平面内無指向性でかつ円偏波特性を有
するアンテナとしては、バイコニカルアンテナがある。 このようなアンテナはマイクロ波帯で良く使われている
が、垂直面内のビーム幅を狭くしようとすると上下の円
錐形状の大きさが非常に大きくなり重量も大きくなる。 したがって、中央のスロット部が構造的に弱くなる。ま
た周波数帯域も狭い。中央のスロット部の幅は波長に比
べ非常に狭くする必要があり、例えば３ＧＨｚでは２ｍ
ｍ程度であるが、７０ＧＨｚ帯では０．１ｍｍ程度とな
る。したがって加工も非常に難しい。このような、大型
であること、重量が大きいこと、構造的に脆弱な部分が
あること、等のことは、移動体に搭載して振動・衝撃を
受けながら使用するのに適しない。

【０００３】

【発明の目的】この発明は、移動体に搭載するミリメー
トル波（以下「ミリ波」という。）もしくはサブミリメ
ートル波（以下「サブミリ波」という。）用の無指向性
アンテナを得ることを目的とするもので、この見地から
、重量が大きくないこと、形状が大きくないこと、構造
的に脆弱な部分がないこと、無指向性の完全さが損われ
ないこと、加工・製作が容易であること等の要請に応え
るものである。

【０００４】

【発明の概要】この発明は、回転放物面（以下「パラボ
ラ」という。）からなる第１の反射鏡の軸に一致した軸
を有する直円錐面を第２の反射鏡として設けたものであ
る。円錐を、軸と錐面との角が４５°の直円錐とし、パ
ラボラの軸、従って直円錐の軸、を鉛直にとり、パラボ
ラの面を円錐面に対向させると、円錐面に出入する電波
は水平面内で無指向性となる。フィードホーンは、パラ
ボラの焦点の位置に設ける。

【０００５】

【効果】この発明によるアンテナは、構造が極めて簡単
であり、重量・寸法とも大きくならないし、形状も簡単
である。そして、構造的に脆弱な部分を有しない。製作
も容易である。この発明によれば、円偏波の電波に対し
て、軸を鉛直方向にとれば、水平面内無指向性が、原理
的に、保障される。

【０００６】なお、楕円偏波の電波に対しては、無指向
性が損われるが、どの方位に対しても或る程度の指向性
を有する特性が得られる。そして、反射鏡を使用してい
るので、周波数帯域は本質的に広帯域である。従って、
移動体に搭載するのに適し、又、ミリ波・サブミリ波用
に適する。

【０００７】

【実施例】図１は、この発明のアンテナの構成の基本配
置を示すものである。この図において、Ａはパラボラで
あり、Ｂは直円錐である。

【０００８】以後の説明において、パラボラについて記
号「Ａ」はパラボラの構造物を指すとともにパラボラの
鏡面をも指すものとし、又、直円錐について記号「Ｂ」
は直円錐の構造物を示すとともに直円錐の錐面（鏡面）
をも示すものとする。

【０００９】図１で、パラボラＡの軸と直円錐の軸とを
一致させてこれをＺ軸として示した。又、この図で、Ｚ
軸と錐面Ｂとの間の角θは４５度である。パラボラＡと
直円錐面Ｂとを対向させてあり、Ｆはフィードホーンで
パラボラＡの焦点の位置にある。

【００１０】図１において、フィードホーンＦから出た
電波Ｗ１は、パラボラＡのＡ１点で反射した後、Ｚ軸に
平行に進んで円錐Ｂの面のＢ１点で反射してＺ軸に垂直
にＣ１の方向の経路で出る。同様に電波Ｗ２は、パラボ
ラＡのＡ２点、円錐Ｂの面のＢ２点で反射した後Ｚ軸に
垂直にＣ２の方向の経路で出る。

【００１１】ここで、図１において送信電力は円偏波と
してフィードホーンＦより放射される。これを前提とす
る。さらに、フィードホーンＦの放射位相中心を焦点と
するパラボラＡの鏡面によって反射され、球面波から平
面波に変換される。この平面波が円錐面Ｂの反射鏡によ
って９０度折り曲げられ、Ｚ軸が鉛直に設けてある場合
水平方向の無指向性電波となる。

【００１２】円錐面Ｂの拡がり（Ｚ軸に垂直な面に沿っ
た広がり）は、パラボラＡの周縁部Ａ０−Ａ０からＺ軸
に平行に引いた線の中に入るようにその周縁部Ｂ０−Ｂ
０の大きさを設定する。

【００１３】垂直面内のビーム幅はパラボラＡの直径（
図１の周縁部Ａ０−Ａ０の直径）によって決まるので、
この直径を大きくすればいくらでもビーム幅を狭くする
ことができる。ここで、パラボラＡの直径をＤ、使用す
る電波の波長をλとすれば、垂直面内ビーム幅は

【００
１４】

【数１】

【００１５】によって与えられることが知られている。

【００１６】例えば、ミリ波帯で使用する場合として、
Ｄ＝１５０ｍｍ、λ＝３．８５ｍｍ（７８ＧＨｚ）とす
れば上式により垂直面内ビーム幅は約３．６度となる。

【００１７】（円偏波の電波が無指向性となる説明）図
２は、図１の直円錐Ｂの鏡面を上方（パラボラＡの側）
から見た図である。この図で、パラボラＡから反射した
円偏波の波面が紙面と平行であり、その電界ベクトル１
，２，３，４はそれぞれ点線矢印１Ａ，２Ａ，３Ａ，４
Ａに向くように回転しているものとする。これは電界ベ
クトルの進行の後方より見ると右ねじ回りとなっている
。

【００１８】

【外１】

【００１９】このとき、各々の電界ベクトルは、前記し
たように回転する約束により、反射後はそれぞれ「Ａ」
記号のついていないものから同じ数字の「Ａ」記号のつ
いているものの向きに回転する。これは、電界ベクトル
の進行の後方より見ると左ねじ回りとなっている。即ち
、電波は円錐面Ｂのどの個所で反射したものも同じ左ね
じ回りとなって、旋回している。

【００２０】楕円偏波の電波についても、円錐面Ｂでの
反射後、円偏波の場合と同様に電界ベクトルが旋回して
いる。

【００２１】（電波が直線偏波の場合の説明）電波が直
線偏波（図２の電界ベクトル１，２，３，４について点
線矢印１Ａ，２Ａ，３Ａ，４Ａがない場合）であると、
Ｚ軸が鉛直に設けてあるとして、波面が紙面に平行であ
り、電界ベクトル１，２，３，４が円錐面Ｂで反射され
た後、５と７のものは水平偏波となるが、６と８のもの
は垂直偏波となる。即ち円錐面Ｂによる反射によって偏
波面が保存されない。

【００２２】（実施例の変形についての考察）（１）図
１では、直円錐Ｂの頂点が、パラボラＡの焦点に位置し
てフィードホーンＦと一致するように示してあるが、こ
れは必須ではない。直円錐全体をＺ軸に沿って移動させ
て、図１を引用して言えば、Ａ１−Ｂ１間、Ａ２−Ｂ２
間の距離は、実施の都合によって決めればよい。

【００２３】（２）直円錐Ｂの錐面は、伝播の方向と電
力とに方向性が生ずることを諒承すれば、構造的に錐面
の一部を欠くことは、本質的なことではない。

【００２４】（３）直円錐のまま、Ｚ軸と錐面との間の
角θを４５度以外の角度にすれば、全方向性を保持した
まま伝播の方向をＺ軸に対する垂直方向から偏倚させる
ことができる。Ｚ軸を鉛直に設けているとき、角θの大
きさを４５度より小さくして、地表に対して指向性を持
たせるとか、反対に４５度より大きくして空中の飛翔体
に対して指向性を持たせるとかのことができる。

【００２５】（４）Ｚ軸を鉛直線から傾けて設置すると
、特定の方向（方位）の地表又は上方に対して指向性を
持たせることができる。

【００２６】（５）軸を鉛直線の方向に一致させて斜円
錐にしても、無指向性ではなくなるが、地表又は上方に
指向性を持たせることができる。

【００２７】（６）この発明は、ミリ波帯・サブミリ波
帯に限らず、原理的には、波の波長に制限はない。

【００２８】（７）この発明は、送信アンテナとしても
、受信アンテナとしても、使用できる。

【００２９】（８）偏波面の問題を捨象して、反射経路
だけについて言えば、この発明は、音波・超音波に対し
ても使用できる。

【００３０】（まとめ）この発明は、移動体に搭載して
、電波灯台との間に電波を授受するのに適する。また、
固定舎屋、移動体等に設置して、四方の移動局等との間
に通信をする場合の送信・受信をするのに適する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の説明図

【図２】実施例の説明図

【符号の説明】

Ａ…回転放物面鏡（パラボラ）　　　　　　Ａ０　…回
転放物面鏡Ａの周縁 Ｂ…直円錐反射鏡　　　　　　　　　　　　　　　　　
　Ｂ０　…直円錐反射鏡Ｂの周縁 Ｆ…フィードホーン θ…直円錐反射鏡Ｂの軸と鏡面との間の角１，２，３，
４，１Ａ，２Ａ，３Ａ，４Ａ…円偏波の電界ベクトル ５，６，７，８，５Ａ，６Ａ，７Ａ，８Ａ…直円錐反射
鏡Ｂで反射した円偏波の電界ベクトル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　回転放物面からなる第１の反射器と、
   上記回転放物面の軸に一致した軸を有する直円錐反射面
   からなる第２の反射器を備えたことを特徴とする無指向
   性アンテナ。
2. 【請求項２】　　回転放物面の軸を鉛直線の方向に設け
   たことを特徴とする請求項１に記載の無指向性アンテナ
   。
3. 【請求項３】　　直円錐反射面がその軸に対して４５度
   に形成してあることを特徴とする請求項１又は２に記載
   の無指向性アンテナ。