JPH0569324B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、広帯域アンテナ素子に単方向化した
アンテナ輻射特性を与える広帯域アンテナに関す
る。

（従来技術） 従来、この種の広帯域アンテナとしては、例え
ば第５図のものが知られている。

第５図において、１は広帯域アンテナのアンテ
ナ電極であり、例えば２条平面アルキメデス・ス
パイラルアンテナのアンテナ電極を示している。

このアンテナ電極１の形状としては、この他
に、多条ログ・スパイラルアンテナ、対数周期ア
ンテナ、その他に自己補対構造をもつた広帯域ア
ンテナが用いられる。

２はキヤビテイであり、アンテナ電極１でなる
広帯域アンテナの指向特性を単方向化するために
用いられ、キヤビテイ１の内壁面は電気的に良導
体となつている。

このキヤビテイ２の働きは、アンテナ電極１自
体の輻射特性が、アンテナ電極面の両側に輻射す
る双方向特性となつているため、キヤビテイ２内
となる片側のエネルギを反射若しくは吸収するこ
とによつて、アンテナ指向性を単方向化するもの
である。

例えば第５図にあつては、キヤビテイ１内に進
行する波は、キヤビテイ内での損失がほとんどな
いため、略完全に反射され、矢印３で示す方向に
単方向化されたアンテナ指向特性が得られる。

ところで、キヤビテイを備えた広帯域アンテナ
の輻射特性が、アンテナ電極１から直接自由空間
に輻射される直接波と、キヤビテイ２から再輻射
される間接波との干渉によつて決定されることは
広く知られている。即ち、キヤビテイ２の深さが
アンテナ励振波長における1/4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矢印３で
示したアンテナ正面方向で強め合うように干渉す
るため、アンテナ正面方向にピークをもつビーム
幅の狭い輻射パターンを発生する。またキヤビテ
イ深さが1/4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合うように干渉し、アン
テナ正面方向以外の方向に利得のピークをもつた
所謂コニカルパターンを発生する。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このようなキヤビテイを備えた
従来の広帯域アンテナ、特に第５図に示したよう
に無損失の反射体となるキヤビテイ２を備えた広
帯域アンテナにあつては、前述したように直接波
と間接波の干渉が強く発生するため、アンテナ輻
射パターンは強い周波数依存性を示し、広帯域に
亘つて輻射パターンの形状を略一定に保つ必要が
あるような用途には使用できないという問題があ
つた。

この問題は、キヤビテイの存在自体が引き起こ
す問題であるため、アンテナ素子がいかに広帯域
特性を示そうと解決できない問題である。実際に
は第５図の構造では、略一定の輻射パターンを保
つのは１オクターブが限界である。

一方、キヤビテイ２内に電波吸収体を満たし、
キヤビテイ内に進行するエネルギーを全て吸収し
て間接波を無くしてしまう方法も考えられる。

しかし、この場合、輻射パターンは数オクター
ブに亘つて略同形に維持できるが、吸収によるア
ンテナ利得の低下が著しいという別の問題が発生
する。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてな
されたもので、アンテナ利得の低下を最小限に抑
えながら広い周波数帯域に亘つて略一定のアンテ
ナ輻射パターンを維持できる広帯域アンテナを提
供することを目的とする。

この目的を達成するために本発明にあつては、
広帯域アンテナ素子１とキヤビテイ２との組み合
わせにより単方向化したアンテナ輻射特性を与え
る広帯域アンテナにおいて、キヤビテイ２内の底
面にキヤビテイ２の1/2波長共振周波数より低い
周波数において共振吸収特性を示す電波吸収体４
を装荷したものである。

（作用） このような本発明の構成によれば、キヤビテイ
内底面に装荷した電波吸収体は、直接波と間接波
の干渉によりビーム幅が所謂コニカルパターンと
なつてしまうキヤビテイの1/2波長共振点で大き
な吸収特性が得られるので極端なビーム幅の広が
りを抑え、一方、直接波と間接波の干渉によりア
ンテナのビーム幅が最小となるキヤビテイの1/4
波長共振点である程度の吸収特性が得られるので
ビーム幅が狭くなりすぎるのを抑え、これによつ
て広い周波数帯域に亘つてビーム幅の変化が少な
い輻射パターンを得ることができる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を部分的に破断して
示した説明図である。

まず構成を説明すると、１はアンテナ電極であ
り、第５図に示したと同様、例えぱ２条平面アル
キメデス・スパイラルアンテナを使用しており、
この他にアンテナ電極としては、多条ログ・スパ
イラルアンテナ、対数周期アンテナ、更には自己
補対構造をもつアンテナが使用される。

２はアンテナ電極１に組合せて設けられたキヤ
ビテイであり、キヤビテイ２の内壁は良導体とな
つており、本発明にあつてはキヤビテイ２内の底
面に電波吸収体として磁界吸収型共振吸収体４を
装荷している。

ここで、磁界吸収型共振吸収体４の共振吸収周
波数oは、キヤビテイ２の1/2波長共振周波数に
比べ若干低い周波数となるように設定されてい
る。

次に、第１図の実施例の作用を説明する。

まず、キヤビテイ２内の底面に装荷した磁界吸
収型共振吸収体４の吸収特性は第２図に示すよう
になる。即ち、共振点oでは最大の吸収を示す
が、共振点以外でもまつたく吸収が無くなること
はない。

このような第２図に示す磁界吸収型共振吸収体
４をキヤビテイ２の底面に装荷した本発明にあつ
ては、磁界吸収型共振吸収体４の共振吸収周波数
oをキヤビテイ２の1/2波長共振点より若干低い
側にずらすことによつて、例えば第３図の関係に
設定している。

第３図において、アンテナ広帯域動作の点から
言えば、キヤビテイ２の1/4波長共振点_1/4ではビ
ームパターン幅がアンテナ素子単体の場合に比べ
て非非常に狭くなつてしまうため、キヤビテイに
よるビーム幅を狭くする効果を低減するため、磁
界吸収型共振吸収体４によつてキヤビテイ２は1/
４波長共振点_1/4でもＡ点のように若干の吸収量が
存在することが望ましい。

一方、ビームパターン幅が極端に広くなつてコ
ニカルパターンとなつてしまうキヤビテイ２の1/
２波長共振点_1/2では、磁界吸収型共振吸収体４に
よる吸収量が無限大であることが望ましいが、実
用的にはＢ点に示すように最大値からずれても−
15dB程度あれば輻射パターンがコニカルパター
ンになることはない。

第４図はキヤビテイ内に電波吸収体を設けた場
合と、設けない場合について周波数に対するビー
ム幅を示した特性図である。

第５図において、従来のようにキヤビテイ内に
電波吸収体をもたない場合にあつては、破線５０
で示すように、1/2波長共振点_1/2でビーム幅が極
端に広くなり、また1/4波長共振点_1/4ではビーム
幅が狭くなつている。これに対し本発明にあつて
は、実線５２で示す特性のように1/2波長共振点
_1/2にあつては磁界吸収型共振吸収体４による吸
収量が大きいことで、ビーム幅は抑え込まれ、ま
た1/4波長共振点_1/4においても磁界吸収型共振吸
収体４による吸収量がある程度あることから、ビ
ーム幅が広がることとなり、その結果、ビーム幅
が略一定となり、且つ使用周波数帯域が著しく拡
大されることになる。

更に、本発明でキヤビテイ２内に設ける電波吸
収体として、上記の実施例にあつては磁界吸収型
共振吸収体４を用いたが、これは次の理由によ
る。

電波吸収体としては電界成分を吸収する電界吸
収型共振吸収体と磁界成分を吸収する磁界吸収型
共振吸収体の２種類が考えられる。

ここで、後者の磁界吸収型共振吸収体は波長に
比べ充分に小さい厚さのものが得られるが、前者
の電界吸収型共振吸収体にあつては波長に比べ相
当に厚いものが必要となる。

このため厚みの大きい電界吸収型共振吸収体を
キヤビテイ２内の底面に設けた場合には、吸収体
表面とアンテナ電極とが接近し、アンテナ電極上
八電流に対し吸収体が損失を与えてアンテナ利得
を低下させてしまうことになる。

そこで本発明にあつては、電波吸収体として上
述の実施例に示したように磁界吸収型共振吸収体
４を用いており、利得の高いアンテナを得る意味
で望ましい。

（発明の効果） 以上説明してきたように本発明によれば、広帯
域アンテナ素子１とキヤビテイ２との組み合わせ
により単方向化したアンテナ輻射特性を与える広
帯域アンテナにおいて、キヤビテイ２内の底面に
キヤビテイ２の1/2波長共振周波数より低い周波
数において共振吸収特性を示す電波吸収体４を装
荷したため、広い周波数帯域に亘つて略一定のア
ンテナ輻射パターンを維持できる輻射パターンの
変化の少ない単方向化されたアンテナ輻射特性が
得られる。

また、電波吸収体として共振波長に比べ充分に
小さい厚さの磁界吸収型共振吸収体を使用してい
ることから、アンテナ利得を低下させることなく
広い周波数帯域に亘つて輻射パターンの変化の少
ない特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を一部破断して示し
た説明図、第２図は第１図の実施例における電波
吸収体の吸収特性を示したグラフ図、第３図は第
１図の実施例における吸収体の共振点とキヤビテ
イの1/2波長及び1/4波長共振点との関係を示した
グラフ図、第４図は第１図の実施例で得られるビ
ーム幅を従来例と対比して示したグラフ図、第５
図は従来例を示した説明図である。 １：アンテナ電極、２：キヤビテイ、４：磁界
吸収型共振吸収体（電波吸収体）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 広帯域アンテナ素子１とキヤビテイ２との組
   み合わせにより単方向化したアンテナ輻射特性を
   与える広帯域アンテナにおいて、 キヤビテイ２内の底面にキヤビテイ２の1/2波
   長共振周波数より低い周波数において共振吸収特
   性を示す電波吸収体４を装荷したことを特徴とす
   る広帯域アンテナ。 ２ 電波吸収体４として磁気吸収型共振吸収体４
   を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の広帯域アンテナ。