JPH0575331A - 平面アンテナ - Google Patents
平面アンテナInfo
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- JPH0575331A JPH0575331A JP26524391A JP26524391A JPH0575331A JP H0575331 A JPH0575331 A JP H0575331A JP 26524391 A JP26524391 A JP 26524391A JP 26524391 A JP26524391 A JP 26524391A JP H0575331 A JPH0575331 A JP H0575331A
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- Japan
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- radiating element
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- ground plane
- planar antenna
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 人工衛星を利用する移動体通信用の平面アン
テナで、小形で、かつ周波数特性の広帯域化を図る。 【構成】 放射素子７と地板１３とからなり、該放射素
子７は、ほぼ平面に配設された一対の導体線条、または
マイクロストリップ導体７ａ，７ｂからなる複数回のう
ず巻を形成して、その中心部１１ａ，１１ｂから給電さ
れる構造であり、それぞれのうず巻の一半径方向におけ
る相隣る巻間隔が対数周期的関係にあり、前記地板は、
該放射素子の後側で前記使用最短波長の電気的に１／４
以上の間隔を置いて配設される。
テナで、小形で、かつ周波数特性の広帯域化を図る。 【構成】 放射素子７と地板１３とからなり、該放射素
子７は、ほぼ平面に配設された一対の導体線条、または
マイクロストリップ導体７ａ，７ｂからなる複数回のう
ず巻を形成して、その中心部１１ａ，１１ｂから給電さ
れる構造であり、それぞれのうず巻の一半径方向におけ
る相隣る巻間隔が対数周期的関係にあり、前記地板は、
該放射素子の後側で前記使用最短波長の電気的に１／４
以上の間隔を置いて配設される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、平面アンテナに関し、
特に人工衛星を利用した移動体通信用の平面アンテナに
関する。
特に人工衛星を利用した移動体通信用の平面アンテナに
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、人工衛星を利用する移動体通信用
アンテナとしては、移動しながら利用するため、常時、
該衛星方向を指向するよう衛星を追尾する装置を備えた
ものが必要であった。
アンテナとしては、移動しながら利用するため、常時、
該衛星方向を指向するよう衛星を追尾する装置を備えた
ものが必要であった。
【０００３】図１０は、この種の人工衛星を利用した移
動体通信用アンテナの一例を示す。この移動体通信用ア
ンテナ１００は棒状アンテナ１０１とその装着部１０２
とからなり、前記棒状アンテナ１０１は、棒状絶縁体に
複数対の導体をつる巻き状に形成し、逆円錐形状の指向
性をもたせた無追尾形のものであった。
動体通信用アンテナの一例を示す。この移動体通信用ア
ンテナ１００は棒状アンテナ１０１とその装着部１０２
とからなり、前記棒状アンテナ１０１は、棒状絶縁体に
複数対の導体をつる巻き状に形成し、逆円錐形状の指向
性をもたせた無追尾形のものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
前記アンテナは、いづれも装置が複雑であるとか、移動
体に装着するには全長が長く（高さがあるため）、軽薄
短小を指向する現代にそぐわないなどの問題点があっ
た。
前記アンテナは、いづれも装置が複雑であるとか、移動
体に装着するには全長が長く（高さがあるため）、軽薄
短小を指向する現代にそぐわないなどの問題点があっ
た。
【０００５】本発明はかかる点に鑑みなされたもので、
その目的は前記問題点を解消し、小形で取り扱い易く、
自動車等の移動体に装着するにも都合がよいばかりでな
く、周波数特性も広帯域な平面アンテナを提供すること
にある。
その目的は前記問題点を解消し、小形で取り扱い易く、
自動車等の移動体に装着するにも都合がよいばかりでな
く、周波数特性も広帯域な平面アンテナを提供すること
にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の構成は、下記の（１）および（２）のとおり
である。 （１）放射素子と地板とからなる平面アンテナにおい
て、該放射素子は、ほぼ平面に配設された一対の導体線
条、またはマイクロストリップ導体からなる一回、ある
いは複数回のうず巻を形成し、その中心部から給電され
る構造であり、それぞれのうず巻の一半径方向における
相隣る巻間隔が対数周期的関係にあり、該うず巻の最も
外側における一周長が使用最長波長にほぼ等しく、かつ
最も内側における一周長が使用最短波長にほぼ等しく形
成され、前記地板は、該放射素子の後側で前記使用最短
波長の電気的に１／４以上の間隔を置いて配設されるこ
とを特徴とする。
の本発明の構成は、下記の（１）および（２）のとおり
である。 （１）放射素子と地板とからなる平面アンテナにおい
て、該放射素子は、ほぼ平面に配設された一対の導体線
条、またはマイクロストリップ導体からなる一回、ある
いは複数回のうず巻を形成し、その中心部から給電され
る構造であり、それぞれのうず巻の一半径方向における
相隣る巻間隔が対数周期的関係にあり、該うず巻の最も
外側における一周長が使用最長波長にほぼ等しく、かつ
最も内側における一周長が使用最短波長にほぼ等しく形
成され、前記地板は、該放射素子の後側で前記使用最短
波長の電気的に１／４以上の間隔を置いて配設されるこ
とを特徴とする。
【０００７】（２）前記（１）における前記うず巻が多
角形うず巻であることを特徴とする。
角形うず巻であることを特徴とする。
【０００８】
【作用】前記のように構成された平面アンテナは、その
放射素子としての一対の線条、あるいはマイクロストリ
ップからなる複数回のうず巻について、それぞれのうず
巻の一半径方向における相隣る巻間隔が対数周期的関係
にあり、該うず巻の最も外側における一周長が使用最長
波長にほぼ等しく、かつ最も内側における一周長が使用
最短波長にほぼ等しく形成されているので、必要とする
周波数帯域における周波数特性が確保されると共に、該
放射素子の後側に前記使用最短波長の電気的に１／４以
上の間隔を置いて地板が配設されているので、後述の原
理により、広帯域で無追尾に好ましい逆円錐形状の指向
性を持つアンテナとなる。
放射素子としての一対の線条、あるいはマイクロストリ
ップからなる複数回のうず巻について、それぞれのうず
巻の一半径方向における相隣る巻間隔が対数周期的関係
にあり、該うず巻の最も外側における一周長が使用最長
波長にほぼ等しく、かつ最も内側における一周長が使用
最短波長にほぼ等しく形成されているので、必要とする
周波数帯域における周波数特性が確保されると共に、該
放射素子の後側に前記使用最短波長の電気的に１／４以
上の間隔を置いて地板が配設されているので、後述の原
理により、広帯域で無追尾に好ましい逆円錐形状の指向
性を持つアンテナとなる。
【０００９】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例
を例示的に詳しく説明する。図１は本発明の平面アンテ
ナの一実施例を示し、図１（Ａ）は該アンテナの側面
図、図１（Ｂ）はその正面図である。図１において、１
は全体としての平面アンテナ、２は給電部、３は放射
部、４は装着部である。
を例示的に詳しく説明する。図１は本発明の平面アンテ
ナの一実施例を示し、図１（Ａ）は該アンテナの側面
図、図１（Ｂ）はその正面図である。図１において、１
は全体としての平面アンテナ、２は給電部、３は放射
部、４は装着部である。
【００１０】図２は図１（Ｂ）の平面アンテナ１におけ
る放射部３の拡大図で、図３におけるＩＩ−ＩＩ線矢視
による断面図、図３は図２の平面アンテナ１の縦断面図
である。同図は左旋円偏波用の放射部３を示しており、
７は一対のうず巻形状の導体線条、またはマイクロスト
リップ導体７ａ，７ｂからなる放射素子、８は終端抵抗
器、９はマイクロストリップ基板、１０は放射素子７の
保護カバーであり、電気特性のよい絶縁部材である。
る放射部３の拡大図で、図３におけるＩＩ−ＩＩ線矢視
による断面図、図３は図２の平面アンテナ１の縦断面図
である。同図は左旋円偏波用の放射部３を示しており、
７は一対のうず巻形状の導体線条、またはマイクロスト
リップ導体７ａ，７ｂからなる放射素子、８は終端抵抗
器、９はマイクロストリップ基板、１０は放射素子７の
保護カバーであり、電気特性のよい絶縁部材である。
【００１１】１１ａ，１１ｂは放射素子７への給電端
で、うず巻形素子のほぼ中心部にあり、平行給電線１２
によってそれぞれ接続される。１３は電気良導体からな
る地板で、放射素子７との間隔ｄの寸法が指向性を逆円
錐形状とする鍵をもっている。
で、うず巻形素子のほぼ中心部にあり、平行給電線１２
によってそれぞれ接続される。１３は電気良導体からな
る地板で、放射素子７との間隔ｄの寸法が指向性を逆円
錐形状とする鍵をもっている。
【００１２】今、本実施例における平面アンテナの構
成、寸法および動作について、以下に述べる。図４
（Ａ）は前記放射素子７の設計寸法を決定するための設
計方法説明図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の中心部拡大図
である。
成、寸法および動作について、以下に述べる。図４
（Ａ）は前記放射素子７の設計寸法を決定するための設
計方法説明図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の中心部拡大図
である。
【００１３】図において、放射素子７のひとつのうず巻
導体７ｂの中心２０より、一の半径方向に線２１を引
き、該中心２０から前記うず巻導体７ｂとの最初の交点
までの間隔をＤ1 とし、その交点から次の交点、すなわ
ち最初の交点からうず巻導体７ｂが一周して、次に交差
する交点までの間隔をＤ2 とする。同様に同半径方向の
線２１における各間隔を、順次Ｄ3 ，Ｄ4 とし、前記う
ず巻導体７ｂを、これらの相隣る間隔が対数周期的関係
にあるうず巻形状とする。
導体７ｂの中心２０より、一の半径方向に線２１を引
き、該中心２０から前記うず巻導体７ｂとの最初の交点
までの間隔をＤ1 とし、その交点から次の交点、すなわ
ち最初の交点からうず巻導体７ｂが一周して、次に交差
する交点までの間隔をＤ2 とする。同様に同半径方向の
線２１における各間隔を、順次Ｄ3 ，Ｄ4 とし、前記う
ず巻導体７ｂを、これらの相隣る間隔が対数周期的関係
にあるうず巻形状とする。
【００１４】他方、前記うず巻導体７ｂの中心２０から
の他の半径方向に線２２を引き、該うず巻導体７ｂの最
も外側の交点までの半径をＲL 、最も内側の交点までの
半径をＲH とし、該うず巻導体７ｂの最も外側の一周長
ｌL を、使用最低周波数ｆL の波長λL にほぼ等しく、
かつ該うず巻導体７ｂの最も内側の一周長ｌH を、使用
最高周波数ｆH の波長λH にほぼ等しくするとき、ＲH
／λH ＝ＲL ／λL の関係になるように、前記うず巻導
体７ｂの形状および寸法を決定する。この場合、該うず
巻導体７ｂの形状しとてアルキメデスうず巻としてもよ
く、また、図９に示すような多角形うず巻としてもよ
い。
の他の半径方向に線２２を引き、該うず巻導体７ｂの最
も外側の交点までの半径をＲL 、最も内側の交点までの
半径をＲH とし、該うず巻導体７ｂの最も外側の一周長
ｌL を、使用最低周波数ｆL の波長λL にほぼ等しく、
かつ該うず巻導体７ｂの最も内側の一周長ｌH を、使用
最高周波数ｆH の波長λH にほぼ等しくするとき、ＲH
／λH ＝ＲL ／λL の関係になるように、前記うず巻導
体７ｂの形状および寸法を決定する。この場合、該うず
巻導体７ｂの形状しとてアルキメデスうず巻としてもよ
く、また、図９に示すような多角形うず巻としてもよ
い。
【００１５】次に、前記放射素子７の背後側に配置する
地板１３は、図３に示すように放射素子７との間隔ｄを
ｄ≧λH ／４，ｄ≧λL ／４になるように、中心部と周
辺部に若干のテーパをつけて配置すればよい。終端抵抗
器８は、その値は約６００Ωとし、他端を前記導体地板
１３に接続して接地する。
地板１３は、図３に示すように放射素子７との間隔ｄを
ｄ≧λH ／４，ｄ≧λL ／４になるように、中心部と周
辺部に若干のテーパをつけて配置すればよい。終端抵抗
器８は、その値は約６００Ωとし、他端を前記導体地板
１３に接続して接地する。
【００１６】図５は前記放射素子７の動作原理説明図を
示す。今、送信の場合を例として説明すると、給電端Ａ
1 から給電された高周波電流のうち、Ａ2 ，Ａ3 間の導
体長が使用波長の１／２にあたるとき、その周波数の電
流の向きは矢印のように上方に向く。
示す。今、送信の場合を例として説明すると、給電端Ａ
1 から給電された高周波電流のうち、Ａ2 ，Ａ3 間の導
体長が使用波長の１／２にあたるとき、その周波数の電
流の向きは矢印のように上方に向く。
【００１７】給電端Ｂ1 から給電された同周波数の電流
は逆相であるため、１／２波長にあたるＢ2 ，Ｂ3 間の
導体には、矢印のような上向きの電流が流れることにな
る。従って、導体Ａ2 ，Ａ3 間の電流ベクトルと、導体
Ｂ2 ，Ｂ3 間の電流ベクトルが合成されて、大きな上向
きの合成電流ベクトルが得られる。
は逆相であるため、１／２波長にあたるＢ2 ，Ｂ3 間の
導体には、矢印のような上向きの電流が流れることにな
る。従って、導体Ａ2 ，Ａ3 間の電流ベクトルと、導体
Ｂ2 ，Ｂ3 間の電流ベクトルが合成されて、大きな上向
きの合成電流ベクトルが得られる。
【００１８】また、前記放射素子７の背後側に使用波長
のほぼ１／４以上の間隔を置いて配置された導体地板１
３には、前記電流ベクトルのイメージが作られるため、
放射素子７側の目標方向に電磁波が放射されることにな
る。
のほぼ１／４以上の間隔を置いて配置された導体地板１
３には、前記電流ベクトルのイメージが作られるため、
放射素子７側の目標方向に電磁波が放射されることにな
る。
【００１９】前記目標方向というのは、次のような意味
で、以下、図６，図７および図８を用いて説明する。
今、本実施例の平面アンテナ１を水平に設置したとする
と、図６に示すように、放射素子７に生ずる電流ベクト
ル２５と、地板１３を介してできる逆相のイメージ電流
ベクトル２６との合成により、該アンテナ１の指向性が
形成される。このため、図６のｄ、つまり放射素子７と
地板１３との間隔を電気的に使用波長の１／４としたと
きは、合成電磁波が真上方向に放射される。
で、以下、図６，図７および図８を用いて説明する。
今、本実施例の平面アンテナ１を水平に設置したとする
と、図６に示すように、放射素子７に生ずる電流ベクト
ル２５と、地板１３を介してできる逆相のイメージ電流
ベクトル２６との合成により、該アンテナ１の指向性が
形成される。このため、図６のｄ、つまり放射素子７と
地板１３との間隔を電気的に使用波長の１／４としたと
きは、合成電磁波が真上方向に放射される。
【００２０】しかし、前記ｄを更に大きくすることによ
って、電磁波の放射方向の角度θを変えることができ
る。そのｄのθとの関係は、高周波の使用波長をλとす
ると次の関係式が成立つ。 ２ｄｃｏｓθ＝λ／２ 従って、所望の放射角度θを得るためのｄの値が決定で
きる。
って、電磁波の放射方向の角度θを変えることができ
る。そのｄのθとの関係は、高周波の使用波長をλとす
ると次の関係式が成立つ。 ２ｄｃｏｓθ＝λ／２ 従って、所望の放射角度θを得るためのｄの値が決定で
きる。
【００２１】図７は、このようにして得られた指向性の
概要を示しており、図中の２７は目標方向の最大値を示
している。また、これは同図からわかるように水平面で
は無指向となり、どの方向を向いても同じ指向性を有
し、従って、前記衛星に対し無追尾により通信、放送に
対応するアンテナが得られる。
概要を示しており、図中の２７は目標方向の最大値を示
している。また、これは同図からわかるように水平面で
は無指向となり、どの方向を向いても同じ指向性を有
し、従って、前記衛星に対し無追尾により通信、放送に
対応するアンテナが得られる。
【００２２】図８はその利用状況の一例を示した図で、
３０は通信、放送衛星、３１，３２は自動車，船舶等の
移動体を示している。
３０は通信、放送衛星、３１，３２は自動車，船舶等の
移動体を示している。
【００２３】なお、本発明の技術は前記実施例における
技術に限定されるものではなく、同様な機能を果す他の
態様の手段によってもよく、また本発明の技術は前記構
成の範囲内において種々の変更、付加が可能である。
技術に限定されるものではなく、同様な機能を果す他の
態様の手段によってもよく、また本発明の技術は前記構
成の範囲内において種々の変更、付加が可能である。
【００２４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
平面アンテナによれば、前記構成の範囲内において、そ
の指向性を、水平面は無指向性で垂直面の指向方向の仰
角を変えることが可能であり、人工衛星を利用した通
信、または放送の移動体用無追尾アンテナとして極めて
有用である。しかも、その周波数特性は、オクターブ程
もカバーできる広帯域性をもたせることもできる。
平面アンテナによれば、前記構成の範囲内において、そ
の指向性を、水平面は無指向性で垂直面の指向方向の仰
角を変えることが可能であり、人工衛星を利用した通
信、または放送の移動体用無追尾アンテナとして極めて
有用である。しかも、その周波数特性は、オクターブ程
もカバーできる広帯域性をもたせることもできる。
【００２５】また、放射素子をマイクロストリップにす
ることもできるので、従来のアンテナに比べ軽薄短小化
が実現され、移動体に装着するにしても、物理的にも、
外観上も都合のよいアンテナを提供できる。
ることもできるので、従来のアンテナに比べ軽薄短小化
が実現され、移動体に装着するにしても、物理的にも、
外観上も都合のよいアンテナを提供できる。
【図１】本発明の平面アンテナの一実施例を示す概形図
で、図１（Ａ）は該アンテナの側面図、図１（Ｂ）はそ
の正面図である。
で、図１（Ａ）は該アンテナの側面図、図１（Ｂ）はそ
の正面図である。
【図２】図１（Ｂ）の平面アンテナの放射部を拡大した
もので、図３におけるＩＩ−ＩＩ線矢視による断面図で
ある。
もので、図３におけるＩＩ−ＩＩ線矢視による断面図で
ある。
【図３】図２の平面アンテナの縦断面図である。
【図４】放射素子の設計寸法を決定する設計方法説明図
で、図４（Ａ）は全体説明図、図４（Ｂ）はその中心部
の拡大説明図である。
で、図４（Ａ）は全体説明図、図４（Ｂ）はその中心部
の拡大説明図である。
【図５】放射素子の動作原理説明図である。
【図６】逆円錐形状のビームパターンが形成される原理
説明図である。
説明図である。
【図７】本実施例の平面アンテナと、その逆円錐形状の
ビームパターンの一例を示す指向性図である。
ビームパターンの一例を示す指向性図である。
【図８】本実施例の平面アンテナの利用状況の一例を示
す図である。
す図である。
【図９】放射素子が多角うず巻の場合の一例で、その中
心部の拡大図である。
心部の拡大図である。
【図１０】人工衛星を利用した従来の移動体通信用アン
テナを示す一概形図で、図１０（Ａ）は平面図、図１０
（Ｂ）はその正面図である。
テナを示す一概形図で、図１０（Ａ）は平面図、図１０
（Ｂ）はその正面図である。
１ 平面アンテナ ３ 放射部 ７ 放射素子 ７ａ，７ｂ うず巻導体 ９ マイクロストリップ基板 １１ａ，１１ｂ 給電端 １３ 地板 ２１ 一半径方向の線 Ｄ1 ，Ｄ2 ，Ｄ3 ，Ｄ4 間隔
Claims (2)
- 【請求項１】 放射素子と地板とからなり、該放射素子
は、ほぼ平面に配設された一対の導体線条、またはマイ
クロストリップ導体からなる一回、あるいは複数回のう
ず巻を形成して、その中心部から給電される構造であ
り、それぞれのうず巻の一半径方向における相隣る巻間
隔が対数周期的関係にあり、該うず巻の最も外側におけ
る一周長が使用最長波長にほぼ等しく、かつ最も内側に
おける一周長が使用最短波長にほぼ等しく形成され、前
記地板は、該放射素子の後側で前記使用最短波長の電気
的に１／４以上の間隔を置いて配設されることを特徴と
する平面アンテナ。 - 【請求項２】 放射素子と地板とからなり、該放射素子
は、ほぼ平面に配設された一対の導体線条、またはマイ
クロストリップ導体からなる一回、あるいは複数回の多
角形うず巻を形成して、その中心部から給電される構造
であり、それぞれの角うず巻の一半径方向における相隣
る巻間隔が対数周期的関係にあり、該角うず巻の最も外
側における一周長が使用最長波長にほぼ等しく、かつ最
も内側における一周長が使用最短波長にほぼ等しく形成
され、前記地板は、該放射素子の後側で前記使用最短波
長の電気的に１／４以上の間隔を置いて配設されること
を特徴とする平面アンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26524391A JPH0575331A (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | 平面アンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26524391A JPH0575331A (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | 平面アンテナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0575331A true JPH0575331A (ja) | 1993-03-26 |
Family
ID=17414520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26524391A Pending JPH0575331A (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | 平面アンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0575331A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5515066A (en) * | 1993-08-19 | 1996-05-07 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Photon-triggered RF radiator using bulk type switching |
| JPH1070412A (ja) * | 1996-05-17 | 1998-03-10 | Boeing Co:The | 対数うずまき曲線の形を有するフェーズドアレイ |
| JPH1093335A (ja) * | 1996-05-17 | 1998-04-10 | Boeing Co:The | 広周波数範囲の円形対称のゼロ冗長性の平面アレイ |
| JP2010068483A (ja) * | 2008-09-12 | 2010-03-25 | Toshiba Corp | スパイラルアンテナ |
| CN110199436A (zh) * | 2016-08-29 | 2019-09-03 | 阿瑞利斯控股有限公司 | 多频带圆偏振天线 |
-
1991
- 1991-09-17 JP JP26524391A patent/JPH0575331A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100454669B1 (ko) * | 1996-05-17 | 2004-12-29 | 더 보잉 캄파니 | 광대역주파수범위응용들을가진원대칭의제로용장성의평면어레이 |
| JP2010068483A (ja) * | 2008-09-12 | 2010-03-25 | Toshiba Corp | スパイラルアンテナ |
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