JPH08213833A - 誘電体ロッドアンテナ - Google Patents

誘電体ロッドアンテナ

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JPH08213833A
JPH08213833A JP7217580A JP21758095A JPH08213833A JP H08213833 A JPH08213833 A JP H08213833A JP 7217580 A JP7217580 A JP 7217580A JP 21758095 A JP21758095 A JP 21758095A JP H08213833 A JPH08213833 A JP H08213833A
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JP
Japan
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dielectric
rod
sleeve
antenna
inner rod
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Application number
JP7217580A
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English (en)
Inventor
Kazuya Kawabata
一也 川端
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/20—Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/24—Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave constituted by a dielectric or ferromagnetic rod or pipe

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 誘電体ロッドの成形時に反りが生じること
のなく、十分な機械的強度と利得とを有し、携帯性にも
優れた誘電体ロッドアンテナを提供する。 【解決手段】 誘電体ロッドアンテナ１１は、中空の管
状である誘電体スリーブ１ｂと、誘電体スリーブ１ｂの
中空部分に取付される棒状の誘電体内部ロッド１ｃとか
らなる誘電体ロッド１ａを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体ロッドアン
テナに関し、特に、携帯用として衛星放送を受信可能に
構成された誘電体ロッドアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】誘電体ロッドアンテナは、誘電体材料で
構成された誘電体ロッドを励振用の導波管に挿嵌したも
ので、例えばパラボラアンテナの１次放射器に用いられ
ている。
【０００３】図８に、従来の誘電体ロッドアンテナ１０
の外観図を示す。図８において、誘電体材料で構成され
た誘電体ロッド１の一端が、励振用の導波管２の内部に
挿嵌される。また、導波管２にはコンバータ３が取り付
けられ、コンバータ３にはコネクタ４が設けられて、誘
電体ロッドアンテナ１０が構成される。なお、誘電体ロ
ッド１を構成する誘電体材料には、ポリプロピレン，ポ
リスチレン，ＴＰＸ，テフロン等のように機械的強度が
大きく、かつ誘電体損失の少ないものが用いられる。
【０００４】また、誘電体ロッドアンテナ１０は、衛星
放送を受信し得るような高利得を得るために、誘電体ロ
ッド１の長手方向の長さと長手方向に垂直な断面の直径
とが適当な値に定められている。例えば、誘電体ロッド
１の長手方向の長さを５０ｃｍ、長手方向に垂直な断面
の直径を９ｍｍとすると、誘電体ロッドアンテナ１０の
利得は、周波数が１２ＧＨｚのとき２３ｄＢｉとなり、
マイクロ波帯（１０ＧＨｚ〜１５ＧＨｚ）の送受信に必
要な最低のアンテナ利得（約１８ｄＢｉ以上）を確保す
ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、誘電体
ロッドアンテナ１０の利得を高めるために、誘電体ロッ
ド１を前述した適当な値の長さに構成しようとする場
合、誘電体ロッド１を一体成形すると、長いために反り
が生じて、かえって利得が低くなったり、機械的強度が
とれなくなる危険性があった。また、誘電体ロッド１が
長くなるために、携帯に適さなくなるという問題があっ
た。
【０００６】それゆえに、この発明の目的は、誘電体ロ
ッドの成形時に反りが生じることがなく、十分な機械的
強度と利得とを有し、携帯性にも優れた誘電体ロッドア
ンテナを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明にかかる誘電体ロッドアンテナは、誘電体
ロッドと、該誘電体ロッドを励振するための、前記誘電
体ロッドの一端が挿嵌される導波管とを備えた誘電体ロ
ッドアンテナにおいて、前記誘電体ロッドが、その長手
方向に沿って、少なくとも一つの中空の管状の誘電体ス
リーブと、一つの棒状の誘電体内部ロッドとで構成さ
れ、各々の前記誘電体スリーブの中空部分に、他の前記
誘電体スリーブまたは前記誘電体内部ロッドのいずれか
が取付されることを特徴とする。
【０００８】また、各々の前記誘電体スリーブの中空部
分の一端に他の前記誘電体スリーブまたは前記誘電体内
部ロッドのいずれかの一端が嵌合することにより、前記
誘電体スリーブに他の前記誘電体スリーブまたは前記誘
電体内部ロッドのいずれかが支持されていることを特徴
とする。
【０００９】また、各々の前記誘電体スリーブの全半径
と中空部分の半径、及び前記誘電体内部ロッドの全半径
のそれぞれを、前記誘電体スリーブの伝搬定数と前記誘
電体内部ロッドの伝搬定数とが等しくなるように定めた
ことを特徴とする。
【００１０】また、前記誘電体スリーブ側の前記誘電体
内部ロッドの先端に、先窄まりのテーパを形成したこと
を特徴とする。
【００１１】これにより、誘電体ロッドが、誘電体スリ
ーブと誘電体内部ロッドに分けて成形されるため、成形
時に反りが生じなくなる。また、誘電体スリーブの中空
部分に、他の前記誘電体スリーブまたは前記誘電体内部
ロッドのいずれかが取付されるため、誘電体ロッドが伸
縮自在となる。
【００１２】また、各々の誘電体スリーブの中空部分の
一端に他の誘電体スリーブの一端または誘電体内部ロッ
ドの一端のいずれかが嵌合することにより、誘電体スリ
ーブに他の誘電体スリーブ又は誘電体内部ロッドが支持
されるので、誘電体ロッドアンテナの使用時における誘
電体ロッドを全長が変化しないように固定することがで
きる。また、誘電体内部ロッドが誘電体スリーブから抜
脱しなくなる。
【００１３】また、各々の前記誘電体スリーブの全半径
と中空部分の半径、及び前記誘電体内部ロッドの全半径
のそれぞれを、各々の誘電体スリーブと誘電体内部ロッ
ドとの伝搬定数とが等しくなるように定めたため、誘電
体スリーブと誘電体内部ロッドとの取付部分における反
射損失が少なくなる。
【００１４】また、誘電体スリーブ側の誘電体内部ロッ
ド先端に、先窄まりのテーパを形成したため、誘電体ス
リーブと誘電体内部ロッドとの伝搬特性上の整合を取る
ことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明による誘電体ロッド
アンテナの実施の形態を、図１〜図７を参照して説明す
る。図１に本発明の一実施の形態である、誘電体ロッド
アンテナ１１の使用時における一部透視図を示す。な
お、図８と同じ若しくは相当する部分には同じ符号を付
してその説明を省略する。図１において、誘電体ロッド
１ａは中空の管状である誘電体スリーブ１ｂと、誘電体
スリーブ１ｂの中空部分に取付される棒状の誘電体内部
ロッド１ｃとを含む。誘電体内部ロッド１ｃにおける誘
電体スリーブ１ｂ側の先端には、先窄まりのテーパ１ｄ
が形成されている。
【００１６】また図１においては、誘電体スリーブ１ｂ
の一端に凸部１ｅが形成され、誘電体内部ロッド１ｃの
一端に凹部１ｆが形成されている。この凸部１ｅと凹部
１ｆとが互いに嵌合することにより、誘電体内部ロッド
１ｃが誘電体スリーブ１ｂに支持されている。
【００１７】図２に、同じく誘電体ロッドアンテナ１１
の不使用時における一部透視図を示す。なお、図１と同
じ若しくは相当する部分には同じ符号を付してその説明
を省略する。図２においては、誘電体内部ロッド１ｃの
大部分が誘電体スリーブ１ｂの中空部分に挿入されてい
る。
【００１８】このように構成された誘電体ロッドアンテ
ナ１１は、誘電体ロッド１ａが、誘電体スリーブ１ｂと
誘電体内部ロッド１ｃとに分けて成形されるため、誘電
体ロッド１ａを一体成形する場合に比べ、長さを短く分
けて形成できる。従って、誘電体ロッド１ａは成形時に
反りを生じなくなるので、誘電体ロッドアンテナ１１の
利得が低くなったり、機械的強度がとれなくなる危険性
を低減することができる。
【００１９】また、誘電体内部ロッド１ｃが誘電体スリ
ーブ１ｂの中空部分に取付されるため、誘電体ロッド１
ａが伸縮自在となる。従って、誘電体ロッドアンテナ１
１の不使用時には、誘電体ロッド１ａの全長を短くする
ことができるため、誘電体ロッドアンテナ１１の携帯性
を良くすることができる。
【００２０】また、誘電体スリーブ１ｂの中空部分の一
端に形成された凸部１ｅと、誘電体内部ロッド１ｃの一
端に形成された凹部１ｆとが互いに嵌合することによ
り、誘電体内部ロッド１ｃが誘電体スリーブ１ｂに支持
されるので、誘電体ロッドアンテナ１１の使用時におけ
る誘電体ロッド１ａを全長が変化しないように固定する
ことができる。また、誘電体内部ロッド１ｃが誘電体ス
リーブ１ｂから抜脱するのを防ぐことができる。
【００２１】また、誘電体内部ロッド１ｃにおける誘電
体スリーブ１ｂ側の先端に、先窄まりのテーパ１ｄが形
成されているため、誘電体スリーブ１ｂ内から誘電体内
部ロッド１ｃ内へ電波を導く際、伝搬特性上の整合を取
ることができる。従って、誘電体スリーブ１ｂ内から誘
電体内部ロッド１ｃ内へ、効率よく電波を導くようにす
ることができる。
【００２２】なお、図１に示した本発明の一実施の形態
においては、誘電体スリーブ１ｂが１つである場合につ
いて述べたが、誘電体スリーブ１ｂを複数とし、各々の
誘電体スリーブ１ｂの中空部分に他の前記誘電体スリー
ブ１ｂを取付し、一番内側の誘電体スリーブ１ｂの中空
部分に誘電体内部ロッド１ｃを取付するようにしてもよ
い。ここで、誘電体スリーブ１ｂ内から誘電体内部ロッ
ド１ｃ内へ電波を導く際、誘電体スリーブ１ｂと誘電体
内部ロッド１ｃとの取付部分において反射損失が発生す
る。この反射損失を低減する手段として、誘電体スリー
ブ１ｂと誘電体内部ロッド１ｃとの伝搬定数が等しくな
るように、誘電体スリーブ１ｂ及び誘電体内部ロッド１
ｃの形状を定めることが考えられる。
【００２３】そこで、本願発明者は、誘電体スリーブ１
ｂの伝搬定数を、誘電体スリーブ１ｂの中空部分の半径
ａ及び全半径ｂを種々変えて計算し、また誘電体内部ロ
ッド１ｃの伝搬定数を、誘電体内部ロッド１ｃの全半径
ｄを種々変えて計算した。なお、図３の（Ａ）に示した
誘電体スリーブ１ｂの長手方向と垂直の断面図に、誘電
体スリーブ１ｂの中空部分の半径ａ及び全半径ｂを示
す。また、図３の（Ｂ）に示した誘電体内部ロッド１ｃ
の長手方向と垂直の断面図に、誘電体内部ロッド１ｃの
全半径ｄを示す。
【００２４】図４に、比誘電率εr ＝２．５である誘電
体スリーブ１ｂの、伝搬定数を計算した結果を示す。図
４に示したグラフにおいて、横軸はｂ／λ0 （規格化し
た誘電体スリーブ１ｂの全半径ｂの長さ）であり、縦軸
はｋ0 ／ｋx （規格化した誘電体スリーブ１ｂの位相速
度）である。ここに、λ0 は自由空間中の電波の波長、
ｋ0 は自由空間中の伝搬定数であり、ｋ0 ＝２π／λ0
の関係がある。また、ｋx は誘電体スリーブ１ｂの長手
方向の伝搬定数であり、λx を誘電体スリーブ１ｂ内を
伝搬する電波の波長とするとｋx ＝２π／λx の関係が
ある。また、ｃは誘電体スリーブ１ｂにおける中空部分
の半径ａと全半径ｂの比（ａ／ｂ）である。
【００２５】ｃ＝０，ｃ＝０．５，ｃ＝０．７，ｃ＝
０．９の４つの場合について誘電体スリーブ１ｂにおけ
る位相速度を計算した結果、図４に示したようなｂ／λ
0 とｋ0 ／ｋx の関係が得られた。
【００２６】図５に、誘電体内部ロッド１ｃの位相速度
を計算した結果を示す。図５に示したグラフにおいて、
横軸はｄ／λ0 （規格化した誘電体内部ロッド１ｃの全
半径ｄの長さ）であり、縦軸はｋ0 ／ｋy （規格化した
誘電体内部ロッド１ｃの位相速度）である。なお、λ
0 ，ｋ0 は図４におけるλ0 ，ｋ0 と同様の意味であ
る。また、ｋy は誘電体内部ロッド１ｃの長手方向の伝
搬定数であり、λy を誘電体内部ロッド１ｃ内を伝搬す
る電波の波長とすると、ｋy ＝２π／λy の関係があ
る。
【００２７】誘電体内部ロッド１ｃの比誘電率εr が
２．５，４．０，１０．０，３２．５の４つの場合につ
いて誘電体内部ロッド１ｃにおける位相速度を計算した
結果、図５に示したようなｄ／λ0 とｋ0 ／ｋy の関係
が得られた。
【００２８】ここで、誘電体スリーブ１ｂと誘電体内部
ロッド１ｃとの伝搬定数を等しくするには、ｋ0 ／ｋx
（規格化した誘電体スリーブ１ｂの位相速度）の値と、
ｋ0／ｋy （規格化した誘電体内部ロッド１ｃの位相速
度）の値とを等しくする必要がある。
【００２９】また、それに加えて、誘電体スリーブ１ｂ
の中空部分に、誘電体内部ロッド１ｃが隙間を生じるこ
となく取付されるためには、誘電体スリーブ１ｂにおけ
る中空部分の半径ａと誘電体内部ロッド１ｃの全半径ｄ
とがほぼ等しくなるようにする必要がある。
【００３０】上記の条件を満たすような誘電体スリーブ
１ｂの中空部分の半径ａと全半径ｂ、及び誘電体内部ロ
ッド１ｃの全半径ｄの具体例として、比誘電率εr がそ
れぞれ２．５である誘電体スリーブ１ｂ及び誘電体内部
ロッド１ｃにおいて、ｋ0 ／ｋx ＝ｋ0 ／ｋy ＝０．９
８とするときについて考える。
【００３１】図６に示すような、ｋ0 ／ｋx ＝０．９８
のときの、ａ／λ0 （規格化した誘電体スリーブ１ｂの
中空部分の半径ａの長さ）とｃ（＝ａ／ｂ）との関係を
表すグラフが、図４から導かれる。また、図５におい
て、εr ＝２．５，ｋ0 ／ｋy＝０．９８のとき、ｄ／
λ0 ＝約０．１６であることがわかる。
【００３２】よって、図６において、ａ／λ0 ＝ｄ／λ
0 ＝約０．１６となるようなｃの値を求めると、ｃ＝約
０．６６となり、ｃ＝０．６６，εr ＝２．５の場合に
ついて誘電体スリーブ１ｂにおける位相速度を計算した
結果、図７に示すようなｂ／λ0 とｋ0 ／ｋx の関係が
得られ、図７より、ｋ0 ／ｋx ＝０．９８のときｂ／λ
0 ＝約０．２４を得ることができる。
【００３３】このようにして、誘電体スリーブ１ｂの中
空部分の半径ａと全半径ｂ，及び誘電体内部ロッド１ｃ
の全半径ｄを定めることにより、誘電体スリーブ１ｂと
誘電体内部ロッド１ｃとの伝搬定数を等しくすることが
できる。従って、誘電体スリーブ１ｂ内から誘電体内部
ロッド１ｃ内へ電波を導く際、誘電体スリーブ１ｂと誘
電体内部ロッド１ｃとの取付部分において発生する反射
損失を低減することができる。
【００３４】なお、ｋ0 ／ｋx （規格化した誘電体スリ
ーブ１ｂの位相速度）及びｋ0 ／ｋy （規格化した誘電
体内部ロッド１ｃの位相速度）の値は、１により近い値
の方が、誘電体ロッドアンテナ１１から自由空間に電波
が放射される効率が高いため好ましい。
【００３５】
【発明の効果】請求項１にかかる発明においては、誘電
体ロッドが、誘電体スリーブと誘電体内部ロッドに分け
て成形されるため、誘電体ロッドを一体成形する場合に
比べ、長さを短く分けて形成できる。従って、誘電体ロ
ッドは成形時に反りを生じなくなるので、誘電体ロッド
アンテナの利得が低くなったり、機械的強度がとれなく
なる危険性を低減することができる。
【００３６】また、誘電体スリーブの中空部分に、他の
前記誘電体スリーブまたは前記誘電体内部ロッドのいず
れかが取付されるため、誘電体ロッドが伸縮自在とな
る。従って、誘電体ロッドアンテナの不使用時には、誘
電体ロッドの全長を短くすることができるため、誘電体
ロッドアンテナの携帯性を良くすることができる。
【００３７】また、請求項２にかかる発明においては、
誘電体スリーブの中空部分の一端に誘電体内部ロッドの
一端が嵌合することにより、誘電体内部ロッドが誘電体
スリーブに支持されるので、誘電体ロッドアンテナの使
用時における誘電体ロッドを全長が変化しないように固
定することができる。また、誘電体内部ロッドが誘電体
スリーブから抜脱するのを防ぐことができる。
【００３８】また、請求項３にかかる発明においては、
各々の誘電体スリーブの全半径と中空部分の半径、及び
誘電体内部ロッドの半径を、各々の誘電体スリーブと誘
電体内部ロッドとの位相速度が等しくなるように定める
ことにより、誘電体スリーブ内から誘電体内部ロッド内
へ電波を導く際、誘電体スリーブと誘電体内部ロッドと
の取付部分において発生する反射損失を低減することが
できる。
【００３９】また、請求項４にかかる発明においては、
誘電体スリーブ側の誘電体内部ロッド先端に、先窄まり
のテーパを形成したため、誘電体スリーブ内から誘電体
内部ロッド内へ電波を導く際、伝搬特性上の整合を取る
ことができる。従って、誘電体スリーブ内から誘電体内
部ロッド内へ効率よく電波が導かれるようにすることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の誘電体ロッドアンテナ
の使用時における一部透視図である。
【図２】本発明の一実施の形態の誘電体ロッドアンテナ
の不使用時における一部透視図である。
【図３】本発明の一実施の形態の誘電体ロッドアンテナ
の断面図であり、（Ａ）は誘電体スリーブの長手方向と
垂直の断面図で、（Ｂ）は誘電体内部ロッドの長手方向
と垂直の断面図である。
【図４】比誘電率εr ＝２．５の誘電体スリーブの、位
相速度を計算した結果を示すグラフである。
【図５】誘電体内部ロッドの位相速度を計算した結果を
示すグラフである。
【図６】規格化した誘電体スリーブの位相速度の値が
０．９８のときの、規格化した誘電体スリーブの中空部
分の半径と（誘電体スリーブの中空部分の半径／全半
径）との関係を表すグラフである。
【図７】比誘電率εr ＝２．５であり、中空部分の半径
と全半径の比ｃ＝０．６６の誘電体スリーブの位相速度
を計算した結果を示すグラフである。
【図８】従来の誘電体ロッドアンテナの外観図である。
【符号の説明】
１ａ 誘電体ロッド １ｂ 誘電体スリーブ １ｃ 誘電体内部ロッド １ｄ テーパ １ｅ 凸部 １ｆ 凹部 ２ 導波管 ３ コンバータ ４ コネクタ １１ 誘電体ロッドアンテナ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 誘電体ロッドと、該誘電体ロッドを励振
    するための、前記誘電体ロッドの一端が挿嵌される導波
    管とを備えた誘電体ロッドアンテナにおいて、前記誘電
    体ロッドが、その長手方向に沿って、少なくとも一つの
    中空の管状の誘電体スリーブと、一つの棒状の誘電体内
    部ロッドとで構成され、各々の前記誘電体スリーブの中
    空部分に、他の前記誘電体スリーブまたは前記誘電体内
    部ロッドのいずれかが取付されることを特徴とする、誘
    電体ロッドアンテナ。
  2. 【請求項２】 各々の前記誘電体スリーブの中空部分の
    一端に他の前記誘電体スリーブまたは前記誘電体内部ロ
    ッドのいずれかの一端が嵌合することにより、前記誘電
    体スリーブに他の前記誘電体スリーブまたは前記誘電体
    内部ロッドのいずれかが支持されていることを特徴とす
    る、請求項１に記載の誘電体ロッドアンテナ。
  3. 【請求項３】 各々の前記誘電体スリーブの全半径と中
    空部分の半径、及び前記誘電体内部ロッドの全半径のそ
    れぞれを、前記誘電体スリーブの伝搬定数と前記誘電体
    内部ロッドの伝搬定数とが等しくなるように定めたこと
    を特徴とする、請求項１または請求項２に記載の誘電体
    ロッドアンテナ。
  4. 【請求項４】 前記誘電体スリーブ側の前記誘電体内部
    ロッドの先端に、先窄まりのテーパを形成したことを特
    徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の誘
    電体ロッドアンテナ。
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