JPH09321525A - 空中線および空中線制御装置 - Google Patents
空中線および空中線制御装置Info
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- JPH09321525A JPH09321525A JP8156352A JP15635296A JPH09321525A JP H09321525 A JPH09321525 A JP H09321525A JP 8156352 A JP8156352 A JP 8156352A JP 15635296 A JP15635296 A JP 15635296A JP H09321525 A JPH09321525 A JP H09321525A
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- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
- H01Q21/20—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a curvilinear path
- H01Q21/205—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a curvilinear path providing an omnidirectional coverage
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- H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
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- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
- H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
- H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
- H01Q3/36—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with variable phase-shifters
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- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
- H01Q9/32—Vertical arrangement of element
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 利得の向上と無指向性および８方向の指向性
を瞬時に切り替え可能でＰＨＳ用途等に適する空中線お
よびその制御装置を提供する。 【解決手段】 ４本の無無指向性空中線素子を中心軸か
ら１／４波長離れて、かつ、相互に中心軸から９０°の
角度をなす支持架台上に配置して立設し、それぞれの空
中線に無指向の場合は等位相の給電を、指向性を持たせ
る場合は、位相をπ／２または（−π／２）ラジアンず
らして給電制御することにより上記課題を解決した空中
線が実現できる。
を瞬時に切り替え可能でＰＨＳ用途等に適する空中線お
よびその制御装置を提供する。 【解決手段】 ４本の無無指向性空中線素子を中心軸か
ら１／４波長離れて、かつ、相互に中心軸から９０°の
角度をなす支持架台上に配置して立設し、それぞれの空
中線に無指向の場合は等位相の給電を、指向性を持たせ
る場合は、位相をπ／２または（−π／２）ラジアンず
らして給電制御することにより上記課題を解決した空中
線が実現できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、利得の向上と無
指向性および８方向の指向性の双方を実現できる、主に
送信側に使用される空中線および空中線制御装置に関す
るものであり、特に、ＰＨＳ（パーソナル・ハンディー
ホーン・システム）用空中線として利用価値の高いもの
に関する。
指向性および８方向の指向性の双方を実現できる、主に
送信側に使用される空中線および空中線制御装置に関す
るものであり、特に、ＰＨＳ（パーソナル・ハンディー
ホーン・システム）用空中線として利用価値の高いもの
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、単一指向空中線では、移動体と固
定局や、移動体同士の通信を確保するためには、空中線
の方向を機械的に回転して変えるか、複数配置した空中
線のうち最も信号強度や了解度が良好なものを選択する
等して、最適点を探査し続ける必要があった。また、複
数の空中線を配置して、了解度を向上させる空間ダイバ
シティ法が知られているが、主に受信側を対象としてお
り、特定の方向に電波を放射する必要がある送信側には
あまり有効ではなかった。
定局や、移動体同士の通信を確保するためには、空中線
の方向を機械的に回転して変えるか、複数配置した空中
線のうち最も信号強度や了解度が良好なものを選択する
等して、最適点を探査し続ける必要があった。また、複
数の空中線を配置して、了解度を向上させる空間ダイバ
シティ法が知られているが、主に受信側を対象としてお
り、特定の方向に電波を放射する必要がある送信側には
あまり有効ではなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、機械的に回転
を行うと目的の方向までの空中線の回転時間がかかるた
め、特に高速移動体同士の通信には不便であった。たと
えば、携帯電話では、通信経路にある障害物によって電
波が反射・回折するため、電波の到来方向が常に変動し
ており機械的な空中線の回転では、対応が十分にできな
かった。また、単一指向性の空中線を同一設置場所に指
向方向を変えて複数個配置して、最適なひとつを選択す
る方法があるが、ひとつの単一指向性空中線の大きさ
が、利得を上げれば上げるほど大型化してしまい、その
集合体はＰＨＳ用空中線のように街中に多数設置する目
的には適さなかった。また、複数の空中線を配置して、
了解度を向上させる空間ダイバシティ法が知られている
が、主に受信側を対象としており、特定の方向に電波を
放射する必要がある送信側にはあまり有効ではなかっ
た。
を行うと目的の方向までの空中線の回転時間がかかるた
め、特に高速移動体同士の通信には不便であった。たと
えば、携帯電話では、通信経路にある障害物によって電
波が反射・回折するため、電波の到来方向が常に変動し
ており機械的な空中線の回転では、対応が十分にできな
かった。また、単一指向性の空中線を同一設置場所に指
向方向を変えて複数個配置して、最適なひとつを選択す
る方法があるが、ひとつの単一指向性空中線の大きさ
が、利得を上げれば上げるほど大型化してしまい、その
集合体はＰＨＳ用空中線のように街中に多数設置する目
的には適さなかった。また、複数の空中線を配置して、
了解度を向上させる空間ダイバシティ法が知られている
が、主に受信側を対象としており、特定の方向に電波を
放射する必要がある送信側にはあまり有効ではなかっ
た。
【０００４】
【課題を解決しようとする手段】本発明の空中線の第１
の態様は、中心軸に直交する面上であって、かつ、互い
に中心軸位置から９０°離隔して延びる支持架台上の中
心軸からそれぞれ１／４波長離れた位置に、４本の無指
向性空中線素子を立設することと、それぞれの空中線素
子への給電位相をπ／２または（−π／２）ラジアンの
整数倍ずらすことによって、利得の向上と無指向性およ
び８方向の指向性の双方を実現可能とすることを特徴と
する空中線、にある。
の態様は、中心軸に直交する面上であって、かつ、互い
に中心軸位置から９０°離隔して延びる支持架台上の中
心軸からそれぞれ１／４波長離れた位置に、４本の無指
向性空中線素子を立設することと、それぞれの空中線素
子への給電位相をπ／２または（−π／２）ラジアンの
整数倍ずらすことによって、利得の向上と無指向性およ
び８方向の指向性の双方を実現可能とすることを特徴と
する空中線、にある。
【０００５】本発明の空中線の第２の態様は、中心から
１／４波長離れた円周上の、円周を４等分する各位置
に、当該円に直交して４本の無指向性空中線素子を立設
するとともに、それぞれの空中線素子への給電位相をπ
／２または（−π／２）ラジアンの整数倍ずらすことに
よって、利得の向上と無指向性および８方向の指向性の
双方を実現可能とすることを特徴とする空中線、にあ
る。
１／４波長離れた円周上の、円周を４等分する各位置
に、当該円に直交して４本の無指向性空中線素子を立設
するとともに、それぞれの空中線素子への給電位相をπ
／２または（−π／２）ラジアンの整数倍ずらすことに
よって、利得の向上と無指向性および８方向の指向性の
双方を実現可能とすることを特徴とする空中線、にあ
る。
【０００６】また、本発明の空中線制御装置の態様は、
受信信号の強度および了解度に対応して、前記第１の態
様または第２の態様の個別空中線素子への給電位相組み
合わせを指定することを特徴とする空中線制御装置、に
ある。
受信信号の強度および了解度に対応して、前記第１の態
様または第２の態様の個別空中線素子への給電位相組み
合わせを指定することを特徴とする空中線制御装置、に
ある。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の空中線の一実施
態様の構造を示す図である。図１において４本の支持架
台６は、中心軸に直交する面上にあり、かつ、互いに中
心軸位置から９０°離隔して延びている。支持架台６上
には、水平面内無指向性空中線素子１，２，３，４が、
中心軸１０を座標原点とした場合に、それぞれ、座標Ａ
（λ／４，０），Ｂ（０，λ／４），Ｃ（−λ／４，
０），Ｄ（０，−λ／４）の位置に配置され立設してい
る。図中７は位相切替器であり、各空中線素子への給電
の分配と給電位相の切替を行っている。位相切替器７と
各空中線素子は、任意等長にされた特性インピーダンス
５０Ω系の分配線５で接続され、位相切替器７は５０Ω
系給電線８により送受信機に接続されている。また、制
御線９は、コンピュータＩ／Ｏに接続されている。
態様の構造を示す図である。図１において４本の支持架
台６は、中心軸に直交する面上にあり、かつ、互いに中
心軸位置から９０°離隔して延びている。支持架台６上
には、水平面内無指向性空中線素子１，２，３，４が、
中心軸１０を座標原点とした場合に、それぞれ、座標Ａ
（λ／４，０），Ｂ（０，λ／４），Ｃ（−λ／４，
０），Ｄ（０，−λ／４）の位置に配置され立設してい
る。図中７は位相切替器であり、各空中線素子への給電
の分配と給電位相の切替を行っている。位相切替器７と
各空中線素子は、任意等長にされた特性インピーダンス
５０Ω系の分配線５で接続され、位相切替器７は５０Ω
系給電線８により送受信機に接続されている。また、制
御線９は、コンピュータＩ／Ｏに接続されている。
【０００８】図２は、本発明の空中線の一実施態様の電
気回路を示す図である。図２において、各空中線素子
１，２，３，４は、位相切替器（図２の各空中線素子の
下に示される構成）を経由して送受信器に接続される。
位相切替器は、４個の高周波リレー１１と二段に形成さ
れた分配器１４からなっている。高周波リレー内には、
α長からなる同軸ケーブル１２と、（α＋λ／４）長か
らなる同軸ケーブル１３が、２線路を形成していて、そ
の両端を２つの高周波リレーが連動して切替わっていず
れかの線路を選択するように制御されている。図２の右
側のリレーで、Ｌで示した点線は上下のリレーが連動し
て切替わることを示しており、４つのリレーの全てが同
じように動作する。
気回路を示す図である。図２において、各空中線素子
１，２，３，４は、位相切替器（図２の各空中線素子の
下に示される構成）を経由して送受信器に接続される。
位相切替器は、４個の高周波リレー１１と二段に形成さ
れた分配器１４からなっている。高周波リレー内には、
α長からなる同軸ケーブル１２と、（α＋λ／４）長か
らなる同軸ケーブル１３が、２線路を形成していて、そ
の両端を２つの高周波リレーが連動して切替わっていず
れかの線路を選択するように制御されている。図２の右
側のリレーで、Ｌで示した点線は上下のリレーが連動し
て切替わることを示しており、４つのリレーの全てが同
じように動作する。
【０００９】従って、図２に示す場合では、１（空中線
素子Ａ）の空中線素子では、２（空中線素子Ｂ）と３
（空中線素子Ｃ）と４（空中線素子Ｄ）の空中線素子よ
りも、（−λ／４）の位相差が生じていることになる。
理論上ケーブル１２と１３の差が、λ／４となればよい
ので、それぞれの実際の長さは機械的に無理なく接続で
きる長さとすればよい。分配器１４の内部は、公知のＱ
マッチ方式による分配器で特性インピーダンス７５Ω系
λ／４長の同軸ケーブル１６が二股に分かれて配線され
ている。上下の分配器間は、任意等長の特性インピーダ
ンス５０Ω系分配線５で接続される。
素子Ａ）の空中線素子では、２（空中線素子Ｂ）と３
（空中線素子Ｃ）と４（空中線素子Ｄ）の空中線素子よ
りも、（−λ／４）の位相差が生じていることになる。
理論上ケーブル１２と１３の差が、λ／４となればよい
ので、それぞれの実際の長さは機械的に無理なく接続で
きる長さとすればよい。分配器１４の内部は、公知のＱ
マッチ方式による分配器で特性インピーダンス７５Ω系
λ／４長の同軸ケーブル１６が二股に分かれて配線され
ている。上下の分配器間は、任意等長の特性インピーダ
ンス５０Ω系分配線５で接続される。
【００１０】図３は、本発明の分配器一実施態様の構造
を示す図である。図３（Ａ）は公知のＱマッチ方式によ
る分配器の回路図を示すもので、実体配線で描いたもの
が図３（Ｂ）に図示されている。図３（Ｂ）に図示され
るように、λ／２長の１本の同軸ケーブル１６の中心位
置で外部導体２０が剥離されて芯線１９がコネクターに
接続されるとともに両端の芯線が５０Ω系Ｎ型コネクタ
ー１８に接続される。
を示す図である。図３（Ａ）は公知のＱマッチ方式によ
る分配器の回路図を示すもので、実体配線で描いたもの
が図３（Ｂ）に図示されている。図３（Ｂ）に図示され
るように、λ／２長の１本の同軸ケーブル１６の中心位
置で外部導体２０が剥離されて芯線１９がコネクターに
接続されるとともに両端の芯線が５０Ω系Ｎ型コネクタ
ー１８に接続される。
【００１１】これら４本の空中線素子に同時給電したと
きの、それぞれの位相差と空中線の総合指向性をグラフ
化したものが、図４から図１２に図示されている。図４
から図１１は各空中線素子に位相差を与えて給電したと
きの指向性を示すものである。このように、給電位相を
（−π／２）ラジアンとした素子の反対方向に指向性が
出ることがわかる。指向性の電力半値角はほぼπ／２ラ
ジアンであり、電力利得は、単体素子空中線にくらべて
約１．５倍（１．７ｄＢ）であった。ここに、半値角と
は、指向性のひろがりの角度を示すもので、指向性の電
力強度パターンの最大値を０ｄＢとし、それより−３ｄ
Ｂに下がったところの幅の角度を示す値である。図４
中、角度θｈで示される角度をいう。また、図１２は、
各空中線素子に位相差のない給電をした場合の指向性を
示すものである。図１２に示すように４本を同位相給電
した場合には、水平面内無指向性にもできることがわか
る。
きの、それぞれの位相差と空中線の総合指向性をグラフ
化したものが、図４から図１２に図示されている。図４
から図１１は各空中線素子に位相差を与えて給電したと
きの指向性を示すものである。このように、給電位相を
（−π／２）ラジアンとした素子の反対方向に指向性が
出ることがわかる。指向性の電力半値角はほぼπ／２ラ
ジアンであり、電力利得は、単体素子空中線にくらべて
約１．５倍（１．７ｄＢ）であった。ここに、半値角と
は、指向性のひろがりの角度を示すもので、指向性の電
力強度パターンの最大値を０ｄＢとし、それより−３ｄ
Ｂに下がったところの幅の角度を示す値である。図４
中、角度θｈで示される角度をいう。また、図１２は、
各空中線素子に位相差のない給電をした場合の指向性を
示すものである。図１２に示すように４本を同位相給電
した場合には、水平面内無指向性にもできることがわか
る。
【００１２】次に、本発明の空中線の原理について考察
してみる。今、ｘ方向（正）に速度ｖで進行する正弦波
（平面波）ｕの電界強度を考えると、各観測位置、観測
時刻では、 ｕ（ｘ，ｔ）＝Ａｃｏｓ｛ω（ｔ−（ｘ／ｖ））−ψ｝ （１） Ａ：振幅 ω：角周波数 ｔ：観測時刻 ｘ：観測位置
ψ：位相角 の関係となる。（１）は平面波であるが、原点より拡が
る球面波で、原点から十分離れた位置で正弦波の形をと
るものは、 ｕ（ｒ，ｔ）＝（Ａ／ｒ）ｃｏｓ｛ω（ｔ−（ｒ／ｖ））−ψ｝ （２） ｒ：原点からの距離 で表される。（２）で特定の時刻（簡単のためｔ＝０）
で固定した（スナップショット）球面波は、 ｕ（ｒ）＝ｕ（ｒ，０）＝（Ａ／ｒ）ｃｏｓ（ω・ｒ／ｖ＋ψ） （３） となる。 ωλ／ｖ＝２π （４） の関係を用いて ｕ（ｒ）＝（Ａ／ｒ）ｃｏｓ（２πｒ／λ＋ψ） （５） の関係式により、各波源からの電界強度を算出した上で
それらを合計し、合成波を算出することができる。
してみる。今、ｘ方向（正）に速度ｖで進行する正弦波
（平面波）ｕの電界強度を考えると、各観測位置、観測
時刻では、 ｕ（ｘ，ｔ）＝Ａｃｏｓ｛ω（ｔ−（ｘ／ｖ））−ψ｝ （１） Ａ：振幅 ω：角周波数 ｔ：観測時刻 ｘ：観測位置
ψ：位相角 の関係となる。（１）は平面波であるが、原点より拡が
る球面波で、原点から十分離れた位置で正弦波の形をと
るものは、 ｕ（ｒ，ｔ）＝（Ａ／ｒ）ｃｏｓ｛ω（ｔ−（ｒ／ｖ））−ψ｝ （２） ｒ：原点からの距離 で表される。（２）で特定の時刻（簡単のためｔ＝０）
で固定した（スナップショット）球面波は、 ｕ（ｒ）＝ｕ（ｒ，０）＝（Ａ／ｒ）ｃｏｓ（ω・ｒ／ｖ＋ψ） （３） となる。 ωλ／ｖ＝２π （４） の関係を用いて ｕ（ｒ）＝（Ａ／ｒ）ｃｏｓ（２πｒ／λ＋ψ） （５） の関係式により、各波源からの電界強度を算出した上で
それらを合計し、合成波を算出することができる。
【００１３】今、４波源Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを図１３のよう
に配置した場合を考える。観測点Ｐは、原点Ｏから十分
（≒１０００λ）離れた位置にあるので、 ＯＰ＝ｒ≒１０００λ以上 ∠ＸＯＰ＝θ Ａ＝１ ０＜ａ，ｂ，ｃ，ｄ＜λ として計算する。
に配置した場合を考える。観測点Ｐは、原点Ｏから十分
（≒１０００λ）離れた位置にあるので、 ＯＰ＝ｒ≒１０００λ以上 ∠ＸＯＰ＝θ Ａ＝１ ０＜ａ，ｂ，ｃ，ｄ＜λ として計算する。
【００１４】まず、Ｐが第１象限にあるときの波源Ａ
（ａ，０）の電界強度を算出すると、Ｐが第１象限にあ
るときは、０≦θ＜π／２ であり、図１４（Ａ）よ
り、 ｕａ（ｒ，θ，ψ） ＝（１／ｒ）ｃｏｓ｛（２π／λ）（ｒ−ａｃｏｓθ）＋ψ｝ （６） となる。
（ａ，０）の電界強度を算出すると、Ｐが第１象限にあ
るときは、０≦θ＜π／２ であり、図１４（Ａ）よ
り、 ｕａ（ｒ，θ，ψ） ＝（１／ｒ）ｃｏｓ｛（２π／λ）（ｒ−ａｃｏｓθ）＋ψ｝ （６） となる。
【００１５】また、Ｐが第１象限にあるときの波源Ｂ
（０，ｂ）の電界強度を算出すると、Ｐが第１象限にあ
るときは、０≦θ＜π／２ であり、図１４（Ｂ）よ
り、 ｕｂ（ｒ，θ，ψ） ＝（１／ｒ）ｃｏｓ｛（２π／λ）（ｒ−ｂｓｉｎθ）＋ψ｝ （７） となる。
（０，ｂ）の電界強度を算出すると、Ｐが第１象限にあ
るときは、０≦θ＜π／２ であり、図１４（Ｂ）よ
り、 ｕｂ（ｒ，θ，ψ） ＝（１／ｒ）ｃｏｓ｛（２π／λ）（ｒ−ｂｓｉｎθ）＋ψ｝ （７） となる。
【００１６】また、Ｐが第１象限にあるときの波源Ｃ
（ｃ，０）の電界強度を算出すると、Ｐが第１象限にあ
るときは、０≦θ＜π／２ であり、図１４（Ｃ）よ
り、 ｕｃ（ｒ，θ，ψ） ＝（１／ｒ）ｃｏｓ｛（２π／λ）（ｒ＋ｃｃｏｓθ）＋ψ｝ （８） となる。
（ｃ，０）の電界強度を算出すると、Ｐが第１象限にあ
るときは、０≦θ＜π／２ であり、図１４（Ｃ）よ
り、 ｕｃ（ｒ，θ，ψ） ＝（１／ｒ）ｃｏｓ｛（２π／λ）（ｒ＋ｃｃｏｓθ）＋ψ｝ （８） となる。
【００１７】また、Ｐが第１象限にあるときの波源Ｄ
（０，ｄ）の電界強度を算出すると、Ｐが第１象限にあ
るときは、０≦θ＜π／２ であり、図１４（Ｄ）よ
り、 ｕｄ（ｒ，θ，ψ） ＝（１／ｒ）ｃｏｓ｛（２π／λ）（ｒ＋ｄｓｉｎθ）＋ψ｝ （９） となる。
（０，ｄ）の電界強度を算出すると、Ｐが第１象限にあ
るときは、０≦θ＜π／２ であり、図１４（Ｄ）よ
り、 ｕｄ（ｒ，θ，ψ） ＝（１／ｒ）ｃｏｓ｛（２π／λ）（ｒ＋ｄｓｉｎθ）＋ψ｝ （９） となる。
【００１８】従って、Ｐが第１象限にあるときの波源
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄからの合成波Ｕを計算すると、 Ｕ＝（６）＋（７）＋（８）＋（９） ＝ｕａ（ｒ，θ，ψ）＋ｕｂ（ｒ，θ，ψ）＋ｕｃ（ｒ，θ，ψ） ＋ｕｄ（ｒ，θ，ψ） （１０） となる。
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄからの合成波Ｕを計算すると、 Ｕ＝（６）＋（７）＋（８）＋（９） ＝ｕａ（ｒ，θ，ψ）＋ｕｂ（ｒ，θ，ψ）＋ｕｃ（ｒ，θ，ψ） ＋ｕｄ（ｒ，θ，ψ） （１０） となる。
【００１９】同様にして、観測点Ｐが第２象限、第３象
限、第４象限にあるときについて算出することができ
る。これらのＰの各観測位置の電界強度の合成波Ｕを算
出し、２乗して電力値に換算した値「Ｕ2 」をグラフ化
したのが、図４から図１２に図示される指向性パターン
である。
限、第４象限にあるときについて算出することができ
る。これらのＰの各観測位置の電界強度の合成波Ｕを算
出し、２乗して電力値に換算した値「Ｕ2 」をグラフ化
したのが、図４から図１２に図示される指向性パターン
である。
【００２０】
【実施例】周波数帯域１９００ＭＨｚ帯のＰＨＳ（パー
ソナル・ハンディホーン・システム）使用区分におい
て、水平面内無指向性空中線素子として（λ／２）５段
のコリニア型空中線利得（５ｄＢ）４本を使用し図１の
ように組み立てた。同軸ケーブル５Ｄ２Ｖ（５０Ω系）
（株式会社フジクラ製）および５Ｃ２Ｖ（７５Ω系）
（同）によって等電力に分配給電した。位相差は、電気
的１／４波長の同軸ケーブルを使用し、切り替えにはオ
ムロン株式会社製の高周波リレー（形Ｇ５Ｙ−２５４
Ｐ）を４個使用した。リレー内のケーブルの長さは、理
論上ケーブル１２と１３の差が、λ／４となればよく実
施例では、図２の１２のケーブルを６ｃｍとし、１３の
ケーブルは８．６１ｃｍ程度とした。
ソナル・ハンディホーン・システム）使用区分におい
て、水平面内無指向性空中線素子として（λ／２）５段
のコリニア型空中線利得（５ｄＢ）４本を使用し図１の
ように組み立てた。同軸ケーブル５Ｄ２Ｖ（５０Ω系）
（株式会社フジクラ製）および５Ｃ２Ｖ（７５Ω系）
（同）によって等電力に分配給電した。位相差は、電気
的１／４波長の同軸ケーブルを使用し、切り替えにはオ
ムロン株式会社製の高周波リレー（形Ｇ５Ｙ−２５４
Ｐ）を４個使用した。リレー内のケーブルの長さは、理
論上ケーブル１２と１３の差が、λ／４となればよく実
施例では、図２の１２のケーブルを６ｃｍとし、１３の
ケーブルは８．６１ｃｍ程度とした。
【００２１】分配器の電気長λ／４は、ＰＨＳの場合１
９８５〜１９１８ＭＨｚなので、次の関係式 ｆ＝ｖ／λ ｖ：光速度（電波の速度）＝３×１０8 （ｍ／ｓｅｃ） λ：波長 を用いて計算すると、λ／４＝３．７８〜３．９１ｃｍ
となる。この平均値３．８５ｃｍに、ケーブルの波長短
縮率０．６８をかけ実際の長さは、２．６１ｃｍとし
た。
９８５〜１９１８ＭＨｚなので、次の関係式 ｆ＝ｖ／λ ｖ：光速度（電波の速度）＝３×１０8 （ｍ／ｓｅｃ） λ：波長 を用いて計算すると、λ／４＝３．７８〜３．９１ｃｍ
となる。この平均値３．８５ｃｍに、ケーブルの波長短
縮率０．６８をかけ実際の長さは、２．６１ｃｍとし
た。
【００２２】また、空中線制御装置には、位相切り替え
器の制御に、８ｂｉｔの小型コンピュータを使用し、送
受信機であるＰＨＳからの信号強度および了解度に応じ
て高周波リレーのコイルに通電して個別空中線素子への
給電位相組み合わせを指定し、最適の指向性を得られる
ようにした。
器の制御に、８ｂｉｔの小型コンピュータを使用し、送
受信機であるＰＨＳからの信号強度および了解度に応じ
て高周波リレーのコイルに通電して個別空中線素子への
給電位相組み合わせを指定し、最適の指向性を得られる
ようにした。
【００２３】図４〜図１１は、本発明の空中線素子に、
各図の表に示される位相差を与えた場合の指向性を示す
図である。例えば、図４は、空中線素子Ｂに（−π／
２）の位相差を与えた場合の指向性パターンを示す図で
あり、２７０°の方向に指向性が高くなっていることを
示している。また、図５は、空中線素子Ａ，Ｂに（−π
／２）の位相差を与えた場合の指向性パターンを示す図
であり、２２５°の方向に指向性が高くなっていること
を示している。図６〜図１１の各図も空中線素子に与え
る位相と指向性の方向との関係を同様に示している。
各図の表に示される位相差を与えた場合の指向性を示す
図である。例えば、図４は、空中線素子Ｂに（−π／
２）の位相差を与えた場合の指向性パターンを示す図で
あり、２７０°の方向に指向性が高くなっていることを
示している。また、図５は、空中線素子Ａ，Ｂに（−π
／２）の位相差を与えた場合の指向性パターンを示す図
であり、２２５°の方向に指向性が高くなっていること
を示している。図６〜図１１の各図も空中線素子に与え
る位相と指向性の方向との関係を同様に示している。
【００２４】さらに、図１２は、空中線素子Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄの位相差を等しくした場合の指向性パターンを示
す図であって、各方向に対してほぼ等しい指向性が得ら
れている。従って、このような特性の本発明の空中線を
使用すれば、待機時には、全方向に対応できるよう、図
１２の指向性を与え、相手が決まって通信が確立したの
ちは、図４〜図１１に図示する指向性を与えれば良好な
通信が確保できる。
Ｃ，Ｄの位相差を等しくした場合の指向性パターンを示
す図であって、各方向に対してほぼ等しい指向性が得ら
れている。従って、このような特性の本発明の空中線を
使用すれば、待機時には、全方向に対応できるよう、図
１２の指向性を与え、相手が決まって通信が確立したの
ちは、図４〜図１１に図示する指向性を与えれば良好な
通信が確保できる。
【００２５】本発明の空中線は、必ずしも図１の実施例
のような構造とする必要はなく、中心から１／４波長離
れた円周上の、円周を４等分する各位置に、当該円に直
交して４本の無指向性空中線素子を立設して形成する構
造やその他の構造とすることが可能である。
のような構造とする必要はなく、中心から１／４波長離
れた円周上の、円周を４等分する各位置に、当該円に直
交して４本の無指向性空中線素子を立設して形成する構
造やその他の構造とすることが可能である。
【００２６】
【発明の効果】本発明の空中線によれば、移動局が発信
位置を変えても、従来の空中線では困難であった移動体
の即時追跡が可能となり、通話可能距離は平均で１．５
倍、通話可能領域は平均で２．２倍に拡大される。さら
に、従来は無指向性であったため、送信時に放射電力の
大部分が通信の相手方とは関係の無い方向へも放射され
ていたが、本発明によれば、放射電力を目的の方向に有
効に集中できるため、約７０％の空中線電力でも従来の
ものと同様の効果が得られる。また、従来は近接する他
の固定中継局との混信や感度抑圧妨害を避けるため、電
力を逓減したり、周波数を変更するなどして対応してい
たが、本発明によれば同じ周波数を使用していても、指
向性によって相互の混信や感度抑圧妨害を避けられるた
め、周波数の有効利用ができる利点がある。
位置を変えても、従来の空中線では困難であった移動体
の即時追跡が可能となり、通話可能距離は平均で１．５
倍、通話可能領域は平均で２．２倍に拡大される。さら
に、従来は無指向性であったため、送信時に放射電力の
大部分が通信の相手方とは関係の無い方向へも放射され
ていたが、本発明によれば、放射電力を目的の方向に有
効に集中できるため、約７０％の空中線電力でも従来の
ものと同様の効果が得られる。また、従来は近接する他
の固定中継局との混信や感度抑圧妨害を避けるため、電
力を逓減したり、周波数を変更するなどして対応してい
たが、本発明によれば同じ周波数を使用していても、指
向性によって相互の混信や感度抑圧妨害を避けられるた
め、周波数の有効利用ができる利点がある。
【図１】 本発明の空中線の一実施態様の構造を示す図
である。
である。
【図２】 本発明の空中線の一実施態様の電気回路を示
す図である。
す図である。
【図３】 本発明の分配器の一実施態様の構造を示す図
である。
である。
【図４】 空中線素子Ｂに（−π／２）の位相差を与え
た場合の指向性パターンを示す図である。
た場合の指向性パターンを示す図である。
【図５】 空中線素子Ａ，Ｂに（−π／２）の位相差を
与えた場合の指向性パターンを示す図である。
与えた場合の指向性パターンを示す図である。
【図６】 空中線素子Ａに（−π／２）の位相差を与え
た場合の指向性パターンを示す図である。
た場合の指向性パターンを示す図である。
【図７】 空中線素子Ａ，Ｄに（−π／２）の位相差を
与えた場合の指向性パターンを示す図である。
与えた場合の指向性パターンを示す図である。
【図８】 空中線素子Ｄに（−π／２）の位相差を与え
た場合の指向性パターンを示す図である。
た場合の指向性パターンを示す図である。
【図９】 空中線素子Ｃ，Ｄに（−π／２）の位相差を
与えた場合の指向性パターンを示す図である。
与えた場合の指向性パターンを示す図である。
【図１０】 空中線素子Ｃに（−π／２）の位相差を与
えた場合の指向性パターンを示す図である。
えた場合の指向性パターンを示す図である。
【図１１】 空中線素子Ｂ，Ｃに（−π／２）の位相差
を与えた場合の指向性パターンを示す図である。
を与えた場合の指向性パターンを示す図である。
【図１２】 空中線素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの位相差を等し
くした場合の指向性パターンを示す図である。
くした場合の指向性パターンを示す図である。
【図１３】 観測点Ｐと空中線素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの座
標位置の関係を示す図である。
標位置の関係を示す図である。
【図１４】 観測点が第１象限にある場合の各波源から
の距離の算出手順を示す図である。
の距離の算出手順を示す図である。
１ ５０Ω系空中線素子Ａ ２ ５０Ω系空中線素子Ｂ ３ ５０Ω系空中線素子Ｃ ４ ５０Ω系空中線素子Ｄ ５ ５０Ω系分配線（任意等長） ６ 支持架台 ７ 位相切替器 ８ ５０Ω系給電線（任意長） ９ 制御線 １０ 中心軸 １１ 高周波リレー（２回路２接点連動） １２ ５０Ω系同軸ケーブル（α長） １３ ５０Ω系同軸ケーブル（（λ／４＋α）長） １４ 分配器 １６ ７５Ω系λ／４同軸ケーブル １７ シールドケース １８ ５０Ω系Ｎ型コネクター １９ 芯線 ２０ 外部導体
Claims (3)
- 【請求項１】 中心軸に直交する面上であって、かつ、
互いに中心軸位置から９０°離隔して延びる支持架台上
の中心軸からそれぞれ１／４波長離れた位置に、４本の
無指向性空中線素子を立設することと、それぞれの空中
線素子への給電位相をπ／２または（−π／２）ラジア
ンの整数倍ずらすことによって、利得の向上と無指向性
および８方向の指向性の双方を実現可能とすることを特
徴とする空中線。 - 【請求項２】 中心から１／４波長離れた円周上の、円
周を４等分する各位置に、当該円に直交して４本の無指
向性空中線素子を立設するとともに、それぞれの空中線
素子への給電位相をπ／２または（−π／２）ラジアン
の整数倍ずらすことによって、利得の向上と無指向性お
よび８方向の指向性の双方を実現可能とすることを特徴
とする空中線。 - 【請求項３】 受信信号の強度および了解度に対応し
て、請求項１または請求項２の個別空中線素子への給電
位相組み合わせを指定することを特徴とする空中線制御
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8156352A JPH09321525A (ja) | 1996-05-29 | 1996-05-29 | 空中線および空中線制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8156352A JPH09321525A (ja) | 1996-05-29 | 1996-05-29 | 空中線および空中線制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09321525A true JPH09321525A (ja) | 1997-12-12 |
Family
ID=15625887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8156352A Withdrawn JPH09321525A (ja) | 1996-05-29 | 1996-05-29 | 空中線および空中線制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09321525A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020112543A1 (en) * | 2018-11-29 | 2020-06-04 | Smartsky Networks LLC | Directive beamforming antenna |
| JP2025502255A (ja) * | 2022-01-18 | 2025-01-24 | レイセオン カンパニー | 一体型伝導体を有する電気機械アセンブリ |
-
1996
- 1996-05-29 JP JP8156352A patent/JPH09321525A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020112543A1 (en) * | 2018-11-29 | 2020-06-04 | Smartsky Networks LLC | Directive beamforming antenna |
| US11870149B2 (en) | 2018-11-29 | 2024-01-09 | Smartsky Networks LLC | Directive beamforming antenna |
| JP2025502255A (ja) * | 2022-01-18 | 2025-01-24 | レイセオン カンパニー | 一体型伝導体を有する電気機械アセンブリ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030805 |