JPH1188046A - エンドファイアアレイアンテナ - Google Patents
エンドファイアアレイアンテナInfo
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Abstract
高利得化が達成でき、電力柱やビル壁面に設置して道路
に沿ったサービスエリアを確保しやすい放射パターンを
有するエンドファイアアレイアンテナを提供する。 【解決手段】 波長に比して充分厚みの薄い空間または
誘電体を介して構成した2枚の平行な外部平板導体4と
中心平板導体6より成る給電線路の長さLが線路内波長
の1/4の奇数倍とする。また、その一方の端の両外部
平板導体4を互いに短絡し、この部分で同軸リセプタク
ル1で励振し、その給電線路の終端において中心平板導
体6を一方の外部平板導体4に接続した給電線路を備え
る。そして、この給電線路の両外部平板導体4に、その
開放端Sより順次線路内波長の1/2の間隔で、外部平
板導体4と直交して起立させた棒状素子アンテナを平行
配置する。
Description
前後方向または一方向に電磁波を放射する平板給電線路
の外部平板導体に棒状または円形素子を平行配置するエ
ンドファイアアレイアンテナに関する。
間または直線上、前後方向に相手局が存在するとき、比
較的占有空間が小さく、高利得を容易に得ることの出来
るアンテナとして古くから良く知られている。また、こ
のアンテナは素子間位相または素子間隔を制御すること
により、より利得を高め得ること(ハンセン・ウッドヤ
ード条件)ができる。
ンテナを実際に製作しようとすると、各素子アンテナを
所望の振幅、位相で励振するには、通常、特別な給電回
路を必要とする。また、この給電回路がアンテナ構造体
とは別に空間を占有する。このため、非常に良く知られ
たアンテナであるにもかかわらず、実用になった例は少
ない。今日実用になっているアンテナは、単方向性指向
性を有するいわゆる八木・宇田アンテナであるが、この
アンテナをエンドファイアアレイアンテナと同様前後に
放射させるよう設計された例は見当たらない。したがっ
て、空間占有体積の小さな、構造単純な給電回路を持つ
エンドファイアアレイアンテナの開発は、産業上に大き
く貢献できる。
ので、小型化でき且つ構造の単純化が図れ、しかも高利
得化が達成でき、電力柱やビル壁面に設置して道路に沿
ったサービスエリアを確保しやすい放射パターンを有す
るエンドファイアアレイアンテナを提供するものであ
る。
アレイアンテナは、上記の課題を解決するため、波長に
比して充分厚みの薄い空間または誘電体を介して構成し
た2枚の平行な外部平板導体と中心平板導体より成る給
電線路の長さが線路内波長の1/4の奇数倍であり、そ
の一方の端の両外部平板導体を互いに短絡し、この部分
で同軸リセプタクルまたは同軸ケーブルで励振し、その
給電線路の終端において中心平板導体を一方の外部平板
導体に接続した給電線路を有し、この給電線路の両外部
平板導体に、その開放端より順次線路内波長の1/2の
間隔で、外部平板導体と直交して起立させた棒状または
円形素子アンテナを平行配置することを特徴としてい
る。また、本発明のエンドファイアアレイアンテナは、
給電点とこれと隣り合う素子アンテナとの間の給電線路
中心平板導体に接続した2個所のフィンおよび線路内波
長の1/4を有するインピーダンス変成器で構成した整
合回路を有することを特徴としている。
イアンテナは、素子アンテナを励振する給電回路および
整合回路をアンテナ構造と一体化することにより、アン
テナの占有空間を小さくすることを可能とした非常に単
純な構造を有する。またエンドファイアアレイアンテナ
の特長である素子間位相を、給電回路として構成した伝
送線路内誘電体の誘電率を適当に選ぶことにより制御可
能なため、より高利得化が計れる。
を図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明の基本
構成図であり、(a)は正面図、(b)は断面図、
(c)は側面図である。また、図2は円形素子アンテナ
を用いた構成図、図3は本発明の応用例を示す図であ
る。
成としては、同軸ケーブルまたは同軸リセプタクル1の
先に、2枚の外部平板導体4,5を空間ギャップまたは
誘電体基板2,3と接して配置し、誘電体基板2,3の
中間かつ中心に幅b,長さLの中心平板導体6を配置す
る。この線路の特性インピーダンスZ0は任意に設定出
来るが、通常Z0=50Ωとして何ら支障はない。両外
部平板導体4,5はその始端である同軸リセプタクル部
で短絡片7により短絡され、中心平板導体6は同軸リセ
プタクル1の中心導体と接続され、他端は外部平板導体
4と接続されている。
の終端において中心平板導体6を外部平板導体4に接続
することにより、不平衡・平衡変換器として動作し、外
部平板導体上に電流を誘起する。このとき、外部平板導
体4,5に何ら素子アンテナを接続しないときはそれら
の上に定在波が生じ、相対する外部平板導体には位相の
逆転した電流が分布する。
誘電率で定まる線路内波長λgの1/4の奇数倍を有す
ることを条件とする。このとき給電線路長さLはアレイ
を構成する素子数Nにより決定され、
例では棒状素子アンテナ)11a,11b,12a,1
2b,………1(N−1)a,1(N−1)b,1N
a,1Nbは,給電線路の開放端Sより順次線路内波長
λgの1/2間隔で給電点F側に両外部平板導体4,5
の平面と直交して、その給電線路幅Wの中心に平行に起
立させる。素子アンテナ1Na,1Nbは均一分布アレ
イにおいては原理的には全て同じ長さlとし、目的の周
波数で共振する長さに設定する。
励振され、目的とするエンドファイアアレイアンテナを
構成することが出来る。また、その空間における素子間
隔dはd=λg/2(λg <λ0,λ0;自由空間での波
長)となるため、伝送線路を構成する誘電体の比誘電率
を適当に選ぶことにより、アレイの素子間隔を制御出来
る。その結果、素子間隔d=0.5λ0の共相励振(伝
送線路内比誘電率εr=1.0)に比して利得向上が計
れる。
Na,1Nbで挟まれたλg/4インピーダンス変成器
8及びフィン9a,9bは整合用回路を構成しており、
図中破線で示したA,A’より右側を見たアンテナの入
力インピーダンスを給電線インピーダンス(一般にはZ
0=50Ω)と整合させるためのものである。フィン9
a,9bはA−A’よりアンテナ側を見た合成アドミタ
ンスYaのサセプタンス分を無くすためのもので、合成
アドミタンスYaが誘導性であれば、フィン9bを切り
取り、フィン9aの長さを調整し、逆に容量性の場合は
フィン9aを切り取ってフィン9bの長さを調節するこ
とにより、サセプタンス分をゼロとすることが出来る。
インピーダンス変成器8の特性インピーダンスZtはア
ンテナ側を見たインピーダンスZaに対して、この部分
(長さlt=λg/4)の中心導体を
れば良い。
円形素子アンテナ(ループアンテナ)13を用いること
もできる。加えて、図3に示すように、導体平板10の
前面に素子アンテナ1Na,1Nbと空間波長の約1/
4の距離dgで平板に対して直交起立して配置すること
により、更に利得向上が計れるとともに単一指向性アン
テナを実現出来る。
エンドファイアアレイアンテナの実施例の各部寸法は、
例えば、各素子間位相δ=180度とし、指向性利得向
上のために素子間隔d=0.45λ0として、使用した
誘電体基板の実効比誘電率をεr=1.23に選んだ。
給電線路長Lは数1よりL=402mm、給電線路幅W
=20mm、給電線路厚さB=2.0mm、中心平板導
体の幅b=2.3mmとした。また、λ0=162.2
mm、素子アンテナ長l=32.5mm(#1,#6;
35.5mm)、整合線路幅bt=1.05mm、フィ
ン9a長=9mm、フィン9b長=0である。
線路上の電流腹の振幅、位相を示す。結果、振幅で0.
5dB、位相で0.5度のバラツキに収まっている。
素子間隔d=0.5λ0で共相励振したときと、d=
0.45λ0で構成したときの磁界面内放射指向性を図
4に示す。図4より、間隔を挟めることによって指向性
の先鋭化が計れることが分かる。このときの指向性利得
は素子アンテナ(半波長ダイポールGd=2.14dB
i)とアレイファクタによる利得の積で求まり、素子間
隔d=0.5λ0のとき、半波長ダイポールG(0.5
0λ0)=9.92dBi、素子間隔d=0.45λ0の
とき、半波長ダイポールG(0.45λ0)=11.6
dBiと求まる。
m(全長;0.435λ0)、直径;2mmである。製
作した実施例のエンドファイアアレイアンテナの電流の
振幅、位相分布を測定したところ振幅で±1.5dB、
位相で±15度の偏差を生じたため、#1および#6素
子アンテナ長をl=35.5mmに修正したのちの実測
の素子アンテナ励振電流の振幅、位相分布を表2に示
す。
8.5度の偏差が認められる。しかし、この結果を用い
て求めた磁界面内指向性は図5に示すごとく満足し得る
ものである。なお、このときの指向性利得は11.55
dBiであった。
側をみたときの実測アドミタンスは合成アドミタンスY
a=8−j11Sであったことより、フィン9a(9m
m)をそのままとし(サセプタンス;j11S)、フィ
ン9bを全て切り取ってサセプタンス分をゼロとし(Z
a=125Ω)、数2より以下に示す数3の特性インピ
ーダンスを与える整合線路幅bt=1.05mmとした
場合の本実施例アンテナの入力インピーダンス周波数特
性を図6に示す。
は、上記のアンテナの問題点である素子アンテナを励振
する給電回路および整合回路をアンテナ構造と一体化す
ることにより、アンテナの占有空間を小さくすることを
可能とした非常に単純な構造を有する(小型化及び単純
化できる)。また、エンドファイアアレイアンテナの特
長である素子間位相を、給電回路として構成した伝送線
路内誘電体の誘電率を適当に選ぶことにより制御可能な
ため、より高利得化が計れる特長を有する。そして本発
明を、PHS基地用に応用した場合には従来のロッドア
ンテナのような指向性アンテナに比べて道路に沿ってサ
ービスエリアを能率よく確保し易く、地中化地域や地下
街用アンテナとしても非常に有効である。
(b)は断面図、(c)は側面図である。
る。
ときの磁界面内指向性計算結果である。
た磁界面内指向性である。
波数特性である。
…11a,11b,12a,12b 素子アンテナ 8 インピーダンス変成器 9a,9b フィン 13 円形素子アンテナ(ループアンテナ) L 中心平板導体6(給電線路)の長さ b 中心平板導体6の幅 W 給電線路の幅 B 給電線路の厚さ d 素子間隔 bt 整合線路幅 Za インピーダンス Ya 合成アドミタンス l 素子アンテナ長 λg 線路内波長 F 給電点
Claims (2)
- 【請求項1】 波長に比して充分厚みの薄い空間または
誘電体を介して構成した2枚の平行な外部平板導体と中
心平板導体より成る給電線路の長さが線路内波長の1/
4の奇数倍であり、その一方の端の両外部平板導体を互
いに短絡し、この部分で同軸リセプタクルまたは同軸ケ
ーブルで励振し、その給電線路の終端において中心平板
導体を一方の外部平板導体に接続した給電線路を有し、
この給電線路の両外部平板導体に、その開放端より順次
線路内波長の1/2の間隔で、外部平板導体と直交して
起立させた棒状または円形素子アンテナを平行配置する
ことを特徴とするエンドファイアアレイアンテナ。 - 【請求項2】 請求項1記載のアンテナにおいて、給電
点とこれと隣り合う素子アンテナとの間の給電線路中心
平板導体に接続した2個所のフィンおよび線路内波長の
1/4を有するインピーダンス変成器で構成した整合回
路を有することを特徴とするエンドファイアアレイアン
テナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26777097A JP3852798B2 (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | エンドファイアアレイアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26777097A JP3852798B2 (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | エンドファイアアレイアンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1188046A true JPH1188046A (ja) | 1999-03-30 |
| JP3852798B2 JP3852798B2 (ja) | 2006-12-06 |
Family
ID=17449353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26777097A Expired - Fee Related JP3852798B2 (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | エンドファイアアレイアンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3852798B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003304107A (ja) * | 2002-04-11 | 2003-10-24 | Hitachi Cable Ltd | 平衡−不平衡変換回路 |
| JP2019036822A (ja) * | 2017-08-14 | 2019-03-07 | 日本電信電話株式会社 | 位相差給電アンテナ装置 |
| CN112134030A (zh) * | 2020-09-23 | 2020-12-25 | 浙江师范大学 | 一种基于偶极子天线单元的太赫兹端射阵直线阵列天线 |
| JP2023076894A (ja) * | 2021-11-24 | 2023-06-05 | 和幸 大内 | 電磁波送信・受信装置 |
-
1997
- 1997-09-12 JP JP26777097A patent/JP3852798B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003304107A (ja) * | 2002-04-11 | 2003-10-24 | Hitachi Cable Ltd | 平衡−不平衡変換回路 |
| JP2019036822A (ja) * | 2017-08-14 | 2019-03-07 | 日本電信電話株式会社 | 位相差給電アンテナ装置 |
| CN112134030A (zh) * | 2020-09-23 | 2020-12-25 | 浙江师范大学 | 一种基于偶极子天线单元的太赫兹端射阵直线阵列天线 |
| JP2023076894A (ja) * | 2021-11-24 | 2023-06-05 | 和幸 大内 | 電磁波送信・受信装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3852798B2 (ja) | 2006-12-06 |
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