JPS5915522B2 - アンテナ - Google Patents
アンテナInfo
- Publication number
- JPS5915522B2 JPS5915522B2 JP10144476A JP10144476A JPS5915522B2 JP S5915522 B2 JPS5915522 B2 JP S5915522B2 JP 10144476 A JP10144476 A JP 10144476A JP 10144476 A JP10144476 A JP 10144476A JP S5915522 B2 JPS5915522 B2 JP S5915522B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- antenna
- circuit
- antenna element
- terminal
- pair
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/28—Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は一対のモノポールアンテナ素子で構成されるア
ンテナに関し、特に各アンテナ素子間および各アンテナ
の給電回路間の相互結合を除去し得るようにしたアンテ
ナに関する。
ンテナに関し、特に各アンテナ素子間および各アンテナ
の給電回路間の相互結合を除去し得るようにしたアンテ
ナに関する。
一対のアンテナ素子を近接配置したアンテナでは、アン
テナ素子間および給電回路間の相互結合がしばしば問題
となる。
テナ素子間および給電回路間の相互結合がしばしば問題
となる。
そこで発明者らはこの相互結合を除去するために種々の
方法を過去に提案している。
方法を過去に提案している。
第１図〜第３図がそのいくつかの例を示したもので、第
１図は一対のダイポールアンテナにおいて、各アンテナ
素子間の相互インピーダンスの実部をアンテナ系の空間
配置、特に素子間隔ｄにより除去し、虚部を給電線の特
性（特性インピーダンスＺｏ、位相定数βｌ）を適当に
選ぶことにより除去するものである。
１図は一対のダイポールアンテナにおいて、各アンテナ
素子間の相互インピーダンスの実部をアンテナ系の空間
配置、特に素子間隔ｄにより除去し、虚部を給電線の特
性（特性インピーダンスＺｏ、位相定数βｌ）を適当に
選ぶことにより除去するものである。
第２図は第１図をさらに拡張して、アンテナ素子の空間
配置と結合線定数、平衡および不平衡インピーダンス、
給電線長１等を適当に選ぶことによって、給電回路Ｖｏ
と負荷Ｚ′ｇとの相互結合を除去するものであり、さら
に第３図は一対の折返しモノポールアンテナにおいて、
アンテナ素子の空間配置とアンテナ素子間に挿入された
給電線および抵抗によって、給電回路ＶＯと負荷γとの
相互結合を除去するものである。
配置と結合線定数、平衡および不平衡インピーダンス、
給電線長１等を適当に選ぶことによって、給電回路Ｖｏ
と負荷Ｚ′ｇとの相互結合を除去するものであり、さら
に第３図は一対の折返しモノポールアンテナにおいて、
アンテナ素子の空間配置とアンテナ素子間に挿入された
給電線および抵抗によって、給電回路ＶＯと負荷γとの
相互結合を除去するものである。
以上のアンテナにおいて、まず第１図のものではアンテ
ナ素子の間隔が限定されてしまうため、移動無線の場合
アンテナ取付場所に制約を受け、またグイポールである
ため、自動車の屋根に取付けることが困難であった。
ナ素子の間隔が限定されてしまうため、移動無線の場合
アンテナ取付場所に制約を受け、またグイポールである
ため、自動車の屋根に取付けることが困難であった。
一方、第２図あるいは第３図のものは、アンテナ素子間
隔の自由度が増し、またモノポールであるため、上記欠
点は解決されるが、給電回路とアンテナ素子間で整合が
とれないため、不整合損失がある。
隔の自由度が増し、またモノポールであるため、上記欠
点は解決されるが、給電回路とアンテナ素子間で整合が
とれないため、不整合損失がある。
さらに、各アンテナ素子の給電回路間の相互結合は除去
されるが、アンテナ素子間の相互結合は除去されないた
め、無指向性とすることが難しい欠点がある。
されるが、アンテナ素子間の相互結合は除去されないた
め、無指向性とすることが難しい欠点がある。
本発明は一対のモノポールアンテナ素子からなるアンテ
ナ系において、２つの給電回路間の相互結合のみならず
、アンテナ素子間の相互結合をも除去でき、さらに給電
点での整合がとれ損失の少ないアンテナを提供すること
を目的とする。
ナ系において、２つの給電回路間の相互結合のみならず
、アンテナ素子間の相互結合をも除去でき、さらに給電
点での整合がとれ損失の少ないアンテナを提供すること
を目的とする。
本発明はこの目的を達成するために、一対のモノポール
アンテナ素子からなるアンテナ系を１８０°ハイブリツ
ドカツプラにより平衡モードと不平衡モードとに分け、
この各モードに対応して設けたそれぞれ一対の線路から
なる４端子回路の特性を適当に選ぶことによって、相互
結合を除去するようにしたものである。
アンテナ素子からなるアンテナ系を１８０°ハイブリツ
ドカツプラにより平衡モードと不平衡モードとに分け、
この各モードに対応して設けたそれぞれ一対の線路から
なる４端子回路の特性を適当に選ぶことによって、相互
結合を除去するようにしたものである。
以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第４図は本発明の一実施例に係るアンテナの回路構成図
、第５図はその配置状態を概略的に示す図である。
、第５図はその配置状態を概略的に示す図である。
１１．１２はモノポールアンテナ素子で、接地導体板１
３上に垂直に立てられている。
３上に垂直に立てられている。
この各アンテナ素子１１１２は第１の１８０゜ハイブリ
ッドカップラ１４に接続されている。
ッドカップラ１４に接続されている。
このカップラ１４はその和ポートΣおよび差ポートΔに
アンテナ素子１１１２の各電流の和成分および差成分が
生じるように構成されたものである一方、１５はアンテ
ナ素子１１の給電回路（例えば送信機とする）で、この
場合ＶＯなる信号源で表している。
アンテナ素子１１１２の各電流の和成分および差成分が
生じるように構成されたものである一方、１５はアンテ
ナ素子１１の給電回路（例えば送信機とする）で、この
場合ＶＯなる信号源で表している。
また１７はアンテナ素子１２の給電回路（例えば受信機
）で、この場合Ｚｏなるインピーダンスで表わしている
。
）で、この場合Ｚｏなるインピーダンスで表わしている
。
そして給電回路１５１７は第２の１８０°ハイブリツド
カツプラ１８に接続されている。
カツプラ１８に接続されている。
なお、給電回路１５は電源１５′とＺｏなる内部インピ
ーダンス１６により表わされる。
ーダンス１６により表わされる。
カップラ１８はカップラ１４と同様に、その和ポートΣ
′、差ポートΔ′に給電回路１５．１７の各電流の和成
分および差成分が生じるように構成されている。
′、差ポートΔ′に給電回路１５．１７の各電流の和成
分および差成分が生じるように構成されている。
そしてカップラ１４１８の各和ポートΣ ２７問および
差ポートΔ、Δ′間には一対の４端子回路２１２２が接
続されている。
差ポートΔ、Δ′間には一対の４端子回路２１２２が接
続されている。
なお、この４端子回路２１２２の詳細については後述す
る。
る。
カップラ１４，１８および４端子回路２１．２２の部分
２０は第５図に示すように、接地導体板１３下方に配設
される。
２０は第５図に示すように、接地導体板１３下方に配設
される。
上記のように構成されたアンテナは、平衡モードと不平
衡モードとに分けて考えることができる。
衡モードとに分けて考えることができる。
すなわち、第４図の等何回路は第６図の（ａ）不平衡モ
ード、（ｂ）平衡モードに分解して考えられる。
ード、（ｂ）平衡モードに分解して考えられる。
ここで不平衡モードのアンテナ素子１１．１２側の電圧
Ｖ１、電流■１、給電回路１５．１７側の電圧Ｖｏ１、
電流Ｉｏ１ とし、平衡モードのアンテナ素子１１．
１２側の電圧ｖ２、電流■２、給電回路１５．１７側の
電圧Ｖｏ２、電流Ｉｏ２ とし、さらに４端子回路２１
の４端子行列（不平衡モード）、４端子回路２２の４端
子行列（平衡モード）をそれぞれ〔Ｆ１ａ、〔Ｆ２ａで
表わすと、これと各部の電圧、電流との関係は次式で表
わされる。
Ｖ１、電流■１、給電回路１５．１７側の電圧Ｖｏ１、
電流Ｉｏ１ とし、平衡モードのアンテナ素子１１．
１２側の電圧ｖ２、電流■２、給電回路１５．１７側の
電圧Ｖｏ２、電流Ｉｏ２ とし、さらに４端子回路２１
の４端子行列（不平衡モード）、４端子回路２２の４端
子行列（平衡モード）をそれぞれ〔Ｆ１ａ、〔Ｆ２ａで
表わすと、これと各部の電圧、電流との関係は次式で表
わされる。
さらにアンテナ素子１１，１２のアドミッタンス行列Ｙ
と各電圧、電流との関係は、 と表わされ、不平衡モードのアンテナ素子１１゜１２０
負荷アドミツタンスは（Ｙｌｌ ｙ１□）、平衡モー
ドのアンテナ素子１１．１２の負荷アドミッタンスは（
Ｙ１１＋Ｙ１２）となる。
と各電圧、電流との関係は、 と表わされ、不平衡モードのアンテナ素子１１゜１２０
負荷アドミツタンスは（Ｙｌｌ ｙ１□）、平衡モー
ドのアンテナ素子１１．１２の負荷アドミッタンスは（
Ｙ１１＋Ｙ１２）となる。
また給電電圧Ｖｏ、負荷インピーダンスＺｏについては
次の関係式が得られる。
次の関係式が得られる。
さて、本発明の目的である給電回路１５，１７問および
アンテナ素子１１，１２間の相互結合を除去するには、
アンテナ素子１１１２の一方に給電を行なったとき、他
方のアンテナ素子およびそれに対応する給電回路の電流
がともに零となればよい。
アンテナ素子１１，１２間の相互結合を除去するには、
アンテナ素子１１１２の一方に給電を行なったとき、他
方のアンテナ素子およびそれに対応する給電回路の電流
がともに零となればよい。
すなわち、例えば次式が成立すればよい。さらに本発明
の他の目的である給電点（この場合は給電回路１５の出
力端）での整合をとる条件としては、次式が成立すれば
よい。
の他の目的である給電点（この場合は給電回路１５の出
力端）での整合をとる条件としては、次式が成立すれば
よい。
上記（６）、（７）、（８）式が同時に成立するために
は、（１）〜（５）式から次式が満足されればよい。
は、（１）〜（５）式から次式が満足されればよい。
すなわち、（９）式を満足するように４端子回路２１．
２２の４端子定数〔Ｆ１ａ、〔Ｆ１ａを定めることによ
って、所期の目的を達成できる。
２２の４端子定数〔Ｆ１ａ、〔Ｆ１ａを定めることによ
って、所期の目的を達成できる。
なお、各モードでの消費電力は一般に異なり、例えば■
１−１２とすると、 とＲｅａｌ （）との値は異なる。
１−１２とすると、 とＲｅａｌ （）との値は異なる。
その場Ｙ１１ ＋ｙ１２
合、この値が大きい方のモードの４端子回路を無損失と
し、小さい方のモードの４端子回路に例えば抵抗を挿入
して適当な損失を持たせれば、この回路の消費電力とア
ンテナの放射電力との和を入力電力と一致させ得る。
し、小さい方のモードの４端子回路に例えば抵抗を挿入
して適当な損失を持たせれば、この回路の消費電力とア
ンテナの放射電力との和を入力電力と一致させ得る。
例えば無損失４端子回路の４端子行列は
で表わされ、損失４端子回路の４端子行列はで表わされ
る。
る。
具体的な数値例を挙げると、
（ただしａはアンテナ素子１１１２の半径、ｈは長さ、
ｄは間隔、λ０は中心周波数での波長）とすると、 すなわち となり、この場合は〔Ｆ１ａ を無損失４端子行列、〔Ｆ１ａ を損失４端子行列とす
ればよい。
ｄは間隔、λ０は中心周波数での波長）とすると、 すなわち となり、この場合は〔Ｆ１ａ を無損失４端子行列、〔Ｆ１ａ を損失４端子行列とす
ればよい。
したがって、前記（９）式はとなり、さらに具体的に数
値を当てはめると、となる。
値を当てはめると、となる。
この（１３）式を満たすようにＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ａ′、
Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′、Ｃ″、ゴヤ求めると、となる。
Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′、Ｃ″、ゴヤ求めると、となる。
第１図ａｂｃは４端子回路２１２２の具
体例について示したもので、基本的には平行な２本の分
布定数線路３１．３２で構成され、一方の線路３１はカ
ップラ１４１８の和ポートΣ Σノフ 間または差ポートΔ、Δ′間に接続され、他方の線路３
２は接地されている。
布定数線路３１．３２で構成され、一方の線路３１はカ
ップラ１４１８の和ポートΣ Σノフ 間または差ポートΔ、Δ′間に接続され、他方の線路３
２は接地されている。
そしてａの場合は無損失で、ｂの場合は線路３１中に抵
抗Ｒを挿入し、Ｃの場合は線路３１．３２間に抵抗Ｒ′
を挿入することによりそれぞれ損失を持たせている。
抗Ｒを挿入し、Ｃの場合は線路３１．３２間に抵抗Ｒ′
を挿入することによりそれぞれ損失を持たせている。
この場合、ａｂの回路の４端子行列はそれぞれ次のよう
に表わされる。
に表わされる。
ただしＷ、 Ｗｌ、Ｗ２は線路の特性インピーダンスで
ある。
ある。
０４）、（１５）式より（１６）、１９式中の各定数を
求めると、Ｗ１＝ ３７．７５Ω、Ｗ２＝４１．２７Ω
、Ｒ−１８，３４Ω、βｌ’−３０９．７°、β１＝７
５．５°、Ｗ−５７，１８Ωとなる。
求めると、Ｗ１＝ ３７．７５Ω、Ｗ２＝４１．２７Ω
、Ｒ−１８，３４Ω、βｌ’−３０９．７°、β１＝７
５．５°、Ｗ−５７，１８Ωとなる。
この場合の給電回路１５゜１７の電流比の周波数特性、
アンテナ素子１１゜１２０電流比の周波数特性、入力イ
ンピーダンス（抵抗、リアクタンス）の周波数特性なら
びにアンテナ放射パターンを第８図〜第１１図にそれぞ
れ示した。
アンテナ素子１１゜１２０電流比の周波数特性、入力イ
ンピーダンス（抵抗、リアクタンス）の周波数特性なら
びにアンテナ放射パターンを第８図〜第１１図にそれぞ
れ示した。
第８図および第９図から解るように、中心周波数ｆｏで
は給電回路１７およびアンテナ素子１２に流れる電流は
ともに零となり、給電回路１５１７問およびアンテナ素
子１１ ．１２間の相互結合は除去されている。
は給電回路１７およびアンテナ素子１２に流れる電流は
ともに零となり、給電回路１５１７問およびアンテナ素
子１１ ．１２間の相互結合は除去されている。
また−３０ｄＢの結合度では給電回路１５１７間では８
％の帯域幅があり、アンテナ素子１１１２間では４％の
帯域幅がある。
％の帯域幅があり、アンテナ素子１１１２間では４％の
帯域幅がある。
さらに第１０図をみると、入力インピーダンスは中心周
波数ｆｏで５０．０Ωであり、整合がとれている。
波数ｆｏで５０．０Ωであり、整合がとれている。
したがって、不整合損失はない。なお、抵抗Ｒによる損
失はあるが、利得は無指向性に比べて１．３ｄＢであり
、通常のグイボールより約０．８ｄＢ低いが、実用上は
十分である。
失はあるが、利得は無指向性に比べて１．３ｄＢであり
、通常のグイボールより約０．８ｄＢ低いが、実用上は
十分である。
次に第１１図の放射パターンは無指向性バタン（完全な
円形）より約１．．４ｄＢの落込みがある力瓢アンテナ
素子１１，１２間の相互結合による落込みはない。
円形）より約１．．４ｄＢの落込みがある力瓢アンテナ
素子１１，１２間の相互結合による落込みはない。
なお、以上の説明では一対のモノポールアンテナ素子の
一方を送信用、他方を受信用としたが、両方送信用また
は受信用に用いてもよい。
一方を送信用、他方を受信用としたが、両方送信用また
は受信用に用いてもよい。
例えば両方受信用としダイパーシティ受信に用いると有
効である。
効である。
また本発明のアンテナは前記した効果のみならず、アン
テナ素子の間隔の自由度がとれるので、その間隔を狭く
選ぶことができ、全体として小型化できる利点をも有す
ることはもちろんである。
テナ素子の間隔の自由度がとれるので、その間隔を狭く
選ぶことができ、全体として小型化できる利点をも有す
ることはもちろんである。
第１図〜第３図は従来考えられているアンテナの例を示
す構成図、第４図は本発明の一実施例のアンテナの回路
図、第５図は同アンテナの配置状態を概略的に示す図、
第６図ａｂは同アンテナを不平衡モードおよび平衡モー
ドに分解して示す等価回路図、第７図ａ、ｂ、ｃは第４
図中の４端子回路の具体例を示す図、第８図は同アンテ
ナにおける各給電回路の電流比の周波数特性図、第９図
は同アンテナにおける各アンテナ素子の電流比の周波数
特性図、第１０図は同アンテナの入力インピーダンスの
周波数特性図、第１１図は同アンテナの放射パターンを
示す図である。 １１．１２・・・・・・モノポールアンテナ素子、１３
・・・・・・接地導体板、１４１８・・・・・・１８０
０ハイブリツドカツプラ、１５１７・・・・・・給電回
路、２１２２・・・・・・４端子回路、３１．３２・・
・・・・分布定数線路。
す構成図、第４図は本発明の一実施例のアンテナの回路
図、第５図は同アンテナの配置状態を概略的に示す図、
第６図ａｂは同アンテナを不平衡モードおよび平衡モー
ドに分解して示す等価回路図、第７図ａ、ｂ、ｃは第４
図中の４端子回路の具体例を示す図、第８図は同アンテ
ナにおける各給電回路の電流比の周波数特性図、第９図
は同アンテナにおける各アンテナ素子の電流比の周波数
特性図、第１０図は同アンテナの入力インピーダンスの
周波数特性図、第１１図は同アンテナの放射パターンを
示す図である。 １１．１２・・・・・・モノポールアンテナ素子、１３
・・・・・・接地導体板、１４１８・・・・・・１８０
０ハイブリツドカツプラ、１５１７・・・・・・給電回
路、２１２２・・・・・・４端子回路、３１．３２・・
・・・・分布定数線路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一対のモノポールアンテナ素子と、この各アンテナ
素子の各電流の和成分および差成分を取出す第１の１８
０°ハイブリツドカツプラと、前記各アンテナ素子に対
応する給電回路の各電流の和成分および差成分を取出す
第２の１８０°ハイブリツドカツプラと、これら第１お
よび第２の１８０°ハイブリツドカツプラの各和ポート
間および各差ポート間に各一方の線路が接続され各他方
の線路が接地された各一対の線路よりなる一対の４端子
回路とを備え、上記各４端子回路は前記一対ノアンテナ
素子のアドミッタンス行列Ｙをとしたとき、次式（２）
を満足する４端子定数〔Ｆ１ａ、〔Ｆ２ａ を有するこ
とを特徴とするアンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10144476A JPS5915522B2 (ja) | 1976-08-25 | 1976-08-25 | アンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10144476A JPS5915522B2 (ja) | 1976-08-25 | 1976-08-25 | アンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5326643A JPS5326643A (en) | 1978-03-11 |
| JPS5915522B2 true JPS5915522B2 (ja) | 1984-04-10 |
Family
ID=14300849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10144476A Expired JPS5915522B2 (ja) | 1976-08-25 | 1976-08-25 | アンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5915522B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6318223U (ja) * | 1986-07-22 | 1988-02-06 | ||
| JPH0183514U (ja) * | 1987-11-20 | 1989-06-02 | ||
| JPH0183515U (ja) * | 1987-11-20 | 1989-06-02 |
-
1976
- 1976-08-25 JP JP10144476A patent/JPS5915522B2/ja not_active Expired
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6318223U (ja) * | 1986-07-22 | 1988-02-06 | ||
| JPH0183514U (ja) * | 1987-11-20 | 1989-06-02 | ||
| JPH0183515U (ja) * | 1987-11-20 | 1989-06-02 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5326643A (en) | 1978-03-11 |
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