JP2000183636A - ヘリカルアンテナ - Google Patents

ヘリカルアンテナ

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JP2000183636A
JP2000183636A JP11275666A JP27566699A JP2000183636A JP 2000183636 A JP2000183636 A JP 2000183636A JP 11275666 A JP11275666 A JP 11275666A JP 27566699 A JP27566699 A JP 27566699A JP 2000183636 A JP2000183636 A JP 2000183636A
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Japan
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power supply
circuit
signal
signal output
phase
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Application number
JP11275666A
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English (en)
Inventor
Toshimitsu Matsuyoshi
俊満 松吉
Koichi Ogawa
晃一 小川
憲一 ▲たか▼橋
Kenichi Takahashi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/362—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith for broadside radiating helical antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q11/00—Electrically-long antennas having dimensions more than twice the shortest operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q11/02—Non-resonant antennas, e.g. travelling-wave antenna
    • H01Q11/08—Helical antennas

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度な送受信の実現。 【解決手段】アンテナ素子１０５〜１０８の信号入力部
１０５ａ〜１０８ａを、実質的に同一の円周上に保持す
る。アンテナ素子１０５〜１０８それぞれに対して所定
の位相差をつけて給電信号を供給する給電回路１０２の
信号出力部１１３ｂ、１１３ｃ、１１４ｂ、１１４ｃ
を、前記円周が位置する平面に垂直で、かつ前記円周の
実質中心を通る線上に保持する。これにより、信号出力
部１１３ｂ、１１３ｃ、１１４ｂ、１１４ｃと、信号入
力部１０５ａ〜１０８ａとを接続する給電線１１９Ａ〜
１１９Ｄの電気長を揃える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として携帯電話
等、移動体無線機で使用されるヘリカルアンテナに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】携帯電話等の移動体通信は近年急速に発
達し、地上系ばかりでなく衛星を用いたシステムの実用
化も期待されている。このような移動体通信の端末にお
いてはアンテナは重要なデバイスの一つを構成してい
る。
【０００３】以下、図面を参照しながら、従来の４線巻
のヘリカルアンテナの一例について説明する。図１１は
アンテナの給電回路であり、図１２は給電回路を用いて
給電を行ったアンテナの平面図である。
【０００４】給電回路２００は、３ｄＢハイブリッド回
路２０１と、バラン回路２０２と、バラン回路２０３と
を備える。これら回路２０１〜２０３は、５０Ωストリ
ップ線路を介して互いに接続された状態で実装基板２０
４の同一面上に実装されている。
【０００５】ハイブリット回路２０１はアンテナに対す
る給電のために供給される信号から、出力位相が入力位
相と同一位相の出力（以下、０°出力と定義する。）
と、出力位相が入力位相から９０°遅れている出力（以
下、９０°出力と定義する。）とを作成して出力する回
路である。なお、出力位相が入力位相から１８０°遅れ
の出力を１８０°出力、２７０°遅れの出力を２７０°
出力と定義する。
【０００６】バラン回路２０２は、信号出力部２０５、
２０６を有し、それぞれにはハイブリット回路２０１の
０°出力が入力される。信号出力部２０５、２０６は、
この０°出力の入力に対して０°出力と１８０°出力と
を給電信号として作成して出力する。
【０００７】バラン回路２０３は、信号出力部２０７、
２０８を有し、それぞれにはハイブリット回路２０１の
９０°出力が入力される。、信号出力部２０７、２０８
は、この９０°出力の入力に対して０°出力と１８０°
出力とを給電信号として出力する。
【０００８】したがって、これら各給電信号の間には、
信号出力部２０５の０°出力に対し、信号出力部２０６
の１８０°出力は１８０°遅れ、信号出力部２０７の０
°出力は９０°遅れ、信号出力部２０８の１８０°出力
は２７０°遅れとなる。
【０００９】ヘリカルアンテナ２１０は中空の円筒体２
１１の外表面に沿って４本のアンテナエレメント（図示
省略）がヘリカル状に配置される。
【００１０】各アンテナエレメントはそれぞれ信号入力
部２１２〜２１５を有する。各信号入力部２１２〜２１
５は、円筒体２１１の端縁に９０°の等間隔に配設され
るとともに、各信号出力部２０５〜２０８に対し、導線
からなる給電線２１６を介して個別に対応して接続され
る。
【００１１】これにより各アンテナエレメントには給電
回路２００から給電信号が互いに９０°ずつの位相差を
違えた状態で給電される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】ところで、各アンテナ
エレメントの信号入力部２１２〜２１５は、円筒体２１
１の端面、すなわち、同一平面内の円周上に配設されて
いる。
【００１３】しかしながら、給電回路２００の各信号出
力部２０５〜２０８は、基板２０４の実装面上の端縁に
同一直線上に配設されている。
【００１４】そのため、信号出力部２０５〜２０８と信
号入力部２１２〜２１５との接続距離a〜ｄは、互いに
不揃いになる。
【００１５】図１２の構成の場合、ｄ＞ａ≒ｂ＞ｃとな
り、特に、接続距離ｃ（２０７と２１３との間隔）と接
続距離ｄ（２０８と２１５との間隔）との距離差が大き
くなっている。
【００１６】このように接続距離ａ〜ｄが不揃いのま
ま、信号出力部２０５〜２０８と信号入力部２１２〜２
１５とが対応する給電線２１６（ａ）〜（ｄ）で接続す
ると、給電線２１６（ａ）〜（ｄ）の長さ（電気長）に
大きな差が生じる。
【００１７】したがって、本来、各アンテナエレメント
には、それぞれ位相差９０°の給電信号が給電されなく
なくなり、これによって放射円偏波の軸比が大きくなる
うえに、水平面指向性にも歪みが生じる。その結果、高
精度の送受信ができない。
【００１８】したがって、本発明の主たる目的は、各ア
ンテナエレメントに対する給電の位相差精度を高めて、
高精度の送受信が可能なヘリカルアンテナを提供するこ
とである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ためには、本発明は、それぞれが給電信号の信号入力部
を有する複数のアンテナ素子と、少なくとも前記信号入
力部に対応した数の信号出力部を有しかつ前記各信号出
力部それぞれから給電信号を互いに所定の位相差を付け
て出力する給電手段と、前記アンテナ素子それぞれの信
号入力部を、実質的に同一の円周上に保持する第１保持
機構と、前記給電手段の各信号出力部それぞれを、前記
円周が位置する平面に垂直で、かつ前記円周の実質中心
を通る線上に保持する第２保持機構と、前記各アンテナ
素子それぞれの信号入力部と、前記給電手段の各信号出
力部それぞれとを個別に対応して接続する複数の給電線
とを含んでヘリカルアンテナを構成している。
【００２０】幾何学的にみて、本発明において記述した
前記円周の実質中心を通る線上の一点と各信号入力部の
配置位置との間の離間距離は一定となる。そこで本発明
では、信号出力部を前記線上に保持することで、各給電
線の長さ（信号出力部とこれに対応する信号入力部との
間の離間間隔）をほぼ揃えることを可能にしている。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい具体例
について図面を参照して説明する。
【００２２】図１ないし図５を参照して、１００は、本
発明の第１の具体例に従う４線巻のヘリカルアンテナで
ある。
【００２３】このアンテナ１００は、アンテナ本体１０
１と、給電回路１０２と、給電コネクタ１０３とを備え
る。
【００２４】アンテナ本体１０１は、テトラフルオルエ
チレン等の樹脂からなる中空の円筒体１０４を備える。
【００２５】円筒体１０４の外周面に銅等を素材とした
導線からなる４本のアンテナエレメント１０５〜１０８
が設けられる。
【００２６】各アンテナエレメント１０５〜１０８は、
等ピッチ、等間隔のヘリカル状に円筒体１０４の外周面
上に設けられる。
【００２７】各アンテナエレメント１０５〜１０８は、
それぞれ、給電信号が入力される信号入力部１０５ａ〜
１０８ａを有する。各信号入力部１０５ａ〜１０８ａ
は、円筒体１０４の端面またはその近傍、好ましくは、
一方の端縁１０４ａ上に設けられる。
【００２８】各信号入力部１０５ａ〜１０８ａは、端縁
１０４ａに沿って９０°の等間隔に配置される。この配
置で、各信号入力部１０５ａ〜１０８ａは、実質的に同
一平面内の同一円周上に保持される。円筒体１０４は、
信号入力部１０５ａ〜１０８ａを保持する第１保持機構
を構成する。
【００２９】円筒体１０４の他方の端縁１０４ｂにおい
て、エレメント１０５〜１０８は全て短絡される。
【００３０】給電回路１０２は、複数の基板が積層され
てなる回路基板つまり積層基板１１０に実装される。積
層基板１１０は、その端部が円筒体１０４の端縁１０４
ａを通る平面内に位置するように、円筒体１０４内に保
持される。
【００３１】積層基板１１０は、ガラスエポキシ基板等
の一対の誘電体基板１１０Ａ、１１０Ｂ間にグランド層
１１１が介在されて構成される。
【００３２】積層基板１１０の幅Ｈは、円筒体１０４内
に径方向に隙間無く安定して収納されるよう、円筒体１
０４の内径より若干小さくされる。
【００３３】積層基板１１０は、誘電体基板１１０Ａの
外側に位置する一方の面１１０ａに、３ｄＢハイブリッ
ド回路１１２と、バラン回路１１３とが実装される。
【００３４】積層基板１１０はまた、誘電体基板１１０
Ｂの外側に位置する他方の面１１０ｂに、バラン回路１
１４が実装される。
【００３５】バラン回路１１３、１１４は、基板１１０
を挟んでその厚み方向に対向配置される。
【００３６】ハイブリット回路１１２は、給電コネクタ
１０３に接続された信号入力部１１２ａと、０°出力を
出力する信号出力部１１２ｂと、９０°出力を出力する
信号出力部１１２ｃとを有する。
【００３７】バラン回路１１３は、ハイブリット回路１
１２の信号出力部１１２ｂからの０°出力を入力とし、
この入力に対して０°出力（給電回路１０２としてみて
０°給電出力という）と１８０°出力（給電回路１０２
としてみて１８０°給電出力という）とを給電信号とし
て作成して出力する。
【００３８】バラン回路１１４は、ハイブリット回路１
１２の信号出力部１１２ｃからの９０°出力を入力と
し、この入力に対して０°出力（給電回路１０２として
みて９０°給電出力という）と１８０°出力（給電回路
１０２としてみて２７０°給電出力という）とを給電信
号として作成して出力する。
【００３９】なお、ハイブリット回路１１２の信号出力
部１１２ｂとバラン回路１１３の不平衡端子１１３ａと
は、基板１１０の面１１０ａに設けられた５０Ω線路１
１５を介して接続される。
【００４０】ハイブリット回路１１２の信号出力部１１
２ｃとバラン回路１１４の不平衡端子１１４ａとは、基
板１１０の面１１０ａに設けられた５０Ω線路１１６
と、基板１１０を貫通して設けられたスルーホール電極
１１７と、基板１１０の面１１０ｂに設けられた５０Ω
線路１１８とを介して接続される。
【００４１】グランド層１１１には、電気的に絶縁した
状態でスルーホール電極１１７の挿通を許容する切欠１
１１ａが形成されている。
【００４２】バラン回路１１３は、０°給電出力の信号
出力部１１３ｂと１８０°給電出力の信号出力部１１３
ｃとを有し、この信号出力部１１３ｃは、基板１１０の
一方の面１１０ａ上において、バラン回路１１３、１１
４に近接する基板端縁１１０ｃまで延出している。
【００４３】バラン回路１１４は、９０°給電出力の信
号出力部１１４ｂと２７０°給電出力の信号出力部１１
４ｃとを有し、基板１１０の他方の面１１０ｂ上におい
て、その端縁１１０ｃまで延出している。
【００４４】バラン回路１１３の信号出力部１１３ｂ、
１１３ｃは、５０Ω線路により積層基板１１０の端縁１
１０ｃにまで延出し、基板１１０の面１１０ａ上におい
て幅Ｈ方向の中央部付近に配設され、さらには互いに電
気的に不都合が生じない程度にその面方向に沿ってでき
るだけ近接配置されている。
【００４５】バラン回路１１４の信号出力部１１４ｂ、
１１４ｃは、基板１１０の他方の面１１０ｂ上において
その幅Ｈ方向の中央部付近に配設され、さらには電気的
に不都合が生じない程度にその面方向に沿ってできるだ
け近接配置されている。
【００４６】つまり、各信号出力部１１３ｂ〜１１４ｃ
それぞれは、円筒体１０４の端縁１０４ａ上つまり平面
内の同一円周上の実質中心を通りその平面に垂直な線上
に保持されている。
【００４７】この場合、積層基板１１０は、前記保持の
ための第２保持機構を構成する。
【００４８】基板１１０の一方の面１１０ａにおける基
板基板端縁１１０ｃは、信号出力部１１３ｂ、１１３ｃ
が配置される第１配置部を構成する。基板１１０の他方
の面１１０ｂにおける基板基板端縁１１０ｃは、信号出
力部１１４ｂ、１１４ｃが配置される第２配置部を構成
する。これら第１配置部と第２配置部とから配置部を構
成する。
【００４９】一方の面ハイブリッド回路１１２とバラン
回路１１３とは第１位相調整回路を構成する。バラン回
路１１４は第２位相調整回路を構成する。
【００５０】以上の構成を備えた給電回路１０２は、円
筒体１０４の内部空間に挿入配置されている。その際、
（１）積層基板１１０の端縁１１０ｃが、円筒体１０４
の端縁１０４ａ側になる、（２）積層基板１１０の端縁
１１０ｃと円筒体１０４の端縁１０４ａとがほぼ一致し
た位置になる、（３）積層基板１１０の幅Ｈの向きが、
互いに直交する信号入力部１０５ａと１０７ａの組み合
わせもしくは１０６ａと１０８ａの組み合わせの対向方
向に一致する（なお、図１，２では、信号入力部（１０
６ａと１０８ａ）の対向方向を基板１１０の幅Ｈの向き
に一致させている）、という条件を満たすように収納さ
れる。
【００５１】ここで、給電回路１０２は、上述したよう
に、基板１１０の幅Ｈが円筒体１０４の内径より若干小
さく設定されており、さらには、バラン回路１１３の信
号出力部１１３ｂ、１１３ｃと、バラン回路１１４の信
号出力部１１４ｂ、１１４ｃとの配設位置が、基板１１
０の幅Ｈ方向中央部に設定されている。
【００５２】そのため、円筒体１０４に収納された給電
回路１０２は、円筒体１０４の径方向に沿ってほぼ隙間
なく配置されるととともに、すべての信号出力部１１３
ｂ〜１１４ｃは、円筒体１０４の軸心α（アンテナエレ
メント１０５〜１０８のヘリカル軸に相当する）にほぼ
一致する位置に配置される。
【００５３】これにより、すべての信号出力部１１３ｂ
〜１１４ｃは、対応するすべての信号入力部１０５ａ〜
１０８ａが配置される前記円周の実質中心を通る。
【００５４】給電回路１０２を円筒体１０４に収納した
のち、各信号出力部１１３ｂ〜１１４ｃと、各信号入力
部１０５ａ〜１０８ａとを、給電線１１９Ａ〜１１９Ｄ
に、それぞれ個別に対応して接続する。
【００５５】第１保持機構としては断面が円形の筒体１
０４に限定されるものではなく、断面が楕円形、多角
形、等の筒体であっても構わない。また、第１保持機構
は、軸方向に一様に等径の筒体以外に、軸方向異径の筒
体でも構わない。
【００５６】以上のようにして各信号出力部１１３ｂ〜
１１４ｃを各信号入力部１０５ａ〜１０８ａに接続する
と、各給電線１１９Ａ〜１１９Ｄの電気長はほぼ同じに
なる。すなわち、端縁１０４ａに設けられた各信号入力
部１０５ａ〜１０８ａと、円筒体１０４の軸心α上の一
点（信号入力部１０５ａ〜１０８ａが配置される円周上
の実質中心を通るこの円の配置面の垂線上の一点）との
間の離間距離は幾何学的にみて一定となる。
【００５７】一方、各信号出力部１１３ｂ〜１１４ｃの
位置は、上述したように、円筒体１０４の軸心αにほぼ
一致する。すなわち、各信号出力部１１３ｂ〜１１４ｃ
は、円筒体１０４の軸心α上の一点（端縁１０４ａ上の
軸心α）にできるだけ近接して配置されている。そのた
め、信号入力部１０５ａ〜１０８ａと各信号出力部１１
３ｂ〜１１４ｃとを接続する各給電線１１９Ａ〜１１９
Ｄの長さはほぼ同一の長さになる。
【００５８】しかも、各信号出力部１１３ｂ〜１１４ｃ
の軸心α上での位置と、各信号入力部１０５ａ〜１０８
ａの軸心α上位置とをほぼ一致させているので、各給電
線１１９Ａ〜１１９Ｄの電気長はほぼ最小長さになって
おり、良好な電気特性（抵抗等）が得られる。
【００５９】以上のような構成を備えたアンテナ１００
によって送受信を行うと、垂直面に対してコニカルビー
ム特性を有する指向特性を示す。その際、給電線１１９
Ａ〜１１９Ｄの電気長がほぼ同一であるので、各エレメ
ント１０５〜１０８への給電位相が正確に９０°差とな
り、主放射方向へは軸比の小さな（０ｄＢに近い）円偏
波が水平方向へ無指向特性をもって放射され、放射円偏
波の軸比が大きくなったり、水平面指向特性に歪みが生
じるなど、放射特性が劣化することは起きない。つま
り、このアンテナ１００によれば、安定した円偏波を広
角にわたって放射することができる。
【００６０】なお、この具体例において、ハイブリット
回路１１２の信号出力部１１２ｃとバラン回路１１４の
信号出力部１１４ａとの接続を、基板１１０に設けたス
ルーホール電極１１７と、５０Ω線路１１６と、５０Ω
線路１１８とを介して行ったが、これをスルーホール電
極等ではなく、ジャンパー線など他の構成で接続するこ
ともできる。このような構成とすると、グランド層１１
１に切欠１１ａを設ける必要がなくなり、作製の容易な
一面グランドとすることができ、基板１１０の製造工程
が容易になる。
【００６１】また、円筒体１０４の外周面に、アンテナ
エレメント収納用の螺旋状溝を形成し、この螺旋状に各
エレメント１０５〜１０８を収納することにより、アン
テナエレメント１０５〜１０８を形状精度高く、しかも
容易に収納配置することができ、これにより、４線巻ヘ
リカルアンテナの電気特性を安定させることができ、し
かも、その作製も容易になる。
【００６２】また、この具体例において、給電回路１０
２は円筒体１０４の内部に挿入配置したが、円筒体１０
４の内部に挿入配置しない構造にすることも可能であ
る。この場合、例えば、給電回路１０２を円筒体１０４
の下部に配置したうえで、給電点（信号出力部１１３ｂ
〜１１４ｃと信号入力部１０５ａ〜１０８ａとの接続箇
所）とを円筒体１０４の下部にし、円筒体１０４の上部
で４本のアンテナエレメント１０５〜１０８を短絡させ
る構造にしても同様の効果が得られる。
【００６３】また、この具体例では、軸心α上におい
て、各信号出力部１１３ｂ〜１１４ｂが端縁１０４ａに
一致する位置に、給電回路１０２を配置したが、軸心α
上において、各信号出力部１１３ｂ〜１１４ｂが端縁１
０４ａに一致しなくてもよい。要は、軸心α上の一点に
対して各信号出力部１１３ｂ〜１１４ｂを近接して配置
すればよい。
【００６４】また、この具体例においては、円筒体１０
４はテトラフルオルエチレンとしたが、ポリプロピレン
など他の樹脂でも構わないし、あるいはフィルム状樹脂
でも構わない。また、アンテナエレメント１０５〜１０
８に銅線を用いるとしたが、樹脂製の円筒体１０４に直
接、アンテナエレメントを印刷、あるいはメッキした場
合でも同様の効果が得られる。さらには、円筒体１０４
をフィルム状とした場合には、アンテナエレメントの印
刷やメッキを容易に行うことができる。
【００６５】この具体例では、ハイブリット回路１１２
と、バラン回路１１３、１１４とを、５０Ω線路１１５
や、５０Ω線路１１６、スルーホール電極１１７、およ
び５０Ω線路１１８により直接接続していたが、図７に
示すように、５０Ω線路１１５や５０Ω線路１１８の線
路中に、インピーダンス整合回路２０、ないしはインピ
ーダンス整合回路２１を介装し、ハイブリット回路１１
２の出力をこれら回路２０、２１で信号処理したのち、
バラン回路１１３、１１４に入力するようにしてもよ
い。そうすれば、アンテナのインピーダンス整合を取
れ、不整合による反射損失を小さくし、高効率な放射を
実現できる。
【００６６】また、この具体例では、４つのアンテナエ
レメント１０５〜１０８を備えたアンテナにおいて本発
明を実施したが、アンテナエレメントの数はこれに限る
ものではなく、他の数のアンテナエレメントを備えたヘ
リカルアンテナにおいても本発明は同様に実施できるの
はいうまでもない。特に、２の倍数からなるアンテナエ
レメントを備えたヘリカルアンテナにおいて、本発明を
実施すれば、上述した具体例とほぼ同様の回路構成で給
電手段を構成することができる。
【００６７】また、この具体例においては、樹脂製の円
筒体１０４にアンテナエレメント１０５〜１０８を巻き
付けるための溝を掘ることにより、アンテナ形状を安定
に保つことができ、電気特性も安定して製作も容易にな
る。
【００６８】また、この具体例では、給電線を導線ワイ
ヤから構成したが、図７に示すように、絶縁基板１２０
に形成した配線パターンから給電線１２１を構成しても
よい。この場合、給電線１２１は弛むことなくその長さ
を常時一定に維持することができ、配線後の給電線１２
１の長さに誤差は生じない。
【００６９】また、基板１２０と円筒体１０４との接続
固定は、円筒体１０４の端縁１０４ａに基板１２０を当
接させた状態で給電線１２１と信号入力部１０５ａ〜１
０８ａとを半田や導電性接着剤で接続すればよく、そう
すれば、導線ワイヤからなる給電線より簡単に信号入力
部１０５ａ〜１０８ａに給電線１２１を接続することが
できる。
【００７０】しかも、その際、半田や導電性接着剤の接
着力により基板１２０を円筒体１０４の一端縁１０４ａ
に支持固定させることができる。
【００７１】また、給電線１２１を配線パターンにして
基板１２０に設ければ、給電回路１０２を実装した基板
１１０を絶縁基板１２０上に接続固定することもでき
る。そうすれば、基板１２０に接続固定された状態で基
板１１０を円筒体１０４内に取り付けることもでき、基
板１１０の支持固定に要する作業が簡単になる。
【００７２】この絶縁基板１２０は円筒体１０４と一体
に形成してもよい。
【００７３】次に、本発明の第２の好ましい具体例に従
うアンテナについて図８および図９を参照して説明する
と、アンテナエレメント１０５〜１０８の信号入力部１
０５ａ〜１０８ａは、端縁１０４ａ上において周方向に
沿って角度９０°毎の等間隔に配置されている。
【００７４】給電回路１３０は、絶縁基板１１０に設け
られている。給電回路１３０の信号出力部１３３ｂ〜１
３４ｃは、基板１１０の基板端縁１１０ｃに配置されて
いる。
【００７５】各信号出力部１３３ｂ〜１３４ｃは、基板
端縁１１０ｃにおいて端縁長手方向中央γを中心とした
円βの円周上に配置されている。
【００７６】０°出力の信号出力部１３３ｂ、９０°出
力の信号出力部１３３ｃ、１８０°の信号出力部１３４
ｂ、および２７０°出力の信号出力部１３４ｃは、この
円β上において上記記載順に周方向にほぼ等間隔に順次
配置されている。
【００７７】信号出力部１３３ｂ〜１３４ｃをこのよう
に配置するために、給電回路１３０は次のように構成さ
れる。
【００７８】基板１１０において誘電体基板１１０Ａの
外側に位置する一方の面１１０ａには、バラン回路１３
２と、３ｄＢハイブリッド回路１３３とが実装されてい
る。
【００７９】誘電体基板１１０Ｂの外側に位置する他方
の面１１０ｂには３ｄＢハイブリット回路１３４が実装
されている。
【００８０】バラン回路１３３、１３４は、基板１１０
を挟んでその厚み方向に対向配置される。
【００８１】バラン回路１３２は、０°出力と、１８０
°出力とを作成し、ハイブリット回路１３３、１３４
は、バラン回路１３２の出力から０°出力と９０°出力
とを作成する。
【００８２】バラン回路１３２の入力部１３２ａには、
不図示の給電コネクタ１０３が接続されている。
【００８３】バラン回路１３２の０°出力の信号出力部
１３２ｂとハイブリット回路１３３の不平衡端子１３３
ａとは、基板１１０の面１１０ａに設けられた５０Ω線
路１３５を介して接続されている。
【００８４】バラン回路１３２の１８０°出力の信号出
力部１３２ｃとハイブリット回路１３４の不平衡端子１
３４ａとは、基板１１０の面１１０ａに設けられた５０
Ω線路１３６と、基板１１０を貫通して設けられたスル
ーホール電極１３７と、基板１１０の面１１０ｂに設け
られた５０Ω線路１３８とを介して接続されている。
【００８５】グランド層１１１には、電気的に絶縁した
状態でスルーホール電極１３７の挿通を許容する切欠１
１１ａが形成されている。
【００８６】ハイブリット回路１３３の０°出力の信号
出力部１３３ｂや、９０°出力の信号出力部１３３ｃ
は、基板１１０の一方の面１１０ａ上において、回路１
３３、１３４に近接する基板端縁１１０ｃまで延出して
いる。
【００８７】ハイブリット回路１３４の９０°出力の信
号出力部１３４ｂや、０°出力の信号出力部１３４ｃ
は、基板１１０の他方の面１１０ｂ上において、回路１
３４、１３３に近接する基板端縁１１０ｃまで延出して
いる。
【００８８】各信号出力部１３３ｂ〜１３４ｃは、５０
Ω線路により基板端縁１１０ｃまで延出している。
【００８９】信号出力部１３３ｂ、１３３ｃは、基板１
１０の一方の面１１０ａ上において基板幅方向の中央を
挟んで対称となる位置つまり基板幅中央から同じ距離だ
け離れた位置に配設されている。
【００９０】信号出力部１３４ｂ、１３４ｃは、基板１
１０の他方の面１１０ｂ上においてその幅方向の中央を
挟んで対称となる位置に配設されている。
【００９１】このように配設されることで、信号出力部
１３３ｂ、１３３ｃと、信号出力部１３４ｂ、１３４ｃ
とは、基板１１０の基板端縁１１０ｃの幅方向中央γを
中心とする円β上の位相角にしてほぼ９０°だけ互いに
離間した位置に、０°出力、９０°出力、１８０°出
力、２７０°出力の順に、９０の°等間隔で順次配置さ
れている。
【００９２】なお、これら出力の位相遅れ量は、それぞ
れ実質的に９０°ずつ互いにずれていればよい。しか
も、そのずれ量はできるだけ９０°に近似しておればよ
いが、正確に９０°でなくともよいのはいうまでもな
い。
【００９３】以上の構成を備えた給電回路１３０は、円
筒体１０４の内部空間に挿入配置されている。その際、
（１）基板端縁１１０ｃ（各信号出力部１３３ｂ〜１３
４ｃが設けられる）が、端縁１０４ａ（各信号入力部１
０５ａ〜１０８ａが設けられる）側になる、（２）基板
端縁１１０ｃと端縁１０４ａとがほぼ一致した位置にな
る、（３）基板端縁１１０ｃ上における信号出力部１３
３ｂ〜１３４ｃの配置位相角と、端縁１０４ａ上におけ
る信号入力部１０５ａ〜１０８ａの配置位相角とが一致
するように、基板１１０の向きを設定する、という条件
を満たすように収納されている。
【００９４】これにより、円βが端縁１０４ａ上におい
て円筒体１０４と同心となる位置に配置される。信号出
力部１３３ｂ〜１３４ｃと信号入力部１０５ａ〜１０８
ａとは、互いに同心となる２つの円（円βと端縁１０４
ａ）それぞれの円周上において、周方向に等間隔を空け
て配置されている。
【００９５】信号出力部１３３ｂ〜１３４ｃと、信号入
力部１０５ａ〜１０８ａとは、同位相角位置に配置され
ることになり、それぞれ一対一に対応した状態で円βの
径方向に沿った位置に配置されている。
【００９６】給電回路１３０を円筒体１０４に収納した
のち、円βの同一の径上に配置された信号出力部１３３
ｂ〜１３４ｃと信号入力部１０５ａ〜１０８ａとを、導
線ワイヤ等からなる給電線１３５によりそれぞれ接続す
る。すなわち、０°出力の信号出力部１３３ｂを、信号
入力部１０５ａに給電線１３５Ａを介して接続する。９
０°出力信号出力部１３３ｃを、信号入力部１０５ａか
ら図中左回りに角度９０°離間して配置された信号入力
部１０６ａに給電線１３５Ｂを介して接続する。１８０
°遅れ出力の信号出力部１３４ｃを、信号入力部１０６
ａから図中左回りに角度９０°離間して配置された信号
入力部１０７ａに給電線１３５Ｃを介して接続する。２
７０°出力の信号出力部１３４ｂを、信号入力部１０７
ａから図中左回りに角度９０°離間して配置された信号
入力部１０８ａに給電線１３５Ｄを介して接続する。
【００９７】以上のようにして各信号出力部１３３ｂ〜
１３４ｃを対応する信号入力部１０５ａ〜１０８ａに接
続すると、各給電線１３５Ａ〜１３５Ｄの電気長はほぼ
同じになる。すなわち、上述したように、端縁１０４ａ
上に信号入力部１０５ａ〜１０８ａを周方向に等間隔を
空けて設けている。円筒体１０４と同心の円（この具体
例ではその一例である端縁１０４ａと同心の円β）の円
周上において周方向に等間隔を空けて、信号出力部１３
３ｂ〜１３４ｃを設けている。そのため、信号入力部１
０５ａ〜１０８ａと、これら信号入力部に最も近接する
信号出力部１３３ｂ〜１３４ｃとの間の離間距離は幾何
学的にみて一定となる。これにより、信号入力部１０５
ａ〜１０８ａと各信号出力部１３３ｂ〜１３４ｃとを接
続する各給電線１３５Ａ〜１３５Ｄの長さはほぼ同一の
長さになり、第１の具体例と同様の効果を奏する。
【００９８】さらには、円βの円周上において信号入力
部１０５ａ〜１０８ａと同位相角となる位置に、信号出
力部１３３ｂ〜１３４ｃを設けているので、信号入力部
１０５ａ〜１０８ａと、信号出力部１３３ｂ〜１３４ｃ
との間の離間距離は幾何学的にみて最短の長さとなる。
これにより、信号入力部１０５ａ〜１０８ａと各信号出
力部１３３ｂ〜１３４ｃとを接続する各給電線１３５Ａ
〜１３５Ｄの長さをより短くすることが可能となり、良
好な電気特性（抵抗等）が得られる。
【００９９】しかも、円βの配置面と端縁１０４ａの設
置位置とをほぼ一致させているので、各給電線１３５Ａ
〜１３５Ｄの電気長をほぼ最小の長さとすることがで
き、より良好な電気特性（抵抗等）が得られる。
【０１００】この具体例では、円βの配置される面が端
縁１０４ａに一致するように、給電回路１３０を配置す
るとしたが、円βの配置面が端縁１０４ａに一致しなく
てもよい。要するに、円βと端縁１０４ａとが同心でか
つ平行に配置されていればよい。
【０１０１】この場合、積層基板１１０は、絶縁基板を
構成する。円筒体１０４は第１保持機構を構成する。積
層基板１１０は第２保持機構を構成する。バラン回路１
３２とハイブリット回路１３３とは第１位相調整回路を
構成する。ハイブリット回路１３４は第２位相調整回路
を構成する。円筒体１０４の端縁１０４ａは、信号入力
部が配置される円周を構成する。円βは他の円周を構成
する。基板１１０の一方の面１１０ａにおける基板基板
端縁１１０ｃは、信号出力部１３３ｂ、１３３ｃが配置
される第１配置部を構成する。基板１１０の他方の面１
１０ｂにおける基板基板端縁１１０ｃは、信号出力部１
３４ｂ、１３４ｃが配置される第２配置部を構成する。
これら第１配置部と第２配置部とから配置部を構成す
る。
【０１０２】この具体例においても、第１保持機構は、
断面が円形の筒体１０４に限定されるものではなく、断
面が楕円形、多角形、等の筒体であっても構わない。ま
た、第１保持機構は、軸方向に一様に等径の筒体以外
に、軸方向異径の筒体でも構わない。
【０１０３】この具体例において、０°出力の信号出力
部１３３ｂ、９０°出力の信号出力部１３３ｃ、１８０
°の信号出力部１３４ｃ、および２７０°出力の信号出
力部１３４ｂを、この円β上において上記記載順に順次
配置するためには、次のように給電回路１４０を構成し
てもよい。
【０１０４】すなわち、図１０に示すように、基板１１
０において誘電体基板１１０Ａの外側に位置する一方の
面１１０ａに、３ｄＢハイブリット回路１４１と、バラ
ン回路１４２とを実装する。誘電体基板１１０Ｂの外側
に位置する他方の面１１０ｂにはバラン回路１４３を実
装する。バラン回路１４２、１４３は、基板１１０を挟
んでその厚み方向に対向配置する。
【０１０５】ハイブリット回路１４１は、０°出力と、
９０°出力とを作成し、バラン回路１４２、１４３は、
ハイブリット回路１４１の出力から０°出力と１８０°
出力とを作成する。
【０１０６】ハイブリット回路１４１の入力部１４１ａ
には、不図示の給電コネクタ１０３を接続する。
【０１０７】ハイブリット回路１４１の０°出力の信号
出力部１４１ｂと回路１４２の不平衡端子１４２ａと
を、基板１１０の一方の面１１０ａに設けられた５０Ω
線路１４４を介して接続する。
【０１０８】ハイブリット回路１４１の９０°遅れ出力
の信号出力部１４１ｃとバラン回路１４３の不平衡端子
１４３ａとを、基板１１０の一方の面１１０ａに設けら
れた５０Ω線路１４５と、基板１１０を貫通して設けら
れたスルーホール電極１４６と、基板１１０の他方の面
１１０ｂに設けられた５０Ω線路１４７とを介して接続
する。
【０１０９】５０Ω線路１４７は、信号を９０°だけ遅
れさせるために、λy／４（λy：波長）分の線路長を有
している。
【０１１０】グランド層１１１には、電気的に絶縁した
状態でスルーホール電極１３７の挿通を許容する切欠１
１１ａを形成している。
【０１１１】バラン回路１４２の信号出力部１４２ｂ、
１４２ｃは、基板１１０の一方の面１１０ａ上におい
て、回路１４２、１４３に近接する基板端縁１１０ｃま
で延出している。
【０１１２】バラン回路１４３の信号出力部１４３ｂ、
１４４ｃは、基板１１０の他方の面１１０ｂ上におい
て、回路１４３、１４４に近接する基板端縁１１０ｃま
で延出している。
【０１１３】信号出力部１４２ｂ、１４３ｃは、５０Ω
線路１４８、１４９により基板端縁１１０ｃまで延出し
ている。信号出力部１４２ｃ、１４３ｂは、５０Ω線路
１５０、１５１により基板端縁１１０ｃまで延出してい
る。
【０１１４】５０Ω線路１５０、１５１は、信号を９０
°だけ遅れさせるために、λy／４（λy：波長）分の線
路長を有している。
【０１１５】このように配設されることで、信号出力部
１４２ｂは、給電回路１４０の０°出力の信号出力部と
なり、信号出力部１４２ｃは２７０°出力の信号出力部
となり、信号出力部１４３ｂは９０°出力の信号出力部
となり、信号出力部１４３ｃは１８０°出力の信号出力
部となる。したがって、基板１１０の基板端縁１１０ｃ
の幅Ｈ方向中央を中心とする円β上の位相角にして９０
°だけ互いに離間した位置に、０°出力、９０°出力、
１８０°出力、２７０°出力の順に、順次配置される。
【０１１６】この場合、ハイブリット回路１４１とバラ
ン回路１４２と５０Ω線路１５０とから第１位相調整回
路が構成される。５０Ω線路１４７とバラン回路１４３
と５０Ω線路１５１とから第２位相調整回路が構成され
る。基板１１０の一方の面１１０ａにおける基板基板端
縁１１０ｃは、信号出力部１４２ｂ、１４２ｃが配置さ
れる第１配置部を構成する。基板１１０の他方の面１１
０ｂにおける基板基板端縁１１０ｃは、信号出力部１４
３ｂ、１４３ｃが配置される第２配置部を構成する。こ
れら第１配置部と第２配置部とから配置部を構成する。
【０１１７】この発明を詳細にその最も好ましい具体例
について説明したが、その好ましい実施形態についての
部品の組み合わせと配列は、後に請求するこの発明の精
神と範囲とに反することなく種々変更することができる
ものである。
【０１１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
各給電線の長さをほぼ揃えることが可能となり、各アン
テナエレメントに対する給電の位相差精度が高まって、
高精度の送受信が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の好ましい具体例に従う４線巻ヘ
リカルアンテナの外観斜視図である。
【図２】図１のアンテナの平面図である。
【図３】図１のアンテナの本体の外観斜視図である。
【図４】図１のアンテナの給電回路の分解斜視図であ
る。
【図５】図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】図１の変形例としてアンテナエレメントの給電
回路の分解斜視図である。
【図７】図１の他の変形例としてアンテナエレメントの
要部拡大分解斜視図である。
【図８】本発明の第２の好ましい具体例に従うアンテナ
の平面図である。
【図９】図８のアンテナの給電回路の分解斜視図であ
る。
【図１０】図９の変形例としてアンテナエレメントの給
電回路の分解斜視図である。
【図１１】従来例のアンテナの給電回路の平面図であ
る。
【図１２】図１１のアンテナの平面図である。
【符号の説明】
１０１ アンテナ本体 １０２ 給電
回路 １０４ 円筒体 １０５〜１０８ アン
テナエレメント １０５ａ，１０６ａ，１０７ａ，１０８ａ 信号入力部 １１０ 積層基板 １１１ グラ
ンド層 １１２ ３ｄＢハイブリッド回路 １１３ バラ
ン回路 １１３ｂ 出力端子 １１３ｃ 出力
端子 １１４ バラン回路 １１４ｂ 出力
端子 １１４ｃ 出力端子 １１７ スル
ーホール電極 １１９Ａ〜１１９Ｄ 給電線 α 軸心

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 それぞれが給電信号の信号入力部を有す
    る複数のアンテナ素子と、 少なくとも前記信号入力部に対応した数の信号出力部を
    有しかつ前記各信号出力部それぞれから給電信号を互い
    に所定の位相差を付けて出力する給電手段と、 前記アンテナ素子それぞれの信号入力部を、実質的に同
    一の円周上に保持する第１保持機構と、 前記給電手段の各信号出力部それぞれを、前記円周が位
    置する平面に垂直で、かつ前記円周の実質中心を通る線
    上に保持する第２保持機構と、 前記各アンテナ素子それぞれの信号入力部と、前記給電
    手段の各信号出力部それぞれとを個別に対応して接続す
    る複数の給電線と、 を含むヘリカルアンテナ。
  2. 【請求項２】 前記第１保持機構は、その端面を含むそ
    の近傍が前記平面内に位置する筒体で構成され、この筒
    体の前記近傍に前記アンテナ素子それぞれの信号入力部
    が保持されている、請求項１に記載のヘリカルアンテ
    ナ。
  3. 【請求項３】 前記筒体が円筒体である、請求項２に記
    載のヘリカルアンテナ。
  4. 【請求項４】 前記給電手段が、 回路基板と、 前記回路基板に搭載されて前記各信号出力部を有すると
    ともに各信号出力部それぞれから前記給電信号を互いに
    所定の位相差を付けて出力処理する給電回路と、 を含
    み、 前記回路基板は、前記各信号出力部それぞれが配置され
    た配置部を有し、 前記回路基板は、前記配置部が前記筒体の前記端面を通
    る平面を含む当該平面に平行な平面内に位置するよう
    に、前記筒体に保持されている、 請求項２に記載のヘリカルアンテナ。
  5. 【請求項５】 前記アンテナ素子は４つあり、 前記給電回路は、各給電信号を、実質的に９０度ずつの
    位相差を付けるよう位相調整したのち、各出力端子から
    出力する請求項４に記載のヘリカルアンテナ。
  6. 【請求項６】 前記給電回路は、 前記回路基板の一方の面に設けられて、前記給電信号を
    実質的に０°／９０°／１８０°のそれぞれの位相角で
    位相遅れさせる第１位相調整回路と、 前記回路基板の他方の面に設けられて、前記第１位相調
    整回路の９０°位相遅れ出力を実質的に０°／１８０°
    のそれぞれの位相角で位相遅れさせる第２位相調整回路
    とを含み、 前記配置部は、 前記第１位相調整回路に対応して前記回路基板の一方の
    面に設けられた第１配置部と、 前記第２位相調整回路に対応して前記回路基板の他方の
    面に設けられた第２配置部と、 を含むものである、請求項５に記載のヘリカルアンテ
    ナ。
  7. 【請求項７】 前記給電手段は、インピーダンス整合回
    路をさらに有する請求項１に記載のヘリカルアンテナ。
  8. 【請求項８】 前記給電線を電線から構成する請求項１
    に記載のヘリカルアンテナ。
  9. 【請求項９】 前記給電線を、基板に形成した配線パタ
    ーンから構成する請求項１に記載のヘリカルアンテナ。
  10. 【請求項１０】 それぞれが給電信号の信号入力部を有
    する複数のアンテナ素子と、 少なくとも前記信号入力部に対応した数の信号出力部を
    有しかつ前記各信号出力部それぞれから給電信号を互い
    に所定の位相差を付けて出力する給電手段と、 前記アンテナ素子それぞれの信号入力部を、実質的に同
    一の円周上にその周方向に等間隔を空けて保持する第１
    保持機構と、 前記給電手段の各信号出力部それぞれを、前記円周が位
    置する平面に垂直でかつ前記円周の実質中心を通る線上
    の一点を中心として前記円周と平行もしくは同一平面上
    に設けられた他の円周上に、その周方向に等間隔を空け
    て保持する第２保持機構と、 前記各アンテナ素子それぞれの信号入力部と前記給電手
    段の各信号出力部それぞれとを個別に対応して接続する
    複数の給電線と、 を有するヘリカルアンテナ。
  11. 【請求項１１】 前記第２保持機構は、前記信号出力部
    を、前記信号入力部と同位相角位置に保持する、請求項
    １０に記載のヘリカルアンテナ。
  12. 【請求項１２】 前記第１保持機構は、その端面を含む
    その近傍が前記平面内に位置する筒体で構成され、この
    筒体の前記近傍に前記アンテナ素子それぞれの信号入力
    部が保持されている、請求項１０に記載のヘリカルアン
    テナ。
  13. 【請求項１３】 前記筒体が、円筒体である、請求項１
    ２に記載のヘリカルアンテナ。
  14. 【請求項１４】 前記給電手段が、 回路基板と、 この回路基板に搭載されて前記各信号出力部を有すると
    ともに各信号出力部それぞれから前記給電信号を互いに
    所定の位相差を付けて出力処理する給電回路と、 を含
    み、 前記回路基板は、前記各信号出力部それぞれが配置され
    た配置部を有し、前記回路基板は、前記配置部が前記筒
    体の前記端面を通る平面を含む当該平面に平行な平面内
    に位置するように、前記筒体に保持されている、 請求項１２に記載のヘリカルアンテナ。
  15. 【請求項１５】 前記アンテナ素子は４つあり、 前記給電回路は、各給電信号を、実質的に９０度ずつの
    位相差を付けるよう位相調整したのち、各出力端子から
    出力する請求項１４に記載のヘリカルアンテナ。
  16. 【請求項１６】 前記給電回路は、 前記回路基板の一方の面に設けられて、前記給電信号を
    実質的に０°／９０°／１８０°のそれぞれの位相角で
    位相遅れさせる第１位相調整回路と、 前記回路基板の他方の面に設けられて、前記第１位相調
    整回路の１８０°位相遅れ出力を、実質的に０°／９０
    °のそれぞれの位相角で位相遅れさせる第２位相調整回
    路とを有し、 前記配置部は、 前記第１位相調整回路に対応して前記回路基板の一方の
    面に設けられた第１配置部と、 前記第２位相調整回路に対応して前記回路基板の他方の
    面に設けられた第２配置部と、 を含むものである、請求項１５に記載のヘリカルアンテ
    ナ。
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