JP2001185942A - 無指向性アンテナ - Google Patents

無指向性アンテナ

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JP2001185942A JP36528999A JP36528999A JP2001185942A JP 2001185942 A JP2001185942 A JP 2001185942A JP 36528999 A JP36528999 A JP 36528999A JP 36528999 A JP36528999 A JP 36528999A JP 2001185942 A JP2001185942 A JP 2001185942A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 バイコニカルアンテナやディスコーンアンテ
ナなどの広帯域の無指向性送信アンテナは、給電系を同
軸モード(TEMモード)にする必要がある。この時許
容電力を大きくするには同軸線路を太くする必要がある
が、太くしすぎると、高次モードが発生して無指向性パ
ターンが崩れる上限周波数が低くなるという問題点があ
った。 【解決手段】 円錐台形導体11と円錐導体12とでバ
イコニカルアンテナを構成し、円錐導体12の内部を貫
通させた複数の同軸ケーブル13、23の中心導体1
4、24を円錐台形導体11の平面部31に、外被シー
ルド15、25を円錐導体12の頂部に接続する。各同
軸ケーブルの太さを細くすることにより、使用する上限
周波数を変化させることなく耐電力性能を向上すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、広帯域で使用す
る無指向性送信アンテナに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6は、例えば”MICROWAVE
PASSIVE DIRECTIONFINDING
(STEPHEN E.LIPSKY著) ”に示された
従来のバイコニカルアンテナの外形斜視図、図7はその
断面図である。図において、1は同軸ケーブル3の中心
導体4に接続された第1の円錐導体であり、2は同軸ケ
ーブル3の外被導体5に接続された第2の円錐導体であ
る。第1の円錐導体1と第2の円錐導体2は、その円錐
の頂点を互いに接近して対向させ、同じ軸上に逆方向に
配置し、その頂点から特定の周波数範囲の高周波で励振
されるとき電波をコーンの軸の周囲に無指向性に放射す
る。このような構造の無指向性アンテナは給電線路から
の不要輻射があると無指向特性が乱されるので、輻射の
ない同軸ケーブルが給電線路に使用され、いわゆるTE
Mモードで励振される。
【0003】次に動作について説明する。同軸ケーブル
3により伝送された高周波信号は、ある周波数に対応し
た適当な開き角と長さを有する2つの円錐導体1,2の
間に給電され、水平面内に無指向性のパターンを空間に
放射する。
【0004】バイコニカルアンテナは、使用周波数範囲
(帯域)が広いことが特徴であるが、同軸ケーブルの存
在が形状の対称性を阻害するため、上限周波数付近にお
いて、高次モードが発生して無指向性パターンが乱され
ることがある。これを乱さないようにするために、上限
周波数に対して同軸ケーブルの外被シールド外径をある
値以下にする必要がある。一方、この無指向性アンテナ
を送信アンテナとして利用するため、高電力を給電する
場合には、電力損失を低減するために同軸ケーブル3の
中心導体4の外径を大きくする必要があり、その場合当
然であるが外被シールド5の径も大きくなる。
【0005】以上の関係を図8に示す。図8の横軸は許
容励振電力、縦軸は良好な特性(無指向性)が得られる
最大周波数をいずれも比例数値で示すものである。よっ
て、大電力、または高周波数が要求される条件で、この
相反する条件を満たすためには当然、上限周波数あるい
は供給電力のどちらかに制約ができてしまうという問題
があった。以上はバイコニカルアンテナの場合について
の説明であるが、第2の円錐導体2の上部に円板50を
備えた図9のようなディスコーンアンテナの場合も同様
である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の無指向性アンテ
ナは、良好な無指向性アンテナ特性を得るために同軸ケ
ーブルのシールド外径をある値以下にする必要がある
が、一方、高電力を給電するには、電力損失を低減する
ため同軸ケーブルの外径を大きくする必要がある。よっ
て、この相反する条件を満たすためには当然上限周波数
あるいは、供給電力のどちらかに制約ができてしまうと
いう問題があった。
【0007】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、上限周波数を低下させること
なく、給電可能な電力を増大できる無指向性アンテナを
得ることを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明の無指向性アン
テナは、頂部に平面部を有する円錐台形導体、平面部に
頂部を対向させて同軸、逆向きに配置された円錐導体、
円錐導体の内部を貫通してその頂部に引き出され、外被
シールドが円錐導体の頂部に、中心導体が円錐台形導体
の平面部に接続された複数の同軸ケーブルを備えたもの
である。
【0009】また、導体で構成された円板、この円板の
中心に頂部を対向させて、円板の中心軸と同軸に配置さ
れた円錐導体、円錐導体の内部を貫通してその頂部に引
き出され、外被シールドが円錐導体の頂部に、中心導体
が円板に接続された複数の同軸ケーブルを備えたもので
ある。
【0010】また、複数の同軸ケーブルには異なる周波
数の高周波電力が給電されているものである。
【0011】また、円錐台形導体の給電面に接続された
複数の同軸ケーブルの中心導体は、それぞれ円錐台形導
体の中心軸の回りに等角度で接続されているものであ
る。
【0012】また、円板に接続された複数の同軸ケーブ
ルの中心導体は、それぞれ前記円板の中心軸の回りに等
角度で接続されているものである。
【0013】
【発明の実施の形態】実施の形態1.以下この発明の実
施の形態1の無指向性アンテナとして、バイコニカルア
ンテナとその給電線路について図により説明する。 図1
は実施の形態1のバイコニカルアンテナの斜視図、図2
は図1の断面図、図3は図1の給電点付近の構造を説明
するため図1の上方から給電点付近を見て拡大して示し
たものである。図4は同じく図1の下方から給電点付近
を見て拡大して示したものである。なお、。以下の各図
において、従来と同一又は相当部分には同一の符号を付
してその詳細な説明を省略する。
【0014】図に於いて、11は頂部に第1平面部31
を備えた円錐台形導体、12は円錐台形導体11の第1
平面部31に頂部を対向させて、同軸逆向きに配置した
円錐導体である。円錐導体12もその円錐導体の頂点部
分に円錐体の軸に直角に切断して構成した第2平面部3
2を備えている。第1平面部31と第2平面部32とは
ともに導電面である。
【0015】第1平面部31と第2平面部32とは狭い
間隔で対向して配置されている。13はインピーダンス
50Ωの第1の同軸ケーブルであり、その中心導体14
は第2平面部32を貫通して第1平面部31の端に接続
されている。23は第1の同軸ケーブル13と同規格の
第2の同軸ケーブルであり、その中心導体24は第2平
面部32を貫通して第1平面部31の端(第1平面部3
1の面上の、第1の同軸ケーブル13の中心導体14が
接続されている位置とは反対の位置)に接続されてい
る。第1平面部31の直径は第1の同軸ケーブル13又
は第2の同軸ケーブル23の直径(2R)とほぼ同じで
あり、第1、第2の同軸ケーブル13、23の外径はそ
れぞれ2Rであるとすると、第1平面部31上の中心導
体14と24とは、丁度2Rの距離離れて配置されてい
る。又、第2平面部32の直径は4R(同軸ケーブル2
本分の直径)とほぼ等しい。
【0016】第1、第2の同軸ケーブル13、23の外
被シールド15、25はともに第2平面部32に接続さ
れている。
【0017】実施の形態1のバイコニカルアンテナで、
使用する第1、第2の同軸ケーブル13、23を従来の
同軸ケーブル3と同じものを使用したとすると、一本に
給電できる許容電力は変わらないわけであるから、総合
的にはその給電本数分だけ許容電力性能を向上すること
ができる。また、各同軸ケーブルの外径も変化していな
い訳であるから、当然使用できる上限周波数も変化する
ことはなく、許容電力だけを増大することができる。
【0018】2本の同軸ケーブルに同じ周波数の電力を
給電する場合には、当然、給電点において同相で給電さ
れるように、同軸ケーブルの長さを含めた送信機系統の
設計上の配慮が必要である。
【0019】図1〜4の寸法、形状であれば、2本の同
軸ケーブル13、23のそれぞれについて、アンテナと
のインピーダンス整合を図ることができる。ちなみに、
2本の中心導体14と24との間の距離2Rを大きく
(小さく)すると、同軸ケーブル側からアンテナ側を見
たインピーダンスを高く(低く)することができる。ま
た、第1平面部31と第2平面部32との間の距離は、
バイコニカルアンテナの指向特性が良好となるように調
整すればよく、中心導体14、24の長さはそれに合わ
せて決定すればよい。図1のバイコニカルアンテナをこ
の発明では無指向性アンテナと言う。第1平面部31と
第2平面部32は単に平面部という。なお、第1平面部
31を設けず、中心導体14、24を直接、第1の円錐
台の斜面に接続すると2本の中心導体の間に円錐の頂点
部が入り、高次モードが発生して好ましい特性が得られ
ない。
【0020】実施の形態2.図5に実施の形態2のバイ
コニカルアンテナの給電点付近を拡大した図を示す。図
に示していない部分は実施の形態1の図3と同じであ
る。図の円錐台形導体11と中心導体14、24とは実
施の形態1の図3のものと同じ構造で、頂部には第1平
面部31を備えている。52は円錐導体であるが、円錐
台型ではない。図3の第2の円錐導体12が円錐導体の
軸に直交する平面からなる第2平面部32を有していた
のに対し、平面部を備えておらず、円錐面(斜面)に直
接、第1、第2の同軸ケーブル13、23の外被シール
ドの端面が配置されている。即ち、第1、第2の同軸ケ
ーブル13、23の端面は円錐の斜面の一部をなしてい
る。図には明瞭には示さないが第1、第2の同軸ケーブ
ル13、23の外被シールド15、25は共に円錐導体
52の円錐面に接続されている。
【0021】実施の形態3.実施の形態1、2の同軸ケ
ーブルの本数を3本以上の複数本とすることもできる。
複数本の場合、各中心導体は第1平面部31の周囲に等
角度の間隔で接続される。即ち、2本の場合は180
°、3本の場合は120°間隔となる。また、複数本の
同軸ケーブルの仕様は同一でなければならぬということ
はないが、例えばインピーダンスが異なったものを使用
すると、第1平面部31に接続する位置を1本ごとに調
整しなければならないなど、極めて手数がかかることと
なるから、実用上、同一仕様の同軸ケーブルを用いるこ
とが好ましい。
【0022】また、複数の同軸ケーブルの各々に給電す
る電力の大きさは同一でなければならぬということはな
く、異なっていてもよい。勿論、一つ以上の同軸ケーブ
ルへの給電がゼロであってもかまわない。
【0023】実施の形態4.実施の形態3に示した構成
のものに於いて、複数の同軸ケーブルの各々に対して、
それぞれ異なる周波数の高周波電力を給電することも可
能である。周波数を変えても給電点から見たアンテナの
インピーダンスに変わりはないから、周波数を変える際
に給電点の位置を調整する必要はなない。それぞれの周
波数での無指向性は保たれ、同軸ケーブルの接続位置が
不適切(位置が正確でない)な場合を除いて相互に影響
が生じることはない。
【0024】実施の形態5.従来の図9で示したディス
コーンアンテナの場合、図1の円錐台形導体11の代わ
りが円板50となる。円板50は一般に金属板または金
網等の導電性のものが使用されるが、何れの場合も円板
50がそのまま第1平面部31を備えたものと見なしえ
るから、実施の形態1〜4の説明のものをそのまま適用
することができる。
【0025】
【発明の効果】以上のように、この発明の無指向性アン
テナは、頂部に平面部を有する円錐台形導体、この平面
部に頂点を対向し、同軸逆向きに配置された円錐導体、
円錐導体の内部を貫通してその頂部に引き出され、外被
シールドが円錐導体の頂部に、中心導体が円錐台形導体
の平面部に接続された複数の同軸ケーブルを備えたの
で、給電可能な最大電力に対して高次モードによる無指
向特性の性能低下が少ないという効果が得られる。
【0026】また、導体の円板と、この円板に直交する
軸上に配置された円錐導体、この円錐導体の内部を貫通
してその頂部に引き出され、外被シールドが円錐導体の
頂部に、中心導体が円板に接続された複数の同軸ケーブ
ルを備えたので、給電可能な最大電力に対して高次モー
ドによる無指向性の歪みが少ないという効果が得られ
る。
【0027】また、複数の同軸ケーブルには異なる周波
数の電力が給電できるので、1つのアンテナを複数の周
波数の異なる送信機に共用させることができる。
【0028】また、複数の同軸ケーブルの中心導体は、
それぞれ円錐台形導体又は円板の軸の回りに等角度で接
続されているので、各同軸ケーブルから見たアンテナイ
ンピーダンスを同一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1による無指向性アン
テナ(バイコニカルアンテナ)の斜視図である。
【図2】 図1の断面図である。
【図3】 図1の部分拡大図である。
【図4】 図1の部分拡大図である。
【図5】 この発明の実施の形態2によるバイコニカル
アンテナの斜視図である。
【図6】 従来のバイコニカルアンテナの斜視図であ
る。
【図7】 図6のアンテナの断面図である。
【図8】 図6のバイコニカルアンテナの特性説明図で
ある。
【図9】 従来のディスコーンアンテナの外形図であ
る。
【符号の説明】
1 第1の円錐導体、 2 第2の円錐導体、3
同軸ケーブル、 4 中心導体、 5 外被シー
ルド、11 円錐台形導体、 12、52 円錐導
体、13 第1の同軸ケーブル、 14 第1の中心導
体、 15 第1の外被シールド、 23 第2の同軸
ケーブル、 24 第2の中心導体、 25 第2の外
被シールド、 31 第1平面部、 32 第2平
面部。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 頂部に平面部を有する円錐台形導体、前
    記平面部に頂部を対向させて同軸、逆向きに配置された
    円錐導体、前記円錐導体の内部を貫通してその頂部に引
    き出され、外被シールドが前記円錐導体の前記頂部に、
    中心導体が前記円錐台形導体の前記平面部に接続された
    複数の同軸ケーブルを備えたことを特徴とする無指向性
    アンテナ。
  2. 【請求項2】 導体で構成された円板、この円板の中心
    に頂部を対向させて、前記円板の中心軸と同軸に配置さ
    れた円錐導体、前記円錐導体の内部を貫通してその頂部
    に引き出され、外被シールドが前記円錐導体の前記頂部
    に、中心導体が前記円板に接続された複数の同軸ケーブ
    ルを備えたことを特徴とする無指向性アンテナ。
  3. 【請求項3】 複数の同軸ケーブルには異なる周波数の
    高周波電力が給電されていることを特徴とする請求項1
    又は2に記載の無指向性アンテナ。
  4. 【請求項4】 円錐台形導体の平面部に接続された複数
    の同軸ケーブルの中心導体は、それぞれ前記円錐台形導
    体の中心軸の回りに等角度の間隔で接続されていること
    を特徴とする請求項1に記載の無指向性アンテナ。
  5. 【請求項5】 円板に接続された複数の同軸ケーブルの
    中心導体は、それぞれ前記円板の中心軸の回りに等角度
    の間隔で接続されていることを特徴とする請求項2に記
    載の無指向性アンテナ。
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