JP2002135037A - ボウタイアンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アンテナ寸法を小さくすることができるボウ
タイアンテナを得る。 【解決手段】 二等辺三角形の形状をそれぞれ有する第
１の導体１および第２の導体２と、当該第１の導体と第
２の導体のそれぞれの二等辺三角形の等しい辺４がなす
頂点に設けた給電点３とからなり、第１の導体と第２の
導体の等しい辺以外の二等辺三角形の底辺を当該各底辺
に平行な軸線に対して軸対称となるように空隙をもって
配置したボウタイアンテナにおいて、第１の導体１と第
２の導体２のそれぞれの二等辺三角形の等しい辺の電気
長を延長して長く設定する。特に第１の導体１と第２の
導体２のそれぞれの二等辺三角形の等しい辺を曲線状
に、例えば円弧形状６に、または階段状にする。あるい
は第１の導体と第２の導体の等しい辺以外の二等辺三角
形の底辺を軸線に対して直角方向に延長して垂直に折り
曲げる。

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、広帯域な特性を
有するボウタイアンテナに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来のボウタイアンテナを示す
構成図である。図５において、１は第１の導体、２は第
２の導体、３は給電部、４は第１と第２の導体１と２の
二等辺三角形の等しい辺を示し、このボウタイアンテナ
は、第１の導体１と第２の導体２の等しい辺以外の二等
辺三角形の底辺を当該各底辺に平行な軸線に対して軸対
称となるように空隙をもって配置している。

【０００３】図５における従来の構成では、第１の導体
１と第２の導体２のそれぞれの頂点に設けられた給電部
３にマイクロ波を入力する。前記給電点３から入力され
たマイクロ波は、給電点３から外側に広がるように第１
の導体１と第２の導体２を伝搬し、伝搬するマイクロ波
のうち、第１の導体１と第２の導体２の二等辺三角形の
等しい辺４が足された長さが２分の１波長となる周波数
より高い周波数帯のマイクロ波は、第１の導体１と第２
の導体２を伝搬していく途中で放射し、また、前記第１
の導体１と第２の導体２の二等辺三角形の等しい辺４が
足されたの長さ２分の１波長となる周波数より低い周波
数のマイクロ波は、第１の導体と第２の導体２の底辺で
反射されるため、給電部３に戻り放射されない。

【０００４】よって、ボウタイアンテナは、第１の導体
１と第２の導体２の二等辺三角形の等しい辺４が足され
た長さが２分の１波長となる周波数が所望の帯域の下限
周波数となり、前記ボウタイ状導体の斜辺部の長さが２
分の１波長となる周波数より高い周波帯域で放射する広
帯域なアンテナ装置となる。

【０００５】図５の従来の構成におけるボウタイアンテ
ナの寸法は、上記で述べた通り所望帯域の下限周波数で
決定されるため、アンテナ自身が大きくなってしまう。
そのため、アンテナを設置する場合に設置場所を大規模
なものにしたり、また、他の分野の応用の一例として広
帯域なアレーアンテナの放射素子として用いた場合に
は、グレーティングローブが発生しない素子間隔よりも
ボウタイアンテナの寸法が大きくなってしまうため、ビ
ーム制御角に制限が生じる等の問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のボウタイアンテナは、寸法が大きいため、設置場所を
大規模なものにしたり、また、アレーアンテナとして配
列した場合にグレーテイングローブが発生してしまうと
いう課題があった。

【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あり、アンテナ寸法を小さくする
ことができるボウタイ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】この発明に係るボウタイ
アンテナは、二等辺三角形の形状をそれぞれ有する第１
の導体および第２の導体と、当該第１の導体と第２の導
体のそれぞれの二等辺三角形の等しい辺がなす頂点に設
けた給電点とからなり、上記第１の導体と第２の導体の
等しい辺以外の二等辺三角形の底辺を当該各底辺に平行
な軸線に対して軸対称となるように空隙をもって配置し
たボウタイアンテナにおいて、上記第１の導体と第２の
導体のそれぞれの二等辺三角形の等しい辺を任意の曲線
状にしたことを特徴とするものである。

【０００９】また、二等辺三角形の形状をそれぞれ有す
る第１の導体および第２の導体と、当該第１の導体と第
２の導体のそれぞれの二等辺三角形の等しい辺がなす頂
点に設けた給電点とからなり、上記第１の導体と第２の
導体の等しい辺以外の二等辺三角形の底辺を当該各底辺
に平行な軸線に対して軸対称となるように空隙をもって
配置したボウタイアンテナにおいて、上記第１の導体と
第２の導体のそれぞれの二等辺三角形の等しい辺を任意
の階段状にしたことを特徴とするものである。

【００１０】さらに、二等辺三角形の形状をそれぞれ有
する第１の導体および第２の導体と、当該第１の導体と
第２の導体のそれぞれの二等辺三角形の等しい辺がなす
頂点に設けた給電点とからなり、上記第１の導体と第２
の導体の等しい辺以外の二等辺三角形の底辺を当該各底
辺に平行な軸線に対して軸対称となるように空隙をもっ
て配置したボウタイアンテナにおいて、上記第１の導体
と第２の導体の等しい辺以外の二等辺三角形の底辺を軸
線に対して直角方向に延長して垂直に折り曲げたことを
特徴とするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の実施の形態１を示すボウタイアンテナの構成図であ
る。図１において、１は第１の導体、２は第２の導体、
３は給電部、４は二等辺三角形の等しい辺、５は二等辺
三角形の等しい辺のなす角、６は円弧形状である。

【００１２】次に動作について説明する。図１の構成で
は、第１の導体１と第２の導体２のそれぞれの頂点に設
けられた給電部３にマイクロ波を入力する。上記給電部
３から入力されたマイクロ波のうち、第１の導体１と第
２の導体２の二等辺三角形の等しい辺４が足された長さ
が２分の１波長となる周波数から高い周波数においてマ
イクロ波を放射する。その際、ボウタイアンテナの下限
周波数が決まる第１の導体１と第２の導体２の二等辺三
角形の等しい辺を曲線状にすることにより、電気長を稼
ぎ、アンテナの寸法が小さくなる。

【００１３】例えば、図１中に示す二等辺三角形の等し
い辺４がなす角５を９０度とする構成において、上記二
等辺三角形の等しい辺４を、図１中に示す寸法ａを半径
とする円弧形状６とした場合について説明する。

【００１４】図１中の円弧形状６における長さｂは、式
（１）に示すような寸法となる。なお、式（１）のπは
円周率である。 ｂ＝π×ａ／２ （１）

【００１５】次に、図１の構成における所望帯域の下限
周波数をＦ１とすると、前記下限周波数Ｆ１は式（２）
に示すような周波数となる。なお、式（２）のＣは光速
である。 Ｆ１＝Ｃ／（２×ｂ） （２）

【００１６】したがって、上記の式（１）と式（２）よ
り、下限周波数Ｆ１は式（３）のように示される。 Ｆ１＝Ｃ／（π×ａ） （３）

【００１７】図５の従来のボウタイアンテナの二等辺三
角形の等しい辺がなす角５を９０度とする構成におい
て、図５中のｄの寸法を図１中のａの寸法と同じとした
場合、図５の構成における所望帯域の下限周波数をＦ２
とすると、前記下限周波数Ｆ２は式（４）により示され
る。なお、式（４）に示すＣは、式（２）と式（３）と
同様に光速である。 Ｆ２＝Ｃ／（２×ａ） （４）

【００１８】次に、式（３）より求めた下限周波数Ｆ２
に対する下限周波数Ｆ１の比をＲ１とし、前記比Ｒ１を
式（５）に示す。 Ｒ１＝２／π （５）式（５）よ
り、図１の構成と図５の従来の構成を同じ寸法ａで構成
した場合、図１の構成の方が下限周波数はＲ１倍分だけ
低周波数の方へシフトするため、その結果、Ｒ１倍分の
寸法に小さくすることが可能となる。

【００１９】上記は、図１中に示す二等辺三角形の等し
い辺がなす角５を９０度とする構成において、上記二等
辺三角形の等しい辺４を図１中に示す寸法ａを半径とす
る円弧形状とした場合について説明したが、他の曲線状
な形状においても同様に寸法を小さくできる。換言すれ
ば、第１の導体１と第２の導体２のそれぞれの二等辺三
角形の等しい辺の電気長を延長して長く設定すればよ
い。

【００２０】実施の形態２．図２は、この発明の実施の
形態２を示すボウタイアンテナの構成図である。図２に
おいて、図１に示す実施の形態１と同一部分は同一符号
を付してその説明は省略する。新たな符号として、７は
階段形状である。

【００２１】次に動作について説明する。図２の構成で
は、第１の導体１と第２の導体２のそれぞれの頂点に設
けられた給電部３にマイクロ波を入力する。上記給電部
３から入力されたマイクロ波のうち、第１の導体１と第
２の導体２の二等辺三角形の等しい辺４が足された長さ
が２分の１波長となる周波数から高い周波数においてマ
イクロ波を放射する。その際，ボウタイアンテナの下限
周波数が決まる第１の導体１と第２の導体２の二等辺三
角形の等しい辺を階段形状７にすることにより電気長を
稼ぎ、アンテナの寸法が小さくなる。

【００２２】例えば、図２中に示す二等辺三角形の等し
い辺がなす角５を９０度とする構成において、上記二等
辺三角形の等しい辺４を正方形の階段形状とした場合に
ついて説明する。

【００２３】図２中の階段形状７の全長ｅは式（６）に
示すような寸法となる。なお、ｇは図２中に示す寸法で
ある。 ｅ＝２ｇ

【００２４】次に、図２の構成における所望帯域の下限
周波数をＦ３とすると、前記下限周波数Ｆ３は式（７）
に示すような周波数となる。なお、式（７）のＣは光速
である。 Ｆ３＝Ｃ／（４×ｇ）

【００２５】実施の形態１と同様に、図５に示す従来の
ボウタイアンテナの二等辺三角形の等しい辺４がなす角
を９０度とする構成において、図５中のｄの寸法を図２
中のｇの寸法と同じとした場合、図５の構成における所
望帯域の下限周波数をＦ４とすると、下限周波数Ｆ４は
式（４）中のａをｇに置き換えたものと同じとなる。

【００２６】次に、式（７）より求めた下限周波数Ｆ４
に対する下限周波数Ｆ３の比をＲ２とし、前記比Ｒ２を
式（８）に示す。 Ｒ２＝１／２

【００２７】式（８）より、図２の構成と図５の従来の
構成を同じ寸法ａで構成した場合、図２の構成の方が下
限周波数はＲ２倍分だけ低周波数の方へシフトするた
め、その結果、Ｒ２倍分の寸法に小さくすることが可能
となる。

【００２８】上記は、図２中に示す二等辺三角形の等し
い辺４がなす角を９０度とする構成において、上記二等
辺三角形の等しい辺を正方形の階段形状とした場合につ
いて説明したが、長方形等の階段形状においても同様に
寸法を小さくできる。

【００２９】実施の形態３．図３と図４は、この発明の
実施の形態３を示すボウタイアンテナの構成図である。
これらの図において、図１に示す実施の形態１と同一部
分は同一符号を付してその説明は省略する。新たな符号
として、８は第１の導体１と第２の導体２の等しい辺４
以外の二等辺三角形の底辺を軸線方向に対して直角方向
に延長して垂直に折り曲げた部分を示す。

【００３０】次に動作について説明する。図３に示す構
成では、第１の導体１と第２の導体２のそれぞれの頂点
に設けられた給電部３にマイクロ波を入力する。上記給
電部３から入力されたマイクロ波のうち、第１の導体１
と第２の導体２の二等辺三角形の等しい辺４が足された
長さが２分の１波長となる周波数から高い周波数におい
てマイクロ波を放射する。その際、図４に示すように、
上記第１の二等辺三角形の底辺と第２の二等辺三角形の
それぞれの頂点と底辺の間を前記底辺に平行に沿って第
１の導体１と第２の導体２を有する導体に対して垂直に
折り曲げ、換言すれば第１の導体１と第２の導体２の等
しい辺４以外の二等辺三角形の底辺を軸線方向に対して
直角方向に延長して垂直に折り曲げることにより、前記
垂直方向に電気長を稼ぐため、アンテナ寸法は小さくな
る。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、二等
辺三角形の導体における等しい辺を曲線状または階段状
にし、あるいは第１の導体と第２の導体の等しい辺以外
の二等辺三角形の底辺を軸線方向に対して直角方向に延
長して垂直に折り曲げることにより、アンテナ寸法が小
さくなる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１を示すボウタイアン
テナの構成図である。

【図２】 この発明の実施の形態２を示すボウタイアン
テナの構成図である。

【図３】 この発明の実施の形態３を示すボウタイアン
テナの構成図である。

【図４】 この発明の実施の形態３を示すボウタイアン
テナの構成図である。

【図５】 従来のボウタイアンテナを示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１ 第１の導体、２ 第２の導体、３ 給電部、４ 二
等辺三角形の等しい辺、５ 二等辺三角形の等しい辺の
なす角、６ 円弧形状、７ 階段形状、８ 第１の導体
１と第２の導体２の二等辺三角形の底辺を延長して垂直
に折り曲げた部分。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 隆司 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 古屋 輝雄 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5J046 AA00 PA07

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二等辺三角形の形状をそれぞれ有する第
   １の導体および第２の導体と、当該第１の導体と第２の
   導体のそれぞれの二等辺三角形の等しい辺がなす頂点に
   設けた給電点とからなり、上記第１の導体と第２の導体
   の等しい辺以外の二等辺三角形の底辺を当該各底辺に平
   行な軸線に対して軸対称となるように空隙をもって配置
   したボウタイアンテナにおいて、 上記第１の導体と第２の導体のそれぞれの二等辺三角形
   の等しい辺を任意の曲線状にしたことを特徴とするボウ
   タイアンテナ。
2. 【請求項２】 二等辺三角形の形状をそれぞれ有する第
   １の導体および第２の導体と、当該第１の導体と第２の
   導体のそれぞれの二等辺三角形の等しい辺がなす頂点に
   設けた給電点とからなり、上記第１の導体と第２の導体
   の等しい辺以外の二等辺三角形の底辺を当該各底辺に平
   行な軸線に対して軸対称となるように空隙をもって配置
   したボウタイアンテナにおいて、 上記第１の導体と第２の導体のそれぞれの二等辺三角形
   の等しい辺を任意の階段状にしたことを特徴とするボウ
   タイアンテナ。
3. 【請求項３】 二等辺三角形の形状をそれぞれ有する第
   １の導体および第２の導体と、当該第１の導体と第２の
   導体のそれぞれの二等辺三角形の等しい辺がなす頂点に
   設けた給電点とからなり、上記第１の導体と第２の導体
   の等しい辺以外の二等辺三角形の底辺を当該各底辺に平
   行な軸線に対して軸対称となるように空隙をもって配置
   したボウタイアンテナにおいて、 上記第１の導体と第２の導体の等しい辺以外の二等辺三
   角形の底辺を軸線に対して直角方向に延長して垂直に折
   り曲げたことを特徴とするボウタイアンテナ。