JP2003124734A - 対数周期アンテナ装置及びアレーアンテナ装置 - Google Patents

対数周期アンテナ装置及びアレーアンテナ装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アンテナの電気的性能(利得、VSWR等)
の周波数特性の平坦性を改善して広帯域特性のアンテナ
を得る。 【解決手段】 複数のダイポール素子を有する対数周期
アンテナ装置において、180°位相反転して配列され
ている各ダイポール素子1乃至5を、長さの異なる複数
のエレメント1a、1b、1c、2a、2b、2c・・
・5a、5b、5cで構成することにより、それぞれの
共振周波数をわずかにずらすことが可能となり、従来一
本のダイポール素子で対応していたものより、共振周波
数を広げられ、特定の周波数での利得の落ち込み、VS
WRの劣化を緩和する。

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、通信あるいはレ
ーダシステム等として使用される広帯域の対数周期アン
テナ装置及びアレーアンテナ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6は従来の対数周期アンテナ装置を示
す構成図である。図6において、1、2、3、4、5は
ダイポール素子、6は平行2線給電線路、7は高周波電
源であり、高周波電源7に平行2線給電線路6が接続さ
れ、その先にダイポール素子1乃至5が接続される。8
は180°位相反転給電線路で、各ダイポール素子1乃
至5間を接続している。
【0003】次に動作を説明する。高周波電源7から給
電された信号は平行2線給電線路6を介してダイポール
素子1乃至5を励振する。あるダイポール素子と、これ
と隣合うダイポール素子とは180°位相反転給電線路
8を介して順次接続されいる。ダイポール素子1乃至5
は長さが順次長くなるように構成され、その寸法は、隣
合うダイポール素子との長さの比が一定の定数になるよ
うに構成されている。ここで、それぞれのダイポール素
子1乃至5は、その長さに応じて所望の周波数の約1/
2波長に対応する周波数付近で共振し励振される。その
ため、配置したダイポール素子の長さに対応した周波数
範囲において広帯域に亘り使用が可能である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の対数周期アンテ
ナ装置では、以上のように、それぞれのダイポール素子
の共振周波数部分では効率良く電波が放射されるが、ダ
イポール素子とそれに隣合うダイポール素子の長さの比
を大きくしていくと、各ダイポール素子の共振周波数の
間隔が広がるため、あるダイポール素子の共振周波数と
隣接するダイポール素子の共振周波数との間の周波数で
は効率が劣化し、その結果、電気的性能(利得、電圧定
在波比(VSWR)等)の周波数特性の平坦性が失わ
れ、特定の周波数間隔で利得の落ち込み、VSWRの劣
化が発生する。
【0005】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、各ダイポール素子の共振周波数
を広げるために、ダイポール素子の共振の鋭さを緩和
し、利得、VSWRの周波数特性を平坦化して広帯域の
対数周期アンテナ装置及びアレーアンテナ装置を得るこ
とを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係る対数周期ア
ンテナ装置は、複数のダイポール素子を有するものにお
いて、180°位相反転して配列されている各ダイポー
ル素子を、それぞれ長さの異なる複数本のエレメントで
構成したものである。
【0007】また、上記各ダイポール素子を構成する複
数本のエレメントを、給電線の同一点から放射状に設け
たものである。
【0008】また、複数のダイポール素子を有するもの
において、180°位相反転して配列されている各ダイ
ポール素子の一部を板状の素子で、残りをそれぞれ長さ
の異なる複数本のエレメントで構成したものである。
【0009】また、誘電体基板の裏表にストリップ導体
を形成し、この裏と表のストリップ導体でダイポール素
子を構成したものである。
【0010】また、本発明に係るアレーアンテナ装置
は、上記対数周期アンテナ装置を素子アンテナとしてア
レー構成のアレーアンテナ装置としたものである。
【0011】
【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を図について説明する。図1において、1
乃至5はそれぞれ180°位相反転して配置されたダイ
ポール素子で、各ダイポール素子は長さが順次長くなる
ように構成され、その寸法は、隣合うダイポール素子と
の長さの比が一定の定数になるように構成されている。
各ダイポール素子1乃至5は、その符号にa、b、cの
サフィックスを付けて示す複数本(本例では3本)のエ
レメントから構成される。各エレメントはその長さが
a、b、cの順に少しずつ長くなるように設定されてお
り、例えば、ダイポール素子1のエレメント1bはエレ
メント1aより長く、エレメント1cはエレメント1b
より長い。他のダイポール素子についても同様の構成に
なっている。6はダイポール素子への平行2線給電線
路、7は高周波電源、8は180°位相反転給電線路で
ある。
【0012】次に動作を説明する。高周波電源7から信
号が給電されると、この信号は平行2線給電線路6を介
してダイポール素子1乃至5を励振する。これらのダイ
ポール素子1乃至5はその長さに応じて所望の周波数の
約1/2波長に対応する付近で共振し励振される。ここ
で、例えばダイポール素子1については、長さの異なる
エレメント1a、1b、1cで構成されており、各エレ
メント1a、1b、1cの共振周波数が僅かずつ異なる
ため、ダイポール素子1の共振周波数の比帯域が広が
る。ダイポール素子2乃至5についても同様な動作によ
り広帯域化が図られる。従って、全体として、特定の周
波数での利得の落ち込み、VSWRの劣化が緩和され、
使用周波数範囲全体に亘り、平坦な電気特性を有する対
数周期アンテナ装置を得ることができる。
【0013】実施の形態2.なお、上記実施の形態1で
は各ダイポール素子として、長さの異なる各3本のエレ
メントを平行に並べて配置しているが、図2のように、
給電線路の同一点に各3本のエレメントを接続し、各エ
レメントが放射状をなすように配置しても同様な効果が
得られる。
【0014】実施の形態3.なお、上記実施の形態1、
実施の形態2では、ダイポール素子を構成するエレメン
トは全て線状導体で構成しているが、図3に示すよう
に、少なくとも一つのダイポール素子を板状にしても同
様の効果が得られる。9は波長の一番長い側に設けられ
た板状のダイポール素子で、図では二等辺三角形の形状
をした金属板からなり、その頂角が180°位相反転給
電線路8に接続されている。
【0015】ダイポール素子の長さ、つまり図3中dで
示す寸法は、共振周波数の半波長以上が必要であるが、
板状のダイポール素子9では電流分布が板状の周辺(二
等辺三角形の斜辺部分)に集まるため、dの長さを共振
周波数の半波長以下にすることができる。従って、長い
波長に対応するダイポール素子を板状にすることによ
り、全体としてのアンテナ形状を小型にできるという利
点がある。
【0016】実施の形態4.なお、上記実施の形態1乃
至実施の形態3では、ダイポール素子及び給電線路を線
状導体で構成しているが、図4のように、誘電体基板上
に金属箔からなるストリップ導体をエッチングにより形
成して構成しても同様な効果が得られる。図4におい
て、10は誘電体基板、1乃至5はダイポール素子であ
る。これらダイポール素子は、その片側(図中黒で塗り
つぶして示す)が誘電体基板10の表側に、また他の片
側(図中破線で示す)が誘電体基板10の裏側にそれぞ
れエッチングにより形成されている。6は誘電体基板1
0の表裏にそれぞれエッチングにより構成された平行2
線給電線路である。
【0017】上記ダイポール素子1乃至5のそれぞれ
は、長さの異なる3本のエレメント、例えば1a、1
b、1cから構成されており、それらの片側は誘電体基
板10の表の平行2線給電線路6に、他の片側は裏の平
行2線給電線路6に接続されている。他のダイポール素
子2乃至5についても同様である。実施の形態1乃至実
施の形態3に示した180°位相反転給電線路を設けて
いないが、各エレメントを誘電体基板9の表裏に交互に
設けることで180°の位相反転を行っている。
【0018】上記のように、誘電体基板を用いること
で、構造が堅固となり、製作も容易にな広帯域特性の対
数周期アンテナを実現できる。
【0019】実施の形態5.なお、上記実施の形態1か
ら実施の形態4は、対数周期アンテナ装置を単体で使用
する場合の例であるが、実施の形態1から実施の形態4
のいずれかの対数周期アンテナ装置を素子アンテナとし
てアレーアンテナ装置を構成することができる。図5
は、実施の形態4で示した誘電体基板を用いた対数周期
アンテナ装置を素子アンテナとしてアレーアンテナ装置
を構成した例を示す。図5において、11は反射板、1
2は素子アンテナである。
【0020】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、特定
の周波数における利得の落ち込み、VSWRの劣化が緩
和され、使用周波数範囲全域に亘り、平坦な周波数特性
の対数周期アンテナ及びアレーアンテナ装置が得られ
る。
【0021】また、ダイポール素子の一部を板状にする
ことにより、全体としての形を小型にすることができ
る。
【0022】また、誘電体基板を用いることにより、多
数のエレメントを必要とするダイポール素子の製作が容
易となるため、広帯域かつ製作容易で構造堅固な対数周
期アンテナ装置及びアレーアンテナ装置を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1に係る対数周期アン
テナ装置を示す側面図である。
【図2】 この発明の実施の形態2に係る対数周期アン
テナ装置を示す側面図である。
【図3】 この発明の実施の形態3に係る対数周期アン
テナ装置を示す側面図である。
【図4】 この発明の実施の形態4に係る対数周期アン
テナ装置を示す側面図である。
【図5】 この発明の実施の形態5に係るアレーアンテ
ナ装置を示す斜視図である。
【図6】 従来の対数周期アンテナ装置を示す側面図で
ある。
【符号の説明】
1、2、3、4、5 ダイポール素子、1a、1b、1
c エレメント、2a、2b、2c エレメント、3
a、3b、3c エレメント、4a、4b、4c エレ
メント、5a、5b、5c エレメント、6 平行2線
給電線路、6 平行2線給電線路、7 高周波電源、8
180°位相反転給電線路、9 板状ダイポール素
子、9 板状ダイポール素子、10 誘電体基板、10
誘電体基板、11 反射板、12 素子アンテナ。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のダイポ−ル素子を有する対数周期
    アンテナ装置において、180°位相反転して配列され
    ている各ダイポール素子を、それぞれ長さの異なる複数
    本のエレメントで構成したことを特徴とする対数周期ア
    ンテナ装置。
  2. 【請求項2】 上記各ダイポール素子を構成する複数本
    のエレメントは、給電線の同一点から放射状に設けられ
    ていることを特徴とする請求項1記載の対数周期アンテ
    ナ装置。
  3. 【請求項3】 複数のダイポール素子を有する対数周期
    アンテナ装置において、180°位相反転して配列され
    ている各ダイポール素子の一部を板状の素子で、残りを
    それぞれ長さの異なる複数本のエレメントで構成したこ
    とを特徴とする対数周期アンテナ装置。
  4. 【請求項4】 誘電体基板の裏表にストリップ導体を形
    成し、この裏と表のストリップ導体でダイポール素子を
    構成したことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいず
    れか一項記載の対数周期アンテナ装置。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至請求項4のいずれか一項記
    載の対数周期アンテナ装置を素子アンテナとしてアレ−
    構成としたことを特徴とするアレーアンテナ装置。
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