JP2003234617A - 複合アンテナ - Google Patents
複合アンテナInfo
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- JP2003234617A JP2003234617A JP2002031129A JP2002031129A JP2003234617A JP 2003234617 A JP2003234617 A JP 2003234617A JP 2002031129 A JP2002031129 A JP 2002031129A JP 2002031129 A JP2002031129 A JP 2002031129A JP 2003234617 A JP2003234617 A JP 2003234617A
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Abstract
受信し、衛星波に対して仰角の違いにより利得の変化が
少なくまた低仰角でも利得が大きく、さらに地上波に対
して低仰角の利得が大きい複合アンテナを提供する。 【解決手段】上方に凸なる円錐状で厚さが略一定な誘電
体部材20の表面に、錐状の頂点を中心として円錐状放
射素子22を配設し、誘電体部材20の裏面にグランド
プレート24を配設し、円錐状放射素子22に裏面側よ
り第1の同軸線路26の中心導体26aを電気的接続し
て、誘電体部材20を挟んで円錐状放射素子22とグラ
ンドプレート24で、円偏波を受信し得る円偏波受信パ
ッチアンテナを形成する。第1の同軸線路26の外部導
体26bはグランドプレート24に電気的接続する。ま
た、誘電体部材20の錐状の頂点に、ヘリカルコイルを
含んで形成されて垂直直線偏波を受信し得る垂直直線偏
波受信アンテナ素子30を上方に突設して配設する。
Description
送が開始されるXMサテライトラジオ放送およびシリウ
スサテライト放送などの、衛星波と地上波の双方で送信
される放送信号をともに受信するための複合アンテナに
関するものである。
上局で受信して変調方式を相違させて再び地上局から送
信される地上波とを、ともに受信する従来の複合アンテ
ナの一例を、図9を参照して説明する。
図である。図9において、誘電体板10の表面に矩形の
面状放射素子12が配設され、誘電体板10の裏面にグ
ランドプレート14が配設され、面状放射素子12に裏
面側から誘電体板10を貫通した給電線(図示せず)が
電気的接続され、面状放射素子12とグランドプレート
14により衛星から送信される円偏波の衛星波を受信す
る円偏波受信パッチアンテナ16が構成されている。ま
た、面状放射素子12の中心位置に、上方に突設してヘ
リカルコイルを含んで構成されて垂直直線偏波の地上波
を受信する垂直直線偏波受信アンテナ素子18が配設さ
れる。なお、垂直直線偏波受信アンテナ素子18は、面
状放射素子12とは絶縁状態にある。
性は、図10ないし図12のごときである。図10は、
円偏波受信パッチアンテナ16で衛星波を受信した垂直
面内指向特性図である。図11は、垂直直線偏波受信ア
ンテナ素子18で地上波を受信した垂直面内指向特性図
である。図12は、垂直直線偏波受信アンテナ素子18
で地上波を受信した水平面内指向特性図である。
アンテナにあっては、図12に示すごとく、地上波に対
して水平面内指向特性は無指向性を示している。また、
図示してないが、衛星波に対して水平面内指向特性が無
指向性を示すことは勿論である。しかるに、図10に示
すごとく、衛星波に対して、垂直上方の利得が最も大き
く、仰角が低くなるほど利得が低下する。これは受信す
る場所によりまた複合アンテナが設置される姿勢などに
より受信感度に変化を生ずることとなる。そして、図1
1に示すごとく、地上波に対して、水平方向の低仰角に
おける利得が小さい。地上波に対して良好な受信感度を
得るためには、水平方向の低仰角の利得が大きいことが
望ましい。
鑑みてなされてもので、衛星波に対して仰角の違いによ
り利得の変化が少なくまた低仰角でも利得が大きく、さ
らに地上波に対して低仰角の利得がより大きくなるよう
に改善した複合アンテナを提供することを目的とする。
めに、本発明の複合アンテナは、円偏波の衛星波と垂直
直線偏波の地上波を受信する複合アンテナであって、上
方に凸なる錐状で厚さが略一定な誘電体部材の表面に、
前記錐状の頂点を中心として錐状放射素子を配設し、前
記誘電体部材の裏面にグランドプレートを配設し、前記
錐状放射素子に給電線を接続して前記錐状放射素子とグ
ランドプレートで前記円偏波を受信し得る円偏波受信パ
ッチアンテナを形成し、前記誘電体部材の前記錐状の頂
点に上方に突設して前記垂直直線偏波を受信し得る垂直
直線偏波受信アンテナ素子を前記錐状放射素子と絶縁状
態で配設して構成されている。
の表面に円錐状の前記錐状放射素子を配設し、前記垂直
直線偏波受信アンテナ素子をヘリカルコイルを含んで構
成しても良い。
プレート側から前記誘電体部材を貫通して前記給電線と
しての第1の同軸構造の中心導体を電気的接続し、前記
第1の同軸構造の外部導体を前記グランドプレートに電
気的接続し、前記垂直直線偏波受信アンテナ素子の基端
を、第2の同軸構造の中心導体に電気的接続し、前記第
2の同軸構造の外部導体を前記グランドプレートに電気
的接続して構成することもできる。
ないし図6を参照して説明する。図1は、本発明の複合
アンテナの第1実施例の外観図であり、(a)は平面
図、(b)は側面図である。図2は、図1の(a)のA
−A断面矢視拡大図である。図3は、円偏波受信パッチ
アンテナで衛星波を受信した垂直面内指向特性図であ
る。図4は、垂直直線偏波受信アンテナ素子で地上波を
受信した垂直面内指向特性図である。図5は、垂直直線
偏波受信アンテナ素子で地上波を受信した水平面内指向
特性図である。図6は、図1の複合アンテナをアンテナ
収容筐体に収容した縦断面図である。
凸なる円錐状で厚さtが略一定な誘電体部材20の表面
に、導電金属板や導電金属薄膜などからなる円錐状の円
錐状放射素子22が配設される。誘電体部材20の頂点
を中心として円錐状放射素子22が配設され、その頂点
は一致する。そして、円錐状放射素子22の縁には、放
射状に対向する2箇所に切り欠き状の摂動素子22a,
22aが設けられる。また、誘電体部材20の裏面略全
面に導電金属薄膜などからなるグランドプレート24が
配設される。さらに、第1の同軸線路26の中心導体2
6aが裏面側から誘電体部材20を貫通して、表面にあ
る円錐状放射素子22に半田付け28などにより適宜に
電気的接続される。また、第1の同軸線路26の外部導
体26bは、グランドプレート24に適宜に半田付けな
どにより電気的接続される。もって、誘電体部材20を
挟んで設けられた円錐状放射素子22とグランドプレー
ト24により、円錐状の円偏波受信パッチアンテナが形
成される。なお、一例として、XMサテライトラジオ放
送の送信周波数の2.3GHzの円偏波の衛星波を受信
するための円錐状放射素子22は、その頂角が125°
であり、頂点から縁までの寸法は25mmである。この
円錐状放射素子22の受信周波数に対する外形寸法は、
誘電体部材20の誘電率により適宜に設定すべきことは
勿論である。
に、上方に突設してヘリカルコイル部30aとその基端
側が直線部30bとされる垂直直線偏波受信アンテナ素
子30が配設される。直線部30bが誘電体部材20の
頂点を垂直方向に貫通し、裏面側に設けられる第2の同
軸線路32の中心導体32aに電気的接続される。この
第2の同軸線路32の外部導体36bは、誘電体部材2
0の裏面のグランドプレート24に半田付けなどにより
適宜に電気的接続される。なお、この垂直直線偏波受信
アンテナ素子30は、円錐状放射素子22に対して絶縁
された状態とされている。そして、垂直直線偏波受信ア
ンテナ素子30は、グランドプレート24より上方の部
分がアンテナとして作用し、一例として、共振させるよ
うに放送の送信周波数の2.3GHzの1/4波長の電
気長に設定される。
ては、図3に示すごとく、衛星波に対して、円錐状放射
素子22で受信した垂直面内指向特性は、垂直上方から
略±70°の低い仰角まで受信感度はほぼ5dBと略同
一であり、しかも±90°の低仰角にあっても、−5d
Bと、図10に示す従来の複合アンテナに比較して、略
3dBほど利得が向上している。そこで、衛星波に対し
て、これを受信する場所や本発明の複合アンテナが設置
される姿勢により受信感度の変化が少ない。しかも、低
仰角における受信感度が向上している。もって、衛星波
を確実に受信し得る。なお、衛星波に対する水平面内指
向特性は、図示していないが、無指向性であることは勿
論である。
て、垂直直線偏波アンテナ素子30で受信した垂直指向
特性は、±90°の低仰角においてほぼ1dBと、図1
1に示す従来の複合アンテナに比較して、略3dBほど
利得が向上している。これにより、地上波に対して略3
dBほど受信感度の向上が図れている。
対して、円錐状放射素子22は反射板として作用するこ
とから、この反射板を頂角の小さな円錐状とすることで
±90°の低仰角の利得が改善されるものと考えられる
が、円錐状放射素子22の頂角を180°から単に減少
させても、垂直直線偏波アンテナ素子30の±90°の
低仰角の利得が一律に向上するものではなく、増加と減
少が交互に生ずる。そこで、発明者らは、反射板として
の円錐状放射素子22の頂角を、実験により125°に
設定している。
例として車の屋根などに搭載できるように、図6に示す
ごとく、アンテナ収容筐体に収容される。図6におい
て、誘電体部材20の基部側に回路基板40が配設さ
れ、この回路基板40には衛星波および地上波の受信信
号を増幅する低雑音増幅回路(図示せず)が搭載され、
第1と第2の同軸線路26,32の他端が回路基板40
に適宜に電気的接続されて、受信信号が低雑音増幅回路
に入力される。そして、この低雑音増幅回路の増幅出力
は、出力ケーブル42により導出される。また、複合ア
ンテナを上から覆うように略円錐状の誘電体からなるレ
ドーム44が設けられ、複合アンテナの下側には基台4
6が配設される。レドーム44と基台46により、水密
的に複合アンテナを収容し得るアンテナ収容筐体48が
構成される。さらに、基台46が適宜に車の屋根に貼着
などにより適宜に固定され得る。
て説明する。図7は、本発明の複合アンテナの第2実施
例の外観斜視図である。図7に示す第2実施例では、四
角錐状で厚さが略一定な誘電体部材50の表面に、その
頂点を一致させて導電金属板や導電金属薄膜などからな
る四角錐状放射素子52が配設される。そして、誘電体
部材50の頂点に上方に突出させてヘリカルコイルを含
む垂直直線偏波受信アンテナ素子30が配設される。な
お、誘電体部材50の裏面には図示しないグランドプレ
ートが設けられ、また四角錐状放射素子52にも適宜な
給電線が電気的接続されて、円偏波受信パッチアンテナ
が形成される。
も、第1実施例と同様に、衛星波および地上波に対して
ともに低仰角の利得の向上が図れる。
して説明する。図8は、本発明の複合アンテナの第3実
施例の外観図であり、(a)は平面図、(b)は正面図
である。図8に示す第3実施例で、第1実施例と相違す
るところは、円錐状放射素子22に対する給電線を、第
1の同軸線路26に代えて、誘電体部材20の表面に設
けた帯状の導電金属薄膜などからなるマイクロストリッ
プライン60で形成したものである。第1実施例と同様
の作用効果が得られることは勿論である。
の同軸線路26,32を用いているが、同軸構造が形成
されれば、いかなる構造のものであっても良い。また、
第1実施例のごとく、円錐状の誘電体部材20の表面に
平面投影形状が円形の円錐状放射素子22が設けられる
ものに限られず、平面投影形状が矩形(正方形および長
方形を含む)のものや正方形の1つの隅が切り欠かれた
ものなどであっても良い。また、第2実施例のごとく、
四角錐状の誘電体部材50の表面に平面投影形状が矩形
の四角錐状放射素子52が設けられるものに限られず、
平面投影形状が円形の錐状放射素子であっても良い。そ
して、第2実施例で、誘電体部材およびその表面に配設
される錐状放射素子は、四角錐に限られず、五角錐や六
角錐などいかなる角錐状であっても良い。さらに、誘電
体部材は、楕円錐状や長方形の四角錐などであっても良
い。誘電体部材20、50の表面に設けられる錐状放射
素子は、その平面投影形状が円偏波を受信し得るいかな
るパッチ形状であっても良い。さらに、実施例では、垂
直直線偏波受信アンテナ素子30は、物理的長さを短く
するためにヘリカルコイルを含んで形成されているが、
物理的長さが長くても良ければポールアンテナで形成し
ても良いことは勿論であり、水平面内指向性が無指向な
アンテナであればいかなる構造のものであっても良い。
ナは構成されているので、以下のごとき格別な効果を奏
する。
円偏波受信パッチアンテナを形成する放射素子を錐状と
したことにより、衛星波を円偏波受信パッチアンテナで
受信した垂直面内指向特性の低仰角において、および地
上波を垂直直線偏波受信素子で受信した垂直面内指向特
性の低仰角におけるいずれでも利得が改善される。しか
も、衛星波に対して垂直上方から略±70°の低い仰角
までの広い範囲で利得はほぼ一定である。そこで、衛星
波に対して、これを受信する場所や複合アンテナの姿勢
の変化などにより、受信感度が大幅に変化することがな
い。
全体を略円錐状に形成し、その頂点に物理的長さが短い
ヘリカルコイルを含んだ垂直直線偏波受信アンテナ素子
を突設するので、全体を小型に構成するのに好適であ
る。
円偏波受信パッチアンテナおよび垂直直線偏波受信アン
テナ素子による受信信号を、第1と第2の同軸構造で導
出するので、受信信号の導出経路における減衰を生じる
ことがない。
あり、(a)は平面図、(b)は側面図である。
テナで衛星波を受信した垂直面内指向特性図である。
テナ素子で地上波を受信した垂直面内指向特性図であ
る。
テナ素子で地上波を受信した水平面内指向特性図であ
る。
した縦断面図である。
図である。
あり、(a)は平面図、(b)は正面図である。
テナで衛星波を受信した垂直面内指向特性図である。
テナ素子で地上波を受信して垂直面内指向特性図であ
る。
テナ素子で地上波を受信した水平面内指向特性図であ
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 円偏波の衛星波と垂直直線偏波の地上波
を受信する複合アンテナであって、上方に凸なる錐状で
厚さが略一定な誘電体部材の表面に、前記錐状の頂点を
中心として錐状放射素子を配設し、前記誘電体部材の裏
面にグランドプレートを配設し、前記錐状放射素子に給
電線を接続して前記錐状放射素子とグランドプレートで
前記円偏波を受信し得る円偏波受信パッチアンテナを形
成し、前記誘電体部材の前記錐状の頂点に上方に突設し
て前記垂直直線偏波を受信し得る垂直直線偏波受信アン
テナ素子を前記錐状放射素子と絶縁状態で配設して構成
したことを特徴とする複合アンテナ。 - 【請求項2】 請求項1記載の複合アンテナにおいて、
前記誘電体部材を円錐状とし、その表面に円錐状の前記
錐状放射素子を配設し、前記垂直直線偏波受信アンテナ
素子をヘリカルコイルを含んで構成したことを特徴とす
る複合アンテナ。 - 【請求項3】 請求項1または2記載の複合アンテナに
おいて、前記錐状放射素子に、前記グランドプレート側
から前記誘電体部材を貫通して前記給電線としての第1
の同軸構造の中心導体を電気的接続し、前記第1の同軸
構造の外部導体を前記グランドプレートに電気的接続
し、前記垂直直線偏波受信アンテナ素子の基端を、第2
の同軸構造の中心導体に電気的接続し、前記第2の同軸
構造の外部導体を前記グランドプレートに電気的接続し
て構成したことを特徴とする複合アンテナ。
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