JP2006093762A - Dipole antenna system - Google Patents
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この発明は、アンテナ直下のパワーアンプから同軸給電線とインピーダンス変換器を経由して電波を放射するダイポールアンテナ装置、特に、電波信号を放射指向性の電波ビームとして空間の任意の方向に出射させるフェーズドアレイアンテナに用いる際の高調波電波妨害を阻止するダイポールアンテナに関する。 The present invention relates to a dipole antenna device that radiates radio waves from a power amplifier directly below an antenna via a coaxial feeder and an impedance converter, and more particularly to a phased antenna that emits radio signals as radiation-directed radio waves in any direction in space. The present invention relates to a dipole antenna that prevents harmonic interference when used in an array antenna.
フェーズドアレーアンテナは、通常、反射板上に複数のダイポールアンテナを横一列状とかマトリクス状の規則的な取付けにより構成される。各ダイポールアンテナに対しては、位相器がそれぞれ個別に電気的に接続され、各位相器に対して均等長さの給電線を介して信号源に接続され、マイクロコンピュータによって各位相器を個別に位相制御することにより、空間への電波出射方向を任意に可変出来るようにしている。特許文献1にはこのようなコネクタ付きダイポールアンテナが示されている。なお、ダイポールアンテナと位相器とはそれぞれに取付けられたコネクタによって着脱可能とされ、その装着をもって両者が電気的に接続されるようになっている。
例えば、従来のダイポールアンテナは、図4に示すように、T字形アンテナ基部からなり、信号減側にハウジングやカップリングナットを装着して接続可能に構成される。いわゆるセミリジッドケーブルと呼ばれる金属製パイプの外部導体2と、この外部導体の上端部分に溶着固定した張出ロッド4とにより構成され、外部導体2はその上端から途中まで半割部分3が加工形成される。この半割部分3は180度対向するように左右外側方向で水平に延びる張出ロッド4、5を溶接等により固着している。一方、この外部導体2の円筒中空部には絶縁体6が挿入配置され、さらに、この絶縁体6の中心に貫通挿入された線状の中心導体8がある。なお、外部導体2に固着した一方の張出ロッド4の一端は中心導体8の先端部ではんだ付けされ電気的に接続されている。このような構造のダイポールアンテナでは、絶縁体6の誘電率、外径寸法、中心導体8の外径寸法などで微妙に変化する要素によって所望する特性インピーダンスZ0を得るように調整されるので、製作されたダイポールアンテナは、電圧定在波比(VSWR)等の高周波特性が所望の範囲内に収まっているか否かをテストすることによって、製品の良否が判別される。
For example, a conventional dipole antenna includes a T-shaped antenna base as shown in FIG. 4 and is configured to be connectable by mounting a housing or a coupling nut on the signal reduction side. The
製造工程でのはんだ付けによる接合状態は、高周波特性に大きく影響するのでアンテナと接続されるハウジング等の内孔との嵌合部分にはんだを完全に浸透させるのが望ましい。はんだの浸透が不十分で隙間が介在すると、インダクタンス成分を含むことになり、アンテナからの出射電波を減衰させることになる。また、製作工程での寸法のばらつきについては、アンテナの張出ロッドはその下面から反射板の上面までの離間距離やハウジングの上端面までの離間距離を同一寸法として両者を面一にするのが望ましく、離間距離の狂いや、離間距離差のばらつきがあると反射波が、アンテナから上方に向けて出射する進行波に影響を及ぼし、出射電波の電波ビームに広がりなどが生じる。 Since the joining state by soldering in the manufacturing process greatly affects the high frequency characteristics, it is desirable to completely infiltrate the solder into the fitting portion between the antenna and the inner hole of the housing or the like. If the penetration of the solder is insufficient and a gap is present, an inductance component is included, and the radio wave emitted from the antenna is attenuated. In addition, regarding the dimensional variation in the manufacturing process, the extension rod of the antenna should be flush with the distance from the lower surface to the upper surface of the reflector and the distance from the upper end surface of the housing to the same dimension. Desirably, if there is a deviation in the separation distance or variation in the separation distance, the reflected wave affects the traveling wave emitted upward from the antenna, and the radio wave of the emitted radio wave is spread.
ところで、近年、出射電波の電波ビームのパワーアップ化や使用周波数帯の広域化に伴い電波障害の影響が生じ法的規制が強化されている。いわゆる、所望する電波信号の放射における不所望の電波信号の出射であり、特に所望する周波数信号の高調波成分の放射阻止が要請されている。従来のダイポールアンテナの使用機器に対して所望する放射信号に付随する高調波信号の出射防止対策の実施はアンプからアンテナまでの回路間で対応する必要からスペース的に大きな課題である。一方では、信号のパワーアップ化は高調波信号の発生レベルを高めて妨害の影響を強め、また使用周波数帯の広域化は高調波電波妨害を生ずる機会を増大させている。電波妨害を阻止するには、信号発生源、特にアンプ回路とアンテナとの間に所望しない信号である高調波成分を除去する阻止フィルタの設置が考えられるが、フィルタ回路の追加は設備の長大化を招き、既存設備での改修を困難にしかつ経済的コスト面でも影響が大きい。 By the way, in recent years, with the power-up of the radio wave of the outgoing radio wave and the widening of the use frequency band, the influence of radio wave interference has arisen and legal regulations have been strengthened. This is so-called emission of an undesired radio signal in the emission of a desired radio signal, and in particular, it is required to prevent the emission of harmonic components of the desired frequency signal. Implementation of countermeasures for preventing emission of harmonic signals accompanying a desired radiation signal for a device using a conventional dipole antenna is a big problem in terms of space because it is necessary to cope between circuits from an amplifier to an antenna. On the other hand, signal power-up increases the generation level of harmonic signals to increase the influence of interference, and widening the frequency band used increases the chances of causing harmonic interference. To prevent radio interference, it is conceivable to install a blocking filter that removes harmonic components, which are unwanted signals, between the signal source, especially the amplifier circuit and the antenna, but the addition of a filter circuit increases the length of the equipment. This makes it difficult to renovate existing facilities and has a significant impact on economic costs.
したがって、本発明は上述の欠陥を除去するために提案されたものであり、高調波成分を阻止するフィルタをコンパクトかつ既存スペース内で装着処理し、同時に所望する高周波特性の維持を満足する新規かつ改良されたダイポールアンテナ装置の提供を目的とするものである。 Therefore, the present invention has been proposed in order to eliminate the above-mentioned defects, and is a new and satisfying maintenance of a desired high-frequency characteristic by mounting a filter that blocks harmonic components in a compact and existing space. An object of the present invention is to provide an improved dipole antenna device.
また、本発明の別の目的は、従来タイプのダイポールアンテナと基本的に同一構造のもとで、所望しない高調波信号のアンテナからの放射を軽減または排除して不要電波輻射に関する電波法上の規制を遵守すると共に所望する特性インピーダンスを得るような平衡―不平衡インピーダンス変換器を備える簡素化構造のダイポールアンテナ装置の提供にある。 Another object of the present invention is based on the Radio Law regarding unnecessary radio wave radiation by reducing or eliminating radiation of unwanted harmonic signals from the antenna basically under the same structure as a conventional dipole antenna. An object of the present invention is to provide a dipole antenna device having a simplified structure including a balanced-unbalanced impedance converter that complies with regulations and obtains a desired characteristic impedance.
本発明によれば、垂直方向の上方部分が半割にされた中空状外部導体と、この中空状外部導体の半割された上方部分に一体結合されてそれぞれが水平の左右方向延びる張出ロッド部材と、前記中空状外部導体の中空内部に絶縁して配置した中心導体部材とを具備するアンテナ基部からなり、前記中心導体部材は同軸給電部、インピーダンス変換部およびフィルタ部を有して構成したことを特徴とするダイポールアンテナ装置、特に、フィルタ部はチューブラフィルタであり、放射する所望信号の高調波成分を阻止するローパスフィルタ(LPF)として機能させることを特徴とするダイポールアンテナ装置を開示する。加えて、中空状外部導体の中空部内に配置した複数段のローパスエレメントの高周波阻止フィルタと所定のインピーダンス特性を得るインピーダンス変換器とを中心導体部材により構成したことを特徴とするダイポールアンテナ装置であり、このアンテナ装置を放射指向性の電波ビームを空間の任意の方向に出射させるフェーズドアレーアンテナとして利用できる。 According to the present invention, the hollow outer conductor whose upper part in the vertical direction is halved, and the extending rod that is integrally coupled to the upper half part of the hollow outer conductor and extends horizontally in the horizontal direction Comprising an antenna base comprising a member and a central conductor member arranged insulatively disposed inside the hollow outer conductor, wherein the central conductor member comprises a coaxial feeding part, an impedance conversion part and a filter part In particular, a dipole antenna device characterized in that the filter section is a tubular filter and functions as a low-pass filter (LPF) that blocks harmonic components of a desired signal to be radiated is disclosed. In addition, a dipole antenna device characterized in that a high-frequency blocking filter of a plurality of low-pass elements arranged in a hollow portion of a hollow outer conductor and an impedance converter that obtains a predetermined impedance characteristic are constituted by a central conductor member. The antenna device can be used as a phased array antenna that emits a radiation-directed radio wave beam in an arbitrary direction in space.
本発明はダイポールアンテナの外部導体の中空内部にインピーダンス変換器とともにローパスフィルタを収納したのでスペースファクタを向上しつつ高調波の妨害信号を阻止することができる。特に、法的規制の強化に対応する上で従来のアンテナ装置においても補修や交換が容易に可能であり、パワーアンプからアンテナ装置までの伝送線路の変更を要しないなど実用的効果を奏する。すなわち、高調波阻止用フィルタの設置のためにに余分なスペースを必要とせずアンテナ装置の内部空間で解決できるのでコスト的にも有利でなおかつ所望する高周波的性能を維持することができる。 In the present invention, since the low pass filter is housed together with the impedance converter in the hollow inside of the outer conductor of the dipole antenna, the interference signal of higher harmonics can be prevented while improving the space factor. In particular, the conventional antenna device can be easily repaired and replaced in response to the strengthening of legal regulations, and there is a practical effect such as no change in the transmission line from the power amplifier to the antenna device. That is, no extra space is required for installing the harmonic blocking filter, and the problem can be solved in the internal space of the antenna device, so that it is advantageous in terms of cost and can maintain the desired high-frequency performance.
本発明は、垂直方向の上方部分が半割にされた中空状外部導体と、この中空状外部導体の半割された上方部分に一体結合されてそれぞれが水平の左右方向延びる張出ロッド部材と、前記中空状外部導体の中空内部に絶縁して配置した中心導体部材とを具備するアンテナ基部からなり、前記中心導体部材は同軸給電部、インピーダンス変換部およびフィルタ部を有して構成したことを特徴とするダイポールアンテナ装置である。具体的には、T字形アンテナ基部と、このアンテナ基部の下端側外周に設けられるコネクタハウジングと、このハウジングの外周に相対的回転可能に設けて電波出射方向制御用位相器または延長ケーブルのコネクタを着脱可能にするカップリングナットとを具備し、T字型アンテナ基部にインピーダンス変換器バランと共に高調波阻止フィルタを収容配置したことを特徴とするダイポールアンテナ装置である。特に、フィルタ部はチューブラフィルタであり、放射する所望信号の高調波成分を阻止するローパスフィルタ(LPF)として機能させることを特徴とするダイポールアンテナ装置である。 The present invention relates to a hollow outer conductor whose upper portion in the vertical direction is halved, and a protruding rod member integrally coupled to the upper half portion of the hollow outer conductor and extending horizontally in the horizontal direction. An antenna base having a central conductor member insulated and disposed inside the hollow outer conductor, wherein the central conductor member has a coaxial feeding portion, an impedance conversion portion, and a filter portion. This is a characteristic dipole antenna device. Specifically, a T-shaped antenna base, a connector housing provided on the outer periphery on the lower end side of the antenna base, and a radio wave output direction control phase shifter or extension cable connector provided on the outer periphery of the housing so as to be relatively rotatable. A dipole antenna device comprising a coupling nut that can be attached and detached, and having a harmonic blocking filter housed in an T-shaped antenna base together with an impedance converter balun. In particular, the filter unit is a tubular filter, and is a dipole antenna device that functions as a low-pass filter (LPF) that blocks harmonic components of a desired signal to be radiated.
以下、本発明の実施の態様であるダイポールアンテナ装置について、図1を参照しつつ説明する。図1に示すダイポールアンテナ装置はT字形アンテナ基部からなり、その下端側外周に設けられるコネクタハウジングやその外周に相対的回転可能に設けて電波出射方向制御用位相器または延長ケーブルのコネクタを着脱可能にするカップリングナットを省略している。すなわち、このアンテナ基部10は金属パイプ製で中空状外部導体12とこの外部導体12の上端部分に固定した水平の左右方向延びる張出ロッド14、15と、この外部導体12の中空部に絶縁材16を介して配置された中心導体部材18とを具備する。外部導体12は上方部分13が180度対向する状態で左右に半割にされ、それぞれの上端部で張出ロッド14、15がそれぞれ溶接により一体結合され、両側に張出して水平方向に延びたロッドの全長は出射発信信号周波数の半波長=λ/2にされている。中心導体部材18はパワーアンプやサーキュレータのある信号源の同軸給電部20とインピーダンス変換部のバルン22および高調波阻止フィルタ部のチューブラフィルタ24を含み、中心導体部材18の先端部25ははんだ接続片26で一方の張出ロッド14と接続される。なお、バルン22の設定は、絶縁材の誘電率、外部導体や中心導体の外径や長さ寸法などといった要素を変えることによって所望する特性インピーダンスZ0を持つように設定される。
Hereinafter, a dipole antenna device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The dipole antenna device shown in FIG. 1 is composed of a T-shaped antenna base, and a connector housing provided on the outer periphery of the lower end thereof, and a relatively rotatable device provided on the outer periphery of the dipole antenna device. The coupling nut to be omitted is omitted. That is, the
本発明に係る高周波阻止用チューブラフィルタは、外部導体12と中心導体部材18およびその間に介在するふっ素樹脂絶縁材16の相互作用により生成するリードインダクタンス成分Lとキャパシタンス成分Cとでローパスエレメントを構成するものであり、外部導体12の中空部内径や中心導体部材18の外径および絶縁材16の誘電率ε等を要因として決定される。すなわち、中心導体部材18の太さ変化部分の段数と相互の長さによってLおよびCが決定されて所定のローパスエレメントとなり、これの段数によって高周波不要信号を阻止するものである。なお、所望する信号のリターンロスや不所望の高調波信号の阻止度合いなどを考慮してチューブラフィルタの条件を決定することができる。また、このようにして製作したダイポールアンテナ装置は、高調波成分の阻止が所望する範囲内に収まっているか否かをテストすることによって、製品の良否が判別される。
The high frequency blocking tubular filter according to the present invention forms a low-pass element by the lead inductance component L and the capacitance component C generated by the interaction of the
図2および図3は、図1に示す本発明に係るダイポールアンテナ装置および図4の従来のダイポールアンテナについての性能を比較した高周波特性図である。すなわち、図2はローパスフィルタ(LPF)の有無によるリターンロス(反射損失)を比較して示す高周波特性曲線であり、高周波モードでのローパスフィルタ(LPF)の有無による差異が明瞭に表われていることが分かる。一方、図3は放射される出力信号レベルでの特性曲線が利得比較として示されており、△印のマーカ1近辺の所望する信号(3GHz帯域)では両者同様のレベルであるが、マーカ2の第2高調波、マーカ3の第3高調波およびマーカ4,5の第4,5高調波領域での出力レベルは明かに相違し、LPFの有無により30〜40dBの改善が認められる。このように、本発明のLPFをアンテナ基部に収容した場合、高調波成分の阻止率が高められ電波妨害の防止に大きく寄与することができる。
2 and 3 are high-frequency characteristics diagrams comparing the performance of the dipole antenna device according to the present invention shown in FIG. 1 and the conventional dipole antenna of FIG. That is, FIG. 2 is a high-frequency characteristic curve that compares return loss (reflection loss) with and without the low-pass filter (LPF), and clearly shows the difference with and without the low-pass filter (LPF) in the high-frequency mode. I understand that. On the other hand, FIG. 3 shows a characteristic curve at the output signal level to be radiated as a gain comparison. The desired signal (3 GHz band) in the vicinity of the marker 1 marked by Δ is the same level as that of the
この発明は高調波成分の不要輻射を阻止するためにLPFをアンテナ装置内に収容したダイポールアンテナを提供するものであり、レーダ装置などのフェーズドアレーアンテナとして適用され、電波妨害を防止する信頼性を高める製品を提供する。 The present invention provides a dipole antenna in which an LPF is accommodated in an antenna device in order to prevent unwanted radiation of harmonic components, and is applied as a phased array antenna of a radar device or the like, and has reliability to prevent radio wave interference. Provide enhanced products.
10;アンテナ基部、 12;中空状外部導体、
14、15;張出ロッド(部材)、 16;絶縁材、
18;中心導体部材、 20;同軸給電部
22;バルン(インピーダンス変換部)
24;チューブラフィルタ(フィルタ部)
25;先端部、 26;接続はんだ
10; antenna base, 12; hollow outer conductor,
14, 15; projecting rod (member), 16; insulating material,
18; central conductor member; 20; coaxial power feeding part 22;
24; Tubular filter (filter part)
25; tip, 26; connecting solder
Claims (5)
A T-shaped antenna base, a connector housing provided on the outer periphery on the lower end side of the antenna base, and a cup that is provided on the outer periphery of the housing so as to be relatively rotatable so that a radio wave emitting direction control phase shifter or an extension cable connector can be attached or detached. A dipole antenna comprising a ring nut, wherein the T-shaped antenna base includes a hollow outer conductor extending in a vertical direction, and a harmonic blocking filter is accommodated in the hollow portion of the outer conductor together with an impedance converter. apparatus.
Priority Applications (1)
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2004
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