JP2007194891A - 広帯域アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の広帯域アンテナでは、バイコニカルアンテナの低周波数帯域の送信強度が低くなるため、低周波数帯域用のアンテナを併設する必要がある。しかし、各アンテナに給電する給電線の間で相互干渉が発生し、電波の放射特性を劣化させるという課題があった。
【解決手段】 本発明の広帯域アンテナは、第一円錐導体部と第二円錐導体部の頂点の間に給電点を設け、前記第一および第二円錐導体部の底面に導体柱部を設けることにより、一つの給電点でバイコニカルアンテナ的な電波特性とダイポ−ルアンテナ的な電波特性を実現し、高周波数帯域、低周波数帯域ともに高い送信強度を有するアンテナを実現する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば通信等に用いられる広帯域アンテナに関するものである。

従来の広帯域アンテナには、給電点から放射される電波の垂直偏波成分の位相を開口面で揃うようにするため、バイコニカルアンテナの給電点周り及び円錐コ−ン部の開口面付近に最適な形状を持った誘電体を設けたものがあった（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２１５１６１号公報

従来の広帯域アンテナは上記のように構成されていたので、高周波数帯域に対して低周波数帯域の送信強度を高く保てないという課題があり、従来のバイコニカルアンテナでは不充分な低周波数帯域の送信強度を確保するために、低周波数帯域用のダイポ−ルアンテナを併設・併用する必要があった。そのためそれぞれのアンテナに接続される各給電線間で相互干渉が発生し、それぞれのアンテナの放射特性を劣化させるという課題があった。

本発明は上記の課題を解決し、例え高周波数帯域と低周波数帯域の偏波要求がある場合においても、放射特性の劣化のない広帯域アンテナを得ることを目的とする。

本発明の広帯域アンテナは、第一円錐導体部と第二円錐導体部の頂点の間に給電点を設け、前記第一および第二円錐導体部の底面に導体柱部を設けたものである。

上記のように構成された広帯域アンテナによれば、一つの給電点でバイコニカルアンテナ的な偏波特性とダイポ−ルアンテナ的な偏波特性を実現でき、高周波数帯域および低周波数帯域ともに良好な放射特性を有するアンテナを実現できるという効果が得られる。

実施の形態１．
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態１について詳細に説明する。図１はこの発明の実施の形態１の広帯域アンテナの構成図、図２はその動作説明図である。なお、図１および図２中、同一部分ないし相当部分には同一符号を付与している。

図１において、給電点１は第一円錐導体部である円錐コ−ン部２ａと第二円錐導体部である円錐コ−ン部２ｂの頂点の間に設けられ、前記円錐コ−ン部２ａおよび２ｂの底面には、その底面の外周にほぼ即して筒状の導体柱部３ａおよび３ｂがそれぞれ設けられ（円錐コ−ン部の底面の径と導体柱部の径がほぼ等しい）、給電線４は、前記導体柱部３ｂの内側に設けられて給電点１と接続し、高周波数帯域および低周波数帯域の電波信号を給電点１にそれぞれ給電する。なお図１では給電線４を導体柱部３ａの内側に配置したが導体柱部３ａの内側に設けるように構成してもよい。

本発明の実施の形態１の広帯域アンテナのもつ動作について図２を用いて説明する。給電点１から円錐コ−ン部２ａおよび導体柱部３ａならびに円錐コ−ン部２ｂおよび導体柱部３ｂに高周波数帯域および低周波数帯域の電波信号が共に供給される。その際、円錐コ−ン部２ａと２ｂはバイコニカルアンテナの配置関係にあるため、高周波数帯域のみの電波が図２の実線に示すような垂直偏波ＰＨとして空間へ放射される。円錐コ−ン部２の底面の外周にほぼ即して導体柱部３が設けられているので、円錐コ−ン部２を経由した低周波数帯域の電波は導体柱部３にスム−ズに伝わる。また、導体柱部３ａと３ｂはダイポ−ルアンテナ的な配置関係にあるため、低周波数帯域のみの電波が図２の破線のに示すような垂直偏波ＰＬとして空間へ放射される。

これにより、本発明の実施の形態１の広帯域アンテナは、高周波数帯域および低周波数帯域ともに良好な放射特性を有するようになる。また、従来のアンテナが高周波数帯域用と低周波数帯域用の２種類のアンテナを組み合わせていたため、部品点数が多くなっていたのに対して、本発明の実施の形態１の広帯域アンテナは、１つのアンテナからなるので部品点数が少ないという効果が得られる。なお、本発明の実施の形態１の広帯域アンテナの導体柱部３の径は、円錐コ−ン部２の底面の径にほぼ等しくしているが、導体柱部３から放射される電波が低周波数帯域なので必ずしも円錐コ−ン部２の底面の径と等しくする必要はなく、多少狭かったり広かったりしても同等の効果が得られる。また、たとえ導体柱部３と円錐コ−ン部２の底面の径の比率が極端に異なる場合であっても（例えば比率が１０）、導体柱部３からは低周波数帯域の電波が放射されるために、低周波数帯域の電波の放射強度（送信強度）の改善が可能である。また、本発明の実施の形態１の広帯域アンテナ給電線４は、前記導体柱部３ｂの内側を経由して給電点１に給電されているため、前記導体柱部３ｂに供給される高周波数帯域および低周波数帯域の電波信号に雑音が乗り難いという効果を有する。

実施の形態２．
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態２について詳細に説明する。図３はこの発明の実施の形態２の広帯域アンテナの構成図、図３はこの発明の動作説明図である。なお、図３および図４中の各部位において、図１ないし図２と同一部分もしくは相当部分には同一符号を付与している。

本発明の実施の形態２の広帯域アンテナは、図３に示すように実施の形態１に示した広帯域アンテナの円錐コ−ン部２ａおよび２ｂの周囲にポラライザの一例であるワイヤグリッドタイプのポラライザ５を設けたものであり、それ以外の部分は本発明の実施の形態１の広帯域アンテナと全く同じ構成である。

本発明の実施の形態２の広帯域アンテナのもつ動作について図４を用いて説明する。給電点１より供給された電波のうち、円錐コ−ン部２ａおよび２ｂの開口面からは、実施の形態１と同様に高周波数帯域のみ垂直偏波で放射される。ただし、前記円錐コ−ン部から放出された電波は、前記開口面の周囲に取り付けたワイヤグリッドタイプのポラライザ５によって図４の実線に示すように例えば斜め方向に４５°偏波ＭＨに変更されて放射される。なお、偏波の方向はワイヤグリッドタイプのポラライザ５の設計仕様によって、任意の方向に偏波可能であるため、設計仕様に応じて斜め４５°方向以外に変更可能であることは改めて言うまでもない。また、導体柱部３ａおよび３ｂは、低周波数帯域のみの電波を図４の破線に示すように垂直偏波ＰＬで放射される。これにより、本発明の実施の形態２の広帯域アンテナは、電波の偏波方向を自在に設計変更でき、かつ、高周波数帯域ならびに低周波数帯域の放射特性の良好なアンテナを提供できるという格別の効果を有する。

上記実施の形態２においては、開口面外側に取り付けたポラライザがワイヤグリッドタイプである場合について示したが、前記ワイヤグリッドタイプにかわってメアンダラインとすれば高周波数帯域を円偏波とすることができる。従って、本発明の実施の形態２の広帯域アンテナによれば、用いるポラライザの種類を選択することで、必要に応じてアンテナのもつ偏波特性を調節できるため、必要とされるアンテナ特性に合わせて良好な放射特性を有するアンテナを実現できるという格別な効果が得られる。なお、上記実施の形態１および２では、本発明の広帯域アンテナが送信用のアンテナとして説明しているが、受信用のアンテナとしても同様に優れた電波の受信特性を有するアンテナとなることは明らかである。

実施の形態３．
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態３について詳細に説明する。図５はこの発明の実施の形態３の広帯域アンテナの構成図、図６はその動作説明図である。なお、図５ないし図６中の各部位において、図１ないし図４と同一部分もしくは相当部分には同一符号を付与している。

本発明の実施の形態３の広帯域アンテナは、図５に示すように実施の形態１に示した広帯域アンテナの円錐コ−ン部２ならびに導体柱部３の代わりに、給電点１を対象として「くの字型」の導電体６を実施の形態１の広帯域アンテナの円錐コ−ン部２ならびに導体柱部３の成す外形のシルエットを構成するように複数配置したものであり、それ以外の部分は本発明の実施の形態１の広帯域アンテナと全く同じ構成である。

本発明の実施の形態３の広帯域アンテナのもつ動作について図６を用いて説明する。給電点１から複数配置した「くの字型」の導電体６に高周波数帯域および低周波数帯域の電波信号が共に供給される。その際、複数配置した「くの字型」の導電体６の給電点１側のシルエットが形成する配置部分６ａ（実施の形態１の円錐コ−ン部２に相当する部分）からはバイコニカルアンテナ的な高周波数帯域のみの電波が本発明の実施の形態１の広帯域アンテナと同様に垂直偏波ＰＨとして空間へ放射される。また、複数配置した「くの字型」の導電体６の給電点１と対向側のシルエットが形成する配置部分６ｂ（実施の形態１の導体柱部３に相当する部分）からは、ダイポ−ルアンテナ的な低周波数帯域のみの電波が本発明の実施の形態１の広帯域アンテナと同様に垂直偏波ＰＬとして空間へ放射される。なお、複数配置した「くの字型」の導電体６の互いの間にはりを設けても良い。この場合アンテナの構造体としての強度が増すという効果が得られる。

これにより、本発明の実施の形態３の広帯域アンテナは、本発明の実施の形態１の広帯域アンテナとほぼ同様に高周波数帯域および低周波数帯域ともに良好な放射特性を有するようになる。また、本発明の実施の形態３の広帯域アンテナは、「くの字型」の導電体６を用いているため本発明の実施の形態１の広帯域アンテナより軽量化が可能であるという効果を有している。

実施の形態１の広帯域アンテナの構成図である。 実施の形態１の広帯域アンテナの動作説明図である。 実施の形態２の広帯域アンテナの構成図である。 実施の形態２の広帯域アンテナの動作説明図である。 実施の形態３の広帯域アンテナの構成図である。 実施の形態３の広帯域アンテナの動作説明図である。

符号の説明

１ 給電点 ２ａ、２ｂ 円錐コ−ン部
３ａ、３ｂ 導体柱部 ４ 給電線
５ ワイヤグリッドタイプのポラライザ ６ くの字型の導電体

Claims (6)

1. 第一円錐導体部と第二円錐導体部の頂点の間に給電点を設け、前記第一および第二円錐導体部の底面にそれぞれ第一および第二導体柱部を設けたことを特徴とする広帯域アンテナ。
2. 第一円錐導体部と第一導体柱部ならび第二円錐導体部と第二導体柱部がそれぞれ複数のくの字型の導電体から形成されたことを特徴とする請求項１記載の広帯域アンテナ。
3. 第一円錐導体部の底面の直径が第一導体柱部の直径とほぼ等しくしたことを特徴とする請求項１記載の広帯域アンテナ。
4. 第一円錐導体部と第二円錐導体部の周囲にポラライザが設けられたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の広帯域アンテナ。
5. ワイヤグリッドタイプのポラライザが設けられたことを特徴とする請求項４記載の広帯域アンテナ。
6. メアンダラインのポラライザが設けられたことを特徴とする請求項４記載の広帯域アンテナ。
   

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