JP2010268289A

JP2010268289A - コーリニアアンテナ

Info

Publication number: JP2010268289A
Application number: JP2009118832A
Authority: JP
Inventors: Tatsunori Okajima; 辰徳岡島; Norio Okugawa; 則夫奥川; Motoki Oshima; 元樹大嶋; Shinichi Kitazawa; 真一北澤
Original assignee: Nippon Antenna Co Ltd
Current assignee: Nippon Antenna Co Ltd
Priority date: 2009-05-15
Filing date: 2009-05-15
Publication date: 2010-11-25
Anticipated expiration: 2029-05-15
Also published as: JP5301349B2

Abstract

【課題】サイドローブを低減することができるコーリニアアンテナとする。
【解決手段】１５段スタックされたコーリニアアンテナ１は、１段目スリーブ素子１１ないし１５段目スリーブ素子２５における各段がダイポールアンテナを構成する上段スリーブと下段スリーブとから構成されている。各段のスリーブ素子には、アンテナ給電部３２が接続されている同軸ケーブル３１から周波数信号が給電されている。各段の上段スリーブと下段スリーブとの間隔Ｆｇを下段から上段に向かって次第に大きい間隔としている。これにより、コーリニアアンテナ１のサイドローブを低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射特性の良好なコーリニアアンテナに関するものである。

従来のコーリニアアンテナの一例における概略構成を図１１に示す。
図１１に示す従来のコーリニアアンテナ１００は、それぞれダイポールアンテナを構成するスリーブ素子が１５段スタックされて構成されている。コーリニアアンテナ１００において、１段目スリーブ素子１１１の上には２段目スリーブ素子１１２がスタックされ、２段目スリーブ素子１１２の上には３段目スリーブ素子１１３がスタックされ、３段目スリーブ素子１１３の上には４段目スリーブ素子１１４がスタックされ、４段目スリーブ素子１１４の上には５段目スリーブ素子１１５がスタックされ、５段目スリーブ素子１１５の上には６段目スリーブ素子１１６がスタックされ、最上段に１５段目スリーブ素子１２５がスタックされている。１段目スリーブ素子１１１ないし１５段目スリーブ素子１２５のほぼ中央部が伝送線路とされる同軸ケーブル１３１により励振されており、同軸ケーブル１３１の下端にはアンテナ給電部１３２が接続され、同軸ケーブル１３１は１段目スリーブ素子１１１内に導入されている。

各スリーブ素子１１１〜１２５は円筒状の上段スリーブパイプと下段スリーブパイプが向き合わされてダイポールアンテナが構成されており、上段スリーブ素子と下段スリーブ素子とが向き合う所定のスリーブパイプ間隔がＦｇ₁〜Ｆｇ₁₅とされている。各スリーブ素子１１１〜１２５におけるスリーブパイプ間隔Ｆｇ₁〜Ｆｇ₁₅は同じ間隔とされており、例えばスリーブパイプ間隔Ｆｇ１〜Ｆｇ１５は約５ｍｍとされている。また、ダイポールアンテナを構成する上段スリーブパイプと下段スリーブパイプの電気長は、アンテナ給電部１３２から給電される周波数信号の波長をλとした際に約λ／４とされている。また、各段のスリーブ素子１１１〜１２５が同相で励振されるように、給電部間の同軸ケーブル１３１の電気長は約１λとされている。なお、同軸ケーブル１３１の物理長は、同軸ケーブル１３１の波長短縮率に応じた長さとされる。

特開平５−２６７９３２号公報実公平４−４８００３号公報

従来のコーリニアアンテナ１００において、アンテナ給電部１３２から供給する周波数信号を周波数ｆ（ｆ＝２５６０ＭＨｚ）とし、１段目スリーブ素子１１１ないし１５段目スリーブ素子１２５における各段のスリーブパイプ間隔Ｆｇ１〜Ｆｇ１５を約５ｍｍとした際の垂直面内（Ｚ−Ｘ平面）の放射指向特性の理論計算値を図１２に示す。この場合、下方へ約５°向くチルト角となるように各段におけるスリーブ給電部間における同軸ケーブル１３１の電気長が、周波数ｆの波長をλとした際に１λより若干短くなるように調整されている。図１２に示す放射指向特性では利得は０ｄＢに正規化されており、図１２を参照すると、１段目スリーブ素子１１１ないし１５段目スリーブ素子１２５はほぼ同相で給電され、±９５°の水平方向にほぼ同じ強さの放射ビームが発生されている。この場合、サイドローブは少ない数しか発生しておらず、サイドローブレベルは約−１３ｄＢ以下となっている。また、上記条件を同じにした従来のコーリニアアンテナ１００の垂直面内（Ｚ−Ｘ平面）の放射指向特性の実測値を図１３に示す。図１３では利得は０ｄＢに正規化されており、図１３に示す放射指向特性を参照すると、±９５°の水平方向にほぼ同じ強さの放射ビームが発生しており、チルト角は約５°とされているのが分かる。しかしながら、理論計算値より本来望まれない方向に多数のサイドローブが発生してしまうという問題点があった。

そこで、本発明は、多段にスタックされているコーリニアアンテナにおいて、サイドローブを低減することができるコーリニアアンテナを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のコーリニアアンテナは、向かい合わされて配置された上段スリーブと下段スリーブとからなり、多段にスタックされているスリーブ素子と、前記多段にスタックされているスリーブ素子内に貫通され、前記上段スリーブと前記下段スリーブとが向かい合わされて構成された前記各スリーブ素子の給電部に給電する伝送線路と、前記伝送線路に周波数信号を供給する給電部とを備え、前記スリーブ素子を構成している前記上段スリーブと前記下段スリーブとの間隔が、下段から上段に向かって次第に大きくなる間隔に設定されていることを最も主要な特徴としている。

本発明のコーリニアアンテナは、スリーブ素子を構成している上段スリーブと下段スリーブとの間隔が、下段から上段に向かって次第に大きくなる間隔に設定されていることから、各段のスリーブ素子に伝達される励振振幅が下段から上段に向かって次第に大きくなる。これにより、コーリニアアンテナのサイドローブを低減することができる。

本発明の実施例にかかるコーリニアアンテナの概略構成を示す図である。本発明の実施例にかかるコーリニアアンテナの構成を示す図である。本発明にかかるコーリニアアンテナにおける垂直面内の放射指向特性の理論計算値を示す図である。本発明にかかるコーリニアアンテナにおける垂直面内の放射指向特性の実測値を示す図である。本発明のコーリニアアンテナにおける単位スリーブの構成を示す斜視図である。本発明にかかるコーリニアアンテナの最上段のスリーブ素子の詳細構成を示す断面図である。本発明にかかるコーリニアアンテナの中間段のスリーブ素子の詳細構成を示す断面図である。本発明にかかるコーリニアアンテナのスリーブ給電部間の間隔を示す図である。本発明にかかるコーリニアアンテナの中間段のスリーブ素子の他の詳細構成を示す断面図である。本発明のコーリニアアンテナにおけるスリーブ素子の間隙スペーサの構成を示す断面図および上面図である。従来のコーリニアアンテナの構成の一例を示す図である。従来のコーリニアアンテナにおける垂直面内の放射指向特性の理論計算値を示す図である。従来のコーリニアアンテナにおける垂直面内の放射指向特性の実測値を示す図である。

本発明の実施例にかかるコーリニアアンテナの概略構成を図１に示す。
図１に示す本発明の実施例のコーリニアアンテナ１は、それぞれダイポールアンテナを構成するスリーブ素子が１５段スタックされて構成されている。すなわち、１段目スリーブ素子１１の上には２段目スリーブ素子１２がスタックされ、２段目スリーブ素子１２の上には３段目スリーブ素子１３がスタックされ、３段目スリーブ素子１３の上には４段目スリーブ素子１４がスタックされ、４段目スリーブ素子１４の上には５段目スリーブ素子１５がスタックされ、５段目スリーブ素子１５の上には６段目スリーブ素子１６がスタックされている。さらに、最上段に１５段目スリーブ素子２５がスタックされ、１５段目スリーブ素子２５の下に１４段目スリーブ素子２４がスタックされている。１段目スリーブ素子１１ないし１５段目スリーブ素子２５には、そのほぼ中央部に伝送線路とされる同軸ケーブル３１から給電されており、同軸ケーブル３１の下端にはアンテナ給電部３２が接続されている。アンテナ給電部３２からは周波数ｆ１の周波数信号が供給されている。

本発明にかかるコーリニアアンテナ１の構成を図２に示すが、図２に示すようにコーリニアアンテナ１を構成している各スリーブ素子１１〜２５は後述するように金属製とされた円筒状の上段スリーブパイプと下段スリーブパイプが向き合わされてダイポールアンテナが構成されており、上段スリーブ素子と下段スリーブ素子とが向き合う所定のスリーブパイプ間隔がＦｇ₁〜Ｆｇ₁₅とされている。各スリーブ素子１１〜２５におけるスリーブパイプ間隔Ｆｇ₁〜Ｆｇ₁₅は下段から上段に向かって次第に大きい間隔とされており、例えば１段目スリーブ素子１１のスリーブパイプ間隔Ｆｇ₁は約１ｍｍ、２段目スリーブ素子１２のスリーブパイプ間隔Ｆｇ₂は約２ｍｍ、３段目スリーブ素子１３のスリーブパイプ間隔Ｆｇ₃は約３ｍｍ、４段目スリーブ素子１４のスリーブパイプ間隔Ｆｇ₄は約４ｍｍ、５段目スリーブ素子１５ないし１５段目スリーブ素子２５のスリーブパイプ間隔Ｆｇ₅〜Ｆｇ₁₅は約５ｍｍに設定されている。

また、ダイポールアンテナを構成する上段スリーブパイプと下段スリーブパイプの電気長は、周波数ｆ１の波長をλ１とすると約λ１／４とされており、隣接するスリーブ素子１１〜２５の給電部間の間隔の電気長は約１λ１を超えない長さとされている。そして、同軸ケーブル３１から給電される１段目スリーブ素子１１ないし１５段目スリーブ素子２５のそれぞれの給電部において周波数ｆ１の周波数信号によりそれぞれ同相で励振されている。このため、１段目スリーブ素子１１ないし１５段目スリーブ素子２５における隣接する各段の給電部間の同軸ケーブル３１の電気長は約１λ１あるいはその整数倍とされている。ただし、コーリニアアンテナ１の放射ビームを下方へチルトする場合は、各段の給電部間の同軸ケーブル３１の電気長は約１λ１より若干短くされる。なお、同軸ケーブル３１の物理長は、同軸ケーブル３１の波長短縮率に応じた長さとされる。

本発明にかかるコーリニアアンテナ１において、アンテナ給電部３２から供給する周波数信号を周波数ｆ１を２５６０ＭＨｚとし、１段目スリーブ素子１１ないし１５段目スリーブ素子２５における各段のスリーブパイプ間隔Ｆｇ₁〜Ｆｇ₁₅を上述した通り約１ｍｍ〜約５ｍｍとした際の垂直面内（Ｚ−Ｘ平面）の放射指向特性の理論計算値を図３に示す。この場合、下方へ約５°向くチルト角となるように各段におけるスリーブ給電部間における同軸ケーブル３１の電気長が、１λ１より若干短くなるように調整されている。図３では利得は０ｄＢに正規化されており、図３に示す放射指向特性を参照すると、１段目スリーブ素子１１ないし１５段目スリーブ素子２５はほぼ同相で給電され、±９５°の水平方向にほぼ同じ強さの鋭い放射ビームが発生している。この場合、図示する波線の円の範囲で示すようにサイドローブは低減されており、サイドローブレベルは約−１７ｄＢ以下となっている。そして、上記条件を同じにした本発明にかかるコーリニアアンテナ１の垂直面内（Ｚ−Ｘ平面）の放射指向特性の実測値を図４に示す。図４では利得は０ｄＢに正規化されており、図４に示す放射指向特性を参照すると、±９５°の水平方向にほぼ同じ強さの鋭い放射ビームが発生しており、チルト角は約５°とされているのが分かる。この場合、図示する波線の円の範囲で示すように理論計算値より多いもののサイドローブは低減されていることが分かる。

このように、サイドローブが低減されることについて考察してみる。
図１１に示す従来のコーリニアアンテナ１ではスタックされた各段のスリーブ素子に対して、最下段から最上段にかけて直列給電方式にて励振される構造とされていることから、必然的に各段のスリーブ素子に対する励振振幅比が決定されていた。また、従来のコーリニアアンテナ１００の構造において、所望の方向にビームを指向させるチルト角制御、各スリーブ素子自体を励振周波数にて共振させるためのスリーブ長が固定される等、アンテナ諸性能に関わる設計ファクタが介在する事により、各段のスリーブ素子に伝達される高周波信号の励振振幅を制御する設計ファクタが制限されていた。これにより、従来のコーリニアアンテナ１００では、各段のスリーブ素子１１１〜１２５に伝達される高周波信号の励振振幅がほぼ同じとなっており、所望の角度方向に放射させるメインビーム以外に、本来望まれない角度方向の不要輻射(サイドローブ)が大きく発生し易いものと考えられる。

そこで、本発明にかかるコーリニアアンテナ１においては、各段のスリーブ素子１１〜２５における上段スリーブ素子と下段スリーブ素子とが向き合うスリーブパイプ間隔Ｆｇ₁〜Ｆｇ₁₅を下段から上段に向かって次第に大きくなるように変化させている。これにより、各スリーブ素子１１〜２５におけるアンテナ固有のインピーダンスが下段から上段に向かって次第に大きくなるよう変化することになり、各段のスリーブ素子１１〜２５における励振振幅が等振幅ではなく、下段から上段に向かって次第に大きくなる不均一な振幅となる。この結果、本発明にかかるコーリニアアンテナ１の放射指向特性におけるサイドローブを低減させることができるようになる。

次に、各段のスリーブ素子１１〜２５を構成している単位スリーブ２の構成を斜視図で図５に示す。
単位スリーブ２は図５に示すように、金属製とされた円筒状の上段スリーブパイプ２ａの下端面と円筒状の下段スリーブパイプ２ｂの上端面とが向き合わされて配置されている。図２に示す本発明にかかるコーリニアアンテナ１の１段目スリーブ素子１１〜１５段目スリーブ素子２５は、図５に示す単位スリーブ２により構成されている。すなわち、１段目スリーブ素子１１は上段スリーブパイプ１１ａと下段スリーブパイプ１１ｂとが向き合わされて構成され、２段目スリーブ素子１２は上段スリーブパイプ１２ａと下段スリーブパイプ１２ｂとが向き合わされて構成され、３段目スリーブ素子１３は上段スリーブパイプ１３ａと下段スリーブパイプ１３ｂとが向き合わされて構成され、４段目スリーブ素子１４は上段スリーブパイプ１４ａと下段スリーブパイプ１４ｂとが向き合わされて構成され、５段目スリーブ素子１５は上段スリーブパイプ１５ａと下段スリーブパイプ１５ｂとが向き合わされて構成されている。そして、最上段の１５段目スリーブ素子２５は上段スリーブパイプ２５ａと下段スリーブパイプ２５ｂとが向き合わされて構成されている。

次に、図２に示す本発明にかかるコーリニアアンテナ１における１５段目スリーブ素子２５に相当する最上段スリーブ素子４０の構成を断面図で図６に示す。
最上段スリーブ素子４０は図６に示すように、金属製とされた円筒状の上段スリーブパイプ４０ａの下端面と、金属製とされた円筒状の下段スリーブパイプ４０ｂの上端面とが向き合わされて配置されている。上段スリーブパイプ４０ａの下端部の内側に金属製の上段ジョイント４０ｃが嵌挿されており、下段スリーブパイプ４０ｂの上端部の内側に金属製の下段ジョイント４０ｄが嵌挿されている。下段スリーブパイプ４０ｂ内には、隣接する下の段のスリーブ素子内に挿通された同軸ケーブル５０が挿通されており、同軸ケーブル５０が下段ジョイント４０ｄのほぼ中央部に形成されている挿通孔内に挿通されて、同軸ケーブル５０の外部導体５０ｃが下段ジョイント４０ｄに電気的に接続されている。

また、下段スリーブパイプ４０ｂと上段スリーブパイプ４０ａとの境界部において同軸ケーブル５０の外部導体５０ｃが除去され、中心導体５０ａを外部導体５０ｃのほぼ中心軸上に保持する絶縁体５０ｂが露出されている。この絶縁体５０ｂは、上記境界部を超えた部位において除去されて中心導体５０ａが露出されており、この中心導体５０ａが上段ジョイント４０ｃのほぼ中央部に形成されている挿通孔内に挿通されて、挿通孔内において上段ジョイント４０ｃに電気的に接続されている。このように、スリーブパイプ間隔Ｆｇをもって向かい合わされて配置されている上段ジョイント４０ｃおよび下段ジョイント４０ｄにより、励振スロットとされるスリーブ給電部４０ｅが構成されて、スリーブ給電部４０ｅによりダイポールアンテナを構成している上段スリーブパイプ４０ａと下段スリーブパイプ４０ｂとが、同軸ケーブル５０を伝達してきた周波数信号により励振されるようになる。

次に、図２に示す本発明にかかるコーリニアアンテナ１における１５段目スリーブ素子２５を除くスリーブ素子に相当する中間段スリーブ素子４１の構成を断面図で図７に示す。
図７に示す中間段スリーブ素子４１は、金属製とされた円筒状の上段スリーブパイプ４１ａの下端面と、金属製とされた円筒状の下段スリーブパイプ４１ｂの上端面とが向き合わされて配置されている。上段スリーブパイプ４１ａの下端部の内側に金属製の上段ジョイント４１ｃが嵌挿されており、下段スリーブパイプ４１ｂの上端部の内側に金属製の下段ジョイント４１ｄが嵌挿されている。下段スリーブパイプ４１ｂ内には、隣接する下の段とされるスリーブ素子内から導出された同軸ケーブル５０が挿通されており、同軸ケーブル５０が下段ジョイント４１ｄのほぼ中央部に形成されている挿通孔内に挿通されて、その外部導体５０ｃが下段ジョイント４１ｄに電気的に接続されている。下段スリーブパイプ４１ｂから導出された同軸ケーブル５０は上段スリーブパイプ４１ａ内に挿通されて、同軸ケーブル５０が上段ジョイント４１ｃのほぼ中央部に形成されている挿通孔内に挿通されて、その外部導体５０ｃが上段ジョイント４１ｃに電気的に接続されている。

また、下段スリーブパイプ４１ｂと上段スリーブパイプ４１ａとの境界部において同軸ケーブル５０の外部導体５０ｃが除去されて、絶縁体５０ｂが露出されている。この絶縁体５０ｂの内部に位置する中心導体５０ａと、向かい合わされて配置されている上段ジョイント４１ｃおよび下段ジョイント４１ｄにより励振スロットとされるスリーブ給電部４１ｅが構成されて、スリーブ給電部４１ｅによりダイポールアンテナを構成している上段スリーブパイプ４１ａと下段スリーブパイプ４１ｂとが、同軸ケーブル５０を伝達してきた周波数信号により励振されている。同軸ケーブル５０は、上段スリーブパイプ４１ａの上端から上の段とされるスリーブ素子に向けて導出されている。

図８において、ｎ段目スリーブ素子４２のスリーブ給電部４２ｅと隣接するｎ＋１段目スリーブ素子４３のスリーブ給電部４３ｅとの間隔Ｌは、ｎ段目スリーブ素子４２と隣接するｎ＋１段目スリーブ素子４３との間の同軸ケーブル５０の物理長に対応している。図１，２に示す本発明にかかるコーリニアアンテナ１において、放射ビームをチルトさせない場合は、同軸ケーブル３１から給電される１段目スリーブ素子１１ないし１５段目スリーブ素子２５のそれぞれのスリーブ給電部において周波数ｆ１の周波数信号によりそれぞれ同相で励振される。また、コーリニアアンテナ１の放射ビームを下方へチルトさせる場合は、各段のスリーブ給電部における励振位相に位相差を生じさせる。すなわち、図８に示す同軸ケーブル５０において、隣接するスリーブ給電部４２ｅとスリーブ給電部４３ｅの間の物理長Ｌを変化させることにより、スリーブ給電部４２ｅとスリーブ給電部４３ｅとの間の励振位相に位相差を生じさせる。この場合、隣接するスリーブ給電部４２ｅとスリーブ給電部４３ｅの間の同軸ケーブル５０の電気長を約１λ１より若干短くするよう物理長Ｌの長さを変化させることにより、コーリニアアンテナ１の放射ビームを下方へチルトさせることができる。なお、同軸ケーブル５０の物理長Ｌは、同軸ケーブル５０の電気長に波長短縮率を乗じた長さとされる。

次に、図２に示す本発明にかかるコーリニアアンテナ１における１５段目スリーブ素子２５を除くスリーブ素子に相当する中間段スリーブ素子４１の構成の変形例を断面図で図９に示す。
図９に示す中間段スリーブ素子４４では、上段スリーブパイプ４４ａと下段スリーブパイプ４４ｂとが絶縁性の間隙スペーサ４５により、スリーブパイプ間隔Ｆｇとなる所定の間隙を持って向き合わされて固着されている。この場合、下端部の内側に上段ジョイント４４ｃが嵌挿された上段スリーブパイプ４４ａの下端面と、上端部の内側に金属製の下段ジョイント４４ｄが嵌挿された下段スリーブパイプ４４ｂの上端面との間に、間隙スペーサ４５の内周面から内側に突出しているリング状の部位が嵌挿されている。

ここで、間隙スペーサ４５の構成を図１０（ａ）（ｂ）に示す。図１０（ａ）は間隙スペーサ４５の構成を断面図で示す正面図であり、図１０（ｂ）は間隙スペーサ４５の構成を示す上面図である。これらの図に示す間隙スペーサ４５の本体部４５ａは、全体にわたって貫通孔４５ｃが形成された円筒状とされ、内周面のほぼ中央部に内側に突出するリング状部４５ｅが形成されている。リング状部４５ｅのほぼ中央には同軸ケーブル５０を挿通させる挿通孔４５ｄが設けられている。リング状部４５ｅの厚さは、設けられるスリーブ素子におけるスリーブパイプ間隔Ｆｇとほぼ同じ厚さとされている。
中間段スリーブ素子４４を組み立てる際には、間隙スペーサ４５の貫通孔４５ｃ内に下から下段スリーブパイプ４４ｂの上部を嵌挿し、この際に同軸ケーブル５０を間隙スペーサ４５の挿通孔４５ｄ内に挿通させる。次いで、同軸ケーブル５０を上段ジョイント４４ｃに下から挿通させると共に、間隙スペーサ４５の貫通孔４５ｃ内に上から上段スリーブパイプ４４ａの下部を嵌挿する。これにより、下段スリーブパイプ４４ｂの上面と上段スリーブパイプ４４ａの下面とが、間隙スペーサ４５のリング状部４５ｅの厚さだけの間隔を持って向き合わされるよう組み立てられる。コーリニアアンテナ１における各段１１〜２５を図９に示す中間段スリーブ素子４１により構成することにより、各段１１〜２５においてスリーブパイプ間隔Ｆｇを仕様の通りの間隔に確実に設定・保持することができると共に、機械的強度を向上することができるようになる。なお、最上段の１５段目スリーブ素子２５においては、同軸ケーブル５０の中心導体を上段ジョイント４４ｃに接続し、その部分において同軸ケーブル５０を切断するよう変形させる。

以上説明した本発明にかかるコーリニアアンテナにおいて、各単位スリーブに設けられている給電部間隔とされるスリーブパイプ間隔Ｆｇは、導体とされている上段ジョイントおよび下段ジョイントが平行性を維持しながら対峙されて構成されており、各ジョイントはエレメントを形成する上段スリーブパイプあるいは下段スリーブパイプに電気的導通が施されている。ジョイント同士が対峙する面は各々平滑とされており、スリーブパイプ間隔Ｆｇの間隔および対峙するジョイントの面積に依って、ジョイント間の容量が変化する。ジョイント間の容量（キャパシタンス）Ｃは、
Ｃ＝εｒ・ε０＊Ｓ／Ｆｇ
の導出式から容量Ｃを求めることができる。ただし、導出式に於いて、εｒはスリーブパイプ間隔Ｆｇに介在する誘電体の比誘電率であり、ε０は真空中の誘電率であり、Ｓは対峙するジョイントの面積である。

この導出式から、例えばジョイント同士の平行な間隔を狭めてスリーブパイプ間隔Ｆｇを小さくすると容量Ｃは増加する。反対に、ジョイント同士の平行な間隔を広げてスリーブパイプ間隔Ｆｇを大きくすると容量Ｃは減少する。このように、ジョイント間の容量Ｃは、スリーブパイプ間隔Ｆｇの寸法に依り変化し、各単位スリーブの給電点インピーダンスが変化するようになる。各単位スリーブの給電点インピーダンスが変化すると、励振周波数に於ける電流振幅が変化することに繋がり、結果として多段にスタックされている各単位スリーブの励振振幅態様を電気的に制御できるようになる。これを利用して、本発明にかかるコーリニアアンテナは、各単位スリーブにおける給電部間隙Ｆｇを各々変化させて、各単位スリーブの励振振幅を調整する事に依り、コーリニアアンテナにおける放射指向特性を制御している。

このような本発明にかかるコーリニアアンテナは、スリーブ素子を直線状に多段スタックして構成されており、コーリニアアンテナの配列段数の一部、或いは複数の段のスリーブ素子におけるスリーブ給電部のスリーブパイプ間隔Ｆｇを変更することにより、高周波信号の励振振幅を変容させ、コーリニアアンテナの放射指向特性を制御している。特に、所望の放射方向へ輻射させるメインビームの特性を維持し、不要輻射であるサイドローブレベルが低減された直列給電型のコーリニアアンテナとすることができる。また、コーリニアアンテナに適用する設計値として、上記した周波数２５６０ＭＨｚは代表値であり、他の周波数を採用するようにしても良い。また、スリーブパイプ間隔Ｆｇの寸法については、上記した寸法は一設計例であり、下段から上段に向かって次第に大きくなる寸法に設定されていれば、この寸法に限るものではない。

スリーブ素子のスタック数は、コーリニアアンテナに求められる指向特性に依存して変更される。この場合、特に放射指向特性のメインビームに求められる性能を満たすスリーブ素子のスタック数や指向性合成に関わるスリーブ素子間の間隔等に設定される。
さらに、本発明にかかるコーリニアアンテナにおいて、伝送線路とされる同軸ケーブルは、セミリジットケーブルやセミフレキシブルケーブル、フレキシブルケーブルなどの同軸ケーブルを用いたり、伝送線路として誘電体基板を用いたマイクロストリップラインやコプレーナライン、トリプレートラインなどを使用してもよい。

１コーリニアアンテナ、２単位スリーブ、２ａ上段スリーブパイプ、２ｂ下段スリーブパイプ、１１１段目スリーブ素子、１１ａ上段スリーブパイプ、１１ｂ下段スリーブパイプ、１２２段目スリーブ素子、１２ａ上段スリーブパイプ、１２ｂ下段スリーブパイプ、１３３段目スリーブ素子、１３ａ上段スリーブパイプ、１３ｂ下段スリーブパイプ、１４４段目スリーブ素子、１４ａ上段スリーブパイプ、１４ｂ下段スリーブパイプ、１５５段目スリーブ素子、１５ａ上段スリーブパイプ、１５ｂ下段スリーブパイプ、１６６段目スリーブ素子、２４１４段目スリーブ素子、２５１５段目スリーブ素子、２５ａ上段スリーブパイプ、２５ｂ下段スリーブパイプ、３１同軸ケーブル、３２アンテナ給電部、４０最上段スリーブ素子、４０ａ上段スリーブパイプ、４０ｂ下段スリーブパイプ、４０ｃ上段ジョイント、４０ｄ下段ジョイント、４０ｅスリーブ給電部、４１中間段スリーブ素子、４１ａ上段スリーブパイプ、４１ｂ下段スリーブパイプ、４１ｃ上段ジョイント、４１ｄ下段ジョイント、４１ｅスリーブ給電部、４２ｎ段目スリーブ素子、４２ｅスリーブ給電部、４３ｎ＋１段目スリーブ素子、４３ｅスリーブ給電部、４４中間段スリーブ素子、４４ａ上段スリーブパイプ、４４ｂ下段スリーブパイプ、４４ｃ上段ジョイント、４４ｄ下段ジョイント、４５間隙スペーサ、４５ａ本体部、４５ｃ貫通孔、４５ｄ挿通孔、４５ｅリング状部、５０同軸ケーブル、５０ａ中心導体、５０ｂ絶縁体、５０ｃ外部導体、１００コーリニアアンテナ、１１１１段目スリーブ素子、１１２２段目スリーブ素子、１１３３段目スリーブ素子、１１４４段目スリーブ素子、１１５５段目スリーブ素子、１１６６段目スリーブ素子、１２５１５段目スリーブ素子、１３１同軸ケーブル、１３２アンテナ給電部、Ｆｇ₁〜Ｆｇ₁₅ スリーブパイプ間隔

Claims

向かい合わされて配置された上段スリーブと下段スリーブとからなり、多段にスタックされているスリーブ素子と、
前記多段にスタックされているスリーブ素子内に貫通され、前記上段スリーブと前記下段スリーブとが向かい合わされて構成された前記各スリーブ素子の給電部に給電する伝送線路と、
前記伝送線路に周波数信号を供給する給電部とを備え、
前記スリーブ素子を構成している前記上段スリーブと前記下段スリーブとの間隔が、下段から上段に向かって次第に大きくなる間隔に設定されていることを特徴とするコーリニアアンテナ。
最下段のスリーブ素子を構成している前記上段スリーブと前記下段スリーブとの間隔が約１ｍｍとされ、最上段のスリーブ素子を構成している前記上段スリーブと前記下段スリーブとの間隔が約５ｍｍとされていることを特徴とする請求項１記載のコーリニアアンテナ。