JP2507932Y2 - スパイラルアンテナ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案はスパイラルアンテナに係り、特にそのインピ
ーダンス整合方法の改良に関する。

［考案の概要］ 本考案のスパイラルアンテナは各種モードのスパイラ
ルアンテナの円偏波性能及びインピーダンス整合を改善
するため従来構造のスパイラルアンテナに小地板を付加
したものである。

［従来の技術］ 移動体衛星通信における車両等の移動体搭載を目的と
した円偏波放射（または受信）アンテナにスパイラルア
ンテナがあり、通信形態により円錐双方向性型放射指向
特性（第８図参照）を持つ２線式同相１給電（２次モー
ド）スパイラルアンテナ、半球型放射指向特性（第６図
参照）を持った２線式逆相２給電（１次モード）スパイ
ラルアンテナ等が選択使用されている。

従来の２線式同相１給電スパイラルアンテナの構造
は、第９図に示す通りであり、地板１の上方に距離Ｓの
間隔を置いて平行に構成されたスパイラル放射素子２へ
地板１を貫通して給電に配置された１本の同軸線路３に
て給電する構造である。

同図（ｂ）において、４は導体面を有するスパイラル
放射素子２を支持する印刷基板、５は同軸線路外部導
体、６は同軸線路中心導体、７は同軸線路絶縁体であ
る。また同図（ａ）はスパイラル放射素子の上面図であ
る。

［考案が解決しようとする課題］ さて上述した構造の従来のスパイラルアンテナにおい
て、図示Ｐ−Ｑ点間にて直線偏波成分の不要放射が発生
し、スパイラルアンテナを使用する目的である円偏波発
生に対して不要偏波成分を含んでいると共に、Ｑ点にお
ける同軸線路３へのインピーダンス整合が困難であるな
どの問題点があった。Ｐ−Ｑ点間からの直線不要偏波放
射成分を抑圧するための方法として、Ｐ−Ｑ間隔を狭く
して行くことにより直線不要偏波の発生要因を小さくさ
せ抑圧させることが考えられるが、アンテナからの放射
電界強度として見れば、スパイラル放射素子２上を流れ
る電流が地板１による虚像電流と結合を密にし、打ち消
し合う結果から弱くなってしまい、満足な性能を発揮で
きなかった。

［考案の目的］ 従って本考案の目的は円偏波性能及びインピーダンス
整合を改善したスパイラルアンテナを提供するにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本考案は、地板の上方にス
パイラル放射素子からの放射電界強度が実用に耐える強
度となる距離の間隔を置いて平行に配置されたスパイラ
ル放射素子へ、上記地板を貫通して鉛直に配置された同
軸線路により給電するスパイラルアンテナにおいて、上
記スパイラル放射素子と地板との間の同軸線路上の同軸
線路とのインピーダンス整合がとれる位置に、上記スパ
イラル放射素子より小型の小地板を取り付けたことを要
旨とする。

［作用］ 小地板を設けることによりＰ−Ｑ点からの不要放射を
抑圧することができ、かつ小地板とスパイラル放射素子
間隔Ｓならびに小地板と同軸線路開放距離ｕを変化・調
整することにより同軸線路へのインピーダンス整合が容
易に行なうことができ、総合的に良好なアンテナ性能を
得ることができる。

［実施例］ 以下図面に示す実施例を参照して本考案を説明する。

第１図は本考案による２線式同相１給電スパイラルア
ンテナの一実施例を示し、同図（ｂ）において、第９図
と同一符号は同一または類似の部材をあらわし、特に第
９図と相違する構造は小地板８を、地板１とスパイラル
放射素子２との間の同軸線路３上の所定位置、例えば、
同軸線路外部導体５をＱ点よりスパイラル放射素子２の
方向へ延長しかつその開放端９の位置または開放端９よ
りＱ点方向へ若干の距離ｕだけ戻った位置に取り付けら
れる点である。第１図（ａ）は上記スパイラルアンテナ
の上面図を示す。

次に上記実施例の作用を説明する。

上記実施例の２線式同相１給電スパイラルアンテナは
第２図に示す座標系のアルキメデススパイラルによって
構成されており、２線10,11の間隔は常に等しい距離を
保っている。ここで２線の間隔ee′＝Δｒとスパイラル
最大半径ｒとの関係は、Δｒ≪ｒであり、ｏ（Ｐ点）−
ｅとｏ−ｅ′の線路の長さの違いは、πｒ（ここでπは
円周率）であり、従って円周は２πｒである。ｒ＝λ／
π（ここでλは自由空間波長）の条件の時、２線の長さ
の違いは、λであり、従って円周は２λとなる。従っ
て、２次モードスパイラルアンテナの動作には、円周２
λ以上の条件が必要であり、同相で給電された円周２λ
付近の位置には電流バンドが形成され、スパイラル素子
上の電流分布は第３図に示すようになり、Ａ点とＣ点、
およびＢ点とＤ点上の電流方向が逆であることから互い
に打ち消しあい、天頂（ｚ軸）方向の放射が起こらな
い。しかし、ｘ軸方向からxy平面方向にかけての任意の
点ａの方向では放射電界が合成されて放射が起こり、従
って２次モードスパイラルアンテナは円錐双方向性型放
射指向特性を得ることができる。小地板８はこれらの放
射動作原理に支障の無いように円周２λより小さい必要
があり、スパイラル円周２λまでの範囲を小地板上のマ
イクロストリップラインとして伝送路として構成動作さ
せている。従ってスパイラル円周２λまでのスパイラル
線路上からの不要放射を抑圧することができると共に、
寸法Ｓならびにｕを変化・調整させることにより伝送路
インピーダンスを制御することができ、結果的にアンテ
ナ全体のインピーダンスを調整することができる。

第４図は本考案の他の実施例の２線式逆相２給電スパ
イラルアンテナを示す。このアンテナでは同軸線路6,
6′により180度位相の違った逆相で２給電することによ
り電流バンドの形成が円周１λ付近で発生し、スパイラ
ル素子上の電流分布はｚ軸を中心として対称方向に互い
に同方向となり、天頂（ｚ軸）方向への放射が起こるこ
とになる。従って、小地板８は上記１次モードの動作条
件である円周１λより小さい必要があり、前記と同様の
動作原理により効果を発揮する。

なお、第４図（ｂ）で、12は位相器で同図（ａ）は上
記アンテナの上面図である。また、第５図及び第６図は
夫々逆相２給電２線式スパイラルアンテナの座標系及び
放射方向特性を示す。

更にスパイラル放射素子２は実施例中、印刷基板４上
の銅材料で構成してもよいが良導電材料であればその材
質は問わない。また、印刷基板４はスパイラル放射素子
２の機械的保持を目的として使用しているもので性能的
必要性はなく、むしろ電気性能上は無いほうが良い。さ
らに、従来構造におけるＱ′−Ｐ′間ならびに本考案構
造のＳ−ｕ間の同軸線路中心導体６の外周の同軸線路絶
縁体７は中心導体６を保護し、機械的補強を目的とする
ものでアンテナ性能には影響しないものである。

各図で螺旋型スパイラルを示したが、スパイラル形状
は角型、多角形型でも小地板の効果は有り、スパイラル
形状に応じて第７図に示すような各種小地板（ａ）〜
（ｃ）を選択的に使用することができる。また第７図
（ｄ）に示すように平板状小地板の周囲を地板方向へ適
当な角度を持って折り曲げ裾を付けることも可能であ
る。これは、構造的補強を目的として折り曲げ、裾の端
面を地板と導通・一体化させると共に、地板ならびに小
地板上の電流を同電位化して電流分布を円滑化しアンテ
ナの放射動作を向上させる働きを持つ。

同軸線路の末端は高周波同軸接栓等を接続して給電す
ることができる。

なお、前記各実施例において、実用的にはスパイラル
放射素子と地板間に低誘電率の誘電体材料を充填または
挿入することにより、上記素子を保持、固定すると共に
誘電体材料を含めアンテナ全体をレドームにして被覆
し、耐候的ならびに機械的対策を施すのが望ましい。

［考案の効果］ 以上説明したように本考案によれば、スパイラルアン
テナに小地板を付加するだけで、不要放射を防止し、イ
ンピーダンス整合を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本考案の一実施例の上面図、第１図
（ｂ）はその側面断面図、第２図は２線式スパイラルア
ンテナの座標系を示す図、第３図は２線式スパイラルア
ンテナのスパイラル放射素子上の電流分布図、第４図
（ａ）は本考案の他の実施例の上面図、第４図（ｂ）は
その側面断面図、第５図及び第６図は夫々逆相２給電２
線式スパイラルアンテナの座標系及び放射方向特性を示
す図、第７図は小地板の種々の形状を示す図、第８図は
２線式スパイラルアンテナの放射指向特性図、第９図
（ａ）は従来のスパイラルアンテナの一例を示す上面
図、第９図（ｂ）はその側面断面図である。 １……地板、２……スパイラル放射素子、３……同軸線
路、８……小地板。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】地板の上方にスパイラル放射素子からの放
   射電界強度が実用に耐える強度となる距離の間隔を置い
   て平行に配置されたスパイラル放射素子へ、上記地板を
   貫通して鉛直に配置された同軸線路により給電するスパ
   イラルアンテナにおいて、上記スパイラル放射素子と地
   板との間の同軸線路上の同軸線路とのインピーダンス整
   合がとれる位置に、上記スパイラル放射素子より小型の
   小地板を取り付けたことを特徴とするスパイラルアンテ
   ナ。