JP2549240Y2 - 4-segment helical antenna with lightning rod - Google Patents

4-segment helical antenna with lightning rod

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JP2549240Y2
JP2549240Y2 JP1991054526U JP5452691U JP2549240Y2 JP 2549240 Y2 JP2549240 Y2 JP 2549240Y2 JP 1991054526 U JP1991054526 U JP 1991054526U JP 5452691 U JP5452691 U JP 5452691U JP 2549240 Y2 JP2549240 Y2 JP 2549240Y2
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antenna
lightning rod
balun
helical antenna
segment helical
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賢一 山田
俊清 平田
裕二朗 田口
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東洋通信機株式会社
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Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本考案は航空機に搭載する4線分
数巻ヘリカルアンテナの落雷対策に関し、アンテナの放
射パターンを乱すことなく有効に避雷効果を得ることが
できる4線分数巻ヘリカルアンテナ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a countermeasure against lightning strikes of a four-segment helical antenna mounted on an aircraft, and relates to a four-segment helical antenna device capable of effectively obtaining a lightning arrester without disturbing the radiation pattern of the antenna. .

【0002】[0002]

【従来の技術】静止衛星や軌道周回衛星を利用した通信
システム等において使用されているアンテナとして、従
来から4線分数巻ヘリカルアンテナが注目され、航空機
や陸上移動車両搭載用アンテナとして多用されている。
2. Description of the Related Art As an antenna used in a communication system using a geostationary satellite or an orbiting satellite, etc., a four-segment helical antenna has been attracting attention and has been widely used as an antenna for mounting on an aircraft or a land mobile vehicle. .

【0003】図2はこのようなシステムに用いられる従
来の4線分数巻ヘリカルアンテナの一例を示す断面図で
ある。
FIG. 2 is a sectional view showing an example of a conventional four-segment helical antenna used in such a system.

【0004】この図に示す4線分数巻ヘリカルアンテナ
は基部101に取り付けられたレドーム102内に配置
され、前記基部101上に取り付けられるバラン103
と、このバラン103上に設けられるアンテナ本体10
4と、前記基部101の下部に設けられ前記バラン10
3に接続されるハイブリッド回路(HYB)105とを
備えている。
The four-segment helical antenna shown in FIG. 1 is arranged in a radome 102 attached to a base 101, and a balun 103 attached on the base 101.
And an antenna body 10 provided on the balun 103.
4 and the balun 10 provided below the base 101.
3 is connected to the hybrid circuit (HYB) 105.

【0005】アンテナ本体は図3に示す如く円柱形に形
成されたマイラー等の絶縁部材(以下、マイラー部材と
云う)106と、このマイラー部材106の外周に螺旋
状に巻付けられる2組のアンテナエレメント107、1
08とを備えており、これら各アンテナエレメント10
7、108の各下端は前記バラン103の4つの端子に
接続されている。
As shown in FIG. 3, the antenna body has an insulating member 106 such as a mylar member (hereinafter, referred to as a mylar member) formed in a cylindrical shape, and two sets of antennas spirally wound around the outer periphery of the mylar member 106. Element 107, 1
08, and each of these antenna elements 10
7 and 108 are connected to four terminals of the balun 103, respectively.

【0006】バラン103は前記ハイブリッド回路10
5と前記各アンテナエレメント107、108との間の
平衡/非平衡を調整する部分であり、その下端は基部1
01を貫通する同軸ケーブル等により前記ハイブリッド
回路105に接続されている。
[0008] The balun 103 is connected to the hybrid circuit 10.
5 is a portion for adjusting the balance / unbalance between the antenna element 107 and each of the antenna elements 107 and 108.
01 is connected to the hybrid circuit 105 through a coaxial cable or the like.

【0007】ハイブリッド回路105は航空機内等に配
置した送信機から出力される信号を、互いに所定角度だ
け位相をずらした2つの信号とし前記バラン103を介
して当該アンテナへ供給する処理と、前記アンテナ本体
に着信しバラン103を介して出力される所定角度位相
のずれた2つの受信信号を合成して前記受信機に供給す
る処理とを行なう。
The hybrid circuit 105 converts a signal output from a transmitter disposed in an aircraft or the like into two signals whose phases are shifted from each other by a predetermined angle and supplies the two signals to the antenna via the balun 103. A process of combining two received signals which arrive at the main body and are output via the balun 103 and shifted by a predetermined angular phase, and supply the combined signals to the receiver.

【0008】しかしながら、上述した4線分数巻ヘリカ
ルアンテナにあっては、落雷による高圧電流がハイブリ
ッド回路や、図示を省略した移相器或は送受信機等に入
来し易く、高圧電流がこれらの機器のホットラインに侵
入すると破壊する事態を招来する。
However, in the four-segment helical antenna described above, a high voltage current due to lightning strikes easily enters a hybrid circuit, a phase shifter or a transceiver (not shown), and the high voltage current is generated by these components. Breaking into the hotline of equipment can lead to destruction.

【0009】このようなところから従来はレドーム10
2内壁に沿って銅線、銅箔等の導体線又は導体帯110
を配線し、その下端を機体にアースすることによって避
雷効果を得ていたが、4線分数巻ヘリカルアンテナの如
き無指向性アンテナに近接して導体部分を配置すると、
放射パターンに乱れが生じると云う問題があった。
From such a point, the conventional radome 10
2 Conductor line or conductor band 110 such as copper wire or copper foil along the inner wall
Was wired, and the lower end of the fuselage was grounded to obtain a lightning arrester effect.However, when a conductor was placed close to an omnidirectional antenna such as a four-segment helical antenna,
There is a problem that the radiation pattern is disturbed.

【0010】又、図4は従来から知られているLIGHTNIN
G PROTECTIONと呼ばれる避雷装置の断面図であり、レド
ーム102の肉厚内にアンテナから放射する電波の波長
に比較して充分に微小な導体粒111を微小な間隔をお
いて埋設することにより導体粒間の浮遊容量を介して機
体との間の接地を確保するものであり、このLIGHTNING
PROTECTIONは導体粒111が電波の波長に比べて非常に
小さいため、アンテナの放射パターンに及ぼす悪影響は
比較的少ないが、極めて微細な加工を要するため高価で
あるという問題を有する。
FIG. 4 shows a conventional LIGHTNIN.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a lightning arrester called G PROTECTION, in which conductive particles 111 sufficiently small in comparison with the wavelength of a radio wave radiated from an antenna are buried within the thickness of the radome 102 at a small interval, thereby obtaining conductive particles. This LIGHTNING is to secure the ground to the aircraft through the stray capacitance between them.
PROTECTION has a problem that although the conductive particles 111 are very small in comparison with the wavelength of the radio wave, the adverse effect on the radiation pattern of the antenna is relatively small, but it is expensive because it requires extremely fine processing.

【0011】[0011]

【考案の目的】本考案は上記の如き従来の4線分数巻ヘ
リカルアンテナの落雷対策において問題となっていた放
射パターンの乱れと、コストアップを解消して効果的な
避雷を実現することができる避雷針を備えた4線分数巻
ヘリカルアンテナを提供することを目的としている。
The object of the present invention is to realize effective lightning arresters by eliminating the disturbance of the radiation pattern and the increase in cost, which have been problems in the above-mentioned conventional lightning strike countermeasures for a four-segment helical antenna. It is an object of the present invention to provide a four-segment helical antenna with a lightning rod.

【0012】[0012]

【考案の概要】上記の問題点を解決する為本考案は、ア
ンテナ取付面上に平衡/不平衡調整用のバランを介して
立設されるアンテナ本体を備えた4線分数巻ヘリカルア
ンテナにおいて、前記アンテナ本体は円筒状のマイラー
部材と、該マイラー部材の外周面に螺旋状に巻回した少
なくとも4本の帯状アンテナエレメントとから成り、該
各アンテナエレメントの上端部はマイラー部材上端面に
夫々導出されると共に対向し合う上端部同士を電気的に
接続し、該各アンテナエレメントの下端部を前記バラン
の手前で前記アンテナ取付面と接地して、前記マイラー
部材の頂部に位置するアンテナエレメント上端部の電流
分布がほぼ零となるように構成すると共に、該アンテナ
本体上端面には避雷針を立設して前記アンテナエレメン
ト上端部と接続したものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is directed to a four-segment helical antenna having an antenna body that is erected on a mounting surface of the antenna via a balun for adjusting balance / unbalance. The antenna body includes a cylindrical mylar member, and at least four band-shaped antenna elements spirally wound around the outer peripheral surface of the mylar member, and the upper end of each antenna element is led out to the upper end surface of the mylar member. The upper ends of the antenna elements are electrically connected to each other, the lower ends of the antenna elements are grounded to the antenna mounting surface before the balun, and the upper ends of the antenna elements located at the tops of the mylar members. And a lightning rod is erected on the upper end surface of the antenna body and connected to the upper end of the antenna element. It is intended.

【0013】[0013]

【考案の実施例】以下、本考案を図面に示した実施例に
基づいて詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings.

【0014】図1(a) ,(b) は本考案の4線分数巻ヘリ
カルアンテナの第1の実施例を示す斜視外観略図及び要
部斜視図である。
FIGS. 1 (a) and 1 (b) are a schematic perspective view and a perspective view, respectively, showing a first embodiment of a four-segment winding helical antenna according to the present invention.

【0015】この4線分数巻ヘリカルアンテナ1は、航
空機等の機体(アンテナ取付け面)上に固定する基部2
上に、ハイブリッド回路を収納したケース3と、バラン
5を介してアンテナ本体6とを立設すると共に、該アン
テナ本体6の頂部に上方に突設し且その先端がレドーム
7の頂部から外部に突出するよう配置した導体避雷棒
(避雷針)8とを備えたものである。アンテナ本体1は
前記図3にて説明したように樹脂等を円柱形に形成した
マイラー部材10と、このマイラー部材10の外周に螺
旋状に巻付けられる4本のアンテナエレメント11とを
備えており、これら各アンテナエレメント11の各下端
は前記バラン5の4つの端子に接続されている。
The four-segment helical antenna 1 includes a base 2 fixed on a body (antenna mounting surface) of an aircraft or the like.
A case 3 containing a hybrid circuit and an antenna main body 6 are erected through a balun 5 on the top, and project upward from the top of the antenna main body 6, and the tip of the antenna 3 extends from the top of the radome 7 to the outside. And a conductor lightning rod (lightning rod) 8 arranged to protrude. The antenna body 1 includes a mylar member 10 formed of a resin or the like in a cylindrical shape as described with reference to FIG. 3, and four antenna elements 11 spirally wound around the outer periphery of the mylar member 10. The respective lower ends of the antenna elements 11 are connected to four terminals of the balun 5.

【0016】尚、実際には各エンテナエレメント11の
各下端とバラン5の4つの端子との間の接続は平衡線路
である4線分数巻ヘリカルアンテナ下端部を2本の不平
衡同軸ケーブルに整合させる為のもので、図1(C)の
ように接続されており、従ってアンテナエレメント11
は直流的には機体に対して接地された状態となっている
から上記避雷棒8が接地されたものとなる。なお、避雷
棒8を接合したアンテナ本体上端面(マイラー部材10
の頂部)にはアンテナエレメント11の上端部であるパ
ターン13が位置しており、避雷棒8はこのパターン1
3と接続されている。このパターン13部分は電流分布
が零となっている部分である。
In practice, the connection between each lower end of each of the antenna elements 11 and the four terminals of the balun 5 is made by connecting the lower end of the four-segment helical antenna, which is a balanced line, to two unbalanced coaxial cables. This is for matching and is connected as shown in FIG.
Is grounded with respect to the body in terms of direct current, so that the lightning rod 8 is grounded. Note that the upper end surface of the antenna main body to which the lightning rod 8 is joined (mylar member 10)
A pattern 13 which is the upper end of the antenna element 11 is located at the top of the antenna element 11.
3 is connected. The pattern 13 is a portion where the current distribution is zero.

【0017】ケース3内のハイブリッド回路は航空機内
に配置した送受信機から入出力される信号を互いに所定
角度だけ位相をずらした2つの信号を導出して前記バラ
ン5に供給する処理と、前記アンテナ本体に着信しバラ
ン5を介して出力される2つの受信信号を合成して前記
送受信機に供給する処理とを行なう。尚、ケース3は基
部の下方、即ち機体の内部に配置してもよい。
The hybrid circuit in Case 3 derives two signals whose phases are shifted from each other by a predetermined angle with respect to signals input / output from a transmitter / receiver arranged in the aircraft, and supplies the signals to the balun 5; A process of combining two received signals received by the main body and output via the balun 5 and supplying the combined signals to the transceiver. The case 3 may be arranged below the base, that is, inside the body.

【0018】4本のアンテナエレメント11の上端部は
アンテナ本体6の上端面上に延び、4本の端部のうちの
対向し合う一対同士を夫々電気的に接続する。この実施
例では対向し合う一対の端部同士をアンテナパターンの
延長として接続する一方、他の一対の端部同士はワイヤ
12により接続する。前記避雷棒8はこの頂部のパター
ン13上に溶着等によって立設するとともに、その上部
をレドーム7によって支持固定するので、十分な機械的
強度を確保することができる。
The upper ends of the four antenna elements 11 extend on the upper end surface of the antenna main body 6, and electrically connect a pair of the four ends facing each other. In this embodiment, a pair of opposite ends are connected as an extension of the antenna pattern, while the other pair of ends are connected by a wire 12. Since the lightning rod 8 is erected on the top pattern 13 by welding or the like and the upper part thereof is supported and fixed by the radome 7, sufficient mechanical strength can be secured.

【0019】尚、マイラー部材10の頂部に位置するパ
ターン13部分は電流分布が零となっているのでこの部
分に避雷棒8を立設してもアンテナの特性に大きな影響
は及ばないが、僅かな影響さえも無視し得ない用途に適
用する場合には避雷棒による影響を予め考慮して所望の
放射パターンを得ることができるようにアンテナエレメ
ント長やバラン5等の構成要素に必要な調整を施せば良
い。
Since the current distribution is zero at the pattern 13 located at the top of the mylar member 10, even if the lightning rod 8 is erected on this portion, the characteristics of the antenna are not significantly affected, In the case of application to an application where even an insignificant effect cannot be neglected, the necessary adjustments to the antenna element length and the components such as the balun 5 are made so that a desired radiation pattern can be obtained in consideration of the effect of the lightning rod in advance. You only need to give it.

【0020】以上の構成において、航空機の運行中に4
線分数巻ヘリカルアンテナ1に落雷があった場合、アン
テナエレメントの下部はバランの手前において直流的に
機体(グランド)に接地されているので、避雷棒8から
侵入する高圧電流は機体へ逃げ、アンテナエレメントか
らホットラインに侵入してハイブリッド回路等を破壊す
る事態を回避することができる。
In the above configuration, during the operation of the aircraft,
If a lightning strike occurs on the shunt wound helical antenna 1, the lower part of the antenna element is DC-grounded to the body (ground) in front of the balun. It is possible to avoid a situation in which a hybrid circuit or the like is broken by entering the hot line from the element.

【0021】また、避雷棒8はレドームによって支持さ
れているため十分な機械的強度を確保することができ、
又大幅な部品点数の増大や組付け工数を増大をもたらさ
ないのでコスト的にも有利である。
Further, since the lightning rod 8 is supported by the radome, sufficient mechanical strength can be secured.
In addition, the number of parts and the number of assembling steps are not significantly increased, which is advantageous in cost.

【0022】[0022]

【考案の効果】以上のように本考案によれば、4線分数
巻ヘリカルアンテナの落雷対策において問題となってい
た放射パターンの乱れと、コストアップを解消して効果
的な避雷を実現することができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to realize effective lightning arresters by eliminating the disturbance of the radiation pattern and the cost increase, which have been a problem in the lightning strike countermeasures of a four-wire helical antenna. Can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a) ,(b) は本考案の4線分数巻ヘリカルアン
テナの第1の実施例を示す斜視外観図及び要部斜視図。
FIGS. 1 (a) and 1 (b) are a perspective external view and a main part perspective view showing a first embodiment of a four-segment winding helical antenna according to the present invention.

【図2】従来の4線分数巻ヘリカルアンテナの一例を示
す断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a conventional four-segment helical antenna.

【図3】従来の4線分数巻ヘリカルアンテナの構成説明
図。
FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of a conventional 4-segment helical antenna.

【図4】従来の避雷構造を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a conventional lightning arrester structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・4線分数巻ヘリカルアンテナ、2・・・基部、
3・・・ケース、6・・・アンテナ本体、7・・・レド
ーム、8・・・避雷棒(避雷針)、10・・・マイラー
部材、11・・・アンテナエレメント、
1 ... 4 line segment helical antenna, 2 ... base,
3 case, 6 antenna body, 7 radome, 8 lightning rod (lightning rod), 10 mylar member, 11 antenna element,

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭3−74906(JP,A) 実開 昭3−3822(JP,U) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-3-74906 (JP, A) JP-A-3-3822 (JP, U)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of request for utility model registration] 【請求項1】 アンテナ取付面上に平衡/平衡調整用
のバランを介して立設されるアンテナ本体を備えた4線
分数巻きヘリカルアンテナにおいて、 前記アンテナ本体は円筒状のマイラー部材と、該マイラ
ー部材の外周面に螺旋状に巻回した少なくとも4本の帯
状アンテナエレメントとから成り、該各アンテナエレメ
ントの上端部はマイラー部材上端面に夫々導出されると
共に対向し合う上端部同士を電気的に接続し、該各アン
テナエレメントの下端部を前記バランの手前で前記アン
テナ取付面と接地して、前記マイラー部材の頂部に位置
するアンテナエレメント上端部の電流分布がほぼ零とな
るように構成すると共に、該アンテナ本体上端面には避
雷針を立設して前記アンテナエレメント上端部と接続し
ことを特徴とする避雷針を備えた4線分数巻ヘリカル
アンテナ。
1. A 4 line number helical antenna with an antenna body to be erected via the balun for balanced / unbalanced adjusted on the antenna mounting surface, the antenna body is a cylindrical mylar member, the At least four strip-shaped antenna elements spirally wound on the outer peripheral surface of the mylar member. The upper ends of the antenna elements are respectively led out to the upper end surface of the mylar member and electrically connected to each other. And the lower end of each antenna element is grounded to the antenna mounting surface in front of the balun, and positioned at the top of the mylar member.
Current distribution at the upper end of the antenna element
And the upper end of the antenna body
A lightning rod is erected and connected to the upper end of the antenna element.
A four-segment helical antenna provided with a lightning rod.
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