JP3169378B2 - アンテナ装置 - Google Patents
アンテナ装置Info
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Description
るもので、2つの異なる周波数であって、しかも、偏波
の異なる電話を送受信することが可能なアンテナ装置に
関するものである。
れるように基地局と移動局との間の通信に900MHz帯の垂
直偏波などの直線偏波の電波が用いられてきた。しか
し、近年、注目を集めている衛星を用いた移動通信方式
である移動体衛星通信においては、例えば、衛星と移動
局の間において1.6GHz帯や2.6GHzなどの円偏波の電波が
割り当てられている。従って、移動局においてそれぞれ
のシステムに対して通信を行なう場合、自動車電話用の
アンテナと衛星通信用のアンテナの二つのアンテナ系を
もつ必要があり、自動車などの小形の移動体において複
数のアンテナを装備することは、設置の上で困難がとも
なう。
うにヘリカルアンテナ1を用いて使用周波数の比および
形状パラメータを適切に選択することで、ふたつの周波
数f1とf2を共用できる分波器3を通してそれぞれの周波
数を励振するとき、周波数f1ではアンテナ軸方向に対し
て円錐ビームの指向性A1をもち、もうひとつの周波数f2
ではアンテナ軸方向に対して垂直方向に指向性B1をもつ
軸対称の指向性にできる。従って、ひとつのヘリカルア
ンテナ1でふたつのシステムにおいて使用可能なアンテ
ナが実現できる。5は衛星通信用入出力端子、6は自動
車電話用入出力端子である。
えば、第3図に示すようにふたつのダイポールアンテナ
21,22をひとつのアンテナに内蔵したものが用いられ、
ふたつのアンテナ21,22での指向性A2,B2の差や位置によ
って生じる受信信号のレベル差を利用して、受信時に信
号レベルの高いアンテナに切り替えることで受信ダイバ
ーシチを実現している。このため、自動車電話用の移動
体衛星通信用のふたつのシステムに接続できるものを構
成するためには、受信ダイバーシチの機能を持たせる必
要がある。
ンテナおよび移動体衛星通信用アンテナの送受信アンテ
ナとして共通に使用することが可能な構成とするととも
に、現行の自動車電話で用いられているアンテナ形状か
ら大きく変化することなく、設置が容易で、しかも、自
動車電話システムにおいてダイバーシチが可能な構成の
アンテナ装置を提供することを目的とする。
錐面上に巻かれた複数のらせん状導体線のらせん状アン
テナ(ヘリカルアンテナ)と、所定の2周波数帯の信号
を分離するための分波器とから構成されているアンテナ
装置において、らせん状アンテナの使用周波数と動作周
波数が等しい線状アンテナ(ダイポールアンテナ)をら
せん状導体線の内部に有していることを特徴とするもの
であり、らせん状アンテナを衛星通信用の送受信素子と
自動車電話用素子の受信アンテナとして用い、線状アン
テナを自動車電話用素子として用いるものである。
らせん状アンテナと、このらせん状アンテナの内部に配
設された直線偏波用線状アンテナとを具備することを特
徴とするもので、らせん状アンテナを円偏波用アンテナ
とし、線状アンテナを直線偏波用アンテナとするもので
ある。
では、説明のためにヘリカルアンテナ保持用誘電体円筒
17に巻かれた2線巻ヘリカルアンテナ11とダイポールア
ンテナ(スリーブアンテナ)12で構成した場合について
述べる。本アンテナ装置は、第1図(a)に示すように
ヘリカルアンテナ11の内部にダイポールアンテナ12をも
っている。ヘリカルアンテナ11は、ふたつの異なる周波
数帯の信号を取り出すことのできる分波器13を有し、ダ
イポールアンテナ12はそのうちのひとつの周波数を取り
出すことが可能なフィルタ14と接続されている。本アン
テナ装置を使用する場合、ヘリカルアンテナ11において
は自動車電話で使用されている周波数f2と衛星通信で使
用している周波数f1の信号の各々の信号を個別に端子15
および161で送受信することができ、ヘリカルアンテナ1
1の内部のダイポールアンテナ12では自動車電話用の周
波数f2を端子162において送受信できる。即ち、ヘリカ
ルアンテナ11内に半波長ダイポールアンテナ12を配置す
るとともに、第1図(b)に示すように、50Ω系の場
合、ダイポールアンテナ12の給電点位置を半波長(1/2
λ)ダイポールアンテナ12の中心点(Lu/λ=0.25)よ
り0.05波長(Lu/λ=0.20)以上離したところのM部分
で給電することで内部ダイポールアンテナ12の入力イン
ピーダンスの実数部の値を大きくすることができ、通常
の整合を実現することが可能となる。つまり、1/2ダイ
ポールアンテナ12をヘリカルアンテナ11内に入れること
によって、ダイポールアンテナ12の最適給電点を0.05λ
程度ずらす。このとき、ダイポールアンテナ12およびヘ
リカルアンテナ11はそれぞれ独立のアンテナとして動作
し、衛星系と地上系のアンテナを個別に縦に配列したも
のと比較してアンテナの長さを短いものとすることがで
きる。
信で用いられている。例えば、2.6GHz帯の周波数で円錐
ビームを実現できるアンテナ形状パラメータを選択する
とき、移動体衛星通信の使用周波数において第4図に示
すような放射指向性を得ることができる。
指向性は第5図に示すようなものとなる。また、別に配
置したダイポールアンテナ12を900MHzでの送受信に用い
るとき、その指向性パターンは第6図に示すようなもの
を得ることができる。
として、ヘリカルアンテナ11とダイポールアンテナ12を
用いるとき、実際の多重波の伝搬路においては、それぞ
れのアンテナの指向性の違いやその位置の違いなどによ
り受信信号レベルの差を生じるために、高い信号レベル
のアンテナに切り替えることで受信ダイバーシチが実現
できる。従って、ヘリカルアンテナ11を衛星通信用の送
受信素子と自動車電話用素子の受信アンテナとして用
い、ダイポールアンテナ12を自動車電話用素子としても
ちいることで共用アンテナが実現できる。
巻かれた1本の導体線よりなるヘリカルアンテナ111に
おける実施例である。それぞれの放射部はグランド板18
の後ろから同軸線を用いて給電されている。ヘリカルア
ンテナ111には衛星通信用の周波数と自動車電話用の周
波数である2周波数を分離できる分波器13が接続され端
子15および端子161より送受信が可能である。また、ダ
イポールアンテナ12には自動車電話用の周波数を取り出
すことのできるフィルタ14が接続されている。従って、
衛星通信においては端子15を用いて送受信を行ない、自
動車電話においては端子161,162を用いて送受信を行な
うことでそれぞれにシステムで利用が可能である。端子
15は移動局と衛星との通信を行い、端子161は移動局と
基地局との通信を行い、端子162は移動局と基地局との
通信を行う。
で巻かれた4本の導体線よりなる4線巻ヘリカルアンテ
ナ112における実施例を示すものである。本アンテナは
円錐ビームを実現するために4本の導体線の相隣り合う
ものに90度ずつの位相差をあたえる必要がある。まず、
3dBハイブリッド10により90度の位相差をあたえ、つぎ
に平衡不平衡変換回路19により180度の位相差をあたえ
ることで0度、90度、180度、270度の位相差を実現でき
る。このとき、前例と同様に衛星通信においては端子15
を用いて送受信を行ない、自動車電話においては端子16
1,162を用いて送受信を行なうことでそれぞれにシステ
ムで使用が可能である。
テナやコニカルスパイラルアンテナからなるヘリカルア
ンテナは、円偏波円錐ビームを発生することが可能であ
る。円偏波円錐ビームは第10図に示すように天頂軸に対
して対称な放射指向性であって、その主放射方向を衛星
仰角方向に設定することで無追尾の移動局アンテナを構
成することが可能である。
径、ピッチなどの螺旋導体の形状パラメータ、螺旋導体
が巻かれている構造物の電気的特性がある。このとき、
放射指向性を決定するものは導体線上を流れる電流の位
相速度であるため、内部に存在する構造物などにより、
位相速度は変化するがそれに対応してらせんの形状パラ
メータを選択することで、所望の天頂軸方向に対称な円
錐ビームを実現することができる。
信することが可能である。例えば、円柱上に巻かれたヘ
リカルアンテナの内部にダイポールアンテナを配置した
とき、ヘリカルアンテナの内部にヘリカル中心軸上に対
して対称にダイポールは配置しているために円周方向に
一様な円錐ビームを実現できるが、この内部のダイポー
ルアンテナ上の電流はヘリカルアンテナの影響をうけ
る。しかし、通常用いられているヘリカルアンテナにお
ける円錐ビームのパラメータである螺旋のピッチ角は60
度程度と大きいものであるためダイポールに対しては付
加的な容量として働き、共振周波数においてずれを生じ
るのみで放射指向性には大きな影響を与えない。また、
このときの周波数のずれに対してはダイホールの素子長
を調整することで所定の周波数に共振させることができ
るとともに、直線偏波のアンテナとして働く。
巻かれたヘリカルアンテナ113の内部スリーブ型のダイ
ポールアンテナ121を配置することによって同一円柱内
に直線偏波用アンテナと円偏波用アンテナを収めた例で
ある。151は円偏波用入出力端子、163は直線偏波用入出
力端子である。この時、アンテナの指向性を示すと第11
図および第12図のようになる。第11図に示すものが、円
偏波に対する本アンテナの放射指向性の実測値を示した
ものである。また、第12図に示すものが直線偏波に対す
るスリーブ型ダイポールアンテナの放射指向性の実測値
である。図から明らかなようにヘリカルアンテナ113に
おいては円錐ビームの放射特性を実現していると共に、
ダイポールアンテナ121においては通常のダイポールア
ンテナと同様なドーナツ状の放射特性をもっていること
が分かる。このとき、第9図の構成においては、ダイバ
ーシチ機能をもたせることはできないため、ダイバーシ
チ機能をもたせる方法としては、ここに用いたアンテナ
の配列としては、例えば、第13図に示すようにダイポー
ルアンテナ122,123を2本垂直に配列したものの上にヘ
リカルアンテナ114を巻いてもよく、その巻き方につい
てはダイポールアンテナの存在するすべての範囲に常に
巻く必要はなく、第14図に示すように複数のダイポール
アンテナの少なくとも一つに巻くだけでもよい。また、
内部に配置するダイポールアンテナとしては、複数のも
のをアレイとして用いることや複数のアンテナを個々に
用いることもできる。
ついて述べたが、多角柱や円錐上に巻かれたものについ
ても同様なことがいえることはいうまでもない。
に用いられているアンテナと同等な大きさで実現するこ
とができると共に、設置に際してもひとつのアンテナを
取付けるに要する面積のみで済ませることができる簡易
な衛星および陸上共用アンテナが実現できる。
の図、第1図(b)は本発明に係るダイポールアンテナ
の入力インピーダンス特性を従来と比較して示す特性
図、第2図はヘリカルアンテナにおいて衛星通信用周波
数帯と自動車電話用周波数帯を共用できるアンテナの放
射指向性を説明する特性図、第3図は現行の自動車電話
用アンテナの例を説明する構成図、第4図はヘリカルア
ンテナにおける衛星通信用周波数帯での放射指向性の測
定例を示す特性図、第5図はヘリカルアンテナにおける
自動車電話用周波数帯での放射指向性の測定例を示す特
性図、第6図はダイポールアンテナにおける自動車電話
用周波数帯での放射指向性の測定例を示す特性図、第7
図〜第9図は本発明の他の実施例を示す構成図、第10図
は円錐ビームを説明するための図、第11図は円偏波アン
テナの放射指向性を示す図、第12図は直線偏波アンテナ
の放射指向性を示す図、第13図及び第14図は本発明に係
る2本のダイポールアンテナを内部に有する実施例を示
す構成図である。 11……ヘリカルアンテナ、12……ダイポールアンテナ、
13……分波器、14……フィルタ、15……衛星通信用入出
力端子、161,162……自動車電話用入出力端子、17……
ヘリカルアンテナ保持用誘電体円筒。
Claims (2)
- 【請求項1】円筒もしくは円錐面上に巻かれた複数のら
せん状導体線のらせん状のアンテナと、該らせん状アン
テナが受信する2周波数帯の信号を分離するための分波
器とから構成されているアンテナ装置において、該らせ
ん状アンテナの使用周波数の一つと動作周波数が等しい
線状アンテナをらせん状導体線の内部を有していること
を特徴とするアンテナ装置。 - 【請求項2】前記らせん状アンテナは衛星通信用として
用い、前記線状アンテナは移動通信用として用いること
を特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。
Priority Applications (1)
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JP25517590A JP3169378B2 (ja) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | アンテナ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP25517590A JP3169378B2 (ja) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | アンテナ装置 |
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JPH04134906A JPH04134906A (ja) | 1992-05-08 |
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Family
ID=17275086
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25517590A Expired - Lifetime JP3169378B2 (ja) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | アンテナ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3169378B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1990
- 1990-09-27 JP JP25517590A patent/JP3169378B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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