JP3171531U - 対数周期型アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構造で、利得偏差の抑制、放射指向性の安定、良好なＦ／Ｂ比、交差偏波識別度が良い、低ＶＳＷＲの対数周期アンテナ装置を提供する。【解決手段】略台形状のアンテナ基板１１、１２を所定の間隔で対向配置し、底辺側の端部を金属板１３に取付ける。アンテナ基板１１の下面には（−）側対数周期アンテナ素子１４を設け、アンテナ基板１２の上面には（＋）側対数周期アンテナ素子１５を設ける。アンテナ基板１１の上面に導体ライン１６を設け、スルーホール１７により（−）側対数周期アンテナ素子１４に接続する。アンテナ基板１２の下面に対面ダミーライン１８を設け、スルーホール１９により（＋）側対数周期アンテナ素子１５に接続する。導体ライン１６の上側にセミリジッドケーブル２１を配置し、中心導体２２ａの一端をコネクタ２３に接続し、他端を（＋）側対数周期アンテナ１５及び対面ダミーライン１８に接続する。【選択図】図１

Description

本考案は、広帯域に亘って水平面指向性、垂直面指向性が単指向性の対数周期型アンテナ装置に関する。

近年、アンテナ一体型無線設備が多く、例えば無線ＬＡＮ用試験アンテナとして周波数は２．４ＧＨｚ帯と５．２ＧＨｚ帯が大半を占めており、基本波から高調波までの測定が可能な広帯域アンテナが要望されている。

一般的な広帯域測定アンテナとして、ダブルリッジホーンアンテナが市販され、利用されているが、イミュニティ用電磁波照射アンテナを兼ねているため、耐入力３００Ｗで形状及び質量も大きい。

特に、このダブルリッジホーンアンテナの問題点として広帯域設計のため開口が大きく、３ＧＨｚ以上で開口効率が極端に低下している。又、測定時、遠方界距離（２Ｄ^２／λ）を確保すると自由空間損失が大きくなって測定が困難となる。そのために、放射電力測定の不確かさを出来るだけ小さくしたアンテナの開発が必要となってきている。既存のダブルリッジホーンアンテナが抱える問題点を解決するために、対数周期アンテナが使用されている（例えば、非特許文献１、非特許文献２参照。）。

International Symposium on Antennas and Propagation ISAP 2006 Session A, pp.1-4, 「Recent Progress in Broadband Antennas」 電子情報通信学会誌 82,5,pp.510-511,1995年5月 「対数周期（ログペリ）構造はアンテナに広帯域性を付与しない」

従来のダブルリッジホーンアンテナの解決すべき点として、
１．利得偏差の抑制
２．放射指向性の安定
３．Ｆ／Ｂ比の確保
４．交差偏波識別度
５．ＶＳＷＲの安定度
６．小型・軽量化
があげられる。

上記の条件に対して対数周期アンテナの特徴は、
１．自己補対構造
２．定インピーダンス
３．広帯域特性
４．プリント基板化
が可能となる。

本考案は上記の課題を解決するためになされたもので、従来の対数周期アンテナを改善し、更に簡易な構造で、利得偏差の抑制、放射指向性の安定、良好なＦ／Ｂ比の確保、交差偏波識別度が良い、低ＶＳＷＲの良好な安定度、小型・軽量化が得られる対数周期型アンテナ装置を提供することを目的とする。

本考案の請求項１に係る対数周期型アンテナ装置は、第１のアンテナ基板と、前記第１のアンテナ基板と所定の間隔で対向配置される第２のアンテナ基板と、前記第１のアンテナ基板及び第２のアンテナ基板を所定の間隔に保持する保持板と、前記保持板の外側中央部に設けられる給電用コネクタと、前記第１のアンテナ基板の内側面に設けられる梯型歯型の（−）側対数周期アンテナ素子と、前記第２のアンテナ基板の内側面に前記（−）側対数周期アンテナと対向して設けられ自己補対構造となるように配置される梯型歯型の（＋）側対数周期アンテナ素子と、前記第１のアンテナ基板の外側面に長手方向の中心沿って設けられ、スルーホールにより前記（−）側対数周期アンテナ素子に接続される導体ラインと、前記導体ライン上に設けられたセミリジットケーブルの外導体が導体ラインに接続されると共に、中心導体の一端が前記コネクタに接続され、他端が前記第１のアンテナ基板に設けられた穴内に挿通されて前記第２のアンテナ基板の（＋）側対数周期アンテナ素子に接続される同軸ケーブルとを具備することを特徴とする。

本考案の請求項２に係る対数周期型アンテナ装置は、第１のアンテナ基板と、前記第１のアンテナ基板と所定の間隔で対向配置される第２のアンテナ基板と、前記第１のアンテナ基板及び第２のアンテナ基板を所定の間隔に保持する保持板と、前記保持板の外側中央部に設けられる給電用コネクタと、前記第１のアンテナ基板の内側面に設けられる梯型歯型の（−）側対数周期アンテナ素子と、前記第２のアンテナ基板の内側面に前記（−）側対数周期アンテナと対向して設けられ自己補対構造となるように配置される梯型歯型の（＋）側対数周期アンテナ素子と、前記第１のアンテナ基板の外側面に長手方向の中心沿って設けられ、スルーホールにより前記（−）側対数周期アンテナ素子に接続される導体ラインと、前記第２のアンテナ基板の外側面に長手方向の中心沿って設けられ、スルーホールにより前記（＋）側対数周期アンテナ素子に接続される対面ダミーラインと、前記導体ライン上に設けられたセミリジットケーブルの外導体が導体ラインに接続されると共に、中心導体の一端が前記コネクタに接続され、他端が前記第１のアンテナ基板に設けられた穴内に挿通されて前記第２のアンテナ基板の（＋）側対数周期アンテナ素子及び前記対面ダミーラインに接続される同軸ケーブルとを具備することを特徴とする。

本考案の請求項３は、請求項１又は請求項２に係る対数周期型アンテナ装置において、アンテナ素子部をレドーム内に収納したことを特徴とする。

本考案の請求項４は、請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の対数周期型アンテナ装置において、前記コネクタは、アンテナ取付用パイプを介して保持板に取付け、前記アンテナ取付用パイプを取付治具により支柱に取付けられるように構成したことを特徴とする。

本考案に係る対数周期型アンテナ装置は、非常に簡単な構造を持ち、利得偏差の抑制、放射指向性の安定化、良好なＦ／Ｂ比を確保でき、交差偏波識別度が良好で、低ＶＳＷＲ、小型、軽量化による広帯域特性を得ることができる。また、従来からある三脚等を使用してアンテナを簡単に取付けることができ、例えば無線ＬＡＮにおける測定用アンテナ等として優れた効果を発揮することができる。

本考案の実施例１に係る対数周期型アンテナ装置の基本的な構成を示し、（ａ）はレドームの１部を取除いて示す平面図、（ｂ）はレドームの１部を取除いて示す側面図、（ｃ）はアンテナ素子部の先端部を取出して示す斜視図、（ｄ）はアンテナ素子部の先端側要部を拡大して示す断面図である。 同実施例１に係る対数周期型アンテナ装置のアンテナ素子（放射素子）部分のみを取出して示す配置構成図である。 同実施例１に係る対数周期型アンテナ装置の指向性図である。 同実施例１に係る対数周期型アンテナ装置の指向性利得の周波数特性を示す図である。 同実施例１に係る対数周期型アンテナ装置の梯型歯型の頂角αとスケーリング定数τを変化させる場合の説明図である。 （ａ）は同実施例１に係る対数周期型アンテナ装置の周波数対利得特性、（ｂ）は周波数対Ｆ／Ｂ比特性、（ｃ）は周波数対交差偏波特性図である。 同実施例１に係る対数周期型アンテナ装置のスケーリング定数τの変化によるアンテナ素子間隔の変化の様子を示す図である。 （ａ）は同実施例１に係る対数周期型アンテナ装置の周波数対利得特性、（ｂ）は周波数対Ｆ／Ｂ比特性、（ｃ）は周波数対交差偏波特性を示す図である。 （ａ）は同実施例１に係る対数周期型アンテナ装置のアンテナ素子の第１構造を示す図、（ｂ）はアンテナ素子の第２構造を示す図である。 同実施例１に係る対数周期型アンテナ装置の第１構造及び第２構造における指向性図である。 同実施例１に係る対数周期型アンテナ装置の第１構造及び第２構造における周波数対利得特性図である。 同実施例１に係る対数周期型アンテナ装置の平行線路幅を異ならせたアンテナ素子モデルを示す図である。 同実施例１に係る対数周期型アンテナ装置の平行線路幅を異ならせたアンテナ素子モデルの指向性図である。 同実施例１に係る対数周期型アンテナ装置の対面ダミーラインの有無における指向性図である。 は同実施例１に係る対数周期型アンテナ装置の各種レドームの形状を示し、（ａ）はレドーム無し、（ｂ）はレドーム三角型、（ｃ）はレドームピラミッド型、（ｄ）はレドーム円筒＋半球型の形状を示す斜視図である。 同実施例１に係る対数周期型アンテナ装置の各種レドームを装荷した場合における周波数対ピーク利得特性を示す図である。 同実施例１に係る対数周期型アンテナ装置のレドームなしの場合及び各種レドームを装荷した場合における２ＧＨｚの指向性図である。 同実施例１に係る対数周期型アンテナ装置のレドームなしの場合及び各種レドームを装荷した場合における７ＧＨｚの指向性図である。 同実施例１に基づき製作した対数周期型アンテナ装置の周波数対ＶＳＷＲ特性図である。 上記製作した対数周期型アンテナ装置の周波数対利得特性図である。 上記製作した対数周期型アンテナ装置の周波数対ビーム幅特性図である。 上記製作した対数周期型アンテナ装置の周波数対Ｆ／Ｂ比特性図である。 上記製作した対数周期型アンテナ装置の周波数対交差偏波特性図である。 上記製作した対数周期型アンテナ装置のレドーム三角型付２ＧＨｚ及び７ＧＨｚにおける指向性図である。 本考案の実施例２に係る対数周期型アンテナ装置の外観構成例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はコネクタ面図、（ｃ）は側面図である。 同実施例２に係る対数周期型アンテナ装置を支柱に取付けた状態を示す側面図である。

以下、本考案の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は本考案の実施例１に係る対数周期型アンテナ装置１０の基本的な構成を示し、（ａ）はレドームの１部を取除いて示す平面図、（ｂ）はレドームの１部を取除いて示す側面図、（ｃ）はアンテナ素子部の先端部を取出して示す斜視図、（ｄ）はアンテナ素子部の先端側要部を拡大して示す断面図である。図２は上記対数周期型アンテナ装置のアンテナ素子（放射素子）部分のみを取出して示す配置構成図である。

図１及び図２において、１１は誘電率εｒが約３．２、厚さが約０．２〜２ｍｍの誘電体基板を用いて略台形状に形成された第１のアンテナ基板、１２は第１のアンテナ基板１１と同一の誘電体基板を用いて同形状で同じ厚さに形成された第２のアンテナ基板１２で、底辺側の端部が長方形の金属板１３の中央部分に取付けられる。この金属板１３は、例えば長辺Ｗ１が約１４０ｍｍ、短辺Ｗ２が約６０ｍｍの大きさを有し、第１のアンテナ基板１１及び第２のアンテナ基板１２を約１〜２ｍｍの間隔で対向するように保持する。

上記第１のアンテナ基板１１の下面には、梯型歯型（Trapezoidal tooth log-periodic antenna）の（−）側対数周期アンテナ素子１４が設けられ、第２のアンテナ基板１２の上面には梯型歯型の（＋）側対数周期アンテナ素子１５が設けられる。この場合、（−）側対数周期アンテナ素子１４と（＋）側対数周期アンテナ素子１５とは、図２に示すようにアンテナ素子を互い違いにして自己補対構造となるように配置される。また、（−）側対数周期アンテナ素子１４と（＋）側対数周期アンテナ素子１５との間には、空気層を介在させて損失を少なくする。上記（−）側対数周期アンテナ素子１４及び（＋）側対数周期アンテナ素子１５は、パターニングによりアンテナ基板１１、１２上に形成され、例えば頂角「α＝２２．５°」、スケーリング定数「τ＝０．９」に設定される。また、上記（−）側対数周期アンテナ素子１４及び（＋）側対数周期アンテナ素子１５は、中心軸に沿って設けられる平行線路２０の幅ｄが約２．５ｍｍ〜５．５ｍｍの範囲、好ましくは約５．４ｍｍに設定される。

そして、第１のアンテナ基板１１の上面には、長手方向の中心に沿って導体ライン１６が設けられる。また、第１のアンテナ基板１１には、図１（ｄ）に示すように導体ライン１６に沿って複数のスルーホール１７が設けられ、（−）側対数周期アンテナ素子１４と導体ライン１６との間が複数のスルーホール１７により電気的に接続される。

第２のアンテナ基板１２の下面には、長手方向の中心に沿って対面ダミーライン１８が設けられる。この対面ダミーライン１８の幅は、導体ライン１６の幅と同じ値に設定される。また、第２のアンテナ基板１２には、対面ダミーライン１８に沿って複数のスルーホール１９が設けられ、（＋）側対数周期アンテナ素子１５と対面ダミーライン１８との間が複数のスルーホール１９により電気的に接続される。

また、図１（ｄ）に示すように、上記導体ライン１６の上側に沿って、給電用同軸ケーブルとして例えば直径が約２．２ｍｍで特性インピーダンスが５０Ωのセミリジッドケーブル２１が配置される。上記導体ライン１６の幅は、セミリジッドケーブル２１の直径よりも広く形成され、セミリジッドケーブル２１の外導体２２ｂが複数個所において導体ライン１６に半田付けされて接続される。また、金属板１３の中央部には接栓取付穴（図示せず）が設けられ、この接栓取付穴に外側、すなわちアンテナ基板１１、１２の端部（後端側）にコネクタ２３が取付けられ、このコネクタ２３に上記セミリジッドケーブル２１の一方の端部が接続される。セミリジッドケーブル２１の他方の端部（先端側）は、中心導体２２ａが一定長さ露出され、その露出先端部が第１のアンテナ基板１１側に折曲げられ、第１のアンテナ基板１１の先端側に設けられた穴２４内を絶縁した状態で挿通される。この穴２４内を挿通されたセミリジッドケーブル２１の先端部は、第２のアンテナ基板１２に設けられた透孔２５内に挿入され、第２のアンテナ基板１２の上面に形成された（＋）側対数周期アンテナ素子１５及び下面に形成された対面ダミーライン１８に半田付け等により接続される。

そして、上記アンテナ素子部は、図１（ａ）、（ｂ）に示すようにレドーム２７内に収納されて保護される。レドーム２７は、厚さが約１．５ｍｍのＡＢＳ樹脂等を用いて任意の形状例えば三角形状に形成される。このレドーム２７は、例えば長さＬが約２４７ｍｍ、底辺の幅が金属板１３の長辺Ｗ１と同じ値例えば約１４０ｍｍ、全体の高さ（上面及び下面間の高さ）ｈが約１５ｍｍに設定される。

上記対数周期型アンテナ装置１０は、梯型歯型の電流分布には高次モードがなく、ビームは歪んでいない。さらにＦ／Ｂ比やサイドローブレベルも良く放射指向性の安定が見られる。

図３は上記実施例１に係る対数周期型アンテナ装置１０の指向性図であり、（ａ）は２ＧＨｚにおける指向性、（ｂ）は７ＧＨｚにおける指向性を示している。また、図３において、実線ａはＥ面指向性、破線ｂはＨ面指向性を示している。

図４は上記実施例１に係る対数周期型アンテナ装置１０の指向性利得の周波数特性であり、横軸に周波数をとり、縦軸に利得をとって示した。

次に上記対数周期型アンテナ装置１０における各部の特性について検討する。

［（１）頂角α及びスケーリング定数τについて］
先ず、対数周期アンテナ素子の頂角α及びスケーリング定数τについて、図５に示すパラメータ頂角α及びスケーリング定数τを変化させて計算を行った。

スケーリング定数「τ＝０．９０」を一定として、頂角「α＝１６°」，「α＝２０°」，「α＝２２．５°」，「α＝２８°」，「α＝３４．７°」とした場合の利得、Ｆ／Ｂ比、交差偏波の諸特性の計算結果を図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。図６（ａ）は周波数対利得特性、（ｂ）は周波数対Ｆ／Ｂ比（Front to Back ratio）特性、（ｃ）は周波数対交差偏波特性を示している。

図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、実線ａは「α＝１６°」、破線ｂは「α＝２０°」、一点鎖線ｃは「α＝２２．５°」、点線（ｄ）は「α＝２８°」，二点鎖線ｅは「α＝３４．７°」に設定した場合の特性である。

図６（ａ）に示す利得特性は、頂角αが小さいほど高利得になり、「α＝２２．５°」以下では変化が少ない。

図６（ｂ）に示すＦ／Ｂ比特性は、２．５〜４．５ＧＨｚでは頂角αが小さいほど良好である。

図６（ｃ）に示す交差偏波識別度特性は、頂角αによる違いは小さい。尚、頂角αが鋭いほど良好な電気特性が得られる傾向にあるが、アンテナ長が長くなる。

また、頂角「α＝２２．５°」一定として、スケーリング定数「τ＝０．８０」，「τ＝０．８５」，「τ＝０．９０」，「τ＝０．９５」とした場合におけるアンテナ素子間隔の変化の様子を図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、その利得特性、Ｆ／Ｂ比特性、交差偏波特性の諸特性の計算結果を図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。

図７（ａ）はスケーリング定数τを「τ＝０．８０」、（ｂ）は「τ＝０．８５」、（ｃ）は「τ＝０．９０」、（ｄ）は「τ＝０．９５」とした場合におけるアンテナ素子間隔の変化の様子を示している。

図８（ａ）は周波数対利得特性、（ｂ）は周波数対Ｆ／Ｂ比特性、（ｃ）は周波数対交差偏波特性を示している。上記図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、実線ａは「τ＝０．８０」、破線ｂは「τ＝０．８５」、一点鎖線ｃは「τ＝０．９０」、点線（ｄ）は「τ＝０．９５」に設定した場合の特性を示している。

図８（ａ）に示すように、スケーリング定数τを大きくしていくと利得が増加するが、スケーリング定数τを「τ＝０．９０」から「τ＝０．９５」への変化しても利得の増加は約０．５ｄＢであり、４ＧＨｚ以上で「τ＝０．９５」の方が利得偏差が大きい。

Ｆ／Ｂ比も図８（ｂ）に示すようにスケーリング定数τが大きくなると、増加する傾向であり、スケーリング定数τを「τ＝０．９０」から「τ＝０．９５」へ変化してもＦ／Ｂ比の値はあまり変わらず、「τ＝０．９５」の方がＦ／Ｂ比偏差が大きい。

同様に交差偏波識別度は、図８（ｃ）に示すようにスケーリング定数τが「τ＝０．８」以上大きくなった場合は、利得、Ｆ／Ｂ比と同じく変化はほぼ同じ値となる。

以上の結果より「α＝２２．５°」、「τ＝０．９０」として以下の計算を行った。

［（２）アンテナ素子の構造について］
次に、アンテナ素子構造について検討する。２平面で形成される対数周期アンテナの構成としては、図９（ａ）、（ｂ）に示す構成方法が考えられる。

（ａ）図９（ａ）に示すように１枚のアンテナ基板（誘電体基板）３１の両面に（＋）（−）のアンテナ素子３２を形成する方法（第１構造）。

（ｂ）図９（ｂ）に示すように２枚のアンテナ基板３１にそれぞれに（＋）と（−）のアンテナ素子３２を別個に形成し、それらを所定の間隔（空気層）でスタックする方法（第２構造）。

上記（ａ）の第１構造は、最も部品点数が少ないため、構造がシンプルであり、製造面やコスト面のメリットが大きい。

上記（ｂ）の第２構造は、素子パターンの無いアンテナ基板３１の余白部分を利用して、（＋）（−）のアンテナ素子３２の間隔を保持する必要があるが、（＋）（−）のアンテナ素子３２の間隔が空気層のため、第１構造よりも誘電体損失を少なくできる可能性がある。

計算に用いた諸元は、アンテナ形状は梯型歯型、頂角「α＝２２．５°」、スケーリング定数「τ＝０．９０」、素子構造は第１構造（図９（ａ））、第２構造（図９（ｂ））、アンテナ基板３１のパラメータは「εｒ＝３．２」、「ｔａｎδ＝０．００２」とした。計算結果を図１０、図１１に示す。

図１０は上記第１構造及び第２構造における指向性を示し、（ａ）は第１構造における２ＧＨｚの指向性、（ｂ）は第２構造における２ＧＨｚの指向性、（ｃ）は第１構造における７ＧＨｚの指向性、（ｄ）は第２構造における７Ｈｚの指向性である。また、図１０において、実線ａはＥ面主偏波、破線ｂはＨ面主偏波、一点鎖線ｃはＥ面交差偏波、点線ｄはＨ面交差偏波を示している。

図１１は上記第１構造及び第２構造における周波数対利得特性を示し、破線ａは第１構造の利得特性、実線ｂは第２構造における特性を示している。

図１０に示す指向性形状は第１構造及び第２構造に大きな違いはないように思われるが、図１１に示す利得特性は第２構造の方がビーム幅が狭くなるためほぼ全帯域に亘って高利得である。

また、第１構造は（＋）と（−）の平行線路２０間に誘電体が挿入される構造のため、対数周期アンテナに対して平行線路２０の特性インピーダンスが低くなる傾向にある。インピーダンス整合をとる方法として、アンテナ基板３１を厚くするか平行線路２０の幅を狭くする必要があるが、アンテナ基板３１を厚くすると交差偏波成分が増加する傾向にある。また、実際の構造では同軸ケーブルを線路上に沿わせるため、平行線路２０の幅は同軸ケーブルの径よりも広い幅を保つ必要があるので、平行線路２０の幅を狭くすることは困難である。

［（３）アンテナ素子の平行線路幅について］
次に、アンテナ素子の平行線路２０の幅ｄについて検討する。

平行線路２０の幅ｄの変化は、平行線路２０の特性インピーダンスを調整して整合をとるが、実際の構造では同軸ケーブルを沿わせて半田付けなどで固定するため、平行線路２０の幅は同軸ケーブルより幅を広くする必要がある。また、同軸ケーブルにて給電した場合は、同軸ケーブルの先端から対数周期アンテナへの給電部が不平衡なため、同軸ケーブルに不平衡電流が流れて指向性を乱す恐れがある。ここでは、平行線路２０の幅ｄが指向性に及ぼす影響を検討した。このとき同軸ケーブルのモデルも付加し（外径：φ２．２ｍｍ）、平行線路２０の幅ｄが２．７ｍｍと５．４ｍｍの２つのモデルを図１２に示し、指向性を図１３に示す。

図１２（ａ）はアンテナ素子の平行線路２０の幅ｄが２．７ｍｍのモデル、（ｂ）はアンテナ素子の平行線路２０の幅ｄが５．４ｍｍのモデルを示している。

図１３（ａ）は平行線路２０の幅ｄが２．７ｍｍのモデルにおける２ＧＨｚの指向性、（ｂ）は平行線路２０の幅ｄが５．４ｍｍのモデルにおける２ＧＨｚの指向性、（ｃ）は平行線路２０の幅ｄが２．７ｍｍのモデルにおける７ＧＨｚの指向性、（ｄ）は平行線路２０の幅ｄが５．４ｍｍのモデルにおける７ＧＨｚの指向性を示している。また、図１３において、実線ａはＥ面主偏波、破線ｂはＨ面主偏波、一点鎖線ｃはＥ面交差偏波、点線ｄはＨ面交差偏波を示している。

平行線路２０の幅ｄが２．７ｍｍのモデルの指向性は、平行線路２０の幅ｄが５．４ｍｍのモデルに比べてＥ面主偏波のサイドローブが顕著に表れており、Ｈ面交差偏波のピーク値も大きい傾向がある。

［（４）対面ダミーラインについて］
次に対面ダミーライン１８について検討する。

図１（ｄ）に示したように２枚のアンテナ基板１１、１２のそれぞれに（−）側対数周期アンテナ素子１４と（＋）側対数周期アンテナ素子１５を別個に形成し、それらをスタックする方法とした場合、第１のアンテナ基板１１の裏面（上面）に（−）側対数周期アンテナ素子１４とスルーホール１７で導通された導体ライン１６を設け、そこにセミリジッドケーブル２１の外導体２２ｂを半田付け等で固定し導通させる必要がある。（＋）側対数周期アンテナ素子１５へは、セミリジッドケーブル２１の中心導体２２ａを（−）側対数周期アンテナ素子１４に接触させないように第１のアンテナ基板１１を貫通させ、第２のアンテナ基板１２に設けた（＋）側対数周期アンテナ素子１５に半田付けにて固定し給電する。ここでは、第２のアンテナ基板１２の裏面にアンテナ素子とスルーホール１９で導通された対面ダミーライン１８を設け、その影響を計算にて確認した。

平行線路２０の幅ｄを５．４ｍｍとして、対面ダミーライン１８の有無について計算を行い、その指向性を図１４に示す。図１４（ａ）は対面ダミーライン１８を設けなかった場合の２ＧＨｚの指向性、（ｂ）は対面ダミーライン１８を設けた場合の２ＧＨｚの指向性、（ｃ）は対面ダミーライン１８を設けなかった場合の７ＧＨｚの指向性、（ｄ）は対面ダミーライン１８を設けた場合の７ＧＨｚの指向性を示している。また、図１４において、実線ａはＥ面主偏波、破線ｂはＨ面主偏波、一点鎖線ｃはＥ面交差偏波、点線ｄはＨ面交差偏波を示している。

対面ダミーライン１８を設けた場合は、無しに比べてＥ面主偏波の指向性の対称性が良く、Ｈ面交差偏波のピーク値も低く抑えられていることがわかる（但しボアサイトの値はほとんど変わらない）。（−）側の第１のアンテナ基板１１と（＋）側の第２のアンテナ基板１２をより同形状に近づけたため、不平衡電流の影響を軽減できたためと考えられる。

［（４）レドームについて］
次にレドーム２７について検討する。構造強化やアンテナ基板１１、１２を保護するためにレドーム２７が必要となる。アンテナ素子部にレドーム２７を装荷することによって放射特性が変化することが予想される。ここではレドーム２７の様々な形状をモデル化して、その影響を検討した。図１５（ａ）はレドーム無しのモデル、（ｂ）は三角型レドーム２７ａ、（ｃ）はピラミッド型レドーム２７ｂ、（ｄ）は円筒＋半球型レドーム２７ｃを装荷したモデルである。

レドーム２７は、板厚１．５ｍｍの比誘電率（εｒ）３．０の誘電体でモデリングし、アンテナ後部に設けた金属板１３により保持するように構成して計算を行った。その計算結果を図１６及び図１７Ａ、図１７Ｂに示す。図１６はレドームなしの場合及び各種レドームを装荷した場合の周波数対ピーク利得特性であり、利得値は不整合損失や、媒質の損失（レドーム２７やアンテナ基板１１、１２など）を含んだ値である。図１６において、実線ａはレドームなし、破線ｂは三角型レドーム２７ａ、一点鎖線ｃはピラミッド型レドーム２７ｂ、点線ｄは円筒＋半球型レドーム２７ｃを装荷した場合のピーク利得特性を示している。

図１７Ａはレドームなしの場合及び各種レドームを装荷した場合の２ＧＨｚの指向性を示し、（ａ）はレドーム無しのモデルにおける指向性、（ｂ）は三角型レドーム２７ａを装荷したモデルにおける指向性、（ｃ）はピラミッド型レドーム２７ｂを装荷したモデルにおける指向性、（ｄ）は円筒＋半球型レドーム２７ｃを装荷したモデルにおける指向性を示している。また、図１７Ｂはレドームなしの場合及び各種レドームを装荷した場合の７ＧＨｚの指向性を示し、（ｅ）はレドーム無しのモデルにおける指向性、（ｆ）は三角型レドーム２７ａを装荷したモデルの指向性、（ｇ）はピラミッド型レドーム２７ｂを装荷したモデルの指向性、（ｈ）は円筒＋半球型レドーム２７ｃを装荷したモデルの指向性を示している。図１７Ａ、図１７Ｂにおいて、実線ａはＥ面主偏波、破線ｂはＨ面主偏波、一点鎖線ｃはＥ面交差偏波、点線ｄはＨ面交差偏波を示している。

図１６におけるレドーム無しの特性ａと、円筒＋半球型レドーム２７ｃの特性ｄはそれぞれ近い値となっており、また、三角型レドーム２７ａの特性ｂとピラミッド型レドーム２７ｂの特性ｃは近い値で、更にレドーム無しの特性ａよりも高利得となっている。

図１７Ａ及び図１７Ｂの指向性において、（ｂ）に示した三角型レドーム２７ａと（ｃ）に示したピラミッド型レドーム２７ｂのモデルは、（ａ）に示したレドームなしに比べてＨ面主偏波のビーム幅が鋭く、ピーク利得が高くなっている。特に５ＧＨｚ以上では顕著である。指向性の傾向は、三角型レドーム２７ａを装荷したモデルが全帯域に亘って歪みのない主ビームを形成しているのに対して、ピラミッド型レドーム２７ｂを装荷したモデルは７ＧＨｚのＨ面主偏波の主ビームに歪みが生じている。円筒＋半球型レドーム２７ｃを装荷したモデルでは全帯域に亘ってＥ面主偏波のサイドローブレベルとＥ面交差偏波が高くなっており、高周波数帯でＨ面主偏波の主ビームが歪んでいることがわかる。

なお、レドームとしては、三角型レドーム２７ａの特性が良好であるが、他の型のレドームであっても使用することが可能である。

［（５）製作品の特性について］
次に、実施例１に示した対数周期型アンテナ装置１０を実際に製作して測定した諸特性について説明する。

製作する対数周期型アンテナ装置１０の仕様を次の［表１］に示し、各部の設定諸元を［表２］に示す。

上記製作した対数周期型アンテナ装置１０に対する諸特性の測定結果を図１８〜図２３に示す。

図１８は周波数対ＶＳＷＲ特性図で、１ＧＨｚ〜８ＧＨｚの周波数範囲の測定結果を示している。マーカ１に示す２ＧＨｚでのＶＳＷＲは約１．２、また、マーカ２に示す７ＧＨｚでのＶＳＷＲは約１．４であり、２ＧＨｚ〜７ＧＨｚの仕様周波数帯域においてＶＳＷＲは２．０以下となっている。

図１９は周波数対利得特性を示し、２ＧＨｚ〜７ＧＨｚの仕様周波数帯域で利得が７．５ｄＢｉを上回り、仕様値の４．０ｄＢｉ以上となっている。

図２０は周波数対ビーム幅特性を示し、実線ａがＥ面ビーム幅、破線ｂがＨ面ビーム幅を示している。

図２１は周波数対Ｆ／Ｂ比特性を示し、２ＧＨｚ〜７ＧＨｚの仕様周波数帯域でＦ／Ｂ比が仕様値の２０ｄＢ以上となっている。

図２２は周波数対交差偏波識別度特性を示し、実線ａがＥ面交差偏波識別度特性、破線ｂがＨ面交差偏波識別度特性であり、２ＧＨｚ〜７ＧＨｚの仕様周波数帯域で交差偏波識別度特性が仕様値の−１７ｄＢ以下となっている。

図２３（ａ）は２ＧＨｚにおける指向性、（ｂ）は７ＧＨｚにおける指向性を示している。また、図２３において、実線ａはＥ面主偏波、破線ｂはＨ面主偏波、一点鎖線ｃはＥ面交差偏波、点線ｄはＨ面交差偏波を示している。

上記実施例１に係る対数周期型アンテナ装置１０は、図１８〜図２３に示したように、ＶＳＷＲ、利得、Ｆ／Ｂ比及び交差偏波識別度に対する仕様を満足しており、良好な結果が得られている。

また、上記対数周期型アンテナ装置１０は、非常に簡単な構造を持ち、単指向性が良好であり、且つ良好な広帯域特性を得ることができる。

次に本考案の実施例２に係る対数周期型アンテナ装置について説明する。

図２４は本考案の実施例２に係る対数周期型アンテナ装置１０Ａの外観構成例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はコネクタ面図、（ｃ）は側面図である。

この実施例２に係る対数周期型アンテナ装置１０Ａは、実施例１で示した対数周期型アンテナ装置の金属板１３の背面中央部にアンテナ取付用パイプ４１をパイプ基部４２等により取付け、アンテナ取付用パイプ４１の先端にコネクタ２３を設けると共に、このコネクタ２３の外側にコネクタガード４３を設けている。上記アンテナ取付用パイプ４１は、部材として例えば直径が約２５ｍｍ、長さが約１６０ｍｍの合成樹脂を使用する。そして、実施例１に示したセミリジッドケーブル２１（図１参照）を延長してアンテナ取付用パイプ４１内を通してコネクタ２３に接続する。その他の構成は、実施例１に係る対数周期型アンテナ装置１０と同じであるので、詳細な説明は省略する。

上記のように構成された対数周期型アンテナ装置１０Ａは、図２５に示すようにアンテナ取付用パイプ４１を取付治具４４により支柱４６に取付け、取付治具４４に設けた締付けネジ４５を締め付けて固定する。なお、図２５は対数周期型アンテナ装置１０Ａを垂直偏波用として使用する場合の取付け例を示しており、水平偏波用として使用する場合には、対数周期型アンテナ装置１０Ａの面が大地と平行になるように取付ける。

上記のように金属板１３の背面にアンテナ取付用パイプ４１を設けることにより、従来からある三脚等を使用してアンテナを簡単に取付けることができ、例えば無線ＬＡＮにおける測定用アンテナ等として優れた効果を発揮することができる。

なお、本考案は、上記実施例に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。

１０…実施例１の対数周期型アンテナ装置、１０Ａ…実施例２の対数周期型アンテナ装置、１１…第１のアンテナ基板、１２…第２のアンテナ基板、１３…金属板、１４…（−）側対数周期アンテナ素子、１５…（＋）側対数周期アンテナ素子、１６…導体ライン、１７…スルーホール、１８…対面ダミーライン、１９…スルーホール、２０…平行線路、２１…セミリジッドケーブル、２２ａ…中心導体、２２ｂ…外導体、２３…コネクタ、２４…穴、２５…透孔、２７…レドーム、２７ａ…三角型レドーム、２７ｂ…ピラミッド型レドーム、２７ｃ…半球型レドーム、３１…アンテナ基板、３２…アンテナ素子、４１…アンテナ取付用パイプ、４２…パイプ基部、４３…コネクタガード、４４…取付治具、４５…ネジ、４６…支柱。

Claims (4)

1. 第１のアンテナ基板と、前記第１のアンテナ基板と所定の間隔で対向配置される第２のアンテナ基板と、前記第１のアンテナ基板及び第２のアンテナ基板を所定の間隔に保持する保持板と、前記保持板の外側中央部に設けられる給電用コネクタと、前記第１のアンテナ基板の内側面に設けられる梯型歯型の（−）側対数周期アンテナ素子と、前記第２のアンテナ基板の内側面に前記（−）側対数周期アンテナと対向して設けられ自己補対構造となるように配置される梯型歯型の（＋）側対数周期アンテナ素子と、前記第１のアンテナ基板の外側面に長手方向の中心沿って設けられ、スルーホールにより前記（−）側対数周期アンテナ素子に接続される導体ラインと、前記導体ライン上に設けられたセミリジットケーブルの外導体が導体ラインに接続されると共に、中心導体の一端が前記コネクタに接続され、他端が前記第１のアンテナ基板に設けられた穴内に挿通されて前記第２のアンテナ基板の（＋）側対数周期アンテナ素子に接続される同軸ケーブルとを具備することを特徴とする対数周期型アンテナ装置。
2. 第１のアンテナ基板と、前記第１のアンテナ基板と所定の間隔で対向配置される第２のアンテナ基板と、前記第１のアンテナ基板及び第２のアンテナ基板を所定の間隔に保持する保持板と、前記保持板の外側中央部に設けられる給電用コネクタと、前記第１のアンテナ基板の内側面に設けられる梯型歯型の（−）側対数周期アンテナ素子と、前記第２のアンテナ基板の内側面に前記（−）側対数周期アンテナと対向して設けられ自己補対構造となるように配置される梯型歯型の（＋）側対数周期アンテナ素子と、前記第１のアンテナ基板の外側面に長手方向の中心沿って設けられ、スルーホールにより前記（−）側対数周期アンテナ素子に接続される導体ラインと、前記第２のアンテナ基板の外側面に長手方向の中心沿って設けられ、スルーホールにより前記（＋）側対数周期アンテナ素子に接続される対面ダミーラインと、前記導体ライン上に設けられたセミリジットケーブルの外導体が導体ラインに接続されると共に、中心導体の一端が前記コネクタに接続され、他端が前記第１のアンテナ基板に設けられた穴内に挿通されて前記第２のアンテナ基板の（＋）側対数周期アンテナ素子及び前記対面ダミーラインに接続される同軸ケーブルとを具備することを特徴とする対数周期型アンテナ装置。
3. アンテナ素子部をレドーム内に収納したことを特徴とする請求項１又は２に記載の対数周期型アンテナ装置。
4. 前記コネクタは、アンテナ取付用パイプを介して保持板に取付け、前記アンテナ取付用パイプを取付治具により支柱に取付けられるように構成したことを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の対数周期型アンテナ装置。

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