JP3189735B2 - ヘリカルアンテナ - Google Patents
ヘリカルアンテナInfo
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- JP3189735B2 JP3189735B2 JP11846497A JP11846497A JP3189735B2 JP 3189735 B2 JP3189735 B2 JP 3189735B2 JP 11846497 A JP11846497 A JP 11846497A JP 11846497 A JP11846497 A JP 11846497A JP 3189735 B2 JP3189735 B2 JP 3189735B2
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- dielectric cylinder
- helical
- helical antenna
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q11/00—Electrically-long antennas having dimensions more than twice the shortest operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q11/02—Non-resonant antennas, e.g. travelling-wave antenna
- H01Q11/08—Helical antennas
Landscapes
- Details Of Aerials (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】本発明は、衛星通信や地上移
動無線に用いられる携帯端末用のアンテナに関し、特に
ヘリカルアンテナに属する。
動無線に用いられる携帯端末用のアンテナに関し、特に
ヘリカルアンテナに属する。
【０００１】
【従来の技術】次に、従来の技術のヘリカルアンテナに
ついて図面を用いて説明する。図６は、特開平７−２０
２５５１号公報に記載された従来のヘリカルアンテナの
斜視図を示している。
ついて図面を用いて説明する。図６は、特開平７−２０
２５５１号公報に記載された従来のヘリカルアンテナの
斜視図を示している。
【０００２】従来のヘリカルアンテナは、長さの異なる
２本の同軸ケーブル１０１，１０２の周囲に、サポート
１０７を介して、ヘリカル導体１０３，１０４及び１０
５，１０６を巻き付ける構造になっている。このとき、
同軸ケーブル１０１の長さは、同軸ケーブル１０２の長
さより長く、同軸ケーブル１０１の上端でＵバラン１０
８を介して、ヘリカル導体１０３，１０４を給電してい
る。ヘリカル導体１０３，１０４の巻き終わりの位置の
下方に、同軸ケーブル１０２の先端が来るような寸法に
なっており、Ｕバラン１０８を介して、ヘリカル導体１
０５，１０６を給電している。
２本の同軸ケーブル１０１，１０２の周囲に、サポート
１０７を介して、ヘリカル導体１０３，１０４及び１０
５，１０６を巻き付ける構造になっている。このとき、
同軸ケーブル１０１の長さは、同軸ケーブル１０２の長
さより長く、同軸ケーブル１０１の上端でＵバラン１０
８を介して、ヘリカル導体１０３，１０４を給電してい
る。ヘリカル導体１０３，１０４の巻き終わりの位置の
下方に、同軸ケーブル１０２の先端が来るような寸法に
なっており、Ｕバラン１０８を介して、ヘリカル導体１
０５，１０６を給電している。
【０００３】この場合、同軸ケーブル１０１、ヘリカル
導体１０３，１０４と、同軸ケーブル１０２、ヘリカル
導体１０５，１０６は、それぞれ独立のヘリカルアンテ
ナとして動作するものである。
導体１０３，１０４と、同軸ケーブル１０２、ヘリカル
導体１０５，１０６は、それぞれ独立のヘリカルアンテ
ナとして動作するものである。
【０００４】従って、衛星通信端末用のアンテナとして
用いられるような場合で送信周波数帯と受信周波数帯が
離れているような場合においては、それぞれのアンテナ
について、一方を送信用、他方を受信用として独立に調
整しておけばよい。以上のように、２段構造のヘリカル
アンテナとすることにより、広い周波数帯域で用いるこ
とが可能となる。
用いられるような場合で送信周波数帯と受信周波数帯が
離れているような場合においては、それぞれのアンテナ
について、一方を送信用、他方を受信用として独立に調
整しておけばよい。以上のように、２段構造のヘリカル
アンテナとすることにより、広い周波数帯域で用いるこ
とが可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来の技術に
おいては、独立した２つのヘリカルアンテナが縦方向に
２段に積み上げた構造であるため、広帯化が可能となる
効果を有してはいるが、ヘリカルアンテナ全体の大きさ
が大きくなる問題を有していた。
おいては、独立した２つのヘリカルアンテナが縦方向に
２段に積み上げた構造であるため、広帯化が可能となる
効果を有してはいるが、ヘリカルアンテナ全体の大きさ
が大きくなる問題を有していた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】 本発明は上記課題を解
決するために、誘電体で形成され円筒状の誘電体円筒
と、第１の周波数帯をカバーする前記誘電体円筒の外壁
に貼り付けられた第１の螺旋状導体と、第２の周波数帯
をカバーする前記誘電体円筒の内壁に貼り付けられた第
２の螺旋状導体と、前記第１、第２の螺旋状導体にそれ
ぞれ高周波電力を供給する第１、第２の給電回路とから
なり、前記第１、第２の螺旋状導体の水平からの傾斜角
をそれぞれ異なる角度とし、さらに、前記第１、第２の
螺旋状導体の長さをそれぞれ異なる長さとすることによ
りビーム放射方向を前記第１、第２の周波数帯で一致さ
せることを特徴とする。
決するために、誘電体で形成され円筒状の誘電体円筒
と、第１の周波数帯をカバーする前記誘電体円筒の外壁
に貼り付けられた第１の螺旋状導体と、第２の周波数帯
をカバーする前記誘電体円筒の内壁に貼り付けられた第
２の螺旋状導体と、前記第１、第２の螺旋状導体にそれ
ぞれ高周波電力を供給する第１、第２の給電回路とから
なり、前記第１、第２の螺旋状導体の水平からの傾斜角
をそれぞれ異なる角度とし、さらに、前記第１、第２の
螺旋状導体の長さをそれぞれ異なる長さとすることによ
りビーム放射方向を前記第１、第２の周波数帯で一致さ
せることを特徴とする。
【０００７】具体的には、第１に、円筒状の誘電体の外
壁に巻き付けられた螺旋状の導体と、該螺旋状導体を給
電する給電回路は、１つの独立したヘリカルアンテナを
構成する。
壁に巻き付けられた螺旋状の導体と、該螺旋状導体を給
電する給電回路は、１つの独立したヘリカルアンテナを
構成する。
【０００８】第２に、同様に、円筒状の誘電体の内壁に
貼り付けられた螺旋状の導体と、該螺旋状導体を給電す
る給電回路は、１つの独立したヘリカルアンテナを構成
する。
貼り付けられた螺旋状の導体と、該螺旋状導体を給電す
る給電回路は、１つの独立したヘリカルアンテナを構成
する。
【０００９】従って、単独のヘリカルアンテナでは、十
分な周波数帯域がとれない場合においても、２つのアン
テナに異なる周波数帯域を割り当てることにより、アン
テナ全体の大きさを大きくしなくても、約２倍の周波数
帯域を得ることができる。
分な周波数帯域がとれない場合においても、２つのアン
テナに異なる周波数帯域を割り当てることにより、アン
テナ全体の大きさを大きくしなくても、約２倍の周波数
帯域を得ることができる。
【００１０】特に、衛星通信端末用のアンテナとして用
いられるような場合で送信周波数帯と受信周波数帯が離
れているような場合においては、それぞれのアンテナに
ついて、一方を送信用、他方を受信用として独立に調整
しておけばよい。
いられるような場合で送信周波数帯と受信周波数帯が離
れているような場合においては、それぞれのアンテナに
ついて、一方を送信用、他方を受信用として独立に調整
しておけばよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に、本発明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に、本発明を実
施するための最良の形態の斜視図を示す。図１を参照す
ると、本発明の最良の形態は、誘電体円筒１と、前記誘
電体円筒１の外側の表面に配置される螺旋状導体２ａ，
２ｂ，２ｃ，２ｄと、前記螺旋状導体２ａ〜２ｄを、π
／２［ｒａｄ］づつ異なる位相で高周波電力を給電する
給電回路と、前記誘電体円筒１の内側の表面に配置され
る螺旋状導体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと、前記螺旋状導
体３ａ〜３ｄを、π／２［ｒａｄ］づつ異なる位相で高
周波電力を給電する給電回路４とから構成される。
て図面を参照して詳細に説明する。図１に、本発明を実
施するための最良の形態の斜視図を示す。図１を参照す
ると、本発明の最良の形態は、誘電体円筒１と、前記誘
電体円筒１の外側の表面に配置される螺旋状導体２ａ，
２ｂ，２ｃ，２ｄと、前記螺旋状導体２ａ〜２ｄを、π
／２［ｒａｄ］づつ異なる位相で高周波電力を給電する
給電回路と、前記誘電体円筒１の内側の表面に配置され
る螺旋状導体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと、前記螺旋状導
体３ａ〜３ｄを、π／２［ｒａｄ］づつ異なる位相で高
周波電力を給電する給電回路４とから構成される。
【００１２】次に、本発明のヘリカルアンテナの動作に
ついて図面を参照して説明する。図１において、給電端
子６から給電された高周波電力は給電回路４により、４
つの振幅が等しく、位相がπ／２［ｒａｄ］づつ異なる
高周波電力に分配され、誘電体円筒１の外側に配置され
る外側螺旋状導体２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄにそれぞれ給
電される。高周波電力を加えられた外側螺旋状導体２ａ
〜２ｄは、螺旋状導体の配置や傾斜に応じた方向に円偏
波の電波を放射する。同様に、給電端子７から給電され
た高周波電力は給電回路５により、４つの振幅が等し
く、位相がπ／２［ｒａｄ］づつ異なる高周波電力に分
配され、誘電体円筒１の内側に配置される内側螺旋状導
体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにそれぞれ給電される。高周
波電力を加えられた内側螺旋状導体３ａ〜３ｄは、螺旋
状導体の配置や傾斜に応じた方向に円偏波の電波を放射
する。
ついて図面を参照して説明する。図１において、給電端
子６から給電された高周波電力は給電回路４により、４
つの振幅が等しく、位相がπ／２［ｒａｄ］づつ異なる
高周波電力に分配され、誘電体円筒１の外側に配置され
る外側螺旋状導体２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄにそれぞれ給
電される。高周波電力を加えられた外側螺旋状導体２ａ
〜２ｄは、螺旋状導体の配置や傾斜に応じた方向に円偏
波の電波を放射する。同様に、給電端子７から給電され
た高周波電力は給電回路５により、４つの振幅が等し
く、位相がπ／２［ｒａｄ］づつ異なる高周波電力に分
配され、誘電体円筒１の内側に配置される内側螺旋状導
体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにそれぞれ給電される。高周
波電力を加えられた内側螺旋状導体３ａ〜３ｄは、螺旋
状導体の配置や傾斜に応じた方向に円偏波の電波を放射
する。
【００１３】次に、本発明のヘリカルアンテナの構成に
ついて、さらに詳細を図を用いて説明する。
ついて、さらに詳細を図を用いて説明する。
【００１４】本発明のヘリカルアンテナの一実施例の斜
視図を図１に、また、図１の螺旋状導体２ａ〜２ｄ及び
螺旋状導体３ａ〜３ｄを配置した誘電体円筒１の展開斜
視図を図２に、図１の誘電体円筒１と図２の展開された
誘電体円筒１の関係を示した斜視図を図３に示す。
視図を図１に、また、図１の螺旋状導体２ａ〜２ｄ及び
螺旋状導体３ａ〜３ｄを配置した誘電体円筒１の展開斜
視図を図２に、図１の誘電体円筒１と図２の展開された
誘電体円筒１の関係を示した斜視図を図３に示す。
【００１５】図１において、誘電体円筒１は、通常、ポ
リカーボネイトやアクリルのようなプラスチック材料で
構成されることが多く、その直径は、一般に使用波長の
約０．１波長程度が用いられる。誘電体円筒１の厚さ
は、約０．０１波長またはそれ以下の値が望ましい。
リカーボネイトやアクリルのようなプラスチック材料で
構成されることが多く、その直径は、一般に使用波長の
約０．１波長程度が用いられる。誘電体円筒１の厚さ
は、約０．０１波長またはそれ以下の値が望ましい。
【００１６】特に、誘電体円筒１としてマイラーなどの
ポリエステルフィルムを用いる場合は、その厚さは１ｍ
ｍ以下となる。誘電体円筒１の長さは、螺旋状導体の長
さに応じて様々であるが、最低０．２５波長程度の長さ
は必要で、長くなる方向は数十波長にも及ぶ場合があ
る。
ポリエステルフィルムを用いる場合は、その厚さは１ｍ
ｍ以下となる。誘電体円筒１の長さは、螺旋状導体の長
さに応じて様々であるが、最低０．２５波長程度の長さ
は必要で、長くなる方向は数十波長にも及ぶ場合があ
る。
【００１７】螺旋状導体２ａ〜２ｄは、前記誘電体円筒
１の外側表面に配置される。螺旋状導体２ａ〜２ｄは、
導体より構成され、通常はシールにように貼り付けた
り、誘電体円筒１自体がプリント基板になっていて、エ
ッチングして構成することも可能である。
１の外側表面に配置される。螺旋状導体２ａ〜２ｄは、
導体より構成され、通常はシールにように貼り付けた
り、誘電体円筒１自体がプリント基板になっていて、エ
ッチングして構成することも可能である。
【００１８】螺旋状導体３ａ〜３ｄは、前記誘電体円筒
１の内側表面に配置される。前記同様に、導体より構成
され、通常はシールのように貼り付けたり、誘電体円筒
１自体がプリント基板になっていて、エッチングして構
成することも可能である。
１の内側表面に配置される。前記同様に、導体より構成
され、通常はシールのように貼り付けたり、誘電体円筒
１自体がプリント基板になっていて、エッチングして構
成することも可能である。
【００１９】次に、給電方法に関しては、螺旋状導体２
ａ〜２ｄは、給電端子６を備えた給電回路４で分岐され
た、振幅が等しく位相がπ／２［ｒａｄ］づつ異なる高
周波電力により給電されるように、それぞれの螺旋状導
体に順次接続された構造となっている。また、螺旋状導
体３ａ〜３ｄについても同様に、給電端子７を備えた給
電回路５で分岐された、振幅が等しく位相がπ／２［ｒ
ａｄ］づつ異なる高周波電力により給電されるように、
それぞれの螺旋状導体に順次接続された構造となってい
る。
ａ〜２ｄは、給電端子６を備えた給電回路４で分岐され
た、振幅が等しく位相がπ／２［ｒａｄ］づつ異なる高
周波電力により給電されるように、それぞれの螺旋状導
体に順次接続された構造となっている。また、螺旋状導
体３ａ〜３ｄについても同様に、給電端子７を備えた給
電回路５で分岐された、振幅が等しく位相がπ／２［ｒ
ａｄ］づつ異なる高周波電力により給電されるように、
それぞれの螺旋状導体に順次接続された構造となってい
る。
【００２０】図２は、図１の螺旋状導体２ａ〜２ｄ及び
螺旋状導体３ａ〜３ｄを配置した誘電体円筒１の展開斜
視図を示したものである。
螺旋状導体３ａ〜３ｄを配置した誘電体円筒１の展開斜
視図を示したものである。
【００２１】図２において、螺旋状導体２ａ〜２ｄ及び
螺旋状導体３ａ〜３ｄは、誘電体円筒１の表面と裏面に
配置されている。
螺旋状導体３ａ〜３ｄは、誘電体円筒１の表面と裏面に
配置されている。
【００２２】螺旋状導体は、図２の展開図上では、直線
となっているが、２次関数などの曲線でもよい。直線の
場合、水平からの角度θは、電波の放射方向により様々
な値に選ばれる。螺旋状導体が２本または４本の場合
は、一般には、５０度から８０度程度の値が選ばれるこ
とが多い。螺旋状導体の幅は、一般に０．０３波長以下
がよく用いられる。螺旋状導体の長さは、放射パターン
の指向性のビーム幅や利得し、長ければ長いほどビーム
幅が狭くなり、利得が増加する傾向になる。螺旋状導体
が２本または４本の場合は、一般に、０．２５波長から
１０波長程度の値が選ばれる。
となっているが、２次関数などの曲線でもよい。直線の
場合、水平からの角度θは、電波の放射方向により様々
な値に選ばれる。螺旋状導体が２本または４本の場合
は、一般には、５０度から８０度程度の値が選ばれるこ
とが多い。螺旋状導体の幅は、一般に０．０３波長以下
がよく用いられる。螺旋状導体の長さは、放射パターン
の指向性のビーム幅や利得し、長ければ長いほどビーム
幅が狭くなり、利得が増加する傾向になる。螺旋状導体
が２本または４本の場合は、一般に、０．２５波長から
１０波長程度の値が選ばれる。
【００２３】図３は、図１の誘電体円筒１と図２の展開
された誘電体円筒１の関係を示した斜視図を示してい
る。図２のＹ−Ｙ′を内側、Ｘ−Ｘ′を外側として、図
３に示すように、Ｘ−Ｙ面をＸ′−Ｙ′面に接続すれ
ば、図１の様な形状になる。なお図３は、あくまでも、
図１の誘電体円筒１と図２の展開された誘電体円筒１の
関係を示したものであり、本アンテナの実現方法を一義
的に示したものではないが、ここで示した方法での実現
の可能性も考えられる。
された誘電体円筒１の関係を示した斜視図を示してい
る。図２のＹ−Ｙ′を内側、Ｘ−Ｘ′を外側として、図
３に示すように、Ｘ−Ｙ面をＸ′−Ｙ′面に接続すれ
ば、図１の様な形状になる。なお図３は、あくまでも、
図１の誘電体円筒１と図２の展開された誘電体円筒１の
関係を示したものであり、本アンテナの実現方法を一義
的に示したものではないが、ここで示した方法での実現
の可能性も考えられる。
【００２４】次に、本発明のヘリカルアンテナの動作に
ついて説明する。図１において、給電端子６より給電さ
れた高周波電力は、給電回路４により振幅が等しく位相
がπ／２［ｒａｄ］づつ異なる４つの高周波電力に分岐
される。分岐された高周波電力は、誘電体円筒１の外側
に配置された螺旋状導体２ａ〜２ｄの下端より給電さ
れ、螺旋状導体２ａ〜２ｄを放射素子として空間に円偏
波が放射される。
ついて説明する。図１において、給電端子６より給電さ
れた高周波電力は、給電回路４により振幅が等しく位相
がπ／２［ｒａｄ］づつ異なる４つの高周波電力に分岐
される。分岐された高周波電力は、誘電体円筒１の外側
に配置された螺旋状導体２ａ〜２ｄの下端より給電さ
れ、螺旋状導体２ａ〜２ｄを放射素子として空間に円偏
波が放射される。
【００２５】同様に、給電端子７より給電された高周波
電力は、給電回路５により振幅が等しく位相がπ／２
［ｒａｄ］づつ異なる４つの高周波電力に分岐される。
分岐された高周波電力は、誘電体円筒１の内側に配置さ
れた螺旋状導体３ａ〜３ｄの下端より給電され、螺旋状
導体３ａ〜３ｄを放射素子として空間に円偏波が放射さ
れる。
電力は、給電回路５により振幅が等しく位相がπ／２
［ｒａｄ］づつ異なる４つの高周波電力に分岐される。
分岐された高周波電力は、誘電体円筒１の内側に配置さ
れた螺旋状導体３ａ〜３ｄの下端より給電され、螺旋状
導体３ａ〜３ｄを放射素子として空間に円偏波が放射さ
れる。
【００２６】この場合、給電回路４及び螺旋状導体２ａ
〜２ｄと、給電回路５及び螺旋状導体３ａ〜３ｄとは、
それぞれ独立したヘリカルアンテナとして動作するもの
である。従って、給電回路４及び螺旋状導体２ａ〜２ｄ
で構成される単独のヘリカルアンテナでは、十分な周波
数帯域がとれない場合においても、給電回路４及び螺旋
状導体２ａ〜２ｄによるヘリカルアンテナと、給電回路
５及び螺旋状導体３ａ〜３ｄによるヘリカルアンテナの
２つのヘリカルアンテナで、別々の周波数帯域を割り当
てれば、約２倍の周波数帯域を得ることができる。
〜２ｄと、給電回路５及び螺旋状導体３ａ〜３ｄとは、
それぞれ独立したヘリカルアンテナとして動作するもの
である。従って、給電回路４及び螺旋状導体２ａ〜２ｄ
で構成される単独のヘリカルアンテナでは、十分な周波
数帯域がとれない場合においても、給電回路４及び螺旋
状導体２ａ〜２ｄによるヘリカルアンテナと、給電回路
５及び螺旋状導体３ａ〜３ｄによるヘリカルアンテナの
２つのヘリカルアンテナで、別々の周波数帯域を割り当
てれば、約２倍の周波数帯域を得ることができる。
【００２７】また、衛星通信端末用のアンテナとして用
いられるような場合で送信周波数帯と受信周波数帯が離
れているような場合においては、それぞれのアンテナに
ついて、一方を送信用、他方を受信用として独立に調整
しておけばよい。
いられるような場合で送信周波数帯と受信周波数帯が離
れているような場合においては、それぞれのアンテナに
ついて、一方を送信用、他方を受信用として独立に調整
しておけばよい。
【００２８】
【実施例】次に、本発明のヘリカルアンテナの一実施例
について図を用いて説明する。
について図を用いて説明する。
【００２９】図１には、一例として、送信周波数帯と受
信周波数帯の中心周波数をｆ0 とし、送信周波数帯が
０．９４９ｆ0 〜０．９６３ｆ0 、受信周波数帯が１．
０３７ｆ0 〜１．０５１ｆ0 の帯域で、仰角２０度で利
得２ｄＢｉが必要な場合の計算結果を示す。ただし、ヘ
リカルアンテナの高さ、すなわち誘電体円筒１の高さが
１．２波長以下で、ヘリカルの直径、すなわち誘電体円
筒１の直径が０．０７波長以下、偏波は円偏波を放射す
るという条件を満たすように計算するものとする。
信周波数帯の中心周波数をｆ0 とし、送信周波数帯が
０．９４９ｆ0 〜０．９６３ｆ0 、受信周波数帯が１．
０３７ｆ0 〜１．０５１ｆ0 の帯域で、仰角２０度で利
得２ｄＢｉが必要な場合の計算結果を示す。ただし、ヘ
リカルアンテナの高さ、すなわち誘電体円筒１の高さが
１．２波長以下で、ヘリカルの直径、すなわち誘電体円
筒１の直径が０．０７波長以下、偏波は円偏波を放射す
るという条件を満たすように計算するものとする。
【００３０】図４は、給電回路４及び外側螺旋状導体２
ａ〜２ｄとから構成される単独のヘリカルアンテナにお
ける、送信及び受信周波数帯をカバーするように最適化
したときの放射パターンを示した図である。また、図５
は、給電回路４及び外側螺旋状導体２ａ〜２ｄで構成さ
れるヘリカルアンテナと、給電回路５及び内側螺旋状導
体３ａ〜３ｄで構成するヘリカルアンテナとを、送信帯
と受信帯に最適化して計算した放射パターンを示す図で
ある。図４及び図５の結果をもたらすパラメータを以下
に示す。 （１）図４の放射パターンが得られるヘリカルアンテナ
のパラメータ （外側螺旋状導体のみ有するヘリカルアンテナの場合） ・螺旋状導体の数：４ ・誘電体円筒の外側の直径：０．０６９７波長 ・螺旋状導体の水平からの傾斜角：７０度 ・巻き数：１．９５回 ・高さ：１．１７波長 ・給電損失：１．２ｄＢ （２）図５の放射パターンが得られるヘリカルアンテナのパラメータ （本発明のヘリカルアンテナの場合） ・螺旋状導体の数 誘電体円筒の外側の螺旋状導体：４ 誘電体円筒の内側の螺旋状導体：４ ・誘電体円筒の外側の直径：０．０７０５波長 ・誘電体円筒の内側の直径：０．０６９１波長 ・螺旋状導体の水平からの傾斜角 誘電体円筒の外側の螺旋状導体：７１度 誘電体円筒の内側の螺旋状導体：６９度 ・巻き数 誘電体円筒の外側の螺旋状導体：１．９４回 誘電体円筒の内側の螺旋状導体：１．９６回 ・高さ 誘電体円筒の外側の螺旋状導体：１．２４波長 誘電体円筒の内側の螺旋状導体：１．１２波長 ・給電損失：いずれも１．２ｄＢ 図４の結果では、放射パターンの周波数特性による変化
が大きく、送信周波数０．９４９ｆ0 で利得は、１．２
ｄＢｉが最大である。これに対し、図５の結果は、送信
帯と受信帯に最適化して計算したため、送受信帯におい
て、所望の２ｄＢｉを仰角２０度で満足していることが
わかる。
ａ〜２ｄとから構成される単独のヘリカルアンテナにお
ける、送信及び受信周波数帯をカバーするように最適化
したときの放射パターンを示した図である。また、図５
は、給電回路４及び外側螺旋状導体２ａ〜２ｄで構成さ
れるヘリカルアンテナと、給電回路５及び内側螺旋状導
体３ａ〜３ｄで構成するヘリカルアンテナとを、送信帯
と受信帯に最適化して計算した放射パターンを示す図で
ある。図４及び図５の結果をもたらすパラメータを以下
に示す。 （１）図４の放射パターンが得られるヘリカルアンテナ
のパラメータ （外側螺旋状導体のみ有するヘリカルアンテナの場合） ・螺旋状導体の数：４ ・誘電体円筒の外側の直径：０．０６９７波長 ・螺旋状導体の水平からの傾斜角：７０度 ・巻き数：１．９５回 ・高さ：１．１７波長 ・給電損失：１．２ｄＢ （２）図５の放射パターンが得られるヘリカルアンテナのパラメータ （本発明のヘリカルアンテナの場合） ・螺旋状導体の数 誘電体円筒の外側の螺旋状導体：４ 誘電体円筒の内側の螺旋状導体：４ ・誘電体円筒の外側の直径：０．０７０５波長 ・誘電体円筒の内側の直径：０．０６９１波長 ・螺旋状導体の水平からの傾斜角 誘電体円筒の外側の螺旋状導体：７１度 誘電体円筒の内側の螺旋状導体：６９度 ・巻き数 誘電体円筒の外側の螺旋状導体：１．９４回 誘電体円筒の内側の螺旋状導体：１．９６回 ・高さ 誘電体円筒の外側の螺旋状導体：１．２４波長 誘電体円筒の内側の螺旋状導体：１．１２波長 ・給電損失：いずれも１．２ｄＢ 図４の結果では、放射パターンの周波数特性による変化
が大きく、送信周波数０．９４９ｆ0 で利得は、１．２
ｄＢｉが最大である。これに対し、図５の結果は、送信
帯と受信帯に最適化して計算したため、送受信帯におい
て、所望の２ｄＢｉを仰角２０度で満足していることが
わかる。
【００３１】以上、説明したように、一般にヘリカルア
ンテナの場合、周波数が変化すると、ビーム方向がずれ
ていく性質がある。これは、図４の結果に明らかに現れ
ている。図４において、利得２ｄＢｉのカバレッジは、
２４度から５１度の２７度程度になるが、図５のよう
に、本発明のヘリカルアンテナを採用すれば、カバレッ
ジは２０度から５７度の３７度となり、約１．４倍のカ
バレッジが増加する。
ンテナの場合、周波数が変化すると、ビーム方向がずれ
ていく性質がある。これは、図４の結果に明らかに現れ
ている。図４において、利得２ｄＢｉのカバレッジは、
２４度から５１度の２７度程度になるが、図５のよう
に、本発明のヘリカルアンテナを採用すれば、カバレッ
ジは２０度から５７度の３７度となり、約１．４倍のカ
バレッジが増加する。
【００３２】以上、螺旋状の導体の数が外側４本、内側
４本の場合について、詳しく説明したが、これらの数に
限るものではなく、螺旋状の導体の数が、外側ｍ本、内
側ｎ本（ｍ，ｎは、１以上の自然数）の場合についても
同様の効果が得られることは明らかである。
４本の場合について、詳しく説明したが、これらの数に
限るものではなく、螺旋状の導体の数が、外側ｍ本、内
側ｎ本（ｍ，ｎは、１以上の自然数）の場合についても
同様の効果が得られることは明らかである。
【００３３】さらに、螺旋状の導体の数が外側２本、内
側２本の場合には、給電回路の位相は、π［ｒａｄ］異
なる位相でそれぞれ給電することになる。
側２本の場合には、給電回路の位相は、π［ｒａｄ］異
なる位相でそれぞれ給電することになる。
【００３４】
【発明の効果】本発明のヘリカルアンテナは、以上説明
したように、アンテナの周波数帯域を広くし、かつ小さ
なサイズで実現できる効果を有している。
したように、アンテナの周波数帯域を広くし、かつ小さ
なサイズで実現できる効果を有している。
【図１】本発明のヘリカルアンテナの斜視図である。
【図２】本発明のヘリカルアンテナの誘電体円筒を展開
した斜視図である。
した斜視図である。
【図３】図１のヘリカルアンテナの誘電体円筒と、図２
の誘電体円筒の展開図との関係を示した斜視図である。
の誘電体円筒の展開図との関係を示した斜視図である。
【図４】単独のヘリカルアンテナの放射パターン図であ
る。
る。
【図５】本発明のヘリカルアンテナの放射パターン図で
ある。
ある。
【図６】従来技術のヘリカルアンテナの斜視図である。
１ 誘電体円筒 ２ａ〜２ｄ 螺旋状導体 ３ａ〜３ｄ 螺旋状導体 ４ 給電回路 ５ 給電回路 ６ 給電端子 ７ 給電端子 １０１ 同軸ケーブル １０２ 同軸ケーブル １０３ ヘリカル導体 １０４ ヘリカル導体 １０５ ヘリカル導体 １０６ ヘリカル導体 １０７ サポート １０８ バラン １０９ レドーム １１０ コネクタ １１１ コネクタ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01Q 11/08
Claims (1)
- 【請求項１】 誘電体で形成され円筒状の誘電体円筒
と、第１の周波数帯をカバーする前記誘電体円筒の外壁
に貼り付けられた第１の螺旋状導体と、第２の周波数帯
をカバーする前記誘電体円筒の内壁に貼り付けられた第
２の螺旋状導体と、前記第１、第２の螺旋状導体にそれ
ぞれ高周波電力を供給する第１、第２の給電回路とから
なり、 前記第１、第２の螺旋状導体の水平からの傾斜角をそれ
ぞれ異なる角度とし、さらに、前記第１、第２の螺旋状
導体の長さをそれぞれ異なる長さとすることによりビー
ム放射方向を前記第１、第２の周波数帯で一致させる こ
とを特徴とするヘリカルアンテナ。
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