JP3239930B2 - 可変長アンテナ - Google Patents

可変長アンテナ

Info

Publication number
JP3239930B2
JP3239930B2 JP20788096A JP20788096A JP3239930B2 JP 3239930 B2 JP3239930 B2 JP 3239930B2 JP 20788096 A JP20788096 A JP 20788096A JP 20788096 A JP20788096 A JP 20788096A JP 3239930 B2 JP3239930 B2 JP 3239930B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
antenna
power supply
variable
length
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP20788096A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH1032417A (ja
Inventor
覚 古谷
恭二 土井
憲明 木村
康成 森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chugoku Electric Power Co Inc
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Original Assignee
Chugoku Electric Power Co Inc
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chugoku Electric Power Co Inc, Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd, Mitsui E&S Holdings Co Ltd filed Critical Chugoku Electric Power Co Inc
Priority to JP20788096A priority Critical patent/JP3239930B2/ja
Publication of JPH1032417A publication Critical patent/JPH1032417A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3239930B2 publication Critical patent/JP3239930B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Details Of Aerials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は可変長アンテナに係
り、特に広帯域アンテナとして地中レーダに適用するの
に好適な可変長アンテナに関する。
【0002】
【従来の技術】アンテナは共振周波数に対応するアンテ
ナ長さが規定されているため、放射しようとする電波の
周波数はアンテナ長により一義的に決定される。このた
め、異なる周波数の電波を放射する場合には、その周波
数に応じたアンテナ長を選定しなければならない。しか
し、同一のアンテナで複数の周波数帯域での放射する要
求があり、このため複数バンドに対応するアンテナが従
来から用いられている。これはアンテナ長を機械的に変
更することも考えられるが、通常はLC並列回路からな
るトラップをアンテナの途中に接続している。これはト
ラップ回路が特定の周波数にて高いインピーダンスを示
すことを利用したもので、周波数に応じてアンテナ長を
電気的に分断することにより、複数のバンドに共振させ
ることを可能にし、同一のアンテナから複数の電波を放
射できるようにしたものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の可変
長アンテナでは、特定の周波数に対して高インピーダン
スとなることを利用しているが、周波数が低い領域では
問題とならないものの、高周波領域では容量が顕在化し
てしまう。すなわち、コイル巻線間や両端子の導線間、
あるいはコイルと大地間に分布容量が存在し、数100
MHz〜数GHz帯の高周波領域ではこの容量リアクタ
ンスが小さくなるため、無視できない電流がこれを通じ
て流れてしまう。更に地中レーダのように地面とアンテ
ナを接近させて使用する場合には、アンテナと地面間の
不定容量も存在するので、遮断周波数を決定することが
困難となってしまい、高周波領域での上述したアンテナ
を電気的に分断する上述の従来の手法は採用することが
できなかった。
【0004】本発明は、上記従来の問題点に着目してな
されたもので、アンテナエレメントを確実に接続分断さ
せることによりアンテナ長を任意な長さに調整すること
ができるようにして高帯域に対応できる可変長アンテナ
を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る可変長アンテナは、多段分割されたア
ンテナエレメント間をダイオードと抵抗の並列回路によ
り接続し、前記抵抗は給電側を最大抵抗値としてアンテ
ナ先端側に順次抵抗値を低く設定し、給電側に可変直流
電源を接続したことを特徴とするものである。この場合
において、前記可変直流電源とアンテナエレメントとの
間に高周波遮断器を介装するとともに、アンテナ給電部
に直流遮断器を介装するように構成すればよい。
【0006】
【作用】上記構成によれば、アンテナエレメントはダイ
オードと抵抗による並列回路によって直列に接続されて
おり、これに可変直流電源によりアンテナにバイアス電
圧を印加する。エレメント間に印加する分圧は抵抗値に
よって決定され、アンテナ給電側から先端に至るにした
がって抵抗値が減少しているため、分圧は給電側で大き
く、先端に至るにしたがって小さくなる。一方、各並列
回路で電流はダイオードと抵抗により分流し、ダイオー
ドに流れる電流値が抵抗によって調整されており、ダイ
オードへの分流電流値はアンテナ給電側から先端に向か
って配置された並列回路の順に小さくなるようになって
いる。したがって、前記可変直流電源電圧を調整するこ
とにより、各ダイオードが導通状態になる箇所を選定す
ることができ、これによってダイオードはスイッチング
素子として働き、アンテナの有効長を任意に変えること
ができるのである。
【0007】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る可変長アン
テナの具体的実施の形態を図面を参照して詳細に説明す
る。図1は実施例に係る可変長アンテナの構成図であ
る。実施例はダイポールアンテナ10に適用した例であ
り、図はその右半部を示している。このアンテナは多段
に分割されたエレメント121、122、……12N(実
施例では6エレメント、N=6)からなっている。この
エレメント12は隣接するエレメントとの間をダイオー
ドD(D1、D2、……DN)と抵抗R(R1、R2、……
N)の並列回路14(141、142、……14N)によ
って接続されており、したがってアンテナ10は複数の
エレメント12とその間に介在された並列回路14との
直列回路を構成している。
【0008】このようなアンテナ10における前記並列
回路14の各ダイオードDは同一の特性をもつものが用
いられているが、各抵抗Rは、アンテナ給電部16側か
ら先端に至る各並列回路141、142、……14N
に、順次抵抗値が小さくなるようにし、給電部16側の
並列回路141で最大値、先端側の並列回路14Nで最小
値となるように設定されている。すなわち、R1>R2
3>……>RNとして構成されているのである。
【0009】このようなアンテナ10には、アンテナエ
レメント12と並列回路14からなる直列回路に直流電
流を供給すべく、アンテナ給電部16側に可変直流電源
18を接続している。この可変直流電源18はバイアス
用として用いるもので、バイアス電圧V0を任意に調整
することができる。また、前記可変直流電源18と初段
アンテナエレメント121との間に高周波遮断器として
のRF回路20を接続し、また、アンテナ給電部16と
初段アンテナエレメント121との間にコンデンサから
なる直流遮断器22を介装している。
【0010】上記構成の可変長アンテナにおいて、可変
直流電源18によりバイアス電圧V 0を加える。このと
き、給電側からm番目のダイオードDmにかかる電圧Vm
は、並列抵抗値をRmとすると、次式のようになる。
【0011】
【数1】Vm=(Rm/ΣRm)・V0 (m=1〜N) ここで、R1>R2>R3>……>RNであるから、V1
2>V3>……>VNとなる。
【0012】ダイオードDは全て順方向に接続されてい
るため、バイアス電圧V0をゼロから増加していくと、
まず初段ダイオードD1に最も高い電圧V1が印加され、
その結果、D1は導通状態となる。
【0013】D1が導通状態となると、これに並列な抵
抗R1は無視でき、したがって残りのダイオードD2、D
3、……DNに加わる電圧は、
【0014】
【数2】Vm=(Rm/ΣRm)・V0 (m=2〜N) となる。
【0015】ここで、R2>R3>……>RNであるか
ら、V2>V3>……>VNとなり、次に2段目のダイオ
ードD2に最も高い電圧V2が印加される。バイアス電圧
0を更に増加することにより、当該ダイオードD2が導
通状態となるのである。
【0016】このようにバイアス電圧V0の増加操作を
順次行うことにより、残りのダイオードD3、D4、……
Nを順次導通状態とさせることができ、これにより、
アンテナ10の有効長を変化させることができる。アン
テナ10の有効長が変るために、周知のように共振周波
数も変化し、図2に示すように、放射可能な電波の周波
数範囲を拡大することができ、アンテナ全体の帯域は従
来のダイポールアンテナに比較して拡大するのである。
【0017】したがって、上記例によれば、バイアス電
圧V0がゼロの場合には全ダイオードDは非導通状態と
なり、アンテナ長は最短となって共振周波数は最も高く
なる。並列回路14の抵抗R1、R2、R3……RNを、R
1>R2>R3>……>RNという条件下に設定しつつ、抵
抗値を適切に選択すると、バイアス電圧V0の増加に伴
い、ダイオードDが給電部16側から順次導通状態とな
り、有効アンテナ長が増大する。すなわち、共振周波数
を順次低くすることができる。
【0018】このようなことから、当該可変長アンテナ
10を使用することにより周波数帯域が拡大でき、した
がって、本アンテナ10を地中探査レーダに適用する
と、得られるパルスエコーが図3に示しているようにシ
ャープなものとなり、固定長アンテナの場合と比較する
と、分解能が向上する。
【0019】これは次のような理由による。地中探査レ
ーダは、図4(1)に示すように、送信器と受信器を対
として地中内に電波を放射し、埋設物からの反射波を検
出して埋設物の距離Zを、
【0020】
【数3】Z=C・Δt/2 として求める。Cは電波の媒体中の伝播速度、Δtは伝
播遅延時間である。そして、レーダ装置を移動させ、ア
ンテナにより電波の送受をなすが、図4(2)に示して
いるように、アンテナから放射される電波の無指向性に
より埋設物が管である場合にはその映像は次式のように
双曲線となる。
【0021】
【数4】(C・Δt/2)2−(x−a22=Z2 2 ところで、FMCWレーダにおける信号処理の流れは、
概略図5に示す構成となっている。ある周波数に対する
データと周波数帯域を変えた周波数データを入手し、こ
れをフーリエ変換して時間領域データとしてもとめ、パ
ルスイメージとして出力するようにしている。いま、周
波数xに対する信号f(x)とし、簡単のために、f(x)=
α(一定)とする。時間領域のデータF(t)は以下の式
で表される。
【0022】
【数5】 F(jω)=∫f(x)e↑(-jωx)dx(積分範囲:−a〜a) =α∫e↑(-jωx)dx =−(α/jω)・(e↑(-jωa)−e↑(jωa)) =−(α/jω)・{cosωa−jsinωa−cosωa−jsinωa} =(2α/ω)・sinωa ここで、この物理的意味を考えると、上式のωは時間t
であることが理解できる。すなわち、周波数領域の関数
のフーリエ変換=時間領域の関数である。したがって、
上式は次式と等価である。
【0023】
【数6】F(t)=(2α/t)・sinta これを図示すると、図6のようになり、関数F(t)は周
波数掃引幅aが大きくなる程、波形がシャープになるこ
とが理解できる。
【0024】このようなことから、当該可変長アンテナ
10を使用することにより地中探査レーダの周波数帯域
が拡大でき、これによって得られるパルスエコーが図3
に示しているようにシャープになって分解能を向上させ
ることができるのである。
【0025】図7は図3のパルスエコーに基づいて地中
の断面図を表示(Bモード表示)したものであり、式4
に示したように、双曲線の出力が得られている。同図左
が固定長アンテナの場合、右が実施例の可変長アンテナ
10の場合を示している。この図から理解できるよう
に、地中内の探査対象の埋設管の形状が明瞭になり、分
解能の向上効果が明らかである。
【0026】この種のレーダに用いている固定長アンテ
ナでは周波数帯域が狭帯域であったため、深い地点に存
在する物体を検出できるレーダでは、浅い地点に存在す
る小さな物体の検出は非常に困難であった。これに対
し、本実施例に係る可変長アンテナ10を地中レーダに
適用することによって、1台のレーダを使用して地中の
深い地点に存在する物体を検出するのと同時に、浅い地
点に存在する小さな物体を同時に検出することが可能と
なる利点が得られる。
【0027】図8は第2の実施の形態を示しており、い
わゆるボウタイアンテナに適用したものである。ボウタ
イアンテナは通常のダイポールアンテナに比較して、広
帯域であるとともに、アンテナ面積が大きいため感度が
高く、また、平面状アンテナであるために指向性が線状
ダイポールアンテナに比べて良好であるという特徴があ
る。このようなボウタイアンテナに本発明を適用する場
合には、図8に示すように、中央部から多分割されたア
ンテナエレメント間をダイオードDと抵抗Rの並列回路
によって接続すればよい。この場合においても、前記抵
抗Rは中央の給電側を最大抵抗値としてアンテナ先端側
に順次抵抗値を低く設定し、給電側に可変直流電源を接
続することはいうまでもない。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る可変
長アンテナは、多段分割されたアンテナエレメント間を
ダイオードと抵抗の並列回路により接続し、前記抵抗は
給電側を最大抵抗値としてアンテナ先端側に順次抵抗値
を低く設定し、給電側に可変直流電源を接続した構成と
したので、アンテナエレメントをバイアス電圧の調整に
よるダイオードの確実なスイッチング作用によって遮断
接続することができ、任意の広帯域周波数に対応させる
ことができるようアンテナ有効長を任意に変更すること
ができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例に係る可変長アンテナの構成図である。
【図2】同アンテナによる放射電波の周波数帯域の説明
図である。
【図3】同アンテナを地中レーダに適用した場合の反射
パルスエコーと従来の固定長アンテナによる反射パルス
エコーの比較図である。
【図4】地中探査レーダの基本原理の説明図である。
【図5】レーダの信号処理の概略構成図である。
【図6】時間領域関数のグラフである。
【図7】図3のエコーのBモード映像である。
【図8】ボウタイアンテナへ本発明を適用した構成図で
ある。
【符号の説明】
10 可変長アンテナ 12 アンテナエレメント 14 並列回路 16 アンテナ給電部 18 可変直流電源 20 RF回路 22 直流遮断器
フロントページの続き (72)発明者 木村 憲明 岡山県玉野市玉3丁目1番1号 三井造 船株式会社 玉野事業所内 (72)発明者 森 康成 岡山県玉野市玉3丁目1番1号 三井造 船株式会社 玉野事業所内 (56)参考文献 特開 昭58−138102(JP,A) 特開 昭59−72203(JP,A) 実開 昭49−61423(JP,U) 実開 平6−81113(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01Q 9/14

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多段分割されたアンテナエレメント間を
    ダイオードと抵抗の並列回路により接続し、前記抵抗は
    給電側を最大抵抗値としてアンテナ先端側に順次抵抗値
    を低く設定し、給電側に可変直流電源を接続したことを
    特徴とする可変長アンテナ。
  2. 【請求項2】 前記可変直流電源とアンテナエレメント
    との間に高周波遮断器を介装するとともに、アンテナ給
    電部に直流遮断器を介装したことを特徴とする請求項1
    に記載の可変長アンテナ。
JP20788096A 1996-07-18 1996-07-18 可変長アンテナ Expired - Lifetime JP3239930B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20788096A JP3239930B2 (ja) 1996-07-18 1996-07-18 可変長アンテナ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20788096A JP3239930B2 (ja) 1996-07-18 1996-07-18 可変長アンテナ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH1032417A JPH1032417A (ja) 1998-02-03
JP3239930B2 true JP3239930B2 (ja) 2001-12-17

Family

ID=16547095

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP20788096A Expired - Lifetime JP3239930B2 (ja) 1996-07-18 1996-07-18 可変長アンテナ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3239930B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100961157B1 (ko) 2008-07-30 2010-06-09 한국과학기술연구원 지하탐사 레이더 적응형 안테나 및 그 시스템
WO2010106708A1 (ja) * 2009-03-19 2010-09-23 株式会社村田製作所 アンテナ装置及び無線通信機
JP6924821B2 (ja) * 2016-08-30 2021-08-25 イーエニエーエスセー テック − インスティチュート デ エンゲンハリア デ システマス エ コンピュータドレス テクノロジア エ シエンシアInesc Tec − Instituto De Engenharia De Sistemas E Computadores, Tecnologia E Ciencia 水中無線通信用アンテナ

Also Published As

Publication number Publication date
JPH1032417A (ja) 1998-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4554554A (en) Quadrifilar helix antenna tuning using pin diodes
US4806944A (en) Switchable matching network for an element of a steerable antenna array
US4066970A (en) Pulse shaper for coaxial cable system
US6621462B2 (en) Ultra-wideband magnetic antenna
EP0080511A1 (en) Antenna having electrically positionable phase center
JPH04250392A (ja) 電子製品サーベイランスタグおよびその実施方法
US5111211A (en) Broadband patch antenna
US6034648A (en) Broad band antenna
US6590543B1 (en) Double monopole meanderline loaded antenna
US5471223A (en) Low VSWR high efficiency UWB antenna
EP3506428B1 (en) Direction finder antenna system
US20190229699A1 (en) Phase Shifter for Giga Hertz Integrated Circuits
US2535298A (en) Radio antenna system
JP3239930B2 (ja) 可変長アンテナ
US4468669A (en) Self contained antenna test device
US6346920B2 (en) Broadband fan cone direction finding antenna and array
US5485165A (en) Broadband high efficiency full wave open coaxial stub loop antenna
US2636122A (en) Antenna system
US2661466A (en) Transmitting and receiving apparatus and method for electromagnetic prospecting
US6127983A (en) Wideband antenna for towed low-profile submarine buoy
JP4332760B2 (ja) 地中探査方法
US6791502B2 (en) Stagger tuned meanderline loaded antenna
Farr et al. A simple model of small-angle TEM horns
KR101471931B1 (ko) 안테나 장치 및 이의 제조 방법
CN116073146A (zh) 天线、天线调节方法及雷达装置

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20010921

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091012

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091012

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101012

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111012

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131012

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131012

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141012

Year of fee payment: 13

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term