JP3277590B2 - 誘電体ロッドアンテナ - Google Patents
誘電体ロッドアンテナInfo
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- JP3277590B2 JP3277590B2 JP02875493A JP2875493A JP3277590B2 JP 3277590 B2 JP3277590 B2 JP 3277590B2 JP 02875493 A JP02875493 A JP 02875493A JP 2875493 A JP2875493 A JP 2875493A JP 3277590 B2 JP3277590 B2 JP 3277590B2
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- Japan
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- dielectric rod
- rod antenna
- antenna
- waveguide
- dielectric
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
- H01Q15/24—Polarising devices; Polarisation filters
- H01Q15/242—Polarisation converters
- H01Q15/246—Polarisation converters rotating the plane of polarisation of a linear polarised wave
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/20—Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/24—Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave constituted by a dielectric or ferromagnetic rod or pipe
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- Waveguide Aerials (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、BS放送やインマルサ
ット通信等で使用される誘電体ロッドアンテナに関す
る。
ット通信等で使用される誘電体ロッドアンテナに関す
る。
【0002】
【従来の技術と課題】従来の誘電体ロッドアンテナをパ
ラボラアンテナの1次放射器として使用した場合、ロッ
ドアンテナの磁界面と電界面の指向特性が異なるため、
受信する電磁波の磁界面と電界面のいずれか一方が水平
偏波で、他方が垂直偏波(以下、交差偏波とする)であ
れば、受信した電磁波の磁界面と電界面の間で利得差が
生じるという問題があった。また、従来の誘電体ロッド
アンテナにて円偏波の電磁波を受信した場合、磁界面と
電界面の指向性の差により、偏波損が大きくなるという
問題があった。そのうえ、サイドローブが大きいと、ア
ンテナ効率が劣化するという欠点もあった。
ラボラアンテナの1次放射器として使用した場合、ロッ
ドアンテナの磁界面と電界面の指向特性が異なるため、
受信する電磁波の磁界面と電界面のいずれか一方が水平
偏波で、他方が垂直偏波(以下、交差偏波とする)であ
れば、受信した電磁波の磁界面と電界面の間で利得差が
生じるという問題があった。また、従来の誘電体ロッド
アンテナにて円偏波の電磁波を受信した場合、磁界面と
電界面の指向性の差により、偏波損が大きくなるという
問題があった。そのうえ、サイドローブが大きいと、ア
ンテナ効率が劣化するという欠点もあった。
【0003】そこで、本発明の課題は、磁界面と電界面
の指向特性が略等しく、かつ、サイドローブが小さい誘
電体ロッドアンテナを提供することにある。
の指向特性が略等しく、かつ、サイドローブが小さい誘
電体ロッドアンテナを提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段と作用】以上の課題を解決
するため、本発明に係る誘電体ロッドアンテナは、 (a)最大径を有する基端部と、先細状の先端部と、基
端部と先端部間に位置する傾斜部とを設けた誘電体ロッ
ドと、 (b)誘電体ロッドの外周面で、最大径を有する基端部
と先細状の先端部間の傾斜部に略リング状に設けた導電
体と、 (c)誘電体ロッドを支持する導体製ハウジングと、を
備えたことを特徴とする。
するため、本発明に係る誘電体ロッドアンテナは、 (a)最大径を有する基端部と、先細状の先端部と、基
端部と先端部間に位置する傾斜部とを設けた誘電体ロッ
ドと、 (b)誘電体ロッドの外周面で、最大径を有する基端部
と先細状の先端部間の傾斜部に略リング状に設けた導電
体と、 (c)誘電体ロッドを支持する導体製ハウジングと、を
備えたことを特徴とする。
【0005】以上の構成において、導電体を、誘電体ロ
ッドの外周面で、最大径を有する基端部と先細状の先端
部間の傾斜部に略リング状に設けたため、誘電体ロッド
内部を伝播する電磁波の拡がりが導電体によって均等に
抑制され、磁界面と電界面の指向特性が略等しくなる。
また、本発明に係る誘電体ロッドアンテナは、長尺状フ
ェライト部材をそれ自身の軸方向を誘電体ロッドの軸方
向に平行にした状態で誘電体ロッドの基端部に樹設し、
前記フェライト部材の軸方向に平行に磁界を発生させる
手段を備えたことを特徴とする。あるいは、誘電体ロッ
ドの基端部に平板状偏波変換器を連接したことを特徴と
する。
ッドの外周面で、最大径を有する基端部と先細状の先端
部間の傾斜部に略リング状に設けたため、誘電体ロッド
内部を伝播する電磁波の拡がりが導電体によって均等に
抑制され、磁界面と電界面の指向特性が略等しくなる。
また、本発明に係る誘電体ロッドアンテナは、長尺状フ
ェライト部材をそれ自身の軸方向を誘電体ロッドの軸方
向に平行にした状態で誘電体ロッドの基端部に樹設し、
前記フェライト部材の軸方向に平行に磁界を発生させる
手段を備えたことを特徴とする。あるいは、誘電体ロッ
ドの基端部に平板状偏波変換器を連接したことを特徴と
する。
【0006】以上の構成によって、容易に偏波器付き誘
電体ロッドアンテナが構成される。
電体ロッドアンテナが構成される。
【0007】
【実施例】以下、本発明に係る誘電体ロッドアンテナの
実施例について添付図面を参照して説明する。各実施例
において同一部品及び同一部分には同じ符号を付した。 [第1実施例、図1〜図3]図1に示すように、誘電体
ロッドアンテナ1は、誘電体ロッド2、導波管10及び
レドーム12で構成されている。誘電体ロッド2は横断
面が円形をしており、その材料には樹脂やセラミックス
等が使用されている。誘電体ロッド2の基端部2aの端
部は円錐突起状になっており、誘電体ロッド2内部の伝
播モード(HE11モード)から導波管10内の伝播モー
ド(TE11モード)に変換できるように設計されてい
る。誘電体ロッド2は、誘電体ロッド2の最大径を有す
る基端部2aから先端部2bに向かって徐々に細くなっ
ている。導電膜4は、基端部2aから先端部2bに向か
って傾斜している外周面に、円形リング状に設けられて
いる。この導電膜4はCu,Ag,Ag−Pd等からな
り、めっき、蒸着又はスパッタリング等の手段を用いて
形成されている。
実施例について添付図面を参照して説明する。各実施例
において同一部品及び同一部分には同じ符号を付した。 [第1実施例、図1〜図3]図1に示すように、誘電体
ロッドアンテナ1は、誘電体ロッド2、導波管10及び
レドーム12で構成されている。誘電体ロッド2は横断
面が円形をしており、その材料には樹脂やセラミックス
等が使用されている。誘電体ロッド2の基端部2aの端
部は円錐突起状になっており、誘電体ロッド2内部の伝
播モード(HE11モード)から導波管10内の伝播モー
ド(TE11モード)に変換できるように設計されてい
る。誘電体ロッド2は、誘電体ロッド2の最大径を有す
る基端部2aから先端部2bに向かって徐々に細くなっ
ている。導電膜4は、基端部2aから先端部2bに向か
って傾斜している外周面に、円形リング状に設けられて
いる。この導電膜4はCu,Ag,Ag−Pd等からな
り、めっき、蒸着又はスパッタリング等の手段を用いて
形成されている。
【0008】導体製ハウジングである導波管10は、両
端部10a,10bが開口している円筒形状をしてお
り、この導波管10の内部をTE11モードの電磁波が伝
播するように設計されている。導波管10の一方の開口
部10bに誘電体ロッド2の基端部2aが挿入されてい
る。導波管10の他方の開口部10aには、検出端子
(図示せず)が配設される。この導波管10に、樹脂製
レドーム12が誘電体ロッド2を雨、雪等から保護する
ために取り付けられている。
端部10a,10bが開口している円筒形状をしてお
り、この導波管10の内部をTE11モードの電磁波が伝
播するように設計されている。導波管10の一方の開口
部10bに誘電体ロッド2の基端部2aが挿入されてい
る。導波管10の他方の開口部10aには、検出端子
(図示せず)が配設される。この導波管10に、樹脂製
レドーム12が誘電体ロッド2を雨、雪等から保護する
ために取り付けられている。
【0009】以上の構成からなる誘電体ロッドアンテナ
1において、誘電体ロッド2の外周面にリング状に設け
た導電膜4によって、誘電体ロッド2内部を伝播する電
磁波の拡がりが均等に抑制され、電界面と磁界面の指向
特性が略等しくなる。図2及び図3は誘電体ロッドアン
テナ1の指向特性をそれぞれ磁界面と電界面について測
定した結果をグラフにしたものである(実線15,17
参照)。比較のため、導電膜を設けなかった場合の測定
結果も合わせて表示している(点線16,18参照)。
導電膜4を設けた誘電体ロッドアンテナ1は、特に、電
界面の指向特性が改善されている。すなわち、サイドロ
ーブが低減され、かつ、正面方向の受信電圧に対して1
0dB低い電圧を得る角度が磁界面と電界面で略等しく
なっている。
1において、誘電体ロッド2の外周面にリング状に設け
た導電膜4によって、誘電体ロッド2内部を伝播する電
磁波の拡がりが均等に抑制され、電界面と磁界面の指向
特性が略等しくなる。図2及び図3は誘電体ロッドアン
テナ1の指向特性をそれぞれ磁界面と電界面について測
定した結果をグラフにしたものである(実線15,17
参照)。比較のため、導電膜を設けなかった場合の測定
結果も合わせて表示している(点線16,18参照)。
導電膜4を設けた誘電体ロッドアンテナ1は、特に、電
界面の指向特性が改善されている。すなわち、サイドロ
ーブが低減され、かつ、正面方向の受信電圧に対して1
0dB低い電圧を得る角度が磁界面と電界面で略等しく
なっている。
【0010】この結果、オフセットパラボラアンテナの
一次放射器として、誘電体ロッドアンテナ1を使用した
場合、磁界面と電界面の指向特性が略等しいため、円偏
波である電磁波を受信した場合でも、偏波損が少ないア
ンテナが得られる。 [第2実施例、図4及び図5]図4に示すように、誘電
体ロッドアンテナ20は、誘電体ロッド2、レドーム1
2、導波管22及び導電部材24で構成されている。導
体製ハウジングである導波管22は、両端部22a,2
2bが開口している円筒形状をしている。導波管22の
一方の開口部22bに誘電体ロッド2の基端部2aが挿
入されている。導波管22と誘電体ロッド2は、誘電体
ロッド2の基端部2aから先端部2bに向かって傾斜し
ている外周面に取り付けられた円形リング状導電部材2
4(図5参照)にて固定されている。さらに、固定を堅
固なものにするため、リング状の留め部材23を導波管
22の開口部22b端面に接着剤にて固着させている。
導波管22の他方の開口部22aには検出端子(図示せ
ず)が配設される。
一次放射器として、誘電体ロッドアンテナ1を使用した
場合、磁界面と電界面の指向特性が略等しいため、円偏
波である電磁波を受信した場合でも、偏波損が少ないア
ンテナが得られる。 [第2実施例、図4及び図5]図4に示すように、誘電
体ロッドアンテナ20は、誘電体ロッド2、レドーム1
2、導波管22及び導電部材24で構成されている。導
体製ハウジングである導波管22は、両端部22a,2
2bが開口している円筒形状をしている。導波管22の
一方の開口部22bに誘電体ロッド2の基端部2aが挿
入されている。導波管22と誘電体ロッド2は、誘電体
ロッド2の基端部2aから先端部2bに向かって傾斜し
ている外周面に取り付けられた円形リング状導電部材2
4(図5参照)にて固定されている。さらに、固定を堅
固なものにするため、リング状の留め部材23を導波管
22の開口部22b端面に接着剤にて固着させている。
導波管22の他方の開口部22aには検出端子(図示せ
ず)が配設される。
【0011】以上の構成からなる誘電体ロッドアンテナ
20は、誘電体ロッド2の外周面に取り付けられたリン
グ状導電部材24によって、第1実施例のロッドアンテ
ナ1と同様の作用、効果を奏する。 [第3実施例、図6]図6は偏波変換器付き誘電体ロッ
ドアンテナ30を示すものである。誘電体ロッドアンテ
ナ30は、誘電体ロッド32、導波管10、レドーム1
2、長尺状フェライト部材34、ソレノイド35及びボ
ビン36で構成されている。誘電体ロッド32は横断面
が円形をしている。誘電体ロッド32の基端部32a
は、誘電体ロッド32の最大径より小さい径の略円柱形
状とされ、この円柱形状の基端部32aにフェライト部
材34が樹設している。フェライト部材34の材料とし
てはYIG(yttrium iron garne
t)等が用いられ、その軸方向は誘電体ロッド32の軸
方向に平行である。基端部32aには、略円筒形状のボ
ビン36の胴部に巻き回された巻線からなるソレノイド
35が装着されている。ソレノイド35に電流が流れる
と、ソレノイド35の軸方向、すなわち、フェライト部
材34の軸方向に直流磁界が発生する。誘電体ロッド3
2は、先端部32bに向かって徐々に細くなっており、
導電膜33は先端部32bに向かって傾斜している外周
面に円形リング状に設けられている。
20は、誘電体ロッド2の外周面に取り付けられたリン
グ状導電部材24によって、第1実施例のロッドアンテ
ナ1と同様の作用、効果を奏する。 [第3実施例、図6]図6は偏波変換器付き誘電体ロッ
ドアンテナ30を示すものである。誘電体ロッドアンテ
ナ30は、誘電体ロッド32、導波管10、レドーム1
2、長尺状フェライト部材34、ソレノイド35及びボ
ビン36で構成されている。誘電体ロッド32は横断面
が円形をしている。誘電体ロッド32の基端部32a
は、誘電体ロッド32の最大径より小さい径の略円柱形
状とされ、この円柱形状の基端部32aにフェライト部
材34が樹設している。フェライト部材34の材料とし
てはYIG(yttrium iron garne
t)等が用いられ、その軸方向は誘電体ロッド32の軸
方向に平行である。基端部32aには、略円筒形状のボ
ビン36の胴部に巻き回された巻線からなるソレノイド
35が装着されている。ソレノイド35に電流が流れる
と、ソレノイド35の軸方向、すなわち、フェライト部
材34の軸方向に直流磁界が発生する。誘電体ロッド3
2は、先端部32bに向かって徐々に細くなっており、
導電膜33は先端部32bに向かって傾斜している外周
面に円形リング状に設けられている。
【0012】以上の構成からなる誘電体ロッドアンテナ
30は、誘電体ロッド32の側面に設けたリング状導電
膜33によって、第1実施例のロッドアンテナ1と同様
の作用、効果を奏する。さらに、誘電体ロッド32が受
信した電磁波は、フェライト部材34の内部を伝播する
が、その際、ソレノイド35が発生する直流磁界によっ
てフェライト部材34の内部にファラデー効果が生じ、
電磁波の偏波面を所定の角度だけ回転させる。これによ
り、容易に偏波変換器付き誘電体ロッドアンテナ30が
得られる。
30は、誘電体ロッド32の側面に設けたリング状導電
膜33によって、第1実施例のロッドアンテナ1と同様
の作用、効果を奏する。さらに、誘電体ロッド32が受
信した電磁波は、フェライト部材34の内部を伝播する
が、その際、ソレノイド35が発生する直流磁界によっ
てフェライト部材34の内部にファラデー効果が生じ、
電磁波の偏波面を所定の角度だけ回転させる。これによ
り、容易に偏波変換器付き誘電体ロッドアンテナ30が
得られる。
【0013】[第4実施例、図7]図7は右旋円偏波と
左旋円偏波の切り替え可能な円偏波変換器付き誘電体ロ
ッドアンテナ40を示すものである。誘電体ロッドアン
テナ40は、誘電体ロッド2、レドーム12、導波管4
2、平板状偏波変換器43、検出端子47及びこの検出
端子47を回転駆動させるためのモータ48で構成され
ている。金属製ハウジングである導波管42は円筒形状
をしており、導波管42の一方の端部に設けられた開口
部42aに誘電体ロッド2の基端部2aが挿入されてい
る。
左旋円偏波の切り替え可能な円偏波変換器付き誘電体ロ
ッドアンテナ40を示すものである。誘電体ロッドアン
テナ40は、誘電体ロッド2、レドーム12、導波管4
2、平板状偏波変換器43、検出端子47及びこの検出
端子47を回転駆動させるためのモータ48で構成され
ている。金属製ハウジングである導波管42は円筒形状
をしており、導波管42の一方の端部に設けられた開口
部42aに誘電体ロッド2の基端部2aが挿入されてい
る。
【0014】平板状偏波変換器43は基端部2aの円錐
突起先端部に近接した状態で導波管42の内壁に固定さ
れている。モータ48の回転軸に連結した検出端子47
は、L字形状をしており、モータ48によって回転駆動
する。モータ48の回転軸の回転方向は、右旋回または
左旋回のいずれかをスイッチにより自在に切り換えるこ
とができる。
突起先端部に近接した状態で導波管42の内壁に固定さ
れている。モータ48の回転軸に連結した検出端子47
は、L字形状をしており、モータ48によって回転駆動
する。モータ48の回転軸の回転方向は、右旋回または
左旋回のいずれかをスイッチにより自在に切り換えるこ
とができる。
【0015】以上の構成からなる誘電体ロッドアンテナ
40は、誘電体ロッド2の外周面に設けた導電膜4によ
って第1実施例のロッドアンテナ1と同様の作用、効果
を奏する。さらに、誘電体ロッド2が受信した円偏波の
電磁波は、偏波変換器43によって、右旋性の場合は偏
波変換器43の主面に対して時計回り45度の偏波面を
有する電磁波に変換される。また、左旋性の場合は、偏
波変換器43の主面に対して反時計回り45度の偏波面
を有する電磁波に変換される。従って、偏波変換器43
の主面に対して時計回り45度の偏波面に偏波された電
磁波は、回転駆動している検出端子47をこの位置に合
わせることによって検出される。モータ48の回転軸の
位置を右旋回あるいは左旋回に合わせることによって、
それぞれ右旋円偏波あるいは左旋円偏波の電磁波を検出
できる。これにより、容易に円偏波変換器付き誘電体ロ
ッドアンテナ40が得られる。
40は、誘電体ロッド2の外周面に設けた導電膜4によ
って第1実施例のロッドアンテナ1と同様の作用、効果
を奏する。さらに、誘電体ロッド2が受信した円偏波の
電磁波は、偏波変換器43によって、右旋性の場合は偏
波変換器43の主面に対して時計回り45度の偏波面を
有する電磁波に変換される。また、左旋性の場合は、偏
波変換器43の主面に対して反時計回り45度の偏波面
を有する電磁波に変換される。従って、偏波変換器43
の主面に対して時計回り45度の偏波面に偏波された電
磁波は、回転駆動している検出端子47をこの位置に合
わせることによって検出される。モータ48の回転軸の
位置を右旋回あるいは左旋回に合わせることによって、
それぞれ右旋円偏波あるいは左旋円偏波の電磁波を検出
できる。これにより、容易に円偏波変換器付き誘電体ロ
ッドアンテナ40が得られる。
【0016】[他の実施例]なお、本発明に係る誘電体
ロッドアンテナは前記実施例に限定されるものではな
く、その要旨の範囲内で種々に変形することができる。
特に、誘電体ロッドの外周面に設ける導電体は、全体と
して略リング形状であれば複数の分割片に分離されてい
てもよい。また、導電体は、誘電体ロッドの形状に合わ
せて円形、楕円形あるいは矩形等の種々のリング形状が
選択される。
ロッドアンテナは前記実施例に限定されるものではな
く、その要旨の範囲内で種々に変形することができる。
特に、誘電体ロッドの外周面に設ける導電体は、全体と
して略リング形状であれば複数の分割片に分離されてい
てもよい。また、導電体は、誘電体ロッドの形状に合わ
せて円形、楕円形あるいは矩形等の種々のリング形状が
選択される。
【0017】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、導電体を、誘電体ロッドの外周面で、最大径を
有する基端部と先細状の先端部間の傾斜部に略リング状
に設けたので、磁界面と電界面の指向特性が略等しい誘
電体ロッドアンテナを得ることができる。そして、この
誘電体ロッドアンテナをパラボラアンテナの1次放射器
として使用した場合、効率のよいパラボラアンテナが得
られる。また、サイドローブを小さくできると共に、交
差偏波も利得差なく受信できるため通信用アンテナに要
求される指向性が容易に得られる。
よれば、導電体を、誘電体ロッドの外周面で、最大径を
有する基端部と先細状の先端部間の傾斜部に略リング状
に設けたので、磁界面と電界面の指向特性が略等しい誘
電体ロッドアンテナを得ることができる。そして、この
誘電体ロッドアンテナをパラボラアンテナの1次放射器
として使用した場合、効率のよいパラボラアンテナが得
られる。また、サイドローブを小さくできると共に、交
差偏波も利得差なく受信できるため通信用アンテナに要
求される指向性が容易に得られる。
【0018】さらに、誘電体ロッドの基端部に、長尺状
フェライト部材を樹設したり、平板状偏波変換器を連接
させることにより、容易に偏波変換器付き誘電体ロッド
アンテナが得られる。
フェライト部材を樹設したり、平板状偏波変換器を連接
させることにより、容易に偏波変換器付き誘電体ロッド
アンテナが得られる。
【図1】本発明に係る誘電体ロッドアンテナの第1実施
例を示す断面図。
例を示す断面図。
【図2】図1に示された誘電体ロッドアンテナの磁界面
の指向特性を示すグラフ。
の指向特性を示すグラフ。
【図3】図1に示された誘電体ロッドアンテナの電界面
の指向特性を示すグラフ。
の指向特性を示すグラフ。
【図4】本発明に係る誘電体ロッドアンテナの第2実施
例を示す断面図。
例を示す断面図。
【図5】図4に示された誘電体ロッドアンテナの導電部
材を示す斜視図。
材を示す斜視図。
【図6】本発明に係る誘電体ロッドアンテナの第3実施
例を示す断面図。
例を示す断面図。
【図7】本発明に係る誘電体ロッドアンテナの第4実施
例を示す一部断面図。
例を示す一部断面図。
1…誘電体ロッドアンテナ 2…誘電体ロッド 4…導電膜 10…導波管 20…誘電体ロッドアンテナ 22…導波管 24…導電部材 30…誘電体ロッドアンテナ 32…誘電体ロッド 33…導電膜 34…長尺状フェライト部材 35…ソレノイド 40…誘電体ロッドアンテナ 42…導波管 43…平板状偏波変換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−369905(JP,A) 実開 平4−126403(JP,U) 特公 昭38−12256(JP,B1) 特表 平4−506741(JP,A) 米国特許3765021(US,A)
Claims (1)
- 【請求項1】 最大径を有する基端部と、先細状の先端
部と、前記基端部と前記先端部間に位置する傾斜部とを
設けた誘電体ロッドと、 前記誘電体ロッドの外周面で、最大径を有する前記基端
部と先細状の前記先端部間の前記傾斜部に略リング状に
設けた導電体と、 前記誘電体ロッドを支持する導体製ハウジングと、 を備えたことを特徴とする誘電体ロッドアンテナ。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02875493A JP3277590B2 (ja) | 1993-02-18 | 1993-02-18 | 誘電体ロッドアンテナ |
DE69418076T DE69418076T2 (de) | 1993-02-18 | 1994-02-17 | Dielektrischer Stielstrahler |
EP94102436A EP0612120B1 (en) | 1993-02-18 | 1994-02-17 | Dielectric rod antenna |
US08/198,152 US5550553A (en) | 1993-02-18 | 1994-02-17 | Dielectric rod antenna |
Applications Claiming Priority (1)
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