JP3301750B2 - 4-segment helical antenna - Google Patents

4-segment helical antenna

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JP3301750B2
JP3301750B2 JP2000216618A JP2000216618A JP3301750B2 JP 3301750 B2 JP3301750 B2 JP 3301750B2 JP 2000216618 A JP2000216618 A JP 2000216618A JP 2000216618 A JP2000216618 A JP 2000216618A JP 3301750 B2 JP3301750 B2 JP 3301750B2
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helical antenna
segment
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antenna element
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賢一 山田
裕二朗 田口
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東洋通信機株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は円筒状或は多段円筒状の
基部に螺旋状導体パターンをフォトエッチング技術によ
って精度良く且つ容易に製造した4線分数巻ヘリカルア
ンテナにおいて、該4線分数巻ヘリカルアンテナ素子を
支持する金属ベース等からの反射波の影響による利得の
低下及び指向性の劣化を防止することができる4線分数
巻ヘリカルアンテナに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a four-segment helical antenna in which a spiral conductor pattern is accurately and easily manufactured on a cylindrical or multistage cylindrical base by photoetching technology. The present invention relates to a four-segment helical antenna capable of preventing a decrease in gain and a deterioration in directivity due to the influence of a reflected wave from a metal base or the like supporting an antenna element.

【0002】[0002]

【従来の技術】静止衛星や軌道周回衛星を利用した通信
システム等において使用されているアンテナとして、従
来から4線分数巻ヘリカルアンテナが注目され、多用さ
れている。図11はこのようなシステムに用いられる従
来の4線分数巻ヘリカルアンテナの一例を示す断面図で
ある。この図に示す4線分数巻ヘリカルアンテナは基部
101に取り付けられたレドーム102内に配置されて
おり、前記基部101上に取り付けられるバラン103
と、このバラン103上に設けられるアンテナ本体10
4と、前記基部101の下部に設けられ前記バラン10
3に接続されるハイブリッド回路(HYB)105とを
備えている。アンテナ本体は図12に示す如く円柱形に
形成されたマイラー部材106と、このマイラー部材1
06の外周に螺旋状に巻付けられる2本のアンテナエレ
メント107、108とを備えており、これら各アンテ
ナエレメント107、108の各下端は前記バラン10
3の4つの端子に接続されている。バラン103は前記
ハイブリッド回路105と前記各アンテナエレメント1
07、108との間の平衡/非平衡を調整する部分であ
り、その下端は基部101を貫通する同軸ケーブル等に
より前記ハイブリッド回路105に接続されている。ハ
イブリッド回路105は航空機内に配置した送受信機か
ら入出力される信号を互いに所定角度だけ位相をずらし
た2つの信号を導出して前記バラン103に供給する処
理と、前記アンテナ本体に着信しバラン103を介して
出力される2つの受信信号を合成して前記送受信機に供
給する処理とを行なう。
2. Description of the Related Art As an antenna used in a communication system using a geostationary satellite or an orbiting satellite or the like, a four-segment helical antenna has been attracting attention and has been widely used. FIG. 11 is a sectional view showing an example of a conventional four-segment helical antenna used in such a system. The four-segment helical antenna shown in this figure is disposed in a radome 102 attached to a base 101, and a balun 103 attached on the base 101.
And an antenna body 10 provided on the balun 103.
4 and the balun 10 provided below the base 101.
3 is connected to the hybrid circuit (HYB) 105. The antenna body has a mylar member 106 formed in a cylindrical shape as shown in FIG.
06, two antenna elements 107 and 108 wound spirally around the outer periphery of the balun 10.
3 are connected to four terminals. The balun 103 includes the hybrid circuit 105 and the antenna elements 1
The lower end is connected to the hybrid circuit 105 by a coaxial cable or the like penetrating the base 101. The hybrid circuit 105 derives two signals whose phases are shifted from each other by a predetermined angle with respect to signals input and output from a transceiver arranged in the aircraft and supplies the signals to the balun 103. And a process of combining the two received signals output through the interface and supplying the combined signal to the transceiver.

【0003】しかしながら、上述した円筒状の4線分数
巻ヘリカルアンテナは図13(b)(c)に示すように比較的
適用周波数帯域が狭く、しかも同一アンテナを用いて同
時送受信を行う場合等においては、所望周波数離れた信
号周波数に対応することが困難であった。即ち、図13
(a)(b)(c)は従来の単一円柱による4線分数巻ヘリカル
アンテナの具体的寸法と、バランの2つの入力端夫々か
らアンテナ側を見た定在波比(SWR)を測定した結果
である。この例では、同図(a)に示すようにマイラ部寸
法を定めると共に、1.53GHz〜1.56GHz及
び1.63GHz〜1.66GHzを使用できるように
アンテナパターン(マイラ部周面の導体パターン)を形
成している。理想的にはバランの2つの入力端夫々から
みたSWRは共に同一特性となるべきであるが、製造誤
差や材質の不均一等に起因し、一般に多少異なったもの
となる。アンテナの総合特性は上記SWRにも大きく左
右され、実用に供し得るSWRの限界値は一般的に1.
5(以下)である。この点から見ると、同図(b)(c)に示
した従来のアンテナでは、(b)において1.66GHz
ではSWRが2.2、又(c)では1.63GHzのSW
Rが1.8と所望値をはずれており、このままでは実用
に供し得ないことが分かる。このように従来の4線分数
巻ヘリカルアンテナの周波数帯域は一般に狭いと云う欠
点があった。
However, the above-mentioned cylindrical four-segment helical antenna has a relatively narrow applicable frequency band as shown in FIGS. 13 (b) and 13 (c), and is used for simultaneous transmission and reception using the same antenna. However, it was difficult to cope with a signal frequency separated by a desired frequency. That is, FIG.
(a), (b), and (c) show the specific dimensions of a conventional single-column four-segment helical antenna and the standing wave ratio (SWR) of the balun viewed from the two input ends of the antenna. This is the result. In this example, the dimensions of the mylar portion are determined as shown in FIG. 7A, and the antenna pattern (the conductor pattern on the peripheral surface of the mylar portion) is used so that 1.53 GHz to 1.56 GHz and 1.63 GHz to 1.66 GHz can be used. ) Is formed. Ideally, the SWRs seen from each of the two input terminals of the balun should have the same characteristics, but generally differ slightly due to manufacturing errors, non-uniform materials, and the like. The overall characteristics of an antenna greatly depend on the above-mentioned SWR, and the limit value of a practically usable SWR is generally 1.
5 (below). From this point of view, in the conventional antenna shown in FIGS.
In 2.2, the SWR is 2.2, and in (c), the SW of 1.63 GHz
R deviates from the desired value of 1.8, indicating that it cannot be put to practical use as it is. As described above, the frequency band of the conventional four-segment helical antenna is generally narrow.

【0004】又、円筒、円柱体周面に螺旋状に設けるア
ンテナパターン製造に当っては、従来円柱状に形成され
たマイラー部材106上に銅箔等を細幅帯状(リボン
状)に裁断したアンテナエレメント107、108を螺
旋状に巻き付けるという手法等を用いてアンテナ本体1
04を作成していたので、作成に手間がかかり生産コス
トの低減を阻害していた。また、このようなパターン形
成方法は、作業者の熟練度がアンテナ本体104の寸法
精度に直接影響する煩雑な作業であるため量産に適さな
いばがりか、寸法精度を均一化することが困難であるた
め製品の歩留が悪く、更には外観が悪化して製品価値が
低下する等の不具合を有する。そこで、このような問題
を解決するために、円柱状に形成されたマイラー部材1
06上に銅箔を貼付してこれをエッチングするという手
法も考えられる。しかしながら、マスキング技術を含む
現在のエッチング技術では曲面上に精密なパターンを形
成することが困難であった。特に、以下詳述する本発明
に係る4線分数巻ヘリカルアンテナのように径が異なる
上部円筒部と、下部円筒部をテーパー部を介して接続し
た形状の基部(テフロン、プラスティック等から成る)
の周面に4線分数巻アンテナパターンを形成したアンテ
ナにあっては、パターン形成作業がより困難である。
In manufacturing an antenna pattern spirally provided on the peripheral surface of a cylinder or column, a copper foil or the like is cut into a narrow band (ribbon) on a mylar member 106 conventionally formed in a column. The antenna body 1 is formed by using a method of spirally winding the antenna elements 107 and 108 or the like.
Since the 04 was created, it was troublesome to create it, which hindered a reduction in production cost. Further, such a pattern forming method is a complicated operation in which the skill of the operator directly affects the dimensional accuracy of the antenna main body 104, so it is not suitable for mass production, or it is difficult to make the dimensional accuracy uniform. For this reason, the yield of the product is poor, and further, the appearance is deteriorated, and the product value is lowered. Therefore, in order to solve such a problem, a mylar member 1 formed in a columnar shape is used.
It is also conceivable to attach a copper foil on the substrate 06 and etch it. However, it is difficult to form a precise pattern on a curved surface by the current etching technology including the masking technology. In particular, a base (comprising Teflon, plastic, etc.) in which an upper cylindrical portion having a different diameter, such as a four-segment helical antenna according to the present invention described below, and a lower cylindrical portion connected via a tapered portion.
In the case of an antenna in which a four-segment winding antenna pattern is formed on the peripheral surface, the pattern forming operation is more difficult.

【0005】次に、図14に示すように上記4線分数巻
ヘリカルアンテナを航空機の機体等100に取り付けた
場合には、図15に示す如く放射パターンの垂直方向の
利得が小さくなってしまい、又アンテナ全体の指向特性
を劣化させる虞れがある。即ち、同図に示す放射パター
ンにおいては、方向変化に伴って利得が変化するが、こ
こでは図示を簡単にするために方向に対する利得の最大
値を外側の線で、又利得最小値を内側の線で示した。こ
の図に示す利得では最小値を結んだ線である内側の放射
パターンP1と、各方位における利得の最大値を結んだ
線である外側の放射パターンP2との間の変動幅が大き
くなっており、総合的なアンテナの利得は小さくなって
いる。特性低下の原因は、アンテナ本体104が放射し
た電波の一部が図14に示すように金属ベース101や
機体100で反射するからであると考えられる。また、
ハイブリッド回路やバランにアンテナ素子からの電波が
混入すると、これらの回路が正常に機能しない事態を生
じることがあり、その結果としてSWR、アンテナ効率
低下を招来し、指向特性の劣化を来すこととなる。
[0005] Next, when the four-segment helical antenna is mounted on the body 100 of an aircraft as shown in FIG. 14, the vertical gain of the radiation pattern becomes small as shown in FIG. Moreover, there is a possibility that the directivity characteristics of the entire antenna may be deteriorated. That is, in the radiation pattern shown in the figure, the gain changes with a change in direction. Here, for the sake of simplicity, the maximum value of the gain in the direction is indicated by the outer line, and the minimum value of the gain is indicated by the inner line. Shown by a line. In the gain shown in this figure, the fluctuation width between the inner radiation pattern P1 which is a line connecting the minimum values and the outer radiation pattern P2 which is a line connecting the maximum values of the gains in each direction is large. The overall antenna gain is smaller. It is considered that the cause of the characteristic deterioration is that a part of the radio wave emitted by the antenna main body 104 is reflected by the metal base 101 or the body 100 as shown in FIG. Also,
If radio waves from antenna elements are mixed into a hybrid circuit or balun, these circuits may not function properly, resulting in a decrease in SWR and antenna efficiency, resulting in deterioration of directional characteristics. Become.

【0006】[0006]

【発明の目的】本発明の目的は、4線分数巻ヘリカルア
ンテナを航空機等に搭載した場合においても、アンテナ
本体からの電波がアンテナベースや機体で反射すること
を防ぎ、これによって放射パターンをより理想に近い形
状とし、指向特性の低下を防止することができる4線分
数巻ヘリカルアンテナを提供することに存する。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to prevent a radio wave from an antenna body from being reflected by an antenna base or an airframe even when a four-segment helical antenna is mounted on an aircraft or the like, thereby improving a radiation pattern. It is an object of the present invention to provide a four-segment helical antenna having a shape close to an ideal and capable of preventing a decrease in directivity.

【0007】[0007]

【発明の概要】上記課題を達成する為、請求項1の発明
は、4線分数巻ヘリカルアンテナ素子と、該4線分数巻
ヘリカルアンテナ素子の下部に接続される制御回路との
間に、金属板の上面に電波吸収体層を積層して成るシー
ルド板を配置し、該シールド板上面にて4線分数巻ヘリ
カルアンテナ素子の下部を支持したことを特徴とする。
請求項2の発明は、前記4線分数巻ヘリカルアンテナ素
子は、直径寸法の異なる複数の円柱体を同軸状且つ多段
に接続し、その周面に導体パターンを形成したものであ
ることを特徴とする。請求項3の発明は、前記4線分数
巻ヘリカルアンテナ素子は、前記複数の円柱体の接続部
分に互いの周面を接続するテーパー部を有したことを特
徴とする。請求項4の発明は、前記4線分数巻ヘリカル
アンテナ素子は、その先端部の角を削り、テーパー部と
したことを特徴とする。請求項5の発明は、前記シール
ド板を構成する金属板は、アルミニウム又は銅基板から
成り、前記電波吸収体層は、フェライト層であることを
特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is to provide a method in which a four-segment helical antenna element and a control circuit connected below the four-segment helical antenna element are provided with a metal. A shield plate formed by laminating a radio wave absorber layer is disposed on an upper surface of the plate, and a lower portion of the 4-segment helical antenna element is supported on the upper surface of the shield plate.
The invention according to claim 2 is characterized in that the four-segment helical antenna element is formed by connecting a plurality of cylindrical bodies having different diameters coaxially and in multiple stages, and forming a conductor pattern on the peripheral surface thereof. I do. The invention according to claim 3 is characterized in that the four-segment helical antenna element has a tapered portion connecting a peripheral surface to a connecting portion of the plurality of cylindrical bodies. According to a fourth aspect of the present invention, the four-segment helical antenna element has a tapered portion formed by cutting off a corner of a tip portion thereof. The invention according to claim 5 is characterized in that the metal plate constituting the shield plate is made of an aluminum or copper substrate, and the radio wave absorber layer is a ferrite layer.

【0008】[0008]

【発明の実施例】以下、本発明を図面に示した実施の形
態に基づいて詳細に説明する。図1は本発明の4線分数
巻ヘリカルアンテナの第1の実施例を示す斜視外観図で
ある。この図に示す例では、先端部の角を削ってテーパ
部1とした第1の円柱部2と、該円柱部2より大きい直
径の第2の円柱部3と、これら2つの円柱部2、3を接
続する第2のテーパ部4とを、共に中心軸を同じくして
連結した形状のマイラ部材(多段円柱体)5の周面に、
従来アンテナと同じ様に螺旋状に4本の導体パターン6
を形成したものである。この実施例の特徴は、直径の異
なる2つの円柱部を同軸且つ上下位置関係で配したこ
と、及び先端部と前記2つの円柱接続部分にテーパ部を
有する点であって、理由の解明は詳細になされていない
が、従来のアンテナに比して広帯域化が可能となる。図
2(a)(b)(c)は本発明の第1実施例の実測結果を示す図
であり、上記図1に示した形状の上下2つの円柱部2、
3の各直径を20(mm)、25(mm)とする他、他
の寸法を同図(a)に示す様に設定し、1.53GHz〜
1.56GHz及び1.63GHz〜1.66GHzの
SWRが1.5以下となるように他の寸法を決定して制
作した4線分数巻ヘリカルアンテナのバランの2つの入
力端からみたVSWRの特性を示したものである。この
図と、前記図13(b)(c)の従来の特性図とを比較すれ
ば、本実施例における特性改善効果が明らかであろう。
即ち、このアンテナでは図2(b)(c)のいずれにおいて
も、所望周波数範囲内ではすべてSWRが1.5以下と
なっている。上述した改善効果は図1に示す形状に限ら
ず、他に種々変形したものにおいても同様に認められ
る。例えば、図3(a)は先端部にのみ所要幅のテーパー
を付したアンテナで、その特性は(b)(c)に示す通りであ
り、図(b)の最高周波数にて若干SWRの悪化があるも
のの、従来のものより改善されている。また、図4(a)
は前記先端部のテーパー幅を大きくした形状のアンテナ
であって、このときは図3とほぼ同様に図4(b)(c)に示
した特性となる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on an embodiment shown in the drawings. FIG. 1 is a perspective external view showing a first embodiment of a four-segment helical antenna according to the present invention. In the example shown in this figure, a first cylindrical portion 2 having a tapered portion 1 formed by cutting off a corner of a distal end portion, a second cylindrical portion 3 having a diameter larger than the cylindrical portion 2, and these two cylindrical portions 2, 3 is connected to a second tapered portion 4 on the peripheral surface of a mylar member (multi-stage cylindrical body) 5 having the same central axis.
Four conductor patterns 6 spirally like the conventional antenna
Is formed. The features of this embodiment are that two cylindrical portions having different diameters are arranged coaxially and in a vertical positional relationship, and that a tip portion and a tapered portion are provided at the connecting portion between the two cylindrical portions. However, it is possible to increase the bandwidth as compared with the conventional antenna. FIGS. 2A, 2B, and 2C are diagrams showing the measurement results of the first embodiment of the present invention. The upper and lower two cylindrical portions 2 having the shape shown in FIG.
In addition to setting the diameter of each of No. 3 to 20 (mm) and 25 (mm), other dimensions were set as shown in FIG.
The characteristics of the VSWR seen from the two input terminals of the balun of the four-segment helical antenna manufactured with other dimensions determined so that the SWR of 1.56 GHz and 1.63 GHz to 1.66 GHz are 1.5 or less. It is shown. By comparing this figure with the conventional characteristic diagrams of FIGS. 13B and 13C, the effect of improving the characteristics in the present embodiment will be apparent.
That is, in this antenna, in all of FIGS. 2B and 2C, the SWR is 1.5 or less in the desired frequency range. The improvement effect described above is not limited to the shape shown in FIG. For example, FIG. 3 (a) shows an antenna in which the required width is tapered only at the tip, and its characteristics are as shown in (b) and (c). At the highest frequency in FIG. Although there is, it is improved than the conventional one. FIG. 4 (a)
Is an antenna having a shape in which the taper width of the tip portion is increased. In this case, the characteristics shown in FIGS. 4B and 4C are almost the same as in FIG.

【0009】更に、図5(a)は単一円筒又は円柱全体に
若干のテーパーを施したもので、この形状によっても同
図(b)(c)に示す如く従来のものに比べると、全体的な特
性改善が認められる。なお、上記図3、図4、図5夫々
の(b)(c)に示した各2つの特性は図2の場合と同様にア
ンテナに接続したバランの2つの入力端夫々からアンテ
ナ側を見たときのSWR特性図である。また、参考まで
に上述した本発明の4線分数巻ヘリカルアンテナの各実
施例における利得と、軸比特性を図6に示す。尚、従来
のものとの比較を容易にするため、図12及び図13に
示した従来の単一円柱形状のアンテナ特性も併記してあ
る。同図からも明らかな様に利得においても大幅な改善
が認められる。上記実施例では、直径の異なる円柱又は
円筒を2本連結した場合を示したが、本発明はこの例に
限定される訳ではなく、順次直径寸法の異なる3本以上
の円柱又は円筒を同様に連結してもよいし、更には図
4、図5に示したものを多段接続したものも有効であ
る。また、図示した具体的数値の他の寸法は使用するア
ンテナ基部の材質(誘電率等)の違いによって異なるか
ら、希望する周波数にて同調する様適宜決定すれば良
い。
FIG. 5 (a) shows that a single cylinder or a cylinder is slightly tapered as a whole. Due to this shape, as shown in FIGS. Characteristic improvement is recognized. The two characteristics shown in (b) and (c) of FIGS. 3, 4 and 5 respectively show the antenna side from each of the two input terminals of the balun connected to the antenna as in the case of FIG. FIG. 9 is a SWR characteristic diagram when the illuminating device is turned on. FIG. 6 shows the gain and the axial ratio characteristics in each embodiment of the four-segment helical antenna of the present invention described above for reference. The characteristics of the conventional single columnar antenna shown in FIGS. 12 and 13 are also shown for easy comparison with the conventional antenna. As is clear from the figure, a significant improvement is also observed in the gain. In the above embodiment, a case where two cylinders or cylinders having different diameters are connected is shown. However, the present invention is not limited to this example, and three or more cylinders or cylinders having different diameters are sequentially formed in the same manner. It is also possible to connect them, or to connect those shown in FIGS. 4 and 5 in multiple stages. Further, other dimensions of the specific numerical values shown in the figure differ depending on the material (dielectric constant and the like) of the antenna base used, and may be appropriately determined so as to tune at a desired frequency.

【0010】次に、上述した4線分数巻ヘリカルアンテ
ナをはじめとした円筒又は円柱周面に導体パターンを形
成する方法について詳細に説明する。図7は本発明方法
の実施に使用するマスクと、該マスクを用いたパターン
形成方法の説明図であり、図1に示した外径が軸方向の
各部位によって一定でないテフロン製の多段円柱体(ア
ンテナ基部)61の外周面上にマスク64を用いて螺旋
状のアンテナパターンを形成する場合を示している。こ
のマスク64は、多段円柱体61の外周面に密着整合す
る内面形状を有した袋体65からなり、袋体65は例え
ば透明且つ薄肉の樹脂製シートから構成する。この袋体
65の大径の底面は開放しておき、図示のように多段円
柱体61の上方から被せるだけでマスクの装着を完了す
るように構成する。袋体65は、地の部分66を非透明
状に構成するとともに、その周面には多段円柱体61の
外周面に形成しようとするアンテナパターンに見合う形
状の透明部67を複数本並列に螺旋状に形成する。な
お、円柱体の頂面にアンテナパターンの交差部を形成す
る場合には、この部分に対応するマスク頂面にその形状
に対応する透明部67bを形成する必要のあること勿論
であるが、交差するパターンが接触しないように一方の
パターンを切断しておく。また、本発明において使用す
る袋体65は、少なくとも軸方向下端が開放しておれば
よく、軸方向上端の開放の有無は問わない。以上の構成
を有したマスク64を用いたパターンの蒸着工程を説明
すると、まずテフロン製の多段円柱体61の表面を薬品
を用いて粗面状に加工した上で蒸着、メッキ等によって
金属層を一様に積層形成し、更に暗室内で金属層上に一
様に感光剤を塗布する。続いて、感光剤を塗布した円柱
体1にマスク64を被せて密着させる。尚、テフロン製
の多段円柱体表面を粗面状に加工するのは蒸着又はメッ
キ金属との接着性を高めるためである。次に、マスクを
施した多段円柱体61を回転させながら均一に露光光を
照射すると、アンテナパターンに対応する形状を有した
透明部67内に位置する感光剤が感光して固化する。な
お、露光に際しては多段円柱体を回転させることなく、
固定した多段円柱体の全方向から露光光を照射するよう
にしてもよい。続いて、マスク64を外し、未感光の感
光剤部分をハイポ(チオ硫酸ナトリウム)等によって除
去してから、続いて除去された未感光の感光剤の下に位
置する金属膜をエッチング液によって除去する。最後に
固化した感光剤を洗浄することによってアンテナパター
ンを得ることができる。
Next, a method for forming a conductor pattern on the peripheral surface of a cylinder or a cylinder including the above-described four-segment helical antenna will be described in detail. FIG. 7 is an explanatory view of a mask used for carrying out the method of the present invention and a pattern forming method using the mask. The multi-stage cylindrical body made of Teflon whose outer diameter shown in FIG. A case where a spiral antenna pattern is formed on the outer peripheral surface of (antenna base) 61 using a mask 64 is shown. The mask 64 is formed of a bag 65 having an inner surface shape that closely matches the outer peripheral surface of the multi-stage cylindrical body 61. The bag 65 is made of, for example, a transparent and thin resin sheet. The large-diameter bottom surface of the bag body 65 is left open, and the mask mounting is completed only by covering from above the multi-stage cylindrical body 61 as shown in the figure. The bag body 65 has a ground portion 66 formed in a non-transparent shape, and a plurality of transparent portions 67 having a shape corresponding to the antenna pattern to be formed on the outer peripheral surface of the multi-stage cylindrical body 61 are spirally formed on the peripheral surface thereof. It is formed in a shape. When an intersection of the antenna pattern is formed on the top surface of the cylindrical body, it is of course necessary to form a transparent portion 67b corresponding to the shape on the mask top surface corresponding to this portion. One pattern is cut in advance so that the pattern does not touch. Further, the bag body 65 used in the present invention only needs to open at least the lower end in the axial direction, and it does not matter whether or not the upper end in the axial direction is open. The step of depositing a pattern using the mask 64 having the above configuration will be described. First, the surface of the multi-stage cylindrical body 61 made of Teflon is processed into a rough surface using a chemical, and then a metal layer is formed by vapor deposition, plating, or the like. A uniform layer is formed, and a photosensitive agent is uniformly applied on the metal layer in a dark room. Subsequently, a mask 64 is placed over and adhered to the cylindrical body 1 to which the photosensitive agent has been applied. The reason for processing the surface of the multi-stage cylindrical body made of Teflon into a rough surface is to enhance the adhesion to the metal deposited or plated. Next, when the exposure light is uniformly irradiated while rotating the masked multi-stage cylindrical body 61, the photosensitive agent located in the transparent portion 67 having a shape corresponding to the antenna pattern is exposed to light and solidified. During exposure, without rotating the multi-stage cylindrical body,
The exposure light may be emitted from all directions of the fixed multi-stage cylindrical body. Subsequently, the mask 64 is removed, and the unexposed portion of the photosensitive agent is removed by using hypo (sodium thiosulfate) or the like. Then, the metal film located below the removed unexposed portion of the photosensitive agent is removed by an etchant. I do. Finally, the antenna pattern can be obtained by washing the solidified photosensitive agent.

【0011】この手順に従ってエッチングを行えば、多
段円柱体に対するパターン形成を容易且つ精度よく実現
できるため、大量生産が可能となり、コストダウンを図
ることができる。なお、上記マスクを用いたエッチング
方法は多段円柱体に対するパターン形成に適用する場合
に特に有効であり、外周面の形状に密着する袋状のマス
クを作成することによって上記エッチング作業を容易に
行うことが可能となる。従って、請求の範囲において円
柱体とは、円筒体の他にも多段円柱体、多角柱、錐状体
その他の立方体を含む概念である。なお、この袋状のマ
スクを製造する手順としては、非透明部66とアンテナ
パターンに相当する透明部67を有した展開状態にある
樹脂シートを予め所要の形状に裁断しておき、このシー
トをロール状に丸めて袋体65を形成するのが好まし
い。尚、多段状円筒のテーパ部については、上記袋体を
更に被加工物同様の形状の型によって加熱成形すること
によって比較的容易に所望形状の袋体を得ることができ
よう。以上説明したように本発明の第1の実施例の4線
分数巻ヘリカルアンテナによれば、適応周波数帯域を拡
大することができるので、例えば所要周波数離れたチャ
ネル周波数を使用する同時送受話通信をひとつのアンテ
ナで行う場合等に有効である。また、本発明の製造方法
によれば、一般的な円柱、円筒の周面、殊に太さの異な
る多段円柱体周面に所要導体パターンを正確に形成する
ことができるので、本発明に係る4線分数巻ヘリカルア
ンテナを量産する上で効果がある。
If etching is performed according to this procedure, pattern formation on the multi-stage cylindrical body can be easily and accurately realized, so that mass production is possible and cost can be reduced. Note that the etching method using the mask is particularly effective when applied to pattern formation on a multi-stage cylindrical body, and the above-described etching operation can be easily performed by creating a bag-shaped mask that is in close contact with the shape of the outer peripheral surface. Becomes possible. Therefore, in the claims, the cylindrical body is a concept including a multistage cylindrical body, a polygonal pillar, a conical body, and other cubes in addition to the cylindrical body. As a procedure for manufacturing the bag-shaped mask, a resin sheet in an unfolded state having a non-transparent portion 66 and a transparent portion 67 corresponding to an antenna pattern is cut into a required shape in advance, and this sheet is It is preferable to form the bag 65 by rolling it into a roll. As for the tapered portion of the multi-stage cylinder, a bag having a desired shape can be relatively easily obtained by heating and molding the above bag with a mold having the same shape as the workpiece. As described above, according to the four-segment helical antenna according to the first embodiment of the present invention, the adaptive frequency band can be expanded. For example, simultaneous transmission / reception communication using a channel frequency separated by a required frequency can be performed. This is effective when performing with one antenna. Further, according to the manufacturing method of the present invention, the required conductor pattern can be accurately formed on the peripheral surface of a general cylinder or a cylinder, particularly on the peripheral surface of a multi-stage cylindrical body having a different thickness. This is effective in mass-producing a four-segment helical antenna.

【0012】次に、図8は本発明の第2の実施例を示す
断面図であり、図9はその外観斜視図である。この図に
示す4線分数巻ヘリカルアンテナ装置は航空機等の機体
(アンテナ取付け対象面)71に固定することを想定し
て作成されたもので、アルミニウム等のベース72と、
ベース72上に立設固定した支柱73の上端によって支
持されたシールド板74と、シールド板74上に固定し
たアンテナ本体(アンテナ素子)75と、シールド板7
4の下方においてベース72上に配置されたハイブリッ
ド回路(HYB)76及びバラン(図示を省略)を介し
てアンテナエレメント81、82に接続された整合回路
77とを有する。アンテナ本体(アンテナ素子)75
は、マイラー部材80と、このマイラー部材80に螺旋
状に巻付けられる細幅帯状の2本のアンテナエレメント
81、82とを備え、これら各アンテナエレメント8
1、82の下端はバラン(図示を省略)とセミリジッド
ケーブル83、84とを介して整合回路77に接続され
ている。このアンテナ本体75の形状としては、図示し
たように図1と図2(a)において示したタイプものであ
っても良いし、或は図3(a)、図4(a)、図5(a)に示し
た形状のものであっても良い。更には図12、及び図1
3(a)に示した従来のストレート型のアンテナ素子であ
っても良い。シールド板74は、例えばアルミニウム基
板85と、アルミニウム基板85上面に積層したフェラ
イト層等の電波吸収体層86から構成する。このように
アンテナ本体75と、ハイブリッド回路76及び整合回
路77等の制御回路との間にシールド板74を配置し
て、アンテナ本体からアンテナ近傍の機体71或はベー
ス72上に放射される電波を電波吸収体層86で吸収す
るようにしたため、アンテナの放射特性に対して反射し
た電波が与える悪影響を低減することができる。また、
アルミニウム等の導電基板85を用いることによってア
ンテナ本体とハイブリッド回路及び整合回路等の制御回
路との間の電界的遮蔽効果を得ることも可能となる。
FIG. 8 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 9 is an external perspective view thereof. The four-segment helical antenna device shown in FIG. 1 is designed on the assumption that it is fixed to an airframe (antenna mounting target surface) 71 of an aircraft or the like.
A shield plate 74 supported by the upper end of a support column 73 erected on the base 72; an antenna body (antenna element) 75 fixed on the shield plate 74;
A hybrid circuit (HYB) 76 and a matching circuit 77 connected to the antenna elements 81 and 82 via a balun (not shown) are provided below the base 4 on the base 72. Antenna body (antenna element) 75
Comprises a mylar member 80 and two narrow strip-shaped antenna elements 81 and 82 spirally wound around the mylar member 80.
The lower ends of 1 and 82 are connected to a matching circuit 77 via a balun (not shown) and semi-rigid cables 83 and 84. The shape of the antenna body 75 may be the type shown in FIGS. 1 and 2 (a) as shown, or may be the shape shown in FIGS. 3 (a), 4 (a), and 5 (a). The shape shown in a) may be used. Further, FIG. 12 and FIG.
The conventional straight-type antenna element shown in FIG. The shield plate 74 includes, for example, an aluminum substrate 85 and a radio wave absorber layer 86 such as a ferrite layer laminated on the upper surface of the aluminum substrate 85. As described above, the shield plate 74 is disposed between the antenna main body 75 and the control circuits such as the hybrid circuit 76 and the matching circuit 77, and the radio wave radiated from the antenna main body to the body 71 or the base 72 near the antenna is transmitted. Since the electromagnetic wave is absorbed by the radio wave absorber layer 86, the adverse effect of the reflected radio wave on the radiation characteristics of the antenna can be reduced. Also,
By using a conductive substrate 85 of aluminum or the like, it is also possible to obtain an electric field shielding effect between the antenna body and control circuits such as a hybrid circuit and a matching circuit.

【0013】図10は本発明の実施例に係る4線分数巻
ヘリカルアンテナから放射される電波の放射パターンの
垂直方向の利得を示す図であり、各方位毎における利得
の最小値を結んだ線である内側の放射パターンP1’
と、各方位における利得の最大値を結んだ線である外側
の放射パターンP2’との間の変動幅が小さくなってい
るとともに、図15の場合に比して放射パターンの全体
形状が円形により近くなっており、アンテナの放射特性
が向上し、理想に近くなることが分かる。前記送受信機
から送信信号が出力されたときにはハイブリッド回路7
6によりこの送信信号から所定角度だけ位相をずらした
2つの送信信号を出力し、また前記ハイブリッド回路7
6に2つの受信信号が入力されたときにはこれらの受信
信号を合成して前記送受信機に供給する。また、バラン
(図示を省略)はハイブリッド回路76と前記アンテナ
本体75との間の平衡/非平衡を変換する部分である。
前述のようにアンテナ本体からの電波がハイブリッド回
路76等に混入すると、これらの回路が正常に機能しな
い事態を生じることがあり、その結果としてSWR、ア
ンテナ効率低下を招来し、指向特性の劣化を来すことと
なるが、本発明の第2実施例においてはアンテナ本体7
5と回路75、76との間にシールド板74を介在して
いるため、ベース或は機体に向けて放射される電波がシ
ールド板によって吸収されるため上記の如き不具合の発
生が防止される。以上説明したように本発明の第2の実
施例においては、アンテナ本体から放射した電波の一部
がアンテナのベースや機体等に反射することに起因して
発生する放射特性の劣化や、該電波の一部がアンテナ本
体の下方に位置する制御回路に混入することに起因した
誤動作を防止することができる。
FIG. 10 is a diagram showing the vertical gain of the radiation pattern of the radio wave radiated from the four-segment helical antenna according to the embodiment of the present invention, wherein the lines connecting the minimum values of the gain in each direction are shown. Inner radiation pattern P1 '
15 and the outer radiation pattern P2 ′, which is a line connecting the maximum values of the gains in the respective directions, is smaller, and the entire shape of the radiation pattern is circular due to the circular shape as compared with the case of FIG. It can be seen that the radiation characteristics of the antenna are improved, and the radiation characteristics of the antenna are improved. When a transmission signal is output from the transceiver, the hybrid circuit 7
6, two transmission signals whose phases are shifted by a predetermined angle from this transmission signal are output.
When two received signals are input to 6, the received signals are combined and supplied to the transceiver. A balun (not shown) is a part that converts the balance / unbalance between the hybrid circuit 76 and the antenna body 75.
As described above, when radio waves from the antenna body enter the hybrid circuit 76 and the like, these circuits may not function properly. As a result, the SWR and the antenna efficiency may be reduced, and the directional characteristics may be deteriorated. In the second embodiment of the present invention, the antenna body 7
Since the shield plate 74 is interposed between the circuit board 5 and the circuits 75 and 76, radio waves radiated toward the base or the airframe are absorbed by the shield plate, thereby preventing the above-mentioned problems from occurring. As described above, in the second embodiment of the present invention, the deterioration of the radiation characteristic caused by the reflection of a part of the radio wave radiated from the antenna main body to the base or the body of the antenna or the radio wave Can be prevented from being caused by a part of the control signal being mixed into a control circuit located below the antenna body.

【0014】[0014]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、4線分数
巻ヘリカルアンテナを航空機等に搭載した場合において
も、アンテナ本体からの電波がアンテナベースや機体で
反射することを防ぎ、これによって放射パターンをより
理想に近い形状とし、指向特性の低下を防止することが
できる。
As described above, according to the present invention, even when a four-segment helical antenna is mounted on an aircraft or the like, radio waves from the antenna main body are prevented from being reflected by the antenna base or the airframe. It is possible to make the radiation pattern a shape closer to the ideal, and to prevent a decrease in the directivity characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の4線分数巻ヘリカルアンテナの一実施
例を示す斜視外観図である。
FIG. 1 is a perspective external view showing an embodiment of a four-segment helical antenna according to the present invention.

【図2】(a)(b)(c)は本発明の具体例の実測結果を示す
図である。
FIGS. 2 (a), (b) and (c) are diagrams showing actual measurement results of a specific example of the present invention.

【図3】(a)(b)(c)は先端部にのみ所要幅のテーパーを
形成したアンテナの構成図及び特性を示す図である。
FIGS. 3 (a), (b), and (c) are a diagram showing a configuration diagram and characteristics of an antenna in which a taper having a required width is formed only at a distal end portion.

【図4】(a)(b)(c)は先端部のテーパー長を大きくした
形状のアンテナの構成図及び特性を示す図である。
4 (a), (b) and (c) are a diagram showing a configuration and characteristics of an antenna having a shape in which a taper length at a distal end portion is increased.

【図5】(a)(b)(c)は単一円筒又は円柱全体に若干のテ
ーパーを施したアンテナの構成図及び特性を示す図であ
る。
FIGS. 5 (a), (b) and (c) are a diagram showing a configuration and characteristics of an antenna in which a single cylinder or a cylinder is slightly tapered as a whole.

【図6】本発明の4線分数巻ヘリカルアンテナの各例に
おける利得と軸比特性を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating gain and axial ratio characteristics in each example of the four-segment helical antenna according to the present invention.

【図7】本発明方法の実施に使用するマスクと、該マス
クを用いた蒸着等によるパターン形成方法の説明図であ
る。
FIG. 7 is an explanatory view of a mask used for carrying out the method of the present invention and a pattern forming method by vapor deposition or the like using the mask.

【図8】本発明による4線分数巻ヘリカルアンテナの一
実施例を示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing one embodiment of a four-segment helical antenna according to the present invention.

【図9】図8に示す4線分数巻ヘリカルアンテナの外観
斜視図である。
9 is an external perspective view of the four-segment helical antenna shown in FIG.

【図10】図8に示す4線分数巻ヘリカルアンテナの放
射特性を示す図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating radiation characteristics of the four-segment helical antenna illustrated in FIG. 8;

【図11】従来の4線分数巻ヘリカルアンテナの一例を
示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing an example of a conventional 4-segment helical antenna.

【図12】従来の4線分数巻ヘリカルアンテナの構成説
明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram of a configuration of a conventional 4-segment helical antenna.

【図13】(a)(b)(c)は従来の単一円柱による4線分数
巻ヘリカルアンテナの具体的寸法と、バランの2つの入
力端夫々からアンテナ側を見た定在波比(SWR)を測
定した結果を示す図である。
FIGS. 13 (a), (b) and (c) show specific dimensions of a conventional single-column four-segment helical antenna and the standing wave ratio when the antenna side is viewed from each of two input ends of the balun (FIG. FIG. 4 is a diagram showing the result of measuring SWR).

【図14】従来から知られている4線分数巻ヘリカルア
ンテナの一例を示す断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing an example of a conventionally known four-segment helical antenna.

【図15】図14の4線分数巻ヘリカルアンテナの放射
パターン例を示す模式図である。
FIG. 15 is a schematic diagram showing an example of a radiation pattern of the four-segment helical antenna of FIG. 14;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 テーパ部、2 第1の円柱部、3 第2の円柱部、
4 第2のテーパ部、5マイラ部材、6 導体パター
ン、61 多段円柱体、64 マスク、65 袋体、6
6 地の部分、67 透明部、71 航空機等の機体
(アンテナ取付け対象面)、72 ベース、73 支
柱、74 シールド板、75 アンテナ本体、76 ハ
イブリッド回路(HYB)、77 整合回路、81、8
2 アンテナエレメント、83、84 セミリジッドケ
ーブル、85 アルミニウム基板、86電波吸収体層
1 taper portion, 2 first column portion, 3 second column portion,
4 Second tapered portion, 5 Mylar member, 6 Conductor pattern, 61 Multi-stage cylindrical body, 64 Mask, 65 bag, 6
6 Ground part, 67 Transparent part, 71 Airframe of an aircraft or the like (surface to which antenna is attached), 72 Base, 73 prop, 74 Shield plate, 75 Antenna body, 76 Hybrid circuit (HYB), 77 Matching circuit, 81, 8
2 antenna element, 83, 84 semi-rigid cable, 85 aluminum substrate, 86 radio wave absorber layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01Q 1/52 H01Q 1/52 5/00 5/00 17/00 17/00 21/24 21/24 (56)参考文献 特開 昭55−64443(JP,A) 実開 昭61−42112(JP,U) 米国特許4169267(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01Q 11/08 H01Q 1/00 - 1/52 H01Q 17/00 H01Q 21/24 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H01Q 1/52 H01Q 1/52 5/00 5/00 17/00 17/00 21/24 21/24 (56) References Japanese Utility Model Application No. 55-64443 (JP, A) Japanese Utility Model Application No. Sho 61-42112 (JP, U) U.S. Pat. No. 4,169,267 (US, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01Q 11/08 H01Q 1/00-1/52 H01Q 17/00 H01Q 21/24

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 4線分数巻ヘリカルアンテナ素子と、該
4線分数巻ヘリカルアンテナ素子の下部に接続される制
御回路との間に、金属板の上面に電波吸収体層を積層し
て成るシールド板を配置し、該シールド板上面にて4線
分数巻ヘリカルアンテナ素子の下部を支持したことを特
徴とする4線分数巻ヘリカルアンテナ。
1. A shield formed by laminating a radio wave absorber layer on an upper surface of a metal plate between a four-segment helical antenna element and a control circuit connected below the four-segment helical antenna element. A four-segment helical antenna, wherein a plate is arranged and a lower part of a four-segment helical antenna element is supported on an upper surface of the shield plate.
【請求項2】 前記4線分数巻ヘリカルアンテナ素子
は、直径寸法の異なる複数の円柱体を同軸状且つ多段に
接続し、その周面に導体パターンを形成したものである
ことを特徴とする請求項1記載の4線分数巻ヘリカルア
ンテナ。
2. The four-segment helical antenna element is formed by connecting a plurality of cylindrical bodies having different diameters coaxially and in multiple stages, and forming a conductor pattern on a peripheral surface thereof. Item 4. A four-segment helical antenna according to item 1.
【請求項3】 前記4線分数巻ヘリカルアンテナ素子
は、前記複数の円柱体の接続部分に互いの周面を接続す
るテーパー部を有したことを特徴とする請求項2記載の
4線分数巻ヘリカルアンテナ。
3. A four-segment winding according to claim 2, wherein the four-segment winding helical antenna element has a tapered portion connecting a peripheral surface to a connecting portion of the plurality of cylindrical bodies. Helical antenna.
【請求項4】 前記4線分数巻ヘリカルアンテナ素子
は、その先端部の角を削り、テーパー部としたことを特
徴とする請求項2又は3記載の4線分数巻ヘリカルアン
テナ。
4. A four-segment winding helical antenna according to claim 2, wherein the four-segment winding helical antenna element has a tapered portion formed by cutting off a corner of a tip part thereof.
【請求項5】 前記シールド板を構成する金属板は、ア
ルミニウム又は銅基板から成り、前記電波吸収体層は、
フェライト層であることを特徴とする請求項1乃至4記
載の4線分数巻ヘリカルアンテナ。
5. The metal plate forming the shield plate is made of an aluminum or copper substrate, and the radio wave absorber layer is
5. The four-segment helical antenna according to claim 1, wherein the helical antenna is a ferrite layer.
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