JP3364204B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は水平面内が無指向
性の水平偏波アンテナ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種のアンテナ装置として、例え
ば、内田、虫明著：“超短波空中線”，生産技術センタ
ー、１２章（昭和５２年３月）に示されたものがある。
図２５はの水平面内無指向性の水平偏波アンテナ装置を
示す概略構成図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面
図に電界分布を示している。図において、３１はダイポ
ールアンテナである。

【０００３】次に動作について説明する。地導体を４面
で構成し、それぞれの面にダイポールアンテナが配置さ
れる。ダイポールアンテナは水平面に対し平行に配置さ
れることにより水平偏波が励振される。垂直面に対して
複数個ダイポールアンテナが配置されている。４面に設
けられた同一高さにあるダイポールアンテナに流れる電
流の振幅は等しくし、位相は順次９０度ずつ変ってい
る。ダイポールアンテナ１素子の放射指向性は８字指向
性であるが、４素子組み合わせることによりほぼ水平偏
波の無指向性が得られる。

【０００４】また他の従来例として、例えば、Ｔ．Ｔａ
ｋｅｓｈｉｍａ：“Ｘ−ｂａｎｄｏｍｎｉｄｉｒｅｃｔ
ｉｏｎａｌ ｄｏｕｂｌｅ−ｓｌｏｔ ａｒｒａｙ ａ
ｎｔｅｎｎａ”，ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＥＮＧＩＮＥ
ＥＲＩＮＧ，Ｎｏ．３９，ｐｐ．６１７−６２１（Ｏｃ
ｔ．１９６７）に示されたものがある。図２６は水平偏
波の水平面内無指向性アンテナ装置（方形導波管スロッ
トアンテナ）を示す概略構成図であり、（ａ）は斜視
図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図、（ｃ）は側面図である。図
において、１は放射スロット、２１は導波管、１８はフ
ランジである。

【０００５】次に動作について説明する。図２７は方形
導波管スロットアンテナの動作原理を説明する図であ
り、（ａ）は導波管内部の磁界分布を示す図、（ｂ）は
Ａ−Ａ断面に導波管内部の磁界と側面に流れる電流分布
を示している。導波管の終端部を短絡することにより、
（ａ）（ｂ）に示すような磁界と電流分布を示すことに
なる。方形導波管２１を伝搬してきた電波は方形導波管
２１のＨ面の中心からオフセットされた位置に管軸に沿
って平行に放射スロットを設けることで放射スロットが
励振され、電波が放射される。この場合、この導波管の
磁界が最大となる位置に放射スロットを設けることによ
り放射スロットが励振され、この放射スロットの位置を
変えることにより放射する量が調整される。

【０００６】以上の導波管スロットアンテナを水平偏波
無指向性アンテナとするには、図２８（ａ）に示すよう
に、導波管のＨ面の表裏に放射スロットを設けると、図
に示したような磁界と電流分布になり、図２８（ｂ）に
示すように放射スロットは逆位相で励振され、放射界は
水平面内で連続となり無指向性を得ることができる。し
かしながら、図２７（ａ）に示すように２素子の放射ス
ロットで構成した場合を考える（裏面にも対称位置に放
射スロットを設けられている）。２素子の放射スロット
間隔をλｇ／２（λｇは管内波長）として、中心に対し
対称な位置に放射スロットを置くことで２つの放射スロ
ットを同相で励振することができる。従って、正面方向
（φ＝±９０°）では上下対称なパターンが得られる
が、φ＝０°，１８０°方向では２素子の放射スロット
の放射界のアレーファクタのため図２８の場合、θ＝９
０°＋α方向にビームチルトを生じる。このため、ｘ−
ｙ面ではφ＝±９０°方向と０°，１８０°方向では利
得差を生じて水平面内のリップルが大きくなり、無指向
性が得られない。放射スロットが１素子の場合でも、放
射スロットを導波管のＨ面の中心からオフセットさせる
ため、対称な構造にはならず無指向性が得られない。

【０００７】また、図２９は従来のトランスポンダを示
す概略構成図である。水平面内が無指向性である水平偏
波アンテナ装置と送受信機を備えており、遭難など緊急
事態が発生した場合、スイッチを入れることで起動し電
波の待ち受け状態となる。この状態でひとたび捜索機の
発射するレーダ信号を受信すると電波を発射する状態に
切り替わり応答電波の送信を行う。この電波を発射する
ことにより緊急信号発信者の位置を知らせ、捜索機の救
助等を待つ。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の水平面内が無指
向性アンテナは、以上のように構成されていて、ＴＶ用
や、レーダ用のアンテナ装置などとして広く用いられて
いる。しかし、ダイポールアンテナの場合は、立体的な
構成となり、アンテナの固定が難しく、アンテナの体積
も大きくなる、あるいは給電線の配線が難しい等の課題
があった。また、導波管スロットアンテナの場合は、導
波管に放射スロットを設けることで容易に無指向性に近
い特性が得られるが、水平面内のリップルが大きくなる
と、無指向性が得られないという課題があった。

【０００９】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、小形で、構成が簡単な、水平偏
波の水平面内で無指向性のアンテナ装置を得ることを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
中心導体を内部に有する終端短絡の円筒状導体の導体壁
に、軸に平行な放射スロットを円周方向に複数個設け、
上記円筒状導体を励振して上記放射スロットを給電する
アンテナ装置であって、上記中心導体を螺旋状もしくは
ループ状としたものである。

【００１１】また、請求項２に係る発明は、地導体板上
に一辺短絡パッチ導体をもつマイクロストリップアンテ
ナの一対を、両地導体板面側を平行に対称に向い合わせ
てから、一方のマイクロストリップアンテナの地導体板
面の方向を保ちながら１８０度回転させた位置に定め、
上記２つの一辺短絡パッチ導体を互いに逆位相で給電し
たものである。

【００１２】また、請求項３に係る発明は、地導体板の
両端部を互いに反対方向に折り曲げ、それぞれの折り曲
げ部の先端をさらに折り返して折り返し部を一辺短絡パ
ッチ導体とし、上記２つの一辺短絡パッチ導体を互いに
逆位相で給電したものである。

【００１３】また、請求項４に係る発明は、請求項１か
ら請求項３のうちのいずれか１項記載のアンテナ装置を
保護するレドームとして、レドーム内側に導体膜を付着
し、垂直方向に向けた放射スロットを円周方向に複数個
設けたものである。

【００１４】

【作用】以上のように構成された請求項１に係る発明で
は、中心導体を内部に有する終端短絡の円筒状導体の導
体壁に、軸に平行な放射スロットを円周方向に複数個設
け、上記円筒状導体を励振して上記放射スロットを給電
するアンテナ装置の上記中心導体を螺旋状もしくはルー
プ状としたことにより、外導体を流れる電流が管軸に対
して斜めに流れ、管軸に平行に設けられた放射スロット
が励振され、水平面内で無指向性の放射パターンを得る
ことができる。

【００１５】また、請求項２に係る発明では、地導体板
上に一辺短絡パッチ導体をもつマイクロストリップアン
テナの一対を、両地導体板面側を平行に対称に向い合わ
せてから、一方のマイクロストリップアンテナの地導体
板面の方向を保ちながら１８０度回転させた位置に定
め、上記２つの一辺短絡パッチ導体を互いに逆位相で給
電したことにより、放射電界はアジマス方向で連続とな
り、水平面内で無指向性の放射パターンを得ることがで
きる。

【００１６】また、請求項３に係る発明では、地導体板
の両端部を互いに反対方向に折り曲げ、それぞれの折り
曲げ部の先端をさらに折り返して折り返し部を一辺短絡
パッチ導体とし、上記２つの一辺短絡パッチ導体を互い
に逆位相で給電したことにより、放射電界はアジマス方
向で連続となり、水平面内で無指向性の放射パターンが
得ることができる。

【００１７】また、請求項４に係る発明では、請求項１
から請求項３うちのいずれか１項に記載のアンテナ装置
を保護するレドームとして、レドーム内側に導体膜を付
着し、垂直方向に向けた放射スロットを円周方向に複数
個設けたことにより、レドームから電波が再放射され、
レドームの影響を受けずに、水平面内で無指向性の放射
パターンを得ることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１を示す概
略構成図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＡ−Ａ断面
図、（ｃ）はＢ−Ｂ断面図である。図において、１は放
射スロット、２は地導体板、３は両地導体板を接続する
導体、４は誘電体、５はストリップ導体であり、地導体
板２とストリップ導体５でトリプレート線路６を構成し
ている。７はトリプレート線路を給電するための同軸コ
ネクタ、８は同軸線路である。

【００１９】図２は実施の形態１の動作原理を説明する
図である。同軸線路８を伝播してきた電波は同軸コネク
タ７を通って、トリプレート線路６に伝わる。地導体板
内部に誘電体４を挿入することによりトリプレート線路
６は小さく構成され、アンテナの小形化が図れる。トリ
プレート線路６の終端は放射スロット１の側壁に接続さ
れ、即ち、ストリップ導体５と地導体板２との間に電圧
がかけられる。トリプレート線路６の終端は放射スロッ
ト１の側壁にそれぞれ逆向きに接続されているため、地
導体板２と地導体板を接続する導体３で構成されたキャ
ビティ内部の電界はそれぞれ逆向きとなる。よって、両
地導体板２に設けられた放射スロットは逆位相（１８０
度の位相差）で励振される。この放射スロットからの放
射界は水平面内（アジマス方向）で連続となり、水平偏
波の無指向性の放射パターンが得られる。また、トリプ
レート線路６で給電する例を示したが、同軸線路など他
の給電線路で給電してもよく、上記と同様な効果を得ら
れることは言うまでもない。

【００２０】図３は実施の形態１に示すアンテナ装置の
の放射パターン測定値を示す。水平面内で水平面内に３
６０度回転させたときの水平偏波および垂直偏波の測定
値を示している。水平偏波はリップルは２ｄＢ以内であ
り、ほぼ無指向性が得られている。交差偏波である垂直
偏波は−２０ｄＢ以下の良好な特性が得られている。

【００２１】実施の形態２．図４はこの発明の実施の形
態２を示す概略構成図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）
はＡ−Ａ断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ断面図である。図にお
いて、１は放射スロット、２は地導体板、３は地導体板
を接続する導体、４は誘電体、５はストリップ導体であ
り、地導体板２とストリップ導体５でトリプレート線路
６を構成している。７はトリプレート線路を給電するた
めの同軸コネクタである。

【００２２】次に動作原理について説明する。トリプレ
ート線路６の終端は放射スロット１を通り越して実施の
形態１とは異なり対辺の側壁に接続される。即ち、トリ
プレート線路６によって直接放射スロット１の両端に電
圧がかかり、放射スロット１が励振される。両地導体板
に設けられた放射スロットは逆位相（１８０度の位相
差）で励振されるため、この放射スロットからの放射界
は水平面内（アジマス方向）で連続となり、水平偏波の
無指向性の放射パターンが得られる。本実施の形態では
線路の終端を放射スロットの端部に短絡する例を示した
が、終端を開放し、放射スロットから開放端までの長さ
をほぼ１／４波長としても同様な特性が得られる。

【００２３】実施の形態３．図５はこの発明の実施の形
態３を示す概略構成図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）
はＡ−Ａ断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ断面図である。図にお
いて、１は放射スロット、２は地導体板、３は地導体板
を接続する導体、４は誘電体、５はストリップ導体であ
り、地導体板２とストリップ導体５でトリプレート線路
６を構成している。７はトリプレート線路を給電するた
めの同軸コネクタである。

【００２４】次に動作原理について説明する。実施の形
態１と同様な原理で、水平偏波の無指向性の放射パター
ンが得られる。ここで、向い合う地導体板２に設けた放
射スロット間の部分のみ誘電体をくりぬくことにより、
同じ共振周波数で共振するためには、誘電体による波長
短縮効果がないため誘電体がある場合に比べ放射スロッ
トを長くする必要がある。放射スロットを長くするとビ
ーム幅が狭くなり、正面方向での利得は上昇し、水平面
内での利得を高めることができる。

【００２５】実施の形態４．図６はこの発明の実施の形
態４を示す概略構成図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）
はＡ−Ａ断面図、（ｃ）は側面図である。図において、
１は放射スロット、２は地導体板、３は地導体板を接続
する導体、４は誘電体、５はストリップ導体であり、地
導体板２とストリップ導体５でマイクロストリップ線路
１０を構成している。７はマイクロストリップ線路を給
電するための同軸コネクタ、１１は第２の誘電体であ
る。

【００２６】次に動作原理について説明する。マイクロ
ストリップ線路１０の終端は開放されている。開放端に
おいては電界は最大、磁界は最小となっている。この開
放端より１／４波長の位置においては磁界は最大とな
り、この位置に放射スロットを置くことにより放射スロ
ットが電磁的に結合し励振される。両地導体板に設けら
れた放射スロット１はマイクロストリップ線路で逆位相
（１８０度の位相差）で励振されるため、この放射スロ
ットからの放射界は水平面内（アジマス方向）で連続と
なり、水平偏波の無指向性の放射パターンが得られる。
本実施の形態では、マイクロストリップ線路の終端は開
放して放射スロットを励振する例を示したが、マイクロ
ストリップ線路の終端をスルホールなどを用いて直接放
射スロットの側壁に給電しても同様な効果が得られる。
また、両地導体板内部の第２の誘電体を空気層としても
同様な効果を得られることは言うまでもない。

【００２７】実施の形態５．図７はこの発明の実施の形
態５を示す概略構成図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）
はＡ−Ａ断面図、（ｃ）は側面図である。図において、
１は放射スロット、２は地導体板、３は地導体板を接続
する導体、１２ａ〜１２ｄは導体線である。

【００２８】次に動作原理について説明する。給電コネ
クタ７の中心導体１３は導体線に接続されて２分配さ
れ、さらにそれぞれが２分配されて導体線１２ａ、１２
ｂ、１２ｃ、１２ｄとなり、そのうち導体線１２ａ、１
２ｂは同一地導体板に設けられた放射スロットの側壁に
接続され、他方の導体線１２ｃ，１２ｄは向い合う他の
地導体板に設けられた放射スロットの側壁に接続され
る。この場合、同一地導体板上の隣接する放射スロット
を給電する給電線路長の差を波長の整数倍としているた
め、同一地導体板上の隣接する放射スロットは同位相で
励振され、向い合う他の同一地導体板上の放射スロット
とは逆位相で励振される。従って、同一地導体板上の放
射スロット同志は水平面内で位相が合い、水平面内での
利得が上がり、向い合う地導体板上の放射スロットとは
逆位相で励振されるため、放射スロットからの放射界は
水平面内で連続となり、水平偏波の無指向性の利得の高
い放射パターンが得られる。よって、同一地導体板上の
２つの放射スロット間隔を変えることによりビーム幅の
調整ができる。ここでは２つの放射スロットの例を示し
たが、これに限らず一般に複数個の放射スロットの場合
もこの発明は有効であり、同様な効果を得られることは
言うまでもない。また、給電線路は同軸線路など他の線
路を用いてもよい。

【００２９】実施の形態６．図８はこの発明の実施の形
態６を示す概略構成図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）
はＡ−Ａ断面図、（ｃ）は側面図である。図において、
１は放射スロット、２は地導体板、３は地導体板を接続
する導体、５ａ〜５ｄはストリップ導体、上記ストリッ
プ導体を上記地導体板で挟みトリプレート線路６を構成
している。７はトリプレート線路を給電するための同軸
コネクタである。１３は同軸コネクタの中心導体であ
る。

【００３０】次に動作原理について説明する。給電コネ
クタ７の中心導体１３はストリップ線路５に接続され２
分配され、さらにそれぞれが２分配されて、ストリップ
導体５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄとなる。そのうちストリッ
プ線路５ａ、５ｄは同一地導体板に設けられた放射スロ
ットの側壁に接続され、他のストリップ線路５ｂ，５ｃ
は反対の地導体板に設けられた放射スロットの側壁に接
続されている。この場合、同一地導体板上の隣接する放
射スロットを給電する給電線路長の差を半波長の奇数倍
としているため、同位相で励振され、向い合う地導体板
上の放射スロットは逆位相で励振される。従って、同一
地導体板上の放射スロット同志は水平面内で位相が合
い、水平面内での利得が上がり、向い合う放射スロット
は逆位相で励振されるため、放射スロットからの放射界
は水平面内で連続となり、水平偏波の無指向性の利得の
高い放射パターンが得られる。よって、同一地導体板上
の２つの放射スロット間隔を変えることによりビーム幅
の調整ができる。ここでは同一地導体板上に２つの放射
スロットの例を示したが、これに限らず一般に複数個の
放射スロットの場合もこの発明は有効であり、同様な効
果を得られることは言うまでもない。給電線路は同軸線
路など他の線路を用いてもよい。

【００３１】実施の形態７．図９はこの発明の実施の形
態７を示す概略構成図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）
はＡ−Ａ断面図である。図において、１は放射スロッ
ト、２は地導体板、３は地導体板を接続する導体、１４
は両地導体板を接続するピンである。

【００３２】動作原理については実施の形態５、６と同
じである。この場合は地導体板で放射スロットの周辺が
囲まれており、１種の導波管と考えることができる。従
って、導波管のモードも励振される。地導体板の幅を半
波長以下とすると基本モードのみが伝播し、放射スロッ
トは地導体板の中心に設けられており、本来は励振され
ないが内部に給電線路があるために内部電磁界が乱れ放
射スロットが励振されることになる。この導波管のモー
ドによる励振は給電線路で放射スロットを励振した場合
と位相差が異なるため、放射スロットの励振振幅位相が
乱れ、無指向性の放射パターンが得られない。そこで、
両地導体板間をピンで接続して不要な導波管モードを抑
えることにより、無指向性の放射パターンが得られる。
ここではピンを用いて不要なモードを抑圧する例を示し
たが、導体棒、導体板を用いても発明は有効であり、同
様な効果を得られることは言うまでもない。

【００３３】実施の形態８．図１０はこの発明の実施の
形態８を示す概略構成図であり、（ａ）は斜視図、
（ｂ）は側面図である。図において、１は放射スロッ
ト、２は地導体板、１５は外部に広がるラッパ状の金属
導体である。

【００３４】次に動作原理について説明する。無指向性
で水平偏波が励振される動作原理については実施の形態
１と同じである。実施の形態１のように、特定の向い合
う地導体板上にそれぞれ１個の放射スロットしかない場
合はエレベーション方向のビーム幅を変えることには限
界があり、高利得を得ることには限界がある。特定の向
い合う地導体板上にそれぞれ複数個の放射スロットを並
べた例については実施の形態５、実施の形態６に示した
が、本実施の形態ではエレベーション方向のビーム幅を
絞るために、垂直に置いた実施の形態１から実施の形態
４に示したいずれかのアンテナ装置の上端部と下端部
に、一端が上記アンテナ装置の上端部及び下端部と同一
形状をもち、他端が所要のテーパ角度をもって広がるラ
ッパ状の導体を付設した例を示す。ラッパ状の導体は１
種のホーンアンテナと同じ動作をすると考えられる。即
ち、ホーンの開口の大きさで利得が決まり、利得を高め
るためにはホーンの開口を大きくすればよい。よって、
特定の向い合う地導体板上にそれぞれ１個の放射スロッ
トしかない場合でも利得を高めることができる。このラ
ッパ状の導体のテーパは周方向が対称であるため、水平
面内の無指向性パターンには影響を与えない。また、鉛
直からのテーパの傾きαを変えることによりビーム幅の
調整ができ、容易に利得を変えることができる。

【００３５】実施の形態９．図１１はこの発明の実施の
形態９を示す概略構成図であり、（ａ）は斜視図、
（ｂ）は上面図、（ｃ）は側面図である。図において、
１は放射スロット、２は地導体板、１６は両地導体板に
接続する第２の接続導体である。

【００３６】次に動作原理について説明する。放射スロ
ットを設けた地導体板が無限大であれば原理的に無指向
性の放射パターンが得られるが、地導体板が有限である
ため、地導体板端部の回折波の干渉でリップルを生じ
る。このリップルは地導体板の大きさによって変動し、
その周期は約１波長である。そこで、放射スロットを設
けた地導体板の大きさを見かけ上変えることによりリッ
プルの大きさを最小にするため、垂直に置いた実施の形
態１から実施の形態４に示したいずれかのアンテナ装置
の両側面部（放射スロットを設けていない地導体板）に
半円筒状のものを付けた例を示す。ここでは、放射スロ
ットを設けた地導体板の大きさを見かけ上変えるため半
円筒状のものを用いたが、これに限らず楕円筒などの形
状でもこの発明が有効であることは言うまでもない。ま
た、第１の接続導体と第２の接続導体の間は空気層でも
誘電体でもよい。

【００３７】実施の形態１０．図１２はこの発明の実施
の形態１０を示す概略構成図であり、（ａ）は斜視図、
（ｂ）は上面図、（ｃ）は側面図である。図において、
１は放射スロット、１５は外部に広がるラッパ状導体、
１７は円筒状導体、１８は導波管フランジ、１９は導体
棒である。

【００３８】次に動作原理について説明する。終端短絡
した円形導波管をＴＭ₀₁モード（磁界が周方向で一様）
では、電流は管軸方向に流れる。放射スロットを管軸に
平行に設けると電流を横切らないため放射スロットは励
振されないが、放射スロット側壁から円形導波管の内部
を向く導体棒１９を設けることにより放射スロットが励
振される。この放射スロットを１個もしくは周方向に複
数個を配置することにより無指向性の水平偏波を得るこ
とができる。ここで、エレベーション方向のビームを絞
るためには、円形導波管の管壁に管軸に平行に一列に放
射スロットを複数個配列すればよい。しかし、終端短絡
した導波管を励振して放射スロットを励振するため、導
波管の励振周波数がずれると定在波の位置がずれ放射ス
ロットを励振波の振幅と位相が変化する。このためスロ
ットからの放射界を合成して得られる放射パターンが変
化する。そこで、本実施の形態ではエレベーション方向
のビームを絞るために垂直に置いた円形導波管の両端部
にラッパ状導体を設ける。このラッパ状導体の効果につ
いては実施の形態８と同じである。本実施の形態では導
体棒を用いて放射スロットを励振する例を示したが、放
射スロットを管軸に対して傾けて配置するなどして放射
スロットを励振してもこの発明は有効である。

【００３９】実施の形態１１．図１３はこの発明の実施
の形態１１を示す概略構成図であり、（ａ）は斜視図、
（ｂ）は上面図、（ｃ）は側面図である。図において、
１は放射スロット、１５は外部に広がるラッパ状導体、
１７は円筒状導体、１９は導体棒、２０は同軸の中心導
体である。

【００４０】次に動作原理について説明する。終端短絡
した同軸線路内の基本モード（磁界が周方向で一様）で
は電流は管軸方向に流れる。放射スロットを管軸に平行
に設けるだけでは放射スロットは励振されないが、放射
スロット側壁から同軸線路内部を向く導体棒１９を挿入
することにより放射スロットが励振される。この放射ス
ロットを１個もしくは周方向に複数個を配置することに
より無指向性の水平偏波を得ることができる。ここで、
エレベーション方向のビームを絞るためには、管軸に平
行に一列に放射スロットを複数個配列すればよい。しか
し、終端短絡した導波管を励振して放射スロットを励振
するため、導波管の励振周波数がずれると定在波の位置
がずれ放射スロットを励振波の振幅と位相が変化する。
このためスロットからの放射界を合成して得られる放射
パターンが変化する。そこで、本実施の形態ではエレベ
ーション方向のビームを絞るために垂直に置いた円形導
波管の両端部にラッパ状導体を設ける。このラッパ状導
体の効果については実施の形態８と同じである。

【００４１】実施の形態１２．図１４はこの発明の実施
の形態１２を示す概略構成図であり、（ａ）は斜視図、
（ｂ）はＡ−Ａ断面の電磁界分布を示している。（ｃ）
は側面の電流分布を示している。図において、１は放射
スロット、１７は円筒状導体、１８はフランジである。

【００４２】次に動作原理について説明する。終端短絡
した円形導波管をＴＥ₀₁モード（電界が周方向で一様）
で励振すると電流は周方向に流れる。即ち、放射スロッ
トを管軸に平行に設けるだけで容易に放射スロットが励
振される。この放射スロットを１個あるいは周方向に複
数個を配置することにより無指向性の水平偏波を得るこ
とができる。エレベーション方向のビームを絞るために
は、管軸方向にこの放射スロットを複数個配列するか、
あるいは、終端短絡した円形導波管の両端にラッパ状導
体を設けるなどすればよいよい。

【００４３】実施の形態１３．図１５はこの発明の実施
の形態１３を示す概略構成図であり、（ａ）は斜視図、
（ｂ）はＡ−Ａ断面図、（ｃ）は側面図である。図にお
いて、１は放射スロット、１９は導体棒、２１は方形導
波管である。

【００４４】次に動作原理について説明する。終端短絡
した方形導波管をＴＥ₁₀モードで励振した場合、放射ス
ロットを励振させるためには管軸の中心からオフセット
させる必要がある。この場合従来例のようにビームチル
トを生じるため、水平面内のリップルが大きくなるとい
う問題点があった。そこで、この実施の形態では方形導
波管のＨ面の中心線上に管軸と平行に複数個の放射スロ
ットを設け、上記放射スロットの側壁から導波管内部に
導体棒を挿入する。上記導体棒により方形導波管内部の
電磁界が中心に対して非対称な分布となり、Ｈ面の中心
に設けた放射スロットが励振され、ビームチルトのない
無指向性の放射パターンを得ることができる。

【００４５】実施の形態１４．図１６はこの発明の実施
の形態１４を示す概略構成図であり、（ａ）は斜視図、
（ｂ）はＡ−Ａ断面図、（ｃ）はＡ−Ａ断面の電界分布
を示している。図において、１は放射スロット、１８は
フランジ、２１は方形導波管、２２は方形導波管内部に
挿入された誘電体である。

【００４６】次に動作原理について説明する。終端短絡
した方形導波管をＴＥ₁₀モードで励振した場合、放射ス
ロットを励振させるためには管軸の中心からオフセット
させる必要がある。この場合従来例のようにビームチル
トを生じるため、水平面内のリップルが大きくなるとい
う問題点があった。そこで、この実施の形態では方形導
波管のＨ面の中心線上に管軸と平行に複数個の放射スロ
ットを設け、上記導波管の中心に対して非対称な位置に
誘電体を挿入して導波管内部の電磁界を乱し放射スロッ
トを励振している。導体棒を用いないため、半田付けが
不要である。

【００４７】実施の形態１５．図１７はこの発明の実施
の形態１５を示す概略構成図であり、（ａ）は斜視図、
（ｂ）はＡ−Ａ断面の電界分布を示している。図におい
て、１は放射スロット、１８はフランジ、２１は方形導
波管である。

【００４８】次に動作原理について説明する。終端短絡
した方形導波管をＴＥ₂₀モードで励振した場合の電磁界
分布は、（ｂ）に示すようにＨ面の中心で電界が零とな
る。よってこの位置に放射スロットを設けるだけで表裏
の放射スロットは容易に逆位相で励振される。この放射
スロットからの放射界は水平面内で連続となり、水平偏
波の無指向性の放射パターンが得られる。

【００４９】実施の形態１６．図１８はこの発明の実施
の形態１６を示す概略構成図である。図において、１は
放射スロット、１７は円筒状導体、２３は螺旋状の導体
である。

【００５０】次に動作原理について説明する。終端短絡
した同軸線路内の基本モード（磁界が周方向で一様）で
は電流は管軸方向に流れる。従って放射スロットを管軸
に平行に設けると放射スロットは励振されない。実施の
形態１３に示した導体棒や、実施の形態１４に示した誘
電体を挿入する代わりに同軸線路の中心導体を螺旋状に
する。これにより、管壁を流れる電流は管軸を斜めに流
れるため、管軸に平行に設けた放射スロットが励振され
る。周方向に１個あるいは複数個配列することにより水
平面内の無指向性の放射パターンが得られる。エレベー
ション方向のビームを絞るためには、管軸方向にこの放
射スロットを複数個配列する、あるいは、実施の形態１
１で説明したようなラッパ状導体を設けるなどすればよ
い。また、螺旋状の部分は放射スロットの部分あるいは
一部分だけにしてもよく、内導体の先端は開放あるいは
短絡のどちらでもよい。

【００５１】実施の形態１７．図１９はこの発明の実施
の形態１７を示す概略構成図であり、（ａ）は斜視図、
（ｂ）はＡ−Ａ断面の電界分布を示している。図におい
て、２は地導体、１２は導体線、２４は一辺短絡のパッ
チ導体である。

【００５２】次に動作原理について説明する。一辺短絡
パッチ導体をもつマイクロストリップアンテナは、マイ
クロストリップアンテナにおいて内部電界が零となる位
置に障壁（短絡導体）を設けても内部電界は乱れないた
め、短絡導体で２つに仕切りその半分を取り出したもの
である。短絡導体と垂直な位置から給電することにより
マイクロストリップアンテナと同様に短絡導体に垂直な
偏波が励振される。従って、図１９に示すように、地導
体板上に一辺短絡パッチ導体をもつマイクロストリップ
アンテナの一対を地導体板面を平行に対称に向い合わせ
てから一方のマイクロストリップアンテナを面の方向を
保ちながら１８０度回転させた位置に配置し、上記２つ
の一辺短絡パッチ導体を互いに逆位相で給電することに
より、放射電界は水平面内（アジマス方向）で連続とな
り、無指向性の放射パターンを得ることができる。

【００５３】実施の形態１８．図２０はこの発明の実施
の形態１８を示す概略構成図であり、（ａ）は斜視図、
（ｂ）はＡ−Ａ断面図に電界分布を示している。図にお
いて、２は地導体、８は同軸線路、１３は中心導体、２
５は２分配器である。

【００５４】次に動作原理について説明する。１つの地
導体板の両端部を互いに反対方向に折り曲げ、それぞれ
折り曲げ部の先端をさらに折り返して、上記折り返し部
を一辺短絡パッチ導体とし、上記２つの一辺短絡パッチ
導体を互いに逆位相で給電する。以上のように折り返し
た部分に電位差をかけると等価的に２個の一辺短絡マイ
クロストリップアンテナと等しくなる。従って、実施の
形態１７に示したと同様に２個の一辺短絡のパッチ導体
を逆位相で給電することにより、放射電界は水平面内
（アジマス方向）で連続となり、無指向性の放射パター
ンが得られる。

【００５５】実施の形態１９．図２１はこの発明の実施
の形態１９を示す概略構成図であり、（ａ）は斜視図、
（ｂ）はＡ−Ａ断面図に電界分布を示している。図にお
いて、２は地導体、７は同軸コネクタ、１２は導体線、
２４は一辺短絡のパッチ導体（給電する）、２６は第２
の一辺短絡のパッチ導体（給電しない）である。

【００５６】次に動作原理について説明する。無指向性
を得る動作原理については実施の形態１７、実施の形態
１８と同じであり、図２１に示すように、地導体板２の
上に一辺短絡パッチ導体をもつマイクロストリップアン
テナの一対を地導体板面を平行に対称に向い合わせてか
ら一方のマイクロストリップアンテナを面の方向を保ち
ながら１８０度回転させた位置に配置し、上記２つの一
辺短絡パッチ導体を互いに逆位相で給電するアンテナ装
置に、さらに同一地導体板上に上記一辺短絡パッチ導体
に向い合って対称に、同形の給電しない一辺短絡パッチ
導体を設けることにより対称な構造としている。以上の
ように構成した２個の一辺短絡マイクロストリップアン
テナを逆位相で給電することにより、放射電界は水平面
内（アジマス方向）で連続となる。しかし非対称な構造
であると水平面内のリップルを小さくすることができな
い。左右対称な構造とするために、図２１に示すように
給電しない第２の一辺短絡のパッチ導体を対称な位置に
設ける。これにより、対称な構造となり水平面内の指向
性が改善される。

【００５７】実施の形態２０．図２２はこの発明の実施
の形態２０を示す概略構成図であり、（ａ）は斜視図、
（ｂ）はＡ−Ａ断面図、（ｃ）は側面図である。図にお
いて、２は地導体、８は同軸線路、２０は同軸線路の内
導体、２４は一辺短絡のパッチ導体、２７は同軸線路の
外導体である。

【００５８】次に動作原理について説明する。実施の形
態１７、１８、１９に示すように地導体板が共通で、給
電する放射導体が２つある場合、給電線路の内導体を２
分配する必要があり、構成が複雑となる。そこで、本実
施の形態では同軸線路の外導体を２つに分けて放射導体
に給電し、内導体を地導体板に給電する。この場合、動
作原理は内導体を２分配することと同じであり、給電回
路の構成が簡単になる。

【００５９】実施の形態２１．図２３はこの発明の実施
の形態２１を示す概略構成図である。図において、２８
はレドーム、２９はレドームに設けた放射スロット、３
０は無指向性アンテナである。

【００６０】次に動作原理について説明する。実施の形
態１から実施の形態２０のいずれかの無指向性アンテナ
を保護するために、レドームが必要であるが、放射パタ
ーンはこのレドームの影響を受ける。そこで、レドーム
から再放射させ、その放射を無指向性とするために、レ
ドームに放射スロット２９を設ける。周方向に複数個の
放射スロット２９を設けることにより、レドームから再
放射され、レドームの影響を受けずに無指向性の放射パ
ターンが得られる。この放射スロット２９はエレベーシ
ョン方向に複数個配列してもよい。

【００６１】実施の形態２２．図２４は実施の形態２２
を示す概略構成図である。図において、２８はレドー
ム、３０は実施の形態１から実施の形態２０いずれかの
無指向性アンテナ、３３は送受信機、３４は電池ケー
ス、３５はスイッチ、３６は起動・受信待ち受け状態を
示す表示器、３７は送信中を示す表示器、３８は受信レ
ベルを示す表示器、３９は各表示器を接続するケーブル
である。従来の導波管スロットアンテナに比べ小形の無
指向性アンテナを用いることにより、所定の容積と重量
以内でマン・マシンの改善を行うことができる。特に緊
急発信を要する場合の操作者とマシンとの関係改善に関
するものである。

【００６２】ここで、トランスポンダが電波を受信して
送信を行う状態にある、即ち起動して受信待ち受け状態
にあることを知らせる手段の例として起動・受信待ち受
け状態を示す表示器３６を備え、緊急信号発信者が緊急
状態にスイッチの入れ忘れを防ぐことができる。また、
トランスポンダが起動し送信中の状態にあることを緊急
信号発信者が知る手段の例として送信中を示す表示器３
７を備え、緊急信号発信者がトランスポンダが確実に動
作していることを確認することができる。また、トラン
スポンダが電波を受信したレベルを緊急信号発信者が知
る手段として受信レベルを示す表示器３８を備え、緊急
信号発信者が捜索機が接近してくる状態を知ることがで
きる。

【００６３】

【発明の効果】以上のように請求項１に係る発明によれ
ば、中心導体を内部に有する終端短絡の円筒状導体の導
体壁に、軸に平行な放射スロットを円周方向に複数個設
け、上記円筒状導体を励振する中心導体を螺旋状もしく
はループ状として放射スロットを励振し、構成が簡単な
水平面内で無指向性のアンテナ装置を得ることができ
る。

【００６４】また、請求項２に係る発明によれば、地導
体板上に一辺短絡パッチ導体をもつマイクロストリップ
アンテナの一対を地導体板面を平行に対称に向い合わせ
てから一方のマイクロストリップアンテナを面の方向を
保ちながら１８０度回転させた位置に配置し、上記２つ
の一辺短絡パッチ導体を互いに逆位相で給電し、構成が
簡単な水平面内で無指向性のアンテナ装置を得ることが
できる。

【００６５】また、請求項３に係る発明によれば、１つ
の地導体板の両端部を互いに反対方向に折り曲げ、それ
ぞれ折り曲げ部の先端をさらに折り返して、上記折り返
し部を一辺短絡パッチ導体とし、上記２つの一辺短絡パ
ッチ導体を互いに逆位相で給電して、構成が簡単な水平
面内で無指向性のアンテナ装置を得ることができる。

【００６６】また、請求項４に係る発明によれば、請求
項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の水平面内
無指向性アンテナ装置を保護するレドームとして、レド
ーム内側に導体膜を付着し、垂直方向に向けた放射スロ
ットを円周方向に複数個設け、レドームの影響を受けず
に水平面内で無指向性のアンテナ装置を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１を示す概略構成図で
ある。

【図２】 この発明の実施の形態１の動作原理を示す図
である。

【図３】 この発明の実施の形態１のアンテナ装置の放
射パターン測定値を示す図である。

【図４】 この発明の実施の形態２を示す概略構成図で
ある。

【図５】 この発明の実施の形態３を示す概略構成図で
ある。

【図６】 この発明の実施の形態４を示す概略構成図で
ある。

【図７】 この発明の実施の形態５を示す概略構成図で
ある。

【図８】 この発明の実施の形態６を示す概略構成図で
ある。

【図９】 この発明の実施の形態７を示す概略構成図で
ある。

【図１０】 この発明の実施の形態８を示す概略構成図
である。

【図１１】 この発明の実施の形態９を示す概略構成図
である。

【図１２】 この発明の実施の形態１０を示す概略構成
図である。

【図１３】 この発明の実施の形態１１を示す概略構成
図である。

【図１４】 この発明の実施の形態１２を示す概略構成
図である。

【図１５】 この発明の実施の形態１３を示す概略構成
図である。

【図１６】 この発明の実施の形態１４を示す概略構成
図である。

【図１７】 この発明の実施の形態１５を示す概略構成
図である。

【図１８】 この発明の実施の形態１６を示す概略構成
図である。

【図１９】 この発明の実施の形態１７を示す概略構成
図である。

【図２０】 この発明の実施の形態１８を示す概略構成
図である。

【図２１】 この発明の実施の形態１９を示す概略構成
図である。

【図２２】 この発明の実施の形態２０を示す概略構成
図である。

【図２３】 この発明の実施の形態２１を示す概略構成
図である。

【図２４】 この発明の実施の形態２２を示す概略構成
図である。

【図２５】 従来のアンテナ装置を示す概略構成図であ
る。

【図２６】 従来の他のアンテナ装置を示す概略構成図
である。

【図２７】 従来のアンテナ装置の動作原理を示す図で
ある。

【図２８】 従来のアンテナ装置の動作原理を示す図で
ある。

【図２９】 従来のトランスポンダ装置を示す概略構成
図である。

【符号の説明】

１ 放射スロット、２ 地導体、３ 地導体を接続する
導体、４ 誘電体、５ａ〜５ｄ ストリップ導体、６
トリプレート線路、７ 同軸コネクタ、８ 同軸線路、
９ 誘電体のくりぬき、１０ マイクロストリップ線
路、１１ 第２の誘電体、１２ａ〜１２ｄ 導体線、１
３ 中心導体、１４ ピン、１５ テーパ、１６ 第２
の接続導体、１７ 円筒状導体、１８ フランジ、１９
導体棒、２０ 同軸の中心導体、２１ 方形導波管、
２２ 方形導波管に挿入した誘電体、２３ 螺旋状の導
体、２４ 一辺短絡パッチ導体、２５ ２分配器、２６
第２の一辺短絡パッチ導体、２７ 同軸線路の外導
体、２８ レドーム、２９ レドームに設けた放射スロ
ット、３０ 無指向性アンテナ、３１ ダイポールアン
テナ、３２ 導波管スロットアンテナ、３３ 送受信
機、３４ 電池のケース、３５ スイッチ、３６ 起動
・受信待ち受け状態を示す表示器、３７ 送信中を示す
表示器、３８ 受信レベルを示す表示器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 眞一 鎌倉市大船五丁目１番１号 三菱電機株 式会社 電子システム研究所内 (72)発明者 片木 孝至 鎌倉市大船五丁目１番１号 三菱電機株 式会社 電子システム研究所内 (56)参考文献 特開 平１−222502（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−46304（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−103152（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01Q 13/12 H01Q 13/08

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心導体を内部に有する終端短絡の円筒
   状導体の導体壁に、軸に平行な放射スロットを円周方向
   に複数個設け、上記円筒状導体を励振して上記放射スロ
   ットを給電するアンテナ装置であって、上記中心導体を
   螺旋状もしくはループ状としたことを特徴とするアンテ
   ナ装置。
2. 【請求項２】 地導体板上に一辺短絡パッチ導体をもつ
   マイクロストリップアンテナの一対を、両地導体板面側
   を平行に対称に向い合わせてから、一方のマイクロスト
   リップアンテナの地導体板面の方向を保ちながら１８０
   度回転させた位置に定め、上記２つの一辺短絡パッチ導
   体を互いに逆位相で給電したことを特徴とするアンテナ
   装置。
3. 【請求項３】 地導体板の両端部を互いに反対方向に折
   り曲げ、それぞれの折り曲げ部の先端をさらに折り返し
   て折り返し部を一辺短絡パッチ導体とし、上記２つの一
   辺短絡パッチ導体を互いに逆位相で給電したことを特徴
   とするアンテナ装置。
4. 【請求項４】 水平面内無指向性アンテナ装置を保護す
   るレドームとして、レドーム内側に導体膜を付着し、垂
   直方向に向けた放射スロットを円周方向に複数個設けた
   ことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。