JP3417682B2 - ヘリカルアンテナのアレー構造 - Google Patents
ヘリカルアンテナのアレー構造Info
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- JP3417682B2 JP3417682B2 JP20861494A JP20861494A JP3417682B2 JP 3417682 B2 JP3417682 B2 JP 3417682B2 JP 20861494 A JP20861494 A JP 20861494A JP 20861494 A JP20861494 A JP 20861494A JP 3417682 B2 JP3417682 B2 JP 3417682B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ＶＨＦ帯、ＵＨＦ帯
あるいはマイクロ波帯で使用されるヘリカルアンテナの
アレー構造に関するものである。
あるいはマイクロ波帯で使用されるヘリカルアンテナの
アレー構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＶＨＦ帯、ＵＨＦ帯あるいはマイクロ波
帯では、良好な円偏波特性を有する線状アンテナとし
て、ヘリカルアンテナが多く実用化されている。ヘリカ
ルアンテナのアレー構造の一例を図２６（ａ）（ｂ）に
示す。図において１はヘリックス、２はヘリックスへの
給電線、３は反射板、４はヘリックス１と給電線路５と
のインピーダンス変換を行う整合器、６は誘電体等によ
り構造されるヘリックス支持柱、７はヘリカルアンテナ
のアレー構造を保持する基板である。
帯では、良好な円偏波特性を有する線状アンテナとし
て、ヘリカルアンテナが多く実用化されている。ヘリカ
ルアンテナのアレー構造の一例を図２６（ａ）（ｂ）に
示す。図において１はヘリックス、２はヘリックスへの
給電線、３は反射板、４はヘリックス１と給電線路５と
のインピーダンス変換を行う整合器、６は誘電体等によ
り構造されるヘリックス支持柱、７はヘリカルアンテナ
のアレー構造を保持する基板である。
【０００３】次に動作について説明する。ヘリカルアン
テナは前記のように構成され、給電線路５から給電され
た電流は、整合器４により反射損失を少なくし、ヘリッ
クス１上を流れ、これによりヘリックス１のらせん軸方
向の空間に電波を放射する。
テナは前記のように構成され、給電線路５から給電され
た電流は、整合器４により反射損失を少なくし、ヘリッ
クス１上を流れ、これによりヘリックス１のらせん軸方
向の空間に電波を放射する。
【０００４】従来のヘリカルアンテナはアレー構造に配
列した場合、ヘリックス１への給電線２の向きが同一と
なるように配置し、また、各素子の反射板３が同一平面
上になるよう配置して構成されていた。この種のヘリカ
ルアンテナのアレー構造の一例を図２６（ａ）に側面図
を、図２６（ｂ）に正面図を示す。なお、図２６（ｂ）
において９はヘリックス１のらせん始点である。図にお
いて全てのヘリカルアンテナ素子はビームを形成する放
射素子として作用し、ヘリックス１の前記らせん軸に直
交する同一平面上に配置されている。
列した場合、ヘリックス１への給電線２の向きが同一と
なるように配置し、また、各素子の反射板３が同一平面
上になるよう配置して構成されていた。この種のヘリカ
ルアンテナのアレー構造の一例を図２６（ａ）に側面図
を、図２６（ｂ）に正面図を示す。なお、図２６（ｂ）
において９はヘリックス１のらせん始点である。図にお
いて全てのヘリカルアンテナ素子はビームを形成する放
射素子として作用し、ヘリックス１の前記らせん軸に直
交する同一平面上に配置されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のヘリカルアンテ
ナのアレー構造は以上のように構成されていたので、波
長をλ、ヘリカルアンテナ素子単体の利得をＧａとする
とき“数１”で定まるアンテナ実効面積Ａｅを円形開口
と仮定して、“数２”で定まる半径ｒよりも素子間隔ｄ
が小さい場合、近接する素子の前記ヘリクッス１を流れ
る電流の相互結合により、ヘリカルアンテナ単体での放
射パターンと比較した場合、例えば、利得が低下する、
配列で決まるビーム間隔より大きなビーム間隔となる、
等の問題点があった。この相互結合によるアンテナビー
ムの変化を成形・制御するためには、従来のアレー構造
では、利得を増加するためにはヘリックス１の巻数を増
加する等のヘリカルアンテナ単体の構造を変化させる、
ビーム間隔を小さくするためにはアレー構造の素子間隔
を小さくする、等の対策が考えられるが、上記のヘリッ
クス１上を流れる電流の相互結合は、アンテナ単体では
良好な特性を有するヘリカルアンテナをアレー構造にす
る場合の、設計の困難さの原因となっていた。
ナのアレー構造は以上のように構成されていたので、波
長をλ、ヘリカルアンテナ素子単体の利得をＧａとする
とき“数１”で定まるアンテナ実効面積Ａｅを円形開口
と仮定して、“数２”で定まる半径ｒよりも素子間隔ｄ
が小さい場合、近接する素子の前記ヘリクッス１を流れ
る電流の相互結合により、ヘリカルアンテナ単体での放
射パターンと比較した場合、例えば、利得が低下する、
配列で決まるビーム間隔より大きなビーム間隔となる、
等の問題点があった。この相互結合によるアンテナビー
ムの変化を成形・制御するためには、従来のアレー構造
では、利得を増加するためにはヘリックス１の巻数を増
加する等のヘリカルアンテナ単体の構造を変化させる、
ビーム間隔を小さくするためにはアレー構造の素子間隔
を小さくする、等の対策が考えられるが、上記のヘリッ
クス１上を流れる電流の相互結合は、アンテナ単体では
良好な特性を有するヘリカルアンテナをアレー構造にす
る場合の、設計の困難さの原因となっていた。
【０００６】
【数１】
【０００７】
【数２】
【０００８】また、従来のヘリカルアンテナのアレー構
造と反射鏡アンテナの一次放射器として適用した場合、
前記相互結合により、放射されるアンテナビーム間隔が
実際のヘリカルアンテナの素子間隔から定まるアンテナ
ビーム間隔よりも広がってしまうという問題点があっ
た。かかる問題を解決するには、アレー構造を構成する
ヘリカルアンテナの素子間隔をさらに小さくすれば良い
が、素子間隔を小さくすることにより前記相互結合によ
る影響はさらに大きくなるため、この相互結合の影響に
よるアンテナビームの変化を制御することは従来のアレ
ー構造では困難であった。また、良好なＶＳＷＲ特性を
有するヘリカルアンテナをアレー構造にした場合、相互
結合によりＶＳＷＲが劣化するという問題点があった。
また、ヘリカルアンテナ単体では良好な円偏波特性を有
するが、アレー構造にした場合、相互結合により楕円偏
波率が劣化するという問題点があった。また、ヘリカル
アンテナ単体を用いる場合、そのらせん直径あるいはピ
ッチ等のアンテナ構造によりアンテナビーム方向が定ま
るため、ヘリカルアンテナ素子の構造を決定した後では
アンテナビームを任意の方向へ指向させることができな
いという問題点があった。
造と反射鏡アンテナの一次放射器として適用した場合、
前記相互結合により、放射されるアンテナビーム間隔が
実際のヘリカルアンテナの素子間隔から定まるアンテナ
ビーム間隔よりも広がってしまうという問題点があっ
た。かかる問題を解決するには、アレー構造を構成する
ヘリカルアンテナの素子間隔をさらに小さくすれば良い
が、素子間隔を小さくすることにより前記相互結合によ
る影響はさらに大きくなるため、この相互結合の影響に
よるアンテナビームの変化を制御することは従来のアレ
ー構造では困難であった。また、良好なＶＳＷＲ特性を
有するヘリカルアンテナをアレー構造にした場合、相互
結合によりＶＳＷＲが劣化するという問題点があった。
また、ヘリカルアンテナ単体では良好な円偏波特性を有
するが、アレー構造にした場合、相互結合により楕円偏
波率が劣化するという問題点があった。また、ヘリカル
アンテナ単体を用いる場合、そのらせん直径あるいはピ
ッチ等のアンテナ構造によりアンテナビーム方向が定ま
るため、ヘリカルアンテナ素子の構造を決定した後では
アンテナビームを任意の方向へ指向させることができな
いという問題点があった。
【０００９】この発明は前記のような問題点を解消する
ためになされたもので、ヘリカルアンテナをアレー構造
にする場合、ビーム成形・制御を可能とし、かつ、ＶＳ
ＷＲあるいは楕円偏波率を改善するようなアレー構造を
得ることを目的とする。
ためになされたもので、ヘリカルアンテナをアレー構造
にする場合、ビーム成形・制御を可能とし、かつ、ＶＳ
ＷＲあるいは楕円偏波率を改善するようなアレー構造を
得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明に係るヘリカル
アンテナのアレー構造は、ヘリカルアンテナ単体に対し
ビーム制御用素子として１個あるいは複数個の無給電ヘ
リカルアンテナ素子を同一平面上に構成したものであ
る。
アンテナのアレー構造は、ヘリカルアンテナ単体に対し
ビーム制御用素子として１個あるいは複数個の無給電ヘ
リカルアンテナ素子を同一平面上に構成したものであ
る。
【００１１】また、この発明はヘリカルアンテナのアレ
ー構造に対しビーム制御用素子として１個あるいは複数
個の無給電ヘリカルアンテナ素子を同一平面上に構成し
たものである。
ー構造に対しビーム制御用素子として１個あるいは複数
個の無給電ヘリカルアンテナ素子を同一平面上に構成し
たものである。
【００１２】この発明は複数個の素子のヘリックスのら
せん軸を平行としながらも、各素子は任意の１素子の反
射板で定まる平面と同一平面上に配列すること無く、前
記平面上からの波長で規格化した偏移量を常に０．５よ
り小さくするように配列し、構成したものである。
せん軸を平行としながらも、各素子は任意の１素子の反
射板で定まる平面と同一平面上に配列すること無く、前
記平面上からの波長で規格化した偏移量を常に０．５よ
り小さくするように配列し、構成したものである。
【００１３】この発明は、ヘリカルアンテナ単体に対し
ビーム制御用素子として１個あるいは複数個の無給電ヘ
リカルアンテナ素子を追加し、放射素子及び無給電素子
の複数個の素子のヘリックスのらせん軸を平行としなが
らも、各素子は任意の１素子の反射板で定まる平面と同
一平面上に配列すること無く、前記平面上からの波長で
規格化した偏移量を常に０．５より小さくするように配
列し、構成したものである。
ビーム制御用素子として１個あるいは複数個の無給電ヘ
リカルアンテナ素子を追加し、放射素子及び無給電素子
の複数個の素子のヘリックスのらせん軸を平行としなが
らも、各素子は任意の１素子の反射板で定まる平面と同
一平面上に配列すること無く、前記平面上からの波長で
規格化した偏移量を常に０．５より小さくするように配
列し、構成したものである。
【００１４】また、この発明は、ヘリカルアンテナのア
レー構造に対し、ビーム制御用素子として１個あるいは
複数個の無給電ヘリカルアンテナ素子を追加し、放射素
子及び無給電素子の複数個の素子のヘリックスのらせん
軸を平行としながらも、各素子は任意の１素子の反射板
で定まる平面と同一平面上に配列すること無く、前記平
面上からの波長で規格化した偏移量を常に０．５より小
さくするように配列し、構成したものである。
レー構造に対し、ビーム制御用素子として１個あるいは
複数個の無給電ヘリカルアンテナ素子を追加し、放射素
子及び無給電素子の複数個の素子のヘリックスのらせん
軸を平行としながらも、各素子は任意の１素子の反射板
で定まる平面と同一平面上に配列すること無く、前記平
面上からの波長で規格化した偏移量を常に０．５より小
さくするように配列し、構成したものである。
【００１５】この発明は、前記のごときアレー構造に対
し、前記ヘリックスのらせん軸と前記ヘリックスのらせ
ん始点とで定まる平面と、前記反射板で定まる平面との
交線として定まる線分すなわちヘリックスへの給電線２
を反射板３に投影した線分が、アレー構造を構成する各
素子について平行とならないように、任意の１個あるい
は複数個の素子をらせん軸まわりに回転させて配列して
構成したものである。
し、前記ヘリックスのらせん軸と前記ヘリックスのらせ
ん始点とで定まる平面と、前記反射板で定まる平面との
交線として定まる線分すなわちヘリックスへの給電線２
を反射板３に投影した線分が、アレー構造を構成する各
素子について平行とならないように、任意の１個あるい
は複数個の素子をらせん軸まわりに回転させて配列して
構成したものである。
【００１６】
【作用】この発明によるヘリカルアンテナのアレー構造
は、無給電のヘリカルアンテナ素子を追加することによ
り、近接する前記無給電のヘリカルアンテナ素子と放射
素子とのヘリックスの相互結合の影響により放射素子の
ヘリックスの電流分布を変化させることができ、アンテ
ナビームを成形することができる。
は、無給電のヘリカルアンテナ素子を追加することによ
り、近接する前記無給電のヘリカルアンテナ素子と放射
素子とのヘリックスの相互結合の影響により放射素子の
ヘリックスの電流分布を変化させることができ、アンテ
ナビームを成形することができる。
【００１７】また、この発明は、無給電のヘリカルアン
テナ素子を追加することにより、近接する前記ヘリック
スの相互結合量を変化させることができ、アンテナビー
ムを成形することができる。
テナ素子を追加することにより、近接する前記ヘリック
スの相互結合量を変化させることができ、アンテナビー
ムを成形することができる。
【００１８】この発明は、アレー配列を同一平面上から
偏移させて構成することにより、近接する前記ヘリック
スの相互結合量を変化させることができ、アンテナビー
ムを成形することができる。
偏移させて構成することにより、近接する前記ヘリック
スの相互結合量を変化させることができ、アンテナビー
ムを成形することができる。
【００１９】また、この発明は、無給電のヘリカルアン
テナ素子を追加することにより、近接する前記ヘリック
スの相互結合量を変化させ、さらにアレー配列を同一平
面上から偏移させて構成することにより、相互結合量を
同一平面上に構成した場合の相互結合量からさらに調整
することができ、アンテナビームを成形することができ
る。
テナ素子を追加することにより、近接する前記ヘリック
スの相互結合量を変化させ、さらにアレー配列を同一平
面上から偏移させて構成することにより、相互結合量を
同一平面上に構成した場合の相互結合量からさらに調整
することができ、アンテナビームを成形することができ
る。
【００２０】この発明は、無給電のヘリカルアンテナ素
子を追加し、近接する前記ヘリックスの相互結合量を変
化させ、さらにアレー配列を同一平面上から偏移させて
構成することにより、相互結合量を同一平面上に構成し
た場合の相互結合量からさらに調整することができ、ア
ンテナビームを成形することができる。
子を追加し、近接する前記ヘリックスの相互結合量を変
化させ、さらにアレー配列を同一平面上から偏移させて
構成することにより、相互結合量を同一平面上に構成し
た場合の相互結合量からさらに調整することができ、ア
ンテナビームを成形することができる。
【００２１】また、この発明は、前記ヘリックスのらせ
ん軸と前記ヘリックスのらせん始点とで定まる平面と、
前記反射板で定まる平面との交線として定まる線分すな
わちヘリックスへの給電線２を反射板３に投影した線分
が、アレー構造を構成する各素子について平行とならな
いように、素子をその素子のらせん軸まわりに回転させ
て構成し、ヘリックスへの給電線の位置を変化させるこ
とにより、近接する前記ヘリックスの相互結合量を変化
させることができ、アンテナビームを大きく変化させる
こと無く、ＶＳＷＲ及び楕円偏波率を改善することがで
きる。
ん軸と前記ヘリックスのらせん始点とで定まる平面と、
前記反射板で定まる平面との交線として定まる線分すな
わちヘリックスへの給電線２を反射板３に投影した線分
が、アレー構造を構成する各素子について平行とならな
いように、素子をその素子のらせん軸まわりに回転させ
て構成し、ヘリックスへの給電線の位置を変化させるこ
とにより、近接する前記ヘリックスの相互結合量を変化
させることができ、アンテナビームを大きく変化させる
こと無く、ＶＳＷＲ及び楕円偏波率を改善することがで
きる。
【００２２】
実施例１．図１はこの発明の実施例１を示す側面図であ
り、放射ヘリカルアンテナが１素子の場合について示し
たものである。図２は平面図であり、図１および図２に
おいて２〜７および９は前記従来装置と全く同一のもの
である。１ａは放射に寄与するヘリカルアンテナ素子
（以下放射素子という。）、１ｂはビーム制御用素子と
しての無給電のヘリカルアンテナ素子（以下無給電素子
という。）、８は無給電素子１ｂに取付ける無反射終端
器である。図１に示すように、各素子のヘリックス１の
らせん軸は平行であるが、そのアレー配列は基板７から
反射板３までの高さが全ての素子で同じ高さになるよう
に同一平面上に構成されることを特徴とする。
り、放射ヘリカルアンテナが１素子の場合について示し
たものである。図２は平面図であり、図１および図２に
おいて２〜７および９は前記従来装置と全く同一のもの
である。１ａは放射に寄与するヘリカルアンテナ素子
（以下放射素子という。）、１ｂはビーム制御用素子と
しての無給電のヘリカルアンテナ素子（以下無給電素子
という。）、８は無給電素子１ｂに取付ける無反射終端
器である。図１に示すように、各素子のヘリックス１の
らせん軸は平行であるが、そのアレー配列は基板７から
反射板３までの高さが全ての素子で同じ高さになるよう
に同一平面上に構成されることを特徴とする。
【００２３】出願人による計算および実験結果によれ
ば、前記実施例１のように１個の放射素子１ａの周囲に
ビーム制御用素子として１個の無給電素子１ｂを同一平
面上にアレー構造に構成したとき、放射素子１ａのアン
テナビームを成形・制御する効果を確認した。計算結果
を図３および図４に示す。図５に放射パターンの座標系
の定義を示す。図５において１，３，５は図１と同一の
ものであり、１０はヘリックス１のらせん軸、１１は放
射パターン観測点を示す。図３および図４における横軸
は図５における角度θを示し、図５におけるＰｈｉ＝０
゜およびＰｈｉ＝９０゜の２面の放射パターンを示す。
図３は放射素子１ａ単体の放射パターンであり、図４は
図１に示すような本発明による無給電素子１ｂを追加し
た場合の放射素子１ａの放射パターンである。図３では
アンテナビーム方向はヘリックス１のらせん軸方向と一
致しているが、図４ではビーム方向が約１５゜変化して
いることがわかる。このときビームの偏移した方向は無
給電素子１ｂを取付けた方向のほぼ反対側であった。例
えば衛星搭載用アンテナ等においてアンテナ搭載面に制
約のある場合、従来のヘリカルアンテナではアンテナビ
ーム方向がヘリックス１のらせん軸１０の方向に限定さ
れるという問題点があったが、この発明によるアレー構
造により無給電素子を配置した方向へのビーム放射を抑
圧し、その結果として特定方向へアンテナビームを指向
させることが実現できる。
ば、前記実施例１のように１個の放射素子１ａの周囲に
ビーム制御用素子として１個の無給電素子１ｂを同一平
面上にアレー構造に構成したとき、放射素子１ａのアン
テナビームを成形・制御する効果を確認した。計算結果
を図３および図４に示す。図５に放射パターンの座標系
の定義を示す。図５において１，３，５は図１と同一の
ものであり、１０はヘリックス１のらせん軸、１１は放
射パターン観測点を示す。図３および図４における横軸
は図５における角度θを示し、図５におけるＰｈｉ＝０
゜およびＰｈｉ＝９０゜の２面の放射パターンを示す。
図３は放射素子１ａ単体の放射パターンであり、図４は
図１に示すような本発明による無給電素子１ｂを追加し
た場合の放射素子１ａの放射パターンである。図３では
アンテナビーム方向はヘリックス１のらせん軸方向と一
致しているが、図４ではビーム方向が約１５゜変化して
いることがわかる。このときビームの偏移した方向は無
給電素子１ｂを取付けた方向のほぼ反対側であった。例
えば衛星搭載用アンテナ等においてアンテナ搭載面に制
約のある場合、従来のヘリカルアンテナではアンテナビ
ーム方向がヘリックス１のらせん軸１０の方向に限定さ
れるという問題点があったが、この発明によるアレー構
造により無給電素子を配置した方向へのビーム放射を抑
圧し、その結果として特定方向へアンテナビームを指向
させることが実現できる。
【００２４】実施例１の実測値を図６に示す。図６は図
５に示した測定座標系におけるＰｈｉ＝０゜の放射素子
１ａの放射パターンを示すものであり、横軸は図５にお
ける角度θを示し、縦軸は電力レベルを示す。図６にお
いて１２は図３に示した放射素子１ａ単体の放射パター
ンの計算値であり、１３は図４に示した図１に示すよう
な無給電素子１ｂを追加した場合の放射素子１ａの放射
パターンの計算値であり、１４は図１に示すような無給
電素子１ｂを追加した場合の放射素子１ａのスピンリニ
アパターンの実験値である。計算値１３と実験値１４と
は良く一致しており、無給電素子の追加によるビーム制
御の効果を確認できた。
５に示した測定座標系におけるＰｈｉ＝０゜の放射素子
１ａの放射パターンを示すものであり、横軸は図５にお
ける角度θを示し、縦軸は電力レベルを示す。図６にお
いて１２は図３に示した放射素子１ａ単体の放射パター
ンの計算値であり、１３は図４に示した図１に示すよう
な無給電素子１ｂを追加した場合の放射素子１ａの放射
パターンの計算値であり、１４は図１に示すような無給
電素子１ｂを追加した場合の放射素子１ａのスピンリニ
アパターンの実験値である。計算値１３と実験値１４と
は良く一致しており、無給電素子の追加によるビーム制
御の効果を確認できた。
【００２５】実施例２．実施例１では、放射ヘリカルア
ンテナ１素子の場合について示しているが、図７に示す
ように４個の放射素子１ａ1 〜１ａ4 を同一平面上に構
成したアレー構造に対して、２個の無給電素子１ｂ1 ，
１ｂ2 を追加した場合についても同様のビーム制御効果
が得られる。図８は平面図であり、図７および図８にお
いて１〜９は前記実施例１と同一のものである。図７の
アレー構造の場合、素子１ａ1 のアンテナビームの無給
電素子１ｂ1 を配置した方向への放射を抑圧し、同時
に、素子１ａ4 のアンテナビームの無給電素子１ｂ2 を
配置した方向への放射を抑圧することができる。例えば
衛星搭載用アンテナにおける他国への干渉防止等のアン
テナビーム形状に制約のある場合、この発明によるアレ
ー構造により無給電素子を配置した方向へのビーム放射
を抑圧することができる。
ンテナ１素子の場合について示しているが、図７に示す
ように４個の放射素子１ａ1 〜１ａ4 を同一平面上に構
成したアレー構造に対して、２個の無給電素子１ｂ1 ，
１ｂ2 を追加した場合についても同様のビーム制御効果
が得られる。図８は平面図であり、図７および図８にお
いて１〜９は前記実施例１と同一のものである。図７の
アレー構造の場合、素子１ａ1 のアンテナビームの無給
電素子１ｂ1 を配置した方向への放射を抑圧し、同時
に、素子１ａ4 のアンテナビームの無給電素子１ｂ2 を
配置した方向への放射を抑圧することができる。例えば
衛星搭載用アンテナにおける他国への干渉防止等のアン
テナビーム形状に制約のある場合、この発明によるアレ
ー構造により無給電素子を配置した方向へのビーム放射
を抑圧することができる。
【００２６】実施例３．図９はこの発明の実施例３を示
す側面図であり、放射ヘリカルアンテナ１ａが４素子の
場合について示したものである。図９において１〜７は
前記従来装置と全く同一のものである。図９に示すよう
に、各素子のヘリックス１のらせん軸は全て平行である
が、そのアレー配列は同一平面上から偏移しており、基
板７から反射板３までの高さは全ての素子が同じ高さに
なるように構成されないことを特徴とする。
す側面図であり、放射ヘリカルアンテナ１ａが４素子の
場合について示したものである。図９において１〜７は
前記従来装置と全く同一のものである。図９に示すよう
に、各素子のヘリックス１のらせん軸は全て平行である
が、そのアレー配列は同一平面上から偏移しており、基
板７から反射板３までの高さは全ての素子が同じ高さに
なるように構成されないことを特徴とする。
【００２７】出願人による計算および実験結果によれ
ば、実施例３のように４個のヘリカルアンテナの素子間
隔ｄが、“数２”で定まるｒの０．７５〜０．９９とな
るようにアレー構造に構成し、波長で規格化したアレー
配列のヘリクッスのらせん軸方向の偏移量を０．２〜
０．４となるように素子１ａ2 の基板７からの高さを変
化させたとき、偏移させた素子１ａ2 のアンテナ利得を
１〜１．６ｄＢ増加させるという計算および実験結果を
得た。このとき偏移させなかった素子１ａ1 ，１ａ3 ，
および１ａ4 のビームのアンテナ利得の変化は、±０．
２ｄＢであり、アレー配列を構成する素子をらせん軸方
向に偏移させて、基板７と各素子の反射板３との高さを
均一にしないことにより、偏移させた素子のアンテナ利
得を制御する効果を得た。
ば、実施例３のように４個のヘリカルアンテナの素子間
隔ｄが、“数２”で定まるｒの０．７５〜０．９９とな
るようにアレー構造に構成し、波長で規格化したアレー
配列のヘリクッスのらせん軸方向の偏移量を０．２〜
０．４となるように素子１ａ2 の基板７からの高さを変
化させたとき、偏移させた素子１ａ2 のアンテナ利得を
１〜１．６ｄＢ増加させるという計算および実験結果を
得た。このとき偏移させなかった素子１ａ1 ，１ａ3 ，
および１ａ4 のビームのアンテナ利得の変化は、±０．
２ｄＢであり、アレー配列を構成する素子をらせん軸方
向に偏移させて、基板７と各素子の反射板３との高さを
均一にしないことにより、偏移させた素子のアンテナ利
得を制御する効果を得た。
【００２８】実施例４．図１０はこの発明の実施例４を
示す側面図であり、放射ヘリカルアンテナ１素子、無給
電ヘリカルアンテナ１素子の場合について示したもので
ある。図２は正面図であり、図２、図１０において１〜
９は前記実施例１と全く同一のものである。実施例４と
実施例１との差違は、各素子のヘリックス１のらせん軸
は平行であるが、そのアレー配列は同一平面上から偏移
させて、基板７からの素子の高さを同一とせずに構成さ
れていることである。実施例４の場合、実施例１の効果
と実施例３の効果とが同時に得られ、ビーム方向を制御
しつつ、アンテナ利得を変化させる効果を得る。
示す側面図であり、放射ヘリカルアンテナ１素子、無給
電ヘリカルアンテナ１素子の場合について示したもので
ある。図２は正面図であり、図２、図１０において１〜
９は前記実施例１と全く同一のものである。実施例４と
実施例１との差違は、各素子のヘリックス１のらせん軸
は平行であるが、そのアレー配列は同一平面上から偏移
させて、基板７からの素子の高さを同一とせずに構成さ
れていることである。実施例４の場合、実施例１の効果
と実施例３の効果とが同時に得られ、ビーム方向を制御
しつつ、アンテナ利得を変化させる効果を得る。
【００２９】実施例４の実測値を図１１および図１２に
示す。図１１および図１２は図５に示した測定座標系に
おけるＰｈｉ＝０゜の放射素子１ａの放射パターンを示
すものであり、横軸は図５における角度θを示し、縦軸
は電力レベルを示す。図１１および図１２において１２
は実施例１と同一のものであり、１５は図１０に示すア
レー構造の放射素子１ａの放射パターンの計算値であ
り、１６は図１０に示すアレー構造の放射素子１ａのス
ピンリニアパターンの実験値である。図１１は放射素子
１ａと無給電素子１ｂとの、波長で規格化した基板７か
らの素子の反射板３の高さの差ｈを０．３としたときの
放射素子１ａの放射パターンを示し、図１２は前記高さ
の差ｈを０．５としたときの放射素子１ａの放射パター
ンを示す。なお、実施例１で示した図６は前記高さの差
ｈを０とした場合に相当する。図６、図１１および図１
２により、アレー配列を構成する素子の基板７からの高
さを変化させることにより、アンテナビームを制御する
ことができることを確認した。
示す。図１１および図１２は図５に示した測定座標系に
おけるＰｈｉ＝０゜の放射素子１ａの放射パターンを示
すものであり、横軸は図５における角度θを示し、縦軸
は電力レベルを示す。図１１および図１２において１２
は実施例１と同一のものであり、１５は図１０に示すア
レー構造の放射素子１ａの放射パターンの計算値であ
り、１６は図１０に示すアレー構造の放射素子１ａのス
ピンリニアパターンの実験値である。図１１は放射素子
１ａと無給電素子１ｂとの、波長で規格化した基板７か
らの素子の反射板３の高さの差ｈを０．３としたときの
放射素子１ａの放射パターンを示し、図１２は前記高さ
の差ｈを０．５としたときの放射素子１ａの放射パター
ンを示す。なお、実施例１で示した図６は前記高さの差
ｈを０とした場合に相当する。図６、図１１および図１
２により、アレー配列を構成する素子の基板７からの高
さを変化させることにより、アンテナビームを制御する
ことができることを確認した。
【００３０】実施例５．図１３はこの発明の実施例５を
示す側面図であり、４個の放射素子１ａ1 ，１ａ2 ，１
ａ3 ，１ａ4 と２個の無給電素子１ｂ1 ，１ｂ2 との素
子間隔ｄが、“数２”で定まるｒの０．７５〜０．９９
となるようにアレー構造に構成した場合について示した
ものである。図８は正面図であり、図８，図１３におい
て１〜９は前記実験例２と全く同一のものである。実施
例５と実施例２との差違は、各素子のヘリックス１のら
せん軸は全て平行であるが、そのアレー配列は同一平面
上から偏移させて、基板７からの素子の高さを同一とせ
ずに構成されていることである。また、実施例２と同じ
く、ビーム形成を制御する無給電素子を放射素子に近接
させて配置したことを特徴とする。
示す側面図であり、４個の放射素子１ａ1 ，１ａ2 ，１
ａ3 ，１ａ4 と２個の無給電素子１ｂ1 ，１ｂ2 との素
子間隔ｄが、“数２”で定まるｒの０．７５〜０．９９
となるようにアレー構造に構成した場合について示した
ものである。図８は正面図であり、図８，図１３におい
て１〜９は前記実験例２と全く同一のものである。実施
例５と実施例２との差違は、各素子のヘリックス１のら
せん軸は全て平行であるが、そのアレー配列は同一平面
上から偏移させて、基板７からの素子の高さを同一とせ
ずに構成されていることである。また、実施例２と同じ
く、ビーム形成を制御する無給電素子を放射素子に近接
させて配置したことを特徴とする。
【００３１】実施例５の実測値を図１４および図１５に
示す。図１４および図１５は図５に示した測定座標系に
おけるＰｈｉ＝０゜の放射素子１ａ2 の放射パターンを
示すものであり、横軸は図５における角度θを示し、縦
軸は電力レベルを示す。図１４は放射素子１ａ2 の基板
７からの高さを規準とした場合の、放射素子１ａ2 と放
射素子１ａ1 ，１ａ3 ，１ａ4 との波長で規格化した相
対高さの差をそれぞれ０．０８，０，０．０８としたと
きの放射素子１ａ2 の放射パターンであり、図１５は前
記相対高さの差を−０．０８，０．０８，０としたとき
の放射素子１ａ2 の放射パターンである。図１４および
図１５により、実施例４と同様なアンテナビームの制御
効果を確認できた。
示す。図１４および図１５は図５に示した測定座標系に
おけるＰｈｉ＝０゜の放射素子１ａ2 の放射パターンを
示すものであり、横軸は図５における角度θを示し、縦
軸は電力レベルを示す。図１４は放射素子１ａ2 の基板
７からの高さを規準とした場合の、放射素子１ａ2 と放
射素子１ａ1 ，１ａ3 ，１ａ4 との波長で規格化した相
対高さの差をそれぞれ０．０８，０，０．０８としたと
きの放射素子１ａ2 の放射パターンであり、図１５は前
記相対高さの差を−０．０８，０．０８，０としたとき
の放射素子１ａ2 の放射パターンである。図１４および
図１５により、実施例４と同様なアンテナビームの制御
効果を確認できた。
【００３２】実施例６．また、上記実施例１〜５で構成
したヘリカルアンテナのアレー構造を反射鏡アンテナの
一次放射器として使用した場合もビームを制御する効果
を得ることができ、無給電素子により無給電素子の配置
された方向へのアンテナビームの放射を抑圧することが
でき、反射鏡アンテナの二次放射パターンのアンテナビ
ーム間隔を無給電素子が無い場合に比べて小さくするこ
とができる。実施例５のヘリカルアンテナのアレー構造
をオフセットパラボラアンテナの一次放射器として使用
した場合、無給電素子によりビーム間隔を実際のヘリカ
ルアンテナ素子間隔に対応するビーム間隔まで小さくす
ることができることを、実験および計算により確認し
た。
したヘリカルアンテナのアレー構造を反射鏡アンテナの
一次放射器として使用した場合もビームを制御する効果
を得ることができ、無給電素子により無給電素子の配置
された方向へのアンテナビームの放射を抑圧することが
でき、反射鏡アンテナの二次放射パターンのアンテナビ
ーム間隔を無給電素子が無い場合に比べて小さくするこ
とができる。実施例５のヘリカルアンテナのアレー構造
をオフセットパラボラアンテナの一次放射器として使用
した場合、無給電素子によりビーム間隔を実際のヘリカ
ルアンテナ素子間隔に対応するビーム間隔まで小さくす
ることができることを、実験および計算により確認し
た。
【００３３】図１６に示すオフセットパラボラアンテナ
を考える。図１６において点Ｆはパラボラ鏡面Ｒの焦
点、点Ｆ’は焦点Ｆから距離ｄオフセットさせた点、ｄ
は一次放射器Ｐの位相中心の位置Ｆ’の焦点Ｆからのオ
フセット距離、ｆはパラボラ焦点距離、Ｄはパラボラ開
口径、θｍはパラボラ開口半角、σはオフセット角であ
る。例えば、ｆ／Ｄ比が０．６６なるオフセットパラボ
ラアンテナにおいて、ビーム偏向係数ＢＤＦは“数３”
により０．９２となるので、パラボラ鏡面Ｒの中心Ｍ0
から見た隣接するヘリカルアンテナ素子のなす角θが
１．４３゜であるとき、二次放射パターンのアンテナビ
ーム間隔θｅを素子間隔から予測した場合“数４”によ
り１．３２゜となるが、従来のヘリカルアンテナのアレ
ー構造による一次放射パターンの計算値を用いて、二次
放射パターンの計算値を求めると、相互結合の影響によ
りアンテナビーム間隔θｅは１．６６゜となっていた。
を考える。図１６において点Ｆはパラボラ鏡面Ｒの焦
点、点Ｆ’は焦点Ｆから距離ｄオフセットさせた点、ｄ
は一次放射器Ｐの位相中心の位置Ｆ’の焦点Ｆからのオ
フセット距離、ｆはパラボラ焦点距離、Ｄはパラボラ開
口径、θｍはパラボラ開口半角、σはオフセット角であ
る。例えば、ｆ／Ｄ比が０．６６なるオフセットパラボ
ラアンテナにおいて、ビーム偏向係数ＢＤＦは“数３”
により０．９２となるので、パラボラ鏡面Ｒの中心Ｍ0
から見た隣接するヘリカルアンテナ素子のなす角θが
１．４３゜であるとき、二次放射パターンのアンテナビ
ーム間隔θｅを素子間隔から予測した場合“数４”によ
り１．３２゜となるが、従来のヘリカルアンテナのアレ
ー構造による一次放射パターンの計算値を用いて、二次
放射パターンの計算値を求めると、相互結合の影響によ
りアンテナビーム間隔θｅは１．６６゜となっていた。
【００３４】
【数３】
【００３５】
【数４】
【００３６】この発明の実施例５によるヘリカルアンテ
ナのアレー構造の一次放射パターンの実験値を用いて、
前記アレー構造を反射鏡アンテナの一次放射器として使
用した場合の二次放射パターンの計算値を図１７に示
す。このとき図１３に示す放射素子１ａ3 を図１６の点
Ｆに配置し、図１３に示す放射素子１ａ4 を図１６の点
Ｆ’に配置し、図１６の角度θが１．４３゜となるよう
にした。このときの放射素子１ａ3 と放射素子１ａ4 の
放射パターンを図１７に示す。図１７において１７は放
射素子１ａ3 の放射パターン、１８は放射素子１ａ4 の
放射パターンを示すが、放射パターン１７と放射パター
ン１８とのビーム中心間隔は、従来のアレー構造を用い
た場合よりも小さくなって、１．３３゜となっており、
これは実際の素子間隔ｄから予測したビーム間隔θｅと
ほぼ一致している。また、この場合の放射素子１ａ3 の
基板７に対する波長で規格化した高さを０．５変化する
ことにより、放射素子１ａ3 の二次放射パターン１７の
利得を±５ｄＢ変化させることが可能であった。実施例
６のようにこの発明によるアレー構造を反射鏡アンテナ
の一次放射器として使用することにより、実施例５のよ
うにアレー構造のみを使用したアンテナと比較して高利
得なアンテナを得ることができ、さらに、ビーム方向と
アンテナ利得を制御することができる。
ナのアレー構造の一次放射パターンの実験値を用いて、
前記アレー構造を反射鏡アンテナの一次放射器として使
用した場合の二次放射パターンの計算値を図１７に示
す。このとき図１３に示す放射素子１ａ3 を図１６の点
Ｆに配置し、図１３に示す放射素子１ａ4 を図１６の点
Ｆ’に配置し、図１６の角度θが１．４３゜となるよう
にした。このときの放射素子１ａ3 と放射素子１ａ4 の
放射パターンを図１７に示す。図１７において１７は放
射素子１ａ3 の放射パターン、１８は放射素子１ａ4 の
放射パターンを示すが、放射パターン１７と放射パター
ン１８とのビーム中心間隔は、従来のアレー構造を用い
た場合よりも小さくなって、１．３３゜となっており、
これは実際の素子間隔ｄから予測したビーム間隔θｅと
ほぼ一致している。また、この場合の放射素子１ａ3 の
基板７に対する波長で規格化した高さを０．５変化する
ことにより、放射素子１ａ3 の二次放射パターン１７の
利得を±５ｄＢ変化させることが可能であった。実施例
６のようにこの発明によるアレー構造を反射鏡アンテナ
の一次放射器として使用することにより、実施例５のよ
うにアレー構造のみを使用したアンテナと比較して高利
得なアンテナを得ることができ、さらに、ビーム方向と
アンテナ利得を制御することができる。
【００３７】なお、前記実施例６ではｆ／Ｄ比が０．６
６なるオフセットパラボラアンテナについて示したが、
この発明によるアレー構造を反射鏡アンテナの一次放射
器として使用した場合、一次放射器であるアレー構造の
一次放射パターンのビーム間隔が従来のアレー構造に対
して小さくなる効果は、実験により確認しており、何ら
変わることがないので、反射鏡アンテナの二次放射パタ
ーンのアンテナビーム間隔を小さくする効果は何ら変わ
ることがない。また、図１４および図１５に示した一次
放射パターンのビーム変化は反射鏡構造に依存しないた
め、反射鏡アンテナの二次放射パターンのアンテナ利得
を制御する効果は何ら変わることがない。
６なるオフセットパラボラアンテナについて示したが、
この発明によるアレー構造を反射鏡アンテナの一次放射
器として使用した場合、一次放射器であるアレー構造の
一次放射パターンのビーム間隔が従来のアレー構造に対
して小さくなる効果は、実験により確認しており、何ら
変わることがないので、反射鏡アンテナの二次放射パタ
ーンのアンテナビーム間隔を小さくする効果は何ら変わ
ることがない。また、図１４および図１５に示した一次
放射パターンのビーム変化は反射鏡構造に依存しないた
め、反射鏡アンテナの二次放射パターンのアンテナ利得
を制御する効果は何ら変わることがない。
【００３８】実施例７．図１８はこの発明の実施例７を
示す正面図であり、図１３は側面図である。図において
１〜９は前記実施例５と同様である。図８と図１８とを
比較して放射素子１ａ1 のヘリックスへの給電線２が、
らせん軸まわりに１２０゜回転して構成され、他の素子
１ａ2 〜１ａ4 のヘリックスへの給電線２と同一方向を
指向していないことが特徴である。ヘリカルアンテナの
アレー構造は前記実施例５のごとくアンテナビームを制
御する目的で、基板７に対して各素子のらせん軸方向の
位置すなわち基板７から反射板３までの高さと無給電素
子の配置とが定められる。出願人は、ヘリックスへの給
電線２の向きを調整することにより、ＶＳＷＲ及び楕円
偏波率の調整が可能となることを実験により確認した。
これを図１９、図２０および図２１に示す。
示す正面図であり、図１３は側面図である。図において
１〜９は前記実施例５と同様である。図８と図１８とを
比較して放射素子１ａ1 のヘリックスへの給電線２が、
らせん軸まわりに１２０゜回転して構成され、他の素子
１ａ2 〜１ａ4 のヘリックスへの給電線２と同一方向を
指向していないことが特徴である。ヘリカルアンテナの
アレー構造は前記実施例５のごとくアンテナビームを制
御する目的で、基板７に対して各素子のらせん軸方向の
位置すなわち基板７から反射板３までの高さと無給電素
子の配置とが定められる。出願人は、ヘリックスへの給
電線２の向きを調整することにより、ＶＳＷＲ及び楕円
偏波率の調整が可能となることを実験により確認した。
これを図１９、図２０および図２１に示す。
【００３９】図１９は図８に示すようなヘリックスへの
給電線２が基板７に対して全て同一方向を指向している
ときの放射素子１ａ2 の楕円偏波率を示すスピンリニア
パターンであり、図２０はアレー構造を構成する素子の
うちの放射素子１ａ1 をらせん軸まわりに１２０゜回転
し、図１８に示すアレー構造としたときの前記放射素子
１ａ2 の楕円偏波率を示すスピンリニアパターンであ
り、図２１はアレー構造を構成する素子のうちの放射素
子１ａ1 をらせん軸まわりに２４０゜回転したときの前
記放射素子１ａ2 の楕円偏波率を示すスピンリニアパタ
ーンである。ここで放射素子１ａ1 の回転方向はビーム
放射方向から放射素子１ａ1 に向かって時計まわりとし
た。
給電線２が基板７に対して全て同一方向を指向している
ときの放射素子１ａ2 の楕円偏波率を示すスピンリニア
パターンであり、図２０はアレー構造を構成する素子の
うちの放射素子１ａ1 をらせん軸まわりに１２０゜回転
し、図１８に示すアレー構造としたときの前記放射素子
１ａ2 の楕円偏波率を示すスピンリニアパターンであ
り、図２１はアレー構造を構成する素子のうちの放射素
子１ａ1 をらせん軸まわりに２４０゜回転したときの前
記放射素子１ａ2 の楕円偏波率を示すスピンリニアパタ
ーンである。ここで放射素子１ａ1 の回転方向はビーム
放射方向から放射素子１ａ1 に向かって時計まわりとし
た。
【００４０】図１９〜２１において横軸は図５における
角度θを示し、縦軸はスピンリニアパターンの電力レベ
ルを示すものであり、楕円偏波率はスピンリニアパター
ンのリップルの上下の包絡線の差分ＡＸＲとして示され
る。図１９および図２０において＋２０゜方向の楕円偏
波率に着目すると、図１９では約２ｄＢであるが図２０
では約０．５ｄＢであり、１．５ｄＢ低減している。ま
た、図１９および図２１において＋８゜方向の楕円偏波
率に着目すると、図１９では約２ｄＢであるが図２１で
は約０．５ｄＢであり、１．５ｄＢ低減している。ま
た、その他の放射素子１ａ1 ，１ａ3 ，および、１ａ4
の楕円偏波率も最大２ｄＢの範囲で変化することを確認
した。
角度θを示し、縦軸はスピンリニアパターンの電力レベ
ルを示すものであり、楕円偏波率はスピンリニアパター
ンのリップルの上下の包絡線の差分ＡＸＲとして示され
る。図１９および図２０において＋２０゜方向の楕円偏
波率に着目すると、図１９では約２ｄＢであるが図２０
では約０．５ｄＢであり、１．５ｄＢ低減している。ま
た、図１９および図２１において＋８゜方向の楕円偏波
率に着目すると、図１９では約２ｄＢであるが図２１で
は約０．５ｄＢであり、１．５ｄＢ低減している。ま
た、その他の放射素子１ａ1 ，１ａ3 ，および、１ａ4
の楕円偏波率も最大２ｄＢの範囲で変化することを確認
した。
【００４１】以上のように放射素子を回転することによ
って特定方向の楕円偏波率を低減することが可能であっ
た。特定方向への楕円偏波率を制御可能なことは、例え
ば衛星搭載用アンテナ等への応用等が考えられるが、こ
の発明によるアレー構造により実現できることを確認し
た。またＶＳＷＲについての回転の前後での変化を確認
した。
って特定方向の楕円偏波率を低減することが可能であっ
た。特定方向への楕円偏波率を制御可能なことは、例え
ば衛星搭載用アンテナ等への応用等が考えられるが、こ
の発明によるアレー構造により実現できることを確認し
た。またＶＳＷＲについての回転の前後での変化を確認
した。
【００４２】実施例８．前記実施例１〜７では図１に示
したように反射板３が平板の場合のみを示しているが、
図２２に示すがごとく、平板の反射鏡にヘリックスのら
せん軸に平行な導体筒を付加したカップ１９を取付けた
ヘリカルアンテナをアレー構造にした場合にも、同様の
効果が得られることは言うまでもない。
したように反射板３が平板の場合のみを示しているが、
図２２に示すがごとく、平板の反射鏡にヘリックスのら
せん軸に平行な導体筒を付加したカップ１９を取付けた
ヘリカルアンテナをアレー構造にした場合にも、同様の
効果が得られることは言うまでもない。
【００４３】実施例９．前記実施例では図１３に示すが
ごとく、無給電素子１ｂ1 ，１ｂ2 に無反射終端器８を
取付けた場合について示しているが、ヘリカルアンテナ
は進行波アンテナであるため、図２３あるいは図２４に
示すように無給電素子に無反射終端器８を取付けない場
合でも、そのビーム形成効果は何ら変わるところが無
い。出願人は、このことを実験により確認した。これを
図２５に示す。図２５は図５に示した測定座標系におけ
BR>る、図１３に示すアレー構造、図２３に示すア
レー構造、図２４に示すアレー構造の３つのアレー構
造に対する放射素子１ａ1 のＰｈｉ＝０゜の１面の放射
パターンを示したものである。図１３，２３、および２
４においてアレー構造の差違は無反射終端器８のみであ
り、素子配置は全く同一である。図２５に示すように図
１３，２３、および２４の放射パターンの差違は測定誤
差の影響を取り除くと０．３ｄＢ以下であり、本発明に
よるビーム形成効果は無反射終端器８に依存しないこと
を確認した。なお、無反射終端器８は、ヘリカルアンテ
ナに大電力を印加した場合等に相互結合により無給電素
子に誘起される可能性のある放電を防止する目的で取付
けるものである。
ごとく、無給電素子１ｂ1 ，１ｂ2 に無反射終端器８を
取付けた場合について示しているが、ヘリカルアンテナ
は進行波アンテナであるため、図２３あるいは図２４に
示すように無給電素子に無反射終端器８を取付けない場
合でも、そのビーム形成効果は何ら変わるところが無
い。出願人は、このことを実験により確認した。これを
図２５に示す。図２５は図５に示した測定座標系におけ
BR>る、図１３に示すアレー構造、図２３に示すア
レー構造、図２４に示すアレー構造の３つのアレー構
造に対する放射素子１ａ1 のＰｈｉ＝０゜の１面の放射
パターンを示したものである。図１３，２３、および２
４においてアレー構造の差違は無反射終端器８のみであ
り、素子配置は全く同一である。図２５に示すように図
１３，２３、および２４の放射パターンの差違は測定誤
差の影響を取り除くと０．３ｄＢ以下であり、本発明に
よるビーム形成効果は無反射終端器８に依存しないこと
を確認した。なお、無反射終端器８は、ヘリカルアンテ
ナに大電力を印加した場合等に相互結合により無給電素
子に誘起される可能性のある放電を防止する目的で取付
けるものである。
【００４４】
【発明の効果】この発明によれば１素子で１ビームを励
振するヘリカルアンテナにおいて、放射に寄与する素子
のほかに無給電素子を同一平面上に配置することによ
り、無給電素子を配置した方向へのアンテナビームの放
射を抑圧する効果がある。
振するヘリカルアンテナにおいて、放射に寄与する素子
のほかに無給電素子を同一平面上に配置することによ
り、無給電素子を配置した方向へのアンテナビームの放
射を抑圧する効果がある。
【００４５】また、この発明は複数個の放射素子から構
成されるヘリカルアンテナのアレー構造において、放射
に寄与する素子のほかに無給電素子を同一平面上に配置
することにより、無給電素子を配置した方向へのアンテ
ナビームの放射を抑圧する効果がある。
成されるヘリカルアンテナのアレー構造において、放射
に寄与する素子のほかに無給電素子を同一平面上に配置
することにより、無給電素子を配置した方向へのアンテ
ナビームの放射を抑圧する効果がある。
【００４６】この発明は複数個の放射素子から構成され
るヘリカルアンテナのアレー構造において、アレーを保
持する基板に対して素子単体のらせん軸方向の位置を調
整することにより、アンテナ利得等のアンテナビームの
形成・制御を行うことができる効果がある。
るヘリカルアンテナのアレー構造において、アレーを保
持する基板に対して素子単体のらせん軸方向の位置を調
整することにより、アンテナ利得等のアンテナビームの
形成・制御を行うことができる効果がある。
【００４７】また、この発明は１素子で１ビームを励振
するヘリカルアンテナにおいて、放射に寄与する素子の
ほかに無給電素子を配置し、アレーを保持する基板に対
して全ての素子単体のらせん軸方向の位置を調整するこ
とにより、無給電素子を配置した方向へのアンテナビ
ームの放射を抑圧する、アンテナ利得を変化させる、
等のアンテナビームの形成・制御を行うことができる効
果がある。
するヘリカルアンテナにおいて、放射に寄与する素子の
ほかに無給電素子を配置し、アレーを保持する基板に対
して全ての素子単体のらせん軸方向の位置を調整するこ
とにより、無給電素子を配置した方向へのアンテナビ
ームの放射を抑圧する、アンテナ利得を変化させる、
等のアンテナビームの形成・制御を行うことができる効
果がある。
【００４８】この発明は複数個の放射素子から構成され
るヘリカルアンテナのアレー構造において、放射に寄与
する素子のほかに無給電素子を配置し、アレーを保持す
る基板に対して全ての素子単体のらせん軸方向の位置を
調整することにより、無給電素子を配置した方向への
アンテナビームの放射を抑圧する、アンテナ利得を変
化させる、等のアンテナビームの形成・制御を行うこと
ができる効果がある。
るヘリカルアンテナのアレー構造において、放射に寄与
する素子のほかに無給電素子を配置し、アレーを保持す
る基板に対して全ての素子単体のらせん軸方向の位置を
調整することにより、無給電素子を配置した方向への
アンテナビームの放射を抑圧する、アンテナ利得を変
化させる、等のアンテナビームの形成・制御を行うこと
ができる効果がある。
【００４９】また、この発明はヘリカルアンテナのアレ
ー構造において、前記ヘリックスのらせん軸と前記ヘリ
ックスのらせん始点とで定まる平面と、前記反射板で定
まる平面との交線として定まる線分すなわちヘリックス
への給電線を反射板に投影した線分が、アレー構造を構
成する各素子について平行とならないように配置するこ
とにより、アンテナＶＳＷＲを制御・調整することがで
きる効果がある。また、アンテナ楕円偏波率を制御・調
整することができる効果がある。
ー構造において、前記ヘリックスのらせん軸と前記ヘリ
ックスのらせん始点とで定まる平面と、前記反射板で定
まる平面との交線として定まる線分すなわちヘリックス
への給電線を反射板に投影した線分が、アレー構造を構
成する各素子について平行とならないように配置するこ
とにより、アンテナＶＳＷＲを制御・調整することがで
きる効果がある。また、アンテナ楕円偏波率を制御・調
整することができる効果がある。
【図１】 この発明による無給電素子を追加したアレー
構造を示す図である。
構造を示す図である。
【図２】 図１の平面図である。
【図３】 ヘリカルアンテナ単体の放射パターンを示す
図である。
図である。
【図４】 図１によるアレー構造による放射素子１ａの
放射パターンを示す図である。
放射パターンを示す図である。
【図５】 放射パターンの測定座標系を示す図である。
【図６】 図１によるアレー構造による放射素子１ａの
放射パターンを示す図である。
放射パターンを示す図である。
【図７】 この発明による従来のヘリカルアンテナのア
レー構造に無給電素子を追加したアレー構造を示す図で
ある。
レー構造に無給電素子を追加したアレー構造を示す図で
ある。
【図８】 図７の平面図である。
【図９】 この発明によるヘリックスのらせん軸方向の
位置を変化させたアレー構造を示す図である。
位置を変化させたアレー構造を示す図である。
【図１０】 この発明による無給電素子を追加し、さら
にヘリックスのらせん軸方向の位置を変化させたアレー
構造を示す図である。
にヘリックスのらせん軸方向の位置を変化させたアレー
構造を示す図である。
【図１１】 図１０によるアレー構造による放射素子１
ａの放射パターンを示す図である。
ａの放射パターンを示す図である。
【図１２】 図１０によるアレー構造による放射素子１
ａの放射パターンを示す図である。
ａの放射パターンを示す図である。
【図１３】 この発明による無給電素子を追加し、さら
にヘリックスのらせん軸方向の位置を変化させたアレー
構造を示す図である。
にヘリックスのらせん軸方向の位置を変化させたアレー
構造を示す図である。
【図１４】 図１３のアレー構造による、放射素子１ａ
2 の放射パターンを示す図である。
2 の放射パターンを示す図である。
【図１５】 図１３のアレー構造による、放射素子１ａ
2 の放射パターンを示す図である。
2 の放射パターンを示す図である。
【図１６】 オフセットパラボラアンテナを示す図であ
る。
る。
【図１７】 図１３のアレー構造を図１６のオフセット
パラボラアンテナの一次放射器として使用した場合の二
次放射パターンを示す図である。
パラボラアンテナの一次放射器として使用した場合の二
次放射パターンを示す図である。
【図１８】 この発明による、放射素子１ａ1 をヘリッ
クスらせん軸まわりに回転させたアレー構造を示す図で
ある。
クスらせん軸まわりに回転させたアレー構造を示す図で
ある。
【図１９】 図８のアレー構造による放射素子１ａ2 の
楕円偏波率を示す図である。
楕円偏波率を示す図である。
【図２０】 図１８のアレー構造による放射素子１ａ2
の楕円偏波率を示す図である。
の楕円偏波率を示す図である。
【図２１】 図１８のアレー構造において放射素子１ａ
1 をさらに１２０゜回転したアレー構造における放射素
子１ａ2 の楕円偏波率を示す図である。
1 をさらに１２０゜回転したアレー構造における放射素
子１ａ2 の楕円偏波率を示す図である。
【図２２】 この発明の他の実施例として、カップ付ヘ
リカルアンテナを示す図である。
リカルアンテナを示す図である。
【図２３】 図１３のアレー構造において無給電素子１
ｂ1 ，１ｂ2 の無反射終端器を取り除いたアレー構造を
示す図である。
ｂ1 ，１ｂ2 の無反射終端器を取り除いたアレー構造を
示す図である。
【図２４】 図１３のアレー構造において無給電素子１
ｂ1 の無反射終端器を取り除いたアレー構造を示す図で
ある。
ｂ1 の無反射終端器を取り除いたアレー構造を示す図で
ある。
【図２５】 図１３，２４，２５のアレー構造における
放射素子１ａ1 の放射パターンを示す図である。
放射素子１ａ1 の放射パターンを示す図である。
【図２６】 従来のヘリカルアンテナのアレー構造を示
す図である。
す図である。
１ａ 放射素子、１ｂ 無給電素子、２ ヘリックスへ
の給電線、３ 反射板、４ 整合器、５ 給電線路、６
ヘリックス支持柱、７ 基板、８ 無反射終端器、９
ヘリックスのらせん始点、１０ ヘリックスのらせん
軸、１９ カップ。
の給電線、３ 反射板、４ 整合器、５ 給電線路、６
ヘリックス支持柱、７ 基板、８ 無反射終端器、９
ヘリックスのらせん始点、１０ ヘリックスのらせん
軸、１９ カップ。
フロントページの続き
(72)発明者 野口 龍宏
鎌倉市上町屋325番地 三菱電機株式会
社 鎌倉製作所内
(72)発明者 水溜 仁士
鎌倉市上町屋325番地 三菱電機株式会
社 鎌倉製作所内
(72)発明者 小林 右治
鎌倉市上町屋325番地 三菱電機株式会
社 鎌倉製作所内
(72)発明者 牧野 滋
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 本間 信一
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
(56)参考文献 特開 平５−160629（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−25304（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−49403（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01Q 21/06
H01Q 11/08
Claims (6)
- 【請求項１】 らせん軸方向に主放射方向を有するヘリ
ックスとこのヘリックスの前記らせん軸に直交する面内
に配置された反射板とを有するヘリカルアンテナにおい
て、１素子で１ビームを形成する場合、放射に寄与する
１個のヘリカルアンテナ素子と１個あるいは複数個のヘ
リカルアンテナ無給電素子とを、ヘリックスの前記らせ
ん軸に直交する同一平面上に配列したことを特徴とする
ヘリカルアンテナのアレー構造。 - 【請求項２】 らせん軸方向に主放射方向を有するヘリ
ックスとこのヘリックスの前記らせん軸に直交する面内
に配置された反射板とを有するヘリカルアンテナにおい
て、このヘリカルアンテナを同一平面上に複数個素子構
成しビームを形成する場合、放射に寄与する複数個のヘ
リカルアンテナ素子と１個あるいは複数個のヘリカルア
ンテナ無給電素子とを、ヘリックスの前記らせん軸に直
交する同一平面上に配列したことを特徴とするヘリカル
アンテナのアレー構造。 - 【請求項３】 らせん軸方向に主放射方向を有するヘリ
ックスとこのヘリックスの前記らせん軸に直交する面内
に配置された反射板とを有するヘリカルアンテナにおい
て、このヘリカルアンテナを複数個素子構成しビームを
形成する場合、複数個の素子のヘリックスの前記らせん
軸を平行としながらも、各素子の前記反射板を任意の１
素子の前記反射板で定まる平面と同一平面上に配列する
こと無く、前記平面上からの波長で規格化した偏移量を
常に０．５より小さくするように配列したことを特徴と
するヘリカルアンテナのアレー構造。 - 【請求項４】 らせん軸方向に主放射方向を有するヘリ
ックスとこのヘリックスの前記らせん軸に直交する面内
に配置された反射板とを有するヘリカルアンテナにおい
て、このヘリカルアンテナを１素子で１ビームを形成す
る場合、放射に寄与する１個のヘリカルアンテナ素子と
１個あるいは複数個のヘリカルアンテナ無給電素子とに
より構成し、１個の前記給電素子と１個あるいは複数個
の前記無給電素子との前記らせん軸を平行としながら
も、各素子の前記反射板を任意の１素子の前記反射板で
定まる平面と同一平面上に配列すること無く、前記平面
上からの波長で規格化した偏移量を常に０．５より小さ
くするように配列したことを特徴とするヘリカルアンテ
ナのアレー構造。 - 【請求項５】 らせん軸方向に主放射方向を有するヘリ
ックスとこのヘリックスの前記らせん軸に直交する面内
に配置された反射板とを有するヘリカルアンテナにおい
て、このヘリカルアンテナを複数個素子構成しビームを
形成する場合、放射に寄与する複数個のヘリカルアンテ
ナ素子と１個あるいは複数個のヘリカルアンテナ無給電
素子とにより構成し、複数個の前記放射に寄与するヘリ
カルアンテナ素子と１個あるいは複数個の前記無給電素
子との前記らせん軸を平行としながらも、各素子の前記
反射板を任意の１素子の前記反射板で定まる平面と同一
平面上に配列すること無く、前記平面上からの波長で規
格化した偏移量を常に０．５より小さくするように配列
したことを特徴とするヘリカルアンテナのアレー構造。 - 【請求項６】 請求項１〜６いずれか記載のヘリカルア
ンテナのアレー構造において、前記ヘリカルのらせん軸
と前記ヘリックスのらせん始点とで定まる平面と、前記
反射板で定まる平面との交線として定まる線分すなわち
ヘリックスへの給電線を前記反射板に投影した線分が、
アレー構造を構成する各素子について平行とならないよ
うに、任意の１個あるいは複数個の素子を前記ヘリック
スのらせん軸まわりに回転して配列したことを特徴とす
るヘリカルアンテナのアレー構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20861494A JP3417682B2 (ja) | 1994-09-01 | 1994-09-01 | ヘリカルアンテナのアレー構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20861494A JP3417682B2 (ja) | 1994-09-01 | 1994-09-01 | ヘリカルアンテナのアレー構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0878946A JPH0878946A (ja) | 1996-03-22 |
| JP3417682B2 true JP3417682B2 (ja) | 2003-06-16 |
Family
ID=16559142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20861494A Expired - Fee Related JP3417682B2 (ja) | 1994-09-01 | 1994-09-01 | ヘリカルアンテナのアレー構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3417682B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013507849A (ja) * | 2009-10-16 | 2013-03-04 | イーエムエス・テクノロジーズ・カナダ，リミテッド | アレイアンテナの球体摂動 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4147696B2 (ja) * | 1999-09-16 | 2008-09-10 | 松下電器産業株式会社 | アンテナ装置およびそれを用いた通信端末 |
| WO2003107483A1 (en) * | 2002-06-12 | 2003-12-24 | Marine-Watch Ltd | Helix antenna |
| JP4724766B2 (ja) | 2009-01-16 | 2011-07-13 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 軸モードヘリカルアンテナ、およびこれを用いた車載アンテナ |
| JP5293645B2 (ja) | 2010-03-03 | 2013-09-18 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | アンテナ装置 |
| WO2019163071A1 (ja) * | 2018-02-23 | 2019-08-29 | 三菱電機株式会社 | アンテナ装置およびアレーアンテナ装置 |
| KR102129784B1 (ko) | 2019-07-16 | 2020-07-03 | 중앙대학교 산학협력단 | 변형 가능한 dna 종이접기 구조의 나선형 야기 안테나 및 그 안테나의 제조방법 |
| CN113193359B (zh) * | 2021-04-22 | 2023-03-31 | 中国人民解放军海军工程大学 | 一种基于无源寄生阵元的短波相控阵天线互耦抑制方法 |
-
1994
- 1994-09-01 JP JP20861494A patent/JP3417682B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013507849A (ja) * | 2009-10-16 | 2013-03-04 | イーエムエス・テクノロジーズ・カナダ，リミテッド | アレイアンテナの球体摂動 |
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|---|---|
| JPH0878946A (ja) | 1996-03-22 |
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