JP3441282B2 - 共用アンテナ - Google Patents
共用アンテナInfo
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- JP3441282B2 JP3441282B2 JP02697596A JP2697596A JP3441282B2 JP 3441282 B2 JP3441282 B2 JP 3441282B2 JP 02697596 A JP02697596 A JP 02697596A JP 2697596 A JP2697596 A JP 2697596A JP 3441282 B2 JP3441282 B2 JP 3441282B2
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- antenna
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、衛星通信と地上通
信の何れにも有効な共用アンテナ関し、特に異なる偏波
と異なる放射方向と異なる周波数で使用が可能なアンテ
ナの構成に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】現在、携帯無線機（以下携帯電話と称
す）などの移動体通信においては、８００ＭＨｚ帯、
１．５ＧＨｚ帯、１．９ＧＨｚ帯の直線偏波が用いられ
ている。近年、衛星を用いた携帯電話の構想が各社から
提案されており、それらの周波数帯は、１．６ＧＨｚ、
２．４ＧＨｚ帯が割当てられており、それらに用いるア
ンテナが提案されている。例えば誘電体円筒上に円偏波
用のヘリカルアンテナを巻きつけ、前記誘電体円筒の内
部にダイポールアンテナを設け、どちらか一方に給電を
するための切り換え手段を有する技術が提案されている
（特開平４−１３４９０６号）。図４はこの従来技術の
構成を示すもので、ヘリカルアンテナ１０１の放射素子
（同軸線１０２、導線１０３）を保持する誘電体円筒１
０４内にダイポールアンテナ（スリーブアンテナ）２０
１を内蔵する。このアンテナは、ヘリカルアンテナ１０
１が周波数ｆ１で衛星と衛星通信でき、内部のダイポー
ルアンテナ２０１が周波数ｆ２で地上の基地局と通信で
きる。 【０００３】しかしながら、この内部のダイポールアン
テナ２０１はヘリカルアンテナ１０１のピッチ角θ（図
５参照）が小さい場合には、ヘリカルアンテナ１０１の
影響を受ける。逆にヘリカルアンテナ１０１はダイポー
ルアンテナ２０１の影響を受ける。そのためアンテナ同
士の相互の影響を軽減するために、ヘリカルアンテナ１
０１のピッチ角θを大きく（６０度程度）する方法があ
るが、その場合ヘリカルアンテナ１０１の全長が長くな
り、結果としてヘリカルアンテナ１０１からの円偏波の
放射指向性の最適化等の設計自由度が妨げられ、ダイポ
ールアンテナ２０１の構造や保持機構が複雑に成る。 【０００４】ここで、ピッチ角θは誘電体円筒１０４の
半径をＲ、ヘリカルアンテナ１０１の高さをＨ、ひと巻
き当りの誘電体円筒幅をＰ、巻き数をＭとすると次式で
与えられる。 【０００５】Ｐ＝Ｈ／Ｍ θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｐ／（２πＲ）） 表１に計算例を示す。 【０００６】 【表１】 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】携帯電話のような小形
の機器に上述のヘリカルアンテナ１０１内部にダイポー
ル２０１を設ける共用アンテナを用いる場合、上述の通
りヘリカルアンテナ１０１の全長が長くなってしまうた
め、小形化をする上でヘリカルアンテナ１０１の設計自
由度やダイポールアンテナ２０１の構造及び保持機構の
複雑化が生じる。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明は円偏波用の第１のアンテナの先端に、直線
偏波用の第２のアンテナを形成する。 【０００９】 【発明の実施の形態】上述の問題を解決するため、衛星
通信と地上通信の各周波数ｆ１、ｆ２において第１のヘ
リカルアンテナと第２のヘリカルアンテナのパラメータ
を適切に選択するとともに、同一円筒上にそれぞれの放
射素子を実装し、設計の自由度が大きく、アンテナの放
射素子の保持機構が簡易な円偏波と直線偏波の共用アン
テナを提供することを目的とし、図１に示すように誘電
体円筒１６の同一円筒面上に、円偏波用の第１のヘリカ
ルアンテナ１１と直線偏波用の第２のヘリカルアンテナ
２１を設ける。それぞれの動作周波数をｆ１，ｆ２とす
る。衛星通信の際は第１のヘリカルアンテナ１１を用
い、地上通信の際は第２のヘリカルアンテナ２１を用い
る。円偏波の放射素子となる第１の導線１３と第１の同
軸線１２と直線偏波の放射素子となる第２の導線２３を
それぞれ誘電体円筒１６内の第１の給電点１４と第２の
給電点２２に導くために誘電体円筒１６のａ，ｂ，ｃの
点から第１の穴、第２の穴、第３の穴を設ける。 【００１０】以下、図面を用いて本発明の実施の形態を
説明する。本発明の実施の形態を図１に示す。円偏波用
の第１のヘリカルアンテナ１１においては誘電体円筒１
６の半径Ｒ、第１の導線１３、同軸線１２のピッチ角
θ、巻き線数Ｍ等の形状パラメータを適切に選択するこ
とにより円偏波を発生することができる。 【００１１】また、第２のヘリカルアンテナ２１は、動
作周波数ｆ２における波長よりひと巻き当たりの長さを
短くすることで、直線偏波を発生する。 【００１２】構成としては、同一円筒面上、または同一
円錐面上に、円偏波用の第１のヘリカルアンテナ１１と
直線偏波用の第２のヘリカルアンテナ２１を設ける。そ
れぞれの動作周波数をｆ１，ｆ２とする。図３に示す衛
星通信３０１の際は第１のヘリカルアンテナ１１を用
い、地上通信３０２の際は第２のヘリカルアンテナ２１
を用いる。 【００１３】円偏波の放射素子となる第１の導線１３と
同軸線１２と直線偏波の放射素子となる第２の導線２３
をそれぞれ誘電体円筒１６内の第１の給電点１４と第２
の給電点２２に導くために誘電体円筒１６のａ，ｂ，ｃ
の点に第１の穴、第２の穴、第３の穴を設ける。 【００１４】ここで第１のヘリカルアンテナ１１が少な
くとも一対の導体線から成り、導体線の一方が同軸線１
２、他方が第１の導線１３で構成され、アンテナ先端部
に第１の給電点１４を有し、同軸線１２の中心導体１２
ａと導線１３が第１の給電点１４で電気的に接続され、
導線１３の巻き終わり端１５が第１のヘリカルアンテナ
１１の下端部に設け同軸線１２の外部導体１２ｃに電気
的に接続される。第２のヘリカルアンテナ２１は下端部
に第２の給電点２２を有する第２の導線２３より成り、
同軸線１２の外部導体１２ｃの先端に給電点２２を設け
電気的に接続する。 【００１５】図２は本発明の他の実施形態の概略図であ
り、図において同じ部位は同じ符号で示し、本実施形態
は誘電体を円錐形状にしたもので、誘電体円錐１６ａに
図１と同様に第１のヘリカルアンテナ１１及び第２のヘ
リカルアンテナ２１を形成している。このように、誘電
体の形状は特に限定されるものではなく、例えば円錐の
向きを逆にしても差し支えない。また多角柱、多角錐で
あってもよい。 【００１６】 【発明の効果】本発明は、円偏波と直線（垂直）偏波で
動作する共用アンテナを設計の自由度が大きく簡易な構
成にして実現することが可能となる。以上の構成により
地球上空の宇宙空間に複数配置したときの衛星通信シス
テムに依存する最低仰角（同一軌道面における衛星の数
と衛星の高度に依存する。）に柔軟に対応可能になる。
信の何れにも有効な共用アンテナ関し、特に異なる偏波
と異なる放射方向と異なる周波数で使用が可能なアンテ
ナの構成に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】現在、携帯無線機（以下携帯電話と称
す）などの移動体通信においては、８００ＭＨｚ帯、
１．５ＧＨｚ帯、１．９ＧＨｚ帯の直線偏波が用いられ
ている。近年、衛星を用いた携帯電話の構想が各社から
提案されており、それらの周波数帯は、１．６ＧＨｚ、
２．４ＧＨｚ帯が割当てられており、それらに用いるア
ンテナが提案されている。例えば誘電体円筒上に円偏波
用のヘリカルアンテナを巻きつけ、前記誘電体円筒の内
部にダイポールアンテナを設け、どちらか一方に給電を
するための切り換え手段を有する技術が提案されている
（特開平４−１３４９０６号）。図４はこの従来技術の
構成を示すもので、ヘリカルアンテナ１０１の放射素子
（同軸線１０２、導線１０３）を保持する誘電体円筒１
０４内にダイポールアンテナ（スリーブアンテナ）２０
１を内蔵する。このアンテナは、ヘリカルアンテナ１０
１が周波数ｆ１で衛星と衛星通信でき、内部のダイポー
ルアンテナ２０１が周波数ｆ２で地上の基地局と通信で
きる。 【０００３】しかしながら、この内部のダイポールアン
テナ２０１はヘリカルアンテナ１０１のピッチ角θ（図
５参照）が小さい場合には、ヘリカルアンテナ１０１の
影響を受ける。逆にヘリカルアンテナ１０１はダイポー
ルアンテナ２０１の影響を受ける。そのためアンテナ同
士の相互の影響を軽減するために、ヘリカルアンテナ１
０１のピッチ角θを大きく（６０度程度）する方法があ
るが、その場合ヘリカルアンテナ１０１の全長が長くな
り、結果としてヘリカルアンテナ１０１からの円偏波の
放射指向性の最適化等の設計自由度が妨げられ、ダイポ
ールアンテナ２０１の構造や保持機構が複雑に成る。 【０００４】ここで、ピッチ角θは誘電体円筒１０４の
半径をＲ、ヘリカルアンテナ１０１の高さをＨ、ひと巻
き当りの誘電体円筒幅をＰ、巻き数をＭとすると次式で
与えられる。 【０００５】Ｐ＝Ｈ／Ｍ θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｐ／（２πＲ）） 表１に計算例を示す。 【０００６】 【表１】 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】携帯電話のような小形
の機器に上述のヘリカルアンテナ１０１内部にダイポー
ル２０１を設ける共用アンテナを用いる場合、上述の通
りヘリカルアンテナ１０１の全長が長くなってしまうた
め、小形化をする上でヘリカルアンテナ１０１の設計自
由度やダイポールアンテナ２０１の構造及び保持機構の
複雑化が生じる。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明は円偏波用の第１のアンテナの先端に、直線
偏波用の第２のアンテナを形成する。 【０００９】 【発明の実施の形態】上述の問題を解決するため、衛星
通信と地上通信の各周波数ｆ１、ｆ２において第１のヘ
リカルアンテナと第２のヘリカルアンテナのパラメータ
を適切に選択するとともに、同一円筒上にそれぞれの放
射素子を実装し、設計の自由度が大きく、アンテナの放
射素子の保持機構が簡易な円偏波と直線偏波の共用アン
テナを提供することを目的とし、図１に示すように誘電
体円筒１６の同一円筒面上に、円偏波用の第１のヘリカ
ルアンテナ１１と直線偏波用の第２のヘリカルアンテナ
２１を設ける。それぞれの動作周波数をｆ１，ｆ２とす
る。衛星通信の際は第１のヘリカルアンテナ１１を用
い、地上通信の際は第２のヘリカルアンテナ２１を用い
る。円偏波の放射素子となる第１の導線１３と第１の同
軸線１２と直線偏波の放射素子となる第２の導線２３を
それぞれ誘電体円筒１６内の第１の給電点１４と第２の
給電点２２に導くために誘電体円筒１６のａ，ｂ，ｃの
点から第１の穴、第２の穴、第３の穴を設ける。 【００１０】以下、図面を用いて本発明の実施の形態を
説明する。本発明の実施の形態を図１に示す。円偏波用
の第１のヘリカルアンテナ１１においては誘電体円筒１
６の半径Ｒ、第１の導線１３、同軸線１２のピッチ角
θ、巻き線数Ｍ等の形状パラメータを適切に選択するこ
とにより円偏波を発生することができる。 【００１１】また、第２のヘリカルアンテナ２１は、動
作周波数ｆ２における波長よりひと巻き当たりの長さを
短くすることで、直線偏波を発生する。 【００１２】構成としては、同一円筒面上、または同一
円錐面上に、円偏波用の第１のヘリカルアンテナ１１と
直線偏波用の第２のヘリカルアンテナ２１を設ける。そ
れぞれの動作周波数をｆ１，ｆ２とする。図３に示す衛
星通信３０１の際は第１のヘリカルアンテナ１１を用
い、地上通信３０２の際は第２のヘリカルアンテナ２１
を用いる。 【００１３】円偏波の放射素子となる第１の導線１３と
同軸線１２と直線偏波の放射素子となる第２の導線２３
をそれぞれ誘電体円筒１６内の第１の給電点１４と第２
の給電点２２に導くために誘電体円筒１６のａ，ｂ，ｃ
の点に第１の穴、第２の穴、第３の穴を設ける。 【００１４】ここで第１のヘリカルアンテナ１１が少な
くとも一対の導体線から成り、導体線の一方が同軸線１
２、他方が第１の導線１３で構成され、アンテナ先端部
に第１の給電点１４を有し、同軸線１２の中心導体１２
ａと導線１３が第１の給電点１４で電気的に接続され、
導線１３の巻き終わり端１５が第１のヘリカルアンテナ
１１の下端部に設け同軸線１２の外部導体１２ｃに電気
的に接続される。第２のヘリカルアンテナ２１は下端部
に第２の給電点２２を有する第２の導線２３より成り、
同軸線１２の外部導体１２ｃの先端に給電点２２を設け
電気的に接続する。 【００１５】図２は本発明の他の実施形態の概略図であ
り、図において同じ部位は同じ符号で示し、本実施形態
は誘電体を円錐形状にしたもので、誘電体円錐１６ａに
図１と同様に第１のヘリカルアンテナ１１及び第２のヘ
リカルアンテナ２１を形成している。このように、誘電
体の形状は特に限定されるものではなく、例えば円錐の
向きを逆にしても差し支えない。また多角柱、多角錐で
あってもよい。 【００１６】 【発明の効果】本発明は、円偏波と直線（垂直）偏波で
動作する共用アンテナを設計の自由度が大きく簡易な構
成にして実現することが可能となる。以上の構成により
地球上空の宇宙空間に複数配置したときの衛星通信シス
テムに依存する最低仰角（同一軌道面における衛星の数
と衛星の高度に依存する。）に柔軟に対応可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す共用アンテナの構成
図。 【図２】本発明の他の実施形態を示す共用アンテナの構
成図。 【図３】衛星通信と地上通信の概念図。 【図４】従来技術を示す共用アンテナの構成図。 【図５】従来技術を示す共用アンテナの導体線ピッチ角
の説明図。 【符号の説明】 １１：第１のヘリカルアンテナ（円偏波アンテナ） １２：同軸線 １２ａ：同軸線１２の中心導体 １２ｂ：同軸線１２の
絶縁体 １２ｃ：同軸線１２の外部導体 １３：第１の導線 １４：第１の給電点 １５：第１の導線１３の巻き終わり端 １６：誘電体円筒 １６ａ：誘電体円錐 ２１：第２のヘリカルアンテナ（直線偏波アンテナ） ２２：第２の給電点 ２３：第２の導線 ９１：通信衛星 ９２：携帯電話 ９３：地上の通
信基地局 １０１：ヘリカルアンテナ（円偏波アンテナ） １０２：同軸線（給電線） １０３：導線 ２０１：ダイポールアンテナ（スリーブアンテナ） ２０２：同軸線（給電線） ３０１：衛星通信 ３０２：地上通信 ａ：第１の穴の位置 ｂ：第２の穴の位置 ｃ：第
３の穴の位置
図。 【図２】本発明の他の実施形態を示す共用アンテナの構
成図。 【図３】衛星通信と地上通信の概念図。 【図４】従来技術を示す共用アンテナの構成図。 【図５】従来技術を示す共用アンテナの導体線ピッチ角
の説明図。 【符号の説明】 １１：第１のヘリカルアンテナ（円偏波アンテナ） １２：同軸線 １２ａ：同軸線１２の中心導体 １２ｂ：同軸線１２の
絶縁体 １２ｃ：同軸線１２の外部導体 １３：第１の導線 １４：第１の給電点 １５：第１の導線１３の巻き終わり端 １６：誘電体円筒 １６ａ：誘電体円錐 ２１：第２のヘリカルアンテナ（直線偏波アンテナ） ２２：第２の給電点 ２３：第２の導線 ９１：通信衛星 ９２：携帯電話 ９３：地上の通
信基地局 １０１：ヘリカルアンテナ（円偏波アンテナ） １０２：同軸線（給電線） １０３：導線 ２０１：ダイポールアンテナ（スリーブアンテナ） ２０２：同軸線（給電線） ３０１：衛星通信 ３０２：地上通信 ａ：第１の穴の位置 ｂ：第２の穴の位置 ｃ：第
３の穴の位置
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01Q 21/00 - 21/30
H01Q 1/36
H01Q 5/00 - 5/02
H01Q 11/08
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】誘電体に第１導体と同軸線をら旋状に巻い
た先端部において第１の給電点を設け該給電点で前記同
軸線の中心導体と前記導体を接続し、他端部において前
記導体の巻き終わり端を前記同軸線の外部導体に接続し
て成る円偏波用の第１のアンテナと、前記先端部におい
て第１のアンテナの同軸線の外部導体に第２の給電点を
設け該給電点より上方に向かい前記誘電体に第２の導体
を巻き付けて成る直線偏波用の第２のアンテナとが形成
されたことを特徴とする共用アンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02697596A JP3441282B2 (ja) | 1996-02-14 | 1996-02-14 | 共用アンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02697596A JP3441282B2 (ja) | 1996-02-14 | 1996-02-14 | 共用アンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09219620A JPH09219620A (ja) | 1997-08-19 |
| JP3441282B2 true JP3441282B2 (ja) | 2003-08-25 |
Family
ID=12208170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02697596A Expired - Fee Related JP3441282B2 (ja) | 1996-02-14 | 1996-02-14 | 共用アンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3441282B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102055077A (zh) * | 2009-10-29 | 2011-05-11 | 西安空间无线电技术研究所 | 线极化宽频带背射螺旋天线 |
| US8552922B2 (en) * | 2011-11-02 | 2013-10-08 | The Boeing Company | Helix-spiral combination antenna |
-
1996
- 1996-02-14 JP JP02697596A patent/JP3441282B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09219620A (ja) | 1997-08-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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