JP3964129B2 - Antenna device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば衛星通信用のアンテナ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のアンテナ装置について図面を参照しながら説明する。図3は、例えば特開平8−078945号公報に示された従来のアンテナ装置の構成を示す斜視図であり、図4は、図3におけるフレキシブル基板を一部展開した図である。
【0003】
図3及び図4において、1はアンテナ導体、4は同軸ケーブル、10は誘電体円筒、11はフレキシブル基板、12はバラン、13は金属導体、14は両面接着テープである。
【0004】
つぎに、従来のアンテナ装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【0005】
誘電体円筒10の表面に、アンテナ導体1を有したフレキシブル基板11が、両面接着テープ14によって巻き付けられて張られている。このアンテナ導体1は、バラン12を介して同軸ケーブル4により給電される。
【0006】
また、金属導体13は、このアンテナ装置のアンテナ導体末端からの反射波の位相を調節して電気的整合をとる役割を果たしている。金属導体13は、電気的整合の必要のために折れ曲がり構造を有している。この折れ曲がり部分を、ずらすことにより電気的整合を比較的容易に行うことができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来のアンテナ装置では、電気的整合をとるために金属導体13をアンテナ導体1に固定しなければならず、部品点数が増えるという問題点があった。
【0008】
また、この金属導体13は、アンテナ導体末端からの反射波の位相を調節して整合をとるために使用するが、この反射波は軸対称かつ平衡2線の形状を有するアンテナではバックローブを生ずる。このバックローブが生ずると正ビームの利得が低くなるという問題点があった。
【0009】
この発明は、前述した問題点を解決するためになされたもので、整合をとるための部品を増やすことなく、簡易な構成で、アンテナ導体形状とバランの組み合わせにより、電気的整合をとることができ、整合問題に煩わされず任意のアンテナ径(φ)を選んで所望の放射特性を得ることができる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】
この発明の請求項1に係るアンテナ装置は、一方向に長い円筒状の誘電体環状支持台と、中心導体及び外部導体から構成され、前記円筒状の誘電体環状支持台の内部の長尺方向の中心に設けられた同軸ケーブルと、前記円筒状の誘電体環状支持台の上部の端部に載置され、中心に前記同軸ケーブルの直径と同じ大きさの穴が設けられている円形の天板と、前記誘電体環状支持台の長尺方向の側面の表面に180度対向してらせん状に巻き付けられ、前記円筒状の誘電体環状支持台の円周の1/4と同一幅の短冊状の第1及び第2のアンテナ導体と、前記天板上に180度対向して設けられ、円の1/4の形状の扇型の第3及び第4のアンテナ導体と、前記第4のアンテナ導体及び前記同軸ケーブルの上端の中心導体を電気的に接続する短絡片とを備え、前記円形の天板の外周で前記短冊状の第1のアンテナ導体と前記扇型の第3のアンテナ導体が結合され、前記円形の天板の外周で前記短冊状の第2のアンテナ導体と前記扇型の第4のアンテナ導体が結合され、前記同軸ケーブルの上端の外部導体は、前記第3及び第4のアンテナ導体と電気的に接続され、前記同軸ケーブルの上端の外部導体に180度対向して長さが1/4波長の2つのスリットを入れることにより平衡−不平衡変換を行うスプリットバランを構成するものである。
【0011】
この発明の請求項2に係るアンテナ装置は、前記短冊状の第1及び第2のアンテナ導体が、アンテナの中心軸に沿って90度回転させたとき、導体部と非導体部の形状が一致する構造であり、前記扇型の第3及び第4のアンテナ導体が、アンテナの中心軸に沿って90度回転させたとき、導体部と非導体部の形状が一致する構造である。
【0012】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
この発明の実施の形態1に係るアンテナ装置について図面を参照しながら説明する。図1は、この発明の実施の形態1に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【0013】
図1において、1はアンテナの中心軸に沿って90°回転させたとき、導体部と空気だったところの形状が一致する構造のアンテナ導体、2はアンテナ導体1を支える筒状の誘電体環状支持台、4は同軸ケーブル、5は同軸ケーブル4の後述する中心導体とアンテナ導体1とを結合する短絡片(導体)、9は誘電体環状支持台2の上部の天板である。
【0014】
つまり、筒状の誘電体環状支持台2の側面の表面に、誘電体環状支持台2の円周の1/4と同一幅のアンテナ導体1をらせん状に2つ巻き付けている。また、天板9上に円の1/4の形状の2つのアンテナ導体1が設けられ、誘電体環状支持台2の側面に設けられたアンテナ導体1と結合している。
【0015】
また、図2は、図1に示すアンテナ装置の上部を拡大して示す拡大斜視図であり、誘電体環状支持台の側面に設けられたアンテナ導体の図示は省略している。
【0016】
図2において、3は長さがおおむねλ/4(λ:1波長)のスプリットバラン、5は短絡片、7は同軸ケーブル4の中心導体、8は同軸ケーブル4の外部導体である。
【0017】
同軸ケーブル4の中心導体7は、短絡片5を通じて、天板9上のアンテナ導体1bと電気的に接続され、同軸ケーブル4の外部導体8は、天板9上のアンテナ導体1aと電気的に接続されている。なお、天板9上のアンテナ導体1bは、同軸ケーブル4の外部導体8とも接続されている。
【0018】
つぎに、この実施の形態1に係るアンテナ装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【0019】
図2に示すスプリットバラン3は、同軸ケーブル4の外部導体8に長さがおおむねλ/4のスリットを入れることにより平衡−不平衡変換を行うものである。このスプリットバラン3は、インピーダンス変成比がおおむね1:4の変成器として動作し、同軸ケーブル4として一般的な50Ωケーブルを使用した時におけるスプリットバラン3の整合インピーダンスはおおむね200Ωとなる。
【0020】
また、軸対称かつ平衡2線の形状を有するアンテナの入力インピーダンスは、誘電体環状支持台2に巻き付いているアンテナ導体1と天板9上のアンテナ導体1a、1bの形状がおおむね自己補対形状を有するので、アンテナ径φに関わりなくおおむね60π=188.5Ωである。このためスプリットバラン3との電気的整合に優れている。さらに、いかなるアンテナ径φでも整合を得るので所望の放射特性を得ることができる。これは、アンテナ径φを変化させることにより、放射効率が変わり、それにともなってビーム幅等の放射特性が変化するためである。
【0021】
以上のように、アンテナの中心軸に沿って90°回転させたとき、導体部と空気だったところの形状が一致する構造、つまり、おおむね自己補対形状を有するアンテナ導体1(ヘリカル導体)と、長さおおむねλ/4のスリットを有する平衡−不平衡変換を行うスプリットバラン3とを有する構造により、電気的整合に優れ、いかなるアンテナ径φでも所望の放射特性を得ることができる。
【0022】
すなわち、この実施の形態1に係るアンテナ装置は、一方向に長い円筒状に形成され、非導電性材料からなる誘電体環状支持台2と、この誘電体環状支持台2の長尺方向に伸在して配設され、アンテナの中心軸に沿って90°回転させたとき、導体部と空気だったところの形状がおおむね一致する構造の2本のアンテナ導体1と、天板9上に配設され、アンテナの中心軸に沿って90°回転させたとき、導体部と空気だったところの形状がおおむね一致する構造の2つのアンテナ導体1a、1bと、長さがおおむねλ/4(λ:1波長)の2つのスリットを有する平衡−不平衡変換を行うスプリットバラン3とを有するものである。
【0023】
【発明の効果】
この発明の請求項1に係るアンテナ装置は、以上説明したとおり、一方向に長い円筒状の誘電体環状支持台と、中心導体及び外部導体から構成され、前記円筒状の誘電体環状支持台の内部の長尺方向の中心に設けられた同軸ケーブルと、前記円筒状の誘電体環状支持台の上部の端部に載置され、中心に前記同軸ケーブルの直径と同じ大きさの穴が設けられている円形の天板と、前記誘電体環状支持台の長尺方向の側面の表面に180度対向してらせん状に巻き付けられ、前記円筒状の誘電体環状支持台の円周の1/4と同一幅の短冊状の第1及び第2のアンテナ導体と、前記天板上に180度対向して設けられ、円の1/4の形状の扇型の第3及び第4のアンテナ導体と、前記第4のアンテナ導体及び前記同軸ケーブルの上端の中心導体を電気的に接続する短絡片とを備え、前記円形の天板の外周で前記短冊状の第1のアンテナ導体と前記扇型の第3のアンテナ導体が結合され、前記円形の天板の外周で前記短冊状の第2のアンテナ導体と前記扇型の第4のアンテナ導体が結合され、前記同軸ケーブルの上端の外部導体は、前記第3及び第4のアンテナ導体と電気的に接続され、前記同軸ケーブルの上端の外部導体に180度対向して長さが1/4波長の2つのスリットを入れることにより平衡−不平衡変換を行うスプリットバランを構成するので、電気的整合に優れ、いかなるアンテナ径でも所望の放射特性を得ることができるという効果を奏する。
【0024】
この発明の請求項2に係るアンテナ装置は、以上説明したとおり、前記短冊状の第1及び第2のアンテナ導体が、アンテナの中心軸に沿って90度回転させたとき、導体部と非導体部の形状が一致する構造であり、前記扇型の第3及び第4のアンテナ導体が、アンテナの中心軸に沿って90度回転させたとき、導体部と非導体部の形状が一致する構造であるので、通常の同軸ケーブルとの電気的整合に優れ、いかなるアンテナ径でも所望の放射特性を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。
【図2】 この発明の実施の形態1に係るアンテナ装置の上部の構成を拡大して示す拡大斜視図である。
【図3】 従来のアンテナ装置の構成を示す斜視図である。
【図4】 図3におけるフレキシブル基板を一部展開した様子を示す図である。
【符号の説明】
1 アンテナ導体、2 誘電体環状支持台、3 スプリットバラン、4 同軸ケーブル、5 短絡片、7 中心導体、8 外部導体、9 天板。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an antenna device for satellite communication, for example.
[0002]
[Prior art]
A conventional antenna device will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of a conventional antenna device disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 8-078945, and FIG. 4 is a partially developed view of the flexible substrate in FIG.
[0003]
3 and 4, 1 is an antenna conductor, 4 is a coaxial cable, 10 is a dielectric cylinder, 11 is a flexible substrate, 12 is a balun, 13 is a metal conductor, and 14 is a double-sided adhesive tape.
[0004]
Next, the operation of the conventional antenna device will be described with reference to the drawings.
[0005]
A flexible substrate 11 having an antenna conductor 1 is wound around a surface of a
[0006]
The
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional antenna device as described above, the
[0008]
The
[0009]
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is possible to achieve electrical matching by combining the antenna conductor shape and the balun with a simple configuration without increasing the number of parts for matching. An object of the present invention is to obtain an antenna device capable of obtaining desired radiation characteristics by selecting an arbitrary antenna diameter (φ) without being troubled by a matching problem.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
An antenna device according to a first aspect of the present invention includes a cylindrical dielectric annular support base that is long in one direction, a center conductor, and an outer conductor, and the longitudinal direction inside the cylindrical dielectric annular support base. A coaxial cable provided at the center of the cylindrical dielectric ring, and a circular ceiling mounted on the upper end of the cylindrical dielectric ring-shaped support base and provided with a hole having the same size as the diameter of the coaxial cable at the center. A strip having a width equal to one-fourth of the circumference of the cylindrical dielectric annular support base, which is spirally wound 180 degrees facing the surface of the longitudinal side surface of the dielectric annular support base. The first and second antenna conductors are provided on the top plate so as to be opposed to each other by 180 degrees, and the sector-shaped third and fourth antenna conductors having a quarter shape of a circle, the fourth antenna conductors, Short-circuit piece for electrically connecting antenna conductor and central conductor at upper end of coaxial cable The strip-shaped first antenna conductor and the fan-shaped third antenna conductor are coupled on the outer periphery of the circular top plate, and the strip-shaped second antenna on the outer periphery of the circular top plate. A conductor and the fan-shaped fourth antenna conductor are coupled, and the outer conductor at the upper end of the coaxial cable is electrically connected to the third and fourth antenna conductors, and is connected to the outer conductor at the upper end of the coaxial cable. A split balun that performs balanced-unbalanced conversion is configured by inserting two slits with a length of 1/4 wavelength facing each other by 180 degrees.
[0011]
In the antenna device according to
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
An antenna apparatus according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a perspective view showing a configuration of an antenna apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In addition, in each figure, the same code | symbol shows the same or equivalent part.
[0013]
In FIG. 1, 1 is an antenna conductor having a structure in which the shape of the conductor portion is air when rotated 90 ° along the central axis of the antenna, and 2 is a cylindrical dielectric ring that supports the antenna conductor 1. A support base, 4 is a coaxial cable, 5 is a short-circuit piece (conductor) for connecting a center conductor (to be described later) of the
[0014]
That is, two antenna conductors 1 having the same width as ¼ of the circumference of the dielectric
[0015]
FIG. 2 is an enlarged perspective view showing the upper part of the antenna device shown in FIG. 1 in an enlarged manner, and the illustration of the antenna conductor provided on the side surface of the dielectric annular support base is omitted.
[0016]
In FIG. 2, 3 is a split balun having a length of approximately λ / 4 (λ: 1 wavelength), 5 is a short-circuit piece, 7 is a central conductor of the
[0017]
The
[0018]
Next, the operation of the antenna device according to the first embodiment will be described with reference to the drawings.
[0019]
The
[0020]
The input impedance of the antenna having an axisymmetric and balanced two-wire shape is such that the shape of the antenna conductor 1 wound around the dielectric
[0021]
As described above, when the antenna portion is rotated by 90 ° along the central axis of the antenna, the shape of the conductor portion is the same as that of the air, that is, the antenna conductor 1 (helical conductor) having a substantially self-complementary shape. The structure having the
[0022]
That is, the antenna device according to the first embodiment is formed in a cylindrical shape that is long in one direction and extends in the longitudinal direction of the dielectric
[0023]
【The invention's effect】
As described above, the antenna device according to claim 1 of the present invention includes a cylindrical dielectric annular support base that is long in one direction, a center conductor, and an outer conductor. A coaxial cable provided at the center in the longitudinal direction of the inside and placed at the upper end of the cylindrical dielectric annular support base, and a hole having the same size as the diameter of the coaxial cable is provided at the center. A circular top plate and a spirally wound surface facing the surface of the longitudinal side surface of the dielectric ring-shaped support base 180 degrees, and 1/4 of the circumference of the cylindrical dielectric ring-shaped support base A strip-shaped first and second antenna conductors having the same width as those of the fan-shaped third and fourth antenna conductors, which are provided on the top plate so as to face each other by 180 degrees and have a quarter shape of a circle; The fourth antenna conductor and the central conductor at the upper end of the coaxial cable are electrically connected. The strip-shaped first antenna conductor and the fan-shaped third antenna conductor are coupled on the outer periphery of the circular top plate, and the outer periphery of the circular top plate A strip-shaped second antenna conductor and the sector-shaped fourth antenna conductor are coupled, and an outer conductor at the upper end of the coaxial cable is electrically connected to the third and fourth antenna conductors, and the coaxial A split balun that performs balanced-unbalanced conversion is configured by inserting two slits with a length of 1/4 wavelength facing the outer conductor at the upper end of the cable at 180 degrees. However, there is an effect that desired radiation characteristics can be obtained.
[0024]
As described above, when the strip-shaped first and second antenna conductors are rotated by 90 degrees along the central axis of the antenna, the antenna device according to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an antenna apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged perspective view showing an enlarged configuration of an upper part of the antenna device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of a conventional antenna device.
4 is a diagram showing a state where a part of the flexible substrate in FIG. 3 is developed.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Antenna conductor, 2 dielectric annular support stand, 3 split balun, 4 coaxial cable, 5 short piece, 7 center conductor, 8 outer conductor, 9 top plate.
Claims (2)
中心導体及び外部導体から構成され、前記円筒状の誘電体環状支持台の内部の長尺方向の中心に設けられた同軸ケーブルと、
前記円筒状の誘電体環状支持台の上部の端部に載置され、中心に前記同軸ケーブルの直径と同じ大きさの穴が設けられている円形の天板と、
前記誘電体環状支持台の長尺方向の側面の表面に180度対向してらせん状に巻き付けられ、前記円筒状の誘電体環状支持台の円周の1/4と同一幅の短冊状の第1及び第2のアンテナ導体と、
前記天板上に180度対向して設けられ、円の1/4の形状の扇型の第3及び第4のアンテナ導体と、
前記第4のアンテナ導体及び前記同軸ケーブルの上端の中心導体を電気的に接続する短絡片とを備え、
前記円形の天板の外周で前記短冊状の第1のアンテナ導体と前記扇型の第3のアンテナ導体が結合され、前記円形の天板の外周で前記短冊状の第2のアンテナ導体と前記扇型の第4のアンテナ導体が結合され、
前記同軸ケーブルの上端の外部導体は、前記第3及び第4のアンテナ導体と電気的に接続され、
前記同軸ケーブルの上端の外部導体に180度対向して長さが1/4波長の2つのスリットを入れることにより平衡−不平衡変換を行うスプリットバランを構成する
アンテナ装置。A cylindrical dielectric annular support that is long in one direction;
A coaxial cable composed of a center conductor and an outer conductor, provided at the center in the longitudinal direction inside the cylindrical dielectric annular support base,
A circular top plate placed on the upper end of the cylindrical dielectric ring-shaped support base and having a hole of the same size as the diameter of the coaxial cable in the center;
A strip-shaped first ring having a width equal to one-fourth of the circumference of the cylindrical dielectric ring-shaped support base is spirally wound 180 degrees on the surface of the side surface in the longitudinal direction of the dielectric ring-shaped support base. A first and second antenna conductor;
The fan-shaped third and fourth antenna conductors, which are provided on the top plate so as to face each other by 180 degrees and have a quarter shape of a circle,
A short-circuit piece for electrically connecting the fourth antenna conductor and the central conductor at the upper end of the coaxial cable;
The strip-shaped first antenna conductor and the fan-shaped third antenna conductor are coupled on the outer periphery of the circular top plate, and the strip-shaped second antenna conductor on the outer periphery of the circular top plate A fan-shaped fourth antenna conductor is coupled,
The outer conductor at the upper end of the coaxial cable is electrically connected to the third and fourth antenna conductors,
An antenna device that constitutes a split balun that performs balanced-unbalanced conversion by inserting two slits having a length of ¼ wavelength facing the outer conductor at the upper end of the coaxial cable at 180 degrees.
前記扇型の第3及び第4のアンテナ導体は、アンテナの中心軸に沿って90度回転させたとき、導体部と非導体部の形状が一致する構造である
ことを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。The strip-shaped first and second antenna conductors have a structure in which the shapes of the conductor part and the non-conductor part coincide when rotated 90 degrees along the central axis of the antenna,
The fan-shaped third and fourth antenna conductors have a structure in which the shapes of the conductor portion and the non-conductor portion coincide when rotated 90 degrees along the central axis of the antenna. The antenna device described.
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