JPH03141707A - 小形ヘリカルアンテナを用いた一次放射器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば衛星放送受信用のオフセットパラボラ
アンテナに使用される小形ヘリカルアンテナを用いた一
次放射器に関する。

［従来の技術］ 一般に、ヘリカルアンテナは、その反射板に対しヘリカ
ルの軸方向に電波が放射されるが、ヘリカル巻数が多い
と軸比の良い円偏波が振動しながら放射され、また、ヘ
リカル長を長くすると利得が増加し指向性が鋭くなる特
性を有している。よって、ヘリカルアンテナは、主にピ
ッチ角が大きく、巻数の多いものが使用される。

ここで、上記ヘリカルアンテナをパラボラアンテナの一
次放射器として使用するには、その外形・ｒ法が大きい
ばかりでなぐ、誘電体からなる防雪カバーが反射板から
ヘリカルに沿って前方に大きく出っ張った形で取付けら
れるので、防雪カバーに対する着雪や着水が著しく、大
きな電磁波減衰を招く恐れがあり、また強度的にも弱く
、適当でない問題がある。

［発明が解決しようとする課題］ そこで、ヘリカル巻数が軸方向に４分の１波長以下で２
タ一ン程度と短くても、軸比の良好な特性を示すヘリカ
ルアンテナが得られることも予想されるが、この場合、
アンテナのビーム幅が広くなり、オフセットパラボラア
ンテナの反射器に対する適当な指向性のビーム幅が得ら
れなくなる。

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、ヘリカル巻数
を少なくした場合でも、アンテナビーム幅が広がること
なく、オフセットパラボラアンテナに対し充分適用可能
になると共に、耐候性に優れた小形ヘリカルアンテナを
用いた一次放射器を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係わる小形ヘリカルアンテナを用いた一次放り
Ｊ器は、有底筒状で底面より開口面が広がったホーン反
射器と、このホーン反射器の開門内底面を反射板とする
その中央部に絶縁分離して立設給電される略２回巻き程
度の少ない巻数からなる小形ヘリカルアンテナと、上記
ホーン反射器の開口面を塞ぐ着脱自在に設けられた誘電
体板とを備えて構成したものである。

［作　用コ すなわち、上記小形ヘリカルアンテナによるビーム幅の
店がりを、ホーン反射器により適当なビーム幅に収束さ
せると共に、該ホーン反射器とその開口面を塞ぐ誘電体
板とにより着雪１着水の防止が図れることになる。

［実施例］ 以下図面により本発明の一実施例について説明する。

第１図（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ小型ヘリカルアンテ
ナを用いた一次放射器１０の正面構成及び側断面構成を
示すもので、同図において、１１は有底円筒状の金属体
からなるホーン反射器、１２はこのホーン反射器１１の
開口内底面に得られる反射板、１３はこの反射板１２の
ψ央部に絶線分離して立設給電される約２回巻のヘリカ
ルアンテナ、１４はこのヘリカルアンテナ１３の給電点
を白゛シ増都回路等が形成されるプリント基板、１５は
上記ホーン反射器１１の開口面外周に形成された凸部１
１ａに対して着脱自在に設けられ、該反ＪＩＪ器１１の
開口面を塞ぐ誘電体板、１５ａは上記ヘリカルアンテナ
１３をホーン反射器１１から絶縁分離する絶縁体、１６
は上記ホーン反１Ｊ器１１の裏面側周辺部に設けられた
Ｏリング、１７はこのＯリング１６を介して上記プリン
ト基板１４をホーン反射器１１の裏面側に密閉収納する
蓋である。

ここで、Ａはホーン反射器１１における開口面の直径（
１〜２λ）　Ｂは反射板１２の直径、Ｄはヘリカルアン
テナ１３の直径（０，２２〜０．４λ）、Ｓはヘリカル
アンテナ１３のピッチ、ρはヘリカルアンテナ１３の太
さ（０，０２λ）、ｈはヘリカルアンテナ１３の給電高
（０，０５λ）であり、Ｃ（−πＤ）をへりカルアンテ
ナ１３のＦ］周（０，７〜１．３λ）、Ｌをヘリカルア
ンテナ１３の１周の長さ、αをへりカルアンテナ１３の
ピッチ角（３〜８”）、ｎをへりカルアンテナ１３の巻
数（２）とする。この場合、へりカルアンテナ１３自体
のビーム幅は広いが、ホーン反射器１１における開口面
の直径Ａと反射板の直径ＢとをｒＡ＞ＢＪとし、−次放
射器１０自体のビーム幅をオフセットパラボラアンテナ
の反射器に適応させて調整する。そして、ホーン反射器
１１における反射ホーンの長さは、上記Ａ又はＢの近傍
に選択する。

第２図は上記ヘリカルアンテナ１３における１巻分の展
開構成を示すもので、ヘリカルの直径り。

ヘリカルの一周の長さり、ヘリカルの置局Ｃは、ピッチ
角αの直角三角形で表わされる。

上記ヘリカルアンテナ１３自体のビーム幅は広く、その
反射板として無限大のものを用いても電力半値角は約９
５°であり、相対電界強度１０ｄｌｌでは約１６０°で
ある。

一方、オフセットパラボラアンテナに使用する際の一次
放射器の指向性は、該オフセットパラボラアンテナ総合
の指向性を良好にし、利得を上げるため、電力半値角８
０〜９０’で相対電光強度を約１０ｄＢとするのが望ま
しい。

一般に、ヘリカルアンテナの人力インピーダンスは、ヘ
リカル長が２波長以上になると殆ど一定の値を示し、そ
の太さρか細い時には１００〜１５０Ωとなる。そこで
、同軸線路に適合させた５０Ωあるいは７５Ωに整合さ
せるには、ヘリカル給電部にステップトランスを挿入す
るか、あるいはテーパを設けることでインピーダンス変
換を行ない、同軸線路に直接、又は増幅回路等の形成さ
れたプリント基板に接続することが考えられる。

前期第１国における一次放射器１０は、ヘリカルアンテ
ナ１３の給電部にステップトランスを挿入して図示しな
い同軸線路との整合を図ったものであり、例えば同軸線
路の特性インピーダンスＺｏ＝５０Ω、ヘリカルアンテ
ナ１３の入力インピーダンスＺ＋　＝１００Ωとすると
、上記ステップトランスの特性インピーダンスＺ７は、
Ｚ７−Ｚｏ　ｘ　Ｚ　Ｉｎ　（Ω） とすればよい。但し、トランスの長さは４分の１波長で
ある。

ここで、給電線の内部導体外径をａ、外部導体内径をｂ
とすると、 Ｚ−１３８ｌｏｇ（ｂ／ａ）（Ω） として表わされるので、Ｚｏ−５０Ωでｂ　／　ａ　−
２，３、ＺＴ−７５Ωでｂ／ａ−３，５となり、ヘリカ
ルアンテナ１３の給電部におけるｂ／ａ比は、給電線に
おけるｂ　／　ａ比よりも大きくなる。

一方、第１図における誘電体板１５は、平面状でも球面
状でもよく、テフロン、ポリエチレン。

アクリル等の高周波損失の小さなものが用いられるもの
で、その厚みを電気的に２分の１波長の奇数倍の厚みに
すると、雪や雨の侵入を確実に防ぐ強固で損失の少ない
誘電体板１５が得られる。

ここで、誘電体板１５の外周縁には、内方へ向けたＵ字
状の四部が形成され、ホーン反射器１１の開口面外周に
設けた凸部１１ａに対し容易にしかも確実に装着される
。

なお、上記−次放肘器１０を衛星放送 （１１，７０ＩＩｚ〜１２．５ＧＨｚ）の受信用として
使用するには、ヘリカルの直径Ｄ＝７．９ｖ＋ｍ。

へりカルピッチＳ＝１．７ｍｍ、ヘリカルの太さρ−０
．５ｗ＋功、ヘリカル給電高ｈ−１給電關、ヘリカルピ
ッチ角α−４°、ヘリカル巻数ｎ−２゜インピーダンス
交換を兼ねた給電線路の外部導体内径ｂ　＝　２　ｍｍ
とすればよい。この場合、ホーン反射器１１における開
門面の直径Ａ＝３５ｍｍ、反射板１２の直径Ｂ＝２５ｍ
ｍ、反射ホーンの長さは３５ｍｍ＋である。

第３図はインピーダンス整合用の反射板１８を設けた一
次放射器１０を示すもので、ヘリカルアンテナ１３の反
射板１２の大きさは、軸比、利得。

サイドローブレベル、人力インピーダンスに影響を与え
、該反射板１２を小さくすると入力インピーダンスは低
くなり、Ｄ’＝０．２λ程度で５０Ωになる。したがっ
て、整合用反射板１８の直径はヘリカルアンテナ１３の
直径りと等しくシ、給電部ｈ−０，１〜０．３λとして
構成する。

第４図（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれオフセット型パラボ
ラアンテナに対する上記−次放射器１０の取付は状態を
示す正面図及び側面図であり、同図において、２１は反
射器、２２はこの反射器を仰角的３８°　（東京）で支
持固定する取付柱、２３は一次放射器１０を反射器２１
の焦点位置で支持固定する取付金具、２４は周波数変換
器や増幅回路等を内蔵したコンバータである。ここで、
−次放射器１０は、反射器２１に対する到来電波ａをブ
ロッキングしないよう、反射器前面の下方に設置される
。この場合、−次放肘器１０の放射方向を上記反射器２
１からの反射電波すの方向に合わせると、その開口面を
塞ぐ誘電体板１５が上を向き、該板面に着雪の恐れが生
じるため、誘電体板１５は略垂直かあるいはやや下方に
向けて装置させる必要がある。

第５図は上記オフセット型パラボラアンテナに設置され
る一次放射器１０の構成を示すもので、ホーン反対器１
１の開口面は反射板１２に対して斜め楕固形状を成すよ
う形成し、反射板１２がアンテナ反対器２１の中心を向
く状態で、誘電体板１５が略垂直に位置されるよう該楕
■の斜角度を適度に設定する。これにより、誘電体板１
５は、ホーン内への雪や雨の侵入を防ぐばかりでなく、
それ自体に対する着雪も防止されるので、着雪１着水に
よる電磁波の減衰等は最小限に抑えられる。

したがって、上記構成の小形ヘリカルアンテナを用いた
一次放射器によれば、巻数を２＠程度とした小形のヘリ
カルアンテナ１３を用い、このヘリカルアンテナ１３を
ホーン反射器１１の開口内底面反射板１２の中央に位置
させ、パラボラアンテナの一次放射器として使用するの
で、容易に円偏波を発生させそのビーム幅を整形するこ
とが可能になる。また、上記ホーン反射器１１とその開
口面を塞ぐ誘電体板１５とにより上記ヘリカルアンテナ
１３の防雪、防水構造を形成したので、両や雪に対し充
分な耐候性能を有する一次放射器１０を実現できる。

尚、上記実施例では、ヘリカルアンテナ１３の反射板１
２を、ホーン反射器１１の底面部に平面状にして構成し
たが、例えば第６図に示すように、ホーン反射器１１の
ホーン反射面を、ヘリカルアンテナ１３の反射板として
も作用する回転楕円形状に構成し、該ヘリカルアンテナ
１３をその焦点位置に配置してもよい。この場合、ホー
ン反射面の最底部中央に整合相反１１板１８を立設する
ことにより、ヘリカルアンテナ１３の給電部における入
力インピーダンスを５０Ωに整合している。

また、第７図に示すように、ホーン反射器１１のホーン
反射面は、回転双曲面形状に構成してもよい。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、有底筒状で底面より開口
面が広がったホーン反射器と、このホーン反対器の開口
内底面を反身・↑板とするその中央部に絶縁分離して立
設給電される略２回巻き程度の少ない巻数からなる小形
ヘリカルアンテナと、上記ホーン反穿１器の開口面を塞
ぐ着脱自在に設けられた誘電体板とを備えて構成し、上
記小形ヘリカルアンテナによるビーム幅の広がりを、ホ
ーン反射器により適当なビーム幅に収束させると共に、
該ホーン反射器とその開口面を塞ぐ誘電体板とにより着
雪１着水の防止が図れるので、ヘリカル巻数を少なくし
た場合でも、アンテナビーム幅が広がることなく、オフ
セットパラボラアンテナに対し充分適用可能になると共
に、耐候性にも優れた小形ヘリカルアンテナを用いた一
次放射器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施例に
係わる小形ヘリカルアンテナを用いた一次放射器の構成
を示す正面図及び側断面図、第２図は上記−次放射器の
ヘリカルアンテナにおける１１！、分の展開構成を示す
図、第３図はインピーダンス整合用の反射板を設けた一
次放射器を示す側断面図、第４図（Ａ）及び（Ｂ）はそ
れぞれオフセット型パラボラアンテナに対する上記−次
放射器の取付は状態を示す正面図及び側面図、第５図は
上記オフセット型パラボラアンテナに設置される小形ヘ
リカルアンテナを用いた一次放射器の構成を示す図、第
６図及び第７図はそれぞれ何れも上記小形ヘリカルアン
テナを用いた一次放射器の他の実施例を示す側断面図で
ある。 １０・・・−次放射器、１１・・・ホーン反射器、１１
ａ・・・凸部、１２・・・ヘリカル反射板、１３・・・
ヘリカルアンテナ、１４・・・プリント基板、１５・・
・誘電体板、１５ａ・・・絶縁体、１６・・・Ｏリング
、１７・・・蓋、１８・・・インピーダンス整合用反射
板、２１・・・パラボラ反射器、２２・・・パラボラ取
付性、２３・・・−次放射器取付金具、２４・・・コン
バータ。 第 ３ 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）有底筒状で底面より開口面が広がったホーン反射
   器と、このホーン反射器の開口内底面を反射板とするそ
   の中央部に絶縁分離して立設給電される略２回巻き程度
   の少ない巻数からなる小形ヘリカルアンテナと、上記ホ
   ーン反射器の開口面を塞ぐ着脱自在に設けられた誘電体
   板とを具備したことを特徴とする小形ヘリカルアンテナ
   を用いた一次放射器。（２）上記小形ヘリカルアンテナ
   はヘリカルピッチ角が３゜〜８゜でヘリカル円周が０．
   ８波長〜１．２波長の寸法からなることを特徴とする請
   求項１記載の小形ヘリカルアンテナを用いた一次放射器
   。 （３）上記小形ヘリカルアンテナの給電部における外部
   導体内径／内部導体外径の比は給電線自体における外部
   導体内径／内部導体外径の比よりも大きいことを特徴と
   する請求項１記載の小形ヘリカルアンテナを用いた一次
   放射器。 （４）上記小形ヘリカルアンテナの給電部における外部
   導体としての上記ホーン反射器の反射板中央部に該小形
   ヘリカルアンテナのヘリカル直径に相当する外径の小形
   反射板が立設形成されることを特徴とする請求項１記載
   の小形ヘリカルアンテナを用いた一次放射器。 （５）上記有底筒状ホーン反射器の一端開口面は底面反
   射板に対して斜め楕円形状に形成されることを特徴とす
   る請求項１記載の小形ヘリカルアンテナを用いた一次放
   射器。