JPH03254209A - 軸スロット筒状アンテナ - 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１ 本発明は、例えば円筒状の導体における縦断面の外径あ
るいは対角線寸法が波長に比べて非常に小さい軸スロッ
ト筒状アンテナに関する。

［従来の技術］ 第８図は円筒状の軸スロット筒状アンテナの構成を示す
ものであって、円筒形状で導電体にてなる筒状導体ｌの
軸方向の中央部には、第９図に示すように筒状導体ｌの
外周面と内周面とを上記軸方向に沿って貫通し細長い方
形状の開口部をなすスロット２が形成される。このよう
な筒状導体１の外周面側には、筒状導体ｌへ信号を供給
する給電線路３が設けられる。尚、４は筒状導体ｌの内
部の空間を示している。このように構成される筒状スロ
ットアンテナは文献（“Ａ　ｎｔｅｎｎａ　　Ｅ　ｎｇ
ｉｎｅｅｒ　　Ｈａｎｄｂｏｏｋ”、　ＭｃＧｒａｖ　
　Ｈｉ１１社、１９６１年）に示されるように、筒状導
体ｌの外径寸法Ａが波長に比べ充分小さい場合、筒状導
体の散乱回折現象により水平偏波全方向性アンテナとな
ることが知られている。

このアンテナのスロット２に磁流を生じるのはスロット
２を横切る方向に添った電界を持ついわゆるＴＥモード
であるが、径寸法が非常に小さい場合、このスロット２
を有する筒状導体ｌにおいてＴＥモードが遮断領域とな
るためスロット２の長さを長くしても共振モードが存在
しない。例えばジゴーダンらの検討（Ｅ、Ｃ，Ｊｏｒｄ
ａｎ　　ａｎｄ　　Ｗ。

Ｅ、Ｍｉｌｌｅｒ、　−５ｌｏｔｔｅｄ　Ｃｙｌｉｎｄ
ｅｒ　　Ａｎｔｅｎｎａｓ。

Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、　２０．　ｐｐ９０−９３．
　Ｆｅｂ、１９４７）によればスロット２の幅を筒状導
体ｌの外径寸法の０．０６２倍とした場合は筒状導体ｌ
の外径寸法が０．１１波長以下において共振モードが存
在しなくなる。ＴＥモードの遮断周波数は筒状導体ｌの
外径寸法とスロット２の幅により決まるが、計算によれ
ば１．５ＧＨｚにて使用するアンテナにおいては、筒状
導体１の外径寸法を１０ｍｍ（０，０５波長）、内径寸
法を９ｍｍ（０，０４５波長）とした場合、スロット２
の幅は０．０１ｍｍ程度となり、このような非常に幅の
狭いスロット２は容易に製作することができない。

［発明が解決しようとする課題］ 従って、共振モードが存在しない形状で使用することに
なるが、このような共振モードが存在しない細い軸スロ
ット筒状アンテナにおいては、人力インピーダンスはり
アクタンス成分の大きなものとなり、たとえばオフセッ
ト給電のような簡易な整合手段を用いて整合給電を行う
ことができず、給電系にスタブなどの整合回路を付加し
なければならないという問題点がある。また、整合給電
を行ってもスロット上に生じる磁流強度は給電点を離れ
るとともに著しく減衰し、その結果アンテナの放射効率
が低くなることが予想される。

本発明は、このような問題点を解決するためになされた
もので、外形寸法の小さな筒状導体を用いて容易にまた
安価に共振モードを得ることができる軸スロット筒状ア
ンテナ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］ 本発明は、外径あるいは対角線寸法が波長に比べ充分小
さな筒状導体の軸方向に沿って上記導体を貫通するスロ
ットを備えた軸スロット筒状アンテナにおいて、 上記スロットの周囲の一部もしくは全部にわたり上記導
体の内部もしくは外部の空間へ延在し上記導体と電気的
に接続された板状もしくは箔状の導体板を備えたことを
特徴とする。

［作用］ スロット部に設けられる導体板は、スロット部に空間を
形成しこの空間がいわゆるリッジ導波管におけるリッジ
構造部と同等の働きをして、ＴＥモードの遮断周波数を
大きく引き下げる作用をする。よって、導体の外径寸法
が小さい場合においても容易にＴＥモードを伝搬状態に
することができる。−よって、スロットの長さを導体管
内波長の１７２とすれば共振線路となり、この時スロッ
ト上にはほぼ正弦波状に電界の定在波が形成されるため
、放射源となる磁流が強くなり、放射効率の高いアンテ
ナを構成するよう作用する。また、共振線路となるため
、その入力インピーダンスは純抵抗となり、給電線路は
一般に用いられるオフセット給電によって容易に整合を
取ることができる。

［実施例］ 本発明の袖スロット筒状アンテナの第一の実施例を示す
第１図及び第２図において、第８図と同じ構成部分は同
じ符号を付し、その説明を省略する。

筒状導体ｌに設けられているスロット２において軸方向
に延在し対向するそれぞれの壁面２Ｘには、スロット２
における電気工ネルキーの蓄積効果を生じさせるため、
導体板５及び６がロウ材７にてロウ材され固定される。

よって筒状導体ｌと導体板５及び６は電気的に導通状態
となる。導体板５及び６は、適宜な幅を有する方形状の
板であり、第２図に示すように、筒状導体１の内部空間
４方向へ互いに平行に対面し延在する。尚、導体板５及
び６はの幅は、該導体板５．６が筒状導体ｌに接触しな
い限り随意であり、たとえば第２図に示すように筒状導
体ｌの内部中央部にまで達しないものでもよい。

又、給電線路３は、筒状導体ｌの外周面とほぼ同一面と
なる導体板５，６の側面５　ａ、　６　ａの軸方向の適
宜な位置に接続される。給電線路３はスロット２の内部
で導体板５．６に接続してもよい。

このように構成することで、筒状導体ｌにスロット２が
構成されている構造は、ＴＥモードては近似的にスロッ
ト２部を磁気壁とし、筒状導体ｌ外部に生じる電磁エネ
ルギーを等価フリンジング容量としてスロット２部分に
付加したものと考えられ、一部に磁気壁境界を有した導
波管とみなすことができる。すなわち、導体板５および
６により構成された空間２ａがいわゆるリッジ導波管に
おけるリッジ構造部と同等の働きをして、ＴＥモードの
遮断周波数を大きく引き下げる効果を生じ、筒状導体■
の外径寸法が小さい場合においても容易にＴＥモードを
伝搬状態にすることができる。

よって、スロット２の長さを管内波長の１７２とすれば
共振線路となり、この時スロット２上にはほぼ正弦波状
に電界の定在波が形成されるため、放射源となる磁流が
強くなり、放射効率の高いアンテナを構成することがで
きる。また、共振線路となるため、その入力インピーダ
ンスは純抵抗となり、給電線路３は一般に用いられるオ
フセット給電によって容易に整合を取ることができる。

遮断周波数を引き下げる効果は、おおよそ導体板５およ
び６を平行平板コンデンサとみなした時の容量増加量、
すなわち導体板５および６の対向面積およびその間隔に
比例する。よって導体板５および６の間隔を容易に設定
・加工できる値に設定しても対向面積を増すように導体
板５および６の上記幅方向寸法を大きくすることによっ
て必要な容量値を実現できるので、高度な加工技術を必
要としない。したがって安価にかつ容易に筒状スロット
アンテナを製作することができる。なお、第１図及び第
２図に示した導体板５および６は筒状導体ｌと一体に成
形されたものであったり、また、筒状導体１が複数の部
品から戊る構造であっても上述した効果が発揮されるこ
とはもちろんである。

又、導体板５及び６の形状は、上述した形状に限るもの
ではない。導体板５′及び６゛は、第３図に示すように
ほぼ方形状の金属にてなる板であり、軸方向の一側面３
０の中央部分には当該導体板５゛及び６′の両端部３１
が有する幅よりも広い幅を有する突出部３２が形成され
ている。尚、突出部３２が筒状導体ｌの内側中央方向に
向いて固定されるものである。又、それぞれの両端部３
１の軸方向長さはＬｌにて示すように同じ長さにて形成
してもよいし異なっていてもよい。又、本実施例では、
２つの両端部３１の長さである２倍のＬｌと突出部３２
の長さＬ２を加えた長さは、スロット２の軸方向の長さ
に一致している。このような導体板５゛および６゛は、
第１図及び第２図に示した導体板５及び６の代わりに使
用される。

このような導体板５′及び６°を使用することは、第４
図に示すように特性インピーダンスおよび線路長が異な
る伝送線路が直列に接続されたものと考えられるため、
全体的に共振モードは存在し、上述した導体板５及び６
を使用した場合と同様の効果を発揮することができる。

また導体板５．５’、６．６’等の形状は図示の方形状
のものに限らず円弧形状になっていてもよい。

いずれにしても導体板のいずれかの部分で幅を変えるこ
とにより、伝播定数を制御することができ第５図は、本
発明のスロットアンテナの第２の実施例を示す、上述し
た第２図に相当する断面図である。よって第２図に示す
構成部分と同じ構成部分については同じ符号を付しその
説明を省略する。

本実施例は、上述した第１の実施例と同様に筒状導体１
の軸方向に形成されるスロット２に、上述した導体板５
および６より厚さが薄く金属にてなる導体箔３３及び３
４がロウ材７にて固定された構造をなすものである。よ
って導体箔３３及び３４は、筒状導体ｌと電気的に導通
状態にある。

このような導体箔３３及び３４に挟まれた空間には、誘
電体８が設けられ、該誘電体８は導体箔３３及び３４に
接着剤９にて接着される。このような誘電体８は、例え
ば第５図に示すように導体箔３３及び３４の幅よりも長
い幅を有し、筒状導体ｌの外周面１ａとほぼ同一周面上
にある導体箔３３及び３４の側面とほぼ同一面となるよ
うに設置される。よって誘電体８は、筒状導体ｌの内周
側において、導体箔３３及び３４よりも筒状導体ｌの中
央部方向へ突出する。尚、誘電体８の幅は、導体箔３３
．３４の幅より短くてもよい。このような導体箔３３及
び３４、誘電体８より構成される具体例としては、例え
ば両面銅張プリント基板のように両面に導体を有する材
料である。そしてこのような上記プリント基板を切りだ
し、スロット２部にて両面の銅箔部分をロウ付けするこ
とにより容易に製作することができる。このとき、使用
する誘電体の量は非常に少なく価格的に大きな比重は占
めない。　本構造では導体箔３３および３４の間に誘電
体８が充填されており、その結果導体箔３３および３４
によって生じる容量値を大きくすることができる。した
がって、本実施例においても、上述した第１の実施例と
同様に、放射効率の高いアンテナを構成することがてき
る。また、共振線路となるため、その入力インピーダン
スは純抵抗となり、給電線路３は一般に用いられるオフ
セット給電によって容易に整合を取ることができる。

第６図は、本発明の軸スロット筒状アンテナの第３の実
施例を示す断面図であり、上述した各実施例と同様に筒
状導体ｌの軸方向に沿ってスロット２が形成されている
。本実施例では、スロット２の筒状導体１の外周面にお
ける開口を覆うように金属にてなる導体板３５が設けら
れる。

導体板３５は、筒状導体ｌとほぼ同心円で、筒状導体ｌ
の導体厚とほぼ同一の厚さを有する円弧状の断面形状に
てなるカバー３５ａと、筒状導体ｌの外周面１ａと適宜
な間隔にてカバー３５ａを上記外周面１ａと同心円状に
設置するための脚部３５ｂとにて構成されている。尚、
カバー３５ａ及び脚部３５ｂは一体的に形成されている
。又、脚部３５ｂは、脚部３５ｂの側面３６がスロット
２の軸方向に延在する側面３７と同一面として、筒状導
体ｌの外周面１ａにロウ材７にて固定される。よって導
体板３５は、筒状導体１と電気的に導通状態となる。尚
、このように形成される導体板３５のカバー３５ａは、
筒状導体ｌの周方向にはスロット２の幅寸法２ａを超え
て延在するものであり、又、導体板３５は筒状導体ｌの
軸方向に沿ってスロット２が形成されている区間に限り
延在する。

このように構成することで、導体板３５のカバー３５８
と筒状導体ｌの外周面１ａとの間に狭い導体間隙３８を
有する空間を設け、これによりリッジ効果を生しさせて
いる。又、この導体間隙３８に誘電体を配置しても良い
。

このように構成することで、上述した各実施例と同様に
、放射効率の高いアンテナを構成することができる。ま
た、共振線路となるため、その入力インピーダンスは純
抵抗となり、給電線路３は一般に用いられるオフセット
給電によって容易に整合を取ることができる。

尚、以上示した実施例においては、導体板５゜６．３５
もしくは導体箔３３３４は、スロット２の対向面をその
まま延長するように設置したが、これに限るものではな
く、上記対向面に対して傾いて設置されても良い。また
これらの導体板あるいは導体箔の間隙寸法は一定でなく
てもよい。さらに導体板もしくは導体箔は方形である必
要はない。ただし、導体板もしくは導体箔を任意形状と
した場合スロットにおける磁流分布か正弦波状と若干の
差異を生じるため、エレベーション方向の放射指向性特
性が変化するかもしれない。

尚、本発明においては使用波長に対して細い直径を有す
る筒状導体にスロットを設けたものであって、文献（”
Ａ　ｎｔｅｎｎａ　　Ｅ　ｎｇｉｎｅｅｒ　　Ｈａｎｄ
ｂｏｏｋ”　。

ＭｃＧｒａｗ　　Ｈｉｌ１社、１９６１年）に示される
ｐａｒａｌｌｅｌ−ｐｌａｔｅ　　ＴＥＭ　ａｘｉａｌ
　　５ｌｏｔ　　アンテナのようにスロットのエツジ回
折効果を利用した水平面内指向性の制御は難しいと思わ
れる。これは、ｐａｒａｌｌｅｌ−ｐｌａｔｅ　　ＴＥ
Ｍ　　ａｘｉａｌ　　５ｌｏｔ　　アンテナが、外形の
大きな円もしくは楕円状の断面を持つ筒状導体において
スロットの幅及びそれに接続された平行平板の間隔の変
更によって制御しているものであり、一方、本発明は非
常に細い筒状導体において所望のモードを通すことを目
的とするため、スロット幅が相対的に小さいことからも
容易に推測できる。このように、ｐａｒａｌ　１ｅｌｐ
ｌａｔｅ　　ＴＥＭ　　５ｌｏｔ　　アンテナは使用波
長に対して筒体直径が大きく、導波管のように管内伝播
モードが存在するのに対して本発明のアンテナは使用波
長に対して筒体直径が小さく、管内伝播モードが存在し
ない点で両者は相異なるものである。

筒状導体１の断面の形状は必ずしも円である必要はなく
、正多角形や軸比の小さい楕円もしくはこれに類似した
形状にも上記手段が適用出来ることは明らかである。第
７図に導体３９の断面形状が例えば四角形のものの実施
例を示す。本実施例は以下のように構成される。導体３
９の内部における一側面３９ａと直角に交わる側面３９
ｂを側面３９ａに沿って貫通して適宜な幅を有するスロ
ット２が形成される。このスロット２には側面３９ａと
平行に対面して導体板５が導体３９の外面３９ｃより内
部へ延在するが、導体板５は導体３９の内壁面に接触す
るまで延在するものではない。

このような導体板５は導体３９の側面にロウ材７にて固
定され、導体３９と電気的に導通状態どなる。このよう
に形成される導体板５と上記側面３９ａとの間には誘電
体８が接着剤にて接着される。

このように構成することで、上述した第１実施例ないし
第３の実施例と同様に、放射効率の高いアンテナを構成
することができる。また、共振線路となるため、その入
力インピーダンスは純抵抗となり、給電線路３は一般に
用いられるオフセット給電によって容易に整合を取るこ
とができる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、スロットから、導
体内部に向かって電気的に接続された導体板を延長し、
スロットと導体内部もしくは外部の空間との間に間隔の
狭い導体間隙を持つ空間を構成することで、この空間に
よる電気エネルギー蓄積効果をスロットに付加したこと
より、外径寸法が非常に小さく構成されるにもかかわら
ず、容易に共振線路が構成できるため、給電の容易な放
射効率の低下が少ない軸スロット筒状アンテナを容易に
また低コストにて製作することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の軸スロット筒状アンテナの第１の実施
例を示す斜視図、第２図は第１図内のＡＡ部における断
面図、第３図は本発明の軸スロット筒状アンテナに使用
する導体板の形状の一例を示す斜視図、第４図は、第３
図の形状の導体板を用いた時の等価回路図、第５図ない
し第７図は本発明の軸スロット筒状アンテナの他の実施
例を示す縦断面図、第８図は従来の軸スロット筒状アン
テナの構造を示す斜視図、第９図は第８図内のＸ−Ｘ部
における断面図である。 １・・筒状導体、２・・・スロット、 ３・給電線路、４・・空間、 ５．６及び５°、６°・・・導体板、７・・・ロウ材、
８・・・誘電体、９・・・接着剤。 第４図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）外径あるいは対角線寸法が波長に比べ充分小さな
   筒状導体の軸方向に沿って上記導体を貫通するスロット
   を備えた軸スロット筒状アンテナにおいて、 上記スロットの周囲の一部もしくは全部にわたり上記導
   体の内部もしくは外部の空間へ延在し上記導体と電気的
   に接続された板状もしくは箔状の導体板を備えたことを
   特徴とする軸スロット筒状アンテナ。
2. （２）上記スロットに備わる上記導体板に挟まれ密着し
   た誘導体を備えた請求項１記載の軸スロット筒状アンテ
   ナ。