JPH04134906A - アンテナ装置 - Google Patents
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Abstract
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Description
もので、2つの異なる周波数であって、しかも、偏波の
異なる電波を送受信することが可能なアンテナ装置に関
するものである。
るように基地局と移動局との間の通信に900 MHz
帯の垂直偏波などの直線偏波の電波が用いられてきた。
方式である移動体衛星通信においては、例えば、衛星と
移動局の間において1.6 GHz帯や2J GHzな
どの円偏波の電波が割り当てられている。従って、移動
局においてそれぞれのシステムに対して通信を行なう場
合、自動車電話用のアンテナと衛星通信用のアンテナの
二つのアンテナ系をもつ必要があり、自動車などの小形
の移動体において複数のアンテナを装備することは、設
置の上で困難がともなう。
にヘリカルアンテナ1を用いて使用周波数の比および形
状パラメータを適切に選択することで、ふたつの周波数
f、とf2を共用できる分波器3を通してそれぞれの周
波数を励振するとき、周波数f、ではアンテナ軸方向に
対して円錐ビームの指向性A1をもち、もうひとつの周
波数f2ではアンテナ軸方向に対して垂直方向に指向性
B1をもつ軸対称の指向性にできる。従って、ひとつの
ヘリカルアンテナ1でふたつのシステムにおいて使用可
能なアンテナが実現できる。5は衛星通信用入出力端子
、6は自動車電話用入出力端子である。
ば、第3図に示すようにふたつのダイポールアンテナ2
1.22をひとつのアンテナに内蔵したものが用いられ
、ふたつのアンテナ21゜22での指向性A2.B2の
差や位置によって生じる受信信号のレベル差を利用して
、受信時に信号レベルの高いアンテナに切り替えること
で受信ダイバーシチを実現している。このため、自動車
電話用と移動体衛星通信用のふたつのシステムに接続で
きるものを構成するためには、受信ダイバーシチの機能
を持たせる必要がある。
テナおよび移動体衛星通信用アンテナの送受信アンテナ
として共通に使用することが可能な構成とするとともに
、現行の自動車電話で用いられているアンテナ形状から
大きく変化することなく、設置が容易で、しかも、自動
車電話システムにおいてダイバーシチが可能な構成のア
ンテナ装置を提供することを目的とする。
課題を解決するために、円筒もしくは円錐面上に巻かれ
た複数のらせん状導体線のらせん状アンテナ(ヘリカル
アンテナ)と、所定の2周波数帯の信号を分離するため
の分波器とから構成されているアンテナ装置において、
らせん状アンテナの使用周波数と動作周波数が等しい線
状アンテナ(ダイポールアンテナ)をらせん状導体線の
内部に有していることを特徴とするものであり、らせん
状アンテナを衛星通信用の送受信素子と自動車電話用素
子の受信アンテナとして用い、線状アンテナを自動車電
話用素子として用いるものである。
せん状アンテナと、このらせん状アンテナの内部に配設
された直線偏波用線状アンテナとを具備することを特徴
とするもので、らせん状アンテナを円偏波用アンテナと
し、線状アンテナを直線偏波用アンテナとするものであ
る。
円筒17に巻かれた2線巻ヘリカルアンテナ11とダイ
ポールアンテナ(スリーブアンテナ)12で構成した場
合について述べる。本アンテナ装置は、第1図(a)に
示すようにヘリカルアンテナ11の内部にダイポールア
ンテナ12をもっている。ヘリカルアンテナ11は、ふ
たつの異なる周波数帯の信号を取り出すことのできる分
波器13を有し、ダイポールアンテナ12はそのうちの
ひとつの周波数を取り出すことが可能なフィルタ14と
接続されている。本アンテナ装置を使用する場合、ヘリ
カルアンテナ11においては自動車電話で使用されてい
る周波数f2と衛星通信で使用している周波数f1の信
号の各々の信号を個別に端子15および161で送受信
することができ、ヘリカルアンテナ11の内部のダイポ
ールアンテナ12では自動車電話用の周波数f2を端子
162において送受信できる。即ち、ヘリカルアンテナ
11内に半波長ダイポールアンテナ12を配置するとと
もに、第1図(b)に示すように、50Ω系の場合、ダ
イポールアンテナ12の給電点位置を半波長(1/2λ
)ダイポールアンテナ12の中心点(Lu/λ−0,2
5)より0.05波長(Lu/λ−0,20)以上離し
たところのM部分で給電することで内部ダイポールアン
テナ12の入力インピーダンスの実数部の値を大きくす
ることができ、通常の整合を実現することが可能となる
。
テナ11内に入れることによって、ダイポールアンテナ
12の最適給電点を0.05λ程度ずらす。このとき、
ダイポールアンテナ12およびへリカルアンテナ11は
それぞれ独立のアンテナとして動作し、衛星系と地上系
のアンテナを個別に縦に配列したものと比較してアンテ
ナの長さを短いものとすることができる。
信で用いられている。例えば、2.6GHz帯の周波数
で円錐ビームを実現できるアンテナ形状パラメータを選
択するとき、移動体衛星通信の使用周波数において第4
図に示すような放射指向性を得ることができる。
zでの指向性は第5図に示すようなものとなる。
MHzでの送受信に用いるとき、その指向性パターンは
第6図に示すようなものを得ることができる。
して、ヘリカルアンテナ11とダイポールアンテナ12
を用いるとき、実際の多重波の伝搬路においては、それ
ぞれのアンテナの指向性の違いやその位置の違いなどに
より受信信号レベルの差を生じるために、高い信号レベ
ルのアンテナに切り替えることで受信ダイバーシチが実
現できる。従って、ヘリカルアンテナ11を衛星通信用
の送受信素子と自動車電話用素子の受信アンテナとして
用い、ダイポールアンテナ12を自動車電話用素子とし
てもちいることで共用アンテナが実現できる。
に巻かれた1本の導体線よりなるヘリカルアンテナ11
1における実施例である。それぞれの放射部はグランド
板18の後ろから同軸線を用いて給電されている。ヘリ
カルアンテナ111には衛星通信用の周波数と自動車電
話用の周波数である2周波数を分離できる分波器13が
接続され端子15および端子161より送受信が可能で
ある。また、ダイポールアンテナ12には自動車電話用
の周波数を取り出すことのできるフィルタ14が接続さ
れている。従って、衛星通信においては端子15を用い
て送受信を行ない、自動車電話においては端子161,
162を用いて送受信を行なうことでそれぞれにシステ
ムで利用が可能である。端子15は移動局と衛星との通
信を行い、端子161は移動局と基地局との通信を行い
、端子162は移動局と基地局との通信を行う。
で巻かれた4本の導体線よりなる4線巻ヘリカルアンテ
ナ112における実施例を示すものである。本アンテナ
は円錐ビームを実現するために4本の導体線の相隣り合
うものに90度ずつの位相差をあたえる必要がある。ま
ず、3dBハイブリツド10により90度の位相差をあ
たえ、つぎに平衡不平衡変換回路19により180度の
位相差をあたえることで0度、90度、180度、27
0度の位相差を実現できる。このとき、前例と同様に衛
星通信においては端子15を用いて送受信を行ない、自
動車電話においては端子161゜162を用いて送受信
を行なうことでそれぞれにシステムで使用が可能である
。
ナやコニカルスパイラルアンテナからなるヘリカルアン
テナは、円偏波円錐ビームを発生することが可能である
。円偏波円錐ビームは第10図に示すように天頂軸に対
して対称な放射指向性であって、その主放射方向を衛星
仰角方向に設定することで無追尾の移動局アンテナを構
成することが可能である。
、ピッチなどの螺旋導体の形状パラメータ、螺旋導体が
巻かれている構造物の電気的特性がある。このとき、放
射指向性を決定するものは導体線上を流れる電流の位相
速度であるため、内部に存在する構造物などにより、位
相速度は変化するがそれに対応してらせんの形状パラメ
ータを選択することで、所望の天頂軸方向に対称な円錐
ビームを実現することができる。
することが可能である。例えば、円柱上に巻かれたヘリ
カルアンテナの内部にダイポールアンテナを配置したと
き、ヘリカルアンテナの内部にヘリカル中心軸上に対し
て対称にダイポールは配置しているために円周方向に−
様な円錐ビームを実現できるが、この内部のダイポール
アンテナ上の電流はヘリカルアンテナの影響をうける。
円錐ビームのパラメータである螺旋のピッチ角は60度
程度と大きいものであるためダイポールに対しては付加
的な容量として働き、共振周波数においてずれを生じる
のみで放射指向性には大きな影響を与えない。また、こ
のときの周波数のずれに対してはダイポールの素子長を
調整することで所定の周波数に共振させることができる
とともに、直線偏波のアンテナとして働く。
巻かれたヘリカルアンテナ113の内部にスリーブ型の
ダイポールアンテナ121を配置することによって同一
円柱内に直線偏波用アンテナと円偏波用アンテナを収め
た例である。151は円偏波用入出力端子、163は直
線偏波用人出力端子である。この時、アンテナの指向性
を示すと第11図および第12図のようになる。第11
図に示すものが、円偏波に対する本アンテナの放射指向
性の実測値を示したものである。また、第12図に示す
ものが直線偏波に対するスリーブ型ダイポールアンテナ
の放射指向性の実測値である。
は円錐ビームの放射特性を実現していると共に、ダイポ
ールアンテナ121においては通常のダイポールアンテ
ナと同様なドーナツ状の放射特性をもっていることが分
かる。このとき、第9図の構成においては、ダイバーシ
チ機能をもたせることはできないため、ダイバーシチ機
能をもたせる方法としては、ここに用いたアンテナの配
列としては、例えば、第13図に示すようにダイポール
アンテナ122. 123を2本垂直に配列したものの
上にヘリカルアンテナ114を巻いてもよく、その巻き
方についてはダイポールアンテナの存在するすべての範
囲に常に巻く必要はなく、第14図に示すように複数の
ダイポールアンテナの少なくとも一つに巻くだけでもよ
い。また、内部に配置するダイポールアンテナとしては
、複数のものをアレイとして用いることや複数のアンテ
ナを個々に用いることもできる。
いて述べたが、多角柱や円錐上に巻かれたものについて
も同様なことがいえることはいうまでもない。
用いられているアンテナと同等な大きさで実現すること
ができると共に、設置に際してもひとつのアンテナを取
付けるに要する面積のみで済ませることができる簡易な
衛星および陸上共用アンテナが実現できる。
の図、第1図(b)は本発明に係るダイポールアンテナ
の入力インピーダンス特性を従来と比較して示す特性図
、第2図はヘリカルアンテナにおいて衛星通信用周波数
帯と自動車電話用周波数帯を共用できるアンテナの放射
指向性を説明する特性図、第3図は現行の自動車電話用
アンテナの例を説明する構成図、第4図はヘリカルアン
テナにおける衛星通信用周波数帯での放射指向性の測定
例を示す特性図、第5図はヘリカルアンテナにおける自
動車電話用周波数帯での放射指向性の測定例を示す特性
図、第6図はダイポールアンテナにおける自動車電話用
周波数帯での放射指向性の測定例を示す特性図、第7母
〜第9図は本発明の他の実施例を示す構成図、第10図
は円錐ビームを説明するための図、第11図は円偏波ア
°ンテナの放射指向性を示す図、第12図は直線偏波ア
ンテナの放射指向性を示す図、第13図及び第14図は
本発明に係る2本のダイポールアンテナを内部に有する
実施例を示す構成図である。 11・・・ヘリカルアンテナ、12・・・ダイポールア
ンテナ、13・・・分波器、14・・・フィルタ、15
・・・衛星通信用入出力端子、161,162・・・自
動車電話用入出力端子、17・・・ヘリカルアンテナ保
持用誘電体円筒。
Claims (2)
- (1)円筒もしくは円錐面上に巻かれた複数のらせん状
導体線のらせん状アンテナと所定の2周波数帯の信号を
分離するための分波器とから構成されているアンテナ装
置において、らせん状アンテナの使用周波数と動作周波
数が等しい線状アンテナをらせん状導体線の内部に有し
ていることを特徴としたアンテナ装置。 - (2)導体線がらせん状に形成された円偏波用らせん状
アンテナと、このらせん状アンテナの内部に配設された
直線偏波用線状アンテナとを具備することを特徴とする
アンテナ装置。
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