JPH04157802A

JPH04157802A - 山形アンテナ

Info

Publication number: JPH04157802A
Application number: JP28192390A
Authority: JP
Inventors: Akira Takahashi; 章高橋; Motoyoshi Morifuji; 森藤　素良
Original assignee: Yagi Antenna Co Ltd
Current assignee: Yagi Antenna Co Ltd
Priority date: 1990-10-22
Filing date: 1990-10-22
Publication date: 1992-05-29
Anticipated expiration: 2015-06-19
Also published as: JP3053421B2

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】［産業上の利用分野コ本発明は、衛星放送受信アンテナや衛星通信送受信アン
テナ等、高周波電波を高効率に送信あるいは受信するア
レーアンテナとして使用される山形アンテナに関する。

〔従来の技術〕

衛星ｂ（送電波や衛星通信電波等、高い周波数の電波は
、空間での伝搬損失が大きいため、その送受信アンテナ
には高利得のものが要求される。そこで、最近、この種
のアンテナには、アレーアンテナが使用されている。

第６図は従来のアレーアンテナとして使用されている平
面アンテナの断面構成を示すもので、すなわち、この平
面アンテナは、それぞれ円形の第１の金属平板１１と第
２の金属平板１２とが、その外周縁に環状の短絡部１３
を介在して平行に配置され、第１の金属平板］１の中央
には給゛屯部１４が設けられ、また、第２の金属平板１
２には多数の開孔１５．・・・を通して円偏波アンテナ
素子１６、・・・が配設されて構成される。

つまり、上記給電部１４において給電された送信電力は
、第１の金属平板１１と第２の金属平板１２とにより囲
まれた導波路１７を通して伝搬され、多数のアンテナ素
子１６．・・・に分岐供給されるもので、これにより、
各円偏波アンテナ索子１６、・・・が励振され、第２の
金属平板１２を反射面として送信電波が放射される。

ここで、上記アレーアンテナの場合、各アンテナ素子１
６．・・・それぞれの配置間隔は０．７〜０．９５λ（
波長）に設定され、指向性のサブローブが小さくなるよ
う設計されるが、上記アンテナ素子１６．・・・の索子
数が多いほど、上記素子配置間隔を０．９５λに近付け
た場合でも、指向性のサブローブを小さいまま維持でき
る。

しかし、上記素子配置間隔が０．９５λを越えると、サ
ブローブは急激に拡大し、素子配置間隔１λでは、サブ
ローブはメインローブと等しい大きさまで拡大するもの
で、この場合、アンテナの利得も大幅に悪化することに
なる。

［発明が解決しようとする課題］従来のアレーアンテナでは、送信電波のメインローブを
目標とする方向に放射するべく、目標方向の平面におい
て各アンテナ素子１６．・・・からの放射電波が同位相
になるように、該アンテナ素子１６、・・・それぞれの
回転角度を設定していた。

しかしながら、上記アンテナ素子１６．・・・の回転角
度は、その配置位置に応じてそれぞれ異なるため、この
ようなアレーアンテナを製作するには非常に小間隙が掛
かるもので、特に、この種のアンテナにおいて３０ｄＢ
以上の利得を得るには、１００〜２００個のアンテナ素
子１６．・・・が必要であるため、生産性が悪い欠点が
ある。

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、Ｌ１標とする
放射方向に正確にメインローブを設定する際に、アンテ
ナ素子それぞれの回転角調整を行なう必要なく、容易に
製作することが可能な高効率の山形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］すなわち、本発明に係わる山形アンテナは、金属板と、
この金属板に対向配置され該金属板と同等の外径寸法を
有すると共にその外周縁から中央部にかけて山形に形成
された山形金属板と、上記金属板と山形金属板とをその
中央部において１波長以下の間隔で対向させた状態でそ
れぞれの外周縁寄を短絡して一体化する環状の短絡部と
、上記金属板の中央部に設けられた給電部と、上記山形
金属板にその中心部から一定間隔毎の同心固状に多数貫
通形成された開孔と、この多数の開孔のそれぞれに挿入
立設されたアンテナ素子とを備えて構成したものである
。

［作用］つまり、上記アンテナ素子の素子高さをアンテナ中央部
より外周縁寄りに順次低くして設定し、アンテナ放射方
向に平行な平面に対し各アンテナ素子からの送信電波を
同位相で到達させることで、目標とする放射方向に容品
にメインローブを設定することができる。

［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）はそれぞれ山形アンテナの構成
を示す断面図及び平面図である。

第１図において、２１は円形平板の第１の金属板、２２
は円形山形（円錐状）の第２の金属板であり、第１の金
属板２１の中央には給電部２３か設けられ、この第１の
金属板２１と第２の金属板２２とは、それぞれその外周
縁において環状の短絡部２４を介在して対向一体化され
、その内部空間に中央部で広く周辺部において狭（なる
導波路２５が形成される。上記第２の金属板２２には、
多数の開孔２６．・・・が放射同心円状に形成され、そ
のそれぞれの開孔２６．・・・に対しては、ヘリカルア
ンテナ素子２７．・・・が挿入立設される。

１、−ｕで、上記山形アンテナの第１の金属板２〕の中
央部と第２の金属板２２の山形頂部とを結ぶ導波路２５
の最大間隔、及び各アンテナ素子２７゜・・・の配置間
隔は、何れも１λ以下に設定され、アンテナ素子２７．
・・・それぞれの素子高さは、第２の金属板２２の山形
形状に沿って中央より順に低（設定される。

第２図は上記山形アンテナにおけるアンテナ素子２７の
取付は構造を示す断面図であり、アンテナ素子２７は、
ヘリカル状の放射部２７ａと直線状の結合部２７ｂとか
ら構成され、第２の金属板２２の開孔２６には誘電体か
らなるＴ字状の支持物２８が嵌挿され、この支持物２８
の中心位置に上記結合部２７ｂが挿入されアンテナ素子
２７が立設支持される。

すなわち、上記給電部２３に送信電力が給電されると、
この給電部２３から導波路２５を通して伝搬される送信
電波は、各アンテナ素子２７．・・・の結合部２７ｂに
おいて分岐結合され、放射部２７ａを介して上方空間に
放射される。

この場合、各アンテナ素子２７．・・・における結合部
２７ｂの長さが長いほど、その電波結合度は大きくなる
もので、該結合部２７ｂの長さは、全てのアンテナ素子
２７．・・・がそれぞれ均一な電力を放射する長さに設
定される。ここで、各アンテナ素子２７．・・・からの
送信電波は、何れも同位相で放射される。

第３図は上記山形アンテナの各部における設シ１寸法と
送イニ波長との関係を示すもので、給′市部２３から各
アンテナ素子２７＋、２７□、２７３までの距離を、そ
れぞれ０．９５λ間隔で０．９５λ、〕、９λ、２，８
５λとし、各アンテナ素子２７１．２７２．２７３間の
高低差を０．０５λ間隔に設定する。

ここで、最内周部のアンテナ素子２７１からこの山形ア
ンテナの放射方向に平行なＡ−Ａ面までの距離をｄとす
ると、給電部２３から各アンテナ素子２７＋、２７゜、
２７３を介して上記Ａ−Ａ面に到達する電波は、アンテナ素子２７．において、２．８５λ＋０．１λ＋ｄ−２，９５λ＋ｄ１アンテナ
素イ２７２において、１．９λ＋０．０５λ十ｄ１１．９５λ＋ｄ１アンテナ
素ｆ’　２７　＋において、０．９５λ＋Ｏ＋ｄ−０，９５λ＋ｄとなり、このそれ
ぞれにｒＯ，０５−ｄＪを共通に加えると、アンテナ素
子２７１において　λ、アンテナ素子２７２において２λ、アンテナ素ｒ２７．において″うλとなる。

すなわち、この１１１形アンテナの放射方向に平行なＡ
−Ａ面には、各アンテナ素子２７．・・・からの放射電
波が全て同位相で到達することになり、このＡ−Ａ面の
方向に指向性のメインローブが形成されるようになる。

一方、上記山形アンテナを日本における衛星放送の受信
アンテナとして構成した場合に、アンテナ素子の配列段
数を６段、素子配置間隔を０．９５λとして具体的な寸
法を示すと、素子配置間隔２４．１ｍｍ、素子間高低差
１，３龍となり、最外周のアンテナ素子から短絡部まで
の間隔をλ／４とすると、山形アンテナ全体の外径は３
０２　ｍｍφ、導波路の高さは中央部において９ｍｍ。

外周部において２．５ｍｍとなる。さらに、第１の金属
板の支持構造及びアンテナ高さ２アンテナカー　　　〇
　　　− バー等を考慮すると、その全体の厚さは中央部において
２５關、外周部において２０ｍｍとなる。

したがって、上記構成のＩｌｌ形アンテナによれば、山
形円錐状にした第２の金属板に対し、多数のアンテナ素
子を放射同心固状に配列し、中央給゛屯部寄りから外周
部寄りに各アンテナ素子の素子高さが次第に低くなるよ
う構成したので、放射方向に平行なＩＶ−面において、
各アンテナ素子からの送信電波を容易に同位相で到達さ
せることができ、従来の５’ｌ′面アンテナのようにア
ンテナ素子それぞれの回転角調整を行なわずとも、指向
性のメインローブを所定の放射方向に１確に設定するこ
とが可能になる。

これにより、高効率アレーアンテナの製作が容易になり
、その生産性を向上することができる。

第４図は山形アンテナの第２実施例の構成を小ｔｔ、の
で、この山形アンテナでは、第２の金属板２２に平行に
して第１の金属板２１も山形円錐状にして構成し、アン
テナ内周部乃至外周部における導波路２５の間隔を一定
とする。これによれば、ｉｏ−一高姿態の電波の発生を防ぎ、損失を少なくすることがで
きる。

第５図は山形アンテナの第３実施例の構成を示すもので
、この山形アンテナでは、第１の金属板２１の中央に、
その傾斜面が第２の金属板２２に平行な円錐台３１を設
置して構成する。これによれば、上記第２実施例と同様
にして、高姿態の電波の発生を防ぎ、損失を少なくする
ことができる。

尚、上記実施例におけるアンテナ素子の放射部には、ヘ
リカルアンテナを用いて構成したが、バッチアンテナ、
スパイラルアンテナ、Ｌ型アンテナ、ダイポールアンテ
ナ等、円偏波型、直線偏波型を問わず用いることができ
る。

また、上記実施例における各金属板は、プラスチック構
造体に金属箔を張付けたものでも、導電塗料を塗ったも
のでもよい。

さらに、上記実施例における給電部はプローブ型として
構成したが、ループ型として構成してもよく、そして、
上記プローブは、第２の金属板に短絡したり、あるいは
その先端を太くすると、整一　　１１　− 台柱を良好にすることができる。

一方、上記山形アンテナを、例えば衛星放送受信アンテ
ナとして構成した場合には、給電部にコンバータが設け
られ、給電線を介して受信機に接続されることになる。

［発明の効果］以上のように本発明によれば、金属板と、この金属板に
対向配置され該金属板と同等の外径寸法を有すると共に
その外周縁から中央部にかけて山形に形成された山形金
属板と、上記金属板と山形金属板とをその中央部におい
て１波長以下の間隔で対向させた状態でそれぞれの外周
縁寄を短絡して一体化する環状の短絡部と、上記金属板
の中央部に設けられた給電部と、上記山形金属板にその
中心部から一定間隔毎の同心円状に多数貫通形成された
開孔と、この多数の開孔のそれぞれに挿入立設されたア
ンテナ素子とを備え、上記アンテナ素子の素子高さをア
ンテナ中央部より外周縁寄りに順次低くして設定し、ア
ンテナ放射方向に平行な平面に対し各アンテナ素子から
の送信電波を同位相で到達させるよう構成したので、目
標とする放射方向に正確にメインローブを設定する際に
、アンテナ素子それぞれの回転角調整を行なう必要なく
、容易に製作することが可能な高効率の山形アンテナを
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
係わる山形アンテナの構成を示す断面図及び平面図、第
２図は上記山形アンテナにおけるアンテナ素子の取付は
構造を示す断面図、第３図は上記山形アンテナの各部に
おける設計寸法と送信波長との関係を示す図、第４図は
山形アンテナの第２実施例の構成を示す図、第５図は山
形アンテナの第３実施例の構成を示す図、第６図は従来
のアレーアンテナとして使用されている平面アンテナの
構成を示す断面図である。２１・・・円形平板の第１の金属板、２２・・・円形山
形の第２の金属板、２３・・・給電部、２４・・・短絡
部、２５・・・導波路、２６・・・開孔、２７・・・ア
ンテナ素子、２７ａ・・・放射部、２７ｂ・・・結合部
、２８・・・誘電体支持物。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属板と、この金属板に対向配置され該金属板と
同等の外径寸法を有すると共にその外周縁から中央部に
かけて山形に形成された山形金属板と、上記金属板と山
形金属板とをその中央部において１波長以下の間隔で対
向させた状態でそれぞれの外周縁部を短絡して一体化す
る環状の短絡部と、上記金属板の中央部に設けられた給
電部と、上記山形金属板にその中心部から一定間隔毎の
同心円状に多数貫通形成された開孔と、この多数の開孔
のそれぞれに挿入立設されたアンテナ素子とを具備し、
上記アンテナ素子の素子高さをアンテナ中央部より外周
縁寄りに順次低くして設定し、アンテナ放射方向に平行
な平面に対し各アンテナ素子からの送信電波を同位相で
到達させることを特徴とする山形アンテナ。
（２）上記金属板は上記山形金属板に平行な面を有する
山形状に形成されてなることを特徴とする請求項１記載
の山形アンテナ。