JPH054032B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ａ 産業上の利用分野 本発明・考案は、故障診断機構を有する４アー
ムスパイラルアンテナに関する。

ｂ 従来の技術 第７図は従来技術による４アームスパイラルア
ンテナの給電回路の概念図である。

第７図で、１はアンテナ素子であり、１１，１
２，１３，１４で示したスパイラル巻線４本を有
しており、１１〜１４の外端は開放あるいは他導
体へ短絡されている。

１１〜１４の巻線は、平面、円錐面あるいは角
錐面上に巻かれるが、ここでは平面の場合につい
て示してある。（この形状の差は本発明に関して
本質的な差異を発生することはない。）２１，２
２，２３，２４はアンテナ素子からの４つの入力
端子を示し、各端子には１１〜１４の対応する巻
線がそれぞれ接続されている。

図中の２で示した部分は、アンテナ素子の所望
の振幅、位相関係を持つ電流を給供する給電回路
である。

給電回路２は４アームSPAに対して２つのモ
ードを同時に励振するよう設計されており、Σモ
ード用とΔモード用の端子３１，３２を有してい
る。

Σモード端子３１から入力された電流は、マジ
ツクＴ４１で２波に分けられ、さらにその各々は
第２、第３のハイブリツドカツプラー４２，４３
で分けられる。都合４つに分けられた電流のうち
２本はアンテナ端子２１，２３にそのまま給電さ
れ、他の２本は、第１のハイブリツドカツプラー
４４、及び固定移相器４５，４６を通つて端子２
２，２４へ給電される。

Σモード端子３１はマジツクＴ４１の１つの端
子である。他方３１と対をなす端子３３は別のモ
ードの端子であるため、通常この端子は無反射終
端器５１で終端されている。

一方Δモード端子３２から入力された電波は電
力分配器４７で２波に分けられ、それぞれ４２，
４３でさらに２分され、前述のようにアンテナ端
子に給電される。分波をパワーデバイダーで行な
うことと、ハイブリツドカツプラーへの入力位置
がΣモードの場合とは異なるため、移相関係がΣ
モードとは異なる。この結果、ΣモードとΔモー
ドでは全く異なつた輻射パターンを形成し得る。

直流的に見ると、Σモード端子は巻線１２と接
続されているが、Δモード端子、及び他の巻線と
は開放されている。またΔモード端子は巻線１
１，１３両方と接続されているが、巻線１２，１
４及びΣモード端子とは開放である。

以上がアンテナシステムの概略である。

このアンテナシステムを応用した装置において
しばしば動作状態を監視するために故障診断を実
行することが要求される。特に故障の発生し易い
構造が避けられない巻線１１〜１４の中心部とア
ンテナ端子２１〜２４との接続の保持の確認が重
要である。

ｃ 発明が解決しようとする問題点 ４アームスパイラルアンテナにあつては、巻線
１１〜１４の外端が開放されている構造であれば
直流的に故障診断が行なえないことは明らかであ
る。また巻線外端を接地した場合には、第７図で
１１，１３がΔモード端子３２に並列に入ること
になるため、その片方のみの故障を判定すること
は困難である。このため、非常に複雑かつ高価な
高周波発生器と反射測定器を用いて、入力反射係
数をΣ、Δモード端子３１，３２で測定する方法
が従来から採用されている。しかし４本の巻線中
の１本のみの断線を正確に測定することは困難で
ある。また故障診断装置が非常に複雑な装置であ
るため、それ自身の故障も発生し易い上、寸法、
重量の増加を招くという問題点（欠点）であつ
た。

ｄ 問題点を解決するための手段 上記問題点は、４アームスパイラルアンテナの
各巻線外端と他導体の間に、給電回路内及びアン
テナ巻線の直流抵抗値に比べて大きい抵抗値を有
する固固定抵抗器を接続し、故障診断時に給電回
路のΣモード入力部のマジツクＴ回路の両入力端
子を直流的に接続し、Σモード入力端子とΔモー
ド端子の間の抵抗値を測定することができるスパ
イラルアンテナによつて解決された。

ｅ 作用 第２図は本発明に係る４アームスパイラルアン
テナの、故障診断時における直流電流に対する等
価回路である。

抵抗６１，６２，６３，６４は、スパイラルア
ンテナの外端と他導体の間に接続された抵抗器
で、抵抗値は全てＲである。

抵抗６５は、給電回路及び巻線の抵抗で、抵抗
値はｒである。

給電回路及びアンテナが正常な場合には、Σモ
ード入力端子３１とΔモード端子３２間の抵抗値
は（Ｒ＋ｒ）Ωとなる。１本の線が断線した場合
には（３／2R＋ｒ）Ωとなり、Ｒはｒに比べて
大きく選ばれているから、この差は通常の抵抗値
測定手段により容易に測定することができる。複
数の線が断線した場合には、抵抗値の正常値から
の変化がさらに大きくなるため、判定はさらに容
易となる。

なお固定抵抗値は必ずしも等しくする必要はな
い。

このように、本発明によれば、安価な手段で確
実に故障診断を行なうことができる。

ｆ 実施例 第１図は本発明に係る４アームスパイラルアン
テナとその給電回路からなるアンテナ回路の好ま
しい実施例の概念図である。

このアンテナ回路は、平面または円錐面または
角錐面上の４条のらせん形状を有する巻線１１，
１２，１３，１４によつて構成され、巻線の中心
部に於て各々の巻線に接続された４個の端子を有
するアンテナ素子１と、アンテナ素子に所望の励
振状態を与える給電回路２から成る。給電回路２
は、３個の90゜ハイブリツド回路４２，４３，４
４と２個の固定移相器４５，４６と１個のマジツ
クＴ回路４１と１個の電力分配器４７で構成され
ている。

アンテナ素子の対をなす２組の端子のうち一方
の対を構成する２個の端子２２，２４は各々固定
移相器４５，４６を介して第１の90゜ハイブリツ
ド回路４４の１組の互いに絶縁された端子対に接
続されている。第１の90゜ハイブリツド回路４４
の他の端子対のうち一方の端子は第２の90゜ハイ
ブリツド回路４２の１つの端子に、他方は第３の
90゜ハイブリツド回路４３の１つの端子に接続さ
れている。第２、第３の90゜ハイブリツド回路４
２，４３の第１のハイブリツド回路４４へ接続さ
れた端子と絶縁された端子対を構成する端子が、
アンテナ端子の他方の対をなす端子２３，２１に
それぞれ接続されている。第２の90゜ハイブリツ
ド回路の残る絶縁された端子対のうち、巻線に直
結された端子２３と直流的に結合している端子は
電力分配器４７の分配出力端子の１つに接続さ
れ、第２の90゜ハイブリツド回路の残る絶縁端子
対の他の端子は、マジツクＴ回路４１の絶縁端子
対をなす端子のうちの一方に接続されている。第
３の90゜ハイブリツド回路４３の残る絶縁端子対
のうち巻線に直結された端子２１と直接的に結合
している端子は電力分配器４７の分配出力端子の
他の端子に接続され、第３の90゜ハイブリツド回
路４３の残る絶縁端子対の他の端子は、マジツク
Ｔ回路４１の第２の90゜ハイブリツド回路回路４
２と接続された端子と対をなす他方の端子と接続
されている。

アンテナとして動作させるときは、マジツクＴ
回路４１の第２、第３の90゜ハイブリツド回路４
２，４３に接続されていない端子対３１，３３の
一方の端子３３を無反射終端で終端し、他方の端
子３１をΣモード用のアンテナ系入出力端子とな
し、電力分配器４７の電力合成出力端子をΔモー
ド用アンテナ系入出力端子とする。

６１．６２，６３，６４は巻線１１，１２，１
３，１４の外端に接続された固定抵抗器で、その
値は、給電回路２及び巻線１１，１２，１３，１
４の直流抵抗値より大きく選ばれている。

５０で示したワク内がマジツクＴ４１の２つの
端子を直流的に結合するための手段の１実施例で
あり、この例ではスイツチ５２によつて回路の切
替えを行なつている。５５は端子３１，３２を直
流的に結合し、かつ附加した回路がアンテナ動作
に影響しないように挿入したコイルである。

故障診断時には抵抗値を測定する手段６０が切
替スイツチ５３，５４を介して接続されている。
５３，５４は５２と連動して作動するスイツチ
で、故障診断時と動作時の接続を変換するもので
ある。アンテナの高周波入出力端子は３１′，３
２′である。

第３図、第４図は本発明に係る４アームスパイ
ラルアンテナの好ましい他の実施例例の入力部の
回路である。第１図の実施例と共通の部分は同一
の参照番号を付し、説明を省略する。

第３図の実施例では５０の直流短絡手段を図示
のものとしたのでアンテナ動作時には端子３１，
３３間の分離が保証される。

第４図は、抵抗値測定手段を２個用いた例であ
る。この例では断線以外に短絡状態も検出でき
る。

第５図は、他の構成を有する給電回路を用いた
例である。給電回路は、第１，２図のものと比べ
て、第１のハイブリツド回路４４と、固定移相器
４５，４６の接続が変換されている。第２のハイ
ブリツドカツプラー４２、第３のハイブリツドカ
ツプラー４３、マジツクＴ４１、電力分配回路４
７等の接続と第１図のものと同一である。この回
路の場合でも、５０は前述の回路を用いることが
可能である。従つて、第３図、第４図と同様の構
成も可能である。

第４図〜第５図の切換スイツチ５１，５２，５
３は、直流的には接続されているが、高周波的に
は絶縁されている素子、例えばバイアスＴ回路や
ローパスフイルタによつて代替することも可能で
ある。この例としてバイアスＴ回路を用いた例を
第６図に示す。第６図で７１，７２はバイアスＴ
回路、７３はローパスフイルターまたはコイルを
示す。他の番号は、第５図迄と同じ。

第６図では、無反射終端器５１が故障診断時に
も接続されたままである。通常、無反射終端器
は、直流に於ても、伝送線路インピーダンスに等
しい抵抗値（例えば50Ω）を示すため、故障診断
用に巻線に設けた抵抗値を適切な値に選ばなけれ
ばならない。しかし無反射終端器として高周波的
には反射がなく直流的には開放しているものを製
作することは可能であり、この種の終端器を用い
ることによつて上記の制限は解消する。

ｇ 発明の効果 (i) 直流で故障診断ができる。

(ii) 巻線の断線を確実に検出できる。

(iii) 装置が安価である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る４アームスパイラルアン
テナとその給電回路からなるアンテナ回路の好ま
しい実施例の概念図、第２図は本発明に係る４ア
ームスパイラルアンテナの故障診断時における直
流電流に対する等価回路、第３図、第４図は本発
明に係る４アームスパイラルアンテナの好ましい
他の実施例の入力部の回路、第５図は他の構成を
有する給電回路を用いた、本発明に係る４アーム
スパイラルアンテナとその給電回路からなるアン
テナ回路の実施例の概念図、第６図は本発明の他
の好ましい実施例のブロツクダイヤグラム、第７
図は従来技術によるアンテナとその給電回路から
なるアンテナ回路の一例の概念図である。 １……アンテナ素子、２……給電回路、１１，
１２，１３，１４……アンテナ巻線、２１，２
２，２３，２４……アンテナ端子、３１……Σモ
ード用端子、３２……Δモード端子、３３……Σ
モード入力端子と対をなす端子、４１……マジツ
クＴ回路、４２……第２のハイブリツドカツプラ
ー、４３……第３のハイブリツドカツプラー、４
４……第１のハイブリツドカツプラー、４５，４
６……固定移相器、４７……電力分配器、５６…
…無反射終端器、５２……スイツチ、５３，５４
……切替スイツチ、６０……抵抗値測定手段、６
１，６２，６３，６４……抵抗器、７１，７２…
…バイアスＴ回路、７３……ローパスフイルタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Δモード送受信とΣモード送受信が可能であ
   る給電回路を備える４アームスパイラルアンテナ
   において、 アンテナの素子の各巻線外端と他導体の間に接
   続された、給電回路内及びアンテナ巻線の直流抵
   抗値に比べて大きい抵抗値を有する抵抗体と、直
   流的にはアンテナ素子の２巻線の給電点に結合さ
   れているΔモード端子３２にアンテナの高周波信
   号を入出力する端子３２ａと故障診断用端子７２
   を切り換えて接続するスイツチ５４と、直流的に
   はアンテナ素子の残りの２巻線の中の１巻線の給
   電点に結合されているΣモード端子３１にアンテ
   ナの高周波信号を入出力する端子３１′と故障診
   断用端子７１を切り換えて接続するスイツチ５３
   と、無反射終端器で終端され直流的にはアンテナ
   素子の残りの１巻線の給電点に接続されΣモード
   端子３１と対をなす端子３３に上記Σモード端子
   ３１を直流電流に対しては短絡する直流短絡手段
   を備えることを特徴とする故障診断機構付４アー
   ムスパイラルアンテナ。 ２ 上記直流短絡手段が、直流に対しては短絡、
   高周波信号に対しては開放となるコイルであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の故障
   診断機構付４アームスパイラルアンテナ。 ３ 上記直流短絡手段が、上記Σモード端子３１
   と対をなす端子３３に上記無反射終端器と上記故
   障診断用端子７１を切り換えて接続するスイツチ
   ５２であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の故障診断機構付４アームスパイラルアン
   テナ。 ４ 上記給電回路が、上記Δモード端子３２に結
   合された電力分配器と、上記Σモード端子３１と
   それと対をなす端子３３を２入力とするマジツク
   Ｔと、電力分配器の２出力の中の１出力とマジツ
   クＴの２出力の中の１出力を２入力としその２出
   力の中の１出力がアンテナ素子の１巻線に結合さ
   れている第３のハイブリツドカツプラーと、電力
   分配器の他の１出力とマジツクＴの他の１出力を
   ２入力としその２出力の中の１出力がアンテナ素
   子の他の１巻線に結合されている第２のハイブリ
   ツドカツプラーと、第２のハイブリツドカツプラ
   ーの他の１出力と第３のハイブリツドカツプラー
   の他の１出力を２入力とする第１のハイブリツド
   カツプラーと、第１のハイブリツドカツプラーの
   ２出力をそれぞれ入力とし、その出力がアンテナ
   素子の残りの巻線にそれぞれ結合されている２個
   の固定移相器からなることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の故障診断機構付４アームスパ
   イラルアンテナ。 ５ 上記給電回路が、上記Δモード端子３２に結
   合された電力分配器と、上記Σモード端子３１と
   それと対をなす端子３３を２入力とするマジツク
   Ｔと、電力分配器の２出力の中の１出力とマジツ
   クＴの２出力の中の１出力を２入力としその２出
   力の中の１出力がアンテナ素子の１巻線に結合さ
   れている第３のハイブリツドカツプラーと、電力
   分配器の他の１出力とマジツクＴの他の１出力を
   ２入力としその２出力の中の１出力がアンテナ素
   子の他の１巻線に結合されている第２のハイブリ
   ツドカツプラーと、第２のハイブリツドカツプラ
   ーの他の１出力を入力とする第１の固定移相器
   と、第３のハイブリツドカツプラーの他の１出力
   を入力とする第２の固定移相器と、第１の位相器
   と第２の移相器の出力を２入力としその２出力が
   アンテナ素子の残りの２巻線に結合されている第
   １のハイブリツド回路からなることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の故障診断機構付４ア
   ームスパイラルアンテナ。 ６ 上記無反射終端器が、高周波的には反射がな
   く直流的には開放していることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の故障診断機構付４アーム
   スパイラルアンテナ。