JPH06164232A - Antenna device - Google Patents

Antenna device

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JPH06164232A
JPH06164232A JP30566392A JP30566392A JPH06164232A JP H06164232 A JPH06164232 A JP H06164232A JP 30566392 A JP30566392 A JP 30566392A JP 30566392 A JP30566392 A JP 30566392A JP H06164232 A JPH06164232 A JP H06164232A
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antenna
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helical antenna
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antenna elements
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Noriyoshi Terada
矩芳 寺田
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

PURPOSE:To obtain a conical beam in a desired direction by a small number of phase shifters and to improve the gains in a wide range of angles of elevation by providing a selecting circuit which selects the feeding terminals of plural helical antenna elements and a distributing means which distributes the electric power to the selected feeding terminals. CONSTITUTION:At least one of helical antenna elements 11, 12...1n which are arrayed in the lengthwise direction has the radiation directivity different from those of other elements. An element selecting circuit 3 selects one or more feeding terminals of the elements 11..., and an electric power distributor 5 distributes the electric power to the selected feeding terminals. Furthermore, the phase shifters 4 are individually set at the distributing side of the distributor 5. Then the circuit 3 selects optional (m) pieces of helical antenna elements out of (n) pieces of them (m<n). Then the distributor 5 are connected to the phase shifters 4 which can set the prescribed phase differences among those (m) pieces of terminals and then can set the prescribed phases to the selected helical antenna elements.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、移動体衛星通信用の移
動局アンテナとして利用するに適する。本発明は、広い
仰角範囲を満足するとともに、簡単な構成で高い利得を
得ることができるアンテナ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention is suitable for use as a mobile station antenna for mobile satellite communications. The present invention relates to an antenna device that can satisfy a wide range of elevation angles and can obtain high gain with a simple configuration.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、衛星通信の広域性に着目して、
「移動体衛星通信方式」と呼ばれる衛星を用いた移動通
信が注目されている。しかし、現状では衛星側のアンテ
ナの大きさや送信電力が限られているために移動局側に
おいてアンテナ利得を上げることが必要となる。従っ
て、いままで移動通信で用いられてきた無指向性のアン
テナに対して指向性をもたせた移動局アンテナの使用が
不可欠となる。このために、必要な衛星仰角範囲をカバ
ーでき、しかも、高い利得を実現できる簡易なアンテナ
が求められている。
2. Description of the Related Art Recently, focusing on the wide area of satellite communication,
Mobile communication using satellites called "mobile satellite communication system" is drawing attention. However, at present, the size of the antenna on the satellite side and the transmission power are limited, so it is necessary to increase the antenna gain on the mobile station side. Therefore, it is indispensable to use a mobile station antenna having directivity with respect to an omnidirectional antenna which has been used in mobile communication. For this reason, there is a demand for a simple antenna that can cover the required satellite elevation range and can realize high gain.

【0003】従来、適切なかたちにビームを成形した移
動局アンテナの例として円錐ビームアンテナがある。円
錐ビームアンテナは図13に示すように周方向に無指向
性であって仰角方向に指向性をもたせたアンテナであ
る。円錐ビームアンテナは、無指向性のアンテナに対し
て高い利得が実現できるとともに主方向のアンテナ追尾
が不要となり、移動局アンテナとして適した簡易なアン
テナである。
Conventionally, there is a cone beam antenna as an example of a mobile station antenna in which a beam is formed in an appropriate shape. The cone-beam antenna is an antenna that is omnidirectional in the circumferential direction and has directivity in the elevation direction as shown in FIG. The cone-beam antenna is a simple antenna that is suitable as a mobile station antenna because it can achieve high gain with respect to an omnidirectional antenna and does not require antenna tracking in the main direction.

【0004】このような円錐ビームアンテナとしては、
“Shaped -conical radiation pat-tern performance o
f the backfire quadrifilar helix" (IEEE Trans.on
An-tennas & Prop.vol.23,5 1975)にKilgusが述べてい
る図14に示す4線巻ヘリカルアンテナがある。4線巻
ヘリカルアンテナはヘリカルの形状パラメータであるピ
ッチおよび直径を適切に選択することによって、任意の
仰角方向に指向性を実現することができる。しかし、ア
ンテナ利得を上げるためにはらせんの巻数を増加する必
要があり、電流はヘリカルアンテナのらせん導体上を電
波を放射しながら進むために、アンテナ上の電流分布は
指数的に減少する。そのため、巻数を増加させても電流
はアンテナ先端まで流れず、らせんの巻数を増やすこと
による利得増加効果には限界がある。
As such a cone beam antenna,
“Shaped -conical radiation pat-tern performance o
f the backfire quadrifilar helix "(IEEE Trans.on
An-tennas & Prop.vol.23,5 1975) has a 4-wire helical antenna shown in FIG. 14 described by Kilgus. By appropriately selecting the pitch and the diameter, which are the shape parameters of the helical, the 4-wire helical antenna can realize directivity in an arbitrary elevation angle direction. However, in order to increase the antenna gain, it is necessary to increase the number of turns of the spiral, and the current travels on the spiral conductor of the helical antenna while radiating radio waves, so the current distribution on the antenna decreases exponentially. Therefore, even if the number of turns is increased, the current does not flow to the tip of the antenna, and the effect of increasing the gain by increasing the number of turns of the helix is limited.

【0005】また、利得を高くしようとするとビーム幅
が狭まくなり、必要とされる仰角範囲をカバーするため
には仰角方向に主放射方向を動かすことが必要となる。
しかし、ヘリカルアンテナにおける主放射方向はらせん
の形状によってきまってしまい、仰角において任意の方
向にビーム方向を向けることができない。
Further, if the gain is increased, the beam width becomes narrower, and it is necessary to move the main radiation direction in the elevation direction in order to cover the required elevation range.
However, the main radiation direction in the helical antenna is determined by the shape of the spiral, and the beam direction cannot be oriented in any direction at the elevation angle.

【0006】円錐ビームを実現する別のアンテナ形式と
してFosterらの"A conical beam ship array antenna w
ith infinitely variable control of the elevation a
ngle" (1974 IEEE Antennas & Prop.Symposium,P.368)
に述べられている図15に示すクロスダイポールアレー
アンテナがある。このアンテナは同図に示すように直線
上にアンテナ素子としてクロスダイポールを複数個配列
したものである。円錐ビームを実現するためには個々の
素子であるクロスダイポールアンテナに移相器により適
切な位相を与えることで、任意の方向の円錐ビームを作
ることができる。しかし、すべてのアンテナ素子に位相
を与えるために多くの数の移相器が必要になる。従っ
て、アンテナ装置が複雑で高価なものになり、素子の指
向性が軸方向の指向性をもつために軸方向の高仰角方向
で利得が高く、低仰角方向においては利得が大きく劣化
する。
As another antenna type for realizing a cone beam, "A conical beam ship array antenna w of Foster et al.
ith infinitely variable control of the elevation a
ngle "(1974 IEEE Antennas & Prop.Symposium, P.368)
There is a crossed dipole array antenna shown in FIG. This antenna has a plurality of crossed dipoles arranged as antenna elements on a straight line as shown in FIG. In order to realize a cone beam, a crossed dipole antenna which is an individual element can be given a proper phase by a phase shifter to form a cone beam in an arbitrary direction. However, a large number of phase shifters are required to give a phase to all antenna elements. Therefore, the antenna device becomes complicated and expensive, and since the directivity of the element has the axial directivity, the gain is high in the high elevation angle direction of the axis, and the gain is greatly deteriorated in the low elevation angle direction.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】こような従来の円錐ビ
ームが実現できる図14に示す4線巻ヘリカルアンテナ
においては、適切なヘリカルの形状パラメータを選択す
ることによって、任意の仰角方向に指向性を実現するこ
とができるが、主放射方向はらせんの形状によってきま
ってしまうために、ビームの主放射方向を可変とするこ
とができない。また、アンテナ利得を上げるためにはヘ
リカルの巻数を増加する必要があるが、巻数を増加させ
てもアンテナの利得増加には限界がある。
In the four-wire helical antenna shown in FIG. 14 capable of realizing such a conventional cone beam, by selecting an appropriate helical shape parameter, directivity in an arbitrary elevation angle direction can be obtained. However, the main emission direction of the beam cannot be made variable because the main emission direction depends on the shape of the spiral. Further, in order to increase the antenna gain, it is necessary to increase the number of turns of the helical, but even if the number of turns is increased, there is a limit in increasing the gain of the antenna.

【0008】また、図15に示す全て同形状のクロスダ
イポール素子を用いたアレーアンテナがあるが、このア
ンテナは個々のアンテナ素子に移相器で適切な位相を与
えることで、任意の角度に主放射方向をもつ円錐ビーム
を作ることができる。しかし、すべてのアンテナ素子に
位相を与えるために多くの数の移相器が必要になり、ア
ンテナ給電系が複雑で装置が高価なものになるなどの欠
点がある。
[0008] Further, there is an array antenna using cross dipole elements of the same shape shown in FIG. 15, but this antenna is designed to give an appropriate phase to each antenna element by a phase shifter, so that the antenna can be used mainly at an arbitrary angle. A cone beam with a radial direction can be created. However, there are disadvantages that a large number of phase shifters are required to give a phase to all the antenna elements, the antenna feeding system is complicated, and the apparatus becomes expensive.

【0009】本発明はこのような問題を解決するもの
で、少ない移相器を用いて所望の方向の円錐ビームを実
現するとともに、広い仰角範囲にわたって利得を高める
ことができるアンテナ装置を提供することを目的とす
る。
The present invention solves such a problem, and provides an antenna device capable of realizing a cone beam in a desired direction by using a small number of phase shifters and increasing the gain over a wide elevation angle range. With the goal.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、複数のヘリカ
ルアンテナ素子が長手方向に配列され、その複数の素子
の少なくとも一つは他の素子と放射指向性が異なり、前
記複数のヘリカルアンテナ素子の各給電端の1以上を選
択する選択回路と、この選択回路により選択された給電
端に電力を分配接続する分配手段とを備えたことを特徴
とする。
According to the present invention, a plurality of helical antenna elements are arranged in a longitudinal direction, and at least one of the plurality of elements has a radiation directivity different from that of other elements, and the plurality of helical antenna elements are arranged. A selection circuit for selecting at least one of the power supply terminals and distribution means for distributing and connecting the power to the power supply terminals selected by the selection circuit.

【0011】前記分配手段は、電力分配器およびその分
配側に個別に挿入された移相器を含むことができ、ま
た、同相の電力分配器であるか、さらには位相差を個別
に設定して電力を分配する電力分配器を含むことができ
る。
The distribution means may include a power distributor and a phase shifter individually inserted on the distribution side thereof, and may be an in-phase power distributor, or may have a phase difference set individually. A power distributor for distributing power may be included.

【0012】[0012]

【作用】素子選択回路が直線上に配列されそれぞれの仰
角方向の放射特性が少なくともひとつ以上異なる放射指
向性を有する各ヘリカルアンテナ素子のなかから必要と
する個数選択し、この選択したヘリカルアンテナ素子に
それぞれ個別に位相を設定して励振する。
[Function] The required number is selected from the helical antenna elements having the radiation directivity in which the element selection circuits are arranged in a straight line and the radiation characteristics in the respective elevation angles differ from each other by at least one, and the selected helical antenna elements are selected. The phase is set individually for excitation.

【0013】これにより、少ない移相器で広い仰角範囲
の利得を低下させることなく所望の円錐ビームを形成す
ることができる。
As a result, a desired cone beam can be formed with a small number of phase shifters without lowering the gain in a wide elevation angle range.

【0014】[0014]

【実施例】次に、本発明実施例を図面に基づいて説明す
る。図1は本発明実施例の基本的構成を示す図である。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of an embodiment of the present invention.

【0015】本発明実施例は、ヘリカルアンテナ素子1
1、12、…、1nが長手方向に配列され、そのヘリカ
ルアンテナ素子11、12、…、1nの少なくとも一つ
は他の素子と放射指向性が異なり、複数のヘリカルアン
テナ素子11、12、…、1nの各給電端の1以上を選
択する素子選択回路3と、この素子選択回路3により選
択された給電端に電力を分配接続する電力分配器5と、
この電力分配器5の分配側に個別に挿入された移相器4
とを備える。
In the embodiment of the present invention, the helical antenna element 1 is used.
1n are arranged in the longitudinal direction, and at least one of the helical antenna elements 11, 12, ..., 1n has a radiation directivity different from other elements, and a plurality of helical antenna elements 11, 12 ,. An element selection circuit 3 that selects one or more of the 1n power supply terminals, and a power distributor 5 that distributes and connects power to the power supply terminals selected by the element selection circuit 3.
The phase shifter 4 individually inserted on the distribution side of the power distributor 5.
With.

【0016】このように本発明実施例は、基本的には1
1、12、…、1nのn本のヘリカルアンテナ素子が軸
方向に配列され、それぞれの給電ケーブルは素子選択回
路3に接続される。素子選択回路3は、n個のヘリカル
アンテナ素子から任意のm個(m<n)のヘリカルアン
テナ素子を選択する。電力分配器5には、m個の端子に
所定の位相差を設定できる移相器4が接続され、選択さ
れたヘリカルアンテナ素子に所定の位相を設定できるよ
うに構成される。
As described above, the embodiment of the present invention is basically
1n, n helical antenna elements are arranged in the axial direction, and the respective feeding cables are connected to the element selection circuit 3. The element selection circuit 3 selects any m (m <n) helical antenna elements from the n helical antenna elements. The power divider 5 is connected to the phase shifter 4 capable of setting a predetermined phase difference at m terminals, and is configured so that a predetermined phase can be set for the selected helical antenna element.

【0017】次に、本発明第一実施例を図面に基づいて
説明する。図2は本発明第一実施例の構成を示す図であ
る。この例では、説明を簡単にするために、4本のアン
テナ素子11、12、13、14の構成とし、素子選択
回路3によってその4本のアンテナ素子から2本のアン
テナ素子を選択する場合の動作について説明する。図2
に示すアンテナ装置は、11、12、13、14の4本
のアンテナ素子が図3に示すように異なる主放射方向を
有する円錐ビーム61、62、63、64を有するもの
とする。このようなヘリカルアンテナ素子はピッチPや
直径Dを適切に選択することにより、図4に示すように
ヘリカルアンテナの主放射方向がアンテナ軸方向から直
交方向まで任意に変化する対称な指向性を実現すること
ができる。
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the first embodiment of the present invention. In this example, in order to simplify the description, the configuration is such that four antenna elements 11, 12, 13, and 14 are used, and two antenna elements are selected from the four antenna elements by the element selection circuit 3. The operation will be described. Figure 2
In the antenna device shown in FIG. 4, four antenna elements 11, 12, 13, 14 have cone beams 61, 62, 63, 64 having different main radiation directions as shown in FIG. By appropriately selecting the pitch P and the diameter D in such a helical antenna element, as shown in FIG. 4, a symmetric directivity in which the main radiation direction of the helical antenna arbitrarily changes from the antenna axial direction to the orthogonal direction is realized. can do.

【0018】素子選択回路3では4本の中の2本のアン
テナAnt#1、Ant#2がつくる円錐ビーム、例え
ば、図3に示す62、63を選択し、移相器4が2本の
アンテナAnt#1、Ant#2間の位相差を−π/
2、0、π/2と与えたとき、合成された指向性は図5
に示すものが実現される。同図からわかるように合成の
ビームは2本のアンテナAnt#1、Ant#2が作り
出す単体の円錐ビームより利得の高いものが実現され
る。また、アンテナ間の励振位相差を適切に設定するこ
とで、合成ビームを図5に示す実現利得の線上に自由に
実現することができる。従って、高い利得をもつビーム
を得ることができるとともに、その主放射方向を任意に
設定することができる。
In the element selection circuit 3, the conical beams formed by the two antennas Ant # 1 and Ant # 2 out of the four, for example, 62 and 63 shown in FIG. 3 are selected, and the phase shifter 4 has two. The phase difference between the antennas Ant # 1 and Ant # 2 is -π /
When given as 2, 0, and π / 2, the combined directivity is shown in FIG.
The one shown in is realized. As can be seen from the figure, the combined beam has a higher gain than a single conical beam created by the two antennas Ant # 1 and Ant # 2. Further, by appropriately setting the excitation phase difference between the antennas, the combined beam can be freely realized on the line of the realized gain shown in FIG. Therefore, a beam having a high gain can be obtained, and its main radiation direction can be arbitrarily set.

【0019】このため、図2に示す構成において、例え
ば、表1に示すように4本のアンテナのうちの隣合う円
錐ビームとなる2本のアンテナを選択して位相差を与え
ることで、図6に示すように低い仰角から高い仰角まで
主放射方向が異なる高利得の円錐ビーム9(91〜9
9)を形成することができる。また、従来のクロスダイ
ポールアレーアンテナと比較して本発明において使用す
る移相器4は個々のアンテナ素子につける必要がないた
めにその数を削減することができる。以上の説明におい
ては二つのアンテナの選択例を述べたが、素子選択回路
3が選択するアンテナの数が3以上の場合においても同
様に各々のアンテナに位相差を与えることで高利得の円
錐ビームが可変にできる。選択する素子としては必ずし
も隣合うビームをもつものを選ぶ必要はなく、また、選
択する素子の数は常に同一である必要はなく、設定する
仰角に対応して選択する素子数を変えてもよい。本発明
のアンテナ構成においては異なる位置にあるアンテナで
あれば同じ指向性をもつアンテナを選択してもよい。
Therefore, in the configuration shown in FIG. 2, for example, as shown in Table 1, by selecting two antennas that are adjacent cone beams out of four antennas and giving a phase difference, As shown in FIG. 6, a high gain cone beam 9 (91 to 9) having different main radiation directions from a low elevation angle to a high elevation angle.
9) can be formed. Further, as compared with the conventional crossed dipole array antenna, the phase shifter 4 used in the present invention does not need to be attached to each antenna element, so that the number thereof can be reduced. In the above description, an example of selecting two antennas is described. However, even when the number of antennas selected by the element selection circuit 3 is three or more, a phase difference is similarly given to each antenna to obtain a high gain cone beam. Can be changed. It is not always necessary to select elements having adjacent beams as the elements to be selected, and the number of elements to be selected does not always have to be the same, and the number of elements to be selected may be changed according to the set elevation angle. . In the antenna configuration of the present invention, antennas having the same directivity may be selected as long as they are located at different positions.

【0020】次に、本発明がアンテナを小型化できるこ
とについて説明する。通常のヘリカルアンテナでは、図
7に示すように主放射方向を一定にして利得を増やすた
めには、巻数を増加する必要がある。しかし、アンテナ
上の電流はヘリカルアンテナのらせん導体上を電波を放
射しながら進むために、アンテナ上の電流分布は指数的
に減少してしまう。このため、巻数を増加させても電流
はアンテナ先端まで流れず、らせんの巻数を増やすこと
による利得増加効果には限界がある。図8は、本発明と
従来の4線巻ヘリカルアンテナにおける同等の利得の円
錐ビームを実現した場合の指向性例を示したものであ
る。図8の指向性を実現するためには、本発明では巻数
3ターンのアンテナを3本用いて実現できるのに対し
て、従来のヘリカルアンテナを用いた場合においては巻
数15ターンが必要となる。同図から明らかなように、
本発明によれば同等の利得を少ない巻き数で実現するこ
とができ、さらに、コンパクトな構成で高い利得を得る
ことができる。
Next, the fact that the present invention can downsize the antenna will be described. In a normal helical antenna, it is necessary to increase the number of turns in order to make the main radiation direction constant and increase the gain as shown in FIG. However, since the current on the antenna travels on the spiral conductor of the helical antenna while radiating radio waves, the current distribution on the antenna decreases exponentially. Therefore, even if the number of turns is increased, the current does not flow to the tip of the antenna, and there is a limit to the effect of increasing the gain by increasing the number of turns of the helix. FIG. 8 shows an example of directivity in the case where a cone beam having the same gain is realized in the present invention and the conventional four-wire winding helical antenna. In order to realize the directivity shown in FIG. 8, the present invention can be realized by using three antennas each having three turns, whereas the conventional helical antenna requires 15 turns. As is clear from the figure,
According to the present invention, an equivalent gain can be realized with a small number of turns, and a high gain can be obtained with a compact structure.

【0021】次に、図9に示す本発明第二実施例につい
て説明する。この第二実施例は、アンテナ素子として指
向性の異なる4本のヘリカルアンテナ素子11、12、
13、14を用い、4素子のアンテナから3素子を選択
して合成するように構成される。それぞれのアンテナ素
子は図10(a)に示すように異なる指向性をもってお
り、特に、素子として無指向性に近い指向性64をもつ
アンテナ素子を含んでいる。このとき、選択する素子と
して無指向性に近いビーム64を常に選択し、3本のア
ンテナ素子の中の2素子を選択して位相合成することに
よって、図10(b)に示す実現利得上の指向性を実現
することができる。
Next, a second embodiment of the present invention shown in FIG. 9 will be described. In the second embodiment, four helical antenna elements 11, 12 having different directivities are used as antenna elements.
13 and 14 are used, and three elements are selected from the four-element antenna and combined. The respective antenna elements have different directivities as shown in FIG. 10A, and in particular, the elements include antenna elements having directivity 64 close to non-directivity. At this time, the beam 64 close to omnidirectionality is always selected as an element to be selected, and two elements out of the three antenna elements are selected and phase combination is performed, so that the actual gain shown in FIG. Directivity can be realized.

【0022】図10(c)は、同等の実現利得を達成す
るため、異なる主放射方向をもつ円錐ビームの4素子の
ヘリカルアンテナを用いた場合の実現利得を示すもの
で、図10(b)に示す場合と比較するとき、同等の利
得を実現するためには、図10(c)の構成において素
子単体の利得としては高いものを用いる必要がある。こ
れに対して、無指向性の素子をひとつ用いる図10
(b)に示す構成のとき、広い仰角範囲にわたって指向
性を有する無指向性の素子があるため、単体利得が低い
アンテナを用いても広い仰角範囲において利得を上昇さ
せることができる。すなわち、この実施例においては、
ヘリカルアンテナ素子12〜14は少ない巻き数のヘリ
カルアンテナでよい構成となり、全体としてアンテナ長
を短くすることができる。
FIG. 10 (c) shows the realized gain when a four-element helical antenna of a cone beam having different main radiation directions is used to achieve the same realized gain. Compared with the case shown in FIG. 10, in order to realize an equivalent gain, it is necessary to use a high gain as a single element in the configuration of FIG. On the other hand, one omnidirectional element is used in FIG.
In the configuration shown in (b), since there is an omnidirectional element having directivity over a wide elevation angle range, the gain can be increased over a wide elevation angle range even if an antenna with a low single gain is used. That is, in this embodiment,
The helical antenna elements 12 to 14 have a configuration in which a helical antenna having a small number of turns is sufficient, and the antenna length can be shortened as a whole.

【0023】次に、図11に示す本発明第三実施例につ
いて説明する。この実施例は図9に示す構成と同様にア
ンテナとして巻き数の異なる4本のヘリカルアンテナ素
子11、12、13、14を用い、それぞれの素子は図
12に示すように異なる放射方向の指向性61、62、
63、64を有する。この実施例においては、4本のア
ンテナの内の1本または2本を選択し、それを同相励振
するものである。このとき、1本の素子を選択した場合
の指向性は図10(a)に示すように指向性61、6
2、63、64となるが、2本の素子を選択した場合、
61と62のビームをもつアンテナを選択することでそ
の中間の仰角を有する円錐ビーム91を実現することが
できるから、表2に示すように単一の61のビーム、6
1と62のふたつのビーム、単一の62のビームという
ように選択していくことで、仰角方向に走査することが
できる。このとき、単体のアンテナを切り変えたときに
おける最低利得に対して中間のビームを実現することが
できるために高い利得を実現でき、さらに、二つのビー
ムを選択し、同相励振を行うのみであって選択したアン
テナに位相の変化を与える必要がないために移相器が不
要となる。
Next, a third embodiment of the present invention shown in FIG. 11 will be described. This embodiment uses four helical antenna elements 11, 12, 13, and 14 having different numbers of turns as an antenna similarly to the configuration shown in FIG. 9, and each element has directivity in different radiation directions as shown in FIG. 61, 62,
It has 63 and 64. In this embodiment, one or two of the four antennas are selected and are in-phase excited. At this time, the directivities when one element is selected are directivities 61 and 6 as shown in FIG.
It becomes 2, 63, 64, but when two elements are selected,
By selecting an antenna with 61 and 62 beams, it is possible to realize a conical beam 91 with an elevation angle in between, so as shown in Table 2, a single 61 beam, 6
By selecting two beams 1 and 62, a single 62 beam, and the like, scanning can be performed in the elevation direction. At this time, since it is possible to realize an intermediate beam with respect to the minimum gain when the single antenna is switched, it is possible to achieve a high gain. Furthermore, only two beams are selected and in-phase excitation is performed. The phase shifter is not required because it is not necessary to change the phase of the selected antenna.

【0024】[0024]

【表1】 [Table 1]

【0025】[0025]

【表2】 [Table 2]

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、広
い仰角範囲を利得を低下させることなく満足する円錐ビ
ームを実現することができ、さらに、従来のアレーアン
テナ形式と比較して少ない移相器の数でアンテナサイズ
の小さい高い利得のアンテナを構成することができる効
果がある。
As described above, according to the present invention, it is possible to realize a conical beam that satisfies a wide range of elevation angles without lowering the gain, and further, it is possible to reduce the number of movements compared with the conventional array antenna type. There is an effect that a high gain antenna having a small antenna size can be configured by the number of phase shifters.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明実施例の基本的構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】本発明第一実施例の構成を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a first embodiment of the present invention.

【図3】本発明第一実施例におけるアンテナ素子の放射
指向性を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing the radiation directivity of the antenna element in the first embodiment of the present invention.

【図4】形状パラメータを変えたときのヘリカルアンテ
ナの指向性の変化を説明する図。
FIG. 4 is a diagram illustrating a change in directivity of a helical antenna when a shape parameter is changed.

【図5】本発明実施例における2素子を選択した場合の
ビーム走査特性例を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing an example of beam scanning characteristics when two elements are selected in the embodiment of the present invention.

【図6】選択するビームと実現されるビームの関係を説
明する図。
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a beam to be selected and a beam to be realized.

【図7】ヘリカルアンテナにおける巻数と利得の関係を
説明する図。
FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the number of turns and the gain in the helical antenna.

【図8】本発明第一実施例および従来例における同等の
利得を実現した場合の放射特性の比較を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a comparison of radiation characteristics when the same gain is realized in the first embodiment of the present invention and the conventional example.

【図9】本発明第二実施例の構成を示す図。FIG. 9 is a diagram showing the configuration of a second embodiment of the present invention.

【図10】(a)は本発明第二実施例におけるアンテナ
素子ビームの構成を示す図、(b)は本発明第二実施例
における実現利得を示す図、(c)は本発明第二実施例
における実現利得の比較を示す図。
10A is a diagram showing the configuration of an antenna element beam in the second embodiment of the present invention, FIG. 10B is a diagram showing the realized gain in the second embodiment of the present invention, and FIG. 10C is a second embodiment of the present invention. The figure which shows the comparison of the realization gain in an example.

【図11】本発明第三実施例の構成を示す図。FIG. 11 is a diagram showing the configuration of a third embodiment of the present invention.

【図12】本発明第三実施例における所要のビームを実
現するために選択するビームを示す図。
FIG. 12 is a view showing a beam selected to realize a required beam in the third embodiment of the present invention.

【図13】円錐ビームを説明する図。FIG. 13 is a diagram illustrating a cone beam.

【図14】従来例の構成を示す図。FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a conventional example.

【図15】従来例における他の構成例を示す図。FIG. 15 is a diagram showing another configuration example in the conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、11、12、…、1n ヘリカルアンテナ素子 2 給電回路 3 素子選択回路 4 移相器 5 電力分配器 6、61、62、…、6n 指向性 7 衛星 8 クロスダイポール 9、91、92、…、9n 円錐ビーム 1, 11 12, 12, ... 1n Helical antenna element 2 Feeding circuit 3 Element selection circuit 4 Phase shifter 5 Power divider 6, 61, 62, ..., 6n Directivity 7 Satellite 8 Cross dipole 9, 91, 92 ,. , 9n cone beam

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のヘリカルアンテナ素子が長手方向
に配列され、 その複数の素子の少なくとも一つは他の素子と放射指向
性が異なり、 前記複数のヘリカルアンテナ素子の各給電端の1以上を
選択する選択回路と、 この選択回路により選択された給電端に電力を分配接続
する分配手段とを備えたことを特徴とするアンテナ装
置。
1. A plurality of helical antenna elements are arranged in a longitudinal direction, at least one of the plurality of elements has a radiation directivity different from other elements, and one or more of the feeding ends of the plurality of helical antenna elements are arranged. An antenna device comprising: a selection circuit for selection; and a distribution means for distributing and connecting electric power to a power feeding end selected by the selection circuit.
【請求項2】 前記分配手段は、電力分配器およびその
分配側に個別に挿入された移相器を含む請求項1記載の
アンテナ装置。
2. The antenna device according to claim 1, wherein the distribution unit includes a power distributor and a phase shifter individually inserted on a distribution side thereof.
【請求項3】 前記分配手段は、同相の電力分配器であ
る請求項1記載のアンテナ装置。
3. The antenna device according to claim 1, wherein the distribution unit is an in-phase power distributor.
【請求項4】 前記分配手段は位相差を個別に設定して
電力を分配する電力分配器を含む請求項1記載のアンテ
ナ装置。
4. The antenna device according to claim 1, wherein the distribution unit includes a power distributor that individually sets a phase difference and distributes power.
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