JPH07263946A

JPH07263946A - アンテナ装置

Info

Publication number: JPH07263946A
Application number: JP6055942A
Authority: JP
Inventors: Masataka Otsuka; 昌孝大塚; Yoji Isoda; 陽次磯田; Yoshihiko Konishi; 善彦小西; Makoto Matsunaga; 誠松永
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-03-25
Filing date: 1994-03-25
Publication date: 1995-10-13

Abstract

(57)【要約】【目的】この発明は、周波数が変化してもビーム方向
が殆ど変化せず、かつ所望の方向に微調整できるアンテ
ナ装置を提供することを目的とする。【構成】所定のピッチで筒を構成して巻かれた導体線
１４ａ、１４ｂから成り、上記筒の軸方向に配置された
複数のヘリカルアンテナ１６ａ、１６ｂと、該複数のヘ
リカルアンテナに給電する給電線路を分配する分配手段
１０と、上記給電線路を通過する信号の位相を制御する
位相制御手段１１と、上記複数のヘリカルアンテナ１６
ａ、１６ｂの周囲に設けられ、上記複数のヘリカルアン
テナ１６ａ、１６ｂの廻りを回転し、上記複数のヘリカ
ルアンテナ１６ａ、１６ｂの一端が固定されたレドーム
１７とからアンテナ装置を構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は例えば人工衛星を用いた
自動車電話等に用いるアンテナ装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図１３は例えば特開平３ー２７４９０６
号公報に示された従来のアンテナ装置の構成図である。
同図において、１は円筒状の支持誘電体、２ａ、２ｂは
支持誘電体１の周囲に等間隔かつ一定のピッチ角αで巻
かれた２本の導体線であり、２線巻きヘリカルアンテナ
を構成している。３は上記導体線２ａ、２ｂの給電端に
接続された平衡形の給電線路、４は給電線路３に接続さ
れた平衡不平衡変換器、５は平衡不平衡変換器４に接続
された入出力端子である。６はアンテナ軸、７は導体線
のピッチ角α、８はヘリカルアンテナの直径Ｄである。
また図１４(a)は本従来例のアンテナ装置の電波の放射
の様子を示す図である。同図において９はアンテナ軸６
から見たビーム方向θを示す。また図１４(b)は電波の
放射方向の原理を示す図である。同図において、９は１
４（ａ）のそれと同じである。５１はヘリカルアンテナ
のアンテナ軸方向の１巻き分の距離ｄを示す。

【０００３】次に、動作について説明する。図１３にお
いて、入出力端子５から入力された信号は平衡不平衡変
換器４で平衡形の給電線路３との整合をとった後に、こ
の平衡形の給電線路３を介して導体線２ａ、２ｂで構成
された２線巻きヘリカルアンテナの上部の給電端に給電
される。この給電信号は、上端から下方に向かって巻か
れたヘリカルアンテナの平衡形導体線２ａ、２ｂ上を流
れながら徐々に空間に放射される。導体線２ａ、２ｂで
構成された２線巻きヘリカルアンテナの直径Ｄ８および
上記ピッチ角α７を適切に選んだ場合、空間に放射され
た信号を合成した放射ビームの形状は、図１４（ａ）に
示すようなアンテナ軸６に対して軸対称でかつ斜め上方
に指向性を有する円錐ビームとなる。尚、この図ではヘ
リカルアンテナ全体から放射されるビームの形状を描い
ている。また、このビームの大きさ（数十ｋｍ〜数百ｋ
ｍオーダ）に比べてヘリカルアンテナの大きさは無視で
きる程度に小さい。

【０００４】また、ヘリカルアンテナから放射されるビ
ームの方向θ９は周波数により異なる。次に、ビーム方
向θ９が周波数により異なる理由について述べる。図１
４（ｂ）はヘリカルアンテナの螺旋の各巻きから放射さ
れる信号の放射方向に関する原理について示したもので
ある。簡単化のためにヘリカルアンテナが１線巻きで構
成されているとする。またこの螺旋のピッチ角αは一定
であるとする。図１４（ｂ）において、信号が螺旋状に
巻かれた導体線上を上端から下方に向かって進むにつれ
て行路長による位相遅れが発生し、この位相遅れは信号
がヘリカルアンテナの下方へ進む導体線の距離に比例し
て増えていく。図１４（ｂ）のようにヘリカルアンテナ
の各巻き毎に一点を選びそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとす
る。ここでＡの真下にＢ、Ｃ、Ｄがあるものとする。従
って、ＡＢ間の距離，ＢＣ間の距離，ＣＤ間の距離はそ
れぞれ等しい。これをｄ５１とする。また、ＡＢ間の行
路長、ＢＣ間の行路長、ＣＤ間の行路長もそれぞれ等し
い。信号がヘリカルアンテナの導体線上を進む間に各タ
ーン（１巻き分）から放射される信号は共相になる方向
に放射ビームを形成する。即ちＡとＢとの間で生じた位
相の遅れ、ＡとＣとの間で生じた位相の遅れ、ＡとＤと
の間で生じた位相の遅れは空間に信号が放射された場合
の信号行路長も含めた位相の遅れがすべて信号波長の整
数倍になるような空間の位置に波面(等位相面)を形成す
る。この波面の進行方向はビーム方向θ９となり、円錐
状の放射ビームが形成される訳である。

【０００５】また、ビーム方向θ９と周波数との関係に
ついては以下の式で表される。

【０００６】

【数１】

【０００７】（ここで、ε_ｒは支持誘電体１の比誘電
率、πは円周率、Ｄはヘリカルアンテナの円筒の直径、
αは螺旋のピッチ角、ｄはヘリカルアンテナ１巻き分の
アンテナ軸方向の距離、θはビーム方向、λは波長、π
Ｄ／cosαはヘリカルアンテナ１巻き分の長さ、ｄcosθ
はビーム方向θ９に於けるヘリカルアンテナの第ｍター
ンに対する第ｍ＋１ターンの放射信号の空間における行
路差、ｎは波長の整数倍を表す正の整数）式（１）においてπＤ／cosα及びｎが一定であり、か
つ周波数が高いと信号の波長は短くなる為、cosθも小
さくなる必要がある。従ってビーム方向θ９は大きくな
る。逆に周波数が低いとビーム方向θ９は小さくなる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の通り、従来のア
ンテナ装置では、導体２ａ、２ｂで構成された２線巻き
ヘリカルアンテナから放射されるビームの方向が周波数
によって異なるため、図１４（ａ)に示すように、ビー
ム方向θ９は周波数が低い場合には小さく、周波数が高
い場合には大きくなってしまう。例えば、通信のように
送受信の周波数が異なる場合には放射されたビームの方
向θ９が異なる。従って、ビーム方向が変化した場合に
所望方向でのビームの利得が、急激に低下するという問
題点があった。この理由について図１５を用いて述べ
る。図１５において、点Ｏはビームの発射点であるヘリ
カルアンテナ、点Ｐはビームが所望方向を向いた場合の
ビームの最大利得を示す点、点Ｑは周波数の変化により
ビームが所望方向とは別の方向を向いた場合の所望方向
でのビームの利得を示す点である。また、ＯＰを点Ｏと
点Ｐとの間のレベル差、ＯＱを点Ｏと点Ｑとの間のレベ
ル差とする。図１５に示すようにビーム方向が変化した
場合の所望方向でのビームの利得は、所望の方向にビー
ムが向いた場合の利得のＯＱ／ＯＰ倍となり、ビームの
レベルが急激に低下することになる。

【０００９】この発明はかかる問題点を解決するために
なされたものであり、周波数が変化してもビーム放射方
向が殆ど変化せず、かつビーム放射方向を所望の方向に
調整できるアンテナ装置を提供することを目的としてい
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係わるアンテ
ナ装置は所定のピッチで筒に巻かれた導体線から成り、
上記筒の軸方向に配置された複数のヘリカルアンテナ
と、該複数のヘリカルアンテナに給電する給電線路を分
配する分配手段とを備えたものである。

【００１１】また、この発明に係わるアンテナ装置は、
所定のピッチで筒に巻かれた導体線から成り、上記筒の
軸方向に配置された複数のヘリカルアンテナと、該複数
のヘリカルアンテナに給電する給電線路を分配する分配
手段と、上記給電線路を通過する信号の位相を制御する
位相制御手段とを備えたものである。

【００１２】また、この発明に係わるアンテナ装置は、
所定のピッチで筒に巻かれた導体線から成り、上記筒の
軸方向に配置された複数のヘリカルアンテナと、該複数
のヘリカルアンテナに給電する給電線路を分配する分配
手段と、上記複数のヘリカルアンテナの周囲に設けら
れ、上記複数のヘリカルアンテナの廻りを回転し、上記
複数のヘリカルアンテナの一端が固定されたレドームを
備えたものである。

【００１３】また、この発明に係わるアンテナ装置は、
所定のピッチで筒に巻かれた導体線から成り、上記筒の
軸方向に配置された複数のヘリカルアンテナと、該複数
のヘリカルアンテナに給電する給電線路を分配する分配
手段と、上記給電線路を通過する信号の位相を制御する
位相制御手段と、上記複数のヘリカルアンテナの周囲に
設けられ、上記複数のヘリカルアンテナの廻りを回転
し、上記複数のヘリカルアンテナの一端が固定されたレ
ドームを備えたものである。

【００１４】また、この発明に係わるアンテナ装置は、
上記給電線路を不平衡線路から平衡線路に変換する変換
器を備えたものである。

【００１５】また、この発明に係わるアンテナ装置は上
記レドームの内側に螺旋状の溝を設け、上記螺旋状の溝
にはめ込むリングを上記複数のヘリカルアンテナの一端
に取り付けたものである。

【００１６】また、この発明に係わるアンテナ装置は上
記分配手段を上記複数のヘリカルアンテナの内部に配置
したものである。

【００１７】また、この発明に係わるアンテナ装置は上
記変換器を基板上に構成して上記複数のヘリカルアンテ
ナの内部に配置したものである。

【００１８】また、この発明に係わるアンテナ装置は上
記レドームに上記変換器の地板を形成し、上記複数のヘ
リカルアンテナの導体線路を形成した基板上に変換器の
導体線路を設けたものである。

【００１９】また、この発明に係わるアンテナ装置は、
所定のピッチでレドームの側面に印刷で形成された導体
線から成り、上記レドームの軸方向に配置された複数の
ヘリカルアンテナと、該複数のヘリカルアンテナに給電
する給電線路を分配する分配手段とを備えたものであ
る。

【００２０】また、この発明に係わるアンテナ装置は、
所定のピッチでレドームの側面に印刷で形成された導体
線から成り、上記レドームの軸方向に配置された複数の
ヘリカルアンテナと、該複数のヘリカルアンテナに給電
する給電線路を分配する分配手段と、上記給電線路を通
過する信号の位相を制御する位相制御手段とを備えたも
のである。

【００２１】また、この発明に係わるアンテナ装置は、
上記給電線路を不平衡線路から平衡線路に変換する変換
器を備えたものである。

【００２２】

【作用】この発明では、給電線路を通過する信号は分配
手段により分配され、複数のヘリカルアンテナに供給さ
れる。次に信号は複数のヘリカルアンテナの導体線路上
を流れる間に徐々に空間に発せられるが、このヘリカル
アンテナの各部分から発する信号が共相を形成する波面
の進行方向は波長によらないので、放射ビームの方向θ
は周波数が変化しても一定となる。

【００２３】また、この発明では、上記位相制御装置に
おいて、給電線路の長さを調整することにより給電線路
内の信号の位相が調整され、その結果ヘリカルアンテナ
から発する信号が共相を形成する波面の方向が調整され
る。これにより、放射ビームの方向が調整される。

【００２４】また、この発明では、上記レドームの回転
角度を調整することによりヘリカルアンテナの幅や導体
線のピッチ角度が微妙に変わるので、ヘリカルアンテナ
内を流れる信号の位相がきめ細かに調整できる。従っ
て、信号の共相を形成する波面の方向が微調整されるの
で、放射ビームの方向が微調整できる。

【００２５】また、この発明では、上記位相制御装置の
粗い位相調整により放射ビームの方向を所望の方向に調
整した上で、上記レドームの回転による微妙な位相調整
により放射ビームの利得が最大になるように微調整する
ことが可能になる。

【００２６】また、この発明では、不平衡線路から供給
された信号は変換器で整合をとった上で平衡線路に供給
される。

【００２７】また、上記の発明において、上記レドーム
の内側に螺旋状の溝を設け、上記螺旋状の溝にはめ込む
形状のリングを複数個の上記ヘリカルアンテナの一端に
取り付けたので、レドームの回転によるヘリカルアンテ
ナの幅や導体線のピッチ角度の変化がより安定し更に微
妙な調整が可能になる。従って、放射ビームの方向を所
望の方向に高精度に微調整できる。

【００２８】また、この発明では、上記給電線路と共に
上記分配手段を上記ヘリカルアンテナの内部に収納する
ことによりアンテナ長が短くなる。

【００２９】また、上記の発明において、上記変換器を
基板上に設けて上記ヘリカルアンテナの内部に収納する
ことによりアンテナ長が短くなる。

【００３０】また、この発明では、上記レドームに上記
変換器の地板を形成し、上記ヘリカルアンテナの導体線
路を形成した基板上に変換器の導体線路を設けたので変
換器の基板が不要となる。

【００３１】また、この発明では、上記複数のヘリカル
アンテナの導体線をレドームの側面に印刷したので、別
体のヘリカルアンテナが不要となる。

【００３２】また、この発明では、上記別体のヘリカル
アンテナが不要なアンテナ装置においても、上記位相制
御装置により給電線路の長さを調整することにより給電
線路内の信号の位相が調整され、その結果ヘリカルアン
テナから発する信号が共相を形成する波面の方向が調整
される。これにより、放射ビームの方向が調整される。

【００３３】また、この発明では、上記別体のヘリカル
アンテナが不要なアンテナ装置においても、不平衡線路
から供給された信号は変換器で整合をとった上で平衡線
路に供給される。

【００３４】

【実施例】

実施例１．図１(a)は、この発明に係わるアンテナ装置
の一実施例を示す構成図である。図１(ｂ)は同アンテナ
装置の図１(a)の状態でのビームの発生原理を示す説明
図、図２はアレーアンテナ装置の放射パターンの周波数
の変化に対する特性を示す図である。図１（ａ)におい
て６〜８は図１３の符号と同じなので説明を省略する。
１０は給電する信号を分配する分配器、１１は位相を制
御してビーム方向θを調整する為の位相制御装置、１２
ａ、１２ｂはそれぞれ上ヘリカルアンテナに接続する給
電線路、下ヘリカルアンテナに接続する給電線路、１３
ａ、１３ｂはそれぞれ上ヘリカルアンテナの給電点、下
ヘリカルアンテナの給電点、１４ａ、１４ｂはそれぞれ
フレキシブル基板上に構成された上ヘリカルアンテナを
構成する導体線、下ヘリカルアンテナを構成する導体
線、１５ａ、１５ｂは導体線１４ａ、１４ｂを支持する
フレキシブル基板、１６ａ、１６ｂは導体線１４ａ、１
４ｂ、フレキシブル基板１５ａ、１５ｂより構成された
上ヘリカルアンテナと下ヘリカルアンテナ、１７は上ヘ
リカルアンテナ１６ａ、下ヘリカルアンテナ１６ｂ（以
後上下ヘリカルアンテナ１６ａ、１６ｂと呼ぶ）の周囲
に配置され、かつ回転可能な円筒状のレドーム、１８
ａ、１８ｂは上下ヘリカルアンテナ１６ａ、１６ｂの終
端に設けたレドーム１７との接続点、１９は所望のビー
ム方向θである。なお、図１３では平衡不平衡変換器は
円筒状の支持誘電体の外側に配置されていたが、図１
(a)では平衡不平衡変換器は円筒状の支持誘電体の内部
に配置されている(図示せず)。

【００３５】次に動作について説明する。一般的にアレ
ーアンテナの放射パターンｆ(θ)は以下の式で表され
る。

【００３６】

【数２】

【００３７】ここでＡ(θ)はアレーファクタを示す部分
であり、複数のヘリカルアンテナを点波源とした場合の
アレーアンテナの放射パターンを表すもので、後述のよ
うに、放射ビームの方向に周波数特性がない。また、ｇ
(θ)は単一のヘリカルアンテナの放射パターンを表すも
ので放射ビームの周波数特性をもつ。尚、ｆ(θ)、Ａ
(θ)、ｇ(θ)は、振幅、位相を表す複素数である。図２
に周波数の変化に対する各ｆ(θ)、Ａ(θ)、ｇ(θ)の特
性を示す。同図において、横軸は放射ビームの方向θを
表し、縦軸は振幅を表す。実線は周波数がｆ₁での放射
ビームの方向θに対する振幅特性を表し、破線は周波数
がｆ₂での放射ビームの方向θに対する振幅特性を表
す。図２から、周波数がｆ₁からｆ₂に変化するとｇ(θ)
の放射ビームの方向θが大きく変化することが分かる。
即ち、ｇ(θ)は周波数の変化に対して放射ビームの方向
θが大きく変化する。それに対してこのＡ(θ)は周波数
が変化しても放射ビームの方向θが殆ど変化しない。最
終結果として得られるｆ(θ)はＡ(θ)とｇ(θ)との積で
あるが、放射ビームの方向θについてはＡ(θ)が支配的
となる。このため、ｆ(θ)はｇ(θ)に比べて周波数の変
化に対する放射ビームの方向θの変化がかなり小さい。
本発明の放射パターンがｆ(θ)であるのに対して、従来
例はアレー化されていないので、その放射パターンはｇ
(θ)のみである。従って、従来よりもこの発明の方が周
波数の変化に対する放射ビームの方向θの変化が小さ
い。

【００３８】図１(a)に示すように、本実施例では上下
ヘリカルアンテナ１６ａ、１６ｂで２素子のアレーアン
テナとなっている。分配器１０で分配された信号は給電
線路１２ａ、１２ｂを通じて給電点１３ａ、１３ｂにお
いて上下ヘリカルアンテナ１６ａ、１６ｂにそれぞれ給
電され、各々のヘリカルアンテナ１６ａ、１６ｂより放
射される。このとき、２つの信号の行路長(分配器１０
ー給電線路１２ａ、１２ｂー上下ヘリカルアンテナ１６
ａ、１６ｂービーム方向θ１９)がビーム方向θ１９で
等しくなるようにビームが発射される。

【００３９】図１(b)は図１(a)における給電線路１２
ａ、１２ｂの長さとビームの方向θ１９との関係を示し
ている。図１(b)において、給電線路１２ａ、１２ｂと
Ａ(θ)のビーム方向θ１９との間には次の関係式

【００４０】

【数３】

【００４１】(ここでε_ｒは支持誘電体の比誘電率、ａ
１は給電線路１２ａの長さ５２、ａ２は給電線路１２ｂ
の長さ５３、ｐは上下のヘリカルアンテナの間隔、θは
ビーム方向１９である。)が成り立つ。（３）式の右辺
には波長λが含まれていないので上下ヘリカルアンテナ
１６ａ、１６ｂから放射されるビームの方向θ１９は周
波数によって変化することがない。

【００４２】以上、上下ヘリカルアンテナでは周波数に
よってビーム方向θが変化することがないことを示した
が、このビーム方向θを位相制御装置１１による位相調
整によって、所望の方向に調整することができる。次
に、位相制御装置１１による位相調整方法の一例を示
す。位相制御装置１１の一例として、軸方向に長い２本
の中空の円筒の導体から成り、一方が他方の筒内に収納
でき、収納される方の外側面が他方方の内側面に接した
状態で互いに摺動自由なものを設ける。これを給電線路
１２ｂの途中に設けて摺動させることにより、給電線路
１２ｂの長さを自由に変えることができる。従って、給
電線路１２ａと１２ｂとの差が変化するのでビームを所
望の方向に調整(粗い調整)することができる訳である。
なお、この調整は手動又は自動のいずれでも可能であ
る。

【００４３】実施例２．また、図３は図１のレドームを
回転させて上下ヘリカルアンテナの径等を変化させた状
態を表す図である。このレドームの回転により放射ビー
ム方向θを変えることができる。次にその理由について
述べる。図３において６〜１９は図１の符号と同じなの
で説明を省略する。上下ヘリカルアンテナ１６ａ、１６
ｂの各々の上端はアンテナ軸を構成する給電線路（被覆
の固いケーブル）に固定されている。また、上下ヘリカ
ルアンテナ１６ａ、１６ｂの終端はレドーム１７と接続
点１８ａ、１８ｂで各々２カ所以上接続され固定されて
いる。レドーム１７を回転させると図３のように上下ヘ
リカルアンテナ１６ａ、１６ｂの各々の上端と下端の上
下の位置は固定されているので変わらないが、途中部の
上下ヘリカルアンテナ１６ａ、１６ｂの直径Ｄ８と巻き
数が同時に変化する。直径Ｄ８が変化すると、上下ヘリ
カルアンテナ１６ａ、１６ｂの素子放射パターンのビー
ム方向が変化するので、レドーム１７の回転角度を調整
することにより、上下ヘリカルアンテナ１６ａ、１６ｂ
の径やピッチ角がきめ細かく調整(微調整)できるので素
子放射パターンのビーム方向を所望の方向θ１９に合わ
せることができる。

【００４４】実施例３．図４は、この発明に係わるアン
テナ装置の他の実施例の構成図、図５は上側ヘリカルア
ンテナ１６ａの終端に取り付けたリングの形を示す図、
図６は図５とは別の形状のリングを示す図である。図
４、図５、図６において、１０〜１６(a)、16(b)につい
ては図１(a)の符号と同じなので説明を省略する。２０
は内側に螺旋状の溝を設けたレドーム、２１はレドーム
２０に設けられた螺旋状の溝、２２は螺旋状の溝２０に
はめ込めるように周囲に突起を有するリング、２３はリ
ング２２の周囲に設けた突起、２４は給電線路１２ａ、
１２ｂの周囲に設置したリング回転防止機構、２５はリ
ング２２の周囲に設けたねじ溝である。なお、ここでは
上側ヘリカルアンテナ１６ａについて述べたが、下側ヘ
リカルアンテナ１６ｂについても同様である。

【００４５】次に動作について説明する。図４、図５に
示すように、本実施例において、上下ヘリカルアンテナ
１６ａ、１６ｂの下端に取り付けられたリング２２は、
その周囲の突起２３をレドーム２０の内側に設けられた
螺旋状の溝２１にはめた状態で、溝２１に沿って上下に
移動できるようになっている。但し上下ヘリカルアンテ
ナ１６ａ、１６ｂの上端はそれぞれ固定されている為、
上下に移動することはない。また、図６に示すように、
上下ヘリカルアンテナ１６ａ、１６ｂの下端に取り付け
られたリング２２は、その周囲に設けたねじ溝２５をレ
ドーム２１の内側に設けられたねじ溝に嵌合して溝２１
に沿って上下に移動できるようになっている。また、
リング２２の中には給電線路１２ａ、１２ｂの周囲に設
置したリング回転防止機構２４が通っており、リング自
身の回転を防いでいる。但し、このリング回転防止機構
２４はリングの上下移動は防げない。ここでレドーム２
０を回転させるとリング２２は溝２１に沿ってレドーム
２０内を上下に移動する。このためリング２２と接続す
る上下ヘリカルアンテナ１６ａ、１６ｂは同時にその直
径Ｄ８と導体線のピッチ角α７が変化する。直径Ｄ８、
ピッチ角α７が変化すると、上下ヘリカルアンテナ１６
ａ、１６ｂの素子放射パターンのビーム方向が変化す
る。従ってレドーム２０を回転させることで、上下ヘリ
カルアンテナ１６ａ、１６ｂの素子放射パターンのビー
ム方向を所望のビーム方向θ１９に合わせることができ
る。

【００４６】このように、リング２２の突起２３を図６
のようにねじ溝２５に変えて、レドーム２０とリング２
２を雌ねじと雄ねじの関係にしても同じ効果が得られ
る。以上の通り、レドーム１７の回転により、ビームを
所望の方向に微調整することができる。

【００４７】実施例４．図７は、この発明に係るアンテ
ナ装置の他の実施例を示す構成図である。図８はビーム
方向を固定してしまう場合の給電線路１２ａ、１２ｂの
形状の例を示した図である。図７、図８において１０〜
１８ｂは図１(a)の符号と同じなので説明を省略する。

【００４８】分配器１０をヘリカルアンテナ１６ｂの外
部に設置せず、本実施例のように内部に設置すること
で、アンテナ装置の長さを短縮できる。

【００４９】なお、本実施例では位相調整機構１１は図
７のようにヘリカルアンテナの途中に設けることになる
が、ビーム方向を固定してしまう場合には、図８のよう
に位相調整機構１１を削除して給電線路１２ａ、１２ｂ
の長さを固定する。ビーム方向は給電線路１２ａ、１２
ｂの長さで決るが、いずれかの長さが余る場合、余る方
を他方に巻き付けてしまう構造も考えられる。

【００５０】実施例５．図９（ａ）は、この発明に係る
アンテナ装置の平衡不平衡変換部分の実施例を示す構成
図である。図９（ｂ）は図９（ａ）の平衡不平衡変換器
の基板の裏側を示す図である。図９（ａ）、図９（ｂ）
において１２（ａ）〜１６（ａ）は図１（ａ）の符号と
同じなので説明を省略する。図９（ａ）において２６は
同軸の給電線路１２ａとヘリカルアンテナを構成する導
体線１４ａを接続する平衡不平衡変換器である。３１は
平衡不平衡変換器２６の基板上に設けられた平衡不平衡
変換器の導体線路である。図９（ｂ）において平衡不平
衡変換器２６の基板の表に導体線路３１が形成され、裏
に不平衡部分の地板となる導体３０が形成されており、
この導体３０には不平衡線路である同軸ケーブルの外導
体が接続され、導体線路３１には同軸ケーブルの内導体
が接続される。この導体３０と導体線路３１との組み合
わせで平衡線路と不平衡線路との整合がとられる。

【００５１】図９（ａ）のように基板上に構成した平衡
不平衡変換器２６をヘリカルアンテナ１６ａの外部に設
置せず、本実施例のように内部に設置することで、平衡
不平衡変換器を外部に設置する場合よりもアンテナ装置
の長さを短くできる。また、平衡不平衡変換器２６をヘ
リカルアンテナ１６ａの上端に配置することにより平衡
線路の代わりに不平衡線路を使用することができる。

【００５２】なお、本実施例では上側のヘリカルアンテ
ナ１６ａを例にとったが、下側のヘリカルアンテナ１６
ｂでも同じような構造にできることはいうまでもない。

【００５３】実施例６．図１０は、この発明に係るアン
テナ装置の他の実施例の構成図、図１１はヘリカルアン
テナと平衡不平衡変換器を同一面に配置したフレキシブ
ル基板の展開図である。図１０、図１１において、１０
〜１８ｂは図１の符号と同じなので説明を省略する。２
７は信号の分配を兼ねた平衡不平衡変換器の導体線路で
あり、フレキシブル基板１５ａ、１５ｂと一体となって
いる。なお、図１０には図示していないがヘリカルアン
テナの裏面にも平衡不平衡変換器の導体線路が配置され
ている。２８はレドーム１７の外側表面に設けられた平
衡不平衡変換器の導体線路２７の不平衡部分の地板とな
る導体である。

【００５４】本実施例のように平衡不平衡変換器の導体
線路２７をヘリカルアンテナの下端に設置してそれとレ
ドーム１７の外側表面に設けられた導体２８を組み合わ
せると、平衡不平衡変換器基板の役割を兼ねることがで
きる。したがって、平衡不平衡変換器のために新たな基
板を用いなくても良いので、図９の平衡不平衡変換器２
６が削減できる。部品数の減少により、より安価にアン
テナ装置を構成できる。

【００５５】なお、本実施例では４線巻きの下側から給
電するヘリカルアンテナを例にとったが、２線巻きの上
側から給電するヘリカルアンテナ等、複数の導体線を円
筒状に巻いた他のヘリカルアンテナでも同じような構成
にできることは言うまでもない。

【００５６】実施例７．図１２は、この発明に係るヘリ
カルアンテナ部分の他の実施例の構成図である。図１
２において２９はレドーム１７の内側表面にエッチング
等の印刷で構成されたヘリカルアンテナの導体線であ
る。このように複数のヘリカルアンテナを軸方向にレド
ーム１７に形成して分配器を接続することにより実施例
１と同じ機能と効果を持つことはいうまでもない。

【００５７】本実施例のようにヘリカルアンテナの導体
線２９を構成すれば、導体線を設置するためのフレキシ
ブル基板を必要としないので、更に部品数が減ってより
安価にアンテナ装置を構成できる。

【００５８】また、更にこれに位相制御装置を接続する
ことにより、実施例２と同じ機能と効果を持つことはい
うまでもない。

【００５９】また、更に平衡不平衡変換器を設けること
により実施例５と同じ機能を持つことはいうまでもな
い。

【００６０】なお、実施例１〜７ではヘリカルアンテナ
が２個のアレーアンテナについて説明したが、同様な考
え方で、ヘリカルアンテナが３個以上でも同じように構
成できることは言うまでもない。

【００６１】また、実施例１〜７では円筒状に巻いたヘ
リカルアンテナについて説明したが、例えば１６角柱や
２４角柱等の多角柱でもほぼ同じように構成できること
はいうまでもない。

【００６２】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、所定の
ピッチで筒に巻かれた導体線から成り、上記筒の軸方向
に配置された複数のヘリカルアンテナと、該複数のヘリ
カルアンテナに給電する給電線路を分配する分配手段と
を備えたので、放射ビームの方向は周波数が変化しても
一定となるという効果がある。

【００６３】また、この発明によれば、所定のピッチで
筒に巻かれた導体線から成り、上記筒の軸方向に配置さ
れた複数のヘリカルアンテナと、該複数のヘリカルアン
テナに給電する給電線路を分配する分配手段と、上記給
電線路を通過する信号の位相を制御する位相制御手段と
を備えたので、更に位相制御装置の調整によりビームの
方向を粗く調整できるという効果がある。

【００６４】また、この発明によれば、所定のピッチで
筒に巻かれた導体線から成り、上記筒の軸方向に配置さ
れた複数のヘリカルアンテナと、該複数のヘリカルアン
テナに給電する給電線路を分配する分配手段と、上記複
数のヘリカルアンテナの周囲に設けられ、上記複数のヘ
リカルアンテナの廻りを回転し、上記複数のヘリカルア
ンテナの一端が固定されたレドームを備えたので、レド
ームの回転によりビームの方向を微調整できるという効
果がある。

【００６５】また、この発明によれば、所定のピッチで
筒に巻かれた導体線から成り、上記筒の軸方向に配置さ
れた複数のヘリカルアンテナと、該複数のヘリカルアン
テナに給電する給電線路を分配する分配手段と、上記給
電線路を通過する信号の位相を制御する位相制御手段
と、上記複数のヘリカルアンテナの周囲に設けられ、上
記複数のヘリカルアンテナの廻りを回転し、上記複数の
ヘリカルアンテナの一端が固定されたレドームを備えた
ので、位相制御手段の粗調整とレドームの回転による微
調整により所望のビーム方向で最大利得が得られるとい
う効果がある。

【００６６】また、この発明によれば、上記給電線路を
不平衡線路から平衡線路に変換する変換器を備えたので
不平衡線路でも利用できるという効果がある。

【００６７】また、この発明によれば、上記レドームの
内側に螺旋状の溝を設け、上記螺旋状の溝にはめ込むリ
ングを上記複数のヘリカルアンテナの一端に取り付けた
ので放射ビームのビーム方向を高精度に微調整できると
いう効果がある。

【００６８】また、この発明によれば、上記分配手段を
上記複数のヘリカルアンテナの内部に配置したので、ア
ンテナ長が短くなるという効果がある。

【００６９】また、この発明によれば、上記変換器を基
板上に構成して上記複数のヘリカルアンテナの内部に配
置したのでアンテナ長が短くなるという効果がある。

【００７０】また、この発明によれば、上記レドームに
上記変換器の地板を形成し、上記複数のヘリカルアンテ
ナの導体線路を形成した基板上に変換器の導体線路を設
けたので部品点数を減らしてより安価にアンテナ装置を
構成できるという効果がある。

【００７１】また、この発明によれば、所定のピッチで
レドームの側面に印刷で形成された導体線から成り、上
記レドームの軸方向に配置された複数のヘリカルアンテ
ナと、該複数のヘリカルアンテナに給電する給電線路を
分配する分配手段とを備えたので部品点数を減らしてよ
り安価にアンテナ装置を構成できるという効果がある。

【００７２】また、この発明によれば、所定のピッチで
レドームの側面に印刷で形成された導体線から成り、上
記レドームの軸方向に配置された複数のヘリカルアンテ
ナと、該複数のヘリカルアンテナに給電する給電線路を
分配する分配手段と、上記給電線路を通過する信号の位
相を制御する位相制御手段とを備えたので、位相制御装
置の調整によりビームの方向を粗調整できるという効果
がある。

【００７３】また、この発明によれば、導体線がレドー
ムの側面に印刷されたアンテナ装置においても、上記給
電線路を不平衡線路から平衡線路に変換する変換器を備
えたので不平衡線路でも利用できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１のアンテナ装置の構成図で
ある。

【図２】アレーアンテナの放射パターンの周波数による
変化を示す図である。

【図３】この発明の実施例２のアンテナ装置の構成図で
ある。

【図４】この発明の実施例３のアンテナ装置の構成図で
ある。

【図５】この発明の実施例３のアンテナ装置のヘリカル
アンテナの終端に取り付けたリングの形状を示す図であ
る。

【図６】この発明の実施例３のアンテナ装置のヘリカル
アンテナの終端に取り付けたリングの形状(ねじ溝)を示
す図である。

【図７】この発明の実施例４のアンテナ装置の構成図で
ある。

【図８】この発明の実施例４のアンテナ装置で、ビーム
方向を固定してしまう場合の給電線路の例を示す図であ
る。

【図９】この発明の実施例５のアンテナ装置の構成図で
ある。

【図１０】この発明の実施例６のアンテナ装置の構成図
である。

【図１１】この発明の実施例６のアンテナ装置のフレキ
シブル基板の展開図である。

【図１２】この発明の実施例７のアンテナ装置のヘリカ
ルアンテナ部分の図である。

【図１３】従来例のアンテナ装置の構成図である。

【図１４】従来例のアンテナ装置の放射の様子を示す図
である。

【図１５】従来例のアンテナ装置の周波数変動による放
射ビームの方向の変化を示す図である。

【符号の説明】

１支持誘電体２ａ導体線２ｂ導体線３平衡形の給電線路４平衡不平衡変換器５入出力端子６アンテナ軸７導体線のピッチ角α ８ヘリカルアンテナの直径Ｄ９アンテナ軸６から見たビーム方向θ １０分配器１１位相制御装置１２ａ給電線路１２ｂ給電線路１３ａ上ヘリカルアンテナの給電点１３ｂ下ヘリカルアンテナの給電点１４ａ導体線１４ｂ導体線１５ａフレキシブル基板１５ｂフレキシブル基板１６ａ上ヘリカルアンテナ１６ｂ下ヘリカルアンテナ１７レドーム１８ａ上ヘリカルアンテナとレドームの接続点１８ｂ下ヘリカルアンテナとレドームの接続点１９ビーム方向θ ２０内側に螺旋状の溝を設けたレドーム２１螺旋状の溝２２リング２３リングの周囲に設けた突起２４リング回転防止機構２５リングの周囲に設けたねじ溝２６平衡不平衡変換器２７平衡不平衡変換器の導体線路２８平衡不平衡変換器の地板導体２９レドームの内側表面に印刷で構成された導体線３０平衡不平衡変換器の地板導体３１平衡不平衡変換器の導体線路５１ヘリカルアンテナ１巻きの筒の軸方向の距離ｄ５２１２ａの長さ５３１２ｂの長さ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｑ 5/00 21/00 (72)発明者松永誠鎌倉市大船五丁目１番１号三菱電機株式会社電子システム研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定のピッチで筒に巻かれた導体線から
成り、上記筒の軸方向に配置された複数のヘリカルアン
テナと、該複数のヘリカルアンテナに給電する給電線路
を分配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。
【請求項２】所定のピッチで筒に巻かれた導体線から
成り、上記筒の軸方向に配置された複数のヘリカルアン
テナと、該複数のヘリカルアンテナに給電する給電線路
を分配する分配手段と、上記給電線路を通過する信号の
位相を制御する位相制御手段とを備えたことを特徴とす
るアンテナ装置。
【請求項３】所定のピッチで筒に巻かれた導体線から
成り、上記筒の軸方向に配置された複数のヘリカルアン
テナと、該複数のヘリカルアンテナに給電する給電線路
を分配する分配手段と、上記複数のヘリカルアンテナの
周囲に設けられ、上記複数のヘリカルアンテナの廻りを
回転し、上記複数のヘリカルアンテナの一端が固定され
たレドームを備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】所定のピッチで筒に巻かれた導体線から
成り、上記筒の軸方向に配置された複数のヘリカルアン
テナと、該複数のヘリカルアンテナに給電する給電線路
を分配する分配手段と、上記給電線路を通過する信号の
位相を制御する位相制御手段と、上記複数のヘリカルア
ンテナの周囲に設けられ、上記複数のヘリカルアンテナ
の廻りを回転し、上記複数のヘリカルアンテナの一端が
固定されたレドームを備えたことを特徴とするアンテナ
装置。
【請求項５】上記給電線路を不平衡線路から平衡線路
に変換する変換器を備えたことを特徴とする請求項１、
２、３、４いずれか記載のアンテナ装置。
【請求項６】上記レドームの内側に螺旋状の溝を設
け、上記螺旋状の溝にはめ込むリングを上記複数のヘリ
カルアンテナの一端に取り付けたことを特徴とする請求
項３又は４記載のアンテナ装置。
【請求項７】上記分配手段を上記複数のヘリカルアン
テナの内部に配置したことを特徴とする請求項１、２、
３、４いずれか記載のアンテナ装置。
【請求項８】上記変換器を基板上に構成して上記複数
のヘリカルアンテナの内部に配置したことを特徴とする
請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項９】上記レドームに上記変換器の地板を形成
し、上記複数のヘリカルアンテナの導体線路を形成した
基板上に変換器の導体線路を設けたことを特徴とする請
求項５記載のアンテナ装置。
【請求項１０】所定のピッチでレドームの側面に印刷
で形成された導体線から成り、上記レドームの軸方向に
配置された複数のヘリカルアンテナと、該複数のヘリカ
ルアンテナに給電する給電線路を分配する分配手段とを
備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１１】所定のピッチでレドームの側面に印刷
で形成された導体線から成り、上記レドームの軸方向に
配置された複数のヘリカルアンテナと、該複数のヘリカ
ルアンテナに給電する給電線路を分配する分配手段と、
上記給電線路を通過する信号の位相を制御する位相制御
手段とを備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１２】上記給電線路を不平衡線路から平衡線
路に変換する変換器を備えたことを特徴とする請求項１
０又は１１記載のアンテナ装置。