JPH07273541A

JPH07273541A - 指向性アンテナ

Info

Publication number: JPH07273541A
Application number: JP6356094A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Fukuda; 廣道福田
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1994-03-31
Publication date: 1995-10-20

Abstract

(57)【要約】【目的】マイクロ波通信を含む衛星通信、衛星放送が受
信できる移動局用のマルチ指向性アンテナを提供する。【構成】ダイポールアンテナ１４を基本素子とし、その
外延に少なくとも一対の１／２波長線状アンテナ単位素
子１６をそれぞれ１／４波長の同調スタブ１２を介して
直線状に配置してコリニアアレイアンテナ１３を構成
し、そのコリニアアレイアンテナ１３を金属またはメタ
ライズドプラスチックからなる反射板１１の面上に、１
／２波長以下の距離をおいて複数系列配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、マイクロ波を含む移
動通信用アンテナに係り、特に衛星通信，衛星放送など
の分野における受信アンテナとして好適な指向性アンテ
ナに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば自動車電話やタクシー無線呼出し
等のように電離層伝播を利用して移動通信を行う場合の
アンテナは、移動体である自動車への電波到来仰角分布
が低仰角方向に集中していることから輻射角が１度でも
低いことが求められ、高輻射角のアンテナは使いものに
ならない。また、自動車のような陸上移動局の場合は、
局自体の移動方向がたえず変わるばかりでなく、ビルな
どの電波遮蔽物体に囲まれた中で通信することも多く電
波到来の方位角が一定しないから、移動体に搭載するア
ンテナとしては水平面無指向性のアンテナが望ましい。

【０００３】さらにまた、移動局用アンテナは、移動体
の大きさに応じてアンテナ寸法も制限される。そこで、
電離層伝播を利用する従来の代表的な移動局用アンテナ
として、半波長ダイポールアンテナやユニポールアンテ
ナを垂直に立てたタイプのものが多用されている。

【０００４】図１１は従来の自動車電話サービスの移動
局用アンテナの一例を示したもので、二本の半波長ダイ
ポールアンテナ素子１を車体の屋根２から約0.5 波長離
して縦方向に直列に配して設置した構造にして、垂直面
内ビームをできるだけ水平方向に近づけるようにしてい
る。３は給電線である（「アンテナ工学ハンドブッ
ク」、オーム社、１９８０年発行、３１６〜３１７
頁）。

【０００５】また、二本のアンテナ素子１のうち最も強
い電波を捕捉している方に自動的に回路を切り換えるこ
とにより、自動車の方向や電波到来方向が変わってもで
きるだけ大きい感度が得られるように制御することも行
われている。一方、無線通信の実用周波数帯は、現時、
技術の進歩に伴いより多くの情報を送ることができるＶ
ＨＦ以上の高い周波数帯へと移行しつつある。特に、最
近は通信衛星の発達と共にマイクロ波帯の使用が増加す
る傾向が顕著になってきている。

【０００６】このような高周波数になると、電波は電離
層で反射されずにこれを突き抜け、衛星と地上局間での
宇宙通信が行われる。この宇宙通信における地上局受信
アンテナでは、前記電離層伝播の場合とは反対に、高仰
角が必要になる。また極めて遠距離の通信であり受信電
波が微弱なため雑音温度を低くし低サイドローブレベル
の鋭い指向性が必要とされる。

【０００７】こうしたことから、従来の宇宙通信の分野
における地球局用のアンテナとしては、パラボラ形また
はホーン形など曲面反射鏡を備えた高利得，低雑音特性
のアンテナが主とし用いられており、例えばわが国では
ＴＶ放送におけるＢＳ衛星放送の受信用に、小型パラボ
ラアンテナが普及している。また、現在、衛星を利用し
て車両や船舶，航空機等の移動体の現在位置を精密に計
測する衛星航法（satellite navigation system ）の一
環として、複数の衛星からの電波を同時に受信して位置
計測を行うＧＰＳ（global positioning system ）を、
自動車にも適用したＧＰＳカーナビゲーションシステム
が既に実用化されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
図１に示す従来の自動車電話サービスの移動局用アンテ
ナの場合、アンテナ素子自体には構造の簡単なダイポー
ルアンテナ素子を使用していても、移動体の移動や電波
の到来方向の変化に応じてアンテナ素子の回路を切り換
え、指向性を最適に制御するための構造が複雑でコスト
高になる点に問題がある。

【０００９】一方、自動車に小型パラボラアンテナを搭
載し、これを固定してＢＳ衛星放送を受信しようとする
と、やはり自動車の移動方向や電波の到来方向は絶えず
変化しているため、パラボラアンテナの指向方向を常に
衛星に向けておくことができない。そうした車載のパラ
ボラアンテナによるＢＳ衛星放送の受信には、アンテナ
を常時３６０度回転させることが必要であり、極めて高
価な装置になり且つ小型化も困難で、到底一般の乗用車
向けとはいえない。

【００１０】この事情は、ＧＰＳカーナビゲーションシ
ステムについても同様で、現在同システムの専用アンテ
ナとして、例えばアンテナ自体を水平面内で３６０度回
転させる方式のものなどが用いられているが、そのため
の回転機構が必要で構造が複雑になり、価格が非常に高
くなることが避けられない。そこでこの発明は、このよ
うな従来の問題点に着目してなされたものであり、極め
て単純な線状構造を有し且つその軸に直交する水平面方
向で無指向性という特性のために、従来は専ら低仰角の
電離層伝播通信に多用されているダイポールアンテナ素
子を、高輻射角の指向性が要求されるため不適当とされ
ていた衛星通信分野のアンテナとしても活用するべく、
その利得を増大させ且つその仰角を高く設定した指向性
アンテナを提供することを目的としている。

【００１１】この発明の他の目的は、上記のアンテナを
複数系列、等方的に組み合わせて配列することにより多
方向平面指向性を付与し、アンテナ自体の回転や電気的
回路切り換えを行うことなく、単に固定して取り付けた
だけで、移動体の衛星通信に好適に使用できる小型の指
向性アンテナを低コストで提供することである。この発
明のさらに他の目的は、非常に微弱な電波を受信しなけ
ればならない宇宙通信の地上局用受信アンテナとして好
適な高利得，低雑音受信アンテナを低コストで提供する
こと、すなわち具体的には、構造簡単でしかも高利得で
定在波比特性が良好でＦＢ比（前後比）の大きい低サイ
ドローブレベルの指向性アンテナを提供することであ
る。

【００１２】また、この発明のより具体的な目的は、低
コストのＧＰＳカーナビゲーションシステム用の指向性
アンテナを提供することである。また、この発明のさら
に他の具体的な目的は、ＢＳ衛星放送の自動車受信用の
指向性アンテナを低コストで提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の諸目的を達成する
ため、この発明の指向性アンテナは、ダイポールアンテ
ナを基本素子とし、その外延に金属またはメタライズド
プラスチック導体からなる少なくとも一対の１／２波長
線状アンテナ単位素子をそれぞれ１／４波長の同調スタ
ブを介して直線状に配置したコリニアアンテナを、金属
またはメタライズドプラスチックからなる反射板の面上
に、１／２波長以下の距離をおいて少なくとも１系列配
置した構成を有することを特徴する。

【００１４】ここで、前記アンテナ基本素子は、半波長
ダイポールアンテナ素子，１波長ダイポールアンテナ素
子，およそ1.5 波長のエクステンドダイポールアンテナ
素子のいずれかで構成することができる。また、前記１
／２波長線状アンテナ単位素子は、前記アンテナ基本素
子を挟んで２〜３対配設したものとすることができる。

【００１５】また、前記コリニアアレイアンテナをＮ系
列とし、互いに正Ｎ角形の一辺を形成するように配置し
て、並列に給電するように構成することができる。ま
た、前記コリニアアレイアンテナをプリント化したもの
とすることができる。また、前記コリニアアレイアンテ
ナと金属またはメタライズドプラスチックからなる反射
板を樹脂製ドームで被覆したり、または樹脂モールドし
たものとすることができる。

【００１６】

【作用】衛星通信用のアンテナには、次のようなことが
要求される。非常に微弱な電波を受信することから、高い利得が必
要である。しかし、たとえ利得が高くても、給電線との整合性お
よび受信機との整合性が不良であれば、換言するとその
定在波比特性が良好でなければ、受信機に受信電力を十
分に伝送することができないことから、良好な定在波比
特性も必要である。

【００１７】また、受信系のインピーダンスが不整合
の場合には、給電線の伝送能率（伝送特性）が給電線の
長さにより変化する、換言すればこの受信系が周波数特
性を有することとなり、テレビ受信の場合は解像度の低
下その他の画像劣化を生ずるおそれがあることから、特
にアンテナの入力インピーダンスが使用する給電線の特
性インピーダンスに近く整合がとれていることが必要で
ある。

【００１８】更には、雑音温度を低くするために、Ｆ
Ｂ比が大きく低サイドローブレベルの比較的尖鋭な指向
性が必要である。しかも、その衛星通信用のアンテナを移動体に搭載す
るに場合は、移動体の方位の変動に拘わらず安定した受
信を行うために、多方向指向性が必要である。また、そ
の構造が簡単で衝撃に対しても破損しにくく、且つ価格
の低廉なことも必要である。

【００１９】この発明の指向性アンテナの構成は、これ
らの要求を満たし得るように配慮されており、次の作用
を示す。利得の増大：この発明の指向性アンテナにあっては、横
列のコリニアアレイアンテナの各線状アンテナ単位素子
間の同調スタブは平衡伝送部であり放射は行われない不
連続部である。各半波長の単位素子部の不平衡分の電圧
は全ての不連続部で同大，同相となり、各半波長の節に
は同大，同相の放射電流が乗り、直線偏頗のコリニアア
レイアンテナとして好都合に動作する。すなわち、配列
の各単位素子は１／４波長同調スタブにより、高周波的
には分割されて直列に配列されていることになる。その
ため、コリニアアレイアンテナの利得は、ダイポールア
ンテナ基本素子のみの場合に対して、付加される単位素
子アンテナの数に応じて増大することになる。もっと
も、この場合、ダイポールアンテナ基本素子の両端を外
延して付加される単位素子アンテナの数に比例して利得
が増大することはない。すなわち、単位素子アンテナを
三対を越えて配設しても、もはやアンテナ全体の利得は
それほど増加しない。したがって、経済性，取り付けス
ペースなどを勘案すると、四対以上の単位素子アンテナ
を付加することは有利ではない。

【００２０】更に、ダイポールアンテナ基本素子とし
て、およそ1.5 波長のエクステンドダイポールアンテナ
素子を用いると、基本素子の両端側の半波長部分の間に
位置する中央の給電点近傍部にほぼ１／４波長分づつの
延長部分が追加形成され、これにより、１波長ダイポー
ルアンテナ基本素子を用いたものより利得が３ｄＢ増加
することが経験的に知られている。

【００２１】また、コリニアアレイアンテナに対して間
隔を隔てて配した反射板の反射作用に基づく利得の増大
が見込まれる。利得の増大に関する以上三つの要因、単
位素子アンテナの付加分による増大と、基本素子の１／
４波長分の延長効果による増大と、反射板の反射作用に
よる増大をそれぞれ加算した分が、本発明のコリニアア
レイアンテナの利得増大量となる。

【００２２】給電線との整合性：この発明の指向性アン
テナにあっては、アンテナ素子であるコリニアアレイア
ンテナに、１／４波長同調スタブを付加することで、コ
リニアアレイアンテナと給電線とのインピーダンス整合
を図る。１／４波長同調スタブを用いることで高周波が
丁度共振する。同調スタブ自体は電磁波の伝播損失（電
力損失）に直接には関与しない。この同調スタブの接続
で、コリニアアレイアンテナ自体のインピーダンスを給
電線の特性インピーダンスに近い値まで上げてインピー
ダンス整合性を確保することができ、これにより定在波
比（ＳＷＲ）の値も小さくなる。

【００２３】アンテナの指向性：反射板の前方に間隔を
隔ててダイポールアンテナ（１波長ダイポールアンテ
ナ）を配した場合、イメージ法（鏡像法）を適用して指
向性相乗の理に基づき指向特性を求めることができるこ
とが知られている（アンテナ工学，総合電子出版，１９
９１年発行第５版，Ｐ６５〜６６）。

【００２４】図１２はその反射板付ダイポールアンテナ
における放射パターン、すなわち反射板とのなす角θと
電界との関係の推移を、間隔Ｈをパラメータとして表し
たものである（同文献，Ｐ６６）。これによれば、間隔
Ｈが１／２λではθ＝約４０°、１／４λではθ＝９０
°となり、間隔Ｈを１／２波長から１／４波長の間で適
宜に調整することで、このアンテナの指向性パターンを
任意に制御できることが明らかである。

【００２５】この発明の指向性アンテナは、上記の原理
を利用するものであって、反射板を水平方向に保持して
配設し、その反射板の上方に間隔Ｈを隔ててダイポール
アンテナからなるコリニアアレイアンテナを配し、その
間隔Ｈの大きさを調整することによって所望の仰角を設
定し、所要の水平指向性パターンを確保する。したがっ
て、間隔Ｈの設定という極めて簡単な手段により、利用
しようとする通信衛星の打ち上げ角（仰角）に合わせて
アンテナの指向性パターンを設定することが可能であ
り、衛星通信用として非常に好都合である。

【００２６】更に、Ｎ系列のコリニアアレイアンテナを
互いに正Ｎ角形の一辺を形成するように配置することに
より、固定式アンテナであるにも拘わらず多方向の水平
指向性パターンすなわちマルチ指向性を確保することが
できる。しかも、そのコリニアアレイアンテナの系列数
Ｎを変えるだけで、水平指向性パターンの調整が容易に
可能である。例えば、いま、アンテナを水平面内で回転
させずに、任意の方向から到来する電波をほぼ満足に捕
捉するには、前後左右の四方向の水平面指向性を確保す
れば良く、その場合のコリニアアレイアンテナは４系列
を正方形に配設すれば良い。

【００２７】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。図１は、この発明の一実施例であり、４方向平
面指向性とおよそ３８°仰角の側面指向性とを有して、
例えば打ち上げ角（仰角）３８°の通信衛星からの周波
数１１ＧＨｚの電波を受信するようにした指向性アンテ
ナを模式的に表した斜視図である。

【００２８】この実施例の指向性アンテナ１０は、反射
板１１の反射面の上方に１／２波長（λ／２）の大きさ
の間隔Ｈを隔てて、１／４波長の同調スタブ１２を有す
る４系列のコリニアアレイアンテナ１３を、それぞれ正
方形の一辺を形成するように配置してある。それら４系
列の各コリニアアレイアンテナ１３は給電線２０の一方
が同軸ケーブル２１に並列に接続されると共に、他方は
接地される反射板１１に接続されている。そして、反射
板１１及び４系列のコリニアアレイアンテナ１３を埋め
込むように、例えばポリエステル樹脂２２等により樹脂
モールドして構成してある。

【００２９】反射板１１は、金，銀，銅，アルミ等の高
伝導度を有する金属板でも良いが、図示のものはそれら
の金属薄膜１１ａをプラスチック基板１１ｂ上に形成し
たメタライズドプラスチック板である。コリニアアレイ
アンテナ１３は、図２に示すようなリニアアレイとして
構成されている。すなわち、およそ1.5 波長の長さのエ
クステンドダイポールアンテナ素子１４を基本素子と
し、その両側に、１／２波長ダイポールアンテナ素子１
６からなる線状の単位素子を２対、それぞれ１／４波長
の同調スタブ１２を介し給電点１５を中心に直列に配し
て構成したものである。

【００３０】同調スタブ１２は、長さ１／４波長の二本
の垂直線をλ／２００の間隔を介して平行に配しその下
端を連結してなるもので、この場合１／４波長で高周波
が丁度共振することから、給電点１５におけるインピー
ダンスＺ₁の整合を容易にする機能を有する。また、高
周波的に回路を切断して、各単位素子１６を分割する機
能をも有している。

【００３１】一方、基本素子であるエクステンデッドダ
イポールアンテナ素子１４は、「エクステンデッドダブ
ルツェッペリン（extended double Zeppelin）」として
知られるもので、素子１４の両端側の同相の二つの１／
２λ長部分１４ａ，１４ａの間（すなわち中央の給電点
１５近傍）に長さおよそ半波長の延長部分１４ｂを追加
した形式のものであり、通常の１波長ダイポールアンテ
ナに比べてその延長部分１４ｂの分だけアンテナ長が長
く、延長部分１４ｂの電流は逆相になる。

【００３２】延長部分１４ｂを設けることでアンテナ利
得が増加することが経験的に知られており、図示のもの
では１波長ダブレットアンテナより３ｄＢ利得が増加す
る。また、増加部分１４ｂを設けたことにより給電点１
５の給電インピーダンスＺ₁を下げて同調がとり易くな
る機能もある。なお、当該延長部分１４ｂの長さは半波
長より若干短め例えば0.45λ程度とするのが最も効果的
であり、実際にはトライアンドエラーの方式で決定され
る。

【００３３】このように、本実施例での基本素子とした
エクステンデッドダイポールアンテナ素子１４は、その
素子の全長を1.5 波長以下の範囲で延長して１波長ダイ
ポールアンテナより利得を増加させることができるが、
一方、1.5 波長を越えると、かえって利得が減少する。
したがって基本素子自体の全長は1.5 波長を越えない範
囲とするのが良い。

【００３４】さらに、この実施例では、基本素子のエク
ステンドダイポールアンテナ素子１４に対し同調スタブ
１２を介して直列に二対の単位素子を配列付加したこと
で、その対の数に比例する利得の増加が得られる。しか
し、単位素子の付加数が三対を越えると利得はもはやそ
れほど増加しないことが実験的に確認された。したがっ
て配列の最大数は三対とするのが最も効率的であるが、
実用上は単位素子の配列付加数は利得増加と対スペース
や対コスト比との関係を考慮して決めることになる。

【００３５】いま、この実施例が対象としている受信電
波の周波数は１１ＧＨｚであるが、周波数１０ＧＨｚで
波長λは約３０ｍｍとなるから、本実施例のコリニアア
レイアンテナ１３の全長はおよそ１０５ｍｍとコンパク
トである。そのアンテナ素子は、反射板１１と同様に、
金，銀，銅，アルミ等の高伝導度を有する金属製、また
はそれらの金属薄膜をプラスチック基板上に形成したメ
タライズドプラスチック製の導体として形成可能である
が、この実施例においてはプリント基板の技術を用いて
プリント化してある。

【００３６】このように形成したコリニアアレイアンテ
ナ１３は、この実施例にあっては、反射板１１の導体面
である金属薄膜１１ａの上方に１／２波長（λ／２）の
大きさの間隔Ｈを隔てて配置されている。反射板１１
は、その金属面の反射効果でコリニアアレイアンテナ１
３の利得を増大させる。また、コリニアアレイアンテナ
１３の指向角度（仰角）の規制をするものである。

【００３７】その指向性については、先に図１２で示し
た反射板付ダブレットアンテナの場合と同様に指向性相
乗の理が適用できるが、この実施例の場合の反射板１１
とのなす角θ（仰角）は、θ＝約３８°が得られた。次
に、このように構成した指向性アンテナ１０の作用を説
明する。この実施例の指向性アンテナ１０にあっては、
横列アンテナ素子からなる４系列のコリニアアレイアン
テナ１３の各１／２波長ダイポールアンテナ単位素子１
６間に配した同調スタブ１２は、平衡伝送部であり放射
は行われない不連続部である。それらの各半波長の単位
素子１６部分における不平衡分の電圧は、全ての不連続
部で同大，同相となり、各半波長の節には図３のように
同大，同相の放射電流Ｉが乗る（図３中の鎖線は電流分
布を表す）。リニアに配列した１／２波長の各単位素子
１６は、１／４波長同調スタブ１２により高周波的には
分割され、アンテナ単位素子１６の数に応じて利得が増
大する。この場合は、スタブ付単位素子１６の対が二対
あり、これによる利得増加は一対あたり２ｄＢで都合４
ｄＢと見積もられる。

【００３８】また、ダイポールアンテナ基本素子とし
て、およそ1.5 波長のエクステンドダイポールアンテナ
素子１４による利得増加分は既に述べた通り３ｄＢであ
る。更に、反射板１１の反射作用に基づく利得増加分と
して１０ｄＢを見込むことができる。すなわち、この実
施例の指向性アンテナ１０の場合、後述するように反射
板１１の反射作用により、図５に示すような仰角θ≒３
８°の指向性パターンが得られる。図５に破線で表した
仰角θ₁≒６２°の接線方向および仰角θ₂≒１０°の
接線方向は輻射がほぼ零である。いま、それぞれの仰角
の比を考えるとｓｉｎθ₁＝ｓｉｎ６２°＝0.88 ｓｉｎθ ＝ｓｉｎ３８°＝0.62 ｓｉｎθ₂＝ｓｉｎ１０°＝0.17 従って、ｓｉｎ３８°／ｓｉｎ１０°＝0.62／0.17 ≒
3.6 倍となり電力比で5.6 ｄＢ、ｓｉｎ６２°／ｓｉｎ
１０°＝0.88／0.17 ≒5.2 倍となり電力比で7.2 ｄＢ
となり、合計で5.6 ｄＢ＋7.2 ｄＢ＝12.8ｄＢである。
但し、近似値のため、周波数を扱う時に仮算定する誤差
３ｄＢを差し引くとおよそ１０ｄＢとなる。

【００３９】したがって、この実施例の指向性アンテナ
１０の利得は、通常の１波長ダイポールアンテナ単独の
利得に比べて、合計でおよそ（４＋３＋１０）＝１７ｄ
Ｂ分増大していると見積もることができる。指向性アン
テナ１０のインピーダンス整合性については、１／４波
長同調スタブ１２を付加することで、各コリニアアレイ
アンテナ１３のインピーダンスを給電線２０の特性イン
ピーダンスＺ₀に近い値まで上げることができ、これに
より定在波比（ＳＷＲ）の値が小さくおさえられる。

【００４０】この実施例の場合、ホイストーンブリッジ
の電源に高周波を使用したインピーダンスブリッジ測定
によるコリニアアレイアンテナ１３の給電点インピーダ
ンスＺ₁は約１２００Ωである。給電線特性インピーダ
ンスＺ₀が約６００Ωであれば、この場合の定在波比Ｚ
₁／Ｚ₀＝１２００／６００＝2.0 である。一方、特性
インピーダンスＺ₀が６００Ωの給電線に４系列のコリ
ニアアレイアンテナ１３を並列接続すると、その接続部
のインピーダンスＺ₄は１５０Ωであり、このＺ₄接続
部に７５オームの同軸ケーブル２１を接続した場合の定
在波比は１５０／７５＝2.0 である。

【００４１】定在波比2.０は、送信と受信との両方にこ
の指向性アンテナ１０を使用できる値である。また、現
在のテレビ受信アンテナの仕様は、例えば遠距離用ＶＨ
Ｆ帯アンテナで定在波比２以下、ＦＢ比５ｄＢ以上、Ｕ
ＨＦ帯用アンテナで定在波比2.5 ｄＢ以下、ＦＢ比１４
ｄＢ以上とされており、定在波比２、ＦＢ比１７である
本実施例の指向性アンテナ１０は同仕様を十分に満足す
るものといえる。

【００４２】この実施例の指向性アンテナ１０の指向特
性についてみると、４系列のコリニアアレイアンテナ１
３を互いに正四角形の一辺を形成するように配置したこ
とにより、固定式アンテナであるにも拘わらずマルチ指
向性を有している。図４は本実施例の指向性アンテナ１
０の水平指向性パターンを模式的に示したものであり、
指向性アンテナ１０の前後左右の四方向性パターンが形
成されることがわかる。このことから、この指向性アン
テナ１０を例えば自動車や船舶等の移動体に搭載した場
合、移動中においても、ほぼ平均した受信が可能でわざ
わざアンテナを３６０°回転させる必要はないことが明
らかである。

【００４３】また、この指向性アンテナ１０は、各コリ
ニアアレイアンテナ１３と反射板１１との間隔Ｈを１／
２波長に設定したため、その反射板１１の反射作用で仰
角θ＝３８°の図５に示すような指向性パターンが得ら
れる。このことから、この指向性アンテナ１０は打ち上
げ角３８°の通信衛星との通信に好適に使用できること
が明らかである。

【００４４】この実施例の指向性アンテナ１０は、以上
説明してきたような作用に基づく次のような優れた効果
を発揮することができる。その高利得により微弱な電波をも受信でき、衛星通信
用として好適に利用できる。しかも、高利得に加えてアンテナ素子と給電線とのイ
ンピーダンス整合性も良好であり、低定在波（ＳＷＲ＝
２），高前後比（ＦＢ比１７ｄＢ）の鋭い指向特性によ
り微弱な輻射電波を十分に捕捉することが可能であり、
衛星テレビ放送受信用としても解像度の低下その他の画
像劣化を生ずるおそれなく好適に利用できる。

【００４５】また、固定式でありながらアンテナの周
囲に多方向指向特性を有するために、自動車などの移動
体に固定して搭載し、アンテナを回転させることなく衛
星からの輻射電波を捕捉でき、乗用車におけるＢＳ衛星
放送受信用やＧＰＳカーナビゲーションシステム用の低
価格アンテナとしても利用できる。更に、樹脂モールドによる密閉構造としたため、例え
ば自動車や船舶のルーフ上に固定した場合も、日照、風
雨，吹雪，砂塵等による損傷を防止できるから移動体用
として好適であり、またアンテナの機械的強度も高いか
ら、振動や衝撃を受け易い陸上移動局用として特に好適
である。

【００４６】また、コリニアアレイアンテナ１３をプ
リント配線の技術を用いて形成することにより、同調ス
タブ１２や給電線２０の間隔がλ／２００（１０ＧＨ_Z
で0.15ｍｍ）と非常に小さいものでも精度良く形成でき
ると共に、量産性も良い。なお、上記実施例では、アン
テナ基本素子としておよそ1.5 波長のいわゆるエクステ
ンドダイポールアンテナ１４を用いたものを説明した
が、これに限らず１波長ダイポールアンテナや半波長ダ
イポールアンテナをアンテナ基本素子として利用するこ
ともできる。

【００４７】また、そのアンテナ基本素子の外延に同調
スタブ１２を介して配設するアンテナ単位素子１６の数
についても、二対に限定するものではなく、必要に応じ
て三対或いは一対とすることもできる。従って、それら
のアンテナ基本素子とアンテナ単位素子１６との組み合
わせ方で、実施例のもの以外にも多種類のコリニアアレ
イアンテナ１３が利用可能である。図６ないし図９に、
その変形例を例示する。図６は、アンテナ基本素子がお
よそ1.５波長のエクステンドダイポールアンテナ素子１
４で、その外延に三対のアンテナ単位素子１６をそれぞ
れ同調スタブ１２を介して配設したものである。図７
は、アンテナ基本素子が半波長ダイポールアンテナ素子
１４₁で、これに同じく三対のアンテナ単位素子１６を
配設したものである。図８は、アンテナ基本素子が１波
長ダイポールアンテナ素子１４₂で、その外延に一対の
アンテナ単位素子１６を同調スタブ１２を介して配設し
たものである。

【００４８】また、同調スタブ１２の形状も実施例のも
のに限定されない。例えば、図９に示すような折り返し
形同調スタブ１２₁、図１０に示すようなジグザグ形同
調スタブ１２₂なども利用できる。また、上記実施例で
は、４系列のコリニアアレイアンテナ１３を正方形に配
設したものを説明したが、４系列に限らず５系列，６系
列，８系列など、系列数を増やしてそれぞれ正五角形，
正六角形，正八角形というように正多角形の辺を構成す
るように配置することができ、このようにコリニアアレ
イアンテナ１３の配列数を増やすにつれて水平指向性パ
ターンは円形に近づく。また、反対に、４系列より減ら
すこともできる。最低１系列で構成しても良く、その場
合は単指向性となるが、例えば、移動体がキャンプ地に
停止しているときの低価格専用アンテナとしての利用も
可能である。

【００４９】また、上記実施例は、コリニアアレイアン
テナ１３をプリント配線技術を用いてプリント化したも
のを説明したが、必ずしもプリント化する必要はない。
また、上記実施例はコリニアアレイアンテナ，反射板等
を樹脂モールドしたものを示したが、樹脂のケース（樹
脂製ドーム）で覆って密閉するようにしても良い。ま
た、密封タイプとせずオープンタイプにすることもでき
る。

【００５０】なお、ここで、従来の横列配置型アンテナ
の一種であって、本発明のコリニアアレイアンテナと一
見混同され易い公知のブルース・ビームアンテナとの差
異を述べておく。このものは、図１３のようにλ／４長
の線を縦横縦横とコ字状に連結して構成されており、図
に鎖線で示すような電流分布となり、水平部分では右半
分と左半分とで電流Ｉの方向が反対になる。そのため水
平部分では放射は行われず、１／４波長の垂直部分には
すべて同位相・同方向の電流が流れて放射が行われ。こ
れに対し、本発明のコリニアアレイアンテナでは、基本
的に同調スタブからの放射はなく水平部である１／２波
長の単位素子から放射される。従って両者の放射パター
ンは全く異なるものとなり、ブルース・ビームアンテナ
と反射板とを本発明の指向性アンテナと同様に組み合わ
せても、同等の性能は得られないといえる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の請求項
１ないし請求項９の指向性アンテナは、基本素子を構造
が簡単なダイポールアンテナで構成して、その両外延に
対をなす１／２波長の線状アンテナからなる単位素子を
それぞれ１／４波長の同調スタブを介して直線状に配置
することによりコリニアアレイアンテナを形成し、この
コリニアアレイアンテナを導電性の反射板の面上に、１
／２波長以下の距離をおいて１系列以上配置した構造と
したため、構造が簡単な固定式であるにも拘わらず高仰
角，多方向水平指向性を有すると共に高利得、低雑音の
優れた特性を備えた、衛星通信用アンテナとして特に好
適な小型の指向性アンテナを低コストで提供することが
でき、ＧＰＳカーナビゲーションシステムやＢＳ衛星放
送の自動車受信の普及に貢献できるという効果を奏す
る。

【００５２】特に、請求項２ないし請求項５の指向性ア
ンテナによれば、基本素子を半波長，１波長，1.5 波長
ダイポールアンテナ素子のいずれかとして、これに２〜
３対のアンテナ単位素子を任意に組み合わせることで設
計自由度が大きくなり、用途に応じた多種多様の指向性
アンテナを提供できるという効果を奏する。また、請求
項４の指向性アンテナにあっては、アンテナ基本素子を
1.5 波長のエクステンドダイポールアンテナとしたこと
により、より一層利得が大きい指向性アンテナが得られ
るという効果を奏する。

【００５３】特にまた、請求項６の指向性アンテナによ
れば、コリニアアレイアンテナの系列数を増やすほど多
方向の円滑な水平指向性が容易に得られて、マルチ指向
性が向上するという効果を奏する。更に、請求項７の指
向性アンテナによれば、コリニアアレイアンテナのプリ
ント化することでアンテナ形状寸法の精度が向上すると
共に量産性も向上し、より高性能の指向性アンテナをよ
り安価に提供できるという効果が得られる。

【００５４】また更に、請求項８，請求項９の各指向性
アンテナによれば、樹脂製ドームで被覆しまたは樹脂モ
ールドすることで、耐環境性が向上すると共に機械的強
度も増し耐久性に優れた指向性アンテナが提供できると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の斜視図である。

【図２】図１に示したものの一部分であるコリニアアレ
イアンテナ１３の構成を説明する拡大図である。

【図３】図２に示すものの電流分布を説明する図であ
る。

【図４】図１に示したものの水平指向性パターンであ
る。

【図５】同じく垂直指向性パターンである。

【図６】コリニアアレイアンテナ１３の変形例の拡大図
である。

【図７】コリニアアレイアンテナ１３の変形例の拡大図
である。

【図８】コリニアアレイアンテナ１３の変形例の拡大図
である。

【図９】同調スタブ１２の変形例の拡大図である。

【図１０】同調スタブ１２の変形例の拡大図である。

【図１１】従来の自動車電話の移動局用アンテナの一例
を示す断面図である。

【図１２】従来の反射板付ダイポールアンテナにおける
放射パターンを説明する図で、（ａ）はアンテナ構成の
斜視図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は放射パターンであ
る。

【図１３】従来のブルース・ビームアンテナの説明図で
ある。

【符号の説明】

１０指向性アンテナ１１反射板１２同調スタブ１３コリニアアレイアンテナ１４エクステンドダイポールアンテナ素子（アンテ
ナ基本素子）１４₁ 半波長ダイポールアンテナ素子（アンテナ基本
素子）１４₂ １波長ダイポールアンテナ素子（アンテナ基本
素子）１４₃ 折り返しダイポールアンテナ素子（アンテナ基
本素子）１５給電点１６１／２波長ダイポールアンテナ素子（単位素
子）２０給電線２１同軸ケーブル２２樹脂モールド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ダイポールアンテナを基本素子とし、そ
の外延に金属またはメタライズドプラスチック導体から
なる少なくとも一対の１／２波長線状アンテナ単位素子
をそれぞれ１／４波長の同調スタブを介して直線状に配
置してコリニアアレイアンテナを構成し、該コリニアア
レイアンテナを金属またはメタライズドプラスチックか
らなる反射板の面上に、１／２波長以下の距離をおいて
少なくとも１系列配置したことを特徴とする指向性アン
テナ。
【請求項２】前記アンテナ基本素子を半波長ダイポー
ルアンテナ素子で構成したことを特徴とする請求項１記
載の指向性アンテナ。
【請求項３】前記アンテナ基本素子を１波長ダイポー
ルアンテナ素子で構成したことを特徴とする請求項１記
載の指向性アンテナ。
【請求項４】前記アンテナ基本素子をおよそ1.5 波長
のエクステンドダイポールアンテナ素子で構成したこと
を特徴とする請求項１記載の指向性アンテナ。
【請求項５】前記アンテナ単位素子を前記アンテナ基
本素子を挟んで２〜３対配設したことを特徴とする請求
項１ないし４のいずれか記載の指向性アンテナ。
【請求項６】前記コリニアアレイアンテナをＮ系列と
し、互いに正Ｎ角形の一辺を形成するように配置して、
並列に給電するように構成したことを特徴とする請求項
１ないし５のいずれか記載の指向性アンテナ。
【請求項７】前記コリニアアレイアンテナをプリント
化したことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか記
載の指向性アンテナ。
【請求項８】前記コリニアアレイアンテナと金属また
はメタライズドプラスチックからなる反射板を樹脂製ド
ームで被覆したことを特徴とする請求項１ないし７のい
ずれか記載の指向性アンテナ。
【請求項９】前記コリニアアレイアンテナと金属また
はメタライズドプラスチックからなる反射板を樹脂モー
ルドしたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか
記載の指向性アンテナ。