JPH0752807B2 - Horn antenna - Google Patents

Horn antenna

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JPH0752807B2
JPH0752807B2 JP1278717A JP27871789A JPH0752807B2 JP H0752807 B2 JPH0752807 B2 JP H0752807B2 JP 1278717 A JP1278717 A JP 1278717A JP 27871789 A JP27871789 A JP 27871789A JP H0752807 B2 JPH0752807 B2 JP H0752807B2
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horn
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antenna
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修三 ▲高▼野
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Yagi Antenna Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、同軸線路やストリップ線路等により給電され
る放射素子を有するホーンアンテナに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a horn antenna having a radiating element fed by a coaxial line, a strip line, or the like.

[従来の技術] 一般に、同軸線路等を介して給電されるヘリカルアンテ
ナやマイクロストリップアンテナ等の放射素子は、その
何れもが円偏波特性を有するため、無線通信用のアンテ
ナ、つまりはパラボラアンテナの一次放射器として広く
使用されている。
[Prior Art] Generally, radiating elements such as a helical antenna and a microstrip antenna that are fed through a coaxial line have circular polarization characteristics, so that an antenna for wireless communication, that is, a parabola. Widely used as the primary radiator of an antenna.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、ヘリカルアンテナ等の放射素子を小形化
して用いた場合、ビーム指向性が悪化するため、このま
までは、例えばパラボラアンテナの一次放射器として使
用することができない。
[Problems to be Solved by the Invention] However, when a radiating element such as a helical antenna is downsized and used, the beam directivity deteriorates, and thus it cannot be used as it is, for example, as a primary radiator of a parabolic antenna.

そこで、例えばヘリカルアンテナからなる放射素子の放
射指向性を、ホーンアンテナにより制限するヘリカルホ
ーンアンテナが考えられる。
Therefore, for example, a helical horn antenna in which the radiation directivity of a radiating element including a helical antenna is limited by a horn antenna is considered.

第5図はヘリカルホーンアンテナの構成を示すもので、
同図において、11は同軸線路、12はこの同軸線路11の中
心導体、13は外部導体である。そして、14は上記同軸線
路11における中心導体12の先端に接続されたヘリカル放
射素子、15はこのヘリカル放射素子14の周囲を囲む有底
円筒状のホーン反射器、16はこのホーン反射器15の底面
部に構成された上記ヘリカル放射素子14の反射板であ
る。
Figure 5 shows the configuration of the helical horn antenna.
In the figure, 11 is a coaxial line, 12 is a central conductor of this coaxial line 11, and 13 is an outer conductor. Then, 14 is a helical radiating element connected to the tip of the central conductor 12 in the coaxial line 11, 15 is a bottomed cylindrical horn reflector surrounding the circumference of the helical radiating element 14, 16 is the horn reflector 15 It is a reflector of the helical radiating element 14 formed on the bottom surface.

この場合、上記ヘリカル放射素子14にホーン反射器15を
組み合わせ、該ホーン反射器15におけるホーン反射面の
内径及びその長さを可変することにより、ヘリカル放射
素子14の放射指向特性を所望の特性に設定することがで
きるが、反面、円偏波特性の悪化、つまりは軸比の悪化
を招いてしまう。
In this case, by combining the horn reflector 15 with the helical radiating element 14 and varying the inner diameter and the length of the horn reflecting surface of the horn reflector 15, the radiation directional characteristics of the helical radiating element 14 can be changed to desired characteristics. Although it can be set, on the other hand, it causes deterioration of circular polarization characteristics, that is, deterioration of axial ratio.

第6図は円錐状のホーン反射器17を用いて、そのホーン
反射面の内径を先端開口面に向けて大径に変化させたヘ
リカルホーンアンテナを示すもので、このヘリカルホー
ンアンテナの場合にも、上記同様にして軸比の悪化を招
いてしまう。
FIG. 6 shows a helical horn antenna in which a cone-shaped horn reflector 17 is used and the inner diameter of the horn reflecting surface is changed to a large diameter toward the tip opening surface. In the case of this helical horn antenna as well. In the same manner as above, the axial ratio is deteriorated.

第7図は上記ヘリカルホーンアンテナの周波数対軸比特
性(破線B)をホーン反射器を用いない場合(実線A)
と比較して示すもので、ホーン反射器を用いないと、周
波数11.7〜12.0GHzにおいてその軸比は略1dB以内と良好
な特性を示すが、ホーン反射器を用いると、その軸比は
2dB以上に悪化してしまう。
FIG. 7 shows the frequency-axial ratio characteristics (broken line B) of the helical horn antenna when a horn reflector is not used (solid line A).
If the horn reflector is not used, the axial ratio shows good characteristics within 1 dB at frequencies of 11.7 to 12.0 GHz, but if the horn reflector is used, the axial ratio will be
It gets worse than 2 dB.

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、円偏波特性を
悪化させることなく、所望の指向特性を得ることが可能
となるホーンアンテナを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a horn antenna capable of obtaining a desired directional characteristic without deteriorating the circular polarization characteristic.

[課題を解決するための手段] 本発明に係わるホーンアンテナは、給電線と、この給電
線に接続された放射素子と、この放射素子の給電部を中
心とする円形状の反射板と、この反射板面を底面とし上
記放射素子を円周状に囲んでなるホーン反射器と、この
ホーン反射器の底面反射板の外周部に該反射板面に垂直
な方向で形成された周溝とを備えて構成したものであ
る。
[Means for Solving the Problems] A horn antenna according to the present invention includes a feed line, a radiating element connected to the feed line, a circular reflector centering around the feeding section of the radiating element, and A horn reflector, which has a reflector surface as a bottom surface and surrounds the radiating element in a circumferential shape, and a peripheral groove formed in an outer peripheral portion of a bottom reflector of the horn reflector in a direction perpendicular to the reflector surface. It is prepared and configured.

[作用] すなわち、ホーン反射器によりその放射指向特性の設定
が行なえると共に、反射板の外周部に形成された周溝に
より円偏波特性の改善が図れることになる。
[Operation] That is, the radiation directivity can be set by the horn reflector, and the circular polarization characteristic can be improved by the circumferential groove formed on the outer peripheral portion of the reflector.

[実施例] 以下図面により本発明の一実施例を説明する。[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図はヘリカルホーンアンテナの側断面構成を示すも
ので、同図において、11は同軸線路、12はこの同軸線路
11の中心導体、13は外部導体、14は上記同軸線路11にお
ける中心導体12に連続的に接続された2〜3回巻程度の
ヘリカル放射素子、16はこのヘリカル放射素子14の給電
部を中心にして円形平面状に形成され、該ヘリカル放射
素子14を円錐状に囲むホーン反射器17の底面部となるヘ
リカル反射板である。
FIG. 1 shows a side sectional structure of a helical horn antenna. In the figure, 11 is a coaxial line and 12 is this coaxial line.
11 is a central conductor, 13 is an outer conductor, 14 is a helical radiating element of about 2 to 3 turns which is continuously connected to the central conductor 12 in the coaxial line 11, and 16 is a feeding portion of the helical radiating element 14. Is a helical reflection plate which is formed in a circular plane shape and serves as the bottom surface of a horn reflector 17 which surrounds the helical radiating element 14 in a conical shape.

この場合、上記ホーン反射器17におけるホーン反射面の
内径は、ヘリカル放射素子14の放射指向性をパラボラア
ンテナに対応させて設定するべく、その反射板から先端
開口位置に向かって次第に径大になるように形成され
る。
In this case, the inner diameter of the horn reflecting surface of the horn reflector 17 gradually increases from the reflecting plate toward the tip opening position in order to set the radiation directivity of the helical radiating element 14 in correspondence with the parabolic antenna. Is formed as.

そして、上記ヘリカル反射板16の外周部には、該ヘリカ
ル反射板16の板面に垂直な周溝18が形成される。
A peripheral groove 18 is formed on the outer peripheral portion of the helical reflection plate 16 and is perpendicular to the plate surface of the helical reflection plate 16.

ここで、上記ヘリカルホーンアンテナの設計周波数を1
1.7〜12.0GHzとすると、ヘリカル放射素子14の直径は約
10mm,ホーン反射器17の底面部における内径は約26mm,先
端開口面における内径は約36mm,そのホーン長さは13mm
であり、周溝18の外径は上記ホーン反射器17の底面部に
おける内径と同様にして約26mm、またその深さは約8mm
である。
Here, the design frequency of the above helical horn antenna is 1
If the frequency is 1.7 to 12.0 GHz, the diameter of the helical radiating element 14 is about
10 mm, the inner diameter of the bottom of the horn reflector 17 is about 26 mm, the inner diameter of the tip opening surface is about 36 mm, and the horn length is 13 mm.
The outer diameter of the circumferential groove 18 is about 26 mm, which is the same as the inner diameter of the bottom surface of the horn reflector 17, and its depth is about 8 mm.
Is.

すなわち、上記構成のヘリカルホーンアンテナでは、ヘ
リカル放射素子14にホーン反射器17を組合わせたこと、
及びそのヘリカル反射板16に周溝18を形成したことで、
次のような特性が得られる。
That is, in the helical horn antenna having the above configuration, the horn reflector 17 is combined with the helical radiating element 14,
And by forming the circumferential groove 18 in the helical reflector 16 thereof,
The following characteristics are obtained.

第2図は上記ヘリカルホーンアンテナの指向特性(実線
A)をヘリカル放射素子14のみの場合(破線B)と比較
して示すもので、ヘリカル放射素子14のみの場合に比
べ、ホーン反射器17の効果によりその放射指向性が鋭く
なっていることが分かる。
FIG. 2 shows the directional characteristics (solid line A) of the helical horn antenna in comparison with the case where only the helical radiating element 14 is used (broken line B). It can be seen that the radiation directivity is sharpened by the effect.

第3図は上記ヘリカルホーンアンテナの周波数対軸比特
性(実線A)をヘリカル放射素子14のみの場合(破線
B)と比較して示すもので、ホーン反射器17及び周溝18
を用いないヘリカル放射素子14のみの場合には、周波数
11.7〜12.0GHzにおいてその軸比は若干の変動が見られ
るものの略1dBと良好な特性を示すが、上記ホーン反射
器17及び周溝18を用いた本実施例におけるヘリカルホー
ンアンテナの場合には、その軸比は1dB付近にさらに安
定平坦化した特性として得られるようになる。
FIG. 3 shows the frequency vs. axial ratio characteristic (solid line A) of the helical horn antenna in comparison with the case of only the helical radiating element 14 (broken line B). The horn reflector 17 and the circumferential groove 18 are shown.
If only the helical radiating element 14 without
At 11.7 to 12.0 GHz, the axial ratio shows a good characteristic of approximately 1 dB although some fluctuation is seen, but in the case of the helical horn antenna in the present embodiment using the horn reflector 17 and the circumferential groove 18, The axial ratio can be obtained as a stable and flat characteristic near 1 dB.

つまり、ヘリカルホーンアンテナの軸比特性は、ヘリカ
ル放射素子14に近いホーン反射器17の底面部壁面付近に
発生する電流により劣化するため、この電流が発生しに
くい構成とすれば軸比特性の安定化が図れるもので、上
記のようにヘリカル反射板16の外周に周溝18を形成し、
その幅及び深さを適度な寸法に設定することにより、上
記ホーン反射器17の底面部壁面付近のインピーダンスを
高くすることができ、そこにおける電流の発生を少なく
抑えることができる。
In other words, the axial ratio characteristic of the helical horn antenna is deteriorated by the current generated near the bottom wall surface of the horn reflector 17 close to the helical radiating element 14, so that the axial ratio characteristic is stable if this current is not easily generated. The peripheral groove 18 is formed on the outer periphery of the helical reflection plate 16 as described above,
By setting the width and the depth to appropriate dimensions, the impedance near the wall surface of the bottom surface of the horn reflector 17 can be increased, and the generation of current there can be suppressed.

よって、このヘリカルホーンアンテナの軸比特性は安定
化されるようになる。
Therefore, the axial ratio characteristic of this helical horn antenna is stabilized.

ここで、上記周溝18の寸法は、周波数に依存し、例えば
その幅は加工のし易さから通常12GHz帯で3mm〜6mm程度
に設定されるもので、一方、深さは基本的には波長
(λ)の4分の1程度に設定されるが、実際には上記幅
に応じて変化するので、通常0.2λ〜0.3λ程度に設定さ
れる。
Here, the size of the circumferential groove 18 depends on the frequency, and for example, its width is usually set to about 3 mm to 6 mm in the 12 GHz band from the ease of processing, while the depth is basically The wavelength is set to about ¼ of the wavelength (λ), but in practice, it is set to about 0.2λ to 0.3λ because it changes according to the width.

したがって、ヘリカル放射素子14にホーン反射器17を組
み合わせることにより所望の指向特性を得ることがで
き、しかも、円偏波特性における軸比の悪化を周溝18を
形成することにより補償できるので、例えばパラボラア
ンテナの一次放射器として、簡単な構成で良好な特性を
有するヘリカルホーンアンテナを実現できる。
Therefore, a desired directional characteristic can be obtained by combining the horn reflector 17 with the helical radiating element 14, and furthermore, the deterioration of the axial ratio in the circular polarization characteristic can be compensated by forming the circumferential groove 18, For example, as a primary radiator of a parabolic antenna, a helical horn antenna having good characteristics can be realized with a simple structure.

尚、上記実施例では、ホーン反射面を円錐形状としたホ
ーン反射器17を用いて構成したが、例えば第4図に示す
ように、円筒形状のホーン反射器15を用いて構成して
も、上記実施例と略同様のアンテナ特性を得ることがで
きる。
In the above embodiment, the horn reflector 17 having a conical horn reflection surface is used. However, for example, as shown in FIG. 4, a horn reflector 15 having a cylindrical shape may be used. It is possible to obtain substantially the same antenna characteristics as those of the above-mentioned embodiment.

また、上記実施例では、ヘリカル放射素子14を用いて構
成したが、該放射素子は円偏波特性を有するものであれ
ばよく、例えば同軸線路やこれと同等のストリップ線路
等により給電されるパッチ形状,スパイラル形状,ある
いはスロットにより構成されるマイクロストリップアン
テナや,ダイポールアンテナにより構成されるターンス
タイルアンテナ等を用いてもよい。
Further, in the above embodiment, the helical radiating element 14 is used, but the radiating element may be one having a circular polarization characteristic, and is fed by, for example, a coaxial line or a strip line equivalent thereto. A microstrip antenna having a patch shape, a spiral shape, or a slot, or a turnstile antenna having a dipole antenna may be used.

さらに、上記実施例におけるヘリカル反射板16は、円形
平面状に形成したが、例えば上記ヘリカル放射素子14の
反射面を、ホーン反射面を回転双曲面形状にしたホーン
反射器の一部として構成してもよい。
Further, the helical reflection plate 16 in the above embodiment is formed in a circular plane shape, but for example, the reflection surface of the helical radiating element 14 is formed as a part of a horn reflector in which the horn reflection surface has a rotating hyperboloid shape. May be.

[発明の効果] 以上のように本発明によれば、給電線と、この給電線に
接続された放射素子と、この放射素子の給電部を中心と
する円形状の反射板と、この反射板面を底面とし上記放
射素子を円周状に囲んでなるホーン反射器と、このホー
ン反射器の底面反射板の外周部に該反射板面に垂直な方
向で形成された周溝とを備えて構成し、ホーン反射器に
よりその放射指向特性の設定を行なうと共に、反射板の
外周部に形成された周溝により円偏波特性の改善を図る
ので、円偏波特性を悪化させることなく、所望の指向特
性を得ることが可能になるホーンアンテナを提供でき
る。
[Advantages of the Invention] As described above, according to the present invention, a feeder line, a radiating element connected to the feeder line, a circular reflecting plate having a feeding portion of the radiating element as a center, and the reflecting plate. A horn reflector having a surface as a bottom surface and surrounding the radiating element in a circumferential shape; and a peripheral groove formed in an outer peripheral portion of a bottom reflector of the horn reflector in a direction perpendicular to the reflector surface. Since the radiation directivity characteristics are set by the horn reflector and the circular polarization characteristics are improved by the circumferential groove formed on the outer peripheral part of the reflector, the circular polarization characteristics are not deteriorated. Thus, it is possible to provide a horn antenna capable of obtaining desired directional characteristics.

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

第1図は本発明のホーンアンテナの一実施例に係わるヘ
リカルホーンアンテナの構成を示す側断面図、第2図は
上記ヘリカルホーンアンテナの指向特性(実線A)とヘ
リカル放射素子のみの場合(破線B)と比較して示す
図、第3図は上記ヘリカルホーンアンテナの周波数対軸
比特性(実線A)をヘリカル放射素子のみの場合(破線
B)と比較して示す図、第4図は上記ヘリカルホーンア
ンテナの他の実施例の構成を示す側断面図、第5図及び
第6図はそれぞれヘリカルホーンアンテナの基本構成を
示す側断面図、第7図は上記基本構成のヘリカルホーン
アンテナにおける周波数対軸比特性(破線B)をホーン
反射器を用いない場合(実線A)と比較して示す図であ
る。 11……同軸線路、12……中心導体、13……外部導体、14
……ヘリカル放射素子、15……円筒状ホーン反射器、16
……ヘリカル反射板、17……円錐状ホーン反射器、18…
…周溝。
FIG. 1 is a side sectional view showing a configuration of a helical horn antenna according to an embodiment of the horn antenna of the present invention, and FIG. 2 is a directional characteristic of the helical horn antenna (solid line A) and a case where only a helical radiating element is used (broken line). FIG. 3 is a view showing a comparison with FIG. 3B), FIG. 3 is a view showing the frequency versus axial ratio characteristic (solid line A) of the helical horn antenna compared with the case where only a helical radiating element is used (broken line B), and FIG. FIG. 5 is a side sectional view showing the configuration of another embodiment of the helical horn antenna, FIGS. 5 and 6 are side sectional views showing the basic configuration of the helical horn antenna, and FIG. 7 is a frequency in the helical horn antenna having the above basic configuration. It is a figure which compares an axial ratio characteristic (broken line B) with a case where a horn reflector is not used (solid line A). 11 …… Coaxial line, 12 …… Center conductor, 13 …… Outer conductor, 14
... Helical radiating element, 15 ... Cylindrical horn reflector, 16
…… Helical reflector, 17 …… Conical horn reflector, 18…
… Girth.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】給電線と、 この給電線に接続された放射素子と、 この放射素子の給電部を中心とする円形状の反射板と、 この反射板面を底面とし上記放射素子を円周状に囲んで
なるホーン反射器と、 このホーン反射器の底面反射板の外周部に該反射板面に
垂直な方向で形成された周溝とを具備し、 上記放射素子とホーン反射器との組合せによりその放射
指向特性の設定を行なうと共に、上記周溝により軸比特
性の安定化を図り、円偏波特性を改善したことを特徴と
するホーンアンテナ。
1. A power supply line, a radiating element connected to the power supply line, a circular reflecting plate having a power feeding portion of the radiating element as a center, and a radiating element which has a reflecting plate surface as a bottom surface. A horn reflector formed in a circular shape, and a peripheral groove formed in the outer peripheral portion of the bottom reflector of the horn reflector in a direction perpendicular to the reflector surface, wherein the radiating element and the horn reflector are A horn antenna characterized in that its radiation directivity is set by combination, and the axial ratio characteristics are stabilized by the circumferential groove to improve circular polarization characteristics.
【請求項2】上記ホーン反射器の底面反射板位置におけ
る内径と先端開口面位置における内径とは同径であるこ
とを特徴とする請求項1記載のホーンアンテナ。
2. The horn antenna according to claim 1, wherein the inside diameter of the horn reflector at the bottom reflector position is the same as the inside diameter of the tip opening face position.
【請求項3】上記ホーン反射器の内径をその底面反射板
位置から開口面位置に向けて次第に大径にしたことを特
徴とする請求項1記載のホーンアンテナ。
3. The horn antenna according to claim 1, wherein the inside diameter of the horn reflector is gradually increased from the bottom reflector position toward the opening face position.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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