JPH08265036A - Conical spiral antenna - Google Patents
Conical spiral antennaInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えば移動体衛星通信
を利用する移動体（自動車等）への搭載用に好適するア
ンテナに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an antenna suitable for mounting on a mobile body (automobile, etc.) using mobile satellite communication.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の移動体搭載用アンテナとしては、
所定の利得を持つアンテナに指向制御機能を持たせて常
にこれを衛星方向に指向させるか、無指向性に近い特性
を持つ極めて簡便なアンテナを用いる方式が採用されて
いた。しかしこれらのアンテナは、指向制御機能装置そ
のものが大きなものとなり自動車等の移動体には不向き
であったり、無指向性に近いアンテナでは高い利得が得
られないといった問題があった。2. Description of the Related Art As a conventional mobile unit mounting antenna,
A method has been adopted in which an antenna having a predetermined gain is provided with a direction control function so that it is always directed in the direction of the satellite, or an extremely simple antenna having a characteristic close to omnidirectionality is used. However, these antennas have problems that the directional control function device itself becomes large and is not suitable for a moving body such as an automobile, or that a high gain cannot be obtained with an antenna having a non-directional characteristic.
【０００３】そこで、最近では、陸上移動のようにそれ
自体の揺れが余り大きくないものに搭載するアンテナと
しては、仰角方向にのみに指向性を持たせ水平面内での
指向性はほぼ無指向性とすることによって、上記の中間
的特性を持たせるものが検討されるようになった。Therefore, recently, as an antenna to be mounted on a device such as a land-moving device which does not significantly swing itself, the directivity is provided only in the elevation direction and the directivity in the horizontal plane is substantially omnidirectional. As a result, materials having the above intermediate characteristics have been studied.
【０００４】このようなアンテナとしては、すでにヘリ
カルアンテナでこの目的に合うものがいくつか考案され
ており、例えば（１）「 移動体衛星通信用２線巻ヘリカ
ルリニアアレーアンテナ」 （電子情報通信学会・秋季大
会論文、１９９４年、Ｂ−８５）、あるいは（２）「指
向性可変ヘリカルアンテナ」（電子情報通信学会・技術
研究報告、Ａ・Ｐ９２−３２、１９９４年７月）などが
あるが、これらのアンテナはいずれもその直径が非常に
細く、またその長さは波長の４倍程度と非常に長く、実
用上はかなり不安定な構造となっている。また（２）記
載のアンテナではアンテナ素子の一部分を直線状とし、
その長さを変えてコニカルビ−ムの仰角を変えるか、ま
たはアンテナ自身を回転させることによりアンテナ素子
の等価的な巻き数を変えてコニカルビ−ムの仰角を変化
させる方式である。しかしながら、（１）記載のアンテ
ナはアンテナ素子の途中でその長さを変えることに難点
があり、また（２）記載のアンテナは非常に細長いアン
テナを常時回転させて使用することで、いずれも実用上
はやや不安定なものになる恐れがある。As such an antenna, some helical antennas have already been devised for this purpose, for example, (1) "2-wire helical linear array antenna for mobile satellite communication" (IEICE).・ Autumn conference paper, 1994, B-85), or (2) "Directivity variable helical antenna" (IEICE Technical Report, AP 92-32, July 1994), etc. Each of these antennas has a very small diameter, and its length is as long as about four times the wavelength, which is a very unstable structure in practical use. In the antenna described in (2), a part of the antenna element is linear,
This is a method of changing the elevation angle of the conical beam by changing its length, or by changing the equivalent number of turns of the antenna element by rotating the antenna itself to change the elevation angle of the conical beam. However, the antenna described in (1) has a difficulty in changing the length of the antenna element in the middle of the antenna element, and the antenna described in (2) is a very long and narrow antenna which is always rotated for practical use. The top may be slightly unstable.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来のアンテナでは、無指向性のアンテナにおいては高い
利得が得られない。また、通信衛星を追従する機構を持
った指向性アンテナや現在考えられる指向性可変のアン
テナでは、その機構・構成において実用性に問題があっ
た。As described above, the conventional antenna cannot obtain a high gain in an omnidirectional antenna. In addition, a directional antenna having a mechanism for following a communication satellite and a variable directivity antenna currently considered have a problem in practicability in its mechanism and configuration.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載した発明では多線式のコニカルスパ
イラルアンテナにおいて給電方法を極性の同じもの同士
が隣り合うようにしてアンテナ素子を励振することによ
り良好な円偏波特性を持つコニカルビーム（回転Ｖ字形
のビーム）を発生させることを特長としている。In order to achieve the above object, according to the invention described in claim 1, in a multi-line type conical spiral antenna, antenna elements are arranged so that those having the same polarity are adjacent to each other. It is characterized by generating a conical beam (rotating V-shaped beam) with good circular polarization characteristics by excitation.
【０００７】また、請求項２に記載の発明ではコニカル
スパイラルアンテナもしくはヘリカルアンテナにおいて
アンテナ素子の長さを変えることなくアンテナの高さ
（あるいは大きさ）を変化させることによりアンテナ素
子のピッチ角を変えて放射電波または受信電波の指向方
向を変化させることを特長としている。Further, in the invention described in claim 2, in the conical spiral antenna or the helical antenna, the pitch angle of the antenna element is changed by changing the height (or size) of the antenna element without changing the length of the antenna element. The feature is that the direction of the radiated radio wave or the received radio wave is changed.
【０００８】[0008]
【作用】良好な円偏波特性を持つコニカルビーム（回転
Ｖ字形のビーム）を発生可能なコニカルスパイラルアン
テナまたはヘリカルアンテナにおいて、アンテナの高さ
（あるいは大きさ）を変化させることにより簡単な構成
により容易に指向方向を変化させることが可能なアンテ
ナを実現することができる。In a conical spiral antenna or a helical antenna capable of generating a conical beam (rotating V-shaped beam) having good circular polarization characteristics, a simple structure is obtained by changing the height (or size) of the antenna. As a result, it is possible to realize an antenna whose direction can be easily changed.
【０００９】[0009]
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。第１図は、本発明に係る線状アンテナの実施例の概
略斜視図であり、四線式コニカルログスパイラルアンテ
ナに本発明を実施した一例である。表面を電波吸収体で
覆うアンテナ台６上に円の中心を軸として回転可能な円
盤状の回転台７を設け、回転台７の外周にスプリング状
のアンテナ素子４（４本のうち１本のみを図示）のアン
テナ最大半径部の一端を固定する。また、回転台７の中
心軸上に伸縮自在なアンテナ支柱５を設け、アンテナ素
子４の他端をアンテナ支柱５の一端に固定する。このア
ンテナ素子４へは給電線１より分配器２を経由し給電さ
れるが、各アンテナ素子４への給電は第２図に示すよう
に給電部１３の間隔を等間隔とし、第３図（ｃ）で示す
ように同じ極性のものを隣り合うように構成される。次
に、巻き取りドラム１１に巻かれたワイヤー９の一端を
アンテ ナ支柱の上端に固定し、巻き取りドラム１１を
歯車１０を介しステッピングモータ８により回転させワ
イヤー９の長さを調整する。これにより、アンテナ素子
４の高さを容易に変化させることが可能となる。その他
に、給電部１３にはインピーダンス整合器３を設け、ま
た、アンテナ素子４を覆うようにレドーム１２を構成す
る。なお、アンテナ素子の高さの調整にはワイヤー９、
歯車１０、ステッピングモータ８を使用するものに限定
するものではなく手動、その他の駆動装置でも実現可能
である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic perspective view of an embodiment of a linear antenna according to the present invention, which is an example in which the present invention is applied to a four-wire conical log spiral antenna. A disk-shaped turntable 7 rotatable around the center of a circle is provided on an antenna stand 6 whose surface is covered with a radio wave absorber, and a spring-shaped antenna element 4 (only one of the four turns) is provided on the outer circumference of the turntable 7. Of the antenna) is fixed at one end. Further, an extendable antenna pillar 5 is provided on the central axis of the rotary table 7, and the other end of the antenna element 4 is fixed to one end of the antenna pillar 5. Electric power is fed to the antenna element 4 from the feeder line 1 via the distributor 2, but the electric power is fed to each antenna element 4 by equidistantly spacing the feeding portions 13 as shown in FIG. As shown in c), those having the same polarity are arranged adjacent to each other. Next, one end of the wire 9 wound around the winding drum 11 is fixed to the upper end of the antenna column, and the winding drum 11 is rotated by the stepping motor 8 via the gear 10 to adjust the length of the wire 9. Thereby, the height of the antenna element 4 can be easily changed. In addition, the impedance matching device 3 is provided in the power feeding unit 13, and the radome 12 is configured to cover the antenna element 4. To adjust the height of the antenna element, wire 9,
The present invention is not limited to the one using the gear 10 and the stepping motor 8, but can be realized by a manual drive or another drive device.
【００１０】次に、本実施例の作用を説明する。本実施
例に示す四線式コニカルログスパイラルアンテナは第２
図に示すように４本のアンテナ素子４を配設し、円錐の
頂角部に給電部１３を等間隔に設ける。給電方法は、第
３図（ｃ）に示されるように同じ極性のものが隣り合う
ように給電される。従来コニカルスパイラルアンテナに
用いられた給電方法では第３図（ａ）もしくは（ｂ）の
方法が取られていたが、これらは、アンテナの軸方向に
電波を放射または受信（アキシャルモード）もしくは、
アンテナの軸と直交した方向に電波を放射または受信
（ノーマルモード）するものであったが、本発明による
給電方法では良好な円偏波特性を持つコニカルビーム
（回転Ｖ字形のビーム）を発生することが出来、回転Ｖ
字形の指向性を持つアンテナとして効率の良い電波の送
受信が可能となる。Next, the operation of this embodiment will be described. The four-wire conical log spiral antenna shown in this embodiment is the second
As shown in the figure, four antenna elements 4 are arranged, and the feeding portions 13 are provided at equal intervals at the apex of the cone. As for the power feeding method, as shown in FIG. 3 (c), power is fed so that those having the same polarity are adjacent to each other. Conventionally, the power feeding method used for the conical spiral antenna has adopted the method shown in FIG. 3 (a) or (b), but these radiate or receive radio waves in the axial direction of the antenna (axial mode), or
Although a radio wave is radiated or received (normal mode) in a direction orthogonal to the axis of the antenna, the power feeding method according to the present invention generates a conical beam (rotating V-shaped beam) having good circular polarization characteristics. You can do, turn V
It becomes possible to efficiently transmit and receive radio waves as an antenna having a letter-shaped directivity.
【００１１】第４図（ａ），（ｂ）は本実施例に示す四
線式コニカルスパイラルアンテナの側面図であるが、第
４図（ａ）は伸縮自在なアンテナ支柱５を伸ばしアンテ
ナの高さを高くした状態を示す。第４図（ｂ）はアンテ
ナ支柱５を縮めアンテナの高さを低くした状態を示す。
これらの図から示されるようにアンテナのピッチ角が変
化することにより第４図（ｃ）に示されるように電波の
送受信の指向方向を水平面に対して変化させることが可
能となる。第４図（ｃ）における指向角θ１は第４図
（ａ）、θ２は第４図（ｂ）に対応する。FIGS. 4 (a) and 4 (b) are side views of the four-wire conical spiral antenna shown in the present embodiment. FIG. 4 (a) shows the height of the antenna by extending the extendable antenna column 5. Shows a state in which the height is increased. FIG. 4B shows a state in which the height of the antenna is lowered by contracting the antenna support column 5.
By changing the pitch angle of the antenna as shown in these figures, it becomes possible to change the directivity direction of transmission and reception of radio waves with respect to the horizontal plane as shown in FIG. 4 (c). The directivity angle θ1 in FIG. 4 (c) corresponds to FIG. 4 (a), and θ2 corresponds to FIG. 4 (b).
【００１２】本実施例において使用波長をλ、円錐渦巻
状からなるアンテナ素子の最小半径を３λ／２０、最大
半径を３λ／１０、アンテナ素子長を９３．２λ／２０
とし、アンテナの高さを変化させると第５図のグラフで
示されるような指向方向の変化が得られる。具体的にア
ンテナの高さを３λ／２から６５λ／２０まで変化させ
ると指向方向が５１゜から５゜まで変化する。この場合
の円偏波の軸比はこの間におけるすべての指向方向で１
ｄＢ以下、また、利得は上記の角度範囲すべてにおいて
７ｄＢｉ以上であった。In this embodiment, the wavelength used is λ, the conical spiral antenna element has a minimum radius of 3λ / 20, a maximum radius of 3λ / 10, and an antenna element length of 93.2λ / 20.
Then, when the height of the antenna is changed, a change in the pointing direction as shown in the graph of FIG. 5 is obtained. Specifically, when the height of the antenna is changed from 3λ / 2 to 65λ / 20, the pointing direction changes from 51 ° to 5 °. The circular polarization axial ratio in this case is 1 in all pointing directions during this period.
The gain was 7 dBi or less, and the gain was 7 dBi or more in all the above angle ranges.
【００１３】なお、上記実施例ではコニカルスパイラル
アンテナについて説明したが、本発明によるアンテナの
素子長を変えることなく高さを変えることによってアン
テナの指向方向を制御する方法は螺旋状の素子からなる
ヘリカルアンテナ等においても容易に適用可能である。Although the conical spiral antenna has been described in the above embodiment, the method of controlling the pointing direction of the antenna by changing the height without changing the element length of the antenna according to the present invention is a helical element composed of a spiral element. It can be easily applied to an antenna or the like.
【００１４】[0014]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
極性が同じもの同士を隣り合う様に配置することにより
良好な円偏波を持つコニカルビーム（回転Ｖ字形のビー
ム）を発生することができる。また、アンテナの高さ
（大きさ）を変えることにより簡単にアンテナ素子のピ
ッチ角を変えることができ、これによってアンテナの指
向方向すなわち仰角を変えることができるので、静止衛
星を用いる衛星通信等において、きわめて広い地域を移
動する移動体用のアンテナとしてあるいは非常災害用と
して使用する場合に大きな効果がある。As described above, according to the present invention,
By arranging those having the same polarity so as to be adjacent to each other, a conical beam (rotating V-shaped beam) having good circular polarization can be generated. Also, by changing the height (size) of the antenna, it is possible to easily change the pitch angle of the antenna element, which can change the directional direction of the antenna, that is, the elevation angle. , It has a great effect when used as an antenna for a mobile unit moving in an extremely wide area or for an emergency disaster.
【第１図】本発明の実施例に係るコニカルスパイラルア
ンテナの概略斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view of a conical spiral antenna according to an embodiment of the present invention.
【第２図】同実施例におけるアンテナの形状を示す図で
ある。FIG. 2 is a diagram showing a shape of an antenna in the same example.
【第３図】同実施例におけるアンテナの給電方法を示す
図である。FIG. 3 is a diagram showing a method of feeding an antenna in the same embodiment.
【第４図】同実施例にけるアンテナの指向性の変化につ
いての原理図である。FIG. 4 is a principle diagram of a change in directivity of the antenna according to the embodiment.
【第５図】同実施例におけるアンテナの高さ変化にとも
なうビームの仰角変化を示したグラフである。FIG. 5 is a graph showing changes in the elevation angle of the beam with changes in the height of the antenna in the same example.
１ 給電線 ， ２ 分配器 ， ３ インピーダン
ス整合器 ４ アンテナ素子 ， ５ アンテナ支柱 ， ６ ア
ンテナ台 ７ 回転台 ， ８ ステッピングモータ ， ９ ワ
イヤー １０ 歯車 ， １１ ワイヤ巻き取りドラム ， １
２ レドーム １３ アンテナ素子の給電部1 feeding line, 2 distributor, 3 impedance matching device, 4 antenna element, 5 antenna support, 6 antenna base, 7 rotary base, 8 stepping motor, 9 wire, 10 gear, 11 wire winding drum, 1
2 Radome 13 Feeding part of antenna element
Claims (2)
合う様に配置して給電することによりコニカルビ−ムで
円偏波の電波を放射又は受信することを特長としたコニ
カルログスパイラルアンテナを含む四線式以上の多線式
コニカルスパイラルアンテナ。1. A conical log spiral antenna characterized in that a conical beam radiates or receives a circularly polarized radio wave by arranging antenna elements having the same polarity so that they are adjacent to each other and feeding the same. A multi-wire conical spiral antenna with four or more wires.
テナの高さ（あるいは大きさ）を変化させることによっ
てアンテナ素子のピッチ角を変えて放射電波または受信
電波の指向方向を変化させることを特長としたコニカル
ログスパイラルアンテナを含むコニカルスパイラルアン
テナまたはヘリカルアンテナ。2. A feature that the pitch angle of the antenna element is changed by changing the height (or size) of the antenna without changing the length of the antenna element to change the pointing direction of the radiated radio wave or the received radio wave. Conical spiral antenna or helical antenna including the conical log spiral antenna.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7087745A JP2777978B2 (en) | 1995-03-22 | 1995-03-22 | Conical spiral antenna |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7087745A JP2777978B2 (en) | 1995-03-22 | 1995-03-22 | Conical spiral antenna |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08265036A true JPH08265036A (en) | 1996-10-11 |
| JP2777978B2 JP2777978B2 (en) | 1998-07-23 |
Family
ID=13923476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7087745A Expired - Lifetime JP2777978B2 (en) | 1995-03-22 | 1995-03-22 | Conical spiral antenna |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2777978B2 (en) |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2777978B2 (en) | 1998-07-23 |
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