JPH10256823A

JPH10256823A - ヘリカルアンテナ

Info

Publication number: JPH10256823A
Application number: JP5456797A
Authority: JP
Inventors: Tatsuro Fukuda; 達朗福田; Futoshi Deguchi; 太志出口; Mitsuyasu Baba; 潤寧馬場; Takahiro Tamae; 隆浩玉江
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-03-10
Filing date: 1997-03-10
Publication date: 1998-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】製作が容易かつ高精度なヘリカルアンテナを
提供することを目的とする。【解決手段】第１の誘電体フィルム３ａ上に給電用ス
トリップライン１０を構成する給電用ストリップライン
のグランド部５を設け、第２の誘電体フィルム３ｂ上に
給電用ストリップライン１０を構成する給電用ストリッ
プラインの中心導体となる金属箔４と放射素子導体６を
所定の距離を隔てて設け、第３の誘電体フィルム３ｃ上
に給電用ストリップラインのグランド部５’を設け、第
１、第２、第３の誘電体フィルム３ａ，３ｂ，３ｃを円
柱状に巻くことにより給電用ストリップライン１０と放
射素子導体６をヘリカル状に設け、その円柱の上部にお
いてアンテナの給電点１２を設け、円柱の下部において
給電用ストリップラインのグランド部５を同軸線路の外
導体７、給電用ストリップラインの中心導体となる金属
箔４を同軸線路の中心導体８、放射素子導体６の他端を
同軸線路の外導体７に接続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体フィルム中
のストリップラインにより構成されるヘリカルアンテナ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ヘリカルアンテナは人工衛星を用
いた通信端末のアンテナとしての使用が検討されてい
る。

【０００３】以下に従来のヘリカルアンテナについて説
明する。図９は、従来の円錐円偏波を有するヘリカルア
ンテナの斜視図であって、特開平３−２７４９０４号公
報に記載されたものを判りやすく描いたものである。図
９において、１は同軸線路、２は放射部導体であり、同
軸線路１の外部導体がアンテナの放射素子として動作す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ヘリカルアンテナは導
体を渦巻状に配置することにより作成できるが、特性に
大きな影響を与えるのはこの導体の巻径やピッチであ
る。上記従来のヘリカルアンテナでは同軸線路と放射導
体を円柱状に巻き付ける構造の為、巻径やピッチ等の製
作誤差による特性への影響が大きいという問題点を有し
ていた。また、フィルタや増幅器等の回路はアンテナ外
部に取り付けなければならないという問題点も有してい
た。

【０００５】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、精度よく、かつ容易に製作でき、またその内部にフ
ィルタや増幅器等の回路を構成できるヘリカルアンテナ
を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、導体箔を積層した第１の誘電体フィルム上
に、エッチング等の手段により給電用ストリップライン
を構成する第１のグランド部を設け、第２の誘電体フィ
ルム上に前記給電用ストリップラインを構成する中心導
体と放射素子導体を所定の距離を隔てて設け、第３の誘
電体フィルム上に、前記給電用のストリップラインを構
成する第２のグランド部を設け、第１、第２、第３の誘
電体フィルムを積層した状態で巻くことにより、給電用
ストリップラインと放射素子導体をヘリカル状に設け、
その円柱の上部において、円柱の一部より伸張した前記
給電用ストリップラインの中心導体と前記放射素子導体
の一端を接続することによりアンテナの給電点を設け、
また円柱の下部において、円周の一部より伸長した前記
給電用ストリップラインの他端のグランド部を給電用同
軸線の外導体、給電用ストリップラインの中心導体を給
電用同軸線の中心導体、前記放射素子導体の他端を給電
用同軸線の外導体に各々接続したものである。

【０００７】この構成により、精度よく、かつ容易に製
作でき、またその内部にフィルタや増幅器等の回路を構
成できるヘリカルアンテナを実現できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、導体箔
を積層した第１の誘電体フィルム上に、エッチング等の
手段により給電用ストリップラインを構成する第１のグ
ランド部を設け、第２の誘電体フィルム上に前記給電用
ストリップラインを構成する中心導体と放射素子導体を
所定の距離を隔てて設け、第３の誘電体フィルム上に、
前記給電用のストリップラインを構成する第２のグラン
ド部を設け、第１、第２、第３の誘電体フィルムを積層
した状態で巻くことにより、給電用ストリップラインと
放射素子導体をヘリカル状に設け、その円柱の上部にお
いて、円周の一部より伸張した前記給電用ストリップラ
インの中心導体と前記放射素子導体の一端を接続するこ
とによりアンテナの給電点を設け、また円柱の下部にお
いて、円周の一部より伸長した前記給電用ストリップラ
インの他端のグランド部を給電用同軸線の外導体、給電
用ストリップラインの中心導体を給電用同軸線の中心導
体、前記放射素子導体の他端を給電用同軸線の外導体に
各々接続したものである。

【０００９】この構成により、導体部はエッチング等の
手段により設けることができるので、巻径やピッチとい
った特性に大きな影響を与える部分の製作誤差を抑える
ことができ、また容易に製作できる。

【００１０】請求項２に記載の発明は、ヘリカルアンテ
ナの導体にチップタイプのインダクタンス素子、キャパ
シタンス素子、抵抗等を装荷してフィルタを構成したも
のである。

【００１１】この構成により、導体の形状の変更により
チップタイプの部品の実装が可能となるので、アンテナ
内部に容易にフィルタを組み込める。

【００１２】請求項３に記載の発明は、ヘリカルアンテ
ナの導体にトランジスタ等の能動素子を装荷し、またそ
の電源供給ラインもヘリカルアンテナ中に構成したもの
である。

【００１３】この構成により、導体の形状の変更により
チップタイプの部品や能動素子の実装が可能となるの
で、容易に増幅器をアンテナ内部に組み込める。

【００１４】請求項４に記載の発明は、ヘリカルアンテ
ナの導体の形状により、分布定数線路フィルタを構成し
たものである。

【００１５】この構成により、ストリップラインを構成
する金属の形状により容易に分布定数線路フィルタを得
られる。

【００１６】請求項５に記載の発明は、ヘリカルアンテ
ナの給電点付近において、誘電性インピーダンスを持つ
ストリップラインを構成することにより、インピーダン
ス特性の改善を行うものである。

【００１７】この構成により、ストリップラインを構成
する金属の形状により容易に誘導性インピーダンスを付
加することができインピーダンス特性を改善できる。

【００１８】請求項６に記載の発明は、ヘリカルアンテ
ナの給電点付近において、容量性インピーダンスを持つ
ストリップラインを構成することにより、インピーダン
ス特性の改善を行うものである。

【００１９】この構成により、ストリップラインを構成
する金属の形状により容易に容量性インピーダンスを付
加することができインピーダンス特性を改善できる。

【００２０】以下本発明の実施の形態について説明す
る。（実施の形態１）図１は本発明の実施の形態１のヘリカ
ルアンテナの斜視図、図２（ａ）は本発明の実施の形態
１のヘリカルアンテナの誘導体フィルムの展開平面図、
図２（ｂ）は本発明の実施の形態１のヘリカルアンテナ
の誘導体フィルムの断面図、図３（ａ）は本発明の実施
の形態１のヘリカルアンテナ給電部の断面図、図３
（ｂ）は本発明の実施の形態１のヘリカルアンテナの同
軸−ストリップライン変換部の断面図を示す。

【００２１】図１において、このヘリカルアンテナは、
円柱状の誘電体フィルム３に給電用ストリップライン１
０と放射素子導体６を仕込んで形成されている。誘電体
フィルム３はポリイミド樹脂などにより形成されてい
る。図２（ｂ）において、誘電体フィルム３は第１の誘
電体フィルム３ａ、第２の誘電体フィルム３ｂ、第３の
誘電体フィルム３ｃを積層して作られている。給電用ス
トリップラインの中心導体となる金属箔４は第１の誘電
体フィルム３ａの表面にエッチング等の手段により形成
されており、給電用ストリップライン１０の中心導体と
なる。５，５’は給電用ストリップライン１０の第１お
よび第２のグランド部となる金属箔であり、給電用スト
リップラインの中心導体となる金属箔４を上下から覆う
構造となっている。放射素子導体６は金属箔である。

【００２２】図２（ａ）において給電用ストリップライ
ン１０と放射素子導体６は、誘電体フィルム３の垂直軸
に対して、所望のピッチ角θ、所望の距離Ｌを隔てて配
置している。このように構成された誘電体フィルム３を
図１に示すように円柱状若しくは多角柱状に巻き付ける
ことで、ヘリカル状の給電用ストリップライン１０と放
射素子導体６を得る。また円周の一部より伸長した給電
用ストリップライン１０の両端部１０ａと放射素子導体
６の両端部６ａは、円柱の上部で接続し、アンテナの給
電点１２を図３（ａ）のように設けている。また円柱の
下部においては、図３（ｂ）のように第１のグランド部
である給電用ストリップラインのグランド部５または第
２のグランド部である給電用ストリップラインのグラン
ド部５’と放射素子導体６の端部６ａを接続し、さらに
給電用同軸線路の外導体７を接続している。また、給電
用同軸線路の中心導体８は給電用ストリップラインの中
心導体となる金属箔４と接続する。これにより、給電用
ストリップライン１０との送受信信号の入出力を行うス
トリップライン−同軸変換部を得ている。

【００２３】以上のように構成されたヘリカルアンテナ
の動作について説明する。同軸線路を伝搬してきた電磁
波はストリップライン−同軸変換部を介して給電用スト
リップライン１０へ伝搬し、さらにアンテナの給電点１
２を介して放射素子導体６へと伝搬する。この時、所望
のピッチ、巻数、素子長を選ぶ事により、円偏波の電磁
波が放射される。この場合、給電用ストリップラインの
グランド部５または５’に流れる高周波電流と放射素子
導体６に流れる高周波電流は大きさが等しく、かつ進行
方向が逆方向である為、それ以後の導体上を流れる事は
なく終端され、高周波電流は必要な放射部のみを流れ
る。

【００２４】このヘリカルアンテナは誘電体フィルムを
円柱状若しくは多角柱状に巻き付けるという容易な方法
で製作できるが、導体は誘電体フィルムにエッチング等
により精度よく形成されているので、巻径やピッチ等、
アンテナの特性に大きな影響を与える部分の製作誤差を
格段に改善できる。

【００２５】（実施の形態２）図４は本発明の実施の形
態２のヘリカルアンテナの部分斜視図である。図４にお
いて、１３はヘリカルアンテナを構成する金属箔を部品
実装のため所望の形状に製作したものである。１４はフ
ィルタを構成する為のインダクタンス素子またはキャパ
シタンス素子、或は抵抗といったチップタイプ部品であ
り、高域通過フィルタや低域通過フィルタ等、フィルタ
の特性にあった部品を金属箔１３上に実装する。また１
５，１５’は接地導体であり、スルーホール１６等によ
って給電用ストリップラインのグランド部５または５’
に接続されている。また、これらの構成位置はアンテナ
の給電点１２でも、ストリップライン−同軸変換部でも
さしつかえない。

【００２６】以上のように、従来のプリント基板等と同
様に金属箔を所望の形状に作っておき、その上にチップ
タイプの部品１４を実装することにより、アンテナ内部
にフィルタを得ることができる。このフィルタ内蔵ヘリ
カルアンテナは、所望のフィルタをアンテナと共に形成
でき、システムの小型化を図ることができる。

【００２７】（実施の形態３）図５は本発明の実施の形
態３のヘリカルアンテナの部分斜視図である。図５にお
いて、１７はヘリカルアンテナを構成する金属箔を、ト
ランジスタ等の能動素子を含む部品の実装のため電源供
給ラインも含めて所望の形状に製作したものであり、上
記金属箔１３と同様のものである。１８は金属箔上に実
装された能動素子またはＩＣである。１９はＤＣブロッ
ク用キャパシタンス素子や利得決定用抵抗、または高周
波阻止用インダクタンス素子等のチップタイプ部品であ
る。これらの構成位置はアンテナの給電点付近でも、ス
トリップライン−同軸変換部でもさしつかえない。

【００２８】以上のように、プリント基板等と同様に電
源供給ラインを含めて金属箔を所望の形状に作ってお
き、その上に能動素子を実装することにより、アンテナ
内部に増幅器を得ることができる。この増幅器内臓ヘリ
カルアンテナは、増幅器及び電源供給ラインをアンテナ
と共に形成でき、システムの小型化を図ることができ
る。

【００２９】（実施の形態４）図６は本発明の実施の形
態４のヘリカルアンテナの部分斜視図である。図６にお
いて、２０は上記金属箔１３同様ヘリカルアンテナを構
成する金属箔の幅を広く、または狭く構成したものの組
み合わせから成るストリップラインであり、それぞれの
長さは電磁波の波長の４分の１となっている。このよう
に金属箔の幅を広くすると分布定数線路フィルタとなる
ストリップライン２０の特性インピーダンスを低くする
ことができる。逆に幅を狭くすると特性インピーダンス
は高くなる。これらを電磁波の波長の４分の１の長さで
交互に製作することにより、分布定数線路フィルタとし
ての動作が得られる。

【００３０】以上のように、金属箔の形状により分布定
数線路のフィルタをヘリカルアンテナ中に形成できるの
でシステムの小型化が図れ、高周波通信の分野での利用
が期待される。

【００３１】（実施の形態５）図７は本発明の実施の形
態５のヘリカルアンテナの部分斜視図である。図７にお
いて、２１はアンテナの給電点の給電用ストリップライ
ンの中心導体を、所望の長さについて幅を狭くしたスト
リップラインである。誘導性インピーダンスを付加した
ストリップライン２１の幅の狭い部分は誘導性インピー
ダンスを持つので、これを加える事により誘導性インピ
ーダンスが加えられ、ヘリカルアンテナのインピーダン
ス特性を改善できる。

【００３２】（実施の形態６）図８は本発明の実施の形
態６のヘリカルアンテナの部分斜視図である。図８にお
いて、２２はアンテナの給電点の給電用ストリップライ
ンの中心導体を、所望の長さについて幅を広くしたスト
リップラインである。幅の広い部分は容量性インピーダ
ンスを持つので、これを加える事により容量性インピー
ダンスを加えられ、ヘリカルアンテナのインピーダンス
特性を改善できる。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、アンテナ
の性能に大きな影響を与える放射導体の巻径やピッチ等
の製作誤差を抑えたヘリカルアンテナを容易に製作でき
る。またアンテナの特性に大きな影響を与える巻径やピ
ッチなどの製作誤差を抑えたヘリカルアンテナを容易に
得ることができる。また、このヘリカルアンテナに増幅
器やフィルタ、インピーダンス変換器を内蔵し、小型な
多機能アンテナを容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１のヘリカルアンテナの斜
視図

【図２】（ａ）本発明の実施の形態１のヘリカルアンテ
ナの誘導体フィルムの展開平面図（ｂ）本発明の実施の形態１のヘリカルアンテナの誘導
体フィルムの断面図

【図３】（ａ）本発明の実施の形態１のヘリカルアンテ
ナ給電部の断面図（ｂ）本発明の実施の形態１のヘリカルアンテナの同軸
−ストリップライン変換部の断面図

【図４】本発明の実施の形態２のヘリカルアンテナの部
分斜視図

【図５】本発明の実施の形態３のヘリカルアンテナの部
分斜視図

【図６】本発明の実施の形態４のヘリカルアンテナの部
分斜視図

【図７】本発明の実施の形態５のヘリカルアンテナの部
分斜視図

【図８】本発明の実施の形態６のヘリカルアンテナの部
分斜視図

【図９】従来の円錐円偏波を有するヘリカルアンテナの
斜視図

【符号の説明】

３誘電体フィルム３ａ第１の誘電体フィルム３ｂ第２の誘電体フィルム３ｃ第３の誘電体フィルム４給電用ストリップラインの中心導体となる金属箔５，５’ 給電用ストリップラインのグランド部６放射素子導体７同軸線路の外導体８同軸線路の中心導体１０給電用ストリップライン１２アンテナの給電点１４チップタイプ部品１５，１５’ 接地導体１８増幅器ＩＣ１９チップタイプ部品２０分布定数線路フィルタとなるストリップライン２１誘導性インピーダンスを付加したストリップライ
ン２２容量性インピーダンスを付加したストリップライ
ン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者玉江隆浩大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導体箔を積層した第１の誘電体フィルム上
に、エッチング等の手段により給電用ストリップライン
を構成する第１のグランド部を設け、第２の誘電体フィ
ルム上に前記給電用ストリップラインを構成する中心導
体と放射素子導体を所定の距離を隔てて設け、第３の誘
電体フィルム上に、前記給電用のストリップラインを構
成する第２のグランド部を設け、第１、第２、第３の誘
電体フィルムを積層した状態で巻くことにより、給電用
ストリップラインと放射素子導体をヘリカル状に設け、
その円柱の上部において、円柱の一部より伸張した前記
給電用ストリップラインの中心導体と前記放射素子導体
の一端を接続することによりアンテナの給電点を設け、
また円柱の下部において、円周の一部より伸長した前記
給電用ストリップラインの他端のグランド部を給電用同
軸線の外導体、給電用ストリップラインの中心導体を給
電用同軸線の中心導体、前記放射素子導体の他端を給電
用同軸線の外導体に各々接続したことを特徴とするヘリ
カルアンテナ。
【請求項２】ヘリカルアンテナの導体にチップタイプの
インダクタンス素子キャパシタンス素子、抵抗等を装荷
してフィルタを構成することを特徴とする請求項１記載
のヘリカルアンテナ。
【請求項３】ヘリカルアンテナの導体にトランジスタ等
の能動素子を装荷し、またその電源供給ラインもヘリカ
ルアンテナ中に構成することを特徴とする請求項１記載
のヘリカルアンテナ。
【請求項４】ヘリカルアンテナの導体の形状により、分
布定数線路フィルタを構成することを特徴とする請求項
１記載のヘリカルアンテナ。
【請求項５】ヘリカルアンテナの給電点付近において、
誘電性インピーダンスを持つストリップラインを構成す
ることにより、インピーダンス特性の改善を行うことを
特徴とする請求項１記載のヘリカルアンテナ。
【請求項６】ヘリカルアンテナの給電点付近において、
容量性インピーダンスを持つストリップラインを構成す
ることにより、インピーダンス特性の改善を行うことを
特徴とする請求項１記載のヘリカルアンテナ。