JPH11205033A

JPH11205033A - アレーアンテナ

Info

Publication number: JPH11205033A
Application number: JP1488598A
Authority: JP
Inventors: Satoru Goto; 覚後藤
Original assignee: Toyo Communication Equipment Co Ltd
Current assignee: Toyo Communication Equipment Co Ltd
Priority date: 1998-01-08
Filing date: 1998-01-08
Publication date: 1999-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のトップロードアンテナを用いるアレー
アンテナの素子間相互結合に関する問題を解決するため
になされたもので、アンテナ寸法(配列半径)を大きくす
ることなく素子間相互結合を低減でき、もってアンテナ
利得の劣化を防止することが可能なアレーアンテナを提
供することを目的とする。【解決手段】線状導体からなるアンテナ素子部の頂部
に負荷装荷用金属板を備えたトップロードアンテナを、
金属ベース上に予め設定した閉曲線上に前記負荷装荷用
金属板の中心が位置するように複数個配列したアレーア
ンテナにおいて、前記アンテナ素子部を前記閉曲線の外
側に位置せしめたことを特徴とするアレーアンテナであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本発明はアレーアンテナに関
し、特にトップロードアンテナを用いたアレーアンテナ
における素子間相互結合低減の手段に関する。

【0002】

【従来の技術】近年、航空交通の高速化と交通量の増大
に伴って航空機同士の衝突危険性が増大しており、この
危険を回避するため航空機に無線機器の一種である航空
機衝突防止装置が搭載されるなど種々の目的のため移動
体に無線機器を搭載する機会が増えている。このような
移動体通信に用いられる無線機器に不可欠なアンテナ
は、航空機など高速移動体の外部表面に設置される場合
が多いので、空気抵抗低減のため小形且つ低姿勢である
ことが要求される。

【0003】このような要求に対して、例えば、アンテナ素
子部の頂部にインピーダンス負荷としての金属板を装荷
してアンテナ素子の長さを短縮したトップロードアンテ
ナを用いたアレーアンテナが提案されている。図２
（ａ）は、従来のトップロードアンテナを用いたアレー
アンテナの構造例を示す上面図であり、同図（ｂ）は
（ａ）図のＡ−Ａ´断面図である。この図に示すアレー
アンテナは、半径ｒ１の金属ベース１上に高さｈの線状
導体からなるアンテナ素子部２、３、４、５の頂部に半
径ｒ２の負荷装荷用金属板６、７、８、９を備えたトッ
プロードアンテナ１０、１１、１２、１３を、前記金属
ベース1上に予め設定された半径aの線上に前記負荷装荷
用金属板６、７、８、９の中心点に接続された前記アン
テナ素子部2、3、4、5が位置するように円形配列され
る。更に、アンテナ素子部２、３、４、５は前記金属ベ
ース1に設けた貫通孔（１４ａ、）１４ｂ、（１４
ｃ、）１４ｄを介して同軸ケーブル（１５ａ、）１５
ｂ、（１５ｃ、）１５ｄの中心導体（１６ａ、）１６
ｂ、（１６ｃ、）１６ｄに接続されている。

【0004】また、各同軸ケーブル(１５ａ、)１５ｂ、(１
５ｃ、)１５ｄは、アレーアンテナが所望の方向に放射
パターンを指向するために必要な図示していない移相
器、電力分配合成器などから構成されるビーム成形回路
に接続される。尚、トップロードアンテナ１０、１１、
１２、１３を円形に配列している理由は、アレーアンテ
ナの放射パターンを全方位角３６０゜の任意方向に指向
できるようにするためである。

【0005】上述した低姿勢化要求のためアンテナ素子部
２、３、４、５の高さはλ／４より短縮されているが、
前記アンテナ素子部２、３、４、５が等価的にλ／４と
見なせるように負荷装荷用金属板６、７、８、９を容量
素子として作用させているので、各トップロードアンテ
ナ１０、１１、１２、１３はλ／４モノポールアンテナ
として動作する。

【0006】上記ビーム成形回路と各同軸ケーブル(１５
ａ、)１５ｂ、(１５ｃ、)１５ｄとを介して高周波信号
がアンテナ素子部２、３、４、５に入力すると、各トッ
プロードアンテナ１０、１１、１２、１３はそれぞれ外
部空間に高周波エネルギーを放射すると共にアレーアン
テナとして所望の方向に放射パターンが合成される。こ
のとき各トップロードアンテナは、外部空間以外に隣接
するトップロードアンテナにもエネルギーを放射するの
で、各アンテナ間で相互干渉を引き起こす。この現象は
素子間相互結合と呼ばれており、素子間相互結合が大き
いと各トップロードアンテナから本来空間に放射される
べき高周波エネルギーの一部が隣接のトップロードアン
テナに引き込まれることになるので、アレーアンテナと
して空間に放射される高周波エネルギーが減少し、その
結果、アンテナ利得の劣化等を引き起す。従って、アレ
ーアンテナにおける素子間相互結合の低減は重要な問題
である。

【0007】上述した理由により各アンテナ素子間の距離が
短いと隣接アンテナへの高周波エネルギーの漏洩が大き
くなり、従って、素子間相互結合が増加する。そのた
め、従来のアレーアンテナは、アンテナ搭載条件(設置
スペース)を考慮しつつ可能な限り配列半径aを大きくし
てアンテナ素子間距離を長くとり素子間相互結合を低減
する構成としていた。

【0008】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のアレーアンテナにおいては、以下に示す
ような問題点があった。つまり、設置スペースに制限の
ある移動体にアレーアンテナを取り付ける場合には、配
列半径aを小さく構成する必要があるのでアンテナ素子
間距離が短くなることを避けられず、従って、素子間相
互結合の低減には限界があり、その結果、所望のアンテ
ナ利得が得られないという問題があった。本発明は、上
述した従来のアレーアンテナに関する問題を解決するた
めになされたもので、配列半径(アレーアンテナ寸法)を
大きくすることなく素子間相互結合を低減でき、もって
アンテナ利得の劣化を防止することが可能なアレーアン
テナを提供することを目的とする。

【0009】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係わるアレーアンテナの請求項１記載の発
明は、線状導体からなるアンテナ素子部の頂部に負荷装
荷用金属板を備えたトップロードアンテナを、金属ベー
ス上に予め設定した閉曲線上に前記負荷装荷用金属板の
中心が位置するように複数個配列したアレーアンテナに
おいて、前記アンテナ素子部を前記閉曲線の外側に位置
せしめるように構成する。本発明に係わるアレーアンテ
ナの請求項２記載の発明は、請求項１記載のアレーアン
テナにおいて、前記閉曲線が円形であるように構成す
る。

【0010】

【発明の実施の形態】以下、図示した実施の形態例に基
づいて本発明を詳細に説明する。図１は本発明に係わる
アレーアンテナの実施の形態例を示す構造図であり、図
１（ａ）はこの構造の上面を示す図、同図（ｂ）は
（ａ）図のＡ−Ａ´断面を示す図である。なお、本発明
においては、トップロードアンテナに用いる負荷装荷用
金属板の形状とアンテナ配列の形状は任意でよいが、一
例として、負荷装荷用として円形の金属板（円板）、配
列形状として円形配列を用いる場合について説明する。

【0011】この例に示すアレーアンテナは、半径ｒ１の金
属ベース１上に高さｈの線状導体からなるアンテナ素子
部２、３、４、５と該アンテナ素子部の頂部に配置され
る半径ｒ２の負荷装荷用金属板６、７、８、９とからな
るトップロードアンテナ１０、１１、１２、１３を前記
金属ベース1上に予め設定された半径aの線上に前記負荷
装荷用金属板６、７、８、９の中心点が位置するように
円形配列すると共に、アンテナ素子部２、３、４、５を
金属ベース1の貫通孔（１４ａ、）１４ｂ、（１４
ｃ、）１４ｄを介して同軸ケーブル（１５ａ、）１５
ｂ、（１５ｃ、）１５ｄの中心導体（１６ａ、）１６
ｂ、（１６ｃ、）１６ｄに接続する。また、各同軸ケー
ブル（１５ａ、）１５ｂ、（１５ｃ、）１５ｄをアレー
アンテナが所望の方向に放射パターンを指向するために
必要な図示していない移相器、電力分配合成器などから
構成されるビーム成形回路に接続すること従来技術と同
様である。

【0012】本発明に係わるアレーアンテナの特徴は、前記
アンテナ素子部２、３、４、５を配列半径ａの外側の位
置で前記負荷装荷用金属板６、７、８、９に接続させた
ことにある。このような構造を採用することにより、配
列半径aが従来のアレーアンテナと同じであっても後述
する理由により素子間相互結合を減少させることができ
る。

【0013】つまり、素子間相互結合は、主に負荷装荷用金
属板６、７、８、９部分からの放射が他のアンテナと干
渉して発生する要因と、アンテナ素子部２、３、４、５
からの放射が他のアンテナと干渉して発生する要因とに
分離できるので、負荷装荷用金属板６、７、８、９の位
置が従来と同じであっても、各アンテナ素子部２、３、
４、５間の距離を大きく取ることができれば素子間相互
結合を低減することができる。この点をアレーアンテナ
に応用したことが本発明の着想点である。しかも、本発
明に係わるアレーアンテナは、配列半径が従来と同じで
よいので、アレーアンテナ全体の寸法も従来と変わるこ
とがない。

【0014】なお、上述したように低姿勢化要求のためアン
テナ素子部２、３、４、５の高さはλ／４より短縮され
ているが、前記アンテナ素子部２、３、４、５が等価的
にλ／４と見なせるように負荷装荷用金属板６、７、
８、９を容量素子として作用させているので、各トップ
ロードアンテナ１０、１１、１２、１３はλ／４モノポ
ールアンテナとして動作する。

【0015】図3は、本発明に係わるアレーアンテナ(図1)と
従来のアレーアンテナ(図2)における素子間相互結合の
実測値を示す図である。図3において、実線の特性は本
発明に係わるアレーアンテナの、また、破線の特性は従
来のアレーアンテナのそれぞれの素子間相互結合を示し
ている。実験に使用した各アレーアンテナの寸法は、設
計周波数をｆ＝1.06ＧＨｚ（λ＝２８３ｍｍ）として、
金属ベースの半径ｒ１＝0.272λ(77mm)、配列半径ａ＝
0.129λ(37mm)、負荷装荷用金属板の半径ｒ２＝0.069λ
(20mm)、アンテナ素子部の高さｈ＝0.078λ(22mm)にそ
れぞれ設定した。また、本発明に係わるアレーアンテナ
においては、図1に示したように負荷装荷用金属板の中
心点から0.062λ(18mm)ずらした位置においてアンテナ
素子部を負荷装荷用金属板と接続した。図3からも明ら
かなように、本発明に係わるアレーアンテナは、従来の
アレーアンテナと同じ配列半径でありながら上述した理
由により素子間相互結合を約5ｄＢ低減することができ
る。

【0016】

【発明の効果】本発明は以上説明したように、閉曲線上
にトップロードアンテナの負荷装荷用金属板の中心が位
置するように配列すると共にアンテナ素子部を前記閉曲
線の外側に位置させて構成するので、配列半径(アレー
アンテナ寸法)を大きくすることなく素子間相互結合を
低減したアレーアンテナを実現する上で著効を奏す。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明に係わるアレーアンテナの実施
の形態例を説明する構造上面図、（ｂ）は（ａ）の断面
図

【図２】（ａ）は従来のアレーアンテナの構造例を説明
する上面図、（ｂ）は（ａ）の断面図

【図３】素子間相互結合の実測値を示す図

【符号の説明】

１・・金属ベース２、３、４、５・・アンテナ素子部６、７、８、９・・負荷装荷用金属板１０、１１、１２、１３・・トップロードアンテナ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ・・貫通孔１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ・・同軸ケーブル１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ・・同軸ケーブルの中
心導体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】線状導体からなるアンテナ素子部の頂部
に負荷装荷用金属板を備えたトップロードアンテナを、
金属ベース上に予め設定した閉曲線上に前記負荷装荷用
金属板の中心が位置するように複数個配列したアレーア
ンテナにおいて、前記アンテナ素子部を前記閉曲線の外側に位置せしめた
ことを特徴とするアレーアンテナ。
【請求項２】前記閉曲線が円形であることを特徴とす
る請求項１記載のアレーアンテナ。