JPS5843604A

JPS5843604A - アンテナ素子

Info

Publication number: JPS5843604A
Application number: JP56141831A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Matsumoto; 茂松本; Yoshikatsu Okabe; 岡部　義克; Yasuhiro Kazama; 保裕風間
Original assignee: Japan Radio Co Ltd; Nihon Musen KK
Current assignee: Japan Radio Co Ltd; Nihon Musen KK
Priority date: 1981-09-09
Filing date: 1981-09-09
Publication date: 1983-03-14
Also published as: GB2111756B; GB2111756A; US4516133A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、広角度の指向性を有する有限長反射板付ア
ンテナ素子の指向性および利得改善に関するものである
。

給電アンテナをＶ２波長ダイポールアンテナとした有限
長反射板付アンテナ素子（反射板付ダイポールアンテナ
）を例にして説明すると。

この種の反射板付ダイポールアンテナにおいては１反射
板の面積が使用波長（λ）の自乗に比して小さい場合に
は反射板としての効果が充分に発揮されず、指向性の劣
化および利得の低下を生じる。特にＨ面（磁界面）指向
性においては反射板の延長方向付近、即ち、最大放射方
向から±９０’付近の指向性の劣化が著しく、放射最大
値に対し−６〜−１０ｄＢの放射電力が検知されている
。従って、このアンテナ素子を２例えば配列の素子とし
て、或いはパラボラアンテナ等の一次放射器として使用
する場合に上記方向付近に大きなサイドローブを生じ、
それら指向性アンテナの性能を劣化させる原因となって
いる。

第１図は上記欠点を除くために従来使用されているリム
付反射板から構成されているアンテナ素子の概略図で、
１０１は反射板、１０２は反射板１０１と電気的に接続
されている金属リム、１０３は給電アンテナのダイポー
ルアンテナ、１０４は給電線である。

この場合においては、指向性を改善するために反射板１
０１の直径（ｄ）、金属リム１０２の長さくｌ！Ｊ　、
および反射板１０１とダイポールアンテナ１０３との間
隔（Ｓ）のそれぞれの寸法を適切に選択することが必要
である。しかしながら、現在のところそれらの寸法を一
義的に定める設計手法は明確でなく、経験的に求めてい
るのが実情であって使用に対して不都合である。さらに
。

金属リム１０２の設置に伴う重量増や製造の面γ １間Ｍ　ｄｉ　６．６・　　　、５一方、第２図に示されているように９円形導波管１１０
内にダイポールアンテナ１０３を置いたものも知られて
いる。

この場合においては９円形導波管１１０の直径（ｄｌ）
が１波長以下では（即ちアンテナ開口が小さい場合に相
当する）、ダイポールアンテナ１０３によって励振さｈ
た電波によシ円形導波管１１０の内側壁に高周波電流が
アンテナ開口部の方に流れるが、アンテナ開口が小さい
ため□そのアンテナ開口部において９円形導波−管１１
０の内側壁から外側壁に流れ出る電流（Ｉｏ）が生ずる
。この電流（Ｉｏ）Ｆｉ、逆に反射板１０１の方に流れ
ていくと同時に電波を放射し、指向性の劣化を引き起す
。従って、このアンテナ素子によれば、別途に円形導波
管１１０の外側導体へ流出する電流を防止する阻止とり
管等の設置対策が必要となり、構造面での複雑さと１円
形導波管１１０の設置に伴う重量の増加を招く欠点があ
る。

この発明は□５．上記した欠点を除去するためになされ
たもの″で、その目的は、簡易な構成にして指向性おｉ
ｉ利得を大巾に改善することができるアンテナ−素子を
提供することにおる。

この発明の特徴は、数波長以下の有限長反射板とダイポ
ールアンテナ等の給電アンテナとを含むアンテナ素子に
おいて、金属導体より成る周囲長が約２波長の無給電、
ループを前記反射板と半行に、かつ、前記給電アンテナ
のほぼ同一平面内においてその給電アンテナ中心に対し
てほぼ対称に設置したことにある。

以下、この発明を添付図面に示された実施例にもとづい
て詳細に説明する。

第５図には、この発明によるアンテナ素子の一実施例が
示されている。同図において、１は反射板、２は給電ア
ンテナとしてのダイポールアンテナ、３は周囲長（ｑが
約２波長の無給電ループ、４＃ｌ；を給電線であり、こ
の場合、無給電ループ３は、第、４図（ＡＪに示される
ごとく、数波長以下の有、成長反射板１と、平行であっ
て、かつ。

給電アンテナ２を含む仮想平面内においてその給電アン
テナ２の中心に対、して対称的に設置されている。

ここで、使用波長を（λ）とすれば無給電ループ３の周
囲長（Ｃ）はＣ≧２２であるから、無給電ループ３の直
径は、約０．６λ〜０．７λ程度の寸法であり、一方、
給電アンテナ２の１／２波長アンテナの寸法は０．５λ
１反射板１の直径は反射板としての効果を有するために
０．５波長から数波号の間である。従って、この無給電
ループ３の寸法は。

給電アンテナ２とほぼ同じ位の寸法であって小形であり
、シ、かも線状であるので軽量である。

この場合無給電ループ３には、第４図（Ｂ）に示すよう
に給電アロンｔす２の中心に対して対称なループ３０円
周上の点Ａ、ＢＫｒ！Ｊ振源があるものと考えられ、給
電アンテナ２によるそれぞれの点での励起振幅および位
相は同量となる。

上記した構盛において、まずＥ面（電界面）指向性につ
いて分析する。無給電ループ３と給電アンテナ２０寸法
、が長さで０．６λ〜０，７λと長くなりているが、無
給電、ループ３が円状で委ることに注意すると、１７２
波長グイポールの轡さを越えた領域の無給電ループ３の
部分から放射されるＥ面成分は殆んど無いと考えられ、
実質の電気的な開口寸法が給電アンテナ２の寸法５よ抄
決定されるため、Ｅ面の指向性は何ら影響を受けず９反
射板付アンテナ素子の指向性と同等となる。次に、Ｈ面
（磁界面）の指向性を考えると、第４図（Ｂ）のＡ、Ｂ
点にあたかも１／２波長ダイポールアンテナが先に述べ
たように同振幅。

同位相にて励振された形となり、Ａ′の仮想アンテナ、
給電アンテナ２．Ｂ′の仮想アンテナと３素子配列が構
成されたのと等価になる。

また、仮想アンテナＡ’、Ｂ’がループによって連結さ
れた構造であり、それらの間において自動的に負荷が与
えられることがらＡ、Ｂ点における励振位相が給電アン
テナ２０位相に近く、しかもその振幅は小さくなるよう
にされる。従って、この配列から得られるＨ面の指向性
は１反射板ｌの延長方向での放射電力が−２０〜−２５
ｄＢに低減され、同時に開口寸法が広くなることにより
約１　ｄＢ程の利得の増加を生じる結果となる。

なお、この発明のアンテナ素子を多数配列した場合にお
いては、Ｈ面における反射板ｌの延長方向の電力が少な
い点から、従来のアンテナ素子配列に比して相互結合の
低減が可能であり。

配列用のアンテナ素子として有効である。また。

無給電ループ３は１本来広帯域特性を有している特徴も
あハム帯域給電アンテナにも充分適用できる。換言すれ
ば、無給電ループ３の周囲長（Ｃ）は１．５λ≦Ｃ＜２
．５λでありても充分に動作し得ることにもつながる。

この点はループ製作を容易にする利点がある。さらに、
無給電ループ３と反射板１との間隔については約め波長
がら■波長の寸法でも充分な効果が得られる点にも有利
性がある。

無給電ループ３の形状については、第３図の滅線で示す
ように正方形のループ３′でも良い。

また、このループは、板状体から打抜き加工されたリン
グ部材であってもよいし、さらには。

保持をかねて適当な誘電体上に印刷、もしくは設置した
構造であっても良い。

第５図にはこの７ンテナ素子の応用例、すなわち給電ア
ンテナ２に円偏波アンテナ（クロスダイポール）を用い
９、この反射板付アンテナ素子をパラボラアンテナ５の
１次放射器として実施した例が示されている。これは、
無給電ループ３が閉じられた導体でできているために１
円偏練においても有効に動作する具体例である。

この場合、無給電ループ３の無い場合に比較して最大放
射方向より±７０＠′〜１１０°の方向において一１０
ｄＢ程度のサイドローブの抑圧が得られ。

最大放射電力に比して一３０ｄＢ以下の電力レベルまで
指向性の改善がなされ、また、最大放射方向の利得も０
．７〜１．０　ｄＢ上昇し、直線偏波の場合の効果が確
認された。

上記−構成に関連して、ａ作と取付の簡単な無給電ルー
プを単に反射板付アンテナ素子に装着する利点は、上記
の指向性や利得の改善のみならず次の点にもある。すな
わち、無給電ループ３は円周上で切断されていないため
、直線偏波のみならず円偏波等の任意の偏波を放射する
反射板付アンテナ素子に適用でき、しかも広帯域特性を
有する。また、無給電ループ３を給電アンテナ２に対し
て偏心させ、或いは反射板１に対して平行とせず傾斜さ
せることで２、アンテナ素子の指向性を変化させること
ができ１例えば直線偏波の使用に関して１給電アンテナ
２の不平衡励振に起因する指向性の非対称性の改善に利
用できる利点がある。一方９円偏波に対しては円偏波率
（軸比）の改善にも利用できる利点もある。さらに、先
に述べたよりに配列における相互結合除去軽減にも効果
があり、無給電ループ３を設置する効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のリム付反射板で構成されたアンテナ素子
、第２図は従来の円形導波管を用いたアンテナ素子をそ
れぞれ示し、第３図はこの発明のアンテナ素子の概略図
、第４図（、ｌ第３図を説明するための詳細図、第４図
（均はこの発明の詳細な説明するための原理図、第５図
は本発明の応用例としてパラボラアンテナの１次放射器
に適用した図面である。ｌ・・・有限長反射板、２・・・給電アンテナ。３・・・無給電ループ、４・・・給電線、５・・・パラ
ボラアンテナＯ出願人　　日本無線株式会社。第４図第４図帛５図・・、　　　　　　　　５

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　ダイポールアンテナ等の結電アンテナと。これに関連して配置された数波長以下の有限長反射板と
を含む有限長反射板付アンテナ素子において、前記給電
アンテナを含む仮想平面内で、かつ、そのアンテナを囲
むように周囲長が約２波長の無給電ループ素子を設置【
７たことを特徴とするアンテナ素子。
（２）　　特許請求の範囲（１）において、前記無給電
ループ素子は、前記反射板に対して平行に設置されてい
ることを特徴とするアンテナ素子。
（３）　　特許請求の範囲（１）または（２）において
、前記無給電ループ素子は、前記給電アンテナの中心に
対してほぼ対称に設置されていることを特徴とするアン
テナ素子。