JPS63194403A

JPS63194403A - パラボラアンテナ装置

Info

Publication number: JPS63194403A
Application number: JP2559487A
Authority: JP
Inventors: Hisamatsu Nakano; 久松中野; Naohisa Goto; 尚久後藤; Takeshi Ishino; 石野　健
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1987-02-07
Filing date: 1987-02-07
Publication date: 1988-08-11
Anticipated expiration: 2010-07-19
Also published as: JPH0767047B2

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】（産業上の利用分野）本発明は、衛星放送の受信等のマイクロ波通信に使用さ
れる円偏波用パラボラアンテナ装置に関する。

（発明の概要）本発明は、衛星放送の受信等のマイクロ波通信に使用さ
れる円偏波用パラボラアンテナ装置において、−次放射
器として単線式の円筒形状又は円筒形状端部にテーパー
もしくはフレア形状を有するバック７Ｔイヤー・ヘリカ
ルアンテナを用いたものである。

（従来の技術）従来、この種のＳＨＦ円偏波用パラボラアンテナ装置と
しでは、特開昭５６−９３４０２号に示すように１．−
次放射器としてエンドファイヤー・ヘリカルアンテナを
使用したものがあった。第５図にこの場合の構成例を示
す。この図において、放物面反射鏡１の焦点にエンドフ
ァイヤー・ヘリカルアンテナ２が配置され、これには同
軸線路３で給電するようになっている。

（発明が解決しようとする間層点）ところで、上記従来の構成であると、−次放射２七とし
てエンド７アイヤー・ヘリカルアンテナ２を用いている
ため、その給電点は放物面反射鏡１から離れた方の端部
となり、この結果、同軸線路゛３は放物面反射鏡１の前
面を横断して引き出されることになる。従って、同軸線
路３によるブロッキングが生じ、また同軸線路３が長く
なるため損失も大きい。さらに、エンド７フイヤー・ヘ
リカルアンテナ２の支持強度についても問題があった。

（問題点を解決するための手段）本発明は、上記の点に鑑み、−次放射器としてバックフ
ァイヤー・ヘリカルアンテナを用いることにより、電力
損失及びブロッキングが少なく、（茂械的強度を改善す
ることが可能なパラボラアンテナ装置を提供しようとす
るものである。

本発明は、反射鏡の焦点の存在する側にバックファイヤ
ー・ヘリカルアンテナを配置し、該バックファイヤー・
ヘリカルアンテナに同軸線路を接続し、かつバツクファ
イヤーφヘリカルアンテナの諸条件を適当に設定した構
成により、上記間層点を解決している。

（作用）本発明で用いるバックファイヤー・ヘリカルアンテナは
、給電点側に指向性を有し、すなわちメインローブは給
電、α側に向いているので、反射鏡に近い端部を給電点
とすることができる。従って、反射鏡焦点にバックファ
イヤー・ヘリカルアンテナを配置したときには、給電用
同軸線路は反射鏡中心軸上を最短距離で引き出すことが
できる。このため、同軸線路によるブロッキングは殆ど
なく、また電力損失も小さくすることができる。さらに
、構造上、バック７フイヤー・ヘリカルアンテナの支持
強度を確保することも容易である。さらに、バックファ
イヤー・ヘリカルアンテナの諸条件を適正に設定するこ
とにより、ＶＳＷＲや放射量の前後比を良好にすること
ができる。

（実施例）以下、本発明に係るパラボラアンテナ装置の実施例を図
面に従って説明する。

第１図において、放物面反射鏡１の焦点にバック７フイ
ヤー・ヘリ九ルアンテナ５が配置され、このバックファ
イヤー・ヘリカルアンテナ５の反射鏡側の給電点に同軸
線路（例えば七ミリジッドケーブル）６が接続される。

ここで、バックファイヤー・ヘリカルアンテナ５は、第
２図（イ）、（ロ）又は（ハ）のように前記同軸線路６
の外側導体６Ａに接続される整合円板７と中心導体６Ｂ
に接続される１本の螺旋状導体８とからなっている。但
し、螺旋状導体８の中心導体６°Ｂ側端部（８始め側端
部）には、整合円板７に間隙δで対向する直線部９（螺
旋中心から螺旋の円周に達している）が形成されている
。なお、同軸線路６としてセミリノッドケーブル等を用
いた場合、中心導体６Ｂの延長導体部分（外側導体と絶
縁被覆を剥がして露出させた部分）を螺旋状に加工して
螺旋状導体８を中心導体６Ｂと一体ｔこ構成することも
できる。

原理上、ヘリカルアンテナの線上を流れる電流は、ヘリ
カルアンテナの螺旋上をスムースに進行する。通常は、
螺旋の円周長（つまり、螺旋全体を円筒と見なした場合
、その円筒の円周長（以下、螺旋円周長と呼ぶ））より
大きな反射板があるためにヘリカルアンテナの先端から
電磁波が放射されるが（エンドファイヤー・ヘリカルア
ンテナ）、反射板の円周長が螺旋の円周長より若干大き
い寸法から、同じ大きさをへて、徐々に小さくなるに従
って、後方（給電端側）へ電磁波が放射されるようにな
る。つまり、バックローブが生じる。バックファイヤー
・ヘリカルアンテナはこのバックローブを積極的に利用
する考えかたで各寸法を選んでいる。

ここでは、前記反射板を整合円板と称している。

第２図（イ）、（ロ）、（ハ）において、Ｓは螺旋状導
体８の円周長、ａは螺旋のピッチ角、ｃｌ、を整合円板
７の円周長、βはフレアの開き角、８Ｔはテーパー、８
Ｆはフレア、δは整合円板７と直線部９との間隙である
。

ｆ！４６図はバックファイヤー・ヘリカルアンテナの螺
旋円周長Ｓと、バックファイヤー・ヘリカルアンテナの
放射量の前後比（ｌｏｇ（Ｆ／Ｂ月のｄＢ表示との関係
であり（但し、α＝６度、β；０度、Ｃ＝０，９Ｓ、λ
は電磁波の波長とした）、Ｓは０．５人乃至１．２人で
１０ｄＢ以上の前後比が得られていることがわかる。

第７図はバックファイヤー・ヘリカルアンテナの螺旋の
ピッチ角ａと、バックファイヤー・ヘリカルアンテナの
放射量の前後比との関係であり（但し、Ｓ＝１人、β；
６度、ｃ＝０．９３とした）、αは３乃至２０度で１０
ｄＢ以上の前後比が得られていることがわかる。

Ｐｔ５８図はバックファイヤー・ヘリカルアンテナの７
レア８Ｆ部分の開き角βと、バックファイヤー・ヘリカ
ルアンテナの放射量の前後比との関係であり（但し、ｓ
＝ｉλ、α＝６度、ｃ＝ｏ、９Ｓとした）、βはＯ乃至
４５度で２０ｄＢ以上の前後比が得られていることがわ
かる（但し、β＝０とはフレア無しを意味する。）。

ＰＡ９図はバックファイヤー・ヘリカルアンテナの整合
円板の円周ｌｃと、バックファイヤー・ヘリカルアンテ
ナの放射量の前後比との関係であり（但し、ｓ＝ｉλ、
α＝６度、β；０度とした）、Ｃは０乃至１．２Ｓで１
．０ｄＢ以上の前後比が得られていることがわかる（但
し、ｃ＝０とは整合円板無しを意味する。）。

以上の結果から、０．５λ　６８６１．２人３度≦α≦２０度０度≦β≦４５度Ｏ≦Ｃ≦１．２８のように設定することにより、良好な前後比のバックフ
ァイヤー・ヘリカルアンテナを実現することができる。

さらに、同軸線路６と螺旋状導体８との間の反射を少な
（ル、アンテナとしてのＶＳＷＲが良好となるように、
同軸線路６と螺旋状導体８との間での整合をとる必要が
ある。と（に、第２図に示すように整合円板７とこれに
対向する鯨旋状導体の直線部９との間隙δは、ＶＳＷＲ
を良好に保つ上で重要な条件である。また、線径（線材
の直径）ｄとの関係により間隙δに対するＶ　Ｓ　Ｗ　
Ｒ特性が変化し、良好なＶＳＷＲを得るための線径ｄの
条件が選択される。

第１０図は前記間隙δ（＋ａ　ｔｏ　）とＶＳＷＲとの
関係を示す。但し、曲線（イ）は螺旋状導体８の線径（
線材の直径）ｄが０．２ｍ＋ａ、曲Ｒ（ロ）は線径ｄが
０．３＋ａｍ、曲ＦＡ（ハ）は線径ｄが０．４ｍｍ、曲
線（ニ）は線径ｄが０．６１、曲線（ホ）は線径ｄが０
．９＋＋ｏｎ、曲線（へ）は線径ｄが１．３＋ａｍ、曲
線（ト）は線径ｄが１．５ｍ＋ｏ、曲線（チ）は線径ｄ
が１．７第１１＋第１．曲ＦＡ（す）は線径ｄが２．０
ＩＩＩＩ第１のときを示し、波長λは２５　ｌｌ１ｌｆ
ｌ（１２Ｇ　Ｈｚ）、螺旋のピッチ角αは６度、螺旋状
導体８の円周長Ｓを２４ｍｍ、％合円板の円周長Ｃを２
２ａｏａとして測定した。

なお、線径ｄが約０．２ｍｍより細（なると、間隙δの
調整を行ってもＶＳＷＲが１．２以下にならない。同様
に、線径ｄが約２．０＋ｏ＋ｎより太くなると、間隙δ
の調整を行ってもＶＳＷＲ力弓、２以下にならない。

次に、各線径におけるＶＳＷＲの最小値を求め、線径ｄ
とＶＳＷＲＳ小Ｒとの関係をｆ５第１図に示す。この図
より、ＶＳＷＲ≦１．２の範囲は、ｄが０．２第１１［
第１以上及び１．７５１ＩＩｍ以下となることがわかる
。

さらに、製作上の５寸法のばらつきについて考慮するた
め、各線径におけるＶＳＷＲ≦１．２を満足する間隙δ
の許容範囲Δδを調べると、第１２図のように表される
。螺旋状導体８の製作上の技術レベルからみてΔδとし
て０．０５ｍｍ以上必要とするため、Δδが０．０５ｏ
＋ｍ以上の線径＠囲はｄ＝０．３乃至１．７ｍｍであり
、間隙δ値の範囲は０．０５ＩＩ第１１から１．０ｆＩ
ｌｌｏの間に設定する必要がある。

なお、線径が０．３ＩＩＩ第１より細いと、空芯の螺旋
として自立させるのが困難となり、１．７第１ＩＩ！１
より太いと加工が面倒となり、かつ線材の太さが無視で
きなくなり、螺旋状導体の設計に困難性を生じる。

上記第１０図、第第１図及び第１２図の結果より、ＶＳ
ＷＲ特性が良好で実用に適した線径ｄの範囲は、周波数
１２ＧＨｚ、すなわち波１２５＋ａｍにおいて、０．３ｍｌｌ１≦ｄ≦１．７ｍｍであり、間隙δの範囲は、０．０５ｍｍ≦δ≦１．０ｍｍである。これらを波及入を導入して表せば、０．３人／
２５≦ｄ≦１．７λ／２５０．０５λ／２５≦δ≦１．０λ／２５すなわち、０．０１２λ≦ｄ≦０．０６８λ ０．００２人≦δ≦０．０４λ の範囲内にｄ及びδが存在することが良好なＶＳＷＲを
得る上の必要条件となる。

なお、間隙δ部分に樹脂やフェス等の誘電体を配するこ
とにより、強度を増すことも可能である。

この場合、間隙が空気の時に比べ若干小さくなる。

ｔＪ記バック７Ｔイヤー・ヘリカルアンテナ５及び同軸
線路６の配置で最も好ましいのは、バックファイヤー・
ヘリカルアンテナ５の螺旋の軸方向と同軸線路６の引き
出し方向とが反射鏡１の中心軸上に位置する場合であり
、このときのパック７アイヤー・ヘリカルアンテナ５の
指向性、すなわちメインロープＭＢは例えば第１図点線
で示される。

次に、上記実施例の動作を受信の場合で説明する。ｔｊ
Ｓｉ図の矢印Ｗの方向に入射してきた電磁波は、放物面
反射鏡１で反射されてその焦点の位置に収束し、バック
ファイヤー・ヘリカルアンテナ５の給電点側より入射す
る。このとき、パック７アイヤー・ヘリカルアンテナ５
はメインロープＭＢを給電点側に持っているので、反射
鏡１で反射されてきた電磁波は効率的にバック７アイヤ
ーφヘリカルアンテナ５で受信される。この場合、バッ
クファイヤー・ヘリカルアンテナ５は、通常のエンド７
Ｔイヤー・ヘリカルアンテナと同様に受信電磁波が円偏
波のときに良い特性を示す。

上記実施例に示したパラボラアンテナ装置は、反射鏡１
と組み合わせで用いる一次放射器としてバックファイヤ
ー・ヘリカルアンテナ５を用いているので、給電点を反
射鏡１に近い端部とすることができ、給電のための同軸
線路６を最短距離で引き出すことができる。このため、
電力損失を少なくでき、また同軸線路６が反射ｇｔ１の
前面を横断する必要がなく、ブロッキングら生じない。

さらに、同軸線路６としてセミリジットケーブルやリジ
ッドケーブル等を採用することによりバックファイヤー
・ヘリカルアンテナ５の支持体として利用でき、支持構
造が簡単になり、しがも充分な機械的強度を確保するの
も容易である。さらに、構造が単純で、量産に適し、小
型化を図る上でも有利である。

第３図はパックファイヤー・ヘリカルアンテナの具体例
であって、同軸線路６の外側導体６Ａに接続される整合
円板７と中心導体６Ｂに接続される１本の螺旋状導体８
とを発泡樹脂体１０で覆った構成を示すものである。こ
れにより、バックファイヤー・ヘリカルアンテナの防水
を図り、螺旋状導体８の変形を防止するようにしている
。

第４図はバックファイヤー・ヘリカルアンテナの螺旋状
導体の具体例であり、円筒形絶縁樹脂基板（可撓性基板
を円筒形に曲げたものでもよい）２０に胴等の導電パタ
ーン２１をメッキ法、蒸着法、エツチング法等で形成し
た構成を示すものである。

これにより、螺旋状導体の量産性の向上を図ることがで
きる。

（発明の効果）以上説明したように、本発明のパラボラアンテナ装置に
よれば、反射鏡の焦点の存在する側にバック７Ｔイヤー
・ヘリカルアンテナを配置し、該バックファイヤー・ヘ
リカルアンテナに同軸線路を接続して、そのバック７Ｔ
イヤー・ヘリカルアンテナを一次放射器として用い、バ
ックファイヤー・ヘリカルアンテナの螺旋状導体等の諸
条件を適当に設定したので、放射特性やＶＳＷＲが良好
で、電力損失及びブロッキングが少なく、機械的強度を
改碧することが可能であり、しかも構造が簡単で、量産
にも適するので実用上の効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るパラボラアンテナ装置の実施例を
示す側断面図、第２図（イ）、（＝＝）、（ハ）は実施
例で用いたバックファイヤー・ヘリカルアンテナをそれ
ぞれ示す側断面図、！ｎ３図はバックファイヤー・ヘリ
カルアンテナの具体例を示す側断面図、Ｐｔ５４図はバ
ックファイヤー・ヘリカルアンテナにおける螺旋状導体
の具体例を示す斜視図、第５図は従来のパラボラアンテ
ナ装置の側断面図、第６図はバックファイヤー・ヘリカ
ルアンテナの円周長Ｓとバックファイヤー・ヘリカルア
ンテナの前後比との関係を示すグラフ、第７図はバック
ファイヤー・ヘリカルアンテナのピッチ角αとバックフ
ァイヤー・ヘリカルアンテナの前後比との関係を示すグ
ラフ、第８図はバックファイヤー・ヘリカルアンテナの
フレア部の開き角βとバック７γイヤー・ヘリカルアン
テナの前後比との関係を示すグラフ、第９図は整合円板
の円周長Ｃとバックファイヤー・ヘリカルアンテナの前
後比との関係を示すグラフ、第１０図は整合円板とこれ
に対向する螺旋状導体の直線部との間隙δとＶＳＷＲと
の関係を示すグラフ、第第１図は線径ｄと■ＳＷＲＳ小
Ｒとの関係を示すグラフ、第１２図は線径ｄとＶＳＷＲ
≦１．２を満足する間隙δの許容範囲Δδとの関係を示
すグラフである。１・・・放物面反射鏡、５・・・バック７フイヤー・ヘ
リカルアンテナ、６・・・同軸線路、７・・・整合円板
、８・・・螺旋状導体、８Ｆ・・・フレア、８Ｔ・・・
テーパー、９・・・直ＦＡ部、１０・・・発泡樹脂体、
２０・・・円筒形絶縁樹脂基板、２１・・・導電パター
ン。

Claims

【特許請求の範囲】（１）反射鏡の焦点の存在する側に、単線式の円筒形状
又は円筒形状端部にテーパーもしくはフレア形状を有す
るバックファイヤー・ヘリカルアンテナを配置し、該バ
ックファイヤー・ヘリカルアンテナに同軸線路を接続し
てなるパラボラアンテナ装置であって、前記バックファ
イヤー・ヘリカルアンテナは、前記同軸線路の外側導体
に接続される整合円板と中心導体に接続される１本の螺
旋状導体とからなり、前記螺旋状導体の円周長（螺旋全
体を円筒と見なした場合、その円筒の円周長）をＳ、ピ
ッチ角をα、前記フレアの角度をβ、前記整合円板の円
周長をｃ、前記螺旋状導体の巻始め側端部に形成された
直線部と前記整合円板との間隙をδ、電磁波の波長をλ
としたとき、０．５λ≦Ｓ≦１．２λ ３度≦α≦２０度０度≦β≦４５度０≦ｃ≦１．２Ｓ０．００２λ≦δ≦０．０４λ であることを特徴とするパラボラアンテナ装置。（２）前記直線部を含む螺旋状導体の線径をｄとしたと
き、０．０１２λ≦ｄ≦０．０６８λ に設定した特許請求の範囲第１項記載のパラボラアンテ
ナ装置。（３）前記バックファイヤー・ヘリカルアンテナは前記
反射鏡の焦点あるいは焦点近傍に位置し、前記同軸線路
は前記反射鏡の中心軸上に設置されている特許請求の範
囲第１項記載のパラボラアンテナ装置。（４）前記バックファイヤー・ヘリカルアンテナが発泡
体で覆われている特許請求の範囲第１項記載のパラボラ
アンテナ装置。（５）前記螺旋状導体が、円筒形絶縁基板に導電パター
ンを形成したものである特許請求の範囲第１項記載のパ
ラボラアンテナ装置。