JP2823644B2 - ヘリカルアンテナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は円偏波円錐ビームを有するヘリカルアンテナ
の構成方法に関するものである。

［従来の技術］ 移動通信において衛星を用いることにより広い地域を
サービスエリアにすることができるために、近年、衛星
を用いた移動通信方式である移動体衛星通信方式が注目
を集めている。移動体衛星通信方式の経済化を図るため
には、自動車などの移動体に設置する移動局の小形化お
よび経済化が重要である。

従来の移動局アンテナにおいて、その経済化・小型化
を妨げていたものは衛星方向に常に円偏波アンテナの主
ビーム方向を向けるための衛星追尾機構であった。

この追尾機構を簡易化する方法の一つとして、円偏波
円錐ビームを実現する方法がある。円偏波円錐ビームは
第２図に示すように天頂軸に対して対称な放射指向性で
あって、その主放射方向を衛星10の抑角方向に設定する
ことで無追尾の移動局アンテナを構成することが可能で
ある。

［発明が解決しようとする課題］ この指向性を実現するアンテナの一つとして４線巻ヘ
リカルアンテナがあるが、これは、通常、同軸線より給
電するために、同軸線よりの不平衡電流を平衡電流に変
換するための回路であるバランを必要とするとともに、
インピーダンス整合をとるための整合回路を設けら必要
があった。そのため、給電回路が複雑なものとなると言
う問題点があった。

本発明は、このような従来の問題点を解決するため、
円偏波用アンテナであるヘリカルアンテナを適切に構成
することにより、給電回路の簡易化が可能なアンテナを
提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば上述の目的は前記特許請求の範囲に記
載された手段により達成される。

すなわち、本発明は、一組の２本の導体線よりなる放
射部を有するヘリカルアンテナであって、アンテナの一
端に給電点を持つとともに他端に給電同軸線による送受
信信号を取り出すことのできる端子をもち、アンテナの
放射部の１組の導体線の内の一方の導体線は同軸線より
なり、他のひとつの導体線は給電点において同軸線より
なる導体線の中心導体と電気的に接続されるとともに、
それぞれの導体線が同一のピッチで巻装されており、ヘ
リカルアンテナの給電端子側において一方の導体線と同
軸線よりなる導体線の外導体とが電気的に短絡されてい
る構造を有するヘリカルアンテナである。

［作 用］ 移動体衛星通信用のアンテナのなかで、コニカルスパ
イラルアンテナ等に代表されるヘリカルアンテナは、円
偏波の円錐ビームを発生することが可能である。このと
き、円偏波円錐ビームを発生するためのパラメータとし
ては、直径、ピッチなどの螺旋導体の形状パラメータが
大きく関係するが、その他の複数ある螺旋導体を適切な
位相差をもって給電する必要がある。

例えば、第３図に示す４本の導体線１よりなるヘリカ
ルアンテナにおいては、それぞれの導体線360゜/4であ
る90゜の位相差で給電する必要があるが、このとき、ア
ンテナは図の電流が逆方向に流れる平衡系の２組の放射
部に分けることができ、それぞれの放射部の不平衡系で
ある給電線を直接接続すると、同軸線２の外導体に電流
が流れてしまうためにバランが必要となっていた。

本発明においては、第１図に示すように１組の導体線
の一方を同軸線６で構成し、他の導体線５を同軸線と対
称な構造とすることにより、同軸線から供給され、中心
導体を流れてきた高周波電流は、給電点４においてその
ままもう一方の導体５に流れ、外導体の内側を流れてき
た大きさの等しい逆方向の電流は同軸線６の外側を流れ
る。このとき、ヘリカルの巻き終わりにおいて一方の導
体線と同軸線よりなる導体線の外導体との両方を接続す
ればそれぞれの電流は大きさが等しく逆方向であるた
め、それ以降導体上を流れることなく終端されるから、
高周波電流は必要な放射部のみを流れることとなる。

ただし、ヘリカルの巻数およびピッチなどによって第
４図に示すヘリカル上の電圧および電流分布の定在波分
布が決まるために、給電点においてインピーダンスの整
合が十分でない場合がある。このような場合には、一方
の導体線と同軸線よりなる導体線との両方にそれぞれ適
切なインピーダンス素子を装荷して電圧電流の定在波分
布を変化させ、これにより整合をとることができる。ま
た、巻き終わりにおいて適切なインピーダンス素子を介
して両方の導体を接続することでも電圧電流分布を変化
することができるため入力特性の改善をすることができ
る。

［実施例］ 第５図は、本発明の第１の実施例を示す図であって、
給電点４の近傍において導体線をコイル状に巻くことで
誘電性のインピーダンス７を付加した例である。また、
第６図は本発明の第２の実施例を示す図であって、金属
円筒８を給電点付近に配置することで容量性のインピー
ダンスを付加した例である。さらに、第７図は本発明の
第３の実施例を示す図であって、ヘリカルの巻き終わり
の部分にインピーダンス素子９を挿入した例を示してい
る。ここに適当なスタブなどを挿入することでインピー
ダンス特性の改善が可能である。

金属円筒を付加時の入力インピーダンスの改善特性の
実測例を第８図に示す。同図において、入力特性の改善
がなされていることがわかる。このとき、金属円筒を付
加しないときのアンテナ軸を含む面での放射指向性の実
測値を第９図に、また金属円筒を付加したときのアンテ
ナ軸を含む面での放射指向性の実測値を第10図に示す。
同図からわかるように金属円筒の付加により放射指向性
はほとんど変化しておらず、入力特性の改善がなされて
いることがわかる。

ここでは、円筒上に巻かれたヘリカルアンテナについ
て述べたが、多角柱や円錐上に巻かれたものについても
同様なことがいえることはいうまでもない。

［発明の効果］ 本発明によれば、円偏波ヘリカルアンテナにおいて、
平衡不平衡変換回路が不要であり、簡易な給電系を実現
することができると共に、アンテナ給電回路が小型とな
ることで従来より短いアンテナ長で同等な特性が実現で
きる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を説明する図、第２図は円錐ビー
ムを説明する図、第３図は従来の４線巻ヘリカルアンテ
ナの給電方法を説明する図、第４図はヘリカル上の電圧
および電流分布を説明する図、第５図は本発明の第１の
実施例を示す図、第６図は本発明の第２の実施例を示す
図、第７図は本発明の第３の実施例を示す図、第８図は
本発明の実施例における入力特性の実測例を示す図、第
９図，第10図は実施例の円偏波アンテナの放射指向性の
実測値を示す図である。 １……ヘリカルアンテナ、２……同軸線、３……整合回
路、４……給電点、５……本発明におけるヘリカル放射
部導体、６……本発明におけるヘリカル放射部となる同
軸線、７……給電点付近に挿入したインダクタンス、８
……給電点近傍に配置した金属円筒、９……ヘリカルの
巻終わりに挿入したインピーダンス、10……衛星、11…
…バラン

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一組の２本の導体線よりなる放射部を有す
   るヘリカルアンテナであって、 アンテナの一端に給電点を持つとともに他端に給電同軸
   線による送受信信号を取り出すことのできる端子をも
   ち、 アンテナの放射部の１組の導体線の内の一方の導体線は
   同軸線よりなり、 他のひとつの導体線は給電点において同軸線よりなる導
   体線の中心導体と電気的に接続されるとともに、それぞ
   れの導体線が同一のピッチで巻装されており、ヘリカル
   アンテナの給電端子側において一方の導体線と同軸線よ
   りなる導体線の外導体とが電気的に短絡されている構造
   を有することを特徴とするヘリカルアンテナ。