JP2000138523A

JP2000138523A - ヘリカルアンテナ

Info

Publication number: JP2000138523A
Application number: JP10309288A
Authority: JP
Inventors: Akio Kuramoto; 晶夫倉本
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1998-10-30
Filing date: 1998-10-30
Publication date: 2000-05-16
Also published as: WO2000026990A1; AU6366199A; US6433755B1

Abstract

(57)【要約】【課題】２通りの周波数で使用可能とし、帯域幅を広
げることが可能なヘリカルアンテナを提供する。【解決手段】ヘリカルエレメント１、ダイオ−ド２、
ヘリカルエレメント３からなる放射素子はダイオ−ド２
がオフ状態の時に、ヘリカルエレメント１，３が高周波
的に絶縁されるので、ヘリカルエレメント１のみが放射
素子として動作する。ヘリカルエレメント１、ダイオ−
ド２、ヘリカルエレメント３からなる放射素子はダイオ
−ド２がオン状態の時に、ヘリカルエレメント１，３が
高周波的に導通されるので、ヘリカルエレメント１，３
がつながっているものとして動作する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はヘリカルアンテナに
関し、特に移動体衛星通信端末、衛星を用いた携帯端末
や衛星携帯電話のアンテナとして最適なヘリカルアンテ
ナに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のヘリカルアンテナとして
は、指向性及び帯域幅が広いクオドリファイアヘリカル
アンテナがあるが、このクオドリファイアヘリカルアン
テナは構造が複雑となり、振動や衝撃に弱いという問題
がある。

【０００３】特に、移動体衛星通信端末、衛星を用いた
携帯端末や衛星携帯電話に用いられるアンテナでは、指
向性が広いこと、衝撃や振動に強くかつ端末等への搭載
に適した構造を持つことが要求されるので、上記のクオ
ドリファイアヘリカルアンテナをこれら移動体衛星通信
端末、衛星を用いた携帯端末や衛星携帯電話に用いるこ
とは難しい。

【０００４】そのため、特開平５−２０６７１９号公報
に記載されたヘリカルアンテナでは、高周波信号を４等
分する平面構造の電力分配器と、この電力分配器の４つ
の出力端に接続されかつ円筒状の誘電体部材の周面に螺
旋状に配設された４つの放射素子とを備え、簡単な構造
で放射素子を高い剛性をもって支持するようにしてい
る。

【０００５】この公報記載のヘリカルアンテナでは電力
分配器の出力端から各放射素子の励振点までの距離を短
くすることができ、電力分配器を平面構造とし、インピ
ーダンス特性を良くしているので、給電損失を低減する
ことができる。

【０００６】また、平面構造の電力分配器は電力分割比
及び各分割電力の位相差を正確に制御することができる
ので、指向性の歪みを抑制することができる。さらに、
電力分配器と各放射素子との接続点に整合素子を設けれ
ば、広い周波数範囲で良好なインピーダンス特性を得る
ことができ、整合損失を低減することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のヘリカ
ルアンテナでは、上記の公報記載のヘリカルアンテナの
場合、指向性が広く、衝撃や振動に強くかつ端末等への
搭載に適した構造となっているので、移動体衛星通信端
末用のアンテナや、衛星を用いた携帯端末、衛星携帯電
話のアンテナとして最適であるが、同じような大きさの
構造においてさらに帯域幅を広げることができない。

【０００８】この同じような大きさの構造において帯域
幅を広げる方法としては、近年、２種類のアンテナを４
組づつ、計８組の放射素子を同居させた構造とすること
で、帯域幅を広げる方法が提案されている。しかしなが
ら、この方法の場合、放射素子間隔が極端に狭くなり、
互いの相互結合が増大するので、放射した電波が隣接の
素子に結合し、放射効率が劣化したり、隣接する放射素
子の影響で入力インピ−ダンスの周波数特性の帯域が狭
くなり、アンテナの利得や能率が劣化するという問題が
ある。

【０００９】そこで、本発明の目的は上記の問題点を解
消し、２通りの周波数で使用することができ、帯域幅を
広げることができるヘリカルアンテナを提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によるヘリカルア
ンテナは、放射素子が螺旋状に配設されたヘリカルアン
テナであって、前記放射素子が、前記誘電体部材の下端
側に配設された第１の放射素子と、前記誘電体部材の上
端側に配設された第２の放射素子と、前記第１の放射素
子と前記第２の放射素子との接続及び切断を行うスイッ
チング素子とからなる。

【００１１】本発明による他のヘリカルアンテナは、円
筒状の誘電体部材の周面に螺旋状に配設された第１の導
体と、一端が前記第１の導体の上部先端に接続されたス
イッチング用ダイオ−ドと、前記円筒状の誘電体部材の
周面に螺旋状に配設されかつ前記ダイオ−ドの他端に接
続された第２の導体とからなるＮ組（Ｎは正の整数）の
放射素子を備え、前記Ｎ組の放射素子が同一の円筒の周
回方向に同一間隔で配置されるようにしている。

【００１２】すなわち、本発明のヘリカルアンテナは、
ヘリカルアンテナの持つ螺旋状の電磁波放射用導体の途
中にダイオ−ドを挿入し、ダイオ−ドをスイッチングす
ることによって、共振周波数を変化させ、２つの周波数
で切替えて使用可能としている。

【００１３】したがって、本発明のヘリカルアンテナは
送信及び受信を同時に行わないシステムにおいて、ダイ
オ−ドのスイッチングによって２つの周波数で使用する
ことが可能となるため、同じような大きさのヘリカルア
ンテナの構造においてさらに帯域幅を広げることが可能
となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。図１（ａ）は本発明の一実施例
によるヘリカルアンテナの斜視図であり、図１（ｂ）は
本発明の一実施例によるヘリカルアンテナの側面断面図
である。

【００１５】これらの図において、ヘリカルエレメント
１は螺旋状の導体で構成され、スイッチングの目的で具
備されたダイオ−ド２を介してへリカルエレメント３に
接続されている。よって、ヘリカルエレメント１とダイ
オ−ド２とヘリカルエレメント３とは１つの放射素子を
構成している。この放射素子は誘電体で構成される円筒
４の周りに巻付けられる構造になっている。

【００１６】本発明の一実施例ではこれらが４組存在す
る、いわゆる４線式へリカルアンテナを構成している。
誘電体の円筒４の上部先端と下部先端とには、誘電体基
板で構成される円板５，９がはめ込まれている。円筒４
の上部先端に配置されている円板５の上面と円筒４の下
部先端に配置されている円板９の下面とには、夫々十字
状の導体のパタ−ン６，１０が形成されている。

【００１７】ヘリカルエレメント１またはヘリカルエレ
メント３の先端部の接続点と、パタ−ン６，１０の先端
部との間に、インダクタ７が夫々接続された構造となっ
ている。また、円板５及びパタ−ン６の中心と、円板９
及びパタ−ン１０の中心とには夫々穴があいている。

【００１８】下側の円板９の底方向からは金属の導体よ
りなる棒８が貫通しており、この棒８は上側の円板５の
上部まで貫通して到達し、パタ−ン６にハンダ付けされ
ている。棒８の下側にはインダクタ１３を介して入出力
ポ−ト１４が接続されている。また、ヘリカルエレメン
ト１の下端は夫々コンデンサ１１を介して給電回路１２
に接続されるとともに、同時に、インダクタ７を介して
下側の円板９の下面に形成されたパタ−ン１０の先端部
に夫々接続されている。

【００１９】外形の具体的寸法について、誘電体の円筒
４の直径は０．０７〜０．２５波長がよく用いられる。
円筒４の比誘電率は３以下が望ましく、その厚さも１／
１００波長以下が望ましい。円筒４の高さについてはヘ
リカルエレメント１，３各々の長さの和によって決定さ
れる。この長さは概ね使用する最低の周波数の１／４波
長の整数倍の長さとする。

【００２０】例えば、１／４波長であれば、ヘリカルエ
レメントは傾斜しているので、円筒４の高さが１／４波
長をこえることは無いはずである。インダクタ７，１５
やコンデンサ１１，１３はチップインダクタまたはチッ
プコンデンサと呼ばれる１辺が１ｍｍ〜２ｍｍ程度の直
方体の部品が使用される場合が多い。入出力ポ−ト１４
は、例えば同軸ケ−ブル１６等によって送受信部（図示
せず）と接続されて使用される。

【００２１】図２は図１のヘリカルエレメント１，３の
構成を示す図である。図においては、ヘリカルエレメン
ト１，３を薄いフイルム基板２１をエッチングして製作
する場合の実施例を示している。本発明の一実施例によ
るヘリカルアンテナはこのフイルム基板２１を円筒４に
巻付ければ良いわけである。

【００２２】ヘリカルエレメント１，３の間にはダイオ
−ド２が接続され、本発明の一実施例によるヘリカルア
ンテナはこれらの組合わせが４組、等間隔に並んだ構成
となっている。これら４組のヘリカルエレメント１，３
同士は互いに平行に配置されており、その間隔Ｓは円筒
４の直径をＤとすると、Ｓ＝πＤ／８となる。

【００２３】また、ヘリカルエレメント１，３の傾斜θ
１，θ２は同じ場合もあるし、異なる場合もある。傾斜
θ１，θ２の値は直径Ｄが０．０８波長程度の時、６５
度〜７５度程度の値が選ばれる。

【００２４】ヘリカルエレメント１，３の幅Ｗ１，Ｗ２
については同じ値の場合と、異なる値の場合とがある。
幅Ｗ１，Ｗ２は使用波長が１００ｍｍ以上の場合に、１
〜３ｍｍ程度が一般的である。ヘリカルエレメント１各
々は下端から、バイアス阻止及びインピ−ダンス整合用
として動作しているコンデンサ１１を介して給電回路１
２に接続される。給電回路１２は隣合うポ−トの励振位
相が夫々９０度づつ異なり、励振振幅が等しい電力を供
給する給電回路である。

【００２５】図３は図１の円板５の構成を示す図であ
る。図３（ａ）は円板５の上面部の詳細図、図３（ｂ）
は円板５の下面部の詳細図、図３（ｃ）は円板５の側断
面の詳細図である。

【００２６】図において、円板５は誘電体の基板で構成
され、その上面には図３（ａ）に示すように、十字状の
導体のパタ−ン６が形成されている。また、円板５の中
央には穴３１があけられている。

【００２７】図３（ｂ）は円板５の底面を示しており、
下方から導体の棒８の先端部が穴３１に差し込まれる構
造になっている。導体の棒８は、図３（ｃ）に示すよう
に、ハンダ付け３２で固定されている。

【００２８】図４は図１の円板９の構成を示す図であ
る。図４（ａ）は円板９の上面部の詳細図、図４（ｂ）
は円板９の下面部の詳細図、図４（ｃ）は円板９の側断
面の詳細図である。

【００２９】図において、円筒４の下部にはめ込まれて
いる円板９は誘電体の基板で構成され、その上面には、
図４（ａ）に示すように、穴４１があけられている。こ
の穴４１は導体の棒８が電気的に接触しなような直径で
ある。

【００３０】図４（ｂ）は円板９の底面を示しており、
下方から導体の棒８が穴４１を貫通するようになってい
る。導体の棒８は、図４（ｃ）に示すように、下方から
貫通している。

【００３１】図５は図１のヘリカルエレメント１，３と
円板５，９との接続部分を示す図ある。図５（ａ）はヘ
リカルエレメント３と円板５との接続部の詳細図、図５
（ｂ）はヘリカルエレメント１と円板９との接続部の詳
細図である。

【００３２】図において、円筒４の上部にはめ込まれて
いる円板５上では、インダクタ７がヘリカルエレメント
３とパタ−ン６の先端との接続部に電気的に接続されて
いる。パタ−ン６の中心部には下方から貫通してきた棒
８がハンダ付け３２で固定されている。

【００３３】円筒４の下部にはめ込まれている円板９に
おいても、インダクタ７がヘリカルエレメント１とパタ
−ン１０の先端との接続部に電気的に接続されている。
この接続部において、ヘリカルエレメント１はコンデン
サ１１を介して給電回路１２にも並列に接続されてい
る。パタ−ン１０の中心部には下方から棒８が貫通する
ようになっている。

【００３４】図１において、ヘリカルエレメント１はダ
イオ−ド２によってヘリカルエレメント３に接続されて
いる。このヘリカルエレメント１、ダイオ−ド２、ヘリ
カルエレメント３から構成される４組の放射素子が、誘
電体で構成される円筒４の周りに巻付けられ、４線式の
ヘリカルアンテナとして動作する。

【００３５】入出力ポ−ト１４から入力された高周波電
力は給電回路１２によって、振幅が等しく、位相が９０
度づつ異なる４つの電力に分配され、夫々ヘリカルエレ
メント１の下端にコンデンサ１１を介して給電される。

【００３６】ヘリカルエレメント１、ダイオ−ド２、ヘ
リカルエレメント３からなる放射素子はダイオ−ド２が
オフ状態の時に、ヘリカルエレメント１，３が高周波的
に絶縁されるので、ヘリカルエレメント１のみが放射素
子として動作することになる。このとき、ヘリカルエレ
メント１の長さは電気的に使用する周波数の１／４波長
の整数倍または奇数倍が用いられる。

【００３７】また、ヘリカルエレメント１、ダイオ−ド
２、ヘリカルエレメント３からなる放射素子はダイオ−
ド２がオン状態の時に、ヘリカルエレメント１，３が高
周波的に導通されるので、ヘリカルエレメント１，３が
つながっているものとして動作することになる。このと
き、放射素子としてのト−タルの長さはヘリカルエレメ
ント１，３各々の長さの和となるので、Ｌ１＋Ｌ２とな
り、Ｌ１＋Ｌ２が１／４波長の整数倍または奇数倍とな
る周波数で共振することになる。

【００３８】例えば、２つの周波数Ｆ１＝２．２ＧＨ
ｚ，Ｆ２＝２．０ＧＨｚで使用する場合、夫々の周波数
Ｆ１，Ｆ２での波長λ１，λ２は約１３６ｍｍ及び約１
５０ｍｍになり、放射素子として３／４波長で共振させ
るように設計すると、夫々の３／４波長は１０２ｍｍ及
び１１２．５ｍｍとなる。

【００３９】その差は１０．５ｍｍとなり、結局、ヘリ
カルエレメント１，３各々の長さＬ１，Ｌ２は夫々１０
２ｍｍ、１０．５ｍｍにすればよいことになる。実際の
場合には、導体の波長短縮率や誘電体の円筒４の影響、
ダイオ−ド２のもつキャパシタンス成分等を考慮して設
計する必要があることはいうまでもない。

【００４０】次に、ダイオ−ド２にバイアスを与える方
法について説明する。ダイオ−ド２にバイアスを与える
場合には、ヘリカルエレメント１，３の高周波的な動作
に影響を与えないようにする必要がある。

【００４１】まず、ダイオ−ド２を駆動するための負の
バイアス電圧（直流）は入出力ポ−ト１４とア−スとの
間に加えられる。この時、負のバイアス電流が給電回路
１２の方向に流れるが、直流阻止用のコンデンサ１３が
あるため、給電回路１２内には流れ込まず、インダクタ
１５を介して導体の棒８を通り、円筒４の上部にはめ込
まれている円板５上のパタ−ン６に到達する。

【００４２】その後、負のバイアス電流はパタ−ン６上
の４つインダクタ７を介して、夫々４つのヘリカルエレ
メント３を通り、４つのダイオ−ド２を通電し、オン状
態とする。さらに、負のバイアス電流はヘリカルエレメ
ント１を通り、下端のインダクタ７を介して円筒の下部
の円板９の下面のパタ−ン１０を通ってア−スに落ちて
いく。この時、バイアス電流はコンデンサ１１に阻止さ
れて給電回路１２には流れ込まない。

【００４３】このようにして、ダイオ−ド２がオン状態
の時はヘリカルエレメント１，３が電気的につながった
状態となり、Ｌ１＋Ｌ２の長さとしてふるまう。また、
バイアス電圧を与えない場合、あるいは正のバイアス電
圧を加えた場合には、ダイオ−ド２がオフ状態となる。

【００４４】バイアス電圧を加えない時、ダイオ−ド２
にはバイアス電流が流れないので、オンとはならない。
正のバイアス電圧を加えた時も、ダイオ−ド２にとって
は逆方向のバイアスとなるので、電流が流れることはな
く、ダイオ−ド２がオン状態とはならない。この時には
ダイオ−ド２がオフ状態なので、ヘリカルエレメント３
はヘリカルエレメント１に電気的に接続されたことにな
らず、長さがＬ１のみの放射素子としてふるまうことに
なる。

【００４５】したがって、アンテナを給電する高周波信
号と同時に、入出力ポ−ト１４にバイアス電圧を重畳さ
せて加え、ダイオ−ド２をオン／オフすることによっ
て、ヘリカルエレメントの電気長をＬ１＋Ｌ２とＬ１と
に切替えることができる。これは共振周波数を２通り選
べることを意味している。

【００４６】例えば、ヘリカルエレメントを３／４波長
で用いる場合では、Ｌ１で共振する周波数Ｆ１が、光速
をＣとすれば、Ｆ１＝Ｃ／（Ｌ１÷０．７５）となり、
Ｌ１＋Ｌ２で共振する周波数Ｆ２が、Ｆ２＝Ｃ／（（Ｌ
１＋Ｌ２）÷０．７５）となる。

【００４７】図６は図１の給電回路１２の構成例を示す
図である。図において、給電回路１２は２つの９０度ハ
イブリッド５１と、１つの１８０度のハイブリッド５２
とから構成されている。ハイブリッド５１，５２各々の
ダミ−ポ−トには終端抵抗５３が接続されている。この
ような構成にすることで、入出力ポ−ト１４から入力さ
れる高周波信号はポ−ト５４〜５７に同振幅で、位相が
９０度づつ異なる信号として出力される。

【００４８】本発明の一実施例のような４線式のヘリカ
ルアンテナを給電する場合には隣合うヘリカルエレメン
トに、順次、位相が９０度づつ進みまたは遅れ、かつ振
幅が等しい信号を給電する給電回路１２が必要になる。
図６はこの給電回路１２の構成例を示している。

【００４９】送信の場合を例として説明すれば、入力ポ
−ト１４から入った高周波信号は１８０度のハイブリッ
ド５２によって、位相が１８０度異なり、振幅の等しい
高周波信号に分配され、夫々２つの９０度のハイブリッ
ド５１に入力される。

【００５０】その後に、これらの高周波信号はさらにハ
イブリッド５１によって、位相が９０度異なり、振幅の
等しい２つ高周波信号に分配され、ポ−ト５４〜５７に
出力される。このようにして、分配された高周波信号は
振幅が等しいが、位相が順次９０度ずつ進んでいる高周
波信号として取り出される。

【００５１】図７は本発明の一実施例によるヘリカルア
ンテナの応用例を示す図である。図においては本発明の
一実施例によるヘリカルアンテナを有効に用いるための
高周波回路（送受信機のＲＦ入力部）の一例を示してお
り、ヘリカルアンテナの入出力ポ−ト１４に、例えば同
軸ケ−ブル１６を介して用いられる場合を示している。

【００５２】この高周波回路の受信系については、同軸
ケ−ブル１６の下端で、スイッチ６１とコンデンサ６２
とを介してロ−ノイズアンプ（ＬＮＡ）６３に入力され
る。一方、高周波回路の送信系については、電力増幅器
（ＰＡ）６４の出力がそのまま同軸ケ−ブル１６の下端
に接続される。

【００５３】上記の受信系において、スイッチ６１とコ
ンデンサ６２との間にはインダクタ６５及び抵抗６７を
介してＤＣ電源６８のプラス端子が接続されている。Ｄ
Ｃ電源６８のマイナス端子はア−スされている。同時
に、インダクタ６５のＤＣ電源側はコンデンサ６６によ
って高周波的にア−スされている。

【００５４】上記の高周波回路においては同軸ケ−ブル
１６の上端が、図１に示すヘリカルアンテナの入出力ポ
−ト１４に接続されている。このヘリカルアンテナのダ
イオ−ド２に加えられる負の直流バイアス電源６８はプ
ラス側がア−スされ、マイナス側に電流制限用の抵抗６
７及びインダクタ６５を介して、受信用の低雑音増幅器
であるロ−ノイズアンプ６３の入力部に加えられる。

【００５５】この時、インダクタ６５及びコンデンサ６
６は高周波信号がバイアスＤＣ電源側に流れ込んでいか
ないように付加されたものである。また、コンデンサ６
２はバイアス電流がロ−ノイズアンプ６３の入力側に流
れ込んでいかないにように取付けた直流阻止用である。
高周波電力増幅器である電力増幅器６４の出力側に接続
されているコンデンサ６２も、電力増幅器６４にバイア
スが流入しないように取付けた直流阻止用である。

【００５６】このヘリカルアンテナで信号を受信する場
合には送信用高周波電力増幅器の動作が停止した後、ス
イッチ６１を閉じる。すると、バイアス電流は閉じられ
たスイッチ６１を通り、同軸ケ−ブル１６を通って入出
力ポ−ト１４に達する。

【００５７】この後、上記の説明のように、図１のイン
ダクタ１５、棒８、パタ−ン６、インダクタ７、ヘリカ
ルエレメント３を介してダイオ−ド２に達する。する
と、ダイオ−ド２はオン状態となり、Ｌ１＋Ｌ２の長さ
で共振する周波数での受信信号がヘリカルエレメント
１、ダイオ−ド２及びヘリカルエレメント３から構成さ
れる放射素子で受信され、コンデンサ１１を通過し、給
電回路１２によって合成され、コンデンサ１３、入出力
ポ−ト１４、同軸ケ−ブル１６、スイッチ６１、コンデ
ンサ６２を通ってロ−ノイズアンプ６３の入力に達す
る。

【００５８】この時、インダクタ７，１５，６５は受信
信号が流入しないように、受信信号周波数に対して充分
大きなインピ−ダンスを示すように選んでおく。同様
に、コンデンサ１１，１３，６２，６６は受信信号が減
衰することなく通過できるように、受信信号周波数に対
して充分小さなインピ−ダンスを示すように選んでお
く。但し、コンデンサ１１についてはヘリカルエレメン
ト１とのインピ−ダンス整合の役割を持たせる場合に、
適当な値に選ぶ必要がある。

【００５９】また、このヘリカルアンテナで信号を送信
する場合にはスイッチ６１をオフにし、高周波電力増幅
器である電力増幅器６４を動作させる。電力増幅器６４
からの高周波電力はスイッチ６１が開いているため、ロ
−ノイズアンプ６３に流入してロ−ノイズアンプ６３を
壊すこともなく、同軸ケ−ブル１６を通り、入出力ポ−
ト１４に到達する。

【００６０】その後に、高周波電力はコンデンサ１３、
給電回路１２、コンデンサ１１を通り、ヘリカルエレメ
ント１に給電される。この時、スイッチ６１が開いた状
態のため、バイアス電流はダイオ−ド２に流れず、ダイ
オ−ド２はオフ状態のままである。したがって、ヘリカ
ルエレメント３は高周波的にヘリカルエレメント１と絶
縁された状態となっており、ヘリカルエレメントへ流入
する電力増幅器６４からの高周波電力はヘリカルエレメ
ント１の長さであるＬ１の共振周波数で効率よく放射さ
れる。

【００６１】送信動作の場合においても、インダクタ
７，１５，６５は送信信号が流入しないように、送信信
号周波数に対して充分大きなインピ−ダンスを示すよう
に選んでおくと共に、コンデンサ１１，１３，６２，６
６は送信信号が減衰することなく通過できるように、送
信信号周波数に対して充分小さなインピ−ダンスを示す
ように選んでおく。但し、コンデンサ１１についてはヘ
リカルエレメント１とのインピ−ダンス整合の役割を持
たせる場合に、適当な値に選ぶ必要がある。

【００６２】図８は本発明の他の実施例によるヘリカル
アンテナの側面断面図である。図において、本発明の他
の実施例によるヘリカルアンテナでは、図１に示す本発
明の一実施例に比べて、図１の円板９にあたるものがな
く、その代わりに、インダクタ８１〜８４がヘリカルエ
レメント１の下端に接続され、インダクタ８１〜８４各
々の他端がア−スに接続された構造になっている。

【００６３】また、ヘリカルアンテナの入出力ポ−トに
接続されているインダクタ８６は他端でコンデンサ８５
によってア−スに接続されるとともに、棒８の下端に接
続されている。

【００６４】本発明の他の実施例によるヘリカルアンテ
ナはダイオ−ド２にバイアス電圧を加えてスイッチング
することによって、２つの周波数で共振させて使用する
ことが可能である。

【００６５】本発明の他の実施例によるヘリカルアンテ
ナにおいては、ヘリカルエレメント１，３がダイオ−ド
２にバイアスを加えることによって、ダイオ−ド２がオ
ン／オフ動作し、Ｌ１＋Ｌ２の長さとＬ１の長さとに対
応した２種類の共振周波数で使用できる点については同
じである。

【００６６】図８ではバイアスの処理の仕方が少し異な
る。すなわち、図８に示す本発明の他の実施例では図１
の円板９に相当するものがなく、代わりにインダクタ８
１〜８４が用いられている。図１では入出力ポ−ト１４
に重畳されたバイアス電流がインダクタ１５、棒８、パ
タ−ン６、インダクタ７、ヘリカルエレメント３、ダイ
オ−ド２を介してヘリカルエレメント１に到達し、その
後にインダクタ７、パタ−ン１０を通ってア−スに接続
されている。

【００６７】しかしながら、図８に示す本発明の他の実
施例では入出力ポ−ト１４に重畳されたバイアス電流が
インダクタ８６、棒８、パタ−ン６、インダクタ７、ヘ
リカルエレメント３、ダイオ−ド２を介してヘリカルエ
レメント１に到達し、その後にインダクタ８１〜８４を
夫々通ってア−スに接続されている。

【００６８】本発明の他の実施例では図１に示す本発明
の一実施例に比べて、円板９が必要ない代わりに、イン
ダクタ８１〜８４が必要になる。いずれの方法も、ダイ
オ−ド２をオン／オフさせて２種類の周波数で用いるこ
とができるという点では同じで、製品の実現に際して、
容易な方または性能が良好な方を選べば良い。

【００６９】図９は本発明のヘリカルアンテナのリタ−
ンロス特性の一例を示す図である。図においてはダイオ
−ド２をオン／オフさせた時、Ｌ１で共振する周波数Ｆ
１及びＬ１＋Ｌ２で共振する周波数Ｆ２におけるリタ−
ンロス特性の一例を示している。実線がダイオ−ド２が
オフ状態の時のもの、点線がダイオ−ド２がオン状態の
時のものである。

【００７０】図１０は本発明のヘリカルアンテナの仰角
面内の放射パタ−ンの一例を示す図である。図において
は図１に示すヘリカルアンテナの上部を天頂方向に向け
た時の仰角面内の放射パタ−ンの一例を示している。

【００７１】本発明のヘリカルアンテナは衛星系を用い
た携帯端末装置のアンテナとして用いることを主な目的
としているため、放射パタ−ンとしては図１０に示すよ
うな上部の半球でほぼ一様なアンテナ利得が得られるよ
うな放射パタ−ンが有効である。また、衛星系のシステ
ムの場合には送信周波数と受信周波数とが大きく離れて
いることが多く、そのよう場合に本発明の技術が必要不
可欠となる。

【００７２】このように、ヘリカルアンテナの持つ螺旋
状の電磁波放射用導体の途中にダイオ−ド２を挿入し、
ダイオ−ド２にバイアスを加えてスイッチングすること
によって、共振周波数を変化させ、２つの周波数で切替
えて使用することができる。

【００７３】したがって、本発明のヘリカルアンテナは
送信及び受信を同時に行わないシステムにおいて、ダイ
オ−ド２のスイッチングによって２つの周波数で使用す
ることができるため、同じような大きさのヘリカルアン
テナの構造においてもさらに帯域幅を広げることができ
る。尚、上記の説明では４組の放射素子を用いる場合に
ついて説明しているが、放射素子が１組の場合、２組の
場合、８組の場合等にも本発明を適用することができ
る。また、上記の説明では放射素子は誘電体で構成され
る円筒の周りに巻付けられる構造について述べたが、放
射素子が単に螺旋状に配設されているような構造にも適
用可能である。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、放
射素子が螺旋状に配設されたヘリカルアンテナにおい
て、この放射素子を、誘電体部材の下端側に配設された
第１の放射素子と、誘電体部材の上端側に配設された第
２の放射素子と、第１の放射素子と第２の放射素子との
接続及び切断を行うスイッチング素子とから構成するこ
とによって、２通りの周波数で使用することができ、帯
域幅を広げることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の一実施例によるヘリカルアン
テナの斜視図、（ｂ）は本発明の一実施例によるヘリカ
ルアンテナの側面断面図である。

【図２】図１のヘリカルエレメントの構成を示す図であ
る。

【図３】（ａ）は図１の円板５の上面部の詳細図、
（ｂ）は図１の円板５の下面部の詳細図、（ｃ）は図１
の円板５の側断面の詳細図である。

【図４】（ａ）は図１の円板９の上面部の詳細図、
（ｂ）は図１の円板９の下面部の詳細図、（ｃ）は図１
の円板９の側断面の詳細図である。

【図５】（ａ）は図１のヘリカルエレメント３と円板５
との接続部の詳細図、（ｂ）は図１のヘリカルエレメン
ト１と円板９との接続部の詳細図である。

【図６】図１の給電回路の構成例を示す図である。

【図７】本発明の一実施例によるヘリカルアンテナの応
用例を示す図である。

【図８】本発明の他の実施例によるヘリカルアンテナの
側面断面図である。

【図９】本発明のヘリカルアンテナのリタ−ンロス特性
の一例を示す図である。

【図１０】本発明のヘリカルアンテナの仰角面内の放射
パタ−ンの一例を示す図である。

【符号の説明】

１，３ヘリカルエレメント２ダイオ−ド４円筒５，９円板６，１０パタ−ン７，１５，８１〜８４，８６インダクタ８棒１１，１３，８５コンデンサ１２給電回路１４入出力ポ−ト１６同軸ケ−ブル２１フイルム基板３１，４１穴３２ハンダ付け

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放射素子が螺旋状に配設されたヘリカル
アンテナであって、前記放射素子が、前記誘電体部材の
下端側に配設された第１の放射素子と、前記誘電体部材
の上端側に配設された第２の放射素子と、前記第１の放
射素子と前記第２の放射素子との接続及び切断を行うス
イッチング素子とからなることを特徴とするヘリカルア
ンテナ。
【請求項２】前記放射素子は、円筒状の誘電体部材の
周面に螺旋状に配設された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】前記スイッチング素子による前記第１の
放射素子と前記第２の放射素子との接続及び切断のスイ
ッチング動作を制御する手段を含むことを特徴とする請
求項１または請求項２記載のヘリカルアンテナ。
【請求項４】前記スイッチング素子は、スイッチング
用のダイオードからなることを特徴とする請求項１から
請求項３のいずれか記載のヘリカルアンテナ。
【請求項５】前記ダイオードにバイアス電流を印加し
て前記第１の放射素子と前記第２の放射素子との接続及
び切断のスイッチング動作を行わせるようにしたことを
特徴とする請求項４記載のヘリカルアンテナ。
【請求項６】円筒状の誘電体部材の周面に螺旋状に配
設された第１の導体と、一端が前記第１の導体の上部先
端に接続されたスイッチング用ダイオ−ドと、前記円筒
状の誘電体部材の周面に螺旋状に配設されかつ前記ダイ
オ−ドの他端に接続された第２の導体とからなるＮ組
（Ｎは正の整数）の放射素子を有し、前記Ｎ組の放射素
子が同一の円筒の周回方向に同一間隔で配置されるよう
にしたことを特徴とするヘリカルアンテナ。
【請求項７】前記第１の導体は、振幅が等しくかつ位
相が３６０°／Ｎ毎に順次異なるように給電されるよう
にしたことを特徴とする請求項６記載のヘリカルアンテ
ナ。
【請求項８】前記ダイオ−ドをスイッチングする手段
を含むことを特徴とする請求項６または請求項７記載の
ヘリカルアンテナ。