JP2000138523A - ヘリカルアンテナ - Google Patents
ヘリカルアンテナInfo
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- JP2000138523A JP2000138523A JP10309288A JP30928898A JP2000138523A JP 2000138523 A JP2000138523 A JP 2000138523A JP 10309288 A JP10309288 A JP 10309288A JP 30928898 A JP30928898 A JP 30928898A JP 2000138523 A JP2000138523 A JP 2000138523A
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- Japan
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- helical
- diode
- helical antenna
- radiating element
- frequency
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/06—Details
- H01Q9/14—Length of element or elements adjustable
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
- H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q11/00—Electrically-long antennas having dimensions more than twice the shortest operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q11/02—Non-resonant antennas, e.g. travelling-wave antenna
- H01Q11/08—Helical antennas
Landscapes
- Details Of Aerials (AREA)
- Support Of Aerials (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
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。
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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
−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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
−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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
(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。
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。
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。
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。
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。
パタ−ンの一例を示す図である。
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 (8)
- 【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。
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JP10309288A JP2000138523A (ja) | 1998-10-30 | 1998-10-30 | ヘリカルアンテナ |
US09/830,422 US6433755B1 (en) | 1998-10-30 | 1999-10-28 | Helical antenna |
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JP10309288A JP2000138523A (ja) | 1998-10-30 | 1998-10-30 | ヘリカルアンテナ |
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- 1999-10-28 US US09/830,422 patent/US6433755B1/en not_active Expired - Fee Related
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