JP2547364B2 - 無線方向探知用アンテナ装置 - Google Patents

無線方向探知用アンテナ装置

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JP2547364B2
JP2547364B2 JP4143114A JP14311492A JP2547364B2 JP 2547364 B2 JP2547364 B2 JP 2547364B2 JP 4143114 A JP4143114 A JP 4143114A JP 14311492 A JP14311492 A JP 14311492A JP 2547364 B2 JP2547364 B2 JP 2547364B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】複数の板状アンテナを用いて電波
の到来方向を探知する無線方向探知用アンテナ装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】探知すべき電波の到来方向が配置される
面と平行な平面をもつ板状アンテナによって得られる出
力中の方位成分により電波の到来方向を探知する構成
が、特開昭60−14766、特開昭59−10840
4などに開示されている。
【0003】上記の従来技術による構成では、複数の直
交配置された板状アンテナの各頂点を信号抽出と終端と
に交互に切換える構成または、複数の板状アンテナを上
下に重ねて直交配置したものを上記と同様の切換えを行
うようにした構成になっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一般に、無線方向探知
機における測定誤差のうち、他の擾乱物体の影響をうけ
ることに起因するサイト誤差は、アンテナの配置外径が
大きいほど少なくなり、周波数が低い場合には共軸形の
複合ループアンテナ、周波数が高い場合には循環切換位
相変調方式によるアンテナなどのように、各アンテナの
配置間隔を大きくしてアンテナの配置外径を大きくとる
ことにより、各アンテナが擾乱物体からの輻射波を受け
る距離になるべく大きな差を設けることが望ましいこと
が、昭和32年8月コロナ社発行「無線方位測定機」の
180〜182頁などに開示されている。
【0005】したがって、上記のような従来のもので
は、超短波帯用として構成した場合、板状アンテナの長
さ自体が受信波長以上の長さにできないので、配置外径
が探知する電波の波長以上に拡げることができないた
め、このサイト誤差を低減するのに限界があるという不
都合があった。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記のよう
な3つ以上の板状アンテナにより構成されるアンテナ装
置であり、このアンテナ装置の外径よりも大きい接地面
の上に各板状アンテナを接地面と間隔をおいて配置し、
同時に各板状アンテナをこのアンテナ装置の中心から見
た方向を異ならせて配置した、電波の到来方向にもとづ
く方位成分をもつ探知信号が、このアンテナ装置の各板
状アンテナの外側端の出力を所定の順序で切換えて得ら
れるようにした無線方向探知用アンテナ装置において、
上記各板状アンテナの平面を菱形に形成すると同時に、
各板状アンテナの最もこのアンテナ装置の中心に近い端
部に接地面に対する終端抵抗を設けるアンテナ手段と、
各板状アンテナの菱形の長手方向の各頂点を結ぶ線をこ
のアンテナ装置の中心から放射状に方向を異ならせて各
板状アンテナ装置を配置すると同時に、各端部をこの中
心から外側に離れた点に配置し、さらに隣接する各板状
アンテナを互いに接触することなく離して配置するアン
テナ配置手段とを設けることにより上記の課題を解決し
得るようにしたものである。
【0007】
【実施例】250MHZ〜500MHZの方向探知用ア
ンテナ装置における実施例を図面により説明する。
【0008】図において、アンテナ11〜14は90°
間隔の放射状線a・b・c・d 上に設けられた板状ア
ンテナで、各放射状線に対して線対称の形状をもつ導体
板、例えば、四角形のアルミ板をその対角線が放射状線
と一致するように配置したものである。
【0009】終端抵抗21〜24は後記の終端インピー
ダンスに相当する抵抗器で、各アンテナ11〜14の内
側の頂角点、つまり、終端点25〜28に例えば図7
(a)のように同軸ケーブル用コネクターの受側の芯線
側を端子として使用し、シールド側を後記の接地基板1
0に接続し、コネクターの栓側芯線とシールド側との間
に無誘導の抵抗器を接続したもの、つまり、同軸型無反
射終端器で後記の接地基板10との間に電気的に接続す
る。
【0010】信号抽出端子61〜64は、各アンテナ1
1〜14の外側の頂角点、つまり、抽出点に設けた端子
であり、例えば、同軸ケーブル用コネクターの受側を端
子として使用したもので、図7(b)のように芯線側を
抽出点に接続しシールド側を後記の接地基板10に接続
し、栓側に同軸ケーブル101〜104を接続したもの
である。この信号抽出端子61〜64の信号出力は信号
抽出用ケーブル101〜104によって切換部5にある
各切換回路41〜44に導かれている。
【0011】接地基板10は到来電波に対して各アンテ
ナ11〜14よりみた場合電気的に実質的に接地されて
いると見做される接地面を形成する導体板で、例えば、
アンテナの配置外径Dの2〜3倍程度の大きさの外径を
もつアルミニューム板であり、地上または空中に適宜の
方法で支持されている。
【0012】各アンテナ11〜14が接地基板10上に
支持される高さhと、終端抵抗21〜24の値γとの関
係は、各アンテナ11〜14と接地基板10との間の波
動インピーダンスの終端点におけるインピーダンス終端
抵抗の値γになるように高さhを調整してあり、例え
ば、各アンテナ11〜14の各片が12センチメート
ル、アンテナとアンテナの間隔sが5センチメートル、
終端抵抗21〜24の値γが50オーム、信号抽出用ケ
ーブル101〜104のインピーダンスが50オームの
場合、高さhは2〜3センチメートルになるように信号
抽出端子61〜64部分と終端点25〜28部分の高さ
を設定している。この場合、アンテナの配置外径Dは約
41センチメートルであり、接地基板10の外径は約1
00センチメートルにしてある。
【0013】切換部5は、後記の各切換え回路41〜4
4とその切換信号9A〜9Dを発生する切換信号発生回
路9などを収納したシールド箱体であり例えばアルミニ
ウム板で作られたキャビネットで接地基板10のアンテ
ナ11〜14と反対側面に接続固定してある。
【0014】切換回路41〜44は、それぞれ各個に設
けたダイオード7と抵抗8、および共通に設けたチョー
クコイル110とによって構成されたダイオードスイッ
チング回路であり、後記の切換信号発生回路9から与え
られる切換信号9A〜9Dを各抵抗8とチョークコイル
110間に加えることにより、ケーブル101〜104
によって、各ダイオード7の入力側に与えられている各
アンテナ11〜14の受信出力を定められた順序、例え
ば、アンテナ11・12・13・14の順にくり返し
て、順次にスイッチングしてとり出し、共通の出力線1
11に出力して探知信号111Aを得るようにしたもの
である。
【0015】以上のような構成において、各アンテナ1
1〜14の指向特性は図4(a)に示すようなカージオ
イド型の単向指向性になる。したがってアンテナ11〜
14の各指向特性を一面にまとめて表わせば、図4
(b)のような指向特性11A〜14Aになり、切換信
号9A〜9Dを図4(c)のように、順次に位相をずら
せた4相の矩形波信号にすることによって、同図の探知
信号111Aのような電波の到来方向がαにあるアンテ
ナ11が最大の出力11aとなり、その反対方向にある
アンテナ13が最小の出力13aとなるような方位成分
をもつ探知信号111Aを得ることができ、例えば、図
4(c)の信号をフーリエ展開することにより、その基
本波の位相点によって方向を検出するなどの方法で方向
探知ができる。
【0016】また、この発明では、上記のような構成の
アンテナ装置において、特に、アンテナ11〜14の平
面の形状を、図8(a)のように、アンテナ11〜14
の平面を菱形に形成するとともに、この菱形の長手方向
の各頂点を結ぶ線が放射状線a〜d上になるように配置
するように構成しているものである。
【0017】 さらに、同様の構成において、アンテナ
11〜14の平面の菱形を、図8(a)のように、外側
の角度と内側の角度とを異ならせた非対称菱形様四辺形
に変形構成し、さらには、図8(b)のように、各アン
テナ11〜14の平面を高周波絶縁材の支柱31〜34
で支持して、信号抽出点61〜64の高さh1と終端点
25〜28の高さh2とを異ならせてアンテナの平面を
傾斜することにより、この傾斜を変えて、アンテナ11
〜14の外側と内側でのインピーダンスの異なりを是正
して、インビーダンス整合を確保し得るようにしてあ
る。その際に、例えば、内側(終端点側)の低いインピ
ーダンスを外側(信号抽出点側)の高いインピーダンス
に整合させるには、図8(a)(b)に例示されている
ように、内側における板状アンテナ11〜14と接地面
10との間の間隔h を外側におけるそれ(h )に対
して相対的に小さくし、内側における板状アンテナ11
〜14の対向隅部を挟んで該アンテナの隣辺により形成
される角度θ を外側におけるそれ(θ )に対して相
対的に大きくするのが好適であることは、説明を要しな
いであろう。
【0018】なお、各アンテナ11〜14の信号抽出点
61〜64と終端点25〜28とを逆にした構成でも上
記と同様な探知信号を得ることができるが、各アンテナ
11〜14の指向性が形成される方向に他のアンテナが
配置された形態になるため、これらが影響して指向特性
が乱されるので、方向探知用アンテナ装置としては不向
きである。
【0019】〔変実施例〕 この発明は次のような変形実施が可能である。 (1)アンテナ11〜14の数は、図5のように、最少
の場合3個とし、配置外径効果・探知感度・方向精度な
どを向上する場合にはなるべく多数設けた方がよい。
【0020】(2)アンテナ11〜14を配置する方向
の放射状線a・b・cの角度間隔が、装置の構造上均等
にできない場合は、適宜の不均等角度間隔にして方向探
知のための角度算出をこれに対応したものにする。
【0021】(3)アンテナ11〜14の放射状線上に
配置する位置、つまり、アンテナの配置中心よりの距離
を構造上の都合により均等にできない場合は、図6のよ
うに、不均等にして方向探知のための角度算出をこれに
対応したものにする。
【0022】(4)終端抵抗21〜24を図9のように
各アンテナ11〜14の終端点25〜28と接地基板1
0との間に接続する。
【0023】(5)各アンテナ11〜14の信号抽出点
61〜64と終端点25〜28とを逆にした構成でも上
記と同様な探知信号を得るように構成する。なお、この
構成の場合、各アンテナ11〜14の指向性が形成され
る方向に他のアンテナが配置された形態になるため、こ
れらが影響して指向特性が乱される場合もあるので、こ
の影響に対する対策を講ずる必要がある。
【0024】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、板状
アンテナを間隔配置することによってアンテナの配置外
径Dを大きくすることができるので、超短波帯のような
波長が短い電波に対してもサイト誤差の少い無線方向探
知用アンテナ装置を提供することができる特長がある。
【0025】上記の実施例では250MHZ〜500M
HZの場合について述べたが、150MHZ〜500M
HZであっても方向探知機としての最低限度の信号対雑
音比と指向特性の前後比を得られる。
【0026】また、各アンテナ11〜14の各辺を約2
5センチメートル、アンテナの間隔を約10センチメー
トルにして30MHZ〜200MHZ用のアンテナ装置
を得ることもできるなど目的の周波数帯に合わせたもの
が得られる。
【0027】アンテナの感度を上げ、方向誤差を少なく
するには、配置の外径Dに対してアンテナ11〜14の
数をなるべく多くした方がよいが、隣接するアンテナを
余り近付けると、アンテナ間の相互干渉によって方向探
知に支障を招くことになる。
【0028】しかし、この発明によれば、各アンテナ1
1〜14を菱形に形成してあるため、同一の配置外径で
アンテナの配置数を多くした場合でも、隣接するアンテ
ナ間の相互干渉を少なくすることができるので、感度と
方向探知精度のよい無線方向探知用アンテナ装置を提供
し得るなどの特長がある。
【図面の簡単な説明】
図面は実施例を示し、各図の内容は次のとおりである。
【図1】平面図
【図2】縦断面図
【図3】回路構成図
【図4】(a)・(b)は指向性パターン図、(c)は
各部信号波形図
【図5】アンテナ配置平面図
【図6】アンテナ配置平面図
【図7】要部側面図
【図8】(a)はアンテナ形状平面図、(b)は要部断
面図
【図9】要部断面図
【符号の説明】
11〜14 アンテナ 21〜24 終端抵抗 25〜28 終端点 31〜34 支柱 41〜44 切換回路 5 切換部 61〜64 信号抽出点 7 ダイオード 8 抵抗 9 切換信号発生回路 10 接地基板 110 チョークコイル 111 出力線 101〜104 信号抽出用ケーブル 11A〜14A アンテナ指向特性 11a〜14a 各アンテナの出力 9A〜9D 切換信号 h アンテナの接地基板からの高さ h1 ンテナの接地基板からの高さ h2 アンテナの接地基板からの高さ a〜d 放射状線 D 配置外径 s アンテナ間隔 α 電波の到来方向・ θ1 〜θ3 放射状線の角度間隔

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 3つ以上の板状アンテナを含んで構成さ
    れるアンテナ装置であり、前記アンテナ装置の外径より
    も大きい接地面の上方に各前記板状アンテナを前記接地
    に対して間隔をおいて平面的に支持し、各前記板状ア
    ンテナどうしを接触させずに離隔して、前記アンテナ装
    置の中心から見た方向を異ならせて配置し、前記アンテ
    ナ装置の各前記板状アンテナからの出力信号を所定の順
    序で切り換えて、電波の到来方向に基づく方位成分を有
    する探知信号を生成するようにした無線方向探知用アン
    テナ装置であって、 a.前記アンテナ装置の中心から異なる方向に延びる放
    射状線上沿いに1対の対向隅部が位置し、2対の対向隅
    部の各対において、各隅部を挟んで隣辺により形成され
    る角度が相等しい菱形様四辺形の形状を有する板状アン
    テナ手段 b.前記板状アンテナ手段の前記放射状線上沿いの1対
    の前記対向隅部の一方端に配置され、前記接地面に対し
    て終端抵抗を形成する終端点手段 c.前記板状アンテナ手段の前記放射状線上沿いの1対
    の前記対向隅部の他方端に配置され、前記板状アンテナ
    手段から出力信号を抽出する信号抽出点手段を備えてい
    ることを特徴とする無線方向探知用アンテナ装置。
  2. 【請求項2】 前記板状アンテナ手段の前記放射状線上
    沿いの1対の前対向隅部の一方端と前記接地面との間
    の間隔と、前記放射状線上沿いの1対の前記対向隅部の
    他方端と前記接地面との間の間隔とが異なり、前記板状
    アンテナ手段が前記接地面の上方に傾斜状態で支持され
    ている請求項1記載の無線方向探知用アンテナ装置。
  3. 【請求項3】 前記板状アンテナ手段が2対の前記対向隅部のうち、前記放射状線上沿いに位置
    する1対の前記対向隅部以外の1対の前記対向隅部にお
    いて、各隅部を挟んで隣辺により形成される角度が相等
    しく、前記放射状線上沿いに位置する1対の前記対向隅
    部において、各隅部を挟んで隣辺により形成される角度
    が互いに異なる非対称菱形様四辺形の形状を有する板状
    アンテナ手段である請求項1記載の無線方向探知用アン
    テナ装置。
  4. 【請求項4】 前記板状アンテナ手段の前記放射状線上
    沿いの1対の前記対向隅部の一方端と前記接地面との間
    の間隔と、前記放射状線上沿いの1対の 前記対向隅部の
    他方端と前記接地面との間の間隔とが異なり、前記板状
    アンテナ手段が前記接地面の上方に傾斜状態で支持さ
    れ、1対の前記対向隅部の一方端において、前記対向隅
    部を挟んで隣辺により形成される角度と、1対の前記対
    向隅部の他方端において、前記対向隅部を挟んで隣辺に
    より形成される角度とが異なる請求項3記載の無線方向
    探知用アンテナ装置。
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