JP2586675B2 - ４線巻ヘリカルアンテナ - Google Patents
４線巻ヘリカルアンテナInfo
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- 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
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- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、移動衛星通信における移動体用小形アンテ
ナに関する。
ナに関する。
（従来の技術） 衛星を介した移動体通信（移動衛星通信）は、高品質
な通信サービスを広範な地域で提供できることから、船
舶を対象とした通信はインマルサット（国際海事衛星機
構）で既に全世界的に提供されており、航空機や陸上移
動体を対象としたシステムの構築も急速に進んでいる。
このような移動衛星通信において、特に、低速データ通
信システムでは、アンテナシステムの小形化のため移動
体の動きによる衛星追尾を必要としないほぼ半球状のカ
バレッジを有する小形アンテナが用いられようとしてい
る。また、一般に移動衛星通信では、円偏波電波が用い
られ、広角度で軸比特性の良いアンテナの適用が望まし
い。この点から、広ビームで軸比特性の良好な小形アン
テナとして、４線巻ヘリカルアンテナ（例えば、C.C.Ki
lgus:“Resonant Quadrafilar Helix",IEEE Trans.vol.
AP−17,May1969）が１つの有力な候補となっている。
な通信サービスを広範な地域で提供できることから、船
舶を対象とした通信はインマルサット（国際海事衛星機
構）で既に全世界的に提供されており、航空機や陸上移
動体を対象としたシステムの構築も急速に進んでいる。
このような移動衛星通信において、特に、低速データ通
信システムでは、アンテナシステムの小形化のため移動
体の動きによる衛星追尾を必要としないほぼ半球状のカ
バレッジを有する小形アンテナが用いられようとしてい
る。また、一般に移動衛星通信では、円偏波電波が用い
られ、広角度で軸比特性の良いアンテナの適用が望まし
い。この点から、広ビームで軸比特性の良好な小形アン
テナとして、４線巻ヘリカルアンテナ（例えば、C.C.Ki
lgus:“Resonant Quadrafilar Helix",IEEE Trans.vol.
AP−17,May1969）が１つの有力な候補となっている。
第７図は、従来の４線巻ヘリカルアンテナの構造を示
しており、41は給電回路、42〜45は給電線、46〜49は螺
旋導体である。螺旋導体47、48、49は位相差が螺旋導体
46に対してそれぞれ、90゜、180゜及び270゜となるよう
に給電され、円偏波が放射される。このアンテナの形状
はピッチ、巻数、及び図に示される螺旋導体の半径で規
定され、上記半球状のビームを得る場合のパラメータと
しては、ピッチを１λ、巻数を0.5とすると、螺旋導体
の半径は0.1λ程度に限定される。ここでλは使用周波
数における波長である。このパラメータ値を有する従来
の４線巻ヘリカルアンテナの放射特性を第８図に示す。
同図において、θは螺旋軸方向からの角度、実線及び点
線はそれぞれ正旋、逆旋円偏波特性である。
しており、41は給電回路、42〜45は給電線、46〜49は螺
旋導体である。螺旋導体47、48、49は位相差が螺旋導体
46に対してそれぞれ、90゜、180゜及び270゜となるよう
に給電され、円偏波が放射される。このアンテナの形状
はピッチ、巻数、及び図に示される螺旋導体の半径で規
定され、上記半球状のビームを得る場合のパラメータと
しては、ピッチを１λ、巻数を0.5とすると、螺旋導体
の半径は0.1λ程度に限定される。ここでλは使用周波
数における波長である。このパラメータ値を有する従来
の４線巻ヘリカルアンテナの放射特性を第８図に示す。
同図において、θは螺旋軸方向からの角度、実線及び点
線はそれぞれ正旋、逆旋円偏波特性である。
（発明が解決しようとする課題） 第８図に示すように、従来の４線巻ヘリカルアンテナ
は、ビーム幅が広く、広範囲において軸比特性がすぐれ
ているが、所望の特性を得るパラメータ値が限定され、
より小形のアンテナを実現出来ないという欠点があっ
た。
は、ビーム幅が広く、広範囲において軸比特性がすぐれ
ているが、所望の特性を得るパラメータ値が限定され、
より小形のアンテナを実現出来ないという欠点があっ
た。
一方、船舶や航空機を対象とした移動衛星通信では、
衛星からの直線波だけでなく海面で反射した電波も受信
してしまい、両者がお互いに干渉しあって、海面反射フ
ェージングと呼ばれる、受信信号レベルが上下する現象
が発生する。移動衛星通信では、この海面反射フェージ
ングによってレベルが低下した場合にも一定の時間率で
通信が可能となるような電力マージンを設定している。
このマージンが大きい程、余分な衛星電力を必要とする
ため、できるだけ海面反射フェージングの影響の少ない
アンテナの使用が望ましい。海面反射フェージングの大
きさはアンテナビームが広い程、また衛星仰角が低い程
大きくなり、上述した小形アンテナでは大きなマージン
が必要となる。ところで、衛星からの円偏波電波は海面
で反射された後、その長軸が海面にほぼ平行な楕円偏波
を有することが知られている。したがって、アンテナの
海面反射波方向の軸比特性が海面反射波の特性とできる
だけ直交する、すなわちその長軸ができるだけ鉛直方向
を向くアンテナの適用が望まれる。
衛星からの直線波だけでなく海面で反射した電波も受信
してしまい、両者がお互いに干渉しあって、海面反射フ
ェージングと呼ばれる、受信信号レベルが上下する現象
が発生する。移動衛星通信では、この海面反射フェージ
ングによってレベルが低下した場合にも一定の時間率で
通信が可能となるような電力マージンを設定している。
このマージンが大きい程、余分な衛星電力を必要とする
ため、できるだけ海面反射フェージングの影響の少ない
アンテナの使用が望ましい。海面反射フェージングの大
きさはアンテナビームが広い程、また衛星仰角が低い程
大きくなり、上述した小形アンテナでは大きなマージン
が必要となる。ところで、衛星からの円偏波電波は海面
で反射された後、その長軸が海面にほぼ平行な楕円偏波
を有することが知られている。したがって、アンテナの
海面反射波方向の軸比特性が海面反射波の特性とできる
だけ直交する、すなわちその長軸ができるだけ鉛直方向
を向くアンテナの適用が望まれる。
しかしながら、従来の４線巻ヘリカルアンテナでは、
海面反射波方向の楕円偏波の長軸がほぼ水平となり、海
面反射フェージングに弱いものである。この様子を第９
図に示す。同図は、仰角５゜における海面反射波の偏波
特性と従来の４線巻ヘリカルアンテナの海面反射波方向
（水平から５゜下方）の偏波特性を示したものである。
同図において、61は海面、62は海面反射波の偏波特性、
63は４線巻ヘリカルアンテナの偏波特性である。この図
に示すように、従来の４線巻ヘリカルアンテナでは反射
波方向の偏波特性が海面反射波の特性と同じくその長軸
が海面にほぼ平行であるため、海面反射波をより強く受
信することとなり、海面反射フェージングに弱いという
欠点を有していた。
海面反射波方向の楕円偏波の長軸がほぼ水平となり、海
面反射フェージングに弱いものである。この様子を第９
図に示す。同図は、仰角５゜における海面反射波の偏波
特性と従来の４線巻ヘリカルアンテナの海面反射波方向
（水平から５゜下方）の偏波特性を示したものである。
同図において、61は海面、62は海面反射波の偏波特性、
63は４線巻ヘリカルアンテナの偏波特性である。この図
に示すように、従来の４線巻ヘリカルアンテナでは反射
波方向の偏波特性が海面反射波の特性と同じくその長軸
が海面にほぼ平行であるため、海面反射波をより強く受
信することとなり、海面反射フェージングに弱いという
欠点を有していた。
本発明は、上記海面反射フェージングの状況下で、フ
ェージングの影響を低減でき、かつ従来の４線巻ヘリカ
ルアンテナに比べて小形の４線巻ヘリカルアンテナを提
供することを目的とする。
ェージングの影響を低減でき、かつ従来の４線巻ヘリカ
ルアンテナに比べて小形の４線巻ヘリカルアンテナを提
供することを目的とする。
（課題を解決するための手段） 第１の発明は、xyz直交座標系のｚ軸上に置かれた給
電回路と、給電回路より延び、各々が直交し、xy平面に
平行な４本の給電線と、給電線の端部にそれぞれ接続さ
れ、螺旋の中心軸がｚ軸と一致し回転方向が同一の４本
の螺旋導体とを備えており、給電回路が給電線にそれぞ
れ位相を変えて給電する４線巻ヘリカルアンテナであっ
て、 給電線と螺旋導体の間にそれぞれ接続される、ｚ軸と
平行で全て同一長さの４本の直線導体を備えていること
である。
電回路と、給電回路より延び、各々が直交し、xy平面に
平行な４本の給電線と、給電線の端部にそれぞれ接続さ
れ、螺旋の中心軸がｚ軸と一致し回転方向が同一の４本
の螺旋導体とを備えており、給電回路が給電線にそれぞ
れ位相を変えて給電する４線巻ヘリカルアンテナであっ
て、 給電線と螺旋導体の間にそれぞれ接続される、ｚ軸と
平行で全て同一長さの４本の直線導体を備えていること
である。
第２の発明は、xyz直交座標系のｚ軸上に置かれた給
電回路と、給電回路より延び、各々が直交し、xy平面に
平行な４本の給電線と、給電線の端部にそれぞれ接続さ
れ、螺旋の中心軸がｚ軸と一致し回転方向が同一の４本
の螺旋導体とを備えており、給電回路が給電線にそれぞ
れ位相を変えて給電する４線巻ヘリカルアンテナであっ
て、 螺旋導体の給電線と逆側の端部にそれぞれ接続され
る、ｚ軸と平行で全て同一長さの４本の直線導体を備え
ていることである。
電回路と、給電回路より延び、各々が直交し、xy平面に
平行な４本の給電線と、給電線の端部にそれぞれ接続さ
れ、螺旋の中心軸がｚ軸と一致し回転方向が同一の４本
の螺旋導体とを備えており、給電回路が給電線にそれぞ
れ位相を変えて給電する４線巻ヘリカルアンテナであっ
て、 螺旋導体の給電線と逆側の端部にそれぞれ接続され
る、ｚ軸と平行で全て同一長さの４本の直線導体を備え
ていることである。
第３の発明は、xyz直交座標系のｚ軸上に置かれた給
電回路と、給電回路より延び、各々が直交し、xy平面に
平行な４本の給電線と、給電線の端部にそれぞれ接続さ
れ、螺旋の中心軸がｚ軸と一致し回転方向が同一の４本
の螺旋導体とを備えており、給電回路が給電線にそれぞ
れ位相を変えて給電する４線巻ヘリカルアンテナであっ
て、 給電線と前記螺旋導体の間にそれぞれ接続される、ｚ
軸と平行で全て同一長さの４本の第１の直線導体と、 螺旋導体の給電線と逆側の端部にそれぞれ接続され
る、ｚ軸と平行で全て同一長さの４本の第２の直線導体
とを備えていることである。
電回路と、給電回路より延び、各々が直交し、xy平面に
平行な４本の給電線と、給電線の端部にそれぞれ接続さ
れ、螺旋の中心軸がｚ軸と一致し回転方向が同一の４本
の螺旋導体とを備えており、給電回路が給電線にそれぞ
れ位相を変えて給電する４線巻ヘリカルアンテナであっ
て、 給電線と前記螺旋導体の間にそれぞれ接続される、ｚ
軸と平行で全て同一長さの４本の第１の直線導体と、 螺旋導体の給電線と逆側の端部にそれぞれ接続され
る、ｚ軸と平行で全て同一長さの４本の第２の直線導体
とを備えていることである。
本発明の一実施形態は、使用周波数での波長λに対し
て、直線導体の長さが0.02〜0.06λ、螺旋導体の螺旋の
ピッチが0.9〜1.1λ、螺旋導体の螺旋の巻数が0.4〜0.
6、螺旋導体の螺旋の半径が0.02〜0.06λであることで
ある。
て、直線導体の長さが0.02〜0.06λ、螺旋導体の螺旋の
ピッチが0.9〜1.1λ、螺旋導体の螺旋の巻数が0.4〜0.
6、螺旋導体の螺旋の半径が0.02〜0.06λであることで
ある。
本発明の他の実施形態は、使用周波数での波長λに対
して、第１の直線導体の長さが0.02〜0.06λ、第２の直
線導体の長さが0.02〜0.06λ、螺旋導体の螺旋のピッチ
が0.9〜1.1λ、螺旋導体の螺旋の巻数が0.4〜0.6、螺旋
導体の螺旋の半径が0.02〜0.06λであることである。
して、第１の直線導体の長さが0.02〜0.06λ、第２の直
線導体の長さが0.02〜0.06λ、螺旋導体の螺旋のピッチ
が0.9〜1.1λ、螺旋導体の螺旋の巻数が0.4〜0.6、螺旋
導体の螺旋の半径が0.02〜0.06λであることである。
（実施例１） 第１図は、本発明における第１の実施例の４線巻ヘリ
カルアンテナの構造を示す。同図において、４線巻ヘリ
カルアンテナは、xyz直交座標系のｚ軸上に置かれた給
電回路41と、給電回路41より延びる各々が直交するxy平
面に平行な４本の給電線42〜45と、該給電線の端部にそ
れぞれ接続される螺旋の中心軸がｚ軸と一致し回転方向
が同一の４本の螺旋導体46〜49と、給電線42〜45と螺旋
導体46〜49の間にそれぞれ接続される、ｚ軸と平行で同
一長さの４本の直線導体11〜14とを備える。
カルアンテナの構造を示す。同図において、４線巻ヘリ
カルアンテナは、xyz直交座標系のｚ軸上に置かれた給
電回路41と、給電回路41より延びる各々が直交するxy平
面に平行な４本の給電線42〜45と、該給電線の端部にそ
れぞれ接続される螺旋の中心軸がｚ軸と一致し回転方向
が同一の４本の螺旋導体46〜49と、給電線42〜45と螺旋
導体46〜49の間にそれぞれ接続される、ｚ軸と平行で同
一長さの４本の直線導体11〜14とを備える。
なお、螺旋導体46〜49の給電線42〜45と逆側の端部
は、第１図に示すように開放してもよいが、さらに該端
部どうしを直交する導体で接続しそれぞれを短絡させて
もよい。
は、第１図に示すように開放してもよいが、さらに該端
部どうしを直交する導体で接続しそれぞれを短絡させて
もよい。
本実施例において、広ビームで軸比特性の良い各パラ
メータ値の一例として、直線導体11〜14の長さを0.04
λ、螺旋導体46〜49の螺旋のピッチを１λ、螺旋導体46
〜49の螺旋の巻数を0.5、螺旋導体46〜49の螺旋の半径
を0.04λとしたときの放射特性を第２図に示す。なお、
λは使用周波数の波長を表わす。本実施例の４線巻ヘリ
カルアンテナは、第２図からわかるように第８図に示す
従来の４線巻ヘリカルアンテナの放射特性と同様な広ビ
ームを有し、かつより良好な軸比特性を有するととも
に、従来の４線巻ヘリカルアンテナに比べて、半径が半
分以下になり小形化を図ることができる。
メータ値の一例として、直線導体11〜14の長さを0.04
λ、螺旋導体46〜49の螺旋のピッチを１λ、螺旋導体46
〜49の螺旋の巻数を0.5、螺旋導体46〜49の螺旋の半径
を0.04λとしたときの放射特性を第２図に示す。なお、
λは使用周波数の波長を表わす。本実施例の４線巻ヘリ
カルアンテナは、第２図からわかるように第８図に示す
従来の４線巻ヘリカルアンテナの放射特性と同様な広ビ
ームを有し、かつより良好な軸比特性を有するととも
に、従来の４線巻ヘリカルアンテナに比べて、半径が半
分以下になり小形化を図ることができる。
本発明の目的を容易に達成できる各パラメータの値の
範囲は、直線導体11〜14の長さは0.02〜0.06λ、螺旋導
体46〜49の螺旋のピッチは0.9〜1.1λ、螺旋導体46〜49
の螺旋の巻数は0.4〜0.6、螺旋導体の螺旋の半径は0.02
〜0.06λである。
範囲は、直線導体11〜14の長さは0.02〜0.06λ、螺旋導
体46〜49の螺旋のピッチは0.9〜1.1λ、螺旋導体46〜49
の螺旋の巻数は0.4〜0.6、螺旋導体の螺旋の半径は0.02
〜0.06λである。
（実施例２） 第３図は、本発明における第２の実施例の４線巻ヘリ
カルアンテナの構造を示す。同図において、４線巻ヘリ
カルアンテナは、xyz直交座標系のｚ軸上に置かれた給
電回路41と、給電回路41より延びる各々が直交するxy平
面に平行な４本の給電線42〜45と、該給電線の端部にそ
れぞれ接続される螺旋の中心軸がｚ軸と一致し回転方向
が同一の４本の螺旋導体46〜49と、螺旋導体46〜49の給
電線42〜45と反対の端部にそれぞれ接続される、ｚ軸と
平行で同一長さの４本の直線導体15〜18とを備える。
カルアンテナの構造を示す。同図において、４線巻ヘリ
カルアンテナは、xyz直交座標系のｚ軸上に置かれた給
電回路41と、給電回路41より延びる各々が直交するxy平
面に平行な４本の給電線42〜45と、該給電線の端部にそ
れぞれ接続される螺旋の中心軸がｚ軸と一致し回転方向
が同一の４本の螺旋導体46〜49と、螺旋導体46〜49の給
電線42〜45と反対の端部にそれぞれ接続される、ｚ軸と
平行で同一長さの４本の直線導体15〜18とを備える。
なお、直線導体15〜18の螺旋導体46〜49と逆側の端部
は、第３図に示すように開放してもよいが、さらに該端
部どうしを直交する導体で接続しそれぞれを短絡させて
もよい。
は、第３図に示すように開放してもよいが、さらに該端
部どうしを直交する導体で接続しそれぞれを短絡させて
もよい。
本実施例において、広ビームで軸比特性の良い各パラ
メータ値の一例として、直線導体11〜14の長さを0.04
λ、螺旋導体46〜49の螺旋のピッチを１λ、螺旋導体46
〜49の螺旋の巻数を0.5、螺旋導体46〜49の螺旋の半径
を0.04λとしたときの放射特性を第４図に示す。なお、
λは使用周波数の波長を表わす。本実施例においても、
第４図に示すように第８図に示す従来の４線巻ヘリカル
アンテナの放射特性と同様な広ビームを有し、かつより
良好な軸比特性を有するとともに、従来の４線巻ヘリカ
ルアンテナに比べて、半径が半分以下になり小形化を図
ることができる。本発明の目的を容易に達成できる各パ
ラメータの値の範囲は、直線導体11〜14の長さは0.02〜
0.06λ、螺旋導体46〜49の螺旋のピッチは0.9〜1.1λ、
螺旋導体46〜49の螺旋の巻数は0.4〜0.6、螺旋導体の螺
旋の半径は0.02〜0.06λである。
メータ値の一例として、直線導体11〜14の長さを0.04
λ、螺旋導体46〜49の螺旋のピッチを１λ、螺旋導体46
〜49の螺旋の巻数を0.5、螺旋導体46〜49の螺旋の半径
を0.04λとしたときの放射特性を第４図に示す。なお、
λは使用周波数の波長を表わす。本実施例においても、
第４図に示すように第８図に示す従来の４線巻ヘリカル
アンテナの放射特性と同様な広ビームを有し、かつより
良好な軸比特性を有するとともに、従来の４線巻ヘリカ
ルアンテナに比べて、半径が半分以下になり小形化を図
ることができる。本発明の目的を容易に達成できる各パ
ラメータの値の範囲は、直線導体11〜14の長さは0.02〜
0.06λ、螺旋導体46〜49の螺旋のピッチは0.9〜1.1λ、
螺旋導体46〜49の螺旋の巻数は0.4〜0.6、螺旋導体の螺
旋の半径は0.02〜0.06λである。
（実施例３） 第５図は、本発明における第３の実施例を示す。同図
において、４線巻ヘリカルアンテナは、xyz直交座標系
のｚ軸上に置かれた給電回路41と、給電回路41より延び
る各々が直交するxy平面に平行な４本の給電線42〜45
と、該給電線の端部にそれぞれ接続される螺旋の中心軸
がｚ軸と一致し回転方向が同一の４本の螺旋導体46〜49
と、給電線42〜45と螺旋導体46〜49の間にそれぞれ接続
される、ｚ軸と平行で同一寸法の４本の直線導体11〜14
と、螺旋導体46〜49の給電線42〜45と反対の端部にそれ
ぞれ接続される、ｚ軸と平行で同一寸法の４本の直線導
体15〜18とを備える。
において、４線巻ヘリカルアンテナは、xyz直交座標系
のｚ軸上に置かれた給電回路41と、給電回路41より延び
る各々が直交するxy平面に平行な４本の給電線42〜45
と、該給電線の端部にそれぞれ接続される螺旋の中心軸
がｚ軸と一致し回転方向が同一の４本の螺旋導体46〜49
と、給電線42〜45と螺旋導体46〜49の間にそれぞれ接続
される、ｚ軸と平行で同一寸法の４本の直線導体11〜14
と、螺旋導体46〜49の給電線42〜45と反対の端部にそれ
ぞれ接続される、ｚ軸と平行で同一寸法の４本の直線導
体15〜18とを備える。
なお、直線導体15〜18の螺旋導体46〜49と逆側の端部
は、第５図に示すように開放してもよいが、さらに該端
部どうしを直交する導体で接続しそれぞれを短絡させて
もよい。
は、第５図に示すように開放してもよいが、さらに該端
部どうしを直交する導体で接続しそれぞれを短絡させて
もよい。
この実施例においても、広ビームを有し、かつ螺旋導
体の半径が小さい４線巻ヘリカルアンテナを実現するこ
とができる。
体の半径が小さい４線巻ヘリカルアンテナを実現するこ
とができる。
本発明の目的を容易に達成できる各パラメータの値の
範囲は、直線導体11〜14の長さは0.02〜0.06λ、直線導
体15〜18の長さは0.02〜0.06λ、螺旋導体46〜49の螺旋
のピッチは0.9〜1.1λ、螺旋導体46〜49の螺旋の巻数は
0.4〜0.6、螺旋導体の螺旋の半径は0.02〜0.06λであ
る。なお、λは使用周波数の波長を表わす。実施例３
は、実施例１や実施例２に比べて、これらのパラメータ
値の設計の自由度がより大きい。
範囲は、直線導体11〜14の長さは0.02〜0.06λ、直線導
体15〜18の長さは0.02〜0.06λ、螺旋導体46〜49の螺旋
のピッチは0.9〜1.1λ、螺旋導体46〜49の螺旋の巻数は
0.4〜0.6、螺旋導体の螺旋の半径は0.02〜0.06λであ
る。なお、λは使用周波数の波長を表わす。実施例３
は、実施例１や実施例２に比べて、これらのパラメータ
値の設計の自由度がより大きい。
第５図に示す構造において、形状を決定するパラメー
タを直線導体11〜14の長さを0.04λ、直線導体15〜18の
長さを0.04λ、螺旋導体46〜49の螺旋のピッチを１λ、
螺旋導体46〜49の螺旋の巻数を0.5、螺旋導体46〜49の
螺旋の半径を0.06λとすると、海面反射波の方向（水平
から５゜〜10゜程度下方）の楕円偏波の長軸方向は、垂
直偏波方向から約40゜（海面から約50゜）となる。この
ときの、海面反射波と本発明における４線巻ヘリカルア
ンテナのそれぞれの偏波特性を第６図に示す。同図にお
いて、64は本発明における４線巻ヘリカルアンテナの海
面反射波方向（水平から５゜下方）の偏波特性である。
同図からも明らかなように、本発明における４線巻ヘリ
カルアンテナの楕円偏波の長軸方向と海面反射波の長軸
方向とはその差がかなり大きいため、海面反射フェージ
ングをかなり低減できることとなる。実際に、衛星仰角
５゜における両アンテナの海面反射フェージングの大き
さを理論的に計算した結果、従来の４線巻ヘリカルアン
テナでは10dB程度のフェージングであったものが、本発
明のアンテナでは7.5dB程度となり、2.5dB（電力で半分
弱）の軽減効果が得られ、本発明の優位性は明らかであ
る。
タを直線導体11〜14の長さを0.04λ、直線導体15〜18の
長さを0.04λ、螺旋導体46〜49の螺旋のピッチを１λ、
螺旋導体46〜49の螺旋の巻数を0.5、螺旋導体46〜49の
螺旋の半径を0.06λとすると、海面反射波の方向（水平
から５゜〜10゜程度下方）の楕円偏波の長軸方向は、垂
直偏波方向から約40゜（海面から約50゜）となる。この
ときの、海面反射波と本発明における４線巻ヘリカルア
ンテナのそれぞれの偏波特性を第６図に示す。同図にお
いて、64は本発明における４線巻ヘリカルアンテナの海
面反射波方向（水平から５゜下方）の偏波特性である。
同図からも明らかなように、本発明における４線巻ヘリ
カルアンテナの楕円偏波の長軸方向と海面反射波の長軸
方向とはその差がかなり大きいため、海面反射フェージ
ングをかなり低減できることとなる。実際に、衛星仰角
５゜における両アンテナの海面反射フェージングの大き
さを理論的に計算した結果、従来の４線巻ヘリカルアン
テナでは10dB程度のフェージングであったものが、本発
明のアンテナでは7.5dB程度となり、2.5dB（電力で半分
弱）の軽減効果が得られ、本発明の優位性は明らかであ
る。
（発明の効果） 以上、図面を用いて説明したように、従来の４線巻ヘ
リカルアンテナでは、広ビームで良好な軸比特性を有す
るためのパラメータが限定されるが、直線導体を螺旋導
体の両端あるいは片端に付加した本発明における４線巻
ヘリカルアンテナでは、設計パラメータ値の自由度が大
きく、アンテナの小形化が可能であるとともに、移動衛
星通信における低仰角で問題となる海面反射フェージン
グの影響を大幅に低減できるものである。
リカルアンテナでは、広ビームで良好な軸比特性を有す
るためのパラメータが限定されるが、直線導体を螺旋導
体の両端あるいは片端に付加した本発明における４線巻
ヘリカルアンテナでは、設計パラメータ値の自由度が大
きく、アンテナの小形化が可能であるとともに、移動衛
星通信における低仰角で問題となる海面反射フェージン
グの影響を大幅に低減できるものである。
第１図は本発明における第１の実施例の４線巻ヘリカル
アンテナの構造、 第２図は本発明における第１の実施例の４線巻ヘリカル
アンテナの放射特性の例、 第３図は本発明における第２の実施例の４線巻ヘリカル
アンテナの構造、 第４図は本発明における第２の実施例の４線巻ヘリカル
アンテナの放射特性の例、 第５図は本発明における第３の実施例の４線巻ヘリカル
アンテナの構造、 第６図は本発明における第３の実施例の４線巻ヘリカル
アンテナの海面反射波方向の偏波特性と海面反射波の偏
波特性、 第７図は従来の４線巻ヘリカルアンテナの構造、 第８図は従来の４線巻ヘリカルアンテナの放射特性、 第９図は従来の４線巻ヘリカルアンテナの海面反射波方
向の偏波特性と海面反射波の偏波特性を示す。 11〜14……給電線と螺旋導体の間に付加された直線導
体、 15〜18……螺旋導体の給電線と逆側の端部に付加された
直線導体、 41……給電回路、 42〜45……給電線、 46〜49……螺旋導体、 61……海面、 62……海面反射波の偏波特性、 63……従来の４線巻ヘリカルアンテナの海面反射波方向
の偏波特性、 64……本発明における４線巻ヘリカルアンテナの海面反
射波方向の偏波特性である。
アンテナの構造、 第２図は本発明における第１の実施例の４線巻ヘリカル
アンテナの放射特性の例、 第３図は本発明における第２の実施例の４線巻ヘリカル
アンテナの構造、 第４図は本発明における第２の実施例の４線巻ヘリカル
アンテナの放射特性の例、 第５図は本発明における第３の実施例の４線巻ヘリカル
アンテナの構造、 第６図は本発明における第３の実施例の４線巻ヘリカル
アンテナの海面反射波方向の偏波特性と海面反射波の偏
波特性、 第７図は従来の４線巻ヘリカルアンテナの構造、 第８図は従来の４線巻ヘリカルアンテナの放射特性、 第９図は従来の４線巻ヘリカルアンテナの海面反射波方
向の偏波特性と海面反射波の偏波特性を示す。 11〜14……給電線と螺旋導体の間に付加された直線導
体、 15〜18……螺旋導体の給電線と逆側の端部に付加された
直線導体、 41……給電回路、 42〜45……給電線、 46〜49……螺旋導体、 61……海面、 62……海面反射波の偏波特性、 63……従来の４線巻ヘリカルアンテナの海面反射波方向
の偏波特性、 64……本発明における４線巻ヘリカルアンテナの海面反
射波方向の偏波特性である。
Claims (5)
- 【請求項１】xyz直交座標系のｚ軸上に置かれた給電回
路と、 該給電回路より延び、各々が直交し、xy平面に平行な４
本の給電線と、 該給電線の端部にそれぞれ接続され、螺旋の中心軸がｚ
軸と一致し回転方向が同一の４本の螺旋導体とを備えて
おり、 該給電回路が該給電線にそれぞれ位相を変えて給電する
４線巻ヘリカルアンテナであって、 前記給電線と前記螺旋導体の間にそれぞれ接続される、
ｚ軸と平行で全て同一長さの４本の直線導体を備えてい
ることを特徴とする４線巻ヘリカルアンテナ。 - 【請求項２】xyz直交座標系のｚ軸上に置かれた給電回
路と、 該給電回路より延び、各々が直交し、xy平面に平行な４
本の給電線と、 該給電線の端部にそれぞれ接続され、螺旋の中心軸がｚ
軸と一致し回転方向が同一の４本の螺旋導体とを備えて
おり、 該給電回路が該給電線にそれぞれ位相を変えて給電する
４線巻ヘリカルアンテナであって、 前記螺旋導体の前記給電線と逆側の端部にそれぞれ接続
される、ｚ軸と平行で全て同一長さの４本の直線導体を
備えていることを特徴とする４線巻ヘリカルアンテナ。 - 【請求項３】xyz直交座標系のｚ軸上に置かれた給電回
路と、 該給電回路より延び、各々が直交し、xy平面に平行な４
本の給電線と、 該給電線の端部にそれぞれ接続され、螺旋の中心軸がｚ
軸と一致し回転方向が同一の４本の螺旋導体とを備えて
おり、 該給電回路が該給電線にそれぞれ位相を変えて給電する
４線巻ヘリカルアンテナであって、 前記給電線と前記螺旋導体の間にそれぞれ接続される、
ｚ軸と平行で全て同一長さの４本の第１の直線導体と、 前記螺旋導体の前記給電線と逆側の端部にそれぞれ接続
される、ｚ軸と平行で全て同一長さの４本の第２の直線
導体とを備えていることを特徴とする４線巻ヘリカルア
ンテナ。 - 【請求項４】請求項１又は２のいずれかに記載の４線巻
ヘリカルアンテナにおいて、 使用周波数での波長λに対して、該直線導体の長さが0.
02〜0.06λ、該螺旋導体の螺旋のピッチが0.9〜1.1λ、
該螺旋導体の螺旋の巻数が0.4〜0.6、該螺旋導体の螺旋
の半径が0.02〜0.06λであることを特徴とする４線巻ヘ
リカルアンテナ。 - 【請求項５】請求項３に記載の４線巻ヘリカルアンテナ
において、 使用周波数での波長λに対して、該第１の直線導体の長
さが0.02〜0.06λ、該第２の直線導体の長さが0.02〜0.
06λ、該螺旋導体の螺旋のピッチが0.9〜1.1λ、該螺旋
導体の螺旋の巻数が0.4〜0.6、該螺旋導体の螺旋の半径
が0.02〜0.06λであることを特徴とする４線巻ヘリカル
アンテナ。
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1991
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