JP2636164B2 - パラメトリック増幅型進行波アンテナ - Google Patents
パラメトリック増幅型進行波アンテナInfo
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- JP2636164B2 JP2636164B2 JP6066148A JP6614894A JP2636164B2 JP 2636164 B2 JP2636164 B2 JP 2636164B2 JP 6066148 A JP6066148 A JP 6066148A JP 6614894 A JP6614894 A JP 6614894A JP 2636164 B2 JP2636164 B2 JP 2636164B2
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- Japan
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- wave
- antenna
- linear conductor
- induced
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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
Landscapes
- Details Of Aerials (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、線条導体上に生じる誘
起波を到来波と強結合させてパラメトリック増幅させる
パラメトリック増幅型進行波アンテナに関するもので、
特に、放送波、レーダ波、国際通信、船舶通信、近距離
通信、地・水平線外通信ほか、広い周波数に亙り殆どあ
らゆる無線通信に適用でき、到来波に対し高指向性高利
得受信系を構成するのに好適ならしめるものである。
起波を到来波と強結合させてパラメトリック増幅させる
パラメトリック増幅型進行波アンテナに関するもので、
特に、放送波、レーダ波、国際通信、船舶通信、近距離
通信、地・水平線外通信ほか、広い周波数に亙り殆どあ
らゆる無線通信に適用でき、到来波に対し高指向性高利
得受信系を構成するのに好適ならしめるものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のアンテナは、導電率が無限大の完
全導体に近い金属、例えば導電率σ＝５．８×１０7 Ｓ
／ｍの銅等を使用した準完全導体系アンテナが大部分で
あるが、線条導体の水平部が垂直部に比べて多く、実効
高が大である水平型アンテナとしては、マイクロ波スト
リップアンテナ、長・中波用マルコニー・ベントアンテ
ナ、短波用水平タブレット、特に導電率が金属に比べて
遥かに低く、例えばσ≒１０〜１０-5Ｓ／ｍ程度の導電
性が悪く損失のある大地を利用した長波用ウェーブ（Be
verage）アンテナ等とがある。
全導体に近い金属、例えば導電率σ＝５．８×１０7 Ｓ
／ｍの銅等を使用した準完全導体系アンテナが大部分で
あるが、線条導体の水平部が垂直部に比べて多く、実効
高が大である水平型アンテナとしては、マイクロ波スト
リップアンテナ、長・中波用マルコニー・ベントアンテ
ナ、短波用水平タブレット、特に導電率が金属に比べて
遥かに低く、例えばσ≒１０〜１０-5Ｓ／ｍ程度の導電
性が悪く損失のある大地を利用した長波用ウェーブ（Be
verage）アンテナ等とがある。
【０００３】このうち、マイクロストリップアンテナ
は、金属基板上方に金属ストリップを配置したもので、
本発明が対象とするてアンテナと構造上類似している
が、本発明では基板が金属でなく、動作・受信法も全く
異なる。従って、構造・原理・動作上、本発明に最も近
い従来例として、ウェーブ（Beverage）アンテナについ
て以下説明する。
は、金属基板上方に金属ストリップを配置したもので、
本発明が対象とするてアンテナと構造上類似している
が、本発明では基板が金属でなく、動作・受信法も全く
異なる。従って、構造・原理・動作上、本発明に最も近
い従来例として、ウェーブ（Beverage）アンテナについ
て以下説明する。
【０００４】図６は従来のウェーブアンテナの概略図を
示すもので、例えば“H.H.Beverage, C.W.Rice, and E.
W.Kellogg, Wave Antenna : A New Type of Highly Dir
ective Antenna, Transactions A.I.E.E.Vol.42, Feb.
1923, pp.215-216”「文献１」に記載されているもので
ある。図において、９は受信すべき波長の波長程度の長
さを持つ地上高数ｍの線条導体（水平架空線）で、到来
波の投射面内に架設される。１０は帰路となる大地、３
は送信局に近い入力端、４は受信機側の受信端、５は受
信機である。
示すもので、例えば“H.H.Beverage, C.W.Rice, and E.
W.Kellogg, Wave Antenna : A New Type of Highly Dir
ective Antenna, Transactions A.I.E.E.Vol.42, Feb.
1923, pp.215-216”「文献１」に記載されているもので
ある。図において、９は受信すべき波長の波長程度の長
さを持つ地上高数ｍの線条導体（水平架空線）で、到来
波の投射面内に架設される。１０は帰路となる大地、３
は送信局に近い入力端、４は受信機側の受信端、５は受
信機である。
【０００５】従来のウェーブアンテナは、到来波が線条
導体９に沿って進行するとき、線条導体９の各部分に誘
起される誘起波の電流が順次累加され、受信端４におい
てこれら累計されたものを受信機５に導くもので、図３
の曲線ｂに示す如く、線条導体９上の一点で最大となる
理を利用したものである（例えば、中上・小野著“無線
電信電話、III．電波の輻射”、電気日本社、pp.152-15
4「文献２」参照）。
導体９に沿って進行するとき、線条導体９の各部分に誘
起される誘起波の電流が順次累加され、受信端４におい
てこれら累計されたものを受信機５に導くもので、図３
の曲線ｂに示す如く、線条導体９上の一点で最大となる
理を利用したものである（例えば、中上・小野著“無線
電信電話、III．電波の輻射”、電気日本社、pp.152-15
4「文献２」参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したウェーブアン
テナでは、汎用周波数は長波帯（１００ｋＨｚ以下、波
長３ｋｍ以上）で使用され、後述するように、線条導体
９に誘起される進行波の位相速度は光速より低い遅波
で、到来空間波（平面波）が線条導体９に沿って進行す
る速さは光速より大である速波となるため、実際は線条
導体９内の電流分布は図３の曲線ｂのようになり、受信
端４に近づくに従い、電流は最初は増加するが、ある点
において最大となり、この点を過ぎると反って減少す
る。
テナでは、汎用周波数は長波帯（１００ｋＨｚ以下、波
長３ｋｍ以上）で使用され、後述するように、線条導体
９に誘起される進行波の位相速度は光速より低い遅波
で、到来空間波（平面波）が線条導体９に沿って進行す
る速さは光速より大である速波となるため、実際は線条
導体９内の電流分布は図３の曲線ｂのようになり、受信
端４に近づくに従い、電流は最初は増加するが、ある点
において最大となり、この点を過ぎると反って減少す
る。
【０００７】これは、到来波と線条導体９に沿う誘起波
との間に、速度差のため位相差を生じ、ある点を越える
と互いに打ち消すように動作するためである（例えば
「文献２」pp.152-154参照）。言い換えれば、ウェーブ
アンテナにおいて、到来波と誘起波とは、後述するよう
に、強結合（共振）条件を満足しない弱結合であるた
め、誘起波の電流自体に増幅作用も起こらず、その減衰
定数は、線路固有波（姿態）の減衰定数α0 はα0 ＞０
となり、従って、利得も小さい。
との間に、速度差のため位相差を生じ、ある点を越える
と互いに打ち消すように動作するためである（例えば
「文献２」pp.152-154参照）。言い換えれば、ウェーブ
アンテナにおいて、到来波と誘起波とは、後述するよう
に、強結合（共振）条件を満足しない弱結合であるた
め、誘起波の電流自体に増幅作用も起こらず、その減衰
定数は、線路固有波（姿態）の減衰定数α0 はα0 ＞０
となり、従って、利得も小さい。
【０００８】本発明は、このような問題点を解消するた
めになされたもので、到来波と線条導体に沿う進行波と
なる誘起波との強結合現象の発見に基づいた新しいパラ
メトリック増幅作用を利用し、従来のアンテナに比して
遥かに広い応用と格段の高指向性高利得受信を得ること
ができるパラメトリック増幅型進行波アンテナを得るこ
とを目的とするものである。
めになされたもので、到来波と線条導体に沿う進行波と
なる誘起波との強結合現象の発見に基づいた新しいパラ
メトリック増幅作用を利用し、従来のアンテナに比して
遥かに広い応用と格段の高指向性高利得受信を得ること
ができるパラメトリック増幅型進行波アンテナを得るこ
とを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
パラメトリック増幅型進行波アンテナは、基板上方に架
設される線条導体の両端をそれぞれ一括無反射終端させ
ると共に、上記基板として、その電気定数が使用周波数
に応じて下式を満足する値を有する半導体ないし損失誘
電体を使用することにより、
パラメトリック増幅型進行波アンテナは、基板上方に架
設される線条導体の両端をそれぞれ一括無反射終端させ
ると共に、上記基板として、その電気定数が使用周波数
に応じて下式を満足する値を有する半導体ないし損失誘
電体を使用することにより、
【数２】 上記線条導体上に生じる誘起波をその位相速度が光速よ
り早い速波とし、該誘起波を到来波と強結合させてパラ
メトリック増幅させることを特徴とするものである。
り早い速波とし、該誘起波を到来波と強結合させてパラ
メトリック増幅させることを特徴とするものである。
【００１０】また、請求項２に係るパラメトリック増幅
型進行波アンテナは、上記線条導体を埋め込む強誘電体
を備えたことを特徴とするものである。
型進行波アンテナは、上記線条導体を埋め込む強誘電体
を備えたことを特徴とするものである。
【００１１】さらに、請求項３に係るパラメトリック増
幅型進行波アンテナは、上記線条導体を誘電体でなる箱
体内に収納すると共に、この箱体内に高誘電率で、かつ
低導電率の絶縁油を充填させたことを特徴とするもので
ある。
幅型進行波アンテナは、上記線条導体を誘電体でなる箱
体内に収納すると共に、この箱体内に高誘電率で、かつ
低導電率の絶縁油を充填させたことを特徴とするもので
ある。
【００１２】
【作用】本発明の請求項１に係るパラメトリック増幅型
進行波アンテナにおいては、到来波が水平に近いある投
射角で入射すると、線条導体に起電力が誘起されて電流
が流れ、帰路となる基板の作用で線条導体に沿う進行波
となる誘起波は、ある周波数帯で位相速度が光速より僅
かに速い速波となり、到来波の水平方向位相速度に合致
して、到来波と誘起波との間に強結合が生じ、到来波の
パラメトリックな作用により線条導体内電流は増幅され
て受信端において最大となり、大きな利得が得られる。
進行波アンテナにおいては、到来波が水平に近いある投
射角で入射すると、線条導体に起電力が誘起されて電流
が流れ、帰路となる基板の作用で線条導体に沿う進行波
となる誘起波は、ある周波数帯で位相速度が光速より僅
かに速い速波となり、到来波の水平方向位相速度に合致
して、到来波と誘起波との間に強結合が生じ、到来波の
パラメトリックな作用により線条導体内電流は増幅され
て受信端において最大となり、大きな利得が得られる。
【００１３】また、請求項２に係るパラメトリック増幅
型進行波アンテナにおいては、上記線条導体を埋め込む
強誘電体を備えたことにより、アンテナ環境を空気の代
わりに強誘電体を用い屈折率を高めてアンテナ系を小型
化することを可能にする。
型進行波アンテナにおいては、上記線条導体を埋め込む
強誘電体を備えたことにより、アンテナ環境を空気の代
わりに強誘電体を用い屈折率を高めてアンテナ系を小型
化することを可能にする。
【００１４】さらに、請求項３に係るパラメトリック増
幅型進行波アンテナにおいては、上記線条導体を誘電体
でなる箱体内に収納すると共に、この箱体内に高誘電率
で、かつ低導電率の絶縁油を充填させることにより、ア
ンテナ環境を液体の絶縁油で覆わせることができ、屈折
率を高めてアンテナ系を小型化すると共に、その製造を
容易にする。
幅型進行波アンテナにおいては、上記線条導体を誘電体
でなる箱体内に収納すると共に、この箱体内に高誘電率
で、かつ低導電率の絶縁油を充填させることにより、ア
ンテナ環境を液体の絶縁油で覆わせることができ、屈折
率を高めてアンテナ系を小型化すると共に、その製造を
容易にする。
【００１５】
【実施例】実施例１．図１はこの発明の実施例１を示す
概略図である。図において、１は従来の単一或いは二線
条導体よりは寧ろ多線条導体（３〜７本）、２は線条導
体１の帰路を成す半導体ないし損失性誘電体基板で、そ
の電気定数（導電率及び誘電率）は、後述するようにし
て、使用周波数に応じて決定される。ここで、基板２に
使用される「半導体」と「損失誘電体」との相違は、半
導体中では到来波によって誘起される変位電流がおおよ
そ伝導電流に同程度（σ〜ωε）で、損失誘電体中では
変位電流が伝導電流を遥かに凌駕する（σ《ωε）こと
を意味し、例えば天然大地では、通常、１〜１００ＭＨ
ｚの周波数帯では半導体、１００ＭＨｚ以上の周波数帯
では損失誘電体と見なせる。各線条導体１の長さｌは、
│α0ｌ│≪１（α0：固有波減衰定数）、β0ｌ＞１或
いはｌ＞λ（λ：空間波の波長）で、この線条導体１は
等間隔で、かつ同一高さの位置に配置され、両端３，４
はそれぞれ図示の如く特性インピーダンスＺ0で一括終
端し、受信端４に受信機５を接続する。
概略図である。図において、１は従来の単一或いは二線
条導体よりは寧ろ多線条導体（３〜７本）、２は線条導
体１の帰路を成す半導体ないし損失性誘電体基板で、そ
の電気定数（導電率及び誘電率）は、後述するようにし
て、使用周波数に応じて決定される。ここで、基板２に
使用される「半導体」と「損失誘電体」との相違は、半
導体中では到来波によって誘起される変位電流がおおよ
そ伝導電流に同程度（σ〜ωε）で、損失誘電体中では
変位電流が伝導電流を遥かに凌駕する（σ《ωε）こと
を意味し、例えば天然大地では、通常、１〜１００ＭＨ
ｚの周波数帯では半導体、１００ＭＨｚ以上の周波数帯
では損失誘電体と見なせる。各線条導体１の長さｌは、
│α0ｌ│≪１（α0：固有波減衰定数）、β0ｌ＞１或
いはｌ＞λ（λ：空間波の波長）で、この線条導体１は
等間隔で、かつ同一高さの位置に配置され、両端３，４
はそれぞれ図示の如く特性インピーダンスＺ0で一括終
端し、受信端４に受信機５を接続する。
【００１６】上記線条導体１の材料は銅、その半径ａ及
び高さｈは、使用周波数ｆの増大と共に何れも減少する
値のものを使用し、例えば、ｆ＝５ＭＨｚ〜５０ＧＨｚ
に対し、ａ＝２．５〜０．５ｍｍ程度、ｈ＝７．５ｍ〜
１ｃｍの範囲にする。従って、終端インピーダンス（特
性インピーダンス）は以上の諸定数によって決まり、純
抵抗に近い。基板２の大きさは、上記線条導体１よりも
少し長く、幅は数分の１波長から数波長程度である。
び高さｈは、使用周波数ｆの増大と共に何れも減少する
値のものを使用し、例えば、ｆ＝５ＭＨｚ〜５０ＧＨｚ
に対し、ａ＝２．５〜０．５ｍｍ程度、ｈ＝７．５ｍ〜
１ｃｍの範囲にする。従って、終端インピーダンス（特
性インピーダンス）は以上の諸定数によって決まり、純
抵抗に近い。基板２の大きさは、上記線条導体１よりも
少し長く、幅は数分の１波長から数波長程度である。
【００１７】上記のように構成されたパラメトリック進
行波アンテナにおいては、到来波による鎖交磁束により
線条導体１に起電力が誘起され、その誘起される起電力
によって分布誘導電流を生じ、特性インピーダンスＺ0
で一括終端された受信端４に吸収されるが、上記誘導電
流による誘起波が受信端４に向かう間、後述するよう
に、線条導体１の傾きが強結合角、つまり到来波が強結
合を起こす投射角に配置されることにより、強結合条件
を満たしてパラメトリック増幅を受け、受信端４におい
て高指向性高利得受信が得られる。このとき、到来波と
逆方向に向かう線条導体１内誘起電流は、一括終端され
た送信側特性インピーダンスＺ0 に吸収されて無反射と
なり、受信端電流に無関係であることは言うまでもな
い。また、線条導体１をＮ線条とすることにより、利得
が単線の場合よりも２０ｌｏｇ10Ｎ［ｄＢ］増加する。
例えば、３線条の場合に単線に比べて２０ｌｏｇ10３＝
９．５４［ｄＢ］の利得増加がある。
行波アンテナにおいては、到来波による鎖交磁束により
線条導体１に起電力が誘起され、その誘起される起電力
によって分布誘導電流を生じ、特性インピーダンスＺ0
で一括終端された受信端４に吸収されるが、上記誘導電
流による誘起波が受信端４に向かう間、後述するよう
に、線条導体１の傾きが強結合角、つまり到来波が強結
合を起こす投射角に配置されることにより、強結合条件
を満たしてパラメトリック増幅を受け、受信端４におい
て高指向性高利得受信が得られる。このとき、到来波と
逆方向に向かう線条導体１内誘起電流は、一括終端され
た送信側特性インピーダンスＺ0 に吸収されて無反射と
なり、受信端電流に無関係であることは言うまでもな
い。また、線条導体１をＮ線条とすることにより、利得
が単線の場合よりも２０ｌｏｇ10Ｎ［ｄＢ］増加する。
例えば、３線条の場合に単線に比べて２０ｌｏｇ10３＝
９．５４［ｄＢ］の利得増加がある。
【００１８】図２は上述した本実施例におけるパラメト
リック増幅型進行波アンテナと従来のウェーブアンテナ
を比較して示す到来波と線条導体１に沿う誘起波との関
係を説明するものである。今、基板２に対する到来波の
投射角がθi で、時刻ｔにおける到来波の波面は面ＡＢ
にあり、△ｔ時間経過後には面Ａ′Ｂ′になるとする
と、基板２と波面上の交点Ａは基板２上に沿ってＡから
Ａ′との間、つまりｃ△ｔ／ｓｉｎθi 移動することに
なり、従って、見掛け上の水平方向の到来波の位相速度
はｃ／ｓｉｎθi となり、光速ｃより早い速波となる。
リック増幅型進行波アンテナと従来のウェーブアンテナ
を比較して示す到来波と線条導体１に沿う誘起波との関
係を説明するものである。今、基板２に対する到来波の
投射角がθi で、時刻ｔにおける到来波の波面は面ＡＢ
にあり、△ｔ時間経過後には面Ａ′Ｂ′になるとする
と、基板２と波面上の交点Ａは基板２上に沿ってＡから
Ａ′との間、つまりｃ△ｔ／ｓｉｎθi 移動することに
なり、従って、見掛け上の水平方向の到来波の位相速度
はｃ／ｓｉｎθi となり、光速ｃより早い速波となる。
【００１９】一方、時刻ｔにおいて波面が線条導体１と
交差する点Ｐで生じる誘起波Ｘは、△ｔ時間経過後に到
来波の波面上の点Ｐ′に移動し、従って、見掛け上の位
相速度はｃ／ｓｉｎθi となり、光速より早い速波とな
って絶えず到来波とともに移動し、従って、図中Ｘから
ａに変化するように、上記到来波による誘起波へのパラ
メトリックな増幅がなされ、振幅が増幅する増幅波とな
る。
交差する点Ｐで生じる誘起波Ｘは、△ｔ時間経過後に到
来波の波面上の点Ｐ′に移動し、従って、見掛け上の位
相速度はｃ／ｓｉｎθi となり、光速より早い速波とな
って絶えず到来波とともに移動し、従って、図中Ｘから
ａに変化するように、上記到来波による誘起波へのパラ
メトリックな増幅がなされ、振幅が増幅する増幅波とな
る。
【００２０】他方、ウエーブアンテナに生じる時刻ｔに
おける誘起波は、後述する弱結合の場合（i）に相当す
るので、位相速度は光速ｃより遅く、△ｔ時間経過後
は、波面上の点Ｐ″に移動して、図中ｂに示すように、
減衰波となる。
おける誘起波は、後述する弱結合の場合（i）に相当す
るので、位相速度は光速ｃより遅く、△ｔ時間経過後
は、波面上の点Ｐ″に移動して、図中ｂに示すように、
減衰波となる。
【００２１】上述したように、本実施例に係るパラメト
リック増幅型進行波アンテナの場合に生じる誘起波は、
従来のウェーブアンテナの場合が減衰波になるのに対し
て、増幅波となるが、以下、その原理について図２及び
図３を参照して詳細に説明する。
リック増幅型進行波アンテナの場合に生じる誘起波は、
従来のウェーブアンテナの場合が減衰波になるのに対し
て、増幅波となるが、以下、その原理について図２及び
図３を参照して詳細に説明する。
【００２２】本アンテナに到来波が水平に近いある投射
角θi で入射すると、線条導体１に起電力を誘起し、線
条導体１に電流が流れ、帰路となる基板２の作用で、図
２に示すように、線条導体１に沿う進行波となる誘起波
は、ある周波数帯で位相速度が光速より僅かに速い速波
となり、到来波の水平方向位相速度に合致して、到来波
と誘起波との間に強結合を生じ、到来波のパラメトリッ
クな作用により線条導体１内電流は増幅され、受信端４
において最大となり、大きな利得が得られる（図３符号
ａ参照）。
角θi で入射すると、線条導体１に起電力を誘起し、線
条導体１に電流が流れ、帰路となる基板２の作用で、図
２に示すように、線条導体１に沿う進行波となる誘起波
は、ある周波数帯で位相速度が光速より僅かに速い速波
となり、到来波の水平方向位相速度に合致して、到来波
と誘起波との間に強結合を生じ、到来波のパラメトリッ
クな作用により線条導体１内電流は増幅され、受信端４
において最大となり、大きな利得が得られる（図３符号
ａ参照）。
【００２３】これは、進行波管の増幅作用に似ており、
到来波が電子ビームの役割を、線条導体１に沿う誘起波
が螺線回路に沿うマイクロ波に相当する。本質的な相違
点は、進行波管においては、電子ビームの役割が既存の
遅波を増幅するのみであるのに対し、本アンテナにおい
ては、到来波が速波を誘起すると同時にその誘起波のパ
ラメトリック増幅をも受け持つ二重の役割を果たしてい
ることである。
到来波が電子ビームの役割を、線条導体１に沿う誘起波
が螺線回路に沿うマイクロ波に相当する。本質的な相違
点は、進行波管においては、電子ビームの役割が既存の
遅波を増幅するのみであるのに対し、本アンテナにおい
ては、到来波が速波を誘起すると同時にその誘起波のパ
ラメトリック増幅をも受け持つ二重の役割を果たしてい
ることである。
【００２４】数式的には、長さｌなる単一線条導体１の
両端とその帰路となる基板２との間を、それぞれ特性イ
ンピーダンスＺ0 で終端した本アンテナに、到来波とし
て空間平面波が到来する場合、線条導体１に平行な軸を
ｚ軸とした時、線条導体１上の電流分布Ｉ（ｚ）は、式
（１）に示す強制項を持つ分布定数線路（線条導体１を
線路として置き換え説明する）の電信方程式を満足し
（H. Kikuchi, ActiveDistributed Parameter Lines wi
th Ground Return, EMC 84 : Proc. Internaーtional W
roclaw Symp. on Electromagnetic Compatibility, 198
4, pp.153−162［文献３］参照）、その解は、両端にお
ける無反射条件を考慮して、結局、式（２）に示すもの
となる。
両端とその帰路となる基板２との間を、それぞれ特性イ
ンピーダンスＺ0 で終端した本アンテナに、到来波とし
て空間平面波が到来する場合、線条導体１に平行な軸を
ｚ軸とした時、線条導体１上の電流分布Ｉ（ｚ）は、式
（１）に示す強制項を持つ分布定数線路（線条導体１を
線路として置き換え説明する）の電信方程式を満足し
（H. Kikuchi, ActiveDistributed Parameter Lines wi
th Ground Return, EMC 84 : Proc. Internaーtional W
roclaw Symp. on Electromagnetic Compatibility, 198
4, pp.153−162［文献３］参照）、その解は、両端にお
ける無反射条件を考慮して、結局、式（２）に示すもの
となる。
【００２５】
【数３】
【００２６】ここで、ｊ＝√−１，Г＝α＋ｊβは線路
の伝播定数、α，βはそれぞれ減衰及び位相定数、θi
は投射角（垂直方向となす角）、ｋ1 は媒質１の波数、
Ｙは線路の並列アドミタンス、Ｅ(e) は線路表面におけ
る投射波及び反射波の印加全電界水平成分で、電界が投
射面内にある場合に式（３）となる。
の伝播定数、α，βはそれぞれ減衰及び位相定数、θi
は投射角（垂直方向となす角）、ｋ1 は媒質１の波数、
Ｙは線路の並列アドミタンス、Ｅ(e) は線路表面におけ
る投射波及び反射波の印加全電界水平成分で、電界が投
射面内にある場合に式（３）となる。
【００２７】
【数４】
【００２８】ここで、Ｅi は投射電界、ｈは線路の高
さ、Ｒは反射係数である。式（２）から入力端電流Ｉ
(０)及び受信端電流Ｉ(ｌ)は、式（４）及び（５）に示
すものとなり、アンテナ利得は式（６）となる。なお、
Ｎ線条の場合には、利得が２０ｌｏｇ10Ｎ〔ｄＢ〕増加
する。
さ、Ｒは反射係数である。式（２）から入力端電流Ｉ
(０)及び受信端電流Ｉ(ｌ)は、式（４）及び（５）に示
すものとなり、アンテナ利得は式（６）となる。なお、
Ｎ線条の場合には、利得が２０ｌｏｇ10Ｎ〔ｄＢ〕増加
する。
【００２９】
【数５】
【００３０】ところで、上記関係式において誘起波の伝
播定数を考察すると以下のようになる。 (i) Г≠ｊｋ1 ｓｉｎθi ：弱結合の場合 誘起波の線路伝播定数Гは、線路の固有波姿態の伝播定
数Г0 に等しく、Г＝Г0 ，α＝α0 ，β＝β0 とな
り、線路上の誘起波は到来波に弱結合する。従来のウェ
ーブアンテナは、β0 ＞ｋ1 、誘起波の位相速度がＶP0
＝ω／β0 ＜ω／ｋ1＝ｃ（：光速度）で遅波となり、
この場合に該当する。
播定数を考察すると以下のようになる。 (i) Г≠ｊｋ1 ｓｉｎθi ：弱結合の場合 誘起波の線路伝播定数Гは、線路の固有波姿態の伝播定
数Г0 に等しく、Г＝Г0 ，α＝α0 ，β＝β0 とな
り、線路上の誘起波は到来波に弱結合する。従来のウェ
ーブアンテナは、β0 ＞ｋ1 、誘起波の位相速度がＶP0
＝ω／β0 ＜ω／ｋ1＝ｃ（：光速度）で遅波となり、
この場合に該当する。
【００３１】(ii) Г≒ｊｋ1 ｓｉｎθi ：強結合（共
振）の場合 Г−ｊｋ1 ｓｉｎθi ＝α＋ｊ（β−ｋ1 ｓｉｎθi )
≒０となるので、β≒ｋ1 ｓｉｎθi 、従って、誘起波
の位相速度ＶP 及び位相定数βは式（７）ないし（９）
に示す関係のものとなり、誘起波の位相速度は光速ｃよ
り大で、明らかに速波となる。このとき、受信端電流は
式（５）から式（１０）に簡単化され、受信端４に向か
う進行波のみとなる。
振）の場合 Г−ｊｋ1 ｓｉｎθi ＝α＋ｊ（β−ｋ1 ｓｉｎθi )
≒０となるので、β≒ｋ1 ｓｉｎθi 、従って、誘起波
の位相速度ＶP 及び位相定数βは式（７）ないし（９）
に示す関係のものとなり、誘起波の位相速度は光速ｃよ
り大で、明らかに速波となる。このとき、受信端電流は
式（５）から式（１０）に簡単化され、受信端４に向か
う進行波のみとなる。
【００３２】
【数６】
【００３３】次に、強結合の場合における誘起波の線路
伝播定数Гを求めるには、到来波と線路上の誘起波が強
結合する場合の線路電流分布式（１２）（［文献３］、
p.158 参照］を使用する。この式（１２）は、到来波の
ある場合の分布定数線路方程式（１１）において、強制
項Ｅ(e) の空間因子が式（３）と強結合の条件から式
（１１ａ）と置けて、これからＶを消去して直ちに得ら
れる。
伝播定数Гを求めるには、到来波と線路上の誘起波が強
結合する場合の線路電流分布式（１２）（［文献３］、
p.158 参照］を使用する。この式（１２）は、到来波の
ある場合の分布定数線路方程式（１１）において、強制
項Ｅ(e) の空間因子が式（３）と強結合の条件から式
（１１ａ）と置けて、これからＶを消去して直ちに得ら
れる。
【００３４】
【数７】
【００３５】ここで、Г0 は到来波のない場合の線路固
有波の伝播定数で、既知のものであり、（H.Kikuchi、Wa
ve Propagation along Infinite Wire above Ground at
High Frequncies、Electrotech.J.Japan、Vol 2,No、3/4、
1956、pp.73〜78「文献４」；H.Kikuchi、Propagation Co
efficient of the Beverage Aerial,Proc.IEE,Vol.120,
No.6,June,1973,pp.637-638「文献５」；H.Kikuchi、Pow
er Line Transmissionand Radiation、in Power Line Ra
diation and Its Coupling to the Ionosphere and Mag
netosphere、edited by H.Kikuchi,Reidel,Dordrecht,19
83,pp.59-80「文献６」）によって与えられている。
有波の伝播定数で、既知のものであり、（H.Kikuchi、Wa
ve Propagation along Infinite Wire above Ground at
High Frequncies、Electrotech.J.Japan、Vol 2,No、3/4、
1956、pp.73〜78「文献４」；H.Kikuchi、Propagation Co
efficient of the Beverage Aerial,Proc.IEE,Vol.120,
No.6,June,1973,pp.637-638「文献５」；H.Kikuchi、Pow
er Line Transmissionand Radiation、in Power Line Ra
diation and Its Coupling to the Ionosphere and Mag
netosphere、edited by H.Kikuchi,Reidel,Dordrecht,19
83,pp.59-80「文献６」）によって与えられている。
【００３６】式（１０）及び式（１２）から、誘起波の
線路伝播定数Г＝α＋ｊβは、式（１３）及び（１４）
の関係によって決定され、誘起波の線路減衰定数は、α
＜０、すなわち、線路固有波の減衰定数α0 ＞０を負に
変えて増幅波となる。
線路伝播定数Г＝α＋ｊβは、式（１３）及び（１４）
の関係によって決定され、誘起波の線路減衰定数は、α
＜０、すなわち、線路固有波の減衰定数α0 ＞０を負に
変えて増幅波となる。
【００３７】
【数８】
【００３８】これは、正に、到来波と線路上の誘起波と
の強結合により、到来波が誘起波の発生と、誘起波のパ
ラメトリック増幅作用との二重の役割を演じていること
になる。強結合による減衰より増幅へのカタストロフ
（激変）に比して、誘起波の位相定数及び位相速度の変
化は僅少で、誘起波の位相速度ＶP と線路固有波の位相
速度ＶP0の間には、式（１５）なる関係があり、誘起波
が速波であることは言う迄もないが、到来波と線路上の
誘起波の強結合によって、誘起波の位相速度は線路固有
波の位相速度よりも僅かに遅くなる。
の強結合により、到来波が誘起波の発生と、誘起波のパ
ラメトリック増幅作用との二重の役割を演じていること
になる。強結合による減衰より増幅へのカタストロフ
（激変）に比して、誘起波の位相定数及び位相速度の変
化は僅少で、誘起波の位相速度ＶP と線路固有波の位相
速度ＶP0の間には、式（１５）なる関係があり、誘起波
が速波であることは言う迄もないが、到来波と線路上の
誘起波の強結合によって、誘起波の位相速度は線路固有
波の位相速度よりも僅かに遅くなる。
【００３９】
【数９】
【００４０】このとき、強結合角、すなわち、到来波が
強結合を起す投射角［θi］Resは式（１６）によって与
えられる。また、θi ＝（π／２）−φと置けば、式
（１６）は式（１７）に置き換えることができる。ここ
で、δ0、εは線路によって決まる既知の量である。
強結合を起す投射角［θi］Resは式（１６）によって与
えられる。また、θi ＝（π／２）−φと置けば、式
（１６）は式（１７）に置き換えることができる。ここ
で、δ0、εは線路によって決まる既知の量である。
【００４１】
【数１０】
【００４２】また、線路固有波の位相定数β0 従って位
相速度は、式（１２ａ）、（１２ｂ）、（１２ｃ）から
［δc ／４ａ、Ｑ、Ｑ'、Ｐ、Ｐ'］《ｌｎ｛（２ｈ−
ａ）／ａ｝を考慮してTaylor展開の一次項のみを残し、
Γ0 の虚数部を取り、式（１５）を参照して式（１８）
の形で求められる［文献６、ｐ．６６参照］。
相速度は、式（１２ａ）、（１２ｂ）、（１２ｃ）から
［δc ／４ａ、Ｑ、Ｑ'、Ｐ、Ｐ'］《ｌｎ｛（２ｈ−
ａ）／ａ｝を考慮してTaylor展開の一次項のみを残し、
Γ0 の虚数部を取り、式（１５）を参照して式（１８）
の形で求められる［文献６、ｐ．６６参照］。
【００４３】
【数１１】
【００４４】ここに、δc ＝√［２／（ωσcμc）］は
表皮の深さ（ω＝２πｆ、σc、μc：線条導体の導電率
及び透磁率）で、Ｑ及びＱ’は［文献４〜６］から、例
えば［文献６、ｐ．６５参照］から式（１９）及び式
（２０）と書ける。また、Ｑ及びＱ’は［文献６、ｐ．
７０参照］に見られるように、数値計算によりあらかじ
め図表として用意することができる。
表皮の深さ（ω＝２πｆ、σc、μc：線条導体の導電率
及び透磁率）で、Ｑ及びＱ’は［文献４〜６］から、例
えば［文献６、ｐ．６５参照］から式（１９）及び式
（２０）と書ける。また、Ｑ及びＱ’は［文献６、ｐ．
７０参照］に見られるように、数値計算によりあらかじ
め図表として用意することができる。
【００４５】
【数１２】
【００４６】ここで、Ｒｅは実数部、ｋ2 2＝ω2ε2μ2
−jωσ2μ2，ｋ1 2＝ω2ε1μ1，μ1＝μ2＝μ0，添字
１，２はそれぞれ媒質１、媒質２（基板）を表す。
−jωσ2μ2，ｋ1 2＝ω2ε1μ1，μ1＝μ2＝μ0，添字
１，２はそれぞれ媒質１、媒質２（基板）を表す。
【００４７】ここで、与えられた周波数に対して基板２
の材料を決定するには、その周波数で式（２１）を満足
するように、数値計算または予め用意された一連の図表
（例えば［文献６］ｐ．７０参照）から、基板の電気定
数である導電率σ2 及び誘電率ε2 を選ぶ。
の材料を決定するには、その周波数で式（２１）を満足
するように、数値計算または予め用意された一連の図表
（例えば［文献６］ｐ．７０参照）から、基板の電気定
数である導電率σ2 及び誘電率ε2 を選ぶ。
【００４８】
【数１３】
【００４９】例えば、テレビ周波数ｆ≒１００ＭＨｚに
対しては、σ2 ≒１０-1〜１Ｓ／ｍ，ε2≒５ε
0（ε0：空気誘電率）ならば、式（２１）を満足し、式
（１８）から線路の固有波は速波となる。このような半
導体基板を使用する場合の強結合角を予測するには、線
条導体の半径及び高さを決めた上で、式（１９）及び式
（２０）を用いてＱ及びＱ’を数値計算または図表を用
いて求め、式（１８）から線路固有波の位相定数ＶP0を
求めた後、式（１４）、（１５）からそれぞれδ0 及び
εを求めることにより、従って、式（１６）から強結合
角［θi］Resが求まり、到来波の方向が理論的に予測で
きる。しかしながら、実際には基板２の傾きを可変に
し、実験的に最大感度が得られる方向に設置すればよ
い。
対しては、σ2 ≒１０-1〜１Ｓ／ｍ，ε2≒５ε
0（ε0：空気誘電率）ならば、式（２１）を満足し、式
（１８）から線路の固有波は速波となる。このような半
導体基板を使用する場合の強結合角を予測するには、線
条導体の半径及び高さを決めた上で、式（１９）及び式
（２０）を用いてＱ及びＱ’を数値計算または図表を用
いて求め、式（１８）から線路固有波の位相定数ＶP0を
求めた後、式（１４）、（１５）からそれぞれδ0 及び
εを求めることにより、従って、式（１６）から強結合
角［θi］Resが求まり、到来波の方向が理論的に予測で
きる。しかしながら、実際には基板２の傾きを可変に
し、実験的に最大感度が得られる方向に設置すればよ
い。
【００５０】また、使用周波数に対して、本アンテナの
固有波が速波（位相速度が光速より大）になるような基
板の電気定数（導電率及び誘電率）を得るには、［文献
４〜６］に基づいた理論式及び図表を使用して決定す
る。
固有波が速波（位相速度が光速より大）になるような基
板の電気定数（導電率及び誘電率）を得るには、［文献
４〜６］に基づいた理論式及び図表を使用して決定す
る。
【００５１】上述したように、上記実施例１に係るパラ
メトリック増幅型進行波アンテナによれば、基板２上方
に架設される単線または多線条導体１の両端をそれぞれ
一括無反射終端させると共に、上記基板２として、その
電気定数が使用周波数に応じて式（１９）ないし式（２
１）を満足する値を有する半導体ないし損失誘電体を使
用し、上記線条導体１上に生じる誘起波を到来波と強結
合させてパラメトリック増幅させるので、到来波が水平
に近いある投射角で入射すると、線条導体１に起電力が
誘起されて電流が流れ、帰路となる基板２の作用で線条
導体１に沿う進行波となる誘起波は、ある周波数帯で位
相速度が光速より僅かに速い速波となり、到来波の水平
方向位相速度に合致して、到来波と誘起波との間に強結
合を生じ、到来波のパラメトリックな作用により線条導
体１内電流は増幅されて受信端４において最大となり、
大きな利得が得られる。
メトリック増幅型進行波アンテナによれば、基板２上方
に架設される単線または多線条導体１の両端をそれぞれ
一括無反射終端させると共に、上記基板２として、その
電気定数が使用周波数に応じて式（１９）ないし式（２
１）を満足する値を有する半導体ないし損失誘電体を使
用し、上記線条導体１上に生じる誘起波を到来波と強結
合させてパラメトリック増幅させるので、到来波が水平
に近いある投射角で入射すると、線条導体１に起電力が
誘起されて電流が流れ、帰路となる基板２の作用で線条
導体１に沿う進行波となる誘起波は、ある周波数帯で位
相速度が光速より僅かに速い速波となり、到来波の水平
方向位相速度に合致して、到来波と誘起波との間に強結
合を生じ、到来波のパラメトリックな作用により線条導
体１内電流は増幅されて受信端４において最大となり、
大きな利得が得られる。
【００５２】また、本アンテナの強結合角（到来波と誘
起波の線条導体方向の進行速度が一致する角度）を到来
方向に合わせることにより、現用のアンテナ（例えばテ
レビ或いは衛星放送受信アンテナ）よりも遥かに高い利
得が得られる。さらに、使用周波数に応じて、所定の電
気定数（導電率及び誘電率）を持つ半導体乃至損失性誘
電体材料が、到来波による誘起波のパラメトリック増幅
効果を生じさせることができ、所定の電気定数を持つ半
導体ないし損失性誘電体材料（或種のコンクリートの
類）の製造法を確立することにより、量産が容易であ
る。
起波の線条導体方向の進行速度が一致する角度）を到来
方向に合わせることにより、現用のアンテナ（例えばテ
レビ或いは衛星放送受信アンテナ）よりも遥かに高い利
得が得られる。さらに、使用周波数に応じて、所定の電
気定数（導電率及び誘電率）を持つ半導体乃至損失性誘
電体材料が、到来波による誘起波のパラメトリック増幅
効果を生じさせることができ、所定の電気定数を持つ半
導体ないし損失性誘電体材料（或種のコンクリートの
類）の製造法を確立することにより、量産が容易であ
る。
【００５３】実施例２．上記実施例１では、多線条導体
１の帰路基板２として、所定の半導体ないし損失性誘電
体材料を使用しているが、本実施例２では、この材質を
飛翔体（例えば航空機）上に薄膜として貼り付けまたは
塗布するもので、特に、飛翔体進行方向に鋭い指向性を
持たせることができる。
１の帰路基板２として、所定の半導体ないし損失性誘電
体材料を使用しているが、本実施例２では、この材質を
飛翔体（例えば航空機）上に薄膜として貼り付けまたは
塗布するもので、特に、飛翔体進行方向に鋭い指向性を
持たせることができる。
【００５４】実施例３．上記実施例１、２において、使
用周波数に対するアンテナ系を小型化するか、またはそ
のアンテナ系をより低い周波数帯で使用するためには、
屈折率ｎの媒質においては波長が１／ｎに短縮する（空
気中の波長に比べて）という相似則を適用する。実際に
は、図４に示すように、基板２を除いたアンテナを高誘
電率で、かつ低導電率の誘電体である強誘電体６中に埋
め込む。一例として、比誘電率εs ＝１００、すなわち
屈折率ｎ＝１０の強誘電体を使用すると、アンテナの大
きさは、周囲の媒質１が空気の場合に比べて１／１０に
短縮される。
用周波数に対するアンテナ系を小型化するか、またはそ
のアンテナ系をより低い周波数帯で使用するためには、
屈折率ｎの媒質においては波長が１／ｎに短縮する（空
気中の波長に比べて）という相似則を適用する。実際に
は、図４に示すように、基板２を除いたアンテナを高誘
電率で、かつ低導電率の誘電体である強誘電体６中に埋
め込む。一例として、比誘電率εs ＝１００、すなわち
屈折率ｎ＝１０の強誘電体を使用すると、アンテナの大
きさは、周囲の媒質１が空気の場合に比べて１／１０に
短縮される。
【００５５】実施例４．また、上記実施例３と同様な小
型化は、図５に示すように、アンテナを誘電体薄膜壁８
の空箱内に収納すると共に、この箱体内に、高誘電率
で、かつ低導電率の誘電体として機能する絶縁油７を充
填させることによっても実現できる。この場合、周囲の
媒質１として、上記実施例３のように、アンテナを強誘
電体６内に埋め込むよりは、箱体内に絶縁油７を充填さ
せれば良いから製造が遥かに容易となる。
型化は、図５に示すように、アンテナを誘電体薄膜壁８
の空箱内に収納すると共に、この箱体内に、高誘電率
で、かつ低導電率の誘電体として機能する絶縁油７を充
填させることによっても実現できる。この場合、周囲の
媒質１として、上記実施例３のように、アンテナを強誘
電体６内に埋め込むよりは、箱体内に絶縁油７を充填さ
せれば良いから製造が遥かに容易となる。
【００５６】実施例５．上記実施例１ないし４では、多
線条導体１の帰路基板２として、所定の半導体ないし損
失性誘電体材料を使用しており、周波数も超短波・マイ
クロ波帯であるが、本実施例５では、それらの帰路基板
２の代わりに天然の大地を利用する。このとき、強結合
の周波数は、大地の電気定数（導電率及び誘電率）に支
配されるため低くなり、通常１〜１００ＭＨｚ帯とな
る。アンテナを従来のウェーブアンテナと同様に、天然
の大地を帰路として動作するには、使用周波数を、大地
の電気定数（導電率及び誘電率）に応じて、従来の長波
帯（１００ｋＨｚ以下、波長３ｋｍ以上）より、中短波
帯（１.５〜６ＭＨｚ、波長２００〜５０ｍ）ないし短
波帯（６〜３０ＭＨｚ、波長５０〜１０ｍ）に上げて使
用することができる。
線条導体１の帰路基板２として、所定の半導体ないし損
失性誘電体材料を使用しており、周波数も超短波・マイ
クロ波帯であるが、本実施例５では、それらの帰路基板
２の代わりに天然の大地を利用する。このとき、強結合
の周波数は、大地の電気定数（導電率及び誘電率）に支
配されるため低くなり、通常１〜１００ＭＨｚ帯とな
る。アンテナを従来のウェーブアンテナと同様に、天然
の大地を帰路として動作するには、使用周波数を、大地
の電気定数（導電率及び誘電率）に応じて、従来の長波
帯（１００ｋＨｚ以下、波長３ｋｍ以上）より、中短波
帯（１.５〜６ＭＨｚ、波長２００〜５０ｍ）ないし短
波帯（６〜３０ＭＨｚ、波長５０〜１０ｍ）に上げて使
用することができる。
【００５７】実施例６．本実施例６は、実施例５におけ
る大地帰路の代わりに、海洋帰路としたもので、強結合
周波数帯は、大地帰路の場合より上昇して、通常１０〜
５００ＭＨｚ帯を使用に供する。多線条導体１の帰路と
して、大地の代わりに海洋を利用する場合、船舶・艦船
に本アンテナを設置することができ、また、本アンテナ
を、海洋を帰路として動作するには、使用周波数を超短
波帯（３０ＭＨｚ以上、波長１０ｍ以下）とすることに
より使用することができる。
る大地帰路の代わりに、海洋帰路としたもので、強結合
周波数帯は、大地帰路の場合より上昇して、通常１０〜
５００ＭＨｚ帯を使用に供する。多線条導体１の帰路と
して、大地の代わりに海洋を利用する場合、船舶・艦船
に本アンテナを設置することができ、また、本アンテナ
を、海洋を帰路として動作するには、使用周波数を超短
波帯（３０ＭＨｚ以上、波長１０ｍ以下）とすることに
より使用することができる。
【００５８】このように、帰路として、天然の大地のみ
ならず、所定の半導体ないし損失性誘電体材料を使用す
ることによって、使用周波数を、利得の少ない長波帯で
なく、中短波、短波、超短波、さらにマイクロ波帯に上
げ、それぞれの周波数に適応した大きさ（寸法）と電気
定数（導電率及び誘電率）を有する半導体ないし損失性
誘電体材料を基板として使用することができる。また、
アンテナ系を強誘電体中に埋め込みまたは絶縁油中に浸
すようにして、アンテナ環境を空気の代わりに、強誘電
体または絶縁油とすることによってアンテナの小型化が
可能となり、さらに、所要周波数及び使用目的に応じ
て、中短波、短波、超短波帯においては、帰路基盤とし
て天然の大地あるいは海洋を、超短波、マイクロ波帯に
おいては所定の半導体ないし損失性誘電体基板を使用す
ることができる。
ならず、所定の半導体ないし損失性誘電体材料を使用す
ることによって、使用周波数を、利得の少ない長波帯で
なく、中短波、短波、超短波、さらにマイクロ波帯に上
げ、それぞれの周波数に適応した大きさ（寸法）と電気
定数（導電率及び誘電率）を有する半導体ないし損失性
誘電体材料を基板として使用することができる。また、
アンテナ系を強誘電体中に埋め込みまたは絶縁油中に浸
すようにして、アンテナ環境を空気の代わりに、強誘電
体または絶縁油とすることによってアンテナの小型化が
可能となり、さらに、所要周波数及び使用目的に応じ
て、中短波、短波、超短波帯においては、帰路基盤とし
て天然の大地あるいは海洋を、超短波、マイクロ波帯に
おいては所定の半導体ないし損失性誘電体基板を使用す
ることができる。
【００５９】ところで、上記各実施例の説明では、主と
して、テレビ、衛星放送、レーダまたは国際通信受信用
アンテナに利用する場合であるが、高指向性送信アンテ
ナ・レーダ等にも利用または共用できる。このとき、送
信端に送信機または信号発生機を接続し、放射端は開放
すればよい。
して、テレビ、衛星放送、レーダまたは国際通信受信用
アンテナに利用する場合であるが、高指向性送信アンテ
ナ・レーダ等にも利用または共用できる。このとき、送
信端に送信機または信号発生機を接続し、放射端は開放
すればよい。
【００６０】
【発明の効果】以上のように、本発明の請求項１によれ
ば、基板上に架設される線条導体の両端をそれぞれ一括
無反射終端させると共に、上記基板として、その電気定
数が使用周波数に応じて所定の式を満足する値を有する
半導体ないし損失誘電体を使用し、上記線条導体上に生
じる誘起波を到来波と強結合させてパラメトリック増幅
させるので、到来波が水平に近いある投射角で入射する
と、線条導体に起電力が誘起されて電流が流れ、帰路と
なる基板の作用で線条導体に沿う進行波となる誘起波
は、ある周波数帯で位相速度が光速より僅かに速い速波
となり、到来波の水平方向位相速度に合致して、到来波
と誘起波との間に強結合を生じ、到来波のパラメトリッ
クな作用により線条導体内電流は増幅されて受信端にお
いて最大となり、大きな利得が得られる。
ば、基板上に架設される線条導体の両端をそれぞれ一括
無反射終端させると共に、上記基板として、その電気定
数が使用周波数に応じて所定の式を満足する値を有する
半導体ないし損失誘電体を使用し、上記線条導体上に生
じる誘起波を到来波と強結合させてパラメトリック増幅
させるので、到来波が水平に近いある投射角で入射する
と、線条導体に起電力が誘起されて電流が流れ、帰路と
なる基板の作用で線条導体に沿う進行波となる誘起波
は、ある周波数帯で位相速度が光速より僅かに速い速波
となり、到来波の水平方向位相速度に合致して、到来波
と誘起波との間に強結合を生じ、到来波のパラメトリッ
クな作用により線条導体内電流は増幅されて受信端にお
いて最大となり、大きな利得が得られる。
【００６１】また、請求項２によれば、上記線条導体を
埋め込む強誘電体を備えたことにより、アンテナ環境を
空気の代わりに強誘電体を用い屈折率を高めてアンテナ
系を小型化することができる。
埋め込む強誘電体を備えたことにより、アンテナ環境を
空気の代わりに強誘電体を用い屈折率を高めてアンテナ
系を小型化することができる。
【００６２】さらに、請求項３によれば、上記線条導体
を誘電体でなる箱体内に収納すると共に、この箱体内に
高誘電率で、かつ低導電率の絶縁油を充填させることに
より、アンテナ環境を液体の絶縁油で覆わせて、屈折率
を高めてアンテナ系を小型化すると共に、その製造を容
易にする。
を誘電体でなる箱体内に収納すると共に、この箱体内に
高誘電率で、かつ低導電率の絶縁油を充填させることに
より、アンテナ環境を液体の絶縁油で覆わせて、屈折率
を高めてアンテナ系を小型化すると共に、その製造を容
易にする。
【図１】本発明の実施例１を示す全体構成図である。
【図２】本発明のアンテナと従来のウェーブアンテナを
比較して示す到来波と誘起波との強結合によるパラメト
リック増幅作用の説明図である。
比較して示す到来波と誘起波との強結合によるパラメト
リック増幅作用の説明図である。
【図３】本発明のアンテナと従来のウェーブアンテナの
線条導体上電流分布の比較を示す説明図である。
線条導体上電流分布の比較を示す説明図である。
【図４】本発明の実施例３を示す全体構成図である。
【図５】本発明の実施例４を示す全体構成図である。
【図６】従来のウェーブアンテナの全体構成図である。
１ 線条導体 ２ 半導体ないし損失性誘電体基板 ３ 送信局に近い入力端（特性インピーダンス終端） ４ 受信端（特性インピーダンス終端） ５ 受信機 ６ 強誘電体 ７ 絶縁油 ８ 誘電体薄膜壁 ９ 単一或いは二線条導体 １０ 大地（帰路）
フロントページの続き (56)参考文献 米国特許2945227（ＵＳ，Ａ) 電子通信学会大学講座18「アンテナ・ 電波伝搬」、虫明康人著、昭和32年２月 28日初版、コロナ社、Ｐ．132−135「Ｚ ｅｎｎｅｃｋの表面波」（国立国会図書 館昭和36年３月６日受入) 電気学会雑誌、昭和32年６月号Ｐ. 721−733 ＷＥＬＣＨ「ＷＡＶＥ ＰＲＯＰＡＧ ＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＡＮＴＥＮＮＡ Ｓ」Ｄ．ＶＡＮ ＮＯＳＴＲＡＮＤ Ｃ ＯＭＰＡＮＹ，ＩＮＣ．ＬＯＮＤＯＮ, 1958年，Ｐ．174−175「９．７．Ｔｒａ ｖｅｌｉｎｇ Ｗａｖｅ Ａｎｔｅｎｎ ａｓ．」
Claims (3)
- 【請求項１】 基板上方に架設される線条導体の両端を
それぞれ一括無反射終端させると共に、上記基板とし
て、その電気定数が使用周波数に応じて下式を満足する
値を有する半導体ないし損失誘電体を使用することによ
り、 【数１】 上記線条導体上に生じる誘起波をその位相速度が光速よ
り早い速波とし、該誘起波を到来波と強結合させてパラ
メトリック増幅させることを特徴とするパラメトリック
増幅型進行波アンテナ。 - 【請求項２】 上記線条導体を埋め込む強誘電体を備え
たことを特徴とする請求項１記載のパラメトリック増幅
型進行波アンテナ。 - 【請求項３】 上記線条導体を誘電体でなる箱体内に収
納すると共に、この箱体内に高誘電率で、かつ低導電率
の絶縁油を充填させたことを特徴とする請求項１記載の
パラメトリック増幅型進行波アンテナ。
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| FR2703837B1 (fr) | 1997-01-17 |
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