JP4126002B2 - 指向性可変アンテナ - Google Patents
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Description
図5は下記特許文献1に開示されたものであり、放射素子1の周囲を反射素子2が「機械的」に周回することにより、アンテナ指向性を変化させる構造となっている。
また、図6は下記特許文献2に開示されたものであり、円形の接地導体3上に中央駆動素子4と、これを放射状に取り囲んでパラスティック素子5が配置されている。パラスティック素子5の下部に設けたインピーダンス負荷6を切り替えることにより、アンテナ指向性を「電気的」に切り替える構造である。中央駆動素子4とパラスティック素子5の間隔はλ/4程度の値となり、アンテナ全体では2λ以上の大きさの波長となる。
さらに、図7は下記特許文献3に開示されたものであり、この場合も円形の接地導体7を有し、この接地導体7上に給電アンテナ素子8と、これを放射状に取り囲んで無給電可変リアクタンス素子9が配置されている。給電アンテナ素子と無給電可変リアクタンス素子の間隔dはλ/4程度の値となり、アンテナ全体ではλ程度の大きさの波長を有する。
(1)通常、無指向性アンテナに給電する伝送線路として同軸線路が用いられ、その同軸線路の内部では電界分布が均一となっていること。
(2)同軸線路の電界分布を何らかの技法で変化させた場合でも、同軸線路内を伝搬中に電界分布がすぐに均一に戻ってしまう特性がある。
(3)したがって、無指向性アンテナに給電する直前の段階で同軸線路内の電界分布を意図的に変化させてやれば、電界分布が均一にもどる前にアンテナから放射させてしまうことができる。すなわち、給電時の電界分布を不均一にすることが可能となる。
この場合も浮遊状態と接地導体との短絡は電気的に制御できるので、短絡個所を高速に切り替えて指向性を変化させたり、短絡部分を全て開放したりすれば、無指向性に戻すことも容易にできる。
すなわち無指向性アンテナと同じ大きさで高速に指向性切り替え可能な指向性可変アンテナを実現できる。
〔第1の実施の形態〕
図1(a)、(b)は、本発明の第1の実施の形態を示す斜視図と断面図である。伝送線路としてこの場合、同軸線路10の先端部に無指向性アンテナの一種であるモノポールアンテナが接続されている。このモノポールアンテナの本体は、円板状の地板20と、この中心部から突出した放射器(放射素子)30からなっている。地板20では、誘電材料の円板21の表面に金属膜(または金属箔)22が、皮膜処理またはコーティングされている。その地板20の中心に貫通孔23を有し、貫通孔23に連通して同軸線路10が接続金具13を介して円板21背面に接続されている。同軸線路10は、中心軸上の信号線11で放射器30の基端部に接続されている。また、同軸線路10は信号線11の外側同軸上に円筒状の接地導体12を有し、この端部が地板20の表面の金属膜22に接続されている。
図2(a)、(b)は、本発明の第2の実施の形態を示す全体斜視図と断面図である。なお、図1(a)、(b)の第1の実施の形態で示した各部材の材質、形状および機能的に同一または共通する部材には同一符号を付している。この場合も無指向性アンテナのモノポールアンテナを基本構造としており、その地板20に貫通孔23から放射状にスリット24が延びて形成されている。それら複数のスリット24によって地板20は電気的に複数の領域に分割されている。
図3(a)、(b)は、本発明の第3の実施の形態を示す全体斜視図と断面図である。なお、図1(a)、(b)の第1の実施の形態および図2(a)、(b)の第2の実施の形態でそれぞれ示した各部材の材質、形状および機能的に同一または共通する部材には同一符号を付している。この場合、無指向性のアンテナ部として上部の円錐型電極80と地板20からなるディスコーンアンテナが示されている。また、地板20および円錐型電極80にはそれぞれスリット24、81が放射状に設けられている。
図4(a)、(b)は、本発明の第4の実施の形態を示す全体斜視図と断面図である。この場合、無指向性のアンテナ部として円錐型の上部電極140と下部電極130からなるバイコニカルアンテナを採用している。本実施の形態では、同軸線路10の接地導体12に設けたテーパー拡径部12bの上端に、円筒状の制御電極16が同軸で接続されており、この制御電極16と信号線11との間に、誘電体として液晶部材(アンテナ外部への取り出し電極は図示せず)150が充填されている。
11 信号線
12 筒状の接地導体
12b テーパー拡径部
13 接続金具
15 誘電体
16 制御電極
20 地板
24 スリット
30 放射器
40〜43 短絡線(短絡手段)
50〜53 スイッチ
60〜63 浮遊金属片(短絡手段)
70〜73 スイッチ
80 円錐型電極
100〜103 第1金属片
110〜113 第2金属片
130 下部電極
140 上部電極
150 液晶部材(誘電体)
Claims (10)
- 同軸線路を用いて給電する指向性可変アンテナであって、
無指向性のアンテナ部と、
上記アンテナ部との接続部が、径を拡大形成されてなる拡径部となっており、中心軸上の信号線と同軸上の筒状の接地導体とからなる同軸線路と、
上記拡径部に電気的に接続されて電界分布を特定方向に指向変化させる電界分布可変手段とを備えていることを特徴とする指向性可変アンテナ。 - 上記アンテナ部を構成する導体板に、この中心から放射状にスリットまたは溝を設けたことを特徴とする請求項1に記載の指向性可変アンテナ。
- 上記電界分布可変手段が、上記同軸線路の信号線および接地導体間の一部を短絡させる短絡手段を備えていることを特徴とする請求項1または2に記載の指向性可変アンテナ。
- 上記短絡手段が、一端が上記同軸線路の信号線に接続され、かつ他端が上記接地導体の筒内周面に接続されて全方位の等角位置から延びる複数本の短絡線を含んでいることを特徴とする請求項3に記載の指向性可変アンテナ。
- 上記電界分布可変手段が、上記同軸線路の信号線と上記接地導体の間に設けられた浮遊導体板の一部を、上記接地導体と短絡する短絡線を有していることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の指向性可変アンテナ。
- 上記同軸線路の信号線と上記接地導体の間に浮遊導体板が複数設けられてなり、それぞれ動作周波数に応じた長さを有していることを特徴とする請求項5に記載の指向性可変アンテナ。
- 上記電界分布可変手段が、上記同軸線路の拡径部における信号線および接地導体間に介在して接触し、一部の誘電率が変えられるようになっている誘電体を含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の指向性可変アンテナ。
- 上記同軸線路の接続部における拡径部は、外径が上記アンテナ部に向かって漸次大きくなるようにテーパー加工されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の指向性可変アンテナ。
- 上記無指向性のアンテナ部が、進行波型アンテナであることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の指向性可変アンテナ。
- 上記進行波型アンテナが、ディスコーンアンテナであることを特徴とする請求項9に記載の指向性可変アンテナ。
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