JPH10290113A - Top load antenna - Google Patents
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- JPH10290113A JPH10290113A JP11022797A JP11022797A JPH10290113A JP H10290113 A JPH10290113 A JP H10290113A JP 11022797 A JP11022797 A JP 11022797A JP 11022797 A JP11022797 A JP 11022797A JP H10290113 A JPH10290113 A JP H10290113A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はトップロードアンテ
ナに関し、特にインピーダンス調整を容易にすることが
できる手段に関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a top-load antenna, and more particularly, to means for facilitating impedance adjustment.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年の高度情報化社会における情報伝達
方法の一つとして移動体通信の重要性が高まっている。
また、航空交通の高速化と交通量の増大に伴って航空機
同士の衝突を回避するシステムなど、多方面にわたって
移動体に無線機器を搭載する需要が増加している。これ
らの移動体通信に用いられるアンテナは、航空機などの
高速移動体の外部表面に設置されることから、小形で且
つ低姿勢であることが要求されている。2. Description of the Related Art In recent years, the importance of mobile communication as one of information transmission methods in the advanced information society has been increasing.
In addition, with the increase in air traffic speed and the increase in traffic volume, there is an increasing demand for mounting wireless devices on moving bodies in various fields, such as systems for avoiding collision between aircraft. Antennas used for these mobile communications are required to be small and low-profile because they are installed on the outer surface of a high-speed mobile such as an aircraft.
【0003】このような要求に対して、例えば、アンテ
ナ素子部の頂部にインピーダンス負荷としての金属板を
装荷してアンテナ素子の長さを短縮したトップロードア
ンテナを用いたアレーアンテナが提案されている。図2
(a)は、従来のトップロードアンテナを用いたアレー
アンテナの構造例を示す上面図であり、同図(b)は
(a)図のA−A´断面図である。半径r1の金属ベー
ス1上に高さhの線状導体からなるアンテナ素子部2、
3、4、5と該アンテナ素子部の頂部に配置される半径
r2の負荷装荷用金属板6、7、8、9とからなるトッ
プロードアンテナ10、11、12、13が円形配列さ
れると共に、前記アンテナ素子部2、3、4、5は配列
半径aの円形線上に配置される。更に、アンテナ素子部
2、3、4、5はベースに設けた貫通孔(14a、)1
4b、(14c、)14dを経由して同軸ケーブル(1
5a、)15b、(15c、)15dの中心導体(16
a、)16b、(16c、)16dに接続されている。In response to such a demand, for example, an array antenna using a top-load antenna in which the length of the antenna element is shortened by loading a metal plate as an impedance load on the top of the antenna element has been proposed. . FIG.
(A) is a top view showing a structural example of an array antenna using a conventional top load antenna, and (b) is a cross-sectional view taken along the line AA 'of (a). An antenna element portion 2 made of a linear conductor having a height h on a metal base 1 having a radius r1;
Top load antennas 10, 11, 12, and 13 comprising load metal plates 6, 7, 8, and 9 having a radius r2 disposed at the top of the antenna element portion are circularly arranged. The antenna elements 2, 3, 4, 5 are arranged on a circular line having an arrangement radius a. Further, the antenna element portions 2, 3, 4, 5 are provided with through holes (14a,) 1 provided in the base.
4b, (14c, 14d) via the coaxial cable (1
5a,) 15b, (15c,) 15d center conductor (16
a,) 16b, (16c,) 16d.
【0004】また、各同軸ケーブル(15a、)15
b、(15c、)15dは、アレーアンテナが所望の方
向に放射パターンを指向するために、図示していない移
相器、電力分配合成器などから構成されるビーム成形回
路に接続される。尚、トップロードアンテナ10、1
1、12、13を円形に配列している理由は、放射パタ
ーンを全方位角360゜の任意方向に指向することを容
易にするためである。Further, each coaxial cable (15a, 15)
b, (15c,) 15d are connected to a beam shaping circuit including a phase shifter, a power distribution combiner, and the like (not shown) so that the array antenna directs a radiation pattern in a desired direction. The top load antennas 10, 1
The reason why 1, 12, and 13 are arranged in a circle is to make it easy to direct the radiation pattern in any direction at all azimuths of 360 °.
【0005】各トップロードアンテナ10、11、1
2、13は、アンテナ素子部2、3、4、5の長さがλ
/4より短縮されているが、負荷装荷用金属板6、7、
8、9の効果によりλ/4モノポールアンテナとして動
作する。[0005] Each of the top load antennas 10, 11, 1
The antenna elements 2, 3, 4, 5 have a length of λ.
/ 4, but the metal plates 6, 7,
The antenna operates as a λ / 4 monopole antenna by the effects of 8 and 9.
【0006】ビーム成形回路を経由して各同軸ケーブル
(15a、)15b、(15c、)15dに高周波信号
が印加すると、アレーアンテナが所望の方向に放射パタ
ーンを指向するように各トップロードアンテナ10、1
1、12、13はそれぞれ外部空間に高周波エネルギー
を放射する。このとき各トップロードアンテナは、隣接
するトップロードアンテナにもエネルギーを放射してし
まうので、各アンテナ間で相互干渉を引き起こすことに
なる。この現象は素子間相互結合と呼ばれており、素子
間相互結合が大きいと各トップロードアンテナから本来
空間に放射されるべき高周波エネルギーの一部が隣接の
トップロードアンテナに引き込まれることになるので、
アレーアンテナとして有効に空間に放射される高周波エ
ネルギーが減少してアンテナ利得の低下等の問題を引き
起こす。従って、アレーアンテナにおける素子間相互結
合の低減は重要な問題である。When a high-frequency signal is applied to each of the coaxial cables (15a, 15b, 15c, 15d) via the beam shaping circuit, each of the top-load antennas 10 is directed so that the array antenna directs a radiation pattern in a desired direction. , 1
Each of 1, 12, and 13 radiates high-frequency energy to an external space. At this time, since each top load antenna radiates energy also to the adjacent top load antenna, mutual interference occurs between each antenna. This phenomenon is called mutual coupling between elements.If the mutual coupling between elements is large, part of the high-frequency energy that should be radiated from the top load antenna to the space is drawn into the adjacent top load antenna. ,
The high-frequency energy radiated effectively into the space as an array antenna is reduced, causing problems such as a decrease in antenna gain. Therefore, reduction of mutual coupling between elements in an array antenna is an important problem.
【0007】以上説明したトップロードアンテナを用い
るアレーアンテナにおいて、アンテナ素子部2、3、
4、5の高さhを低くするために、アンテナ頂部に装荷
すべき負荷容量を大きくする必要があるので、アンテナ
素子部の頂部に装荷すべき負荷装荷用金属板6、7、
8、9の径を大きくする必要がある。しかし、負荷装荷
用金属板6、7、8、9の径を大きくすると、負荷装荷
用金属板6、7、8、9相互のエッジ間の距離が小さく
なってアンテナ素子間の相互結合が大きくなり、アンテ
ナ利得の低下を招いていた。この問題に対して、従来、
アンテナ素子部2、3、4、5の位置はそのままにし
て、負荷装荷用金属板6、7、8、9の中心点を配列半
径より外側に配置する方法がとられていた。In the array antenna using the top-load antenna described above, the antenna elements 2, 3,
Since it is necessary to increase the load capacity to be loaded on the top of the antenna in order to reduce the height h of the antenna 4, 5, the loading metal plates 6, 7, 7, which are to be loaded on the top of the antenna element portion
It is necessary to increase the diameter of 8, 9. However, when the diameter of the load-loading metal plates 6, 7, 8, 9 is increased, the distance between the edges of the load-loading metal plates 6, 7, 8, 9 is reduced, and the mutual coupling between the antenna elements is increased. This has led to a decrease in antenna gain. To address this problem,
A method has been adopted in which the positions of the antenna element portions 2, 3, 4, and 5 are kept as is, and the center points of the load-loading metal plates 6, 7, 8, and 9 are arranged outside the arrangement radius.
【0008】図3は、図2に示されるアレーアンテナに
おいて、前記負荷装荷用金属板6、7、8、9の中心点
を配列半径よりも外側にずらした場合のアレーアンテナ
の構造例を示す図であり、図3(a)はその構造を示す
上面図、同図(b)は(a)図のA−A´断面を示す図
である。このアレーアンテナを用いると負荷装荷用金属
板6、7、8、9相互のエッジ間距離を図2において示
されるアレーアンテナよりも大きくできるので、アンテ
ナ高hを低くするために負荷装荷用金属板6、7、8、
9の径を大きくしても図2において示されるアレーアン
テナよりは素子間相互結合を小さくでき、従ってアンテ
ナ利得の低下を軽減できる。FIG. 3 shows an example of the structure of the array antenna shown in FIG. 2 in which the center points of the load-loading metal plates 6, 7, 8, and 9 are shifted outside the array radius. 3A is a top view showing the structure, and FIG. 3B is a view showing a cross section taken along line AA ′ of FIG. 3A. When this array antenna is used, the distance between edges of the load-loading metal plates 6, 7, 8, and 9 can be made larger than that of the array antenna shown in FIG. 6, 7, 8,
Even if the diameter of 9 is increased, mutual coupling between elements can be made smaller than that of the array antenna shown in FIG.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のトップロードアンテナにおいては、製造
時にアンテナ素子部と負荷装荷用金属板との組立精度或
いは各部材の寸法精度等に起因してアンテナの特性、特
にインピーダンス特性のばらつきが発生していた。従来
は、このインピーダンス特性のばらつきに対して、アン
テナを一度分解してアンテナ素子部の導体径或いは負荷
装荷用金属板の径を変更した後、再度組立直す手順によ
りインピーダンス特性を調整する方法が取られており、
製造歩留まりの低下、従って製造コストの増加など問題
があった。本発明は、上述した従来のトップロードアン
テナに関する問題を解決するためになされたもので、製
造時にインピーダンス特性のばらつきが発生してもアン
テナを分解、再組立することなくインピーダンス特性の
調整が可能なトップロードアンテナを提供することを目
的とする。However, in the above-described conventional top-load antenna, the antenna is not manufactured due to the assembly accuracy of the antenna element portion and the metal plate for load loading or the dimensional accuracy of each member. , In particular, the impedance characteristics varied. Conventionally, in order to deal with this variation in impedance characteristics, a method of disassembling the antenna once, changing the conductor diameter of the antenna element portion or the diameter of the metal plate for load loading, and then reassembling the antenna to adjust the impedance characteristics has been adopted. Has been
There have been problems such as a decrease in the production yield, and an increase in the production cost. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems relating to the conventional top-load antenna. Even if variations in impedance characteristics occur during manufacturing, the impedance characteristics can be adjusted without disassembling and reassembling the antenna. It is intended to provide a top load antenna.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係わるトップロードアンテナの請求項1記
載の発明は、金属ベース上に設置したアンテナ素子部と
該アンテナ素子部の頂部に接続した負荷装荷用金属板と
からなるトップロードアンテナにおいて、前記金属ベー
スと前記負荷装荷用金属板との間に可変容量用金属板を
配置すると共に、該可変容量用金属板の高さを可変する
ことにより、インピーダンス特性を調整するように構成
する。本発明に係わるトップロードアンテナの請求項2
記載の発明は、請求項1記載のトップロードアンテナに
おいて、複数の前記トップロードアンテナをアレー状に
配列するよう構成する。In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a top-load antenna according to the present invention, comprising: an antenna element portion mounted on a metal base; and a top portion of the antenna element portion. In a top load antenna comprising a connected metal plate for load loading, a metal plate for variable capacitance is arranged between the metal base and the metal plate for load loading, and the height of the metal plate for variable capacitance is variable. Thus, the impedance characteristic is adjusted. Claim 2 of the top load antenna according to the present invention
According to the invention described in the first aspect, a plurality of the top load antennas are arranged in an array in the top load antenna according to the first aspect.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】以下、図示した実施の形態例に基
づいて本発明を詳細に説明する。図1は本発明に係わる
トップロードアンテナをアレーアンテナに適用した場合
の実施の形態例を示す構造図であり、図1(a)はこの
構造の上面を示す図、同図(b)は(a)図のA−A´
断面を示す図である。トップロードアンテナに用いる負
荷装荷用金属板或いは本発明を特徴づける可変容量用金
属板の形状は任意でよいが、一例として円形の金属板
(円板)を用いる場合について説明する。この例に示す
アレーアンテナは、半径r1の金属ベース1上に高さh
の線状導体からなるアンテナ素子部2、3、4、5と該
アンテナ素子部の頂部に配置される半径r2の負荷装荷
用金属板6、7、8、9とからなるトップロードアンテ
ナ10、11、12、13が円形配列されると共に、ア
ンテナ素子部2、3、4、5をベースの貫通孔(14
a、)14b、(14c、)14dを経由して同軸ケー
ブル(15a、)15b、(15c、)15dの中心導
体(16a、)16b、(16c、)16dに接続す
る。また、各同軸ケーブル(15a、)15b、(15
c、)15dをアレーアンテナが所望の方向に放射パタ
ーンを指向するために、図示していない移相器、電力分
配合成器などから構成されるビーム成形回路に接続する
こと従来技術と同様である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on illustrated embodiments. FIG. 1 is a structural diagram showing an embodiment in which a top-load antenna according to the present invention is applied to an array antenna. FIG. 1A shows a top view of this structure, and FIG. a) AA 'in the figure
It is a figure showing a section. The shape of the load-loading metal plate used for the top-load antenna or the variable-capacity metal plate characterizing the present invention may be arbitrary, but a case where a circular metal plate (disk) is used will be described as an example. The array antenna shown in this example has a height h on a metal base 1 having a radius r1.
A top-load antenna 10, comprising antenna elements 2, 3, 4, 5 composed of linear conductors and metal plates 6, 7, 8, 9 for loading with a radius r2 disposed on the top of the antenna element. 11, 12 and 13 are arranged in a circle, and the antenna element portions 2, 3, 4 and 5 are connected to the through holes (14
a,) 14b, (14c), and 14d are connected to the center conductors (16a,) 16b, (16c,) 16d of the coaxial cables (15a,) 15b, (15c,) 15d. In addition, each coaxial cable (15a,) 15b, (15
c,) 15d is connected to a beam forming circuit including a phase shifter, a power distribution combiner, and the like (not shown) so that the array antenna directs the radiation pattern in a desired direction, as in the prior art. .
【0012】各トップロードアンテナ10、11、1
2、13は、アンテナ素子部2、3、4、5の長さがλ
/4より短縮されているが、負荷装荷用金属板6、7、
8、9の効果によりλ/4モノポールアンテナとして動
作させる。Each of the top load antennas 10, 11, 1
The antenna elements 2, 3, 4, 5 have a length of λ.
/ 4, but the metal plates 6, 7,
The antenna is operated as a λ / 4 monopole antenna by the effects of 8 and 9.
【0013】本発明に係わるトップロードアンテナの特
徴は、金属ベース1と負荷装荷用金属板6、7、8、9
との間に可変容量用金属板20、21、22、23を配
置し、金属ベース1に設けたタップ(20b、)21
b、(22b、)23bを通じて前記可変容量用金属板
20、21、22、23の下部に配置したネジ20a、
21a、22a、23aにより前記可変容量用金属板2
0、21、22、23を支持すると共に、前記可変容量
用金属板20、21、22、23の高さを変えることで
前記負荷装荷用金属板6、7、8、9との距離を可変で
きる構造としている。The top load antenna according to the present invention is characterized by a metal base 1 and metal plates 6, 7, 8, 9 for loading.
And the metal plates 20, 21, 22, and 23 for variable capacitance are arranged between the taps (20 b) 21 provided on the metal base 1.
b, screws (22a) disposed under the variable capacitance metal plates (20, 21, 22, 23) through (22b,) 23b;
The metal plate 2 for variable capacitance is formed by 21a, 22a and 23a.
0, 21, 22, and 23, and by changing the height of the variable capacity metal plates 20, 21, 22, 23, the distances from the load loading metal plates 6, 7, 8, 9 can be varied. It has a structure that can be used.
【0014】本発明に係わるトップロードアンテナは、
以上説明したように構成するので、高周波信号が同軸ケ
ーブル(15a、)15b、(15c、)15dを経由
してトップロードアンテナ10、11、12、13に入
力すると、負荷装荷用金属板6、7、8、9と可変容量
用金属板20、21、22、23とは、その間に電荷を
蓄積するので等価的に容量(コンデンサ)として動作す
ると共に、可変容量用金属板20、21、22、23の
高さを変えることで、その間に蓄積する電荷量を変化さ
せ容量を可変することができる。従って、製造時にアン
テナ素子部と負荷装荷用金属板との組立精度或いは各部
材の寸法精度等に起因してアンテナのインピーダンス特
性がばらついても、可変容量用金属板20、21、2
2、23の高さを変えることによりインピーダンス特性
の容量成分を可変できるので、アンテナのインピーダン
ス特性を調整することができる。[0014] The top load antenna according to the present invention comprises:
With the configuration described above, when a high-frequency signal is input to the top load antennas 10, 11, 12, and 13 via the coaxial cables (15a, 15b, (15c,) 15d), the load-loading metal plate 6, 7, 8, 9 and the metal plates 20, 21, 22, 23 for variable capacitance accumulate electric charges therebetween, so that they operate equivalently as capacitors (capacitors), and the metal plates 20, 21, 22, 22 for variable capacitance. , 23 can be changed to change the amount of electric charge accumulated during that time to vary the capacitance. Therefore, even if the impedance characteristics of the antenna vary due to the assembling accuracy of the antenna element portion and the metal plate for load loading or the dimensional accuracy of each member at the time of manufacture, the metal plates for variable capacitance 20, 21, 2
Since the capacitance component of the impedance characteristic can be changed by changing the height of the antennas 2 and 23, the impedance characteristic of the antenna can be adjusted.
【0015】以上説明した本発明の実施の形態例におい
ては、本発明をアンテナ素子部2、3、4、5を負荷装
荷用金属板6、7、8、9の中心点からずれた位置にお
いて接続する構成に適用したが、本発明の実施にあって
はこの例に限らず、例えば、図2において示したような
アンテナ素子部を負荷装荷用金属板の中心点において接
続する構成に適用してもよい。このときは、アンテナ素
子部が負荷装荷用金属板中央の真下に配置されているの
で、可変容量用金属板をアンテナ素子部と接触しないよ
うに図1において示したものより小さく構成する必要が
ある。In the above-described embodiment of the present invention, the present invention is applied to a case where the antenna element portions 2, 3, 4, 5 are shifted from the center point of the metal plate 6, 7, 8, 9 for loading. Although the present invention is applied to the configuration for connection, the present invention is not limited to this example. For example, the invention is applied to a configuration for connecting the antenna element portion at the center point of the load-loading metal plate as shown in FIG. You may. In this case, since the antenna element portion is disposed immediately below the center of the load-loading metal plate, the variable capacitance metal plate needs to be smaller than that shown in FIG. 1 so as not to contact the antenna element portion. .
【0016】[0016]
【発明の効果】本発明は以上説明したようにトップロー
ドアンテナの負荷装荷用金属板の下側に高さが可変でき
るように可変容量用金属板を配置して構成するので、簡
単な構成であるにもかかわらず、製造時のインピーダン
ス特性のばらつきを容易に調整することができるトップ
ロードアンテナを実現する上で著効を奏す。According to the present invention, as described above, the metal plate for variable capacitance is arranged below the metal plate for loading of the top load antenna so that the height can be changed. Nevertheless, the present invention is very effective in realizing a top-load antenna that can easily adjust the variation in impedance characteristics at the time of manufacturing.
【図1】(a)は本発明に係わるトップロードアンテナ
をアレーアンテナに適用した場合の構造例を説明する上
面図、(b)は(a)の断面図FIG. 1A is a top view illustrating a structural example when a top-load antenna according to the present invention is applied to an array antenna, and FIG. 1B is a cross-sectional view of FIG.
【図2】(a)は従来のトップロードアンテナをアレー
アンテナに適用した場合の構造例を説明する上面図、
(b)は(a)の断面図FIG. 2A is a top view illustrating a structural example when a conventional top-load antenna is applied to an array antenna,
(B) is a sectional view of (a).
【図3】(a)は従来の負荷装荷用金属板の中心点を配
列半径より外側にずらしたトップロードアンテナをアレ
ーアンテナに適用した場合の構造例を説明する上面図、
(b)は(a)の断面図FIG. 3A is a top view illustrating an example of a structure in which a conventional top-load antenna in which the center point of a load-loading metal plate is shifted outward from an arrangement radius is applied to an array antenna;
(B) is a sectional view of (a).
【符号の説明】 1・・金属ベース 2、3、4、5・・アンテナ素子部 6、7、8、9・・負荷装荷用金属板 10、11、12、13・・トップロードアンテナ 14a、14b、14c、14d・・貫通孔 15a、15b、15c、15d・・同軸ケーブル 16a、16b、16c、16d・・同軸ケーブルの中
心導体 20、21、22、23・・可変容量用金属板 20a、21a、22a、23a・・ネジ 20b、21b、22b、23b・・金属ベースに設け
たタップ[Description of Signs] 1. Metal base 2, 3, 4, 5 ... Antenna element part 6, 7, 8, 9 ... Metal plate for load loading 10, 11, 12, 13 ... Top load antenna 14a, 14b, 14c, 14d ··· Through-hole 15a, 15b, 15c, 15d ··· Coaxial cable 16a, 16b, 16c, 16d ··· Central conductor of coaxial cable 20, 21, 22, 23 ··· Metal plate for variable capacitance 20a, 21a, 22a, 23a Screw 20b, 21b, 22b, 23b Tap provided on metal base
Claims (2)
と該アンテナ素子部の頂部に接続した負荷装荷用金属板
とからなるトップロードアンテナにおいて、 前記金属ベースと前記負荷装荷用金属板との間に可変容
量用金属板を配置すると共に、該可変容量用金属板の高
さを可変することにより、インピーダンス特性を調整す
るように構成したことを特徴とするトップロードアンテ
ナ。1. A top-load antenna comprising an antenna element mounted on a metal base and a load-loading metal plate connected to the top of the antenna element, wherein the top-load antenna has a structure between the metal base and the load-loading metal plate. And a variable-capacity metal plate, wherein the height of the variable-capacity metal plate is varied to adjust impedance characteristics.
ー状に配列するように構成したことを特徴とする請求項
1記載のトップロードアンテナ。2. The top load antenna according to claim 1, wherein a plurality of said top load antennas are arranged in an array.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11022797A JPH10290113A (en) | 1997-04-11 | 1997-04-11 | Top load antenna |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11022797A JPH10290113A (en) | 1997-04-11 | 1997-04-11 | Top load antenna |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH10290113A true JPH10290113A (en) | 1998-10-27 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP11022797A Pending JPH10290113A (en) | 1997-04-11 | 1997-04-11 | Top load antenna |
Country Status (1)
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- 1997-04-11 JP JP11022797A patent/JPH10290113A/en active Pending
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