JPH10290113A

JPH10290113A - トップロードアンテナ

Info

Publication number: JPH10290113A
Application number: JP11022797A
Authority: JP
Inventors: Satoru Goto; 覚後藤
Original assignee: Toyo Communication Equipment Co Ltd
Current assignee: Toyo Communication Equipment Co Ltd
Priority date: 1997-04-11
Filing date: 1997-04-11
Publication date: 1998-10-27

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のトップロードアンテナの製造に関する
問題であったインピーダンス特性のばらつきに対して、
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。【解決手段】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
成したことを特徴とするトップロードアンテナである。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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

【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

【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

【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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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
るように構成したことを特徴とするトップロードアンテ
ナ。
【請求項２】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。