JP2013157707A - Shaped-beam antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、所望の方向に主ローブを形成し、無線伝送に供される整形ビームアンテナに関する。 The present invention relates to a shaped beam antenna that forms a main lobe in a desired direction and is used for wireless transmission.
従来、所望の方向に主ローブを形成可能なアンテナには、例えば、後述する特許文献1に示すように、長さが(λ/2)ないし(22λ/32)であるスリーブと、長さが(λ/4)であるスリーブと、その上端から(λ/2)隔たった箇所に上端を持つシュペルトップとが縦に積み上げられて構成される「スリーブ負荷形ビームチルトアンテナ」があった。 Conventionally, an antenna capable of forming a main lobe in a desired direction includes, for example, a sleeve having a length of (λ / 2) to (22λ / 32), and a length as shown in Patent Document 1 described later. There is a “sleeve-loaded beam tilt antenna” in which a sleeve of (λ / 4) and a super top having an upper end at a position separated from the upper end by (λ / 2) are vertically stacked.
このようなビームチルトアンテナは、その長さ(高さ)の合計が1.5λ以上となり、上端のスリーブの長さが調整されることにより、垂直面上における所望の方向に主ローブの方向が設定される。 Such a beam tilt antenna has a total length (height) of 1.5λ or more, and the length of the sleeve at the upper end is adjusted, so that the direction of the main lobe is set in a desired direction on the vertical plane. Is set.
さらに、上記ビームチルトアンテナでは、多段にスリーブが積み重ねられたコリニアアンテナとして構成され、下端に配置されたシュペルトップによって、さらら下に伸びる給電路の外皮に高周波電流が乗ることが抑止される。 Further, the beam tilt antenna is configured as a collinear antenna in which sleeves are stacked in multiple stages, and the super-top disposed at the lower end prevents high-frequency current from riding on the outer skin of the feed path that extends further downward.
したがって、水平方向における無指向性が維持されつつ、垂直面における指向性が狭められることにより、高利得化が図られる。 Therefore, high gain can be achieved by maintaining the omnidirectionality in the horizontal direction and narrowing the directivity in the vertical plane.
ところで、上述した従来のビームチルトアンテナでは、二つ以上の放射素子に対して所定の位相差による給電が直列に行われる(以下、このようにして行われる給電を「直列給電」という。)ことにより、水平方向から上方あるいは下方への主ローブのチルトが図られていた。 By the way, in the conventional beam tilt antenna described above, power supply with a predetermined phase difference is performed in series with respect to two or more radiating elements (hereinafter, power supply performed in this way is referred to as “series power supply”). Thus, the main lobe is tilted upward or downward from the horizontal direction.
しかし、所望の利得や指向性が得られる周波数帯域は、給電の形態が上記直列給電であるために、狭くなっていた。 However, the frequency band in which the desired gain and directivity can be obtained has become narrow because the form of feeding is the series feeding.
また、コリニアアンテナは、一般に、広い周波数帯域に亘って特定の方向あるいは多様な方向にビームが形成されるべき用途には適さず、しかも、構造が比較的複雑であって寸法も大きいために、設置されるべきサイトにおける実装性、コスト等の制約に阻まれて、採用され難い場合が多かった。 In addition, collinear antennas are generally not suitable for applications in which a beam should be formed in a specific direction or various directions over a wide frequency band, and because the structure is relatively complicated and the dimensions are large, In many cases, it was difficult to adopt due to restrictions on mountability, cost, etc. at the site to be installed.
本発明は、構造が単純であるにもかかわらず、広帯域に亘って所望の方向に主ローブを形成できる整形ビームアンテナを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a shaped beam antenna capable of forming a main lobe in a desired direction over a wide band despite its simple structure.
請求項1に記載の発明では、第一のアンテナ素子は、半波長(λ/2)と実数α((−λ/2)<α<(λ/2))との和に長さが等しい。第二のアンテナ素子は、前記半波長(λ/2)と前記実数αとの差に長さが等しい。前記第一のアンテナ素子は、前記第一のアンテナ素子および前記第二のアンテナ素子の給電に供される給電線が緩挿または遊挿し、かつ内壁の所定の箇所が第一の給電点となる筒体として構成される。前記第二のアンテナ素子は、長手方向に形成され、かつ底部または内壁の所定の箇所が前記第一の給電点と対をなす第二の給電点となる孔または連通孔を有する。 In the first aspect of the invention, the length of the first antenna element is equal to the sum of the half wavelength (λ / 2) and the real number α ((−λ / 2) <α <(λ / 2)). . The length of the second antenna element is equal to the difference between the half wavelength (λ / 2) and the real number α. In the first antenna element, a feeding line provided for feeding power to the first antenna element and the second antenna element is loosely or loosely inserted, and a predetermined portion of the inner wall is a first feeding point. It is configured as a cylinder. The second antenna element is formed in a longitudinal direction and has a hole or a communication hole in which a predetermined portion of the bottom or inner wall is a second feeding point that is paired with the first feeding point.
すなわち、給電線は、第一のアンテナ素子と第二のアンテナ素子との何れの外側にも位置することなく、これらのアンテナ素子に対する給電を実現する。また、このような給電の下で形成される主ローブの方向は、第一のアンテナ素子と第二のアンテナ素子との長さの差(=|α|)が大きいほど、これらのアンテナ素子の内、短いアンテナ素子が位置する方向に偏る。 In other words, the feed line realizes feeding to these antenna elements without being positioned outside either the first antenna element or the second antenna element. In addition, the direction of the main lobe formed under such feeding is larger as the difference in length (= | α |) between the first antenna element and the second antenna element is larger. Among them, it is biased in the direction in which the short antenna element is located.
請求項2に記載の発明では、第一のアンテナ素子は、半波長(λ/2)と実数α((−λ/2)<α<(λ/2))との和に長さが等しい。第二のアンテナ素子は、前記半波長(λ/2)と前記実数αとの差に長さが等しい。前記第一のアンテナ素子は、内部に配置され、かつ前記内部の内壁の所定の箇所に、前記波長λの無線信号の送信または受信を行う装置の第一のアンテナ端子が第一の給電点として接続される筒体として構成される。前記第二のアンテナ素子は、長手方向に形成され、かつ底部または内壁の所定の箇所が前記第一の給電点と対をなす第二の給電点として、前記装置の第二のアンテナ端子に接続される孔または連通孔を有する。 In the invention according to claim 2, the length of the first antenna element is equal to the sum of the half wavelength (λ / 2) and the real number α ((−λ / 2) <α <(λ / 2)). . The length of the second antenna element is equal to the difference between the half wavelength (λ / 2) and the real number α. The first antenna element is disposed inside, and a first antenna terminal of a device that transmits or receives a radio signal having the wavelength λ is used as a first feeding point at a predetermined position on the inner wall of the interior. It is configured as a connected cylinder. The second antenna element is formed in the longitudinal direction and is connected to the second antenna terminal of the device as a second feeding point where a predetermined portion of the bottom or inner wall is paired with the first feeding point Hole or communication hole.
すなわち、第一のアンテナ素子の内部に配置された装置は、第一のアンテナ素子と第二のアンテナ素子との何れの外側にも位置しない給電路を介してこれらのアンテナ素子に対する給電を実現する。また、このような給電の下で形成される主ローブの方向は、第一のアンテナ素子と第二のアンテナ素子との長さの差(=|α|)が大きいほど、これらのアンテナ素子の内、短いアンテナ素子が位置する方向に偏る。 That is, the device arranged inside the first antenna element realizes power feeding to these antenna elements via a feeding path that is not located outside either of the first antenna element and the second antenna element. . In addition, the direction of the main lobe formed under such feeding is larger as the difference in length (= | α |) between the first antenna element and the second antenna element is larger. Among them, it is biased in the direction in which the short antenna element is located.
請求項3に記載の発明では、請求項1に記載の整形ビームアンテナにおいて、前記第一の給電点と前記第二の給電点とは、前記給電線と、前記第一のアンテナ素子および前記第二のアンテナ素子とのインピーダンス整合が図られる箇所に設定される。 According to a third aspect of the present invention, in the shaped beam antenna according to the first aspect, the first feeding point and the second feeding point are the feeding line, the first antenna element, and the first feeding point. It is set at a location where impedance matching with the second antenna element is achieved.
すなわち、本発明に係る整形ビームアンテナと給電路とのインピーダンス不整合に起因する帯域や利得の低下が回避される。 That is, a reduction in bandwidth and gain due to impedance mismatch between the shaped beam antenna and the feeding path according to the present invention is avoided.
請求項4に記載の発明では、請求項2に記載の整形ビームアンテナにおいて、前記第一の給電点と前記第二の給電点とは、前記装置の第一のアンテナ端子および第二のアンテナ端子と、前記第一のアンテナ素子および前記第二のアンテナ素子とのインピーダンス整合が図られる箇所に設定される。 In the invention according to claim 4, in the shaped beam antenna according to claim 2, the first feeding point and the second feeding point are the first antenna terminal and the second antenna terminal of the device. And where the impedance matching between the first antenna element and the second antenna element is achieved.
すなわち、本発明に係る整形ビームアンテナと給電路とのインピーダンス不整合に起因する帯域や利得の低下が回避される。 That is, a reduction in bandwidth and gain due to impedance mismatch between the shaped beam antenna and the feeding path according to the present invention is avoided.
請求項5に記載の発明では、
請求項1ないし請求項4の何れか1項に記載の整形ビームアンテナにおいて、前記第一のアンテナ素子と前記第二のアンテナ素子とは、前記ダイポールアンテナによって形成される主ローブの幅が所望の値となる距離および姿勢で配置される。
In the invention according to claim 5,
The shaped beam antenna according to any one of claims 1 to 4, wherein the first antenna element and the second antenna element have a desired width of a main lobe formed by the dipole antenna. It is arranged with a value distance and posture.
すなわち、主ローブの幅は、構成要素が増加することなく、第一および第二のアンテナ素子の相対的な距離および姿勢の設定により、所望の値に設定される。 That is, the width of the main lobe is set to a desired value by setting the relative distance and posture of the first and second antenna elements without increasing the number of components.
本発明によれば、構成が単純であるにもかかわらず、第一および第二のアンテナ素子が並列に給電されることによって帯域が広く確保され、しかも、給電線の遮蔽による指向性や利得の低下を伴うことなく、所望の方向にビームが形成される。
また、本発明では、送信または受信が行われるべき無線信号の波長λに適応して、所望の帯域および方向に無線伝送路が安定に形成される。
したがって、本発明が適用された無線伝送系や無線通信系では、コスト、実装性、置局条件の制約に阻まれることなく、伝送品質や通信品質に併せて、信頼性が高められ、かつ安定に維持される。
According to the present invention, although the configuration is simple, the first and second antenna elements are fed in parallel to secure a wide band, and the directivity and gain due to the shielding of the feed line are also increased. The beam is formed in the desired direction without any degradation.
In the present invention, a wireless transmission path is stably formed in a desired band and direction in accordance with the wavelength λ of a wireless signal to be transmitted or received.
Therefore, in the radio transmission system and the radio communication system to which the present invention is applied, reliability is improved and stable in addition to transmission quality and communication quality without being restricted by cost, mountability, and placement conditions. Maintained.
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。
〔第一の実施形態〕
図1は、本発明の第一の実施形態を示す図である。
本実施形態は、以下に列記される要素(1)〜(7)で構成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.
This embodiment is composed of elements (1) to (7) listed below.
(1) 長さが波長λおよび実数α(|α|<(λ/2))(例えば、「0.01」ないし「0.02」の値)に対してLT (=(λ/2)−α)である円筒状導体11T
(2) 長さが上記波長λ(円筒状導体11T、11Bの直径に応じて定まる係数(例えば、「0.8」ないし「0.99」の値)との積として与えられる。)および実数αに対してLB (=(λ/2)+α)である円筒状導体11B
(1) L T (= (λ / 2) for a wavelength λ and a real number α (| α | <(λ / 2)) (for example, a value of “0.01” to “0.02”) ) -Α) cylindrical conductor 11T
(2) The length is given as a product of the wavelength λ (a product of a coefficient (for example, a value of “0.8” to “0.99”) determined according to the diameter of the cylindrical conductors 11T and 11B) and a real number. Cylindrical conductor 11B which is L B (= (λ / 2) + α) with respect to α
(3) 円筒状導体11Tの中空部の中心軸に直交する状態で、側壁がその中空部の内壁に遊嵌(挿嵌)可能な形状および寸法で形成され、かつ頂部と底部との中心の間に形成されて寸法および形状が後述する同軸ケーブル13の中心導体が挿嵌(緩嵌)可能な値に設定された貫通孔12Thを有すると共に、厚みがtである円板導体12T (3) In a state orthogonal to the central axis of the hollow portion of the cylindrical conductor 11T, the side wall is formed in a shape and size that can be loosely fitted (inserted) into the inner wall of the hollow portion, and the center of the top portion and the bottom portion is A disk conductor 12T that has a through hole 12Th that is formed between and has a through hole 12Th that is set to a value that allows a center conductor of a coaxial cable 13 that will be described later to be inserted (loosely fitted).
(4) 円筒状導体11Bの中空部の中心軸に直交した状態で、側壁がその中空部の内壁に遊嵌(挿嵌)可能な形状および寸法で形成され、かつ頂部と底部との中心の間に形成されて寸法および形状が後述する同軸ケーブル13の絶縁体が挿嵌(緩嵌)する値に設定された貫通孔12Bh-1を有すると共に、厚みがtである円板導体12B-1 (4) In a state orthogonal to the central axis of the hollow portion of the cylindrical conductor 11B, the side wall is formed in a shape and size that can be loosely fitted (inserted) into the inner wall of the hollow portion, and the center of the top portion and the bottom portion is A disk conductor 12B-1 having a through-hole 12Bh-1 formed between them and having a dimension and a shape set to a value in which an insulator of a coaxial cable 13, which will be described later, is inserted (loosely fitted) and has a thickness t.
(5) 円筒状導体11Bの中空部の中心軸に直交した状態で、側壁がその中空部の内壁に遊嵌(挿嵌)可能な形状および寸法で形成され、かつ頂部と底部との中心の間に形成されて寸法および形状が同軸ケーブル13の外部導体に緩嵌する値に設定された貫通孔12Bh-2を有すると共に、厚みがtである円板導体12B-2 (5) In a state perpendicular to the central axis of the hollow portion of the cylindrical conductor 11B, the side wall is formed in a shape and size that can be loosely fitted (inserted) into the inner wall of the hollow portion, and the center of the top portion and the bottom portion is A disk conductor 12B-2 having a through hole 12Bh-2 formed therebetween and set to a value that allows the size and shape to be loosely fitted to the outer conductor of the coaxial cable 13 and has a thickness t.
(6) 一端およびその近傍が予め加工されることにより、以下(6-1)〜(6-3)に示す状態に設定され、かつ他端が図示されない無線装置のアンテナ端子に接続された同軸ケーブル13
(6-1) 同軸ケーブル13の一端P0から長手方向に長さL1に亘って隔たった点P1に至る区間S1では、その同軸ケーブル13の外被、外部導体および絶縁体(ポリエチレン等の誘電体として構成される。)が取り除かれることによって、中心導体のみが露出する。なお、区間S1では、例えば、図1(a)の上部に示すように、外部導体のみが取り除かれ、かつ絶縁体は中心導体と共に残されてもよい。
(6) One end and the vicinity thereof are pre-processed to set the state shown in (6-1) to (6-3) below, and the other end is connected to the antenna terminal of the wireless device not shown. Cable 13
(6-1) In the section S1 from the end P0 of the coaxial cable 13 to the point P1 that is separated in the longitudinal direction over the length L1, the jacket, the outer conductor, and the insulator (dielectric material such as polyethylene) of the coaxial cable 13 Is removed), only the central conductor is exposed. In the section S1, for example, as shown in the upper part of FIG. 1A, only the outer conductor may be removed and the insulator may be left together with the central conductor.
(6-2) 点P1からさらに上記円板導体12B-1の厚み(≒t)だけ隔たった点P2に至る区間S2では、同軸ケーブル13の外被が取り除かれることによって外導体が露出し、その外部導体の該当する部位が同軸ケーブル13の外被の切断面に沿って折り返される。 (6-2) In the section S2 from the point P1 to the point P2 further separated by the thickness (≈t) of the disk conductor 12B-1, the outer conductor is exposed by removing the outer cover of the coaxial cable 13, A corresponding portion of the outer conductor is folded back along the cut surface of the jacket of the coaxial cable 13.
(6-3) 点P2からさらに所定の長さL2に亘って隔たった点P3に至る区間S3では、同軸ケーブル13の外被が取り除かれる。なお、区間S3では、同軸ケーブル13の外被は、図1(a)の下部に示すように、必ずしも全域に亘って取り除かれなくてもよく、さらに、例えば、点P3において、円板導体12B-2(の貫通孔12Bh-2)に対する同軸ケーブル13の外導体の接続や緩嵌が何らかの方法や機械的な構成の下で可能であるならば、その点P3の近傍のみで取り除かれ、あるいは全く取り除かれなくてもよい。 (6-3) In the section S3 from the point P2 to the point P3 further separated over the predetermined length L2, the outer cover of the coaxial cable 13 is removed. In the section S3, the outer cover of the coaxial cable 13 does not necessarily have to be removed over the entire area as shown in the lower part of FIG. 1A. Further, for example, at the point P3, the disk conductor 12B -2 (through hole 12Bh-2), if the outer conductor of the coaxial cable 13 can be connected or loosely fitted under some method or mechanical configuration, it can be removed only in the vicinity of the point P3, or It does not have to be removed at all.
なお、上記長さL1、L2は、図1に示すように、円筒状導体11T、11Bの軸が共通の仮想的な直線上に並んだ状態において、円筒状導体11Tの底面にある開口AT と円形状導体11Bの頂部にある開口AB との間の距離dに対して、例えば、下式で示される値に予め設定される。 As shown in FIG. 1, the lengths L1 and L2 correspond to the openings AT on the bottom surface of the cylindrical conductor 11T in a state where the axes of the cylindrical conductors 11T and 11B are aligned on a common virtual straight line. and with respect to the distance d between the aperture a B at the top of the circular conductor 11B, for example, it is preset to the value indicated by the following formula.
L1=(5λ/48)+d+t
=t+LT +d+LB
=t+((λ/2)/12)+d+((λ/2)/8)
L2=(3λ/16)+(α/2)
=(((λ/2)+α)/2)−LB
=(((λ/2)+α)/2)−((λ/2)/8)
L1 = (5λ / 48) + d + t
= T + L T + d + L B
= T + ((λ / 2) / 12) + d + ((λ / 2) / 8)
L2 = (3λ / 16) + (α / 2)
= (((Λ / 2) + α) / 2) -L B
= (((Λ / 2) + α) / 2)-((λ / 2) / 8)
ここに、円筒状導体11T、11Bの軸に沿った下記の点(a),(b),(c)をそれぞれ点X0、X1、X2として定義する。
(a) 点X0:円筒状導体11Tの底部より(λ/24=(λ/2)/12=LT )隔たった点
(b) 点X1:円筒状導体11Bの頂部より(λ/16=(λ/2)/8=LB )隔たった点
(c) 点X2:円筒状導体11Bの頂部より((λ/4)+t+(α/2)=LB +t+L2)隔たった点
Here, the following points (a), (b), and (c) along the axes of the cylindrical conductors 11T and 11B are defined as points X0, X1, and X2, respectively.
(a) Point X0: Point separated from the bottom of the cylindrical conductor 11T by (λ / 24 = (λ / 2) / 12 = L T )
(b) Point X1: A point separated from the top of the cylindrical conductor 11B by (λ / 16 = (λ / 2) / 8 = L B )
(c) Point X2: Point separated from the top of the cylindrical conductor 11B by ((λ / 4) + t + (α / 2) = L B + t + L2)
これらの構成要素は、下記の手順(1)〜(9)で組み立てられることによって、本実施形態に係る整形ビームアンテナとして構成される。
(1) 円板導体12B-2の貫通孔12Bh-2に、同軸ケーブル13を一端P0から順に挿通させることによって、その円板導体12B-2の外部導体を既述の点P3に緩嵌させる。
These components are configured as the shaped beam antenna according to the present embodiment by being assembled in the following procedures (1) to (9).
(1) By inserting the coaxial cable 13 sequentially from one end P0 into the through hole 12Bh-2 of the disk conductor 12B-2, the outer conductor of the disk conductor 12B-2 is loosely fitted to the point P3 described above. .
(2) 必要であれば、円板導体12B-2をかしめ、あるいは半田付けを施すことにより、貫通孔12Bh-2の位置を上記点P3に固定する。
(3) 円板導体12B-1の貫通孔12Bh-1に、同軸ケーブル13を一端P0から挿通させることによって、その円板導体12B-1の外部導体を既述の点P2に緩嵌させる。
(2) If necessary, the position of the through hole 12Bh-2 is fixed to the point P3 by caulking the disk conductor 12B-2 or soldering.
(3) By inserting the coaxial cable 13 from one end P0 into the through hole 12Bh-1 of the disk conductor 12B-1, the outer conductor of the disk conductor 12B-1 is loosely fitted to the point P2 described above.
(4) 必要であれば、円板導体12B-1をかしめ、あるいは半田付けを施すことにより、貫通孔12Bh-1の位置を上記点P2に固定する。
(5) 円板導体12Tの貫通孔12Thに、既述の通りに露出した同軸ケーブル13の中心導体の先端部を遊嵌(挿嵌)させ、かつ円板導体12Tをかしめ、あるいは半田付けを施すことにより、その貫通孔12Thを同軸ケーブル13の中心導体の先端部に固定する。
(4) If necessary, the position of the through hole 12Bh-1 is fixed to the point P2 by caulking the disk conductor 12B-1 or soldering.
(5) The tip end portion of the central conductor of the coaxial cable 13 exposed as described above is loosely fitted (inserted) into the through hole 12Th of the disc conductor 12T, and the disc conductor 12T is caulked or soldered. By applying, the through-hole 12Th is fixed to the tip of the central conductor of the coaxial cable 13.
(6) 円筒状導体11Bの中空部に、このようにして円板導体12T、12B-1、12B-2が一体化されたおよび同軸ケーブル13を順次挿通させることにより、円板導体12B-1、12B-2が図1に示すように、それぞれ既述の点X1、X2に位置する状態とする。 (6) The disk conductors 12T-1, 12B-1, and 12B-2 are integrated in this way into the hollow portion of the cylindrical conductor 11B and the coaxial cable 13 is sequentially inserted, whereby the disk conductor 12B-1 , 12B-2 are located at the aforementioned points X1 and X2, respectively, as shown in FIG.
(7) このような状態を維持しつつ円筒状導体11Bの外側面の内、これらの点X1、X2に対応する部位を外側から内部方向にそれぞれかしめることにより、円筒状導体11Bの中空部における円板導体12B-1、12B-2の位置を固定する。 (7) While maintaining such a state, by caulking the portions corresponding to these points X1 and X2 in the outer surface of the cylindrical conductor 11B from the outside to the inner direction, the hollow portion of the cylindrical conductor 11B The positions of the disk conductors 12B-1 and 12B-2 are fixed.
(8) 円筒状導体11Tの中空部に、円板導体12Tおよびこれに連なる同軸ケーブル13の中心導体を順次挿通させることにより、その円板導体12Tが既述の点X0に位置する状態とする。 (8) By sequentially inserting the disc conductor 12T and the central conductor of the coaxial cable 13 connected to the hollow portion of the cylindrical conductor 11T, the disc conductor 12T is positioned at the point X0 described above. .
(9) このような状態を維持しつつ円筒状導体11Tの外側面の内、上記点X0に対応する部位を外側から内部方向にかしめることにより、円筒状導体11Tの中空部における円板導体12Tの位置を固定する。 (9) While maintaining such a state, a disk conductor in the hollow portion of the cylindrical conductor 11T is formed by caulking a portion corresponding to the point X0 in the outer surface of the cylindrical conductor 11T from the outside to the inside. The position of 12T is fixed.
以下、円筒状導体11T、12Tが長手方向に垂直に連なった状態で配置されていることを前提として、本実施形態の原理および効果を説明する。 Hereinafter, the principle and effect of this embodiment will be described on the premise that the cylindrical conductors 11T and 12T are arranged in a state of being continuous in the longitudinal direction.
本発明の特徴は、本実施形態では、アンテナ素子としてそれぞれ機能する円筒状導体11T、11Bの長さの差αと、これらの円筒状導体11T、11Bの給電点の位置と、両者の間に確保されるスペースの幅(=d)との組み合わせにあり、その組み合わせの下で、後述するように同軸ケーブル13とのインピーダンス整合に併せて、主ローブの方向および幅が下記通りに設定される点にある。 In the present embodiment, the feature of the present invention is that the length difference α between the cylindrical conductors 11T and 11B that respectively function as antenna elements, the position of the feeding point of these cylindrical conductors 11T and 11B, and the distance between them. In combination with the width (= d) of the space to be secured, the direction and width of the main lobe are set as follows in accordance with impedance matching with the coaxial cable 13 as described later under the combination. In the point.
本実施形態では、円筒状導体11T、11Bは、何れも長さが約(λ/2)であり、両者の間に確保されたスペースに近い給電点に対する給電が同軸ケーブル13を介して行われることによって、全長がほぼ一波長(=λ)であるダイポールアンテナとして機能する。 In the present embodiment, the cylindrical conductors 11T and 11B each have a length of about (λ / 2), and power is fed to the feeding point close to the space secured between them via the coaxial cable 13. Thus, it functions as a dipole antenna whose overall length is approximately one wavelength (= λ).
〔インピーダンス整合〕
本実施形態では、点X0(P0)、X1(P1)の位置は、同軸ケーブル13の諸元(絶縁体の比誘電率、中心導体の寸法・形状等)と、円筒状導体11T、11Bの断面や中空部の形状およびサイズとで定まる下記の移相量ΦT 、ΦB の差の絶対値がπラジアンとなる値に予め設定される。なお、このような設定は、例えば、電磁界シミュレータ等の利用により実現性が確認された後に、設計的パラメータの微調整が図られることによって行われてもよい。
(Impedance matching)
In the present embodiment, the positions of the points X0 (P0) and X1 (P1) are determined based on the specifications of the coaxial cable 13 (the relative dielectric constant of the insulator, the size and shape of the central conductor, etc.) and the cylindrical conductors 11T and 11B. The absolute value of the difference between the following phase shift amounts Φ T and Φ B determined by the cross section and the shape and size of the hollow portion is preset to a value that becomes π radians. Such setting may be performed, for example, by finely adjusting the design parameters after the feasibility is confirmed by using an electromagnetic field simulator or the like.
(1) 図1に太い一点鎖線で示すように、点P1から区間S1を介して点P0に至る区間における同軸ケーブル13の中心導体と、点P0から円板導体12および円筒状導体11Tの内壁を介して既述の開口AT の縁部に至る区間とにおける移相量ΦT (1) As shown by a thick dashed line in FIG. 1, the central conductor of the coaxial cable 13 in the section from the point P1 to the point P0 through the section S1, and the inner walls of the disk conductor 12 and the cylindrical conductor 11T from the point P0. The phase shift amount Φ T in the section reaching the edge of the opening AT described above
(2) 図1に太い二点鎖線で示すように、点P1の近傍にある同軸ケーブル13の外部導体から円板導体12B-1および円筒状導体11Bの内壁を介して既述の開口AB の縁部に至る区間における移相量ΦB (2) As shown by a thick chain double-dashed line in Figure 1, the opening A from the outer conductor described above through the inner wall of the disc conductor 12B-1 and the cylindrical conductor 11B of the coaxial cable 13 in the vicinity of the point P1 B Phase shift amount Φ B in the section to the edge of
すなわち、円筒状導体11T、12Tは、長さが異なるものの、同軸ケーブル13とのインピーダンス整合が良好に図られつつ給電され、ほぼ1波長のダイポールアンテナとして機能する。 That is, although the cylindrical conductors 11T and 12T are different in length, they are fed with good impedance matching with the coaxial cable 13 and function as a dipole antenna having almost one wavelength.
さらに、これらの円筒状導体11T、12Tは、垂直方向における共通の軸上に所定の間隔を隔てて配置され、かつ同軸ケーブル13を介して並列に給電される。 Further, these cylindrical conductors 11T and 12T are arranged on a common axis in the vertical direction at a predetermined interval and are fed in parallel via the coaxial cable 13.
したがって、本実施形態に係るダイポールアンテナは、複数の素子が直列に給電されるコリニアアンテナのように狭帯域とはならず、VSWRが「2.0」以下である比帯域が18パーセントと図2に示されるように、広帯域特性が実現される。 Therefore, the dipole antenna according to the present embodiment does not have a narrow band like a collinear antenna in which a plurality of elements are fed in series, and the ratio band where the VSWR is “2.0” or less is 18%, which is shown in FIG. As shown in FIG. 2, a broadband characteristic is realized.
〔主ローブの方向〕
本実施形態に係るダイポールアンテナの主ローブは、円筒状導体11T、12Tからそれぞれ個々の方向に放射される電磁界のベクトル和として形成される。したがって、このような主ローブの方向は、アンテナ素子である円筒状導体11T、12Tの長さLT 、LB に差(=|α|)があると、水平方向に対して偏る。また、このような差は、一般に、垂直方向における放射角の最大値を決定する主要なファクターとなる。
[Direction of main lobe]
The main lobe of the dipole antenna according to this embodiment is formed as a vector sum of electromagnetic fields radiated from the cylindrical conductors 11T and 12T in respective directions. Therefore, the direction of the main lobe is biased with respect to the horizontal direction if there is a difference (= | α |) between the lengths L T and L B of the cylindrical conductors 11T and 12T that are antenna elements. Such a difference is generally a major factor that determines the maximum value of the radiation angle in the vertical direction.
本実施形態では、上記αの値は、図3に示すように、主ローブが形成されるべき所望の仰角(例えば、円筒状導体11T、11Bの間に確保されるスペースの幅dが「0.55λ」に設定され、かつこれらの円筒状導体11T、11Bに対する給電が9°の位相差で行われる場合には、本実施形態に係るアンテナが周辺に設置された滑走路に進入する飛行機との間に好適な無線伝送路が形成される3°となる。)や俯角が達成可能な値に予め設定される。 In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the value of α is such that the desired elevation angle at which the main lobe is to be formed (for example, the width d of the space secured between the cylindrical conductors 11T and 11B is “0”). .55λ "and when the feeding to these cylindrical conductors 11T and 11B is performed with a phase difference of 9 °, the airplane according to the present embodiment enters the runway installed in the vicinity of In this case, a suitable wireless transmission path is formed at 3 °), and the depression angle is preset to a value that can be achieved.
したがって、本実施形態によれば、コリニアアンテナ等に比較して大幅に構成が単純であるにもかかわらず、上記インピーダンス整合の下で広帯域に亘って所望の方向に確度高く安定に主ローブが形成される。 Therefore, according to the present embodiment, the main lobe is accurately and stably formed in a desired direction over a wide band under the impedance matching, although the configuration is significantly simpler than that of a collinear antenna or the like. Is done.
〔主ローブの幅〕
本実施形態に係るダイポールアンテナでは、上記主ローブの垂直方向における幅は、アンテナ素子である円筒状導体11T、12Tの垂直方向における距離(既述の開口AT と開口AB との距離d)が広いほど狭くなる。
[Width of main lobe]
The dipole antenna according to the present embodiment, the width in the vertical direction of the main lobe, a cylindrical conductor 11T is an antenna element, the distance in the vertical direction of 12T (distance between the aforementioned opening A T and the opening A B d) The wider it is, the narrower it becomes.
したがって、上記距離dは、主ローブの幅が所望の値(例えば、45°)となる値に設定される。 Therefore, the distance d is set to a value at which the width of the main lobe becomes a desired value (for example, 45 °).
〔シュペルトップの一体化〕
本実施形態では、同軸ケーブル13の外部導体は、既述の貫通孔12Bh-2の内壁において円板導体12B-2に接続され、その円板導体12B-2の外側壁に接続される。このような円板導体12B-2の外側壁に接続された円筒状導体11Bの内壁は、既述の通りに約半波長(=(((λ/2)+α)/2))隔たったその円筒状導体11Bの開口(既述の開口AB と対向する。)縁部で解放される。
[Integration of Super Top]
In the present embodiment, the outer conductor of the coaxial cable 13 is connected to the disk conductor 12B-2 on the inner wall of the above-described through hole 12Bh-2, and is connected to the outer wall of the disk conductor 12B-2. The inner wall of the cylindrical conductor 11B connected to the outer wall of the disk conductor 12B-2 is separated by about a half wavelength (= (((λ / 2) + α) / 2)) as described above. opening of the cylindrical conductor 11B (opposite to the opening a B described above.) is released at the edges.
したがって、円板導体12B-2と、このような円筒状導体11Bの内壁の部位は、同軸ケーブル13の外部導体に接続されたシュペルトップとして機能し、その同軸ケーブル13の外部導体に高周波数電流が乗ることと、該当する外部導体から電磁波が放射されることとを阻止する。 Therefore, the disk conductor 12B-2 and the portion of the inner wall of the cylindrical conductor 11B function as a super top connected to the outer conductor of the coaxial cable 13, and the outer conductor of the coaxial cable 13 has a high frequency. It prevents current from being carried and electromagnetic waves from being emitted from the corresponding external conductor.
このように本実施形態によれば、上述した広帯域化と、主ローブの所望の方向および幅の設定とは、既述の通りに同軸ケーブル13とのインピーダンス整合に関連性がある以下の値が好適な値の組み合わせとして設定されることにより、何れもが達成される。 As described above, according to the present embodiment, the above-described broadening of the band and the setting of the desired direction and width of the main lobe have the following values related to impedance matching with the coaxial cable 13 as described above. Both are achieved by setting as a combination of suitable values.
(1) 円筒状導体11T、11Bの長さLT 、LB の差α
(2) 距離d
(3) 円板導体12T、12Bの厚み(≒t)
(4) 同軸ケーブル13の中心導体の太さ、絶縁体の比誘電率、形状、寸法
(1) Difference α between the lengths L T and L B of the cylindrical conductors 11T and 11B
(2) Distance d
(3) Thickness of disk conductors 12T and 12B (≒ t)
(4) The thickness of the central conductor of the coaxial cable 13, the relative permittivity, shape, and dimensions of the insulator
さらに、本実施形態に係るダイポールアンテナによれば、コリニアアレイアンテナ等に比べて、全長が1波長と大幅に短いにもかかわらず構造が単純であるため、軽量化および低廉化が可能となり、かつ信頼性が高められる。 Furthermore, according to the dipole antenna according to the present embodiment, the structure is simple in spite of the fact that the overall length is significantly shorter than one wavelength compared to a collinear array antenna or the like, and thus it is possible to reduce the weight and the cost. Reliability is improved.
また、本実施形態では、半波長ダイポールやλ/4モノポールアンテナに比べて垂直方向における指向性の半値幅を狭く出来るため、高い利得を維持しつつ、大地方向から到来する反射波が抑圧され、高い伝送品質や通信品質が得られる。 In addition, in this embodiment, since the half-value width of directivity in the vertical direction can be narrowed compared to a half-wave dipole or λ / 4 monopole antenna, reflected waves coming from the ground direction are suppressed while maintaining a high gain. High transmission quality and communication quality can be obtained.
なお、本実施形態に係るダイポールアンテナは、既述の円筒状導体11T、11B、円板導体12T、12B-1、12B-2および同軸ケーブル13の組み合わせとして構成されている。 The dipole antenna according to the present embodiment is configured as a combination of the above-described cylindrical conductors 11T and 11B, disk conductors 12T, 12B-1 and 12B-2, and the coaxial cable 13.
しかし、本実施形態は、このような構成要素のみの組み合わせに限定されず、コスト、製造、信頼性その他の多様な制約の下で既述の作用効果が低下せず、あるいは低下したとしても許容される限度であるならば、例えば、以下に列記するように、上記円筒状導体11T、11B、円板導体12T、12B-1、12B-2および同軸ケーブル13の一部または全てが如何なる形態で併合され、あるいは複数の要素に区分されて構成されてもよい。 However, the present embodiment is not limited to such a combination of only components, and the above-described operational effects are not reduced or allowed to be reduced under various constraints such as cost, manufacturing, reliability, and the like. For example, as described below, a part or all of the cylindrical conductors 11T and 11B, the disk conductors 12T, 12B-1, and 12B-2 and the coaxial cable 13 are in any form. It may be configured to be merged or divided into a plurality of elements.
(1) 円筒状導体11Tが点X0で係合や螺合等により連結可能な2つの部材(以下、開口AT を有する一方の部材を「円筒状導体11TL 」と称し、残りの部材を「円筒状導体11TU 」と称する。)として構成され、円板導体12Tがこれらの円筒状導体11TL、11TUの何れか一方または双方に嵌合(螺嵌、継合、嵌挿、嵌装、挟着、嵌着、圧着、螺着、溶着、填着、嵌入、圧入、圧砕等であってもよい。)可能な部材として構成される。 (1) cylindrical conductor 11T is two connectable by engagement or screwing or the like at point X0 member (hereinafter, the one member having an opening A T is referred to as "cylindrical conductor 11T L", the rest of the member referred to as "cylindrical conductor 11T U".) is configured as a disk conductor 12T these cylindrical conductor 11T L, one or fitting to both 11T U (screwed, engagement, fitted, fitted It may be a fitting, clamping, fitting, crimping, screwing, welding, filling, fitting, press-fitting, crushing, etc.).
(2) 円筒状導体11Tが点X0で係合や螺合等により連結可能な2つの部材(既述の「円筒状導体11TL 」および「円筒状導体11TU 」)として構成され、円板導体12Tが円筒状導体11TLの頂部と、円筒状導体11TUの底部との何れか一方に一体化されて構成される。 (2) The cylindrical conductor 11T is configured as two members (the aforementioned “cylindrical conductor 11T L ” and “cylindrical conductor 11T U ”) that can be connected by engagement, screwing, or the like at the point X0. The conductor 12T is integrated with one of the top of the cylindrical conductor 11T L and the bottom of the cylindrical conductor 11T U.
(3) 円筒状導体11Bが点X1と点X2との双方もしくは何れか一方で係合や螺合等により連結可能な3つまたは2つの部材(以下、これらの部材の内、開口AB に近い一方の部材を「円筒状導体11BU 」と称し、これに連なるべき直近の部材を「円筒状導体11BL 」と称する。)として構成され、円板導体12B-1(12B-2)がこれらの円筒状導体11BU、11BLの何れか一方または双方に嵌合(螺嵌、継合、嵌挿、嵌装、挟着、嵌着、圧着、螺着、溶着、填着、嵌入、圧入、圧砕等であってもよい。)可能な部材として構成される。 (3) three possible connection both or either one by engagement or screwing or the like between the cylindrical conductor 11B is the point X1 and the point X2 or two members (hereinafter, among these members, the opening A B One of the near members is referred to as “cylindrical conductor 11B U ” and the nearest member to be connected to this is referred to as “cylindrical conductor 11B L ”), and the disk conductor 12B-1 (12B-2) is formed. these cylindrical conductor 11B U, one or both the fitting (screwed in 11B L, engagement, fitted, fitted, clipping, fitting, crimping, screwing, welding, Hamachaku, fitted, It may be press-fitting, crushing, etc.) It is configured as a possible member.
(4) 円筒状導体11Bが点X1と点X2との双方もしくは何れか一方で係合や螺合等により連結可能な3つまたは2つの部材(以下、これらの部材の内、開口AB に近い一方の部材とこれに連なるべき直近の部材との何れについても、それぞれ既述の通り「円筒状導体11BU 」と「円筒状導体11BL 」と称する。)として構成され、円板導体12B-1(12B-2)が円筒状導体11BL の頂部と円筒状導体11TU の底部との何れか一方に一体化されて構成される。 (4) three possible connection both or either one by engagement or screwing or the like between the cylindrical conductor 11B is the point X1 and the point X2 or two members (hereinafter, among these members, the opening A B Each of the near one member and the nearest member to be connected to it is configured as “cylindrical conductor 11B U ” and “cylindrical conductor 11B L ” as described above, and the disk conductor 12B. -1 (12B-2) is constructed is integrated into one of the bottom of the top portion and the cylindrical conductor 11T U cylindrical conductor 11B L.
また、本実施形態に係るダイポールアンテナの組み立ての手順は既述の手順に限定されず、特に、同軸ケーブル13に施される加工、その同軸ケーブル13と円筒状導体11T、11Bや円板導体12T、12B-1、12B-2との電気的な接続や位置合わせの手順は、これらの円筒状導体11T、11B、円板導体12T、12B-1、12B-2および同軸ケーブル13が如何なる要素の組み合わせとして構成される場合であっても、その組み合わせに適した順序で行われ、あるいは適宜省略されてもよい。 The procedure for assembling the dipole antenna according to the present embodiment is not limited to the procedure described above, and in particular, the processing applied to the coaxial cable 13, the coaxial cable 13 and the cylindrical conductors 11T and 11B, and the disk conductor 12T. , 12B-1, 12B-2, the electrical connection and alignment procedures are such that the cylindrical conductors 11T, 11B, the disk conductors 12T, 12B-1, 12B-2 and the coaxial cable 13 are of any element. Even when configured as a combination, they may be performed in an order suitable for the combination, or may be omitted as appropriate.
さらに、本実施形態では、円板導体12B-2と、その円板導体12B-2の外側部に接続された円筒状導体11Bの内壁の内、底部の開口に至る区間とが既述のシュペルトップとして機能している。 Further, in the present embodiment, the disk conductor 12B-2 and the section reaching the opening at the bottom of the inner wall of the cylindrical conductor 11B connected to the outer side of the disk conductor 12B-2 are described above. It functions as a pel top.
しかし、本実施形態では、以下の要件の全てを満たす無線装置が備えられる場合には、シュペルトップの機能が不要であるため、円板導体12B-2は備えられなくてもよい。
(1) 点X1に対応する円筒状導体11Bの内部に、同軸ケーブル13に代えて配置される。
However, in the present embodiment, when a wireless device that satisfies all of the following requirements is provided, the super conductor function is unnecessary, and therefore the disk conductor 12B-2 may not be provided.
(1) It is arranged in place of the coaxial cable 13 inside the cylindrical conductor 11B corresponding to the point X1.
(2) 波長がλである周波数f(=C/λ)の無線信号の送信と受信との双方もしくは何れか一方を行う。
(3) 外部と連係することなく単独で作動し、無線伝送路、光伝送路の何れかを介して外部と連係する。
(2) Transmitting and / or receiving a radio signal having a frequency f (= C / λ) having a wavelength of λ.
(3) Operates independently without linking to the outside, and links to the outside through either the wireless transmission path or the optical transmission path.
(4) 上記送信や受信に供されるアンテナの素子として、本実施形態に係るダイポールアンテナが適用される。
(5) このようなダイポールアンテナに対する給電は、上記無線装置に直結され、かつ既述の加工によって露出した同軸ケーブル13の中心導体および外部導体をそれぞれ代替する線路および端子が源となる平衡給電または不平衡給電として行われる。
(4) The dipole antenna according to the present embodiment is applied as an antenna element used for transmission and reception.
(5) The power supply to such a dipole antenna is a balanced power supply that is directly connected to the above-described wireless device and that is derived from lines and terminals that replace the central conductor and external conductor of the coaxial cable 13 exposed by the processing described above. This is done as an unbalanced feed.
また、本実施形態では、円筒状導体11Tは、その頂部から点X0に至る区間の部位は、アンテナ素子としての機能や性能に支障が生じないならば、筒体として構成されず、中空部を有しない棒状体として構成されてもよい。 In the present embodiment, the cylindrical conductor 11T is not configured as a cylindrical body in the section from the top to the point X0 unless the function or performance as an antenna element is hindered. You may comprise as a rod-shaped body which does not have.
さらに、本実施形態では、円筒状導体11T、11Bは、両者の軸が仮想的な直線上にある状態で配置されている。 Furthermore, in this embodiment, the cylindrical conductors 11T and 11B are arranged in a state where both axes are on a virtual straight line.
しかし、本発明はこのような構成に限定されず、円筒状導体11T、11Bは、両者が物理的に隔たった状態であるならば、双方の軸の仮想的な延長線が平行であり、あるいは互いに交差する状態で配置されてもよい。 However, the present invention is not limited to such a configuration, and if the cylindrical conductors 11T and 11B are in a state where they are physically separated, the virtual extension lines of both axes are parallel, or You may arrange | position in the state which mutually cross | intersects.
また、本実施形態では、点P1の近傍における円板導体12B-1(貫通孔12Bh-1を含む。)の構造と、同軸ケーブル13の外被、外部導体、絶縁体に施されるべき加工との形態は、図1(a)に示すものに限定されず、以下に列記する何れの形態であってもよい。 Further, in the present embodiment, the structure of the disk conductor 12B-1 (including the through hole 12Bh-1) in the vicinity of the point P1, and the processing to be performed on the jacket of the coaxial cable 13, the outer conductor, and the insulator. Is not limited to that shown in FIG. 1 (a), and may be any form listed below.
(1) 図1(b)に示すように、貫通孔12Bh-1は円板導体12B-1の底部側から階段状(徐々)に径が小さくなる孔として形成され、かつ同軸ケーブル13の絶縁体はその貫通孔12Bh-1の内壁に緩嵌(衝合や嵌合であってもよい。)する形状で整形される。 (1) As shown in FIG. 1 (b), the through-hole 12Bh-1 is formed as a hole that gradually decreases in diameter from the bottom side of the disk conductor 12B-1 and is insulated from the coaxial cable 13. The body is shaped in a shape that loosely fits (may be abutting or fitting) on the inner wall of the through hole 12Bh-1.
(2) 図1(c)に示すように、貫通孔12Bh-1は同軸ケーブル13の外部導体に挿嵌(緩嵌)する形状および寸法で形成され、その同軸ケーブル13はの外部導体は円板導体12B-1の頂部における貫通孔12Bh-1の開口部より上方には残らない形状および寸法で整形される。 (2) As shown in FIG. 1 (c), the through-hole 12Bh-1 is formed in a shape and a size to be inserted (loosely fitted) into the outer conductor of the coaxial cable 13, and the outer conductor of the coaxial cable 13 is a circle. The plate conductor 12B-1 is shaped in a shape and size that does not remain above the opening of the through hole 12Bh-1 at the top.
さらに、本実施形態は、図1に示すように、個別の部材(構成要素)である円筒状導体11T、11B、円板導体12T、12B-1、12B-2および同軸ケーブル13が組み合わせられ、かつ既述の通りに組み立てられることによって構成されている。 Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, cylindrical members 11T and 11B, disk conductors 12T, 12B-1 and 12B-2 and coaxial cables 13 which are individual members (components) are combined. And it is comprised by assembling as stated above.
しかし、本発明は、このような構成に限定されず、以下に列記するようにプリント回路として構成されてもよい。
(1) 3層基板の内層(第2層)に形成された以下のプリント回路
However, the present invention is not limited to such a configuration, and may be configured as a printed circuit as listed below.
(1) The following printed circuit formed on the inner layer (second layer) of a three-layer board
(1-1) 円筒状導体11bの内部に配置される同軸ケーブル13の中心導体に相当する線状のプリント回路Cc
(1-2) そのプリント回路Ccが有する2つの側端の双方に個別に平行に形成され、同軸ケーブル13の外部導体に相当する板状のプリント回路Ce-1、Ce-2
(1-1) A linear printed circuit Cc corresponding to the central conductor of the coaxial cable 13 disposed inside the cylindrical conductor 11b
(1-2) Plate-like printed circuits Ce-1 and Ce-2 that are individually formed in parallel on the two side ends of the printed circuit Cc and correspond to the outer conductor of the coaxial cable 13.
(2) 上記プリント回路Ccと、プリント回路Ce-1、Ce-2の対とにそれぞれ半田付け等により接続され、既述の無線装置のアンテナ端子との接続に供される同軸コネクタ (2) A coaxial connector connected to the printed circuit Cc and the pair of printed circuits Ce-1 and Ce-2 by soldering or the like and used for connection to the antenna terminal of the above-described wireless device
(3) 上記3層基板の外層である第一層および第二層に個別に形成されて所定の間隔および位置でスルーホールを介して違いに接続されると共に、これらの層の間で互いに平行に対向する導体板の対として形成され、円筒状導体11Tの内側壁および外側壁を代替する板状のプリント回路CT-1、CT-2 (3) The first and second layers, which are the outer layers of the three-layer substrate, are individually formed and connected to each other through through holes at predetermined intervals and positions, and the layers are parallel to each other. Plate-like printed circuits C T -1 and C T -2 which are formed as a pair of conductor plates facing each other and substitute for the inner and outer walls of the cylindrical conductor 11T.
(4)同様の3層基板の第一層および第二層に個別に形成されて所定の間隔および位置でスルーホールを介して違いに接続されると共に、これらの層の間で互いに平行に対向する導体板の対として形成され、円筒状導体11Bの内側壁および外側壁を代替する板状のプリント回路CB-1、CB-2 (4) It is formed separately on the first layer and the second layer of the same three-layer substrate, and is connected to each other through through holes at predetermined intervals and positions, and these layers are opposed to each other in parallel. Plate-like printed circuits C B -1, C B -2 that are formed as a pair of conductive plates that replace the inner and outer walls of the cylindrical conductor 11B.
なお、上記板状のプリント回路CT-1、CT-2とプリント回路CB-1、CB-2とについては、既述の第一層と第三層との何れか一方が無い両面基板が上記3層基板に代えて適用される場合には、何れも、1つのプリント回路として構成されてもよい。 The plate-like printed circuits C T -1 and C T -2 and the printed circuits C B -1 and C B -2 do not have any one of the first layer and the third layer described above. When a double-sided board is applied instead of the three-layer board, it may be configured as a single printed circuit.
〔第二の実施形態〕
図4は、本発明の第二の実施形態を示す図である。
本実施形態は、既述の第一の実施形態に係るダイポールアンテナ21に併せて、そのダイポールアンテナ21のアンテナ素子である円筒状導体11T、11Bの側面に平行なパラボロイド等の導体板である反射器22が備えられることによって、構成される。さらに、その反射器22は、円筒状導体11T、11Bに対して約(λ/4)隔たった位置に配置され、かつ支持される。なお、反射器22の反射面の位置、形状および寸法については、所望のビーム形成が実現されるならば、如何なるものであってもよい。
[Second Embodiment]
FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
In this embodiment, in addition to the dipole antenna 21 according to the first embodiment described above, the reflection is a conductor plate such as a paraboloid parallel to the side surfaces of the cylindrical conductors 11T and 11B which are antenna elements of the dipole antenna 21. The device 22 is configured by being provided. Further, the reflector 22 is disposed and supported at a position separated from the cylindrical conductors 11T and 11B by about (λ / 4). The position, shape, and dimensions of the reflecting surface of the reflector 22 may be any as long as desired beam formation is realized.
このような構成のアンテナでは、上記反射器22は、図4(a)〜(d)に示すように、開き角がそれぞれ所望の値(例えば、180°、90°、30°、0°)に設定されることにより、図5および図6に示すように、ダイポールアンテナ21の水平方向における主ローブの幅が約90°ないし250°に亘る広範な値に絞られる。 In the antenna having such a configuration, the reflector 22 has a desired opening angle (for example, 180 °, 90 °, 30 °, 0 °), as shown in FIGS. 5 and 6, the width of the main lobe in the horizontal direction of the dipole antenna 21 is narrowed down to a wide range of about 90 ° to 250 °.
なお、反射器22は、必ずしも、既述のパラボロイド等のような導体板として構成されなくてもよく、例えば、図4(d)に示すように、棒状体として構成された場合であっても、ダイポールアンテナ21の水平方向における主ローブの幅を絞り、そのダイポールアンテナ21の利得を所望の値に設定することは可能である。 Note that the reflector 22 does not necessarily have to be configured as a conductor plate such as the paraboloid described above. For example, as illustrated in FIG. 4D, the reflector 22 may be configured as a rod-shaped body. The width of the main lobe in the horizontal direction of the dipole antenna 21 can be reduced, and the gain of the dipole antenna 21 can be set to a desired value.
〔第三の実施形態〕
図7は、本発明の第三の実施形態を示す図である。
図において、図4に示すものと機能が同じものについては、同じ符号を付与して示す、ここでは、その説明を省略する。
本実施形態と既述の第二の実施形態との構成の相違点は、アンテナ素子である円筒状導体11T、11Bの側部に平行に支持された棒状の導体(以下、「棒体」という。)の組み合わせからなる格子として、反射器22が構成された点にある。
[Third embodiment]
FIG. 7 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.
In the figure, components having the same functions as those shown in FIG. 4 are given the same reference numerals, and description thereof is omitted here.
The difference between the present embodiment and the second embodiment described above is that a rod-shaped conductor (hereinafter referred to as a “rod body”) supported in parallel with the side portions of the cylindrical conductors 11T and 11B that are antenna elements. .)) At the point where the reflector 22 is configured.
このような構成のアンテナでは、上記第二の実施形態とほぼ同様に、反射器22の開き角が設定されることにより、図8および図9に示すように、ダイポールアンテナ21の水平方向における主ローブの幅が約100°ないし250°に亘る広範な値に絞られる。 In the antenna having such a configuration, the opening angle of the reflector 22 is set in substantially the same manner as in the second embodiment, so that the main antenna in the horizontal direction of the dipole antenna 21 is set as shown in FIGS. The lobe width is narrowed to a wide range of values ranging from about 100 ° to 250 °.
また、本実施形態では、図7に点線で示すように、反射器22に設定され得る開き角の全てと、その反射器22が構成されるべき上記格子の密度との双方に適応可能であるべき位置に、棒体を支持可能な支持部材31T、31Bが非導体として予め備えられた場合には、これらの支持部材31T、31Bによって支持されるべき棒体の本数、配置および密度の設定や変更をフィールドで自在に行うことが可能となり、例えば、空港内の建物等から実際に到来する反射波や回折波を柔軟に抑圧あるいは軽減可能となる。 Further, in the present embodiment, as shown by a dotted line in FIG. 7, all of the opening angles that can be set in the reflector 22 and the density of the grating on which the reflector 22 is to be configured can be applied. When the support members 31T and 31B capable of supporting the rods are provided in advance as non-conductors at the power positions, the number, arrangement, and density of the rods to be supported by these support members 31T and 31B can be set. Changes can be made freely in the field, and for example, reflected waves and diffracted waves that actually arrive from buildings in an airport can be flexibly suppressed or reduced.
さらに、本実施形態では、反射器22が格子として構成されるため、台風等の著しい強風に対する物理的な強度が高められ、かつアンテナの帯域、指向性、インピーダンス整合等の特性の安定な維持が可能となる。 Furthermore, in the present embodiment, the reflector 22 is configured as a grating, so that the physical strength against significant strong winds such as typhoons can be increased, and the characteristics of the antenna band, directivity, impedance matching, etc. can be stably maintained. It becomes possible.
なお、本実施形態では、上記強風に対する物理的な強度は、円筒状導体11T、11Bが内部に支持されるレドームの内壁または外側壁に上記支持部材31T、31Bが配置されることにより、確保されてもよい。 In the present embodiment, the physical strength against the strong wind is ensured by arranging the support members 31T and 31B on the inner wall or the outer wall of the radome on which the cylindrical conductors 11T and 11B are supported. May be.
また、本実施形態では、形状や構成が単純な支持部材31T、31Bと、既述の棒体の組み合わせとして反射器22が構成されるため、構成要素の標準化が容易に実現され、製造および入手の何れもが容易となる。
したがって、本実施形態に係るアンテナを介して形成される無線伝送路では、安価にかつ安定に、しかも柔軟に所望の伝送品質や通信品質が高められる。
Further, in the present embodiment, the reflector 22 is configured as a combination of the support members 31T and 31B having simple shapes and configurations and the rods described above, so that standardization of the components is easily realized, and manufacturing and acquisition are possible. Either of these becomes easy.
Therefore, in the wireless transmission path formed via the antenna according to the present embodiment, desired transmission quality and communication quality can be enhanced inexpensively, stably and flexibly.
なお、上述した各実施形態では、同軸ケーブル13は本実施形態に係るダイポールアンテナを物理的に支持する構造体を兼ねるが、このような支持は、ケーブル13以外の部材によって別途実現されてもよい。 In each of the above-described embodiments, the coaxial cable 13 also serves as a structure that physically supports the dipole antenna according to this embodiment. However, such support may be realized separately by a member other than the cable 13. .
また、上述した各実施形態では、円板導体12T、12B-1の軸に垂直な方向における断面の形状は、円形でなくてもよく、同軸ケーブル13および円筒状導体11T、11Bの内壁の断面形状に適した形状であれば、如何なるものであってもよい。 Moreover, in each embodiment mentioned above, the shape of the cross section in the direction perpendicular | vertical to the axis | shaft of the disk conductors 12T and 12B-1 may not be circular, and the cross section of the inner wall of the coaxial cable 13 and the cylindrical conductors 11T and 11B. Any shape suitable for the shape may be used.
さらに、本発明は、滑走路に進入する航空機が位置する方向に主ローブが形成されるべき航空管制用の無線系に限定されず、例えば、既述の実数αが負数に設定されることにより、垂直面上で主ローブがチルトする方向が下方に設定されることにより、消費電力その他のランニングコスト、置局条件等に厳しい制約が課される携帯電話等の移動体通信系を構成する無線基地局用のアンテナとして採用されてもよい。 Further, the present invention is not limited to an air traffic control radio system in which a main lobe should be formed in the direction in which an aircraft entering the runway is located. For example, the real number α described above is set to a negative number. Wireless that constitutes a mobile communication system such as a mobile phone in which severe restrictions are imposed on power consumption and other running costs and stationing conditions by setting the direction in which the main lobe tilts downward on the vertical plane You may employ | adopt as an antenna for base stations.
また、本発明は、既述の航空管制用の無線系や移動体通信系の周波数帯に限定されず、既述の構成の実現と、その構成の下で好適な作用効果を奏することが妨げられないならば、如何なる周波数帯、帯域、変調方式、多元接続方式が採用された無線系にも同様に適用可能である。 Further, the present invention is not limited to the frequency band of the above-described air traffic control radio system or mobile communication system, and hinders the realization of the above-described configuration and the achievement of suitable operational effects under the configuration. If not, the present invention can be similarly applied to a radio system employing any frequency band, band, modulation method, and multiple access method.
さらに、主ローブが形成されるべき垂直方向のチルト角は、既述の3°に限定されず、如何なる値に設定されてもよく、あるいは実数αがほぼ「0」に設定されることにより、0°に設定されてもよい。 Further, the tilt angle in the vertical direction in which the main lobe is to be formed is not limited to the aforementioned 3 °, and may be set to any value, or the real number α is set to almost “0”, It may be set to 0 °.
また、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の範囲において多様な実施形態の構成が可能であり、構成要素の全てまたは一部に如何なる改良が施されてもよい。 Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various configurations of the embodiments are possible within the scope of the present invention, and any improvements may be made to all or some of the components.
11T,11B 円筒状導体
12T,12B 円板導体
13 同軸ケーブル
21 ダイポールアンテナ
22 反射器
31T,31B 支持部材
11T, 11B Cylindrical conductor 12T, 12B Disc conductor 13 Coaxial cable 21 Dipole antenna 22 Reflector 31T, 31B Support member
Claims (5)
前記半波長(λ/2)と前記実数αとの差に長さが等しい第二のアンテナ素子とを備え、
前記第一のアンテナ素子は、
前記第一のアンテナ素子および前記第二のアンテナ素子の給電に供される給電線が緩挿または遊挿し、かつ内壁の所定の箇所が第一の給電点となる筒体として構成され、
前記第二のアンテナ素子は、
長手方向に形成され、かつ底部または内壁の所定の箇所が前記第一の給電点と対をなす第二の給電点となる孔または連通孔を有する
ことを特徴とする整形ビームアンテナ。 A first antenna element having a length equal to the sum of the half wavelength (λ / 2) and the real number α ((−λ / 2) <α <(λ / 2));
A second antenna element having a length equal to the difference between the half wavelength (λ / 2) and the real number α,
The first antenna element is
A feeding line provided for feeding the first antenna element and the second antenna element is gently or loosely inserted, and a predetermined portion of the inner wall is configured as a cylindrical body serving as a first feeding point,
The second antenna element is
A shaped beam antenna formed in a longitudinal direction and having a hole or a communication hole serving as a second feeding point that is paired with the first feeding point at a predetermined portion of the bottom or inner wall.
前記半波長(λ/2)と前記実数αとの差に長さが等しい第二のアンテナ素子とを備え、
前記第一のアンテナ素子は、
内部に配置され、かつ前記内部の内壁の所定の箇所に、前記波長λの無線信号の送信または受信を行う装置の第一のアンテナ端子が第一の給電点として接続される筒体として構成され、
前記第二のアンテナ素子は、
長手方向に形成され、かつ底部または内壁の所定の箇所が前記第一の給電点と対をなす第二の給電点として、前記装置の第二のアンテナ端子に接続される孔または連通孔を有する
ことを特徴とする整形ビームアンテナ。 A first antenna element having a length equal to the sum of the half wavelength (λ / 2) and the real number α ((−λ / 2) <α <(λ / 2));
A second antenna element having a length equal to the difference between the half wavelength (λ / 2) and the real number α,
The first antenna element is
The first antenna terminal of the device that is arranged inside and that transmits or receives the radio signal of the wavelength λ is configured as a cylindrical body that is connected to a predetermined portion of the inner wall of the inside as a first feeding point. ,
The second antenna element is
A hole or a communication hole connected to the second antenna terminal of the device is formed as a second feeding point that is formed in the longitudinal direction and a predetermined portion of the bottom or inner wall is paired with the first feeding point A shaped beam antenna characterized by that.
前記第一の給電点と前記第二の給電点とは、
前記給電線と、前記第一のアンテナ素子および前記第二のアンテナ素子とのインピーダンス整合が図られる箇所に設定された
ことを特徴とする整形ビームアンテナ。 The shaped beam antenna according to claim 1,
The first feeding point and the second feeding point are:
A shaped beam antenna, which is set at a location where impedance matching is achieved between the feeder line, the first antenna element, and the second antenna element.
前記第一の給電点と前記第二の給電点とは、
前記装置の第一のアンテナ端子および第二のアンテナ端子と、前記第一のアンテナ素子および前記第二のアンテナ素子とのインピーダンス整合が図られる箇所に設定された
ことを特徴とする整形ビームアンテナ。 The shaped beam antenna according to claim 2,
The first feeding point and the second feeding point are:
A shaped beam antenna, wherein the first antenna terminal and the second antenna terminal of the apparatus, and the impedance matching between the first antenna element and the second antenna element are set.
前記第一のアンテナ素子と前記第二のアンテナ素子とは、
前記ダイポールアンテナによって形成される主ローブの幅が所望の値となる距離および姿勢で配置された
ことを特徴とする整形ビームアンテナ。 The shaped beam antenna according to any one of claims 1 to 4,
The first antenna element and the second antenna element are:
A shaped beam antenna, characterized in that the main lobe formed by the dipole antenna is disposed at a distance and posture at which a desired value is obtained.
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