(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部と；
このベース部に接離自在に設けられた端部材と；
弾性的に屈曲変形およびねじり変形可能で自由状態では直線のロッド状であり弾性変形してコイル状に形成されており、基端部が上記ベース部に上記ベース部に対し上記端部材が接離する方向に回動自在に取り付けられているとともに先端部が上記端部材に上記ベース部に対し上記端部材が接離する方向に回動自在に取り付けられていて、コイルピッチが小さい状態に弾性的に変形して短縮状態となり上記短縮状態から弾性力によりコイルピッチが大きくなる伸展状態に伸展される複数のロンジロン部材と；
これらロンジロン部材の中間部に取り付けられ、これらロンジロン部材を所定の径のコイル状に保持するスペーサ部材と；そして、
上記端部材を上記ベース部に接近させて保持し上記ロンジロン部材を上記短縮状態に保持するとともに上記端部材に対する上記保持を解除して上記ロンジロン部材の上記短縮状態から上記伸展状態への伸展を許容し上記端部材を上記ベース部から離間させる伸展機構と；
を備え、
上記端部材及び上記スペーサ部材は誘電体材料で形成されており、
上記複数のロンジロン部材の少なくとも１本が導電性を有しヘリカルアンテナのコイル状の素子に形成されていて、そして、
上記スペーサ部材はリング状をなし、上記ロンジロン部材の上記中間部は上記スペーサ部材に対し上記スペーサ部材の径方向の軸を回動中心として回動自在に取り付けられている、ことを特徴とする伸展形ヘリカルアンテナ装置。
【請求項２】
ベース部と；
このベース部に接離自在に設けられた端部材と；
弾性的に屈曲変形およびねじり変形可能で自由状態では直線のロッド状であり弾性変形してコイル状に形成されており、基端部が上記ベース部に上記ベース部に対し上記端部材が接離する方向に回動自在に取り付けられているとともに先端部が上記端部材に上記ベース部に対し上記端部材が接離する方向に回動自在に取り付けられていて、コイルピッチが小さい状態に弾性的に変形して短縮状態となり上記短縮状態から弾性力によりコイルピッチが大きくなる伸展状態に伸展される複数のロンジロン部材と；
これらロンジロン部材の中間部に取り付けられ、これらロンジロン部材を所定の径のコイル状に保持するスペーサ部材と；そして、
上記端部材を上記ベース部に接近させて保持し上記ロンジロン部材を上記短縮状態に保持するとともに上記端部材に対する上記保持を解除して上記ロンジロン部材の上記短縮状態から上記伸展状態への伸展を許容し上記端部材を上記ベース部から離間させる伸展機構と；
を備え、
上記端部材及び上記スペーサ部材は誘電体材料で形成されており、
上記複数のロンジロン部材の少なくとも１本が導電性を有しヘリカルアンテナのコイル状の素子に形成されていて、そして、
上記スペーサ部材は、その中心部から突設され先端部が径方向のねじり軸を中心としてねじり変形自在なアーム部を備え、上記ロンジロン部材の中間部はこのアーム部の先端部に取り付けられている、ことを特徴とする伸展形ヘリカルアンテナ装置。
【請求項３】
前記のロンジロン部材は誘電体材料から形成され、その表面に導電性材料からなる導電層が被着されてヘリカルアンテナの素子として形成されていることを特徴とする請求項１又は２の伸展形ヘリカルアンテナ装置。
【請求項４】
前記のロンジロン部材は誘電体材料から形成され、その中心部に導電性材料からなる導電体が埋設されてヘリカルアンテナの素子として形成されていることを特徴とする請求項１又は２の伸展形ヘリカルアンテナ装置。
【請求項５】
前記のロンジロン部材は誘電体材料から形成されており、このロンジロン部材に沿って導電性材料からなる導電体が取り付けられてヘリカルアンテナの素子として形成されていることを特徴とする請求項１又は２の伸展形ヘリカルアンテナ装置。
【請求項６】
前記のベース部のロンジロン部材取付部とこのベース部に隣接するスペーサ部材のロンジロン部材取付部との間、互いに隣接するスペーサ部材のロンジロン部材取付部相互の間、および前記の端部材のロンジロン部材取付部とこの端部材に隣接するスペーサ部材のロンジロン部材取付部との間、はそれぞれ誘電性材料で形成されかつ可撓性を有する所定の長さの条体からなるダイアゴナル部材によってそれぞれ連結されており、このヘリカルアンテナ装置が伸展状態の場合において、上記のダイアゴナル部材は少なくとも３本のロンジロン部材取付部の間に対角線状に張設されてこのヘリカルアンテナ装置の最大伸展量を規制するとともに斜行材として作用しこの伸展されたヘリカルアンテナ装置の剛性を増大させるものであることを特徴とする請求項１又は２の伸展形ヘリカルアンテナ装置。
【請求項７】
前記の伸展機構は、このヘリカルアンテナ装置の軸方向に沿って配置され一端部が前記の端部材に取付けられた可撓性の伸展条体を備え、また前記のベース部に設けられ上記の伸展条体を少なくとも所定の速度で巻き出してこのヘリカルアンテナ装置を伸展させる伸展制御機構が設けられていることを特徴とする請求項１又は２の伸展形ヘリカルアンテナ装置。
【請求項８】
前記の伸展機構は、前記の端部材を前記のベース部に対して離反および近接させ、このヘリカルアンテナ装置を伸展および短縮させるものであることを特徴とする請求項１又は２の伸展形アンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、伸展自在なヘリカルアンテナ装置に関する。さらに特定すれば、本発明はこのヘリカルアンテナのコイル状の素子が少なくとも短縮状態から所定の伸展状態まで伸展することができるヘリカルアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、地上または宇宙通信の分野において、ヘリカルアンテナが使用されている。このヘリカルアンテナは、導電性材料からなるロッド状の素子をコイル状に形成したもので、良好な指向特性を備えている。
【０００３】
ところで、このヘリカルアンテナは、上記のように素子がコイル状をなしているため、その占有容積が大きいとともに、利得を向上させるにはそのコイル状の素子の長さを長くしなければならず、一般に大形化する。また、このコイル状の素子は、所定の形状を維持するために必要な剛性を有している必要があり、また連続した曲線状のものであるから、これを折畳および展開自在に形成するとその構造が複雑で信頼性が低下するとともに、その展開時の形状も不正確で不安定となり、アンテナとしての性能が低下する。よって、このようなヘリカルアンテナを折畳み可能に構成することは困難であった。
【０００４】
ところで、通信衛星等の人工衛星は打ち上げ時にロケット等のフェアリング内に収容されるので、このフェアリング内の寸法により搭載するヘリカルアンテナの寸法が制限され、希望する寸法のヘリカルアンテナが搭載できないこともある。このため、折畳んだ状態で打ち上げ、衛星が軌道上に達した後に所定の寸法に展開可能なヘリカルアンテナが要望されていた。
【０００５】
また、上記のような衛星搭載用に限らず、地上用のものであっても、たとえば移動体または可搬形の通信装置においては、不使用時または搬送時には折畳み状態で収納でき、使用時に所定の寸法まで展開できるヘリカルアンテナが望ましいことはもちろんである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の事情に基づいてなされたもので、短縮した状態から所定の寸法まで伸展可能であるとともに、構造が簡単で信頼性が高く、また伸展時の形状が正確でかつ安定した伸展形のヘリカルアンテナ装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述したこの発明の目的を達成するために、本願の請求項１に記載の発明に従った伸展形アンテナ装置は：ベース部と；このベース部に接離自在に設けられた端部材と；弾性的に屈曲変形およびねじり変形可能で自由状態では直線のロッド状であり弾性変形してコイル状に形成されており、基端部が上記ベース部に上記ベース部に対し上記端部材が接離する方向に回動自在に取り付けられているとともに先端部が上記端部材に上記ベース部に対し上記端部材が接離する方向に回動自在に取り付けられていて、コイルピッチが小さい状態に弾性的に変形して短縮状態となり上記短縮状態から弾性力によりコイルピッチが大きくなる伸展状態に伸展される複数のロンジロン部材と；これらロンジロン部材の中間部に取り付けられ、これらロンジロン部材を所定の径のコイル状に保持するスペーサ部材と；そして、上記端部材を上記ベース部に接近させて保持し上記ロンジロン部材を上記短縮状態に保持するとともに上記端部材に対する上記保持を解除して上記ロンジロン部材の上記短縮状態から上記伸展状態への伸展を許容し上記端部材を上記ベース部から離間させる伸展機構と；を備え、上記端部材及び上記スペーサ部材は誘電体材料で形成されており、上記複数のロンジロン部材の少なくとも１本が導電性を有しヘリカルアンテナのコイル状の素子に形成されていて、そして、上記スペーサ部材はリング状をなし、上記ロンジロン部材の上記中間部は上記スペーサ部材に対し上記スペーサ部材の径方向の軸を回動中心として回動自在に取り付けられている、ことを特徴としている。
上述したこの発明の目的を達成するために、本願の請求項２に記載の発明に従った伸展形アンテナ装置は：ベース部と；このベース部に接離自在に設けられた端部材と；弾性的に屈曲変形およびねじり変形可能で自由状態では直線のロッド状であり弾性変形してコイル状に形成されており、基端部が上記ベース部に上記ベース部に対し上記端部材が接離する方向に回動自在に取り付けられているとともに先端部が上記端部材に上記ベース部に対し上記端部材が接離する方向に回動自在に取り付けられていて、コイルピッチが小さい状態に弾性的に変形して短縮状態となり上記短縮状態から弾性力によりコイルピッチが大きくなる伸展状態に伸展される複数のロンジロン部材と；これらロンジロン部材の中間部に取り付けられ、これらロンジロン部材を所定の径のコイル状に保持するスペーサ部材と；そして、上記端部材を上記ベース部に接近させて保持し上記ロンジロン部材を上記短縮状態に保持するとともに上記端部材に対する上記保持を解除して上記ロンジロン部材の上記短縮状態から上記伸展状態への伸展を許容し上記端部材を上記ベース部から離間させる伸展機構と；を備え、上記端部材及び上記スペーサ部材は誘電体材料で形成されており、上記複数のロンジロン部材の少なくとも１本が導電性を有しヘリカルアンテナのコイル状の素子に形成されていて、そして、上記スペーサ部材は、その中心部から突設され先端部が径方向のねじり軸を中心としてねじり変形自在なアーム部を備え、上記ロンジロン部材の中間部はこのアーム部の先端部に取り付けられている、ことを特徴としている。
【０００８】
また、請求項３に記載の本発明は、前記のロンジロン部材は誘電体材料から形成され、その表面に導電性材料からなる導電層が被着されてヘリカルアンテナの素子として形成されている。給電される高周波電力は導体の表面を伝搬されるので、このような構造の素子を兼用するロンジロン部材は効率が高く、かつ軽量に構成できる。
【０００９】
また、請求項４に記載の本発明は、前記のロンジロン部材は誘電体材料から形成され、その中心部に導電性材料からなる導電体が埋設されてヘリカルアンテナの素子として形成されている。したがって、このロンジロン部材の屈曲およびねじり変形の際に、この中心部の導電体に生じる応力が小さく、特に大形でロンジロン部材の径の大きな場合に適する。
【００１０】
また、請求項５に記載の本発明は、前記のロンジロン部材は誘電体材料から形成されており、このロンジロン部材に沿って導電性材料からなる導電体が取り付けられてヘリカルアンテナの素子として形成されている。したがって、このアンテナの素子である導電体の構造に制約がなく、またロンジロン部材の変形や応力の影響を受けることがない。
【００１３】
また、請求項６に記載の本発明は、前記のベース部のロンジロン部材取付部とこのベース部に隣接するスペーサ部材のロンジロン部材取付部との間、互いに隣接するスペーサ部材のロンジロン部材取付部相互の間、および前記の端部材のロンジロン部材取付部とこの端部材に隣接するスペーサ部材のロンジロン部材取付部との間、はそれぞれ誘電性材料で形成されかつ可撓性を有する所定の長さの条体からなるダイアゴナル部材によってそれぞれ連結されており、このヘリカルアンテナ装置が伸展状態の場合において、上記のダイアゴナル部材は少なくとも３本のロンジロン部材取付部の間に対角線状に張設される。
【００１４】
よって、このダイアゴナル部材によってこのヘリカルアンテナ装置の最大伸展量を規制するとともに、このダイアゴナル部材が斜行材として作用し、伸展されたヘリカルアンテナ装置の剛性をより増大させることができる。
【００１５】
また、請求項７に記載の本発明は、前記の伸展機構は、このヘリカルアンテナ装置の軸方向に沿って配置され一端部が前記の端部材に取付けられた可撓性の伸展条体を備え、また前記のベース部に設けられ上記の伸展条体を少なくとも所定の速度で巻き出してこのヘリカルアンテナ装置を伸展させる伸展制御機構が設けられている。したがって、構造が簡単であり、信頼性が高くかつ軽量である。
【００１６】
また、請求項８に記載の本発明は、前記の伸展機構は、前記の端部材を前記のベース部に対して離反および近接させ、このヘリカルアンテナ装置を伸展および短縮させるものである。よって、不使用時等はこのヘリカルアンテナを短縮状態にして収納し、使用時等の任意の時にこのヘリカルアンテナを伸展させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。図１ないし図６は本発明の第１の実施形態を示し、このものは人工衛星に搭載される伸展形のヘリカルアンテナ装置である。
【００１８】
図中の１は、このヘリカルアンテナ装置のベース部であり、このベース部１は円筒状をなし、その前面部からはアンテナ本体部２が突設され、またこのアンテナ本体部２の先端部には円板状の端部材３が取付けられている。なお、このベース部１の前面には、導電性材料からなるグランド板４が取付けられている。このヘリカルアンテナ装置は、上記のベース部１が人工衛星のフレーム等に取付けられ、上記のアンテナ本体部２は図２に示すように短縮および図１に示すように伸展自在であり、上記の端部材３は上記のベース部１に対して近接および離反自在である。
【００１９】
次に、上記のアンテナ本体部２について説明する。このアンテナ本体部２は、複数本たとえばこの実施形態では４本のロンジロン部材１１を備えている。これらのロンジロン部材１１は、このアンテナ本体部２の構造部材として作用し、少なくともその１本はこのヘリカルアンテナのコイル状の素子とを兼用しているものである。これらのロンジロン部材１１は、たとえば断面円形のロッド状のもので、弾性的に屈曲変形およびねじり変形自在であり、かつその自由状態では直線状のものである。そして、これらのロンジロン部材１１の基端部は、ヒンジ１２を介して上記のベース部１の前面部にベース部１に対し端部材３が接離する方向に回動自在に取付けられている。またこれらのロンジロン部材１１の先端部は、同様なヒンジ１２を介して上記の端部材３にベース部１に対し端部材３が接離する方向に回動自在に取付けられている。
【００２０】
そして、これらのロンジロン部材１１は、弾性変形してそれぞれコイル状に形成されている。これらのロンジロン部材１１は、上記のようにベース部１および端部材３にベース部１に対し端部材３が接離する方向にのみ回動自在に取付けられ、これらのロンジロン部材１１の両端部は、そのねじりに対しては拘束されている。したがって、これらのロンジロン部材１１がコイル状に変形した場合には、上記の端部材３がベース部１に対してこれらの中心軸線回りに相対的に回転し、またこれらのロンジロン部材１１は弾性的に屈曲変形およびねじり変形されている。よって、これらロンジロン部材１１には、その屈曲変形およびねじり変形の弾性力により、最終的にはこれらが直線状となるような復元力が発生している。
【００２１】
そして、このアンテナ本体部２の基本的な作動としては、上記の端部材３が回転しつつベース部１に近接することにより、図２に示すようにこれらコイル状のロンジロン部材１１のコイルピッチが短縮され、これらロンジロン部材１１が略密着巻きの状態になるまで短縮する。また、上記の端部材３が反対方向に回転しつつベース部１から離反することにより、これらコイル状のロンジロン部材１１がその弾性力によりそのコイルピッチが大きくなるように伸張してゆくものである。
【００２２】
また、上記のロンジロン部材１１の中間部には、複数のスペーサ部材１３が連結されており、これらのロンジロン部材１１の中間部が所定の径のコイル状となるように保持している。これらのスペーサ部材１３は、この実施形態の場合には図に示すように円形リング状のものである。そして、その周部にはそれぞれロンジロン部材１１の本数に対応した４個の回転ピン１４が径方向の軸線回りに回転自在に設けられ、上記のロンジロン部材１１の中間部はこれらの回転ピン１４の先端部を貫通して取付けられている。
【００２３】
したがって、これらのスペーサ部材１３によって、これらのロンジロン部材１１の中間部はそれぞれ所定の径のコイル状となるように保持される。また、これらのロンジロン部材１１が伸縮する場合には、そのコイルピッチが変化するのでコイル角も変化し、これらのスペーサ部材１３の周部に対する角度も変化するが、このような場合には図３および図４に示すように、上記の回転ピン１４が回転し、このロンジロン部材１１の伸縮を許容する。なお、これらのスペーサ１３は、所定の間隔で配置されているが、これらの配置間隔が小さい程これらロンジロン部材１１の形状をより正確かつ確実に保持できることはもちろんである。
【００２４】
また、この実施形態では、上記のロンジロン部材１１の取付部の間には可撓性を有する条体からなるダイアゴナル部材１５が張設されている。これらダイアゴナル部材１５は、これらロンジロン部材１１の４個の取付部に対して対角線状に張設されている。すなわち、これらダイアゴナル部材１５は、上記のベース部１の上の隣接する２つのロンジロン部材取付部すなわちヒンジ１２の部分と、このベース部１に隣接するスペーサ部材１３上の隣接する２つロンジロン部材取付部すなわち回転ピン１４の部分との４つのロンジロン取付部に対して対角線状に張設されている。また、互いに隣接する２つのスペーサ部材１３上の隣接する２つのロンジロン部材取付部すなわち回転ピン１４の部分の４つのロンジロン部材取付部に対して対角線状に張設されている。また、上記の端部材３上の隣接する２つのロンジロン部材取付部すなわちヒンジ１２の部分と、この端部材３に隣接するスペーサ部材１３上の２つのロンジロン部材取付部すなわち回転ピン１４の部分との４つのロンジロン部材取付部に対して対角線状に張設されている。
【００２５】
これらのダイアゴナル部材１５は、このアンテナ本体部２が短縮状態でベース部１、スペーサ部材１３、端部材３が互いに近接している場合には、図４に示すように弛んだ状態となり、またこのアンテナ本体部２が伸展状態の場合には、図３に示すように直線状に張設され、このアンテナ本体部２の最大伸展量を規制する。また、この場合には、これらのダイアゴナル部材は斜めに張られた斜行材として作用し、このアンテナ本体部２の剛性をより高くする作用をなす。
【００２６】
また、このヘリカルアンテナ装置には、伸展機構が設けられている。この実施形態では、この伸展機構は上記のアンテナ本体部２の中心軸線に沿って配置された可撓性の条体からなる伸展条体２１を備えている。この伸展条体２１の先端部は、上記の端部材３の中心部に取付けられている。なお、この実施形態では、この伸展条体２１の先端部はスイベル継手２１を介して取付けられ、このアンテナ本体部２の伸縮の際の端部材３の回転を許容している。なお、このようなスイベル継手を設けず、この伸展条体２１のねじれによってこの端部材３の回転を許容するように構成してもよい。
【００２７】
そして、上記のベース部１内には、伸展制御機構２３が設けられ、上記の伸展条体２１はこの伸展制御機構２３に接続されている。この伸展制御機構２３は、この実施形態の場合には巻取リール、駆動モータ、ブレーキ等から構成され、上記の伸展条体２３を巻取り、上記の端部材３を回転させつつベース部１に近接させ、このアンテナ本体部２を短縮させるとともに、この伸展条体２１を所定の速度で制御しつつ繰出し、上記の端部材３を回転させつつベース部１から離反させ、ロンジロン部材１１の弾性力によってこのアンテナ本体部２を伸展させることができるものである。
【００２８】
そして、上記のロンジロン部位１１は、上記のようにこのアンテナ本体部２の構造部材として作用するとともに、少なくともその１本はこのヘリカルアンテナのコイル状の素子としても作用するように構成されている。
【００２９】
すなわち、上記の端部材３、スペーサ部材１３等はたとえば繊維強化プラスチック材料、その他の誘電材料で形成されている。また、上記のダイアゴナル部材１５、伸展条体２１等も合成繊維のコード、または繊維強化樹脂のコード等の誘電材料からなる条体が使用されており、これらの部材がこのヘリカルアンテナの特性に悪影響を与えないように構成されている。
【００３０】
そして、上記のアンテナの素子として作用するロンジロン部材１１は、図６に示すように、繊維強化樹脂等の誘電性材料でかつ十分な弾性を有する材料で形成された中実の断面円形のロッド状の本体部３１を有している。そして、この本体部３１の表面には、たとえばアルミニウム、銅等の導電性材料からなる導電層３２が所定の厚さで被着されており、またこの導電層３２の表面には必要に応じて保護被膜３３が被着されている。
【００３１】
なお、このような導電層３２は、このロンジロン部材１１の全長にわたって形成されている。また、このロンジロン部材１１は、上記のような構造の継目のない１本のロッドとして構成され、その断面形状、断面寸法等は全長にわたって均一であり、全長にわたって均一な屈曲弾性およびねじり弾性を有している。また、このロンジロン部材１１と前述のスペーサ部材１３の回転ピン１４との取付部分には、たとえば図５に示すように弾性スペーサ３４が介在され、この部分においてこのロンジロン部材１１の屈曲等の弾性変形に不連続が生じないように配慮されている。
【００３２】
そして、このロンジロン部材１１の基端部において、上記の導電層３２には図示しない給電端子を介して発振回路等から高周波電力が給電され、このロンジロン部材１１はヘリカルアンテナの素子として作用する。この場合に、このロンジロン部材１１は上記のように均一な弾性を有し、かつ全体が弾性変形によりコイル状に形成されているので、その形状は正確なコイル状となり、高精度のアンテナ特性が得られる。また、このアンテナ本体部２は、複数本のロンジロンとスペーサ部材とから構成された籠状の構造のものであるから、伸展状態における剛性が高く、安定して所定の形状を維持することができるとともに軽量である。
【００３３】
また、この実施形態では、このロンジロン部材１１の本体部３１の表面に導電層３２が形成されている。一般に、高周波電力は導体の表面を伝搬するので、このような構成のロンジロン部材１１はアンテナの素子として効率が高く、また軽量に形成することができる。
【００３４】
また、この実施形態では、ダイアゴナル部材１５が設けられているので、伸展状態でこのダイアゴナル部材１５が所定の張力で張設され、斜行材として作用するのでこのアンテナ本体部２の剛性がより高くなり、アンテナの素子を兼用するロンジロン部材１１の形状をより高精度に維持することができる。
【００３５】
さらに、この実施形態では、このアンテナ本体部２が伸縮自在であるから、このヘリカルアンテナ装置を任意に伸縮できる。
さらに、このアンテナ本体部２を伸展させる伸展機構は、１本の伸展条体２１を巻取または繰り出して伸縮させるものであるから、その構造が簡単で信頼性が高く、また軽量に構成することができる。
【００３６】
なお、本発明は上記の第１の実施形態には限定されない。たとえば、図７には第２の実施形態のアンテナ素子を兼用するロンジロン部材１１ａの断面図を示す。このものは、繊維強化樹脂等の誘電材料からなる断面円形の本体部３１ａの中心部に、たとえば中空管状の導電性材料からなる導電体３２ａを一体に埋設したものである。なお、３３ａは保護被膜である。
【００３７】
この第２の実施形態のものは、導電体３２ａがロンジロン部材１１ａの中心部に配置されているので、このロンジロン部材１１ａに屈曲およびねじり変形が生じた場合に、この導電体３２ａに生じる変形が少なく、この導電体３２ａに不所望な変形や損傷を生じることがない。このようなものは、特に大形のヘリカルアンテナ装置で、このロンジロン部材１１ａの径が太く、かつ伸縮の際に生じる応力が大きい場合に好適する。
【００３８】
また、図８には第３の実施形態のロンジロン部材１１ｂの一部を示す。このものは、誘電材料で形成したロンジロン部材１１ｂとは別部材で導電体３２ｂを形成し、この導電体３２ｂをこのロンジロン部材１１ｂに沿わせて配置し、これらを接続部材３５で一体的に接続したものである。このものは、この導電体３２ｂがアンテナの素子として作用する。この実施形態のものは、この導電体３２ｂの構造が自由に選択できるとともに、構造部材であるロンジロン部材１１ｂの変形や応力に影響されないという特徴がある。
【００３９】
さらに、図９には第４の実施形態のスペーサ部材１３ｃを示す。このスペーサ部材１３ｃは、弾性変形自在な誘電体材料で形成され、ロンジロン部材１１の本数に対応した数たとえば４本の放射状のアーム部３６を備えている。これらのアーム部３６は、径方向に沿ったねじり軸線を中心としてねじり変形可能に構成されており、その先端部にはそれぞれロンジロン部材１１の中間部が取付けられている。
【００４０】
このスペーサ部材１３ｃは、上記のアーム部３６によってロンジロン部材１１を所定の径のコイル形状に保持するとともに、アンテナ本体部２が伸縮する際には、上記の各アーム部３６がねじれ変形し、前述の第１の実施形態のスペーサ１３の回転ピン１４と同様の作動をする。また、このスペーサ部材１３ｃの中心部には、前述の伸展条体２１が挿通される挿通孔３７が形成されている。
【００４１】
この実施形態のスペーサ部材は、可動部分がなく、構造が簡単で信頼性が高いとともに軽量に構成することができる。また、上記のように可動部分がなく、潤滑材を使用する必要がないので、宇宙空間等の真空雰囲気で使用する場合にも有利である。
【００４２】
また、図１０には本発明のヘリカルアンテナ装置のヘリカルアンテナ素子への給電端子部分を示す。このものは、前述の第１および第２の実施形態のようにロンジロン部材に導電体が一体に形成されてこれがヘリカルアンテナ素子として形成されている場合のものである。
【００４３】
このものは、ヒンジ１２のヒンジベース部１２ｂに回動自在に設けられたヒンジピン部１２ａに前記のヘリカルアンテナ素子を兼用するロンジロン部材１１が取付けられ、その下端部にはコネクタ４０を介して可撓性を有する可撓給電線４２が接続されている。なお、このヒンジ１２の部分の寸法等の条件によっては、シールド被覆された可撓性の給電線をこのヘリカルアンテナ素子を兼用するロンジロン部材１１の導電体に直接接続してもよい。
【００４４】
そして、この可撓給電線４２はコネクタ４３を介してさらに給電線４４に接続されている。このコネクタ４３はこのアンテナ装置の本体部分に取付けられ、また上記の可撓給電線４２は湾曲または蛇行して配置され、このアンテナ装置の伸縮の際に上記のヒンジピン部１２ａの回動を許容するように構成されている。また、上記のグランド板４およびヒンジベース部１２ｂには、この可撓給電線４２を屈曲可能に挿通するための長孔４１が形成されている。
【００４５】
また、図１１には本発明のヘリカルアンテナ装置のヘリカルアンテナ素子への給電端子部分の別の形態を示す。このものは、前記の図８に示す第３の実施形態のように、ロンジロン部材１１ｂと、導電体３２ｂとが別部材で形成されている場合の給電端子部である。
【００４６】
このものは、可撓性の導電体３２ｂの基端部が湾曲しており、その下端部はコネクタ４５を介して給電線４６に接続されている。このものは、上記の導電体３２ｂの基端部が屈曲することにより、上記のロンジロン部材１１ｂの回動を許容するものである。
【００４７】
また、図１２には、本発明のヘリカルアンテナ装置のヘリカルアンテナ素子への給電端子部分のさらに別の形態を示す。このものは、ヒンジピン部１２ｃにヒンジピン１２ｄを偏心して貫通させ、このヒンジピン１２ｄから離れた部分にアンテナの素子を兼用するロンジロン部材１１ｃを取り付け、このヒンジピン１２ｄから離れた位置を貫通して可撓性の給電線４２を挿通してこのロンジロン部材１１ｃの導電体に接続したものである。なお、この給電線４２はシールド４２ａが被覆されている。
【００４８】
さらに、本発明は上記の実施形態にも限定されない。たとえば、ヘリカルアンテナは単一のコイル状素子を備えたものには限らず、複数の同心状のコイル状の素子を備えたものがある。このような場合には、上述のアンテナの素子を兼用するロンジロン部材の本数を複数本とすればよい。また、ロンジロン部材の本数は、上記の実施形態のように４本に限定されることなく、構造上、またはヘリカルアンテナとしての必要上から少なくとも３本の任意の本数とすることができる。
【００４９】
また、ヘリカルアンテナには、軸方向に対して連続的または段階的に径の変化したテーパ状のコイル状素子を備えたものもあるが、このような場合には前記のスペーサ部材の径を順次変化させておけば、アンテナ素子を兼用するロンジロン部材をこのようなテーパ状のコイル形状とすることができる。
【００５０】
また、上記の実施形態では、伸展機構はこのヘリカルアンテナ装置を伸展および短縮自在としたものであるが、たとえば人工衛星等に搭載するものでは、仕様によっては最初の短縮状態から伸展状態になり、その後は短縮できないようなものでも良い。このような場合には、前記の伸展制御機構には駆動モータ等を設ける必要はなく、伸展条体の繰出し速度を規制するブレーキ機構を設けるだけでよい。
【００５１】
さらに、本発明は人工衛星等の宇宙航行体に搭載されるものには限定されず、地上の通信設備等に使用されるような伸展形のヘリカルアンテナ装置にも適用することができる。
【００５２】
【発明の効果】
上述の如く本願の請求項１及び２の夫々に記載の本発明は、ロンジロン部材をコイル状に弾性変形させて伸縮自在とし、このロンジロン部材をヘリカルアンテナの素子としたものであるから、構造が簡単でかつ信頼性が高く、また軽量な伸展形のヘリカルアンテナ装置が得られる。また、この素子を兼用するロンジロン部材は、弾性変形によりコイル状に形成されたものであるとともに、その中間部がスペーサ部材で保持されているので正確な所定形状のコイル状となり、正確な特性が得られる。さらに、このロンジロン部材は、自由状態では直線ロッド状の部材を弾性変形させてコイル状に形成し、その両端部をベース部と端部材で規制したものであるから、伸展状態においても内部荷重が作用しており、その剛性が高く、この素子を兼用するロンジロン部材の形状を安定して維持することができる。
さらに本願の請求項１に記載の発明では、前記のスペーサ部材はリング状をなし、前記のロンジロン部材の中間部はこのスペーサ部材に径方向の軸を回動中心として回動自在に取付けられている。したがって、展開状態におけるロンジロン部材の形状をより正確にかつ確実に保持し、また剛性も高い。
また、本願の請求項２に記載の発明では、前記のスペーサ部材は、中心部から突設され先端部が径方向のねじり軸を中心としてねじり変形自在なアーム部を備え、前記のロンジロン部材の中間部はこのアーム部の先端部に取り付けられている。よって、このスペーサ部材には可動部分がなく、構造が簡単であるとともに、潤滑等の必要がないので信頼性が高くかつ保守も必要としない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態のヘリカルアンテナ装置全体の伸展状態の斜視図。
【図２】第１の実施形態のヘリカルアンテナ装置全体の短縮状態の斜視図。
【図３】第１の実施形態のヘリカルアンテナ装置の一部の伸展状態の斜視図。
【図４】第１の実施形態のヘリカルアンテナ装置の一部の短縮状態の斜視図。
【図５】第１の実施形態のロンジロン部材とスペーサ部材の取付部分の断面図。
【図６】図５の６−６線に沿うロンジロン部材の横断面図。
【図７】第２の実施形態のロンジロン部材の横断面図。
【図８】第３の実施形態のロンジロン部材とスペーサ部材の一部の斜視図。
【図９】第４の実施形態のスペーサ部材の斜視図。
【図１０】給電端子部分を示す図。
【図１１】別の形態の給電端子部分を示す図。
【図１２】さらに別の形態の給電端子部分を示す図。
【符号の説明】
１  ベース部
２  アンテナ本体部
３  端部材
１１  ロンジロン部材
１３，１３ｃ  スペーサ部材
１５  ダイアゴナル部材
２１  伸展条体
２３  伸展制御機構
３２  導電層
３２ａ，３２ｂ  導電体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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