(57)【要約】  【課題】アンプから同軸給電線とインピーダンス変換器を経由して電波信号を放射指向性の電波ビームとして空間の任意方向に出射させるフェーズドアレイアンテナでの高調波による電波妨害を阻止する。  【解決手段】中空状外部導体１２はその上端部分に水平の張出ロッド１４、１５を固定し、外部導体１２の中空内部には絶縁材１６を介して中心導体部材１８を配置するアンテナ基部１０からなる。外部導体１２は上方部分１３が１８０度対向する状態で左右に半割にされ、上端部で張出ロッド１４、１５がそれぞれ一体結合される。ここで、中心導体部材１８は信号源の同軸給電部２０とインピーダンス変換部のバルン２２および高調波阻止フィルタ部のチューブラフィルタ２４を含み、中心導体部材１８の先端部２５ははんだ接続片２６で一方の張出ロッド１４と接続される。【選択図】  図１
2006093762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直方向の上方部分が半割にされた中空状外部導体と、この中空状外部導体の半割された上方部分に一体結合されてそれぞれが水平の左右方向延びる張出ロッド部材と、前記中空状外部導体の中空内部に絶縁して配置した中心導体部材とを具備するアンテナ基部からなり、前記中心導体部材は同軸給電部、インピーダンス変換部および高調波阻止フィルタ部を有して構成したことを特徴とするダイポールアンテナ装置。
【請求項２】
前記高調波阻止フィルタ部はチューブラフィルタであり、放射する所望信号の高調波成分を阻止するローパスフィルタとして機能させることを特徴とする請求項１に記載のダイポールアンテナ装置。
【請求項３】
前記インピーダンス変換部は所定のインピーダンス特性を得る平衡―不平衡変換器のバルンを前記中心導体部材により構成したことを特徴とする請求項２に記載のダイポールアンテナ装置。
【請求項４】
前記高周波阻止フィルタ部は前記中空状外部導体の中空内部を貫通する前記中心導体部材により複数段のローパスエレメントとして構成され、放射指向性の電波ビームを空間の任意の方向に出射させるフェーズドアレーアンテナとして使用することを特徴とする請求項１乃至３に記載のダイポールアンテナ装置。
【請求項５】
Ｔ字形アンテナ基部と、このアンテナ基部の下端側外周に設けられるコネクタハウジングと、このハウジングの外周に相対的回転可能に設けて電波出射方向制御用位相器または延長ケーブルのコネクタを着脱可能にするカップリングナットとを具備し、前記Ｔ字型アンテナ基部は垂直方向に延びる中空外部導体を備え、この外部導体の中空部内にインピーダンス変換器と共に高調波阻止フィルタを収容配置したことを特徴とするダイポールアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アンテナ直下のパワーアンプから同軸給電線とインピーダンス変換器を経由して電波を放射するダイポールアンテナ装置、特に、電波信号を放射指向性の電波ビームとして空間の任意の方向に出射させるフェーズドアレイアンテナに用いる際の高調波電波妨害を阻止するダイポールアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
フェーズドアレーアンテナは、通常、反射板上に複数のダイポールアンテナを横一列状とかマトリクス状の規則的な取付けにより構成される。各ダイポールアンテナに対しては、位相器がそれぞれ個別に電気的に接続され、各位相器に対して均等長さの給電線を介して信号源に接続され、マイクロコンピュータによって各位相器を個別に位相制御することにより、空間への電波出射方向を任意に可変出来るようにしている。特許文献１にはこのようなコネクタ付きダイポールアンテナが示されている。なお、ダイポールアンテナと位相器とはそれぞれに取付けられたコネクタによって着脱可能とされ、その装着をもって両者が電気的に接続されるようになっている。
【特許文献１】実公平６−２８８１１号公報
【０００３】
例えば、従来のダイポールアンテナは、図４に示すように、Ｔ字形アンテナ基部からなり、信号減側にハウジングやカップリングナットを装着して接続可能に構成される。いわゆるセミリジッドケーブルと呼ばれる金属製パイプの外部導体２と、この外部導体の上端部分に溶着固定した張出ロッド４とにより構成され、外部導体２はその上端から途中まで半割部分３が加工形成される。この半割部分３は１８０度対向するように左右外側方向で水平に延びる張出ロッド４、５を溶接等により固着している。一方、この外部導体２の円筒中空部には絶縁体６が挿入配置され、さらに、この絶縁体６の中心に貫通挿入された線状の中心導体８がある。なお、外部導体２に固着した一方の張出ロッド４の一端は中心導体８の先端部ではんだ付けされ電気的に接続されている。このような構造のダイポールアンテナでは、絶縁体６の誘電率、外径寸法、中心導体８の外径寸法などで微妙に変化する要素によって所望する特性インピーダンスＺ０を得るように調整されるので、製作されたダイポールアンテナは、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）等の高周波特性が所望の範囲内に収まっているか否かをテストすることによって、製品の良否が判別される。
【０００４】
製造工程でのはんだ付けによる接合状態は、高周波特性に大きく影響するのでアンテナと接続されるハウジング等の内孔との嵌合部分にはんだを完全に浸透させるのが望ましい。はんだの浸透が不十分で隙間が介在すると、インダクタンス成分を含むことになり、アンテナからの出射電波を減衰させることになる。また、製作工程での寸法のばらつきについては、アンテナの張出ロッドはその下面から反射板の上面までの離間距離やハウジングの上端面までの離間距離を同一寸法として両者を面一にするのが望ましく、離間距離の狂いや、離間距離差のばらつきがあると反射波が、アンテナから上方に向けて出射する進行波に影響を及ぼし、出射電波の電波ビームに広がりなどが生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、出射電波の電波ビームのパワーアップ化や使用周波数帯の広域化に伴い電波障害の影響が生じ法的規制が強化されている。いわゆる、所望する電波信号の放射における不所望の電波信号の出射であり、特に所望する周波数信号の高調波成分の放射阻止が要請されている。従来のダイポールアンテナの使用機器に対して所望する放射信号に付随する高調波信号の出射防止対策の実施はアンプからアンテナまでの回路間で対応する必要からスペース的に大きな課題である。一方では、信号のパワーアップ化は高調波信号の発生レベルを高めて妨害の影響を強め、また使用周波数帯の広域化は高調波電波妨害を生ずる機会を増大させている。電波妨害を阻止するには、信号発生源、特にアンプ回路とアンテナとの間に所望しない信号である高調波成分を除去する阻止フィルタの設置が考えられるが、フィルタ回路の追加は設備の長大化を招き、既存設備での改修を困難にしかつ経済的コスト面でも影響が大きい。
【０００６】
したがって、本発明は上述の欠陥を除去するために提案されたものであり、高調波成分を阻止するフィルタをコンパクトかつ既存スペース内で装着処理し、同時に所望する高周波特性の維持を満足する新規かつ改良されたダイポールアンテナ装置の提供を目的とするものである。
【０００７】
また、本発明の別の目的は、従来タイプのダイポールアンテナと基本的に同一構造のもとで、所望しない高調波信号のアンテナからの放射を軽減または排除して不要電波輻射に関する電波法上の規制を遵守すると共に所望する特性インピーダンスを得るような平衡―不平衡インピーダンス変換器を備える簡素化構造のダイポールアンテナ装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、垂直方向の上方部分が半割にされた中空状外部導体と、この中空状外部導体の半割された上方部分に一体結合されてそれぞれが水平の左右方向延びる張出ロッド部材と、前記中空状外部導体の中空内部に絶縁して配置した中心導体部材とを具備するアンテナ基部からなり、前記中心導体部材は同軸給電部、インピーダンス変換部およびフィルタ部を有して構成したことを特徴とするダイポールアンテナ装置、特に、フィルタ部はチューブラフィルタであり、放射する所望信号の高調波成分を阻止するローパスフィルタ（ＬＰＦ）として機能させることを特徴とするダイポールアンテナ装置を開示する。加えて、中空状外部導体の中空部内に配置した複数段のローパスエレメントの高周波阻止フィルタと所定のインピーダンス特性を得るインピーダンス変換器とを中心導体部材により構成したことを特徴とするダイポールアンテナ装置であり、このアンテナ装置を放射指向性の電波ビームを空間の任意の方向に出射させるフェーズドアレーアンテナとして利用できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明はダイポールアンテナの外部導体の中空内部にインピーダンス変換器とともにローパスフィルタを収納したのでスペースファクタを向上しつつ高調波の妨害信号を阻止することができる。特に、法的規制の強化に対応する上で従来のアンテナ装置においても補修や交換が容易に可能であり、パワーアンプからアンテナ装置までの伝送線路の変更を要しないなど実用的効果を奏する。すなわち、高調波阻止用フィルタの設置のためにに余分なスペースを必要とせずアンテナ装置の内部空間で解決できるのでコスト的にも有利でなおかつ所望する高周波的性能を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、垂直方向の上方部分が半割にされた中空状外部導体と、この中空状外部導体の半割された上方部分に一体結合されてそれぞれが水平の左右方向延びる張出ロッド部材と、前記中空状外部導体の中空内部に絶縁して配置した中心導体部材とを具備するアンテナ基部からなり、前記中心導体部材は同軸給電部、インピーダンス変換部およびフィルタ部を有して構成したことを特徴とするダイポールアンテナ装置である。具体的には、Ｔ字形アンテナ基部と、このアンテナ基部の下端側外周に設けられるコネクタハウジングと、このハウジングの外周に相対的回転可能に設けて電波出射方向制御用位相器または延長ケーブルのコネクタを着脱可能にするカップリングナットとを具備し、Ｔ字型アンテナ基部にインピーダンス変換器バランと共に高調波阻止フィルタを収容配置したことを特徴とするダイポールアンテナ装置である。特に、フィルタ部はチューブラフィルタであり、放射する所望信号の高調波成分を阻止するローパスフィルタ（ＬＰＦ）として機能させることを特徴とするダイポールアンテナ装置である。
【実施例】
【００１１】
以下、本発明の実施の態様であるダイポールアンテナ装置について、図１を参照しつつ説明する。図１に示すダイポールアンテナ装置はＴ字形アンテナ基部からなり、その下端側外周に設けられるコネクタハウジングやその外周に相対的回転可能に設けて電波出射方向制御用位相器または延長ケーブルのコネクタを着脱可能にするカップリングナットを省略している。すなわち、このアンテナ基部１０は金属パイプ製で中空状外部導体１２とこの外部導体１２の上端部分に固定した水平の左右方向延びる張出ロッド１４、１５と、この外部導体１２の中空部に絶縁材１６を介して配置された中心導体部材１８とを具備する。外部導体１２は上方部分１３が１８０度対向する状態で左右に半割にされ、それぞれの上端部で張出ロッド１４、１５がそれぞれ溶接により一体結合され、両側に張出して水平方向に延びたロッドの全長は出射発信信号周波数の半波長＝λ／２にされている。中心導体部材１８はパワーアンプやサーキュレータのある信号源の同軸給電部２０とインピーダンス変換部のバルン２２および高調波阻止フィルタ部のチューブラフィルタ２４を含み、中心導体部材１８の先端部２５ははんだ接続片２６で一方の張出ロッド１４と接続される。なお、バルン２２の設定は、絶縁材の誘電率、外部導体や中心導体の外径や長さ寸法などといった要素を変えることによって所望する特性インピーダンスＺ０を持つように設定される。
【００１２】
本発明に係る高周波阻止用チューブラフィルタは、外部導体１２と中心導体部材１８およびその間に介在するふっ素樹脂絶縁材１６の相互作用により生成するリードインダクタンス成分Ｌとキャパシタンス成分Ｃとでローパスエレメントを構成するものであり、外部導体１２の中空部内径や中心導体部材１８の外径および絶縁材１６の誘電率ε等を要因として決定される。すなわち、中心導体部材１８の太さ変化部分の段数と相互の長さによってＬおよびＣが決定されて所定のローパスエレメントとなり、これの段数によって高周波不要信号を阻止するものである。なお、所望する信号のリターンロスや不所望の高調波信号の阻止度合いなどを考慮してチューブラフィルタの条件を決定することができる。また、このようにして製作したダイポールアンテナ装置は、高調波成分の阻止が所望する範囲内に収まっているか否かをテストすることによって、製品の良否が判別される。
【００１３】
図２および図３は、図１に示す本発明に係るダイポールアンテナ装置および図４の従来のダイポールアンテナについての性能を比較した高周波特性図である。すなわち、図２はローパスフィルタ（ＬＰＦ）の有無によるリターンロス（反射損失）を比較して示す高周波特性曲線であり、高周波モードでのローパスフィルタ（ＬＰＦ）の有無による差異が明瞭に表われていることが分かる。一方、図３は放射される出力信号レベルでの特性曲線が利得比較として示されており、△印のマーカ１近辺の所望する信号（３ＧＨｚ帯域）では両者同様のレベルであるが、マーカ２の第２高調波、マーカ３の第３高調波およびマーカ４，５の第４，５高調波領域での出力レベルは明かに相違し、ＬＰＦの有無により３０〜４０ｄＢの改善が認められる。このように、本発明のＬＰＦをアンテナ基部に収容した場合、高調波成分の阻止率が高められ電波妨害の防止に大きく寄与することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
この発明は高調波成分の不要輻射を阻止するためにＬＰＦをアンテナ装置内に収容したダイポールアンテナを提供するものであり、レーダ装置などのフェーズドアレーアンテナとして適用され、電波妨害を防止する信頼性を高める製品を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るダイポールアンテナ装置の部分断面斜視図である。
【図２】図１のアンテナ装置のＬＰＦ有無による反射損失の高周波特性図である。
【図３】同じくアンテナ装置のＬＰＦ有無による利得比較の高周波特性図である。
【図４】従来のダイポールアンテナを示す部分断面斜視図である。
【符号の説明】
【００１６】
１０；アンテナ基部、  １２；中空状外部導体、
１４、１５；張出ロッド（部材）、  １６；絶縁材、  
１８；中心導体部材、  ２０；同軸給電部
２２；バルン（インピーダンス変換部）
２４；チューブラフィルタ（フィルタ部）
２５；先端部、  ２６；接続はんだ
【図１】
2006093762.tif 000003
【図２】
2006093762.tif 000004
【図３】
2006093762.tif 000005
【図４】
2006093762.tif 000006