(57)【要約】【課題】小型化、取り扱い時の安全化、風圧による耐久性、費用低減化できる軸モードヘリカルアンテナを提供することを目的とする。【解決手段】反射板を伴い、円周長が０．８から１．３波長の口径と１０分の１波長以下のピッチと所定ターン数を有する誘電体で被覆された導線を螺旋状に配備することにより軸比を故意に劣化させた小型の直線偏波受信用軸モードヘリカルアンテナを構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用帯域の中心周波数に対して円周長が０．８から１．３波長の口径と１０分の１波長以下のピッチと所定の巻き数を有する導線を螺旋状に配備し、該終端部がコネクター中心導体と接続し、該コネクター外部導体部は金属板あるいは格子状の線状導体から成る反射板に電気的に接地されて取り付けられた構造を特徴とする軸方向に主ローブを有する軸モードヘリカルアンテナ。
【請求項２】
誘電体で被覆された導線とそれを支持するための非導体円筒あるいは円柱を具備して構成することを特徴とする請求項１に記載の軸モードヘリカルアンテナ。
【請求項３】
終端部のみが同軸線路を形成してコネクター加工が施されていおり、他の部分は外部被覆誘電体および外部被覆導体を取り除き、内部誘電体と導線のみから成る一本の同軸ケーブルを用いて構成することを特徴とする請求項１に記載の軸モードヘリカルアンテナ。
【請求項４】
所定の間隔で平行に配備した線状導体から成る反射板を具備し、該反射板と給電するためのコネクターが反射板が占める面積よりも小さな面積の金属板を介して電気的に接地されて取り付けられた構成を特徴とする請求項１に記載の軸モードヘリカルアンテナ。
【請求項５】
誘電体で被覆された直線状導体と螺旋状に配備された同軸ケーブルが開口面で一体化して接続され、終端部で中心導体と外部被覆導体が絶縁されて反射板裏面に具備する混合器と接続されるような構造を特徴とする軸モードヘリカルアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に地上放送受信に用いるアンテナ（国際特許分類  Ｈ０１Ｑ  １９／１７）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地上放送の受信に用いるアンテナとしては図６に示すような八木アンテナ６０が一般に知られているが、その形状は所定間隔で配備された複数の誘導器５１とそれを支持する非導体から成るブーム５２と反射器５３と放射器５４を組み合わせた線状素子で構成されている。寸法的には例えばＵＨＦ帯オールバンド用の１４素子のアンテナでは、幅約３５ｃｍ、長さ約１０５ｃｍである。
【０００３】
一方、ヘリカルアンテナは螺旋状の線状導体で構成されており、巻き方（口径、ピッチ、巻き数）により、その指向性および軸比は変化する。また、図１０は寸法の違いによって様々な動作モードとなることを示すヘリカル素子チャート（例えば非特許文献１参照。）であり、主ビームが軸方向に存在する軸モードとして動作するタイプのものは、軸モード領域９１のような寸法関係にあり、衛星放送等の円偏波を受信する目的で用いられている平面アレーアンテナでの使用例がある。また、ヘリカル素子軸に対してや垂直な方向に指向性が存在するノーマルモードとしては、ノーマルモード領域９２に示されるような寸法を成し、移動体通信用アンテナや携帯電話基地局用アンテナとして用いられている例がある。以上のような使用例が大半を占める中、軸モードのヘリカル素子自体で直線偏波を受信するような使われ方は、これまでにあまり報告例がない。図７は特許文献１で示されるヘリカル素子を用いて直線偏波を受信するアンテナの従来例である。図７において直線偏波アンテナは基板６４に埋め込まれた誘電体６５により支持されたヘリカル素子６１と該素子を覆うように素子軸方向にスリット６３を設けた金属筐体６２を具備して構成されている。ここで、ヘリカル素子自体は円偏波を放射するものであり、直線偏波は素子から放射された円偏波の直線偏波成分をスリットで励磁させることによって生成されている。また、放射部を形成する線材としては通常、素子自体を自立させるためにバネ性のある金属導体が用いられる。
【０００４】
同軸ケーブルが用いられている従来例は、特許文献２で示す図８のような誘電体円筒７６を支持部材として用いた１本の導線と１本の同軸ケーブルから構成される２線巻のヘリカルアンテナ８０がある。図９において同軸ケーブル９０は中心導体７１とそれを覆う内部誘電体７２、外部被覆導体７３、外部被覆誘電体７４の４つの素材で構成されている。図８において放射部としては他の導線７５が用いられており、同軸ケーブルは放射部としては作用せずに、外部被覆誘電体の一部を除去することで共振周波数の調整を行うために用いられている。また、該アンテナはヘリカル素子開口部に直線状の導線と直線状の同軸ケーブルが直径上で接続された構成となっている。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２８９０１５３号公報（第５頁、図２）
【特許文献２】
特許第３２８７９８７号公報（第３頁、図１、図２）
【非特許文献１】
Ｊ．Ｄ．ＫＲＡＵＳ：”Ａｎｔｅｎｎａｓ”，ＭｃＧＲＡＷ−ＨＩＬＬ出版
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の八木アンテナでは、多数の線状素子である誘導器を一直線上に直角を成して所定間隔で並べた構成であるため、寸法的に非常に大きくなること、線状素子の端部が横方向にむき出しとなるため取り扱いに危険を伴う等という問題点を有していた。
【０００７】
また、実際の設置においては、ハイトパターン（高さによる受信電力特性）により屋根上が有利という点はあるが、以上のような理由により、ベランダ等取り付けやすい場所への設置にはスペース的および安全性の面で問題点を有していた。
【０００８】
さらに、強度面においては骨組みだけの構造ゆえ風圧に対して破損しやすいという問題点もある。
【０００９】
一方、ヘリカルアンテナの従来例では、線材のバネ性により、所定のピッチや口径を維持したり、生産時における寸法ばらつきを抑制することが極めて困難であるという問題点を有していた。
【００１０】
また、通常、屋外で使用するため線材そのままでは錆による性能劣化を伴うことあるいは防錆処理によるコストアップが問題点となる。
【００１１】
また、ヘリカル素子とコネクター中心導体を接続する場合、半田付け等の手段を用いるため振動による半田クラック等の不具合による接触不良が生じる恐れがあった。特に、ＵＨＦ帯等、低周波数の電波を受信するためには、ヘリカル素子全体の寸法は衛星放送（１２ＧＨｚ帯）や携帯端末（１ＧＨｚ帯）で用いられている従来例よりも大きくなるため、風圧による振動が大きくなり、その影響は無視することができなくなるという問題点を有していた。
【００１２】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、小型化、安全化、耐風速性能強化、費用低減化できる主にＵＨＦ帯で使用する軸モードヘリカルアンテナを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の軸モードヘリカルアンテナは、使用帯域の中心周波数に対して円周長が１波長前後の口径とすることによって軸モードを形成し、さらにピッチを１０分の１波長以下とすることなど通常の円偏波を発生させる場合と異なるパラメーターで構成することにより、軸比を故意に悪化させ、ヘリカル素子自身で直線偏波を発生させるようにしている。
【００１４】
本構成によって、従来例において平均して１０分の１波長以上の間隔で配備されている線状素子から成る誘導器をピッチが小さなヘリカル素子として置き換えることができるため、ほぼ同一の利得を堅持しつつ全長寸法を大幅に短縮し、小型化を図ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における軸モードヘリカルアンテナの断面図で、図２はヘリカル素子の上面図である。図１および図２において、ヘリカル素子２０は誘電体１２で被覆した導線１１を樹脂等から成る非導体の円筒あるいは円柱状支持部材１の周囲に使用帯域の中心周波数に対して導線の円周長が０．８から１．３波長であるような口径４を有し、所定のピッチ５を保持しつつ螺旋状に巻くことで放射部を構成している。また、巻き終わり部では、ヘリカル素子口径の中心にて給電するために誘電体で被覆された導線は、放射部と一体化して直線状に折れ曲がり、中心導体１１は、素子口径よりも大きな口径６を有する金属部材等から成る反射板２に具備されたコネクター中心導体１３と接続されることにより軸モードヘリカルアンテナを構成している。ここで、導線の巻き方は右巻き、左巻きを問わない。また、図２は素子中心部より給電する例のため、直線状の折り曲げ部１４を伴うが、螺旋部が放射部として作用するため、素子中心部より給電しない場合は、ヘリカル素子は直線状の折り曲げ部を伴わず、コネクター３を素子円周上に配置しても差し支えない。
【００１７】
なお、反射板については、間隔が受信波長よりも十分小さな格子状の線状導体で構成した場合は電気的には金属板と同等と見なされるため、これを用いても性能を損ねることはない。
【００１８】
かかる構成によれば、ピッチを１０分の１波長以下とした主に図１０の軸モード領域よりも左側に当たる寸法領域で、ターン数を調整することにより、故意に軸比を劣化させ、軸モードを放射する直線偏波用アンテナとして使用することができる。
【００１９】
一方、線材としては、バネ性のある金属よりも比較的柔軟な同軸ケーブルの外部誘電体および外部導体部を取り除き、内部誘電体と中心導体から成る材料を用いることで、ピッチを精度良く所定寸法に保ち、且つ防錆による品質の維持を図ることができる。
【００２０】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２におけるコネクター一体型導線の断面図である。図３において、図１および図２と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００２１】
図３において、同軸ケーブルは、終端部で外部被覆導体２１と電気的に接地されてコネクター加工が施されており、該コネクターはコネクター取付金具２２を介し反射板に取り付けることにより、アースを確保するような構成としている。また、同軸ケーブルは、反射板よりも上のヘリカル素子側で外部誘電体と外部被覆導体を取り除き、図１同様、誘電体と導線にてヘリカル素子を形成している。
【００２２】
かかる構成によれば、個別部品としては高価な同軸コネクターと半製品としての加工が必要な導線を各々別部品として半田等で接続せずに、市販の７５オーム用同軸コネクター付ケーブルを用い、給電系とヘリカル素子を一体化して構成できるため材料費の低減および信頼性の向上を同時に満足させる効果がある。
【００２３】
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３における軸モードヘリカルアンテナの上面図である。
【００２４】
図４において、反射板３２は所定の間隔で平行に配備した線状導体で構成されており、ヘリカル素子３３は該反射板と電気的に接地され、反射板が占める面積よりも小さな金属板３１にコネクターを伴って取り付けられている。
【００２５】
かかる構成によれば、線状導体とヘリカル素子の取り付け回転角度を調整することによりヘリカルアンテナの交差偏波識別度を向上させることができる。
【００２６】
例えば、水平偏波受信時、線状導体と受信偏波が平行になるように設置し、ヘリカル素子を受信電界が最大となるように調整すると垂直偏波成分は反射板を透過することになるため、同一周波数帯域で垂直偏波を用いた電波干渉による影響を抑圧する効果がある。
【００２７】
（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４における軸モードヘリカルアンテナの断面図である。
【００２８】
図５において、軸モードヘリカルアンテナは誘電体４１で被覆された直線状の導体４２を開口面に有し、該直線状導体と一体化して接続され、巻き始め部より外部誘電体および外部被覆導体を伴う同軸ケーブル４３を螺旋状に配備し、終端部で中心導体４１と外部被覆導体４４が絶縁され、反射板４７を介してヘリカル素子と反対側に配備された混合器４５の入力端に各々接続されるような構造としている。
【００２９】
かかる構成によれば、同軸ケーブルの外部被覆導体がヘリカル素子の放射部として作用し、該ヘリカル素子で受信する第１の周波数帯の電波と直線状導体で受信する第２の周波数帯の電波を個別に受信し、出力端４６より混合出力を取り出すことができるため第２の周波数帯の電界強度が第１の周波数帯の電界強度よりも極めて強い地域においては、アンテナを１本化することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明の軸モードヘリカルアンテナによれば、従来の複数の線状素子から成る導波器を具備した八木アンテナに対し、１本の線状導体から成るヘリカル素子で放射部を形成することにより平面化を図ることができる。これにより、奥行き寸法の大幅な短縮による省スペース化および耐風速性能を一般に規格化されている４５ｍ／ｓを衛星アンテナ並の６０ｍ／ｓに著しく強化することができる。さらに、軽量で且つ小型化を図ることができるため、取り扱いに危険を伴わなく、設置面においては美観性に加えて取り付け場所の選択肢が増え、特にベランダ設置においてはアンテナ支線ロープが不要となるため工事費用低減の面からもその効果は大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における軸モードヘリカルアンテナの断面図
【図２】本発明の実施の形態１におけるヘリカル素子の上面図
【図３】本発明の実施の形態２におけるコネクター一体型同軸ケーブルの断面図
【図４】本発明の実施の形態３における軸モードヘリカルアンテナの上面図
【図５】本発明の実施の形態４における軸モードヘリカルアンテナの断面図
【図６】従来の八木アンテナの斜視図
【図７】従来のヘリカルアンテナの斜視図
【図８】従来のヘリカルアンテナの斜視図
【図９】同軸ケーブルの構成図
【図１０】寸法の違いによって様々な動作モードとなることを示すヘリカル素子チャート
【符号の説明】
１  誘電体支持部材
２，３２，４７  反射板
３  コネクター
４  ヘリカル素子口径
５  ピッチ
６  反射板口径
１０，４０，５０  ヘリカルアンテナ
１１，４１  導線
１２，４２  誘電体
１３  コネクター中心導体
２０，３３  ヘリカル素子
２１  外部被覆導体
２２  コネクター取付金具
３０  コネクター一体型同軸ケーブル
３１  金属板
３３  ヘリカル反射板
４３  同軸ケーブル
４４  外部被覆導体
４５  混合器
４６  出力端
５１  導波器
５２  ブーム
５３  反射器
６１  他のヘリカル素子
６２  金属筐体
６３  スリット
６４  基板
６５  他の誘電体
７０  他のヘリカルアンテナ
７１  中心導体
７２  内部誘電体
７３  外部被覆導体
７４  外部被覆誘電体
７５  他の導線
７６  誘電体円筒
８０  他のヘリカルアンテナ
９０  他の同軸ケーブル
９１  軸モード領域
９２  ノーマルモード領域
【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】
2004336331.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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