(57)【要約】【課題】位相変換回路が不要な円偏波受信用アンテナを提供すること。【解決手段】円偏波受信用アンテナ（１０）は、ポール部（１２２）と、このポール部の端子の一方を接地するアース板（１２４）とを有するモノポールアンテナ（１２）と、このモノポールアンテナの周囲に配置される偏波変換手段（１４）と有する。偏波変換手段（１４）は、ポール部（１２２）の周りにこのポール部（１２２）から所定距離だけ離間してヘリカル状に巻かれ、一端がアース板（１２４）に接地された複数本のヘリカル状導線（１４１〜１４４）から構成される。ヘリカル状導線（１４１〜１４４）は互いにポール部の周りに等角度間隔を空けて配置される。共振波長λが１２８．３ｍｍの場合、上記所定距離は２０ｍｍである。各ヘリカル状導線の長さはλ／４である。アース板（１２４）と各ヘリカル状導線（１４１〜１４４）とではさむピッチ角（θ）は４０°である。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延在してλ／４（λは共振波長）の長さを持つポール部と、該ポール部の端子の一方を接地するアース板とを有するモノポールアンテナと、
該モノポールアンテナの周囲に配置され、円偏波を直線偏波に偏波変換する偏波変換手段と
有することを特徴とする円偏波受信用アンテナ。
【請求項２】
前記偏波変換手段が、前記ポール部の周りに該ポール部から所定距離だけ離間してヘリカル状に巻かれ、一端が前記アース板に接地された複数本のヘリカル状導線からなる、請求項１記載の円偏波受信用アンテナ。
【請求項３】
前記ヘリカル状導線の本数が２本であり、２本のヘリカル状導線は互いに前記ポール部の周りに９０°の角度間隔を空けて配置されている、請求項２記載の円偏波受信用アンテナ。
【請求項４】
前記ヘリカル状導線の本数が３以上であり、前記ヘリカル状導線は互いに前記ポール部の周りに等角度間隔を空けて配置されている、請求項２記載の円偏波受信用アンテナ。
【請求項５】
前記共振波長λが１２８．３ｍｍであり、前記所定距離が２０ｍｍである、請求項２記載の円偏波受信用アンテナ。
【請求項６】
各ヘリカル状導線の長さがλ／４である、請求項２記載の円偏波受信用アンテナ。
【請求項７】
前記アース板と各ヘリカル状導線とではさむピッチ角が３０°〜５０°の範囲にある、請求項２記載の円偏波受信用アンテナ。
【請求項８】
前記ピッチ角が４０°である、請求項７記載の円偏波受信用アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人工衛星からの電波（以下「衛星波」とも呼ぶ。）又は地上での電波（以下「地上波」とも呼ぶ。）を受信してデジタルラジオ放送を聴取することが可能なデジタルラジオ受信機に関し、特に、デジタルラジオ受信機に用いられるアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、人工衛星からの電波（衛星波）又は地上波を受信して、デジタルラジオ放送を聴取可能にしたデジタルラジオ受信機が開発され、米国において実用化されようとしている。このデジタルラジオ受信機は、自動車等の移動局等に搭載され、周波数が約２．３３８ＧＨｚの電波を受信してラジオ放送を聴取することが可能である。受信電波の周波数が約２．３３８ＧＨｚなので、そのときの受信波長（共振波長）λは１２８．３ｍｍである。
【０００３】
尚、地上波は、衛星波を一旦、地球局で受信した後、周波数を若干シフトし、直線偏波で再送信したものである。
【０００４】
このような約２．３３８ＧＨｚの周波数の電波を受信するためには、自動車の車外にアンテナを設置する必要がある。種々の構造を持ついろいろなアンテナが提案されているが、平面型（平板型）よりもむしろ円筒（円柱）型のアンテナが一般的に使用される。その理由は、より広い指向性がアンテナを円筒（円柱）型に形成することによって達成されるからである。
【０００５】
尚、この技術分野において周知のように、自由空間に放射される電磁波は、波の進行方向と直角な面内に振動する電界と磁界をもった横波である。そして、電界と磁界はその面内で強さが変化するが、これを偏波という。衛星波は円偏波であるのに対して、地上波は直線偏波である。
【０００６】
以下では、衛星波（円偏波）を受信するためのアンテナについて主に説明する。円筒（円柱）型アンテナの１つとして、ヘリカルアンテナが知られている。ヘリカルアンテナは、円筒または円柱（以下「円筒」と呼ぶ。）状部材の周りに少なくとも１本のアンテナ導線をヘリックス状（螺旋状）に巻いた構造をしており、上述した円偏波を効率良く受信することができる。したがって、ヘリカルアンテナは、専ら衛星波を受信するために使用される。円筒状部材の材料としてはプラスチックなどの絶縁材料が使用される。また、アンテナ導線の本数としては、例えば、４本が使用される。一方、円筒状部材に複数本のアンテナ導線をヘリックス状に巻くのは実際には著しく困難である。したがって、その代りに、絶縁シートに複数本の導体パターンを印刷して構成されるアンテナパターンフィルムを、円筒状部材に巻きつけるようにしたヘリカルアンテナが、提案されている。
【０００７】
このような構造を有するヘリカルアンテナは、種々提案されている。例えば、特開２００１−３２６５２３号公報は、ヘリカルアンテナの円筒状部材を改造して、構造の強度を図った「ヘリカルアンテナ構造」を開示している。すなわち、この公報では、従来のヘリカルアンテナでは、円筒状部材が円筒の場合、その内部が中空であるため、強度が弱いという問題を解決するために、中空円筒状部材の部材の中心軸と内周面との間に、少なくとも３本のリブを対称に放射状に形成している。
【０００８】
また、特開２００１−３３９２２７号公報は、ヘリカルアンテナの共振周波数を所望の共振周波数に容易に調整することができる「ヘリカルアンテナ」を開示している。すなわち、この公報では、中空円筒状部材の上端部の内周壁に雌ネジが切られたネジ穴を設け、このネジ穴に比誘電率εｒが１０〜１００のセラミックボルトを螺合するようにしている。セラミックボルトを中空円筒状部材のネジ穴に挿入すると、波長短縮効果により、等価的に中空円筒状部材の長さを短くすることができる。
【０００９】
更に、本出願人の一人は、円筒状部材を使用せず、アンテナパターンフィルム自体を筒状に丸めて筒体とし、その筒体をその軸方向における一端で回路基板上に固定配置した「ヘリカルアンテナ」を提案している（特願２００１年第２２５５１５号参照）。
【００１０】
尚、複数本のアンテナ導線をヘリックス状（螺旋状）に巻いた構造のヘリカルアンテナの場合、そのヘリカルアンテナで受信された衛星波（円偏波）は、移相器（位相変換回路）によって位相をシフトすることにより位相を一致させて（調整して）合成された後、低雑音増幅器（ＬＮＡ）によって増幅され、受信機本体へ送られる。ここで、ヘリカルアンテナ（アンテナ）と移相器（位相変換回路）とＬＮＡとの組合せは、アンテナ装置と呼ばれる。
【００１１】
換言すれば、複数本のアンテナ導線を有するヘリカルアンテナでは、それを駆動させるために、各アンテナ導線に給電すると共に、複数本のアンテナ導線で受信された円偏波を移相器（位相変換回路）を用いて合成することが必要となる。尚、ヘリカルアンテナでは、各アンテナ導線の長さは０．８〜１．２λの範囲に選択される。
【００１２】
一方、直線偏波を受信するアンテナとして、λ／４のアンテナ長を持ち、端子の一方をアース板に接地したモノポールアンテナが知られている。しかしながら、モノポールアンテナは、位相変換回路が不要であるものの、専ら直線偏波を受信するためのアンテナで、円偏波を受信するには不向きである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、円偏波を受信するためのアンテナである、複数本のアンテナ導線を有する従来のヘリカルアンテナでは、それを駆動させるために位相変換回路（移相器）等が必要になり、構造が複雑になるという問題がある。
【００１４】
したがって、位相変換回路（移相器）を用いることなく、円偏波を受信することができるアンテナが望まれる。
【００１５】
したがって、本発明の課題は、位相変換回路が不要な円偏波受信用アンテナを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、位相変換回路を使用せずに円偏波を受信できるようにするにはどのような構造
（構成）を採用すれば良いか否かについて、種々思案した。前述したように、モノポールアンテナは、位相変換回路が不要であるが、専ら直線偏波を受信するためのアンテナである。したがって、モノポールアンテナだけでは、円偏波を受信するには不向きである。しかしながら、モノポールアンテナの周囲に、円偏波を直線偏波に偏波変換できる何らかの手段を設置すれば、モノポールアンテナを用いても円偏波を受信できる筈である、という結論に本発明者らは想到した。
【００１７】
尚、円偏波を直線偏波に偏波変換する手段としては種々のものが考えられる。本発明では、そのような偏波変換手段の一例として、モノポールアンテナのポール部の周りにポール部から所定距離だけ離間してヘリカル状に巻かれた複数本のヘリカル状導線を使用した。
【００１８】
すなわち、本発明によれば、軸方向に延在してλ／４（λは共振波長）の長さを持つポール部（１２２）と、このポール部の端子の一方を接地するアース板（１２４）とを有するモノポールアンテナ（１２）と、このモノポールアンテナの周囲に配置され、円偏波を直線偏波に偏波変換する偏波変換手段（１４）と有することを特徴とする円偏波受信用アンテナが得られる。
【００１９】
上記円偏波受信用アンテナに於いて、偏波変換手段（１４）は、ポール部（１２２）の周りにこのポール部（１２２）から所定距離だけ離間してヘリカル状に巻かれ、一端がアース板（１２４）に接地された複数本のヘリカル状導線（１４１〜１４４）から構成されるのが好ましい。ヘリカル状導線の本数が２本の場合、２本のヘリカル状導線（１４１，１４２）は互いにポール部の周りに９０°の角度間隔を空けて配置されるのが好ましい。ヘリカル状導線の本数が３本以上の場合、ヘリカル状導線（１４１〜１４４）は互いにポール部の周りに等角度間隔を空けて配置されることが好ましい。共振波長λが１２８．３ｍｍの場合、上記所定距離は２０ｍｍであるのが望ましい。各ヘリカル状導線の長さはλ／４であるのが好ましい。アース板（１２４）と各ヘリカル状導線（１４１〜１４４）とではさむピッチ角（θ）は３０°〜５０°の範囲にあるのが好ましく、より望ましくは、４０°であって良い。
【００２０】
尚、上記括弧内の符号は、本発明の理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、これらに限定されないのは勿論である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２２】
図１を参照して、本発明の一実施の形態に係る円偏波受信用アンテナ１０について説明する。
【００２３】
図示の円偏波受信用アンテナ１０は、モノポールアンテナ１２と、偏波変換手段１４とを有する。
【００２４】
モノポールアンテナ１２は、軸方向に延在してλ／４（λは共振波長）の長さを持つポール部１２２と、このポール部１２２の端子の一方を接地するアース板１２４とを有する。偏波変換手段１４は、モノポールアンテナ１２の周囲に配置され、円偏波を直線偏波に偏波変換する。
【００２５】
図示の偏波変換手段１４は、ポール部１２２の周りにポール部１２２から所定距離だけ離間してヘリカル状に巻かれ、一端がアース板１２４に接地された第１乃至第４のヘリカル状導線１４１，１４２，１４３、１４４からなる。
【００２６】
尚、偏波変換手段１４は、図２に示されるような、アンテナパターンフィルム２０を筒状に丸めることによって形成された筒体で構成されても良い。すなわち、アンテナパターンフィルム２０は、筒体を形成するための可撓性の絶縁フィルム部材２２を有する。絶縁フィルム部材２２としては、例えば、ポリイミドなどのプラスチックが使用される。
【００２７】
絶縁フィルム部材２２は、上辺２２Ｕと、下辺２２Ｌと、第１の斜辺２２Ｓ１と、第２の斜辺２２Ｓ２とを持つ実質的に平行四辺形の形状をしている。そして、第１の斜辺２２Ｓ１と第２の斜辺２２Ｓ２とを互いに接続することにより、筒体が形成される。この第１の斜辺２２Ｓ１と第２の斜辺２２Ｓ２と接続は、例えば、両面接着テープは接着剤などによって行われる。
【００２８】
絶縁フィルム部材２２の一面には、アンテナパターンとしての第１乃至第４のヘリカル状導線１４１〜１４４が互いに斜辺に沿って平行に延在して形成されている。したがって、絶縁フィルム部材２２を筒状に丸めて筒体とし、その下辺２２Ｌをアース板１２４に固定することによって、図１に示されるように、第１乃至第４のヘリカル状導線１４１〜１４４が、ポール部１２２の周りにポール部１２２から所定距離だけ離間してヘリカル状に巻かれる。そして、第１乃至第４のヘリカル状導線１４１〜１４４の下辺２２Ｌ側の一端を、半田によりアース板１２４に電気的及び機械的に接続することにより、第１乃至第４のヘリカル状導線１４１〜１４４の一端がアース板１２４に接地される。
【００２９】
図１に示されるように、第１乃至第４のヘリカル状導線１４１〜１４４は、互いにポール部１２２の周りに９０°の角度間隔を空けて配置されている。
【００３０】
換言すれば、第１乃至第４のヘリカル状導線１４１〜１４４の中心部にモノポールアンテナ１２を設置し、モノポールアンテナ１２にのみ給電を行い、第１乃至第４のヘリカル状導線１４１〜１４４の下部をモノポールアンテナ１２のアース板１２４にショートする。
【００３１】
前述したように、モノポールアンテナ１２だけならば、直線偏波受信アンテナとして働くが、その周囲に第１乃至第４のヘリカル状導線１４１〜１４４を設置することによって偏波変換が起こり、円偏波を受信できるようになる。すなわち、第１乃至第４のヘリカル状導線１４１〜１４４から構成された偏波変換手段１４により、受信した円偏波を直線偏波を変換し、この変換した直線偏波をモノポールアンテナ１２で受信することが可能となる。
【００３２】
図示の円偏波受信用アンテナ１０は、円偏波を受信するためのアンテナではあるが、利得が円偏波を受信する場合よりも３ｄＢだけ減少するが、直線偏波をも受信することが可能である。
【００３３】
尚、共振波長λが１２８．３ｍｍである場合、上記所定距離は２０ｍｍであることが好ましい。また、図示の例では、アース板１２４と各ヘリカル状導線１４１〜１４４とではさむピッチ角θは４０°であるが、３０°〜５０°の範囲であって良い。さらに、各ヘリカル状導線１４１〜１４４の長さはλ／４である。
【００３４】
図３に、図１に示された円偏波受信用アンテナ１０の放射特性を示す。図３に示されるように、モノポールアンテナ１２による水平方向の直線偏波特性を、モノポールアンテナ１２の周囲に偏波変換手段１４を設置する事で、併せて双峰性の円偏波特性を得ることが出来る。
【００３５】
以上、本発明について好ましい実施の形態によって説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に限定しないのは勿論である。例えば、上記実施の形態では、ヘリカル状導線の本数が４本の場合の例について説明したが、ヘリカル状導線の本数は４本に限定されず、複数本であって良い。例えば、ヘリカル状導線の本数が２本の場合、２本のヘリカル状導線は互いにポール部１２２の周りに９０°の角度間隔を空けて配置されることが好ましい。また、ヘリカル状導線の本数が３本以上の場合、ヘリカル状導線は互いにポール部１２２の周りに等角度間隔を空けて配置されることが好ましい。とにかく、ヘリカル状導線の本数によって円偏波受信用アンテナの放射特性を調整することが可能である。また、ヘリカル状導線のピッチ角θ、巻き径、長さを変化させることによっても放射特性を調整できる。さらに、円偏波を直線偏波に変換する偏波変換手段は、上述したヘリカル状導線に限定されず、他の構成も採用しても良い。例えば、ヘリカル状に巻かずに、アンテナ導線をポール部に対して斜めに配置しても良い。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明では、モノポールアンテナの周囲に、円偏波を直線偏波に変換する偏波変換手段を設置したので、モノポールアンテナにのみ給電すれば良く、位相変換回路が不要になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る円偏波受信用アンテナの構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示した円偏波受信用アンテナに用いられる偏波変換手段として用いられるアンテナパターンフィルムを示す展開図である。
【図３】図１に示した円偏波受信用アンテナの放射特性を示す図である。
【符号の説明】
１０　　円偏波受信用アンテナ
１２　　モノポールアンテナ
１２２　　ポール部
１２４　　アース板
１４　　偏波変換手段
１４１〜１４４　　ヘリカル状導線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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