(57)【要約】【課題】小型化に好適なヘリカルアンテナを提供すること。【解決手段】ヘリックス導体１の螺旋の内側に配置される柱状部４ａと、ヘリックス導体１の螺旋の外側に配置される肉厚環状部４ｂとを有する誘電体ブロック４を備えた構成とする。これにより、給電時にヘリックス導体１の周囲に発生する電界の大部分が、誘電体からなる柱状部４ａや肉厚環状部４ｂを通過することになるので、誘電体による波長短縮効果の影響が極めて大きくなる。また、誘電体ブロック４はレドーム５の一部を構成しているので、部品点数や組立工数を増やす必要もない。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地された反射板と、軸方向を前記反射板に対して直交させた螺旋に沿って延びるヘリックス導体と、このヘリックス導体の螺旋の内側に配置された柱状の誘電体部材とを備え、前記ヘリックス導体に高周波信号を給電して前記軸方向に円偏波電波を放射させるように構成したことを特徴とするヘリカルアンテナ。
【請求項２】
請求項１の記載において、前記ヘリックス導体の螺旋の外側に配置されて該ヘリックス導体を包囲する肉厚な環状の誘電体部材を備えたことを特徴とするヘリカルアンテナ。
【請求項３】
請求項２の記載において、前記柱状の誘電体部材および前記環状の誘電体部材をレドームと一体化し、このレドームの内部に前記反射板と前記ヘリックス導体とを収納したことを特徴とするヘリカルアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円偏波電波の送受信に用いられるヘリカルアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヘリカルアンテナは、放射素子として螺旋状に延びるヘリックス導体を用いている円偏波アンテナであり、螺旋の口径やピッチを使用する電波の波長に応じて適切に設定したヘリックス導体に高周波信号を給電することにより、螺旋の軸方向に円偏波電波を放射させることができる。このような軸モード放射のヘリカルアンテナは、広帯域で高利得な円偏波アンテナであることから、衛星通信等において広く採用されている。
【０００３】
この種のヘリカルアンテナのヘリックス導体としては、通常、コイルのように巻き上げた導線が用いられ、このヘリックス導体の螺旋の軸方向は接地された反射板に対して直交させてある。例えば、誘電体基板の片面に設けた接地導体を反射板となし、この誘電体基板に対してヘリックス導体を起立させると共に、誘電体基板を貫通するヘリックス導体の一端部を給電線に接続するという構成のヘリカルアンテナが、従来より知られている。また、この種のヘリカルアンテナは、誘電体材料からなる外装ケースであるレドームに収納されることも多い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のヘリカルアンテナでは、使用する電波の自由空間波長をλ０とすると、ヘリックス導体の螺旋の口径は約０．４λ０に設定され、螺旋のピッチは約０．１５λ０に設定される。また、ヘリックス導体の軸方向の長さは螺旋の巻き数を螺旋のピッチに乗じた値なので、螺旋の巻き数が４ターンであればヘリックス導体の軸方向の長さは約０．６λ０になる。したがって、このヘリカルアンテナを、例えば１．５ＧＨｚ帯の電波（λ０＝２０ｃｍ）を使用する移動通信機器に適用させると仮定した場合、ヘリックス導体の螺旋の口径は約８ｃｍ、螺旋のピッチは約３ｃｍとなり、螺旋の巻き数が４ターンであれば軸方向の長さは約１２ｃｍとなる。ヘリックス導体がこのサイズではアンテナの小型化は困難であり、このヘリックス導体をレドームに収納してなるヘリカルアンテナは実用化に不向きな大きさになってしまう。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、小型化に好適なヘリカルアンテナを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するため、本発明のヘリカルアンテナは、接地された反射板と、軸方向を前記反射板に対して直交させた螺旋に沿って延びるヘリックス導体と、このヘリックス導体の螺旋の内側に配置された柱状の誘電体部材とを備え、前記ヘリックス導体に高周波信号を給電して前記軸方向に円偏波電波を放射させるように構成した。
【０００７】
このようにヘリックス導体の螺旋の内側に柱状の誘電体部材が配置させてあると、給電時にヘリックス導体の周囲に発生する電界の多くが該誘電体部材を通過することになるので、誘電体による波長短縮効果が顕著となり、使用する電波の自由空間波長よりもかなり短い波長に基づいてヘリックス導体の大きさを設定することができる。その結果、動作周波数が同じで該誘電体部材を具備してしない通常のヘリカルアンテナに比べ、ヘリックス導体を小型化することができる。
【０００８】
また、前記柱状の誘電体部材を備えているヘリカルアンテナが、ヘリックス導体の螺旋の外側に配置されて該ヘリックス導体を包囲する肉厚な環状の誘電体部材を備えていれば、給電時にヘリックス導体の周囲に発生する電界の大部分が螺旋の内外の誘電体部材を通過することになるので、誘電体による波長短縮効果が一層顕著となって、さらに小型のヘリックス導体が使用できるようになる。この場合、前記柱状の誘電体部材および前記環状の誘電体部材をレドームと一体化し、このレドームの内部に前記反射板とヘリックス導体とを収納する構成にしておけば、事実上、レドームの形状を変更するだけでヘリカルアンテナが小型化できるため好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係るヘリカルアンテナの概略断面図である。
【００１０】
図１に示すヘリカルアンテナは、導線を螺旋状に巻き上げたヘリックス導体１と、このヘリックス導体１の一端部（給電部）を貫通させている誘電体基板２と、この誘電体基板２の片面に設けられた接地導体３と、蓋体を兼ねた誘電体ブロック４を有するレドーム５とを備えており、ヘリックス導体１の給電部を図示せぬ給電線に接続して概略構成されている。ヘリックス導体１の螺旋の軸方向は接地導体３に対して直交させてあり、この接地導体３が反射板として機能する。レドーム５は誘電体材料の合成樹脂からなる成形品で、このレドーム５の内部にヘリックス導体１や誘電体基板２が収納されている。
【００１１】
レドーム５の一部を構成している誘電体ブロック４には、ヘリックス導体１の螺旋の内側の空間に配置される柱状部４ａと、ヘリックス導体１の螺旋の外側の空間に配置されて該ヘリックス導体１を包囲する肉厚環状部４ｂとが形成されている。これにより、給電時にヘリックス導体１の周囲に発生する電界の大部分が、誘電体からなる柱状部４ａや肉厚環状部４ｂを通過することになるので、誘電体による波長短縮効果の影響が極めて大きくなる。すなわち、本実施形態例はヘリックス導体１の周囲の空間を誘電体で置換したような構成になっているため、波長短縮率を決定する実効比誘電率εｅが誘電体材料の比誘電率εｒと大差なく、比誘電率εｒの大きな誘電体材料を用いて誘電体ブロック４を成形することにより波長短縮率をかなり高めることが可能である。
【００１２】
例えば、εｒ＝３．５のとき、波長短縮率は（１／√εｅ）≒（１／１．８）＝０．５６となり、使用する電波の自由空間波長λ０の半分程度の波長λ１（＝０．５６λ０）に基づいてヘリックス導体１の大きさを設定すればよいことになる。この場合、ヘリックス導体１の螺旋の口径は約０．４λ１＝０．２２λ０、螺旋のピッチは約０．１５λ１＝０．０８λ０に設定されるので、使用する電波が１．５ＧＨｚ帯（λ０＝２０ｃｍ）のとき、ヘリックス導体１の螺旋の口径は約４ｃｍ、螺旋の巻き数が４ターンとして軸方向の長さは約６ｃｍとなる。つまり、上述したヘリカルアンテナは、動作周波数が同じで誘電体ブロック４を具備してしない従来のヘリカルアンテナに比べ、ヘリックス導体１を大幅に小型化することができる。
【００１３】
また、本実施形態例に係るヘリカルアンテナは、誘電体ブロック４が外装ケースであるレドーム５の一部を構成しているので、事実上、レドーム５の形状が従来品と異なるヘリカルアンテナとみなすことができる。したがって、部品点数や組立工数を増やすことなく、簡単かつ安価にヘリカルアンテナを小型化することができる。
【００１４】
図２は本発明の他の実施形態例に係るヘリカルアンテナの概略斜視図であり、このヘリカルアンテナでは、誘電体からなる円柱状ブロック１０の外周面に、導電材料をメッキ加工してなる螺旋状のヘリックス導体１１が形成してあると共に、この円柱状ブロック１０が立設される誘電体基板１２の裏面に、反射板として機能する図示せぬ接地導体が形成してある。円柱状ブロック１０は底面を半田付けするなどして誘電体基板１２に固定されており、この誘電体基板１２の表面に設けられたマイクロストリップライン１３がヘリックス導体１１の下端部に半田付けされている。
【００１５】
このように構成されたヘリカルアンテナは、ヘリックス導体１１の螺旋の内側が誘電体（円柱状ブロック１０）によって完全に満たされているため、ヘリックス導体１１の螺旋の外側に誘電体を配置させなくても顕著な波長短縮効果が期待できる。したがって、ヘリックス導体１１の大きさを規定する円柱状ブロック１０の口径や高さ寸法を小さく設定することができる。また、ヘリックス導体１１の寸法精度が高くて変形しにくいという利点もある。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００１７】
ヘリックス導体の螺旋の内側に柱状の誘電体部材が配置させてあるので、誘電体による波長短縮効果が顕著となり、使用する電波の自由空間波長よりもかなり短い波長に基づく小型のヘリックス導体を採用でき、簡単にヘリカルアンテナの小型化が図れる。
【００１８】
また、これに加えて、ヘリックス導体の螺旋の外側に肉厚な環状の誘電体部材を配置させれば、誘電体による波長短縮効果が一層顕著となるため、ヘリカルアンテナの小型化が促進できる。
【００１９】
また、これらの誘電体部材をレドームと一体化しておけば、部品点数や組立工数を増やすことなくヘリカルアンテナの小型化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例に係るヘリカルアンテナの概略断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態例に係るヘリカルアンテナの概略斜視図である。
【符号の説明】
１，１１　ヘリックス導体
２，１２　誘電体基板
３　接地導体（反射板）
４　誘電体ブロック
４ａ　柱状部（誘電体部材）
４ｂ　肉厚環状部（誘電体部材）
５　レドーム
１０　円柱状ブロック（誘電体部材）
【図１】
2004056280.tif 000003
【図２】
2004056280.tif 000004