(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
向かい合わされて配置された上段スリーブと下段スリーブとからなり、多段にスタックされているスリーブ素子と、
前記多段にスタックされているスリーブ素子内に貫通され、前記上段スリーブと前記下段スリーブとが向かい合わされて構成された前記各スリーブ素子の給電部に給電する複数本の伝送線路と、
前記伝送線路のそれぞれに異なる周波数信号を供給する複数の給電部とを備え、
前記多段にスタックされているそれぞれの前記各スリーブ素子は、前記複数本の伝送線路により伝達される前記異なる周波数信号により励振され、隣接する前記スリーブ素子における給電部間の前記複数の伝送線路のそれぞれの電気長が、伝達される周波数信号の波長の略整数倍とされて多周波で動作可能とされていることを特徴とするコーリニアアンテナ。
【請求項２】
前記スリーブ素子における隣接する給電部間の物理的な間隔が、前記周波数信号のそれぞれの波長の約０．８波長を超えない間隔とされていることを特徴とする請求項１記載のコーリニアアンテナ。
【請求項３】
前記複数本の伝送線路の波長短縮率をそれぞれ異ならせることにより、前記スリーブ素子における隣接する給電部間におけるそれぞれの物理長がほぼ等しくされて、前記給電部間に配設されていることを特徴とする請求項２記載のコーリニアアンテナ。
【請求項４】
前記複数本の伝送線路の波長短縮率がほぼ等しくされており、前記スリーブ素子における隣接する給電部間におけるそれぞれの物理長が異なっている前記複数本の伝送線路が、前記給電部間に配設されていることを特徴とする請求項２記載のコーリニアアンテナ。
【請求項５】
前記複数本の伝送線路が２本の同軸ケーブルとされており、前記給電部間における物理長が長くされている同軸ケーブルがらせん状に巻かれていることを特徴とする請求項４記載のコーリニアアンテナ。
【請求項６】
前記スリーブ素子における前記上段スリーブと前記下段スリーブの電気長が、前記周波数信号のそれぞれの波長の約０．２２波長〜約０．３２波長の範囲とされていることを特徴とする請求項１記載のコーリニアアンテナ。
【請求項７】
前記多段にスタックされた前記スリーブ素子の１つ以上が、前記異なる周波数信号の内の１つのみにより励振されていることを特徴とする請求項１記載のコーリニアアンテナ。
【請求項８】
前記複数本の伝送線路が２本の同軸ケーブルとされており、当該段の前記スリーブ素子が励振されない周波数信号を伝達している同軸ケーブルは、当該段の下の段から外部導体のみが前記給電部間に配設されていることを特徴とする請求項７記載のコーリニアアンテナ。
【請求項９】
前記スリーブ素子を構成している前記上段スリーブと前記下段スリーブとの間隔が、スタックされている段に応じて変化されていることを特徴とする請求項１記載のコーリニアアンテナ。
【請求項１０】
前記複数本の伝送線路が、同軸ケーブルあるいは誘電体基板を備えるマイクロストリップライン、コプレーナライン、トリプレートラインのいずれかとされていることを特徴とする請求項１記載のコーリニアアンテナ。
【請求項１１】
隣接する前記スリーブ素子における給電部間の前記複数の伝送線路のそれぞれの電気長が、各段の前記給電部における電流振幅に位相差が生じる長さとされて、放射されるビームがチルトされていることを特徴とする請求項１記載のコーリニアアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多周波で動作させることのできるコーリニアアンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のコーリニアアンテナの構成の一例を図５２に示す。
図５２に示す従来のコーリニアアンテナ２００は、それぞれダイポールアンテナを構成するスリーブ素子が５段スタックされて構成されている。すなわち、１段目スリーブ素子２１０の上には２段目スリーブ素子２１１がスタックされ、２段目スリーブ素子２１１の上には３段目スリーブ素子２１２がスタックされ、３段目スリーブ素子２１２の上には４段目スリーブ素子２１３がスタックされ、４段目スリーブ素子２１３の上には５段目スリーブ素子２１４がスタックされている。１段目スリーブ素子２１０ないし５段目スリーブ素子２１４のほぼ中央部が同軸ケーブル２２０により励振されており、同軸ケーブル２２０の下端にはアンテナ給電部２２１が接続され、整合回路２１５を介して同軸ケーブル２２０は１段目スリーブ素子２１０内に導入されている。各スリーブ素子２１０〜２１４は円筒状の上段スリーブパイプと下段スリーブパイプが向き合わされて構成されており、ダイポールアンテナを構成する上段スリーブパイプと下段スリーブパイプの物理長ＥＬは、アンテナ給電部２２１から給電される周波数信号の波長をλとした際に約λ／４とされている。また、各段のスリーブ素子２１０〜２１４が同相で励振されるように、給電部間の同軸ケーブル２２０の電気長は約１λとされている。この場合、同軸ケーブル２２０の誘電率εｒが約２．２とされている場合には、その波長短縮率が約６７％になることから、給電部間の間隔ＰＬの物理長は約０．６７λとされる。
【０００３】
５段目スリーブ素子２１４の詳細構成を示す断面図を図５３に示す。図５３に示す５段目スリーブ素子２１４は、円筒状の上段スリーブパイプ２１４ａの下端面と円筒状の下段スリーブパイプ２１４ｃの上端面とが向き合わされて配置されている。上段スリーブパイプ２１４ａの下端部の内側に金属製の上段ジョイント２１４ｂが嵌挿されており、下段スリーブパイプ２１４ｃの上端部の内側に金属製の下段ジョイント２１４ｄが嵌挿されている。下段スリーブパイプ２１４ｃ内には、４段目スリーブ素子２１３から導出された同軸ケーブル２２０が挿通されており、同軸ケーブル２２０が下段ジョイント２１４ｄのほぼ中央部に形成されているほぼ円形の挿通孔内に挿通されて、その外部導体２２０ｃが下段ジョイント２１４ｄに電気的に接続されている。また、下段スリーブパイプ２１４ｃと上段スリーブパイプ２１４ａとの境界部において同軸ケーブル２２０の外部導体２２０ｃは除去され、中心導体２２０ａを外部導体２２０ｃのほぼ中心軸上に保持する絶縁筒体２２０ｂが露出されている。この絶縁筒体２２０ｂは、上記境界部を超えた部位において除去されて中心導体２２０ａが露出されており、この中心導体２２０ａが上段ジョイント２１４ｂのほぼ中央部に形成されている挿通孔内に挿通されている。そして、上段ジョイント２１４ｂの上面から導出された中心導体２２０ａが、上段ジョイント２１４ｂの上面に電気的に接続されている。この構成により、ダイポールアンテナを構成する５段目スリーブ素子２１４の下段スリーブパイプ２１４ｃと上段スリーブパイプ２１４ａとが、同軸ケーブル２２０を伝達してきた周波数信号により励振されるようになる。
【０００４】
次に、１段目スリーブ素子２１０ないし４段目スリーブ素子２１３の詳細構成を示すが、１段目スリーブ素子２１０ないし４段目スリーブ素子２１３の詳細構成は同様とされていることから、ここではその内の４段目スリーブ素子２１３の詳細構成を断面図で図５４に示す。図５４に示す４段目スリーブ素子２１３は、円筒状の上段スリーブパイプ２１３ａの下端面と円筒状の下段スリーブパイプ２１３ｃの上端面とが向き合わされて配置されており、その内部に中心軸にほぼ沿って同軸ケーブル２２０が挿通されている。上段スリーブパイプ２１３ａの下端部の内側に金属製の上段ジョイント２１３ｂが嵌挿されており、下段スリーブパイプ２１３ｃの上端部の内側に金属製の下段ジョイント２１３ｄが嵌挿されている。下段スリーブパイプ２１３ｃ内には、隣接する下の段とされる３段目スリーブ素子２１２から導出された同軸ケーブル２２０が挿通されており、同軸ケーブル２２０が下段ジョイント２１３ｄのほぼ中央部に形成されているほぼ円形の挿通孔内に挿通されて、その外部導体２２０ｃが下段ジョイント２１３ｄに電気的に接続されている。下段スリーブパイプ２１３ｃから導出された同軸ケーブル２２０は上段スリーブパイプ２１３ａ内に挿通されて、この同軸ケーブル２２０が上段ジョイント２１３ｂのほぼ中央部に形成されているほぼ円形の挿通孔内に挿通されて、その外部導体２２０ｃが上段ジョイント２１３ｂに電気的に接続されている。
【０００５】
また、下段スリーブパイプ２１３ｃと上段スリーブパイプ２１３ａとの境界部において同軸ケーブル２２０の外部導体２２０ｃは除去されて、絶縁筒体２２０ｂが露出されている。この絶縁筒体２２０ｂが露出されている内部に位置にする中心導体２２０ａと、向かい合わされて配置されている上段ジョイント２１３ｂおよび下段ジョイント２１３ｄにより励振スロットとされるスリーブ給電部２１３ｅが構成されて、スリーブ給電部２１３ｅにより上段スリーブパイプ２１３ａと下段スリーブパイプ２１３ｃとが、同軸ケーブル２２０を伝達してきた周波数信号により励振されている。同軸ケーブル２２０は、上段スリーブパイプ２１３ａの上端から導出されて上の段とされる５段目スリーブ素子２１４に向かうようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２６７９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のコーリニアアンテナ２００において、アンテナ給電部２２１から供給する周波数信号を第１周波数ｆ１（ｆ１＝１．００ＧＨｚ）とし、１段目スリーブ素子２１０ないし５段目スリーブ素子２１４における各段の上段スリーブパイプおよび下段スリーブパイプの長さを、第１使用周波数ｆ１の波長をλ１とした際にλ１／４とし、各段におけるスリーブ給電部間の間隔ＰＬを約０．６７λ１とした際の垂直面内（Ｚ−Ｘ平面）の放射パターンを図５５に示す。この場合、各段におけるスリーブ給電部間における同軸ケーブル２２０の物理長は間隔ＰＬと等しく約０．６７λ１とされているが、同軸ケーブル２２０の比誘電率εｒは約２．２とされていることから、物理長が０．６７λ１の同軸ケーブル２２０の電気長は約λ１となり、１段目スリーブ素子２１０ないし５段目スリーブ素子２１４は同相で給電されるようになる。
図５５を参照すると、１段目スリーブ素子２１０ないし５段目スリーブ素子２１４は同相で給電されることから、θが約９０°および約２７０°の水平方向にほぼ同じ強さの放射ビームが発生しており、各放射ビームの３ｄＢ半値角は約１５°と鋭くされていると共に、ピーク値とサイドローブの差が１０ｄＢ以上得られており、通信に適する良好な放射パターンが得られている。
【０００８】
また、従来のコーリニアアンテナ２００において、アンテナ給電部２２１から供給する周波数信号を第２周波数ｆ２（ｆ２＝１．４５ＧＨｚ）とし、各段の上段スリーブパイプおよび下段スリーブパイプの長さ、および、間隔ＰＬを上記の通りの長さとした際の垂直面内（Ｚ−Ｘ平面）の放射パターンを図５６に示す。この場合、周波数ｆ２の波長をλ２とすると、各段の上段スリーブパイプおよび下段スリーブパイプの長さは約０．３６２５λ２（＝０．２５λ１）と１／４波長より長くなってしまう。また、各段におけるスリーブ給電部間における同軸ケーブル２２０の物理長は間隔ＰＬと等しく約０．９７１５λ２（＝０．６７λ１）となると共に、同軸ケーブル２２０の比誘電率εｒは約２．２とされていることから同軸ケーブル２２０の電気長は約１．４５λ２となり、１段目スリーブ素子２１０ないし５段目スリーブ素子２１４は同相給電されなくなる。
図５６を参照すると、１段目スリーブ素子２１０ないし５段目スリーブ素子２１４は同相で給電されないことから、各放射の３ｄＢ半値角は約１５°〜３０°と鋭いが、θ＝約６０°、約１４０°、約２１５°、約３００°の４方向にほぼ同じ強さの放射が発生してしまい、大きなサイドローブがθ＝約３０°方向に約５．５ｄＢ、約９５°方向に約３ｄＢ、約１１５°方向に約３ｄＢ、約２４５°方向に約３ｄＢ、約２６５°方向に約４ｄＢ、約３２５°方向に約４．５ｄＢの強さで発生する。このように、サイドローブが６方向にも発生しているため、この放射パターンは通信に適さないようになる。
【０００９】
さらに、従来のコーリニアアンテナ２００において、アンテナ給電部２２１から供給する周波数信号を第２周波数ｆ２とし、各段の上段スリーブパイプおよび下段スリーブパイプの長さをλ２／４とし、各段におけるスリーブ給電部間の間隔ＰＬを約０．６７λ２とした際の垂直面内（Ｚ−Ｘ平面）の放射パターンを図５８に示す。この場合、各段におけるスリーブ給電部間における同軸ケーブル２２０の物理長は間隔ＰＬと等しく約０．６７λ２とされているが、同軸ケーブル２２０の比誘電率εｒは約２．２とされていることから同軸ケーブル２２０の電気長は約λ２となり、１段目スリーブ素子２１０ないし５段目スリーブ素子２１４は同相で給電されるようになる。
図５８を参照すると、１段目スリーブ素子２１０ないし５段目スリーブ素子２１４は同相で給電されることから、θが約９０°および約２７０°の水平方向にほぼ同じ強さの放射ビームが発生しており、各放射ビームの３ｄＢ半値角は約１５°と鋭くされていると共に、ピーク値とサイドローブの差が１０ｄＢ以上得られており、 通信に適する良好な放射パターンが得られている。
【００１０】
さらにまた、従来のコーリニアアンテナ２００において、アンテナ給電部２２１から供給する周波数信号を第１周波数ｆ１とし、各段の上段スリーブパイプおよび下段スリーブパイプの長さ、および、間隔ＰＬを上記の通りの長さとした際の垂直面内（Ｚ−Ｘ平面）の放射パターンを図５７に示す。この場合、各段の上段スリーブパイプおよび下段スリーブパイプの長さは約０．１７２４λ１と１／４波長より短くなってしまう。また、各段におけるスリーブ給電部間における同軸ケーブル２２０の物理長は間隔ＰＬと等しく約０．４６２λとなって、同軸ケーブル２２０の比誘電率εｒは約２．２とされていることから同軸ケーブル２２０の電気長は約０．６８９λとなり、１段目スリーブ素子２１０ないし５段目スリーブ素子２１４は同相給電されなくなる。
図５７を参照すると、１段目スリーブ素子２１０ないし５段目スリーブ素子２１４は同相で給電されないことから、２方向の放射はほぼ同じ強さで各放射の３ｄＢ半値角は約３０°と鋭く、ピーク値とサイドローブの差は１０ｄＢ以上と小さいが、２方向の放射は水平方向ではなくθが約１２５°および約２３５°方向の下向きとなっており、この放射パターンは通信に適さないようになる。
以上のように、従来のコーリニアアンテナ２００では、スリーブ素子からなる放射素子を多段に重ねて指向性を鋭くして高い利得を得る際に、複数の周波数、例えば２つの周波数において、通信に適する放射パターンを得ることができないという問題点があった。
【００１１】
そこで、本発明は、多周波において通信に適する放射パターンを得ることができるコーリニアアンテナを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明のコーリニアアンテナは、多段にスタックされている向かい合わされて配置された上段スリーブと下段スリーブとからなる複数段のスリーブ素子と、前記各スリーブ素子に給電するために前記スリーブ素子内に下から挿通されている複数本の伝送線路と、前記伝送線路のそれぞれに異なる周波数信号を供給する複数の給電部とを備え、前記多段にスタックされたそれぞれの前記各スリーブ素子は、前記複数本の伝送線路により伝達される前記異なる周波数信号により励振され、隣接する前記スリーブ素子における給電部間の前記複数の伝送線路のそれぞれの電気長が、伝達される周波数信号の波長の略整数倍とされて多周波で動作可能とされていることを最も主要な特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のコーリニアアンテナは、少なくとも２本の同軸ケーブルにはそれぞれ異なる周波数信号が伝送され、多段にスタックされたそれぞれの単位スリーブ素子に、少なくとも２本の同軸ケーブルから異なる周波数信号が給電され、単位スリーブ素子における隣接する給電点間の少なくとも２本の同軸ケーブルのそれぞれの電気長が、伝送される周波数信号の波長の略整数倍とされていることで、多段にスタックされたそれぞれの単位スリーブ素子がそれぞれ異なる周波数信号で同相給電されることから、多周波において通信に適する放射パターンを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施例にかかるコーリニアアンテナの構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施例のコーリニアアンテナにおける５段目スリーブ素子の詳細構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施例のコーリニアアンテナにおける４段目スリーブ素子の詳細構成を示す断面図である。
【図４】ダイポール素子を構成するスリーブ素子を２段スタックした原理的なコーリニアアンテナの構成を示す断面図である。
【図５】ダイポール素子を構成するスリーブ素子を２段スタックした原理的なコーリニアアンテナにおいて間隔ＰＬを変えた際の利得特性を示す図である。
【図６】ダイポール素子を構成するスリーブ素子を２段スタックした原理的なコーリニアアンテナにおいてスリーブパイプの長さＥＬを変えた際の利得特性を示す図である。
【図７】本発明の第１実施例のコーリニアアンテナにおいて２本の同軸ケーブルの誘電率を異ならせたことを説明するための図である。
【図８】本発明の第１実施例のコーリニアアンテナにおいて２本の同軸ケーブルの誘電率を異ならせたことを説明するための他の図である。
【図９】本発明の第２実施例にかかるコーリニアアンテナの構成を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施例のコーリニアアンテナにおける５段目スリーブ素子の詳細構成を示す断面図である。
【図１１】本発明の第２実施例のコーリニアアンテナにおける４段目スリーブ素子の詳細構成を示す断面図である。
【図１２】本発明の第２実施例のコーリニアアンテナにおける１段目スリーブ素子の詳細構成を示す断面図である。
【図１３】本発明の第３実施例にかかるコーリニアアンテナの構成を示す図である。
【図１４】本発明の第３実施例のコーリニアアンテナにおける６段目スリーブ素子の詳細構成を示す断面図である。
【図１５】本発明の第３実施例のコーリニアアンテナにおける５段目スリーブ素子の詳細構成を示す断面図である。
【図１６】本発明の第４実施例にかかるコーリニアアンテナの構成を示す図である。
【図１７】本発明の第４実施例のコーリニアアンテナにおける２段目スリーブ素子の詳細構成を示す断面図である。
【図１８】本発明の第４実施例のコーリニアアンテナにおける１段目スリーブ素子の詳細構成を示す断面図である。
【図１９】本発明の第５実施例にかかるコーリニアアンテナの構成を示す図である。
【図２０】本発明の第５実施例にかかるコーリニアアンテナにおける第１周波数信号時の垂直面内の放射パターンを示す図である。
【図２１】本発明の第５実施例にかかるコーリニアアンテナにおける第２周波数信号時の垂直面内の放射パターンを示す図である。
【図２２】本発明の第６実施例にかかるコーリニアアンテナの構成を示す図である。
【図２３】本発明の第６実施例のコーリニアアンテナにおいてスリーブ給電部の高さを変化させた際のインピーダンス特性を示す図である。
【図２４】本発明の第６実施例のコーリニアアンテナにおいてスリーブ給電部の高さを変化させた際の利得特性を示す図である。
【図２５】本発明の第６実施例のコーリニアアンテナにおいてスリーブ給電部の高さを変化させた際のサイドローブレベル特性を示す図である。
【図２６】本発明の第７実施例にかかるコーリニアアンテナの構成を示す図である。
【図２７】本発明の第７実施例のコーリニアアンテナにおける６段目スリーブ素子の詳細構成を示す断面図である。
【図２８】本発明の第７実施例のコーリニアアンテナにおける５段目スリーブ素子の詳細構成を示す断面図である。
【図２９】本発明の第８実施例にかかるコーリニアアンテナの構成を示す図である。
【図３０】本発明の第８実施例のコーリニアアンテナにおける６段目スリーブ素子の詳細構成を示す断面図である。
【図３１】本発明の第８実施例のコーリニアアンテナにおける５段目スリーブ素子の詳細構成を示す断面図である。
【図３２】本発明の第９実施例にかかるコーリニアアンテナの構成を示す図である。
【図３３】本発明の第９実施例のコーリニアアンテナにおいてスリーブ給電部間隔ＰＬを変化させた際の利得特性を示す図である。
【図３４】本発明の第９実施例のコーリニアアンテナにおいてスリーブ給電部間隔を変化させた際の最大利得方向を示す図である。
【図３５】本発明の第１０実施例にかかるコーリニアアンテナの構成を示す図である。
【図３６】本発明の第１０実施例にかかるコーリニアアンテナにおける第１周波数信号時の垂直面内の放射パターンを示す図である。
【図３７】本発明の第１０実施例にかかるコーリニアアンテナにおける第２周波数信号時の垂直面内の放射パターンを示す図である。
【図３８】本発明の第１０実施例の変形例にかかるコーリニアアンテナにおける第１周波数信号時の垂直面内の放射パターンを示す図である。
【図３９】本発明の第１０実施例の変形例にかかるコーリニアアンテナにおける第２周波数信号時の垂直面内の放射パターンを示す図である。
【図４０】本発明の実施例のコーリニアアンテナにおける伝送線路をトリプレートラインとした構成を断面図で示す正面図である。
【図４１】本発明の実施例のコーリニアアンテナにおける伝送線路をトリプレートラインとした構成を示す下面図である。
【図４２】本発明の実施例のコーリニアアンテナにおける伝送線路をマイクロストリップラインとした構成を断面図で示す正面図である。
【図４３】本発明の実施例のコーリニアアンテナにおける伝送線路をマイクロストリップラインとした構成を示す下面図である。
【図４４】本発明の実施例のコーリニアアンテナにおける伝送線路を上下コプレーナラインとした構成を断面図で示す正面図である。
【図４５】本発明の実施例のコーリニアアンテナにおける伝送線路を上下コプレーナラインとした構成を示す下面図である。
【図４６】本発明の実施例のコーリニアアンテナにおける伝送線路を並列コプレーナラインとした構成を断面図示す正面図である。
【図４７】本発明の実施例のコーリニアアンテナにおける伝送線路を並列コプレーナラインとした構成を示す下面図である。
【図４８】本発明の実施例のコーリニアアンテナにおけるスリーブ素子の他の構成例を断面図で示す正面図である。
【図４９】本発明の実施例のコーリニアアンテナにおけるスリーブ素子の他の構成例を示す下面図である。
【図５０】本発明の実施例のコーリニアアンテナにおけるスリーブ素子のさらに他の構成例を断面図で示す正面図である。
【図５１】本発明の実施例のコーリニアアンテナにおけるスリーブ素子のさらに他の構成例を示す下面図である。
【図５２】従来のコーリニアアンテナの構成の一例を示す図である。
【図５３】従来のコーリニアアンテナにおける５段目スリーブ素子の詳細構成を示す断面図である。
【図５４】従来のコーリニアアンテナにおける４段目スリーブ素子の詳細構成を示す断面図である。
【図５５】従来のコーリニアアンテナにおいてスリーブパイプおよび給電部間の寸法を第１の寸法とした際の垂直面内の放射パターンを示す図である。
【図５６】従来のコーリニアアンテナにおいてスリーブパイプおよび給電部間の寸法を第１の寸法とした際に周波数を変えたときの垂直面内の放射パターンを示す図である。
【図５７】従来のコーリニアアンテナにおいてスリーブパイプおよび給電部間の寸法を第２の寸法とした際の垂直面内の放射パターンを示す図である。
【図５８】従来のコーリニアアンテナにおいてスリーブパイプおよび給電部間の寸法を第２の寸法とした際に周波数を変えたときの垂直面内の放射パターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の第１実施例にかかるコーリニアアンテナの構成を図１に示す。
図１に示す第１実施例のコーリニアアンテナ１は、それぞれダイポールアンテナを構成するスリーブ素子が５段スタックされて構成されている。すなわち、１段目スリーブ素子１０の上には２段目スリーブ素子１１がスタックされ、２段目スリーブ素子１１の上には３段目スリーブ素子１２がスタックされ、３段目スリーブ素子１２の上には４段目スリーブ素子１３がスタックされ、４段目スリーブ素子１３の上には５段目スリーブ素子１４がスタックされている。１段目スリーブ素子１０ないし５段目スリーブ素子１４には、そのほぼ中央部に２本の第１同軸ケーブル９０および第２同軸ケーブル９１から給電されており、第１同軸ケーブル９０の下端には第１アンテナ給電部９２が接続され、第１整合回路１５を介して第１同軸ケーブル９０から１段目スリーブ素子１０に給電されていると共に、第２同軸ケーブル９１の下端には第２アンテナ給電部９３が接続され、第２整合回路１６を介して第２同軸ケーブル９１から１段目スリーブ素子１０に給電されている。第１アンテナ給電部９２からは第１周波数ｆ１の周波数信号が供給され、第２アンテナ給電部９３からは第１周波数ｆ１とは異なる第２周波数ｆ２の周波数信号が供給される。
【００１６】
第１実施例のコーリニアアンテナ１を構成している各スリーブ素子１０〜１４は後述するように金属製とされた円筒状の上段スリーブパイプと下段スリーブパイプが向き合わされて構成されており、ダイポールアンテナを構成する上段スリーブパイプと下段スリーブパイプの物理長ＥＬは約０．２２λ〜約０．３２λとされており、隣接するスリーブ素子１０〜１４の給電部間の間隔ＰＬの物理長は約０．８λを超えない長さとされている。この波長λは、第１周波数ｆ１の場合はその波長λ１となり、第２周波数ｆ２の場合はその波長λ２となる。そして、第１同軸ケーブル９０および第２同軸ケーブル９１から給電される１段目スリーブ素子１０ないし５段目スリーブ素子１４のそれぞれの給電部において第１周波数信号および第２周波数信号によりそれぞれ同相で励振されている。このため、１段目スリーブ素子１０ないし５段目スリーブ素子１４における隣接する各段の給電部間の第１同軸ケーブル９０の電気長は約λ１あるいはその整数倍とされ、第２同軸ケーブル９１の電気長は約λ２あるいはその整数倍とされている。
【００１７】
第１実施例のコーリニアアンテナ１における５段目スリーブ素子１４の詳細構成を図２に断面図で示す。図２に示す５段目スリーブ素子１４は、円筒状の上段スリーブパイプ１４ａの下端面と円筒状の下段スリーブパイプ１４ｃの上端面とが向き合わされて配置されている。上段スリーブパイプ１４ａの下端部の内側に金属製の上段ジョイント１４ｂが嵌挿されており、下段スリーブパイプ１４ｃの上端部の内側に金属製の下段ジョイント１４ｄが嵌挿されている。下段スリーブパイプ１４ｃ内には、４段目スリーブ素子１３内に挿通された第１同軸ケーブル９０および第２同軸ケーブル９１が挿通されており、第１同軸ケーブル９０および第２同軸ケーブル９１が下段ジョイント１４ｄのほぼ中央部に形成されている挿通孔内に挿通されて、第１同軸ケーブル９０の外部導体９０ｃおよび第２同軸ケーブル９１の外部導体９１ｃが下段ジョイント１４ｄに電気的に接続されている。また、下段スリーブパイプ１４ｃと上段スリーブパイプ１４ａとの境界部において第１同軸ケーブル９０の外部導体９０ｃおよび第２同軸ケーブル９１の外部導体９１ｃが除去され、中心導体９０ａ，９１ａを外部導体９０ｃ，９１ｃのほぼ中心軸上に保持する絶縁筒体９０ｂ，９１ｂが露出されている。この絶縁筒体９０ｂ，９１ｂは、上記境界部を超えた部位において除去されて中心導体９０ａ，９１ａが露出されており、この中心導体９０ａ，９１ａが上段ジョイント１４ｂのほぼ中央部に形成されている挿通孔内に挿通されている。そして、上段ジョイント１４ｂの上面から導出された中心導体９０ａ，９１ａが、上段ジョイント１４ｂの上面にそれぞれ電気的に接続されている。この構成により、ダイポールアンテナを構成する５段目スリーブ素子１４の下段スリーブパイプ１４ｃと上段スリーブパイプ１４ａとが、第１同軸ケーブル９０および第２同軸ケーブル９１を伝達してきた第１周波数信号および第２周波数信号により励振されるようになる。
【００１８】
次に、第１実施例のコーリニアアンテナ１において、１段目スリーブ素子１０ないし４段目スリーブ素子１３の詳細構成を示すが、それぞれダイポールアンテナを構成する１段目スリーブ素子１０ないし４段目スリーブ素子１３の詳細構成は同様とされていることから、ここではその内の４段目スリーブ素子１３の詳細構成を断面図で図３に示す。図３に示す４段目スリーブ素子１３は、円筒状の上段スリーブパイプ１３ａの下端面と円筒状の下段スリーブパイプ１３ｃの上端面とが向き合わされて配置されている。上段スリーブパイプ１３ａの下端部の内側に金属製の上段ジョイント１３ｂが嵌挿されており、下段スリーブパイプ１３ｃの上端部の内側に金属製の下段ジョイント１３ｄが嵌挿されている。下段スリーブパイプ１３ｃ内には、隣接する下の段とされる３段目スリーブ素子１２内から導出された第１同軸ケーブル９０および第２同軸ケーブル９１が挿通されており、第１同軸ケーブル９０および第２同軸ケーブル９１が下段ジョイント１３ｄのほぼ中央部に形成されている挿通孔内に挿通されて、その外部導体９０ｃ，９１ｃが下段ジョイント１３ｄに電気的に接続されている。下段スリーブパイプ１３ｃから導出された第１同軸ケーブル９０および第２同軸ケーブル９１は上段スリーブパイプ１３ａ内に挿通されて、第１同軸ケーブル９０および第２同軸ケーブル９１が上段ジョイント１３ｂのほぼ中央部に形成されている挿通孔内に挿通されて、その外部導体９０ｃ，９０ｄが上段ジョイント１３ｂに電気的に接続されている。
【００１９】
また、下段スリーブパイプ１３ｃと上段スリーブパイプ１３ａとの境界部において第１同軸ケーブル９０の外部導体９０ｃおよび第２同軸ケーブル９１の外部導体９１ｃが除去されて、絶縁筒体９０ｂ，９１ｂが露出されている。この絶縁筒体９０ｂ，９１ｂが露出されている内部に位置する中心導体９０ａ，９１ａと、向かい合わされて配置されている上段ジョイント１３ｂおよび下段ジョイント１３ｄにより励振スロットとされるスリーブ給電部１３ｅが構成されて、スリーブ給電部１３ｅによりダイポールアンテナを構成している上段スリーブパイプ１３ａと下段スリーブパイプ１３ｃとが、第１同軸ケーブル９０および第２同軸ケーブル９１を伝達してきた第１周波数信号および第２周波数信号により励振されている。第１同軸ケーブル９０および第２同軸ケーブル９１は、上段スリーブパイプ１３ａの上端から上の段とされる５段目スリーブ素子１４に向けて導出されている。
【００２０】
第１実施例のコーリニアアンテナ１において、第１周波数ｆ１を１．００ＧＨｚ（波長λ１≒３００ｍｍ）、第２周波数ｆ２を１．４５ＧＨｚ（波長λ２≒２０６．９ｍｍ）とした際の各部の寸法の一例を次に示す。各スリーブ素子１０〜１４における円筒状の上段スリーブパイプと下段スリーブパイプの長さＥＬは約６６ｍｍ（ＥＬ≒０．２２λ１≒０．３１９λ２）とされ、スリーブ素子１０〜１４のスリーブ給電部間の間隔ＰＬは約１３９．５ｍｍ（ＥＬ≒０．４６５λ１≒０．６７４λ２）とされる。また、長さＥＬは、
ＥＬ=Ｓｈ＋ＳＬ＋Ｐｔ−Ｊｔ            （１）
で表すことができる。ただし、図２，図３に示すようにＳｈは上段スリーブパイプおよび下段スリーブパイプの肩の長さであり、ＳＬは上段スリーブパイプおよび下段スリーブパイプの長さであり、Ｐｔは上段スリーブパイプおよび下段スリーブパイプの厚みであり、Ｊｔは上段ジョイントおよび下段ジョイントの厚みとされている。そして、上段スリーブパイプおよび下段スリーブパイプの外径は、例えば約２７ｍｍとされている際に、長さＳＬは約６４．５ｍｍ、厚みＰｔは約０．５ｍｍとされている。また、上段ジョイントおよび下段ジョイントの外径は約２６ｍｍ、厚さＪｔは約９．５ｍｍとされている。このとき、上段スリーブパイプおよび下段スリーブパイプの肩の長さＳｈは約１０．２ｍｍとされている。
【００２１】
また、第１同軸ケーブル９０は、例えば特性インピーダンスが５０Ωで絶縁筒体９０ｂの比誘電率が約４．６２とされ、第２同軸ケーブル９１も、例えば特性インピーダンスが５０Ωで絶縁筒体９１ｂの比誘電率が約２．２とされており、１段目スリーブ素子１０ないし５段目スリーブ素子１４内に平行してほぼ垂直に配置されている。第１同軸ケーブル９０および第２同軸ケーブル９１の外部導体９０ｃ，９１ｃの外径は約３．６ｍｍ、絶縁筒体９０ｂ，９１ｂの外径は約３ｍｍ、外部導体９０ｃ，９１ｃの肉厚は約０．３ｍｍとされている。さらに、第１同軸ケーブル９０の途中に挿入されている第１整合回路１５と、第２同軸ケーブル９１の途中に挿入されている第２整合回路１６は、第１周波数ｆ１および第２周波数ｆ２のそれぞれのインピーダンスマッチングを行っている。第１整合回路１５および第２整合回路１６の整合回路としては、例えば、他に用意した同軸ケーブルの外部導体を除去して露出させた内部導体を外部導体に接続させてショートしたショートスタブや、他に用意した同軸ケーブルの内部導体と外部導体の径比を変化させたり誘電体の誘電率を変化させたりしたＱマッチングなどを用いることができる。
【００２２】
第１実施例のコーリニアアンテナ１において、各段のスリーブ給電部では、第１同軸ケーブル９０および第２同軸ケーブル９１の内部を通過する電流振幅を同位相とするため、間隔ＰＬは使用する波長の約λとされている。第１同軸ケーブル９０の絶縁筒体９０ｂの比誘電率を約４．６２とすると、波長λ１は約４６．５％に波長短縮されて第１同軸ケーブル９０の物理長が約１３９．５ｍｍとされた際に電気長が１λ１の長さとなる。また、第２同軸ケーブル９１の絶縁筒体９１ｂの比誘電率が約２．２とされていると、波長λ２は約６７．４％に波長短縮されて第２同軸ケーブル９１の物理長が１３９．５ｍｍとされた際に電気長が１λ２の長さとなる。このため、第１同軸ケーブル９０のスリーブ給電部と、第２同軸ケーブル９１のスリーブ給電部を同一の位置とすることができる。
第１実施例のコーリニアアンテナ１の放射パターンは、第１周波数ｆ１を１．００ＧＨｚとして上記した寸法とした際に、前記図５５に示す放射パターンと同様となり、第２周波数ｆ２を１．４５ＧＨｚとして上記した寸法とした際に、前記図５８に示す放射パターンと同様となる。このため、第１実施例のコーリニアアンテナ１においては、ダイポールアンテナからなるスリーブ素子１０〜１４を５段に重ねて指向性を鋭くして利得を稼ぎながら、２つの周波数ｆ１，ｆ２において、水平方向に放射のピークを持ち、かつ、ピーク値とサイドローブの差を１０ｄＢ以上とすることができるようになる。
【００２３】
なお、同軸ケーブルは、外径３．６ｍｍ以外のものを使用しても良いし、特性インピーダンスを７５Ωやそれ以外のインピーダンスとしてもよい。また、第１同軸ケーブル９０および第２同軸ケーブル９１に替えてセミリジットやセミフレキシブル、フレキシブルなどのケーブルや、基板を用いたマイクロストリップラインやコプレナーラインなどを使用しても良い。さらに、上段スリーブパイプおよび下段スリーブパイプは、外径２７ｍｍ以外のものを使用しても良い。さらにまた、コーリニアアンテナ１の段数は５段以外の段数とすることができる。さらにまた、第１周波数ｆ１＝１．００ＧＨｚおよび第２周波数ｆ２＝１．４５ＧＨｚはこれに限らず、他の周波数を使用してもよい。上記の説明ではコーリニアアンテナ１を２周波のアンテナとしたが、３周波以上の多周波コーリニアアンテナとすることができる。多周波以上とする場合は、多周波数に応じた本数の同軸ケーブルを多段に配置されたスリーブ素子内に挿通し、それぞれの同軸ケーブルの比誘電率を周波数に応じた比誘電率として、多周波のそれぞれにおいて各段のスリーブ給電部から同相で各段のスリーブ素子を励振するようにする。
【００２４】
次に、上段スリーブパイプと下段スリーブパイプの長さＥＬを約０．２２λ〜約０．３２λとする理由、および、スリーブ素子１０〜１４の給電部間の間隔ＰＬの物理長を約０．８λを超えない長さとする理由を図４ないし図６を参照して説明する。図４はダイポール素子を構成するスリーブ素子を２段スタックした原理的なコーリニアアンテナ１００の構成を断面図で示す図であり、図５は上記間隔ＰＬの物理長を１．０λ〜０．６λに変えたときの頂点方向からの角度に対する利得特性を示す図であり、図６は上記ＥＬの長さを０．２１λ〜０．３３λに変えたときの頂点方向からの角度に対する利得特性を示す図である。
【００２５】
図４に示すコーリニアアンテナ１００は、１段目のスリーブ素子はダイポールアンテナを構成する上段スリーブパイプ１０１ａと下段スリーブパイプ１０１ｂとから構成され、２段目のスリーブ素子はダイポールアンテナを構成する上段スリーブパイプ１０２ａと下段スリーブパイプ１０２ｂとから構成されている。１段目のスリーブ給電部１０１ｃにおいて、１段目の下段スリーブパイプ１０１ｂは一端に給電部１０３が接続された同軸ケーブル１０４の外部導体１０４ｃに接続されていると共に、上段スリーブパイプ１０１ａも同軸ケーブル１０４の外部導体１０４ｃに接続されている。また、２段目のスリーブ給電部１０２ｃにおいて、２段目の下段スリーブパイプ１０２ｂは１段目から延伸された同軸ケーブル１０４の外部導体１０４ｃに接続されていると共に、上段スリーブパイプ１０２ａは同軸ケーブル１０４の中心導体１０４ａに接続されている。給電部１０３は、周波数ｆ（波長λ）の周波数信号を同軸ケーブル１０４に給電している。スリーブ給電部１０１ｃ，１０２ｃにおいて同軸ケーブル１０４の外部導体１０４ｃは除去されて絶縁筒体１０４ｂが露出されて励振スロットが構成されている。これにより、スリーブ給電部１０１ｃ，１０２ｃにおいて１段目のスリーブ素子および２段目のスリーブ素子が周波数ｆの周波数信号により励振される。
【００２６】
スリーブ給電部１０１ｃとスリーブ給電部１０２ｃとの間隔がＰＬとされ、各スリーブパイプの長さが上記（１）式で算出されるＥＬとされる。間隔ＰＬを１．０λ，０．９λ，０．８λ，０．７λ，０．６λと変化させた時の頂点方向からの角度θに対する利得特性が図５に示されている。ただし、図５においては角度θが９０°の際の利得が０ｄＢに正規化されている。図５を参照すると、ＰＬ＝１．０λでは角度θが９０°の時に利得がピークとなり、角度θが約１１２°の時に利得が約−２２ｄＢと落ち込むようになるが、角度θが増加するに従って利得が大きくなり、角度θが約１３７°の時に利得が約−１ｄＢの大きなサイドローブが発生するようになる。また、ＰＬ＝０．９λでは角度θが９０°の時に利得がピークとなり、角度θが約１１８°の時に利得が約−１２ｄＢと落ち込むようになるが、角度θが増加するに従って利得が大きくなり、角度θが約１４０°の時に利得が約−５ｄＢのやや大きなサイドローブが発生するようになる。さらに、ＰＬ＝０．８λでは角度θが９０°の時に利得がピークとなり、角度θが約１２８°の時に利得が約−１６ｄＢと落ち込むようになるが、角度θが増加するに従って利得が大きくなり、角度θが約１４７°の時に利得が約−１２ｄＢの小さなサイドローブが発生するようになる。
【００２７】
さらにまた、ＰＬ＝０．７λでは角度θが９０°の時に利得がピークとなり、角度θが約１３７°の時に利得が約−２０ｄＢと落ち込むようになるが、角度θが増加するに従って利得が大きくなり、角度θが約１５３°の時に利得が約−１７ｄＢの極小のサイドローブが発生するようになる。さらにまた、ＰＬ＝０．６λでは角度θが９０°の時に利得がピークとなり、角度θが増加するに従って利得は減少し、サイドローブは発生しない。ここで、ピーク値とサイドローブの利得の差は１０ｄＢ以上であれば良好な通信が行えるため、間隔ＰＬの長さは約０．８λ以下が適することになり、ＰＬ≦０．８λとするのが好適となる。
【００２８】
次に、上記（１）式により算出される各スリーブパイプの長さＥＬを０．２１λ，０．２２λ，０．２５λ，０．３２λ，０．３３λと変化させた時の頂点方向からの角度θに対する利得特性が図６に示されている。ただし、図６においては角度θが９０°の際の利得が０ｄＢに正規化されている。このとき、１段目のスリーブ素子における上段スリーブパイプ１０１ａと２段目のスリーブ素子における下段スリーブパイプ１０２ｂとの間隙は０．１λに固定している。図６を参照すると、ＥＬ＝０．２１λでは、角度θが９０°の時に利得がピークとなり、角度θが約１２１°の時に利得が約−１９ｄＢと落ち込むようになるが、角度θが増加するに従って利得が大きくなり、角度θが約１４８°の時に利得が約−３ｄＢの大きなサイドローブが発生する。また、ＥＬ＝０．２２λでは、角度θが９０°の時に利得がピークとなり、角度θが約１３２°の時に利得が約−２６ｄＢと落ち込むようになるが、角度θが増加するに従って利得が大きくなり、角度θが約１５３°の時に利得が約−１１ｄＢの小さなサイドローブが発生する。
【００２９】
さらに、ＥＬ＝０．２５λでは、角度θが９０°の時に利得がピークとなり、角度θが約１５０°の時に利得が約−２９ｄＢと落ち込むようになるが、角度θが増加するに従って利得が大きくなり、角度θが約１６２°の時に利得が約−２６ｄＢの極小のサイドローブが発生する。さらにまた、ＥＬ＝０．３２λでは、角度θが９０°の時に利得がピークとなり、角度θが増加するに従って利得は減少し、サイドローブは発生しない。さらにまた、ＥＬ＝０．３３λでは、角度θが９０°の時に利得がピークとなり、角度θが約１２０°の時に利得が約−５ｄＢと落ち込むようになるが、角度θが増加するに従って利得が大きくなり、角度θが約１３８°の時に利得が約−４ｄＢの大きなサイドローブが発生する。ここで、ピーク値とサイドローブの利得の差は１０ｄＢ以上であれば良好な通信が行えるため、ＥＬの長さは０．２２λ〜０．３２λが適することとなり、ＥＬ＝０．２２λ〜０．３２λとするのが好適となる。このＥＬを満足する周波数範囲は、低い側の周波数をｆとすれば高い側の周波数が約１．４５ｆとされる周波数範囲となる。
【００３０】
次に、図１に示す第１実施例のコーリニアアンテナ１において第１同軸ケーブル９０と第２同軸ケーブル９１の比誘電率εｒを異ならせた理由を図７および図８を参照して説明する。
図７（ａ）は、中心導体１１０ａ、絶縁筒体１１０ｂおよび外部導体１１０ｃからなる同軸ケーブル１１０に、第１周波数ｆ１（波長λ１）の周波数信号を給電部１０３から給電した際の電流分布が示されている。図７（ａ）に示すように、第１周波数ｆ１の電流が１波長分乗る同軸ケーブル１１０の長さがＰＬ１１とされている。また、図７（ｂ）は、同軸ケーブル１１０に第２周波数ｆ２（波長λ２）の周波数信号を給電部１０３から給電した際の電流分布が示されている。図７（ｂ）に示すように、第２周波数ｆ２の電流が１波長分乗る同軸ケーブル１１０の長さがＰＬ１２とされている。波長λ１と波長λ２とは異なっているため、ＰＬ１１とＰＬ１２とは異なる長さとなる。すると、コーリニアアンテナの各給電部においては、同相で励振する必要があることから異なる２周波で動作させる場合に給電部間の間隔を２周波で同位置に設置することができないことになる。
【００３１】
図８（ａ）は、比誘電率がεｒbの同軸ケーブル１２０に、第１周波数ｆ１（波長λ１）の周波数信号を給電部１０３から給電した際の電流分布が示されている。図８（ａ）に示すように、第１周波数ｆ１の波長は比誘電率εｒbの影響により波長短縮され電流が１波長分乗る同軸ケーブル１２０の長さがＰＬ１２となっている。また、図８（ｂ）は、比誘電率がεｒaの同軸ケーブル１１０に第２周波数ｆ２（波長λ２）の周波数信号を給電部１０３から給電した際の電流分布が示されている。図８（ｂ）に示すように、第２周波数ｆ２の波長は比誘電率εｒaの影響を受けて波長短縮されるが、電流が１波長分乗る同軸ケーブル１１０の長さは図８（ａ）で示すＰＬ１２と同じとされている。このようになる比誘電率εｒbと比誘電率εｒaの関係は次式（２）を満足すればよい。
εｒb＝εｒa（λ１／λ２）2＝εｒa（ｆ２／ｆ１）2          （２）
【００３２】
すなわち、第１周波数ｆ１が伝達される同軸ケーブル１２０と第２周波数ｆ２が伝達される同軸ケーブル１１０の比誘電率εｒの関係が上記（２）式を満足することにより、第１周波数ｆ１の波長λ１と第２周波数ｆ２の波長λ２が異なっていても、同軸ケーブル１２０上の第１周波数の波長λ１’と同軸ケーブル１１０上の第２周波数ｆ２の波長λ２’は、それぞれの波長短縮率が異なることから等しくなる。これにより、コーリニアアンテナを異なる２周波で動作させる場合に各段のスリーブ給電部において２周波の信号により同相で励振させることができる。これが第１実施例のコーリニアアンテナ１において第１同軸ケーブル９０と第２同軸ケーブル９１の比誘電率εｒを異ならせた理由である。
なお、第１周波数ｆ１用と第２周波数ｆ２用の同軸ケーブル１１０の誘電率がεｒaとされているときは、図７（ａ）（ｂ）に示すように同軸ケーブル１１０上の第１周波数の波長λ１”と同軸ケーブル１１０上の第２周波数ｆ２の波長λ２’は、波長短縮率が同様となることから等しくならない。そこで、例えば第１周波数ｆ１用の同軸ケーブル１１０を図８（ｃ）に示すようにらせん状に巻くなどして物理的に同軸ケーブル１１０の全長ＰＬ１２を短くすれば、コーリニアアンテナを異なる２周波で動作させる場合に各段のスリーブ給電部において２周波の信号により同相で励振させることができる。この原理を利用した第２実施例ないし第４実施例のコーリニアアンテナを次に説明する。
【００３３】
本発明の第２実施例にかかるコーリニアアンテナ２の構成を図９に示す。
図９に示す第２実施例のコーリニアアンテナ２は、それぞれダイポールアンテナを構成するスリーブ素子が５段スタックされて構成されている。すなわち、それぞれダイポールアンテナを構成している１段目スリーブ素子２０、２段目スリーブ素子２１、３段目スリーブ素子２２、４段目スリーブ素子２３、５段目スリーブ素子２４がスタックされてコーリニアアンテナ２が構成されている。コーリニアアンテナ２は、１段目スリーブ素子２０の下から導入されている２本の第１同軸ケーブル９０および第２同軸ケーブル９１から給電されており、第１同軸ケーブル９０の下端には第１アンテナ給電部９２が接続され、第２同軸ケーブル９１の下端には第２アンテナ給電部９３が接続されている。第１アンテナ給電部９２からは第１周波数ｆ１の周波数信号が供給され、第２アンテナ給電部９３からは第１周波数ｆ１とは異なる第２周波数ｆ２の周波数信号が供給されている。
【００３４】
第２実施例のコーリニアアンテナ２を構成している各段のスリーブ素子２０〜２４は後述するように金属製とされた円筒状の上段スリーブパイプと下段スリーブパイプが向き合わされて構成されており、ダイポールアンテナを構成する上段スリーブパイプと下段スリーブパイプの物理長ＥＬは約０．２２λ〜約０．３２λとされており、隣接するスリーブ素子２０〜２４の給電部間の間隔ＰＬの物理長は約０．８λを超えない長さとされている。この波長λは、第１周波数ｆ１の場合はその波長λ１となり、第２周波数ｆ２の場合はその波長λ２となる。そして、第１同軸ケーブル９０および第２同軸ケーブル９１から給電される１段目スリーブ素子２０ないし５段目スリーブ素子２４のそれぞれの給電部において第１周波数信号および第２周波数信号によりそれぞれ同相で励振されている。このため、１段目スリーブ素子２０ないし５段目スリーブ素子２４における隣接する各段の給電部間の第１同軸ケーブル９０の電気長は約λ１あるいはその整数倍とされ、第２同軸ケーブル９１の電気長は約λ２あるいはその整数倍とされている。
【００３５】
第２実施例のコーリニアアンテナ２における５段目スリーブ素子２４の詳細構成を図１０に断面図で示す。図１０に示す５段目スリーブ素子２４は、円筒状の上段スリーブパイプ２４ａの下端面と円筒状の下段スリーブパイプ２４ｃの上端面とが向き合わされて配置されている。上段スリーブパイプ２４ａの下端部の内側に金属製の上段ジョイント２４ｂが嵌挿されており、下段スリーブパイプ２４ｃの上端部の内側に金属製の下段ジョイント２４ｄが嵌挿されている。下段ジョイント２４ｄのほぼ中央に形成された挿通孔には絶縁性の保護パイプ２６の上端部が嵌着されており、下段スリーブパイプ２４ｃ内から下方へ伸びる保護パイプ２６内には、４段目スリーブ素子２３から導出されたらせん状に巻かれた第１同軸ケーブル９０および直線状の第２同軸ケーブル９１が挿通されている。第１同軸ケーブル９０の外部導体９０ｃおよび第２同軸ケーブル９１の外部導体９１ｃは下段ジョイント２４ｄに電気的に接続されており、下段スリーブパイプ２４ｃと上段スリーブパイプ２４ａとの境界部において第１同軸ケーブル９０の外部導体９０ｃおよび第２同軸ケーブル９１の外部導体９１ｃが除去されて絶縁筒体９０ｂ，９１ｂが露出されている。この絶縁筒体９０ｂ，９１ｂは、上記境界部を超えた部位において除去されて中心導体９０ａ，９１ａが露出されており、この中心導体９０ａ，９１ａが上段ジョイント２４ｂのほぼ中央部に形成されている挿通孔内に挿通されている。そして、上段ジョイント２４ｂの上面から導出された中心導体９０ａ，９１ａが、上段ジョイント２４ｂの上面にそれぞれ電気的に接続されている。この構成により、ダイポールアンテナを構成する５段目スリーブ素子２４の下段スリーブパイプ２４ｃと上段スリーブパイプ２４ａとが、第１同軸ケーブル９０および第２同軸ケーブル９１を伝達してきた第１周波数信号および第２周波数信号により励振されるようになる。
【００３６】
次に、第２実施例のコーリニアアンテナ２において、２段目スリーブ素子２１ないし４段目スリーブ素子２３の詳細構成を示すが、それぞれダイポールアンテナを構成する２段目スリーブ素子２１ないし４段目スリーブ素子２３の詳細構成は同様とされていることから、ここではその内の４段目スリーブ素子２３の詳細構成を断面図で図１１に示す。図１１に示す４段目スリーブ素子２３は、円筒状の上段スリーブパイプ２３ａの下端面と円筒状の下段スリーブパイプ２３ｃの上端面とが向き合わされて配置されている。上段スリーブパイプ２３ａの下端部の内側に金属製の上段ジョイント２３ｂが嵌挿されており、下段スリーブパイプ２３ｃの上端部の内側に金属製の下段ジョイント２３ｄが嵌挿されている。下段ジョイント２３ｄのほぼ中央に形成された挿通孔には絶縁性の保護パイプ２６の上端部が嵌着されており、下段スリーブパイプ２３ｃ内から下方へ伸びる保護パイプ２６内には、３段目スリーブ素子２２から導出されたらせん状に巻かれた第１同軸ケーブル９０および直線状の第２同軸ケーブル９１が挿通されている。第１同軸ケーブル９０の外部導体９０ｃおよび第２同軸ケーブル９１の外部導体９１ｃは下段ジョイント２３ｄに電気的に接続されている。
【００３７】
上段ジョイント２３ｂのほぼ中央部に形成されている挿通孔内には、上部が下段スリーブパイプ２３ｃ内に配置されている保護パイプ２６の下端が嵌着されており、下段スリーブパイプ２３ｃから導出された第１同軸ケーブル９０および第２同軸ケーブル９１の外部導体９０ｃ，９１ｃが上段ジョイント２３ｂに電気的に接続される。また、下段スリーブパイプ２３ｃと上段スリーブパイプ２３ａとの境界部において第１同軸ケーブル９０の外部導体９０ｃおよび第２同軸ケーブル９１の外部導体９１ｃが除去されて、絶縁筒体９０ｂ，９１ｂが露出されている。この絶縁筒体９０ｂ，９１ｂが露出されている内部に位置にする中心導体９０ａ，９１ａと、向かい合わされて配置されている上段ジョイント２３ｂおよび下段ジョイント２３ｄにより励振スロットとされるスリーブ給電部２３ｅが構成されて、スリーブ給電部２３ｅによりダイポールアンテナを構成している上段スリーブパイプ２３ａと下段スリーブパイプ２３ｃとが、第１同軸ケーブル９０および第２同軸ケーブル９１を伝達してきた第１周波数信号および第２周波数信号により励振される。そして、保護パイプ２６内にらせん状に巻かれた第１同軸ケーブル９０および直線状の第２同軸ケーブル９１が挿通されて、上の段とされる５段目スリーブ素子２４に向けて導出されている。
【００３８】
次に、第２実施例のコーリニアアンテナ２において、１段目スリーブ素子２０の詳細構成を断面図で図１２に示す。図１２に示す１段目スリーブ素子２０は、円筒状の上段スリーブパイプ２０ａの下端面と外径が大きくされた円筒状の下段スリーブパイプ２０ｃの上端面とが向き合わされて配置されている。上段スリーブパイプ２０ａの下端部の内側に金属製の上段ジョイント２０ｂが嵌挿されており、下段スリーブパイプ２０ｃの上端部の内側に金属製の下段ジョイント２０ｄが嵌挿されている。下段ジョイント２０ｄのほぼ中央に形成された挿通孔には絶縁性の外径が大きくされた保護パイプ２５の上端部が嵌着されており、下段スリーブパイプ２０ｃ内から下方へ伸びる保護パイプ２５内には、第１整合回路２７および第２整合回路２８が内蔵されている。第１整合回路２７には第１同軸ケーブル９０を介して第１アンテナ給電部９２から第１周波数信号が供給されており、第２整合回路２８には第２同軸ケーブル９１を介して第２アンテナ給電部９３から第２周波数信号が供給されている。そして、第１整合回路２７から導出された第１同軸ケーブル９０の外部導体９０ｃおよび第２整合回路２８から導出された第２同軸ケーブル９１の外部導体９１ｃは下段ジョイント２０ｄに電気的に接続されている。
【００３９】
上段ジョイント２０ｂのほぼ中央部に形成されている挿通孔内には、上部が２段目スリーブ素子の下段スリーブパイプ内に配置されている保護パイプ２６の下端が嵌着されており、下段スリーブパイプ２０ｃから導出された第１同軸ケーブル９０および第２同軸ケーブル９１が挿通されて、その外部導体９０ｃ，９０ｄが上段ジョイント２０ｂに電気的に接続される。また、下段スリーブパイプ２０ｃと上段スリーブパイプ２０ａとの境界部において第１同軸ケーブル９０の外部導体９０ｃおよび第２同軸ケーブル９１の外部導体９１ｃが除去されて、絶縁筒体９０ｂ，９１ｂが露出されている。この絶縁筒体９０ｂ，９１ｂが露出されている内部に位置にする中心導体９０ａ，９１ａと、向かい合わされて配置されている上段ジョイント２０ｂおよび下段ジョイント２０ｄにより励振スロットとされるスリーブ給電部２０ｅが構成されて、スリーブ給電部２０ｅによりダイポールアンテナを構成している上段スリーブパイプ２０ａと下段スリーブパイプ２０ｃとが、第１同軸ケーブル９０および第２同軸ケーブル９１を伝達してきた第１周波数信号および第２周波数信号により励振されるようになる。そして、保護パイプ２６内にらせん状に巻かれた第１同軸ケーブル９０および直線状の第２同軸ケーブル９１が挿通されて、上の段とされる２段目スリーブ素子２１に向けて導出されている。
【００４０】
第２実施例のコーリニアアンテナ２において、第１周波数ｆ１を１．００ＧＨｚ（波長λ１≒３００ｍｍ）、第２周波数ｆ２を１．４５ＧＨｚ（波長λ２≒２０６．９ｍｍ）とした際の各部の寸法の一例を次に示す。各スリーブ素子２０〜２４における円筒状の上段スリーブパイプと下段スリーブパイプの上記（１）式で示す長さＥＬは約６６ｍｍ（ＥＬ≒０．２２λ１≒０．３１９λ２）とされ、スリーブ素子２０〜２４のスリーブ給電部間の間隔ＰＬは約１３９．５ｍｍ（ＥＬ≒０．４６５λ１≒０．６７４λ２）とされる。また、下段スリーブパイプ２０ｃを除く上段スリーブパイプおよび下段スリーブパイプの外径は例えば約２７ｍｍとされ、この際に、長さＳＬは約６６．２５ｍｍ、厚みＰｔは約０．５ｍｍとされている。また、上段ジョイントおよび下段ジョイントの外径は約２６ｍｍ、厚さＪｔは約９．５ｍｍとされている。このとき、上段スリーブパイプおよび下段スリーブパイプの肩の長さＳｈは約８．７５ｍｍとされている。
【００４１】
また、第１同軸ケーブル９０は、例えば特性インピーダンスが５０Ωで絶縁筒体９０ｂの比誘電率εｒが約２．２とされ、第２同軸ケーブル９１も、例えば特性インピーダンスが５０Ωで絶縁筒体９１ｂの比誘電率εｒが約２．２とされており、１段目スリーブ素子１０ないし５段目スリーブ素子１４内に第１同軸ケーブル９０はらせん状に巻かれて第２同軸ケーブル９１は直線状に配置されている。この場合、第１同軸ケーブル９０を伝達する第１周波数信号の波長λ１は約６７．４％に波長短縮されて第１同軸ケーブル９０の物理長が約２０２．２ｍｍとされた際に電気長が１λ１の長さとなり、第２同軸ケーブル９１を伝達する第２周波数信号の波長λ２も約６７．４％に波長短縮されて第２同軸ケーブル９１の物理長が１３９．５ｍｍとされた際に電気長が１λ２の長さとなる。そして、間隔ＰＬが１３９．５ｍｍとなるように第１同軸ケーブル９０は保護パイプ２６内においてらせん状に巻かれているため、第１同軸ケーブル９０のスリーブ給電部と、第２同軸ケーブル９１のスリーブ給電部を同一の位置とすることができる。
第２実施例のコーリニアアンテナ２の放射パターンは、第１周波数ｆ１を１．００ＧＨｚとして上記した寸法とした際に、前記図５５に示す放射パターンと同様となり、第２周波数ｆ２を１．４５ＧＨｚとして上記した寸法とした際に、前記図５８に示す放射パターンと同様となる。このため、第１実施例のコーリニアアンテナ１においては、ダイポールアンテナからなるスリーブ素子２０〜２４を５段に重ねて指向性を鋭くして利得を稼ぎながら、２つの周波数ｆ１，ｆ２において、水平方向に放射のピークを持ち、かつ、ピーク値とサイドローブの差を１０ｄＢ以上とすることができるようになる。
【００４２】
次に、本発明の第３実施例にかかるコーリニアアンテナ３の構成を図１３に示す。
図１３に示す第３実施例のコーリニアアンテナ３は、第２実施例のコーリニアアンテナ２の上端に、さらに、第１周波数信号用の６段目スリーブ素子を追加した構成とされている。すなわち、それぞれダイポールアンテナを構成している１段目スリーブ素子３０、２段目スリーブ素子３１、３段目スリーブ素子３２、４段目スリーブ素子３３、５段目スリーブ素子３４、６段目スリーブ素子３５がスタックされて６段構成のコーリニアアンテナ３が構成されている。コーリニアアンテナ３は、１段目スリーブ素子３０の下から導入されている２本の第１同軸ケーブル９０および第２同軸ケーブル９１から給電されており、第１同軸ケーブル９０の下端には第１アンテナ給電部９２が接続され、第２同軸ケーブル９１の下端には第２アンテナ給電部９３が接続されている。第１アンテナ給電部９２からは第１周波数ｆ１の周波数信号が供給され、第２アンテナ給電部９３からは第１周波数ｆ１とは異なる第２周波数ｆ２の周波数信号が供給されている。
【００４３】
第３実施例のコーリニアアンテナ３を構成する各段のスリーブ素子３０〜３５は後述するように円筒状の上段スリーブパイプと下段スリーブパイプが向き合わされて構成されており、ダイポールアンテナを構成する上段スリーブパイプと下段スリーブパイプの物理長ＥＬ，ＥＬ’は約０．２２λ〜約０．３２λとされており、隣接するスリーブ素子３０〜３５の給電部間の間隔ＰＬ，ＰＬ’の物理長は約０．８λを超えない長さとされている。この波長λは、第１周波数ｆ１の場合はその波長λ１となり、第２周波数ｆ２の場合はその波長λ２となる。そして、第１同軸ケーブル９０および第２同軸ケーブル９１から給電される１段目スリーブ素子３０ないし５段目スリーブ素子３４のそれぞれの給電部、および、第１同軸ケーブル９０から給電される６段目スリーブ素子３５において、第１周波数信号、第２周波数信号によりそれぞれ同相で励振されている。このため、１段目スリーブ素子３０ないし６段目スリーブ素子３５における隣接する各段の給電部間の第１同軸ケーブル９０の電気長は約λ１あるいはその整数倍とされ、第２同軸ケーブル９１がある場合はその電気長は約λ２あるいはその整数倍とされている。
【００４４】
第３実施例のコーリニアアンテナ３における６段目スリーブ素子３５は第１周波数信号用のスリーブ素子とされ、１段目スリーブ素子３０ないし４段目スリーブ素子３３の構成は、第２実施例のコーリニアアンテナ２における１段目スリーブ素子２０ないし４段目スリーブ素子２３と同様の構成とされているので、その説明は省略する。
ここで、第３実施例のコーリニアアンテナ３における６段目スリーブ素子３５の詳細構成を図１４に断面図で示す。図１４に示す６段目スリーブ素子３５は、円筒状の上段スリーブパイプ３５ａの下端面と円筒状の下段スリーブパイプ３５ｃの上端面とが向き合わされて配置されている。上段スリーブパイプ３５ａの下端部の内側に金属製の上段ジョイント３５ｂが嵌挿されており、下段スリーブパイプ３５ｃの上端部の内側に金属製の下段ジョイント３５ｄが嵌挿されている。下段ジョイント３５ｄのほぼ中央に形成された挿通孔には５段目スリーブ素子３４から導出された直線状の第１同軸ケーブル９０が挿通されている。第１同軸ケーブル９０の外部導体９０ｃは下段ジョイント３５ｄに電気的に接続されており、下段スリーブパイプ３５ｃと上段スリーブパイプ３５ａの境界部において第１同軸ケーブル９０の外部導体９０ｃが除去されて絶縁筒体９０ｂが露出されている。この絶縁筒体９０ｂは、上記境界部を超えた部位において除去されて中心導体９０ａが露出されており、この中心導体９０ａが上段ジョイント３５ｂのほぼ中央部に形成されている挿通孔内に挿通されている。そして、上段ジョイント３５ｂの上面から導出された中心導体９０ａが、上段ジョイント３５ｂの上面に電気的に接続されている。この構成により、ダイポールアンテナを構成する６段目スリーブ素子３５の下段スリーブパイプ３５ｃと上段スリーブパイプ３５ａとが、第１同軸ケーブル９０を伝達してきた第１周波数信号により励振されるようになる。
【００４５】
次に、第３実施例のコーリニアアンテナ３において、５段目スリーブ素子３４の詳細構成を断面図で図１５に示す。図１５に示す５段目スリーブ素子３４は、円筒状の上段スリーブパイプ３４ａの下端面と円筒状の下段スリーブパイプ３４ｃの上端面とが向き合わされて配置されている。上段スリーブパイプ３４ａの下端部の内側に金属製の上段ジョイント３４ｂが嵌挿されており、下段スリーブパイプ３４ｃの上端部の内側に金属製の下段ジョイント３４ｄが嵌挿されている。下段スリーブパイプ３４ｃ内には、４段目スリーブ素子３３から導出されたらせん状に巻かれた第１同軸ケーブル９０および直線状の第２同軸ケーブル９１が導入されて、下段ジョイント３４ｄのほぼ中央に形成された挿通孔に挿通されている。そして、第１同軸ケーブル９０の外部導体９０ｃおよび第２同軸ケーブル９１の外部導体９１ｃは下段ジョイント３４ｄに電気的に接続されている。
【００４６】
また、上段ジョイント３４ｂのほぼ中央部に形成されている挿通孔内には、下段スリーブパイプ３４ｃから導出された第１同軸ケーブル９０が挿通されて外部導体９０ｃが上段ジョイント３４ｂに電気的に接続される。また、下段スリーブパイプ３４ｃと上段スリーブパイプ３４ａの境界部において第１同軸ケーブル９０の外部導体９０ｃおよび第２同軸ケーブル９１の外部導体９１ｃが除去されて、絶縁筒体９０ｂ，９１ｂが露出されている。第２同軸ケーブル９１の絶縁筒体９１ｂは上記境界部を越えると除去されて、露出された中心導体９１ａが上段ジョイント３４ｂに形成されている挿通孔内に挿通されて、上段ジョイント３４ｂの上面に電気的に接続されている。これにより、ダイポールアンテナを構成する５段目スリーブ素子３４の下段スリーブパイプ３４ｃと上段スリーブパイプ３４ａとが、第２同軸ケーブル９１を伝達してきた第２周波数信号により励振されるようになる。さらに、絶縁筒体９０ｂが露出されている内部に位置にする中心導体９０ａと、向かい合わされて配置されている上段ジョイント３４ｂおよび下段ジョイント３４ｄにより励振スロットとされるスリーブ給電部３４ｅが構成されて、スリーブ給電部３４ｅによりダイポールアンテナを構成している上段スリーブパイプ３４ａと下段スリーブパイプ３４ｃとが、第１同軸ケーブル９０を伝達してきた第１周波数信号により励振される。そして、上段スリーブパイプ３４ａ内に直線状とされた第１同軸ケーブル９０のみが挿通されて、上の段とされる６段目スリーブ素子３５に向けて導出されている。
【００４７】
第３実施例のコーリニアアンテナ３において、第１周波数ｆ１を１．００ＧＨｚ（波長λ１≒３００ｍｍ）、第２周波数ｆ２を１．４５ＧＨｚ（波長λ２≒２０６．９ｍｍ）とした際の各部の寸法の一例を次に示すが、第１周波数信号用の６段目スリーブ素子３５を除く１段目スリーブ素子３０ないし５段目スリーブ素子３４の各部の寸法は、第２実施例のコーリニアアンテナ２におけるスリーブ素子２０〜２４の寸法と同様とされているので省略する。
第１周波数信号用の６段目スリーブ素子３５における円筒状の上段スリーブパイプ３５ａと下段スリーブパイプ３５ｃの上記（１）式で示す長さＥＬ’は約７５ｍｍ（ＥＬ’＝０．２５λ１）とされ、５段目スリーブ素子３４のスリーブ給電部３４ｅとの給電部間の間隔ＰＬ’は約２０２．２ｍｍ（ＥＬ≒０．６７４λ１）とされる。また、６段目スリーブ素子３５の上段スリーブパイプ３５ａと下段スリーブパイプ３５ｃの外径は例えば約２７ｍｍとされ、この際に、長さＳＬ’は約７１．３５ｍｍ、厚みＰｔは約０．５ｍｍとされている。また、上段スリーブパイプ３５ａおよび下段スリーブパイプ３５ｃの肩の長さＳｈ’は約１２．６５ｍｍとされ、上段ジョイント３５ｂおよび下段ジョイント３５ｄの外径は約２６ｍｍ、厚さＪｔは約９．５ｍｍとされている。
【００４８】
なお、第１同軸ケーブル９０および第２同軸ケーブル９１は、例えば特性インピーダンスが５０Ωで絶縁筒体９０ｂ，９１ｂの比誘電率εｒが約２．２とされている。そして、６段目スリーブ素子３５は、第１周波数ｆ１における利得を増加させるために追加されていることから、第３実施例のコーリニアアンテナ３の第１周波数ｆ１における利得が、第２実施例のコーリニアアンテナ２より増加するようになる。この場合、第２周波数ｆ２における利得は同様となる。また、各段の第１同軸ケーブル９０と第２同軸ケーブル９１をセミリジットケーブル等の硬い外部導体を有する同軸ケーブルで構成することにより、各段の第１同軸ケーブル９０と第２同軸ケーブル９１を保護する保護パイプを省略しているが、保護パイプを設けるようにしてもよい。
【００４９】
次に、本発明の第４実施例にかかるコーリニアアンテナ４の構成を図１６に示す。
図１６に示す第４実施例のコーリニアアンテナ４は、第３実施例のコーリニアアンテナ３の下端に、さらに、スリーブ素子を追加した構成とされている。すなわち、それぞれダイポールアンテナを構成している追加された第１周波数信号用の１段目スリーブ素子４０、２段目スリーブ素子４１、３段目スリーブ素子４２、４段目スリーブ素子４３、５段目スリーブ素子４４、６段目スリーブ素子４５、７段目スリーブ素子４６がスタックされて７段構成のコーリニアアンテナ４が構成されている。コーリニアアンテナ４は、１段目スリーブ素子４０の下から導入されている２本の第１同軸ケーブル９０および第２同軸ケーブル９１から給電されており、第１同軸ケーブル９０の下端には第１アンテナ給電部９２が接続され、第２同軸ケーブル９１の下端には第２アンテナ給電部９３が接続されている。第１アンテナ給電部９２からは第１周波数ｆ１の周波数信号が供給され、第２アンテナ給電部９３からは第１周波数ｆ１とは異なる第２周波数ｆ２の周波数信号が供給されている。
【００５０】
第４実施例のコーリニアアンテナ４を構成している各段のスリーブ素子４０〜４６は後述するように円筒状の上段スリーブパイプと下段スリーブパイプが向き合わされて構成されており、ダイポールアンテナを構成する上段スリーブパイプと下段スリーブパイプの物理長ＥＬ，ＥＬ’は約０．２２λ〜約０．３２λとされており、隣接するスリーブ素子４０〜４６の給電部間の間隔ＰＬ，ＰＬ’の物理長は約０．８λを超えない長さとされている。この波長λは、第１周波数ｆ１の場合はその波長λ１となり、第２周波数ｆ２の場合はその波長λ２となる。そして、第１同軸ケーブル９０および第２同軸ケーブル９１から給電される２段目スリーブ素子４１ないし６段目スリーブ素子４５のそれぞれの給電部、および、第１同軸ケーブル９０から給電される１段目スリーブ素子４０と７段目スリーブ素子４６の給電部において第１周波数信号、第２周波数信号によりそれぞれ同相で励振されている。このため、１段目スリーブ素子４０ないし７段目スリーブ素子４６における隣接する各段の給電部間の第１同軸ケーブル９０の電気長は約λ１あるいはその整数倍とされ、第２同軸ケーブル９１で給電している場合はその電気長は約λ２あるいはその整数倍とされている。
【００５１】
第４実施例のコーリニアアンテナ４における７段目スリーブ素子４６は第１周波数信号用のスリーブ素子とされ、７段目スリーブ素子４６ないし３段目スリーブ素子４２の構成は、第３実施例のコーリニアアンテナ３における６段目スリーブ素子３５ないし２段目スリーブ素子３１と同様の構成とされているので、その説明は省略する。
ここで、第４実施例のコーリニアアンテナ４における２段目スリーブ素子４１の詳細構成を断面図で図１７に示す。図１７に示す２段目スリーブ素子４１は、円筒状の上段スリーブパイプ４１ａの下端面と円筒状の下段スリーブパイプ４１ｃの上端面とが向き合わされて配置されている。上段スリーブパイプ４１ａの下端部の内側に金属製の上段ジョイント４１ｂが嵌挿されており、下段スリーブパイプ４１ｃの上端部の内側に金属製の下段ジョイント４１ｄが嵌挿されている。下段スリーブパイプ４１ｃ内には第２整合回路４８が内蔵されていると共に、下段ジョイント４１ｄのほぼ中央に形成された挿通孔には１段目スリーブ素子４０から導出された直線状の第１同軸ケーブル９０が挿通されている。第２整合回路４８には第２同軸ケーブル９１を介して第２アンテナ給電部９３から第２周波数信号が供給されている。第２整合回路４８から導出された第２同軸ケーブル９１の外部導体９１ｃ、および、第１同軸ケーブル９０の外部導体９０ｃは下段ジョイント４１ｄに電気的に接続されている。
【００５２】
上段ジョイント４１ｂのほぼ中央部に形成されている挿通孔内には、下段スリーブパイプ４１ｃから導出された第１同軸ケーブル９０および第２同軸ケーブル９１が挿通されて、その外部導体９０ｃ，９０ｄが上段ジョイント４１ｂに電気的に接続されている。また、下段スリーブパイプ４１ｃと上段スリーブパイプ４１ａの境界部において第１同軸ケーブル９０および第２同軸ケーブル９１の外部導体９０ｃ，９１ｃが除去されて絶縁筒体９０ｂ，９１ｂが露出されている。この絶縁筒体９０ｂ，９１ｂが露出されている内部に位置にする中心導体９０ａ，９１ａと、向かい合わされて配置されている上段ジョイント４１ｂおよび下段ジョイント４１ｄにより励振スロットとされるスリーブ給電部４１ｅが構成されて、スリーブ給電部４１ｅによりダイポールアンテナを構成している上段スリーブパイプ４１ａと下段スリーブパイプ４１ｃとが、第１同軸ケーブル９０および第２同軸ケーブル９１を伝達してきた第１周波数信号および第２周波数信号により励振されるようになる。そして、上段スリーブパイプ４１ａ内にらせん状に巻かれた第１同軸ケーブル９０および直線状の第２同軸ケーブル９１が挿通されて、上の段とされる３段目スリーブ素子４２に向けて導出されている。
【００５３】
次に、第４実施例のコーリニアアンテナ４における１段目スリーブ素子４０の詳細構成を断面図で図１８に示す。図１８に示す１段目スリーブ素子４０は、円筒状の上段スリーブパイプ４０ａの下端面と円筒状の下段スリーブパイプ４０ｃの上端面とが向き合わされて配置されている。上段スリーブパイプ４０ａの下端部の内側に金属製の上段ジョイント４０ｂが嵌挿されており、下段スリーブパイプ４０ｃの上端部の内側に金属製の下段ジョイント４０ｄが嵌挿されている。下段スリーブパイプ４０ｃ内には第１整合回路４７が内蔵されていると共に、下段ジョイント４０ｄのほぼ中央に形成された挿通孔には第２アンテナ給電部９３から第２周波数信号が供給されている直線状の第２同軸ケーブル９１が挿通されている。第１整合回路４７には第１同軸ケーブル９０を介して第１アンテナ給電部９２から第１周波数信号が供給されている。第１整合回路４７から導出された第１同軸ケーブル９０の外部導体９０ｃ、および、第２同軸ケーブル９１の外部導体９１ｃは下段ジョイント４０ｄに電気的に接続されている。
【００５４】
上段ジョイント４０ｂのほぼ中央部に形成されている挿通孔内には、下段スリーブパイプ４０ｃから導出された第１同軸ケーブル９０および第２同軸ケーブル９１が挿通されて、その外部導体９０ｃ，９０ｄが上段ジョイント４０ｂに電気的に接続されている。また、下段スリーブパイプ４０ｃと上段スリーブパイプ４０ａの境界部において第１同軸ケーブル９０の外部導体９０ｃが除去されて絶縁筒体９０ｂが露出されている。この絶縁筒体９０ｂが露出されている内部に位置にする中心導体９０ａと、向かい合わされて配置されている上段ジョイント４０ｂおよび下段ジョイント４０ｄにより励振スロットとされるスリーブ給電部４０ｅが構成されて、スリーブ給電部４０ｅによりダイポールアンテナを構成している上段スリーブパイプ４０ａと下段スリーブパイプ４０ｃとが、第１同軸ケーブル９０を伝達してきた第１周波数信号により励振されるようになる。そして、上段スリーブパイプ４０ａ内に直線状の第１同軸ケーブル９０および第２同軸ケーブル９１が挿通されて、上の段とされる２段目スリーブ素子４１に向けて導出されている。
【００５５】
第４実施例のコーリニアアンテナ４において、第１周波数ｆ１を１．００ＧＨｚ（波長λ１≒３００ｍｍ）、第２周波数ｆ２を１．４５ＧＨｚ（波長λ２≒２０６．９ｍｍ）とした際の各部の寸法の一例を次に示す。
第１周波数信号用の７段目スリーブ素子４６および１段目スリーブ素子４０における上段スリーブパイプと下段スリーブパイプの上記（１）式で示す長さＥＬ’は約７５ｍｍ（ＥＬ’＝０．２５λ１）とされ、隣接するスリーブ素子のスリーブ給電部との給電部間の間隔ＰＬ’は約２０２．２ｍｍ（ＥＬ≒０．６７４λ１）とされる。また、２段目スリーブ素子４１ないし第６段目スリーブ素子４５における上段スリーブパイプと下段スリーブパイプの上記（１）式で示す長さＥＬは約６６ｍｍ（ＥＬ≒０．２２λ１≒０．３１９λ２）とされ、隣接するスリーブ素子のスリーブ給電部との給電部間の間隔ＰＬは約１３９．５ｍｍ（ＥＬ≒０．４６５λ１≒０．６７４λ２）とされる。
【００５６】
なお、第１同軸ケーブル９０および第２同軸ケーブル９１は、例えば特性インピーダンスが５０Ωで絶縁筒体９０ｂ，９１ｂの比誘電率εｒが約２．２とされている。そして、１段目スリーブ素子４０および７段目スリーブ素子４６は、第１周波数ｆ１における利得を増加させるために追加されていることから、第４実施例のコーリニアアンテナ４の第１周波数ｆ１における利得が、第３実施例のコーリニアアンテナ３より増加するようになる。この場合、第２周波数ｆ２における利得は同様となる。また、各段の第１同軸ケーブル９０と第２同軸ケーブル９１をセミリジットケーブル等の硬い外部導体を有する同軸ケーブルで構成することにより、各段の第１同軸ケーブル９０と第２同軸ケーブル９１を保護する保護パイプを省略しているが、保護パイプを設けるようにしてもよい。
【００５７】
次に、本発明の第５実施例にかかるコーリニアアンテナ５の構成を図１９に示す。
図１９に示す第５実施例のコーリニアアンテナ５は、第１周波数信号用のスリーブ素子を５段備え、スリーブ素子が合計１５段スタックされて構成されている。すなわち、それぞれダイポールアンテナを構成している第１周波数信号用の１段目スリーブ素子５０および２段目スリーブ素子５１、３段目スリーブ素子５２、４段目スリーブ素子５３、５段目スリーブ素子５４、・・・・・、１０段目スリーブ素子５９、１１段目スリーブ素子６０、１２段目スリーブ素子６１、第１周波数信号用の１３段目スリーブ素子６２と１４段目スリーブ素子６３と１５段目スリーブ素子６４とがスタックされて１５段構成のコーリニアアンテナ５が構成されている。コーリニアアンテナ５は、１段目スリーブ素子５０の下から導入されている２本の第１同軸ケーブル９０および第２同軸ケーブル９１から給電されており、第１同軸ケーブル９０の下端には第１アンテナ給電部９２が接続され、第２同軸ケーブル９１の下端には第２アンテナ給電部９３が接続されている。第１アンテナ給電部９２からは第１周波数ｆ１の周波数信号が供給され、第２アンテナ給電部９３からは第１周波数ｆ１とは異なる第２周波数ｆ２の周波数信号が供給されている。
【００５８】
第５実施例のコーリニアアンテナ５を構成している各段のスリーブ素子５０〜６４は円筒状の上段スリーブパイプと下段スリーブパイプが向き合わされて構成されており、ダイポールアンテナを構成する上段スリーブパイプと下段スリーブパイプの物理長ＥＬ，ＥＬ’は約０．２２λ〜約０．３２λとされており、隣接するスリーブ素子４０〜４６の給電部間の間隔ＰＬ，ＰＬ’の物理長は約０．８λを超えない長さとされている。この波長λは、第１周波数ｆ１の場合はその波長λ１となり、第２周波数ｆ２の場合はその波長λ２となる。そして、第１同軸ケーブル９０および第２同軸ケーブル９１から給電される３段目スリーブ素子５２ないし１２段目スリーブ素子６１のそれぞれの給電部、および、第１同軸ケーブル９０から給電される１段目スリーブ素子５０と２段目スリーブ素子５１と１３段目スリーブ素子６２ないし１５段目スリーブ素子６４の給電部において第１周波数信号、第２周波数信号によりそれぞれ同相で励振されている。このため、１段目スリーブ素子５０ないし１５段目スリーブ素子６４における隣接する各段の給電部間の第１同軸ケーブル９０の電気長は約λ１あるいはその整数倍とされ、第２同軸ケーブル９１で給電している場合はその電気長は約λ２あるいはその整数倍とされている。
【００５９】
第５実施例のコーリニアアンテナ５において、１段目スリーブ素子５０の構成は図１８に示す１段目スリーブ素子４０の構成と同様とされ、３段目スリーブ素子５２の構成は図１７に示す２段目スリーブ素子４１の構成と同様とされ、４段目スリーブ素子５３ないし１１段目スリーブ素子６０の構成は図１１に示す４段目スリーブ素子２３の構成と同様とされ、１２段目スリーブ素子６１の構成は図１５に示す５段目スリーブ素子３４の構成と同様とされ、１３段目スリーブ素子６２および１４段目スリーブ素子６３の構成は図５４に示す４段目スリーブ素子２１３の構成と同様とされ、１５段目スリーブ素子６４の構成は図１４に示す６段目スリーブ素子３５の構成と同様とされている。
【００６０】
第５実施例のコーリニアアンテナ５において、第１周波数ｆ１を１．００ＧＨｚ（波長λ１≒３００ｍｍ）、第２周波数ｆ２を１．４５ＧＨｚ（波長λ２≒２０６．９ｍｍ）とした際の各部の寸法の一例を次に示す。
第１周波数信号用の１段目スリーブ素子５０、２段目スリーブ素子５１および１３段目スリーブ素子６２ないし１５段目スリーブ素子６４における上段スリーブパイプと下段スリーブパイプの上記（１）式で示す長さＥＬ’は約７５ｍｍ（ＥＬ’＝０．２５λ１）とされ、隣接するスリーブ素子のスリーブ給電部との給電部間の間隔ＰＬ’は約２０２．２ｍｍ（ＥＬ≒０．６７４λ１）とされる。また、３段目スリーブ素子５２ないし第１２段目スリーブ素子６１における上段スリーブパイプと下段スリーブパイプの上記（１）式で示す長さＥＬは約６６ｍｍ（ＥＬ≒０．２２λ１≒０．３１９λ２）とされ、隣接するスリーブ素子のスリーブ給電部との給電部間の間隔ＰＬは約１３９．５ｍｍ（ＥＬ≒０．４６５λ１≒０．６７４λ２）とされる。なお、第１同軸ケーブル９０および第２同軸ケーブル９１は、例えば特性インピーダンスが５０Ωで絶縁筒体９０ｂ，９１ｂの比誘電率εｒが約２．２とされている。
【００６１】
第５実施例のコーリニアアンテナ５において、第１周波数ｆ１を１．００ＧＨｚとして上記した寸法とした際に、第１周波数信号の垂直面内（Ｚ−Ｘ面内）の放射パターンは図２０に示すようになる。図２０を参照すると、θが約９０°および約２７０°とされる水平方向に放射のピークが発生しており、その放射ビームの３ｄＢ半値角は約７°と鋭くなっている。また、ピーク値とサイドローブの差も１０ｄＢ以上となっている。そして、第２周波数ｆ２を１．４５ＧＨｚとして上記した寸法とした際に、第２周波数信号の垂直面内（Ｚ−Ｘ面内）の放射パターンは図２１に示すようになる。図２１を参照すると、θが約９０°および約２７０°とされる水平方向に放射のピークが発生しており、その放射ビームの３ｄＢ半値角は約７°と鋭くなっている。また、ピーク値とサイドローブの差も１０ｄＢ以上となっている。このように、第５実施例のコーリニアアンテナ５においては、第１周波数ｆ１および第２周波数ｆ２において、通信に適する良好な放射パターンを得ることができる。
なお、第５実施例のコーリニアアンテナ５においては、各段の第１同軸ケーブル９０と第２同軸ケーブル９１をセミリジットケーブル等の硬い外部導体を有する同軸ケーブルで構成することにより、各段の第１同軸ケーブル９０と第２同軸ケーブル９１を保護する保護パイプを省略しているが、保護パイプを設けるようにしてもよい。
【００６２】
次に、本発明の第６実施例にかかるコーリニアアンテナ３００の構成を図２２に示す。
図２２に示す第６実施例のコーリニアアンテナ３００は、それぞれダイポールアンテナを構成するスリーブ素子が５段スタックされて構成されている。すなわち、それぞれダイポールアンテナを構成している１段目スリーブ素子３１０、２段目スリーブ素子３１１、３段目スリーブ素子３１２、４段目スリーブ素子３１３、５段目スリーブ素子３１４がスタックされてコーリニアアンテナ３００が構成されている。コーリニアアンテナ３００は、１段目スリーブ素子３１０の下から導入されている２本の第１同軸ケーブル３９０および第２同軸ケーブル３９１から給電されており、第１同軸ケーブル３９０の下端には第１アンテナ給電部３９２が接続され、第２同軸ケーブル３９１の下端には第２アンテナ給電部３９３が接続されている。第１アンテナ給電部３９２からは第１周波数ｆ１の周波数信号が供給され、第２アンテナ給電部３９３からは第１周波数ｆ１とは異なる第２周波数ｆ２の周波数信号が供給されている。
【００６３】
第６実施例のコーリニアアンテナ３００を構成している各段のスリーブ素子３１０〜３１４は金属製とされた円筒状の上段スリーブパイプと下段スリーブパイプが向き合わされてスリーブ給電部が構成されており、ダイポールアンテナを構成する上段スリーブパイプと下段スリーブパイプの物理長ＥＬは約０．２２λ〜約０．３２λとされており、隣接するスリーブ素子３１０〜３１４のスリーブ給電部間の間隔ＰＬの物理長は約０．８λを超えない長さとされている。この波長λは、第１周波数ｆ１の場合はその波長λ１となり、第２周波数ｆ２の場合はその波長λ２となる。そして、第１同軸ケーブル３９０および第２同軸ケーブル３９１から給電される１段目スリーブ素子３１０ないし５段目スリーブ素子３１４のそれぞれの給電部において第１周波数信号および第２周波数信号によりそれぞれ同相で励振されている。このため、１段目スリーブ素子３１０ないし５段目スリーブ素子３１４における隣接する各段の給電部間の第１同軸ケーブル３９０の電気長は約λ１あるいはその整数倍とされ、第２同軸ケーブル３９１の電気長は約λ２あるいはその整数倍とされている。第６実施例のコーリニアアンテナ３００においては、スリーブ給電部の高さＦｇを変化させており、高さＦｇは約１ｍｍ〜約５ｍｍの間で変化されている。
【００６４】
第６実施例のコーリニアアンテナ３００において、５段目スリーブ素子３１４の構成は図２に示す５段目スリーブ素子１４の構成と同様とされ、１段目スリーブ素子３１０ないし４段目スリーブ素子３１３の構成は図３に示す４段目スリーブ素子１３の構成と同様とされている。第６実施例のコーリニアアンテナ３００において特徴的な構成は、１段目スリーブ素子３１０ないし５段目スリーブ素子３１４における下段スリーブパイプと上段スリーブパイプとの境界部で構成されているスリーブ給電部の高さＦｇ1，Ｆｇ2，Ｆｇ3，Ｆｇ4，Ｆｇ5を変化させた構成とされている。第６実施例のコーリニアアンテナ３００において、第１周波数ｆ１を１．００ＧＨｚ（波長λ１≒３００ｍｍ）、第２周波数ｆ２を１．４５ＧＨｚ（波長λ２≒２０６．９ｍｍ）とした際の各部の寸法の一例を次に示す。
第６実施例のコーリニアアンテナ３００の１段目スリーブ素子３１０ないし第５段目スリーブ素子３１４における上段スリーブパイプと下段スリーブパイプの上記（１）式で示す長さＥＬは約６６ｍｍ（ＥＬ≒０．２２λ１≒０．３１９λ２）とされ、隣接するスリーブ素子のスリーブ給電部との給電部間の間隔ＰＬは約１３９．５ｍｍ（ＥＬ≒０．４６５λ１≒０．６７４λ２）とされる。また、１段目スリーブ素子３１０におけるスリーブ給電部の高さＦｇ1は約１ｍｍ、２段目スリーブ素子３１１におけるスリーブ給電部の高さＦｇ2は約２ｍｍ、３段目スリーブ素子３１２におけるスリーブ給電部の高さＦｇ3は約３ｍｍ、４段目スリーブ素子３１３におけるスリーブ給電部の高さＦｇ4は約４ｍｍ、５段目スリーブ素子３１４におけるスリーブ給電部の高さＦｇ5は約５ｍｍとされている。
【００６５】
なお、第１同軸ケーブル３９０は、例えば特性インピーダンスが５０Ωで絶縁筒体の比誘電率εｒが約４．６２とされ、第２同軸ケーブル３９１も、例えば特性インピーダンスが５０Ωで絶縁筒体の比誘電率εｒが約２．２とされており、１段目スリーブ素子３１０ないし５段目スリーブ素子３１４内に平行してほぼ垂直に配置されている。第１同軸ケーブル３９０および第２同軸ケーブル３９１の外径は約３．６ｍｍとされている。さらに、第１同軸ケーブル３９０の途中に挿入されている第１整合回路３１５と、第２同軸ケーブル３９１の途中に挿入されている第２整合回路３１６は、第１周波数ｆ１および第２周波数ｆ２のそれぞれのインピーダンスマッチングを行っている。第１整合回路３１５および第２整合回路３１６の整合回路としては、例えば、他に用意した同軸ケーブルの外部導体を除去して露出させた内部導体を外部導体に接続させてショートしたショートスタブや、他に用意した同軸ケーブルの内部導体と外部導体の径比を変化させたり誘電体の誘電率を変化させたりしたＱマッチングなどを用いることができる。
【００６６】
第６実施例のコーリニアアンテナ３００において、第１周波数ｆ１および第２周波数ｆ２を上記周波数とすると共に上記寸法とし、スリーブ給電部の高さＦｇ1〜Ｆｇ5を変化させた際のインピーダンス特性を図２３に示す。図２３を参照すると、スリーブ給電部の高さＦｇ1〜Ｆｇ5を全て約１ｍｍとすると、レジスタンス成分は約５Ω、リアクタンス成分は約−４Ωとなる。また、スリーブ給電部の高さＦｇ1を約１ｍｍ、Ｆｇ2を約２ｍｍ、Ｆｇ3，Ｆｇ4，Ｆｇ5を約３ｍｍとすると、レジスタンス成分は約８Ω、リアクタンス成分は約−７Ωと大きくなり、スリーブ給電部の高さＦｇ1を約１ｍｍ、Ｆｇ2を約２ｍｍ、Ｆｇ3を約３ｍｍ、Ｆｇ4を約４ｍｍ、Ｆｇ5を約５ｍｍとすると、レジスタンス成分は約１２Ω、リアクタンス成分は約−９Ωとさらに大きくなる。そして、スリーブ給電部の高さＦｇ1，Ｆｇ2，Ｆｇ3を約３ｍｍ、Ｆｇ4を約４ｍｍ、Ｆｇ5を約５ｍｍとすると、レジスタンス成分は約１６Ω、リアクタンス成分は約−１０Ωとさらに大きくなり、スリーブ給電部の高さＦｇ1〜Ｆｇ5を全て約５ｍｍとすると、レジスタンス成分は約２０Ω、リアクタンス成分は約−９Ωとさらに大きくなる。このように、スリーブ給電部の高さＦｇを大きくするについてインピーダンスも次第に大きくなるため、スリーブ給電部の高さＦｇを調整することによりコーリニアアンテナ３００のアンテナインピーダンスの調整を行うことができるようになる。
【００６７】
次に、第６実施例のコーリニアアンテナ３００において、第１周波数ｆ１および第２周波数ｆ２を上記周波数とすると共に上記寸法とし、スリーブ給電部の高さＦｇ1〜Ｆｇ5を変化させた際の頂点方向からの角度θに対する利得特性を図２４に示す。ただし、図２４においては角度θが９０°（水平方向）の際の利得が０ｄＢに正規化されている。
図２４を参照すると、スリーブ給電部の高さＦｇ1〜Ｆｇ5を全て約１ｍｍとしたときには、角度θが約１１８°の方向に一番大きなサイドローブが発生しておりその利得は約−１２ｄＢとなっている。スリーブ給電部の高さＦｇ1を約１ｍｍ、Ｆｇ2を約２ｍｍ、Ｆｇ3，Ｆｇ4，Ｆｇ5を約３ｍｍとしたときにも、角度θが約１１８°の方向に一番大きなサイドローブが発生しておりその利得は約−１２ｄＢとなっている。スリーブ給電部の高さＦｇ1を約１ｍｍ、Ｆｇ2を約２ｍｍ、Ｆｇ3を約３ｍｍ、Ｆｇ4を約４ｍｍ、Ｆｇ5を約５ｍｍとしたときには、角度θが約１１７°の方向に一番大きなサイドローブが発生しておりその利得は約−１１ｄＢとなっている。スリーブ給電部の高さＦｇ1，Ｆｇ2，Ｆｇ3を約３ｍｍ、Ｆｇ4を約４ｍｍ、Ｆｇ5を約５ｍｍとしたときには、角度θが約１１３°の方向に一番大きなサイドローブが発生しておりその利得は約−１１ｄＢとなっている。スリーブ給電部の高さＦｇ1〜Ｆｇ5を全て約５ｍｍとしたときには、角度θが約１１１°の方向に一番大きなサイドローブが発生しておりその利得は約−１１ｄＢとなっている。このように、図２４を参照するとスリーブ給電部の高さＦｇを高くしていくと若干メインビームはシャープとなっていくが、高さＦｇを１〜５ｍｍのいずれの高さとしてもサイドローブのレベルは−１０ｄＢ以下とされて、良好な利得特性が得られていることが分かる。
【００６８】
次に、第６実施例のコーリニアアンテナ３００において、第１周波数ｆ１および第２周波数ｆ２を上記周波数とすると共に上記寸法とし、スリーブ給電部の高さＦｇ1〜Ｆｇ5を変化させた際のサイドローブレベル特性を図２５に示す。ただし、図示するサイドローブレベルは最大サイドローブレベルとされている。
図２５を参照すると、スリーブ給電部の高さＦｇ1〜Ｆｇ5を全て約１ｍｍとしたときに発生する最大サイドローブレベルは約−１２ｄＢとなっている。スリーブ給電部の高さＦｇ1を約１ｍｍ、Ｆｇ2を約２ｍｍ、Ｆｇ3，Ｆｇ4，Ｆｇ5を約３ｍｍとしたときに発生する最大サイドローブレベルも約−１２ｄＢとなっている。スリーブ給電部の高さＦｇ1を約１ｍｍ、Ｆｇ2を約２ｍｍ、Ｆｇ3を約３ｍｍ、Ｆｇ4を約４ｍｍ、Ｆｇ5を約５ｍｍとしたときに発生する最大サイドローブレベルは約−１１ｄＢとなっている。スリーブ給電部の高さＦｇ1，Ｆｇ2，Ｆｇ3を約３ｍｍ、Ｆｇ4を約４ｍｍ、Ｆｇ5を約５ｍｍとしたときに発生する最大サイドローブレベルは約−１１ｄＢとなっている。スリーブ給電部の高さＦｇ1〜Ｆｇ5を全て約５ｍｍとしたときに発生する最大サイドローブレベルは約−１１ｄＢとなっている。このように、図２５を参照するとスリーブ給電部の高さＦｇを高くしていくと若干サイドローブレベルは上昇していくが、高さＦｇを１〜５ｍｍのいずれの高さとしても−１０ｄＢ以下のサイドローブレベルが得られており、良好なサイドローブレベル特性とされていることが分かる。
【００６９】
次に、本発明の第７実施例にかかるコーリニアアンテナ３０１の構成を図２６に示す。
図２６に示す第７実施例のコーリニアアンテナ３０１は、それぞれダイポールアンテナを構成するスリーブ素子が６段スタックされて構成されている。ただし、６段目スリーブ素子は第１周波数信号用とされている。すなわち、それぞれダイポールアンテナを構成している１段目スリーブ素子３２０、２段目スリーブ素子３２１、３段目スリーブ素子３２２、４段目スリーブ素子３２３、５段目スリーブ素子３２４がスタックされており、さらに、第１周波数信号用の６段目スリーブ素子３２５が追加された構成とされている。コーリニアアンテナ３０１は、１段目スリーブ素子３２０の下から導入されている２本の第１同軸ケーブル３９０および第２同軸ケーブル３９１から給電されており、第１同軸ケーブル３９０の下端には第１アンテナ給電部３９２が接続され、第２同軸ケーブル３９１の下端には第２アンテナ給電部３９３が接続されている。第１アンテナ給電部３９２からは第１周波数ｆ１の周波数信号が供給され、第２アンテナ給電部３９３からは第１周波数ｆ１とは異なる第２周波数ｆ２の周波数信号が供給されている。
【００７０】
第７実施例のコーリニアアンテナ３０１を構成している各段のスリーブ素子３２０〜３２５は金属製とされた円筒状の上段スリーブパイプと下段スリーブパイプが向き合わされてスリーブ給電部が構成されている。ダイポールアンテナを構成する上段スリーブパイプと下段スリーブパイプの物理長ＥＬは約０．２２λ〜約０．３２λとされており、隣接するスリーブ素子３２０〜３２５のスリーブ給電部間の間隔ＰＬの物理長は約０．８λを超えない長さとされている。この波長λは、第１周波数ｆ１の場合はその波長λ１となり、第２周波数ｆ２の場合はその波長λ２となる。そして、第１同軸ケーブル３９０および第２同軸ケーブル３９１から給電される１段目スリーブ素子３２０ないし５段目スリーブ素子３２４のそれぞれの給電部、および、第１同軸ケーブル３９０のみから給電される６段目スリーブ素子３２５において、第１周波数信号ｆ１、第２周波数信号ｆ２によりそれぞれ同相で励振されている。このため、１段目スリーブ素子３２０ないし６段目スリーブ素子３２５における隣接する各段の給電部間の第１同軸ケーブル３９０の電気長は約λ１あるいはその整数倍とされ、第２同軸ケーブル３９１がある段ではその電気長は約λ２あるいはその整数倍とされている。また、第７実施例のコーリニアアンテナ３０１においては、スリーブ給電部の高さＦｇを変化させており、Ｆｇは約１ｍｍ〜約５ｍｍの間で変化されている。
【００７１】
第７実施例のコーリニアアンテナ３０１における６段目スリーブ素子３２５の詳細構成を図２７に断面図で示す。図２７に示す６段目スリーブ素子３２５は、円筒状の上段スリーブパイプ３２５ａの下端面と円筒状の下段スリーブパイプ３２５ｃの上端面とがＦｇ6の間隔で向き合わされて配置されている。上段スリーブパイプ３２５ａの下端部の内側に金属製の上段ジョイント３２５ｂが嵌挿されており、下段スリーブパイプ３２５ｃの上端部の内側に金属製の下段ジョイント３２５ｄが嵌挿されている。下段ジョイント３２５ｄのほぼ中央に形成された挿通孔には５段目スリーブ素子３２４から導出されたらせん状の第１同軸ケーブル３９０が挿通されている。第１同軸ケーブル３９０の外部導体３９０ｃの先端は下段ジョイント３２５ｄに電気的に接続されており、下段スリーブパイプ３２５ｃと上段スリーブパイプ３２５ａの境界部において第１同軸ケーブル３９０の外部導体３９０ｃが除去されて絶縁筒体３９０ｂが露出されている。この絶縁筒体３９０ｂは、上記境界部を超えた部位において除去されて中心導体３９０ａが露出されており、この中心導体３９０ａが上段ジョイント３２５ｂのほぼ中央部に形成されている挿通孔内に設けられた接続端子３２６に電気的に接続されている。この構成により、ダイポールアンテナを構成する６段目スリーブ素子３２５の下段スリーブパイプ３２５ｃと上段スリーブパイプ３２５ａとが、第１同軸ケーブル３９０を伝達してきた第１周波数信号により励振されるようになる。
【００７２】
次に、第７実施例のコーリニアアンテナ３０１において、５段目スリーブ素子３２４の詳細構成を断面図で図２８に示す。図２８に示す５段目スリーブ素子３２４は、円筒状の上段スリーブパイプ３２４ａの下端面と円筒状の下段スリーブパイプ３２４ｃの上端面とがＦｇ5の間隔で向き合わされて配置されている。上段スリーブパイプ３２４ａの下端部の内側に金属製の上段ジョイント３２４ｂが嵌挿されており、下段スリーブパイプ３２４ｃの上端部の内側に金属製の下段ジョイント３２４ｄが嵌挿されている。下段スリーブパイプ３２４ｃ内には、４段目スリーブ素子３２３から導出されたらせん状に巻かれた第１同軸ケーブル３９０および直線状の第２同軸ケーブル３９１が導入されて、下段ジョイント３２４ｄのほぼ中央に形成された挿通孔に挿通されている。そして、第１同軸ケーブル３９０の外部導体３９０ｃおよび第２同軸ケーブル３９１の外部導体３９１ｃの先端は下段ジョイント３２４ｄに電気的に接続されている。また、上段ジョイント３２４ｂのほぼ中央部に形成されている挿通孔内には、下段スリーブパイプ３２４ｃから導出された第１同軸ケーブル３９０が挿通されて外部導体３９０ｃが上段ジョイント３２４ｂに電気的に接続される。また、下段スリーブパイプ３２４ｃと上段スリーブパイプ３２４ａの境界部において第１同軸ケーブル３９０の外部導体３９０ｃおよび第２同軸ケーブル３９１の外部導体３９１ｃが除去されて、絶縁筒体３９０ｂ，３９１ｂが露出されている。
【００７３】
第２同軸ケーブル３９１の絶縁筒体３９１ｂは上記境界部を越えると除去されて、露出された中心導体３９１ａが上段ジョイント３２４ｂに形成されている挿通孔内に設けられている接続端子３２６に電気的に接続されている。これにより、ダイポールアンテナを構成する５段目スリーブ素子３２４の下段スリーブパイプ３２４ｃと上段スリーブパイプ３２４ａとが、第２同軸ケーブル３９１を伝達してきた第２周波数信号により励振されるようになる。さらに、絶縁筒体３９０ｂが露出されている内部に位置にする中心導体３９０ａと、向かい合わされて配置されている上段ジョイント３２４ｂおよび下段ジョイント３２４ｄにより励振スロットとされるスリーブ給電部３２４ｅが構成されて、スリーブ給電部３２４ｅによりダイポールアンテナを構成している上段スリーブパイプ３２４ａと下段スリーブパイプ３２４ｃとが、第１同軸ケーブル３９０を伝達してきた第１周波数信号により励振される。そして、上段スリーブパイプ３２４ａ内かららせん状とされた第１同軸ケーブル３９０のみが導出されて、上の段とされる６段目スリーブ素子３２５に向かって延伸されている。スリーブ給電部３２４ｅの高さはＦｇ5とされている。
さらに、第７実施例のコーリニアアンテナ３０１における１段目スリーブ素子３２０ないし４段目スリーブ素子３２３の構成は、５段目スリーブ素子３２４において、接続端子３２６を取り去って上段ジョイント３２４ｂに外部導体３９１ｃが接続されている第２同軸ケーブル３９１を上の段に向かって導出した構成とされているので、その説明は省略する。
【００７４】
第７実施例のコーリニアアンテナ３０１において、第１周波数ｆ１を１．００ＧＨｚ（波長λ１≒３００ｍｍ）、第２周波数ｆ２を１．４５ＧＨｚ（波長λ２≒２０６．９ｍｍ）とした際の各部の寸法は、１段目スリーブ素子３２０におけるスリーブ給電部の高さＦｇ1が約１ｍｍ、２段目スリーブ素子３２１におけるスリーブ給電部の高さＦｇ2が約２ｍｍ、３段目スリーブ素子３２２におけるスリーブ給電部の高さＦｇ3が約３ｍｍ、４段目スリーブ素子３２３におけるスリーブ給電部の高さＦｇ4が約４ｍｍ、５段目スリーブ素子３２４におけるスリーブ給電部の高さＦｇ5が約５ｍｍ、６段目スリーブ素子３２５におけるスリーブ給電部の高さＦｇ6が約５ｍｍとされている。第７実施例のコーリニアアンテナ３０１における他の各部の寸法は第３実施例のコーリニアアンテナ３の寸法と同様とされている。
【００７５】
なお、第１同軸ケーブル３９０は、例えば特性インピーダンスが５０Ωで絶縁筒体の比誘電率εｒが約２．２とされてらせん状に巻かれており、第２同軸ケーブル３９１は、例えば特性インピーダンスが５０Ωで絶縁筒体の比誘電率εｒが約２．８３とされて直線状とされている。そして、６段目スリーブ素子３２５は、第１周波数ｆ１における利得を増加させるために追加されていることから、第７実施例のコーリニアアンテナ３０１の第１周波数ｆ１における利得が、第６実施例のコーリニアアンテナ２より増加するようになる。この場合、第２周波数ｆ２における利得は同様となる。また、各段の第１同軸ケーブル３９０と第２同軸ケーブル３９１をセミリジットケーブル等の硬い外部導体を有する同軸ケーブルで構成することにより、各段の第１同軸ケーブル３９０と第２同軸ケーブル３９１を保護する保護パイプを省略しているが、保護パイプを設けるようにしてもよい。
【００７６】
次に、本発明の第８実施例にかかるコーリニアアンテナ３０２の構成を図２９に示す。
図２９に示す第８実施例のコーリニアアンテナ３０２は、第７実施例のコーリニアアンテナ３０１において、５段目スリーブ素子から６段目スリーブ素子まで第２同軸ケーブル３９１の外部導体のみを設けて機械的強度を向上させるようにした構成とされている。すなわち、それぞれダイポールアンテナを構成している１段目スリーブ素子３３０、２段目スリーブ素子３３１、３段目スリーブ素子３３２、４段目スリーブ素子３３３、５段目スリーブ素子３３４がスタックされており、さらに、第１周波数信号用の６段目スリーブ素子３３５が追加された構成とされている。他の構成については、第７実施例のコーリニアアンテナ３０１と同様とされているので省略する。
【００７７】
第８実施例のコーリニアアンテナ３０２を構成している各段のスリーブ素子３３０〜３３５は金属製とされた円筒状の上段スリーブパイプと下段スリーブパイプが向き合わされてスリーブ給電部が構成されている。ダイポールアンテナを構成する上段スリーブパイプと下段スリーブパイプの物理長ＥＬは約０．２２λ〜約０．３２λとされており、隣接するスリーブ素子３３０〜３３５のスリーブ給電部間の間隔ＰＬの物理長は約０．８λを超えない長さとされている。この波長λは、第１周波数ｆ１の場合はその波長λ１となり、第２周波数ｆ２の場合はその波長λ２となる。そして、第１同軸ケーブル３９０および第２同軸ケーブル３９１から給電される１段目スリーブ素子３３０ないし５段目スリーブ素子３３４のそれぞれの給電部、および、第１同軸ケーブル３９０のみから給電される６段目スリーブ素子３３５において、第１周波数信号ｆ１、第２周波数信号ｆ２によりそれぞれ同相で励振されている。このため、１段目スリーブ素子３３０ないし６段目スリーブ素子３３５における隣接する各段の給電部間の第１同軸ケーブル３９０の電気長は約λ１あるいはその整数倍とされ、第２同軸ケーブル３９１がある段ではその電気長は約λ２あるいはその整数倍とされている。また、第８実施例のコーリニアアンテナ３０２においても、１段目スリーブ素子３３０におけるスリーブ給電部の高さＦｇ1が約１ｍｍ、２段目スリーブ素子３３１におけるスリーブ給電部の高さＦｇ2が約２ｍｍ、３段目スリーブ素子３３２におけるスリーブ給電部の高さＦｇ3が約３ｍｍ、４段目スリーブ素子３３３におけるスリーブ給電部の高さＦｇ4が約４ｍｍ、５段目スリーブ素子３３４におけるスリーブ給電部の高さＦｇ5が約５ｍｍ、６段目スリーブ素子３３５におけるスリーブ給電部の高さＦｇ6が約５ｍｍとされている。
【００７８】
第８実施例のコーリニアアンテナ３０２における６段目スリーブ素子３３５の詳細構成を図３０に断面図で示す。図３０に示す６段目スリーブ素子３３５は、円筒状の上段スリーブパイプ３３５ａの下端面と円筒状の下段スリーブパイプ３３５ｃの上端面とがＦｇ6の間隔で向き合わされて配置されている。上段スリーブパイプ３３５ａの下端部の内側に金属製の上段ジョイント３３５ｂが嵌挿されており、下段スリーブパイプ３３５ｃの上端部の内側に金属製の下段ジョイント３３５ｄが嵌挿されている。下段ジョイント３３５ｄのほぼ中央に形成された挿通孔には５段目スリーブ素子３２４から導出されたらせん状の第１同軸ケーブル３９０および外部導体３９１ｂのみからなる直線状の第２同軸ケーブル３９１が挿通されている。第１同軸ケーブル３９０の外部導体３９０ｃおよび第２同軸ケーブル３９１の外部導体３９１ｃの先端は下段ジョイント３３５ｄに電気的に接続されており、下段スリーブパイプ３３５ｃと上段スリーブパイプ３３５ａの境界部において第１同軸ケーブル３９０の外部導体３９０ｃが除去されて絶縁筒体３９０ｂが露出されていると共に、第２同軸ケーブル３９１は切り取られている。この絶縁筒体３９０ｂは、上記境界部を超えた部位において除去されて中心導体３９０ａが露出されており、この中心導体３９０ａが上段ジョイント３３５ｂのほぼ中央部に形成されている挿通孔内に設けられた接続端子３３６に電気的に接続されている。この構成により、ダイポールアンテナを構成する６段目スリーブ素子３３５の下段スリーブパイプ３３５ｃと上段スリーブパイプ３３５ａとが、第１同軸ケーブル３９０を伝達してきた第１周波数信号により励振されるようになる。また、外部導体３９１ｂのみからなる直線状の第２同軸ケーブル３９１によりらせん状の第１同軸ケーブル３９０の補強が行われる。
【００７９】
次に、第８実施例のコーリニアアンテナ３０２において、５段目スリーブ素子３３４の詳細構成を断面図で図３１に示す。図３１に示す５段目スリーブ素子３３４は、円筒状の上段スリーブパイプ３３４ａの下端面と円筒状の下段スリーブパイプ３３４ｃの上端面とがＦｇ5の間隔で向き合わされて配置されている。上段スリーブパイプ３３４ａの下端部の内側に金属製の上段ジョイント３３４ｂが嵌挿されており、下段スリーブパイプ３３４ｃの上端部の内側に金属製の下段ジョイント３３４ｄが嵌挿されている。下段スリーブパイプ３３４ｃ内には、４段目スリーブ素子３３３から導出されたらせん状に巻かれた第１同軸ケーブル３９０および直線状の第２同軸ケーブル３９１が導入されて、下段ジョイント３３４ｄのほぼ中央に形成された挿通孔に挿通されている。そして、第１同軸ケーブル３９０の外部導体３９０ｃおよび第２同軸ケーブル３９１の外部導体３９１ｃの先端は下段ジョイント３３４ｄに電気的に接続されている。また、上段ジョイント３３４ｂのほぼ中央部に形成されている挿通孔内には、下段スリーブパイプ３３４ｃから導出された第１同軸ケーブル３９０が挿通されて外部導体３９０ｃが上段ジョイント３３４ｂに電気的に接続される。また、下段スリーブパイプ３３４ｃと上段スリーブパイプ３３４ａの境界部において第１同軸ケーブル３９０の外部導体３９０ｃおよび第２同軸ケーブル３９１の外部導体３９１ｃが除去されて、絶縁筒体３９０ｂ，３９１ｂが露出されている。
【００８０】
第２同軸ケーブル３９１の絶縁筒体３９１ｂは上記境界部を越えると除去されて、露出された中心導体３９１ａが上段ジョイント３３４ｂに形成されている挿通孔内に設けられている接続端子３３６に電気的に接続されている。これにより、ダイポールアンテナを構成する５段目スリーブ素子３３４の下段スリーブパイプ３３４ｃと上段スリーブパイプ３３４ａとが、第２同軸ケーブル３９１を伝達してきた第２周波数信号により励振されるようになる。さらに、絶縁筒体３９０ｂが露出されている内部に位置にする中心導体３９０ａと、向かい合わされて配置されている上段ジョイント３３４ｂおよび下段ジョイント３３４ｄにより励振スロットとされるスリーブ給電部３３４ｅが構成されて、スリーブ給電部３３４ｅによりダイポールアンテナを構成している上段スリーブパイプ３３４ａと下段スリーブパイプ３３４ｃとが、第１同軸ケーブル３９０を伝達してきた第１周波数信号により励振される。そして、上段スリーブパイプ３３４ａ内にらせん状に巻かれた第１同軸ケーブル３９０および外部導体３９１ｃのみからなる直線状の第２同軸ケーブル３９１が挿通されて、上の段とされる６段目スリーブ素子３３５に向けて導出されている。スリーブ給電部３３４ｅの高さはＦｇ5とされている。
【００８１】
さらに、第８実施例のコーリニアアンテナ３０２における１段目スリーブ素子３３０ないし４段目スリーブ素子３３３の構成は、第７実施例のコーリニアアンテナ３０１における１段目スリーブ素子３２０ないし４段目スリーブ素子３２３の構成と同様の構成とされているので、その説明は省略する。
さらにまた、第８実施例のコーリニアアンテナ３０２において、第１周波数ｆ１を１．００ＧＨｚ（波長λ１≒３００ｍｍ）、第２周波数ｆ２を１．４５ＧＨｚ（波長λ２≒２０６．９ｍｍ）とした際の各部の寸法は、第７実施例のコーリニアアンテナ３０１と同様とされているのでその説明は省略する。
なお、第１同軸ケーブル３９０は、例えば特性インピーダンスが５０Ωで絶縁筒体の比誘電率εｒが約２．２とされ、第２同軸ケーブル３９１も、例えば特性インピーダンスが５０Ωで絶縁筒体の比誘電率εｒが約２．８３とされている。そして、６段目スリーブ素子３３５は、第１周波数ｆ１における利得を増加させるために追加されていることから、第８実施例のコーリニアアンテナ３０２の第１周波数ｆ１における利得が、第６実施例のコーリニアアンテナ２より増加するようになる。この場合、第２周波数ｆ２における利得は同様となる。
【００８２】
次に、本発明の第９実施例にかかるコーリニアアンテナ３０３の構成を図３２に示す。
図３２に示す第９実施例のコーリニアアンテナ３０３は、それぞれダイポールアンテナを構成するスリーブ素子が１０段スタックされて構成されている。すなわち、それぞれダイポールアンテナを構成している１段目スリーブ素子３４０、２段目スリーブ素子３４１、３段目スリーブ素子３４２、４段目スリーブ素子３４３、５段目スリーブ素子３４４、・・・１０段目スリーブ素子３４９がスタックされてコーリニアアンテナ３０３が構成されている。コーリニアアンテナ３０３は、１段目スリーブ素子３４０の下から導入されている２本の第１同軸ケーブル３９０および第２同軸ケーブル３９１から給電されており、第１同軸ケーブル３９０の下端には第１アンテナ給電部３９２が接続され、第２同軸ケーブル３９１の下端には第２アンテナ給電部３９３が接続されている。第１アンテナ給電部３９２からは第１周波数ｆ１の周波数信号が供給され、第２アンテナ給電部３９３からは第１周波数ｆ１とは異なる第２周波数ｆ２の周波数信号が供給されている。
【００８３】
第９実施例のコーリニアアンテナ３０３を構成している各段のスリーブ素子３４０〜３４９は金属製とされた円筒状の上段スリーブパイプと下段スリーブパイプが向き合わされてスリーブ給電部が構成されており、ダイポールアンテナを構成する上段スリーブパイプと下段スリーブパイプの物理長ＥＬは約０．２２λ〜約０．３２λとされており、隣接するスリーブ素子３４０〜３４９のスリーブ給電部間の間隔ＰＬの物理長は約０．８λを超えない長さとされている。この波長λは、第１周波数ｆ１の場合はその波長λ１となり、第２周波数ｆ２の場合はその波長λ２となる。なお、ＥＬとＰＬの寸法は全段において同一とされている。そして、第１同軸ケーブル３９０および第２同軸ケーブル３９１から給電される１段目スリーブ素子３４０ないし１０段目スリーブ素子３４９のそれぞれの給電部において第１周波数信号および第２周波数信号によりそれぞれ励振されている。第９実施例のコーリニアアンテナ３０３においては、下段スリーブパイプと上段スリーブパイプとの境界部で構成されているスリーブ給電部の高さＦｇを変化させることができるが、図示する例ではＦｇ1，Ｆｇ2，Ｆｇ3，Ｆｇ4，Ｆｇ5，・・・Ｆｇ10はいずれも約１ｍｍに設定されている。
【００８４】
第９実施例のコーリニアアンテナ３０３において、第１周波数ｆ１を１．９０２０５ＧＨｚ（波長λ１≒１５７．７２ｍｍ）、第２周波数ｆ２を２．５６０００ＧＨｚ（波長λ２≒１１７．１９ｍｍ）とした際の各部の寸法の一例を次に示す。
第９実施例のコーリニアアンテナ３０３における１段目スリーブ素子３４０ないし第１０段目スリーブ素子３４９における上段スリーブパイプと下段スリーブパイプの径は約２０ｍｍ、上段ジョイントおよび下段ジョイントの厚さＪｔは約３ｍｍ、各スリーブパイプの肩の長さＳｈは約６．４ｍｍ、各スリーブパイプの厚みＰｔは約０．３ｍｍとされている。そして、上記（１）式で示す長さＥＬは約４２．９４ｍｍ（ＥＬ≒０．２７２λ１≒０．３６６λ２）とされている。また、隣接するスリーブ素子のスリーブ給電部間の間隔ＰＬに応じて各段のスリーブ給電部の電流振幅に位相差が生じるようになる。このため、間隔ＰＬを変化させることによりコーリニアアンテナ３０３から放射されるメインローブをチルトさせることが可能となる。ただし、間隔ＰＬの電気長は使用する波長のλ以下とされる。さらに、１段目スリーブ素子３４０におけるスリーブ給電部の高さＦｇ1ないし１０段目スリーブ素子３４９におけるスリーブ給電部の高さＦｇ10は全て約１ｍｍとされている。
【００８５】
なお、第１同軸ケーブル３９０は、例えば特性インピーダンスが５０Ωで絶縁筒体の比誘電率εｒが約２．８０とされ、第２同軸ケーブル３９１も、例えば特性インピーダンスが５０Ωで絶縁筒体の比誘電率εｒが約１．５６とされており、１段目スリーブ素子３４０ないし１０段目スリーブ素子３４９内にほぼ垂直に配置されている。第１同軸ケーブル３９０および第２同軸ケーブル３９１の外径は約４．２ｍｍとされている。さらに、第１同軸ケーブル３９０の途中に挿入されている第１整合回路３１５と、第２同軸ケーブル３９１の途中に挿入されている第２整合回路３１６は、第１周波数ｆ１および第２周波数ｆ２のそれぞれのインピーダンスマッチングを行っている。第１整合回路３１５および第２整合回路３１６の整合回路としては、例えば、他に用意した同軸ケーブルの外部導体を除去して露出させた内部導体を外部導体に接続させてショートしたショートスタブや、他に用意した同軸ケーブルの内部導体と外部導体の径比を変化させたり誘電体の誘電率εｒを変化させたりしたＱマッチングなどを用いることができる。さらにまた、第９実施例のコーリニアアンテナ３０３において、１０段目スリーブ素子３４９の構成は第６実施例のコーリニアアンテナ３００における５段目スリーブ素子３１４の構成と同様とされ、１段目スリーブ素子３４０ないし９段目スリーブ素子の構成は第６実施例における１段目スリーブ素子３１０ないし４段目スリーブ素子３１３の構成と同様とされているので、その説明は省略する。
【００８６】
次に、第９実施例のコーリニアアンテナ３０３において、第１周波数ｆ１および第２周波数ｆ２を上記周波数とすると共に上記寸法とし、隣接するスリーブ素子のスリーブ給電部間の間隔ＰＬを変化させた際の頂点方向からの角度θに対する利得特性を図３３に示す。ただし、図３３においては角度θが９０°（水平方向）の際の利得が０ｄＢに正規化されている。
図３３を参照すると、隣接するスリーブ素子のスリーブ給電部間の間隔ＰＬを約０．５５λ１（約８６．７ｍｍ）としたときには、角度θが約９９°の方向に一番大きなメインローブが発生している。ただし、λ１は、第１周波数ｆ１（１．９０２０５ＧＨｚ）の波長である。隣接するスリーブ素子のスリーブ給電部間の間隔ＰＬを約０．５６λ１（約８８．３ｍｍ）としたときには、角度θが約９７°の方向に一番大きなメインローブが発生している。隣接するスリーブ素子のスリーブ給電部間の間隔ＰＬを約０．５７λ１（約８９．９ｍｍ）としたときには、角度θが約９６°の方向に一番大きなメインローブが発生している。隣接するスリーブ素子のスリーブ給電部間の間隔ＰＬを約０．５８λ１（約９１．５ｍｍ）としたときには、角度θが約９１°の方向に一番大きなメインローブが発生している。隣接するスリーブ素子のスリーブ給電部間の間隔ＰＬを約０．５９λ１（約９３．１ｍｍ）としたときには、角度θが約９０°の方向に一番大きなメインローブが発生している。
【００８７】
次に、第９実施例のコーリニアアンテナ３０３において、第１周波数ｆ１および第２周波数ｆ２を上記周波数とすると共に上記寸法とし、隣接するスリーブ素子のスリーブ給電部間の間隔ＰＬを変化させた際の最大利得方向の特性を図３４に示す。
図３４を参照すると、隣接するスリーブ素子のスリーブ給電部間の間隔ＰＬを約０．５５λ１（約８６．７ｍｍ）としたときには、最大利得方向は約９９°の方向となり、水平方向から約９°下方へチルトしていることが分かる。隣接するスリーブ素子のスリーブ給電部間の間隔ＰＬを約０．５６λ１（約８８．３ｍｍ）としたときには、最大利得方向は約９７°の方向となり、水平方向から約７°下方へチルトしていることが分かる。隣接するスリーブ素子のスリーブ給電部間の間隔ＰＬを約０．５７λ１（約８９．９ｍｍ）としたときには、最大利得方向は約９６°の方向となり、水平方向から約６°下方へチルトしていることが分かる。隣接するスリーブ素子のスリーブ給電部間の間隔ＰＬを約０．５８λ１（約９１．５ｍｍ）としたときには、最大利得方向は約９１°の方向となり、水平方向から約１°下方へチルトしていることが分かる。隣接するスリーブ素子のスリーブ給電部間の間隔ＰＬを約０．５９λ１（約９３．１ｍｍ）としたときには、最大利得方向は約９０°の方向となり、ほぼチルトしないことがわかる。なお、図３３および図３４の電気特性は第１周波数ｆ１だけではなく、第２周波数ｆ２においても同様の電気特性を示すようになる。
【００８８】
図３３および図３４に示すように、隣接するスリーブ素子のスリーブ給電部間の間隔ＰＬが短いと利得の最大方向は水平方向より下方となり、間隔ＰＬが長くなると利得の最大方向はほぼ水平方向を向くようになる。そして、間隔ＰＬを変化させても、サイドローブレベルは約 −１０ｄＢ以下を維持できるようになる。
なお、第９実施例のコーリニアアンテナ３０３において、設計周波数を第１周波数ｆ１を１８８４．５ＭＨｚ〜１９１９．６ＭＨｚ、第２周波数ｆ２を２５４５ＭＨｚ〜２５７５ＭＨｚとした場合、λ１は約１５９．１９ｍｍ〜約１５６．２８ｍｍとなり、λ２は約１１７．８８ｍｍ〜約１１６．５０ｍｍとなるが、電気特性は上記した電気特性とほぼ同一の電気特性が得られる。このとき、ＥＬは約３９．８４ｍｍ（約０．２５０λ１〜約０．３４２λ２）とされ、ＰＬは約８９．９ｍｍ（約０．５６５λ〜約０．７７２λ２）とされる。
【００８９】
次に、本発明の第１０実施例にかかるコーリニアアンテナ３０４の構成を図３５に示す。
図３５に示す第１０実施例のコーリニアアンテナ３０４は、それぞれダイポールアンテナを構成するスリーブ素子が１９段スタックされて構成されている。そして、１６段目スリーブ素子から１９段目スリーブ素子までは第１周波数用のスリーブ素子とされて、１５段目スリーブ素子から１９段目スリーブ素子までは第２同軸ケーブル３９１の外部導体のみを設けるようにした構成とされている。すなわち、それぞれダイポールアンテナを構成している１段目スリーブ素子３５０、２段目スリーブ素子３５１、３段目スリーブ素子３５２、４段目スリーブ素子３５３、５段目スリーブ素子３５４、６段目スリーブ素子３５５、・・・１４段目スリーブ素子３６３、１５段目スリーブ素子３６４、１６段目スリーブ素子３６５、１７段目スリーブ素子３６６、１８段目スリーブ素子３６７、１９段目スリーブ素子３６８がスタックされてコーリニアアンテナ３０４が構成されている。コーリニアアンテナ３０４は、１段目スリーブ素子３５０の下から導入されている２本の第１同軸ケーブル３９０および第２同軸ケーブル３９１から給電されており、第１同軸ケーブル３９０の下端には第１アンテナ給電部３９２が接続され、第２同軸ケーブル３９１の下端には第２アンテナ給電部３９３が接続されている。第１アンテナ給電部３９２からは第１周波数ｆ１の周波数信号が供給され、第２アンテナ給電部３９３からは第１周波数ｆ１とは異なる第２周波数ｆ２の周波数信号が供給されている。なお、第１同軸ケーブル３９０は第２同軸ケーブル３９１にらせん状に巻かれている。また、１５段目スリーブ素子３６４の上段ジョイントから上方に導出されている第２同軸ケーブル３９１は外部導体のみであり、内部は空洞とされている。
【００９０】
第１０実施例のコーリニアアンテナ３０４において、１段目スリーブ素子３５０ないし１５段目スリーブ素子３６４は第１周波数ｆ１および第２周波数ｆ２用とされ、１６段目スリーブ素子３６５ないし１９段目スリーブ素子３６８は第１周波数ｆ１用とされて、第１周波数ｆ１に対する利得を向上させている。コーリニアアンテナ３０４を構成している各段のスリーブ素子３５０〜３６８は金属製とされた円筒状の上段スリーブパイプと下段スリーブパイプが向き合わされてスリーブ給電部が構成されており、ダイポールアンテナを構成する上段スリーブパイプと下段スリーブパイプの物理長ＥＬは約０．２２λ〜約０．３２λとされており、隣接するスリーブ素子３５０〜３６８のスリーブ給電部間の間隔ＰＬの物理長は約０．８λを超えない長さとされている。この波長λは、第１周波数ｆ１の場合はその波長λ１となり、第２周波数ｆ２の場合はその波長λ２となる。なお、ＥＬとＰＬの寸法は全段において同一とされている。そして、第１同軸ケーブル３９０から給電される１段目スリーブ素子３５０ないし１９段目スリーブ素子３６８のそれぞれの給電部において第１周波数信号によりそれぞれ同相で励振され、第２同軸ケーブル３９１から給電される１段目スリーブ素子３５０ないし１５段目スリーブ素子３６４のそれぞれの給電部において第２周波数信号によりそれぞれ同相で励振されている。このため、１段目スリーブ素子３５０ないし１９段目スリーブ素子３６８における隣接する各段の給電部間の第１同軸ケーブル３９０の電気長は約λ１あるいはその整数倍とされ、１段目スリーブ素子３５０ないし１５段目スリーブ素子３６４における隣接する各段の給電部間の第２同軸ケーブル３９１の電気長は約λ２あるいはその整数倍とされている。
【００９１】
第１０実施例のコーリニアアンテナ３０４において、第１周波数ｆ１を１．９０２０５ＧＨｚ（波長λ１≒１５７．７２ｍｍ）、第２周波数ｆ２を２．５６０００ＧＨｚ（波長λ２≒１１７．１９ｍｍ）とした際の各部の寸法の一例を次に示す。
第１０実施例のコーリニアアンテナ３０４における１段目スリーブ素子３５０ないし第１９段目スリーブ素子３６８における上段スリーブパイプおよび下段スリーブパイプの径は約２０ｍｍ、上段ジョイントおよび下段ジョイントの厚さＪｔは約３ｍｍ、各スリーブパイプの肩の長さＳｈは約６．４ｍｍ、各スリーブパイプの厚さＰｔは約０．３ｍｍとされている。そして、上記（１）式で示す長さＥＬは約３９．８４ｍｍ（ＥＬ≒０．２５３λ１≒０．３４０λ２）とされている。また、隣接するスリーブ素子のスリーブ給電部間の間隔ＰＬは約８９．９ｍｍ（ＰＬ≒０．５７０λ１≒０．７６７λ２）とされる。ただし、間隔ＰＬの電気長は使用する波長のλ以下とする。さらに、１段目スリーブ素子３５０におけるスリーブ給電部の高さＦｇ1は約１ｍｍ、２段目スリーブ素子３５１におけるスリーブ給電部の高さＦｇ2は約２ｍｍ、３段目スリーブ素子３５２におけるスリーブ給電部の高さＦｇ3は約３ｍｍ、４段目スリーブ素子３５３におけるスリーブ給電部の高さＦｇ4は約４ｍｍ、５段目スリーブ素子３５４におけるスリーブ給電部の高さＦｇ5は約５ｍｍとされ、６段目スリーブ素子３５５におけるスリーブ給電部の高さＦｇ6ないし１９段目スリーブ素子３６８におけるスリーブ給電部の高さＦｇ19はいずれも約５ｍｍとされている。
【００９２】
なお、第１同軸ケーブル３９０は、例えば特性インピーダンスが５０Ωで絶縁筒体の比誘電率εｒが約２．２０とされ、第２同軸ケーブル３９１も、例えば特性インピーダンスが５０Ωで絶縁筒体の比誘電率εｒが約２．８３とされており、１段目スリーブ素子３５０ないし１９段目スリーブ素子３６８内にほぼ垂直に配置されている。なお、第１同軸ケーブル３９０は第２同軸ケーブル３９１にらせん状に巻かれている。第１同軸ケーブル３９０および第２同軸ケーブル３９１の外径は約４．２ｍｍとされている。さらに、第１同軸ケーブル３９０の途中に挿入されている第１整合回路３１５と、第２同軸ケーブル３９１の途中に挿入されている第２整合回路３１６は、第１周波数ｆ１および第２周波数ｆ２のそれぞれのインピーダンスマッチングを行っている。第１整合回路３１５および第２整合回路３１６の整合回路としては、例えば、他に用意した同軸ケーブルの外部導体を除去して露出させた内部導体を外部導体に接続させてショートしたショートスタブや、他に用意した同軸ケーブルの内部導体と外部導体の径比を変化させたり誘電体の誘電率を変化させたりしたＱマッチングなどを用いることができる。さらにまた、第１０実施例のコーリニアアンテナ３０４において、１９段目スリーブ素子３６８の構成は第８実施例のコーリニアアンテナ３０２における６段目スリーブ素子３３５の構成と同様とされ、１５段目スリーブ素子３６４の構成は第６実施例における５段目スリーブ素子３３４の構成と同様とされ、１段目スリーブ素子３５０ないし１４段目スリーブ素子３６４の構成は第６実施例における１段目スリーブ素子３３０ないし４段目スリーブ素子３２３の構成と同様とされているので、その説明は省略する。なお、第１０実施例のコーリニアアンテナ３０４においては、特性調整の結果、１段目スリーブ素子３５０ないし１５段目スリーブ素子３６４における隣接する各段の給電部間の第２同軸ケーブル３９１の電気長は約０．９５８λ２あるいはその整数倍とされている。
【００９３】
第１０実施例のコーリニアアンテナ３０４において、第１周波数ｆ１を１．９０２０５ＧＨｚとして上記した寸法とした際に、第１周波数信号の垂直面内（Ｚ−Ｘ面内）の放射パターンは図３６に示すようになる。図３６においては最大利得を０ｄＢに正規化して示しており、θが約９０°および約２７０°とされる水平方向に利得の最大方向を有し、そのメインビームの３ｄＢ半値角は約４°と鋭くなっている。また、サイドローブレベルは約１２５°および約２３５°方向に発生しているが、約−２１．９ｄＢと極めて小さな利得のサイドローブとされている。なお、利得の最大値は、約１２．５ｄＢｉが得られている。
また、第１０実施例のコーリニアアンテナ３０４において、第２周波数ｆ２を２．５６０００ＧＨｚとして上記した寸法とした際に、第２周波数信号の垂直面内（Ｚ−Ｘ面内）の放射パターンは図３７に示すようになる。図３７においては最大利得を０ｄＢに正規化して示しており、θが約９０°および約２７０°とされる水平方向に利得の最大方向を有し、そのメインビームの３ｄＢ半値角は約４°と鋭くなっている。また、サイドローブレベルは約１０３°および約２５７°方向に発生しているが、約−１７．０ｄＢと極めて小さな利得のサイドローブとされている。なお、利得の最大値は、約１２．８ｄＢｉが得られている。このように、第１０実施例のコーリニアアンテナ３０４においては、第１周波数ｆ１および第２周波数ｆ２において、通信に適する良好な放射パターンを得ることができる。
【００９４】
次に、本発明の第１０実施例にかかるコーリニアアンテナ３０４において、さらに第１周波数用の２０段目スリーブ素子３６９を追加すると共に、１段目スリーブ素子３５０ないし第２０段目スリーブ素子３６９における上段スリーブパイプと下段スリーブパイプの上記（１）式で示す長さＥＬを約３２．８１ｍｍ（ＥＬ≒０．２０８λ１≒０．２８０λ２）とし、隣接するスリーブ素子のスリーブ給電部間の間隔ＰＬを約８３．５９ｍｍ（ＰＬ≒０．５３０λ１≒０．７１３λ２）とする。
この変形例の第１０実施例のコーリニアアンテナ３０４において、第１周波数信号（１．９０２０５ＧＨｚ）の垂直面内（Ｚ−Ｘ面内）の放射パターンは図３８に示すようになる。図３８においては最大利得を０ｄＢに正規化して示しており、θが約９８°および約２６２°とされる方向に利得の最大方向を有し、メインビームが水平方向から下向きに約８°チルトされるようになる。このメインビームの３ｄＢ半値角は約５°と鋭くなっている。また、サイドローブレベルは約１２９°および約２３１°方向に発生しているが、約−２０．８ｄＢと極めて小さな利得のサイドローブとされている。なお、利得の最大値は、約１２．１ｄＢｉが得られている。
【００９５】
また、変形例の第１０実施例のコーリニアアンテナ３０４において、第２周波数信号（２．５６０００ＧＨｚ）の垂直面内（Ｚ−Ｘ面内）の放射パターンは図３９に示すようになる。図３９においては最大利得を０ｄＢに正規化して示しており、θが約９８°および約２６２°とされる方向に利得の最大方向を有し、メインビームが水平方向から下向きに約８°チルトされるようになる。このメインビームの３ｄＢ半値角は約５°と鋭くなっている。また、サイドローブレベルは約８４°および約２７６°方向に発生しているが、約−１８．３ｄＢと極めて小さな利得のサイドローブとされている。なお、利得の最大値は、約１２．０ｄＢｉが得られている。このように、変形例の第１０実施例のコーリニアアンテナ３０４においては、ＥＬおよびＰＬの寸法を調節することで所望の角度チルトした放射パターンを得ることができる。この場合、異なる周波数の第１周波数ｆ１および第２周波数ｆ２であっても、同様のチルト角を得ることができる。
なお、設計周波数が第１周波数ｆ１を１８８４．５ＭＨｚ〜１９１９．６ＭＨｚ、第２周波数ｆ２を２５４５ＭＨｚ〜２５７５ＭＨｚとした場合、λ１は約１５９．１９ｍｍ〜約１５６．２８ｍｍとなり、λ２は約１１７．８８ｍｍ〜約１１６．５０ｍｍとなり、電気特性は上記した電気特性とほぼ同一の電気特性が得られる。このとき、ＥＬは約３２．８１ｍｍ（約０．２０６λ１〜約０．２８２λ２）とされ、ＰＬは約８３．５９ｍｍ（約０．５２５λ１〜約０．７１８λ２）とされる。
【００９６】
上記説明した本発明の第１実施例のコーリニアアンテナ１ないし第１０実施例のコーリニアアンテナ３０４においては伝送線路として第１同軸ケーブル９０，３９０および第２同軸ケーブル９１，３９１を用いていた。本発明において用いることのできる伝送線路の例を次に説明する。
まず、伝送線路としてトリプレートライン１３０を用いた場合のスリーブ素子の構成を図４０および図４１に示す。図４０は、スリーブ素子の構成を断面図で示す正面図であり、図４１はスリーブ素子の構成を示す下面図である。これらの図に示すスリーブ素子は、円筒状の上段スリーブパイプ１３１の下端面と円筒状の下段スリーブパイプ１３３の上端面とが向き合わされて配置されている。上段スリーブパイプ１３１の下端部の内側に金属製の上段ジョイント１３２が嵌挿されており、下段スリーブパイプ１３３の上端部の内側に金属製の下段ジョイント１３４が嵌挿されている。下段スリーブパイプ１３３内には、隣接する下の段のスリーブ素子内から導出された断面形状が矩形とされているトリプレートライン１３０が挿通されている。このトリプレートライン１３０は、第１給電伝送線路１３６と第２給電伝送線路１３７を備えており、第１給電伝送線路１３６は内部に第１内部導体１３６ａが配置されている第１誘電体基板１３６ｃの上面に第１外部導体１３６ｂが配置され、下面に共有外部導体１３８が配置されて構成されている。また、第２給電伝送線路１３７は第１誘電体基板１３６ｃの下に重ねられて配置された内部に第２内部導体１３７ａが配置されている第２誘電体基板１３７ｃの下面に第２外部導体１３７ｂが配置され、上面に共有外部導体１３８が配置されて構成されている。
【００９７】
このような構成のトリプレートライン１３０は、下段ジョイント１３４のほぼ中央部に形成されている矩形の挿通孔内に挿通されて、第１外部導体１３６ｂと第２外部導体１３７ｂと共有外部導体１３８とが下段ジョイント１３４に電気的に接続されている。下段スリーブパイプ１３３から導出されたトリプレートライン１３０は上段スリーブパイプ１３１内に挿通されて、トリプレートライン１３０が上段ジョイント１３２のほぼ中央部に形成されている矩形の挿通孔内に挿通され、その第１外部導体１３６ｂ、第２外部導体１３７ｂ、共有外部導体１３８が上段ジョイント１３２に電気的に接続されている。また、下段スリーブパイプ１３３と上段スリーブパイプ１３１との境界部においてトリプレートライン１３０の第１外部導体１３６ｂと第２外部導体１３７ｂと共有外部導体１３８とが除去される。そして、高周波的に露出された第１内部導体１３６ａと第２内部導体１３７ａと、向かい合わされて配置されている上段ジョイント１３２および下段ジョイント１３４により励振スロットとされるスリーブ給電部１３５が構成されて、スリーブ給電部１３５によりダイポールアンテナを構成している上段スリーブパイプ１３１と下段スリーブパイプ１３３とが、トリプレートライン１３０を伝達してきた第１周波数信号および第２周波数信号により励振されるようになる。トリプレートライン１３０は、上段スリーブパイプ１３１の上端から上の段のスリーブ素子に向けて導出される。
【００９８】
次に、伝送線路としてマイクロストリップライン１４０を用いた場合のスリーブ素子の構成を図４２および図４３に示す。図４２は、スリーブ素子の構成を断面図で示す正面図であり、図４３はスリーブ素子の構成を示す下面図である。これらの図に示すスリーブ素子は、円筒状の上段スリーブパイプ１４１の下端面と円筒状の下段スリーブパイプ１４３の上端面とが向き合わされて配置されている。上段スリーブパイプ１４１の下端部の内側に金属製の上段ジョイント１４２が嵌挿されており、下段スリーブパイプ１４３の上端部の内側に金属製の下段ジョイント１４４が嵌挿されている。下段スリーブパイプ１４３内には、隣接する下の段のスリーブ素子内から導出された断面形状が矩形とされているマイクロストリップライン１４０が挿通されている。このマイクロストリップライン１４０は、第１給電伝送線路１４６と第２給電伝送線路１４７を備えており、第１給電伝送線路１４６は第１誘電体基板１４６ｃの上面に第１内部導体１４６ａが配置され、下面に共有外部導体１４８が配置されて構成されている。また、第２給電伝送線路１４７は第１誘電体基板１４６ｃの下に重ねられて配置された第２誘電体基板１４７ｃの下面に第２内部導体１３７ａが配置され、上面に共有外部導体１４８が配置されて構成されている。
【００９９】
このような構成のマイクロストリップライン１４０は、下段ジョイント１４４のほぼ中央部に形成されている矩形の挿通孔内に挿通されて、共有外部導体１４８が下段ジョイント１４４に電気的に接続されている。下段スリーブパイプ１４３から導出されたマイクロストリップライン１４０は上段スリーブパイプ１４１内に挿通されて、マイクロストリップライン１４０が上段ジョイント１４２のほぼ中央部に形成されている矩形の挿通孔内に挿通されて、その共有外部導体１４８が上段ジョイント１４２に電気的に接続されている。また、下段スリーブパイプ１４３と上段スリーブパイプ１４１との境界部においてマイクロストリップライン１４０の共有外部導体１４８が除去されている。そして、第１内部導体１４６ａと第２内部導体１４７ａと、向かい合わされて配置されている上段ジョイント１４２および下段ジョイント１４４により励振スロットとされるスリーブ給電部１４５が構成されて、スリーブ給電部１４５によりダイポールアンテナを構成している上段スリーブパイプ１４１と下段スリーブパイプ１４３とが、マイクロストリップライン１４０を伝達してきた第１周波数信号および第２周波数信号により励振されるようになる。マイクロストリップライン１４０は、上段スリーブパイプ１４１の上端から上の段のスリーブ素子に向けて導出される。
【０１００】
次に、伝送線路として上下コプレーナライン１５０を用いた場合のスリーブ素子の構成を図４４および図４５に示す。図４４は、スリーブ素子の構成を断面図で示す正面図であり、図４５はスリーブ素子の構成を示す下面図である。これらの図に示すスリーブ素子は、円筒状の上段スリーブパイプ１５１の下端面と円筒状の下段スリーブパイプ１５３の上端面とが向き合わされて配置されている。上段スリーブパイプ１５１の下端部の内側に金属製の上段ジョイント１５２が嵌挿されており、下段スリーブパイプ１５３の上端部の内側に金属製の下段ジョイント１５４が嵌挿されている。下段スリーブパイプ１５３内には、隣接する下の段のスリーブ素子内から導出された断面形状が矩形とされている上下コプレーナライン１５０が挿通されている。この上下コプレーナライン１５０は、第１給電伝送線路１５６と第２給電伝送線路１５７を備えており、第１給電伝送線路１５６は第１誘電体基板１５６ｃの上面の中央に第１内部導体１５６ａが、両縁部に沿って第１外部導体１５６ｂが配置され、下面に共有外部導体１５８が配置されて構成されている。また、第２給電伝送線路１５７は第１誘電体基板１５６ｃの下に重ねられて配置された第２誘電体基板１５７ｃの下面の中央に第２内部導体１５７ａが、両縁部に沿って第２外部導体１５７ｂが配置され、上面に共有外部導体１５８が配置されて構成されている。
【０１０１】
このような構成の上下コプレーナライン１５０は、下段ジョイント１５４のほぼ中央部に形成されている矩形の挿通孔内に挿通されて、第１外部導体１５６ｂと第２外部導体１５７ｂと共有外部導体１５８が下段ジョイント１５４に電気的に接続されている。下段スリーブパイプ１５３から導出された上下コプレーナライン１５０は上段スリーブパイプ１５１内に挿通されて、上下コプレーナライン１５０が上段ジョイント１５２のほぼ中央部に形成されている矩形の挿通孔内に挿通されて、その第１外部導体１５６ｂと第２外部導体１５７ｂと共有外部導体１５８とが上段ジョイント１５２に電気的に接続されている。また、下段スリーブパイプ１５３と上段スリーブパイプ１５１との境界部において上下コプレーナライン１５０の第１外部導体１５６ｂと第２外部導体１５７ｂと共有外部導体１５８とが除去されている。そして、第１内部導体１５６ａと第２内部導体１５７ａと、向かい合わされて配置されている上段ジョイント１５２および下段ジョイント１５４により励振スロットとされるスリーブ給電部１５５が構成されて、スリーブ給電部１５５によりダイポールアンテナを構成している上段スリーブパイプ１５１と下段スリーブパイプ１５３とが、上下コプレーナライン１５０を伝達してきた第１周波数信号および第２周波数信号により励振されるようになる。上下コプレーナライン１５０は、上段スリーブパイプ１５１の上端から上の段のスリーブ素子に向けて導出される。
伝送線路を上記したトリプレートライン１３０、マイクロストリップライン１４０、上下コプレーナライン１５０とした場合に、共有外部導体は、第１外部導体と第２外部導体に分離されてもよい。また、第１誘電体基板と第２誘電体基板の誘電率は、同等でもよいし、異なってもよい。さらに、各段のスリーブパイプは、円形に限ることはなく多角形でもよい。
【０１０２】
次に、伝送線路として並列コプレーナライン１６０を用いた場合のスリーブ素子の構成を図４６および図４７に示す。図４６は、スリーブ素子の構成を断面図で示す正面図であり、図４７はスリーブ素子の構成を示す下面図である。これらの図に示すスリーブ素子は、円筒状の上段スリーブパイプ１６１の下端面と円筒状の下段スリーブパイプ１６３の上端面とが向き合わされて配置されている。上段スリーブパイプ１６１の下端部の内側に金属製の上段ジョイント１６２が嵌挿されており、下段スリーブパイプ１６３の上端部の内側に金属製の下段ジョイント１６４が嵌挿されている。下段スリーブパイプ１６３内には、隣接する下の段のスリーブ素子内から導出された断面形状が矩形とされている並列コプレーナライン１６０が挿通されている。この並列コプレーナライン１６０は、第１給電伝送線路１６６と第２給電伝送線路１６７を備えており、第１給電伝送線路１６６は第１誘電体基板１６６ｃの上面の中央に第１内部導体１６６ａが、縁部にそれぞれ第１外部導体１６６ｂと共有外部導体１６８が配置され、下面に共有外部導体１６８’が配置されて構成されている。また、第２給電伝送線路１６７は第１誘電体基板１６６ｃの横に平行して配置された第２誘電体基板１６７ｃの上面の中央に第２内部導体１６７ａが、外縁部に第２外部導体１６７ｂが配置され、内縁部に共有外部導体１６８が配置されて構成され、下面に共有外部導体１６８’が配置されて構成されている。
【０１０３】
このような構成の並列コプレーナライン１６０は、下段ジョイント１６４のほぼ中央部に形成されている矩形の挿通孔内に挿通されて、第１外部導体１６６ｂと第２外部導体１６７ｂと共有外部導体１６８，１６８’とが下段ジョイント１６４に電気的に接続されている。下段スリーブパイプ１６３から導出された並列コプレーナライン１６０は上段スリーブパイプ１６１内に挿通されて、並列コプレーナライン１６０が上段ジョイント１６２のほぼ中央部に形成されている矩形の挿通孔内に挿通されて、その第１外部導体１６６ｂと第２外部導体１６７ｂと共有外部導体１６８，１６８’とが上段ジョイント１６２に電気的に接続されている。また、下段スリーブパイプ１６３と上段スリーブパイプ１６１との境界部において並列コプレーナライン１６０の第１外部導体１６６ｂと第２外部導体１６７ｂと共有外部導体１６８，１６８’とが除去されている。そして、第１内部導体１６６ａと第２内部導体１６７ａと、向かい合わされて配置されている上段ジョイント１６２および下段ジョイント１６４により励振スロットとされるスリーブ給電部１６５が構成され、スリーブ給電部１６５によりダイポールアンテナを構成している上段スリーブパイプ１６１と下段スリーブパイプ１６３とが、並列コプレーナライン１６０を伝達してきた第１周波数信号および第２周波数信号により励振されるようになる。並列コプレーナライン１６０は、上段スリーブパイプ１６１の上端から上の段のスリーブ素子に向けて導出される。
なお、並列コプレーナライン１６０において、右側に第１給電伝送線路１６６を配置し、左側に第２給電伝送線路１６７を配置してもよい。また、共有外部導体１６８’は省略しても良い。さらに、共有外部導体１６８は、第１外部導体１６６ｂと第２外部導体１６７ｂに分離されてもよい。さらにまた、第１誘電体基板１６６ｃと第２誘電体基板１６７ｃの誘電率は、同等でもよいし、異なっていてもよい。さらにまた、各段のスリーブパイプは、円形に限ることはなく多角形でもよい。
【０１０４】
次に、上記説明した本発明の第１実施例のコーリニアアンテナ１ないし第１０実施例のコーリニアアンテナ３０４におけるスリーブ素子の他の構成例を次に説明する。
スリーブ素子の他の構成例を図４８および図４９に示す。図４８は、スリーブ素子の他の構成例であるパイプ状スリーブ素子部の構成を断面図で示す正面図であり、図４９はパイプ状スリーブ素子部の構成を示す下面図である。これらの図に示すパイプ状スリーブ素子部１７０は、細長い板状の誘電体板１７５の側縁に内面が接するように円筒状の上段スリーブパイプ１７１と円筒状の下段スリーブパイプ１７３を所定間隔離隔するよう向き合わせて嵌挿する。上段スリーブパイプ１７１と下段スリーブパイプ１７３とが向き合って配置された部位である誘電体板１７５の上面には導電薄膜からなる上段ジョイント１７２および下段ジョイント１７４が図示するように対向して貼着あるいは蒸着等により形成されている。また、誘電体板１７５の上面中央には伝送線路部１７６が形成されている。伝送線路部１７６は、上述したトリプレートライン、マイクロストリップライン、上下あるいは並列コプレーナラインのいずれかとすることができる。そして、上段ジョイント１７２により上段スリーブパイプ１７１は伝送線路部１７６の外部導体に接続され、下段ジョイント１７４により下段スリーブパイプ１７３も伝送線路部１７６の外部導体に接続される。ここで、上段スリーブパイプ１７１と下段スリーブパイプ１７３とが向き合って配置された伝送線路部１７６の部位は外部導体が除去されて内部導体のみとされている。これにより、上段スリーブパイプ１７１と下段スリーブパイプ１７３とが向き合って配置されている上段ジョイント１７２および下段ジョイント１７４により励振スロットとされるスリーブ給電部が構成されて、スリーブ給電部によりダイポールアンテナを構成している上段スリーブパイプ１７１と下段スリーブパイプ１７３とが、伝送線路部１７６を伝達してきた周波数信号により励振されるようになる。伝送線路部１７６は、下の段のパイプ状スリーブ素子部から導入されて上の段のパイプ状スリーブ素子部に向けて導出される。なお、各段のスリーブパイプは、円形に限ることはなく多角形でもよい。
【０１０５】
次に、スリーブ素子のさらに他の構成例を図５０および図５１に示す。図５０は、スリーブ素子の他の構成例であるプリントスリーブ素子部の構成を断面図で示す正面図であり、図５１はパイプ状スリーブ素子部の構成を示す下面図である。これらの図に示すプリントスリーブ素子部１８０は、細長い板状の誘電体板１８５の上面に両側縁に沿って対向するように細長い形状の上段スリーブ部１８１と、上段スリーブ部１８１の下部に所定間隔離隔されて同じ形状の下段スリーブ部１８３とがプリントあるいは貼着等により形成されている。上段スリーブ部１８１と下段スリーブ部１８３とが向き合って形成された部位である誘電体板１８５の上面には導電薄膜からなる上段ジョイント１８２および下段ジョイント１８４が図示するように対向してプリントあるいは貼着等により形成されている。また、誘電体板１８５の上面中央には伝送線路部１８６が形成されている。伝送線路部１８６は、上述したトリプレートライン、マイクロストリップライン、上下あるいは並列コプレーナラインのいずれかとすることができる。そして、上段ジョイント１８２により上段スリーブ部１８１は伝送線路部１８６の外部導体に接続され、下段ジョイント１８４により下段スリーブ部１８３も伝送線路部１８６の外部導体に接続される。ここで、上段スリーブ部１８１と下段スリーブ部１８３とが向き合って配置された伝送線路部１８６の部位は外部導体が除去されて内部導体のみとされている。これにより、上段スリーブ部１８１と下段スリーブ部１８３とが向き合って配置されている上段ジョイント１８２および下段ジョイント１８４により励振スロットとされるスリーブ給電部が構成されて、スリーブ給電部によりダイポールアンテナを構成している上段スリーブ部１８１と下段スリーブ部１８３とが、伝送線路部１８６を伝達してきた周波数信号により励振されるようになる。伝送線路部１８６は、下の段のプリントスリーブ素子部から導入されて上の段のプリントスリーブ素子部に向けて導出される。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
以上説明した本発明にかかるコーリニアアンテナは、スリーブ素子を多段に重ねて指向性を鋭くして利得を稼ぎながら、複数の周波数、例えば２つの周波数において、水平方向に放射のピークを持ち、かつ、ピーク値とサイドローブの差を１０ｄＢ以上とすることができる。この場合、スリーブ素子内に挿通される同軸ケーブルの本数を増やして、それぞれの同軸ケーブルに異なる周波数信号を供給することにより、２周波以上の多周波で動作するコーリニアアンテナとすることができる。この場合、多周波の周波数範囲はＥＬおよびＰＬの上記した寸法範囲を満足するように、下限の周波数をｆとすれば上限の周波数が約１．４５ｆとされる周波数範囲となる。
なお、上記説明した本発明の第１実施例ないし第５実施例のコーリニアアンテナにおいて、第１同軸ケーブルおよび第２同軸ケーブルを保護する保護パイプを設けることができ、第２実施例のコーリニアアンテナにおいては保護パイプが設けられている。この保護パイプを上記の説明では絶縁性としたが、金属製としてもよく、金属製とした保護パイプが放射パターンに与える影響は小さい。また、上記説明した本発明の第１実施例ないし第５実施例のコーリニアアンテナにおいて、アンテナカバーや補強スペーサーなどを設けることができる。この場合、アンテナカバーや補強スペーサーなどの誘電体によりコーリニアアンテナにおける電気長が影響を受ける場合は、その波長短縮率も考慮してＥＬおよびＰＬを定めるようにする。また、スリーブパイプおよびジョイントを金属製としたが、これに限ることはなく、基板と導箔で構成された平面構造物としてもよい。
【０１０７】
本発明にかかるコーリニアアンテナにおいて、スリーブ給電部の高さＦｇを変化させるとインピーダンスが変化するため、アンテナインピーダンスの調整を行うことができる。また、スリーブ給電部の高さＦｇを変化させることにより、放射パターンや２本の同軸ケーブル間のアイソレーションの調整も可能とされる。
本発明にかかるコーリニアアンテナにおいて、同軸ケーブルは、セミリジットやセミフレキシブル、フレキシブルなどのケーブルや、上記した誘電体基板を用いたマイクロストリップラインやコプレーナライン、トリプレートラインなどを使用してもよい。また、各スリーブパイプの長さＥＬおよび給電部間隔ＰＬは、全段同一でなくてもよいし、設計周波数や必要な特性の最適値により上記した寸法に限るものでもない。なお、第１同軸ケーブルをらせん状に巻くことで、伝送損失の少ない低誘電率の同軸ケーブルを利用することができる。さらに、第１周波数用のスリーブ素子を上段に設けている本発明のコーリニアアンテナにおいては、上段にも第２同軸ケーブルの外部導体も装着することにより、部品の共用化と、第１同軸ケーブルの補強を行うことができる。
さらにまた、スリーブ素子内の伝送線路の本数を増やすことで、２波以上の複数の周波数に対応させることができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１  コーリニアアンテナ、２  コーリニアアンテナ、３  コーリニアアンテナ、４  コーリニアアンテナ、５  コーリニアアンテナ、１０  １段目スリーブ素子、１１  ２段目スリーブ素子、１２  ３段目スリーブ素子、１３  ４段目スリーブ素子、１３ａ  上段スリーブパイプ、１３ｂ  上段ジョイント、１３ｃ  下段スリーブパイプ、１３ｄ  下段ジョイント、１３ｅ  スリーブ給電部、１４  ５段目スリーブ素子、１４ａ  上段スリーブパイプ、１４ｂ  上段ジョイント、１４ｃ  下段スリーブパイプ、１４ｄ  下段ジョイント、１５  第１整合回路、１６  第２整合回路、２０  １段目スリーブ素子、２０ａ  上段スリーブパイプ、２０ｂ  上段ジョイント、２０ｃ  下段スリーブパイプ、２０ｄ  下段ジョイント、２０ｅ  スリーブ給電部、２１  ２段目スリーブ素子、２２  ３段目スリーブ素子、２３  ４段目スリーブ素子、２３ａ  上段スリーブパイプ、２３ｂ  上段ジョイント、２３ｃ  下段スリーブパイプ、２３ｄ  下段ジョイント、２３ｅ  スリーブ給電部、２４  ５段目スリーブ素子、２４ａ  上段スリーブパイプ、２４ｂ  上段ジョイント、２４ｃ  下段スリーブパイプ、２４ｄ  下段ジョイント、２５  保護パイプ、２６  保護パイプ、２７  第１整合回路、２８  第２整合回路、３０  １段目スリーブ素子、３１  ２段目スリーブ素子、３２  ３段目スリーブ素子、３３  ４段目スリーブ素子、３４  ５段目スリーブ素子、３４ａ  上段スリーブパイプ、３４ｂ  上段ジョイント、３４ｃ  下段スリーブパイプ、３４ｄ  下段ジョイント、３４ｅ  スリーブ給電部、３５  ６段目スリーブ素子、３５ａ  上段スリーブパイプ、３５ｂ  上段ジョイント、３５ｃ  下段スリーブパイプ、３５ｄ  下段ジョイント、４０  １段目スリーブ素子、４０ａ  上段スリーブパイプ、４０ｂ  上段ジョイント、４０ｃ  下段スリーブパイプ、４０ｄ  下段ジョイント、４０ｅ  スリーブ給電部、４１  ２段目スリーブ素子、４１ａ  上段スリーブパイプ、４１ｂ  上段ジョイント、４１ｃ  下段スリーブパイプ、４１ｄ  下段ジョイント、４１ｅ  スリーブ給電部、４２  ３段目スリーブ素子、４３  ４段目スリーブ素子、４４  ５段目スリーブ素子、４５  ６段目スリーブ素子、４６  ７段目スリーブ素子、４７  第１整合回路、４８  第２整合回路、５０  １段目スリーブ素子、５１  ２段目スリーブ素子、５２  ３段目スリーブ素子、５３  ４段目スリーブ素子、５４  ５段目スリーブ素子、５９  １０段目スリーブ素子、６０  １１段目スリーブ素子、６１  １２段目スリーブ素子、６２  １３段目スリーブ素子、６３  １４段目スリーブ素子、６４  １５段目スリーブ素子、９０  第１同軸ケーブル、９０ａ  中心導体、９０ｂ  絶縁筒体、９０ｃ  外部導体、９１  第２同軸ケーブル、９１ａ  中心導体、９１ｂ  絶縁筒体、９１ｃ  外部導体、９２  アンテナ給電部、９３  アンテナ給電部、１００  コーリニアアンテナ、１０１ａ  上段スリーブパイプ、１０１ｂ  下段スリーブパイプ、１０１ｃ  スリーブ給電部、１０２ａ  上段スリーブパイプ、１０２ｂ  下段スリーブパイプ、１０２ｃ  スリーブ給電部、１０３  給電部、１０４  同軸ケーブル、１０４ａ  中心導体、１０４ｂ  絶縁筒体、１０４ｃ  外部導体、１１０  同軸ケーブル、１１０ａ  中心導体、１１０ｂ  絶縁筒体、１１０ｃ  外部導体、１２０  同軸ケーブル、１３０  トリプレートライン、１３１  上段スリーブパイプ、１３２  上段ジョイント、１３３  下段スリーブパイプ、１３４  下段ジョイント、１３５  スリーブ給電部、１３６  第１給電伝送線路、１３６ａ  第１内部導体、１３６ｂ  第１外部導体、１３６ｃ  第１誘電体基板、１３７  第２給電伝送線路、１３７ａ  第２内部導体、１３７ｂ  第２外部導体、１３７ｃ  第２誘電体基板、１３８  共有外部導体、１４０  マイクロストリップライン、１４１  上段スリーブパイプ、１４２  上段ジョイント、１４３  下段スリーブパイプ、１４４  下段ジョイント、１４５  スリーブ給電部、１４６  第１給電伝送線路、１４６ａ  第１内部導体、１４６ｃ  第１誘電体基板、１４７  第２給電伝送線路、１４７ａ  第２内部導体、１４７ｃ  第２誘電体基板、１４８  共有外部導体、１５０  上下コプレーナライン、１５１  上段スリーブパイプ、１５２  上段ジョイント、１５３  下段スリーブパイプ、１５４  下段ジョイント、１５５  スリーブ給電部、１５６  第１給電伝送線路、１５６ａ  第１内部導体、１５６ｂ  第１外部導体、１５６ｃ  第１誘電体基板、１５７  第２給電伝送線路、１５７ａ  第２内部導体、１５７ｂ  第２外部導体、１５７ｃ  第２誘電体基板、１５８  共有外部導体、１６０  並列コプレーナライン、１６１  上段スリーブパイプ、１６２  上段ジョイント、１６３  下段スリーブパイプ、１６４  下段ジョイント、１６５  スリーブ給電部、１６６  第１給電伝送線路、１６６ａ  第１内部導体、１６６ｂ  第１外部導体、１６６ｃ  第１誘電体基板、１６７  第２給電伝送線路、１６７ａ  第２内部導体、１６７ｂ  第２外部導体、１６７ｃ  第２誘電体基板、１６８  共有外部導体、１７０  パイプ状スリーブ素子部、１７１  上段スリーブパイプ、１７２  上段ジョイント、１７３  下段スリーブパイプ、１７４  下段ジョイント、１７５  誘電体板、１７６  伝送線路部、１８０  プリントスリーブ素子部、１８１  上段スリーブ部、１８２  上段ジョイント、１８３  下段スリーブ部、１８４  下段ジョイント、１８５  誘電体板、１８６  伝送線路部、
２００  コーリニアアンテナ、２１０  １段目スリーブ素子、２１１  ２段目スリーブ素子、２１２  ３段目スリーブ素子、２１３  ４段目スリーブ素子、２１３ａ  上段スリーブパイプ、２１３ｂ  上段ジョイント、２１３ｃ  下段スリーブパイプ、２１３ｄ  下段ジョイント、２１３ｅ  スリーブ給電部、２１４  ５段目スリーブ素子、２１４ａ  上段スリーブパイプ、２１４ｂ  上段ジョイント、２１４ｃ  下段スリーブパイプ、２１４ｄ  下段ジョイント、２１５  整合回路、２２０  同軸ケーブル、２２０ａ  中心導体、２２０ｂ  絶縁筒体、２２０ｃ  外部導体、２２１  アンテナ給電部、３００  コーリニアアンテナ、３０１  コーリニアアンテナ、３０２  コーリニアアンテナ、３０３  コーリニアアンテナ、３０４  コーリニアアンテナ、３１０  １段目スリーブ素子、３１１  ２段目スリーブ素子、３１２  ３段目スリーブ素子、３１３  ４段目スリーブ素子、３１４  ５段目スリーブ素子、３１５  第１整合回路、３１６  第１整合回路、３２０  １段目スリーブ素子、３２１  ２段目スリーブ素子、３２２  ３段目スリーブ素子、３２３  ４段目スリーブ素子、３２４  ５段目スリーブ素子、３２４ａ  上段スリーブパイプ、３２４ｂ  上段ジョイント、３２４ｃ  下段スリーブパイプ、３２４ｄ  下段ジョイント、３２４ｅ  スリーブ給電部、３２５  ６段目スリーブ素子、３２５ａ  上段スリーブパイプ、３２５ｂ  上段ジョイント、３２５ｃ  下段スリーブパイプ、３２５ｄ  下段ジョイント、３２６  接続端子、３３０  １段目スリーブ素子、３３１  ２段目スリーブ素子、３３２  ３段目スリーブ素子、３３３  ４段目スリーブ素子、３３４  ５段目スリーブ素子、３３４ａ  上段スリーブパイプ、３３４ｂ  上段ジョイント、３３４ｃ  下段スリーブパイプ、３３４ｄ  下段ジョイント、３３４ｅ  スリーブ給電部、３３５  ６段目スリーブ素子、３３５ａ  上段スリーブパイプ、３３５ｂ  上段ジョイント、３３５ｃ  下段スリーブパイプ、３３５ｄ  下段ジョイント、３３６  接続端子、３４０  １段目スリーブ素子、３４１  ２段目スリーブ素子、３４２  ３段目スリーブ素子、３４３  ４段目スリーブ素子、３４４  ５段目スリーブ素子、３４９  １０段目スリーブ素子、３５０  １段目スリーブ素子、３５１  ２段目スリーブ素子、３５２  ３段目スリーブ素子、３５３  ４段目スリーブ素子、３５４  ５段目スリーブ素子、３５５  ６段目スリーブ素子、３６３  １４段目スリーブ素子、３６４  １５段目スリーブ素子、３６５  １６段目スリーブ素子、３６６  １７段目スリーブ素子、３６７  １８段目スリーブ素子、３６８  １９段目スリーブ素子、３９０  第１同軸ケーブル、３９０ａ  中心導体、３９０ｂ  絶縁筒体、３９０ｃ  外部導体、３９１  第２同軸ケーブル、３９１ａ  中心導体、３９１ｂ  外部導体、３９１ｂ  絶縁筒体、３９１ｃ  外部導体、３９２  第１アンテナ給電部、３９３  第２アンテナ給電部
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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