JPH0324804B2 - - Google Patents
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- JPH0324804B2 JPH0324804B2 JP58069038A JP6903883A JPH0324804B2 JP H0324804 B2 JPH0324804 B2 JP H0324804B2 JP 58069038 A JP58069038 A JP 58069038A JP 6903883 A JP6903883 A JP 6903883A JP H0324804 B2 JPH0324804 B2 JP H0324804B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
- H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、指向性アンテナの放射素子の構造に
関するものである。さらに詳しくは、アンテナの
指向性の広帯域化およびV.S.W.R特性の広帯域化
を計れる広帯域指向性アンテナに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a structure of a radiating element of a directional antenna. More specifically, the present invention relates to a wideband directional antenna capable of widening the directivity of the antenna and widening the VSWR characteristic.
電波の利用度が増してくるにつれて、多チヤン
ネル共用の広帯域アンテナが要求されるようにな
つてきた。特にUHF放送波帯は帯域幅が広く、
チヤンネル変更または多チヤンネル共用が行なわ
れることが多い。この場合周波数変化に対してア
ンテナの指向特性を一定にしなければ、サービ
ス・エリア等が変化して不都合が生じる。 As the use of radio waves increases, a wideband antenna that can be used for multiple channels has become required. In particular, the UHF broadcast wave band has a wide bandwidth.
Channel changes or multi-channel sharing are often performed. In this case, unless the directivity characteristics of the antenna are made constant with respect to frequency changes, the service area etc. will change, causing problems.
従来TV放送用アンテナとして、ターン・スタ
イルアンテナ、スーパーゲインアンテナ等が用い
られていたが、これらは比較的狭帯域であるの
で、最近約1波長のダイポールと反射板とを組合
わせた反射板付ダイポールアンテナも用いられる
ようになつている。このアンテナは、放射素子を
太くすることによりV.S.W.R特性は広帯域で比較
的良好にすることができるが、指向特性の広帯域
化、すなわち指向特性の周波数依存性を小さくす
ることは困難である。 Conventionally, turn style antennas, super gain antennas, etc. have been used as antennas for TV broadcasting, but since these have relatively narrow bands, recently a dipole with a reflector, which is a combination of a dipole of about 1 wavelength and a reflector, has been used. Antennas are also being used. Although this antenna can have relatively good VSWR characteristics over a wide band by making the radiating element thicker, it is difficult to widen the directional characteristic, that is, to reduce the frequency dependence of the directional characteristic.
その理由は、放射素子を短かくすれば低い周波
数において利得が下がり、放射素子を長くすれば
高い周波数において指向性が鋭くなると共に、不
用なサイドローブが生じるからである。 The reason for this is that if the radiating element is shortened, the gain will decrease at low frequencies, and if the radiating element is made long, the directivity will become sharper at higher frequencies and unnecessary side lobes will occur.
したがつて、例えば鉄塔の4面に反射板付アン
テナを取付けてオムニ・デイレクシヨナルアンテ
ナを形成するとき、広帯域において希望する指向
特性を実現することが困難であつた。 Therefore, when forming an omni-directional antenna by attaching reflector-equipped antennas to the four sides of a steel tower, for example, it has been difficult to achieve desired directional characteristics over a wide band.
その理由は従来の反射板付ダイポールアンテナ
を組み合わせる場合、個々の反射板ダイポールア
ンテナの指向性は周波数特性を持ち、低い周波数
では電力半値幅が広く、高い周波数では狭くなる
傾向にあり、合成する場は距離位相により、更に
この傾向が大きくなる不都合があつた。 The reason for this is that when conventional dipole antennas with reflectors are combined, the directivity of each dipole antenna with a reflector has a frequency characteristic, and the half-power width tends to be wide at low frequencies and narrow at high frequencies. This tendency becomes even more inconvenient depending on the distance phase.
本発明は、従来のアンテナに比較してより広い
帯域にわたつて均一な指向特性を有する反射板付
きダイポールアンテナを提供することを目的とす
る。 An object of the present invention is to provide a dipole antenna with a reflector that has uniform directional characteristics over a wider band than conventional antennas.
以下図面を参照しながら本発明を説明する。 The present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図は、スーパーゲインアンテナの概念的断
面図およびその電流分布である。 FIG. 1 is a conceptual cross-sectional view of a super gain antenna and its current distribution.
スーパーゲインアンテナは約1/2波長のダイポ
ールアンテナ1と反射板2とを組合わせた反射板
付きダイポールアンテナであるので、電流分布は
基本的には第1図の電流分布曲線I1になる。しか
し同じアンテナを広帯域で使用するために仮に倍
周波数の電流を供給すると、電流分布は第1図の
電流分布曲線I2になる。 Since the super gain antenna is a dipole antenna with a reflector, which is a combination of a dipole antenna 1 of about 1/2 wavelength and a reflector 2, the current distribution basically becomes the current distribution curve I1 shown in FIG. However, in order to use the same antenna over a wide band, if a current with a frequency doubled is supplied, the current distribution becomes the current distribution curve I 2 shown in FIG. 1.
第2図は、第1波長のダイポールアンテナ3と
反射板2を組合わせた反射板付きダイポールアン
テナの概念的断面図およびその電流分布である。 FIG. 2 is a conceptual cross-sectional view of a dipole antenna with a reflector, which is a combination of the dipole antenna 3 of the first wavelength and the reflector 2, and its current distribution.
約1波長の周波数に対応する電流が供給された
ときの電流分布は、第2図の電流分布曲線I2とな
る。このアンテナに仮に倍周波の電流を供給する
とその電流分布は、第2図の電流分布曲線I3とな
る。 The current distribution when a current corresponding to a frequency of about one wavelength is supplied is a current distribution curve I 2 in FIG. 2. If a double frequency current is supplied to this antenna, the current distribution will be the current distribution curve I3 in FIG. 2.
第3図と第4図は、それぞれ第1図と第2図の
アンテナに対応する放射電磁波の指向性の一例を
示す図である。それぞれの破線は低い周波数
(470MHz)に対する計算による指向特性、実線は
高い周波数(860MHz)に対する計算による指向
特性である。 FIGS. 3 and 4 are diagrams showing examples of the directivity of radiated electromagnetic waves corresponding to the antennas shown in FIGS. 1 and 2, respectively. Each broken line is the calculated directional characteristic for a low frequency (470MHz), and the solid line is the calculated directional characteristic for a high frequency (860MHz).
第3図と第4図から分るように、いずれの場合
にも指向特性は周波数に依存して変化する。本発
明は周波数に依存して指向特性が変化するという
従来技術による反射板付きダイポールアンテナの
欠点を解消することを課題とし、ダイポールアン
テナの先端部を放射方向の反対側でダイポール中
心部に向つて折り曲げたダイポールアンテナによ
り、個々の反射板付ダイポールアンテナの指向性
を高い周波数の方が低い周波数よりも広くなるよ
うにして、距離位相による指向性の切れ込みが最
小になるようにすることにより上記課題を解決す
るものである。 As can be seen from FIGS. 3 and 4, the directional characteristics change depending on the frequency in either case. An object of the present invention is to solve the drawback of the conventional dipole antenna with a reflector that the directivity characteristics change depending on the frequency. The above problem can be solved by using a bent dipole antenna to make the directivity of each dipole antenna with a reflector wider at higher frequencies than at lower frequencies, thereby minimizing the cut in the directivity due to distance phase. It is something to be solved.
第5図ないし第7図は、本発明に係る反射板付
きダイポールアンテナの概念的断面図およびある
瞬間における電流の流れを示す図である。また第
8図は本発明のダイポールアンテナの等価的な電
流分布曲線である。 5 to 7 are conceptual cross-sectional views of a dipole antenna with a reflector according to the present invention and diagrams showing the flow of current at a certain moment. FIG. 8 is an equivalent current distribution curve of the dipole antenna of the present invention.
第5図ないし第7図には、それぞれ第1図と第
2図の電流分布曲線I1,I2,I3に相等する周波数
の流が本発明のアンテナに供給されたときの、あ
る瞬間における電流の分布と流れの方向が示され
ている。 FIGS. 5 to 7 show a certain moment when the antenna of the present invention is supplied with a current having a frequency corresponding to the current distribution curves I 1 , I 2 , I 3 of FIGS. 1 and 2, respectively. The distribution of current and direction of flow at is shown.
第5図ないし第7図の電流分布と第1図および
第2図の電流分布は、ダイポールの先端部近傍に
おいて次のように相異する。すなわち第1図およ
び第2図のダイポールの先端部近傍の電流がなく
なり、第5図ないし第7図の先端折曲げ部4を流
れる電流がこれに代つている。なお先端折曲げ部
4を流れる電流と先端折曲げ部4に隣接するダイ
ポール先端部を流れる電流のダイポール長手方向
成分は逆方向である。したがつてそれぞれ先端折
曲げ部4とダイポール先端部5から放射される電
磁波は逆位相の成分を持ち、弱め合う。この結果
電流分布曲線I1,I2,I3に対応する、本発明のダ
イポールアンテナにおける実質的電流分布は第8
図の電流分布曲線I1′,I2′,I3′となる。 The current distributions in FIGS. 5 to 7 and the current distributions in FIGS. 1 and 2 differ in the vicinity of the tip of the dipole as follows. That is, the current near the tip of the dipole shown in FIGS. 1 and 2 disappears, and the current flowing through the tip bent portion 4 shown in FIGS. 5 to 7 takes its place. Note that the longitudinal direction components of the dipole of the current flowing through the tip bent portion 4 and the current flowing through the dipole tip adjacent to the tip bent portion 4 are in opposite directions. Therefore, the electromagnetic waves radiated from the bent tip portion 4 and the dipole tip portion 5 each have components with opposite phases and weaken each other. As a result, the substantial current distribution in the dipole antenna of the present invention corresponding to the current distribution curves I 1 , I 2 , I 3 is 8th
The current distribution curves are I 1 ′, I 2 ′, and I 3 ′ in the figure.
電流分布曲線I1とI1′およびI2とI2′の間には波形
の対称性に大きな変化がないので、放射指向特性
はほぼ同一である。なお電流分布のダイポール中
心からの平均距離が小さくなるので、指向特性は
やや等方的になる。 Since there is no significant change in waveform symmetry between the current distribution curves I 1 and I 1 ′ and between I 2 and I 2 ′, the radiation directivity characteristics are almost the same. Note that since the average distance of the current distribution from the center of the dipole becomes small, the directivity characteristics become somewhat isotropic.
これに対してI3とI3′の間には波形の対称性にお
いて大きな変化があり、I3′の波形はI2の対称性に
近い。この結果I3′の電流分布により生じる放射
波の指向特性はI2の指向特性に近い。従つてI3′と
I2′の指向特性の変化が小さい、すなわち第8図
のアンテナから放射される放射波の指向特性の周
波数依存性は小さい。 On the other hand, there is a large change in waveform symmetry between I 3 and I 3 ′, and the waveform of I 3 ′ is close to the symmetry of I 2 . As a result, the directional characteristics of the radiated waves generated by the current distribution of I 3 ' are close to those of I 2 . Therefore I 3 ′ and
The change in the directivity characteristic of I 2 ' is small, that is, the frequency dependence of the directivity characteristic of the radiation wave radiated from the antenna of FIG. 8 is small.
第9図は本発明のダイポールアンテナの一実施
例の指向特性の計算例である。第3図,第4図と
同様に、第9図において破線は低い周波数(40M
Hz)に対するアンテナの指向特性、実線は高い周
波数(860MHz)に対するアンテナの指向特性を
示す。第9図に示すように、本発明のアンテナの
指向特性はほとんど周波数依存性を持つていない
(少くとも470〜860MHzにおいて)。そして高周波
数における半値角の減少も当然に小い。 FIG. 9 is an example of calculating the directivity characteristics of an embodiment of the dipole antenna of the present invention. Similar to Figures 3 and 4, the dashed line in Figure 9 indicates a low frequency (40M
Hz), and the solid line shows the antenna's directional characteristics for high frequencies (860MHz). As shown in FIG. 9, the directivity characteristics of the antenna of the present invention have almost no frequency dependence (at least in the range of 470 to 860 MHz). Naturally, the decrease in the half-power angle at high frequencies is also small.
第10図は、従来の反射板付きダイポールアン
テナと本発明の反射板付きダイポールアンテナを
オムニデイレクシヨナルアンテナとして合成した
ときの、両アンテナの高い周波数に対する指向特
性を示す。破線は従来のアンテナの指向特性、実
線は本発明のアンテナの指向特性である。 FIG. 10 shows the directivity characteristics for high frequencies of the conventional dipole antenna with a reflector and the dipole antenna with a reflector according to the present invention when combined as an omnidirectional antenna. The broken line is the directional characteristic of the conventional antenna, and the solid line is the directional characteristic of the antenna of the present invention.
第10図は、本発明のアンテナの方がより等方
的な指向特性を有することを示す。 FIG. 10 shows that the antenna of the present invention has a more isotropic directivity characteristic.
指向特性は次のように計算された。 Directional characteristics were calculated as follows.
第11図は指向特性の計算を説明するための、
本発明の反射板付きダイポールアンテナの概念的
断面図である。 Figure 11 is for explaining the calculation of directional characteristics.
1 is a conceptual cross-sectional view of a dipole antenna with a reflector according to the present invention.
xはダイポールの長手方向の座標軸、θは放射
方向、H1は放射素子の先端折曲げ部4の長さ、
H−H1はダイポール中心とダイポール先端6の
距離、hは反射板とダイポールとの距離、1′は
ダイポールの鏡像である。 x is the coordinate axis in the longitudinal direction of the dipole, θ is the radial direction, H 1 is the length of the tip bent portion 4 of the radiating element,
H-H 1 is the distance between the center of the dipole and the tip 6 of the dipole, h is the distance between the reflector and the dipole, and 1' is the mirror image of the dipole.
第11図に示された角度・寸法を用いて本発明
の電界指向特性D(θ)は近似的に次式で計算さ
れる。 Using the angles and dimensions shown in FIG. 11, the electric field directivity characteristic D(θ) of the present invention is approximately calculated by the following equation.
D(θ)≒jηI0/λcos(mh cos θ)
×∫H 0f cos(mx sin θ)dx
ただし
f=sin(m1(H−x)) ……0x<H1
f=−sin(m2(x−H1)) ……H1xH
λ:自由空間における電磁波の波長
m,m1,m2:それぞれ自由空間、ダイポールに
おける伝播定数
η:空間インピーダンス376Ω
I0:アンテナの腹部電流
D(θ)から放射抵抗Rrは次式で得られる。 D(θ)≒jηI 0 /λcos(mh cos θ) ×∫ H 0 f cos(mx sin θ)dx where f=sin(m 1 (H-x)) ...0x<H 1 f=-sin( m 2 (x-H 1 )) ...H 1 xH λ: Wavelength of electromagnetic wave in free space m, m 1 , m 2 : Propagation constant in free space and dipole, respectively η: Spatial impedance 376Ω I 0 : Abdominal current of antenna The radiation resistance R r can be obtained from D(θ) using the following formula.
Rr=1/I0 2∫2〓0∫〓/2 0D(θ)2/120πr2sinθ
dθ d
D(θ)の周波数依存性が小さいので、放射抵抗
Rrの周波数依存性が小さい。したがつてVSWR
特性も広帯域となる。第12図にVSWR周波数
特性例を示す。 R r =1/I 0 2 ∫ 2 〓 0 ∫〓 /2 0 D(θ) 2 /120πr 2 sinθ
dθ d Since the frequency dependence of D(θ) is small, the radiation resistance
The frequency dependence of R r is small. Therefore VSWR
The characteristics are also wideband. Figure 12 shows an example of VSWR frequency characteristics.
このように、本発明はダイポール先端部の電流
分布を等価的に小さくして、ダイポール放射の指
向特性の周波数依存性を小さくすることを実現し
たものである。 In this manner, the present invention achieves equivalently reducing the current distribution at the tip of the dipole and reducing the frequency dependence of the directional characteristics of dipole radiation.
第1図はスーパーゲインアンテナの概念的断面
図、第2図は第1波長のダイポールアンテナと反
射板とを組合わせた反射板付きダイポールアンテ
ナの概念的断面図、第3図と第4図はそれぞれ第
1図と第2図のアンテナに対応する放射電磁波の
指向性の一例を示す図、第5図ないし第7図は本
発明に係るアンテナの概念的断面、第8図はそれ
の等価的な電流分布曲線、第9図は本発明に係る
アンテナの指向特性、第10図はダイポールアン
テナをオムニ・デイレクシヨナルアンテナとして
合成したアンテナの指向特性、第11図は本発明
のアンテナの指向特性を計算するために必要なパ
ラメータを示すアンテナの概念的断面図、第12
図はVSWR周波数特性例である。
1…ダイポールアンテナ、2…反射板、3…ダ
イポールアンテナ、4…先端折曲げ部、5…ダイ
ポール先端部、6…折曲げ点、7…ダイポール末
端、I1,I2,I3…電流分布曲線、I1′,I2′,I3′…等
価的な電流分布曲線。
Figure 1 is a conceptual cross-sectional view of a super gain antenna, Figure 2 is a conceptual cross-sectional view of a dipole antenna with a reflector that combines a first wavelength dipole antenna and a reflector, and Figures 3 and 4 are A diagram showing an example of the directivity of radiated electromagnetic waves corresponding to the antennas of FIGS. 1 and 2, respectively, FIGS. 5 to 7 are conceptual cross sections of the antenna according to the present invention, and FIG. 8 is an equivalent diagram thereof. Fig. 9 shows the directivity characteristics of the antenna according to the present invention, Fig. 10 shows the directivity characteristics of the antenna composed of a dipole antenna as an omnidirectional antenna, and Fig. 11 shows the directivity of the antenna of the present invention. Conceptual cross-sectional view of the antenna showing the parameters necessary to calculate the characteristics, 12th
The figure shows an example of VSWR frequency characteristics. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Dipole antenna, 2...Reflector, 3...Dipole antenna, 4...Bend part, 5...Dipole tip, 6...Bend point, 7...Dipole end, I1 , I2 , I3 ...Current distribution Curves, I 1 ′, I 2 ′, I 3 ′...Equivalent current distribution curves.
Claims (1)
端からアンテナ両端間距離の1/8から1/6の長さの
部分の両部を、電磁波放射方向の反対側で、ダイ
ポール中心部に向かつて放射方向より180゜以上
270゜未満のある角度をもつて折り曲げたダイポー
ルと、電磁波放射方向の反対側にダイポール放射
素子と平行に設けられた反射板2とからなること
を特徴とする反射板付きダイポールアンテナ。1. Direct both sides of the length of the 1/8 to 1/6 length of the distance between both ends of the antenna from the tip of the rod-shaped or flat dipole radiating element toward the center of the dipole on the opposite side of the electromagnetic wave radiation direction. 180° or more
A dipole antenna with a reflector comprising a dipole bent at an angle of less than 270° and a reflector 2 provided parallel to the dipole radiating element on the opposite side of the electromagnetic wave radiation direction.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58069038A JPS59194509A (en) | 1983-04-19 | 1983-04-19 | Dipole antenna with reflector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58069038A JPS59194509A (en) | 1983-04-19 | 1983-04-19 | Dipole antenna with reflector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59194509A JPS59194509A (en) | 1984-11-05 |
| JPH0324804B2 true JPH0324804B2 (en) | 1991-04-04 |
Family
ID=13391009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58069038A Granted JPS59194509A (en) | 1983-04-19 | 1983-04-19 | Dipole antenna with reflector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59194509A (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06268433A (en) * | 1991-07-31 | 1994-09-22 | Mitsubishi Electric Corp | Printed dipole antenna with reflector |
| GB2326284A (en) * | 1997-06-11 | 1998-12-16 | Siemens Plessey Electronic | Wide bandwidth antenna arrays |
| KR100449857B1 (en) * | 2001-12-26 | 2004-09-22 | 한국전자통신연구원 | Wideband Printed Dipole Antenna |
| JP5827470B2 (en) * | 2011-01-07 | 2015-12-02 | 日立金属株式会社 | Sector antenna |
-
1983
- 1983-04-19 JP JP58069038A patent/JPS59194509A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59194509A (en) | 1984-11-05 |
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