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
- Authority
- JP
- Japan
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- antenna
- dipole
- reflector
- directivity
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Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 24
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003187 abdominal effect Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
以下図面を参照しながら本発明を説明する。
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。
面図およびその電流分布である。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
的な指向特性を有することを示す。
指向特性は次のように計算された。
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。
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。
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。
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。
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。
の電界指向特性Ｄ（θ）は近似的に次式で計算さ
れる。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (1)
- １ 棒状または平板状のダイポール放射素子の先
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58069038A JPS59194509A (ja) | 1983-04-19 | 1983-04-19 | 反射板付きダイポ−ルアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58069038A JPS59194509A (ja) | 1983-04-19 | 1983-04-19 | 反射板付きダイポ−ルアンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59194509A JPS59194509A (ja) | 1984-11-05 |
| JPH0324804B2 true JPH0324804B2 (ja) | 1991-04-04 |
Family
ID=13391009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58069038A Granted JPS59194509A (ja) | 1983-04-19 | 1983-04-19 | 反射板付きダイポ−ルアンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59194509A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06268433A (ja) * | 1991-07-31 | 1994-09-22 | Mitsubishi Electric Corp | 反射板付プリント化ダイポールアンテナ |
| GB2326284A (en) * | 1997-06-11 | 1998-12-16 | Siemens Plessey Electronic | Wide bandwidth antenna arrays |
| KR100449857B1 (ko) * | 2001-12-26 | 2004-09-22 | 한국전자통신연구원 | 광대역 인쇄형 다이폴 안테나 |
| JP5827470B2 (ja) * | 2011-01-07 | 2015-12-02 | 日立金属株式会社 | セクタアンテナ |
-
1983
- 1983-04-19 JP JP58069038A patent/JPS59194509A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59194509A (ja) | 1984-11-05 |
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