JP3165653B2 - 八木宇田アンテナ - Google Patents
八木宇田アンテナInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、放射素子と反射素
子とを少なくとも備え、電気的に平衡動作する放射素子
に不平衡同軸給電線を直接接続することのできる八木宇
田アンテナに関するものである。
子とを少なくとも備え、電気的に平衡動作する放射素子
に不平衡同軸給電線を直接接続することのできる八木宇
田アンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、通信用アンテナとして用いられる
指向性を有するアンテナとして八木宇田アンテナが一般
的に用いられている。八木宇田アンテナの一例を図５に
示す。図５に示すように八木宇田アンテナは、放射素子
１０１、反射素子１０２及び導波素子１０３から構成さ
れている。そして、放射素子１０１と反射素子１０２と
の距離は、使用中心周波数における波長をλとすると、
略λ／４とされ、放射素子１０１と導波素子１０３との
距離も同様に略λ／４とされる。また、電気的に平衡動
作する放射素子１０１の長さは略λ／２とされ、反射素
子１０２の長さは、インダクティブリアクタンスとなる
ように λ／２より若干長めとされ、導波素子１０３の
長さは、キャパシティブリアクタンスとなるように λ
／２より若干短めとされている。
指向性を有するアンテナとして八木宇田アンテナが一般
的に用いられている。八木宇田アンテナの一例を図５に
示す。図５に示すように八木宇田アンテナは、放射素子
１０１、反射素子１０２及び導波素子１０３から構成さ
れている。そして、放射素子１０１と反射素子１０２と
の距離は、使用中心周波数における波長をλとすると、
略λ／４とされ、放射素子１０１と導波素子１０３との
距離も同様に略λ／４とされる。また、電気的に平衡動
作する放射素子１０１の長さは略λ／２とされ、反射素
子１０２の長さは、インダクティブリアクタンスとなる
ように λ／２より若干長めとされ、導波素子１０３の
長さは、キャパシティブリアクタンスとなるように λ
／２より若干短めとされている。
【０００３】このような構成の八木宇田アンテナにおい
ては、二分された放射素子１０１にそれぞれ同軸給電線
１００の芯線と外導体が接続されることにより給電され
ている。このように給電された場合の電流分布を図６に
示す。二分された長さ略λ／４の放射素子１０１−Ｒに
は同軸給電線１００の芯線が接続され、残る長さ略λ／
４の放射素子１０１−Ｌには同軸給電線１００の外導体
が接続されることにより、放射素子１０１には図示する
ように放射素子１０１の両端において最小値となる定在
波電流（１）が流れるようになる。また、平衡動作をす
る放射素子１０１が不平衡の同軸給電線１００から給電
されているために、同軸給電線１００の外導体に図示す
るような漏洩電流（２）が流れるようになる。この漏洩
電流（２）は定在波として発生し、給電点よりλ／４の
Ａ点において振幅が一定の最小値となる。
ては、二分された放射素子１０１にそれぞれ同軸給電線
１００の芯線と外導体が接続されることにより給電され
ている。このように給電された場合の電流分布を図６に
示す。二分された長さ略λ／４の放射素子１０１−Ｒに
は同軸給電線１００の芯線が接続され、残る長さ略λ／
４の放射素子１０１−Ｌには同軸給電線１００の外導体
が接続されることにより、放射素子１０１には図示する
ように放射素子１０１の両端において最小値となる定在
波電流（１）が流れるようになる。また、平衡動作をす
る放射素子１０１が不平衡の同軸給電線１００から給電
されているために、同軸給電線１００の外導体に図示す
るような漏洩電流（２）が流れるようになる。この漏洩
電流（２）は定在波として発生し、給電点よりλ／４の
Ａ点において振幅が一定の最小値となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図６に示すように同軸
給電線１００の外導体に漏洩電流が流れると、放射素子
１０１−Ｒと放射素子１０１−Ｌに流れる電流がアンバ
ランスになり、八木宇田アンテナのビームの前後方比が
劣化したり、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）が悪化したりす
るようになる。そこで、平衡動作の放射素子１０１と不
平衡給電線である同軸給電線１００との整合をとるため
に、従来、平衡−不平衡変換装置（バラン）が設けられ
ている。また、漏洩電流を阻止するようにした阻止套管
（シュペルトップ）を設けることも行われている。
給電線１００の外導体に漏洩電流が流れると、放射素子
１０１−Ｒと放射素子１０１−Ｌに流れる電流がアンバ
ランスになり、八木宇田アンテナのビームの前後方比が
劣化したり、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）が悪化したりす
るようになる。そこで、平衡動作の放射素子１０１と不
平衡給電線である同軸給電線１００との整合をとるため
に、従来、平衡−不平衡変換装置（バラン）が設けられ
ている。また、漏洩電流を阻止するようにした阻止套管
（シュペルトップ）を設けることも行われている。
【０００５】このシュペルトップを備える放射素子１０
１の構成を図７に示す。図７に示すように、二分された
放射素子１０１−Ｒには同軸給電線１００の芯線が接続
され、放射素子１０１−Ｌには同軸給電線１００の外導
体が接続され、その給電点ｃからλ／４の同軸給電線１
００の外導体に円筒状のシュペルトップ１１０の下端が
電気的に接続される。このシュペルトップ１１０の長さ
はλ／４とされその先端は開放されている。このため、
給電点ｃからλ／４の同軸給電線１００の位置におい
て、シュペルトップ１１０を見たインピーダンスは無限
大となり、この位置以降の同軸給電線１００の外導体に
漏洩電流が流れることを阻止することができる。
１の構成を図７に示す。図７に示すように、二分された
放射素子１０１−Ｒには同軸給電線１００の芯線が接続
され、放射素子１０１−Ｌには同軸給電線１００の外導
体が接続され、その給電点ｃからλ／４の同軸給電線１
００の外導体に円筒状のシュペルトップ１１０の下端が
電気的に接続される。このシュペルトップ１１０の長さ
はλ／４とされその先端は開放されている。このため、
給電点ｃからλ／４の同軸給電線１００の位置におい
て、シュペルトップ１１０を見たインピーダンスは無限
大となり、この位置以降の同軸給電線１００の外導体に
漏洩電流が流れることを阻止することができる。
【０００６】また、バランの一例を図８に示す。この図
８において、同軸給電線１００に平行にλ／４の長さの
同軸ケーブル１１１を配置する。この同軸ケーブル１１
１の一端を、給電点からλ／４の長さ離れた同軸給電線
１００の外導体に接続すると共に、同軸ケーブル１１１
の他端を同軸給電線１００の芯線が接続される放射素子
１０１−Ｒに接続する。この際に同軸ケーブル１１１の
他端においてその芯線と外導体をショートしておく。こ
れにより、放射素子１０１−Ｒと放射素子１０１−Ｌに
流れるアンテナ電流のバランスがとれるようになる。な
お、同軸ケーブル１１１に替えてλ／４の長さの導体棒
を使用するようにしてもよい。
８において、同軸給電線１００に平行にλ／４の長さの
同軸ケーブル１１１を配置する。この同軸ケーブル１１
１の一端を、給電点からλ／４の長さ離れた同軸給電線
１００の外導体に接続すると共に、同軸ケーブル１１１
の他端を同軸給電線１００の芯線が接続される放射素子
１０１−Ｒに接続する。この際に同軸ケーブル１１１の
他端においてその芯線と外導体をショートしておく。こ
れにより、放射素子１０１−Ｒと放射素子１０１−Ｌに
流れるアンテナ電流のバランスがとれるようになる。な
お、同軸ケーブル１１１に替えてλ／４の長さの導体棒
を使用するようにしてもよい。
【０００７】しかしながら、前述した従来のシュペルト
ップを用いる方法、あるいはバランを用いる方法は、い
ずれも給電部における構造が複雑化すると共に機械的強
度を保持するための作業工程が増加しコストが上昇する
という問題点があった。また、フェライトコアを用いた
簡易なバランを使用することもできるが、この場合に
は、給電部に防水性の給電箱が必要になると共に、機械
的強度を保持させる構造を採用しなければならないとい
う問題点があった。そこで、本発明は、平衡放射素子に
直接同軸給電線を接続してもアンテナ特性の劣化しない
バランを必要とすることのない簡易な構成の八木宇田ア
ンテナを提供することを目的としている。
ップを用いる方法、あるいはバランを用いる方法は、い
ずれも給電部における構造が複雑化すると共に機械的強
度を保持するための作業工程が増加しコストが上昇する
という問題点があった。また、フェライトコアを用いた
簡易なバランを使用することもできるが、この場合に
は、給電部に防水性の給電箱が必要になると共に、機械
的強度を保持させる構造を採用しなければならないとい
う問題点があった。そこで、本発明は、平衡放射素子に
直接同軸給電線を接続してもアンテナ特性の劣化しない
バランを必要とすることのない簡易な構成の八木宇田ア
ンテナを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の八木宇田アンテナは、放射素子と反射素子
とを少なくとも備える八木宇田アンテナにおいて、放射
素子と使用中心周波数波長の略１／４波長離隔して配置
される反射素子を、前記放射素子に給電する同軸ケーブ
ルの給電点から前記略１／４波長の位置の外導体に接続
することにより、前記反射素子を漏洩電流を阻止するス
タブとしても機能させるようにしている。また、前記放
射素子に前置して１本以上の導波素子を配置するように
してもよい。
に、本発明の八木宇田アンテナは、放射素子と反射素子
とを少なくとも備える八木宇田アンテナにおいて、放射
素子と使用中心周波数波長の略１／４波長離隔して配置
される反射素子を、前記放射素子に給電する同軸ケーブ
ルの給電点から前記略１／４波長の位置の外導体に接続
することにより、前記反射素子を漏洩電流を阻止するス
タブとしても機能させるようにしている。また、前記放
射素子に前置して１本以上の導波素子を配置するように
してもよい。
【０００９】さらに、本発明の他の八木宇田アンテナ
は、放射素子と導波素子とを少なくとも備える八木宇田
アンテナにおいて、放射素子と使用中心周波数波長の略
１／４波長離隔して配置される導波素子を、前記放射素
子に給電する同軸ケーブルの給電点から前記略１／４波
長の位置の外導体に接続することにより、前記導波素子
を漏洩電流を阻止するスタブとしても機能させるように
している。さらにまた、前記放射素子に後置して反射素
子を配置するようにしてもよい。
は、放射素子と導波素子とを少なくとも備える八木宇田
アンテナにおいて、放射素子と使用中心周波数波長の略
１／４波長離隔して配置される導波素子を、前記放射素
子に給電する同軸ケーブルの給電点から前記略１／４波
長の位置の外導体に接続することにより、前記導波素子
を漏洩電流を阻止するスタブとしても機能させるように
している。さらにまた、前記放射素子に後置して反射素
子を配置するようにしてもよい。
【００１０】このような本発明によれば、反射素子ある
いは導波素子と漏洩電流を阻止するスタブとを兼用する
ようにしたので、新たな構成を付加することなく漏洩電
流が同軸給電線に流れることを防止することができる。
また、その構成は簡易な構成となるので、コストを上昇
させることなく、機械的強度の十分な八木宇田アンテナ
を提供することができるようになる。
いは導波素子と漏洩電流を阻止するスタブとを兼用する
ようにしたので、新たな構成を付加することなく漏洩電
流が同軸給電線に流れることを防止することができる。
また、その構成は簡易な構成となるので、コストを上昇
させることなく、機械的強度の十分な八木宇田アンテナ
を提供することができるようになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の八木宇田アンテナの実施
の形態における原理的な構成を図１に示す。図１におい
て、１は放射素子であり、放射素子１−Ｒと放射素子１
−Ｌとに二分されている。２は二分されて構成された反
射素子であり、３は放射素子１に給電する同軸給電線で
ある。そして、放射素子１と反射素子２との距離は、使
用中心周波数における波長をλとすると、略λ／４とさ
れる。また、電気的に平衡動作する放射素子１の全体の
長さは略λ／２とされ、反射素子２の全体の長さは、イ
ンダクティブリアクタンスとなるように λ／２より若
干長めとされている。
の形態における原理的な構成を図１に示す。図１におい
て、１は放射素子であり、放射素子１−Ｒと放射素子１
−Ｌとに二分されている。２は二分されて構成された反
射素子であり、３は放射素子１に給電する同軸給電線で
ある。そして、放射素子１と反射素子２との距離は、使
用中心周波数における波長をλとすると、略λ／４とさ
れる。また、電気的に平衡動作する放射素子１の全体の
長さは略λ／２とされ、反射素子２の全体の長さは、イ
ンダクティブリアクタンスとなるように λ／２より若
干長めとされている。
【００１２】このような構成の本発明の八木宇田アンテ
ナにおいては、二分された長さ略λ／４の放射素子１−
Ｒには同軸給電線３の芯線が接続され、残る長さ略λ／
４の放射素子１−Ｌには同軸給電線３の外導体が接続さ
れることにより、放射素子１には、その両端において最
小値となる定在波電流が流れるようになる。また、二分
された長さ略λ／４反射素子２が同軸給電線３の外導体
に接続されている。この反射素子２が接続される同軸給
電線３の位置をＡ点とすると、Ａ点は放射素子１の給電
点から略λ／４とされる。そして、Ａ点から反射素子２
を見たインピーダンスはほぼ無限大となるため、平衡動
作をする放射素子１が不平衡の同軸給電線３から直接給
電されて、同軸給電線３に漏洩電流が流れても、同軸給
電線３のＡ点以降においては、その外導体に流れる漏洩
電流が阻止されるようになる。
ナにおいては、二分された長さ略λ／４の放射素子１−
Ｒには同軸給電線３の芯線が接続され、残る長さ略λ／
４の放射素子１−Ｌには同軸給電線３の外導体が接続さ
れることにより、放射素子１には、その両端において最
小値となる定在波電流が流れるようになる。また、二分
された長さ略λ／４反射素子２が同軸給電線３の外導体
に接続されている。この反射素子２が接続される同軸給
電線３の位置をＡ点とすると、Ａ点は放射素子１の給電
点から略λ／４とされる。そして、Ａ点から反射素子２
を見たインピーダンスはほぼ無限大となるため、平衡動
作をする放射素子１が不平衡の同軸給電線３から直接給
電されて、同軸給電線３に漏洩電流が流れても、同軸給
電線３のＡ点以降においては、その外導体に流れる漏洩
電流が阻止されるようになる。
【００１３】次に、図１に示す原理的構成を適用した図
３に本発明の八木宇田アンテナの実施の形態の構成を示
す。ただし、図３（ａ）は側面図であり、図３（ｂ）は
平面図である。これらの図において、１は放射素子であ
り、図１に示すように放射素子１−Ｒと放射素子１−Ｌ
とに二分されている。２は二分されて構成された反射素
子であり、３は放射素子１に給電する同軸給電線であ
り、４−１〜４−６は導波素子である。そして、放射素
子１と反射素子２との距離は、使用中心周波数における
波長をλとすると、略λ／４とされ、放射素子１と導波
素子４−６との距離も略λ／４とされる。また、導波素
子４−１〜４−６の各導波素子間の距離も略λ／４とさ
れる。
３に本発明の八木宇田アンテナの実施の形態の構成を示
す。ただし、図３（ａ）は側面図であり、図３（ｂ）は
平面図である。これらの図において、１は放射素子であ
り、図１に示すように放射素子１−Ｒと放射素子１−Ｌ
とに二分されている。２は二分されて構成された反射素
子であり、３は放射素子１に給電する同軸給電線であ
り、４−１〜４−６は導波素子である。そして、放射素
子１と反射素子２との距離は、使用中心周波数における
波長をλとすると、略λ／４とされ、放射素子１と導波
素子４−６との距離も略λ／４とされる。また、導波素
子４−１〜４−６の各導波素子間の距離も略λ／４とさ
れる。
【００１４】さらに、電気的に平衡動作する放射素子１
の全体の長さは略λ／２とされ、反射素子２の全体の長
さは、インダクティブリアクタンスとなるように λ／
２より若干長めとされ、導波素子１０３の長さは、キャ
パシティブリアクタンスとなるように λ／２より若干
短めとされている。なお、放射素子１と反射素子２と導
波素子４−１〜４−６は、図３（ａ）に示すように一平
面上に配置されている。さらにまた、同軸給電線３が放
射素子１に接続される給電点の部分は給電箱５に収納さ
れて防水されている。
の全体の長さは略λ／２とされ、反射素子２の全体の長
さは、インダクティブリアクタンスとなるように λ／
２より若干長めとされ、導波素子１０３の長さは、キャ
パシティブリアクタンスとなるように λ／２より若干
短めとされている。なお、放射素子１と反射素子２と導
波素子４−１〜４−６は、図３（ａ）に示すように一平
面上に配置されている。さらにまた、同軸給電線３が放
射素子１に接続される給電点の部分は給電箱５に収納さ
れて防水されている。
【００１５】このような構成の本発明の八木宇田アンテ
ナにおいては、図１に示すように二分された長さ略λ／
４の放射素子１−Ｒには同軸給電線３の芯線が接続さ
れ、残る長さ略λ／４の放射素子１−Ｌには同軸給電線
３の外導体が接続されることにより、放射素子１には、
その両端において最小値となる定在波電流が流れるよう
になる。また、二分された長さ略λ／４反射素子２が同
軸給電線３の外導体に接続されて、同軸給電線３の反射
素子２以降においては、その外導体に流れる漏洩電流が
阻止されている。また、複数の導波素子４−１〜４−６
が放射素子１に前置しているため、八木宇田アンテナの
放射素子１から導波素子４−１〜４−６方向のビームを
鋭くすることができる。
ナにおいては、図１に示すように二分された長さ略λ／
４の放射素子１−Ｒには同軸給電線３の芯線が接続さ
れ、残る長さ略λ／４の放射素子１−Ｌには同軸給電線
３の外導体が接続されることにより、放射素子１には、
その両端において最小値となる定在波電流が流れるよう
になる。また、二分された長さ略λ／４反射素子２が同
軸給電線３の外導体に接続されて、同軸給電線３の反射
素子２以降においては、その外導体に流れる漏洩電流が
阻止されている。また、複数の導波素子４−１〜４−６
が放射素子１に前置しているため、八木宇田アンテナの
放射素子１から導波素子４−１〜４−６方向のビームを
鋭くすることができる。
【００１６】このような本発明の八木宇田アンテナのＶ
ＳＷＲを図２に示すが、使用中心周波数ｆｏにおいて、
１．１程度の良好なＶＳＷＲが得られている。また、本
発明の八木宇田アンテナのビーム特性を図４に示す。こ
の図に示されるように、ビームの半値角は約４０°とさ
れていると共に、良好な前後方比（ＦＢ比）が得られて
いることがわかる。なお、このビーム特性図における２
７０°の方向は、図３（ａ）（ｂ）に示す矢印の方向で
あり、放射素子１，反射素子２，導波素子４−１〜４−
６に直交すると共に、放射素子１から導波素子４−１〜
４−６に向かう方向とされる。
ＳＷＲを図２に示すが、使用中心周波数ｆｏにおいて、
１．１程度の良好なＶＳＷＲが得られている。また、本
発明の八木宇田アンテナのビーム特性を図４に示す。こ
の図に示されるように、ビームの半値角は約４０°とさ
れていると共に、良好な前後方比（ＦＢ比）が得られて
いることがわかる。なお、このビーム特性図における２
７０°の方向は、図３（ａ）（ｂ）に示す矢印の方向で
あり、放射素子１，反射素子２，導波素子４−１〜４−
６に直交すると共に、放射素子１から導波素子４−１〜
４−６に向かう方向とされる。
【００１７】以上説明した本発明の八木宇田アンテナに
おいては、必ずしも導波素子は必要ではなく、少なくと
も放射素子と反射素子を備えていればよい。ただし、導
波素子を備えるようにすると、アンテナビームを鋭くす
ることができるようになる。また、同軸給電線の給電点
から略λ／４の外導体の位置に接続する反射素子に替え
て、導波素子を接続するようにしてもよい。この場合に
おいても、導波素子は略λ／２の長さを有しているの
で、二分した略λ／４の導波素子を同軸給電線の外導体
に接続することにより、漏洩電流の阻止を行うことがで
きる。
おいては、必ずしも導波素子は必要ではなく、少なくと
も放射素子と反射素子を備えていればよい。ただし、導
波素子を備えるようにすると、アンテナビームを鋭くす
ることができるようになる。また、同軸給電線の給電点
から略λ／４の外導体の位置に接続する反射素子に替え
て、導波素子を接続するようにしてもよい。この場合に
おいても、導波素子は略λ／２の長さを有しているの
で、二分した略λ／４の導波素子を同軸給電線の外導体
に接続することにより、漏洩電流の阻止を行うことがで
きる。
【００１８】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、反射素子あるいは導波素子と漏洩電流を阻止するス
タブとを兼用することができ、新たな構成を付加するこ
となく漏洩電流が同軸給電線に流れることを防止するこ
とができる。また、その構成は簡易な構成となるので、
コストを上昇させることなく、機械的強度の十分な八木
宇田アンテナを提供することができるようになる。
で、反射素子あるいは導波素子と漏洩電流を阻止するス
タブとを兼用することができ、新たな構成を付加するこ
となく漏洩電流が同軸給電線に流れることを防止するこ
とができる。また、その構成は簡易な構成となるので、
コストを上昇させることなく、機械的強度の十分な八木
宇田アンテナを提供することができるようになる。
【図１】本発明の八木宇田アンテナの実施の形態におけ
る原理的な構成を示す図である。
る原理的な構成を示す図である。
【図２】本発明の八木宇田アンテナのＶＳＷＲの特性を
示す図である。
示す図である。
【図３】本発明の八木宇田アンテナの実施の形態の構成
を示す図である。
を示す図である。
【図４】本発明の八木宇田アンテナのビーム特性を示す
図である。
図である。
【図５】従来の八木宇田アンテナの構成を示す図であ
る。
る。
【図６】従来の八木宇田アンテナ及び給電線に流れる電
流の分布を示す図である。
流の分布を示す図である。
【図７】シュペルトップを備えるアンテナの構成を示す
図である。
図である。
【図８】λ／４分岐導体によるバランを備えるアンテナ
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
１，１−Ｒ，１−Ｌ 放射素子 ２ 反射素子 ３ 同軸給電線 ４−１〜４−６ 導波素子 ５ 給電箱
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01Q 19/30 H01P 5/10
Claims (4)
- 【請求項１】 放射素子と反射素子とを少なくとも備え
る八木宇田アンテナにおいて、 放射素子と使用中心周波数波長の略１／４波長離隔して
配置される反射素子を、前記放射素子に給電する同軸ケ
ーブルの給電点から前記略１／４波長の位置の外導体に
接続することにより、前記反射素子を漏洩電流を阻止す
るスタブとしても機能させるようにしたことを特徴とす
る八木宇田アンテナ。 - 【請求項２】 前記放射素子に前置して１本以上の導波
素子を配置するようにしたことを特徴とする請求項１記
載の八木宇田アンテナ。 - 【請求項３】 放射素子と導波素子とを少なくとも備え
る八木宇田アンテナにおいて、 放射素子と使用中心周波数波長の略１／４波長離隔して
配置される導波素子を、前記放射素子に給電する同軸ケ
ーブルの給電点から前記略１／４波長の位置の外導体に
接続することにより、前記導波素子を漏洩電流を阻止す
るスタブとしても機能させるようにしたことを特徴とす
る八木宇田アンテナ。 - 【請求項４】 前記放射素子に後置して反射素子を配置
するようにしたことを特徴とする請求項３記載の八木宇
田アンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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