JPH04347911A - Mobile station antenna for satellite communication - Google Patents
Mobile station antenna for satellite communicationInfo
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】この発明は衛星通信用移動局に用
いられ、特にアンテナ指向方向の仰角を制御できる衛星
通信用移動局アンテナに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mobile station antenna for satellite communication, which is used in a mobile station for satellite communication, and more particularly to a mobile station antenna for satellite communication that can control the elevation angle of the antenna pointing direction.
【0002】0002
【従来の技術】移動体衛星通信においては、衛星方向に
移動局アンテナの主放射方向を向けることが不可欠であ
る。しかし、従来は衛星追尾機構が複雑なものとなるた
め安価な移動機の実現が困難であった。移動局アンテナ
として電波を全方向に放射するような無指向性のアンテ
ナを用いるとき衛星の追尾が不要となるものの低利得の
アンテナとなる。このため、移動体衛星通信用移動局ア
ンテナとしては衛星方向にのみ指向性をもつことが望ま
しい。例えば、高次モード励振マイクロストリップアン
テナやヘリカルアンテナなどを用いるとき、図11に示
すように衛星方向に電波を放射する円錐ビームと呼ばれ
る放射指向性を実現でき、簡易で低価格の移動機が構成
できる。2. Description of the Related Art In mobile satellite communications, it is essential to direct the main radiation direction of a mobile station antenna toward the satellite. However, in the past, the satellite tracking mechanism was complicated, making it difficult to realize an inexpensive mobile device. When an omnidirectional antenna that radiates radio waves in all directions is used as a mobile station antenna, satellite tracking becomes unnecessary, but the antenna has low gain. Therefore, it is desirable that a mobile station antenna for mobile satellite communication has directivity only in the direction of the satellite. For example, when using a high-order mode excitation microstrip antenna or helical antenna, it is possible to achieve a radiation directivity called a cone beam that emits radio waves in the direction of the satellite, as shown in Figure 11, and a simple and low-cost mobile device can be configured. can.
【0003】0003
【発明が解決しようとする課題】しかし、実際は移動局
の位置変化などにより衛星の仰角範囲が変化するため、
固定的な仰角をもつ円錐ビームアンテナではすべての仰
角範囲に対して一定以上の利得を満足することは困難で
あり、仰角方向においてアンテナの主放射方向を制御す
ることが望まれていた。[Problem to be solved by the invention] However, in reality, the elevation angle range of the satellite changes due to changes in the position of the mobile station, etc.
With a conical beam antenna having a fixed elevation angle, it is difficult to satisfy a gain above a certain level for all elevation angle ranges, and it has been desired to control the main radiation direction of the antenna in the elevation angle direction.
【0004】この発明の目的は、移動体衛星通信用移動
局のアンテナにおいて、円錐ビームを有するアンテナを
組み合わせて使用することにより、簡易に仰角方向での
アンテナ指向性を変化することができるようにすること
を目的とする。[0004] An object of the present invention is to easily change the antenna directivity in the elevation direction by using a combination of antennas having conical beams in the antenna of a mobile station for mobile satellite communication. The purpose is to
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】この発明によれば、指向
性として円錐ビームをもつストリップアンテナ素子の複
数個を同一平面もしくは上下に配置し、これらのストリ
ップアンテナ素子への給電信号の振幅および位相を変化
させることにより、円錐ビームの仰角方向を制御する。
この振幅変化をオンオフとし、1つのストリップアンテ
ナ素子のみをオンにしてもよい。[Means for Solving the Problems] According to the present invention, a plurality of strip antenna elements each having a conical beam as a directivity are arranged on the same plane or above and below, and the amplitude and phase of the feeding signal to these strip antenna elements is adjusted. The elevation direction of the conical beam is controlled by changing the . This amplitude change may be turned on and off to turn on only one strip antenna element.
【0006】このようにして円錐ビーム特性のアンテナ
において、従来の技術では不可能であった仰角方向にお
けるアンテナ放射指向性制御が簡易に実現でき、広い仰
角範囲において衛星追尾が可能で、しかも、無指向性の
アンテナに比して高利得のアンテナが得られる。[0006] In this way, in an antenna with conical beam characteristics, antenna radiation directivity control in the elevation angle direction, which was impossible with conventional techniques, can be easily realized, satellite tracking is possible in a wide elevation angle range, and moreover, it is possible to An antenna with higher gain can be obtained compared to a directional antenna.
【0007】[0007]
【実施例】発明の原理
図1にこの発明のアンテナの基本構成図を示す。N個の
放射素子1のそれぞれに移相器3がそれぞれ直列に挿入
され、これら放射素子1は各移相器3を通じて電力分配
器4に接続される。図2における点線で示すものは、#
1から#Nの各放射素子1の放射指向性であり、それぞ
れ互いに仰角の異なる円錐ビーム状をしており、各放射
素子1に対する給電の振幅を電力分配器4で変化し、か
つ位相を移相器3で変化し、これら円錐ビーム特性間に
適当な振幅差及び位相差を与えて、N個の放射素子1を
適切に励振することにより例えば図2における実線の円
錐ビーム指向性を合成することができる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Principle of the Invention FIG. 1 shows a basic configuration diagram of an antenna according to the present invention. A phase shifter 3 is inserted in series with each of the N radiating elements 1, and these radiating elements 1 are connected to a power divider 4 through each phase shifter 3. What is indicated by the dotted line in Figure 2 is #
The radiation directivity of each radiating element 1 from #1 to #N is in the form of a conical beam with different elevation angles, and the amplitude of the power feeding to each radiating element 1 is changed by the power divider 4 and the phase is shifted For example, by changing the phase shifter 3 and giving an appropriate amplitude difference and phase difference between these conical beam characteristics and appropriately exciting the N radiating elements 1, the conical beam directivity shown by the solid line in FIG. 2 is synthesized. be able to.
【0008】なお、ここでは円錐ビームをもつ放射素子
1としては単指向性をもつ放射素子も意味している。図
3は、各放射素子1への電力分配比、つまり振幅制御を
1又は0とし、かつ1つの放射素子1に対してのみ1と
したものである。つまり図3に示すようにN個の放射素
子1はスイッチ回路2にそれぞれ直接接続される。図4
に#1から#Nの放射素子1の放射指向性を示す。#1
から#Nの放射素子1は図に示すように放射指向性とし
て異なる仰角方向に主放射方向をもつ。図3の構成で衛
星仰角の変動範囲に合わせてスイッチ回路2において衛
星仰角に対応した1つの放射素子に順次切り換えること
によりアンテナの放射指向性を変化させて、例えば実線
に示すような最適な円錐ビームをもつ放射素子1に切り
換える。この場合、給電されるのは1つの放射素子1の
みであるから位相は考慮する必要がなく、移相器3は省
略されている。[0008] Here, the radiation element 1 having a conical beam also means a radiation element having unidirectionality. In FIG. 3, the power distribution ratio to each radiating element 1, that is, amplitude control, is set to 1 or 0, and is set to 1 only for one radiating element 1. That is, as shown in FIG. 3, the N radiating elements 1 are each directly connected to the switch circuit 2. Figure 4
shows the radiation directivity of the radiating elements 1 from #1 to #N. #1
As shown in the figure, the radiating elements 1 from #N have main radiation directions in different elevation angle directions as radiation directivity. In the configuration shown in Fig. 3, the radiation directivity of the antenna is changed by sequentially switching to one radiating element corresponding to the satellite elevation angle in the switch circuit 2 according to the variation range of the satellite elevation angle, so that the radiation directivity of the antenna is changed, for example, to create an optimal cone as shown in the solid line. Switch to the radiating element 1 with the beam. In this case, since only one radiating element 1 is supplied with power, there is no need to consider the phase, and the phase shifter 3 is omitted.
【0009】図5及び図6に、この発明に用いることが
できる放射素子の実施例の一構成を示す。図は励振モー
ドの異なるマイクロストリップアンテナを上下に重ねて
構成したものである。接地用導体基板11上に誘電体層
12が形成され、その誘電体層12上に円形ストリップ
導体13が形成され、円形ストリップ導体13上に誘電
体層14が形成され、誘電体層14上に円形ストリップ
導体15が形成されている。接地用導体基板11と、ス
トリップ導体13と15との各中心線は同一直線上に位
置されている。ストリップ導体13の径よりもストリッ
プ導体15の径が小とされ、基板11及びストリップ導
体13により1つの円錐ビームアンテナ素子16が構成
され、ストリップ導体13,15により1つの円錐ビー
ムアンテナ素子17が構成されている。つまりストリッ
プ導体13はストリップ導体15に対して接地板として
作用する。またアンテナ給電回路は素子を構成している
同一誘電体層上に作成することも、背面の接地基板11
を通して給電することもできる。FIGS. 5 and 6 show the configuration of an embodiment of a radiating element that can be used in the present invention. The figure shows a structure in which microstrip antennas with different excitation modes are stacked one above the other. A dielectric layer 12 is formed on the grounding conductor substrate 11, a circular strip conductor 13 is formed on the dielectric layer 12, a dielectric layer 14 is formed on the circular strip conductor 13, and a dielectric layer 14 is formed on the dielectric layer 14. A circular strip conductor 15 is formed. The center lines of the grounding conductor substrate 11 and the strip conductors 13 and 15 are located on the same straight line. The diameter of the strip conductor 15 is smaller than the diameter of the strip conductor 13, the substrate 11 and the strip conductor 13 constitute one conical beam antenna element 16, and the strip conductors 13 and 15 constitute one conical beam antenna element 17. has been done. In other words, the strip conductor 13 acts as a grounding plate for the strip conductor 15. The antenna feeding circuit can also be created on the same dielectric layer that constitutes the element, or
It can also be powered through.
【0010】この実施例は、単指向性をもつ円錐ビーム
アンテナ素子17と円錐ビームをもつアンテナ素子16
との二つの異なる放射指向性をもつアンテナ素子を切替
えて用いる。アンテナ素子16と17として、それぞれ
TM31, TM11モードを励振する円形マイクロス
トリップアンテナを用いるとき、比誘電率1の誘電体層
に対する各々の放射指向性は図7に示すものとなる。図
において、実線で示すものがTM11モードで励振した
円形マイクロストリップアンテナ素子17の指向性、点
線で示すものがTM31モードを励振した円形マイクロ
ストリップアンテナ素子16の指向性である。従って、
移動局の位置によって高い衛星仰角の場合はTM11モ
ードのアンテナ素子17を、低い衛星仰角の場合はTM
31モードのアンテナ素子16をスイッチ2で選択する
ことにより、広い仰角範囲にわたって高い利得を有する
アンテナを実現できる。This embodiment includes a conical beam antenna element 17 having unidirectionality and an antenna element 16 having a conical beam.
Antenna elements with two different radiation directivities are switched and used. When circular microstrip antennas that excite the TM31 and TM11 modes, respectively, are used as the antenna elements 16 and 17, their respective radiation directivities with respect to a dielectric layer with a relative permittivity of 1 are as shown in FIG. In the figure, the solid line indicates the directivity of the circular microstrip antenna element 17 excited in the TM11 mode, and the dotted line indicates the directivity of the circular microstrip antenna element 16 excited in the TM31 mode. Therefore,
Depending on the location of the mobile station, if the satellite elevation angle is high, the antenna element 17 is in TM11 mode, and if the satellite elevation angle is low, the antenna element 17 is in TM11 mode.
By selecting the 31-mode antenna element 16 with the switch 2, an antenna having high gain over a wide elevation angle range can be realized.
【0011】振幅比と位相差を変えて励振するときも同
様に円錐ビームをもつアンテナの指向性を制御すること
ができ、一例として図5、図6と同じ構成を用いたとき
の放射指向性を図8、図9に示す。この例は、TM11
,TM31モードで励振したふたつの円形マイクロスト
リップアンテナ素子17,16の励振の振幅比を変えた
ときの放射指向性を表したものであり、それぞれのモー
ドの振幅比(TM11モードに対するTM31モードの
励振振幅比)を0.5,0.1としたときの計算値であ
る。振幅比を変化させることにより主放射方向を天頂方
向から低仰角方向に移すことができる。[0011] When exciting by changing the amplitude ratio and phase difference, the directivity of an antenna with a conical beam can be controlled in the same way. For example, the radiation directivity when using the same configuration as shown in Figs. are shown in FIGS. 8 and 9. This example is TM11
, represents the radiation directivity when changing the amplitude ratio of excitation of two circular microstrip antenna elements 17 and 16 excited in TM31 mode, and the amplitude ratio of each mode (excitation of TM31 mode with respect to TM11 mode) These are calculated values when the amplitude ratio) is set to 0.5 and 0.1. By changing the amplitude ratio, the main radiation direction can be shifted from the zenith direction to a low elevation angle direction.
【0012】図10は円錐ビームアンテナ素子を同一平
面に配列した場合の構成例を示す。接地用導体基板11
上に誘電体層12が形成され、誘電体層12上に、二つ
の同心円上で円形マイクロストリップ導体21,22が
それぞれ8個等間隔で形成されている。8個のストリッ
プ導体21と基板11とにより円錐ビームマイクロスト
リップアンテナ素子が構成され、同様に8個のストリッ
プ導体22と基板11とにより円錐ビームマイクロスト
リップアンテナ素子が構成される。これら両円錐ビーム
マイクロストリップアンテナ素子を切替え使用して仰角
方向を変更することができる。FIG. 10 shows an example of a configuration in which conical beam antenna elements are arranged on the same plane. Grounding conductor board 11
A dielectric layer 12 is formed on the dielectric layer 12, and eight circular microstrip conductors 21 and 22 are formed on two concentric circles at equal intervals on the dielectric layer 12. The eight strip conductors 21 and the substrate 11 constitute a conical beam microstrip antenna element, and similarly the eight strip conductors 22 and the substrate 11 constitute a conical beam microstrip antenna element. The elevation direction can be changed by switching between these two conical beam microstrip antenna elements.
【0013】[0013]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
、衛星通信用移動局において円錐ビーム指向特性のアン
テナの指向性仰角方向の放射指向性を簡単に変化させる
ことができ、広い仰角範囲で衛星追尾が可能であり、か
つ無指向性のアンテナに比して高利得のアンテナが得ら
れる。As explained above, according to the present invention, it is possible to easily change the radiation directivity in the directivity elevation angle direction of an antenna with a conical beam directional characteristic in a mobile station for satellite communication, and to provide a wide elevation angle range. This makes it possible to track satellites, and provides an antenna with higher gain than omnidirectional antennas.
【図1】この発明の原理を示す構成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing the principle of the invention.
【図2】図1の構成の放射指向性を説明するための図。FIG. 2 is a diagram for explaining radiation directivity of the configuration of FIG. 1.
【図3】スイッチを用いたこの発明の一態様を示す構成
図。FIG. 3 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention using a switch.
【図4】図3の構成の放射指向性を説明するための図。FIG. 4 is a diagram for explaining radiation directivity of the configuration of FIG. 3;
【図5】この発明に用いることができる放射素子の一実
施例を示すものでマイクロストリップアンテナ素子を上
下に配列して構成したものの斜視図。FIG. 5 is a perspective view of an embodiment of a radiating element that can be used in the present invention, which is configured by vertically arranging microstrip antenna elements.
【図6】図5の断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view of FIG. 5;
【図7】TM11,TM31で励振された円形マイクロ
ストリップアンテナ素子により作られるそれぞれの放射
指向性を示した図。FIG. 7 is a diagram showing radiation directivities created by circular microstrip antenna elements excited by TM11 and TM31.
【図8】励振振幅を制御して仰角方向の放射方向を変化
させた例を示す放射指向性図。FIG. 8 is a radiation directivity diagram showing an example in which the radiation direction in the elevation angle direction is changed by controlling the excitation amplitude.
【図9】図8の他の例を示す図。FIG. 9 is a diagram showing another example of FIG. 8.
【図10】この発明に用いることができる放射素子の他
の例を示し、マイクロストリップアンテナ素子を平面に
配したものの斜視図。FIG. 10 is a perspective view of a microstrip antenna element arranged on a plane, showing another example of a radiating element that can be used in the present invention.
【図11】円錐ビームを示す図。FIG. 11 is a diagram showing a conical beam.
Claims (2)
リップアンテナ素子が、同一平面または上下に配され、
これら複数のストリップアンテナ素子に対する給電の振
幅および位相を制御することにより、仰角方向の指向性
を制御する手段が設けられていることを特徴とする衛星
通信用移動局アンテナ。Claim 1: A plurality of strip antenna elements having conical beam characteristics are arranged on the same plane or above and below,
A mobile station antenna for satellite communication, comprising means for controlling the directivity in the elevation direction by controlling the amplitude and phase of power feeding to the plurality of strip antenna elements.
対する給電の振幅の制御をスイッチを用い、給電のオン
オフによって一つのストリップアンテナ素子のみをオン
にして行うことを特徴とする衛星通信用移動局アンテナ
。2. A mobile station antenna for satellite communication, wherein the amplitude of power feeding to the plurality of strip antenna elements is controlled by using a switch, and only one strip antenna element is turned on by turning on/off the power feeding.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3110179A JP2611883B2 (en) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | Mobile station antenna for satellite communication |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3110179A JP2611883B2 (en) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | Mobile station antenna for satellite communication |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04347911A true JPH04347911A (en) | 1992-12-03 |
JP2611883B2 JP2611883B2 (en) | 1997-05-21 |
Family
ID=14529052
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3110179A Expired - Lifetime JP2611883B2 (en) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | Mobile station antenna for satellite communication |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2611883B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0722829A (en) * | 1993-06-30 | 1995-01-24 | Nec Corp | Array antenna |
ES2077505A2 (en) * | 1993-09-07 | 1995-11-16 | Consejo Superior Investigacion | Low profile radiator for high gain aerials, free of floating potentials. |
JP2008219322A (en) * | 2007-03-02 | 2008-09-18 | Murata Mfg Co Ltd | Patch antenna device |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS589540A (en) * | 1981-07-10 | 1983-01-19 | Hitachi Ltd | Connecting structure of terminal box |
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JPS63184407A (en) * | 1987-01-26 | 1988-07-29 | Nec Corp | Conical beam antenna |
-
1991
- 1991-05-15 JP JP3110179A patent/JP2611883B2/en not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JP2611883B2 (en) | 1997-05-21 |
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