アンテナ装置

【課題】低散乱断面積を実現するとともに、相互干渉を低減させたアンテナ装置を得る。
【解決手段】両端が近接するように折り曲げられ、かつ両端が地導体２の近傍に配置され、内部に電離性ガスを含む誘電体チューブと、誘電体チューブの内部において、誘電体チューブの両端に設けられた第１および第２の電極と、電離性ガスをプラズマ状態に保持するためのプラズマ励起電源７と、プラズマ励起電源７と第１の電極とを接続する第１の配線９と、プラズマ励起電源７と第２の電極とを接続する第２の配線１０と、地導体２に設けられた高周波電源８と、第１および第２の配線９、１０の少なくとも一方に、高周波電源８から出力される高周波電力を結合させるための高周波電力結合手段とを備えている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、未使用時の低散乱断面積を実現するアンテナ装置、または近接配置されて切り替え使用する複数のアンテナを有するアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、防衛分野で用いられるアンテナは、低散乱断面積を実現することが望まれており、この種のアンテナは、未使用時に低散乱断面積を実現するためのものである。
また、近接配置された複数のアンテナを切り替えて使用する方向探知システムなどにおいては、非使用アンテナの導体を電気的に透明に構成し、方向探知の精度向上を実現している。
【０００３】
従来から、未使用時にアンテナの導体を電気的に透明にすることが可能なプラズマアンテナの一例が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
図１０は特許文献１に記載された従来のアンテナ装置を示すブロック構成図である。
図１０において、誘電体チューブ１０１の内部には電離性ガスが含まれており、誘電体チューブ１０１内の電離性ガスは、外部電源１０２からの電力供給によりプラズマ状態になる。
【０００４】
プラズマ状態の電離性ガスは高周波における導体として作用するので、プラズマ状態の電離性ガスに対し、結合素子１０４を介して、高周波電源１０３からの高周波電力を供給することにより、誘電体チューブ１０１は、アンテナとして動作する。
このとき、誘電体チューブ１０１と外部電源１０２とを接続する配線に高周波電流が流れるのを防ぐために、高周波をカットするフィルタ１０５、１０６が設置される。
【０００５】
図１０に示す従来のアンテナ装置によれば、外部電源１０２をＯＦＦにすると、誘電体チューブ１０１内の電離性ガスがプラズマ状態から通常状態に変化して、高周波における導電性が失われるので、誘電体チューブ１０１は、高周波に対して電気的に透明に見えることになる。
【０００６】
しかしながら、図１０のアンテナ装置においては、誘電体チューブ１０１が直線状であり、誘電体チューブ１０１の両端に外部電源１０２の配線が接続されているので、アンテナ放射方向は、誘電体チューブ１０１の長手方向の中心点において、長手方向に直交する面で最大となる。したがって、配線または外部電源１０２が放射面を横切る構成となり、アンテナの放射特性を乱す要因となる。また、フィルタ１０５、１０６により、アンテナの放射特性の乱れの影響を多少低減することができるものの、完全にその影響を除去することはできない。
【０００７】
【特許文献１】米国特許５５９４４５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のアンテナ装置は、アンテナの放射特性を乱す構成を有するので、フィルタを設けても、完全にその影響を除去することができないという課題があった。
また、通常、アンテナ装置は自由空間に設置され、それに付随する配線も自由空間に配置されており、配線が高い散乱断面積を有することから、アンテナとして動作する誘電体チューブのみを低散乱断面積に構成しても、装置全体としては高い散乱断面積を有することになるという課題があった。
【０００９】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、未使用時の低散乱断面積を実現するアンテナ装置、または近接配置されて切り替え使用する複数のアンテナを有するアンテナ装置において、相互干渉を低減させたアンテナ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明によるアンテナ装置は、地導体と、両端が近接するように折り曲げられ、かつ両端が地導体の近傍に配置され、内部に電離性ガスを含む誘電体チューブと、誘電体チューブの内部において、誘電体チューブの両端に設けられた第１および第２の電極と、電離性ガスをプラズマ状態に保持するためのプラズマ励起電源と、プラズマ励起電源と第１の電極とを接続する第１の配線と、プラズマ励起電源と第２の電極とを接続する第２の配線と、地導体に設けられた高周波電源と、第１および第２の配線の少なくとも一方に、高周波電源から出力される高周波電力を結合させるための高周波電力結合手段と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、未使用時の低散乱断面積を実現するアンテナ装置、または近接配置されて切り替え使用する複数のアンテナを有するアンテナ装置において、相互干渉を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るアンテナ装置を示す斜視図であり、図２は図１内の地導体２の裏面側の回路構成を示す回路図である。
図１において、アンテナ放射部を構成する誘電体チューブ１は、内部に電離性ガスが充填されており、中央部で折り曲げられて、両端が近接するように細長いＵ（コ）の字状を有している。
【００１３】
誘電体チューブ１の両端は、地導体２の近傍に配置されており、誘電体チューブ１は、地導体２の表面において、折り曲げられた部分が地導体２から遠ざかる位置となるように、かつ地導体２の鉛直方向に配置されている。
【００１４】
誘電体チューブ１の両端には、誘電体チューブ１に対する給電用の第１の電極端子３および第２の電極端子４が配設されており、第１および第２の電極端子３、４は、誘電体チューブ１の内部の電離性ガスと接触し、かつ地導体２に近接している。
第１の電極端子３と一体の第１の配線９は、地導体２上の第１の穴５に挿入され、第２の電極端子４と一体の第２の配線１０は、地導体２上の第２の穴６に挿入されている。
【００１５】
図２において、地導体２の裏面側に位置する第１および第２の配線９、１０の先端部には、プラズマ励振のための給電用のプラズマ励起電源７が接続されている。プラズマ励起電源７は、地導体２の裏面に配置されている。
【００１６】
また、第１および第２の穴５、６の近傍において、第１の配線９と地導体２との間には、キャパシタ１３を介した高周波電源８が設けられている。
第１および第２の配線９、１０の相互間には、キャパシタ１１が設けられ、第１および第２の配線９、１０と地導体２との間には、キャパシタ１２が設けられている。
【００１７】
第１の配線９は、第１の電極端子３とプラズマ励起電源７とを接続するように、第１の穴５を貫通している。同様に、第２の配線１０は、第２の電極端子４とプラズマ励起電源７とを接続するように、第２の穴６を貫通している。
【００１８】
第１および第２の配線９、１０は、使用する高周波の波長λに比べて短い間隔で、複数のキャパシタ１１を介して接続されている。
高周波電源８は、キャパシタ１３を介して、第１の配線９に接続されている。
第１および第２の配線９、１０と地導体２との間を接続するキャパシタ１２は、高周波電源８が接続された第１の配線９の位置からプラズマ励起電源７側に向かって、高周波の波長λの１／４程度離れた位置に配置されている。
【００１９】
なお、すべてのキャパシタ１１〜１３の静電容量は、高周波においてほぼ短絡状態を示し、かつ、プラズマ励起電源７の周波数においてほぼ開放状態を示すように設定されている。
また、誘電体チューブ１の折り曲げられた部分と地導体２との間の距離は、高周波の波長λの１／４程度の長さを有している。
【００２０】
次に、図１および図２に示したこの発明の実施の形態１による動作原理について説明する。
まず、プラズマ励起電源７がＯＮの状態では、プラズマを励振するための低周波電力が第１および第２の電極端子３、４に供給される。
このとき、誘電体チューブ１の内部の電離性ガスがプラズマ状態となり、誘電体チューブ１が高周波において導体として動作する。
【００２１】
また、第１および第２の電極端子３、４は、誘電体チューブ１内のプラズマと接触しているので、プラズマと各電極端子３、４とは導通状態にある。
第１および第２の配線９、１０の相互間は、使用する高周波の波長λに比べて短い間隔で、キャパシタ１１を介して導通されているので、両者は高周波において同電位となり、１本の線として動作する。
【００２２】
第１の配線９には、第１の穴５の近傍において、キャパシタ１３を介して高周波電源８が接続されており、高周波電源８は、地導体２と、第１および第２の配線９、１０とから形成される高周波線路に対して、高周波電力を供給する。
この高周波電力は、アンテナとして動作する誘電体チューブ１側のみならず、プラズマ励起電源７側にも伝達される。
【００２３】
しかし、プラズマ励起電源７側に伝達された高周波電力は、キャパシタ１２の位置で全反射されるので、キャパシタ１２からプラズマ励起電源７側には供給されることはない。
これにより、高周波電力がプラズマ励起電源７内にて消費されることを防ぐことが可能になる。
【００２４】
また、キャパシタ１２は、高周波電力の供給点から波長λの１／４程度の距離に位置しているので、高周波電力の供給点からキャパシタ１２を見込んだインピーダンスは、理想的には無限大となり、アンテナのインピーダンスに影響を与えることはない。
また、キャパシタ１２により、第１および第２の配線９、１０は、地導体２に対して高周波で導通状態になり、アンテナ給電部を除いて同電位に保たれるので、第１および第２の配線９、１０からの不要な高周波の放射を押さえることが可能になる。
【００２５】
以上の構成によれば、誘電体チューブ１の第１および第２の電極端子３、４に高周波電力が同相で供給されるので、Ｕの字形の導体は高周波において１本の導体と等価になり、地導体２上のモノポールアンテナとして動作する。
【００２６】
この場合、誘電体チューブ１の折り曲げられた部分と地導体２との距離は、高周波の波長λの１／４程度の長さを有していれば、アンテナのインピーダンスが共振状態となり、高周波電源８とのインピーダンス整合がとりやすい。
また、誘電体チューブ１以外のアンテナ構成部材（図２参照）は、すべて地導体２の裏側に隠れているので、アンテナの放射特性を乱さないという利点がある。
【００２７】
一方、プラズマ励起電源７がＯＦＦの場合には、誘電体チューブ１は、高周波において誘電体として動作する。
また、誘電体チューブ１以外のアンテナ構成部材は、すべて地導体２の裏側に隠れているので、地導体２の表側は、ほぼ自由空間として作用する。
【００２８】
したがって、地導体２の表側から見た散乱断面積を小さくすることが可能になる。
また、地導体２の表側に複数のアンテナ素子を並べて、複数のアンテナを切り替え動作させる場合には、未使用アンテナのプラズマ励起電源７をＯＦＦすることで、未使用アンテナの部分がほぼ自由空間として作用するので、動作しているアンテナの放射特性を乱さないという利点がある。
【００２９】
以上のように、この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置（図１、図２）は、地導体２と、両端が近接するように折り曲げられ、かつ両端が地導体２の近傍に配置され、内部に電離性ガスを含む誘電体チューブ１と、誘電体チューブ１の内部において、誘電体チューブ１の両端に設けられた第１および第２の電極端子３、４と、電離性ガスをプラズマ状態に保持するためのプラズマ励起電源７とを備えている。
【００３０】
また、プラズマ励起電源７と第１の電極端子３とを接続する第１の配線９と、プラズマ励起電源７と第２の電極端子４とを接続する第２の配線１０と、地導体２に設けられた高周波電源８と、第１および第２の配線の少なくとも一方に、高周波電源８から出力される高周波電力を結合させるための高周波電力結合手段とを備えている。
【００３１】
誘電体チューブ１は、地導体２から鉛直方向に伸びるように配置されている。
高周波電力結合手段は、第１および第２の配線９、１０の少なくとも一方を、地導体２に対して高周波で短絡するキャパシタ１２により構成され、第１および第２の配線９、１０は、地導体２に近接配置されている。
【００３２】
さらに、高周波電源８は、第１および第２の配線９、１０の少なくとも一方と地導体２との間に接続されるとともに、第１または第２の配線９、１０に対するキャパシタ１２の接続位置から第１または第２の電極端子３、４側に向かって、高周波の波長λに対して１／４だけ離れた位置に配置されている。
【００３３】
これにより、未使用時の低散乱断面積を実現するアンテナ装置、または近接配置されて切り替え使用する複数のアンテナを有するアンテナ装置において、相互干渉を低減させることができる。
すなわち、未使用時のアンテナの低散乱断面積を実現するとともに、相互干渉を低減させることができる。
【００３４】
なお、図１では、誘電体チューブ１を地導体２の鉛直方向に直線上に配置したが、誘電体チューブ１をヘリカル状に形成してもよく、また、地導体２に対して平行に配置されるように折り曲げても同様の効果を有する。
【００３５】
さらに、高周波電源８からの高周波電力の供給点からキャパシタ１２を見込んだインピーダンスを大きく見せるために、キャパシタ１２と高周波電力の供給点との距離を、高周波の波長λの１／４程度に設定したが、その代替え手段として、キャパシタ１２の設置部分に、直列にインダクタを挿入しても同様の効果を示すことは言うまでもない。
【００３６】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１（図１、図２）では、地導体２を用いたが、図３のように、地導体２を削除してもよい。
図３はこの発明の実施の形態２に係るアンテナ装置を示す側面図であり、前述（図１参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「ａ」を付して詳述を省略する。
【００３７】
図３においては、地導体２が不要なので、前述のキャパシタ１２も不要となる。
この場合、基本的構成は前述の実施の形態１（図１、図２）と同様なので、前述と異なる部分についてのみ説明する。
【００３８】
図３において、誘電体チューブ１ａは、ループ状に曲げられている。
高周波電源８は、各電源端子に挿入された２つのキャパシタ１３を介して、第１および第２の配線９、１０に接続されている。
【００３９】
また、第１の配線９と第２の配線１０との間に挿入されたキャパシタ１１は、高周波電源８が接続された位置からプラズマ励起電源７側に向かって、高周波の波長λの１／４程度だけ離れた位置に配置されている。
この場合、第１および第２の電極端子３、４側の１／４波長の範囲においては、キャパシタ１１（図２参照）が不要となる。
【００４０】
次に、図３に示したこの発明の実施の形態２による動作原理について説明する。
まず、プラズマ励起電源７がＯＮ状態の場合の動作について説明する。
この場合、高周波電源８は、第１の配線９と第２の配線１０との間に配置されるので、第１の配線９と第２の配線１０との間に高周波電力を供給する。
【００４１】
したがって、誘電体チューブ１ａは、ループアンテナとして動作させることが可能となり、前述の実施の形態１におけるモノポールアンテナとは異なる放射パターンを実現することができる。
【００４２】
第１の配線９と第２の配線１０との間に供給された高周波電力は、プラズマ励起電源７側にも伝達されるが、プラズマ励起電源７側に伝達された高周波電力は、キャパシタ１１の位置で全反射されるので、キャパシタ１１からプラズマ励起電源７側に高周波電力が供給されることはない。
これにより、高周波電力がプラズマ励起電源７内にて消費されることを防ぐことが可能になる。
【００４３】
また、キャパシタ１１は、高周波電力の供給点から波長λの１／４程度の距離に位置しているので、高周波電力の供給点からキャパシタ１１を見込んだインピーダンスは、理想的には無限大となり、アンテナのインピーダンスに影響を与えることはない。
【００４４】
また、図３の構成によれば、プラズマを誘起するための第１および第２の電極端子３、４が近接配置されるので、第１および第２の配線９、１０が、アンテナ放射部を構成する誘電体チューブ１ａを横切ることないので、各配線９、１０がアンテナの放射特性に悪影響を与えないという利点がある。
【００４５】
次に、プラズマ励起電源７がＯＦＦ状態の場合の動作について説明する。
通常、アンテナ装置を設置する場合には、放射部分を自由空間に配置し、その他の給電回路などを放射に影響しない部分に配置する。
図３のアンテナ装置では、誘電体チューブ１ａのみを自由空間に配置し、それ以外の部材を放射に影響しない部分に配置する構成が可能なので、散乱断面積を小さくすることが可能になる。
【００４６】
また、複数のアンテナ素子を並べて、複数アンテナを切り替え動作させる場合には、未使用アンテナのプラズマ励起電源７をＯＦＦすることにより、未使用アンテナの部分がほぼ自由空間として作用するので、動作しているアンテナの放射特性を乱さないという利点がある。
【００４７】
以上のように、この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置（図３）は、両端が近接するように折り曲げられ、内部に電離性ガスを含む誘電体チューブ１ａと、誘電体チューブ１ａの内部において、誘電体チューブ１ａの両端に設けられた第１および第２の電極端子３、４と、電離性ガスをプラズマ状態に保持するためのプラズマ励起電源７とを備えている。
【００４８】
また、プラズマ励起電源７と第１の電極端子３とを接続する第１の配線９と、プラズマ励起電源７と第２の電極端子４とを接続する第２の配線１０と、第１の配線９と第２の配線１０との間に接続された高周波電源８と、第１の配線９と第２の配線１０との間に、高周波電源８から出力される高周波電力を結合させるための高周波電力結合手段とを備えている。
【００４９】
高周波電力結合手段は、第１の配線９と第２の配線１０とを高周波で短絡するキャパシタ１１により構成されている。
また、高周波電源８は、キャパシタ１１が接続された位置から第１または第２の電極端子３、４側に向かって、高周波の波長λに対して１／４だけ離れた位置に配置されている。
【００５０】
これにより、前述と同様に、未使用時の低散乱断面積を実現するアンテナ装置、または近接配置されて切り替え使用する複数のアンテナを有するアンテナ装置において、相互干渉を低減させることができる。
すなわち、未使用時のアンテナの低散乱断面積を実現するとともに、相互干渉を低減させることができる。
【００５１】
実施の形態３．
なお、上記実施の形態２（図３）では、地導体２を削除したが、図４および図５のように、地導体２を用いてもよい。
図４はこの発明の実施の形態３に係るアンテナ装置を示す斜視図であり、図５は図４内の地導体２の裏面側の回路構成を示す回路図である。
図４、図５において、前述（図１〜図３参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
【００５２】
図４、図５において、基本的な構成は前述の実施の形態１（図１、図２）と同様なので、ここでは前述と異なる部分についてのみ説明する。
図４において、地導体２上には、前述の実施の形態２（図３）と同形状のループ状に曲げられた誘電体チューブ１ａが立設されている。
【００５３】
図５において、高周波電源８が接続された位置からプラズマ励起電源７側に向かって、高周波の波長λの１／４程度離れた位置には、第１の配線９と第２の配線１０との間を接続するキャパシタ１１が配置されている。なお、第１および第２の電極端子３、４側の１／４波長の範囲にあるキャパシタ１１（図２参照）は、前述の実施の形態２（図３）と同様に削除されている。
また、第２の配線１０には、第１の配線９における高周波電源８が接続された部分の近傍において、第２の配線１０と地導体２とを接続するキャパシタ１２が設けられている。
【００５４】
次に、図４および図５に示したこの発明の実施の形態３による動作原理について説明する。
まず、プラズマ励起電源７がＯＮ状態の場合の動作について説明する。
この場合、高周波電源８は、第１の配線９と地導体２との間に接続され、かつ接続点の近傍において、第２の配線１０と地導体２とが、キャパシタ１２を介して高周波で短絡されているので、第１の配線９と第２の配線１０との間に高周波電力が供給される。
【００５５】
したがって、誘電体チューブ１ａは、ループアンテナとして動作させることが可能となり、前述の実施の形態１のモノポールアンテナとは異なる放射パターンを実現することができる。
【００５６】
また、第１の配線９と第２の配線１０との間に供給された高周波電力は、プラズマ励起電源７側にも伝達されるが、プラズマ励起電源７側に伝達された高周波電力は、キャパシタ１１の位置で全反射されるので、キャパシタ１１からプラズマ励起電源７側に高周波電力が供給されることはない。
これにより、高周波電力がプラズマ励起電源７内にて消費されることを防ぐことが可能になる。
【００５７】
また、キャパシタ１１は、高周波電力の供給点から波長λの１／４程度の距離に位置しているので、高周波電力の供給点からキャパシタ１１を見込んだインピーダンスは、理想的には無限大となり、アンテナのインピーダンスに影響を与えることはない。
【００５８】
また、キャパシタ１２により、第１および第２の配線９、１０は、地導体２に対して高周波で導通状態になり、アンテナ給電部を除いて同電位に保たれるので、第１および第２の配線９、１０からの不要な高周波の放射を押さえることが可能になる。
また、誘電体チューブ１ａ以外のアンテナ構成部材は、すべて地導体２の裏側に隠れているので、アンテナの放射特性を乱さないという利点がある。
【００５９】
また、プラズマ励起電源７がＯＦＦ状態の場合、誘電体チューブ１ａ以外のすべてのアンテナ構成部材が地導体２の裏側に隠れていることから、地導体２の表側は、ほぼ自由空間として作用するので、地導体２の表側から見た散乱断面積を小さくすることが可能になる。
【００６０】
さらに、地導体２の表側に複数のアンテナ素子を並べて、複数のアンテナを切り替え動作させる場合には、未使用アンテナのプラズマ励起電源７をＯＦＦすることにより、未使用アンテナの部分がほぼ自由空間として作用するので、動作しているアンテナの放射特性を乱さないという利点がある。
【００６１】
以上のように、この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置（図４、図５）は、地導体２と、両端が近接するように折り曲げられ、かつ両端が地導体２の近傍に配置され、内部に電離性ガスを含む誘電体チューブ１ａと、誘電体チューブ１ａの内部において、誘電体チューブ１ａの両端に設けられた第１および第２の電極端子３、４と、電離性ガスをプラズマ状態に保持するためのプラズマ励起電源７とを備えている。
【００６２】
また、プラズマ励起電源７と第１の電極端子３とを接続する第１の配線９と、プラズマ励起電源７と第２の電極端子４とを接続する第２の配線１０と、地導体２に設けられた高周波電源８と、第１の配線９と第２の配線１０とを高周波で短絡する第１のキャパシタ１１と、第２の配線１０と地導体２との間を高周波で短絡する第２のキャパシタ１２とを備えている。
【００６３】
誘電体チューブ１ａは、ループ状に形成されており、高周波電源８は、地導体２と第１の配線９との間に接続されている。
第２のキャパシタ１２は、第１のキャパシタ１１が接続された位置から第１または第２の電極端子３、４側に向かって、高周波の波長λに対して１／４だけ離れた位置に配置されている。
【００６４】
これにより、前述と同様に、未使用時の低散乱断面積を実現するアンテナ装置、または近接配置されて切り替え使用する複数のアンテナを有するアンテナ装置において、相互干渉を低減させることができる。
すなわち、未使用時のアンテナの低散乱断面積を実現するとともに、相互干渉を低減させることができる。
【００６５】
実施の形態４．
なお、上記実施の形態２（図３）では、ループ状の誘電体チューブ１ａを用いたが、図６のように、Ｔの字状の誘電体チューブ１ｂを用いてもよい。
図６はこの発明の実施の形態４に係るアンテナ装置を示す側面図であり、前述（図３参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「ｂ」を付して詳述を省略する。
【００６６】
図６において、基本的な構成は、前述の実施の形態２と同様なので、ここでは前述と異なる部分についてのみ説明する。
この場合、Ｔの字状に曲げられた誘電体チューブ１ｂが用いられている。Ｔの字状に形成された誘電体チューブ１ｂを用いることにより、折り返しダイポールアンテナとして動作させることが可能になる。
【００６７】
折り返しダイポールにおいては、アンテナが自己平衡作用を有しているので、不要な電流の放射を抑制するという利点がある。
以下、図７および図８を参照しながら、自己平衡作用の原理について説明する。
図７は通常のダイポールアンテナを概略的に示す構成図であり、図８はこの発明の実施の形態４による折り返しダイポールアンテナを概略的に示す構成図である。
【００６８】
図７および図８において、プラズマ励起電源７などの回路構成は、高周波においてアンテナに影響しないように対策が施されているので、省略されている。
まず、図７に示す通常のダイポールアンテナにおいては、高周波電源８に平衡２線として動作する配線２１、２２が接続され、各配線２１、２２の先端に、放射部となる導体素子２３、２４が接続されている。
【００６９】
この場合、配線２１には、破線矢印で示す電流Ｂ１が流れ、配線２２には、破線矢印で示す電流Ｂ２が流れる。
また、導体素子２３には、１点鎖線で示す電流Ａ１が流れ、導体素子２４には、１点鎖線で示す電流Ａ２が流れる。
【００７０】
図７において、アンテナ構造が完全に左右対称であれば、Ａ１＝Ａ２、Ｂ１＝Ｂ２となる。通常、配線２１、２２は、高周波の波長λに比べて十分に近接配置されているので、電流Ｂ１と電流Ｂ２とが打ち消し合って、配線２１、２２の部分から放射される電力は無視できる程度になる。
【００７１】
しかし、アンテナ構造の誤差やその他の要因によって左右の対称性が崩れると、Ｂ１≠Ｂ２となり、電流Ｂ１と電流Ｂ２との間で打ち消し合わない成分が生じるので、不平衡成分が生じる。電流の不平衡成分は、ダイポールアンテナの交差偏波として放射され、ダイポールアンテナの特性を劣化させることになる。
【００７２】
一方、図８に示すこの発明の実施の形態４による折り返しダイポールアンテナにおいては、導体素子２３ａ、２４ａが連続的な一筆書の形状を有することから、アンテナ構造の左右対称性が崩れた場合でも、アンテナの形状自体に平衡作用があるので、Ｂ１＝Ｂ２の条件が保たれる。
【００７３】
したがって、電流の不平衡成分が生じることはなく、ダイポールアンテナの特性劣化を防ぐことが可能になる。
なお、ここでは、地導体２を削除したが、地導体２を設けることも可能である。
【００７４】
以上のように、この発明の実施の形態４に係るアンテナ装置（図６、図８）によれば、誘電体チューブ１ｂは、Ｔの字状に形成されており、折り返しダイポールの構成は、一筆書の形状を有している。
【００７５】
これにより、折り曲げて構成された誘電体チューブ１（図１参照）を有するプラズマアンテナの構成と親和性があり、プラズマアンテナを構成しやすいという利点がある。
また、誘電体チューブ１ｂ以外のアンテナ構成部材を、放射部として動作する導体素子２３、２４から離すことが可能となるので、アンテナの放射特性を乱さないという利点がある。
【００７６】
また、プラズマ励起電源７がＯＦＦ状態の場合には、誘電体チューブ１ｂ以外のアンテナ構成部材を、放射部として動作する導体素子２３、２４から離すことが可能となるので、散乱断面積を小さくすることが可能になる。
【００７７】
また、複数のアンテナ素子を並べて、複数のアンテナを切り替え動作させる場合には、未使用アンテナのプラズマ励起電源７をＯＦＦすることにより、未使用アンテナの部分がほぼ自由空間として作用するので、動作しているアンテナの放射特性を乱さないという利点がある。
【００７８】
実施の形態５．
なお、上記実施の形態４（図６、図８）では、単一の誘電体チューブ１ｂを用いたが、図９のように、第１および第２の誘電体チューブ１ｃ、１ｄを近接して並設し、全体としてＴの字状の誘電体チューブを構成してもよい。
図９はこの発明の実施の形態５に係るアンテナ装置を示す側面図であり、前述（図６参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「ｃ、ｄ」を付して詳述を省略する。
【００７９】
図９において、第１の誘電体チューブ１ｃは、第１のプラズマ励起電源７ｃにより給電され、第２の誘電体チューブ１ｄは、第２のプラズマ励起電源７ｄにより給電される。
第１および第２の誘電体チューブ１ｃ、１ｄは、両端が近接するように折り曲げられ、かつ、各折り曲げ端部が互いに逆方向となるように、それぞれ中央部にて直角方向に曲げられており、Ｌの字形を有している。
【００８０】
第１の誘電体チューブ１ｃと同様に、第２の誘電体チューブ１ｄの内部には、電離性ガスが充填されている。
また、第２の誘電体チューブ１ｄの両端の内部には、第３および第４の電極端子１５、１６が設けられており、各電極端子１５、１６は、第２の誘電体チューブ１ｄ内の電離性ガスと接触している。
【００８１】
第３および第４の電極端子１５、１６には、第３および第４の配線１８、１９が接続されており、第３の配線１８と第４の配線１９との間は、キャパシタ１１ｄを介して、高周波で短絡されている。
【００８２】
Ｌの字形を有する第１および第２の誘電体チューブ１ｃ、１ｄは、第１の誘電体チューブ１ｃの第１および第２の電極端子３、４から延在する直線部分と、第２の誘電体チューブ１ｄの第３および第４の電極端子１５、１６から延在する直線部分とが、近接して平行になるように配置されることにより、全体としてＴの字形を構成している。
【００８３】
第１の誘電体チューブ１ｃにおいて、第１の電極端子３と第１のプラズマ励起電源７ｃとを接続するように第１の配線９が設置され、第２の電極端子４と第１のプラズマ励起電源７ｃとを接続するように第２の配線１０が設置されている。
同様に、第２の誘電体チューブ１ｄにおいて、第３の電極端子１５と第２のプラズマ励起電源７ｄとを接続するように第３の配線１８が設置され、第４の電極端子１６と第２のプラズマ励起電源７ｄとを接続するように第４の配線１９が設置されている。
【００８４】
第１の配線９と第２の配線１０との間には、高周波の波長λに比べて十分小さい間隔でキャパシタ１１ｃが配置され、同様に、第３の配線１８と第４の配線１９との間には、高周波の波長λに比べて十分小さい間隔でキャパシタ１１ｄが配置される。
【００８５】
高周波電源８は、各電源端子に挿入された２つのキャパシタ１３を介して、第１の配線９と第３の配線１８との間に接続されている。
第１の配線９と第３の配線１８との間において、高周波電源８が接続された位置から第１および第２のプラズマ励起電源７ｃ、７ｄ側に向かって、高周波の１／４波長程度離れた位置にキャパシタ１２が配置されている。
【００８６】
なお、すべてのキャパシタ１１ｃ、１１ｄ、１２、１３の静電容量は、高周波においてほぼ短絡状態を示し、第１および第２のプラズマ励起電源７ｃ、７ｄの周波数においてほぼ開放状態を示すように設定されている。
【００８７】
次に、図９に示したこの発明の実施の形態８による動作原理について説明する。
まず、プラズマ励起電源７ｃ、７ｄがＯＮ状態の場合の動作について説明する。なお、前述と同様に動作する部分については、その説明を省略する。
【００８８】
第１の誘電体チューブ１ｃの第１および第２の電極端子３、４から延在する２本の直線部分は、第１および第２の配線９、１０の部分において、高周波で短絡状態にあるので、１本の線として見なせる。以下、第１および第２の配線９、１０（直線部分）を第１の束という。
【００８９】
同様に、第２の誘電体チューブ１ｄの第３および第４の電極端子１５、１６から延在する２本の直線部分は、第３および第４の配線１８、１９の部分において、高周波で短絡状態にあるので、１本の線として見なせる。以下、第３および第４の配線１８、１９（直線部分）を第２の束という。
【００９０】
第１および第２の束により、平行の２線が形成され、この２線に高周波電源８から高周波電力が励起される。
高周波電力は、アンテナとして動作する第１および第２の誘電体チューブ１ｃ、１ｄ側のみならず、第１および第２のプラズマ励起電源７ｃ、７ｄ側にも伝達されるが、プラズマ励起電源７ｃ、７ｄ側に伝達された高周波電力は、キャパシタ１２の位置で全反射される。
【００９１】
したがって、キャパシタ１２からプラズマ励起電源７ｃ、７ｄ側には、高周波電力が供給されないので、高周波電力が第１のプラズマ励起電源７ｃまたは第２のプラズマ励起電源７ｄ内で消費されることを防ぐことが可能になる。
【００９２】
また、キャパシタ１２は、高周波電力の供給点から波長λの１／４程度の距離に位置しているので、高周波電力の供給点からキャパシタ１２を見込んだインピーダンスは、理想的には無限大となり、アンテナのインピーダンスに影響を与えることはない。
【００９３】
第１の束と第２の束との間に励起された高周波電力は、第１および第２の束の先端に配置された第１および第２の誘電体チューブ１ｃ、１ｄ（ダイポールアンテナ）から放射される。
【００９４】
図９のアンテナ装置によれば、第１および第２の誘電体チューブ１ｃ、１ｄ以外のアンテナ構成部材を、ダイポールアンテナから離すことが可能となるので、アンテナの放射特性を乱さないという利点がある。
【００９５】
また、第１および第２のプラズマ電源７ｃ、７ｄがＯＦＦ状態の場合には、誘電体チューブ１ｃ、１ｄ以外のアンテナ構成部材を、ダイポールアンテナから離すことが可能となるので、散乱断面積を小さくすることが可能になる。
【００９６】
また、複数のアンテナ素子を並べて、複数のアンテナを切り替え動作させる場合には、未使用アンテナの第１および第２のプラズマ電源７ｃ、７ｄをＯＦＦすることにより、未使用アンテナの部分がほぼ自由空間として作用するので、動作しているアンテナの放射特性を乱さないという利点がある。
なお、ここでは、地導体２を削除したが、地導体２を設けることも可能である。
【００９７】
以上のように、この発明の実施の形態５に係るアンテナ装置は、両端が近接するように折り曲げられ、かつ折り曲げ端部が第１の直角方向に折り曲げられ、内部に電離性ガスを含む第１の誘電体チューブ１ｃと、第１の誘電体チューブ１ｃに近接して並設され、両端が近接するように折り曲げられ、かつ折り曲げ端部が、第１の直角方向とは反対側の第２の直角方向に折り曲げられ、内部に電離性ガスを含む第２の誘電体チューブ１ｄとを備えており、第１および第２の誘電体チューブ１ｃ、１ｄは、全体としてＴの字状を構成している。
【００９８】
また、第１の誘電体チューブ１ｃの内部において、第１の誘電体チューブ１ｃの両端に設けられた第１および第２の電極端子３、４と、第２の誘電体チューブ１ｄの内部において、第２の誘電体チューブ１ｄの両端に設けられた第３および第４の電極端子１５、１６と、第１の誘電体チューブ１ｃ内の電離性ガスをプラズマ状態に保持するための第１のプラズマ励起電源７ｃと、第２の誘電体チューブ１ｄ内の電離性ガスをプラズマ状態に保持するための第２のプラズマ励起電源７ｄとを備えている。
【００９９】
また、第１のプラズマ励起電源７ｃと第１の電極端子３とを接続する第１の配線９と、第１のプラズマ励起電源７ｃと第２の電極端子４とを接続する第２の配線１０と、第２のプラズマ励起電源７ｄと第３の電極端子１５とを接続する第３の配線１８と、第２のプラズマ励起電源７ｄと第４の電極端子１６とを接続する第４の配線１９と、第１の配線９と第３の配線１８との間に接続された高周波電源８と、第１の配線９と第３の配線１８とを高周波で短絡するキャパシタ１２とを備えている。
【０１００】
さらに、高周波電源８は、キャパシタ１２が接続された位置から第１〜第４の電極端子３、４、１５、１６側に向かって、高周波の波長λに対して１／４だけ離れた位置に配置されている。
これにより、前述と実施の形態１〜４と同様の作用効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置を示す斜視図である。
【図２】図１内の地導体の裏面側の構成を示す回路図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置を示す側面図である。
【図４】この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置を示す斜視図である。
【図５】図４内の地導体の裏面側の構成を示す回路図である。
【図６】この発明の実施の形態４に係るアンテナ装置を示す側面図である。
【図７】この発明の実施の形態４による作用効果を説明するための通常のダイポールアンテナを示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態４による作用効果を説明図するための折り返しダイポールアンテナを示す構成図である。
【図９】この発明の実施の形態５に係るアンテナ装置を示す側面図である。
【図１０】従来のアンテナ装置を示す回路ブロック図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１、１ａ、１ｂ誘電体チューブ、１ｃ第１の誘電体チューブ、１ｄ第２の誘電体チューブ、２地導体、３第１の電極端子、４第２の電極端子、７プラズマ励起電源、７ｃ第１のプラズマ励起電源、７ｄ第２のプラズマ励起電源、９第１の配線、１０第２の配線、８高周波電源、１１、１２キャパシタ、１１第１のキャパシタ、１２第２のキャパシタ、１５第３の電極端子、１６第４の電極端子、１８第３の配線、１９第４の配線。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
地導体と、
両端が近接するように折り曲げられ、かつ前記両端が前記地導体の近傍に配置され、内部に電離性ガスを含む誘電体チューブと、
前記誘電体チューブの内部において、前記誘電体チューブの両端に設けられた第１および第２の電極端子と、
前記電離性ガスをプラズマ状態に保持するためのプラズマ励起電源と、
前記プラズマ励起電源と前記第１の電極端子とを接続する第１の配線と、
前記プラズマ励起電源と前記第２の電極端子とを接続する第２の配線と、
前記地導体に設けられた高周波電源と、
前記第１および第２の配線の少なくとも一方に、前記高周波電源から出力される高周波電力を結合させるための高周波電力結合手段と、
を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記高周波電力結合手段は、前記第１および第２の配線の少なくとも一方を、前記地導体に対して高周波で短絡するキャパシタにより構成され、
前記第１および第２の配線は、前記地導体に近接配置され、
前記高周波電源は、前記第１および第２の配線の少なくとも一方と前記地導体との間に接続されるとともに、前記第１または第２の配線に対する前記キャパシタの接続位置から前記第１または第２の電極端子側に向かって、前記高周波の波長に対して１／４だけ離れた位置に配置されたことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
両端が近接するように折り曲げられ、内部に電離性ガスを含む誘電体チューブと、
前記誘電体チューブの内部において、前記誘電体チューブの両端に設けられた第１および第２の電極端子と、
前記電離性ガスをプラズマ状態に保持するためのプラズマ励起電源と、
前記プラズマ励起電源と前記第１の電極端子とを接続する第１の配線と、
前記プラズマ励起電源と前記第２の電極端子とを接続する第２の配線と、
前記第１の配線と前記第２の配線との間に接続された高周波電源と、
前記第１の配線と前記第２の配線との間に、前記高周波電源から出力される高周波電力を結合させるための高周波電力結合手段と、
を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
前記高周波電力結合手段は、前記第１の配線と前記第２の配線とを高周波で短絡するキャパシタにより構成され、
前記高周波電源は、前記キャパシタが接続された位置から前記第１または第２の電極端子側に向かって、前記高周波の波長に対して１／４だけ離れた位置に配置されたことを特徴とする請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
地導体と、
両端が近接するように折り曲げられ、かつ前記両端が前記地導体の近傍に配置され、内部に電離性ガスを含む誘電体チューブと、
前記誘電体チューブの内部において、前記誘電体チューブの両端に設けられた第１および第２の電極端子と、
前記電離性ガスをプラズマ状態に保持するためのプラズマ励起電源と、
前記プラズマ励起電源と前記第１の電極端子とを接続する第１の配線と、
前記プラズマ励起電源と前記第２の電極端子とを接続する第２の配線と、
前記地導体に設けられた高周波電源と、
前記第１の配線と前記第２の配線とを高周波で短絡する第１のキャパシタと、
前記第２の配線と前記地導体との間を高周波で短絡する第２のキャパシタと、
を備え、
前記高周波電源は、前記第１のキャパシタが接続された位置から前記第１または第２の電極端子側に向かって、前記高周波の波長に対して１／４だけ離れた位置において、前記地導体と前記第１の配線との間に接続され、
前記第２のキャパシタは、前記第１のキャパシタが接続された位置から前記第１または第２の電極端子側に向かって、前記高周波の波長に対して１／４だけ離れた位置に配置されたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項６】
前記誘電体チューブは、前記地導体から鉛直方向に伸びるように配置されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記誘電体チューブは、ループ状に形成されたことを特徴とする請求項３から請求項５までのいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記誘電体チューブは、Ｔの字状に形成されたことを特徴とする請求項３から請求項５までのいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
両端が近接するように折り曲げられ、かつ折り曲げ端部が第１の直角方向に折り曲げられ、内部に電離性ガスを含む第１の誘電体チューブと、
前記第１の誘電体チューブに近接して並設され、両端が近接するように折り曲げられ、かつ折り曲げ端部が、前記第１の直角方向とは反対側の第２の直角方向に折り曲げられ、内部に電離性ガスを含む第２の誘電体チューブと、
前記第１の誘電体チューブの内部において、前記第１の誘電体チューブの両端に設けられた第１および第２の電極端子と、
前記第２の誘電体チューブの内部において、前記第２の誘電体チューブの両端に設けられた第３および第４の電極端子と、
前記第１の誘電体チューブ内の電離性ガスをプラズマ状態に保持するための第１のプラズマ励起電源と、
前記第２の誘電体チューブ内の電離性ガスをプラズマ状態に保持するための第２のプラズマ励起電源と、
前記第１のプラズマ励起電源と前記第１の電極端子とを接続する第１の配線と、
前記第１のプラズマ励起電源と前記第２の電極端子とを接続する第２の配線と、
前記第２のプラズマ励起電源と前記第３の電極端子とを接続する第３の配線と、
前記第２のプラズマ励起電源と前記第４の電極端子とを接続する第４の配線と、
前記第１の配線と前記第３の配線との間に接続された高周波電源と、
前記第１の配線と前記第３の配線とを高周波で短絡するキャパシタと、
を備え、
前記高周波電源は、前記キャパシタが接続された位置から前記第１〜第４の電極端子側に向かって、前記高周波の波長に対して１／４だけ離れた位置に配置されたことを特徴とするアンテナ装置。

【図１】