CN110431713B - 天线装置 - Google Patents

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Abstract

线路导体(7)构成为在一端(7a)与中空圆筒导体(6)的侧面连接且另一端(7b)开放的状态下，以围绕中空圆筒导体(6)的外周的方式，在下表面导体(1)与上表面导体(3)之间配置成与下表面导体(1)平行。由此，不设置具有工作频率f下的大约λ/4的长度的导水管，就能够对导电性液体(12)进行高效的供电。

Description

天线装置
技术领域
本发明涉及将导电性的液体向外部排出的天线装置。
背景技术
天线装置一般根据与工作频率对应的波长来确定大小。因此，在工作频率低的频率下，天线装置的高度有时为几米至几十米。
在工作频率低的频率下，一般而言，必须将几米至几十米长的金属柱立起于地面，而且，需要支承长的金属柱的基础，因此存在天线装置的设置困难的情况。
使用导电性的液体即导电性液体作为辐射元件的天线装置由于不需要将金属柱立起于地面，即使在工作频率低的频率下，也能够容易设置。
作为导电性液体，例如可以使用丰富存在于自然界的海水。但是，海水那样的导电性液体与金属相比，导电率低，损失大。
因此，在使用导电性液体作为辐射元件的天线装置中，尽可能消除供电结构中的损失，使得能够对导电性液体进行高效的供电比较重要。
在以下的专利文献1中，对于使用导电性液体作为辐射元件的天线装置，公开了以下这样的天线装置：在导水管的喷出口附近设置供电点，使从供电点向导电性液体的供水侧离开了工作频率下的波长的大约四分之一的距离的导水管端部与地导体电短路。
由此，在本天线装置中，能够抑制流到供水侧的不需要的电流，因此能够向导电性液体高效地供电。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2015/115333号
发明内容
发明要解决的课题
以往的天线装置例如需要在与设置面水平的方向上设置具有工作频率下的波长的大约四分之一的长度的导水管。因此，存在与设置面水平的方向的供电结构增大的课题。
本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于得到一种天线装置，其不设置具有工作频率下的波长的大约四分之一的长度的导水管，就能够向导电性液体进行高效的供电。
用于解决课题的手段
本发明的天线装置具备：下表面导体，其在中心设置有第1孔；上表面导体，其在中心设置有直径比第1孔的直径大的第2孔，并且以第1孔的中心轴与第2孔的中心轴重合的方式与下表面导体平行地配置；侧面导体，其连接下表面导体的外周部与上表面导体的外周部；中空圆筒导体，其具有与第1孔的直径相同的内径，且具有比第2孔的直径小的外径，中空圆筒导体的下侧的端部与下表面导体连接，使得第1孔的中心轴与内径的中心轴重合；线路导体，其在一端与中空圆筒导体的侧面连接且另一端开放的状态下，以围绕中空圆筒导体的外周的方式，在下表面导体与上表面导体之间配置成与下表面导体平行；以及供电点，其一端与下表面导体连接，另一端与线路导体连接，供电点被施加交流电压，从第1孔供给的导电性的液体通过中空圆筒导体的内部，从中空圆筒导体的内部向外部排出。
发明效果
根据本发明，线路导体构成为在一端与中空圆筒导体的侧面连接且另一端开放的状态下，以围绕中空圆筒导体的外周的方式，在下表面导体与上表面导体之间配置成与下表面导体平行，因此具有如下的效果：不设置具有工作频率下的波长的大约四分之一的长度的导水管，就能够向导电性液体进行高效的供电。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的天线装置的立体图。
图2是示出本发明的实施方式1的天线装置的剖视图。
图3是示出本发明的实施方式1的天线装置中的导体上的高频电力的传输路径的示意图。
图4是示出本发明的实施方式1的天线装置的等效电路。
图5是将泵13与本发明的实施方式1的天线装置的供电结构11连接、并将天线装置的供电结构11配置在海平面的情况下的侧视图。
图6是示出图5的天线装置的供电结构11的剖视图。
图7是以史密斯圆图示出本发明的实施方式1的天线装置的输入阻抗Zin的频率依赖性的说明图。
图8是示出图5的天线装置中的xy面成为海平面时的xyz坐标的z-x面及x-y面的工作增益中的辐射图案的计算结果的说明图。
图9是示出本发明的实施方式2的天线装置的立体图。
图10是示出本发明的实施方式2的天线装置的剖视图。
图11是示出本发明的实施方式3的天线装置的立体图。
图12是示出本发明的实施方式3的天线装置的剖视图。
图13是示出本发明的实施方式4的天线装置的立体图。
图14是示出本发明的实施方式4的天线装置的剖视图。
图15是示出本发明的实施方式5的天线装置的剖视图。
图16中，图16A是示出电介质基板26的第一层的铜箔图案的俯视图，图16B是示出电介质基板26的第二层的铜箔图案的俯视图，图16C是示出电介质基板26的第三层的铜箔图案的俯视图。
具体实施方式
以下，为了更详细地说明本发明，根据附图，对用于实施本发明的方式进行说明。
实施方式1.
图1是示出本发明的实施方式1的天线装置的立体图，图2是示出本发明的实施方式1的天线装置的剖视图。
在图1及图2中，下表面导体1是由有限的大小构成的圆盘状的导体，在中心设置有圆形孔即第1孔2。
上表面导体3是由与下表面导体1相同的大小构成的圆盘状的导体，在中心设置有直径比第1孔2的直径大的第2孔4。
此外，上表面导体3以第1孔2的中心轴与第2孔4的中心轴重合的方式与下表面导体1平行地配置。
侧面导体5是连接下表面导体1的外周部1a与上表面导体3的外周部3a的导体。
中空圆筒导体6是具有与设置于下表面导体1的第1孔2的直径相同的内径6a且具有比设置于上表面导体3的第2孔4小的外径6b的导体。
此外，中空圆筒导体6的管轴方向的长度(图2中为纸面上下方向)与从下表面导体1至上表面导体3的距离相同，中空圆筒导体6的下侧的端部6c与下表面导体1连接，使得第1孔2的中心轴与内径6a的中心轴重合。
线路导体7是以下这样的平面状的导体：该平面状的导体在一端7a与中空圆筒导体6的侧面连接且另一端7b开放的状态下，以围绕中空圆筒导体6的外周的方式，在下表面导体1与上表面导体3之间配置成与下表面导体1及上表面导体3平行。
此外，线路导体7的从一端7a至另一端7b的线路长度是工作频率f下的波长的大概四分之一(＝λ/4)的长度。λ是与工作频率f对应的波长。
在本实施方式1中，对线路导体7的线路长度大概为λ/4的长度的例子进行说明，但不限于此，例如线路导体7的线路长度可以是λ/4的N倍(N＝1、2、3)的长度。
供电点8的一端与下表面导体1连接，另一端与线路导体7连接。
供电点8若与未图示的收发器连接，则在下表面导体1与线路导体7之间施加交流电压。
防水罩9是直径9a比第2孔4的直径大的绝缘性的圆盘。防水罩9是绝缘性的圆盘即可，例如树脂制的圆盘等符合要求。
在防水罩9的中心，设置有与中空圆筒导体6的内径6a相同直径的第3孔10。
防水罩9中，第3孔10的中心轴与中空圆筒导体6的中心轴重合，底面9b分别与中空圆筒导体6的上侧的端部6d及上表面导体3的上侧的面3b紧密接触。
由此，防止水向由下表面导体1、上表面导体3、侧面导体5及中空圆筒导体6构成的空洞浸入。
本实施方式1的天线装置的供电结构11由下表面导体1、上表面导体3、侧面导体5、中空圆筒导体6、线路导体7、供电点8及防水罩9构成。
导电性液体12是从设置于下表面导体1的第1孔供给并通过中空圆筒导体6的内部且从第3孔10向外部排出的导电性的液体，作为辐射元件工作。
接下来对工作进行说明。
例如，收发器与供电点8连接，由此在下表面导体1与线路导体7之间被施加高频的交流电压。
通过在下表面导体1与线路导体7之间施加高频的交流电压，夹在下表面导体1与上表面导体3之间的线路导体7作为带状线路工作，高频的电力在线路导体7中传输。
此处，图3是示出本发明的实施方式1的天线装置中的导体上的高频电力的传输路径的示意图。
高频电力分为以下三条路径来传输：经由中空圆筒导体6而与下表面导体1短路的路径A；朝向线路导体7的另一端7b即开放端的路径B；以及朝向第2孔4的路径C。
图4是示出本发明的实施方式1的天线装置的等效电路。
在图4中，Za是作为辐射元件工作的导电性液体12的输入阻抗。
从供电点8传输到路径A的高频电力经由中空圆筒导体6而与下表面导体1短路，因此形成短路短截线。
此时，从供电点8观察短路点侧时的阻抗Zshort如以下的式(1)那样表达。
Zshort＝jZ0tan{(2π/λ)Lshort} (1)
Z0：由下表面导体1、上表面导体3及线路导体7构成的传输线路的特性阻抗
Lshort：从供电点8至短路点的距离
λ：与工作频率f对应的波长
j：虚数单位
根据式(1)可以明确，从供电点8至短路点的距离Lshort只要是λ/4以下的长度，则从供电点8观察短路点侧时的阻抗Zshort成为电感性的。
对于从供电点8传输到路径B的高频电力，由于线路导体7的另一端7b开放，因此形成开路短截线。
此时，从供电点8观察开放端侧时的阻抗Zopen如以下的式(2)那样表达。
Zopen＝-jZ0cot{(2π/λ)Lopen} (2)
Lopen：从供电点8至线路导体7的另一端7b即开放端的距离
根据式(2)可以明确，从供电点8至线路导体7的开放端的距离Lopen只要是λ/4以下的长度，则从供电点8观察开放端侧时的阻抗Zopen成为电容性的。
在本实施方式1中，线路导体7的线路长度大概是λ/4的长度，因此以下的式(3)成立。
Lopen＝λ/4-Lshort (3)
此时，从供电点8观察由短路短截线和开路短截线构成的并联电路侧时的阻抗Zp如以下的式(4)那样表达。
1/Zp＝1/Zshort+1/Zopen
＝1/[jZ0tan{(2π/λ)Lshort}]
+j/[Z0cot{(2π/λ)Lopen}] (4)
通过将式(3)代入式(4)，阻抗Zp如以下的式(5)那样表达。
1/Zp＝1/[jZ0tan{(2π/λ)Lshort}]
+j/[Z0cot{(2π/λ)(λ/4-Lshort)}]
＝1/[jZ0tan{(2π/λ)Lshort}]
+j/[Z0cot{(π/2)-(2π/λ)Lshort}]
＝1/[jZ0tan{(2π/λ)Lshort}]
+j/[Z0tan{(2π/λ)Lshort}
Zp＝[1/{(1/j)+j}][Z0tan{(2π/λ)Lshort}] (5)
在式(5)中，由于(1/j)+j＝0，阻抗Zp如以下的式(6)那样表达。
Zp＝∞ (6)
综上，在线路导体7的线路长度为λ/4的长度的情况下，无论从供电点8至短路点的距离Lshort如何，由下表面导体1、上表面导体3及线路导体7构成的传输线路的电抗成分都被抵消。即，无论供电点8的位置如何，该传输线路的电抗成分都被抵消。
因此，从供电点8观察由短路短截线和开路短截线构成的并联电路侧时的阻抗Zp成为无穷大。
因而，路径A及路径B均成为开放状态，因此未被传输高频电力，高频电力仅被传输到路径C。
因此，能够仅对作为辐射元件工作的导电性液体12供给高频电力。
作为辐射元件工作的导电性液体12的输入阻抗Za根据从第3孔10喷出的导电性液体12的粗细及导电性液体12的导电率而大幅度变化。
在作为辐射元件工作的导电性液体12的输入阻抗Za与供电点8的输入阻抗Zin存在较大差异的情况下，从供电点8传输的高频电力未高效地供给到导电性液体12。
在本实施方式1中，通过改变设置在下表面导体1与线路导体7之间的供电点8的位置，能够使输入阻抗Zin变化。
一般而言，输入阻抗Zin等于供电点8中的电压对电流之比。如果供电点8设置在电场最强的线路导体7的开放端，则电阻成分的大小成为最大值。
此外，供电点8越接近线路导体7与中空圆筒导体6的连接地点、即线路导体7的一端7a，电阻成分大小的值越小。
因此，无论作为辐射元件工作的导电性液体12的输入阻抗Za是什么值，都能够通过调整供电点8的位置，实现导电性液体12的输入阻抗Za与供电点8处的输入阻抗Zin的匹配。
因此，通过调整供电点8的位置，能够将从供电点8传输的高频电力高效地供给到导电性液体12。
接下来，以使用海水作为导电性液体12的情况为例，考察本实施方式1的天线装置的效果。
图5是将泵13与本发明的实施方式1的天线装置的供电结构11连接且将天线装置的供电结构11配置在海平面的情况的侧视图。
图6是示出图5的天线装置的供电结构11的剖视图。
在图5及图6的例子中，下表面导体1的直径及上表面导体3的直径均是与工作频率f对应的波长λ的大概十分之一(＝λ/10)的长度，下表面导体1与上表面导体3的间隔是与工作频率f对应的波长λ的大概60分之1(＝λ/60)的长度。
此外，中空圆筒导体6的管轴方向的长度也大概是λ/60的长度。
此外，第1孔2的直径及中空圆筒导体6的内径6a均大概是λ/30的长度，从第3孔10喷出的导电性液体12的长度大概是λ/4。
在本实施方式1中，只要线路导体7的线路长度是大概λ/4的长度，则其他的尺寸没有限定。
在图5及图6中，泵13是用于经由导水管14向图1的天线装置供给海水的机械，在图5的例子中，泵13配置在海中。
导水管14的一端与泵13连接，另一端与天线装置的供电结构11连接。
导水管14是用于将从泵13输出的海水输送到天线装置的供电结构11的中空管。
图3中的路径A如上所述成为开放状态，因此高频电力未从供电点8传输到导水管14。因此，导水管14的材质及长度没有限定。
收发器15经由高频电缆16与图1的天线装置的供电结构11连接。
在图5的例子中，在从天线装置的供电结构11充分分离的位置配置有收发器15。
高频电缆16是具有同轴结构的柔性电缆。
在天线装置的供电结构11与高频电缆16的连接地点，与高频电缆16的外导体16a的内径相同大小的孔17设置于下表面导体1。
高频电缆16的外导体16a与下表面导体1连接，高频电缆16的内导体16b与线路导体7连接。
在图5的例子中，假设海平面与工作频率f的波长相比充分宽阔，利用海平面作为地导体。
图7是以史密斯圆图示出本发明的实施方式1的天线装置的输入阻抗Zin的频率依赖性的说明图。
在图7中，细实线的圆及圆弧均是表示史密斯圆图的线。
f是与期望的工作频率对应的频率。
单点划线、粗实线及双点划线分别是输入阻抗Zin的特性曲线。
单点划线、粗实线及双点划线分别表示的输入阻抗Zin的区别基于高频电缆16的内导体16b与线路导体7的连接地点和线路导体7与中空圆筒导体6的连接地点之间的距离的变更。
示出了在单点划线、粗实线及双点划线中，单点划线中的距离最大，双点划线中的距离最小的例子。
此外，虚线的圆对应于驻波比即电压驻波比(VSWR：Voltage Standing WaveRatio)＝2。
虚线的圆的内部是比VSWR＝2小的范围，圆的中心是VSWR＝1。
在以下的数值计算中，作为海水的电气常数，相对介电常数设为81，导电率设为4S/m。
根据图7可知，本实施方式1的天线装置通过调整高频电缆16的内导体16b与线路导体7的连接地点的位置，在期望的工作频率f下，能够得到阻抗匹配特性良好的状态的VSWR≒1。
在本实施方式1中，从第3孔10喷出的导电性液体12的长度相当于工作频率f下的λ/4的长度，因此导电性液体12成为谐振状态，辐射高频的电磁波。
图8是示出图5的天线装置中的xy面成为海平面时的xyz坐标的z-x面及x-y面的工作增益中的辐射图案的计算结果的说明图。
在z-x面中，由于无限扩展的海水作为地导体工作，因此仅示出比海平面靠上方的辐射图案。
如图8所示，天线装置仅辐射主偏振波即垂直偏振波，在z-x面中，成为8字型的图案，在x-y面中，成为几乎无指向的图案。
因此，可知喷出的导电性液体12作为单极天线工作。
通过以上可以明确，根据本实施方式1，线路导体7构成为在一端7a与中空圆筒导体6的侧面连接且另一端7b开放的状态下，以围绕中空圆筒导体6的外周的方式，在下表面导体1与上表面导体3之间配置成与下表面导体1平行，因此起到如下的效果：不设置具有工作频率f下的大约λ/4的长度的导水管，就能够对导电性液体12进行高效的供电。
此外，导电性液体12所通过的中空圆筒导体6的管轴方向的长度及导水管14的长度不存在λ/4的长度这样的限制，能够使供电结构11小型化。
在本实施方式1中，示出了下表面导体1及上表面导体3分别是圆盘状的导体的例子，但不限于此，例如下表面导体1及上表面导体3分别可以是方形的导体。
此外，在本实施方式1中，示出了利用海平面作为地导体的例子，但只要使下表面导体1和上表面导体3中的任意一个导体的半径与工作频率f下的波长λ相比足够大，则可以使用任意一个导体作为地导体。
实施方式2.
在上述实施方式1中，示出了导电性液体12从设置于防水罩9的第3孔10向正上方喷出的例子。
在本实施方式2中，说明使导电性液体12喷出的方向从正上方倾斜的例子。
图9是示出本发明的实施方式2的天线装置的立体图，图10是示出本发明的实施方式2的天线装置的剖视图。
在图9及图10中，与图1及图2相同的标号表示相同或相当的部分，因此省略说明。
引导件18是具有与设置于防水罩9的第3孔10相同程度的内径的树脂性的中空圆筒。
引导件18是以下这样的部件：其改变导电性液体12的排出方向，以使中空圆筒导体6的中心轴与从设置于防水罩9的第3孔10向外部排出的导电性液体12的中心轴所成的角θ成为0度以上且小于90度。
引导件18的下方端部18a被以θ的角度切断，使得中空圆筒导体6的中心轴与导电性液体12的中心轴所成的角θ成为0度以上且小于90度。
引导件18以引导件18的下方端部18a的内缘与设置于防水罩9的第3孔10一致的方式，与防水罩9的上侧的面紧密接触地配置。
接下来，对工作进行说明。
如上述实施方式1所示，在使导电性液体12向正上方喷出而使导电性液体12作为单极天线工作的情况下，喷出的导电性液体12作为水滴落到天线装置的供电结构11上。
若作为辐射元件的根的第3孔10附近的导电性液体12与上表面导体3因落下的水滴(导电性液体12)而电短路，则会导致天线特性的劣化或天线特性的不稳定化。
因此，在本实施方式2中，利用引导件18，使从第3孔10喷出的导电性液体12的方向从正上方倾斜，由此防止水滴落到供电结构11上。
由此，能够避免作为辐射元件的根的第3孔10附近的导电性液体12与上表面导体3的短路，防止天线特性的劣化或天线特性的不稳定化。
此外，通过使导电性液体12的排出方向倾斜，如图10所示，能够形成环形天线。
例如，在导电性液体12中，将从作为辐射元件的根的第3孔10到落水地点19的长度设为大概λ/2的长度，由此导电性液体12成为谐振状态，从导电性液体12辐射高频的电磁波。
综上可以明确，根据本实施方式2，构成为将引导件18设置于防水罩9的上侧的面，该引导件18改变导电性液体12的排出方向，使得中空圆筒导体6的中心轴与从第3孔10向外部排出的导电性液体12的中心轴所成的角θ成为0度以上且小于90度，因此，起到如下的效果：能够避免作为辐射元件的根的第3孔10附近的导电性液体12与上表面导体3的短路，防止天线特性的劣化或天线特性的不稳定化。
实施方式3.
在上述实施方式1、2中，示出了将工作频率f的高频电力供给到导电性液体12的例子。
在本实施方式3中，对能够将第1工作频率f1的高频电力或第2工作频率f2的高频电力供给到导电性液体12的天线装置进行说明。
图11是示出本发明的实施方式3的天线装置的立体图，图12是示出本发明的实施方式3的天线装置的剖视图。
在图11及图12中，与图1及图2相同的标号表示相同或相当的部分，因此省略说明。
在本实施方式3中，线路导体7在中途被分断，比分断部位20靠一端7a侧的线路导体7是第1线路导体7c，比分断部位20靠另一端7b侧的线路导体7是第2线路导体7d。
支承辅具21是支承在分断部位20处***的第2线路导体7d的树脂制的辅具。
在本实施方式3中，第1线路导体7c的线路长度与第2线路导体7d的线路长度的总线路长度是第1工作频率f1下的波长的大概四分之一(＝λ1/4)的长度。λ1是与第1工作频率f1对应的波长。
此外，第1线路导体7c的线路长度是第2工作频率f2下的波长的大概四分之一(＝λ2/4)的长度。λ2是与第2工作频率f2对应的波长。
谐振电路22具备作为第1集总参数元件的电感器22a和作为第2集总参数元件的电容器22b。电感器22a及电容器22b在分断部位20中，以连接第1线路导体7c与第2线路导体7d的方式并联连接。
谐振电路22是切断第2工作频率f2的高频电力并使第1工作频率f1的高频电力通过的带阻滤波器。
在本实施方式3中，示出了谐振电路22应用于图1及图2的天线装置的例子，但谐振电路22可以应用于图9及图10的天线装置。
接下来，对工作进行说明。
在本实施方式3中，线路导体7在中途被分断，谐振电路22设置于分断部位20。
因此，通过调整谐振电路22中包括的电感器22a的电感L及电容器22b的电容C，能够在分断部位20处切断第2工作频率f2的高频电力。
以下的式(7)示出了第2工作频率f2与电感器22a的电感L及电容器22b的电容C的关系。
f2＝1/{2π(L·C)1/2} (7)
π：圆周率
第1工作频率f1的高频电力通过谐振电路22。因此，第1线路导体7c与第2线路导体7d连接而成的线路导体7作为长度为与第1工作频率f1对应的波长λ1的四分之一且终端开放的带状线路工作。
由此，从供电点8观察由短路短截线和开路短截线构成的谐振电路22侧时的阻抗Zp1在第1工作频率f1下成为无穷大。因此，能够对作为辐射元件工作的导电性液体12供给第1工作频率f1的高频电力。
第2工作频率f2的高频电力被谐振电路22切断。因此，第1线路导体7c作为长度为与第2工作频率f2对应的波长λ2的四分之一且终端开放的带状线路工作。
由此，从供电点8观察由短路短截线和开路短截线构成的谐振电路22侧时的阻抗Zp2在第2工作频率f2下成为无穷大。因此，能够对作为辐射元件工作的导电性液体12供给第2工作频率f2的高频电力。
综上可以明确，根据本实施方式3，构成为将切断第2工作频率f2的高频电力并使第1工作频率f1的高频电力通过的谐振电路22设置于分断部位20，因此，起到能够对作为辐射元件工作的导电性液体12供给第1工作频率f1的高频电力或第2工作频率f2的高频电力的效果。
在本实施方式3中，示出了线路导体7的分断部位20为一处的例子，但线路导体7的分断部位20可以是两处以上。
例如，在分断部位20的个数为N(N是2以上的整数)的情况下，在N个分断部位20分别设置以下所示的谐振电路22。
(1)作为最接近中空圆筒导体6的谐振电路22，设置以下的谐振电路。
使第1工作频率f1～第N工作频率fN的高频电力通过并切断第(N+1)工作频率fN+1的高频电力的谐振电路
(2)作为第二接近中空圆筒导体6的谐振电路22，设置以下的谐振电路。
使第1工作频率f1～第(N-1)工作频率fN-1的高频电力通过并切断第N工作频率fN的高频电力的谐振电路
(N)作为最远离中空圆筒导体6的谐振电路22，设置以下的谐振电路。
使第1工作频率f1的高频电力通过并切断第2工作频率f2的高频电力的谐振电路
实施方式4.
在本实施方式4中，如图13及图14所示，说明线路导体7的另一端7b借助电容性部件25与短路导体24连接的例子。
图13是示出本发明的实施方式4的天线装置的立体图，图14是示出本发明的实施方式4的天线装置的剖视图。
在图13及图14中，与图1及图2相同的标号表示相同或相当的部分，因此省略说明。
短路导体24是一端与下表面导体1连接且另一端配置在线路导体7的开放端附近的导体。
电容性部件25例如是电容器。
电容性部件25的一端与线路导体7的另一端7b连接，另一端与短路导体24的另一端连接。
在本实施方式4中，线路导体7的线路长度是工作频率f下的波长的四分之一以下的长度。
在本实施方式4中，示出了短路导体24及电容性部件25应用于图1及图2的天线装置的例子，但短路导体24及电容性部件25可以应用于图9至图12的天线装置。
接下来，对工作进行说明。
在本实施方式4的天线装置中，线路导体7的开放端即另一端7b借助电容性部件25与下表面导体1连接。
因此，通过调整电容性部件25的电容，能够利用电容性部件25的电容，抵消从供电点8观察线路导体7的一端7a即短路点侧时的阻抗Zshort的电感性。
在上述实施方式1中，利用从供电点8至线路导体7的开放端的线路实现了电容性，但在本实施方式4中，能够利用电容性部件25的电容实现电容性。
因此，不需要将线路导体7的线路长度设为工作频率f下的波长的大概四分之一的长度，可以将线路导体7的线路长度设为工作频率f下的波长的四分之一以下的长度。
因此，根据本实施方式4，能够使供电结构11比上述实施方式1更加小型化。
在本实施方式4中，示出了线路导体7的开放端即另一端7b借助电容性部件25与下表面导体1连接的例子，但也可以是线路导体7的开放端即另一端7b借助电容性部件25与侧面导体5或上表面导体3连接。
此外，可以使用能够变更电容的可变电容器等作为电容性部件25，使得能够变更工作频率f。
实施方式5.
在本实施方式5中，说明使用三层结构的电介质基板26而形成的天线装置。
图15是示出本发明的实施方式5的天线装置的剖视图，图16是示出本发明的实施方式5的天线装置的各层的铜箔图案的分解图。
图16A是示出电介质基板26的第一层的铜箔图案的俯视图，图16B是示出电介质基板26的第二层的铜箔图案的俯视图，图16C是示出电介质基板26的第三层的铜箔图案的俯视图。
在图15及图16中，电介质基板26是在中心设置有与图2所示的第1孔2相同大小的贯通孔37的圆盘状的电介质层，该电介质层为三层结构。在本实施方式5中，从图15的纸面上侧依次设为第一层、第二层及第三层。
电介质基板26的第一层例如通过上表面铜箔图案27形成图1所示的上表面导体3，通过喷出口铜箔图案30形成图1所示的中空圆筒导体6的上侧的端部6d。
电介质基板26的第二层例如通过线路铜箔图案33形成图1所示的线路导体7，通过导水路径铜箔图案32形成图1所示的中空圆筒导体6的一部分。
电介质基板26的第三层例如通过下表面铜箔图案34形成图1所示的下表面导体1。
上表面铜箔图案27是圆盘状的导体，在中心设置有孔28。
上表面铜箔图案27是相当于图1所示的上表面导体3的导体。
在从上表面铜箔图案27的中心偏离的位置，在孔28的附近设置有小孔29。
喷出口铜箔图案30是直径比孔28的直径小的圆盘状导体，配置成中心轴与孔28的中心轴重合。
喷出口铜箔图案30是相当于图1所示的中空圆筒导体6的上侧的端部6d的导体。
上表面供电铜箔图案31是直径比小孔29的直径小的圆盘状导体，配置成中心轴与小孔29的中心轴重合。上表面供电铜箔图案31作为供电点工作。
导水路径铜箔图案32是直径与喷出口铜箔图案30的直径相同的圆盘状导体，并且是相当于图1所示的中空圆筒导体6的中间地点的导体。
线路铜箔图案33是相当于图1所示的线路导体7的导体，其在一端33a与导水路径铜箔图案32连接且另一端33b开放的状态下，配置成围绕导水路径铜箔图案32的外周。
线路铜箔图案33的从一端33a至另一端33b的线路长度是工作频率f下的波长的大概四分之一(＝λ/4)的长度。
下表面铜箔图案34是与上表面铜箔图案27相同大小的圆盘状导体，并且是相当于图1所示的下表面导体1的导体。
在下表面铜箔图案34设置有小孔35，小孔35的大小与小孔29的大小相同，小孔35设置在与小孔29相同的中心轴上。
下表面供电铜箔图案36是直径比小孔35的直径小的圆盘状导体，配置成中心轴与小孔35的中心轴重合。下表面供电铜箔图案36作为供电点工作。
贯通孔37是从第一层到第三层地贯通电介质基板26的孔。
贯通孔37是直径比喷出口铜箔图案30的直径小的孔，并且是相当于图2所示的第1孔2的孔。
侧面通孔38是对电介质基板26的第一层中的上表面铜箔图案27的外周部27a与电介质基板26的第三层中的下表面铜箔图案34的外周部34a进行电连接的第1通孔。
配置有多个侧面通孔38，多个侧面通孔38的间隔比与工作频率f对应的波长λ的长度短。因此，侧面通孔38是对下表面导体1的外周部1a与上表面导体3的外周部3a进行电连接的相当于图1的侧面导体5的导体。
导水路径通孔39是对第一层中的喷出口铜箔图案30与第三层中的下表面铜箔图案34进行电连接的第2通孔。
配置有多个导水路径通孔39，多个导水路径通孔39的间隔比与工作频率f对应的波长λ的长度短。因此，导水路径通孔39是相当于图1所示的中空圆筒导体6的导体。
供电通孔40是对第一层中的上表面供电铜箔图案31、第二层中的导水路径铜箔图案32以及第三层中的下表面供电铜箔图案36进行电连接的第3通孔。
供电结构41是由电介质基板26上的铜箔图案及通孔构成的供电结构。
导电性液体12是从贯通孔37的第三层侧供给到内部并从贯通孔37的第一层侧向外部喷出的导电性的液体，作为辐射元件工作。
接下来，对工作进行说明。
例如，收发器连接在下表面供电铜箔图案36与下表面铜箔图案34之间，由此在下表面铜箔图案34与线路铜箔图案33之间施加高频的交流电压。
通过在下表面铜箔图案34与线路铜箔图案33之间施加高频的交流电压，夹在下表面铜箔图案34与上表面铜箔图案27之间的线路铜箔图案33作为带状线路工作，高频的电力在线路铜箔图案33中传输。
高频电力分为以下三条路径来传输：经由导水路径铜箔图案32及导水路径通孔39而与下表面铜箔图案34短路的路径A；朝向线路铜箔图案33的另一端33b即开放端的路径B；以及朝向喷出口铜箔图案30的路径C。
从供电通孔40传输到路径A的高频电力由于经由导水路径铜箔图案32及导水路径通孔39而与下表面铜箔图案34短路，因此形成短路短截线。
从供电通孔40传输到路径B的高频电力由于线路铜箔图案33的另一端33b开放，因此形成开路短截线。
在线路铜箔图案33的线路长度为λ/4的长度的情况下，无论供电通孔40的位置如何，传输线路的电抗成分都被抵消。
因此，从供电通孔40观察由短路短截线与开路短截线构成的并联电路侧时的阻抗Zp成为无穷大。
因而，路径A及路径B成为开放状态，因此未被传输高频电力，高频电力仅被传输到路径C。
因此，能够仅对作为辐射元件工作的导电性液体12供给高频电力。
此处，作为辐射元件工作的导电性液体12的输入阻抗Za根据从贯通孔37的第一层侧向外部喷出的导电性液体12的粗细及导电性液体12的导电率而大幅度变化。
在作为辐射元件工作的导电性液体12的输入阻抗Za与从供电通孔40观察时的输入阻抗Zin存在较大差异的情况下，从供电通孔40传输的高频电力未高效地供给到导电性液体12。
在本实施方式4中，通过改变供电通孔40的位置，能够使输入阻抗Zin变化。
一般而言，输入阻抗Zin与供电通孔40中的电压对电流之比相等。如果供电通孔40设置在电场最强的线路铜箔图案33的开放端，则电阻成分的大小成为最大值。
此外，供电通孔40越接近线路铜箔图案33与导水路径铜箔图案32的连接地点即线路铜箔图案33的一端33a，电阻成分大小的值越小。
因此，无论作为辐射元件工作的导电性液体12的输入阻抗Za是什么值，都能够通过调整供电通孔40的位置，实现导电性液体12的输入阻抗Za与从供电通孔40观察时的输入阻抗Zin的匹配。
因此，能够将从供电通孔40传输的高频电力高效地供给到导电性液体12。
综上可以明确，根据本实施方式4，与上述实施方式1同样地起到如下的效果：不设置具有工作频率f下的大约λ/4的长度的导水管，就能够向导电性液体12进行高效的供电。
此外，导电性液体12所通过的电介质基板26的厚度(在图15中为纸面上下方向)不存在λ/4的长度这样的限制，能够使供电结构41小型化。
此外，在本实施方式4中，通过对电介质基板26进行蚀刻加工，能够形成上表面铜箔图案27、喷出口铜箔图案30、上表面供电铜箔图案31、导水路径铜箔图案32、线路铜箔图案33、下表面铜箔图案34及下表面供电铜箔图案36。在这种情况下，由于适合量产，能够实现天线装置的成本降低。
在图15的天线装置中未设置防水罩9，但当然可以与上述实施方式1同样地设置防水罩9。
此外，在图15的天线装置中未设置引导件18，但当然可以与上述实施方式2同样地设置引导件18。
另外，本申请发明在其发明范围内可以自由组合各实施方式，或者进行各实施方式的任意结构要素的变形，或者在各实施方式中省略任意的结构要素。
产业上的可利用性
本发明适合将导电性的液体向外部排出的天线装置。
标号说明
1：下表面导体；1a：下表面导体1的外周部；2：第1孔；3：上表面导体；3a：上表面导体3的外周部；3b：上表面导体3的上侧的面；4：第2孔；5：侧面导体；6：中空圆筒导体；6a：中空圆筒导体6的内径；6b：中空圆筒导体6的外径；6c：中空圆筒导体6的下侧的端部；6d：中空圆筒导体6的上侧的端部；7：线路导体；7a：线路导体7的一端；7b：线路导体7的另一端；7c：第1线路导体；7d：第2线路导体；8：供电点；9：防水罩；9a：防水罩9的直径；9b：防水罩9的底面；10：第3孔；11：供电结构；12：导电性液体；13：泵；14：导水管；15：收发器；16：高频电缆；16a：高频电缆16的外导体；16b：高频电缆16的内导体；17：孔；18：引导件；18a：引导件18的下方端部；19：落水地点；20：分断部位；21：支承辅具；22：谐振电路；22a：电感器；22b：电容器；24：短路导体；25：电容性部件；26：电介质基板；27：上表面铜箔图案；28：孔；29：小孔；30：喷出口铜箔图案；31：上表面供电铜箔图案(供电点)；32：导水路径铜箔图案；33：线路铜箔图案；33a：线路铜箔图案33的一端；33b：线路铜箔图案33的另一端；34：下表面铜箔图案；35：小孔；36：下表面供电铜箔图案(供电点)；37：贯通孔；38：侧面通孔(第1通孔)；39：导水路径通孔(第2通孔)；40：供电通孔(第3通孔)；41：供电结构。

Claims (8)

1.一种天线装置，其特征在于，
所述天线装置具备：
下表面导体，其在中心设置有第1孔；
上表面导体，其在中心设置有直径比所述第1孔的直径大的第2孔，并且以所述第1孔的中心轴与所述第2孔的中心轴重合的方式与所述下表面导体平行地配置；
侧面导体，其连接所述下表面导体的外周部与所述上表面导体的外周部；
中空圆筒导体，其具有与所述第1孔的直径相同的内径，且具有比所述第2孔的直径小的外径，所述中空圆筒导体的下侧的端部与所述下表面导体连接，使得所述第1孔的中心轴与所述内径的中心轴重合；
线路导体，其在一端与所述中空圆筒导体的侧面连接且另一端开放的状态下，以围绕所述中空圆筒导体的外周的方式，在所述下表面导体与所述上表面导体之间配置成与所述下表面导体平行；以及
供电点，其一端与所述下表面导体连接，另一端与所述线路导体连接，所述供电点被施加交流电压，
从所述第1孔供给的导电性的液体通过所述中空圆筒导体的内部，从所述中空圆筒导体的内部向外部排出。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，
所述线路导体的从一端至另一端的线路长度是工作频率下的波长的四分之一的长度。
3.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，
所述天线装置具备防水罩，所述防水罩的外径比所述第2孔的直径大，并且所述防水罩在中心设置有与所述中空圆筒导体的内径相同大小的第3孔，
所述第3孔的中心轴与所述中空圆筒导体的中心轴重合，所述防水罩的底面分别与所述中空圆筒导体的上侧的端部及所述上表面导体的上侧的面接触，
从所述第1孔供给的导电性的液体通过所述中空圆筒导体的内部，从所述第3孔向外部排出。
4.根据权利要求3所述的天线装置，其特征在于，
在所述防水罩设置有引导件，该引导件改变所述液体的排出方向，使得所述中空圆筒导体的中心轴与从所述第3孔向外部排出的所述导电性的液体的中心轴所成的角为0度以上且小于90度。
5.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，
所述线路导体在中途被分断，
比分断部位靠近所述一端的一侧的线路导体为第1线路导体，比所述分断部位靠近所述另一端的一侧的线路导体为第2线路导体，
所述第1线路导体的线路长度与所述第2线路导体的线路长度的总线路长度是第1工作频率下的波长的四分之一的长度，所述第1线路导体的线路长度是第2工作频率下的波长的四分之一的长度，
所述天线装置具备谐振电路，所述谐振电路以连接所述第1线路导体与所述第2线路导体之间的方式设置在所述分断部位，切断所述第2工作频率的高频电力，并使所述第1工作频率的高频电力通过。
6.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，
在中心设置有所述第1孔的电介质基板形成为三层结构，
所述电介质基板的第一层通过铜箔图案形成所述上表面导体和所述中空圆筒导体的上侧的端部，
所述电介质基板的第二层通过铜箔图案形成所述中空圆筒导体的一部分和所述线路导体，
所述电介质基板的第三层通过铜箔图案形成所述下表面导体，
所述天线装置具备：
第1通孔，其通过将所述下表面导体的外周部与所述上表面导体的外周部电连接，形成所述侧面导体；
第2通孔，其通过将所述中空圆筒导体的上侧的端部、所述中空圆筒导体的一部分以及所述下表面导体电连接，形成整个所述中空圆筒导体；以及
第3通孔，其将通过铜箔图案形成于所述电介质基板的第一层的供电点、所述线路导体、以及通过铜箔图案形成于所述电介质基板的第三层的供电点电连接。
7.一种天线装置，其特征在于，
所述天线装置具备：
下表面导体，其在中心设置有第1孔；
上表面导体，其在中心设置有直径比所述第1孔的直径大的第2孔，并且以所述第1孔的中心轴与所述第2孔的中心轴重合的方式与所述下表面导体平行地配置；
侧面导体，其连接所述下表面导体的外周部与所述上表面导体的外周部；
中空圆筒导体，其具有与所述第1孔的直径相同的内径，且具有比所述第2孔的直径小的外径，所述中空圆筒导体的下侧的端部与所述下表面导体连接，使得所述第1孔的中心轴与所述内径的中心轴重合；
线路导体，其一端与所述中空圆筒导体的侧面连接，所述线路导体在所述下表面导体与所述上表面导体之间配置成与所述下表面导体平行；
短路导体，其一端与所述下表面导体连接；
电容性部件，其一端与所述线路导体的另一端连接，另一端与所述短路导体的另一端连接；以及
供电点，其一端与所述下表面导体连接，另一端与所述线路导体连接，所述供电点被施加交流电压，
从所述第1孔供给的导电性的液体通过所述中空圆筒导体的内部，从所述中空圆筒导体的内部向外部排出。
8.根据权利要求7所述的天线装置，其特征在于，
所述线路导体的从一端至另一端的线路长度是工作频率下的波长的四分之一以下的长度。
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