JP2000216628A

JP2000216628A - 無給電アンテナ

Info

Publication number: JP2000216628A
Application number: JP11012289A
Authority: JP
Inventors: Susumu Yoshikawa; 進吉川
Original assignee: Toa Corp
Current assignee: Toa Corp
Priority date: 1999-01-20
Filing date: 1999-01-20
Publication date: 2000-08-04

Abstract

(57)【要約】【課題】結合損失の少ない無給電アンテナを提供す
る。【解決手段】無給電アンテナ１は、第１及び第２のア
ンテナ１１、１２と、これらを接続する給電線１３とか
ら成る。そして、第１のアンテナ１１を、無線機２のア
ンテナ２１と近接させることにより、両者を強固に静電
結合させる。即ち、無線機２が送信機の場合は、アンテ
ナ２１に電流が供給されると、この電流は、上記静電結
合を介して無給電アンテナ１へと流れる。一方、無線機
２が受信機の場合には、相手方の無線機から送られてく
る電波を、一旦、無給電アンテナ１で受信する。そし
て、この受信により無給電アンテナ１内に流れる電流
は、上記静電結合を介して無線機２のアンテナ２１へと
供給される。なお、第１のアンテナ１１と無線機２のア
ンテナ２１とを、それぞれ反対向きに設けることによっ
て、互いの放射インピーダンスの影響を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば特定小電力
無線局等のように給電線を有しない無線機の通信範囲を
拡張するのに使用する無給電アンテナに関し、特に、ホ
イップアンテナ等のようにその一端を給電点とする直線
状のアンテナを備えた無線機に使用するのに適した無給
電アンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】上記特定小電力無線局は、電波法によ
り、「給電線及び接地装置を有しないこと」と規定され
ている（無線設備規則第４９条の１４）。このように、
給電線及び接地装置を用いることのできない無線機にお
いて、その通信範囲を拡張するのに、従来、例えば図１
０に示すような無給電アンテナ１を用いることがある。

【０００３】同図に示すように、この無給電アンテナ１
は、直線状の例えばホイップアンテナ２１を有する無線
機２に使用することを前提とするもので、２本の直線状
の例えばホイップアンテナ１１、１２と、これら各アン
テナ１１、１２の各一端を互いに接続する例えば同軸ケ
ーブル構成の給電線１３と、から成る。そして、これら
各アンテナ１１、１２のうちの一方、例えば第１のアン
テナ１１を、無線機２のアンテナ２１と平行に、かつ比
較的に狭い間隔ｄを隔てて配置する。なお、無給電アン
テナ１を構成する各アンテナ１１、１２及び無線機２の
アンテナ２１の各アンテナ長Ｌ₁₁、Ｌ₁₂及びＬ₂は、い
ずれも、無線機２が通信に使用する電波の波長λの約４
分の１、即ち１／４波長とされている。

【０００４】この図１０の構成において、例えば、今、
無線機２が送信機であるとする。この場合、無線機２の
アンテナ２１から電磁波（以下、電波と言う。）が発射
されると、この電波の放射電界により、無給電アンテナ
１の第１のアンテナ１１には、上記放射電界強度に応じ
た電圧が誘起される。そして、この電圧が誘起されるこ
とにより、第１のアンテナ１１内に電流が流れ、この電
流が、給電線１３を介して第２のアンテナ１２に供給さ
れることによって、第２のアンテナ１２から空中に電波
が発射される。

【０００５】一方、上記とは反対に、無線機２が受信機
である場合は、図示しない相手方の送信機から送られて
くる電波を、無給電アンテナ１を介して受信することが
できる。即ち、上記相手方の送信機から送られてくる電
波の放射電界中に無給電アンテナ１の第２のアンテナ１
２を配置すると、第２のアンテナ１２に、上記放射電界
強度に応じた電圧が誘起されて、第２のアンテナ１２内
に電流が流れる。そして、この電流が、給電線１３を介
して第１のアンテナ１１に供給されて、第１のアンテナ
１１から電波が発射され、この第１のアンテナ１１から
発射される電波の放射電界により、無線機２のアンテナ
２１に電圧が誘起される。そして、この誘起電圧に応じ
た電流が、無線機２内にある図示しない受信回路に供給
され、即ち、無給電アンテナ１を介しての一連の受信動
作が実現される。

【０００６】このように、図１０の構成によれば、無線
機２は、無給電アンテナ１を介して電波を送受信できる
ので、この無給電アンテナ１の給電線１３の長さ分だけ
アンテナ２１を延長したのと略等価な状態となる。従っ
て、例えば、相手方の無線機が無線機２単体（即ち無給
電アンテナ１を用いないとき）での通信可能範囲外にあ
る場合や、或いは無線機２と相手方の無線機との間に障
害物がある場合等でも、無給電アンテナ１の第２のアン
テナ１２を必要な場所に配置することによって、上記相
手方の無線機との無線通信が可能となる。

【０００７】なお、上述したように、無給電アンテナ１
の第１のアンテナ１１と、無線機２のアンテナ２１と
を、互いに平行とするのは、次の理由による。即ち、各
アンテナ１１、２１のような直線状のアンテナから発射
される電波は、アンテナの伸延方向に沿う平面波であ
る。従って、この平面波の電波を、直線状のアンテナで
効率良く受信するには、受信側のアンテナを上記平面波
に沿う方向に伸延させればよい。そこで、図１０の構成
では、上記直線状の各アンテナ１１、２１を互いに平行
とすることにより、これら各アンテナ１１、２１間での
電波の送受信効率を向上させている。

【０００８】また、上記各アンテナ１１、２１間の間隔
ｄについては、次のように決定する。即ち、各アンテナ
１１、２１の一方から電波が発射されたときに、他方に
与える放射電界強度Ｅは、上記間隔ｄに反比例する。従
って、この間隔ｄが狭いほど、各アンテナ１１、２１の
一方から電波が発射されることによって他方に与える放
射電界強度Ｅが大きくなり、これら各アンテナ１１、２
１間での電波の送受信効率が向上する。

【０００９】しかし、上記間隔ｄをあまり狭くし過ぎる
と、相互放射インピーダンスの影響により、各アンテナ
１１、２１間の結合損失Ｃが増大し、却って、これら両
者間での電波の送受信効率が悪化する。即ち、無線機２
のアンテナ２１のインピーダンスは、一般に、〔実行定
数〕と〔放射インピーダンス〕と〔相互放射インピーダ
ンス〕との和から成ることが知られている。なお、〔実
行定数〕とは、アンテナ２１を形成する線路自体の導体
損やインダクタンス等、アンテナ２１の固有のインピー
ダンスである。また、〔放射インピーダンス〕とは、ア
ンテナ２１から電波が空間に発射されることに対応する
インピーダンスである。そして、〔相互放射インピーダ
ンス〕とは、アンテナ２１を含む２本以上のアンテナが
近接して設けられたとき、各アンテナの各放射インピー
ダンスが互いに干渉し合うことにより生じるインピーダ
ンスである。

【００１０】通常、無線機２は、アンテナ２１の近傍
に、上記第１のアンテナ１１等のような他のアンテナが
存在しないこと、即ち上記〔相互放射インピーダンス〕
が殆ど存在しないことを前提として設計される。従っ
て、無線機２のアンテナ２１と無給電アンテナ１の第１
のアンテナ１１とを近づけ過ぎると、上記相互放射イン
ピーダンスが増加して、無線機２側の（アンテナ２１の
接続端子から見た）回路インピーダンスと、アンテナ２
１のインピーダンスとのマッチング（整合）が取れなく
なり、却って、各アンテナ１１、２１間の結合損失Ｃが
増大して、これら両者間での電波の送受信効率が悪化す
るという不具合が生じる。

【００１１】そこで、上記図１０の構成においては、各
アンテナ１１、２１間の間隔ｄを狭めることによる放射
電界強度Ｅの増大と、上記相互放射インピーダンスの増
加に伴う各アンテナ１１、２１間の結合損失Ｃの増大
と、のバランスを考慮しながら、上記間隔ｄを決定す
る。例えば、無線機２の使用周波数ｆが、特定小電力無
線局の周波数帯の一つであるｆ≒３３０ＭＨｚであると
き、上記間隔ｄをｄ＝約１０ｃｍに設定すると、上記結
合損失Ｃが最小となる。なお、このときの結合損失Ｃ
は、Ｃ≒−１０ｄＢであり、上記間隔ｄを増減させて
も、結合損失Ｃは増大するだけで、上記Ｃ≒−１０ｄＢ
という値よりも小さくならない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記−１０ｄ
Ｂという結合損失Ｃは、決して小さい値であるとは言い
難い。特に、無線機２が、例えば上述した特定小電力無
線局等のように比較的に出力の小さい無線機である場合
には、上記−１０ｄＢという損失Ｃは、無線機２の送受
信性能に大きく影響する。これでは、無線機２の通信範
囲を拡張するために無給電アンテナ１を用いたのにも係
わらず、その効果を十分に発揮できないという問題があ
る。

【００１３】そこで、本発明は、上記結合損失Ｃを更に
小さくすることによって、無線機２の通信範囲をより拡
張できる無給電アンテナ１を提供することを目的とす
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明のうちで請求項１に記載の発明は、一端
を給電点とし他端が開放された概略直線状のアンテナを
有する無線機の該アンテナに近接して設けられる第１の
アンテナと、この第１のアンテナに給電線を介して接続
された第２のアンテナと、を具備し、上記第１のアンテ
ナが、その一端に上記給電線が接続され他端、即ち先端
が開放された概略直線状のものであって、該一端側を上
記無線機のアンテナの他端側、即ち先端側に対向させる
と共に、該第１のアンテナの先端側を上記無線機のアン
テナの一端側に対向させる状態に、上記無線機のアンテ
ナと略平行を成し、かつ、上記無線機のアンテナと静電
結合する状態に設けられたものである。

【００１５】なお、ここで言う上記各アンテナとして
は、例えばホイップアンテナやロッドアンテナ等の所謂
モノポールアンテナ（ユニポールアンテナ）がある。た
だし、無給電アンテナの第２のアンテナについては、直
線状のものに限らず、例えばループアンテナ等の他の形
状のアンテナによっても構成できる。

【００１６】即ち、或るアンテナから電波が発射される
と、そのアンテナの周辺に、放射電界、誘導電界及び静
電界という３つの電界が発生することが知られている。
そして、これら各電界のうち、放射電界は、アンテナか
らの距離に反比例し、誘導電界は、アンテナからの距離
の自乗に反比例し、静電界は、アンテナからの距離の３
乗に反比例することが知られている。従って、アンテナ
からの距離が近いほど、放射電界に比べて誘導電界が大
きくなり、更に誘導電界に比べて静電界が大きくなる。

【００１７】そこで、本請求項１に記載の発明では、ア
ンテナに近いほど極端に増大する上記静電界を利用し
て、無線機のアンテナと無給電アンテナの第１のアンテ
ナとの間での信号の伝達を実現する。

【００１８】例えば、今、無線機が送信機であるとす
る。この場合、無線機内にある送信回路から無線機のア
ンテナに電流（送信信号）が供給されると、そのアンテ
ナの周辺近傍に非常に強い静電界が発生する。この無線
機のアンテナの近傍には、無給電アンテナの第１のアン
テナが設けられているので、この第１のアンテナは、上
記静電界中に置かれることによって、無線機のアンテナ
と強固に静電結合する。従って、上記無線機のアンテナ
に供給された電流は、この静電結合を介して第１のアン
テナに流れる。そして、この電流は、給電線を介して第
２のアンテナに供給され、これによって、第２のアンテ
ナから空中に電波が発射される。

【００１９】一方、無線機が受信機である場合には、そ
の相手方の送信機から送られてくる電波の放射電界中に
無給電アンテナの第２のアンテナを配置すると、この第
２のアンテナに、上記放射電界強度に応じた電圧が誘起
される。これにより、第２のアンテナ内に電流（受信信
号）が流れ、この電流は、給電線を介して、第１のアン
テナに供給される。そして、この電流の供給により、第
１のアンテナの周辺近傍に非常に強い静電界が発生し、
これによって、第１のアンテナは、これに近接して設け
られた無線機のアンテナと強固に静電結合する。従っ
て、上記第１のアンテナに供給された電流は、この静電
結合を介して無線機のアンテナに流れ、その後、無線機
内にある受信回路に供給される。

【００２０】つまり、上述した従来技術においては、無
線機２のアンテナ２１と第１のアンテナ１１との間で、
放射電界による電波の受け渡しを行っているが、本請求
項１に記載の発明によれば、電波の受け渡しを行うので
はなく、各アンテナに流れる電流（信号）そのものを、
上記静電結合を介して伝達させる。

【００２１】なお、無線機のアンテナと第１のアンテナ
とは、互いに略平行を成している。従って、これら各ア
ンテナを、例えば直交させる等、互いに或る角度を成し
た状態で静電結合させるのに比べて、これら両者間の結
合力をより強固にできる。

【００２２】ところで、上記のように、無線機のアンテ
ナと第１のアンテナとを近接させることによって、これ
ら各アンテナが、互いに上述した相互放射ピーダンスの
影響を受け合い、却って、これら両者間の結合損失が増
大するのではないかということが懸念される。しかし、
本請求項１に記載の発明によれば、一方のアンテナの一
端側（給電点側）と他方のアンテナの他端側（先端側）
とを互いに対向させることによって、上記相互放射イン
ピーダンスの影響を軽減でき、ひいてはこれら両者間で
の結合損失の増大を防止できるという実験結果が得られ
た。これは、次の理由によるものと推測される。

【００２３】即ち、無線機のアンテナ及び第１のアンテ
ナを構成するモノポールアンテナ等の先端開放型のアン
テナは、その内部を流れる信号が先端部で反射されるこ
とにより、そのアンテナに定在波が乗り、この定在波が
乗ることで、電波を発射することが知られている。従っ
て、例えば、上記無線機のアンテナと第１のアンテナと
の各先端をそれぞれ同じ方向に向けた場合には、各先端
の開放状態が保たれて、各アンテナにそれぞれ定在波が
乗り易くなり、電波が発射され易くなる。この場合、各
アンテナは、互いの上記相互放射ピーダンスの影響を受
け合い、これによって、これら両者間の結合損失が増大
する。

【００２４】これに対して、本請求項１に記載の発明で
は、無線機のアンテナと第１のアンテナとの各先端をそ
れぞれ互いに反対方向に向けて、一方のアンテナの先端
と他方のアンテナの給電点とを対向させている。このよ
うにすれば、各アンテナの各先端部の開放状態が崩れ
て、各アンテナに定在波が乗り難くなり、これによっ
て、各アンテナから電波が発射され難くなるのではない
かと考えられる。この場合、各アンテナによる各相互放
射インピーダンスの影響も軽減されるので、これら両者
間の結合損失の増大も抑制できる。

【００２５】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明の無給電アンテナにおいて、上記第１のアンテナ
及び上記無線機のアンテナの一方または両方の長さ寸法
を、１／４波長よりも短くしたものである。

【００２６】上記のように、請求項１に記載の発明によ
れば、無線機のアンテナと第１のアンテナとは、これら
両者間で電波の受け渡しを行うのではなく、それぞれに
流れる信号そのものを、上記静電結合を介して相互に伝
達させている。従って、これら各アンテナは、電波を送
受信するというアンテナ本来の機能を果たす必要はな
く、換言すれば、電波を送受信するのに最低限必要な約
１／４波長というアンテナ長としなくてもよい。そこ
で、本請求項２に記載の発明では、第１のアンテナ及び
無線機のアンテナの各アンテナ長を、それぞれ１／４波
長よりも短くすることによって、これら各アンテナの小
型化（短縮化）を図る。

【００２７】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の発明の無給電アンテナにおいて、上記第１のアンテナ
及び上記無線機のアンテナの各長さ寸法を、略同等とし
たものである。

【００２８】即ち、第１のアンテナ及び無線機のアンテ
ナは、どちらか一方が他方よりも長くても、その余計に
長い部分については、上記静電結合に寄与しない。従っ
て、本請求項３に記載の発明のように、これら各アンテ
ナのアンテナ長を略同等とすれば、各アンテナの上記静
電結合に寄与しない無駄な部分はなくなる。

【００２９】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
の発明の無給電アンテナにおいて、上記第１のアンテナ
と上記無線機とを支持する支持手段を設けたものであ
る。

【００３０】本請求項４に記載の発明によれば、支持手
段により、第１のアンテナと無線機とを支持しているの
で、第１のアンテナと無線機のアンテナとの相対的な位
置関係が安定する。

【００３１】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の発明の無給電アンテナにおいて、上記第１のアンテナ
と上記無線機との一方または両方を、上記支持手段に固
定したものである。

【００３２】本請求項５に記載の発明によれば、第１の
アンテナと無線機とが、支持手段に固定されているの
で、第１のアンテナと無線機とが、あたかも一体化され
たのと等価な構成になる。

【００３３】請求項６に記載の発明は、請求項４または
５に記載の発明の無給電アンテナにおいて、上記支持手
段で上記第１のアンテナと上記無線機とを支持すること
によりこれら支持手段と上記第１のアンテナ及び上記無
線機のアンテナの一方または両方との間に生じる静電容
量、を消去する容量消去手段を設けたものである。

【００３４】即ち、第１のアンテナ及び無線機のアンテ
ナの構造、或いは、支持手段の材質や形状、若しくは、
これら各アンテナと支持手段との位置関係等によって
は、各アンテナと支持手段との間に浮遊容量が発生し、
これによって、上記各アンテナ間の結合損失が増大する
場合がある。そこで、本請求項６に記載の発明では、上
記浮遊容量を消去（キャンセル）すべく、容量消去手段
を設ける。なお、この容量消去手段としては、例えば、
上記浮遊容量に対して、これと並列に所定のインダクタ
ンス（コイル）を設け、これにより一般に知られている
並列共振回路を形成し、上記浮遊容量を消去する手段が
ある。

【００３５】

【発明の実施の形態】本発明に係る無給電アンテナの実
施の形態について、その一例を図１から図１０を参照し
て説明する。

【００３６】なお、本実施の形態についての詳細を説明
する前に、まず、本発明の着目点（技術的発想）につい
て、図２を参照して説明する。同図は、アンテナを考え
る上で基本となるヘルツダイポール（微小ダイポール）
３が、自由空間に置かれている状態を示す図である。同
図において、ヘルツダイポール３が任意の点Ｐに作る電
界強度Ｅ₀〔Ｖ／ｍ〕は、放射電界、誘導電界及び静電
界という３つの電界の和であることが知られており、こ
れら各電界は、次の数１によって表される。

【００３７】

【数１】

【００３８】ここで、Ｉは、ダイポール３に流れる電流
〔Ａ〕、Ｌ₀は、ダイポール３の実効長〔ｍ〕、λは、
上記電流の波長〔ｍ〕、ｄ₀は、ダイポール３から点Ｐ
までの距離〔ｍ〕である。また、θは、∠ＰＯＸ（Ｘ
は、ダイポール３の中心Ｏを通り、かつダイポール３の
伸延方向と直角を成す軸である。）、ｔは、時間
〔ｓ〕、ｃは、電波の伝搬速度〔ｍ／ｓ〕である。

【００３９】この数１から、放射電界（第１項）は、ダ
イポール３からの距離ｄ₀に反比例し、誘導電界は、上
記距離ｄ₀の自乗に反比例し、静電界は、上記距離ｄ₀
の３乗に反比例するということが判る。従って、ダイポ
ール３からの距離ｄ₀が短いほど、放射電界に比べて誘
導電界が大きく、更に、誘導電界に比べて静電界が大き
いことになる。この関係は、上述した図１０における無
線機２のアンテナ２１と、無給電アンテナ１の第１のア
ンテナ１１との間においても成立する。

【００４０】そこで、本発明は、上記各アンテナ１１、
２１の極めて近傍においては、上記静電界が桁違いに大
きくなる点に着目し、これら各アンテナ１１、２１を極
端に近づけて互いの静電界中に配置し、これによって、
これら両者を互いに強固に静電結合させるものである。
そして、これら各アンテナ１１、２１間で、電波の受け
渡しを行うのではなく、それぞれに流れる電流（信号）
を、上記強固な静電結合を介して、相互に伝達させるも
のである。以下に、その実施の形態の詳細を説明する。

【００４１】図１に、本実施の形態の概略構成を示す。
同図に示すように、これは、上述した図１０の構成にお
いて、無線機２のアンテナ２１と無給電アンテナ１の第
１のアンテナ１１との間隔ｄを、上記図１０よりも更に
狭くして両者を極めて近接させると共に、第１のアンテ
ナ１１の向きを図１０とは反対の方向に向け、詳しく
は、第１のアンテナ１１の先端側と無線機２のアンテナ
２１の給電点（無線機２本体との接続点）側とを対向さ
せ、かつ第１のアンテナ１１の給電点（給電線１３との
接続点）側と無線機２の先端側とを対向させた状態で、
これら両者を平行に設けたものである。なお、上記間隔
ｄは、例えばｄ＝２ｍｍとされている。これ以外の構成
については、上記図１０と同様であるので、同一部分に
ついては同一符号を付して、その詳細な説明を省略す
る。

【００４２】例えば、今、無線機２が送信機であるとす
る。この場合、無線機２内にある図示しない送信回路か
らアンテナ２１に電流（送信信号）が供給されると、そ
のアンテナ２１の周辺近傍に非常に強い静電界が発生す
る。従って、このアンテナ２１の近傍にある第１のアン
テナ１１は、上記静電界中に置かれることによって、上
記無線機２のアンテナ２と強固に静電結合する。よっ
て、上記無線機２のアンテナ２１に供給された電流は、
この強固な静電結合を介して第１のアンテナ１１に流れ
る。そして、この電流は、給電線１３を介して第２のア
ンテナ１２に供給され、これによって、第２のアンテナ
１２から空中に電波が発射されて、一連の送信動作が実
現される。

【００４３】一方、無線機２が受信機である場合には、
図示しない相手方の送信機から送られてくる電波の放射
電界中に第２のアンテナ１２を配置すると、この第２の
アンテナ１２に、上記放射電界強度に応じた電圧が誘起
される。これにより、第２のアンテナ１２内に電流（受
信信号）が流れ、この電流は、給電線１３を介して、第
１のアンテナ１１に供給される。そして、この電流が供
給されることにより、第１のアンテナ１１の周辺近傍に
非常に強い静電界が発生し、これによって、第１のアン
テナ１１は、これに近接して設けられた無線機２のアン
テナ２１と強固に静電結合する。従って、上記第１のア
ンテナ１１に供給された電流は、この強固な静電結合を
介して無線機２のアンテナ２１に流れ、その後、無線機
２内の図示しない受信回路に供給されて、一連の受信動
作が実現される。

【００４４】このように、本実施の形態によれば、上記
各アンテナ１１、２１間で放射電界による電波の受け渡
しを行うという上述した従来技術とは異なり、各アンテ
ナ１１、２１にそれぞれ流れる電流（信号）そのもの
を、上記静電結合を介して相互に伝達させる。そして、
この静電結合力は、上記放射電界よりも遙に大きい静電
界を利用したものなので、非常に強固であり、よって、
上記放射電界により電波を送受信するという上記従来技
術に比べて、各アンテナ１１、２１間の結合損失Ｃを低
減できる。

【００４５】また、上記各アンテナ１１、２１を、互い
に平行に設けることによって、これら各アンテナ１１、
２１を例えば直交させる等、互いに或る角度を成した状
態で設ける場合に比べて、これら両者間の結合力をより
強固にすることができる。

【００４６】なお、各アンテナ１１、２１は、上記のよ
うに、これら両者間で電波の受け渡しを行っている訳で
はないので、電波を送受信するというアンテナ本来の機
能を果たす必要はない。従って、各アンテナ１１、２１
のアンテナ長Ｌ₁₁、Ｌ₂は、電波を送受信するのに必要
な長さ寸法である必要はなく、例えば１／４波長という
寸法よりも短くてもよい。即ち、各アンテナ１１、２１
の各アンテナ長Ｌ₁₁、Ｌ₂を、１／４波長よりも短くす
る（Ｌ₁₁、Ｌ₂＜λ／４）ことによって、各アンテナ１
１、２１の小型化を実現できる。

【００４７】また、上記各アンテナ１１、２１のうち、
どちらか一方が他方よりも長くても、その余計に長い部
分については、上記静電結合に寄与しない。従って、こ
れら両者のアンテナ長Ｌ₁₁、Ｌ₂を、それぞれ略同等
（Ｌ₁₁≒Ｌ₂）とすることによって、上記静電結合に寄
与しない無駄な部分を排除するのが望ましい。即ち、各
アンテナ１１、２１の各アンテナ長Ｌ₁₁、Ｌ₂を略同等
（Ｌ₁₁≒Ｌ₂）とすることによって、高効率な静電結合
を実現できる。

【００４８】ところで、上記のように、各アンテナ１
１、２１間を極端に近接させた場合、これら両者が互い
に上述した相互放射ピーダンスの影響を受け合い、却っ
て、両者間の結合損失Ｃが増大するのではないかと懸念
される。そこで、本実施の形態においては、無線機２と
して、例えば周波数ｆ≒３３０ＭＨｚ帯の特定小電力無
線局を用いて、次のような実験を試みた。

【００４９】即ち、図３（ａ）に示すように（同図は、
図１の構成を概念的に表したものである。）、各アンテ
ナ１１、２１の一方の先端側と他方の給電点側とを互い
に対向させた場合と、図３（ｂ）に示すように、各アン
テナ１１、２１の各先端側と各給電点側とを互いに対向
させた場合との、各アンテナ１１、２１間の結合損失Ｃ
を測定した。なお、各アンテナ１１、２１間の距離ｄ
は、いずれの場合においても、上述したｄ＝２ｍｍとす
る。この実験結果を、図４に示す。

【００５０】同図に実線で示すグラフが、上記図３
（ａ）の構成における結合損失Ｃの測定結果で、点線で
示すグラフが、図３（ｂ）の構成における結合損失Ｃの
測定結果である。この図４から明らかなように、各アン
テナ１１、２１をそれぞれ同じ向きに設けた図３（ｂ）
の構成に比べて、各アンテナ１１、２１をそれぞれ反対
向きに設けた図３（ａ）の構成の方が、各アンテナ１
１、２１間における結合損失Ｃが小さい。特に、中心周
波数ｆ＝３３０ＭＨｚにおいては、図３（ｂ）の構成に
よれば、結合損失Ｃ≒−７．３０ｄＢと比較的に大きい
値であるのに対して、図３（ａ）の構成によれば、Ｃ≒
−０．４６ｄＢと極めて小さい値となる。従って、上述
した従来技術における結合損失ＣがＣ≒−１０ｄＢであ
ることを鑑みると、この図３（ａ）（または図１）に示
す本実施の形態によれば、各アンテナ１１、２１間の結
合損失Ｃを極めて小さく抑えることができ、ひいては、
無給電アンテナ１を含む無線機２全体としての通信可能
範囲を拡張できる。

【００５１】また、図５に、上記図４よりも広い周波数
範囲にわたって上記図３（ａ）の構成における結合損失
Ｃを測定した結果を示す。同図に示すように、結合損失
Ｃの周波数特性は、帯域透過フィルタに類似した特性と
なり、結合損失Ｃとして仕様上例えばＣ＝−３ｄＢまで
許容するとすれば、約３６０ＭＨｚという広帯域にわた
って、良好な特性を得ることができる。このような広帯
域の特性になるのは、各アンテナ１１、２１が、電波の
受け渡しを行うという本来のアンテナとして機能してい
ないためと考えられる。

【００５２】なお、上記図３（ａ）（または図１）のよ
うに、各アンテナ１１、２１をそれぞれ反対向きに設け
ることによって、これら両者間の結合損失Ｃを抑えるこ
とができ、即ち上述した相互放射インピーダンスの影響
を軽減できるのは、次の理由によるものと推測される。

【００５３】即ち、上記各アンテナ１１、２１のような
先端開放型のモノポールアンテナにおいては、アンテナ
内を流れる信号が、その先端部で反射されて、それ自体
に定在波が乗ることで、電波が発射されることが知られ
ている。従って、上記図３（ｂ）のように各アンテナ１
１、２１をそれぞれ同じ向きに設けた場合には、各アン
テナ１１、２１の各先端の開放状態が保たれて、これら
各アンテナ１１、２１にそれぞれ定在波が乗り易くなっ
て、電波が発射され易くなる。この場合、各アンテナ１
１、２１は、互いの相互放射ピーダンスの影響を受け合
って、これら両者間の結合損失Ｃが増大する。

【００５４】これに対して、図３（ａ）のように各アン
テナ１１、２１をそれぞれ反対向きに設けた場合には、
各アンテナ１１、２１の各先端部の開放状態が崩れて、
各アンテナ１１、２１に定在波が乗り難くなり、これに
よって、各アンテナ１１、２１から電波が発射され難く
なるのではないかと考えられる。この場合、各アンテナ
１１、２１による相互放射インピーダンスの影響も軽減
されるので、これら両者間の結合損失Ｃの増大が抑制さ
れる。

【００５５】ここで、本実施の形態における無線機２の
外観を、図６に示す。同図に示すように、無線機２は、
概略偏平の箱型のもので、その背面側に、ロッドアンテ
ナ構成のアンテナ２１が設けられている。アンテナ２１
は、無線機２本体との結合部２１ａを中心として、その
結合角度を自在に可変できるが、無給電アンテナ１を用
いるときには、同図に示すように、このアンテナ２１
を、概略Ｌ字状のフック部２２に嵌合させることによっ
て、無線機２の本体の背面に沿わせた状態で固定する。
なお、アンテナ２１と無線機２本体との結合部２１ａ
は、無線機２本体の背面左側（同図（ａ）乃至（ｃ）の
右側）に設けられている。そして、このアンテナ２１
は、これを最大に伸ばすと、その長さＬ₂がＬ₂≒２２
５ｍｍ、即ち約１／４波長となる。一方、同図に示すよ
うに、アンテナ２１を短縮させると、その長さＬ₂はＬ
₂≒１２０ｍｍとなる。

【００５６】なお、無線機２の正面及び右側面には、そ
れぞれ、電源スイッチ２３、図示しないマイクロホンが
接続されるマイク入力端子２４、及びこの無線機２に電
源を供給するための電源入力端子２６が設けられている
が、これらについては、本発明の本旨に直接関係しない
ので、詳細な説明を省略する。また、無線機２の底面に
は、例えば４つの概略半球状の脚部２５、２５、・・・
が設けられている。

【００５７】一方、無給電アンテナ１の外観を、図７に
示す。同図に示すように、無給電アンテナ１は、概略偏
平の箱型の支持台１４を有している。そして、この支持
台１４の上面後方側に、概略コの字状の第１のアンテナ
１１が、その両端突出部を支持台１４側に向け、かつ、
支持台１４の後方側縁に沿って伸延する状態に、固定さ
れている。この第１のアンテナ１１は、その一端、例え
ば同図（ａ）乃至（ｃ）における左側の端部が、支持台
１４内で給電線１３と接続されており、他端側、即ち同
図（ａ）乃至（ｃ）における右側の端部は、電気的に浮
かした状態で支持台１４に固定されている。なお、第１
のアンテナ１１の概略両端間の長さ寸法Ｌ₁₁は、無線機
２のアンテナ２１を短縮させたときのその長さ寸法Ｌ₂
と略同じＬ₁₁≒１２０ｍｍとされている。また、同図に
は示さないが、上記第１のアンテナ１１の一端は、給電
線１３を介して第２のアンテナ１２に接続されているこ
とは言うまでもない。

【００５８】更に、支持台１４は、図７に点線で示すよ
うに、判り易くは、図８に示すように、その上面に、無
線機２を載置可能な状態に構成されている。即ち、支持
台１４上の上記第１のアンテナ１１よりも前方側に、無
線機２を、そのアンテナ２１が第１のアンテナ１１と対
向する状態に載置する。その際、支持台１４の上面から
無線機２のアンテナ２１までの高さと、支持台１４の上
面から第１のアンテナ１１の上記無線機２のアンテナ２
１と対向する部分までの高さとが、略同等となるよう
に、支持台１４の上面から第１のアンテナ１１までの高
さ寸法が設定されている。更に、支持台１４の上面に
は、無線機２の各脚部２５、２５、・・・にそれぞれ対
応する４つの概略クレータ状の窪み部１５、１５、・・
・が設けられている。そして、無線機２を支持台１４上
に載置する際に、上記各脚部２５、２５、・・・を上記
各窪み部１５、１５、・・・にそれぞれ位置させること
によって、無線機２のアンテナ１２が、第１のアンテナ
１１と略平行にかつ上述したｄ≒２ｍｍという間隔を隔
てて位置決めされるよう構成されている。なお、この間
隔ｄは、上述したフック部２２の厚さ寸法に略相当す
る。

【００５９】このように、本実施の形態によれば、無線
機２を支持台１４上に載置するだけで、無線機２のアン
テナ２１と第１のアンテナ１１とが、互いに略平行を成
し、かつ、一方の先端側と他方の給電点側とが対向し、
即ち、図３（ａ）と同様の構成となる。従って、これら
各アンテナ１１、２１間の相対的な位置関係を保持する
ための特別な手段を設ける必要はない。また、無線機２
と支持台１４を含む無給電アンテナ１とを概略一体化で
きるので、使用上や保管上の取り扱いが便利である。

【００６０】なお、支持台１４は、例えばアルミニウム
等の金属ケース製とされており、上記無線機２を機械的
に十分支持し得る構造とされている。しかし、このよう
に支持台１４を金属ケース製とすることにより、例えば
図９に示すように、支持台１４と第１のアンテナ２１と
間に浮遊容量１６が発生し、これによって、上記各アン
テナ１１、２１間の結合損失Ｃが増大する場合がある。
そこで、本実施の形態においては、この浮遊容量１６を
消去すべく、これと並列に例えば１００ｎＨのインダク
タンス１７を設けることにより並列共振回路を形成し、
上記浮遊容量１６を消去している。勿論、これ以外の方
法により、上記浮遊容量１６を消去してもよい。

【００６１】上記図６乃至図８に示す無線機２及び無給
電アンテナ１の各形態は、飽くまで一例であるので、こ
れらに限ることはない。場合によっては、上記浮遊容量
Ｃ等が生じず、即ち上記インダクタンス１７等の容量消
去手段を設ける必要がないことも考えられる。また、上
記支持台１４のような支持手段を、無線機２側に設け、
この無線機２側に設けた支持手段に対して、上記第１の
アンテナ１１を着脱可能、若しくは固定した構成として
もよい。

【００６２】また、本実施の形態では、第２のアンテナ
１２をホイップアンテナ構成としたが、これに限らな
い。即ち、第２のアンテナ１２が、それ本来の機能を果
たすのであれば、例えばループアンテナ等の他の形状の
アンテナにより第２のアンテナ１２を構成してもよい。

【００６３】

【発明の効果】本発明のうち請求項１に記載の発明の無
給電アンテナによれば、第１のアンテナと無線機のアン
テナとを互いに強固に静電結合させることによって、こ
れら両者間で電波の受け渡しを行うのではなく、それぞ
れに流れる電流（信号）そのものを、上記強固な静電結
合を介して伝達させている。従って、上記各アンテナ間
で電波の受け渡しを行うという上述した従来技術に比べ
て、これら両者間での結合損失を低減でき、ひいては無
線機の通信可能範囲をより拡張できるという効果があ
る。この効果は、特定小電力無線局等のように出力の小
さい無線機にとって、非常に有効である。

【００６４】請求項２に記載の発明の無給電アンテナに
よれば、第１のアンテナ及び無線機のアンテナの各アン
テナ長を、それぞれ１／４波長よりも短くしている。従
って、これら各アンテナ間で電波の送受信を行うために
１／４波長というアンテナ長を最低限必要とする上述し
た従来技術に比べて、各アンテナを小型化できるという
効果がある。

【００６５】請求項３に記載の発明の無給電アンテナ
は、第１のアンテナ及び無線機のアンテナの各アンテナ
長を略同等とすることによって、これら両者間の静電結
合に寄与しない所謂無駄な部分を排除したものである。
即ち、上記各アンテナは、必要かつ十分なアンテナ長と
されるので、各アンテナにおいて無駄のない高効率な静
電結合を実現できる。

【００６６】請求項４に記載の発明の無給電アンテナに
よれば、支持手段により第１のアンテナと無線機とを支
持しているので、第１のアンテナと無線機のアンテナと
の相対的な位置関係が安定する。従って、これら各アン
テナ間の静電結合力が安定し、ひいては、無給電アンテ
ナを含む無線機全体として安定した送受信性能が得られ
るという効果がある。

【００６７】請求項５に記載の発明の無給電アンテナに
よれば、第１のアンテナと無線機とを支持手段に固定し
ているので、これら両者を一体化したのと等価な構成と
なる。従って、例えば、無給電アンテナを含む無線機を
保管したり、或いは携帯する場合等に、非常に便利であ
るという効果がある。

【００６８】請求項６に記載の発明の無給電アンテナ
は、請求項４または５に記載の発明において、支持手段
で第１のアンテナと無線機とを支持することによりこれ
ら支持手段と第１のアンテナ及び無線機のアンテナとの
間に生じる静電容量、を消去する容量消去手段を設けた
ものである。従って、上記静電容量が生じることによっ
て、第１のアンテナと無線機のアンテナとの間の結合損
失が増大するのを防止できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る無給電アンテナの一実施の形態を
概念的に示す図である。

【図２】同実施の形態の基本となるヘルツダイポールの
説明図である。

【図３】同実施の形態による効果を実証するための実験
内容を概念的に表した図である。

【図４】図３の実験結果を示すグラフである。

【図５】図３の実験結果を示すグラフで、図４よりも測
定周波数の範囲を拡張したものである。

【図６】本実施の形態の無線機の外観を示す図である。

【図７】本実施の形態の無給電アンテナの外観を示す図
である。

【図８】同実施の形態の実際の使用例を示す外観斜視図
である。

【図９】図７における支持台と無給電アンテナとの電気
的な関係を示す概念図である。

【図１０】従来の無給電アンテナの使用状態を概念的に
示す図である。

【符号の説明】

１無給電アンテナ２無線機１１第１のアンテナ１２第２のアンテナ１３給電線２１アンテナ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一端を給電点とし他端が開放された概略
直線状のアンテナを有する無線機の該アンテナに近接し
て設けられる第１のアンテナと、この第１のアンテナに
給電線を介して接続された第２のアンテナと、を具備
し、上記第１のアンテナが、その一端に上記給電線が接続さ
れ他端が開放された概略直線状のものであって、該一端
側を上記無線機のアンテナの他端側に対向させると共
に、該第１のアンテナの他端側を上記無線機のアンテナ
の一端側に対向させる状態に、上記無線機のアンテナと
略平行を成し、かつ、上記無線機のアンテナと静電結合
する状態に設けられた無給電アンテナ。
【請求項２】上記第１のアンテナ及び上記無線機のア
ンテナの一方または両方の長さ寸法を、上記無線機が無
線通信に使用する電波の波長の１／４よりも短くした請
求項１に記載の無給電アンテナ。
【請求項３】上記第１のアンテナ及び上記無線機のア
ンテナの各長さ寸法を、略同等とした請求項１に記載の
無給電アンテナ。
【請求項４】上記第１のアンテナと上記無線機とを支
持する支持手段を設けた請求項１に記載の無給電アンテ
ナ。
【請求項５】上記第１のアンテナと上記無線機との一
方または両方を、上記支持手段に固定した請求項４に記
載の無給電アンテナ。
【請求項６】上記支持手段で上記第１のアンテナと上
記無線機とを支持することによりこれら支持手段と上記
第１のアンテナ及び上記無線機のアンテナの一方または
両方との間に生じる静電容量、を消去する容量消去手段
を設けた請求項４または５に記載の無給電アンテナ。