JP2005045298A

JP2005045298A - Variable capacitor and wireless communication apparatus provided with the same

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Publication number: JP2005045298A
Application number: JP2003199597A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Haraoka; 充原岡
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-07-22
Filing date: 2003-07-22
Publication date: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2023-07-22
Also published as: JP4033396B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bar antenna capable of being usable for transmission as well as reception. <P>SOLUTION: The bar antenna (1) consists of: a ferrite bar group (3p) comprising a bundle of a plurality of ferrite bars; a resonance coil (5) wound on the outer circumference of the ferrite bar group (3p); a variable capacitor (51) connected in parallel with the resonance coil (5); and a feeding coil (7) wound on the outer circumference of the ferrite bar group (3p). At least, the resonance coil (5) consists of an aggregated bind wire (11) formed by bundling a plurality of raw coated wires (13) to suppress deterioration in the antenna efficiency due to the skin effect so that the bar antenna (1) can be used for even the transmission purpose. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、主として中短波帯で使用可能な送受信用バーアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
これまで知られているバーアンテナ、すなわち、フェライトバーに巻きつけたコイルとコンデンサーとを組み合わせて目的周波数に共振させるように構成したアンテナには、たとえば、非特許文献１が開示するものがあるが、これらのバーアンテナは、発明者が知る限りにおいてすべて受信専用である。この非特許文献１が開示するバーアンテナは、４本のフェライトバーを接着により束ねてフェライトバー群を構成し、このフェライトバー群の周りに被覆単線を巻きつけてコイルを形成してある。
【０００３】
【非特許文献１】
ＴＨＥＡＲＲＬＡＮＴＥＮＮＡＢＯＯＫ１９ｔｈＥｄｉｔｉｏｎ（２０００年８月発行）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
受信専用とはいえバーアンテナが使用される主たる理由は、それが他の種類のアンテナに比べてはるかに小型である点にある。小型であることは、その設置に必要な面積が少なくて済むということであるから、設置場所を選ばず僅かなスペースさえあれば設置可能であるため非常に使い勝手がよい。他方、このようなバーアンテナを送信にも使用可能とするための改良が種々行われてきたが、今だ、その完成例をみない。それは、アンテナ効率の悪さに起因する。受信用であるかぎりアンテナ効率の悪さは受信機のゲインである程度補うことができるが、送信用としても使用するとなるとアンテナ効率の悪さを補うのには大きな送信電力が必要となる。しかし、小型のバーアンテナに大電力を供給することは、現実的でない。たとえば、アマチュア無線家のように中短波帯において使用する者にとっては、自宅や移動先において、ほとんどの場合に限られた僅かなスペースの中に設置しなければならないが、そのようなスペースの中に設置可能な送受信用の小型アンテナを提供することが、本発明の目的である。すなわち、本発明が解決しようとする課題は、バーアンテナを、それが小型であるという利点を生かしながら、受信だけでなく送信にも使用可能に構成すること、つまり、送受信用バーアンテナ（以下、適宜「バーアンテナ」と略称する）とすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
大電力を供給しないで送信するためには、バーアンテナのアンテナ効率をよくする必要があるが、そのための主たる手法として、そのアンテナの放射抵抗の値を大きく損失抵抗の値を小さくすることが知られている。発明者は、鋭意研究を重ねた結果、様々な観点から、その手法を実現した。その詳しい内容については、項を改めて説明する。なお、何れかの請求項に係る発明を説明するに当たって行う用語の定義等は、その性質上可能な範囲において他の請求項に係る発明にも適用されるものとする。
【０００６】
（請求項１記載の発明の特徴）
請求項１記載の発明に係るバーアンテナは、複数のフェライトバーを束ねてなるフェライトバー群と、当該フェライトバー群の外周に巻きつけた共振用コイルと、当該共振用コイルに並列接続した可変コンデンサーと、当該フェライトバー群の外周に巻きつけた給電用コイルと、を含み、少なくとも当該共振用コイルが、複数の被覆素線を束ねてなる集合結束線により構成してある。共振用コイルに使用する集合結束線は、これと同じ集合結束線を用いて給電用コイルを構成してもよい。可変コンデンサーは、並列接続した他の可変コンデンサーや固定コンデンサーを含むものであってもよい。請求項１の送受信用バーアンテナは、波長が比較的長い、すなわち、比較的大型のアンテナが求められる中短波用に好適であるが、より波長の長い長波帯はもちろん、より波長の短い超短波帯又はそれより上の周波数帯においても使用することができる。
【０００７】
請求項１記載のバーアンテナによれば、共振用コイルを集合結束線により構成してあるので、単線により構成したコイルに比べて導体抵抗値が小さい。すなわち、集合結束線は単線に比べて表皮効果による損失が小さいので、これが導体抵抗値を低く抑える。損失抵抗の一部である導体抵抗値が低ければ、同じ共振用コイルであって単線により構成したものに比べてアンテナ効率がよくなる。したがって、バーアンテナを送受信双方のために使用することができる。
【０００８】
（請求項２記載の発明の特徴）
請求項２記載の発明に係るバーアンテナは、請求項１のバーアンテナであって、前記フェライトバーの直径が、５〜２０ｍｍの範囲に設定してあり、当該フェライトバー群が、４〜１５本のフェライトバーにより構成してある。各フェライトバーの長さは、共振コイルの長さ等を考慮して適宜設定してよい。また、束ねた複数のフェライトバーを、これとは別に束ねた複数のフェライトバーと長さ方向に並べたものも、上記のフェライトバー群に該当する。
【０００９】
請求項１のバーアンテナの作用効果は、たとえば、上述した請求項２のバーアンテナの構成をもって生じさせることができる。上述した構成に限定する趣旨ではないが、発明者の実験によれば、上記範囲及び上記本数としたときに、アンテナ効率の向上を図ることができた。これは、前記構成を採用することにより、等価並列抵抗の値が大きくなり、これが放射抵抗を大きくした結果によるものと推測できる。
【００１０】
（請求項３記載の発明の特徴）
請求項３記載の発明に係るバーアンテナは、請求項１又は２記載のバーアンテナであって、前記被覆素線の直径が、０．０３〜０．１５ｍｍの範囲に設定してあり、前記集合結束線が、６０〜２０００本の被覆素線により構成してある。
【００１１】
請求項１又は２のバーアンテナの作用効果は、たとえば、上述した請求項３のバーアンテナの構成をもって生じさせることができる。上述した構成に限定する趣旨ではないが、発明者の実験によれば、上記範囲及び上記本数としたときに特に好ましい結果を得ることができた。
【００１２】
（請求項４記載の発明の特徴）
請求項４記載の発明に係るバーアンテナは、請求項１乃至３の何れか記載のバーアンテナであって、中短波帯で送受信可能に構成してあり、前記可変コンデンサーの最大容量を２５ｐＦに設定してある。
【００１３】
請求項１乃至３何れかのバーアンテナの作用効果は、たとえば、上述した請求項４のバーアンテナの構成をもって生じさせることができる。上述した構成に限定する趣旨ではないが、発明者の実験によれば、上記周波数帯において上記容量に設定したときに特に好ましい結果を得ることができた。中短波帯において並列共振回路を共振させるときのコンデンサーの値は、これを１００〜４００ｐＦに設定するのが一般的である。なぜなら、コイルは、同じコイルでも、隣接する部材（たとえば、基板や金属ケース）の影響によりそのインダクタンスが大きく変化してしまうため共振周波数の調整を難しくしてしまうが、影響を受けづらいコンデンサーであればそのような不都合がないため楽に調整できるからである。しかし、請求項４のバーアンテナでは、等価並列抵抗の値を大きくするために、コンデンサーの値をできるだけ小さく、かつ、コイルのインダクタンスを大きく設定してある。他方、共振周波数の調整のために必要な値とのバランスも考慮に入れる必要があり、その観点から一般的な値の最低値である１００ｐＦの１／４である２５ｐＦを最大値とした。可変コンデンサーの値を小さくした分、同じ周波数帯に共振させるために共振コイルの巻数を多くする必要があるが、集合結束線を使用することにより共振コイルの導体損失を小さく抑えてあるため輻射効率を低下させることにならない。
【００１４】
（請求項５記載の発明の特徴）
請求項５記載の発明に係るバーアンテナは、請求項１乃至４何れかのバーアンテナであって、前記可変コンデンサ−が、第１対向面を有する第１電極と、当該第１対向面と対向する第２対向面を有する第２電極と、当該第１対向面に対する当該第２対向面の対向面積を可変とする可変構造と、を備え、当該第１電極が、第１絶縁対向面を有する第１絶縁体により密閉してあり、当該第２電極が、第２絶縁対向面を有する第２絶縁体により密閉してある。可変構造の可変原理は、たとえば、第１電極を第２電極に対して回転させるものや、水平方向にスライドさせるものがある。
【００１５】
請求項５のバーアンテナによれば、請求項１乃至４のバーアンテナであって、特に、より大きな高周波電力を効率よく送信可能にする。すなわち、共振用コイルと可変コンデンサーによる並列共振回路は、送信周波数において高インピーダンスとなるので、送信時における可変コンデンサーの両端、すなわち、第１電極と第２電極との間には高電圧が印加される。このため、可変コンデンサーには、高い耐電圧が要求される。一般的な可変コンデンサーは大型のものでも数ｋＶ程度で電極間において放電が始まるが、真空コンデンサーの中には２０ｋＶ程度に耐えられるものもある。しかし、真空コンデンサーは、その構造上、一般的に大型とならざるを得ず、小型化を目指すバーアンテナには、必ずしもふさわしくない。そこで、真空コンデンサーと同等又はそれ以上の耐圧を小型で簡易な構造により実現したのが、上記構成を有する可変コンデンサーである。すなわち、上記した可変コンデンサーは、第１電極は第１絶縁体により、また、第２電極は第２絶縁体により、それぞれ密閉され外気と遮断されているため、外気中に裸で存在する電極に比べて、空中放電（絶縁破壊）開始電圧を高められるようになっている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、各図を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。図１は、バーアンテナの斜視図である。図２は、図１に示すバーアンテナの等価回路である。図３は、図１に示すバーアンテナのＸ−Ｘ断面図である。図４は、図３に示す集合結束線のＺ−Ｚ断面図である。図５は、図１に示す可変コンデンサーの正面図である。図６は、図１に示す可変コンデンサーのＹ−Ｙ断面図である。なお、図４に示す断面図は、理解を容易にするために各被覆素線を実際の大きさよりも誇張して描いてある。
【００１７】
（バーアンテナの概略構造）
図１及び２に基づいて説明する。バーアンテナ１は、コアとなるフェライトバー群３と、フェライトバー群３の外周に巻きつけた共振用コイル５及び給電用コイル７と、共振用コイル５に並列接続した可変コンデンサー５１と、により概ね構成してある。バーアンテナ１は、主として中短波帯において好適に用いることができるが、本実施形態では、アマチュア無線に使用される７ＭＨｚ帯において送受信できるように構成してある。
【００１８】
（フェライトバー群の構造）
図１及び３に示すように、フェライトバー群３は、複数（本実施形態では７本）のフェライトバー３ｐをバインダー３ｂにより束ねてなるものである。フェライトバー３ｐの本数は、使用するフェライトバーの寸法や使用周波数帯等の違いに応じて適宜変更することができる。この点については、後述する。各フェライトバー３ｐには、入手が比較的容易であることから、直径１０ｍｍ、長さ２００ｍｍ、比透磁率μｉ＝１２０である中波帯受信用フェライトバー（ＴＤＫ株式会社製）を流用したが、これ以外の規格のフェライトバーであっても構わない。バインダー３ｂは、これをフェライトバー３ｐ同士を接着する接着剤により構成してもよいが、各種の実験や改良等を行うときに簡単に分離できるように、合成樹脂製シートで構成し、これを巻きつけることによりフェライトバー３ｐ同士をバインドできるようにしてある。巻きつけたバインダー３ｂは、その上に巻きつけるコイルにより押えられて外れないようにしてある。
【００１９】
（コイルの構造）
図１乃至４を参照しながら、説明する。フェライトバー群３の外周に巻きつけた共振用コイル５は、それと並列接続した可変コンデンサー５１とともに７ＭＨｚ帯に共振可能に構成してある。共振用コイル５は、後述する集合結束線１１により構成してある。図１に示す共振用コイル５は、疎巻きしてあるが、これを密巻きにしても構わない。共振用コイル５は、その全体又は両端のフェライトバー群３（バインダー３ｂ）外周への接着剤による接着や、結束バンド等によるコイル両端の結束等を行うことにより、簡単に外れないようにしておくとよい。
【００２０】
給電用コイル７は、集合結束線１１をフェライトバー群３の外周に巻きつけることにより構成してある。この点で、共振用コイル５と共通する。給電用コイル７と共振用コイル５とは、両者がフェライトバー群３を介して密に結合し易いように、フェライトバー群３の長さ方向に並べて配してある。このように並べて配したのは、構造が比較的シンプルであるため製造しやすい点と、給電用コイル７の巻数を増減するだけで入力インピーダンスの調整がしやすい点とを考慮したためである。本実施形態では、給電用コイル７の入力インピーダンスを５０Ωに調整しておき、同軸ケーブル１９を介してトランシーバー１０１（図１参照）に接続可能に構成してある。指向性の左右バランスを重要視する場合は、たとえば、平衡型の給電用コイル（図示を省略）を採用する方法もある。給電用コイルの形態に、格別の制限はない。必要に応じて、適宜、整合回路（図示を省略）等を挿入して、インピーダンスの整合を図ってもよい。
【００２１】
（集合結束線の構造）
図３及び４に基づいて説明する。共振用コイル５及び給電用コイル７を構成する集合結束線１１は、複数の被覆素線１３を束ねてなるものである。複数の被覆素線１３は、これらと同じ断面積を持つ単線に比べて表皮面積が大きいため表皮効果による損失が小さくなるので、これらを用いることにより、共振用コイル５及び給電用コイル７の導体抵抗値を低く抑えることができる。このことが、アンテナ効率の向上に貢献して、バーアンテナ１を送受信双方のために使用可能とする一因となる。
【００２２】
集合結束線１１を構成する各被覆素線１３は、多数の直径０．０８ｍｍのポリウレタン被覆線により構成してある。これは、入手が比較的容易であるからであって、この寸法に限定する趣旨ではない。たとえば、０．０３〜０．１５ｍｍの範囲内の直径のポリウレタン被覆線等を好適に用いることができる。集合結束線１１を構成する被覆素線１３の数は、上記の０．０８ｍｍポリウレタン被覆線を用いた場合は、９０本以上、特に６３０本以上としたときに好結果を得た。この点については、後述する。多数の被覆素線１３を束ねて被覆材１１ａにより被覆したものが、集合結束線１１である。集合結束線に類似するものとして、リッツ線がある。このリッツ線には、高周波用のみならず、発電機用、モータ用等、様々な目的のために様々な仕様のものが作られている。高周波用としてはせいぜい３０本程度である。これでは本発明が目的とするところの性能を得ることができない。発明者は研究・実験の結果、２１倍の６３０本という通常ではあり得ない本数の被覆素線を用いて、自ら集合結束線を構成し好結果を得た。ちなみに、０．０８ｍｍの被覆素線を６３０本束ねた場合の束全体の直径は、約３．５ｍｍであるが、これを、表皮効果の観点からその表面積に着目すると直径５０ｍｍの単線の表面積に相当する。
【００２３】
（可変コンデンサーの構造）
図１、３、及び６に基づいて説明する。可変コンデンサー５１は、固定片５２と、この固定片５２に対してスライド（摺動）可能に設けたスライド片５３と、このスライド片５３をスライドさせるためのスライド機構（可変構造）５４と、から概ね構成してある。固定片５２は、第１対向面５８を有する第１電極５７と、第１絶縁対向面６０を有する第１絶縁体５９と、から構成してある。第１絶縁体５９は、絶縁板５９ａと、この絶縁板５９ａの下面に配した第１電極５７を下方から密閉するための絶縁ケース５９ｂと、から構成してある。本実施形態では、絶縁板５９ａをアクリル樹脂により、また、絶縁ケース５９ｂをシリコンゴムにより、それぞれ構成してあるが、これら以外の絶縁素材により各々の部材を構成可能であることは言うまでもない。さらに、絶縁板と絶縁ケースを同一の樹脂により一体成形する方法もある。
【００２４】
他方、スライド片５３は、第２対向面６４を有する第２電極６３と、第２絶縁対向面６６を有する第２絶縁体６５と、から構成してある。第２絶縁体６５は、絶縁板６５ａと、この絶縁板６５ａの上に載せた第２電極６３を上方から密閉するための絶縁ケース６５ｂと、から構成してある。本実施形態では、固定片５２と同様に、絶縁板６５ａをアクリル樹脂により、また、絶縁ケース６５ｂをシリコンゴムにより、それぞれ構成してある。これら以外の絶縁素材により各々の部材を構成してもよいし、固定片５２で用いた絶縁素材とは異なる素材で構成してもよい。第１電極５７は第１絶縁体５９により、また、第２電極６３は第２絶縁体６５により、それぞれ外気から遮断されるため、遮断されていない場合に比べて空中放電（絶縁破壊）開始電圧を高くすることができる。これが、バーアンテナ１の耐入力電圧を高めることに貢献する。可変コンデンサー５１を構成する第１電極５７及び第２電極６３には、厚さ０．１５ｍｍ、直径３０ｍｍのアルミシートを、また、絶縁板５９ａ，６５ａには厚さ３ｍｍ、８０×８０ｍｍの透明アクリル板を、さらに、絶縁ケース５９ｂ，６５ｂには厚さ３ｍｍのシリコンゴムを、それぞれ採用して約２０ｐＦの可変コンデンサー５１を作成し耐圧実験を行ったところ、その耐圧は１３ｋＶであった。
【００２５】
（スライド機構）
スライド機構５４は、絶縁板６５ａの上面に固定したラック５４ｂと、このラック５４ｂと噛み合うピニオン５４ａとにより構成してあり、ピニオン５４ａを回転させることにより、スライド片５３を図６の左右方向にスライドさせられるようになっていて、このスライドにより、第１電極５７の第１対向面５８と、第２電極６３に対する第２対向面６４の対向面積を変化させられるようになっている。スライド機構５４は、調整により決定した固定片５２とスライド片５３との間の重ね合わせ面積（対向面積）を保持する役目をもになっている。ラック５４ｂとピニオン５４ａの組み合わせの代わりに、たとえば、スライド片５３のスライドを手作業により行い、対向面積決定後に、こののスライド片５３を固定片５２に対して結束バンドやクリップなどの固定部材（図示を省略）により固定する方式を採用することもできる。この場合は、この固定部材がスライド機構を構成する。
【００２６】
上述した可変コンデンサー５１は、真空バリコン等に比べてはるかにシンプルな構造であり、安価であるにもかかわらず、きわめて高耐圧な特性を持つ。このため、本実施形態におけるバーアンテナ１のように高耐圧が要求されるアンテナにとって、可変コンデンサー５１は、たいへん使い勝手がよい。他方、可変コンデンサーの可変方式には、可変コンデンサー５１が採用するスライド式のもののほか、一般的なロータリー式のものがある。このロータリー式の可変コンデンサーは、ステーターに対してローターが回転して静電容量を可変できるようになっている。このようなロータリー式の可変コンデンサーの採用を妨げる趣旨ではないが、本実施形態においてスライド式の可変コンデンサーを採用したのは、次の理由による。すなわち、ロータリー式の可変コンデンサーは、高周波電流がローターの軸受を介して流れるため、その部分に接触抵抗が生じるが、この接触抵抗がアンテナ効率の低下の一因となりうるため、本実施形態では採用しなかった。本実施形態で採用した可変コンデンサー５１は、スライド式であるため、ロータリー式の可変コンデンサーが必要とする軸受を必要としない。つまり、接触抵抗が生じる余地がない。ロータリー式可変コンデンサーの接触抵抗がどの程度の大きさであるかは、可変コンデンサーの個別特性に依存するものであって正確な数値は知るところではないが、使用するのであれば、特に軸受の接触抵抗に留意すべきである。
【００２７】
（実験結果）
次に示す表１を参照しながら、７ＭＨｚ帯に共振させたバーアンテナの交信実験の結果について説明する。実験結果の検討は、表１の左端に付してある実験番号の順に行う。評価は、Ａ〜Ｆまでの６段階で行い、Ａが最高レベルでありＣレベル以上を送受信用として使用可能なものとした。具体的には、聞こえる局とは電話モードで普通に交信できるレベルがＡ、信号強度が強い局、受信能力が高い局とのみ電話モードで交信できるレベルがＢ、及び、聞こえる局とは電信モード（モールス符号を用いる通信モード）で普通に交信できるレベルがＣである。さらに、信号強度が強い局、受信能力が高い局とのみ電信モードで交信できるレベルがＤ、やっと交信が成立するレベルがＥ，及び、交信不能な場合をＦとした。なお、Ｃレベル以上を使用可能レベルとしたのは、この実験では、アマチュア無線用の７ＭＨｚ帯を対象としており、アマチュア無線では不特定多数の相手と交信することが目的であるため、聞こえない局は論外であるが聞こえるのであれば少なくとも電信モードで普通に交信できなければ意味がないと考えたからである。アマチュア無線用や業務無線等において、たとえば、常に信号強度が強く受信能力も高い特定の相手と交信することが目的であれば、Ｄを使用可能レベルとすることができる。
【００２８】
【表１】

【００２９】
（実験１）
本実施形態で使用するフェライトバー３ｐと同じフェライトバーを３本束ねてフェライトバー群を構成し、３．５平方ｍｍの市販ビニール被覆線を用いて共振用コイル及び給電用コイルを構成した。共振用コイルとともに並列共振回路を構成する可変コンデンサーとして３５０ｐＦロータリー式ポリバリコンを使用したところ、共振用コイルを１２回巻きとしたときに７ＭＨｚ帯に共振した。給電用コイルは２０回巻きのときに入力インピーダンスが５０Ωとなった。上記構成を有する実験１に係るバーアンテナにトランシーバーを接続して交信を試みたが、聞こえる局が非常に少なかった。そこで、＋２０ｄＢのプリアンプを挿入して受信感度を向上させて、聞こえる局を呼んだが、何れの局とも交信成立しなかった。すなわち、レベルＦである。交信が成立しなかった要因は、単線により構成した共振用コイルの損失、ポリバリコンの損失が、大きすぎるためであると推測される。なお、実験に際してトランシーバーの出力を、当初０．５Ｗから徐々に上げていったところ、５Ｗのときにポリバリコンが放電してしまい、それを超えて出力を上げることはできなかった。
【００３０】
（実験２）
実験２では、実験１の可変コンデンサーよりも小さい容量であり、かつ、耐圧の高い可変コンデンサーを使用した。具体的には、耐圧１ｋＶの１５０ｐＦロータリー式タイト製可変コンデンサーを使用した。７ＭＨｚ帯に共振させるために、静電容量を小さくした分、コイルの巻数を多くした。フェライトバーの長さは、実験１のときと変わらないので、同じ長さのフェライトバーにより多くの巻数のコイルを巻くために、実験１で用いたビニール被覆線よりも細い２平方ｍｍポリエチレン被覆線を使用した。ビニール被覆線の代わりにポリエチレン被覆線を使用したのは、被覆材の誘電体損失をより少なくするためである。共振用コイルの巻数は１５、給電用コイルの巻数は１４であった。実験２に係るバーアンテナに＋１０ｄＢのプリアンプを挿入して交信を試みたが、何れの局とも交信できず、レベルＦであった。可変コンデンサーの耐圧を１ｋＶとしたので、送信出力が４０Ｗを超えたところで放電した。
【００３１】
（実験３）
フェライトバーを７本に増やし、耐圧１ｋＶの２０ｐＦロータリー式タイト製可変コンデンサーと、実験２で用いたものと同じ２平方ｍｍのポリエチレン被覆線により、実験３に係るバーアンテナを構成した。このとき、共振用コイルの巻数は２９、給電用コイルの巻数は１０であった。＋１０ｄＢのプリアンプを挿入して交信を試みたところ、やっと交信の成立をみた。レベルＥである。可変コンデンサーは、送信出力が３０Ｗを越えたところで放電した。
【００３２】
（実験４）
実験３で使用した可変コンデンサーを、実験用に自作した２０ｐＦスライド式可変コンデンサーに変更することにより、実験４に係るバーアンテナを構成した。この可変コンデンサーの各電極は絶縁体により密閉していないものであるが、実験によると６ｋＶを超えると電極間で空中放電が始まった。共振用コイルの巻数は２９で変わらず、給電用コイルの巻数は８であった。＋１０ｄＢのプリアンプを挿入して交信を試みたところ、信号強度が強く受信能力が高い局と電信モードで交信できた。レベルＤである。可変コンデンサーは、送信出力が７０Ｗを越えたところで放電した。実験３に係るロータリー式可変コンデンサーに比べて、軸受があったなら生じたであろう損失がないことによりアンテナ効率が上がったこと、さらに、高耐圧のスライド式可変コンデンサーを使用したことにより送信出力を大きくできたことが、実験３に係るバーアンテナよりも実験４に係るバーアンテナの方が効率よく交信できた理由であると考えられる。
【００３３】
（実験５）
実験４で使用した可変コンデンサーを、前記した本実施形態で採用した耐圧１３ｋＶの２０ｐＦスライド式可変コンデンサーに、ポリエチレン被覆線を集合結束線に、それぞれ変更することにより、実験５に係るバーアンテナを構成した。このとき、集合結束線は直径０．０８ｍｍの被覆素線を９０本束ねて構成したものであり、その集合結束線を使用した共振用コイルの巻数は同じく２９、給電用コイルの巻数は６であった。＋１０ｄＢのプリアンプを挿入して交信を試みたところ、聞こえる局であれば電信モードで普通に交信ができた。レベルＣである。可変コンデンサーは、送信出力を１００Ｗとしても放電しなかった。実験４に係る可変コンデンサーより高耐圧の可変コンデンサーを使用したことによる送信出力の向上と、集合結束線使用により導体損失が減少したため並列等価抵抗が上がったことによるアンテナ効率の改善とが、実験４に係るバーアンテナよりも実験５に係るバーアンテナの方が効率よく交信できた理由であると考えられる。
【００３４】
（実験６）
実験５で使用した集合結束線を、それを構成する被覆素線の本数を増加することにより、実験６に係るバーアンテナを構成した。具体的には、実験６に係るバーアンテナに使用する被覆素線には、実験５で使用した被覆素線と同じものを使用し、これらを２７０本束ねて集合結束線を構成した。その集合結束線を使用した共振用コイルの巻数は同じく２９、給電用コイルの巻数は５であった。実験６に係るバーアンテナを用いて交信を試みたところ、受信感度が良好であったため、プリアンプを省略することができた。送信出力を１００Ｗとしたときに、信号強度が強く受信能力が高い局と電話モードで交信できた。レベルＢである。電話モードよりも了解度の高い電信モードであれば、さらに快適な交信を行うことができた。実験６に係るバーアンテナと実験５に係るバーアンテナとを比較すると、前者において被覆素線の本数を増やしたことにより、送受信双方の効率が向上した。
【００３５】
（実験７）
実験６で使用した集合結束線を、それを構成する被覆素線の本数を増加することにより、実験７に係るバーアンテナを構成した。実験７に係るバーアンテナに使用する被覆素線には、実験５及び６で使用した被覆素線と同じものを使用し、これらを６３０本束ねて集合結束線を構成した。その集合結束線を使用した共振用コイルの巻数は同じく２９、給電用コイルの巻数は４であった。実験７に係るバーアンテナを用いて交信を試みたところ、実験６に係るバーアンテナと同様に受信感度が良好であったため、プリアンプは省略した。送信出力を１００Ｗとしたときに、聞こえる局であれば電話モードで普通に交信することができた。レベルＡである。電話モードよりも了解度の高い電信モードであれば、さらに快適な交信を行うことができた。実験７に係るバーアンテナと実験６に係るバーアンテナとを比較すると、前者において被覆素線の本数を増やしたことにより、より効率のよい交信が可能であることが分る。このような交信が可能であれば、実験７に係るバーアンテナは、たとえば、７ＭＨｚ帯に使用可能な全長５ｍの短縮ダイポールアンテナと同等又はそれ以上の性能を持つものであるといえる。
【００３６】
（実験の総合評価）
上述した実験１〜７の結果から明らかなように、可変コンデンサーの耐圧を高めることにより送信出力上昇を通した交信可能性の向上が見られる。さらに、可変コンデンサーをロータリー式のものからスライド式のものに換えることにより、また、ビニール被覆線から集合結束線に換えることにより、さらに、同じ集合結束線であっても、それを構成する被覆素線の本数増加により、それぞれ交信可能性のさらなる向上が確認できた。
【００３７】
（実施形態特有の効果）
以上の説明から明らかなように、使用可能なバーアンテナは上述した実験５〜７に係るもの、すなわち、Ｃレベル以上のものであるが、何れのバーアンテナにおいても、その全長はフェライトバー又はフェライトバー群の長さ寸法そのものである。各実験に用いたフェライトバーの全長は、２００ｍｍに過ぎない。したがって、バーアンテナの全長も２００ｍｍに過ぎず、これは、７ＭＨｚ帯の波長４０ｍと比べると、その１／２００の長さと等しい。しかも、実験７の結果から明らかなように、そのバーアンテナは短縮ダイポールと同程度又はそれ以上の性能を有している。したがって、本実施形態に係るバーアンテナ１によれば、僅か使用波長の１／２００の長さと等しい長さのものでありながら実用に充分耐え得るため、限られた僅かなスペースしかアンテナ設置のために使用できない者でも、アンテナを設置することができ、かつ、短縮ダイポールのような比較的大きなアンテナを使用する者と比べて、それに匹敵する、又は、それ以上に快適な交信を行うことができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明に係るバーアンテナによれば、バーアンテナを、それが小型であるという利点を生かしながら、受信だけでなく送信にも充分に使用可能なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】バーアンテナの斜視図である。
【図２】図１に示すバーアンテナの等価回路である。
【図３】図１に示すバーアンテナのＸ−Ｘ断面図である。
【図４】図３に示す集合結束線のＺ−Ｚ断面図である。
【図５】図１に示す可変コンデンサーの正面図である。
【図６】図１に示す可変コンデンサーのＹ−Ｙ断面図である。
【符号の説明】
１，７１バーアンテナ
３，７３フェライトバー群
３ｂバインダー
３ｐフェライトバー
５，７５共振用コイル
７，７７給電用コイル
１１，８１集合結束線
１１ａ被覆材
１３，８１ｐ被覆素線
１９給電線
５１，７１可変コンデンサー
５２固定片
５３スライド片
５４スライド機構（可変構造）
５７第１電極
５８第１対向面
５９第１絶縁体
６０第１絶縁対向面
６３第２電極
６４第２対向面
６５第２絶縁体
６６第２絶縁対向面
５４ａピニオン
５４ｂラック
５９ａ，６５ａ絶縁板
５９ｂ，６５ｂ絶縁ケース
１０１トランシーバー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a transmission / reception bar antenna that can be used mainly in a medium / short wave band.
[0002]
[Prior art]
Non-patent document 1 discloses, for example, a known bar antenna, that is, an antenna configured to resonate at a target frequency by combining a coil wound around a ferrite bar and a capacitor. As far as the inventor knows, these bar antennas are all dedicated to reception. In the bar antenna disclosed in Non-Patent Document 1, four ferrite bars are bundled by bonding to form a ferrite bar group, and a coil is formed by winding a coated single wire around the ferrite bar group.
[0003]
[Non-Patent Document 1]
THE ARRL ANTENNA BOOK 19th Edition (issued in August 2000)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The main reason that bar antennas are used, although only for reception, is that they are much smaller than other types of antennas. The small size means that the area required for the installation can be reduced, so that it can be installed with only a small space regardless of the installation location, which is very convenient. On the other hand, various improvements have been made to enable such a bar antenna to be used for transmission. This is due to poor antenna efficiency. As long as it is for reception, the poor antenna efficiency can be compensated to some extent by the gain of the receiver. However, when it is used for transmission, a large transmission power is required to compensate for the poor antenna efficiency. However, supplying large power to a small bar antenna is not practical. For example, a person using the medium and short wave band, such as an amateur radio house, must install it in a limited space in most cases at home or at a destination. It is an object of the present invention to provide a small antenna for transmission / reception that can be installed in the antenna. That is, the problem to be solved by the present invention is to configure the bar antenna so that it can be used not only for reception but also for transmission while taking advantage of its small size. (Abbreviated as “bar antenna” as appropriate).
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to transmit without supplying a large amount of power, it is necessary to improve the antenna efficiency of the bar antenna. As a main technique for this purpose, it is known that the radiation resistance value of the antenna is increased and the loss resistance value is decreased. It has been. As a result of extensive research, the inventor has realized the method from various viewpoints. The details will be explained anew in the section. It should be noted that the definitions of terms used to describe the invention according to any claim shall be applied to the invention according to other claims as long as possible in nature.
[0006]
(Characteristics of the invention of claim 1)
According to a first aspect of the present invention, a bar antenna includes a ferrite bar group formed by bundling a plurality of ferrite bars, a resonance coil wound around the outer periphery of the ferrite bar group, and a variable capacitor connected in parallel to the resonance coil. And a power supply coil wound around the outer periphery of the ferrite bar group, and at least the resonance coil is configured by a collective binding wire formed by bundling a plurality of coated strands. The collective binding wire used for the resonance coil may constitute the feeding coil using the same collective binding wire. The variable capacitor may include another variable capacitor or a fixed capacitor connected in parallel. The transmission / reception bar antenna according to claim 1 is suitable for a medium / short wave whose wavelength is relatively long, that is, for which a relatively large antenna is required. Alternatively, it can be used in a higher frequency band.
[0007]
According to the bar antenna of the first aspect, since the resonance coil is constituted by the collective binding wire, the conductor resistance value is smaller than that of the coil constituted by the single wire. That is, the collective bundling wire has a smaller loss due to the skin effect than the single wire, and this suppresses the conductor resistance value low. If the conductor resistance value, which is a part of the loss resistance, is low, the antenna efficiency is improved as compared with the same resonance coil that is constituted by a single wire. Therefore, the bar antenna can be used for both transmission and reception.
[0008]
(Characteristics of the invention described in claim 2)
A bar antenna according to a second aspect of the present invention is the bar antenna according to the first aspect, wherein a diameter of the ferrite bar is set in a range of 5 to 20 mm, and the ferrite bar group includes 4 to 15 bars. The ferrite bar is configured. The length of each ferrite bar may be appropriately set in consideration of the length of the resonance coil and the like. Further, a plurality of bundled ferrite bars arranged in the length direction with a plurality of bundled ferrite bars separately correspond to the above ferrite bar group.
[0009]
The function and effect of the bar antenna according to claim 1 can be produced, for example, with the configuration of the bar antenna according to claim 2 described above. Although not intended to be limited to the above-described configuration, according to the inventor's experiment, it was possible to improve the antenna efficiency when the above range and the above number were used. It can be presumed that this is because the value of the equivalent parallel resistance is increased by adopting the above configuration, and this is the result of increasing the radiation resistance.
[0010]
(Characteristics of Claim 3)
A bar antenna according to a third aspect of the present invention is the bar antenna according to the first or second aspect, wherein a diameter of the coated wire is set in a range of 0.03 to 0.15 mm, and the assembly The binding wire is composed of 60 to 2000 covered strands.
[0011]
The operational effects of the bar antenna according to claim 1 or 2 can be caused by, for example, the configuration of the bar antenna according to claim 3 described above. Although not intended to be limited to the above-described configuration, according to the inventor's experiment, particularly preferable results were obtained when the above range and the above number were used.
[0012]
(Feature of the invention of claim 4)
A bar antenna according to a fourth aspect of the present invention is the bar antenna according to any one of the first to third aspects, wherein the bar antenna is configured to be able to transmit and receive in a medium and short wave band, and the maximum capacity of the variable capacitor is set to 25 pF. It is.
[0013]
The function and effect of the bar antenna according to any one of claims 1 to 3 can be caused by, for example, the configuration of the bar antenna according to claim 4 described above. Although not intended to be limited to the above-described configuration, according to the inventors' experiment, a particularly preferable result can be obtained when the capacitance is set in the frequency band. Generally, the value of the capacitor when resonating the parallel resonant circuit in the medium and short wave band is set to 100 to 400 pF. This is because even if the coil is the same coil, the inductance is greatly changed due to the influence of adjacent members (for example, a substrate or a metal case), which makes it difficult to adjust the resonance frequency. This is because there is no such inconvenience and adjustment can be made easily. However, in the bar antenna of claim 4, in order to increase the value of the equivalent parallel resistance, the value of the capacitor is set as small as possible and the inductance of the coil is set large. On the other hand, it is necessary to take into account the balance with the value necessary for adjusting the resonance frequency. From this point of view, 25 pF, which is 1/4 of 100 pF, which is a minimum value of a general value, is set as the maximum value. It is necessary to increase the number of turns of the resonance coil in order to resonate in the same frequency band as the value of the variable capacitor is reduced, but the radiation efficiency is reduced because the conductor loss of the resonance coil is kept small by using a bundled wire. Will not be reduced.
[0014]
(Feature of the invention of claim 5)
A bar antenna according to a fifth aspect of the present invention is the bar antenna according to any one of the first to fourth aspects, wherein the variable capacitor is opposed to the first electrode having a first opposed surface and the first opposed surface. A second electrode having a second opposing surface, and a variable structure that makes the opposing area of the second opposing surface variable with respect to the first opposing surface, wherein the first electrode has a first insulating opposing surface. The second insulator is sealed with a first insulator, and the second electrode is sealed with a second insulator having a second insulating facing surface. The variable principle of the variable structure includes, for example, one that rotates the first electrode with respect to the second electrode and one that slides in the horizontal direction.
[0015]
According to the bar antenna of the fifth aspect, the bar antenna according to the first to fourth aspects, in particular, can transmit a larger high frequency power efficiently. That is, since the parallel resonance circuit including the resonance coil and the variable capacitor has high impedance at the transmission frequency, a high voltage is applied between both ends of the variable capacitor at the time of transmission, that is, between the first electrode and the second electrode. The For this reason, a high withstand voltage is required for the variable capacitor. Even if a general variable capacitor is large, discharge starts between electrodes at about several kV, but some vacuum capacitors can withstand about 20 kV. However, the vacuum capacitor generally has to be large in size because of its structure, and is not necessarily suitable for a bar antenna aiming at miniaturization. Therefore, a variable capacitor having the above-described configuration has realized a breakdown voltage equal to or higher than that of a vacuum capacitor with a small and simple structure. That is, in the above-described variable capacitor, the first electrode is sealed by the first insulator and the second electrode is sealed by the second insulator by the second insulator. In comparison, the air discharge (dielectric breakdown) starting voltage can be increased.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a bar antenna. FIG. 2 is an equivalent circuit of the bar antenna shown in FIG. 3 is an XX cross-sectional view of the bar antenna shown in FIG. 4 is a ZZ cross-sectional view of the collective binding line shown in FIG. FIG. 5 is a front view of the variable capacitor shown in FIG. 6 is a YY cross-sectional view of the variable capacitor shown in FIG. In the cross-sectional view shown in FIG. 4, each covering element wire is exaggerated from the actual size for easy understanding.
[0017]
(Schematic structure of bar antenna)
This will be described with reference to FIGS. The bar antenna 1 is roughly composed of a ferrite bar group 3 serving as a core, a resonance coil 5 and a feeding coil 7 wound around the outer periphery of the ferrite bar group 3, and a variable capacitor 51 connected in parallel to the resonance coil 5. It is configured. The bar antenna 1 can be preferably used mainly in the medium and short wave band, but in the present embodiment, the bar antenna 1 is configured to be able to transmit and receive in the 7 MHz band used for amateur radio.
[0018]
(Structure of ferrite bar group)
As shown in FIGS. 1 and 3, the ferrite bar group 3 is formed by bundling a plurality of (seven in this embodiment) ferrite bars 3p with a binder 3b. The number of ferrite bars 3p can be changed as appropriate according to differences in the size of the ferrite bars used, the frequency band used, and the like. This point will be described later. Since each ferrite bar 3p is relatively easy to obtain, a medium-band receiving ferrite bar (manufactured by TDK Corporation) having a diameter of 10 mm, a length of 200 mm, and a relative permeability μi = 120 was diverted. Ferrite bars with other standards may be used. The binder 3b may be composed of an adhesive that bonds the ferrite bars 3p to each other. However, the binder 3b is composed of a synthetic resin sheet so that it can be easily separated when performing various experiments and improvements. The ferrite bars 3p can be bound to each other by winding. The wound binder 3b is pressed by a coil wound on the binder 3b so as not to come off.
[0019]
(Coil structure)
This will be described with reference to FIGS. The resonance coil 5 wound around the outer periphery of the ferrite bar group 3 is configured to resonate in the 7 MHz band together with the variable capacitor 51 connected in parallel therewith. The resonance coil 5 is composed of a collective binding wire 11 described later. Although the resonance coil 5 shown in FIG. 1 is loosely wound, it may be densely wound. The resonance coil 5 is prevented from being easily removed by bonding the whole or both ends of the ferrite bar group 3 (binder 3b) to the outer periphery with an adhesive, binding the coil ends with a binding band, or the like. Good.
[0020]
The power feeding coil 7 is configured by winding the collective binding wire 11 around the outer periphery of the ferrite bar group 3. This point is common with the resonance coil 5. The feeding coil 7 and the resonance coil 5 are arranged side by side in the length direction of the ferrite bar group 3 so that they can be easily coupled closely via the ferrite bar group 3. The reason why they are arranged side by side is that the structure is relatively simple and easy to manufacture, and that the input impedance can be easily adjusted simply by increasing or decreasing the number of turns of the feeding coil 7. In the present embodiment, the input impedance of the power feeding coil 7 is adjusted to 50Ω and is configured to be connectable to the transceiver 101 (see FIG. 1) via the coaxial cable 19. When importance is attached to the right / left balance of directivity, for example, there is a method of adopting a balanced feeding coil (not shown). There is no particular limitation on the form of the power supply coil. If necessary, impedance matching may be achieved by inserting a matching circuit (not shown) or the like as appropriate.
[0021]
(Structure of assembly cable)
This will be described with reference to FIGS. The collective binding wire 11 constituting the resonance coil 5 and the power feeding coil 7 is formed by bundling a plurality of coated strands 13. Since the plurality of coated strands 13 have a larger skin area than a single wire having the same cross-sectional area as these, the loss due to the skin effect is reduced. By using these, the conductors of the resonance coil 5 and the feeding coil 7 are used. The resistance value can be kept low. This contributes to the improvement of antenna efficiency and contributes to making the bar antenna 1 usable for both transmission and reception.
[0022]
Each coated strand 13 constituting the collective binding wire 11 is composed of a large number of polyurethane coated wires having a diameter of 0.08 mm. This is because it is relatively easy to obtain and is not intended to be limited to this dimension. For example, a polyurethane-coated wire having a diameter in the range of 0.03 to 0.15 mm can be suitably used. When the above-mentioned 0.08 mm polyurethane-coated wires were used, the number of the covered strands 13 constituting the collective binding wire 11 was 90 or more, particularly 630 or more, and good results were obtained. This point will be described later. A bundle of bundled wires 11 is formed by bundling a large number of coated wires 13 and covering them with a covering material 11a. A litz wire is similar to the collective wire. This litz wire has various specifications for various purposes such as for generators and motors as well as for high frequencies. For high frequency use, the number is about 30 at most. In this case, the desired performance of the present invention cannot be obtained. As a result of research and experiments, the inventor formed a collective binding line by himself using an unusable number of covered wires of 630, which is 21 times, and obtained good results. By the way, the diameter of the entire bundle when 630 0.08 mm coated strands are bundled is about 3.5 mm. From the viewpoint of the skin effect, this is the surface area of a single wire with a diameter of 50 mm. Equivalent to.
[0023]
(Structure of variable capacitor)
This will be described with reference to FIGS. The variable capacitor 51 includes a fixed piece 52, a slide piece 53 provided to be slidable (slidable) with respect to the fixed piece 52, and a slide mechanism (variable structure) 54 for sliding the slide piece 53. It is generally composed. The fixed piece 52 includes a first electrode 57 having a first facing surface 58 and a first insulator 59 having a first insulating facing surface 60. The first insulator 59 includes an insulating plate 59a and an insulating case 59b for sealing the first electrode 57 disposed on the lower surface of the insulating plate 59a from below. In the present embodiment, the insulating plate 59a is made of acrylic resin and the insulating case 59b is made of silicon rubber, but it goes without saying that each member can be made of an insulating material other than these. Further, there is a method in which the insulating plate and the insulating case are integrally formed of the same resin.
[0024]
On the other hand, the slide piece 53 includes a second electrode 63 having a second facing surface 64 and a second insulator 65 having a second insulating facing surface 66. The second insulator 65 includes an insulating plate 65a and an insulating case 65b for sealing the second electrode 63 placed on the insulating plate 65a from above. In the present embodiment, similarly to the fixed piece 52, the insulating plate 65a is made of acrylic resin, and the insulating case 65b is made of silicon rubber. Each member may be made of an insulating material other than these, or may be made of a material different from the insulating material used in the fixed piece 52. Since the first electrode 57 is cut off from the outside air by the first insulator 59 and the second electrode 63 is cut off from the outside air by the second insulator 65, the air discharge (dielectric breakdown) starting voltage is compared with the case where the first electrode 57 is not cut off. Can be high. This contributes to increasing the withstand voltage of the bar antenna 1. The first electrode 57 and the second electrode 63 constituting the variable capacitor 51 are made of aluminum sheet having a thickness of 0.15 mm and a diameter of 30 mm, and the insulating

plates

59a and 65a are made of transparent acrylic having a thickness of 3 mm and 80 × 80 mm. When the plate and the insulating

cases

59b and 65b were each made of silicon rubber having a thickness of 3 mm, a variable capacitor 51 having a thickness of about 20 pF was produced and a withstand voltage experiment was conducted. The withstand voltage was 13 kV.
[0025]
(Slide mechanism)
The slide mechanism 54 includes a rack 54b fixed to the upper surface of the insulating plate 65a, and a pinion 54a that meshes with the rack 54b. By rotating the pinion 54a, the slide piece 53 is slid in the left-right direction in FIG. By this slide, the opposing area of the first opposing surface 58 of the first electrode 57 and the opposing surface of the second opposing surface 64 with respect to the second electrode 63 can be changed. The slide mechanism 54 also serves to hold the overlapping area (opposed area) between the fixed piece 52 and the slide piece 53 determined by adjustment. Instead of the combination of the rack 54b and the pinion 54a, for example, the slide piece 53 is slid manually, and after determining the facing area, the slide piece 53 is fixed to the fixed piece 52 by a fixing member such as a binding band or clip ( It is also possible to adopt a method of fixing by (not shown). In this case, this fixing member constitutes a slide mechanism.
[0026]
The variable capacitor 51 described above has a much simpler structure than a vacuum variable capacitor and the like, and has extremely high withstand voltage characteristics despite being inexpensive. For this reason, the variable capacitor 51 is very convenient for an antenna that requires a high breakdown voltage, such as the bar antenna 1 in the present embodiment. On the other hand, the variable system of the variable capacitor includes a general rotary type in addition to the slide type employed by the variable capacitor 51. The rotary type variable capacitor is configured such that the electrostatic capacity can be varied by rotating the rotor with respect to the stator. Although not intended to prevent the adoption of such a rotary type variable capacitor, the reason why the slide type variable capacitor is adopted in the present embodiment is as follows. That is, the rotary type variable capacitor has a high frequency current flowing through the bearing of the rotor, so that a contact resistance is generated in the portion. This contact resistance may be a cause of a decrease in antenna efficiency, and thus is adopted in this embodiment. I didn't. Since the variable capacitor 51 employed in the present embodiment is a slide type, it does not require a bearing required by a rotary type variable capacitor. That is, there is no room for contact resistance. The magnitude of the contact resistance of a rotary variable capacitor depends on the individual characteristics of the variable capacitor, and the exact value is not known. It should be noted resistance.
[0027]
(Experimental result)
The result of the communication experiment of the bar antenna resonated in the 7 MHz band will be described with reference to Table 1 below. The examination of the experimental results is performed in the order of the experiment numbers attached to the left end of Table 1. The evaluation was performed in 6 stages from A to F, and A was the highest level, and C level or higher could be used for transmission / reception. Specifically, the level that can normally communicate with the station that can be heard in the telephone mode is A, the station that has a strong signal strength, the level that can communicate with the station that has high reception capability in the telephone mode is B, and the station that can be heard is the communication mode. The level that can be normally communicated in (communication mode using Morse code) is C. Further, D is a level at which communication is possible only with a station having a strong signal strength and a station with high reception capability in the communication mode, E is a level at which communication is finally established, and F is a case where communication is impossible. In this experiment, the C level or higher is set to the usable level because it is intended for the 7 MHz band for amateur radio, and the purpose of the amateur radio is to communicate with an unspecified number of other parties. It is out of the question because I thought it would be meaningless if I could communicate normally in at least telegraph mode if I could hear it. For amateur radio use, business radio use, and the like, for example, if the purpose is to communicate with a specific partner who always has high signal strength and high reception capability, D can be set to a usable level.
[0028]
[Table 1]

[0029]
(Experiment 1)
Three ferrite bars that are the same as the ferrite bar 3p used in the present embodiment are bundled to form a ferrite bar group, and a resonance coil and a power supply coil are formed using a commercially available vinyl-coated wire of 3.5 mm2. When a 350 pF rotary polyvaricon was used as a variable capacitor constituting a parallel resonance circuit together with the resonance coil, it resonated in the 7 MHz band when the resonance coil was wound 12 times. The input impedance of the power feeding coil was 50Ω when it was wound 20 times. Although communication was attempted by connecting a transceiver to the bar antenna according to Experiment 1 having the above configuration, there were very few stations that could be heard. Thus, a +20 dB preamplifier was inserted to improve reception sensitivity, and a station that can be heard was called, but no communication was established with any station. That is, it is level F. The reason why the communication was not established is presumed to be that the loss of the resonance coil constituted by a single wire and the loss of the polyvaricon are too large. In the experiment, the output of the transceiver was gradually increased from 0.5 W at the beginning, and the polyvaricon was discharged at 5 W, and the output could not be increased beyond that.
[0030]
(Experiment 2)
In Experiment 2, a variable capacitor having a smaller capacity than that of Experiment 1 and having a high withstand voltage was used. Specifically, a 150 pF rotary tight variable capacitor having a withstand voltage of 1 kV was used. In order to resonate in the 7 MHz band, the number of turns of the coil was increased by reducing the capacitance. Since the length of the ferrite bar is the same as in Experiment 1, a 2-square mm polyethylene-coated wire that is thinner than the vinyl-coated wire used in Experiment 1 is used to wind a larger number of turns on the same length of ferrite bar. It was used. The reason why the polyethylene-coated wire is used instead of the vinyl-coated wire is to reduce the dielectric loss of the coating material. The number of turns of the resonance coil was 15, and the number of turns of the power feeding coil was 14. Communication was attempted by inserting a +10 dB preamplifier into the bar antenna according to Experiment 2, but communication with any station was not possible and the level was F. Since the variable capacitor had a withstand voltage of 1 kV, it was discharged when the transmission output exceeded 40 W.
[0031]
(Experiment 3)
The bar antenna according to Experiment 3 was configured by increasing the number of ferrite bars to 7 and using a 20 pF rotary tight variable capacitor with a withstand voltage of 1 kV and the same 2 square mm polyethylene-coated wire as used in Experiment 2. At this time, the number of turns of the resonance coil was 29, and the number of turns of the feeding coil was 10. When I tried to communicate by inserting a + 10dB preamplifier, I finally found it. Level E. The variable capacitor was discharged when the transmission output exceeded 30 W.
[0032]
(Experiment 4)
The bar antenna according to Experiment 4 was configured by changing the variable capacitor used in Experiment 3 to a 20 pF slide-type variable capacitor made for experiment. Each electrode of this variable capacitor is not sealed with an insulator, but according to an experiment, air discharge began between the electrodes when the voltage exceeded 6 kV. The number of turns of the resonance coil was 29, and the number of turns of the feeding coil was 8. When communication was attempted with a +10 dB preamplifier inserted, communication was possible in a telegraph mode with a station having high signal strength and high reception capability. Level D. The variable capacitor was discharged when the transmission output exceeded 70 W. Compared with the rotary type variable capacitor in Experiment 3, the antenna efficiency has increased due to the loss that would have occurred if there was a bearing, and the use of a high withstand voltage slide type variable capacitor resulted in a transmission output. Can be considered to be the reason why the bar antenna according to Experiment 4 can communicate more efficiently than the bar antenna according to Experiment 3.
[0033]
(Experiment 5)
The bar antenna according to Experiment 5 is configured by changing the variable capacitor used in Experiment 4 to the 20 pF slide type variable capacitor with a withstand voltage of 13 kV employed in the above-described embodiment and the polyethylene-coated wire to the bundled wire. did. At this time, the collective binding wire is configured by bundling 90 coated strands having a diameter of 0.08 mm, the number of turns of the resonance coil using the collective binding wire is 29, and the number of turns of the feeding coil is 6. there were. I tried to communicate by inserting a + 10dB preamplifier, and if I could hear it, I could communicate normally in telegraph mode. Level C. The variable capacitor was not discharged even when the transmission output was 100 W. Experiment 4 shows the improvement in transmission output due to the use of a variable capacitor having a higher withstand voltage than the variable capacitor according to Experiment 4, and the improvement in antenna efficiency due to the increase in parallel equivalent resistance due to the decrease in conductor loss due to the use of the bundled wires. This is probably because the bar antenna according to Experiment 5 was able to communicate more efficiently than the bar antenna according to.
[0034]
(Experiment 6)
The bar antenna according to Experiment 6 was configured by increasing the number of the coated strands constituting the collective binding wire used in Experiment 5. Specifically, the same coated wires used in Experiment 5 were used as the coated wires used in the bar antenna according to Experiment 6, and 270 of these were bundled to form a collective bundled wire. The number of turns of the resonance coil using the bundled wire was 29, and the number of turns of the feeding coil was 5. When communication was attempted using the bar antenna according to Experiment 6, since the reception sensitivity was good, the preamplifier could be omitted. When the transmission output was 100 W, communication was possible in a telephone mode with a station having high signal strength and high reception capability. Level B. The telecom mode, which has a higher degree of intelligibility than the telephone mode, was able to communicate even more comfortably. When the bar antenna according to Experiment 6 and the bar antenna according to Experiment 5 were compared, the efficiency of both transmission and reception was improved by increasing the number of covered strands in the former.
[0035]
(Experiment 7)
The bar antenna according to Experiment 7 was constructed by increasing the number of the coated strands constituting the collective binding wire used in Experiment 6. The same coated wires used in Experiments 5 and 6 were used as the coated wires used in the bar antenna according to Experiment 7, and 630 wires were bundled to form a collective bundled wire. Similarly, the number of turns of the resonance coil using the bundled wire was 29, and the number of turns of the feeding coil was 4. When communication was attempted using the bar antenna according to Experiment 7, the reception sensitivity was good as with the bar antenna according to Experiment 6, so the preamplifier was omitted. When the transmission power is 100 W, if the station can be heard, it can communicate normally in the telephone mode. Level A. The telecom mode, which has a higher degree of intelligibility than the telephone mode, was able to communicate even more comfortably. Comparing the bar antenna according to Experiment 7 and the bar antenna according to Experiment 6, it can be seen that more efficient communication is possible by increasing the number of covered strands in the former. If such communication is possible, it can be said that the bar antenna according to Experiment 7 has a performance equivalent to or higher than that of a shortened dipole antenna having a total length of 5 m that can be used in the 7 MHz band.
[0036]
(Comprehensive evaluation of the experiment)
As is clear from the results of Experiments 1 to 7 described above, the possibility of communication through an increase in transmission output can be seen by increasing the withstand voltage of the variable capacitor. Furthermore, by changing the variable capacitor from a rotary type to a slide type, or by changing from a vinyl-coated wire to a collective binding wire, even if the same collective binding wire is used, the covering element constituting the same Each increase in the number of lines confirmed further improvement in communication possibility.
[0037]
(Effects specific to the embodiment)
As can be seen from the above description, the usable bar antennas are those according to the above-described Experiments 5 to 7, that is, those of the C level or higher. This is the length of the bar group itself. The total length of the ferrite bar used in each experiment is only 200 mm. Therefore, the total length of the bar antenna is only 200 mm, which is equal to 1/200 of the length of the 7 MHz band wavelength 40 m. Moreover, as is clear from the results of Experiment 7, the bar antenna has the same or better performance than the shortened dipole. Therefore, according to the bar antenna 1 according to the present embodiment, the antenna antenna can be sufficiently put into practical use while having a length equal to 1/200 of the slightly used wavelength, so that only a limited space is required for antenna installation. Even those who cannot use it can install an antenna and can perform communications that are comparable to or better than those who use a relatively large antenna such as a shortened dipole. .
[0038]
【The invention's effect】
According to the bar antenna of the present invention, the bar antenna can be sufficiently used not only for reception but also for transmission while taking advantage of its small size.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a bar antenna.
FIG. 2 is an equivalent circuit of the bar antenna shown in FIG.
3 is a cross-sectional view of the bar antenna shown in FIG. 1 taken along the line XX.
4 is a ZZ cross-sectional view of the collective binding line shown in FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is a front view of the variable capacitor shown in FIG. 1;
6 is a YY sectional view of the variable capacitor shown in FIG. 1. FIG.
[Explanation of symbols]
1,71 bar antenna
3,73 Ferrite bars
3b binder
3p ferrite bar
5,75 Resonant coil
7,77 Power supply coil
11, 81 Collective binding line
11a Coating material
13,81p covered wire
19 Feeding line
51,71 Variable condenser
52 fixed piece
53 slide pieces
54 Slide mechanism (variable structure)
57 First electrode
58 First opposing surface
59 First insulator
60 First insulation facing surface
63 Second electrode
64 Second opposing surface
65 Second insulator
66 Second insulation facing surface
54a Pinion
54b rack
59a, 65a Insulating plate
59b, 65b Insulation case
101 Transceiver

Claims

複数のフェライトバーを束ねてなるフェライトバー群と、
当該フェライトバー群の外周に巻きつけた共振用コイルと、
当該共振用コイルに並列接続した可変コンデンサーと、
当該フェライトバー群の外周に巻きつけた給電用コイルと、を含み、
少なくとも当該共振用コイルが、複数の被覆素線を束ねてなる集合結束線により構成してある
ことを特徴とする送受信用バーアンテナ。A group of ferrite bars formed by bundling a plurality of ferrite bars;
A resonance coil wound around the periphery of the ferrite bar group;
A variable capacitor connected in parallel to the resonance coil;
Including a coil for power supply wound around the outer periphery of the ferrite bar group,
A transmission / reception bar antenna, wherein at least the resonance coil is formed of a bundled wire formed by bundling a plurality of coated wires.

前記フェライトバーの直径が、５〜２０ｍｍの範囲に設定してあり、
当該フェライトバー群が、４〜１５本のフェライトバーにより構成してある
ことを特徴とする請求項１記載の送受信用バーアンテナ。The diameter of the ferrite bar is set in a range of 5 to 20 mm,
2. The transmission / reception bar antenna according to claim 1, wherein the ferrite bar group includes 4 to 15 ferrite bars.

前記被覆素線の直径が、０．０３〜０．１５ｍｍの範囲に設定してあり、
前記集合結束線が、６０〜２０００本の被覆素線により構成してある
ことを特徴とする請求項１又は２記載の送受信用バーアンテナ。The diameter of the coated strand is set in a range of 0.03 to 0.15 mm,
The transmission / reception bar antenna according to claim 1 or 2, wherein the collective wire is composed of 60 to 2000 covered strands.

中短波帯で送受信可能に構成してあり、
前記可変コンデンサーの最大容量を２５ｐＦに設定してある
ことを特徴とする請求項１乃至３何れか記載の送受信用バーアンテナ。It is configured to be able to transmit and receive in the medium and short wave band,
4. The transmission / reception bar antenna according to claim 1, wherein a maximum capacity of the variable capacitor is set to 25 pF.

前記可変コンデンサ−が、第１対向面を有する第１電極と、当該第１対向面と対向する第２対向面を有する第２電極と、当該第１対向面に対する当該第２対向面の対向面積を可変とする可変構造と、を備え、
当該第１電極が、第１絶縁対向面を有する第１絶縁体により密閉してあり、当該第２電極が、第２絶縁対向面を有する第２絶縁体により密閉してある
ことを特徴とする請求項１乃至４何れか記載の送受信用バーアンテナ。The variable capacitor includes a first electrode having a first facing surface, a second electrode having a second facing surface facing the first facing surface, and a facing area of the second facing surface with respect to the first facing surface. And a variable structure that makes the variable,
The first electrode is sealed by a first insulator having a first insulating facing surface, and the second electrode is sealed by a second insulator having a second insulating facing surface. The transmission / reception bar antenna according to claim 1.