JP2009267502A - アンテナ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】配線検討が不要となり、アンテナの特性に影響を与えることなく作業効率の向上、量産コストの低減が可能となり、より安全な設計が可能となるアンテナ装置を提供する。
【解決手段】地導体2と、その地導体2の一方の表面に設置された放射素子3と、地導体2の他方の表面側に設置され放射素子3を制御する制御機器4と、地導体2と放射素子3と制御機器4とを覆うように設けられたレドーム5と、そのレドーム5の上部に設けられた避雷針6と、落雷時に避雷針6から電流をグランドに逃がすためのアース端子座7とを備えたアンテナ装置において、地導体2の一端部と避雷針6とを電気的に接続すると共に、地導体2の他端部とアース端子座7とを電気的に接続したものである。
【選択図】図1
【解決手段】地導体2と、その地導体2の一方の表面に設置された放射素子3と、地導体2の他方の表面側に設置され放射素子3を制御する制御機器4と、地導体2と放射素子3と制御機器4とを覆うように設けられたレドーム5と、そのレドーム5の上部に設けられた避雷針6と、落雷時に避雷針6から電流をグランドに逃がすためのアース端子座7とを備えたアンテナ装置において、地導体2の一端部と避雷針6とを電気的に接続すると共に、地導体2の他端部とアース端子座7とを電気的に接続したものである。
【選択図】図1
Description
本発明は、避雷設備を有する携帯電話基地局用のアンテナ装置に関する。
従来の避雷設備を有する携帯電話基地局用アンテナを図4に示す。携帯電話基地局用アンテナ41では、アンテナ最上部の避雷針42とアンテナ最下部のアース端子座43とを、アンテナ内部に設置された撚り線などのアース線44により電気的に接続することで避雷対策を実現している。
携帯電話基地局用のアンテナでは、例えば、建造物やアンテナ取付用鋼管柱に避雷針がない場合など、特定の状況下で携帯電話基地局用アンテナを設置する際に避雷対策が必要となる。この避雷対策はアンテナ下方の建造物やアンテナと接続される無線機を保護するために重要な役割を有している。
図4に示すように、携帯電話基地局用アンテナ41はレドーム45で覆われている。図4においては、図示の簡略化のため、アース線44の配線を一本の線としている。
制御機器47は、電波のビーム方向を変化させる移相器などの機器と、これらの機器やアンテナ放射素子46を相互に電気的に接続するための配線用ケーブルとからなる。制御機器47のうち配線用ケーブルは数十本に及ぶため、図4では図示を省略する。
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。
しかしながら、アンテナ内部は電波を放射するアンテナ放射素子46およびそれを制御するための制御機器47が多数配置された構造となっており、スペースも限られていることから、アース線44の配線が容易ではない。
また、避雷設備を有する携帯電話基地局用アンテナ41では、アンテナ内部の空きスペース内にアース線44を配線する必要があるが、アンテナ放射素子46から電波放射方向側にアース線44を配線することはできない。これは、アンテナ放射素子46は所望の放射指向性などの諸特性を実現させるため複雑な構造となっていることが多く、ごくわずかな要因によりその特性が崩れる可能性があるためである。そのため、アンテナ特性に影響を及ぼさないように、電波放射方向とは逆側となるシャーシ48裏面の限られた空きスペース内でアース線44の配線検討を行う必要があり、多大な検討時間を要する。
さらに、JIS規格A4201によると、銅線アース線44の必要断面積は16mm2以上と定められているが、上述したように、スペースおよび配線の複雑さの問題から、必要断面積を大きく上回るアース線44の設置が難しいため、安全率も許容される最低レベルに留まる。
また、アース線44の配線が複雑なルートを辿る配線となるため、作業効率が悪くなり、量産性も悪くなる。
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、アンテナの特性に影響を与えることなく作業効率を向上させ、より安全な設計が可能となるアンテナ装置を提供することにある。
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、地導体と、該地導体の一方の表面に設置された放射素子と、上記地導体の他方の表面側に設置され上記放射素子を制御する制御機器と、上記地導体と上記放射素子と上記制御機器とを覆うように設けられたレドームと、該レドームの上部に設けられた避雷針と、落雷時に上記避雷針から電流をグランドに逃がすためのアース端子座とを備えたアンテナ装置において、上記地導体の一端部と上記避雷針とを電気的に接続すると共に、上記地導体の他端部と上記アース端子座とを電気的に接続したアンテナ装置である。
本発明は、上記地導体と上記アース端子座とが、上記地導体と別体に形成された金属板を介して電気的に接続されるアンテナ装置である。
本発明は、上記地導体は、断面積が25mm2以上のアルミニウムからなるシャーシであるアンテナ装置である。
本発明によれば、地導体がアース線を兼用するため、配線検討が不要となり、アンテナの特性に影響を与えることなく作業効率の向上、量産コストの低減が可能となり、より安全な設計が可能となる。
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面にしたがって説明する。
本実施形態に係るアンテナ装置は、携帯電話基地局用アンテナとして用いられるものであり、アンテナを設置する建造物やアンテナ取付用鋼管柱に避雷針がない場合などに用いられるものである。
図1は、本発明の好適な実施形態を示すアンテナ装置の部分縦断面図である。
図1に示すように、本実施形態に係るアンテナ装置1は、接地電位となる地導体2と、その地導体2の一方の表面に設置された放射素子3と、地導体2の他方の表面側に設置され放射素子3を制御する制御機器4と、地導体2、放射素子3、および制御機器4を覆うように設けられたレドーム5と、そのレドーム5の上部に設けられた避雷針6と、落雷時に避雷針6から電流をグランドに逃がすためのアース端子座7とを主に備える。
地導体2は、板状のアルミニウムからなるシャーシである。この地導体2は接地され、接地電位(グランド)となる。
後述するJIS規格A4201によると、地導体2の必要断面積に関して銅(16mm2以上)よりもアルミニウム(25mm2以上)の方が大きくする必要がある。しかし、密度に関しては銅(8.96g/cm3)よりもアルミニウム(2.70g/cm3)の方が遙かに小さい。そのため、地導体2をアルミニウム製にすることによって、重量を低減することができる。
地導体2は、その一端部(図1では上側)を90度折り曲げて断面視でL字状に形成される。この地導体2は、鉛直方向に臨む平面を有する避雷針接続部2aと、水平方向に臨む平面を有する放射素子設置部2bとを備える。放射素子設置部2bには、放射素子3および制御機器4を取り付けるための複数の取付穴(図示せず)が形成される。
アース線として用いられる地導体2は、そのあらゆる部分において断面積が25mm2以上である。これは、JIS規格A4201により避雷設備として必要なアルミニウムの断面積が25mm2以上と定められているためであり、断面積が25mm2未満であると、落雷時の電流により地導体2が破損するおそれがあるためである。
地導体2の放射素子設置部2bの一方の表面(図1では左側)には、放射素子3が設置される。放射素子3は、複数のマイクロストリップアンテナや、プリントダイポールアンテナなど既知のアンテナで構成される。
地導体2の放射素子設置部2aの他方の表面側(図1では右側)には、制御機器4が設置される。制御機器4は、電波放射方向を制御するための移相器など既知の機器類と、それらの機器類や放射素子3を相互に電気的に接続するための配線用ケーブルなどから構成される。
放射素子3および制御機器4は、携帯電話基地局用アンテナの特性仕様や用途に応じて種々変更可能である。
レドーム5は円筒状の形状を有し、FRP(繊維強化プラスチック:Fiberglass Reinforced Plastics)からなる。
レドーム5の上端には上側アンテナキャップ8が設けられ、レドーム5の下端には、下側アンテナキャップ9が設けられる。これにより、レドーム5、上側アンテナキャップ8、および下側アンテナキャップ9で囲まれたアンテナ内部空間11が形成される。
下側アンテナキャップ9の下方の表面には、入力コネクタ12が設けられ、その入力コネクタ12と制御機器4とはケーブル13で接続される。入力コネクタ12は、アンテナ装置1の外部に設置される無線機(図示せず)などに接続される。
上側アンテナキャップ8には、上側アンテナキャップ8の上方に突出する避雷針6が設けられる。
避雷針6の下方には、避雷針6を支持するための避雷針台座10が設置される。
避雷針台座10と上側アンテナキャップ8との間には、地導体2の避雷針接続部2aを位置させる。すなわち、下から順に、避雷針台座10、避雷針接続部2a、上側アンテナキャップ8、避雷針6となるように配置し、これらを図示しない金属製ボルトで固定する。これにより、避雷針6と地導体2の避雷針接続部2aとが電気的に接続される。
レドーム5下部の制御機器4を設置した側(図1では右側)には、レドーム5を貫通するアース端子座7が設けられる。
このアース端子座7と地導体2の他端部とは、断面視で逆U字状のアースバー14を介して電気的に接続される。
アースバー14は、地導体2と別体に形成された金属板である。本実施形態では、アースバー14として、断面積が16mm2以上の銅板を断面視で逆U字状に曲げたものを用いた。
ここで、断面視逆U字状にしたのは、アース端子座7と地導体2の他端部の距離が設計値からずれても、U字部分の開口度を調節することによってアース端子座7と地導体2の他端部とを確実に接続することができるからである。また、アースバー14に銅を用いたのは、断面視逆U字状に加工することが容易であり、かつ必要断面積も小さく、材料的に柔らかいため、上記開口度の調整も容易であるからである。
また、銅板の断面積を16mm2以上とするのは、JIS規格A4201により避雷設備として必要な銅の断面積が16mm2以上と定められているためであり、断面積が16mm2未満であると、落雷時の電流によりアースバー14が破損するおそれがあるためである。
地導体2の他端部とアースバー14の一端部(図1では左側)とは図示しない金属製ボルトまたは溶接にて固定され、アースバー14の他端部(図1では右側)とアース端子座7とは図示しない金属製ボルトまたは溶接にて固定される。これにより、地導体2とアース端子座7とは、アースバー14を介して電気的に接続される。
レドーム5外側のアース端子座7には、図示しない外部アース線の一端が電気的に接続され、外部アース線の他端は接地される。
ここで、地導体2の形状をより詳細に説明する。
図2(a)〜(c)に示すように、地導体2の避雷針接続部2aには、避雷針6を接続するための取付穴21が形成される。本実施形態では、2つの取付穴21を、横方向(図2(a)では左右方向)に配列するように形成した。
地導体2の放射素子設置部2bは、放射素子3および制御機器4を設置する設置部22と、その設置部22の水平方向の両端に形成された垂直部23a,23bと、設置部22と略平行に形成された平行部24a,24bとからなる。
設置部22の水平方向の一端(図2(a)では上側)には、垂直部23aの他端が接続され、設置部22と垂直部23aとが略垂直となるようにされる。この垂直部23aは、避雷針接続部2aが形成された側とは反対側(図2(a)では左側)に形成される。
垂直部23aの一端には平行部24aの他端が接続され、垂直部23aと平行部24aとが略垂直となるようにされる。この平行部24aは、設置部22と反対側(図2(a)では上側)に形成される。
同様に、設置部22の水平方向の他端には、垂直部23bの他端が接続され、設置部22と垂直部23bとが略垂直となるようにされる。垂直部23bは、避雷針接続部2aが形成された側とは反対側(図2(a)では左側)に形成される。
垂直部23bの一端には平行部24bの他端が接続され、垂直部23bと平行部24bとが略垂直となるようにされる。平行部24bは、設置部22と反対側(図2(a)では下側)に形成される。
設置部22、垂直部23a,23b、および平行部24a,24bは、一体に形成される。
これにより、設置部22および垂直部23a,23bに囲まれた凹部25が形成されると共に、垂直部23a、平行部24a、およびレドーム5に囲まれた上側凹部26と、垂直部23b、平行部24b、およびレドーム5に囲まれた下側凹部27とが形成される。
本実施形態では、凹部25に放射素子3を設置し、その反対側に制御機器4を設置する。
地導体2は、プレス加工などにより成形して作製するとよい。
次に、本実施形態の作用を、本実施形態に係るアンテナ装置1の動作と共に説明する。
本実施形態に係るアンテナ装置1では、地導体2の一端部と避雷針6とを電気的に接続すると共に、地導体2の他端部とアース端子座7の一端とを電気的に接続し、このアース端子座7の他端を外部アース線を介して接地している。
アンテナ装置1の避雷針6に落雷した際、落雷による電流は、避雷針6、導体2、アース端子座7を通り、アース端子座7に接続された外部アース線を介してグランドに逃げる。
すなわち、本実施形態に係るアンテナ装置1では、地導体2をアース線として用いることにより、落雷時の大電流をグランドに逃がしている。これにより、アンテナ下方の建造物や、アンテナ装置1に接続された無線機などを保護することができる。
さらに、地導体2をアース線として用いるため、アンテナ内部空間11にアース線を別途設置する必要がなくなる。よって、アース線をアンテナ内部空間11に設置する際の配線検討が不要となり、アンテナ装置1作製時の作業効率を向上させることができ、量産コストを低減することができる。
また、アンテナ装置1は、従来より用いられている地導体2をアース線として用いるものであるので、放射素子3の特性に影響を与えることがない。
さらに、本実施形態に係るアンテナ装置1では、地導体2とアース端子座7とが、アースバー14を介して電気的に接続されている。
地導体2の他端部とアース端子座7との距離が離れている場合、地導体2の他端部を曲げて、地導体2の他端部とアース端子座7とを直接接続すると、地導体2の加工が複雑になってしまう。さらに、地導体2の他端部とアース端子座7とを直接接続した場合、制御機器4の配線が複雑となってしまう場合がある。
アンテナ装置1では、地導体2とアース端子座7とをアースバー14を介して電気的に接続することにより、地導体2の他端部とアース端子座7との距離が離れている場合であっても、地導体2に複雑な加工を施す必要がなくなり、かつ制御機器4の配線が複雑とならないので、作業効率を向上させることができる。
また、避雷針6とアース端子座7とをアース線で接続する従来の構造では、アース線の配線が複雑となり、さらにアンテナ内部空間14の空きスペースがないため、アース線の断面積を大きくすることは困難であった。
アンテナ装置1では、地導体2をアース線として用いている。これにより、アンテナ内部空間11の空きスペースを利用してアース線を配線する必要がなくなるため、地導体2の断面積を大きくすることが可能となる。すなわち、地導体2の断面積をJIS規格A4201による必要断面積を上回るように設計することが可能となり、より安全な設計をすることができる。
また、本実施形態に係るアンテナ装置1では、地導体2の水平方向の両端部を加工し、凹部25、上側凹部26、および下側凹部27を形成している。上側凹部26および下側凹部27を形成することにより、制御機器4を設置できる空間が大きくなるので、制御機器4の配置および配線の設計が容易となる。さらに、地導体2の水平方向の両端部を折り曲げるように加工しているため、地導体2の断面積を大きくすることができる。
上記実施形態では、地導体2として図2(a)〜(c)に示す形状のものを用いたが、これに限定されず、例えば、図3(a)〜(c)に示す地導体30を用いてもよい。
図3(a)〜(c)に示すように、地導体30は、図2(a)〜(c)の地導体2の放射素子設置部2bの水平方向の両端部に、さらに延長部31a,31bを形成したものである。
地導体30では、放射素子設置部2bの一端(図3(a)では上側)には延長部31aの一端が接続され、放射素子設置部2bの平行部24aと延長部31aとが略垂直となるようにされる。延長部31aは、避雷針接続部2a側(図3(a)では右側)に形成される。
同様に、放射素子設置部2bの他端には延長部31bの一端が接続され、平行部24bと延長部31bとが略垂直となるようにされる。
地導体30では、地導体2の水平方向の両端にさらに延長部31a,31bを形成しているため、その延長部31a,31b分だけ断面積が大きくなる。そのため、JIS規格A4201を十分に満たし、より安全な設計とすることができる。
上記実施形態では地導体2としてアルミニウムからなるシャーシを用いたが、銅や鋼など他の金属製のシャーシを用いてもよい。ただし、JIS規格A4201により、材質に応じて避雷設備としての必要断面積が規定されているため、注意が必要である。
また、上記実施形態ではアースバー14として銅板を用いたが、鋼板など他の金属板を用いてもよい。ただし、JIS規格A4201により、材質に応じて避雷設備としての必要断面積が規定されているため、注意が必要である。
さらに、上記実施形態では、避雷針6と地導体2、地導体2とアースバー14、およびアースバー14とアース端子座7を金属製ボルトで固定したが、電流を遮断しない構造であればよく、例えば、溶接など他の固定方法を用いて固定してもよい。
また、上記実施形態では地導体2とアース端子座7とをアースバー14を介して電気的に接続したが、地導体2とアース端子座7との距離が近く、制御機器4の配線が複雑とならない場合、地導体2に加工を施し、地導体2とアース端子座7とを直接接続し電気的に接続してもよい。
さらに、上記実施形態では、地導体2の避雷針接続部2aに、横方向に配列する2つの取付穴21を形成したが、取付穴21の数量や配列方向は任意に決定してもよい。
また、上記実施形態では、避雷針台座10は、上側アンテナキャップ8や地導体2と別体としたが、避雷針台座10は、上側アンテナキャップ8や地導体2と一体に形成してもよい。
1 アンテナ装置
2 地導体
3 放射素子
4 制御機器
5 レドーム
6 避雷針
7 アース端子座
2 地導体
3 放射素子
4 制御機器
5 レドーム
6 避雷針
7 アース端子座
Claims (3)
- 地導体と、該地導体の一方の表面に設置された放射素子と、上記地導体の他方の表面側に設置され上記放射素子を制御する制御機器と、上記地導体と上記放射素子と上記制御機器とを覆うように設けられたレドームと、該レドームの上部に設けられた避雷針と、落雷時に上記避雷針から電流をグランドに逃がすためのアース端子座とを備えたアンテナ装置において、上記地導体の一端部と上記避雷針とを電気的に接続すると共に、上記地導体の他端部と上記アース端子座とを電気的に接続したことを特徴とするアンテナ装置。
- 上記地導体と上記アース端子座とが、上記地導体と別体に形成された金属板を介して電気的に接続される請求項1に記載のアンテナ装置。
- 上記地導体は、断面積が25mm2以上のアルミニウムからなるシャーシである請求項1または2記載のアンテナ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008111461A JP2009267502A (ja) | 2008-04-22 | 2008-04-22 | アンテナ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015133702A (ja) * | 2014-01-15 | 2015-07-23 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | 懸架されたストリップ線路アンテナ駆動システムのためのシステムおよび方法 |
-
2008
- 2008-04-22 JP JP2008111461A patent/JP2009267502A/ja active Pending
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