JP3195446U - 電圧給電アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＶＨＦ、ＵＨＦ帯等用のハンディータイプ無線機に用いられる電圧給電アンテナであって、放射特性が装置グラウンドに影響されない通信用アンテナを提供する。【解決手段】絶縁物よりなる中空の筒状の支柱２０１の下部に同軸接栓２０３を備え、支柱２０１の上部に長さが無線通信周波数の波長の１／２である導体を固定し、導体の下部にコンデンサとコイルの１端をそれぞれ接続し、コンデンサとコイルの他端を同軸接栓２０３のホット及びグラウンド端子、またはグラウンド及びホット端子にそれぞれ接続して同軸接栓出力インピーダンスを規定値とした電圧給電型アンテナにおいて、導体と同軸接栓２０３を支柱２０１に固定し、コンデンサとコイルとを支柱２０１内に実装する。【選択図】図２

Description

本発明は無線通信用アンテナに関する。特に、無線通信用アンテナをＶＨＦ帯以上の無線通信機器等の使用に適するアンテナを提供する。

「アンテナ・ハンドブック」１９９３年６月２０日、角居洋司・吉村裕光編著、ＣＱ出版株式会社発行 「基礎から学ぶアンテナ入門」２００７年４月１日、吉本猛夫著、ＣＱ出版株式会社発行

従来、電圧給電型のアンテナとしては、非特許文献１の３４６ページ及び被特許文献２の４９ページにあるように、主にＨＦ周波数帯のアンテナとして用いられ、もっぱら片端から給電が可能であることから、アンテナの設置しやすさという利点から用いられている。
一方、ＶＨＦ、ＵＨＦ帯用等のハンディータイプ無線機としてアマチュア無線通信帯域である１４４ＭＨｚ、４３０ＭＨｚ帯用トランシーバに用いられているアンテナは長さλ／４であるホイップアンテナ（バーチカルアンテナ）が用いられているが、装置グラウンド側の鏡像としてのアンテナ部分は、装置グラウンドが理想グラウンドではないため、全体としてのアンテナの特性はダイポールアンテナの特性に比較して劣化する。

本考案の目的は、ＶＨＦ、ＵＨＦ帯等用のハンディータイプ無線機に用いられる電圧給電アンテナであって、放射特性が装置グラウンドに影響されない通信用アンテナを提供することである。

以下の方法で上記の課題を解決する。
絶縁物よりなる中空の筒状の支柱（以下、単に支柱という。）の下部に同軸接栓を備え、該支柱の上部に長さが無線通信周波数の波長の１／２である導体を固定し、該導線の下部にコンデンサとコイルの１端をそれぞれ接続し、前記コンデンサとコイルの他端をそれぞれ同軸接栓のホット及びグラウンド端子に接続して同軸接栓出力インピーダンスを規定値（通常は５０Ω）とし、前記導体と同軸接栓を前記支柱に固定し、前記コンデンサと前記コイルとを前記支柱内に実装することにより、放射特性が装置グラウンドに影響されないＶＨＦ、ＵＨＦ帯等用のハンディータイプ無線機に用いることができる通信用アンテナを提供することができる。さらに、導体を伸縮可能なロッドアンテナとし、アンテナ使用時にロッドアンテナの長さを適切な値とすることにより、同様なアンテナを提供することができる。

本考案により、ＶＨＦ、ＵＨＦ帯用のハンディータイプ無線機に用いられる電圧給電アンテナであって、放射特性が装置グラウンドに影響されない通信用アンテナを提供することができる。

本発明による電圧給電アンテナの第一の実施例の構造図である。 本発明による電圧給電アンテナの第二の実施例の構造図である。 本発明による電圧給電アンテナの回路図である。 ツェッペリンアンテナと本発明による電圧給電アンテナの電圧分布を示す図である。 本発明による電圧給電アンテナの等価回路図である。 本発明による電圧給電アンテナの第一の実施例のＶＳＷＲ特性である。 本発明による電圧給電アンテナの第二の実施例のＶＳＷＲ特性である。

図３に本発明による電圧給電アンテナの回路図を示す。図３において、３０１はアンテナ本体である長さがＮである放射器、３０２は同軸接栓、３０３はコンデンサ、３０４はインダクタンスである。放射器３０１の長さＮは、アンテナの共振周波数ｆの波長をλとして、Ｎ＝λ／２である。図３のアンテナがｆにおいて効率よく電磁波を放射できる原理を図４に示す。また、図５に図３に示すアンテナの等価回路を示す。

図４は（ａ）ツェッペリンアンテナの電圧の定在波分布と（ｂ）本発明の基本となる電圧給電アンテナの電圧分布の関係を示している。図４において、４０１、４０７はアンテナの放射器、４０２はアンテナ側端子でオープンであるフィーダ、４０３、４１０は周波数がｆである高周波信号電圧源、４０８は容量がＬであるインダクタンス、４０９は容量がＣであるコンデンサである。

図４（ａ）は放射器４０１、フィーダ４０２で構成されるツェッペリンアンテナであり、４０４は放射器４０１の電圧定在波分布、４０５はフィーダ４０２の電圧定在波分布を示す。４０６は点Ａにおける電圧波形を表し、定在波分布４０５で示される振幅を有し、フィーダ４０２上で最大振幅となる。これにより、高周波信号電圧源４０３出力信号が、放射器４０１と共振し電磁波が効率よく放射される。

図４（ｂ）は放射器４０７、インダクタンス４０８、コンデンサ４０９から構成される本発明の基本となる回路の電圧定在波分布を示す。４１１は放射器４０７の電圧定在波分布、４０８はインダクタンス、４０９はコンデンサである。４１２は点Ｂにおける電圧波形を表し、インダクタンス４０８の容量Ｌとコンデンサ４０９の容量Ｃの値を選定することで最大振幅となり、放射器４０７に共振して高周波信号電圧源４１０出力信号を電磁波として効率よく放射する。

図５は図３に示すアンテナの等価回路である。コンデンサ５０１はコンデンサ３０３、インダクタンス５０２はインダクタンス３０４である。５０３は放射器３０１の給電点における放射抵抗であり、Ｒａｎｔなる抵抗値を有する。５０５は図３の同軸接栓３０２または高周波電圧信号源５０４からアンテナ方向を見たインピーダンス（インピーダンス値はＺ）である。実際の使用時には、高周波信号電圧源５０４はインピーダンスがＺである送受信装置であり、コンデンサ５０１とインダクタンス５０２は、周波数ｆにおいてＲａｎｔからＺへのインピーダンス変換を行う整合回路として動作する。

ＺをＬ、Ｃ、Ｒａｎｔで表すと、
Ｚ＝１／（ｊωＣ）＋ｊωＬＲ／（ｊωＬ＋Ｒ）
となり、送受信アンテナ端子のインピーダンスＺは通常、実数であるから、虚数成分を０とすると、以下の関係が得られる。
Ｃ＝１／〔ω√｛ＲＺ（Ｒ−Ｚ）｝〕 （式１）
Ｌ＝ＺＲＣ＝１／〔ω√｛ＲＺ／（Ｒ−Ｚ）｝〕 （式２）

図１に本考案による電圧給電アンテナの第一の実施例を示す。１０１は絶縁物よりなる中空の筒状の支柱であり、本実施例では外径１８ｍｍ、内径１４ｍｍ、長さ６０ｍｍのＡＢＳ樹脂である。１０２はアンテナ放射器であり、長さ３４１ｍｍ、外径１２ｍｍのアルミパイプである。１０３は同軸接栓で、本実施例ではＳＭＡレセプタクルを使用している。１０４はコンデンサ３０３、インダクタンス３０４を固定する基板であり、アルミ板１０８により放射器と接続され、ビスおよびナット１０５により支柱１０１、放射器１０２に固定されている。ビスおよびナット１０６は同軸接栓１０３固定金具１０９を支柱１０１に固定する。

本実施例において、アンテナの共振周波数をｆ＝４３３ＭＨｚとすると、アンテナ放射器の実質的な長さＮは、放射器１０２とアルミ板１０８により決まり、本実施例では周波数ｆの波長の５０％である３４６ｍｍとなる。コンデンサ３０３は１．７ＰＦ、インダクタンス３０４は２９ｎＨである。実際の調整では、Ｚ＝５０Ω、Ｒａｎｔを一定値（例えば１ｋΩ）に仮定して設定した上で、式１、式２によりインダクタンス３０４の容量Ｌ、コンデンサ３０３の容量Ｃを求めて初期値として扱い、Ｌ、Ｃを調整することにより同軸接栓１０３端子インピーダンスＺを５０Ωとする。図６に本実施例のＶＳＷＲ特性を示す。

図２に本考案による電圧給電アンテナの第二の実施例を示す。２０１は絶縁物よりなる中空の筒状の支柱であり、本実施例では外径１８ｍｍ、内径１４ｍｍ、長さ６０ｍｍのＡＢＳ樹脂である。２０８は伸縮可能なアンテナ放射器であり、長さ１０１９ｍｍであるロッドアンテナ、２０２は長さが５０ｍｍ、外径１２ｍｍのアルミパイプで、ロッドアンテナ２０８がビスおよびナット２０９とスペーサ２１０で固定されている。前記アルミパイプ２０２とロッドアンテナ２０８は、ビスおよびナット２０５により、支柱２０１に固定されている。２０３は同軸接栓で、本実施例ではＳＭＡレセプタクルを使用している。２０４はコンデンサ３０３、インダクタンス３０４を固定する基板であり、アルミ板２１１により放射器と接続され、ビスおよびナット２０５により支柱２０１及びアルミパイプ２０２に固定されている。ビスおよびナット２０６は同軸接栓２０３固定金具２１２を支柱２０１に固定する。

本実施例において、アンテナの共振周波数をｆ＝１４５ＭＨｚとすると、アンテナ放射器の実質的な長さＮは、放射器２０８とアルミ板２１１により決まり、本実施例では周波数ｆの波長の５０％である１０３４ｍｍとなる。本実施例においてはコンデンサ３０３は５ＰＦ、インダクタンス３０４は２４０ｎＨである。各素子の容量を求める方法は、前記調整方法と同様である。図７に本実施例のＶＳＷＲ特性を示す。

１０１、２０１ 絶縁物よりなる中空の筒状の支柱
１０２、２０２ アルミ製のパイプ
１０３、２０３、３０２ 同軸接栓
１０４、２０４ コイル、コンデンサ搭載用基板
１０５、１０６、１０７、２０５、２０６、２０７、２０９ ビス・ナット
１０８、２１１ アルミ板
１０９、２１２ 同軸接栓取付金具
２０８ ロッドアンテナ
２１０ スペーサ
３０１、４０１、４０７ 放射器
３０３、４０９、５０１ コンデンサ
３０４、４０８、５０２ インダクタンス
４０２ フィーダ
４０３、４１０、５０４ 高周波信号電圧源
４０４、４０５、４１１ 電圧定在波
４０６、４１２ 周波数ｆの電圧波形
５０５ 整合後のインピーダンス
５０３ アンテナの放射抵抗

Claims (2)

1. 絶縁物よりなる中空の筒状の支柱（以下、単に支柱という。）の下部に同軸接栓を備え、
   該支柱の上部に長さが無線通信周波数の波長の１／２である導体を固定し、
   該導体の下部にコンデンサとコイルの１端をそれぞれ接続し、
   前記コンデンサとコイルの他端を同軸接栓のホット及びグラウンド端子、またはグラウンド及びホット端子にそれぞれ接続して同軸接栓出力インピーダンスを規定値とした電圧給電型アンテナにおいて、
   前記導体と同軸接栓を前記支柱に固定し、前記コンデンサと前記コイルとを前記支柱内に実装したことを特徴とする通信用アンテナ。
2. 導体を伸縮可能なロッドアンテナとし、使用時にロッドアンテナの長さを調整可能としたことを特徴とする、
   請求項１記載の通信用アンテナ。

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