JPH01309503A - 高性能アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアンテナに関し、詳しく言えば高性能即ち高効
率（ｈｉｇｈ　ｅｆｆｃｉｅｎｃｙ）の電気的に短かい
（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　５ｈｏｒｔ）ダイポール
アンテナに関し且つまたループアンテナ、閉鎖型螺旋ア
ンテナ及び開放型螺旋アンテナに関する。

多数の実用においては、ワイヤアンテナは波長と比較し
た時に小さな寸法を有するものであるように縮小される
。然しなからか＼る電気的に短かいアンテナについては
抵抗損失が実在してしまい、特に抵抗損失は放射抵抗よ
りも大きいか時とじて放射抵抗よりかなり人きくなって
しまう。か＼るアンテナの性能は一般に低い。

前記の抵抗損失はアンテナを低温で操作することにより
例えばアンテナを液体窒素の温度即ち液体窒素が沸騰す
る一１９６°Ｃの温度に冷却することにより、特にアン
テナを液体ヘリウムの温度即ち液体ヘリウムが沸騰する
一２６９°Ｃの温度に冷却することにより大幅に減少さ
せ得る。即ち銅製アンテナを液体窒素が沸騰する温度で
操作することにより、特に超電導性材料製のアンテナを
液体ヘリウムが沸騰する温度で操作することにより放射
効率がかなり増大され得る。

本発明者が見出した所によれば、本発明はアンテナを構
成する材料を選択することにより、液体ヘリウムが沸騰
する温度で操作する不都合及び経費を生ずる必要なしに
高性能のアンテナ、例えば高性能の電気的に短かいダイ
ポールアンテナを構成できたごとに関する。アンテナを
構成する材料は超電導性であり、アンテナの性能はアン
テナの構成材料が超伝導性である温度で操作することに
より即ち超伝導性材料の臨界温度以下の温度で操作する
ことにより増大される。１つの実験形式においては、本
発明のアンテナを構成する材料は液体窒素が沸騰する温
度以上の温度でしかも場合によってはより高い温度で超
伝導性となり、本発明はその１つの実施形式ではかくし
て、アンテナを構成する材料は液体窒素が沸騰する温度
以上の温度で超電導性となり、しかも操作に当ってはか
くしてずっと高価な液体ヘリウムよりもむしろ比較的安
価な液体窒素のみを用意することを必要とする、アンテ
ナとして用いるに適当な形状特に高性能の電気的に短か
いダイポールアンテナとして用いるに適当な形状を有す
る成形品を提供するものである。本発明のアンテナは液
体窒素が沸騰する温度で操作される銅製アンテナよりも
実質的に更に効率的である。

超電導現象は長年の間知られていたが、ごく最近まで液
体ヘリウムで達成しうるきわめて低い温度でのみ例えば
ニオブ合金、例えばニオブ−錫合金においてか＼る超電
導が得られるに過ぎない。

より最近の研究によれば、ある種の非金属材料において
かつ従来超伝導が観察されている温度より実質的に高い
温度で、超伝導現象が観察されている。特に、ある種の
非金属材料において、−１９６°Ｃ又はそれ以上さえ程
の高い温度、すなわち、液体窒素を用いる冷却によって
得ることのできる温度で超伝導現象が観察されている。

これらの最近研究された材料は形成するのが比較的容易
でしかも比較的安価なセラミック＋４料である。

Ｚ、Ｐｈｙｓ、　Ｂ−Ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ　Ｍａｔｔｅ
ｒ、　６４．　ｐ１８９−１９３（１９８６）において
Ｊ、　Ｇ、　Ｂｅｎｄｎｏｒｚ及びに、八、　Ｍｕｌｌ
ｅｒは、共沈さゼかつ熱処理したランタン、バリウム、
銅及び酸素の混合物の調製について報告しておりかつこ
の混合物は金属及び合金について従来認められている臨
界温度より高い臨界温度で超伝導を示すと報告している
。更に、この混合物はＬａ５−ｘＢａＸＣｕｓＯｓ　＋
３−ｙ＋　（Ｘ＝０．７５〜１でありｙ＞Ｏである）の
組成を有すると報告されており、そしてこの組成物はバ
リウム−、ランタン−及び胴側酸塩溶液から蓚酸溶液に
添加することにより共沈させ、ついで９００°Ｃで５時
間分解と固体状態での反応を行わせかつ酸素雰囲気下で
焼結させることにより製造されていた。

公開欧州特許出願第０２７５３４３号公報には２８°に
以上の臨界温度、場合により３５°にという高いもので
あり得る臨界温度を有する超伝導化合物が記載されてい
る。この化合物はＲＥ２ＴＭＯ４型のものであり、この
場合、稀土類元素（ＲＥ）は一部、１種又はそれ以上の
アルカリ土金属元素（ＡＧＥ）によって置換されており
そして酸素含有量は得られる結晶構造体が歪んでおり（
ｄｉｓｔｏｒｔｅｄ）かつ−船釣組成：ＲＥ２−ＸＡＨ
ＸＴＭＯ，ｙ（ＴＭは遷移金属を表わし、Ｘ〈０．３で
あり、ｙ＜０．５である）の相を含有するように調整さ
れている。好ましい稀土類金属元素はランタンであり、
好ましいアルカリ土金属元素はバリウムでありそして好
ましい遷移金属は銅である。

国際特許出願Ｎｏ、Ｐ　ＣＴ　／　Ｕ　Ｓ　８７　／　
０２９５８号、国際公開Ｎｏ。

ＷＯ／８８１０５０２９号明細書には、４０°Ｋ及びそ
れ以上の温度で超伝導性を示すかつ式：　［ＬＩ−ＸＭ
　、　］ａＡｂｏｙ　（式中、Ｌはイツトリウム、ラン
タン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム
、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロ
シウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、インテル
ビウム又はルテチウム又はその組合せであり、Ｍはバリ
ウム、ストロンチウム、カルシウム、マグネシウム、水
銀又はその組合せであるが、但し、Ｌがランタンである
ときはＭはバリウムではない；Ａは銅、ヒスマス、タン
グステン、ジルコニウム、タンタル、ニオブ又はバナジ
ウムであり、Ｘは約０．０１〜０．１であり、ａは１〜
２であり、ｂはＩであり、ｙは約２〜４である）で表わ
される焼結金属酸化物錯体からなる組成物が記載されて
いる。

上記国際公開明細書には前記の弐を得るのに適当な割合
でり、Ｍ、Ａ及び０を含有する固体化合物の混合物を酸
素雰囲気中で該混合物を固体状態で反応させるのに十分
な時間、６４０〜８００°Ｃの温度に加熱しついで混合
物を反応後、少なくとも約１２時間、９００〜１１００
°Ｃで加熱しついで混合物をペレット化しそしてベレッ
トを焼結させることによる、前記の焼結金属酸化物錯体
の製造も記載されている。この焼結金属酸化物錯体のあ
るものについては１００°に即ち一１７３°Ｃという高
い臨界温度が観察されている。好ましい焼結金属酸化物
錯体はＬがイツトリウムであり、Ｍがバリウムでありそ
してＡが銅であるものであり、そして、高い臨界温度を
有するものと認められたかかる好ましい材料の一つの相
は実験式ＹＢａｚＣｕ＋Ｏｘ　（ｘは典型的には６．５
〜７．２である）を有するものである。高い臨界温度を
有するセラミック型酸化物超伝導材料の他の例には（旧
、Ｐｂ）Ｓｒ　Ｃａ　Ｃｕ酸化物例えば（旧。

Ｐｂ）ｚ　Ｓｒ２　Ｃａｚ　Ｃｕ３０ｘ及びＴＩ　Ｂａ
　Ｃａ　Ｃｕ酸化物例えばＴ１２　Ｂａ２　Ｃａ　Ｃｕ
３０ｘがある。

単に例としてしかも製造が容易であることを例証するた
めに、イツトリウム−バリウム−銅酸化物のセラミック
材料の製造を記載する。適当なイツトリウム−バリウム
−銅酸化物は組成ＹＢａ２Ｃｕ３０ｘ（但しＸは６．５
〜７．２である）を有する酸化物である。か！るセラミ
ック型の超伝導材料は所要の割合で所要元素の酸化物の
混合物及び／又はこれらの酸化物用の前駆体例えば炭酸
塩の混合物を形成し、次いで該混合物を１２〜２４時間
の程度の期間酸素含有雰囲気中で高温で例えば空気中で
９００〜９５０°Ｃの温度又はそれ以上の温度で加熱し
、続いてかくして形成したセラミック材料を冷却するこ
とにより製造できる。かくして形成した超伝導性のセラ
ミック材料は焼結構造体の形であることができこれは所
望ならば粉砕して該材料を粒状形に転化でき、この粒状
形はアンテナの形に成形するのに適当である。

かくして本発明はまた、以下ではアンテナと記載する成
形品がセラミック型の超伝導材料を包含してなる、アン
テナとして特に高性能の電気的に短かいダイポールアン
テナとして用いるに適当な形状を有する成形品を提供す
る。

セラミック型の超伝導材料は超伝導特性を有する何れか
の材料であり得るが、好ましくは且つ前述した理由のた
めに、液体窒素が沸騰する温度以上の温度で超電導性と
なるような材料である。適当なか−る材料はセラミック
酸化物例えば組成ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ　（イ旦しＸは６
．５〜７．２である）を有するイントリウＪ、ヘハリウ
ト一銅酸化物である。

アンテナにおいては超電導セラミック材料の粒子は焼結
構造体の形であるのが好ましい。何故ならばアンテナに
おいてはセラミンク材料の粒子を焼結させるとアンテナ
の構造一体性をより大きくさせるからである。

アンテナは成形したワイヤの形であり得る。かｋる成形
したワイヤはセラミック加工技術で慣用されている方法
によって例えば粉末圧縮又は均衡圧縮（ｉｓｏｓｔａｔ
ｉｃ　ｐｒｅｓｓｉｎｇ）により粒状の超電導性セラミ
ック材料から又はこれの前駆体から製造し得る。例えば
粒状の超電導性セラミック材料又はこれの前駆体を型中
で高い圧力下で所望の形状に圧縮し且つ酸素含有雰囲気
中で高温で例えば９００〜９５０°Ｃの程度又はそれ以
上の温度で空気中で加熱して超電導セラミック材料の粒
子を互いに焼結させるか又は前駆体を超電導セラミンク
材料に転化させ且つ該粒子を焼結させ得る。かくして焼
結したワイヤの形の粒子は酸素含有雰囲気中で周囲温度
まてゆっ（り冷却し、且つ冷却操作中にワイヤを例えは
大体４００〜４５０’Ｃの温度で焼き戻し得る。

種々の相買なる形４Ｋを有するアンテナに容易に成形し
得るかなりの長さのワイヤを製造するのに操作できしか
もそのま−でずっと好ましい別法においては、粒状の超
電導セラミック材料又はこれの前駆体と液体と該液体に
可溶性又は分散性の有機材料とを含有してなる組成物を
成形することにより例えば押出成形することによりワイ
ヤを形成でき、何れか所望の形状にワイヤを形成でき、
しかも高温で加熱することによりか（して成形したワイ
ヤから有機材料を除去できる。しかる後に、超電導セラ
ミック材料の粒子を焼結できあるいは前駆体を超電導セ
ラミック材料に転化し且つ焼結させることができしかも
前記した方法に従ってワ・イＡ・を冷却できる。粒状の
超電導材料又はこれの前駆体と有機材料とを含有してな
る組成物の成形はｓｈ　ｓ、Ｊｌｌ動物押出成形するこ
とにより行なうのが適当である。有機材料は有機重合体
状材料であることができ、前記組成物は液体溶剤に溶か
した有機重合体状材料の溶液を含有してなるのが好まし
い。

何故ならばか！る組成物は一般に容易にアンテナの所望
形状に成形されるからである。

ワイヤの形であり得るアンテナの形状及び寸法は変化し
得る。例えばワイヤは数十ミクロン−数千ミクロン例え
ば５０μ〜５０００μの太さを有することができるが、
これらの太さは例として挙げたものであることを意味し
制限されるものではない。

アンテナはモノポールアンテナ又はダイポールアンテナ
であることができ、例えば比較的短かいブリッジ汁器こ
より接続した１対の細長いアームよりなることができあ
るいはループであることができあるいは螺旋形を有する
ことができ、これは開放型又は閉鎖型螺旋アンテナであ
ることができる。

アンテナは必ずしもワイヤの形である必要はない。例え
ば不活性基材上即ち電導性でない基材上に載置させた細
片（ストリップ）の形であることができ、例えばか＼る
基材上に沈着させたフィルムの形であり得る。粒状のセ
ラミック型超電導材料又はこれの前駆体と液体と有機材
料とを含有ずる組成物は最終的に所望のアンテナの形で
不活性基材に施着でき、有機材料は高温で加熱すること
により沈着させた組成物から除去できる。しかる後に、
超電導セラミック材料の粒子を焼結できあるいは前駆体
を超電導セラミック材料に転化させ且つ焼結させること
ができ、かくして形成したアンテナを前記した方法に従
って冷却させ得る。

アンテナの形状を単に変化させることにより相異なる周
波数で操作するようにアンテナを適合させることができ
、しかもアンテナは複数のアンテナを含んでなる配列の
一部を形成できる。

本発明を次の実施例により説明する。

実７ｉ請１− ５２．９　：　３２．０　：　１５．１の重量割合での
ＢａＣＯ３とＣｕＯとＹ２Ｏ３との粒状混合物をエタノ
ールと一緒にプラスチック容器に装入し、該混合物を混
合し且つ粉砕媒体としてジルコニアを用いて振動エネル
ギーミルで粉砕した。該混合物をプラスチック容器から
取出し、回転蒸発器上で乾燥させ、次いで９００’Ｃの
温度で１２時間空気の雰囲気中で炉内で加熱した。

次いで該混合物を炉から取出し、得られる粒状材料がＢ
ＥＴ法により測定すると１〜６ｒｌ（７ｇの範囲の表面
積を有するまで前記の方法を用いて再粉砕した。該粒状
材料は０．００１〜５μの範囲の粒度を有しＸ線回折に
より測定するとＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｘの組成を有した。

１００重量部の該粒状材料を７重量部のポリビニルブチ
ラール／アルコール共重合体及び１０．５重量部のシク
ロヘキサノンと混合し、粘稠な組成物は周囲温度で２本
ロールミルのロール同志間のニップを通して反復して通
過させた。ロールミルのロールの１面に接着した組成物
はロールから反復して除去し、直角に向き変え、ニップ
を通して逆送して均質に混合した組成物を製造した。２
本ロールミルでの混合処理中にシクロヘキサノンの若干
は蒸発した。２本ロールミルで製造されたシートをミル
から取出し、小片に細断し、ラム押出機に装入し、直径
１　ｍｍのワイヤの形に押出し、次いでこのワイヤを添
付図面の第１図に示した如きアンテナの形状に成形した
。次いでアンテナを炉中で８０°Ｃに加熱してシクロヘ
キサノンを蒸発させ次いで４５０“Ｃで１時間加熱して
ポリビニルブチラール／アルコール共重合体を焼尽くし
、最後にアンテナを酸素の雰囲気中で９２０°Ｃで１０
時間加熱して超電導材料の粒子を焼結させ、炉及び内容
物を次いで酸素の雰囲気中で１°Ｃ／分の速度で４００
°Ｃに冷却した。炉温を４００°Ｃで１０時間維持し、
次いで炉を１°Ｃ／分の速度で周囲温度にまで冷却した
。熱重量分析が示す所によればＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｘの組
成物ではＸは６．９の値を有した。

アンテナは４ｍｍのライン間隔Ｗと２０ｍｍのダイポー
ル長さ１とを有した（第１図参照）。

周波数の関数として液体窒素の温度で操作されるアンテ
ナの測定済み相対電界強度（ライン１）を、２０°Ｃで
操作される銅製アンテナの測定済み電界強度（ライン２
）と−緒に第２図に示す。

実施器Ｉ 実施例１の方法を反復するが但し直径１肝の押出成形し
たワイヤをループアンテナの形に成形し、しかる後に実
施例１の方法に従ってこれを加熱した。ループアンテナ
は第３図に示してあり、ループは直径５Ωであり、ルー
プに結合した脚部は長さ２０印であった。

ループアンテナを４７０ＭＨｚで７７°にの温度で操作
し、このループアンテナは、３００　”　Ｋと７７’　
Ｋとの両方で操作した時の同じに成形した銅製アンテナ
よりも１０ｄＢの取得を示した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のダイポールアンテナを示す図解図であ
り、第２図は本発明のアンテナ（ライン１）及び銅製ア
ンテナ（ライン２）について周波数（ＭＨｚ）の関数と
して相対的な電界強度（ｄＢ）を示す図表であり、第３
図は本発明のループア・ンテナを示す図解図である。 図面の浄書（ １内容に変更なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アンテナを構成する材料は　液体窒素が沸騰する温
   度以上の温度で超電導性となる、アンテナとして用いる
   に適当な形状を有する成形品。 ２、高性能の電気的に短かいダイポールアンテナとして
   用いるに適当な形状を有する請求項１記載の成形品。 ３、ループ、閉鎖螺旋又は開放螺旋の形でしかも高性能
   アンテナとして用いるに適当な形状を有する請求項１記
   載の成形品。 ４、成形品がセラミック型の超電導性材料を包含してな
   る、アンテナとして用いるに適当な形状を有する成形品
   。 ５、高性能の電気的に短かいダイポールアンテナとして
   用いるに適当な形状を有する請求項４記載の成形品。 ６、ループ、閉鎖螺旋又は開放螺旋の形でしかも高性能
   アンテナとして用いるに適当な形状を有する請求項４記
   載の成形品。 ７、セラミック材料は液体窒素が沸騰する温度以上の臨
   界温度を有する請求項４〜６の何れかに記載の成形品。 ８、超電導材料はセラミック型の酸化物を含有する請求
   項１〜７の何れかに記載の成形品。 ９、セラミック型の酸化物はＹＢａ＿２Ｃｕ＿３Ｏｘ（
   但しｘは６．５〜７．２である）の組成を有する請求項
   ８記載の成形品。 １０、セラミック型の超電導性材料の粒子を焼結する請
   求項４〜９の何れかに記載の成形品。 １１、成形したワイヤの形である請求項１〜１０の何れ
   かに記載の成形品。 １２、ワイヤは、５０μ〜５０００μの範囲の太さを有
   する請求項１１記載の成形品。 １３、電導性でない基材上に載置したストリップの形で
   ある請求項１〜１０の何れかに記載の成形品。 １４、粒状のセラミック型超電導性材料と、１種の液体
   と、該液体に可溶性又は分散性の有機材料とを包含して
   なる組成物から形成される請求項４〜１３の何れかに記
   載の成形品。 １５、有機材料は、有機重合体状材料である請求項１４
   記載の成形品。 １６、前記の組成物を成形し、成形した組成物を上昇し
   た温度に加熱してこれから有機材料を除去し、成形した
   組成物を加熱してセラミック型の超電導性材料の粒子を
   焼結させることにより製造される請求項１４又は１５に
   記載の成形品。