JPH075692Y2 - Communication antenna - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 イ 産業上の利用分野 本考案は、水平方向に垂直偏波を放射若しくは垂直偏波
を受信する垂直アンテナに関するもので、その目的とす
るところは、簡単且つ合理的な構成により、広い半値角
度と高い利得、大きな前後比を確保するとともに、簡易
な構造にして取付容易な通信用アンテナの提供にある。The present invention relates to a vertical antenna that radiates vertically polarized waves in the horizontal direction or receives vertically polarized waves, and its purpose is simple and rational. It is intended to provide a communication antenna that has a wide half-value angle, a high gain, a large front-back ratio, a simple structure, and is easy to mount by the configuration.

ロ 従来技術 高利得を確保するための手段としては、特開昭53-87150
号公報、実開昭60-192504号公報、実開昭59-140508号公
報に記載されているような、輻射エレメントを上下方向
へ多段に積み重ねた技術がある。また、特公昭31-7710
号公報、実開昭49-132744号公報に記載されているよう
な、輻射器の前方へ、所定間隔を保って輻射エレメント
と平行に複数の導波エレメントを一本のアーム上にそれ
ぞれの中心を取付けて配置する技術が知られている。(B) Conventional technology As means for ensuring high gain, Japanese Patent Laid-Open No. 53-87150
There is a technique in which radiation elements are vertically stacked in multiple stages as described in Japanese Patent Publication No. 60-192504 and Japanese Utility Model Publication No. 59-140508. Also, Japanese Examined Sho 31-7710
As described in Japanese Utility Model Publication No. 49-132744, in front of the radiator, a plurality of waveguide elements are arranged in parallel with the radiation element at a predetermined interval and each waveguide element is placed on the center of each arm. A technique for mounting and arranging is known.

ハ 考案が解決しようとする問題点 輻射エレメントを上下方向へ積み重ねて高利得を確保す
るアンテナは、水平方向に360°一様な特性を有し、前
後比が小さいため、例えばマンションや高層ビルのベラ
ンダに設置した場合、建物側は電波が遮断されて実質的
には前半分のみしか利用されない。よって利用されない
後方にまで電波を放射することは、いたずらに前方への
利得を犠牲にすることとなり高利得確保の妨げとなる。(C) Problems to be solved by the invention An antenna that stacks radiation elements vertically to ensure high gain has a characteristic of 360 ° uniform in the horizontal direction and has a small front-to-back ratio. When installed on the balcony, radio waves are blocked on the building side and only the first half is used. Therefore, radiating the radio wave to the rear side where it is not used unnecessarily sacrifices the frontward gain, which hinders securing a high gain.

又、複数の導波エレメントを前方へ配置したいわゆる八
木式アンテナは、テレビ受信アンテナのような超短波帯
の指向性アンテナ専用のもので、水平方向に垂直偏波を
放射する通信用アンテナには適用困難である。たとえ適
用したとしても水平方向へ長く伸びて前方が重くなって
しまうと共に、金属製手摺により電波干渉などの悪影響
を受けやすいため、設置位置や姿勢が制限されて支持構
造が複雑となる。而も半値角度が極端に狭くなるので、
利得が向上する反面、交信範囲が限定されてしまう。又
ケーブル接続端子がアーム中央に設けられているため、
同軸ケーブルとアンテナ素子間で電磁誘導を引き起こ
し、アンテナ特性に悪影響を及ぼす。The so-called Yagi-type antenna with a plurality of waveguide elements arranged in the front is dedicated to a directional antenna in the ultra-high frequency band such as a television receiving antenna, and is applied to a communication antenna that radiates vertically polarized waves in the horizontal direction. Have difficulty. Even if it is applied, it extends in the horizontal direction and becomes heavy at the front, and the metal handrail is apt to be adversely affected by radio wave interference and the like, so that the installation position and posture are limited and the support structure becomes complicated. Since the half-value angle becomes extremely narrow,
Although the gain is improved, the communication range is limited. Also, since the cable connection terminal is provided in the center of the arm,
It causes electromagnetic induction between the coaxial cable and the antenna element, which adversely affects the antenna characteristics.

ニ 問題を解決するための手段 本考案は、略180°の半値角度を有するとともに、大き
な前後比によって不要方向に対する電波の放射を押さえ
て高利得を確保することができ、さらに同軸ケーブルと
アンテナ素子間の電磁誘導を防止すべく鋭意研究の結果
開発した通信用アンテナで、その構成は、輻射エレメン
トを上下方向へ多段に積み重ね、それら積み重ねられた
エレメントの一の輻射エレメントの長さと複数の輻射エ
レメントの総和長さとにより異種の周波数に対して作動
可能とした輻射器と、前記異種の周波数の内、第１の周
波数の1/2波長長さの反射エレメントの複数を各反射エ
レメントが前記輻射エレメントのそれぞれ対応するよう
に積み重ねた第１の反射器と、第２の周波数の1/2波長
長さの第２の反射器とを、水平ブーム上にそれぞれが互
いに平行で且つ前記第１の反射器が前記輻射器に対して
第１の周波数の1/4波長の間隔を保ち、更に前記第２の
反射器が前記輻射器に対して第２の周波数の1/4波長の
間隔を保つように垂設し、前記輻射エレメントの下端に
整合回路及び地線及びケーブル接続端子を設けて成るこ
とにある。The present invention has a half-value angle of about 180 ° and has a large front-to-back ratio to suppress radio wave radiation in unnecessary directions to ensure high gain. It is a communication antenna developed as a result of earnest research to prevent electromagnetic induction between the radiation elements. And a plurality of reflecting elements each having a half wavelength length of the first frequency among the different frequencies, and each of the reflecting elements being the radiation element. Of the first reflector and the second reflector of 1/2 wavelength length of the second frequency, which are stacked so as to correspond to each other, respectively on the horizontal boom. Are parallel to each other and the first reflector keeps a distance of 1/4 wavelength of the first frequency with respect to the radiator, and the second reflector has a second frequency with respect to the radiator. The antenna is vertically installed so as to maintain the interval of 1/4 wavelength, and a matching circuit, a ground wire, and a cable connecting terminal are provided at the lower end of the radiation element.

ホ 作用 輻射器は、その一の輻射エレメントの長さと複数の輻射
エレメントの総和長さとにより、異種の周波数に対して
作動する。そして、前記異種の周波数の内、第１の周波
数の1/2波長長さの反射エレメントの複数を各反射エレ
メントが前記各輻射エレメントのそれぞれ対応するよう
に積み重ねた第１の反射器と、第２の周波数の1/2波長
長さの第２の反射器とを、水平ブーム上にそれぞれが互
いに平行で且つ前記第１の反射器が前記輻射器に対して
第１の周波数の1/4波長の間隔を保ち、更に前記第２の
反射器が前記輻射器に対して第２の周波数の1/4波長の
間隔を保つように垂設することによって、各作動周波数
の半値角を略180°に設定できると共に、不要方向に対
する電波の放射を押さえ、大きな前後比の確保と利得の
向上を図ることができる。しかも、垂直アンテナ及び反
射エレメントは、水平ブーム上にそれぞれ垂設されてい
るため、水平ブームを金属製手摺に沿って取付け、アン
テナを金属製手摺よりも上方へ突出するようにすれば、
電波干渉などの悪影響を受けて半値角度が極端に狭くな
ったり、交信範囲が限定されることもない。さらに、ケ
ーブル接続端子が輻射アンテナの下端に設けられている
ため、ケーブルとアンテナ素子間の電磁誘導がアンテナ
特性に及ぼす悪影響を防止することができる。The action radiator operates at different frequencies depending on the length of the one radiation element and the total length of the plurality of radiation elements. A first reflector in which a plurality of reflective elements each having a half wavelength of the first frequency among the different frequencies are stacked so that each reflective element corresponds to each of the radiating elements; A second reflector having a half wavelength of two frequencies, each parallel to one another on a horizontal boom, and said first reflector being 1/4 of the first frequency with respect to said radiator. By keeping the wavelength intervals, and further arranging the second reflector so as to maintain an interval of 1/4 wavelength of the second frequency with respect to the radiator, the half-value angle of each operating frequency is approximately 180. In addition to being able to set to °, it is possible to suppress the emission of radio waves in unnecessary directions, to secure a large front-to-back ratio and to improve gain. Moreover, since the vertical antenna and the reflection element are vertically hung on the horizontal boom, if the horizontal boom is attached along the metal handrail and the antenna is projected above the metal handrail,
The half-value angle is not extremely narrowed due to adverse effects such as radio wave interference, and the communication range is not limited. Furthermore, since the cable connection terminal is provided at the lower end of the radiation antenna, it is possible to prevent the electromagnetic characteristics between the cable and the antenna element from adversely affecting the antenna characteristics.

ヘ 実施例 本考案に係る通信用アンテナを、グランドプレーン型ア
ンテナにおいて実施した一例を図面に基いて説明する。F. Example An example in which the communication antenna according to the present invention is implemented as a ground plane type antenna will be described with reference to the drawings.

第１図において１は輻射器、２は第１の反射器、３は第
２の反射器であり、これらは互いに平行且つ垂直に配置
され、下端部において水平ブーム４、４により連結され
ている。輻射器１は、第１の周波数の一例である430MHz
の略5/8λに相当する長さの輻射エレメント1a、1b、1c
が、上から順に輻射エレメント1aの下に、430MHzに対し
てエレメントに流れる電流の位相を変更して合成を行な
うためのコイル５と、電気長に対して短縮する働きをさ
せるコンデンサー６が直列に接続され、その下に輻射エ
レメント1bが接続され、更にその下方へコイル５を介し
て輻射エレメント1cを接続させたものとなっている。そ
して輻射エレメント1cの下端には、430MHzと、上記輻射
エレメント1a、1b、1cの総和長さが7/8λに相当する144
MHzとの整合をとる整合器７が接続されており、その整
合器７はコイル12とコンデンサー13の共振回路により構
成されている。又そこには、外部導体へ不要な電流が流
れるのを防止すべく、放射方向へ先端をやや下向きに３
本の地線８、８、８が突設されている。地線８の長さは
第２の周波数の一例である144MHzの1/4λ（430MHzの3/4
λ）に相当する。輻射エレメント1a、1b、1cは、導電性
の高い黄銅製の細い金属パイプで形成され、それらは誘
導損失の少ないグラスファイバー製筒体内へ収容されて
いる。前記整合回路７は筒体内の下端部に納められ、そ
の下に同軸ケーブルの接続端子９が固着されている。又
筒体の下端部外周には地線取り付け部材8aが嵌着されて
おり、前記地線８、８、８はその地線取り付け部材8aを
介して取り付けられ、更に筒体の下端部における地線取
り付け部材8aの下方は、アルミニウム製の防水筒10で覆
われている。これら整合回路７、地線８、ケーブル接続
端子９の外部導体、及び防水筒10は電気的に接続されて
いる。第１の反射器２は、アルミニウム製パイプから成
る反射エレメント2a、2a、2aが、ABC樹脂や塩化ビニー
ル等といった絶縁性の高い材質で形成されたジョイント
11、11により一直線に連結されており、各反射エレメン
ト2a、2a、2aは430MHzの1/2λに相当する長さで、前記
輻射エレメント1a、1b、1cに対しては、それぞれ430MHz
の1/4λに相当する間隔を保って配置されている。又第
２の反射器３は、輻射器１と144MHzの1/4λに相当する
間隔を保ち、144MHzの1/2λ長さに相当する反射エレメ
ント3aが配置されている。尚、アマチュア無線では、14
4MHzといえば通常144〜146MHzの帯域を、又430MHzとい
えば430MHz〜440MHzの帯域を意味する。In FIG. 1, 1 is a radiator, 2 is a first reflector, and 3 is a second reflector, which are arranged parallel to each other and vertically and are connected by horizontal booms 4 and 4 at their lower ends. . The radiator 1 is 430MHz which is an example of the first frequency.
Radiating elements 1a, 1b, 1c with a length corresponding to approximately 5 / 8λ
However, a coil 5 for changing the phase of the current flowing through the element with respect to 430 MHz for synthesis and a capacitor 6 for shortening the electrical length are connected in series under the radiation element 1a in order from the top. The radiating element 1b is connected below the radiating element 1b, and the radiating element 1c is further connected below the radiating element 1b via the coil 5. At the lower end of the radiating element 1c, 430 MHz, and the total length of the radiating elements 1a, 1b, 1c corresponds to 7 / 8λ.
A matching unit 7 for matching with MHz is connected, and the matching unit 7 is composed of a resonance circuit of a coil 12 and a capacitor 13. In addition, in order to prevent unnecessary current from flowing to the outer conductor, the tip should be slightly downward in the radial direction.
The ground lines 8, 8, 8 of the book are projected. The length of the ground wire 8 is 1 / 4λ of 144MHz (3/4 of 430MHz) which is an example of the second frequency.
λ). The radiating elements 1a, 1b, 1c are formed by thin metal pipes made of brass having high conductivity, and they are housed in a glass fiber cylinder body with less inductive loss. The matching circuit 7 is housed in the lower end of the cylindrical body, and the connection terminal 9 of the coaxial cable is fixed below the matching circuit 7. Further, a ground wire mounting member 8a is fitted around the lower end portion of the cylinder body, and the ground wires 8, 8 and 8 are mounted through the ground wire mounting member 8a, and further the ground wire at the lower end portion of the cylinder body is mounted. The lower part of the wire attachment member 8a is covered with a waterproof tube 10 made of aluminum. The matching circuit 7, the ground wire 8, the outer conductor of the cable connection terminal 9, and the waterproof tube 10 are electrically connected. The first reflector 2 is a joint in which the reflective elements 2a, 2a, 2a made of aluminum pipe are made of a highly insulating material such as ABC resin or vinyl chloride.
11 and 11 are connected in a straight line, and each reflecting element 2a, 2a, 2a has a length corresponding to 1 / 2λ of 430 MHz, and for each of the radiating elements 1a, 1b, 1c is 430 MHz.
Are arranged with an interval corresponding to 1/4 λ. Further, the second reflector 3 is provided with a reflecting element 3a corresponding to a 1 / 2λ length of 144 MHz, keeping a distance corresponding to 1 / 4λ of 144 MHz with the radiator 1. For amateur radio, 14
4MHz usually means a band of 144 to 146MHz, and 430MHz means a band of 430MHz to 440MHz.

このように形成された通信用アンテナにおいて、各エレ
メントに流れる電流の分布は第６図に示される。そして
反射器２（３）を備えていない輻射器単体の場合、水平
方向に対して360°の全方向へ一様に電波を放射するの
に対し、反射器２（３）を備えることにより、440MHzで
は、第３図示の如く反射器２（３）と反対側に対して略
180°の半値角を有するようになると共に約12dBの前後
比が得られ、144MHzでは2.5dB、430MHzでは3dBの利得向
上が確認された。又形状的にみると、輻射器１の後方に
反射器２（３）が配置され、それらは水平ブーム４、４
で下端部を連結されているから、水平ブーム４の中央付
近を支持すればバランス良く取り付けられると共に、手
摺等の上方位置へ取り付けることによって、それらの影
響も受け難くなる。而も、ケーブル接続端子９が輻射器
１の下端に設けられているため、同軸ケーブルとアンテ
ナ素子間でアンテナ特性に悪影響を及ぼす電磁誘導が引
き起こされることがない。The distribution of the current flowing through each element in the communication antenna thus formed is shown in FIG. And in the case of a single radiator that does not include the reflector 2 (3), the radio wave is uniformly radiated in all directions of 360 ° with respect to the horizontal direction, whereas by providing the reflector 2 (3), At 440 MHz, as shown in the third illustration, the reflector 2 (3) and the opposite side are almost
Along with having a half-value angle of 180 °, a front-back ratio of about 12 dB was obtained, and a gain improvement of 2.5 dB at 144 MHz and 3 dB at 430 MHz was confirmed. In terms of shape, the reflector 2 (3) is arranged behind the radiator 1, and the reflectors 2 (3) are the horizontal booms 4 and 4.
Since the lower end portion is connected by, the horizontal boom 4 can be mounted in a well-balanced manner by supporting it in the vicinity of the center of the horizontal boom 4, and by being attached to an upper position such as a handrail, it is less likely to be affected by them. Moreover, since the cable connection terminal 9 is provided at the lower end of the radiator 1, electromagnetic induction that adversely affects the antenna characteristics is not caused between the coaxial cable and the antenna element.

尚、受信に対しては、アンテナ特性の可逆性原理に従っ
て送信と同様の特性を有する。It should be noted that the reception has the same characteristics as the transmission according to the principle of reversibility of the antenna characteristics.

上記実施例は、輻射エレメント1a、1b、1cがコイルを介
して三段に積み重ねられたグランドプレーンアンテナを
示したが、第４図示の如く、輻射エレメント1a、1b、1c
の下方へ、更に異周波間において電流の位相を変えて合
成するため一重巻きした位相調整素子1dと、その下へコ
イル５を介して輻射エレメント1eを連設して五段とする
など、積み重ね段数を適宜変更したり、輻射エレメント
を、例えば50MHzと144MHz、或は430MHzと1.2GHzに適応
する長さにしたり、コイルを介在させる以外の接続手段
により積み重ねるなど、機構や作動周波数は実施例に限
定されるものではないし、グランドプレーンアンテナ以
外にコリニアーアンテナ、スリーブアンテナ、ホイップ
アンテナ等にも利用できる。積み重ね段数を五段とした
場合、各エレメントに流れる電流の分布は第７図示の如
くである。又実施例では地線をやや下向きにして垂直方
向に対する指向特性を上向きに設定したが、地線の取り
付け角度を変更したり、本数を増減したり、各部材の材
質変更は、本考案の効果が達成される範囲内で適宜変更
して差し支えない。Although the above embodiment shows the ground plane antenna in which the radiation elements 1a, 1b, 1c are stacked in three stages via the coil, as shown in the fourth drawing, the radiation elements 1a, 1b, 1c are shown.
In order to change the phase of the electric current between different frequencies and to synthesize the phase adjusting element 1d wound in a single layer, the radiation element 1e is connected under the coil 5 through the coil 5 to form five stages. The mechanism and operating frequency can be changed according to the embodiment, such as appropriately changing the number of stages, making the radiation element a length adapted to, for example, 50 MHz and 144 MHz, or 430 MHz and 1.2 GHz, and stacking by connecting means other than interposing a coil. The present invention is not limited, and can be used for a collinear antenna, a sleeve antenna, a whip antenna, etc. other than the ground plane antenna. When the number of stacked stages is 5, the distribution of the current flowing through each element is as shown in FIG. Further, in the embodiment, the ground wire is set slightly downward and the directional characteristic with respect to the vertical direction is set upward. However, changing the mounting angle of the ground wire, increasing or decreasing the number of wires, or changing the material of each member is effective in the present invention. It may be changed appropriately within the range in which is achieved.

ト 効果 本考案に依れば、高利得で半値角が180°と広く、前後
比の大きい通信用アンテナの実現が可能となる。而もケ
ーブルとアンテナ素子間による電磁誘導が生じないた
め、アンテナ本来の特性が損なわれることがない。更に
ベランダへ取付ける場合でも手摺等の影響を受け難い位
置にバランス良く取り付けて使用するに絶好な形態であ
るから、我が国の住宅事情を考慮すると需要は大きく実
益あるアンテナと云える。Advantages According to the present invention, it is possible to realize a communication antenna with a high gain and a wide half-value angle of 180 ° and a large front-to-back ratio. Moreover, since the electromagnetic induction between the cable and the antenna element does not occur, the original characteristics of the antenna are not deteriorated. Further, even when it is attached to a veranda, it is a perfect form for use in a well-balanced position at a position where it is unlikely to be affected by handrails, etc. Therefore, considering the housing situation in Japan, it can be said that it is a great antenna with great demand.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第１図は本考案に係る通信用アンテナをグランドプレー
ンアンテナにおいて実施したアンテナの外観を示す斜視
図、第２図は同アンテナの構造を示す説明図、第３図は
同アンテナの440MHzにおける特性を示す指向性能図、第
４図は輻射器下端部の説明図、第５図は変更例の説明
図、第６図及び第７図は実施例のアンテナにおける各エ
レメントに流れる144MHzと440MHzの各電流分布を示す電
流分布図である。 １……輻射器、1a、1b、1c、1e……輻射エレメント、1d
……位相調整素子、２……第１の反射器、３……第２の
反射器、2a、3a……反射エレメント、４……水平ブー
ム、５……コイル、６……コンデンサ、７……整合器、
８……地線、8a……地線取り付け部材、９……ケーブル
接続端子、10……防水筒、11……ジョイント、12……コ
イル、13……コンデンサー。FIG. 1 is a perspective view showing an external appearance of an antenna in which a communication antenna according to the present invention is implemented as a ground plane antenna, FIG. 2 is an explanatory view showing the structure of the antenna, and FIG. 3 shows characteristics of the antenna at 440 MHz. FIG. 4 is an explanatory view of the lower end of the radiator, FIG. 5 is an explanatory view of a modified example, and FIGS. 6 and 7 are currents of 144 MHz and 440 MHz flowing through each element in the antenna of the embodiment. It is a current distribution diagram which shows distribution. 1 ... Radiator, 1a, 1b, 1c, 1e ... Radiant element, 1d
...... Phase adjusting element, 2 …… First reflector, 3 …… Second reflector, 2a, 3a …… Reflecting element, 4 …… Horizontal boom, 5 …… Coil, 6 …… Capacitor, 7 ・ ・ ・… Matcher,
8 ... Ground wire, 8a ... Ground wire mounting member, 9 ... Cable connection terminal, 10 ... Waterproof tube, 11 ... Joint, 12 ... Coil, 13 ... Capacitor.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項１】水平方向に垂直偏波を放射若しくは垂直偏
波を受信する通信用アンテナにおいて、輻射エレメント
を上下方向へ多段に積み重ね、それら積み重ねられたエ
レメントの一の輻射エレメントの長さと複数の輻射エレ
メントの総和長さとにより異種の周波数に対して作動可
能とした輻射器と、前記異種の周波数の内、第１の周波
数の1/2波長長さの反射エレメントの複数を各反射エレ
メントが前記輻射エレメントにそれぞれ対応するように
積み重ねた第１の反射器と、第２の周波数の1/2波長長
さの第２の反射器とを、水平ブーム上にそれぞれが互い
に平行で且つ前記第１の反射器が前記輻射器に対して第
１の周波数の1/4波長の間隔を保ち、更に前記第２の反
射器が前記輻射器に対して第２の周波数の1/4波長の間
隔を保つように垂設し、前記輻射器の下端に整合回路及
び地線及びケーブル接続端子を設けて成る通信用アンテ
ナ。1. In a communication antenna for radiating vertically polarized waves in the horizontal direction or receiving vertically polarized waves, radiation elements are vertically stacked in multiple stages, and the length of one radiation element of the stacked elements and a plurality of radiation elements are stacked. Each of the reflecting elements is provided with a radiator that can operate for different frequencies according to the total length of the radiating elements and a plurality of reflecting elements having a half wavelength length of the first frequency among the different frequencies. A first reflector and a second reflector having a half wavelength of a second frequency, which are stacked so as to correspond to the radiating elements, are parallel to each other on the horizontal boom, and the first reflector is provided. Of the reflector keeps a distance of 1/4 wavelength of the first frequency with respect to the radiator, and the second reflector has a distance of 1/4 wavelength of the second frequency with respect to the radiator. Vertically to keep Radiator lower end to the matching circuit and the ground wire and a communication antenna formed by providing a cable connection terminals.