(54)【考案の名称】電圧給電アンテナ装置

(73)【実用新案権者】【実用新案権者】

(72)【考案者】【考案者】

[fig000002]
【選択図】図2

【概要説明】

【分野】

【0001】
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。
【0002】
【非特許文献1】「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
【非特許文献2】「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

【考案が解決しようとする課題】
【0003】
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。
【0004】
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。

【効果】

【0006】
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。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】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。
【図2】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。
【図3】本発明による電圧給電アンテナの回路図である。
【図4】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。
【図5】本発明による電圧給電アンテナの等価回路図である。
【図6】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。
【図7】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。

【0008】
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。
【0009】
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。
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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)
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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


(57)【要約】

【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。


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