JP2000201010A - アンテナの耐雷構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アンテナを耐雷構造として、架空地線より上
方となる電柱頂部に設置可能とする。 【解決手段】 上方に伸びた棒状のアンテナ３の頭部に
誘雷金具６を設け、誘雷金具とアンテナ本体１のアンテ
ナパターン５との間に１．５ｍｍのギャップを設け、ア
ンテナパターン５の銅箔の厚みを４２０μｍとした。更
に、誘雷金具６の長さをアンテナが送受信する周波数の
波長の４分の１以下の長さとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に電柱に設置さ
れ、携帯電話やＰＨＳをはじめ業務用無線等に利用され
るアンテナに関し、詳しくはそのアンテナの耐雷構造に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電柱に設置されている携帯電話や
ＰＨＳ或いは業務用無線等に利用されているアンテナ
は、落雷による被害を避けるために電柱頭部間に渡り配
設されている架空地線より下方に設置され、落雷に対し
て耐性を有する構成とはなっていなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の設
置位置では、扱う周波数が高く２ＧＨｚに近い周波数に
なると架空地線により電波が遮蔽されてしまい、良好な
感度を保てない場合があった。そこで本発明は、架空地
線より上方となる電柱頂部にアンテナを設置可能とする
アンテナの耐雷構造を提供することを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、棒状のアンテナ本体の先端に金
属製の誘雷金具を設け、その誘雷金具と前記アンテナ本
体のアンテナ素子との間に落雷時放電作用をするギャッ
プを設け、落雷電流が前記ギャップを介しアンテナ本体
を流れ、アンテナ外部に放出されるよう構成される。

【０００５】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、棒状のアンテナ本体が筒状の保護部材に収納され、
誘雷金具が前記保護部材の頭部に設けられた蓋状の金属
体であるよう構成される。

【０００６】請求項３の発明は、請求項１又は２の発明
において、誘雷金具の長さがアンテナが送受信する周波
数の波長の４分の１以下であるよう構成される。

【０００７】請求項４の発明は、請求項１，２又は３の
何れかに記載の発明において、棒状のアンテナ本体が、
２本のアンテナ素子を積み重ねた積み重ね形であり、双
方のアンテナ素子が直流的に導通状体にあるコリニアア
ンテナである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施の
形態の１例を、図面を基に詳細に説明する。図１，図２
は本発明に係るアンテナを示し、図１はアンテナ枠体の
説明図、図２はアンテナ本体を組み付けた様子を示して
いる。図１（ａ）に示すようにアンテナ３の枠体は、上
部が誘雷金具６で閉塞され、下部が固定筒７で閉塞され
た筒体２を中央に設け、その筒体内にアンテナ収容部３
ａを形成し、図２に示すようにアンテナ本体１をその収
容部３ａに収納し、筒体２により保護密封した構造とな
っている。

【０００９】筒体２はＦＲＰにより形成され、誘雷金具
６及び固定筒７は導電性の良好なアルミにより形成され
ている。また、８はスプリングであり筒体２が横方向の
応力に対し柔軟性を有し、折れ難くいよう形成されてい
る。

【００１０】そして、このアンテナ本体１は細長い長方
形基板４を２枚用いて形成され、基板上にマイクロスト
リップラインでアンテナ素子を形成したアンテナパター
ン５が両面に形成され、対向するパターン同士はスルー
ホール１０により連結されている。また、２枚の基板４
は図３（ｂ）に示すように上下２段に異なる指向性を有
するよう設置されたコリニアアレーアンテナとして形成
され、アンテナ本体１からは２本の同軸ケーブル９が伸
び、固定筒下端から引き出されている。

【００１１】誘雷金具６は、三角錐形状のキャップ金具
１１と放電金具１２とから成る蓋状の金属体で、キャッ
プ金具１１は下面に筒体先端部を挿入する円形凹部１３
が形成され、その中央には放電金具１２に連結する為の
ねじ孔１４が形成されている。また、円形凹部１３の内
側面にはゴム製の防水パッキン１５が埋め込まれ筒体２
上端を密封するようになっている。

【００１２】放電金具１２は、平坦な上面の中央にキャ
ップ金具１１を装着するためのねじ状突起１７が形成さ
れ、下部中央には円錐形の先端部を有する円柱形状の放
電突起１９が形成されている。また、放電突起１９に隣
接する放電金具１２の左右下部には放電突起１９の中心
軸に平行な断面が設けられ、その中に基板４に固定する
ためのねじ孔１２ａが形成されている。放電金具１２は
図２に示すように基板４にねじ１８により固定され、基
板４と放電金具１２とは互いの位置が固定される。但
し、図１（ａ）では放電金具１２を断面で示している
が、図１（ｂ），図２では側面を示している。

【００１３】一方、放電突起１９に対応する基板４の上
端中央には放電突起１９の形状に合わせたＵ字状の切り
欠き２２が形成され、その切り欠き２２の底部２２ａに
接する位置までアンテナ素子であるアンテナパターン５
が形成されている。そして、放電突起１９と切り欠き底
部２２ａ即ちアンテナパターン５との間に一定のギャッ
プＧを設けると共に、放電金具１２とキャップ金具１１
とを合わせた誘雷金具６の長さを送受信周波数の４分の
１以下となるようにした。

【００１４】具体的には、放電突起１９の先端と、アン
テナパターン５との間のギャップＧは１．５mmとし、誘
雷金具６と放電金具１２とを組み合わせた全体の長さは
３９mmとした。尚、この実施の形態では送受信周波数と
して１８９５〜１９１８．１ＭＨｚを想定している。ま
た、基板４に形成したアンテナパターン５は420 μm 厚
の銅箔で形成し、パターンの最も細い線幅を約４ｍｍと
し、このパターンに接続されて下方から引き出された同
軸ケーブルは３Ｄ−２ＷＥを使用している。

【００１５】図３は、上記アンテナの落雷時の電流の流
れを示し、（ａ）は落雷を受けて下部の同軸ケーブル９
から流れ出る様子を示し、（ｂ）はアンテナ本体を通過
する様子を示している。アンテナ頭部の誘雷金具６に落
雷すると、その電流は図示するようにギャップＧを介し
アンテナパターン５に放電して流れ込み、アンテナパタ
ーン５から固定筒７に流れ出て、取り付け金具等を経て
外部に流れ出たり、同軸ケーブル９のアース導体を通り
外部に流れ出ることが確認され、耐雷試験結果から、ア
ンテナ３は、３５kA＋２４／５７μs のインパルス電流
に耐えることが確認されている。尚２１は同軸ケーブル
アース導体と固定筒７を電気的に連結するアース導体で
あり、落雷電流はこのアース線２１を経て固定筒へ流れ
出るようになっている。

【００１６】このように、ギャップＧを設けることで、
誘雷金具６とアンテナ本体１とは通常導通状態にはない
し、誘雷金具６は信号周波数に対して短く形成してある
ので、誘雷金具６がアンテナの指向性を乱すようなこと
はなく、アンテナの特性を良好に維持させることができ
る。

【００１７】図４は上記アンテナを電柱頂部に組み付け
た様子を示し、点線は落雷電流の流れを示している。図
示するように、アンテナ３は２本１組で架空地線２４よ
り高い電柱２５の最上部に設置され、アンテナ下端から
引き出された同軸ケーブル９は電柱２５の途中に設けら
れたセルステーション２６に接続され、このセルステー
ション２６から電話回線に接続されたり、アース線２７
が引き出されたりしている。そして、図示するように左
側のアンテナ３に落雷があったならば、その落雷電流は
架空地線２４へ流れ出ると共に、同軸ケーブル９を通り
セルステーション２６のアース線からも分散されて流れ
去って行く。

【００１８】尚、図４において、セルステーション２６
とは２本のアンテナ３，３の計４個のアンテナから最良
の状態のアンテナを１つ選び出して接続すると共に、送
受信機を内蔵するものであり、２８はアンテナの取り付
け金具である。また、上記実施の形態では誘雷金具を筒
体頭部を密閉する蓋状の金属体として形成しているが、
アンテナ素子を形成している基板上にパターン形成して
平面状に設けても良く、この場合は筒体頭部はあらかじ
め密閉形成しておけばよい。また、マイクロストリップ
ラインで構成したアンテナの耐雷構造を示しているが、
アンテナは同軸で構成しても良いし、同軸ダイポール構
造であっても良い。

【００１９】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１，２の発
明によれば、アンテナに落雷があっても、誘雷金具に落
ちた落雷電流はギャップ及びアンテナ素子である基板上
のアンテナパターンを通過し外部に放出されるし、誘雷
金具とアンテナ素子とは通常導通状態には無いので、ア
ンテナの性能に影響を及ぼすことがない。

【００２０】請求項３の発明によれば、請求項１，２の
効果に加えて、誘雷金具は扱う周波数の波長に対して十
分短いので、アンテナの指向性を乱すことがない。

【００２１】請求項４の発明によれば、２本のアンテナ
素子が直流的に導通状体にあるので、落雷電流はアンテ
ナ素子全体を流れて、アンテナに接続された信号ケーブ
ルやアンテナ取り付け金具に流れ出て行くため、落雷電
流に対する各部材の負担が軽減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るアンテナの耐雷構造の実施の形態
の１例を示し、（ａ）はアンテナ枠体の説明図、（ｂ）
はその頭部拡大図である。

【図２】アンテナ本体を示し、（ａ）は図１の枠体にア
ンテナ本体を設けた要部断面図であり、（ｂ）はアンテ
ナ本体の裏面図である。

【図３】図１のアンテナに落雷電流が流れる様子を示す
説明図であり、（ａ）落雷を受けて同軸ケーブルから流
れ出る様子を示し、（ｂ）はアンテナ本体を通過する様
子を示している。

【図４】図１のアンテナを電柱頂部に設置した様子を示
す概略図である。

【符号の説明】

１・・アンテナ本体、２・・筒体、３・・アンテナ、５
・・アンテナパターン、６・・誘雷金具、１１・・キャ
ップ金具、１２・・放電金具、１９・・放電突起、Ｇ・
・ギャップ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 棒状のアンテナ本体の先端に金属製の誘
   雷金具を設け、その誘雷金具と前記アンテナ本体のアン
   テナ素子との間に落雷時放電作用をするギャップを設
   け、落雷電流が前記ギャップを介しアンテナ本体を流
   れ、アンテナ外部に放出されるようにしたアンテナの耐
   雷構造。
2. 【請求項２】 棒状のアンテナ本体が筒状の保護部材に
   収納され、誘雷金具が前記保護部材の頭部に設けられた
   蓋状の金属体である請求項１記載のアンテナの耐雷構
   造。
3. 【請求項３】 誘雷金具の長さがアンテナが送受信する
   周波数の波長の４分の１以下である請求項１又は２記載
   のアンテナの耐雷構造。
4. 【請求項４】 棒状のアンテナ本体が、２本のアンテナ
   素子を積み重ねた積み重ね形であり、双方のアンテナ素
   子が直流的に導通状体にあるコリニアアンテナである請
   求項１，２又は３の何れかに記載のアンテナの耐雷構
   造。