JP2001196836A - 二周波共用ヘリカルアンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】ヘリカルエレメント１の先端に、その共振
周波数f₁に接近した共振周波数Φf₁を有する並列共振回
路Ｂを備える。ヘリカルエレメント１の巻き方向と並列
共振回路Ｂのコイル２の巻き方向は同じ向き、逆向きの
どちらでも良い。 【効果】この並列共振回路Ｂにより、第一の周波数f₁と
第二の周波数f₂の間に共振周波数Φf₁を有するものとす
ることができ、それによって使用可能な二つの周波数の
間隔を従来の場合より接近させることができる。ヘリカ
ルエレメント１の巻き方向と並列共振回路Ｂのコイル２
の巻き方向とを逆向きとした場合には、使用可能な二つ
の周波数の間隔を両者の巻き方向を同じ向きとした場合
よりさらに接近させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導体線をらせん状
に巻いて放射素子とした二周波共用単一型ヘリカルアン
テナに関し、特に、小型の無線機器に使用すると好都合
なものである。

【０００２】

【従来の技術、発明が解決しようとする課題】例えば、
デュープレックス通信において送・受周波数が接近して
いる場合にあっては、通常の小型アンテナでは使用可能
な周波数帯域が狭くなるため、いずれかの周波数に同調
させざるを得ず、両方の周波数をカバーし切れない。

【０００３】このような異なる二つの周波数帯に対応で
きる様にするためには、例えば図４に示す様に、複雑な
マッチング回路4'をアンテナ回路中に組み込まなければ
ならない。これに代わるものとして、通常のアンテナの
下部、すなわち、アンテナ給電部に並列共振回路B'を入
れたり（図５参照）、あるいは、アンテナエレメント1'
の途中に並列共振回路B'を入れたものがある（図６参
照）。

【０００４】これらの場合に用いられる並列共振回路B'
は、コイル2'とコンデンサ3'とを並列に接続してアンテ
ナエレメント1'の共振周波数f₁' とほぼ同じ周波数に共
振させることができるようにしたもので、この並列共振
回路B'により第一の周波数f₁'帯と第二の周波数f₂' 帯
の間に共振周波数を有するものとすることができ、それ
によって異なる二つの周波数f₁' 、f₂' 帯でアンテナの
使用を可能ならしめたものである。

【０００５】ところが、図５に示すアンテナの場合に
は、ＶＨＦ帯とＵＨＦ帯で使用可能なアンテナの様に、
使用可能な二つの周波数f₁' 、f₂' の間隔が、例えば、
150MHz帯と400MHz帯という様に大きく離れてしまう。

【０００６】一方、図６に示すアンテナの場合には、並
列共振回路B'より上側にもアンテナエレメント1"を配置
しなければならない。このアンテナエレメント1"を配置
することにより、一つの周波数f₁' 帯では接合部のイン
ピーダンスが無限大となり、それより上側の並列共振回
路B'とアンテナエレメント1"は電気的に切り離され、ま
た、一つの周波数f₁' 帯よりも低い周波数f₂' 帯では、
並列共振回路B'が短縮コイルとして作用し、異なる二つ
の周波数f₁' 、f₂' 帯での使用が可能となる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このように、従来の場合
には、二周波共用アンテナとするために複雑な構造とせ
ざるを得なかったり、使用可能な二つの周波数の間隔が
大きく離れているなどの欠点を有しており、それらの改
善が望まれていた。そこで、本発明では、導体線をらせ
ん状に巻いて放射素子としたヘリカルアンテナを取り入
れ、図１に示すように、このヘリカルエレメント１の先
端に、その共振周波数f₁に接近した共振周波数Φf₁を有
する並列共振回路Ｂを備えたものとする。

【０００８】この並列共振回路Ｂはコイル２とコンデン
サ３とを並列に接続したもので、ヘリカルエレメント１
の巻き方向とこの並列共振回路Ｂのコイル２の巻き方向
は同じ向き、逆向きのどちらでも良い。

【０００９】このようにすることにより、第一の周波数
f₁帯と第二の周波数f₂帯の間に共振周波数Φf₁を有する
ものとすることができ、それによって使用可能な二つの
周波数の間隔を従来の場合における使用可能な周波数f₁
とf₂の間隔より接近させることができる。

【００１０】その理由としては、以下のことが考えられ
る。すなわち、ある共振周波数を持つヘリカルエレメン
ト１の先端に、そのヘリカルエレメント１の共振周波数
に近い共振周波数を持つ並列共振回路Ｂを配置すると、
相互インダクタンスの影響によってそれぞれの共振周波
数は変化するが、相互インダクタンスの影響を考慮して
ヘリカルエレメント１と並列共振回路Ｂを設計すれば、
ヘリカルエレメント１と並列共振回路Ｂの接合部付近に
インピーダンスが無限大になる部分が生じる。これによ
り、先端に並列共振回路Ｂを設けたヘリカルアンテナも
図６に示すアンテナの場合と同様に、インピーダンスが
無限大となる部分から上側が電気的に切り離された共振
周波数f₁と、ヘリカルエレメント１＋並列共振回路Ｂの
インダクタンス＋相互インダクタンスにより、f₁の共振
周波数より低い所にf₂の共振周波数を持つ二波共用アン
テナになると考えられる。

【００１１】ヘリカルエレメント１の巻き方向と並列共
振回路Ｂのコイル２の巻き方向とを同じ向きにして実験
した結果、図３(a) のグラフに示す様に、140MHz帯で12
7.5MHz（点１）と149.3MHz（点２）という20MHz 近くに
まで接近した二つの周波数を持つアンテナとして動作す
ることを確認できた。なお、図３(a) はこの場合のＳＷ
Ｒ(Standing Wave Ratio) 特性を示すグラフである。

【００１２】特に、図１(b) に示すように、ヘリカルエ
レメント１の巻き方向と並列共振回路Ｂのコイル２の巻
き方向とを逆向きにすると、使用可能な二つの周波数の
間隔を図１(a) に示す構成とした場合よりさらに接近さ
せることができる。すなわち、ヘリカルエレメント１の
巻き方向と並列共振回路Ｂのコイル２の巻き方向とを逆
向きにした方が、二つの共振周波数の差が小さくなる。

【００１３】その理由としては、以下のことが考えられ
る。すなわち、ヘリカルエレメント１と並列共振回路Ｂ
のコイル２とを同一線上に直列に接続したとき、両者の
巻き方向が同じ場合と逆の場合Ｋそれぞれの合成インダ
クタンスＬ、L'は、以下の様になる。 (a) 両者の巻き方向が同じ場合 Ｌ＝L₁＋L₂＋2M (b) 両者の巻き方向が逆の場合 L'＝L₁＋L₂−2M ここに、 L₁：ヘリカルエレメント１の自己インダクタンス L₂：コイル２の自己インダクタンス 2M：相互インダクタンス

【００１４】両式から明らかな様に、ヘリカルエレメン
ト１の巻き方向とコイル２の巻き方向とを逆向きにした
場合の方が同じ向きとした場合より合成インダクタンス
は小さい。従って、上述した第一の共振周波数f₁とそれ
より低い所に現れる第二の共振周波数f₂との差は、両者
の巻き方向を逆にした場合、すなわち、図１(b) に示す
構成とした場合の方が同じ向きにした場合、すなわち、
図１(a) に示す構成とした場合よりも小さくなる。

【００１５】ヘリカルエレメント１の巻き方向と並列共
振回路Ｂのコイル２の巻き方向とを逆向きにして実験し
た結果、図３(b) のグラフに示す様に、140MHz帯で137.
5MHz（点１）と149.3MHz（点２）という10MHz 程度にま
で極めて接近した二つの周波数を持つアンテナとして動
作することを確認できた。なお、図３(b) はこの場合の
ＳＷＲ(Standing Wave Ratio) 特性を示すグラフであ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明によるヘリカルアンテナの
好ましい実施の形態を、図１に示す。図１において、図
面符号４はケーブルなどからなる導体線で、この導体線
４にヘリカルエレメント１が直列に接続され、さらに、
その先端に並列共振回路Ｂが直列に接続されている。こ
の並列共振回路Ｂはコイル２とコンデンサ３とを並列に
接続したもので、ヘリカルエレメント１の共振周波数f₁
に接近した共振周波数Φf₁を有し、前記共振周波数f₁に
接近した周波数に共振させることができるものである。

【００１７】図１に示すように、この並列共振回路Ｂは
ヘリカルエレメント１と同一線上に配置することがで
き、それによってヘリカルアンテナＡを通常のヘリカル
アンテナとほぼ同じ形状とすることができる。ヘリカル
エレメント１と並列共振回路Ｂのコイル２は、例えば、
銅線からなるものとすることができる。なお、図１にお
いて、図面符号５は前記導体線４に接続されているコン
デンサである。

【００１８】図１(a) に示す場合にあっては、ヘリカル
エレメント１の巻き方向と並列共振回路Ｂのコイル２の
巻き方向とを同じ向きとし、図１(b) に示す場合にあっ
ては、ヘリカルエレメント１の巻き方向と並列共振回路
Ｂのコイル２の巻き方向とを逆向きとしてある。両図に
示す場合とも、使用可能な二つの周波数の間隔を少なく
とも従来の場合より接近させることができるが、特に、
図１(b) に示すように、ヘリカルエレメント１の巻き方
向と並列共振回路Ｂのコイル２の巻き方向とを逆向きと
した場合には、上述したように、使用可能な二つの周波
数の間隔を両者の巻き方向を同じ向きとした（図１(a)
に示す）場合よりさらに接近させることができる。な
お、ヘリカルエレメント１の巻き方向は右巻き、左巻き
のいずれでも良く、それと同じ向きにするか、逆向きに
するかによって並列共振回路Ｂのコイル２の巻き方向が
自ずと決まる。

【００１９】本発明によるヘリカルアンテナは、使用可
能な二つの周波数とも1/4 波長のアンテナとして動作す
るものである。従って、従来の場合のように、複雑なマ
ッチング回路を必要とせず、低コストのアンテナとする
ことができる。また、本発明によるヘリカルアンテナは
小型化が可能であるから、小型化・デザイン化された無
線機器に対しても違和感がない。

【００２０】

【実施例】本発明によるヘリカルアンテナの最も好まし
い一例を図２に示す。なお、図２において、図１に示す
品名と同じものについては同じ図面符号で示す。図２に
おいて、図面符号６は、ＡＢＳ（アクリルニトリル−ブ
タジエン−スチレン）樹脂などからなるカバーであり、
ナット７によりシャーシー８に取り付けられている。カ
バー６は黒色その他の色に着色することができる。な
お、カバー６の実際の寸法は大径部分の外径が18mm、そ
れより先側の小径部分の外径が15mm、長さは 114mmで、
全体として極めて小さいものである。

【００２１】そして、このカバー６内には絶縁体９を介
してらせん状のヘリカルエレメント１が配置されてい
る。このヘリカルエレメント１の先端には、このヘリカ
ルエレメント１の巻き方向と逆方向に巻かれているコイ
ル２とコンデンサ３とが接続されている。コイル２とコ
ンデンサ３とは並列に接続されており、これが図１にお
いて図面符号Ｂで示す並列共振回路である。この並列共
振回路Ｂはヘリカルエレメント１と同一線上に配置する
ことができ、それによってヘリカルアンテナＡを通常の
ヘリカルアンテナとほぼ同じ形状とすることができる。

【００２２】ヘリカルエレメント１と並列共振回路Ｂの
コイル２は、ともに直径１mm程度の銅線からなってい
る。前記ヘリカルエレメント１の下端は、上部金具10を
介して同軸ケーブル11（図１の導体線４がこれに相当す
る）に接続されており、また、この同軸ケーブル11には
コンデンサ５が接続されている。その他図面において、
12はケーブルクランプ、13は基部金具、14は歯付座金、
15はスポンジテープである。

【００２３】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、従来の場
合より接近した二つの周波数を持つアンテナとすること
ができる。

【００２４】特に、請求項２記載の発明によれば、使用
可能な二つの周波数の間隔を請求項１記載の発明の場合
よりさらに接近させることができる。

【００２５】また、請求項１及び２記載のアンテナは、
使用可能な二つの周波数とも1/4 波長のアンテナとして
動作するから、従来の場合のように、複雑なマッチング
回路を必要とせず、低コストのアンテナとすることがで
きる。

【００２６】さらに、請求項１及び２記載の発明によれ
ば、小型のアンテナとすることができるから、小型化・
デザイン化された無線機器に対し違和感のないアンテナ
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるヘリカルアンテナの回路図で、
(a) はヘリカルエレメントの巻き方向と並列共振回路の
コイルの巻き方向とを同じ向きとした場合を、(b) はヘ
リカルエレメントの巻き方向と並列共振回路のコイルの
巻き方向とを逆向きとした場合を示す。

【図２】本発明によるヘリカルアンテナの最も好ましい
一例を示す縦断面図である。

【図３】本発明によるヘリカルアンテナのＳＷＲ特性を
示すグラフで、(a) はヘリカルエレメントの巻き方向と
並列共振回路のコイルの巻き方向とを同じ向きとした場
合のＳＷＲ特性を、(b) はヘリカルエレメントの巻き方
向と並列共振回路のコイルの巻き方向とを逆向きとした
場合のＳＷＲ特性を示す。

【図４】マッチング回路を備えた従来の二周波共用アン
テナの一例を示す概略図である。

【図５】アンテナの下部、すなわち、アンテナ給電部に
並列共振回路を入れた通常の二周波共用アンテナの一例
を示す概略図である。

【図６】アンテナの途中に、並列共振回路を入れた通常
の二周波共用アンテナの一例を示す概略図である。

【符号の説明】

Ａ…ヘリカルアンテナ、Ｂ…並列共振回路、１…ヘリカ
ルエレメント、２…コイル、３…コンデンサ、４…導体
線、６…カバー、８…シャーシー、11…同軸ケーブル。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ヘリカルエレメント１の先端に、その共振
   周波数f₁に接近した共振周波数Φf₁を有する並列共振回
   路Ｂを備えたことを特徴とする二周波共用ヘリカルアン
   テナ。
2. 【請求項２】ヘリカルエレメント１の巻き方向と並列共
   振回路Ｂのコイル２の巻き方向とを逆向きとしたことを
   特徴とする請求項１記載の二周波共用ヘリカルアンテ
   ナ。