JP2002190705A

JP2002190705A - 小型アンテナ

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Publication number: JP2002190705A
Application number: JP2000389262A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Yamamoto; 清志山本
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2002-07-05

Abstract

(57)【要約】【課題】広い周波数帯をカバーする受信アンテナとし
て特に好適な、感度の高い巻き線型の小型アンテナを得
る。【解決手段】外側に向いて開放された外周溝２と、こ
の外周溝の底面ないし側面を形成している非磁性体金属
の枠状芯材１と、外周溝２に巻回された被覆導線３とを
備える。被覆導線３を一方向にのみ巻回した二次元構造
と、交差する二方向又は三方向に巻回した三次元構造の
ものとが可能であり、三次元構造のものが指向性低減の
点で勝れている。枠状芯材は、ブロック状の絶縁基材の
外周溝に非磁性金属材を配置して形成できる。枠状芯材
の枠の開口面部分に当該枠状芯材１と絶縁された非磁性
金属箔１３を配置することにより、ノイズを低下させ、
周波数帯域を拡げることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中波、短波、超短
波（ＶＨＦ）、極超短波（ＵＨＦ）の受信アンテナない
し広い周波数帯をカバーする受信アンテナとして特に好
適な巻き線型の小型アンテナに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ラジオＡＭ中波放送の小型受信ア
ンテナとして、フェライトバーアンテナが存在してい
た。フェライトバーアンテナは、磁性体金属粉を焼結し
た棒状のフェライトを芯材として絶縁導線を巻き付けた
小型の機器内蔵アンテナである。またＦＭ放送用の巻き
線型受信アンテナとして、合成樹脂コアに絶縁導線を巻
きつけたものが一部用いられていた。

【０００３】しかし、ＨＦ短波放送、ＶＨＦ及びＦＭ放
送等の機器内蔵型受信アンテナや、移動体向けＴＶ受信
機用の受信アンテナにおいては、金属パイプで構成され
必要に応じて１ｍ前後伸長するロッドアンテナの使用が
一般的で、これを機器の外に突出する形で設けるのが通
例であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしロッドアンテナ
は、機器の外部に突出して設けられ、手で伸縮したり方
向を変えたりして使用するので、損傷しやすく、組立や
機器への取付けも面倒である。一方、ＦＭ放送やＶＨ
Ｆ、ＵＨＦ等の短波ないし超短波領域における巻き線型
のアンテナは、周波数帯域が狭く、指向性があり、利得
も低いという問題点があった。

【０００５】本発明は、ロッドアンテナに代わる感度の
高い小型アンテナを得ることを課題としてなされたもの
で、更に、電波利用技術の世界で長年渇望され実現が待
たれていた、周波数帯域の広い磁界型アイソトロピック
アンテナ（磁界型三次元全方向性受信アンテナ）を得る
ことを課題としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の小型アンテナ
は、外側に向いて開放された外周溝２と、この外周溝の
底面ないし側面を形成している非磁性体金属の枠状芯材
１と、前記外周溝に巻回された被覆導線３とを備えたも
のである。

【０００７】上記発明は、被覆導線３を一方向にのみ巻
回した二次元構造のものと、被覆導線３を互いに交差す
る二方向又は三方向に巻回した三次元構造のものとが可
能であり、三次元構造のものが指向性低減の点で勝れて
いる。また上記発明は、断面Ｕ字形の非磁性金属材で内
側が空洞となった枠縁状の枠状芯材を形成する構造と、
ブロック状の絶縁基材に外周溝を形成してその溝内に非
磁性金属材を配置することにより枠状芯材を形成する構
造とが可能である。

【０００８】枠縁状の枠状芯材を備えたこの発明の小型
アンテナは、外周溝２が底面と一体の溝側面を有するＵ
字形断面の枠状芯材１の周縁によって形成される。この
場合において、枠状芯材の枠の開口面部分に当該枠状芯
材１と絶縁された非磁性金属箔１３を配置することによ
り、ノイズを低下させ、周波数帯域を拡げることができ
る。

【０００９】枠縁状の枠状芯材を備えた二次元構造のこ
の発明のアンテナは、枠形状を正方形ないし矩形とし、
被覆導線３として約１０ｍ前のビニル被膜メッキ銅線
（５芯以上が好ましく、７芯程度が特に好ましい）を巻
き付けたもので、出力がダイポールアンテナを大幅に上
回るが、パターンは８の字形である。指向性をなくすに
は、正方形の枠形状が有利である。ＴＶ受信の場合は立
てて使用することになるが、指向性を無くすることは困
難である。周波数範囲は広く、中波からＵＨＦ（１２０
０ＭＨｚ）まで対応可能である。この構造はアンテナが
扁平な形状となるので、携帯用の機器に内蔵するアンテ
ナとしても好適である。

【００１０】指向性を軽減するには、正六面体形状や球
形等の三次元形状を基本にして、互いに直交する方向に
絶縁導線３を巻回する構造とする。これにより、指向性
が大幅に軽減される。

【００１１】三次元構造を採用するには、合成樹脂やセ
ラミック等の絶縁材からなる基体ブロックの外周に外周
溝２を交差する方向に形成し、当該外周溝内に巻回され
た非磁性金属線材ないし非磁性金属帯板材で枠状芯材１
を形成するのが実用的である。更に基体ブロック１０を
有する構造では、当該基体ブロック１０の外周溝２を形
成していない部分の外表面に枠状芯材１と絶縁された非
磁性金属箔１３を真空蒸着等により添着することで、前
述したノイズ低減と周波数帯域の拡大を容易に実現でき
る。

【００１２】なお、基体ブロック１０として周縁に外周
溝２を形成した矩形ないし円形の厚板状のブロックを用
いることにより、二次元構造のアンテナにおいても上記
特徴を得ることができる。

【００１３】好ましい三次元構造のアンテナは、基体ブ
ロック１０が正六面体ないし球体の三次元ブロックであ
り、その外周面には互いに直交する方向の複数の外周溝
２が形成されている構造である。被覆導線３は、５芯以
上のより線を芯線とするビニル被覆メッキ銅線とし、枠
状芯材１は、基体ブロックに形成した外周溝の底面にア
ルミニウム線材やアルミニウム帯板を巻回することによ
り容易に形成できる。

【００１４】この発明のアンテナの外周溝２に巻回され
た被覆導線からなるアンテナ線３は、磁界波動エネルギ
ーを磁力に変換し、電磁波から高周波電流を取り出して
いる。そのためある程度の長さが必要であるが、長すぎ
ると線全体の通過抵抗が過大となり、効率不良となる。
通過抵抗を少なくするには、被覆導線として５芯以上の
より線を使用して、表皮抵抗を緩和する。また、２系統
直交する独立アンテナを電流合成するため、ほぼ完全な
無指向性を得る。

【００１５】アルミニウム帯板等からなる枠状芯材１
は、アンテナ線３と疎結合され、アンテナ線に入る電流
を増やし、周波数範囲を高い方に広げる作用を有する。
また基体ブロックの表面に添着されたアルミ箔等の非磁
性金属箔は、アンテナの効率を少し悪化させるが、出力
線に入る電磁波の低周波数のノイズを大幅に減少させ、
空間的手法によるハイパスフイルター（ＨＰＦ）の作用
をする。

【００１６】この発明の三次元構造のアンテナをＴＶ受
信に使用したときは、ＶＨＦ、ＵＨＦ共用で全方向受信
が可能で、電波吸収の中心部分が立体空間上の一点に集
約するため、ゴーストが発生しない。

【００１７】標準ダイポールアンテナを基本に利得を比
較した場合、中心周波数部分でややそれを上回り、ほぼ
等しい実用周波数範囲を規定すれば、２０−２００００
ＭＨｚ（２ＧＨｚ）までの周波数範囲で使用できる。

【００１８】更にこの発明のアンテナの特徴として、基
本的に磁界アンテナとしての長所を備えていること、枠
状芯材の電気的共振作用による誘導作用が得られるこ
と、巻き線型アンテナと枠型アンテナの相互誘導作用に
より、エネルギー効率の向上があること、フェライトア
ンテナのような磁界ヒステリシスが少ないこと、という
特徴がある。

【００１９】巻き線型のアンテナは、電波の磁界の成分
に直接感応して電流を取り出すが、芯材が非磁性体金属
であるため、芯材によるリアクタンス効果（周波数の低
下）が過大にならず、適度に作用し、広い範囲の周波数
に対応させることができる。そしてこの非磁性体金属の
枠状芯材に長い被覆導線を巻さ付けることで受信電流を
増大させ、高利得が得られる。この際に被覆導線の芯線
としてより線を用いることにより、表皮効果が低減し、
得られる電流の伝送効率が向上する。

【００２０】上記構造のアンテナは、三次元的（キュー
ビカル）に全方向特性の高利得アンテナが得られる。受
信専用アンテナとしてダイポールアンテナ相当の電流が
とれ、ＴＶ受信用アンテナとして通常電界室内で６０ｄ
Ｂマイクロボルトメーターレベルの高い能力を有する。
また、対応周波数範囲は、ＡＭ中波、短波、ＶＨＦ、Ｕ
ＨＦと、０．５ＭＨｚより１２００ＭＨｚの超広帯域性
能が得られる。更に機械によるコイル巻きが可能で大量
生産が可能である。

【００２１】磁界の変動に直接感応する巻き線型のアン
テナを受信回路に不用意に接近させると、中間周波数発
振等の不要輻射により受信不能となるが、少し間隙を隔
てて遮蔽接地坂６を配置して電磁シールドすることによ
り、ＦＭ放送受信等においてロッドアンテナを機器外に
配置したと同様な作用を発揮させることができる

【００２２】本発明のアンテナは、以下に述べるような
様々の特徴を有する。第１の特徴は、アンテナの専有面
積が小さく、小型の機器への内蔵が可能なことである。
第２の特徴は、受信周波数範囲が広く、中波から極超短
波までの広い周波数帯域で効率（感度、Ｓ／Ｎ比）が優
れていることである。第３の特徴は、三次元空間での指
向性が少ないことである。更に第４の特徴は、構造が単
純で量産性に優れることである。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１及び図２は、この発明の第１
実施例を示した図で、枠縁状の枠状芯材を備えた二次元
構造のものの例である。図示実施例のものでは、底辺及
び高さが略１０ｍｍのコの字形（角張ったＵ字形）断面
のアルミニウム引抜材の両端を斜め４５度に切断して得
られる各２本の長辺材と短辺材の両端を溶接することに
より、長辺が略７５ｍｍ、短辺が略５０ｍｍの矩形の枠
状芯材１を形成している。角張ったＵ字形断面の開放部
分は、枠の外周側を向いており、従って枠状芯材１の外
周には、外周溝２が形成される。この外周溝には長さ約
１０ｍのビニル被覆メッキ銅線３が巻回されている。枠
状芯材１の短辺の内側一箇所には、絶縁材からなる端子
板５が固定されており、ビニル被覆メッキ銅線３の両端
は、この保持板上の端子５１、５２に接続されている。

【００２４】上記構造のアンテナ９は、例えばテレビジ
ョン受像機用の室内アンテナとして用いるときは、ガラ
ス窓の内側に枠状芯材１の枠面を垂直方向にして設置
し、端子の１個５２を接地（アース）し、他方を受像機
のアンテナ端子に接続する。

【００２５】上記構造のアンテナを機器に内蔵するとき
は、アンテナ本体９をその枠寸法に略等しい平面積を有
する遮蔽兼接地板６に必要間隙を隔てて絶縁保持材７で
保持固着し、枠状芯材１に巻回された被覆導線３の一端
を上記遮蔽兼接地板６に接続し、他端をアンテナ出力と
して受信回路８に接続する。

【００２６】すなわち、図２に示すように、アンテナ本
体９と機器の回路基板８との間に、アンテナ本体９の枠
寸法と略同寸法の金属板からなる遮蔽兼接地板６を配置
し、この遮蔽兼接地板６とアンテナ本体９及び回路基板
８とを絶縁材からなるスペーサ７で所定間隔を隔てて保
持した状態で、機器のケースに内蔵する。アンテナ本体
９のビニル被覆銅線の一端は、遮蔽兼接地板６に接続
し、他方はアンテナ出力端子として回路基板のアンテナ
接続端に接続する。なお、このような内蔵構造を採用す
る場合には、アンテナ本体９に保持板５を設けないで、
ビニル被覆銅線３の両端を直接遮蔽兼接地板６及び回路
基板８に接続してやればよい。なお、遮蔽兼接地板６に
は、回路基板８の接地パターンも接続される。

【００２７】図３はこの発明の第２実施例を示した図
で、合成樹脂やセラミック等からなる基体ブロック１０
を備えた３次元構造のものの例である。この第２実施例
の基体ブロック１０は、正六面体に成形された合成樹脂
成形品で、その外表面に互いに直交する方向の２本の外
周溝２ａ、２ｂが形成されている。この外周溝には底面
にアルミニウム帯板を巻回して枠状芯材を形成した後、
更にその上にビニル被覆銅線からなるアンテナ線３を巻
回している。

【００２８】図４及び図５は、より好ましい３次元構造
の第３実施例を示した図で、この第３実施例のもので
は、合成樹脂製の基体ブロック１０は球形となってお
り、その外表面に互いに直交する方向の外周溝２ａ、２
ｂが形成されている。外周溝２ａ、２ｂの底面には、ア
ルミニウム線材１１が巻回され、その上にアルミニウム
帯板１２が巻回されて、この両者１１、１２により非磁
性金属からなる枠状芯材１が形成されている。枠状芯材
１の上に巻回されたビニル被覆銅線からなるアンテナ線
３は、１本のアンテナ線を互いに直交する外周溝２ａと
２ｂとに交互に巻回されている。アンテナ線３は外周溝
２の空洞内に収まるように巻回される。そのため、２つ
の外周溝２ａ、２ｂが交差する部分の溝深さは、他の部
分より深くなっている。外周溝２が形成されていない部
分の基体ブロックの外表面には、アルミニウム箔１３が
貼着されている。

【００２９】この発明の実用的な実施例の製造過程を
は、例えば次のようなものである。基体ブロックは，合成樹脂等の絶縁体の成型品と
し、例えば直径４５ｍｍの球体として、表面の大半（外
周溝の内側面以外の部分）にアルミ箔が張り付け又は蒸
着する。電流発生用外周溝は、基体ブロックの整形時に互い
に直交する方向に２系統（図４のＡ系統とＢ系統）設け
られており、溝微寸法は、例えば直径４５ｍｍの基体ブ
ロックに対して幅８ｍｍ、深さ１０ｍｍ程度とする。溝
底部にアルミ基底線（１．２ｍｍ）巻き付け、その上に
アルミ板を張り付け、Ａ系統とＢ系統の間を絶縁する。アンテナ線（高周波出力給電線）は、０．２ｍｍの
太さの５芯以上のメッキ線仕様のビニール電線１０．５
ｍをＡ系統、Ｂ系統連続して交互に一定方向に巻き付け
る。

【００３０】

【発明の効果】(１)一般的な磁界主導型アンテナの長所
として、小さなアンテナで大きな利得が得られ、周波数
範囲が広く、電気的ノイズ対抗能力の圧倒的長所が判明
した。 (２)効果作用として、(Ａ)磁界変動を直接電流変動に変
換する。(Ｂ)電流変動特性を芯材アンテナで安定させ
る。(Ｃ)アルミ箔の作用でノイズシールド効果が生じ
る。 (３)指向特性の三次元的な均等化により、ＴＶ受信にお
けるゴーストの原因を除去軽減される。 (４)アナログ受信における映像の映りの障害となる画面
のにじみ、色ぶれなどが電気的ノイズフィルターを通し
て解消する。 (５)放送モニター画面とまったく遜色ない画面が室内設
置アンテナでも得られる。

【００３１】本発明のアンテナを用いればラジオ、ラジ
カセ、液晶を用いた携帯型ＴＶ受像機等から外部に突出
するロッドアンテナを不要にすることができる。また自
動車の車内後方に装置し、車外に突出するアンテナを不
要にし、ＦＭ放送受信、ＴＶ放送受信、文字放送、デー
ター放送、ＦＭ見えるラジオ放送サービス等のマルチメ
ディアの受信利用を可能にできる。またパソコン機器に
内蔵して室内でＦＭ放送、ＴＶ放送等を外部アンテナな
しで受信することが可能である。

【００３２】また無線による機器遠隔操作に使用する場
合、外部アンテナの必要がないばかりか、三次元的の指
向性が少なく、操作エラーを大幅に滅少でき、人命を預
かる機器の無線操作等ににおいて十分な信頼性を得るこ
とができる。また航空機、船舶等の移動体に搭載し、外
部へのアンテナを装着せず（窓際で）ラジオ、ＴＶ放送
の受信が可能である。

【００３３】上記の様に本発明を用いれば、人類の無線
利用の量的、質的向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のアンテナの一実施例を示す斜視図

【図２】この発明のアンテナを受信回路に取付けた状態
を示す側面図

【図３】この発明のアンテナの第２実施例を示す斜視図

【図４】この発明のアンテナの第３実施例を示す斜視図

【図５】この発明のアンテナの第３実施例のアンテナの
周溝部を示す拡大断面図

【符号の説明】

１枠状芯材２周溝３被膜導線６遮蔽兼接地板７絶縁保持材８受信回路９アンテナ本体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外側に向いて開放された外周溝(2)と、
この外周溝の底面を形成している非磁性体金属の枠状芯
材(1)と、前記外周溝に巻回された被覆導線(3)とを備え
た、小型アンテナ。
【請求項２】外周溝(2)がその底面と一体の溝側面を
有するＵ字形断面の枠状芯材で形成されている、請求項
１記載の小型アンテナ。
【請求項３】枠状芯材の枠の開口面部分に当該枠状芯
材(1)と絶縁された非磁性金属箔(13)が配置されてい
る、請求項２記載の小型アンテナ。
【請求項４】外周溝(2)が絶縁材からなる基体ブロッ
クの外周に形成され、枠状芯材(1)が当該外周溝内に巻
回された非磁性金属線材ないし非磁性金属帯板材であ
る、請求項１記載の小型アンテナ。
【請求項５】基体ブロック(10)の外周溝(3)を形成し
ていない部分の外表面に枠状芯材(1)と絶縁された非磁
性金属箔(13)が添着されている、請求項４記載の小型ア
ンテナ。
【請求項６】基体ブロック(10)が周縁に外周溝(3)を
形成した矩形ないし円形の厚板状のブロックである、請
求項４又は５記載の小型アンテナ。
【請求項７】基体ブロック(10)が立方体状ないし球状
の三次元ブロックであり、その外周面には互いにち交差
する方向の複数の外周溝(3a,3b)が形成されている、請
求項４又は５記載の小型アンテナ。
【請求項８】被覆導線がより線を芯線とするビニル被
覆銅線である、請求項１から７のいずれか１記載の小型
アンテナ。