JP2004134922A

JP2004134922A - Antenna

Info

Publication number: JP2004134922A
Application number: JP2002295728A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Ozawa; 小沢　正彦
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2002-10-09
Filing date: 2002-10-09
Publication date: 2004-04-30

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antenna of a mobile body such as a ship for transmitting/receiving a wireless signal of a comparatively long wavelength. <P>SOLUTION: When a laterally long opening 400 (window or the like) exists on an outer metallic wall of a vehicle or a ship, insulating supports 406-1 to 406-4 for supporting an opening frame 402 and a window glass pane or the like are properly arranged to the opening frame 402 (window frame), and a feeding point 300 is provided at a proper position of the opening frame 402 to configure a slot antenna as the antenna above. The slot antenna is suitable for transmission/reception of a wireless signal with a wavelength twice the length of the opening 400 in the length direction. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船舶などの移動体において、比較的、長い波長の無線信号を送受信するために用いられるアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、特許文献１〜４は、船舶・車両などの移動体において、無線信号を送受信するためのアンテナを開示する。
しかしながらこれらの文献に開示されたアンテナは、ＶＨＦ・ＵＨＦ帯などの比較的、短い波長の信号を送受信するように構成されており、ＨＦ帯より長い波長の信号の送受信には向いていない。
また、ＨＦ帯などの比較的、長い波長の信号を送受信するためのアンテナは大型であり、アンテナ設置のためのスペースの制限が厳しい移動体への設置は難しい。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１３５０１９号公報
【特許文献２】特開２０００−１５６６０６号公報
【特許文献３】特開平０９−２１４２４１号公報
【特許文献４】特開平０９−０６４６２９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した背景からなされたものであり、船舶などの移動体において、比較的、長い波長の無線信号を送受信するためのアンテナを提供することを目的とする。
また、本発明は、比較的、長い波長の無線信号の送受信が可能であるにもかかわらず、船舶などの移動体への設置が容易なアンテナを提供することを目的とする。
また、本発明は、複数の周波数（波長）の送受信に適したアンテナを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
［第１のアンテナ］
上記目的を達成するために、本発明にかかるスロットアンテナは、移動体の外壁に形成された開口部と、前記開口部との間で信号を受け渡す給電点とを有する。
好適には、それぞれ前記開口部を区切り、所定の周波数の信号に対して選択的に短絡状態となって前記開口部が同調する波長を変更する１つ以上の第１の波長調整手段をさらに有する。
【０００６】
好適には、前記第１の波長調整手段は、インダクタとコンデンサとが直列に接続された直列同調回路である。
【０００７】
［第２のアンテナ］
また、本発明にかかる第２のアンテナは、複数のアンテナ素子と、１つ以上の第２の波長調整手段と、前記複数のアンテナ素子の間に接続される１つ以上の第２の波長調整手段とを有するアンテナであって、前記第２の波長調整手段それぞれは、前記２つの長辺それぞれと接続された２つの外部導体と、前記２つの外部導体との間にキャパシタンスを発生させる誘電体と、前記２つの外部導体の間を接続するインダクタンス素子とを有する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
［第１〜第５のスロットアンテナ］
以下、本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明にかかるスロットアンテナが適応される船舶１を例示する図である。
図２，図３は、本発明にかかるスロットアンテナが適応される車両２を例示する図である。
なお、以下の各図においては、実質的に同じ構成部分には同じ符号が付してある。
また、以下の説明においては、絶縁支柱４０６−１〜４０６−４（図４を参照して後述）など、複数ある構成部分のいずれかを特定せずに示す場合には、単に、絶縁支柱４２０などと略記することがある。
【０００９】
図１に例示するように、客船などの船舶１の船体１０および船上の構造物は金属で作られることが多く、金属製の船体１０などに開口部を作って適切に給電すると、スロットアンテナとして用いることができる。
また、船舶１には、多数の窓１４が設けられ、その金属製の窓枠１６に対して適切に給電することにより、窓１４をスロットアンテナとして用いることができる。
【００１０】
また、船舶１には、手すり１２が設けられ、手すり１２に適切に給電することにより、スロットアンテナまたはループアンテナとして用いることができる。
なお、図１には、船舶１の舷側（船体１０）に直線状の開口部と給電点３００とを設けた第１のスロットアンテナ３０と、船舶１上の構造物の金属製の外壁（船体１０）に、窓１４に沿って鈎型に曲がった開口部と給電点３００とを設けた第２のスロットアンテナ３２とが例示されている。
スロットアンテナ３０，３２において、給電点３００から供給された無線信号は、スロットアンテナ３０，３２の開口部から空間に送信され、開口部が受けた無線信号（送受信される無線信号）は、給電点３００から取り出される（以下の本発明にかかる各スロットアンテナに同じ）。
【００１１】
また、図２，図３に例示するように、バス・トラックなどの比較的、大型な車両２の車体２０は通常、金属製なので、車体２０（図２，図３においてはトラックのコンテナの外壁）に開口部を作り、適切に給電点３００を設けて給電すると、スロットアンテナとして用いることができる。
図２には、車体２０に直線状の開口部と給電点３００とを設けた第３のスロットアンテナ３４が例示されている。
また、図３には、車体２０に作成された窓１４を避けて、鈎型の開口部と給電点３００とを有する第４のスロットアンテナ３６と、車体２０の内側に車両構成物２２があるなどの理由で開口部の形成ができない部分を避けて「コの字」型に曲げられた開口部と給電点３００とを有する第５のスロットアンテナ３８とが例示されている。
【００１２】
［第６のスロットアンテナ］
図４は、船舶１（図１）の窓枠１６を利用した本発明にかかる第６のスロットアンテナ４０を示す図である。
例えば、船舶１の外部の金属壁４０４（船体１０など）に横長の開口部４００（窓１４など）がある場合には、図４に示すように、その開口部枠４０２（窓枠１６など）に適宜、開口部枠４０２および窓ガラスなどを支える絶縁支柱４０６−１〜４０６−４を配設し、開口部枠４０２に対して適切な位置に給電点３００を設けることにより、スロットアンテナを構成することができる。
図４には、このように船体１０あるいは車体２０（図２，図３）に設けられる第６のスロットアンテナ４０が例示されている。
【００１３】
［第７のスロットアンテナ］
以下、複数の波長（周波数）の無線信号を取り扱うように工夫された本発明にかかる第７のスロットアンテナ４２を説明する。
図５は、船舶１（図１）の窓枠１６を利用した本発明にかかる第７のスロットアンテナ４２を示す図である。
図６は、図５に示したコンデンサ４２２−ｉ，４２２−（ｎ＋ｉ；ｉ＝１〜ｎ）の等価回路を示す図である。
図５に示すように、本発明にかかる第７のスロットアンテナ４２は、図４に示した第６のスロットアンテナ４０の絶縁支柱４０６−１〜４０６−４を、伝導支柱４２０−１〜４２０−２ｎおよびコンデンサ４２２−１〜４２２−２ｎにより置換した構成を採る。
【００１４】
伝導支柱４２０−１〜４２０−２ｎそれぞれは、金属棒や金属パイプなどの導体で構成され、上半分と下半分に別れている。
これら伝導支柱４２０−１〜４２０−２ｎそれぞれの上半分と下半分とは互いに絶縁されているが、図５に示すように、これら上半分および下半分それぞれは、開口部枠４０２の上辺および下辺それぞれに接続・保持され、電気的な導通が図られる。
コンデンサ４２２−１〜４２２−２ｎそれぞれは、図５，図６に示すように、キャパシタンスＣ１〜Ｃｎを有し、伝導支柱４２０−１〜４２０−２ｎそれぞれの上半分と下半分とを接続する。
【００１５】
スロットアンテナ４２において、伝導支柱４２０−１〜４２０−２ｎおよびコンデンサ４２２−１〜４２２−２ｎそれぞれは、図５に示すように、波長λ１〜λｎの無線信号それぞれに対応するように、無線信号それぞれの波長の１／２（λ１／２〜λｎ／２）の間隔に配設され、さらに、開口部枠４０２自体の長手方向は、波長λ０の無線信号に対応して、その波長の１／２の長さ（λ０／２）になっている。
【００１６】
ここで、図５を参照してわかるように、第０〜第ｎの無線信号の波長λ０〜λｎには、λ０＞λｎ＞・・・・＞λ２，λ１の関係にある。
コンデンサ４２２−１，４２２−（ｎ＋１）のキャパシタンスＣ１、コンデンサ４２２−２，４２２−（ｎ＋２）のキャパシタンスＣ２、・・・・、コンデンサ４２２−ｎ，４２２−２ｎのキャパシタンスＣｎを、Ｃ１＜Ｃ２＜・・・＜Ｃｎとすると、コンデンサ４２２−１〜４２２−２ｎそれぞれの最低通過周波数ｆｐＬ１〜ｆｐＬｎを、ｆｐＬ１＞ｆｐＬ２＞・・・・＞ｆｐＬｎとすることができる。
【００１７】
この場合において、第０〜第ｎの無線信号の周波数ｆ０〜ｆｎ（ｆ０〜ｆｎ＝ｃ／λ０〜ｃ／λｎ；ｃは光速）と、上記最低通過周波数ｆｐＬ１〜ｆｐＬｎとの関係を、ｆ１＞ｆｐＬ１＞ｆ２＞ｆｐＬ２＞・・・・＞ｆｎ＞ｆｐＬｎ＞ｆ０となるようにする。
このようにすると、スロットアンテナ４２に対して、第０の無線信号が用いられる場合には、すべての伝導支柱４２０およびコンデンサ４２２は、この第０の無線信号を通過させず、開口部枠４０２自体が波長λ０の第０の無線信号を送信および受信またはこれらのいずれか（送受信）を効率的に行うことになる。
【００１８】
また、同様に、スロットアンテナ４２に対して、第ｎの無線信号が用いられる場合には、伝導支柱４２０−ｎ，４２０−２ｎおよびコンデンサ４２２−ｎ，４２２−２ｎのみが第ｎの無線信号を通過させ、これ以外の伝導支柱４２０およびコンデンサ４２２は、第ｎの無線信号を通過させない。
従って、開口部枠４０２の長手方向の長さは、実質的にλｎ／２となり、開口部枠４０２において、伝導支柱４２０−ｎ，４２０−２ｎおよびコンデンサ４２２−ｎ，４２２−２ｎの間で、波長λｎ（周波数ｆｎ）の第ｎの無線信号の送受信が、効率的に行なわれる。
【００１９】
以下同様に、スロットアンテナ４２に対して、第ｉ（ここではｉ＝１〜ｎ−１）の無線信号が用いられる場合には、伝導支柱４２０−ｎ〜４２０−ｉ，４２０−２ｎ〜４２０−（ｎ＋ｉ）およびコンデンサ４２２−ｎ〜４２２−ｉ，４２２−２ｎ〜４２２−（ｎ＋ｉ）が第ｉの無線信号を通過させ、これ以外の伝導支柱４２０およびコンデンサ４２２は、第ｉの無線信号を通過させない。
従って、開口部枠４０２の長手方向の長さは、実質的にλｉ／２となり、開口部枠４０２において、伝導支柱４２０−ｉ，４２０−（ｎ＋ｉ）およびコンデンサ４２２−ｉ，４２２−（ｎ＋ｉ）の間で、波長λｉ（周波数ｆｉ）の第ｉの無線信号の送受信が、効率的に行なわれる。
【００２０】
［第８のスロットアンテナ］
以下、図７，図８に示した第７のスロットアンテナ４４を改良した第８のスロットアンテナ４４を説明する。
図７は、船舶１（図１）の窓枠１６を利用した本発明にかかるの第８のスロットアンテナ４４を示す図である。
図８は、図７に示した直列同調回路４４０−ｉ，４４０−（ｎ＋ｉ；ｉ＝１〜ｎ）の等価回路を示す図である。
図９は、図７，図８に示した直列同調回路４４０の構成を例示する図である。図７に示すように、本発明にかかる第８のスロットアンテナ４４は、図５に示した第７のスロットアンテナ４０の伝導支柱４２０およびコンデンサ４２２を、絶縁支柱４４２−１〜４４２−２ｎ、直列同調回路４４０−１〜直列同調回路４４０−２ｎおよび伝導支柱４２０−１〜４２０−２ｎの下半分により置換した構成を採る。
【００２１】
図８に示すように、直列同調回路４４０−ｉ，４４０−（ｎ＋ｉ；ｉ＝１〜ｎ）それぞれは、インダクタンスＬｉのインダクタ素子４４４と、キャパシタンスＣｉのコンデンサＣｉとが直列に接続された構成を採り、それぞれ、周波数ｆｉ（＝１／｛２π×（Ｌｉ×Ｃｉ）^１／２｝；波長λｉ）の第ｉの無線信号に対して、選択的に短絡状態となる。
【００２２】
なお、図９に示すように、直列同調回路４４０のコンデンサ４４６は、絶縁支柱４４２と伝導支柱４２０との間で、その一方の電極が伝導支柱４２０に接続される。
また、インダクタ素子４４４は、絶縁支柱４４２の内部に配設され、その一方の電極が開口部枠４０２と接続され、その他方の電極がコンデンサ４４６の他方の電極と接続される。
【００２３】
スロットアンテナ４４において、絶縁支柱４４２−１〜４４２−２ｎ、伝導支柱４２０−１〜４２０−２ｎおよび直列同調回路４４０−１〜４４０−２ｎそれぞれは、図７に示すように、第６のスロットアンテナ４２においてと同様に、波長λ１〜λｎの無線信号それぞれに対応するように、無線信号それぞれの波長の１／２（λ１／２〜λｎ／２）の間隔に配設され、さらに、開口部枠４０２自体の長手方向は、波長λ０の無線信号に対応して、その波長の１／２の長さ（λ０／２）になっている。
【００２４】
図７〜図９に示したコンデンサ４４６−１，４４６−（ｎ＋１）のキャパシタンスＣ１、コンデンサ４４６−２，４４６−（ｎ＋２）のキャパシタンスＣ２、・・・・、コンデンサ４４６−ｎ，４４６−２ｎのキャパシタンスＣｎを、Ｃ１＜Ｃ２＜・・・＜Ｃｎとし、インダクタ素子４４４−１，４４４−（ｎ＋１）のインダクタンスＬ１、インダクタ素子４４４−２，４４４−（ｎ＋２）のインダクタンスＬ１、・・・・、インダクタ素子４４４−ｎ，４４４−２ｎのインダクタンスＬｎを、Ｌ１＜Ｌ２＜・・・＜Ｌｎとすると、直列同調回路４４０−１〜４４６−２ｎそれぞれの同調周波数ｆｓ１〜ｆｓｎを、ｆｐＬ１＞ｆｐＬ２＞・・・・＞ｆｐＬｎとすることができる。
【００２５】
この場合において、第０〜第ｎの無線信号の周波数ｆ０〜ｆｎ（ｆ０〜ｆｎ＝ｃ／λ０〜ｃ／λｎ；ｃは光速）と、上記最低通過周波数ｆｐＬ１〜ｆｐＬｎとの関係を、ｆ１＝ｆｐＬ１＞ｆ２＝ｆｐＬ２＞・・・・＞ｆｎ＝ｆｐＬｎ＞ｆ０となるようにする。
このようにすると、スロットアンテナ４４に対して、第０の無線信号が用いられる場合には、すべての伝導支柱４２０およびコンデンサ４４６は、この第０の無線信号を通過させず、開口部枠４０２自体が波長λ０の第０の無線信号を送信および受信またはこれらのいずれか（送受信）を効率的に行うことになる。
【００２６】
また、同様に、スロットアンテナ４４に対して、第ｎの無線信号が用いられる場合には、直列同調回路４４０−ｎ，４４０−２ｎおよび伝導支柱４２０−ｎ，４２０−２ｎのみが第ｎの無線信号を通過させ、これ以外の伝導支柱４２０および直列同調回路４４０は、第ｎの無線信号を通過させない。
従って、開口部枠４０２の長手方向の長さは、実質的にλｎ／２となり、開口部枠４０２において、伝導支柱４２０−ｎ，４２０−２ｎおよび直列同調回路４４０−ｎ，４４０−２ｎの間で、波長λｎ（周波数ｆｎ）の第ｎの無線信号の送受信が、効率的に行なわれる。
【００２７】
以下同様に、スロットアンテナ４４に対して、第ｉ（ここではｉ＝１〜ｎ−１）の無線信号が用いられる場合には、伝導支柱４２０−ｉ，４２０−（ｎ＋ｉ）および直列同調回路４４０−ｉ，４４０−（ｎ＋ｉ）が第ｉの無線信号を通過させ、これ以外の伝導支柱４２０および直列同調回路４４０は、第ｉの無線信号を通過させない。
従って、開口部枠４０２の長手方向の長さは、実質的にλｉ／２となり、開口部枠４０２において、伝導支柱４２０−ｉ，４２０−（ｎ＋ｉ）およびコンデンサ４４６−ｉ，４４６−（ｎ＋ｉ）の間で、波長λｉ（周波数ｆｉ）の第ｉの無線信号の送受信が、効率的に行なわれる。
【００２８】
以上述べたように、第８のスロットアンテナ４４は、コンデンサ４２２（図５，図６）の代わりに直列同調回路４４０を用いているので、周波数選択性に優れており、その特性は第７のスロットアンテナ４２よりも良好になる。
【００２９】
［波長調整器］
以下、本発明にかかる波長調整器およびこれを用いたアンテナを説明する。
図１０は、本発明にかかるダイポールアンテナ５０の構成を示す図である。
図１０に示すように、ダイポールアンテナ５０は、アンテナ素子５０２−００，５０２−０１，５０２−１〜５０２−２ｎから構成される。
これらのアンテナ素子５０２の間には、波長調整器５００−１〜５００−ｎが接続され、波長調整器５００−１，５００−（ｎ＋１）の間に給電点３００が設けられる。
アンテナ素子５０２ー００，５０２−０１の給電点３００に対する遠端同士の間の長さは、第０の無線信号の波長λ０（周波数ｆ０）の１／２（λ０／２）とされる。
【００３０】
また、アンテナ素子５０２ーｎ，５０２−２ｎの給電点３００に対する遠端同士の間の長さは、第ｎの無線信号の波長λｎ（周波数ｆｎ）の１／２（λｎ／２）とされる。
以下同様に、ダイポールアンテナ５０の（ｉ＝１〜ｎ）のアンテナ素子５０２ーｉ，５０２−（ｎ＋ｉ）の給電点３００に対する遠端同士の間の長さは、第ｉの無線信号の波長λｉ（周波数ｆｉ）の１／２（λｉ／２）となるので、これらの間のアアンテナ素子５０２−１〜５０２ーｉ，５０２−（ｎ＋１）〜５０２−（ｎ＋ｉ）は、波長λｉの第ｉの無線信号に対して、１／２波長のダイポールアンテナとして動作する。
【００３１】
図１１は、図１０に示した波長調整器５００の構成を示す図である。
図１２は、図１０，図１１に示した波長調整器５００の等価回路を示す図である。
図１１に示すように、波長調整器５００−ｉ，５００−（ｎ＋ｉ）は、それぞれ２つの部分に分かれた外部導体５０２、インダクタ５００の両端においてアンテナ素子５０２と電気的に接続される２つの接続部５０４、外部導体５０２の内部に充填された誘電体５０６、外部導体５０２の２つの部分を電気的に絶縁して接続する絶縁体（誘電体）５０８、および、インダクタンスＬｉのインダクタ素子５１０から構成される。
【００３２】
波長調整器５００−ｉ，５００−（ｎ＋ｉ）のインダクタンス素子５１０と外部導体５０２との間、および、絶縁体５０２を介した外部導体５０２の２つの部分同士の間には、分布容量５１２（キャパシタンスＣｉ）が生じる。
従って、波長調整器５００−ｉ，５００−（ｎ＋ｉ）は、等価的に、図１２に示すインダクタンスＬｉとキャパシタンスＣｉとの並列同調回路［同調周波数＝１｛２π×（Ｌｉ×Ｃｉ）^１／２｝］を構成する。
【００３３】
波長調整器５００−１〜５００−２ｎそれぞれのインダクタ素子５１０のインダクタンスＬ１〜Ｌｎが、Ｌ１＜Ｌ２＜・・・＜Ｌｎとなるようにし、分布容量５１２のキャパシタンスＣ１〜Ｃｎが、Ｃ１＜Ｃ２＜・・・＜Ｃｎとなるようにすると、波長調整器５００ー１〜５００−２ｎの同調周波数ｆｓ１〜ｆｓｎを、ｆｓ１＞ｆｓ２＞・・・＞ｆｓｎ＞ｆ０とすることができる。
この場合において、ｆｓ１＝ｆ１，ｆｓ２＝ｆ２，・・・，ｆｓｎ＝ｆｎ（但し、ｆ１〜ｆｎは、第１〜第ｎの無線信号の周波数）とすると、波長調整器５００−ｉ，５００−（ｎ＋ｉ）は、第ｉの無線信号（波長λｉ；周波数ｆｉ）の無線信号が、アンテナ素子５０２−（ｉ＋１），５０２−（ｎ＋ｉ＋１）に伝わらないように阻止するようになる。
但し、アンテナ素子５０２−０はアンテナ素子５０２−００を意味し、アンテナ素子５０２−ｎ＋１はアンテナ素子５０２−０１を意味する。
【００３４】
つまり、例えば、第ｉの無線信号（周波数ｆｉ，波長λｉ）が給電点３００から供給されると、波長調整器５００−１〜５００−（ｉ−１），５００−（ｎ＋１）〜５００−（ｎ＋ｉ−１）は、この第ｉの無線信号を、それぞれアンテナ素子５０２−２〜５０２−ｉ，５０２−（ｎ＋２）〜５０２−（ｎ＋ｉ）に伝え、波長調整器５００−ｉ，５００−（ｎ＋ｉ）は、この第ｉの無線信号を阻止してアンテナ素子５０２−（ｉ＋１），５０２−（ｎ＋ｉ＋１）には伝えない。
従って、この場合のダイポールアンテナ５０の実効的なアンテナ素子長はλｉ／２となり、第ｉの無線信号が効率的に送受信される。
【００３５】
また、第０の無線信号（周波数ｆ０，波長λ０）が給電点３００から供給されると、波長調整器５００−１〜５００−２ｎは、この第０の無線信号を、それぞれアンテナ素子５０２−２，５０２−（ｎ＋２）〜５０２−００，０１に伝える。
従って、この場合のダイポールアンテナ５０の実効的なアンテナ素子長はλ０／２となり、第０の無線信号が効率的に送受信される。
【００３６】
［変形例］
図１３は、図１０〜図１２に示した波長調整器５００を応用した垂直型アンテナ５２を例示する図である。
図１４は、図１０〜図１２に示した波長調整器５００を応用した逆Ｌ型アンテナ５４を例示する図である。
図１３および図１４に示すように、波長調整器５００は、船体１０（図１）などの接地面５２０とアンテナ素子５０２−１との間に給電点３００を設ける形式の１／４波長の垂直型アンテナ５２および逆Ｌ型アンテナ５４にも応用することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかるアンテナによれば、船舶などの移動体において、比較的、長い波長の無線信号を送受信することができる。
また、本発明にかかるアンテナは、比較的、長い波長の無線信号の送受信が可能であるにもかかわらず、船舶などの移動体への設置が容易である。
また、本発明にかかるアンテナは、複数の周波数（波長）の送受信に適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるスロットアンテナが適応される船舶を例示する図である。
【図２】本発明にかかるスロットアンテナが適応される車両を例示する第１の図である。
【図３】本発明にかかるスロットアンテナが適応される車両を例示する第２の図である。
【図４】船舶（図１）の窓枠を利用した本発明にかかる第６のスロットアンテナを示す図である。
【図５】船舶（図１）の窓枠を利用した本発明にかかる第７のスロットアンテナを示す図である。
【図６】図５に示したコンデンサの等価回路を示す図である。
【図７】船舶（図１）の窓枠を利用した本発明にかかるの第８のスロットアンテナを示す図である。
【図８】図７に示した直列同調回路の等価回路を示す図である。
【図９】図７，図８に示した直列同調回路の構成を例示する図である。
【図１０】本発明にかかるダイポールアンテナの構成を示す図である。
【図１１】図１０に示した波長調整器の構成を示す図である。
【図１２】図１０，図１１に示した波長調整器の等価回路を示す図である。
【図１３】図１０〜図１２に示した波長調整器を応用した垂直型アンテナを例示する図である。
【図１４】図１０〜図１２に示した波長調整器を応用した逆Ｌ型アンテナを例示する図である。
【符号の説明】
１・・・船舶、
１０・・・船体、
１２・・・手すり、
１４・・・窓、
１６・・・窓枠、
２・・・車両、
２０・・・車体、
２２・・・車両構成物、
３０，３２，３４，３６，３８，４０，４２，４４・・・スロットアンテナ、
３００・・・給電点、
４００・・・開口部、
４０２・・・開口部枠、
４０４・・・金属壁、
４０６・・・絶縁支柱、
４２０・・・伝導支柱、
４２２，４４６・・・コンデンサ、
４４０・・・直列同調回路、
４４２・・・絶縁支柱、
４４４，５１０・・・インダクタ素子、
５０・・・ダイポールアンテナ、
５２・・・垂直型アンテナ、
５４・・・逆Ｌ型アンテナ、
５００・・・波長調整器、
５０２・・・外部導体、
５０４・・・接続部、
５０６・・・誘電体、
５０８・・・絶縁体、
５０２・・・アンテナ素子、
５１２・・・分布容量、
５２０・・・接地面、[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an antenna used for transmitting and receiving a radio signal of a relatively long wavelength in a mobile body such as a ship.
[0002]
[Prior art]
For example, Patent Literatures 1 to 4 disclose antennas for transmitting and receiving wireless signals in a moving body such as a ship or a vehicle.
However, the antennas disclosed in these documents are configured to transmit and receive a signal of a relatively short wavelength such as a VHF / UHF band, and are not suitable for transmitting and receiving a signal of a longer wavelength than the HF band.
In addition, an antenna for transmitting and receiving a signal having a relatively long wavelength such as an HF band is large, and it is difficult to install the antenna on a mobile object where the space for installing the antenna is severely limited.
[0003]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-135019 [Patent Document 2] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-156606 [Patent Document 3] Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-214241 [Patent Document 4] Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-064629 ]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above background, and has as its object to provide an antenna for transmitting and receiving a radio signal of a relatively long wavelength in a moving object such as a ship.
Another object of the present invention is to provide an antenna that can be easily installed on a moving body such as a ship, even though a relatively long wavelength wireless signal can be transmitted and received.
Another object of the present invention is to provide an antenna suitable for transmitting and receiving a plurality of frequencies (wavelengths).
[0005]
[Means for Solving the Problems]
[First antenna]
In order to achieve the above object, a slot antenna according to the present invention has an opening formed in an outer wall of a moving body, and a feed point for passing a signal between the opening and the opening.
Preferably, the apparatus further comprises one or more first wavelength adjusting means for separating the openings and selectively short-circuiting a signal of a predetermined frequency to change a wavelength tuned by the openings. .
[0006]
Preferably, the first wavelength adjusting means is a series tuning circuit in which an inductor and a capacitor are connected in series.
[0007]
[Second antenna]
The second antenna according to the present invention includes a plurality of antenna elements, at least one second wavelength adjusting unit, and at least one second wavelength adjusting unit connected between the plurality of antenna elements. Wherein each of said second wavelength adjusting means comprises: two outer conductors connected to each of said two long sides; and a dielectric material for generating a capacitance between said two outer conductors. And an inductance element connecting between the two external conductors.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[First to fifth slot antennas]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 is a diagram illustrating a ship 1 to which a slot antenna according to the present invention is applied.
2 and 3 are diagrams illustrating a vehicle 2 to which the slot antenna according to the present invention is applied.
In the following drawings, substantially the same components are denoted by the same reference numerals.
Further, in the following description, when any one of a plurality of components such as the insulating posts 406-1 to 406-4 (described later with reference to FIG. 4) is shown without specifying the insulating posts 420, the insulating posts 420 will be simply referred to. Sometimes abbreviated as.
[0009]
As illustrated in FIG. 1, the hull 10 of the ship 1 such as a passenger ship and the structures on the ship are often made of metal. When an opening is formed in the metal hull 10 or the like and power is supplied appropriately, the slot antenna can be used as a slot antenna. Can be used.
Further, the ship 1 is provided with a large number of windows 14, and by appropriately supplying power to the metal window frame 16, the windows 14 can be used as slot antennas.
[0010]
In addition, the handrail 12 is provided on the marine vessel 1, and can be used as a slot antenna or a loop antenna by appropriately feeding power to the handrail 12.
In FIG. 1, a first slot antenna 30 having a linear opening and a feed point 300 provided on a ship side (hull 10) of the ship 1 and a metal outer wall (hull) of a structure on the ship 1 are shown. 10) exemplifies a second slot antenna 32 provided with a hook-shaped opening along the window 14 and a feed point 300.
In the slot antennas 30 and 32, the radio signal supplied from the feeding point 300 is transmitted to the space from the openings of the slot antennas 30 and 32, and the radio signal received and transmitted by the opening is transmitted to the feeding point. 300 (same for each slot antenna according to the invention below).
[0011]
As illustrated in FIGS. 2 and 3, the body 20 of a relatively large vehicle 2 such as a bus or truck is usually made of metal. If an opening is formed in (1) and a power feeding point 300 is appropriately provided and power is supplied, the antenna can be used as a slot antenna.
FIG. 2 illustrates a third slot antenna 34 in which a straight opening and a feeding point 300 are provided in the vehicle body 20.
FIG. 3 shows a fourth slot antenna 36 having a hook-shaped opening and a feeding point 300 avoiding the window 14 formed in the vehicle body 20, and a vehicle component 22 inside the vehicle body 20. For example, a fifth slot antenna 38 having an opening bent in a “U” shape and a feeding point 300 avoiding a portion where an opening cannot be formed for such a reason is illustrated.
[0012]
[Sixth slot antenna]
FIG. 4 is a diagram showing a sixth slot antenna 40 according to the present invention using the window frame 16 of the ship 1 (FIG. 1).
For example, when the metal wall 404 (such as the hull 10) outside the vessel 1 has a horizontally long opening 400 (such as the window 14), as shown in FIG. 4, the opening frame 402 (such as the window frame 16). The slot antenna is configured by appropriately providing the opening frame 402 and insulating posts 406-1 to 406-4 supporting the window glass and the like, and providing the feeding point 300 at an appropriate position with respect to the opening frame 402. can do.
FIG. 4 illustrates the sixth slot antenna 40 provided on the hull 10 or the vehicle body 20 (FIGS. 2 and 3).
[0013]
[Seventh slot antenna]
Hereinafter, the seventh slot antenna 42 according to the present invention, which is devised to handle wireless signals of a plurality of wavelengths (frequency), will be described.
FIG. 5 is a diagram showing a seventh slot antenna 42 according to the present invention using the window frame 16 of the boat 1 (FIG. 1).
FIG. 6 is a diagram showing an equivalent circuit of the capacitors 422-i and 422- (n + i; i = 1 to n) shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the seventh slot antenna 42 according to the present invention is different from the sixth embodiment in that the insulating columns 406-1 to 406-4 of the sixth slot antenna 40 shown in FIG. 2n and a configuration replaced by capacitors 422-1 to 422-2n.
[0014]
Each of the conductive columns 420-1 to 420-2n is formed of a conductor such as a metal rod or a metal pipe, and is divided into an upper half and a lower half.
The upper and lower halves of these conductive columns 420-1 to 420-2n are insulated from each other, but as shown in FIG. 5, the upper and lower halves are respectively upper and lower sides of the opening frame 402. Each of them is connected and held, and electrical conduction is achieved.
Each of the capacitors 422-1 to 422-2n has capacitances C1 to Cn as shown in FIGS. 5 and 6, and connects the upper half and the lower half of each of the conductive pillars 420-1 to 420-2n.
[0015]
In the slot antenna 42, each of the conductive columns 420-1 to 420-2n and each of the capacitors 422-1 to 422-2n correspond to each of the radio signals of the wavelengths λ1 to λn, as shown in FIG. And the longitudinal direction of the opening frame 402 itself is λ of the wavelength corresponding to the radio signal of the wavelength λ0. (Λ0 / 2).
[0016]
Here, as can be seen with reference to FIG. 5, the wavelengths λ0 to λn of the 0th to nth wireless signals have a relationship of λ0>λn>...> Λ2, λ1.
The capacitance C1 of the capacitors 422-1 and 422-(n + 1), the capacitance C2 of the capacitors 422-2 and 422-(n + 2),..., The capacitance Cn of the capacitors 422-n and 422-2n are represented by C1 <C2 <. .. <Cn, the lowest pass frequencies fpL1 to fpLn of the capacitors 422-1 to 422-2n can be set to fpL1>fpL2>.
[0017]
In this case, the relationship between the frequencies f0 to fn of the 0th to nth wireless signals (f0 to fn = c / λ0 to c / λn; c is the speed of light) and the lowest pass frequencies fpL1 to fpLn is expressed as f1>fpL1>f2>fpL2>...>fn>fpLn> f0.
In this way, when the zeroth radio signal is used for the slot antenna 42, all the conductive columns 420 and the capacitors 422 do not allow the zeroth radio signal to pass, and the opening frame 402 itself does not pass through. Transmits and receives the zeroth radio signal of the wavelength λ0, or efficiently performs any one of them (transmission / reception).
[0018]
Similarly, when the n-th wireless signal is used for the slot antenna 42, only the conductive columns 420-n and 420-2n and the capacitors 422-n and 422-2n transmit the n-th wireless signal. The n-th wireless signal is not passed through, and the other conductive pillar 420 and capacitor 422 are not passed.
Accordingly, the length of the opening frame 402 in the longitudinal direction is substantially λn / 2, and in the opening frame 402, between the conductive columns 420-n and 420-2n and the capacitors 422-n and 422-2n, The transmission and reception of the n-th wireless signal of the wavelength λn (frequency fn) are performed efficiently.
[0019]
Similarly, when the i-th (here, i = 1 to n-1) wireless signal is used for the slot antenna 42, the conductive columns 420-n to 420-i and 420-2n to 420- (N + i) and the capacitors 422-n to 422-i and 422-2n to 422- (n + i) allow the i-th wireless signal to pass, and the other conductive columns 420 and the capacitor 422 allow the i-th wireless signal to pass. Do not let.
Accordingly, the length in the longitudinal direction of the opening frame 402 is substantially λi / 2, and in the opening frame 402, the conductive columns 420-i and 420- (n + i) and the capacitors 422-i and 422- (n + i). The transmission and reception of the i-th wireless signal of the wavelength λi (frequency fi) are performed efficiently.
[0020]
[Eighth slot antenna]
Hereinafter, an eighth slot antenna 44 obtained by improving the seventh slot antenna 44 shown in FIGS. 7 and 8 will be described.
FIG. 7 is a diagram showing an eighth slot antenna 44 according to the present invention using the window frame 16 of the ship 1 (FIG. 1).
FIG. 8 is a diagram showing an equivalent circuit of the series tuning circuits 440-i and 440- (n + i; i = 1 to n) shown in FIG.
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of the series tuning circuit 440 shown in FIGS. 7 and 8. As shown in FIG. 7, the eighth slot antenna 44 according to the present invention includes a conductive column 420 and a capacitor 422 of the seventh slot antenna 40 shown in FIG. 5 in series with insulating columns 442-1 to 442-2n. A configuration in which the tuning circuits 440-1 to 440-2n and the lower halves of the conductive pillars 420-1 to 420-2n are replaced with each other is adopted.
[0021]
As shown in FIG. 8, each of the series tuning circuits 440-i and 440- (n + i; i = 1 to n) has a configuration in which an inductor element 444 having an inductance Li and a capacitor Ci having a capacitance Ci are connected in series. And short-circuits selectively with respect to the i-th wireless signal having the frequency fi (= 1 / {2π × (Li × Ci) ^1/2 }; wavelength λi).
[0022]
As shown in FIG. 9, the capacitor 446 of the series tuning circuit 440 has one electrode connected to the conductive support 420 between the insulating support 442 and the conductive support 420.
The inductor element 444 is disposed inside the insulating support column 442, and one electrode thereof is connected to the opening frame 402, and the other electrode is connected to the other electrode of the capacitor 446.
[0023]
In the slot antenna 44, as shown in FIG. 7, each of the insulating columns 442-1 to 442-2n, the conductive columns 420-1 to 420-2n, and the series tuning circuits 440-1 to 440-2n is a sixth slot antenna. Similarly to the case of 42, the antenna is disposed at an interval of 1/2 (λ1 / 2 to λn / 2) of the wavelength of each wireless signal so as to correspond to each of the wireless signals of wavelengths λ1 to λn. The longitudinal direction of 402 itself is １／ of the wavelength (λ0 / 2) corresponding to a wireless signal of wavelength λ0.
[0024]
The capacitances C1 of the capacitors 446-1, 446- (n + 1), the capacitances C2 of the capacitors 446-2, 446- (n + 2) shown in FIGS. The capacitance Cn is C1 <C2 <... <Cn, the inductance L1 of the inductor elements 444-1 and 444- (n + 1), the inductance L1 of the inductor elements 444-2 and 444- (n + 2),. Assuming that the inductance Ln of the inductor elements 444-n and 444-2n is L1 <L2 <. ...> fpLn.
[0025]
In this case, the relationship between the frequencies f0 to fn of the 0th to nth wireless signals (f0 to fn = c / λ0 to c / λn; c is the speed of light) and the lowest pass frequencies fpL1 to fpLn is expressed as f1 = fpL1> f2 = fpL2>...> fn = fpLn> f0.
In this way, when the zeroth radio signal is used for the slot antenna 44, all of the conductive columns 420 and the capacitors 446 do not allow the zeroth radio signal to pass, and the opening frame 402 itself does not pass. Transmits and receives the zeroth radio signal of the wavelength λ0, or efficiently performs any one of them (transmission / reception).
[0026]
Similarly, when the n-th wireless signal is used for the slot antenna 44, only the series tuning circuits 440-n and 440-2n and the conductive columns 420-n and 420-2n are the n-th wireless signals. The signal is passed, and the other conductive columns 420 and the series tuning circuit 440 do not pass the n-th wireless signal.
Therefore, the length of the opening frame 402 in the longitudinal direction is substantially λn / 2. In the opening frame 402, the distance between the conductive columns 420-n and 420-2 n and the series tuning circuits 440-n and 440-2 n is set. Thus, transmission / reception of the n-th wireless signal of the wavelength λn (frequency fn) is efficiently performed.
[0027]
Similarly, when the i-th (here, i = 1 to n-1) wireless signal is used for the slot antenna 44, the conduction columns 420-i and 420- (n + i) and the series tuning circuit 440 are used. −i, 440 − (n + i) allow the i-th wireless signal to pass, and the other conductive columns 420 and the series tuning circuit 440 do not allow the i-th wireless signal to pass.
Accordingly, the length of the opening frame 402 in the longitudinal direction is substantially λi / 2, and in the opening frame 402, the conductive columns 420-i and 420- (n + i) and the capacitors 446-i and 446- (n + i). The transmission and reception of the i-th wireless signal of the wavelength λi (frequency fi) are performed efficiently.
[0028]
As described above, since the eighth slot antenna 44 uses the series tuning circuit 440 instead of the capacitor 422 (FIGS. 5 and 6), the eighth slot antenna 44 is excellent in frequency selectivity and has the seventh characteristic. It becomes better than the slot antenna 42.
[0029]
[Wavelength adjuster]
Hereinafter, a wavelength adjuster according to the present invention and an antenna using the same will be described.
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of the dipole antenna 50 according to the present invention.
As shown in FIG. 10, the dipole antenna 50 includes antenna elements 502-00, 502-01, 502-1 to 502-2n.
Wavelength adjusters 500-1 to 500-n are connected between these antenna elements 502, and a feeding point 300 is provided between the wavelength adjusters 500-1, 500- (n + 1).
The length between the far ends of the antenna elements 502-00 and 502-01 with respect to the feeding point 300 is set to （(λ0 / 2) of the wavelength λ0 (frequency f0) of the 0th radio signal.
[0030]
The length between the far ends of the antenna elements 502-n and 502-2n with respect to the feeding point 300 is set to （(λn / 2) of the wavelength λn (frequency fn) of the n-th wireless signal. .
Similarly, the length between the far ends of the dipole antenna 50 (i = 1 to n) of the antenna elements 502-i and 502- (n + i) with respect to the feeding point 300 is the wavelength λi of the i-th wireless signal. ([Lambda] i / 2) of (frequency fi), the antenna elements 502-1 to 502-i and 502- (n + 1) to 502- (n + i) between them have the i-th wavelength [lambda] i. Operates as a 波長 wavelength dipole antenna with respect to the wireless signal.
[0031]
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of the wavelength adjuster 500 shown in FIG.
FIG. 12 is a diagram showing an equivalent circuit of the wavelength adjuster 500 shown in FIGS.
As shown in FIG. 11, the wavelength adjusters 500-i and 500- (n + i) each include an outer conductor 502 divided into two parts, and two connections electrically connected to the antenna element 502 at both ends of the inductor 500. A portion 504, a dielectric 506 filled in the outer conductor 502, an insulator (dielectric) 508 for electrically insulating and connecting the two portions of the outer conductor 502, and an inductor element 510 having an inductance Li. Is done.
[0032]
A distributed capacitance 512 (capacitance) is provided between the inductance element 510 of the wavelength adjusters 500-i and 500- (n + i) and the outer conductor 502 and between two portions of the outer conductor 502 via the insulator 502. Ci) occurs.
Accordingly, the wavelength adjusters 500-i and 500- (n + i) are equivalently provided as a parallel tuning circuit [tuning frequency = 1 ｛2π × (Li × Ci) ^1/2 ] of the inductance Li and the capacitance Ci shown in FIG. ｝].
[0033]
The inductances L1 to Ln of the respective inductor elements 510 of the wavelength adjusters 500-1 to 500-2n are set to satisfy L1 <L2 <... <Ln, and the capacitances C1 to Cn of the distributed capacitance 512 are set to C1 <C2 <. .. <Cn, the tuning frequencies fs1 to fsn of the wavelength adjusters 500-1 to 500-2n can be set to fs1>fs2>...>Fsn> f0.
In this case, if fs1 = f1, fs2 = f2,..., Fsn = fn (where f1 to fn are the frequencies of the first to n-th wireless signals), the wavelength adjusters 500-i, 500- (N + i) prevents the wireless signal of the i-th wireless signal (wavelength λi; frequency fi) from being transmitted to the antenna elements 502- (i + 1) and 502- (n + i + 1).
However, the antenna element 502-0 means the antenna element 502-00, and the antenna element 502-n + 1 means the antenna element 502-01.
[0034]
That is, for example, when the i-th wireless signal (frequency fi, wavelength λi) is supplied from the feeding point 300, the wavelength adjusters 500-1 to 500- (i-1), 500- (n + 1) to 500- ( n + i-1) transmits the i-th wireless signal to the antenna elements 502-2 to 502-i and 502- (n + 2) to 502- (n + i), respectively, and the wavelength adjusters 500-i and 500- (n + i). ) Blocks the i-th wireless signal and does not transmit it to the antenna elements 502- (i + 1) and 502- (n + i + 1).
Therefore, the effective antenna element length of the dipole antenna 50 in this case is λi / 2, and the i-th wireless signal is transmitted and received efficiently.
[0035]
When the zeroth wireless signal (frequency f0, wavelength λ0) is supplied from the feeding point 300, the wavelength adjusters 500-1 to 500-2n transmit the zeroth wireless signal to the antenna element 502-2, respectively. , 502- (n + 2) -502-00,01.
Therefore, the effective antenna element length of the dipole antenna 50 in this case is λ0 / 2, and the zeroth radio signal is transmitted and received efficiently.
[0036]
[Modification]
FIG. 13 is a diagram illustrating a vertical antenna 52 to which the wavelength adjuster 500 shown in FIGS. 10 to 12 is applied.
FIG. 14 is a diagram illustrating an inverted L-shaped antenna 54 to which the wavelength adjuster 500 shown in FIGS. 10 to 12 is applied.
As shown in FIGS. 13 and 14, the wavelength adjuster 500 is a quarter-wavelength vertical type in which the feed point 300 is provided between the ground plane 520 such as the hull 10 (FIG. 1) and the antenna element 502-1. The present invention can also be applied to the antenna 52 and the inverted L antenna 54.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the antenna according to the present invention, a mobile object such as a ship can transmit and receive a radio signal having a relatively long wavelength.
Further, the antenna according to the present invention is easy to install on a moving body such as a ship, even though it is possible to transmit and receive a radio signal of a relatively long wavelength.
Further, the antenna according to the present invention is suitable for transmission and reception at a plurality of frequencies (wavelengths).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a ship to which a slot antenna according to the present invention is applied;
FIG. 2 is a first diagram illustrating a vehicle to which the slot antenna according to the present invention is applied;
FIG. 3 is a second diagram illustrating a vehicle to which the slot antenna according to the present invention is applied;
FIG. 4 is a diagram showing a sixth slot antenna according to the present invention using a window frame of a ship (FIG. 1).
FIG. 5 is a diagram showing a seventh slot antenna according to the present invention using a window frame of a ship (FIG. 1).
6 is a diagram showing an equivalent circuit of the capacitor shown in FIG.
FIG. 7 is a diagram showing an eighth slot antenna according to the present invention using a window frame of a ship (FIG. 1).
FIG. 8 is a diagram showing an equivalent circuit of the series tuning circuit shown in FIG. 7;
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of the series tuning circuit shown in FIGS. 7 and 8;
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a dipole antenna according to the present invention.
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a wavelength adjuster illustrated in FIG. 10;
FIG. 12 is a diagram showing an equivalent circuit of the wavelength adjuster shown in FIGS. 10 and 11;
FIG. 13 is a diagram illustrating a vertical antenna to which the wavelength adjuster shown in FIGS. 10 to 12 is applied;
FIG. 14 is a diagram illustrating an inverted-L antenna to which the wavelength adjuster shown in FIGS. 10 to 12 is applied;
[Explanation of symbols]
1 ... ship,
10 ... hull,
12 ... railing,
14 ... windows,
16 ... window frame,
2 ... vehicle,
20 ... body,
22 ... vehicle components,
30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44 ... slot antenna,
300 ... feeding point,
400 ... opening,
402 ・・・ Opening frame,
404 ... metal wall,
406 ... insulating support,
420 ... conduction strut,
422, 446: condenser,
440: series tuning circuit,
442... Insulating pillars
444, 510 ... inductor element,
50 ... dipole antenna,
52 ... vertical antenna,
54 ... Inverted L-shaped antenna,
500: wavelength adjuster,
502 ... external conductor,
504 ... connection part,
506 ... dielectric,
508... Insulator
502 ... antenna element,
512 ... distribution capacity,
520...

Claims

An opening formed in the outer wall of the moving body,
A feeding point for passing a signal to and from the opening.

2. The apparatus according to claim 1, further comprising at least one first wavelength adjusting unit that separates the openings and selectively short-circuits a signal of a predetermined frequency to change a wavelength tuned by the openings. The described antenna.

3. The antenna according to claim 2, wherein the first wavelength adjusting unit is a series tuning circuit in which an inductor and a capacitor are connected in series.

A plurality of antenna elements,
One or more second wavelength adjusting means;
An antenna having at least one second wavelength adjusting unit connected between the plurality of antenna elements,
Each of the second wavelength adjusting means includes:
Two outer conductors connected to each of the two long sides;
A dielectric that generates a capacitance between the two outer conductors;
The antenna according to claim 3, further comprising: an inductance element connecting between the two outer conductors.