JP2004201264A - コニカル・アンテナ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放射導体に抵抗を装荷することによりコニカル・アンテナの広帯域化を図る。
【解決手段】絶縁体の一端面に略円錐状の窪みを設ける。その窪み内部の表面にメッキ工法等で放射電極を形成する。次いで、その放射電極の一部を切削加工等により周状に剥離して、その剥離部が埋没する深さまで低導電率部材を充填する。低導電率部材としては、導体を含有するゴムあるいはエラストマーなどを用い、導体の含有率を調整して所望の導電率を得る。さらに、絶縁体の他端面と近接略平行して又は絶縁体の他端面に直接グランド導体を配設する。
【選択図】 図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線ＬＡＮを始めとする無線通信で使用されるコニカル・アンテナに係り、特に、誘電体の一端面に形成された略錐状の窪みに設けられた放射電極と誘電体の他端面に設けられたグランド導体からなるコニカル・アンテナに関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、放射導体への抵抗装荷を用いることにより広帯域化を図ったコニカル・アンテナに係り、容易に量産可能な抵抗装荷により構成される放射導体からなるコニカル・アンテナに関する。
【０００３】
【従来の技術】
近年、無線ＬＡＮシステムの高速化、低価格化に伴い、その需要が著しく増加してきている。特に最近では、人の身の回りに存在する複数の電子機器間で小規模な無線ネットワークを構築して情報通信を行なうために、パーソナル・エリア・ネットワーク（ＰＡＮ）の導入の検討が行なわれている。例えば、２．４ＧＨｚ帯や、５ＧＨｚ帯など、監督官庁の免許が不要な周波数帯域を利用して、異なった無線通信システムが規定されている。
【０００４】
無線ＬＡＮを始めとする無線通信では、アンテナを介した情報伝送が行なわれる。例えば、コニカル・アンテナは、略円錐状に形成された放射導体と、この放射導体と空隙を介して形成されたグランド導体からなり、電気信号の給電は、この空隙間に対して成される。図１には、単一の円錐状の放射電極を持つモノコニカル・アンテナの構成を示している。
【０００５】
広帯域特性を持つコニカル・アンテナは、例えば、データを例えば２ＧＨｚから６ＧＨｚという超広帯域な周波数帯域に拡散して送受信を行なうＵＷＢ（ウルトラ・ワイド・バンド）通信に利用することができる。
【０００６】
図２には、モノコニカル・アンテナのＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ：電圧定在波比）特性の一例を示しているが、４ＧＨｚから９ＧＨｚ以上の広い帯域にわたってＶＳＷＲ２以下が実現されており、比帯域幅が広いことが判る。
【０００７】
このモノコニカル・アンテナをさらに広帯域化する方法の１つとして、放射導体に抵抗を装荷する方法が知られている。図３及び図４には、高導電率の金属の代わりに抵抗成分を含有した低導電率の部材で放射導体を構成したモノコニカル・アンテナの構成を示している。このようにすると、給電部への反射電力が減殺され、結果として整合帯域が拡大される。特に、整合帯域の下限周波数が（下側に）延長されるので、アンテナの小型化の手段としても利用される。図３に示すように放射電極を一定の低導電率の素材で構成しても良いが、図４に示すように導電率を分布（上底面側がより低導電率）させた方がより効果が発揮される。
【０００８】
モノコニカル・アンテナの放射導体に抵抗を装荷する具体的方法として、例えば、シート状にした低導電率部材を円錐形の絶縁体に貼る方法や、塗料化した低導電率部材を塗布する方法などが知られている（例えば、非特許文献１を参照のこと）。
【０００９】
しかしながら、量産を考えた場合、シートを貼る方法は如何にも生産性が悪く現実的では無い。また、塗料を塗布する方法も、塗料の厚みを均一化して導電率制御することが困難であることから、やはり現実的では無い。
【００１０】
【非特許文献１】
ジェームス・ジー・マロニー（Ｊａｍｅｓ Ｇ． Ｍａｌｏｎｅｙ）外著「パルス放射用コニカル・アンテナの最適化：抵抗装荷を用いた効率的設計（Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｃｏｎｉｃａｌ Ａｎｔｅｎｎａ ｆｏｒ Ｐｕｌｓｅ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ： Ａｎ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｄｅｓｉｇｎ Ｕｓｉｎｇ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｌｏａｄｉｎｇ）」、ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＡＮＴＥＮＮＡＳ ＡＮＤ ＰＲＯＰＡＧＡＴＩＮ、Ｖｏｌ．４１、Ｎｏ．７、１９９３年７月、ｐ．９４０−９４７
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、放射導体に抵抗を装荷することにより広帯域化を図った、優れたコニカル・アンテナを提供することにある。
【００１２】
本発明のさらなる目的は、容易に量産可能な抵抗装荷により構成される放射導体からなる、優れたコニカル・アンテナを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段及び作用】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面は、
絶縁体と、
前記絶縁体の一端面に形設された略錐状の窪みと、
前記窪み内部の表面に形成された放射電極と、
前記放射電極の一部を周状に剥離する剥離部と、
前記剥離部が少なくとも埋没する深さまで前記窪み内部に充填されてなる低導電率部材と、
前記絶縁体の他端面と近接略平行して配設された又は前記絶縁体の他端面に直接形成されたグランド導体と、
を具備することを特徴とするコニカル・アンテナである。
【００１４】
本発明の第１の側面に係るコニカル・アンテナは、基本的にモノコニカル・アンテナとして働く。因みに、上底面に導体が存在していないが、モノコニカル・アンテナ本来の動作を妨げる要因にはならない。そして、なお且つ、２つに分割された放射電極間に低導電率部材が介在するので、抵抗装荷と等価な電気的効果が得られる。
【００１５】
ここで、前記放射電極は前記窪み内部の表面にメッキ工法などで形成するようにしてもよい。
【００１６】
また、前記低導電率部材は導体を含有するゴム又はエラストマーを用いて構成することができる。
【００１７】
また、前記放射電極と前記グランド導体との空隙間に対して電気信号の給電がなされる。例えば、グランド導体に穴を設け、放射電極の頂点部位を背面側に貫通させて、電気信号の給電を行なうようにしてもよい。
【００１８】
また、剥離部により分割された放射電極間の低導電率部材の介在により抵抗装荷と等価な電気的効果を得るために、必要に応じて周状の剥離部を２以上設けてもよい。
【００１９】
このように前記放射電極の一部を周状に剥離する剥離部を２以上設ける場合、前記窪み内部に充填される前記低導電率部材は、前記の各剥離部が埋没する深さ毎に前記窪み内部に導電率が異なる部材がそれぞれ充填されてなる多層構造にしてもよい。このとき、前記窪みの底面側がより低導電率となるように各低導電率部材を分布させることにより、給電部への反射電力を減殺する効果がより高まり、結果として整合帯域が拡大される。
【００２０】
また、本発明の第２の側面は、
絶縁体と、
前記絶縁体の一端面に形設された略錐状の第１の窪みと、
前記第１の窪み内部の表面に形成された第１の放射電極と、
前記第１の放射電極の一部を周状に剥離する第１の剥離部と、
前記第１の剥離部が少なくとも埋没する深さまで前記窪み内部に充填されてなる第１の低導電率部材と、
前記絶縁体の他端面に形設された略錐状の第２の窪みと、
前記第２の窪み内部の表面に形成された第２の放射電極と、
前記第２の放射電極の一部を周状に剥離する第２の剥離部と、
前記第２の剥離部が少なくとも埋没する深さまで前記窪み内部に充填されてなる第２の低導電率部材と、
を具備することを特徴とするコニカル・アンテナである。
【００２１】
本発明の第２の側面に係るコニカル・アンテナは、絶縁体の他端面にグランド導体を形成することを省いて、両端面に対称となるように形成された略錐状の窪み内部の表面にそれぞれ放射電極が配置されてなるバイコニカル・アンテナとして働く。
【００２２】
本発明の第２の側面に係るバイコニカル・アンテナでは、前記第１及び第２の放射電極の空隙間に対して電気信号の給電がなされる。例えば、絶縁体側面より並行線路を突貫させて両放射電極の頂点部位に接続させるなどの方法を用いることができる。
【００２３】
また、剥離部により分割された放射電極間の低導電率部材の介在により抵抗装荷と等価な電気的効果を得るために、第１及び第２の放射電極において必要に応じて周状の剥離部をそれぞれ２以上設けてもよい。
【００２４】
このような場合、前記第１及び第２の窪み内部に充填される前記第１及び第２の低導電率部材は、前記の各剥離部が埋没する深さ毎に前記第１及び第２の窪み内部に導電率が異なる部材がそれぞれ充填されてなる多層構造にしてもよい。このとき、前記窪みの底面側がより低導電率となるように各低導電率部材を分布させることにより、給電部への反射電力を減殺する効果がより高まり、結果として整合帯域が拡大される。
【００２５】
また、本発明の第３の側面は、
略錐状に形成された絶縁体と、
前記略錐状の絶縁体の表面に形成された放射電極と、
前記放射電極の一部を基底の絶縁体とともに周状に分割する周状スリット部と、
前記周状スリット部に充填された低導電率部材と、
前記放射電極の略頂点部位に近接して配設されたグランド導体と、
を具備することを特徴とするコニカル・アンテナである。
【００２６】
本発明の第３の側面に係るモノコニカル・アンテナは、２つに分割された放射電極間に低導電率部材が介在するので、抵抗装荷と等価な電気的効果が得られる。
【００２７】
ここで、剥離部により分割された放射電極間の低導電率部材の介在により抵抗装荷と等価な電気的効果を得るために、必要に応じて周状の剥離部を２以上設けてもよい。
【００２８】
このような場合、前記の各周状スリット部毎に導電率が異なる低導電率部材をそれぞれ充填するようにしてもよい。このとき、前記絶縁体の底面側がより低導電率となるように各低導電率部材を分布させることにより、給電部への反射電力を減殺する効果がより高まり、結果として整合帯域が拡大される。
【００２９】
また、本発明の第４の側面は、
略錐状に形成された第１の絶縁体と、
前記略錐状の絶縁体の表面に形成された第１の放射電極と、
前記第１の放射電極の一部を基底の絶縁体とともに周状に分割する第１の周状スリット部と、
前記第１の周状スリット部に充填された第１の低導電率部材と、
前記第１の絶縁体と頂点同士が対向しそれぞれの底面が対称的となるように配置された略錘状に形成された第２の絶縁体と、
前記略錐状の絶縁体の表面に形成された第２の放射電極と、
前記第２の放射電極の一部を基底の絶縁体とともに周状に分割する第２の周状スリット部と、
前記第２の周状スリット部に充填された第２の低導電率部材と、
を具備することを特徴とするコニカル・アンテナである。
【００３０】
本発明の第４の側面に係るコニカル・アンテナは、絶縁体の他端面にグランド導体を形成することを省いて、両端面が対称となるように対向して配置された略錐状の絶縁体の表面に放射電極が配置されてなるバイコニカル・アンテナとして働く。
【００３１】
ここで、周状スリット部により分割された放射電極間の低導電率部材の介在により抵抗装荷と等価な電気的効果を得るために、必要に応じて周状のスリット部を２以上設けてもよい。
【００３２】
このような場合、前記第１及び第２の放射電極を分割する各周状スリット部毎に導電率が異なる低導電率部材をそれぞれ充填するようにしてもよい。このとき、前記絶縁体の底面側がより低導電率となるように各低導電率部材を分布させることにより、給電部への反射電力を減殺する効果がより高まり、結果として整合帯域が拡大される。
【００３３】
また、本発明の第５の側面は、
絶縁体と、
前記絶縁体の一端面に形設された略錐状の窪みと、
前記窪み内部の略頂点部位の表面に形成された給電電極と、
前記窪み内部に充填されてなる低導電率部材と、
前記絶縁体の他端面と近接略平行して配設された又は前記絶縁体の他端面に直接形成されたグランド導体と、
を具備することを特徴とするコニカル・アンテナである。
【００３４】
本発明の第５の側面に係るコニカル・アンテナは、基本的にはモノコニカル・アンテナとして働き、低導電率部材が放射導体として作用する。
【００３５】
ここで、前記給電電極は前記窪み内部の略頂点部位の表面にメッキ工法などで形成するようにしてもよい。また、前記低導電率部材は導体を含有するゴム又はエラストマーを用いて構成することができる。
【００３６】
また、前記給電電極と前記グランド導体との空隙間に対して電気信号の給電がなされる。例えば、グランド導体に穴を設け、前記給電電極を背面側に貫通させて、電気信号の給電を行なう。
【００３７】
また、前記窪み内部に充填される前記低導電率部材を、導電率が異なる部材がそれぞれ充填されてなる多層構造で構成してもよい。このとき、前記窪みの底面側がより低導電率となるように各低導電率部材を分布させることで、給電部への反射電力を減殺する効果がより高まり、結果として整合帯域が拡大される。
【００３８】
また、本発明の第６の側面は、
絶縁体と、
前記絶縁体の一端面に形設された略錐状の第１の窪みと、
前記第１の窪み内部の略頂点部位の表面に形成された第１の給電電極と、
前記第１の窪み内部に充填されてなる第１の低導電率部材と、
前記絶縁体の他端面に形設された略錐状の第２の窪みと、
前記第２の窪み内部の略頂点部位の表面に形成された第２の給電電極と、
前記第２の窪み内部に充填されてなる第２の低導電率部材と、
を具備することを特徴とするコニカル・アンテナである。
【００３９】
本発明の第６の側面に係るコニカル・アンテナは、絶縁体の他端面にグランド導体を形成することを省いて、両端面に対象となるように形成された略錘状の窪み内部表面にそれぞれ給電電極が配置されてなるバイコニカル・アンテナとして働く。
【００４０】
本発明の第６の側面に係るコニカル・アンテナでは、前記第１及び第２の給電電極の空隙間に対して電気信号の給電がなされる。例えば、絶縁体側面より並行線路を貫通させて両給電電極の頂点部位に接続させるなどの方法を用いることができる。
【００４１】
また、前記第１及び第２の給電電極を前記第１及び第２の窪み内部の表面にメッキ工法などで形成してもよい。また、前記第１及び第２の各低導電率部材を、導体を含有するゴム又はエラストマーで構成することができる。
【００４２】
また、前記第１及び第２の窪み内部に充填される前記第１及び第２の低導電率部材を、導電率が異なる部材がそれぞれ充填されてなる多層構造で構成してもよい。このとき、前記窪みの底面側がより低導電率となるように各低導電率部材を分布させることで、給電部への反射電力を減殺する効果がより高まり、結果として整合帯域が拡大される。
【００４３】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
【００４５】
図５には、本発明の一実施形態に係るモノコニカル・アンテナの構成を示している。このモノコニカル・アンテナは、絶縁体と、絶縁体の一端面に形設された略錐状の窪みと、窪み内部の表面に形成された放射電極と、放射電極の一部を周状に剥離する剥離部と、剥離部が少なくとも埋没する深さまで窪み内部に充填されてなる低導電率部材と、絶縁体の他端面と近接略平行して配設されたグランド導体とで構成される。
【００４６】
まず、絶縁体の一端面に略円錐状の窪みを設ける。その窪み内部の表面にメッキ工法等で放射電極を形成する。次いで、その放射電極の一部を切削加工などにより周状に剥離する。そして、その剥離部が埋没する深さまで低導電率部材を充填する。低導電率部材としては、導体を含有するゴムあるいはエラストマーなどが適当である。導体の含有率を調整すれば、所望の導電率を比較的容易に得ることができる。さらに、絶縁体の他端面と近接略平行してグランド導体を設ける。もちろん、絶縁体の他端面に直接電極を形成してグランド導体としても良い。
【００４７】
なお、電気信号の給電は、従来のモノコニカル・アンテナの場合と同様に、放射電極とグランド導体との空隙間に対して成される。グランド導体背面側より給電を行なう場合は、やはり従来と同様、グランド導体に穴を設け、放射電極の頂点部位を背面側に貫通させる構成としてよい。
【００４８】
図５に示したアンテナは、基本的にモノコニカル・アンテナとして働く。因みに、窪みの上底面に導体が存在していないが、モノコニカル・アンテナ本来の動作を妨げる要因にはならない。そして、なお且つ、２つに分割された放射電極間に低導電率部材が介在するので、抵抗装荷と等価な電気的効果が得られる。（なお、図５では、絶縁体の上側に窪みが形成されているように描いてあるが、コニカル・アンテナの構造上、上下の概念はない。本明細書中では、説明の便宜上、窪みのある端面を上底面と呼ぶが、本発明の要旨を限定するものではない（以下同様）。）
【００４９】
図６には、本実施形態に係るモノコニカル・アンテナの電気的効果を証明する一計算例を示している。図中の左側は電極剥離部を形成しない場合、右側は剥離部を形成した場合（他の条件は全く同一に設定）のＶＳＷＲ特性図である。以下に、計算条件を簡単に付記しておく。同図からも判るように、電極剥離部を形成することによりＶＳＷＲが２以下となる帯域が低周波数帯に拡大し、整合性が改善され、コニカル・アンテナの広帯域化が実現されていることが判る。
【００５０】
▲１▼放射電極部…導電率１×１０^７Ｓ／ｍの金属を想定。
上底面の直径は１２．６ｍｍ、高さも１２．６ｍｍ。
▲２▼低導電率部材…導電率２Ｓ／ｍの材料を想定。
▲３▼絶縁体…比誘電率４の誘電体を想定。
【００５１】
図５に示したコニカル・アンテナの構成例では、絶縁体の窪み内部の表面に形成された放射電極に対して周状の剥離部が１つだけ形成されているが、本発明の要旨は、周状の剥離部は１つには限定されない。すなわち、剥離部により分割された放射電極間の低導電率部材の介在により抵抗装荷と等価な電気的効果を得るために、必要に応じて周状の剥離部を２以上設けてもよい。
【００５２】
図７には、絶縁体に形成された窪みの深さ方向に２つの電極剥離部が形成されているコニカル・アンテナの構成を示している。このような場合、同図の右側に示すように、各電極剥離部が埋没する深さ毎に、導電率が異なる低導電率部材を充填して、窪み内部の低導電率部材を多層構造にしてもよい。このような場合、上底面側がより低導電率となるように各低導電率部材を分布させることにより、給電部への反射電力を減殺する効果がより高まり、結果として整合帯域が拡大される。
【００５３】
また、本発明の適用範囲は、モノコニカル・アンテナに限定されず、バイコニカル・アンテナの抵抗装荷方法としても有効である。図８には、絶縁体の他端面にグランド導体を形成することを省いて、両端面に対称となるように形成された略円錐状の窪み内部の表面に放射電極が配置されてなるバイコニカル・アンテナに対して本発明に係る抵抗装荷を適用した例を図解している。
【００５４】
同図に示すバイコニカル・アンテナは、絶縁体と、絶縁体の一端面に形設された略錐状の第１の窪みと、第１の窪み内部の表面に形成された第１の放射電極と、第１の放射電極の一部を周状に剥離する第１の剥離部と、第１の剥離部が少なくとも埋没する深さまで前記窪み内部に充填されてなる第１の低導電率部材と、さらに縁体の他端面に形設された略錐状の第２の窪みと、第２の窪み内部の表面に形成された第２の放射電極と、第２の放射電極の一部を周状に剥離する第２の剥離部と、第２の剥離部が少なくとも埋没する深さまで前記窪み内部に充填されてなる第２の低導電率部材とで構成される。
【００５５】
図８に示す場合の電気信号の給電は、両放射電極の空隙間に対して成される。例えば、絶縁体側面より並行線路を突貫させて両放射電極の頂点部位に接続させるなどの方法（図示しない）を用いることができる。
【００５６】
また、本発明に係る抵抗装荷をバイコニカル・アンテナに適用した場合も、図７を参照しながら説明したように、剥離部により分割された放射電極間の低導電率部材の介在により抵抗装荷と等価な電気的効果を得るために、上下の各放射電極に対して必要に応じて周状の剥離部を２以上設けてもよい（図８中央を参照のこと）。
【００５７】
また、図８右側に示すように、各電極剥離部が埋没する深さ毎に、導電率が異なる低導電率部材を充填して、窪み内部の低導電率部材を多層構造にしてもよい。このような場合、底面側がより低導電率となるように各低導電率部材を分布させることにより、給電部への反射電力を減殺する効果がより高まり、結果として整合帯域が拡大される。
【００５８】
図９には、本発明の他の実施形態に係るモノコニカル・アンテナの断面構成を示している。同図に示すモノコニカル・アンテナは、略錐状に形成された絶縁体と、略錐状の絶縁体の表面に形成された放射電極と、放射電極の一部を基底の絶縁体とともに周状に分割する周状スリット部と、周状スリット部に充填された低導電率部材と、放射電極の略頂点部位に近接して配設されたグランド導体とで構成される。
【００５９】
図９に示す例では、まず、円錐形に形成された絶縁体の表面に放射電極を形成する。例えば、メッキ工法などを用いて放射電極を形成することができる。次いで、例えば切削加工などを用いて、その放射電極の一部を基底の絶縁体とともに周状に剥離・掘削する。その剥離・掘削部に低導電率部材を充填する。低導電率部材としては、導体を含有するゴムやエラストマーなどが適当である。導体の含有率を調整することにより、所望の導電率を比較的容易に得ることができる。さらに、放射電極の頂点部位に近接してグランド導体を設ける。
【００６０】
図９に示すようなモノコニカル・アンテナの構成によれば、２つに分割された放射電極間に低導電率部材が介在するので、抵抗装荷と等価な電気的効果が得られる（同上）。
【００６１】
なお、図９には特に図示していないが、グランド導体と絶縁体との配置を固定するための支持具が別途必要であることは言うまでもない。
【００６２】
また、図９に示したコニカル・アンテナの構成例では、絶縁体の表面に形成された放射電極に対して周状の剥離・掘削部が１つだけ形成されているが、本発明の要旨は、周状の剥離・掘削部は１つには限定されない。すなわち、剥離部により分割された放射電極間の低導電率部材の介在により抵抗装荷と等価な電気的効果を得るために、必要に応じて周状の剥離・掘削部を２以上設けてもよい。
【００６３】
図１０には、絶縁体に形成された略円錐状の放射電極の深さ方向に２つの剥離・掘削部が形成されているコニカル・アンテナの構成を示している。このような場合、同図に示すように、各剥離・掘削部毎に、導電率が異なる低導電率部材を充填するようにしてもよい。このような場合、絶縁体の底面側がより低導電率となるように各低導電率部材を分布させることにより、給電部への反射電力を減殺する効果がより高まり、結果として整合帯域が拡大される。
【００６４】
また、図９に示すような本発明の実施形態の適用範囲は、モノコニカル・アンテナに限定されず、バイコニカル・アンテナの抵抗装荷方法としても有効である。図１１には、円錐状絶縁体の表面に形成された放射電極に周状の剥離・掘削部を設けてなるコニカル・アンテナを用いてバイコニカル・アンテナを構成した例を示している。
【００６５】
図１１に示すバイコニカル・アンテナは、略錐状に形成された第１の絶縁体と、略錐状の絶縁体の表面に形成された第１の放射電極と、第１の放射電極の一部を基底の絶縁体とともに周状に分割する第１の周状スリット部と、第１の周状スリット部に充填された第１の低導電率部材と、さらに第１の絶縁体と頂点同士が対向しそれぞれの底面が対称的となるように配置された略錘状に形成された第２の絶縁体と、略錐状の絶縁体の表面に形成された第２の放射電極と、第２の放射電極の一部を基底の絶縁体とともに周状に分割する第２の周状スリット部と、第２の周状スリット部に充填された第２の低導電率部材とで構成される。
【００６６】
図１１に示すように、絶縁体の他端面に放射電極の略頂点部位に近接してグランド導体を形成することを省いて、一方の円錐状絶縁体と頂点同士が対向しそれぞれの底面が対称的となるように他方の円錐状絶縁体を配置し、それぞれの円錐状絶縁体の表面に放射電極を形成する。そして、それぞれの放射電極の一部を基底の絶縁体とともに周状に剥離・掘削し、これら剥離・掘削部に低導電率部材を充填する。なお、特に図示していないが、これら２つのコニカル・アンテナの配置を固定するための支持具が必要であることは言うまでもない。
【００６７】
図１１に示す場合の電気信号の給電は、両放射電極の空隙間に対して成される。例えば、絶縁体側面より並行線路を突貫させて両放射電極の頂点部位に接続させるなどの方法（図示しない）を用いることができる。
【００６８】
また、図９に示した本発明の実施形態に係る抵抗装荷をバイコニカル・アンテナに適用した場合も、図１０を参照しながら説明したように、剥離・掘削部により分割された放射電極間の低導電率部材の介在により抵抗装荷と等価な電気的効果を得るために、上下の各放射電極に対して必要に応じて周状の剥離・掘削部を２以上設けてもよい（図１１右側を参照のこと）。
【００６９】
また、図１１右側に示すように、上下それぞれの絶縁体に形成された略円錐状の放射電極の深さ方向に形成された２つの剥離・掘削部に対して、導電率が異なる低導電率部材を充填するようにしてもよい。このような場合、上底面側がより低導電率となるように各低導電率部材を分布させることにより、給電部への反射電力を減殺する効果がより高まり、結果として整合帯域が拡大される。
【００７０】
図１２には、本発明のさらに他の実施形態に係るモノコニカル・アンテナの断面構成を示している。同図に示すモノコニカル・アンテナは、絶縁体と、絶縁体の一端面に形設された略錐状の窪みと、窪み内部の略頂点部位の表面に形成された給電電極と、窪み内部に充填されてなる低導電率部材と、絶縁体の他端面と近接略平行して配設された又は前記絶縁体の他端面に直接形成されたグランド導体とで構成される。
【００７１】
同図に示す例では、まず、絶縁体の表面に円錐形の窪みを形成し、この窪みの内部の頂点付近の表面に給電電極を形成する。給電電極は、例えばメッキ工法などを用いて形成することができる。次いで、窪み内部に低導電率部材を充填する。低導電率部材としては、導体を含有するゴムやエラストマーなどが適当である。導体の含有率を調整することにより、所望の導電率を比較的容易に得ることができる。そして、絶縁体の他端面と近接略平行して、グランド導体を設ける。あるいは、絶縁体の他端面にグランド導体を直接形成してもよい。
【００７２】
図１２に示すようなモノコニカル・アンテナの構成によれば、低導電率部材が放射導体として働くとともに、抵抗装荷と等価な電気的効果が得られる。図示の通り、電極の面積が大幅に少なくなっているので、その分コスト削減が図られる。また、上述した各実施形態に比し、電極剥離の工程が省かれる分だけコスト削減が可能である。
【００７３】
なお、電気信号の給電は、給電電極とグランド導体との空隙間に対してなされる。グランド導体背面側より給電を行なう場合は、グランド導体に穴を設け、窪みの頂点部位を背面側に貫通させる構成としてもよい。
【００７４】
また、図１２に示すモノコニカル・アンテナの変形例として、図１３に示すように、窪み内部に充填される低導電率部材を、所定の深さ毎に導電率が異なる部材がそれぞれ充填されてなる多層構造で構成してもよい。このような場合、上底面側がより低導電率となるように各低導電率部材を分布させることにより、給電電極への反射電力を減殺する効果がより高まり、結果として、整合帯域が拡大される。
【００７５】
また、図１２に示したような本発明の実施形態の適用範囲は、モノコニカル・アンテナに限定されず、バイコニカル・アンテナの抵抗装荷方法としても有効である。図１４には、絶縁体の円錐状の窪み表面に形成された給電電極に低導電率部材を充填してなるコニカル・アンテナを用いてバイコニカル・アンテナの断面構成を示している。
【００７６】
図１４に示すバイコニカル・アンテナは、絶縁体の他端面にグランド導体を形成することを省いて、両端面に対象となるように円錐状の第１の窪みと第２の窪みをそれぞれ設け、第１の窪み内部の略頂点部位の表面に形成された第１の給電電極と、第１の窪み内部に充填されてなる第１の低導電率部材と、第２の窪み内部の略頂点部位の表面に形成された第２の給電電極と、第２の窪み内部に充填されてなる第２の低導電率部材とで構成される。
【００７７】
図１４に示すようなバイコニカル・アンテナの構成によれば、低導電率部材が放射導体として働くとともに、抵抗装荷と等価な電気的効果が得られる。図示の通り、電極の面積が大幅に少なくなっているので、その分コスト削減が図られる。また、上述した各実施形態に比し、電極剥離の工程が省かれる分だけコスト削減が可能である。
【００７８】
なお図１４に示す場合の電気信号の給電は、第１及び第２の給電電極の空隙間に対して成される。例えば、絶縁体側面より並行線路を貫通させて両給電電極の頂点部位に接続させるなどの方法（図示しない）を用いることができる。
【００７９】
また、図１４に示すバイコニカル・アンテナの変形例として、図１５に示すように、それぞれの窪み内部に充填される低導電率部材を、所定の深さ毎に導電率が異なる部材がそれぞれ充填されてなる多層構造で構成してもよい。このような場合、上底面側がより低導電率となるように各低導電率部材を分布させることにより、給電電極への反射電力を減殺する効果がより高まり、結果として、整合帯域が拡大される。
【００８０】
なお、図面を参照しながら本明細書で説明した各実施形態においては、コニカル・アンテナの放射電極は円錐形状に構成されているが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、楕円錐あるいは角錐の場合であっても、同様に本発明の効果を奏することができる。また、絶縁体柱の外形に関しても特に限定されるものではなく、基本的には円柱や角柱など取り扱い易い形状のものを任意に採用することができる。また、絶縁体は、誘電体に限定されるものではなく、磁性体であっても本発明の効果の本質に影響を与えるものではない。
【００８１】
［追補］
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
【００８２】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明によれば、放射導体に抵抗を装荷することにより広帯域化を図った、優れたコニカル・アンテナを提供することができる。
【００８３】
また、本発明によれば、容易に量産可能な抵抗装荷により構成される放射導体からなる、優れたコニカル・アンテナを提供することができる。
【００８４】
モノコニカル・アンテナやバイコニカル・アンテナを抵抗装荷によって広帯域化若しくは小型化する際に、本発明に係る構成法に従えば、容易に量産を行なうことが可能となる。ひいては、抵抗装荷コニカル・アンテナの適用範囲を、民生レベルの商品にまで拡大することができる。例えば、民生用ウルトラ・ワイド・バンド通信システムの小型なアンテナとして実用に供することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】モノコニカル・アンテナの構成を示した図である。
【図２】モノコニカル・アンテナのＶＳＷＲ特性の一例を示した図である。
【図３】抵抗成分を含有した低導電率の部材で放射導体を構成したモノコニカル・アンテナの構成を示した図である。
【図４】抵抗成分を含有した低導電率の部材で放射導体を構成したモノコニカル・アンテナの構成を示した図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るモノコニカル・アンテナの構成を示した図である。
【図６】本実施形態に係るモノコニカル・アンテナの電気的効果を証明する一計算例を示した図である。
【図７】絶縁体に形成された窪みの深さ方向に２つの電極剥離部が形成されているアンテナの構成を示した図である。
【図８】絶縁体の他端面にグランド導体を形成することを省いて、両端面に対称となるように形成された略円錐状の窪み内部の表面に放射電極が配置されてなるバイコニカル・アンテナに対して本発明に係る抵抗装荷を適用した例を示した図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係るアンテナの断面構成を示した図である。
【図１０】絶縁体に形成された略円錐状の放射電極の深さ方向に２つの剥離・掘削部が形成されているコニカル・アンテナの構成を示した図である。
【図１１】円錐状絶縁体の表面に形成された放射電極に周状の剥離・掘削部を設けてなるコニカル・アンテナを用いてバイコニカル・アンテナを構成した例を示した図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係るコニカル・アンテナの断面構成を示した図である。
【図１３】図１２に示したコニカル・アンテナの変形例についての断面構成を示した図である。
【図１４】絶縁体の円錐状の窪み表面に形成された給電電極に低導電率部材を充填してなるコニカル・アンテナを用いてバイコニカル・アンテナを構成した例を示した図である。
【図１５】図１４に示したコニカル・アンテナの変形例についての断面構成を示した図である。

Claims (45)

1. 絶縁体と、
   前記絶縁体の一端面に形設された略錐状の窪みと、
   前記窪み内部の表面に形成された放射電極と、
   前記放射電極の一部を周状に剥離する剥離部と、
   前記剥離部が少なくとも埋没する深さまで前記窪み内部に充填されてなる低導電率部材と、
   前記絶縁体の他端面と近接略平行して配設された又は前記絶縁体の他端面に直接形成されたグランド導体と、
   を具備することを特徴とするコニカル・アンテナ。
2. 前記放射電極は前記窪み内部の表面にメッキ工法などで形成されてなる、
   ことを特徴とする請求項１に記載のコニカル・アンテナ。
3. 前記低導電率部材は導体を含有するゴム又はエラストマーからなる、
   ことを特徴とする請求項１に記載のコニカル・アンテナ。
4. 前記放射電極と前記グランド導体との空隙間に対して電気信号の給電がなされる、
   ことを特徴とする請求項１に記載のコニカル・アンテナ。
5. グランド導体に穴を設け、放射電極の頂点部位を背面側に貫通させて、電気信号の給電を行なう、
   ことを特徴とする請求項１に記載のコニカル・アンテナ。
6. 前記放射電極の一部を周状に剥離する剥離部を２以上設ける、
   ことを特徴とする請求項１に記載のコニカル・アンテナ。
7. 前記窪み内部に充填される前記低導電率部材は、前記の各剥離部が埋没する深さ毎に前記窪み内部に導電率が異なる部材がそれぞれ充填されてなる多層構造である、
   ことを特徴とする請求項６に記載のコニカル・アンテナ。
8. 前記窪みの底面側がより低導電率となるように各低導電率部材を分布させる、ことを特徴とする請求項７に記載のコニカル・アンテナ。
9. 絶縁体と、
   前記絶縁体の一端面に形設された略錐状の第１の窪みと、
   前記第１の窪み内部の表面に形成された第１の放射電極と、
   前記第１の放射電極の一部を周状に剥離する第１の剥離部と、
   前記第１の剥離部が少なくとも埋没する深さまで前記窪み内部に充填されてなる第１の低導電率部材と、
   前記絶縁体の他端面に形設された略錐状の第２の窪みと、
   前記第２の窪み内部の表面に形成された第２の放射電極と、
   前記第２の放射電極の一部を周状に剥離する第２の剥離部と、
   前記第２の剥離部が少なくとも埋没する深さまで前記窪み内部に充填されてなる第２の低導電率部材と、
   を具備することを特徴とするコニカル・アンテナ。
10. 前記第１及び第２の放射電極の空隙間に対して電気信号の給電がなされる、
    ことを特徴とする請求項９に記載のコニカル・アンテナ。
11. 前記第１及び第２の放射電極は前記窪み内部の表面にメッキ工法などで形成されてなる、
    ことを特徴とする請求項９に記載のコニカル・アンテナ。
12. 前記第１及び第２の各低導電率部材は導体を含有するゴム又はエラストマーからなる、
    ことを特徴とする請求項９に記載のコニカル・アンテナ。
13. 前記第１及び第２の放射電極の一部を周状に剥離する剥離部を２以上設ける、ことを特徴とする請求項９に記載のコニカル・アンテナ。
14. 前記第１及び第２の窪み内部に充填される前記第１及び第２の低導電率部材は、前記の各剥離部が埋没する深さ毎に前記第１及び第２の窪み内部に導電率が異なる部材がそれぞれ充填されてなる多層構造である、
    ことを特徴とする請求項１３に記載のコニカル・アンテナ。
15. 前記窪みの底面側がより低導電率となるように各低導電率部材を分布させる、ことを特徴とする請求項１４に記載のコニカル・アンテナ。
16. 略錐状に形成された絶縁体と、
    前記略錐状の絶縁体の表面に形成された放射電極と、
    前記放射電極の一部を基底の絶縁体とともに周状に分割する周状スリット部と、
    前記周状スリット部に充填された低導電率部材と、
    前記放射電極の略頂点部位に近接して配設されたグランド導体と、
    を具備することを特徴とするコニカル・アンテナ。
17. 前記放射電極は前記絶縁体の表面にメッキ工法などで形成されてなる、
    ことを特徴とする請求項１６に記載のコニカル・アンテナ。
18. 前記低導電率部材は導体を含有するゴム又はエラストマーからなる、
    ことを特徴とする請求項１６に記載のコニカル・アンテナ。
19. 前記放射電極を基底の絶縁体とともに周状に分割する周状スリット部を２以上設ける、
    ことを特徴とする請求項１６に記載のコニカル・アンテナ。
20. 前記の各周状スリット部毎に導電率が異なる低導電率部材をそれぞれ充填する、
    ことを特徴とする請求項１９に記載のコニカル・アンテナ。
21. 前記窪みの底面側がより低導電率となるように各周状スリット部に各低導電率部材を分布させる、
    ことを特徴とする請求項２０に記載のコニカル・アンテナ。
22. 略錐状に形成された第１の絶縁体と、
    前記略錐状の絶縁体の表面に形成された第１の放射電極と、
    前記第１の放射電極の一部を基底の絶縁体とともに周状に分割する第１の周状スリット部と、
    前記第１の周状スリット部に充填された第１の低導電率部材と、
    前記第１の絶縁体と頂点同士が対向しそれぞれの底面が対称的となるように配置された略錘状に形成された第２の絶縁体と、
    前記略錐状の絶縁体の表面に形成された第２の放射電極と、
    前記第２の放射電極の一部を基底の絶縁体とともに周状に分割する第２の周状スリット部と、
    前記第２の周状スリット部に充填された第２の低導電率部材と、
    を具備することを特徴とするコニカル・アンテナ。
23. 前記第１及び第２の放射電極は前記第１及び第２の絶縁体の表面にメッキ工法などで形成されてなる、
    ことを特徴とする請求項２２に記載のコニカル・アンテナ。
24. 前記第１及び第２の低導電率部材は導体を含有するゴム又はエラストマーからなる、
    ことを特徴とする請求項２２に記載のコニカル・アンテナ。
25. 前記第１及び第２の放射電極を基底の絶縁体とともに周状に分割する周状スリット部をそれぞれ２以上設ける、
    ことを特徴とする請求項２２に記載のコニカル・アンテナ。
26. 前記第１及び第２の放射電極を分割する各周状スリット部毎に導電率が異なる低導電率部材をそれぞれ充填する、
    ことを特徴とする請求項２５に記載のコニカル・アンテナ。
27. 前記絶縁体の底面側がより低導電率となるように各周状スリット部に各低導電率部材を分布させる、
    ことを特徴とする請求項２６に記載のコニカル・アンテナ。
28. 絶縁体の一端面に略錐状の窪みを形成するステップと、
    前記窪み内部の表面に放射電極を形成するステップと、
    前記放射電極の一部を周状に分離して剥離部を形成するステップと、
    前記剥離部が埋没する深さまで前記窪み内部に低導電率部材を充填するステップと、
    を具備することを特徴とするコニカル・アンテナの製造方法
29. 前記絶縁体の他端面と近接平行して又は前記絶縁体の他端面上に直接グランド導体を配設するステップをさらに備える、
    ことを特徴とする請求項２８に記載のコニカル・アンテナの製造方法。
30. 略錐状に形成された絶縁体の表面に放射電極を形成するステップと、
    前記放射電極の一部を基底の前記絶縁体とともに周状に剥離・掘削して剥離・掘削部を形成するステップと、
    前記剥離・掘削部に低導電率部材を充填するステップと、
    を具備することを特徴とするコニカル・アンテナの製造方法。
31. 前記放射電極の頂点部位に近接してグランド導体を配設するステップをさらに備える、
    ことを特徴とする請求項３０に記載のコニカル・アンテナの製造方法。
32. 絶縁体と、
    前記絶縁体の一端面に形設された略錐状の窪みと、
    前記窪み内部の略頂点部位の表面に形成された給電電極と、
    前記窪み内部に充填されてなる低導電率部材と、
    前記絶縁体の他端面と近接略平行して配設された又は前記絶縁体の他端面に直接形成されたグランド導体と、
    を具備することを特徴とするコニカル・アンテナ。
33. 前記給電電極は前記窪み内部の略頂点部位の表面にメッキ工法などで形成されてなる、
    ことを特徴とする請求項３２に記載のコニカル・アンテナ。
34. 前記低導電率部材は導体を含有するゴム又はエラストマーからなる、
    ことを特徴とする請求項３２に記載のコニカル・アンテナ。
35. 前記給電電極と前記グランド導体との空隙間に対して電気信号の給電がなされる、
    ことを特徴とする請求項３２に記載のコニカル・アンテナ。
36. グランド導体に穴を設け、前記給電電極を背面側に貫通させて、電気信号の給電を行なう、
    ことを特徴とする請求項３２に記載のコニカル・アンテナ。
37. 前記窪み内部に充填される前記低導電率部材は、導電率が異なる部材がそれぞれ充填されてなる多層構造である、
    ことを特徴とする請求項３２に記載のコニカル・アンテナ。
38. 前記窪みの底面側がより低導電率となるように各低導電率部材を分布させる、ことを特徴とする請求項３７に記載のコニカル・アンテナ。
39. 絶縁体と、
    前記絶縁体の一端面に形設された略錐状の第１の窪みと、
    前記第１の窪み内部の略頂点部位の表面に形成された第１の給電電極と、
    前記第１の窪み内部に充填されてなる第１の低導電率部材と、
    前記絶縁体の他端面に形設された略錐状の第２の窪みと、
    前記第２の窪み内部の略頂点部位の表面に形成された第２の給電電極と、
    前記第２の窪み内部に充填されてなる第２の低導電率部材と、
    を具備することを特徴とするコニカル・アンテナ。
40. 前記第１及び第２の給電電極の空隙間に対して電気信号の給電がなされる、
    ことを特徴とする請求項３９に記載のコニカル・アンテナ。
41. 前記第１及び第２の給電電極は前記第１及び第２の窪み内部の表面にメッキ工法などで形成されてなる、
    ことを特徴とする請求項３９に記載のコニカル・アンテナ。
42. 前記第１及び第２の各低導電率部材は導体を含有するゴム又はエラストマーからなる、
    ことを特徴とする請求項３９に記載のコニカル・アンテナ。
43. 前記第１及び第２の窪み内部に充填される前記第１及び第２の低導電率部材は、導電率が異なる部材がそれぞれ充填されてなる多層構造である、
    ことを特徴とする請求項３９に記載のコニカル・アンテナ。
44. 前記窪みの底面側がより低導電率となるように各低導電率部材を分布させる、ことを特徴とする請求項４３に記載のコニカル・アンテナ。
45. 絶縁体の一端面に略錐状の窪みを形成するステップと、
    前記窪み内部の略頂点部位の表面に給電電極を形成するステップと、
    前記窪み内部に低導電率部材を充填するステップと、
    を具備することを特徴とするコニカル・アンテナの製造方法

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