JP2012138966A - Antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はアンテナに関し、特に、専用のアンテナエレメントを用いない簡易な構成で実現可能なアンテナに関する。 The present invention relates to an antenna, and more particularly to an antenna that can be realized with a simple configuration without using a dedicated antenna element.
従来、テレビジョン放送やＦＭ放送等の様々な放送波を受信するアンテナとして、様々な形態のアンテナが用いられている。例えば、テレビジョン放送やＦＭ放送の受信用には、ダイポールアンテナや八木・宇田アンテナ等がよく用いられる。一方で、これらの様々な放送波又は放送波に載せられた信号を、室内や車内、あるいは徒歩での移動中に受信する機会も増えてきている。このような場合に使用するアンテナとしては、組み立てや取り付け等の取り扱いが容易であるものが求められる。例えば特許文献１には、アンテナエレメントを単純な構造で実現したモノポールアンテナについて記載されている。 Conventionally, various types of antennas have been used as antennas for receiving various broadcast waves such as television broadcasts and FM broadcasts. For example, a dipole antenna, a Yagi / Uda antenna, or the like is often used for receiving television broadcasts or FM broadcasts. On the other hand, there are increasing opportunities to receive these various broadcast waves or signals carried on the broadcast waves while moving indoors, in a vehicle, or on foot. As an antenna used in such a case, an antenna that is easy to handle such as assembly and attachment is required. For example, Patent Document 1 describes a monopole antenna in which an antenna element is realized with a simple structure.
しかしながら、特許文献１に記載されたモノポールアンテナを含め、従来のアンテナには、電波を受信するためのアンテナエレメントは必ず必要であった。言い換えると、電波を受信するための専用のアンテナエレメントを持たないアンテナはこれまでに存在しなかった。 However, the conventional antenna including the monopole antenna described in Patent Document 1 always requires an antenna element for receiving radio waves. In other words, there has never been an antenna that does not have a dedicated antenna element for receiving radio waves.
本発明は、専用のアンテナエレメントを用いない簡易な機構で実現するアンテナを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an antenna realized by a simple mechanism that does not use a dedicated antenna element.
発明者は、その研究の過程で偶然にも、専用のアンテナエレメントを持たせる必要がなく、従って部品点数が少なくて機構も簡易なアンテナを見つけ出した。
本発明のアンテナは、始点から折り返し点までの第１線路長を有する第１導体と、折り返し点から始点方向への第２線路長を有して、折り返し点において第１導体と電気的に接続された第２導体と、第１導体と前記第２導体との間に存在する誘電体とを含む。そして、本発明のアンテナは、第１周波数の第１受信信号を、第１線路長と第２線路長とを合わせた長さに相当する第１アンテナ長の導体で受信する。また、第２周波数の第２受信信号は、第１線路長と第２線路長とのいずれか一方のみの長さに相当する第２アンテナ長の導体で受信する構成とした。
The inventor discovered an antenna that does not need to have a dedicated antenna element by chance in the course of its research, and therefore has a small number of parts and a simple mechanism.
The antenna of the present invention has a first conductor having a first line length from a start point to a turn point, and a second line length from the turn point to the start point, and is electrically connected to the first conductor at the turn point. A second conductor, and a dielectric existing between the first conductor and the second conductor . And the antenna of this invention receives the 1st received signal of the 1st frequency with the conductor of the 1st antenna length equivalent to the length which combined the 1st line length and the 2nd line length. Further, the second reception signal of the second frequency is received by the conductor having the second antenna length corresponding to the length of only one of the first line length and the second line length.
このように構成したことで、始点が給電点となって、第１導体と第２導体とによって第１周波数又は第２周波数の電波の双方が１つのアンテナで受信されるようになる。
また、受信に要する長さを、従来その受信に必要と考えられていたアンテナ長よりも短い長さとすることができ、小型化できるようになる。
With this configuration, the starting point is the feeding point, and both the first frequency and the second frequency radio waves are received by one antenna by the first conductor and the second conductor.
Further, the length required for reception can be made shorter than the antenna length conventionally considered necessary for the reception, and the size can be reduced.
本発明によれば、専用のアンテナエレメントを用いない簡易な機構で、アンテナを構成することができる。 According to the present invention, an antenna can be configured with a simple mechanism that does not use a dedicated antenna element.
以下、発明を実施するための形態（以下、本例とも称する）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．アンテナの基本構成及び基本原理の説明
２．第１の実施の形態（高周波減衰部材を使用してアンテナ長を決定する場合の構成例）
３．第２の実施の形態（高周波減衰部材を使用しない場合の構成例）
４．第１の実施の形態又は第２の実施の形態の各種変形例
Hereinafter, a mode for carrying out the invention (hereinafter also referred to as this example) will be described. The description will be given in the following order.
1. 1. Explanation of basic configuration and basic principle of antenna First Embodiment (Configuration Example in Determining Antenna Length Using High Frequency Attenuating Member)
3. Second embodiment (configuration example when no high-frequency attenuation member is used)
4). Various modifications of the first embodiment or the second embodiment
＜１．アンテナの基本構成及び基本原理の説明＞
［アンテナの基本構成例］
図１は、本発明のアンテナの一実施形態としての、同軸線（同軸ケーブル）を使用したケーブルアンテナの構成例を示したものである。図１に示したケーブルアンテナ１０は、図示せぬ受信機器と接続されるコネクタ１と接続された、同軸線２のみで構成される。コネクタ１としては、高周波信号の損失が少ないものを選択することが望ましい。同軸線２の、コネクタ１と接続された側と反対側の先端部３は、エラストマー等の樹脂によりモールド成形されて成る。そしてその内部においては、保護被覆２ａ及びシールド線２ｂ（第１又は第２導体）を取り除いてあり、コア材２ｃ（誘電体）と芯線２ｄ（第１又は第２導体）とが露出されている。そして、コア材２ｃから伸びた芯線２ｄの先端部分を、はんだ付け等によってシールド線２ｂに接続してある。
<1. Explanation of basic configuration and basic principle of antenna>
[Basic antenna configuration]
FIG. 1 shows a configuration example of a cable antenna using a coaxial line (coaxial cable) as an embodiment of the antenna of the present invention. The cable antenna 10 shown in FIG. 1 is composed of only a coaxial line 2 connected to a connector 1 connected to a receiving device (not shown). As the connector 1, it is desirable to select a connector that has a low loss of high-frequency signals. The tip 3 of the coaxial line 2 on the side opposite to the side connected to the connector 1 is molded by a resin such as an elastomer. And in its interior, it has been removed a protective coating 2a and the shield wire 2b (first or second conductor), the core material 2c (Yuden body) and the core wire 2d (first or second conductor) and is exposed Yes. And the front-end | tip part of the core wire 2d extended from the core material 2c is connected to the shield wire 2b by soldering etc.
先端部３からコネクタ１側に向かって所定の長さの位置には、中継部４を構成してある。中継部４も、先端部３と同様にモールド形成されている。その内部では、同軸線２の保護被覆２ａ及びシールド線（外部導体）２ｂを取り除いてあり、コア材２ｃ（誘電体）が露出した状態となっている。そしてこの部分が、本例のケーブルアンテナ１０の給電点Ｆｐとなる。このように構成したことにより、始点としての給電点Ｆｐから折り返し点としての先端部３までの間の同軸線２（詳しくは、シールド線２ｂと芯線２ｄ）が、アンテナエレメントとして機能するようになる。また、コネクタ１側に接続された同軸線２のシールド線２ｂはグランド（以下、ＧＮＤと称する）として機能するようになり、この部分には、イメージ電流（電気影像電流）が流れる。すなわち、アンテナエレメントとその電気影像によりλ／２ダイポールアンテナが構成される。 A relay portion 4 is configured at a position of a predetermined length from the distal end portion 3 toward the connector 1 side. The relay part 4 is also molded in the same manner as the tip part 3. In its interior, coaxial line 2 of protective coating 2a and the shield wire has been removed (the outer conductor) 2b, in a state of core material 2c (derivative collector) is exposed. This portion becomes the feeding point Fp of the cable antenna 10 of this example. With this configuration, the coaxial line 2 (specifically, the shield wire 2b and the core wire 2d) between the feeding point Fp as the starting point and the tip 3 as the turning point functions as an antenna element. . Further, the shield line 2b of the coaxial line 2 connected to the connector 1 side functions as a ground (hereinafter referred to as GND), and an image current (electric image current) flows through this portion. That is, a λ / 2 dipole antenna is constituted by the antenna element and its electric image.
このとき、アンテナエレメントとして機能する部分のシールド線２ｂと芯線２ｄとの間には、始点から折り返し点までの間にわたって等価的にインピーダンス接続が存在し、そのインピーダンス値は、低い周波数（第１周波数）と高い周波数（第２周波数）とに対して相互に異なる。図示の構成では、潜在的な容量リアクタンス（容量成分）に応じて、周波数の高い側では高周波的に接続(短絡：容量結合）され、相対的に低いインピーダンスとなる。この結果、２種類の周波数に対応する２種類のアンテナ長（２共振）が存在する。以下、図２を参照して、アンテナエレメントとして機能する部分に等価的に存在する高周波的なインピーダンス接続とアンテナ長との関係について説明する。図２は、ケーブルアンテナ１０においてアンテナとして機能するエレメントを実線で示し、先端部３での折り返し部分を２点の●（黒丸）で示した図である。 At this time, there is an equivalent impedance connection between the shield wire 2b and the core wire 2d, which functions as an antenna element, from the start point to the turning point, and the impedance value is a low frequency (first frequency). ) And a high frequency (second frequency). In the configuration shown in the figure, in accordance with the potential capacitive reactance (capacitance component), the higher frequency side is connected in a high frequency (short circuit: capacitive coupling), resulting in a relatively low impedance. As a result, there are two types of antenna lengths (two resonances) corresponding to two types of frequencies. Hereinafter, with reference to FIG. 2, the relationship between the high-frequency impedance connection equivalent to the portion functioning as the antenna element and the antenna length will be described. FIG. 2 is a diagram in which the element functioning as an antenna in the cable antenna 10 is indicated by a solid line, and the folded portion at the tip 3 is indicated by two dots (black circles).
まず、高い周波数（第２周波数）を受信する場合には、図１及び図２（ａ）に示すように、上述のインピーダンス接続部（高周波的な接続部）において、シールド線２ｂと芯線２ｄとの間で、高周波的な容量結合が起こる。このような容量結合が生じることで、給電点Ｆｐから折り返し点までの線路長である第１線路長Ｌ１がアンテナ長（第２アンテナ長）となって、電波を受信する。この第１線路長Ｌ１は、前述のＧＮＤとして機能する部分のシールド線２ｂの切れ目から、アンテナエレメントとして機能する部分の先端部３での折り返し点までの長さに等しい。 First, when receiving a high frequency (second frequency), as shown in FIG. 1 and FIG. 2A, in the above-described impedance connection portion (high frequency connection portion), the shield wire 2b and the core wire 2d High-frequency capacitive coupling occurs between the two. When such capacitive coupling occurs, the first line length L1, which is the line length from the feeding point Fp to the turning point, becomes the antenna length (second antenna length) and receives radio waves. The first line length L1 is equal to the length from the break of the shield wire 2b that functions as the above-described GND to the turning point at the tip 3 of the portion that functions as the antenna element.
一方、低い周波数（第１周波数）を受信する場合には、その周波数に対応して容量結合が小さくなって、インピーダンス接続部のインピーダンスが高くなる。このため、図１及び図２（ｂ）に示すように、第１線路長Ｌ１と、折り返し点で折り返された部分の線路長（第２線路長）Ｌ２とを足した線路長が、アンテナ長（第１アンテナ長）となる。第２線路長Ｌ２は、先端部３での折り返し点から、中継部４内のアンテナエレメントとして機能する部分のシールド線２ｂの切れ目までの長さに等しいものとなる。 On the other hand, when a low frequency (first frequency) is received, the capacitive coupling is reduced corresponding to the frequency, and the impedance of the impedance connection portion is increased. Therefore, as shown in FIG. 1 and FIG. 2B, the line length obtained by adding the first line length L1 and the line length (second line length) L2 of the portion turned back at the turning point is the antenna length. (First antenna length). The second line length L2 is equal to the length from the turning point at the distal end portion 3 to the break of the shield wire 2b of the portion functioning as the antenna element in the relay portion 4.
このように構成したケーブルアンテナ１０において、第１線路長と第２線路長を受信したい電波の周波数の波長に基づいて決定することで、２つの異なる任意の周波数の電波を受信させることが可能となる。なお、図１では同軸線２を使用してケーブルアンテナ１０を構成した例を挙げたが、これに限定されるものではない。例えば、フィーダー線等の、２つの導線（導体）がほぼ並行に配置された他の線材を使用しても、同様なケーブルアンテナ１０を作成することが可能である。 In the cable antenna 10 configured as described above, the first line length and the second line length are determined based on the wavelength of the frequency of the radio wave to be received, so that radio waves having two different arbitrary frequencies can be received. Become. In addition, although the example which comprised the cable antenna 10 using the coaxial line 2 was given in FIG. 1, it is not limited to this. For example, the same cable antenna 10 can be created even if another wire material in which two conductive wires (conductors) such as feeder wires are arranged substantially in parallel is used.
［アンテナの設計例］
次に、図３を参照して、受信したい２つの周波数から、ケーブルアンテナ１０の実際の線路長を決定する方法について説明する。図３では、説明を簡単にするため、同軸線２の保護被覆２ａ（図１参照）の図示を省略している。また、図３では、説明を分かり易くするためにコア材２ｃを同軸線２の中央部分で切断したように図示してあるが、本来は、図１に示すように先端部３の途中までコア材２ｃが伸びているものとする。
[Example of antenna design]
Next, a method for determining the actual line length of the cable antenna 10 from two frequencies to be received will be described with reference to FIG. In FIG. 3, illustration of the protective coating 2a (see FIG. 1) of the coaxial line 2 is omitted for the sake of simplicity. Further, in FIG. 3, the core material 2 c is illustrated as being cut at the center portion of the coaxial line 2 for the sake of easy understanding, but originally, the core material 2 c is halfway along the tip portion 3 as illustrated in FIG. 1. It is assumed that the material 2c is extended.
図３に示した例において、受信させたい２つの周波数の波長を、それぞれ波長λ１、波長λ２とし、波長の長さは、波長λ１＞波長λ２であるものとする。すなわち、例えば１００ＭＨｚと２００ＭＨｚの電波を受信させる場合は、波長λ１＝３ｍ、波長λ２＝１．５ｍとなる。 In the example shown in FIG. 3, it is assumed that the wavelengths of the two frequencies to be received are the wavelength λ1 and the wavelength λ2, respectively, and the wavelength lengths are the wavelength λ1> the wavelength λ2. That is, for example, when receiving radio waves of 100 MHz and 200 MHz, the wavelength λ1 = 3 m and the wavelength λ2 = 1.5 m.
次に、波長λ１と波長λ２を受信するためのアンテナ長を規定する。具体的には、波長λ１と波長λ２のそれぞれの共振長がλ／４となるように、アンテナエレメントとして機能する部分の長さ（第１線路長）を決定する（図３（ａ）参照）。波長λ１は３ｍであるため、波長λ１の共振長（第１アンテナ長）は０．７５ｍとなり、波長λ２は１．５ｍであるため、波長λ２の共振長（第２アンテナ長）は０．３７５ｍとなる。つまり、第１線路長を０．７５ｍにすればその部分が１００ＭＨｚの電波に共振し、０．３７５ｍにすれば２００ＭＨｚの電波に共振する。 Next, the antenna length for receiving the wavelengths λ1 and λ2 is defined. Specifically, the length (first line length) of the portion functioning as the antenna element is determined so that the respective resonance lengths of the wavelengths λ1 and λ2 are λ / 4 (see FIG. 3A). . Since the wavelength λ1 is 3 m, the resonance length of the wavelength λ1 (first antenna length) is 0.75 m, and the wavelength λ2 is 1.5 m, so the resonance length of the wavelength λ2 (second antenna length) is 0.375 m. It becomes. That is, if the first line length is 0.75 m, the portion resonates with a 100 MHz radio wave, and if it is 0.375 m, it resonates with a 200 MHz radio wave.
しかし、上述したように、本例のケーブルアンテナ１０では、周波数の高い第２周波数を受信する場合にはアンテナエレメントとして機能する部分において高周波的に容量結合が発生し、周波数の低い第１周波数を受信する場合には容量結合は発生しない。この特性を考えると、第２アンテナ長（０．３７５ｍ）を第１線路長Ｌ１とし、第１アンテナ長（０．７５ｍ）から第２アンテナ長（０．３７５ｍ）を引いた長さを折り返し点から折り返せば、第１線路長Ｌ１の長さで２つの周波数を受信できる。（図３（ｂ）参照）これにより、第１アンテナ長の半分の長さである第２アンテナ長で第１線路長を構成しても、第１アンテナ長が受信すべき第１周波数を受信することができるようになる。すなわち、波長の長い低い周波数の電波を受信するために必要な線路長を、一般に必要であると考えられる線路長の１／２の長さにすることができる。 However, as described above, in the cable antenna 10 of this example, when the second frequency having a high frequency is received, capacitive coupling occurs at a high frequency in the portion functioning as the antenna element, and the first frequency having a low frequency is set. Capacitive coupling does not occur when receiving. Considering this characteristic, the second antenna length (0.375 m) is defined as the first line length L1, and the length obtained by subtracting the second antenna length (0.375 m) from the first antenna length (0.75 m) is a turning point. , It is possible to receive two frequencies with the length of the first line length L1. (Refer to FIG. 3 (b)) Thereby, even if the first line length is constituted by the second antenna length which is half the length of the first antenna length, the first frequency to be received by the first antenna length is received. Will be able to. That is, the line length necessary to receive a low-frequency radio wave having a long wavelength can be reduced to ½ of the line length that is generally considered necessary.
なお、ＧＮＤとして機能する部分の長さは、第１周波数の波長λ１の１／４以上であることが望ましい。つまり、図３に示した例においては、０．７５ｍ以上であることが好ましい。このとき、ＧＮＤとして機能する部分の同軸線２の長さをきっちり１／４λ１で切っても良いが、切らずに長いままとしてもよい。 Note that the length of the portion functioning as GND is desirably ¼ or more of the wavelength λ1 of the first frequency. That is, in the example shown in FIG. 3, it is preferable that it is 0.75 m or more. At this time, the length of the coaxial line 2 that functions as the GND may be cut exactly by 1 / 4λ1, but may be kept long without being cut.
図４及び図５は、本例のケーブルアンテナ１０を図３（ｂ）に示したように構成した場合の、ケーブルアンテナ１０の等価回路を示したものである。図４は、波長λ１を有する第１周波数に共振する場合の等価回路図であり、図５は、波長λ２を有する第２周波数に共振する場合の等価回路図である。ケーブルアンテナ１０で第１周波数を受信する場合には、図４（ａ）に示すように、アンテナが折り返された部分での高周波的な容量結合が少ない。このため、図４（ｂ）に示すように、折り返し分を伸ばした線路長（＝１／４λ１）と、ＧＮＤとして機能する１／４λ１の線路長とを足した長さ（１／２λ１）とが、波長λ１を有する第１周波数に共振する。 4 and 5 show an equivalent circuit of the cable antenna 10 when the cable antenna 10 of the present example is configured as shown in FIG. 3B. FIG. 4 is an equivalent circuit diagram when resonating at a first frequency having a wavelength λ1, and FIG. 5 is an equivalent circuit diagram when resonating at a second frequency having a wavelength λ2. When the cable antenna 10 receives the first frequency, as shown in FIG. 4A, there is little high-frequency capacitive coupling at the portion where the antenna is folded. For this reason, as shown in FIG. 4B, a length (1 / 2λ1) obtained by adding the line length (= 1 / 4λ1) with the folded portion extended to the line length of 1 / 4λ1 functioning as GND. Resonates with a first frequency having a wavelength λ1.
一方、周波数の高い第２周波数を受信する場合には、図５（ａ）に示すように、アンテナが折り返された部分での高周波的な容量結合により、図５（ｂ）に示すように、第１線路長Ｌ１（１／４λ２）と、ＧＮＤとして機能する１／４λ１の線路長とを足した長さ（１／２λ２）が、波長λ２を有する第２周波数に共振する。 On the other hand, when receiving a high frequency second frequency, as shown in FIG. 5 (a), as shown in FIG. 5 (b), due to high-frequency capacitive coupling at the portion where the antenna is folded, A length (1 / 2λ2) obtained by adding the first line length L1 (1 / 4λ2) and the line length of 1 / 4λ1 functioning as GND resonates with the second frequency having the wavelength λ2.
なお、図３〜図５では、第２アンテナ長が第１アンテナ長のちょうど半分になる（波長λ１と波長λ２が１：２の関係である）例を挙げているが、これに限定されるものではない。波長λ１と波長λ２が１：２以外の関係であっても、第２アンテナ長を第１線路長Ｌ１とし、第１アンテナ長から第２アンテナ長を引いた長さを折り返し点から折り返すことで、本例のケーブルアンテナ１０を構成することができる。このような場合には、第１線路長Ｌ１が、１／４λではなく１／２λや３／４λ等の長さとなる。また、実際の第１線路長又は第２線路長やＧＮＤとして機能する部分の線路長は、使用される機器のＧＮＤサイズにより調整されるものとする。 3 to 5 show an example in which the second antenna length is exactly half the first antenna length (wavelength λ1 and wavelength λ2 have a 1: 2 relationship), but the present invention is not limited to this. It is not a thing. Even if the wavelength λ1 and the wavelength λ2 are other than 1: 2, the second antenna length is set to the first line length L1, and the length obtained by subtracting the second antenna length from the first antenna length is turned back from the turning point. The cable antenna 10 of this example can be configured. In such a case, the first line length L1 becomes a length such as 1 / 2λ or 3 / 4λ instead of 1 / 4λ. In addition, the actual first line length, the second line length, or the line length of the part functioning as GND is adjusted according to the GND size of the device used.
＜２．第１の実施の形態＞
［アンテナの構成例］
次に、本例の第１の実施の形態として、高周波減衰部材を使用してアンテナ長を決定する場合のケーブルアンテナ１０の構成例について、図６を参照して説明する。なお、図６において図１と対応する箇所には同一の符号を付してあり、詳細な説明は省略する。図６に示した例では、高周波減衰部材としてフェライトコア５を使用している。このフェライトコア５を、給電点Ｆｐ（中継部４）からコネクタ１の方向に向かって、第１周波数λ１の１／４以上の長さの所望の位置に配置することにより、フェライトコア５からコネクタ１までの間の同軸線２には電波が載らなくなる。これにより、フェライトコア５からコネクタ１までの線路長を考慮することなくアンテナ長を決定することができるようになる。
<2. First Embodiment>
[Example of antenna configuration]
Next, as a first embodiment of this example, a configuration example of the cable antenna 10 when the antenna length is determined using a high-frequency attenuation member will be described with reference to FIG. In FIG. 6, portions corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In the example shown in FIG. 6, the ferrite core 5 is used as a high frequency attenuation member. By disposing the ferrite core 5 at a desired position having a length of ¼ or more of the first frequency λ1 from the feeding point Fp (relay portion 4) toward the connector 1, the ferrite core 5 is connected to the connector. No radio wave is placed on the coaxial line 2 between 1 and 1. As a result, the antenna length can be determined without considering the line length from the ferrite core 5 to the connector 1.
［アンテナ特性の検証］
発明者は、本発明の理論の確かさを検証するため、このように構成したケーブルアンテナ１０において給電点Ｆｐからフェライトコア５までの長さ（線路長）Ｌ１１を固定し、第１線路長Ｌ１の長さを可変させた上で、電波を受信させる実験を行った。まずは、第１線路長Ｌ１を第１アンテナ長の半分の長さ（＝第２アンテナ長）にせず、第１アンテナ長に基づいて決定した場合の特性について検証した。理論上は、第１線路長Ｌ１＋線路長Ｌ１１が１つの周波数に共振し、第１線路長Ｌ１＋第２線路長Ｌ２＋線路長Ｌ１１が別の周波数に共振することになる。この実験では、８５ＭＨｚに共振することを目的としたため、給電点Ｆｐからフェライトコア５までの長さＬ１１を９８ｃｍに固定している。
[Verification of antenna characteristics]
In order to verify the certainty of the theory of the present invention, the inventor fixes the length (line length) L11 from the feeding point Fp to the ferrite core 5 in the cable antenna 10 thus configured, and the first line length L1. An experiment was conducted to receive radio waves with variable length. First, the characteristics when the first line length L1 is determined based on the first antenna length without being half the length of the first antenna (= second antenna length) were verified. Theoretically, the first line length L1 + the line length L11 resonates at one frequency, and the first line length L1 + the second line length L2 + the line length L11 resonates at another frequency. Since the purpose of this experiment is to resonate at 85 MHz, the length L11 from the feeding point Fp to the ferrite core 5 is fixed at 98 cm.
図７は、第１線路長Ｌ１を８３ｃｍにした場合と、７０ｃｍにした場合における、共振点の位置を示したものである。図７の横軸は周波数（ＭＨｚ）を示し、縦軸は定在波比（以下、ＳＷＲ:Standing Wave Ratioと称する）を示す。第１線路長Ｌ１を８３ｃｍにした場合のＳＷＲは実線で示し、７０ｃｍとした場合のＳＷＲは破線で示してある。第１線路長Ｌ１を８３ｃｍにした場合には、約５４ＭＨｚと約８４ＭＨｚの地点でＳＷＲが４以下となっており、共振が取れていることが分かる。また、第１線路長Ｌ１を７０ｃｍにした場合には、約６４ＭＨｚと約９６ＭＨｚの地点でＳＷＲが４以下となっており、共振が取れていることが分かる。すなわち、同軸線２で構成したケーブルアンテナ１０が、２つの異なる周波数に共振していることが検証された。 FIG. 7 shows the position of the resonance point when the first line length L1 is 83 cm and when the first line length L1 is 70 cm. The horizontal axis of FIG. 7 indicates the frequency (MHz), and the vertical axis indicates the standing wave ratio (hereinafter referred to as SWR: Standing Wave Ratio). The SWR when the first line length L1 is 83 cm is indicated by a solid line, and the SWR when the first line length L1 is 70 cm is indicated by a broken line. When the first line length L1 is 83 cm, it can be seen that the SWR is 4 or less at the points of about 54 MHz and about 84 MHz, and resonance is obtained. Further, when the first line length L1 is set to 70 cm, it can be seen that the SWR is 4 or less at the points of about 64 MHz and about 96 MHz, and resonance is obtained. That is, it was verified that the cable antenna 10 constituted by the coaxial line 2 resonates at two different frequencies.
次に、第１線路長Ｌ１を第１アンテナ長の半分の長さ（＝第２アンテナ長）にした場合の特性の確認も行った。図８は、この場合のケーブルアンテナ１０の構成例を示した図である。図８において、図１や図６と対応する箇所には同一の符号を付してあり、重複する説明は省略する。図８に示したケーブルアンテナ１０では、図７に示した例と同様に線路長Ｌ１１は９８ｃｍとし、第１線路長Ｌ１を４５ｃｍとした。すなわち、第１線路長Ｌ１を、８５ＭＨｚを受信するのに必要と考えられる８３ｃｍの、約半分の長さとした。 Next, the characteristics were confirmed when the first line length L1 was half the first antenna length (= second antenna length). FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of the cable antenna 10 in this case. 8, portions corresponding to those in FIG. 1 and FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In the cable antenna 10 shown in FIG. 8, the line length L11 is 98 cm, and the first line length L1 is 45 cm, as in the example shown in FIG. That is, the first line length L1 is set to about half of 83 cm which is considered necessary for receiving 85 MHz.
図９（ａ）は、図８に示したように構成したケーブルアンテナ１０の、垂直偏波及び水平偏波におけるピークゲインを示したグラフである。横軸は周波数（ＭＨｚ）を示し、縦軸はピークゲイン（ｄＢｄ）を示す。測定対象の周波数帯は、ＦＭ／ＶＨＦ帯（７０ＭＨｚ〜２２０ＭＨｚ）とした。垂直偏波は破線で示し、水平偏波は実線で示してある。図９（ｂ）及び図９（ｃ）に、図９（ａ）に示したグラフ中の各測定点における値を示した。図９（ｂ）は垂直偏波でのピークゲインの値を示し、図９（ｃ）は垂直偏波でのピークゲインの値を示す。なお、図９（ｂ）及び図９（ｃ）には、図９（ａ）の横軸に示した周波数のうち、７６ＭＨｚ〜１０７ＭＨｚまでの間の周波数における測定値のみを示している。 FIG. 9A is a graph showing peak gains in the vertical polarization and the horizontal polarization of the cable antenna 10 configured as shown in FIG. The horizontal axis represents frequency (MHz) and the vertical axis represents peak gain (dBd). The frequency band to be measured was FM / VHF band (70 MHz to 220 MHz). Vertically polarized waves are indicated by broken lines, and horizontally polarized waves are indicated by solid lines. 9B and 9C show values at each measurement point in the graph shown in FIG. 9A. FIG. 9B shows a peak gain value in vertical polarization, and FIG. 9C shows a peak gain value in vertical polarization. 9B and 9C show only measured values at frequencies between 76 MHz and 107 MHz among the frequencies shown on the horizontal axis of FIG. 9A.
図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、８５ＭＨｚ付近では、垂直偏波でのピークゲインは８６ＭＨｚで−１１．９０ｄＢｄとなり、９５ＭＨｚでは−６．８５ｄＢｄとなっている。水平偏波でのピークゲインも、図９（ａ）及び図９（ｃ）に示すように、８６ＭＨｚで−１６．７０ｄＢｄとなり、９５ＭＨｚでは−１３．０５ｄＢｄとなっている。すなわち、これらの周波数近傍の共振により、本例のケーブルアンテナ１０が、ＦＭ／ＶＨＦ帯において、垂直偏波と水平偏波の両方を受信できていることが分かる。 As shown in FIGS. 9A and 9B, in the vicinity of 85 MHz, the peak gain in the vertical polarization is −11.90 dBd at 86 MHz, and −6.85 dBd at 95 MHz. As shown in FIGS. 9A and 9C, the peak gain in the horizontally polarized wave is -16.70 dBd at 86 MHz and -13.05 dBd at 95 MHz. That is, it can be seen that the resonance in the vicinity of these frequencies allows the cable antenna 10 of this example to receive both vertical and horizontal polarizations in the FM / VHF band.
［第１の実施の形態による効果］
上述した実施の形態によれば、同軸線２の保護被覆２ａ及びシールド線２ｂを取り除いた部分が給電点Ｆｐとなり、先端部３でシールド線２ｂに接続された芯線２ｄ及びシールド線２ｂとが電波を受信するようになる。従って、専用のアンテナエレメントや接続用の基板等を用いることのない簡易な構造であるから、安価にアンテナを構成することができる。
[Effects of First Embodiment]
According to the above-described embodiment, the portion of the coaxial wire 2 from which the protective coating 2a and the shield wire 2b are removed becomes the feeding point Fp, and the core wire 2d and the shield wire 2b connected to the shield wire 2b at the tip 3 are connected to the radio wave. Will receive. Therefore, the antenna can be constructed at low cost because it has a simple structure without using a dedicated antenna element or a connection substrate.
また上述した実施の形態では、受信する周波数に応じて、折り返し点（先端部３）までの第１線路長Ｌ１と、折り返し部分を伸ばした線路長（第１線路長＋第２線路長）とが、それぞれ別の周波数に共振する。具体的には、波長の長い第１周波数を受信する場合には第１線路長＋第２線路長が第１アンテナ長となり、波長の短い第２周波数を受信する場合は第１線路長が第２アンテナ長となる。すなわち、折り返しの構成により、第１線路長分のケーブル長で、周波数の高さに応じて２つの異なるアンテナ長（第１アンテナ長／第２アンテナ長）を構成でき、２種類の周波数の電波を受信できるようになる。つまり、低い周波数（第１周波数）を受信させたい場合にも、その受信のために要する長さ（ケーブル長）を、実際に必要なアンテナ長（第１線路長＋第２線路長）の半分の長さ（第１線路長）とすることができる。すなわち、アンテナを小型化することができるようになる。 In the above-described embodiment, the first line length L1 up to the turning point (tip portion 3) and the line length (first line length + second line length) obtained by extending the turning portion according to the received frequency, Resonate at different frequencies. Specifically, when receiving a first frequency with a long wavelength, the first line length plus the second line length is the first antenna length, and when receiving a second frequency with a short wavelength, the first line length is the first length. 2 antenna length. That is, with the folded configuration, two different antenna lengths (first antenna length / second antenna length) can be configured according to the height of the frequency with the cable length corresponding to the first line length. Can be received. That is, even when it is desired to receive a low frequency (first frequency), the length (cable length) required for the reception is half of the actually required antenna length (first line length + second line length). (The first line length). That is, the antenna can be miniaturized.
また、第１線路長と第２線路長の長さや、折り返し点での折りしろの長さを調整することにより、受信周波数を任意の周波数に変更することができる。 In addition, the reception frequency can be changed to an arbitrary frequency by adjusting the lengths of the first line length and the second line length, and the length of the folding line at the turning point.
さらに、給電点Ｆｐとコネクタ１との間の所望の位置に、高周波遮断部材としてフェライトコア５を取り付けることで、フェライトコア５からコネクタ１までの間に電波が載らなくなる。つまり、アンテナ長の設計時に、フェライトコア５からコネクタ１までの間の同軸線２の長さを考慮しなくてもよくなる。これにより、フェライトコア５からコネクタ１までの間の同軸線２の長さを任意の値に設定できるようになるため、本例のケーブルアンテナ１０や受信装置の配置位置の、自由度を高めることができる。 Furthermore, by attaching the ferrite core 5 as a high frequency cutoff member at a desired position between the feeding point Fp and the connector 1, no radio wave is placed between the ferrite core 5 and the connector 1. That is, it is not necessary to consider the length of the coaxial line 2 from the ferrite core 5 to the connector 1 when designing the antenna length. Thereby, since the length of the coaxial line 2 between the ferrite core 5 and the connector 1 can be set to an arbitrary value, the degree of freedom of the arrangement position of the cable antenna 10 and the receiving device of this example is increased. Can do.
また、給電点Ｆｐとコネクタ１との間の所望の位置に、フェライトコア５を取り付けることにより、フェライトコア５が高周波遮断部材として機能するため、受信装置で発生したノイズがアンテナ部分に載ってしまうことを防止できる。 Further, by attaching the ferrite core 5 at a desired position between the feeding point Fp and the connector 1, the ferrite core 5 functions as a high-frequency cutoff member, so that noise generated in the receiving device is placed on the antenna portion. Can be prevented.
＜３．第２の実施の形態＞
［アンテナの構成例］
次に、本例の第２の実施の形態として、高周波減衰部材を使用せずにアンテナ長を決定する場合のケーブルアンテナ１０の構成例について、図１０を参照して説明する。図１０において図１、図６、図８と対応する箇所には同一の符号を付してあり、重複する説明は省略する。図１０に示すように、高周波減衰部材を使用しない場合には、同軸線２全体に電波が乗るようになる。このため、ＧＮＤとして機能する部分の長さは、λの単位で切るようにすることが好ましい。図１０に示したケーブルアンテナ１０では、ＧＮＤとして機能する部分（線路長Ｌ１１）にも積極的に電波を載せるため、アンテナエレメントとして機能する第１線路長Ｌ１を１／４λとしたのに対して、線路長Ｌ１１は３／４λとした。ここでは、第２アンテナ長（第１線路長のみを使用）を持つ導体が８５ＭＨｚに共振するように、第１線路長を８３ｃｍとした。従って、線路長Ｌ１１の長さは２１６ｃｍとなる。
<3. Second Embodiment>
[Example of antenna configuration]
Next, as a second embodiment of the present example, a configuration example of the cable antenna 10 when the antenna length is determined without using a high-frequency attenuation member will be described with reference to FIG. 10, portions corresponding to those in FIGS. 1, 6, and 8 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. As shown in FIG. 10, when the high frequency attenuating member is not used, a radio wave gets on the entire coaxial line 2. For this reason, it is preferable to cut the length of the portion functioning as GND in units of λ. In the cable antenna 10 shown in FIG. 10, the first line length L1 functioning as an antenna element is set to ¼λ in order to actively put radio waves on the portion functioning as GND (line length L11). The line length L11 is 3 / 4λ. Here, the first line length is set to 83 cm so that a conductor having the second antenna length (using only the first line length) resonates at 85 MHz. Accordingly, the length of the line length L11 is 216 cm.
図１１は、ケーブルアンテナ１０を図１０に示したように構成した場合における電圧定在波比（以下、ＶＳＷＲ: Voltage Standing Wave Ratioと称する）を示したものである。横軸は周波数（ＭＨｚ）を示し、縦軸はＶＳＷＲを示す。また、図１１（ａ）に示したグラフ上の複数の測定点の周波数とＶＳＷＲの値を、図１１（ｂ）示してある。 FIG. 11 shows a voltage standing wave ratio (hereinafter referred to as VSWR: Voltage Standing Wave Ratio) when the cable antenna 10 is configured as shown in FIG. The horizontal axis represents frequency (MHz), and the vertical axis represents VSWR. In addition, FIG. 11B shows the frequencies and VSWR values at a plurality of measurement points on the graph shown in FIG.
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、測定点ＭＫ２（８０ＭＨｚ）でＶＳＷＲが２．３３となっており、ケーブルアンテナ１０が８０ＭＨｚに共振していることが分かる。また、一点鎖線で示したＵＨＦ帯（４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚ）においても、特に測定点ＭＫ６（５７０ＭＨｚ）〜測定点ＭＫ７（７７０ＭＨｚ）においてＶＳＷＲが３以下となっている。すなわち、ＦＭ／ＶＨＦ帯の高調波に相当するＵＨＦ帯でも、ケーブルアンテナ１０が共振していることが分かる。 As shown in FIGS. 11A and 11B, it can be seen that the VSWR is 2.33 at the measurement point MK2 (80 MHz), and the cable antenna 10 resonates at 80 MHz. Also, in the UHF band (470 MHz to 770 MHz) indicated by the one-dot chain line, the VSWR is 3 or less particularly at the measurement point MK6 (570 MHz) to the measurement point MK7 (770 MHz). That is, it can be seen that the cable antenna 10 resonates even in the UHF band corresponding to the harmonics of the FM / VHF band.
図１２及び図１３は、図１０に示すアンテナ構成にしたケーブルアンテナ１０での、垂直偏波及び水平偏波におけるピークゲインを示したグラフである。図１２はＦＭ／ＶＨＦ帯でのピークゲインの値を示し、図１３はＵＨＦ帯でのピークゲインの値を示す。図１２（ａ）及び図１３（ａ）は、横軸に周波数（ＭＨｚ）、縦軸にピークゲイン（ｄＢｄ）をとったグラフであり、垂直偏波を破線で示し、水平偏波を実線で示してある。図１２（ｂ）及び図１３（ｂ）は、図１２（ａ）又は図１３（ａ）に示したグラフ中の各測定点における値を示す表である。なお、図１２（ｂ）には、図１２（ａ）の横軸に示した周波数のうち、７６ＭＨｚ〜１０７ＭＨｚまでの間（図１２（ａ）中に縦の破線で示した範囲）の周波数における測定値のみを示してある。 12 and 13 are graphs showing peak gains in the vertical polarization and the horizontal polarization in the cable antenna 10 having the antenna configuration shown in FIG. FIG. 12 shows peak gain values in the FM / VHF band, and FIG. 13 shows peak gain values in the UHF band. FIGS. 12A and 13A are graphs in which the horizontal axis represents frequency (MHz) and the vertical axis represents peak gain (dBd). Vertical polarization is indicated by a broken line, and horizontal polarization is indicated by a solid line. It is shown. 12 (b) and 13 (b) are tables showing values at each measurement point in the graph shown in FIG. 12 (a) or 13 (a). In FIG. 12B, among the frequencies shown on the horizontal axis of FIG. 12A, the frequency ranges from 76 MHz to 107 MHz (the range indicated by the vertical broken line in FIG. 12A). Only measured values are shown.
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示したＦＭ／ＶＨＦ帯のうち、特に７６ＭＨｚ〜１０７ＭＨｚの間においては、垂直偏波、水平偏波ともにピークゲインは−１５ｄＢ以下となっている。また、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示したＵＨＦ帯においても、垂直偏波、水平偏波ともにピークゲインはおおよそ−１５ｄＢ以下となっている。すなわち、これらの周波数近傍の共振により、本例のケーブルアンテナ１０が、ＦＭ／ＶＨＦ帯とＵＨＦ帯の両方の帯域において、垂直偏波と水平偏波の両方を受信できていることが分かる。 In the FM / VHF band shown in FIGS. 12A and 12B, in particular, between 76 MHz and 107 MHz, the peak gain is -15 dB or less for both the vertical polarization and the horizontal polarization. Also in the UHF band shown in FIGS. 13A and 13B, the peak gain is approximately −15 dB or less for both the vertical polarization and the horizontal polarization. That is, it can be seen that the resonance in the vicinity of these frequencies allows the cable antenna 10 of the present example to receive both vertical and horizontal polarizations in both the FM / VHF band and the UHF band.
テレビジョン放送受信用に建物の屋根等にアンテナが設けられる場合には、そのアンテナは、例えば東京タワー等の電波塔が見える位置に配置される。この場合は、電波塔とアンテナとの間に障害物が存在しないため、電波塔から送信された電波の偏向方向が途中で変わってしまうようなことは発生しない。これに対して、室内や車内、あるいは携帯型端末において使用されるアンテナに届く電波は、電波塔との間に存在する建物等の障害物に反射したものである場合が多い。このため、このような環境で使用されるアンテナには、垂直偏波と水平偏波の両方を受信できることが求められる。つまり、本例のケーブルアンテナ１０は、この要件を満たしていることになる。 When an antenna is provided on the roof of a building for receiving television broadcasts, the antenna is disposed at a position where a radio tower such as Tokyo Tower can be seen. In this case, since there is no obstacle between the radio tower and the antenna, the deflection direction of the radio wave transmitted from the radio tower does not change midway. On the other hand, radio waves that reach an antenna used in a room, a car, or a portable terminal are often reflected by an obstacle such as a building that exists between the radio tower. For this reason, an antenna used in such an environment is required to be able to receive both vertical polarization and horizontal polarization. That is, the cable antenna 10 of this example satisfies this requirement.
図１４及び図１５は、ＵＨＦ帯の電波である５００ＭＨｚ受信用に設計された従来のダイポールアンテナでの、各周波数帯におけるピークゲインの測定結果を示した図である。図１４はＦＭ／ＶＨＦ帯でのピークゲインの値を示し、図１５はＵＨＦ帯でのピークゲインの値を示す。図１４（ａ）及び図１５（ａ）は、横軸に周波数（ＭＨｚ）、縦軸にピークゲイン（ｄＢｄ）をとったグラフであり、垂直偏波を破線で示し、水平偏波を実線で示してある。図１４（ｂ）及び図１５（ｂ）は、図１４（ａ）又は図１５（ａ）に示したグラフ中の各測定点における値を示す表である。なお、図１４（ｂ）には、図１４（ａ）の横軸に示した周波数のうち、７６ＭＨｚ〜１０７ＭＨｚまでの間（図１４（ａ）中に縦の破線で示した範囲）の周波数における測定値のみを示してある。 14 and 15 are diagrams showing measurement results of peak gain in each frequency band in a conventional dipole antenna designed for reception of 500 MHz which is a radio wave in the UHF band. FIG. 14 shows peak gain values in the FM / VHF band, and FIG. 15 shows peak gain values in the UHF band. 14A and 15A are graphs in which the horizontal axis represents frequency (MHz) and the vertical axis represents peak gain (dBd), vertical polarization is indicated by a broken line, and horizontal polarization is indicated by a solid line. It is shown. FIG. 14B and FIG. 15B are tables showing values at each measurement point in the graph shown in FIG. 14A or FIG. In FIG. 14B, among the frequencies shown on the horizontal axis of FIG. 14A, the frequency ranges from 76 MHz to 107 MHz (the range indicated by the vertical broken line in FIG. 14A). Only measured values are shown.
このように、５００ＭＨｚ受信用に設計されたダイポールアンテナでは、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示すように、ＶＨＦ帯では垂直偏波、水平偏波ともにピークゲインの値が−２０ｄＢ以上であり、アンテナゲインが取れていないことが分かる。このようなダイポールアンテナにおいても、アンテナ長を長くすればＶＨＦ帯も受信することが可能になるが、この場合はアンテナ自体の大型化を避けることができない。 Thus, in a dipole antenna designed for 500 MHz reception, as shown in FIGS. 14 (a) and 14 (b), in the VHF band, the peak gain value is −20 dB or more for both vertical polarization and horizontal polarization. It can be seen that the antenna gain is not obtained. Even in such a dipole antenna, it is possible to receive the VHF band if the antenna length is increased. In this case, however, the size of the antenna itself cannot be avoided.
また、ＵＨＦ帯においては、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示すように、実線で示した水平偏波は比較的よく受信できているが、破線で示した垂直偏波では各周波数帯でのピークゲインは−１５ｄＢ以下であり、受信できていないことが分かる。 In the UHF band, as shown in FIGS. 15 (a) and 15 (b), the horizontal polarization indicated by the solid line is received relatively well, but in the vertical polarization indicated by the broken line, each frequency is The peak gain in the band is -15 dB or less, and it can be seen that reception is not possible.
次に、図１６及び図１７を参照して、図１０に示すアンテナ構成にしたケーブルアンテナ１０における指向性特性について説明する。図１６はＦＭ／ＶＨＦ帯での指向性特性を示し、図１７はＵＨＦ帯での指向性特性を示す。図１６及び図１７において、垂直偏波の指向性特性を破線で示し、水平偏波の指向性特性を実線で示している。 Next, with reference to FIGS. 16 and 17, the directivity characteristics in the cable antenna 10 having the antenna configuration shown in FIG. 10 will be described. FIG. 16 shows directivity characteristics in the FM / VHF band, and FIG. 17 shows directivity characteristics in the UHF band. 16 and 17, the directivity characteristics of vertical polarization are indicated by broken lines, and the directivity characteristics of horizontal polarization are indicated by solid lines.
まず、図１６を参照して、ＦＭ／ＶＨＦ帯でのケーブルアンテナ１０の指向性特性について説明する。図１６（ａ）は周波数が７６ＭＨｚの場合の放射パターンを示し、（ｂ）は周波数が７８．５ＭＨｚの場合の放射パターンを示し、（ｃ）は周波数が８１ＭＨｚの場合の放射パターンを示し、（ｄ）は周波数が８３．５ＭＨｚの場合の放射パターンを示す。また、図１６（ｅ）は周波数が８６ＭＨｚの場合の放射パターンを示し、（ｆ）は周波数が９５ＭＨｚの場合の放射パターンを示し、（ｇ）は周波数が１０１ＭＨｚの場合の放射パターンを示し、（ｈ）は周波数が１０７ＭＨｚの場合の放射パターンを示す。また、図１６（ｉ）に、図１６（ａ）〜（ｈ）に示した垂直偏波でのピークゲイン（ｄＢｄ）及び平均ゲイン（ｄＢｄ）の値を示している。図１６（ｊ）には、図１６（ａ）〜（ｈ）に示した水平偏波でのピークゲイン（ｄＢｄ）及び平均ゲイン（ｄＢｄ）の値を示している。 First, the directivity characteristics of the cable antenna 10 in the FM / VHF band will be described with reference to FIG. 16A shows a radiation pattern when the frequency is 76 MHz, FIG. 16B shows a radiation pattern when the frequency is 78.5 MHz, FIG. 16C shows a radiation pattern when the frequency is 81 MHz, d) shows a radiation pattern when the frequency is 83.5 MHz. FIG. 16E shows a radiation pattern when the frequency is 86 MHz, FIG. 16F shows a radiation pattern when the frequency is 95 MHz, and FIG. 16G shows a radiation pattern when the frequency is 101 MHz. h) shows a radiation pattern when the frequency is 107 MHz. FIG. 16 (i) shows the peak gain (dBd) and average gain (dBd) values in the vertically polarized waves shown in FIGS. 16 (a) to 16 (h). FIG. 16J shows the peak gain (dBd) and average gain (dBd) values in the horizontally polarized waves shown in FIGS. 16A to 16H.
ＦＭ／ＶＨＦ帯の周波数は、折り返し分を含んだ第１アンテナ長が共振する周波数である。そしてその指向性特性は、図１６（ａ）〜（ｈ）に示すように、垂直面においては円となり、水平方向においては綺麗な８の字を描いていることが分かる。 The frequency of the FM / VHF band is a frequency at which the first antenna length including the folded portion resonates. As shown in FIGS. 16A to 16H, the directivity characteristic is a circle on the vertical plane and a beautiful figure 8 in the horizontal direction.
次に、図１７を参照して、ＵＨＦ帯でのケーブルアンテナ１０の指向性特性について説明する。図１７（ａ）は周波数が４７０ＭＨｚの場合の放射パターンを示し、（ｂ）は周波数が５２０ＭＨｚの場合の放射パターンを示し、（ｃ）は周波数が５７０ＭＨｚの場合の放射パターンを示し、（ｄ）は周波数が６２０ＭＨｚの場合の放射パターンを示す。また、図１７（ｅ）は周波数が６７０ＭＨｚの場合の放射パターンを示し、（ｆ）は周波数が７２０ＭＨｚの場合の放射パターンを示し、（ｇ）は周波数が７７０ＭＨｚの場合の放射パターンを示し、（ｈ）は周波数が９０６ＭＨｚの場合の放射パターンを示す。また、図１７（ｉ）に、図１７（ａ）〜（ｈ）に示した垂直偏波でのピークゲイン（ｄＢｄ）及び平均ゲイン（ｄＢｄ）の値を示している。図１７（ｊ）には、図１７（ａ）〜（ｈ）に示した水平偏波でのピークゲイン（ｄＢｄ）及び平均ゲイン（ｄＢｄ）の値を示している。 Next, the directivity characteristics of the cable antenna 10 in the UHF band will be described with reference to FIG. FIG. 17A shows a radiation pattern when the frequency is 470 MHz, FIG. 17B shows a radiation pattern when the frequency is 520 MHz, FIG. 17C shows a radiation pattern when the frequency is 570 MHz, and FIG. Indicates a radiation pattern when the frequency is 620 MHz. FIG. 17E shows a radiation pattern when the frequency is 670 MHz, FIG. 17F shows a radiation pattern when the frequency is 720 MHz, FIG. 17G shows a radiation pattern when the frequency is 770 MHz, h) shows a radiation pattern when the frequency is 906 MHz. FIG. 17 (i) shows the peak gain (dBd) and average gain (dBd) values in the vertical polarization shown in FIGS. 17 (a) to 17 (h). FIG. 17 (j) shows the peak gain (dBd) and average gain (dBd) values for the horizontally polarized waves shown in FIGS. 17 (a) to 17 (h).
ＵＨＦ帯の周波数は、折り返し分を含まない第２アンテナ長が共振する周波数である（実際には第１アンテナ長に対する共振周波数の高調波として受信する部分が含まれる可能性もあるが、以下の説明では無視する）。そして図１７（ａ）〜（ｈ）に示すように、ゲインの得られない角度が垂直偏波と水平偏波とで異なっていることが分かる。つまり、垂直偏波のゲインが少ない角度においては水平偏波のゲインが高く、逆に、水平偏波のゲインが少ない角度においては垂直偏波のゲインが高くなっている。これにより、垂直偏波を拾えない角度においても水平偏波を拾うことができ、水平偏波を拾えない角度においても垂直偏波を拾うことができるようになる。従って、建物等に反射して電波の偏波方向が変化するような、室内等でケーブルアンテナ１０を使用する場合であっても、比較的良好な受信特性を得ることができる。 The frequency of the UHF band is a frequency at which the second antenna length that does not include aliasing resonates (actually, a portion that is received as a harmonic of the resonance frequency with respect to the first antenna length may be included, but the following Ignored in the description). And as shown to Fig.17 (a)-(h), it turns out that the angle from which a gain is not obtained differs with vertical polarization and horizontal polarization. That is, the gain of the horizontal polarization is high at an angle where the gain of the vertical polarization is small, and conversely, the gain of the vertical polarization is high at an angle where the gain of the horizontal polarization is small. As a result, the horizontal polarization can be picked up even at an angle where the vertical polarization cannot be picked up, and the vertical polarization can be picked up even at an angle where the horizontal polarization cannot be picked up. Therefore, relatively good reception characteristics can be obtained even when the cable antenna 10 is used indoors or the like where the polarization direction of the radio wave changes due to reflection on a building or the like.
なお、図１６及び図１７に例を示した指向性特性は、第１の実施の形態におけるケーブルアンテナ１０においても得られるものである。 The directivity characteristics shown as examples in FIGS. 16 and 17 are also obtained in the cable antenna 10 according to the first embodiment.
［第２の実施の形態による効果］
上述した実施の形態によれば、高周波遮断部材を用いずにケーブルアンテナ１０を構成した場合にも、周波数の高さに応じて、第１線路長分のケーブル長で、第１アンテナ長又は第２アンテナ長を構成して、異なる周波数に共振するようになる。すなわち、第１の実施の形態において得られる効果と同等の効果を得ることができる。
[Effects of Second Embodiment]
According to the above-described embodiment, even when the cable antenna 10 is configured without using the high-frequency cutoff member, the first antenna length or the first antenna length is the same as the cable length corresponding to the first line length according to the frequency height. Two antenna lengths are configured to resonate at different frequencies. That is, an effect equivalent to the effect obtained in the first embodiment can be obtained.
＜４．第１の実施の形態又は第２の実施の形態の各種変形例＞
（１）変形例１（その他の周波数帯を受信するアンテナへの適用例）
なお、上述した実施の形態では、テレビジョン放送の周波数であるＶＨＦ帯、ＵＨＦ帯の受信用として受信機器の外にアンテナを引き出した場合を想定しているが、これに限定されるものではない。例えば、同様な同軸線の構成により、１．５７５ＧＨｚ帯を受信するＧＰＳのアンテナ等を構成してもよい。この場合は、アンテナとして機能する部分（アンテナエレメント部）を２．３８ｃｍ、ＧＮＤとして機能する部分（同軸線部）を４．７５ｃｍ以上とすればよい。また、無線ＬＡＮのアンテナに適用することも可能であり、例えば２．４ＧＨｚ帯を受信するアンテナを構成する場合は、アンテナエレメント部を１．６ｃｍ、同軸線部を３．１ｃｍ以上とすればよい。
<4. Various modifications of the first embodiment or the second embodiment>
(1) Modification 1 (Application example to an antenna that receives other frequency bands)
In the above-described embodiment, it is assumed that the antenna is pulled out of the receiving device for reception in the VHF band and the UHF band, which are television broadcast frequencies. However, the present invention is not limited to this. . For example, a GPS antenna or the like that receives the 1.575 GHz band may be configured with the same coaxial line configuration. In this case, the portion functioning as an antenna (antenna element portion) may be 2.38 cm, and the portion functioning as GND (coaxial line portion) may be 4.75 cm or more. Also, it can be applied to a wireless LAN antenna. For example, when an antenna that receives a 2.4 GHz band is configured, the antenna element portion may be 1.6 cm and the coaxial line portion may be 3.1 cm or more. .
そして、このように構成したアンテナをノート型ＰＣ等の携帯受信機器本体（セット）へ組み込むようにしてもよい。図１８に、ケーブルアンテナ１０をセットに組み込んだ場合の構成例を示す。図１８（ａ）はテレビジョン受像器に組み込んだ場合の例を示し、図１８（ｂ）は携帯端末に組み込んだ場合の例を示している。図１８（ａ）および（ｂ）ではケーブルアンテナ１０を実線で示している。このように、ケーブルアンテナ１０を画面の周囲を囲むように取り付けることで、ダイポールアンテナが形成される。すなわち、セットのグランドに依存しない平衡型のアンテナが形成される。したがって、調整が容易であり、機器からのノイズにも非常に耐性のあるアンテナを構成することができる。ケーブルアンテナ１０を組み込む対象の機器としては、テレビジョン受像器、パーソナルコンピュータのモニタ、ポータブルメディアプレーヤ、タブレット型の携帯端末等が考えられる。 And you may make it incorporate the antenna comprised in this way into portable receiver main bodies (set), such as a notebook type PC. FIG. 18 shows a configuration example when the cable antenna 10 is incorporated into a set. FIG. 18 (a) shows an example when incorporated in a television receiver, and FIG. 18 (b) shows an example when incorporated in a portable terminal. 18 (a) and 18 (b), the cable antenna 10 is indicated by a solid line. Thus, the dipole antenna is formed by attaching the cable antenna 10 so as to surround the periphery of the screen. That is, a balanced antenna that does not depend on the ground of the set is formed. Therefore, it is possible to configure an antenna that can be easily adjusted and is extremely resistant to noise from the device. As a device to which the cable antenna 10 is to be incorporated, a television receiver, a personal computer monitor, a portable media player, a tablet-type portable terminal, and the like are conceivable.
（２）変形例２（携帯端末に搭載のアンテナへの適用例）
図１９（ａ）及び（ｂ）に、上述した各実施の形態におけるアンテナを、携帯電話端末等の携帯端末に搭載する場合の構成例を示す。図１９（ａ）はアンテナエレメントとして機能する部分を斜視図で示してあり、図１９（ｂ）は断面図で示してある。図１９（ａ）に示すように、アンテナ２０のアンテナエレメントとして機能する部分は筒状の金属体２１で構成してあり、その中心に芯線２２を通してある。芯線２２はセット２４と接続させてあり、その先端部分は、折り返して金属体２１と接続させてある。芯線２２と筒状の金属体２１との間は、図１９（ｂ）に示すように、樹脂等の絶縁材料２３で充填している。図１９（ａ）に示すように、金属体２１をセット２４に接触させず、少し間隔を空けることで、セット２４と金属体２１との間の芯線２２が露出した部分が給電点Ｆｐとなる。このように構成することにより、給電点Ｆｐから先端部分までの第１線路長Ｌ１と、先端の折り返し部分から金属体２１の給電点Ｆｐ側の端部までの第２線路長Ｌ２とがアンテナ長となって電波を受信する。本例では、セット２４を、全面にグランドパターンを形成した基板で構成し、そのサイズは縦９．５ｃｍ、横４．５ｃｍとした。また、筒状の金属体２１の長さは６ｃｍとした。
(2) Modification 2 (Application example to an antenna mounted on a portable terminal)
FIGS. 19A and 19B show configuration examples in the case where the antenna in each of the above-described embodiments is mounted on a mobile terminal such as a mobile phone terminal. FIG. 19A is a perspective view showing a portion functioning as an antenna element, and FIG. 19B is a cross-sectional view. As shown in FIG. 19 (a), a portion functioning as an antenna element of the antenna 20 is constituted by a cylindrical metal body 21, and a core wire 22 is passed through the center thereof. The core wire 22 is connected to the set 24, and the tip portion thereof is folded back and connected to the metal body 21. The space between the core wire 22 and the cylindrical metal body 21 is filled with an insulating material 23 such as resin as shown in FIG. As shown in FIG. 19A, the metal body 21 is not brought into contact with the set 24, and a part of the core body 22 between the set 24 and the metal body 21 is exposed as a feeding point Fp by leaving a little space. . By configuring in this way, the first line length L1 from the feeding point Fp to the tip portion and the second line length L2 from the folded portion at the tip to the end portion on the feeding point Fp side of the metal body 21 are the antenna length. And receive radio waves. In this example, the set 24 is composed of a substrate having a ground pattern formed on the entire surface, and the size thereof is 9.5 cm long and 4.5 cm wide. The length of the cylindrical metal body 21 was 6 cm.
図２０（ａ）は、図１９に示したアンテナ２０の、垂直偏波及び水平偏波におけるピークゲインを示したグラフである。横軸は周波数（ＭＨｚ）を示し、縦軸はピークゲイン（ｄＢｄ）を示す。測定対象の周波数帯は、ＵＨＦ帯とした。垂直偏波は破線で示し、水平偏波は実線で示してある。図２０（ｂ）及び図２０（ｃ）に、図２０（ａ）に示したグラフ中の各測定点における値を示した。図２０（ｂ）は垂直偏波でのピークゲインの値を示し、図２０（ｃ）は水平偏波でのピークゲインの値を示す。 FIG. 20A is a graph showing peak gains in the vertically polarized wave and the horizontally polarized wave of the antenna 20 shown in FIG. The horizontal axis represents frequency (MHz) and the vertical axis represents peak gain (dBd). The frequency band to be measured was the UHF band. Vertically polarized waves are indicated by broken lines, and horizontally polarized waves are indicated by solid lines. 20 (b) and 20 (c) show values at each measurement point in the graph shown in FIG. 20 (a). FIG. 20B shows the peak gain value in the vertical polarization, and FIG. 20C shows the peak gain value in the horizontal polarization.
図２０（ａ）及び図２０（ｂ）に示すように、垂直偏波でのピークゲインは５７０ＭＨｚで−１４．９５ｄＢｄとなり、７２０ＭＨｚでは−１０．４０ｄＢｄとなっている。水平偏波でのピークゲインも、図２０（ａ）及び図２０（ｃ）に示すように、５７０ＭＨｚで−２．５５ｄＢｄとなり、７２０ＭＨｚでは−４．７５ｄＢｄとなっている。すなわち、これらの周波数近傍の共振により、図１９に示すアンテナ２０が、ＵＨＦ帯において、垂直偏波と水平偏波の両方を受信できていることが分かる。 As shown in FIGS. 20A and 20B, the peak gain in vertical polarization is -14.95 dBd at 570 MHz and -10.40 dBd at 720 MHz. As shown in FIGS. 20A and 20C, the peak gain in the horizontally polarized wave is −2.55 dBd at 570 MHz and −4.75 dBd at 720 MHz. That is, it can be seen that the antenna 20 shown in FIG. 19 can receive both the vertical polarization and the horizontal polarization in the UHF band due to resonance in the vicinity of these frequencies.
本来、ＵＨＦ帯を受信するアンテナを構成する場合には、そのアンテナ長は１２ｃｍ程度の長さとする必要がある。このため、例えばワンセグ対応の携帯電話端末では、伸縮可能なロッドアンテナが採用されることが多かった。しかし、本例のアンテナによれば、必要とされるアンテナ長の半分の長さでアンテナを構成しても、受信すべき周波数（本例ではＵＨＦ帯）を受信できるようになる。すなわち、アンテナの先端部分を伸ばして使用するロッドアンテナを採用しなくても良くなるため、ユーザの使い勝手も向上させることができる。 Originally, when configuring an antenna for receiving the UHF band, the antenna length needs to be about 12 cm. For this reason, for example, mobile telephone terminals that support one-segment broadcasting often employ a telescopic rod antenna. However, according to the antenna of this example, the frequency to be received (in this example, the UHF band) can be received even if the antenna is configured with half the required antenna length. That is, since it is not necessary to employ a rod antenna that is used by extending the tip portion of the antenna, it is possible to improve user convenience.
（３）変形例３（ダイポールアンテナへの適用例）
図２１に、上述した各実施の形態におけるアンテナを、ダイポールアンテナに適用する場合の構成例を示す。ダイポールアンテナ３０の、コネクタ１に接続された同軸線２の他端の先端部分には、高周波減衰部材としてのフェライトコア５を挿入してある。フェライトコア５の先の部分では、同軸線２の芯線２ｄとシールド線２ｂとをそれぞれ銅線６で引き出してあり、それぞれの銅線６を、反対方向（図では上下方向）に開いた２本の同軸線２の芯線２ｄに接続させている。この２本の同軸線２の先端部分では、芯線２ｄとシールド線２ｂとを接続させてあり、同軸線２の根本の部分では、保護被覆及びシールド線２ｂを取り除いてコア材２ｃと芯線２ｄとを露出させている。このように構成することで、根本の部分が給電点Ｆｐとなり、２本の同軸線２がアンテナエレメントとして機能する。図２１では、アンテナエレメントとして機能する部分を折り返しの実線で示している。アンテナエレメント部分の長さは、合わせて１ｍとなるようにした。
(3) Modification 3 (application example to dipole antenna)
FIG. 21 shows a configuration example in the case where the antenna in each embodiment described above is applied to a dipole antenna. A ferrite core 5 as a high-frequency attenuation member is inserted into the tip of the other end of the coaxial line 2 connected to the connector 1 of the dipole antenna 30. At the tip of the ferrite core 5, the core wire 2 d and the shield wire 2 b of the coaxial wire 2 are drawn out by copper wires 6, and the two copper wires 6 are opened in opposite directions (vertical direction in the figure). The coaxial wire 2 is connected to the core wire 2d. The core wire 2d and the shield wire 2b are connected at the tip portions of the two coaxial wires 2, and at the base portion of the coaxial wire 2, the protective coating and the shield wire 2b are removed, and the core material 2c and the core wire 2d are connected. Is exposed. With this configuration, the root portion becomes the feeding point Fp, and the two coaxial wires 2 function as antenna elements. In FIG. 21, a portion functioning as an antenna element is indicated by a folded solid line. The total length of the antenna element part was 1 m.
図２２（ａ）は、図２１に示したダイポールアンテナ３０の、垂直偏波及び水平偏波におけるピークゲインを示したグラフである。横軸は周波数（ＭＨｚ）を示し、縦軸はピークゲイン（ｄＢｄ）を示す。測定対象の周波数帯は、ＦＭ／ＶＨＦ帯とした。垂直偏波は破線で示し、水平偏波は実線で示してある。図２２（ｂ）及び図２２（ｃ）に、図２２（ａ）に示したグラフ中の各測定点における値を示した。図２２（ｂ）は垂直偏波でのピークゲインの値を示し、図２２（ｃ）は水平偏波でのピークゲインの値を示す。なお、図２２（ｂ）及び図２２（ｃ）には、図２２（ａ）の横軸に示した周波数のうち、７６ＭＨｚ〜１０７ＭＨｚまでの間の周波数における測定値のみを示している。 FIG. 22A is a graph showing peak gains in the vertical polarization and the horizontal polarization of the dipole antenna 30 shown in FIG. The horizontal axis represents frequency (MHz) and the vertical axis represents peak gain (dBd). The frequency band to be measured was FM / VHF band. Vertically polarized waves are indicated by broken lines, and horizontally polarized waves are indicated by solid lines. 22 (b) and 22 (c) show values at each measurement point in the graph shown in FIG. 22 (a). FIG. 22B shows the peak gain value in vertical polarization, and FIG. 22C shows the peak gain value in horizontal polarization. 22B and 22C show only measured values at frequencies between 76 MHz and 107 MHz among the frequencies shown on the horizontal axis of FIG. 22A.
図２２（ａ）及び（ｃ）に示すように、特に水平偏波において、多くの帯域でピークゲインが−１５ｄＢ以下となっている。さらに、１５５ＭＨｚ付近と９５ＭＨｚ付近の２箇所で共振が得られていることが分かる。本来であれば、ＦＭ／ＶＨＦ帯を受信するアンテナを構成する場合には、そのアンテナ長は２ｍ程度の長さとする必要がある。しかし、本例によるダイポールアンテナによれば、その半分の１ｍでＦＭ／ＶＨＦ帯を受信することができるようになる。さらに、受信したい電波の波長から割り出したアンテナ長の半分の長さで、本来受信したい周波数だけでなく、それより低い周波数も受信することができる。
（４）変形例４（折り返し構造を複数設ける例）
上述した各実施の形態においては、同軸線２の先端部分で芯線２ｄをシールド線２ｂに接続する「折り返し構造」を一箇所のみに設けた例を挙げたが、この「折り返し構造」を複数箇所に設ける構成としてもよい。このように構成することにより、一つのアンテナでさらに多くの周波数帯の電波を受信できるようになる。まずは、図２３〜図２５を参照して、折り返し構造を複数持つアンテナによる多共振の原理を説明し、次に、図２６〜図３１を参照して検証データの説明を行う。
As shown in FIGS. 22A and 22C, the peak gain is −15 dB or less in many bands, particularly in horizontal polarization. Further, it can be seen that resonance is obtained at two locations near 155 MHz and 95 MHz. Originally, when configuring an antenna for receiving the FM / VHF band, the antenna length needs to be about 2 m. However, according to the dipole antenna according to the present example, the FM / VHF band can be received by half of 1 m. Furthermore, it is possible to receive not only the frequency that is originally intended to be received but also a frequency lower than that, which is half the antenna length determined from the wavelength of the radio wave that is desired to be received.
(4) Modification 4 (example in which a plurality of folding structures are provided)
In each of the above-described embodiments, the example in which the “folding structure” for connecting the core wire 2d to the shield wire 2b at the tip portion of the coaxial line 2 is provided at only one place has been described. It is good also as a structure provided in. With this configuration, it is possible to receive radio waves in more frequency bands with a single antenna. First, the principle of multi-resonance by an antenna having a plurality of folded structures will be described with reference to FIGS. 23 to 25. Next, verification data will be described with reference to FIGS.
図２３は、折り返し構造を２箇所設けたアンテナ４０の構成例を図示したものである。図２３に示したケーブルアンテナ４０も同軸線２αのみで形成されるが、折り返し構造を２箇所設けるため、シールド線を２つ有するように構成している。すなわち、コア材２αｃ−１を覆うシールド線２αｂ−１の外側に、さらにコア材２αｃ−２を設けてあり、その外側にシールド線２αｂ−２を巻いてある。シールド線２αｂ−２の外側は保護被覆２αａで覆ってある。図２３の右側に示す同軸線２αの先端部分（先端部３）および、先端部分から他端に向かって所定の長さの位置（中継部４）では、芯線２αｄ−１を覆うコア材２αｃ−１を露出させてある。そして、露出されたそれぞれの箇所は、エラストマー等の樹脂によりモールド成形してある。 FIG. 23 illustrates a configuration example of the antenna 40 provided with two folding structures. The cable antenna 40 shown in FIG. 23 is also formed of only the coaxial line 2α, but is configured to have two shielded wires in order to provide two folded structures. That is, the core material 2αc-2 is further provided outside the shield wire 2αb-1 covering the core material 2αc-1, and the shield wire 2αb-2 is wound around the outer side. The outside of the shield wire 2αb-2 is covered with a protective coating 2αa. Figure 2 the tip portion of the third coaxial line 2α shown on the right side (tip 3) and, in the predetermined length of the position toward the other end from the tip portion (relay unit 4), the core material covering the core 2αd-1 2αc -1 is exposed. Each exposed portion is molded with a resin such as an elastomer.
モールド成形された先端部３の内部では、芯線２αｄと内側のシールド材２αｂ−１とを接続させてあり、中継部４では、内側のシールド材２αｂ−１と外側のシールド材２αｂ−２とを銅線６で接続させてある。すなわち、同軸線２αの先端部分と、先端から他端に向かって所定の長さの位置の２箇所に、折り返し構造を設けている。 The core wire 2αd and the inner shield material 2αb-1 are connected inside the molded tip portion 3, and the inner shield material 2αb-1 and the outer shield material 2αb-2 are connected at the relay portion 4. It is connected with a copper wire 6. That is, folding structures are provided at two locations, a tip portion of the coaxial line 2α and a position having a predetermined length from the tip to the other end.
このように構成することで、給電点Ｆｐとなる中継部４から先端部３の折り返し点までの線路長である第１線路長Ｌ１が第２アンテナ長となり、共振周波数ｆ１（波長：λ１０）の電波を受信する。また、先端の折り返し点から給電点Ｆｐまでの線路長である第２線路長Ｌ２と第１線路長Ｌ１とを足した長さが第１アンテナ長となり、共振周波数ｆ２（波長：λ１０×２）の電波を受信する。さらに、給電点Ｆｐから、先端部分におけるシールド線２αｂ−２の端までの線路長である第３線路長Ｌ３と、第１線路長Ｌ１および第２線路長Ｌ２を足した長さが第３アンテナ長となり、共振周波数ｆ３（波長：λ１０×３）の電波を受信する。つまり、図２３に示すケーブルアンテナ４０で受信可能な各周波数の大きさは、共振周波数ｆ１＞共振周波数ｆ２＞共振周波数ｆ３の関係となる。 With this configuration, the first line length L1 that is the line length from the relay unit 4 serving as the feeding point Fp to the turning point of the tip 3 becomes the second antenna length, and has the resonance frequency f1 (wavelength: λ10). Receive radio waves. Further, a length obtained by adding the second line length L2 and the first line length L1 that are the line length from the turning point of the tip to the feeding point Fp is the first antenna length, and the resonance frequency f2 (wavelength: λ10 × 2) Receive radio waves. Furthermore, the length of the third antenna L3, which is the line length from the feed point Fp to the end of the shield line 2αb-2 at the tip portion, and the sum of the first line length L1 and the second line length L2, is the third antenna. It becomes long and receives a radio wave having a resonance frequency f3 (wavelength: λ10 × 3). That is, the magnitude of each frequency that can be received by the cable antenna 40 shown in FIG. 23 has a relationship of resonance frequency f1> resonance frequency f2> resonance frequency f3.
なお、図２３では折り返し構造を２箇所設けた場合を例に挙げて説明したが、３箇所や４箇所等、より多くの箇所に折り返し構造を設けるようにしてもよい。多くの折り返し構造を設けることで、さらに多くの周波数帯の電波を受信できるようになる。 In FIG. 23, the case where two folding structures are provided has been described as an example. However, the folding structures may be provided in more places such as three or four places. By providing a large number of folding structures, it is possible to receive radio waves in even more frequency bands.
折り返し構造が複数設けられたアンテナが、複数の異なる周波数帯の電波に共振する原理について、図２４を参照して説明する。図２４は、折り返し構造を複数有するアンテナの、アンテナエレメントとして機能する部分を、実線で示したものである。図２４では、説明の便宜上、折り返し構造を３つ設けた例を挙げている。 The principle that an antenna provided with a plurality of folded structures resonates with radio waves in different frequency bands will be described with reference to FIG. FIG. 24 shows a portion functioning as an antenna element of an antenna having a plurality of folded structures by a solid line. FIG. 24 shows an example in which three folding structures are provided for convenience of explanation.
折り返し構造を設けた各箇所には、前述したように、始点から折り返し点までの間にわたって等価的にインピーダンス接続が存在する。図２４では、このインピーダンス接続部分に、すなわち線路長Ｌ１とＬ２の間の部分、線路長Ｌ２とＬ３の間の部分、および線路長Ｌ３とＬ４の間の部分に静電容量部が形成される。これらの静電容量部の静電容量を、静電容量Ｃ１、静電容量Ｃ２、静電容量Ｃ３と示している。芯線２ｄから遠くなるほど（径方向へ外側に行くほど）同軸線２αの径が大きくなって、芯線とシールド線との間又はシールド線とシールド線との間にあるコア材（絶縁体）の体積が増えるため、インピーダンス接続部における静電容量も、同軸線２αの外側に行くほど大きくなる。すなわち、静電容量Ｃ１〜静電容量Ｃ３の大きさは、静電容量Ｃ１＜静電容量Ｃ２＜静電容量Ｃ３の関係となる。 As described above, there is an equivalent impedance connection from the starting point to the turning point at each portion where the turning structure is provided. In FIG. 24, a capacitance portion is formed in this impedance connection portion, that is, a portion between the line lengths L1 and L2, a portion between the line lengths L2 and L3, and a portion between the line lengths L3 and L4. . The electrostatic capacitances of these electrostatic capacitance portions are indicated as electrostatic capacitance C1, electrostatic capacitance C2, and electrostatic capacitance C3. The farther from the core wire 2d (the more outward in the radial direction), the larger the diameter of the coaxial wire 2α, and the volume of the core material (insulator) between the core wire and the shield wire or between the shield wire and the shield wire. Therefore, the capacitance at the impedance connection portion also increases as it goes outside the coaxial line 2α. That is, the magnitudes of the capacitances C1 to C3 are in the relationship of capacitance C1 <capacitance C2 <capacitance C3.
したがって、静電容量Ｃ１を通す程に高い共振周波数ｆ１の場合には、静電容量Ｃ２と静電容量Ｃ３で示される静電容量部は短絡して見えるため、図２３の例で説明すると第１線路長Ｌ１のみのアンテナ長（第２アンテナ長）を利用して受信する。また、共振周波数ｆ１よりわずかに低く、かつ静電容量Ｃ３が短絡して見える程度の共振周波数ｆ２の場合には、第１線路長Ｌ１＋第２線路長Ｌ２のアンテナ長（第１アンテナ長）を利用して受信する。共振周波数ｆ２より低い共振周波数ｆ３の場合には、第１線路長Ｌ１＋第２線路長Ｌ２＋第３線路長Ｌ３のアンテナ長（第３アンテナ長）を利用して受信する。すなわち、周波数の高さに応じて、一本の同軸線２αを構成する各線路長の異なる部分がアンテナ長となるため、高さの異なる複数の周波数の電波を受信できるようになる。 Therefore, when the resonance frequency f1 is high enough to pass through the capacitance C1, the capacitance portions indicated by the capacitance C2 and the capacitance C3 appear to be short-circuited. Reception is performed using the antenna length (second antenna length) of only one line length L1. When the resonance frequency f2 is slightly lower than the resonance frequency f1 and the capacitance C3 appears to be short-circuited, the antenna length (first antenna length) of the first line length L1 + the second line length L2 is set. Use to receive. In the case of the resonance frequency f3 lower than the resonance frequency f2, reception is performed using the antenna length (third antenna length) of the first line length L1 + the second line length L2 + the third line length L3. That is, the portions having different line lengths constituting one coaxial line 2α become the antenna length according to the height of the frequency, so that it is possible to receive radio waves of a plurality of frequencies having different heights.
図２５は、ケーブルアンテナ４０の周波数特性を模式的に示したものである。図２５の横軸は周波数（ＭＨｚ）を示し、縦軸はＶＳＷＲを示す。原理上は、ケーブルアンテナ４０では、図２５に示すように、波長λ１０の共振周波数ｆ１と、波長がλ１０の２倍である共振周波数ｆ２と、波長がλ１０の３倍である共振周波数ｆ３の３箇所で共振が得られることになる。 FIG. 25 schematically shows the frequency characteristics of the cable antenna 40. In FIG. 25, the horizontal axis represents frequency (MHz), and the vertical axis represents VSWR. In principle, in the cable antenna 40, as shown in FIG. 25, a resonance frequency f1 having a wavelength λ10, a resonance frequency f2 having a wavelength twice as large as λ10, and a resonance frequency f3 having a wavelength being three times as large as λ10. Resonance can be obtained at the points.
この原理が正しいことを証明するため、発明者等は、評価用アンテナを作成してＶＳＷＲの測定を行った。評価用アンテナとしては、ダイポールアンテナを使用した。ダイポールアンテナは左右の導線の長さが一致しているため、より正確なデータが得られると考えられるためである。評価用ダイポールアンテナとしては、折り返し構造を設けていないもの、折り返し構造を一箇所だけ設けたもの、折り返し構造を２箇所設けたものの３種類を用意した。これらの評価用アンテナは、線間インピーダンスが５０Ωの同軸線２を使用して作成した。 In order to prove that this principle is correct, the inventors made an evaluation antenna and measured VSWR. A dipole antenna was used as the evaluation antenna. This is because dipole antennas are considered to obtain more accurate data because the lengths of the left and right conductors match. Three types of dipole antennas for evaluation were prepared: those without a folding structure, those with only one folding structure, and those with two folding structures. These antennas for evaluation were prepared using the coaxial line 2 having a line impedance of 50Ω.
図２６に示す評価用ダイポールアンテナは、折り返し構造を設けていないものである。つまり、従来のダイポールアンテナと同様の構成としたものである。図２６において図２１と対応する箇所には同一の符号を付してあり、重複する説明は省略する。同軸線２の芯線２ｄとシールド線２ｂとをそれぞれ銅線６で引き出してあり、それぞれの銅線６を、反対方向に開いている。アンテナエレメントとしての２本の銅線６と同軸線２との間には、バラン７を挿入している。アンテナエレメントとしての２本の銅線６の長さは、合わせて１５ｃｍとなるようにした。図２７は、図２６に示した評価用ダイポールアンテナのアンテナ特性を示すグラフである。横軸は周波数（ＭＨｚ）を示し、縦軸はＶＳＷＲを示す。図２７には、計算上得られる５００ＭＨｚに近い４８０ＭＨｚのあたりで共振が得られていることが示されている。 The evaluation dipole antenna shown in FIG. 26 does not have a folded structure. That is, it has the same configuration as a conventional dipole antenna. In FIG. 26, portions corresponding to those in FIG. 21 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The core wire 2d and the shield wire 2b of the coaxial line 2 are drawn out by copper wires 6, respectively, and the copper wires 6 are opened in opposite directions. A balun 7 is inserted between the two copper wires 6 serving as antenna elements and the coaxial wire 2. The total length of the two copper wires 6 as the antenna elements was 15 cm. FIG. 27 is a graph showing the antenna characteristics of the evaluation dipole antenna shown in FIG. The horizontal axis represents frequency (MHz), and the vertical axis represents VSWR. FIG. 27 shows that resonance is obtained around 480 MHz, which is close to 500 MHz obtained by calculation.
図２８（ａ）に示す評価用ダイポールアンテナは、折り返し構造を１箇所設けたものである。図２８において、図２１と図２７に対応する箇所には同一の符号を付してあり、重複する説明は省略する。図２１に示した構成と同様に、アンテナエレメント部分を同軸線２で構成してあり、両先端部分で芯線２ｄとシールド線２ｂとを接続してある。このように構成することで、給電点Ｆｐから折り返し地点までの線路長である実線で示した第１線路長Ｌ１と、折り返し地点から給電点Ｆｐまでの線路長である破線で示した第２線路長Ｌ２とがアンテナエレメントとして機能する。具体的には、図２８（ｂ）に示すように、第１線路長Ｌ１が共振周波数ｆ１に共振し、第１線路長Ｌ１と第２線路長Ｌ２とを合わせた長さで共振周波数ｆ２に共振する。 The evaluation dipole antenna shown in FIG. 28A is provided with one folded structure. In FIG. 28, portions corresponding to those in FIGS. 21 and 27 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Similarly to the configuration shown in FIG. 21, the antenna element portion is configured by the coaxial line 2, and the core wire 2d and the shield wire 2b are connected at both end portions. With this configuration, the first line length L1 indicated by the solid line that is the line length from the feeding point Fp to the turning point, and the second line that is indicated by the broken line that is the line length from the turning point to the feeding point Fp. The length L2 functions as an antenna element. Specifically, as shown in FIG. 28 (b), the first line length L1 resonates at the resonance frequency f1, and the first line length L1 and the second line length L2 are combined to the resonance frequency f2. Resonates.
図２９は、図２８（ａ）に示した評価用ダイポールアンテナのアンテナ特性を示すグラフである。横軸は周波数（ＭＨｚ）を示し、縦軸はＶＳＷＲを示す。図２９には、１５ｃｍのアンテナ長で本来受信できる４５０ＭＨｚ付近の周波数だけでなく、それより低い２４０ＭＨｚ付近でも共振がとれていることが示されている。つまり、図２８に示した第１線路長Ｌ１が４５０ＭＨｚ付近の周波数（共振周波数ｆ１）に共振し、第１線路長Ｌ１＋第２線路長Ｌ２が２４０ＭＨｚ付近の周波数（共振周波数ｆ２）に共振していることが分かる。 FIG. 29 is a graph showing the antenna characteristics of the evaluation dipole antenna shown in FIG. The horizontal axis represents frequency (MHz), and the vertical axis represents VSWR. FIG. 29 shows that resonance is obtained not only at a frequency around 450 MHz that can be received with an antenna length of 15 cm, but also around 240 MHz lower than that. That is, the first line length L1 shown in FIG. 28 resonates at a frequency around 450 MHz (resonance frequency f1), and the first line length L1 + the second line length L2 resonates at a frequency around 240 MHz (resonance frequency f2). I understand that.
図３０（ａ）に示す評価用ダイポールアンテナは、折り返し構造を２箇所設けたものである。図３０（ａ）において図２３と対応する箇所には同一の符号を付してあり、重複する説明は省略する。図２３に示したケーブルアンテナ４０と同様に、シールド線を二重にしてあり、先端部分において芯線２αｄ−１を内側のシールド線２αｂ−１に接続してある。また、給電点Ｆｐの部分では、内側のシールド線２αｂ−１と外側のシールド線２αｂ−２とを接続してある。すなわち、同軸線２αの先端部分と給電点Ｆｐの部分の２箇所に折り返し構造を設けている。このように構成することで、実線で示した第１線路長Ｌ１と破線で示した第２線路長Ｌ２だけでなく、さらに折り返した部分の給電点Ｆｐから先端までの線路長である、一点鎖線で示した第３線路長Ｌ３も、アンテナ長となって電波を受信する。具体的には、図３０（ｂ）に示すように、第１線路長Ｌ１が共振周波数ｆ１に共振し、第１線路長Ｌ１と第２線路長Ｌ２とを合わせた長さで共振周波数ｆ２に共振し、第１線路長Ｌ１と第２線路長Ｌ２と第３線路長Ｌ３とを合わせた長さで共振周波数ｆ３に共振する。 The evaluation dipole antenna shown in FIG. 30A has two folded structures. In FIG. 30A, portions corresponding to those in FIG. 23 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Similarly to the cable antenna 40 shown in FIG. 23, the shield wire is doubled, and the core wire 2αd-1 is connected to the inner shield wire 2αb-1 at the tip portion. In addition, the inner shield line 2αb-1 and the outer shield line 2αb-2 are connected to each other at the feeding point Fp. That is, folding structures are provided at two locations, the tip portion of the coaxial line 2α and the feeding point Fp portion. By configuring in this way, not only the first line length L1 indicated by the solid line and the second line length L2 indicated by the broken line, but also the line length from the feeding point Fp to the tip of the folded portion is a one-dot chain line The third line length L3 indicated by (2) also becomes an antenna length and receives radio waves. Specifically, as shown in FIG. 30 (b), the first line length L1 resonates at the resonance frequency f1, and the first line length L1 and the second line length L2 are combined to the resonance frequency f2. Resonates and resonates at the resonance frequency f3 with a length that is the sum of the first line length L1, the second line length L2, and the third line length L3.
図３１は、図３０（ａ）に示した評価用ダイポールアンテナのアンテナ特性を示すグラフである。横軸は周波数（ＭＨｚ）を示し、縦軸はＶＳＷＲを示す。図３１には、１５ｃｍのアンテナ長で本来受信できる４５０ＭＨｚ付近の周波数だけでなく、それより低い２４０ＭＨｚ付近と、さらに低い２１０ＭＨｚ付近でも共振がとれていることが示されている。つまり、図３０に示した評価用アンテナの第１線路長Ｌ１が４５０ＭＨｚ付近の周波数（共振周波数ｆ１）に共振し、第１線路長Ｌ１＋第２線路長Ｌ２が２４０ＭＨｚ付近の周波数（共振周波数ｆ２）に共振していることが分かる。そしてさらに、第１線路長Ｌ１＋第２線路長Ｌ２＋第３線路長Ｌ３が２１０ＭＨｚ付近の周波数（共振周波数ｆ３）に共振していることが分かる。 FIG. 31 is a graph showing the antenna characteristics of the evaluation dipole antenna shown in FIG. The horizontal axis represents frequency (MHz), and the vertical axis represents VSWR. FIG. 31 shows that resonance is obtained not only in the vicinity of 450 MHz that can be received originally with the antenna length of 15 cm, but also in the vicinity of lower 240 MHz and lower 210 MHz. That is, the first line length L1 of the evaluation antenna shown in FIG. 30 resonates at a frequency near 450 MHz (resonance frequency f1), and the first line length L1 + the second line length L2 is around 240 MHz (resonance frequency f2). It turns out that it is resonating. Further, it can be seen that the first line length L1 + the second line length L2 + the third line length L3 resonates at a frequency in the vicinity of 210 MHz (resonance frequency f3).
なお、アンテナの被覆の誘電体の誘電率等を調整することで、原理上得られると想定される共振点とさらに近い点で共振を得られるようになる。 By adjusting the dielectric constant and the like of the dielectric covering the antenna, resonance can be obtained at a point closer to the resonance point assumed in principle.
このように、折り返し構造を複数箇所設けた本願発明の変形例であるケーブルアンテナ４０によれば、一本の同軸線２αのみで、折り返し構造の数に応じた複数の異なる周波数帯の電波を受信することができるようになる。 Thus, according to the cable antenna 40 which is a modified example of the present invention in which a plurality of folded structures are provided, only one coaxial line 2α receives radio waves in a plurality of different frequency bands corresponding to the number of folded structures. Will be able to.
また、アンテナの先端部分及び／又は給電点Ｆｐの部分に折り返し構造を設けることで、アンテナエレメントとして機能する部分の実質的な長さを短縮することができる。例えば、ＦＭ帯の電波を１／２波長アンテナで受信する場合には、そのアンテナ長を２ｍ程度とする必要がある。ところが、折り返し構造を２つ設けたケーブルアンテナ４０の、第１線路長Ｌ１＋第２線路長Ｌ２＋第３線路長Ｌ３の線路長でＦＭ帯の電波を受信するようにすれば、アンテナ長を１／３の６７ｃｍ程度に短縮することができる。また、例えば、ＶＨＦ帯の電波を使って携帯電話端末に映像配信を行うマルチメディア放送用のアンテナに、本発明のケーブルアンテナ４０を採用すれば、小型でありながらも広い周波数帯の電波を受信可能なアンテナを構成することができる。 Further, by providing a folded structure at the tip portion of the antenna and / or the portion of the feeding point Fp, the substantial length of the portion functioning as the antenna element can be shortened. For example, when receiving FM band radio waves with a half-wave antenna, the antenna length needs to be about 2 m. However, if the cable antenna 40 having two folded structures is configured to receive FM band radio waves with a line length of the first line length L1 + the second line length L2 + the third line length L3, the antenna length is reduced to 1 /. 3 can be shortened to about 67 cm. Also, for example, if the cable antenna 40 of the present invention is used as an antenna for multimedia broadcasting that distributes video to mobile phone terminals using VHF band radio waves, it can receive radio waves in a wide frequency band even though it is small. Possible antennas can be constructed.
１…コネクタ、２…同軸線、２ａ，２αａ…保護被覆、２ｂ…シールド線、２ｃ…コア材、２ｄ…芯線、３…先端部、４…中継部、５…フェライトコア、６…銅線、７…バラン、１０…ケーブルアンテナ、２０…アンテナ、２１…金属体、２２…芯線、２３…絶縁材料、２４…セット、３０ダイポールアンテナ４０…アンテナ、Ｃ１〜Ｃ３…静電容量、Ｆｐ…給電点、Ｌ１…第１線路長、Ｌ１…第１線路長、Ｌ２…第２線路長、Ｌ３…第３線路長、Ｌ１１…線路長、ｆ１〜ｆ３…共振周波数 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Connector, 2 ... Coaxial wire, 2a, 2 (alpha) a Protective coating, 2b ... Shield wire, 2c ... Core material, 2d ... Core wire, 3 ... Tip part, 4 ... Relay part, 5 ... Ferrite core, 6 ... Copper wire, 7 ... Balun, 10 ... Cable antenna, 20 ... Antenna, 21 ... Metal body, 22 ... Core wire, 23 ... Insulating material, 24 ... Set, 30 Dipole antenna 40 ... Antenna, C1-C3 ... Capacitance, Fp ... Feed point , L1 ... first line length, L1 ... first line length, L2 ... second line length, L3 ... third line length, L11 ... line length, f1 to f3 ... resonance frequency
Claims (12)
前記折り返し点から前記始点の方向への第２線路長を有して、前記折り返し点において前記第１導体と電気的に接続された第２導体と、
前記第１導体と前記第２導体との間に存在する誘電体と、
を備え、
第１周波数の第１受信信号は、前記第１線路長と前記第２線路長とを合わせた長さに相当する第１アンテナ長の導体が受信し、
第２周波数の第２受信信号は、前記第１線路長と前記第２線路長のうちいずれか一方のみの長さに相当する第２アンテナ長の導体が受信する、
アンテナ。 A first conductor having a first line length from a starting point to a turn-back point;
A second conductor having a second line length from the turn-up point toward the start point and electrically connected to the first conductor at the turn-up point;
A dielectric existing between the first conductor and the second conductor;
With
The first reception signal of the first frequency is received by the conductor of the first antenna length corresponding to the total length of the first line length and the second line length,
The second received signal of the second frequency is received by the conductor of the second antenna length corresponding to the length of only one of the first line length and the second line length.
antenna.
前記折り返し点から前記始点の方向への第２線路長を有して、前記折り返し点において前記第１導体と電気的に接続された第２導体と、
を備え、
第１周波数の第１受信信号は、前記第１線路長と前記第２線路長とを合わせた長さに相当する第１アンテナ長の導体が受信し、
第２周波数の第２受信信号は、前記第１線路長と前記第２線路長のうちいずれか一方のみの長さに相当する第２アンテナ長の導体が受信し、
前記第１導体および前記第２導体の少なくとも一方は、ケーブルを形成する導体である、
アンテナ。 A first conductor having a first line length from a starting point to a turn-back point;
A second conductor having a second line length from the turn-up point toward the start point and electrically connected to the first conductor at the turn-up point;
With
The first reception signal of the first frequency is received by the conductor of the first antenna length corresponding to the total length of the first line length and the second line length,
The second received signal of the second frequency is received by the conductor of the second antenna length corresponding to the length of only one of the first line length and the second line length,
At least one of the first conductor and the second conductor is a conductor forming a cable.
antenna.
前記折り返し点から前記始点の方向への第２線路長を有して、前記折り返し点において電気的接続部を介して前記第１導体と接続された第２導体と、
を備え、
第１周波数の第１受信信号は、前記第１線路長と前記第２線路長とを合わせた長さに相当する第１アンテナ長の導体が受信し、
第２周波数の第２受信信号は、前記第１線路長と前記第２線路長のうちいずれか一方のみの長さに相当する第２アンテナ長の導体が受信し、
前記電気的接続部は、ケーブルを形成する導体である、
アンテナ。 A first conductor having a first line length from a starting point to a turn-back point;
A second line length in the direction of the start point from the turning point, and a second conductor which is Connect the first conductor via an electrical connection at the turning point,
With
The first reception signal of the first frequency is received by the conductor of the first antenna length corresponding to the total length of the first line length and the second line length,
The second received signal of the second frequency is received by the conductor of the second antenna length corresponding to the length of only one of the first line length and the second line length,
The electrical connection is a conductor forming a cable;
antenna.
請求項１または２に記載のアンテナ。The antenna according to claim 1 or 2.
請求項１から４のいずれかに記載のアンテナ。 An impedance connection having impedance values different from each other for the first frequency and the second frequency is equivalently between one of the first conductor and the second conductor near the start side end and the other. Exists,
The antenna according to any one of claims 1 to 4 .
請求項５に記載のアンテナ。 The impedance connection is a high frequency capacitive coupling,
The antenna according to claim 5 .
請求項１から６のいずれかに記載のアンテナ。 One of the first conductor and the second conductor is a coaxial core, and the other is an outer conductor of the coaxial line.
Antenna according to any one of claims 1 to 6.
請求項７に記載のアンテナ。 At the starting point, the protective coating of the coaxial line and the outer conductor are removed ,
The antenna according to claim 7 .
請求項１から８のいずれかに記載のアンテナ。 The first line length is approximately λ / 4 to 3λ / 4λ of the wavelength of the second frequency .
Antenna according to any one of claims 1 to 8.
請求項１から９のいずれかに記載のアンテナ。 A high frequency attenuating member for attenuating a high frequency current is disposed at a position equal to or longer than the first line length in a direction opposite to the direction in which the turning point is located from the start point .
The antenna according to any one of claims 1 to 9 .
第３周波数の第３受信信号は、前記第１線路長と前記第２線路長と前記第３線路長とを合わせた長さに相当する第３アンテナ長の導体が受信する、
請求項１から１０のいずれかに記載のアンテナ。 A third conductor electrically connected to the second conductor at the start point and having a third line length from the start point toward the turn-up point;
The third received signal of the third frequency is received by a conductor having a third antenna length corresponding to a length of the first line length, the second line length, and the third line length.
The antenna according to claim 1.
請求項１１に記載のアンテナ。 Impedance connections having impedance values different from each other with respect to the first frequency, the second frequency, and the third frequency are between the vicinity of the start side end of one of the first conductor and the second conductor and the other. The second conductor and the third conductor are present between the vicinity of the start point side end of the first conductor and the other, and between the first conductor and the second conductor of the first point side end vicinity of the other and the other. The magnitude of the capacitance of the impedance connection portion that is present is smaller than the capacitance of the impedance connection portion that exists between one of the second conductor and the third conductor near the start point side end and the other,
The antenna according to claim 11 .
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