JP2014239381A - 探索用アンテナ - Google Patents
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Abstract
Description
このアンテナは、エレメントが伸縮自在及び折り曲げ自在で、収納時の小型化が図られているが、拡げると大きく、草木が茂った山中では邪魔になり、扱い難いものであった。
本発明は、上記した従来技術の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、エレメントの長さが短くても、確実に電波の到来方向を探査可能とする探索用アンテナを提供することにある。
すなわち、本発明は、フロント側の放射器エレメントと、バック側の反射器エレメントと、放射器エレメントと反射器エレメントを所定間隔で支持する支持ブームを有する探索用携帯アンテナにおいて、
後方利得の一番小さくなる周波数(Back Under Peak)を使用周波数帯域に合せ込んだことを特徴とする。
使用周波数帯域は、142.94Hz〜142.98Hzの帯域が対象である。
短縮用コイルを用いることにより、エレメント長を30cm〜55cm程度の範囲まで小型することができる。
特に、142.94Hz〜142.98Hzの帯域の電波であれば、尾根や起伏で遮られることなく回折伝播し、アンテナで受信することができる。この使用周波数帯域より高いと、谷や尾根の入り組んだ複雑な山岳地形では、電波が届き難くなる傾向がある。一方、この使用周波数帯域より低いと、アンテナ寸法が大きくなる傾向になる。
図1及び図2は、本発明の実施の形態に係る探索用アンテナを示している。図において、1は、探索用アンテナ全体を示すもので、この探索用アンテナ1は、放射器エレメント10と反射器エレメント20の2素子による指向性アンテナである。
放射器エレメント10と反射器エレメント20は互いに平行で、その中点が支持ブーム30によって互いに連結された構成となっている。
する分割面によって、第3ジョイント部43と反対側のケース反対の第1ケース半体40Aと、第3ジョイント部43を有する第2ケース半体40Bとに分割された分割構造となっている。
コネクタケース40は中空構造で、図4に詳細に示すように、コイル13、14およびエレメントレセプタクル44はコネクタケース40内部に装着されている。また、コネクタケース40には、同軸ケーブルが接続されるBNCレセプタクル60が取り付けられている。
各コイル13、14の左右エレメント11,12側の端部は、コネクタケース40内の収納凹部に位置決め固定されるコイルインターフェース45、45に差し込まれ、コイルインターフェース45、45に対して、調整ねじ46、46を介して固定されている。すなわち、コイル13,14の端部には微細なおねじが切られている。一方、調整ねじ46,46には円筒形状で、内周にコイル端部にねじ込まれるねじ穴が設けられ、外周がコイルインターフェース45,45に設けられた装着穴に差し込まれる。このコイルインターフェース45,45の装着穴の奥には調整ねじ46,46が突き当たる段部が設けられ、調整ねじ46,46の差込量は一定に位置決めされるようになっている。
コイルインターフェース45、45には、左右エレメント11,12の端部に固定されたエレメントレセプタクル44、44が差し込み固定されるようになっている。したがって、コイル13、14の長さは、調整ねじ46、46のねじ込み量によって精密に調整可
能である。また、各コイル13,14の他端は、BNCレセプタクル60に接続されている。
コネクタケース50は、図5に詳細に示すように、左エレメント21の中央側端部が差し込み固定される第1ジョイント部51と、右エレメント22の中央側端部が差し込み固定される第2ジョイント部52と、支持ブーム30の他端が固定される第3ジョイント部53を備えている。第1ジョイント部51と第2ジョイント部52は180°互いに反対向きに位置し、第3ジョイント部53が第1、第2ジョイント部51、52に対して直角方向に延びている。コネクタケース50自体は、第1ジョイント部51と第2ジョイント
部52を直線的に縦に分割する分割面によって、第3ジョイント部53と反対側のケース反対の第1ケース半体50Aと、第3ジョイント部53を有する第2ケース半体50Bとに分割されている。
左右のエレメント21、22のジョイント側の端末は、エレメントレセプタクル54、54を介してエレメントの長さを短縮化するための一つのコイル23が電気的に接続されている。コイル23の両端は、コネクタケース50内に収納凹部に位置決め固定されるコイルインターフェース55、55に差し込まれ、コイルインターフェース55、55に対して調整ねじ56を介して固定されると共に、コイルインターフェース55にエレメントレセプタクル54が差し込み固定されるようになっている。
コイル23の両端部には微細なおねじが切られている。一方、調整ねじ56,56は円筒形状で、内周にコイル端部にねじ込まれるねじ穴が設けられ、外周がコイルインターフェース55,55に設けられた装着穴に差し込まれる。このコイルインターフェース55,55の装着穴の奥には調整ねじ56,56が突き当たる段部が設けられ、調整ねじ56,56の差込量は一定に位置決めされるようになっている。
したがって、コイル23の長さは、調整ねじ56、56のねじ込み量によって精密に調整可能である。
種々検討した結果、モーメント法を用いて解析した解析解において、後方利得の一番小さくなる周波数のピーク値Pb(Back Under Peak)が、使用周波数帯域よりも低周波数側に存在していることがわかった(図3中、Pb′参照)。
この後方利得の最小ピーク値を、使用周波数帯域に移動させることができれば、前方利得との差であるFB比が大きくなるので、この後方利得の最小ピーク値に関係するパラメータを探ったところ、次のパラメータによって大きく変化した。
ただし、反射器エレメント長L20を短くすると、前方利得(Front Top PeakのGa)が小さくなるので、限界がある。
2)放射器エレメント10と反射器エレメント20の間隔Hを短くする。
放射器エレメント10と反射エレメント20の間隔Hは、基本的には使用周波数の波長(λ)の4分の1程度に設定されるが、この長さより短くする。
3)放射器エレメント10、反射器エレメント20の短縮用のコイル13,14;23のインダクタンスを小さくする。
インダクタンスを小さくするには、コイル23の単位長さ辺りの巻き数を少なくする。ただし、インダクタンスを小さくしすぎると、小型化が阻害される。
本実施例では、放射器エレメント10のエレメント長L10は肩幅以内とし、このエレメント長L1を基準にして、反射器エレメント20のエレメント長を設定し、反射器エレメント20及び放射器エレメント10のコイル13,14;24のインダクタンスを調整することで、微妙なチューニングを行っている。
3−1) 放射器用コイル13,14、反射器用コイル23の長さを調整する。
3−2) 共通部品であるコイルインターフェース部品(C-IF)45,55に、コイル端
にねじ込まれた調整ねじ46,56を介して、差込固定する。
3−3) 放射器用コネクタケース40、反射器用コネクタケース50に上記コイル13
、14とインターフェース部品45,55を納める。インターフェース部材45、55はコネクタケース40,50内の収納凹所に位置決め固定されるので、この過程で、コイル間隔が引き伸ばされたり、縮められたりする。すなわち、インターフェース部品45、45に対するコイル13,14,23の差し込み量が大きいと、引き伸ばされ、差し込み量が小さいと縮められることになる。
3−4) インダクタンスの測定を行う。)
3−5) 所定のインダクタンス値が得られる迄、3−1)〜3−4)の手順を繰り返す
。
探索は、探索用アンテナ1を水平に向けて左右に振ってヌルを探す。180°離れた左右2箇所にゼロとなる方向を特定すれば、その中間方向がアンテナと波源を結ぶ方向であることがわかる。
短縮コイル13、14、23は、インダクタンスが大きいほどエレメント長を短くできるが、あまり大きいとF/B比が得られなくなるので、850nH程度が限界であり、850nH以下に設定される。
55cm以内の場合、短縮コイル13、14、23のインダクタンスは500nH程度となる。30cm以内の場合、短縮コイル13、14、23のインダクタンスは850nH程度となる。
山中での、谷にいるような場合でも、この周波数帯の電波であれば、尾根や起伏で遮られることなく回折伝播し、アンテナで受信することができる。
この使用周波数帯域より高いと、谷や尾根の入り組んだ複雑な山岳地形では、電波が届き難くなる傾向がある。一方、この使用周波数帯域より低いと、アンテナ寸法が大きくなる傾向になり、また、F/B比がはっきりしなくなる。
探索用アンテナとして、高動作利得タイプと、低動作利得タイプの2種類製作した。
周波数帯域は、142.94MHz〜142.98MHzとし、各エレメントのパラメータは次の通りである。
高動作利得タイプ
エレメント径: 4mm
放射器エレメント長L1:551mm
反射器エレメント長L2:533mm
エレメント間隔(H):232mm
短縮コイルインダクタンス:放射器 516nH
:反射器 516nH
重量:105g
動作利得:2dBi
F/B比:23dB
低動作利得タイプ
エレメント径: 4mm
放射器エレメント長L1:330mm
反射器エレメント長L2:285mm
短縮コイルインダクタンス:放射器 1000nH
:反射器 885nH
エレメント間隔(H):188mm
重量:95g
動作利得:−15dBi
F/B比:14dB
このようにコンパクトで、しかもF/B比の大きな(10dB以上)の探索用アンテナが実現できた。
10 放射器エレメント
11,12 左,右エレメント、13、14 短縮コイル、15 エンドキャップ
20 反射器エレメント
21,22 左,右エレメント、23 短縮コイル、25 エンドキャップ
30 支持ブーム
40 コネクタケース
41 第1ジョイント部、42 第2ジョイント部、43 第3ジョイント部
50 コネクタケース
51 第1ジョイント部、52 第2ジョイント部、53 第3ジョイント部
Claims (3)
- 支持ブームを介して放射器エレメントと反射器エレメントを互いに平行に連結した2素子構成の探索用アンテナにおいて、
前記反射器エレメントが放射器エレメントより短く、かつ前記反射器エレメントと放射器エレメントとの間隔が使用周波数の波長λの1/4より短く、後方利得の一番小さくなる周波数を使用周波数帯域に合せ込んだことを特徴とする探索用アンテナ。 - 前記放射器エレメントと反射器エレメントには、エレメントの長さを短縮するための短縮用コイルが接続されている請求項1に記載の探索用アンテナ。
- 使用周波数は、142.94Hz〜142.98Hzの帯域である請求項1または2に記載の探索用アンテナ。
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