JP3021857U - Shortened vertical and horizontal antenna matching device - Google Patents

Shortened vertical and horizontal antenna matching device

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明 今井
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Abstract

(57)【要約】 [課題]アマチュア無線通信のように、狭い空間を利用
し電波を放射するには、長いダイポールアンテナを必要
とし、容易に設置できないことと、良好なアースをとる
必要があった。 [解決手段]円型リングコアに巻回された1次側コイル
l2と共振コンデンサC3とで直列共振回路を、2次側
コイルl4と共振コンデンサC4とで並列共振回路を構
成し、1次側(送信側)で得られた最大電流を効率よく
2次側(アンテナ側)に伝達できるので、アンテナ8の
長さを従来に比べ短くでき、効率よく電波を放射、受信
できる。
(57) [Abstract] [Problem] A long dipole antenna is required to radiate radio waves in a narrow space, such as amateur radio communication, which requires easy installation and good grounding. It was [Solution] A primary side coil l2 wound around a circular ring core and a resonance capacitor C3 constitute a series resonance circuit, and a secondary side coil l4 and a resonance capacitor C4 constitute a parallel resonance circuit. Since the maximum current obtained at the transmission side) can be efficiently transmitted to the secondary side (antenna side), the length of the antenna 8 can be made shorter than in the conventional case, and radio waves can be efficiently emitted and received.

Description

【考案の詳細な説明】 [考案の属する技術分野] 本考案はアマチュア無線通信で使用される短波帯の短縮型垂直,水平アンテナ 整合装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical field to which the invention belongs] The present invention relates to a short-wavelength vertical and horizontal antenna matching device used in amateur radio communication.

[従来の技術] アマチュア無線通信で使用される短波周波数は3.5MHz,7MHz帯であ り、送受信をするためには、3.5MHz帯でλ/2ダイポールアンテナは全長 40m、7MHz帯でλ/2ダイポールアンテナは全長20mの長さが、それぞ れ必要である。[Prior Art] Short-wave frequencies used in amateur radio communication are 3.5MHz and 7MHz bands, and in order to transmit and receive, the λ / 2 dipole antenna in the 3.5MHz band has a total length of 40m and λ in the 7MHz band. A 1/2 dipole antenna requires a total length of 20 m for each.

一般にアンテナの長さは、波長(λ)を求め、1波長の長さを1/2,1/4 にすることをλ/2アンテナ,λ/4アンテナと称し、例えば3.5MHz帯の 波長は、波長 通常、水平ダイポールアンテナは1/2波長の長さに共振させ、垂直アンテナ は1/4波長にアースとの間で共振させる。Generally, the length of an antenna is obtained by obtaining the wavelength (λ) and making the length of one wavelength 1/2 or 1/4 is called λ / 2 antenna or λ / 4 antenna. For example, the wavelength of 3.5 MHz band Is the wavelength Normally, a horizontal dipole antenna resonates at a length of 1/2 wavelength, and a vertical antenna resonates at a quarter wavelength with the ground.

上記垂直水平アンテナを短縮するためには、従来、インピーダンス変換回路が 用いられていて、L型,π型,T型等がある。L型の場合はLの値が大きくなり 、そのためLでの電力消費が大きく入力電力に対する放射効率が悪いため、アン テナの長さを短かくするには限界があった。π型の場合は入,出力ともに高いイ ンピーダンスに適するが、低いインピーダンスには適さない。 In order to shorten the vertical / horizontal antenna, conventionally, an impedance conversion circuit has been used, and there are L type, π type, T type and the like. In the case of the L type, the value of L becomes large, so that the power consumption in L is large and the radiation efficiency for the input power is poor, so there was a limit to shortening the length of the antenna. In the case of π type, both input and output are suitable for high impedance, but not for low impedance.

またT型の場合入,出力ともに低いインピーダンスに適し70Ω前後が好適であ る。In the case of T type, it is suitable for low impedance both input and output, around 70Ω.

しかし、高周波に対するインピーダンスは高く、フィルター作用が悪く、不適 当であった。 However, the impedance against high frequencies was high, the filter action was poor, and it was unsuitable.

[考案が解決しようとする課題] しかしながら、アマチュア無線のように土地の面積が少ない地域に住むアマチ ュア無線家、または野外で送受信する場合、狭い空間を利用して低い周波数帯の 電波(3.5M,7MHz)を放射するには、λ/2ダイポールアンテナを使用 した場合、3.5MHz帯で全長40m,7MHz帯で全長20mの長いダイポ ールアンテナを必要とし、容易に設置できないという問題があった。[Problems to be solved by the invention] However, when transmitting and receiving in an amateur radio house living in an area with a small land area such as an amateur radio or in the field, a narrow space is used to transmit radio waves in a low frequency band (3 In the case of using a λ / 2 dipole antenna to radiate 0.5 M, 7 MHz), a long dipole antenna with a total length of 40 m in the 3.5 MHz band and a total length of 20 m in the 7 MHz band is required, which poses a problem that it cannot be easily installed. It was

また、垂直アンテナの場合、良好なアースをとらないと電波を効率良く放射で きないこともあり、良好なアースをとるということが最も困難で、問題であった 。 In the case of a vertical antenna, radio waves cannot be efficiently radiated unless a good ground is taken, so it is the most difficult and problematic to get a good ground.

本考案はこのような問題を解決し短い短縮型垂直,水平アンテナで効率よく電 波を放射できることを目的とする。 The purpose of the present invention is to solve such problems and to efficiently radiate electromagnetic waves with a short vertical and horizontal antenna.

[課題を解決するための手段] 本考案は上記課題を解決し、目的を達成するため、円型リングコアに巻回され た1次側のコイルの端が送信側の同軸ケーブル内部導体に接続され、前記1次側 コイルの他端が直列接続の共振コンデンサを介して前記同軸ケーブルの外部導体 に接続されて構成された1次側直列共振回路と、前記円型リングコアに巻回され た2次側コイルの一端がアンテナに接続され、前記2次側エイルの他端がアース され、かつ、前記2次側コイルに共振コンデンサが並列接続されて構成された2 次側並列共振回路とを有することを特徴とする。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems and to achieve the object, the present invention connects the end of the coil on the primary side wound around the circular ring core to the inner conductor of the coaxial cable on the transmitting side. , A primary side series resonance circuit configured by connecting the other end of the primary side coil to an outer conductor of the coaxial cable through a series connected resonance capacitor, and a secondary side wound around the circular ring core. And a secondary side parallel resonance circuit configured by connecting one end of a side coil to an antenna, grounding the other end of the secondary side coil, and connecting a resonance capacitor in parallel to the secondary side coil. Is characterized by.

[考案の実施の形態] 図1は本考案の−実施形態における短縮型垂直,水平アンテナ整合装置の回路 構成図を示す。[Embodiment of the Invention] FIG. 1 is a circuit diagram of a shortened vertical and horizontal antenna matching device according to a first embodiment of the present invention.

図1において、(A)は1次側(送信側),(B)は2次側(アンテナ側)で あり、1次側(A)の1は同軸ケーブルであって、内部導体1Aと外部導体1B とで構成される。点線で囲まれた2は1次側電流検出回路であり、電流検出用の コイルl1,抵抗r1,ダイオートd1,コンデンサc1であり、反射電流検出 用のコイルl2,抵抗r2,ダイオートd2,コンデンサc2であり、これを切 替スイッチ3により1次側反射波と進行波の比を読み直列共振回路と相互誘導の 状況を共振電流計4に出力表示する。 In FIG. 1, (A) is a primary side (transmission side), (B) is a secondary side (antenna side), 1 on the primary side (A) is a coaxial cable, and the inner conductor 1A and the outside Conductor 1B. Reference numeral 2 surrounded by a dotted line is a primary side current detection circuit, which is a coil 11 for detecting current, a resistor r1, a die auto d1, and a capacitor c1, and a coil 12 for detecting a reflected current, a resistor r2, a die auto d2, a capacitor c2. The ratio of the primary side reflected wave to the traveling wave is read by the switching switch 3 and the state of the series resonance circuit and mutual induction is output and displayed on the resonance ammeter 4.

5は変成器であり、円型リングコア(トロイダルコア)に1次側コイルl3, 2次側コイルl4が巻回されている。この1次コイルl3の一端は切換スイッチ 6を介して前記同軸ケーブル1の内部導体1Aに接続され、他端は直列接続され た共振コンデンサC3を介して前記同軸ケーブル1のアースされた外部導体1B に接続される。これを変成器5の1次側コイルl3と共振コンデンサC3とで同 軸ケーブル1を発振源(図2の送受信機)とする直列共振回路を構成する。 Reference numeral 5 denotes a transformer, in which a primary coil 13 and a secondary coil 14 are wound around a circular ring core (toroidal core). One end of the primary coil 13 is connected to the inner conductor 1A of the coaxial cable 1 via a changeover switch 6, and the other end is connected to the grounded outer conductor 1B of the coaxial cable 1 via a resonance capacitor C3 connected in series. Connected to. The primary coil 13 of the transformer 5 and the resonance capacitor C3 constitute a series resonance circuit using the coaxial cable 1 as an oscillation source (transceiver in FIG. 2).

変成器5の2次側コイルl4と並列接続された共振コンデンサC4とで並列共 振回路を構成する。前記2次側コイルl4の一端は切替スイッチ7を介してアン テナ8と接続され、他端はアース11されている。また点線で囲まれた9は2次 側電流検出回路であり、電流検出用のl5,抵抗r3,ダイオードd3及びコン デンサC5でなり、これは電流計10でアンテナ8へ高周波電流を直読するのに 用いられる。切替スイッチ6と7は3.5MHzと7MHzの電波を切替えるた めのスイッチであり、1種類のアンテナで共用させるものである。 The secondary coil 14 of the transformer 5 and the resonance capacitor C4 connected in parallel constitute a parallel resonance circuit. One end of the secondary coil 14 is connected to the antenna 8 via the changeover switch 7, and the other end is grounded 11. Reference numeral 9 surrounded by a dotted line is a secondary side current detecting circuit, which is composed of a current detecting circuit 15, a resistor r3, a diode d3 and a capacitor C5. This ammeter 10 directly reads a high frequency current to the antenna 8. Used for. The changeover switches 6 and 7 are switches for switching between radio waves of 3.5 MHz and 7 MHz, and are shared by one type of antenna.

以上のように構成された本実施形態の動作を説明する。送信側(A)の直列共 振回路における共振条件はL(l3)とC(C3)のリアクタンスが等しくなっ が残り電流は最大となるので、1次側コイルl3と共振コンデンサC3の値を電 流が最大となるように選ばれている。The operation of this embodiment configured as above will be described. The resonance condition in the series resonance circuit on the transmission side (A) is that the reactances of L (l3) and C (C3) are equal. However, since the remaining current becomes maximum, the values of the primary coil 13 and the resonance capacitor C3 are selected so that the current becomes maximum.

そして、1次側(A)の直列共振回路で得られた最大電流を、2次側(B)に 伝達するため、変成器5の2次側コイルl4と共振コンデンサC4でなる並列共 振回路に伝える。これは、変成器5の1次側,2次側のコイルl3l4の相互誘 導作用によって伝わるが、変成器5に円型リングコア(トロイダルコア)を用い ているので、結合度が強く、殆んど全ての電力が2次側に伝達される。 Then, in order to transfer the maximum current obtained in the primary side (A) series resonance circuit to the secondary side (B), a parallel resonance circuit including the secondary side coil 14 of the transformer 5 and the resonance capacitor C4. Tell. This is transmitted by the mutual induction action of the coils 13l4 on the primary side and the secondary side of the transformer 5, but since the transformer 5 uses a circular ring core (toroidal core), the degree of coupling is strong and is almost the same. All the electric power is transmitted to the secondary side.

2次側(B)の並列共振回路は、共振周波数の電流iに対し、電流ilとic が互いに打ちけし合い電流iはこの中を流れ続けるため、a点b点における電圧 は最大となり、アンテナ8へは電圧給電となり充分な定在波をのせることができ る。 In the parallel resonant circuit on the secondary side (B), the currents i and ic cancel each other against the current i at the resonance frequency and the current i continues to flow in this, so the voltage at point a and point b becomes maximum, and the antenna Voltage is fed to 8 and a sufficient standing wave can be placed.

アンテナ8から電波を空間に効率良く放射するためには、放射する周波数のλ /2,λ/4に共振させなければならないが、本実施形態の装置を使用すれば、 実測の結果、最低の長さが8mあれば充分、電波を放射でき、かつ、高周波電流 の分布はアンテナ8のエレメントに一様に分布し、カウンターポイズ(高周波ア ース)も短くできる。 In order to efficiently radiate the radio wave from the antenna 8 into the space, it is necessary to resonate at λ / 2 and λ / 4 of the radiating frequency, but if the device of the present embodiment is used, as a result of actual measurement, the If the length is 8 m, radio waves can be sufficiently radiated, and the distribution of the high frequency current is evenly distributed to the elements of the antenna 8, and the counterpoise (high frequency ground) can be shortened.

図2は図1の整合装置に送受信機とアンテナを接続した使用状態を示す図であ り、12は図1の整合装置、13は図1の同軸ケーブルに接続された送受信機、 図1のアンテナ8は垂直エレメント8aと水平エレメント8bとで構成される。 2 is a diagram showing a use state in which a transceiver and an antenna are connected to the matching device of FIG. 1, 12 is the matching device of FIG. 1, 13 is a transceiver connected to the coaxial cable of FIG. 1, and FIG. The antenna 8 is composed of a vertical element 8a and a horizontal element 8b.

垂直エレメント8aは垂直アンテナとして動作し、水平エレメント8bは水平 アンテナとして動作する。実測の結果、本考案の整合装置12より垂直部分の垂 直エレメント8aへの電流分布はa点が最大となり、b点に向かって徐々に減少 し、b点の電流がエレメント水平8bに一様に分布する。したがって、本来の垂 直アンテナのみで使用するより電波伝搬の地表波伝達距離がのび、近距離通信の 場合もλ/2,λ/4と比較して充分に同等の能力をもっている。 The vertical element 8a operates as a vertical antenna, and the horizontal element 8b operates as a horizontal antenna. As a result of the actual measurement, the current distribution to the vertical element 8a in the vertical portion from the matching device 12 of the present invention becomes maximum at the point a, and gradually decreases toward the point b, and the current at the point b becomes uniform on the horizontal element 8b. Distributed in. Therefore, the surface wave transmission distance of radio wave propagation is longer than when using only the vertical antenna, and even in the case of short-distance communication, it has a sufficiently equivalent ability compared to λ / 2 and λ / 4.

図3は図2の垂直アンテナとして動作する垂直エレメント8aを省略して、水 平アンテナとしての水平エレメント8bのみで使用する場合を示す。この場合は アース11を必要としていないので設置が簡単である。 FIG. 3 shows a case where the vertical element 8a which operates as the vertical antenna of FIG. 2 is omitted and only the horizontal element 8b as the horizontal antenna is used. In this case, the earth 11 is not required, so that the installation is easy.

[考案の効果] 以上説明したように本考案の短縮型垂直,水平アンテナ整合装置は円型リング コアに巻回された1次、2次コイルを有する変成器を介して、2次コイルと共振 コンデンサを利用した並列共振回路によって、アンテナへの供給電圧を最大にす ることにより、アンテナの長さを従来のものに比べて短くでき、かつ効率よく電 波を、放射、受信するこができるという効果を有する。しかも1次測,2次測に 設けられた電流検出回路2.9によって1次測,2次測の電流を電流計4.10 で監視しながら切換スイッチ6.7で1次測,2次測コイルl3,l4のタップ を切替えて、3.5MHz帯,7MHz帯の電波を1種類のアンテナで共用でき る。[Advantage of the Invention] As described above, the shortened vertical and horizontal antenna matching device of the present invention resonates with the secondary coil through the transformer having the primary and secondary coils wound around the circular ring core. By using a parallel resonant circuit that uses a capacitor to maximize the voltage supplied to the antenna, the length of the antenna can be shortened compared to conventional antennas, and the radiation and reception of waves can be performed efficiently. Has the effect. Moreover, while the current detection circuit 2.9 provided for the primary measurement and the secondary measurement monitors the current of the primary measurement and the secondary measurement with the ammeter 4.10, the changeover switch 6.7 performs the primary measurement and the secondary measurement. By switching the taps of the measuring coils l3 and l4, radio waves in the 3.5MHz band and 7MHz band can be shared by one type of antenna.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本考案の一実施形態における短縮型垂直,水平
アンテナ整合装置の回路構成図である。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a shortened vertical and horizontal antenna matching device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の整合装置に送受信機とアンテナを接続し
た使用状態を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a usage state in which a transceiver and an antenna are connected to the matching device of FIG.

【図3】図1の整合装置に送受信機を接続し水平エレメ
ントのみで使用した場合の接続図である。
FIG. 3 is a connection diagram when a transceiver is connected to the matching device of FIG. 1 and used only in a horizontal element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…同軸ケーブル、 1A…外部導体、 1B…内部導
体、2…1次測電流検出回路、3.6.7…切替スイッ
チ、 4…共振電流計、5…変成器、8…アンテナ、
8a…垂直エレメント、8b…水平エレメント、9…2
次測電流検出回路、 10…電流計、11…アース、
12…整合装置、 13…送受信機、l3…1次側コイ
ル、l4…2次側コイル、 C3,C4…共振コンデン
サ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Coaxial cable, 1A ... Outer conductor, 1B ... Inner conductor, 2 ... Primary current measuring circuit, 3.6.7 ... Changeover switch, 4 ... Resonance ammeter, 5 ... Transformer, 8 ... Antenna,
8a ... vertical element, 8b ... horizontal element, 9 ... 2
Next measured current detection circuit, 10 ... Ammeter, 11 ... Ground,
12 ... Matching device, 13 ... Transceiver, 13 ... Primary coil, 14 ... Secondary coil, C3, C4 ... Resonant capacitor.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】円型リングコアに巻回された1次側コイル
の一端が送信側の同軸ケーブル内部導体に接続され、前
記1次コイルの他端が直列接続の共振コンデンサを介し
て前記同軸ケーブルの外部導体に接続されて構成された
1次側直列共振回路と、前記円型リングコアに巻回され
た2次側コイルの一端がアンテナに接続され前記2次側
コイルの他端がアースされ、かつ、前記2次側コイルに
共振コンデンサが並列接続されて構成された2次側並列
共振回路とを有することを特徴とする短縮型垂直,水平
アンテナ整合装置。
1. A coaxial cable, wherein one end of a primary coil wound around a circular ring core is connected to an inner conductor of a coaxial cable on the transmitting side, and the other end of the primary coil is connected through a series-connected resonance capacitor. A primary side series resonant circuit configured to be connected to the outer conductor, and one end of a secondary coil wound around the circular ring core is connected to an antenna and the other end of the secondary coil is grounded. And a secondary side parallel resonance circuit configured by connecting a resonance capacitor in parallel to the secondary side coil, and a shortened vertical / horizontal antenna matching device.
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