JP3195169U - 磁気アンテナ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】VHF、UHF帯等用のハンディータイプ無線機に用いられる磁気アンテナであって、放射特性が装置グラウンドに影響されない通信用アンテナを提供する。【解決手段】絶縁物よりなる中空の筒状の支柱101に磁気アンテナを実装することで、放射特性が装置グラウンドに影響されない通信用アンテナを提供することができる。【選択図】図1
Description
本発明は無線通信用アンテナに関する。特に、無線通信用アンテナをVHF帯以上の無線通信機器等の使用に適するアンテナを提供する。
「小型アンテナの設計と運用」2009年7月25日、小暮裕明・小暮芳江著、誠文堂新光社発行
従来、磁気アンテナとしては、非特許文献1の108〜112ページにあるように、主にHF周波数帯の微小アンテナとして用いられ、また、特許文献1に示された発明、あるいは、記載された用途のように、ICタグ等の近接距離用アンテナとして、装置内に搭載されたアンテナとして用いられている。
一方、VHF、UHF帯用のハンディータイプ無線機としてアマチュア無線通信帯域である144MHz、430MHz帯用トランシーバに用いられているアンテナは長さλ/4であるホイップアンテナ(バーチカルアンテナ)が用いられているが、装置グラウンド側の鏡像としてのアンテナ部分は、装置グラウンドが理想グラウンドではないため、全体としてのアンテナの特性はダイポールアンテナの特性に比較して劣化する。
一方、VHF、UHF帯用のハンディータイプ無線機としてアマチュア無線通信帯域である144MHz、430MHz帯用トランシーバに用いられているアンテナは長さλ/4であるホイップアンテナ(バーチカルアンテナ)が用いられているが、装置グラウンド側の鏡像としてのアンテナ部分は、装置グラウンドが理想グラウンドではないため、全体としてのアンテナの特性はダイポールアンテナの特性に比較して劣化する。
本考案の目的は、VHF、UHF帯等用のハンディータイプ無線機に用いられる磁気アンテナであって、放射特性が装置グラウンドに影響されない通信用アンテナを提供することである。
以下の方法で上記の課題を解決する。
絶縁物よりなる中空の筒状の支柱(以下、単に支柱という。)の下部に同軸接栓を備え、上部が切断され、円形状または楕円形状の導線(以下、導線Aという。)の下部を前記支柱の下部近傍に配置し、導線Aの切断部分の両端に導体(以下、導体C1、導体C2という。)を接続して静電容量を生じさせることにより該静電容量と導線Aとにより周波数がfである電磁気的な共振を生じさせ、同軸接栓の2端子間に導線(以下、導線Bという。)による閉ループを接続して、導線Bを支柱の内部に収め、導体Bを導体Aと電磁的結合をさせて、周波数fにおいて同軸接栓の2端子間のインピーダンスを所定の値とするVHF帯以上の周波数における磁気ループアンテナにおいて、導線A、導線B、導体C1・C2および同軸接栓を前記支柱に固定することにより、VHF、UHF帯等の移動用無線装置用アンテナで、放射特性が装置グラウンドに影響されない通信用アンテナを提供することができる。
絶縁物よりなる中空の筒状の支柱(以下、単に支柱という。)の下部に同軸接栓を備え、上部が切断され、円形状または楕円形状の導線(以下、導線Aという。)の下部を前記支柱の下部近傍に配置し、導線Aの切断部分の両端に導体(以下、導体C1、導体C2という。)を接続して静電容量を生じさせることにより該静電容量と導線Aとにより周波数がfである電磁気的な共振を生じさせ、同軸接栓の2端子間に導線(以下、導線Bという。)による閉ループを接続して、導線Bを支柱の内部に収め、導体Bを導体Aと電磁的結合をさせて、周波数fにおいて同軸接栓の2端子間のインピーダンスを所定の値とするVHF帯以上の周波数における磁気ループアンテナにおいて、導線A、導線B、導体C1・C2および同軸接栓を前記支柱に固定することにより、VHF、UHF帯等の移動用無線装置用アンテナで、放射特性が装置グラウンドに影響されない通信用アンテナを提供することができる。
また、導体C1、導体C2の代わりに固定容量のコンデンサ、可変容量のコンデンサ、または固定容量のコンデンサと可変容量のコンデンサを並列および/または直列に接続した素子とし、または、導体C1、導体C2に並列および/または直列に固定容量および/または可変容量のコンデンサを接続することでも同様なアンテナを提供できる。さらに、同軸接栓の2端子間に接続した閉ループ導線Bに直列にコンデンサを挿入して、閉ループ導線Bのみではインピーダンス整合がとれない場合に整合をとることができる。
本考案により、VHF、UHF帯用のハンディータイプ無線機に用いられる磁気アンテナであって、放射特性が装置グラウンドに影響されない通信用アンテナを提供することができる。
図2に本発明による磁気ループアンテナの回路図を示す。図2において、201は磁気ループ本体の導線であり、導線201とコンデンサ203により、無線通信周波数fに電気的に共振する。本実施例においては、導線201の直径は40mm、コンデンサ203の容量はシミュレーションにより0.56PF、整合用閉ループ導線202は直径8mmの円形とすると、f=433MHで共振し、同軸接栓204における入力インピーダンスは50Ωとなる。
図1に本発明による第一の実施例を示す。図1は図2の具体的実施例であり、導線102は導線201に、閉ループ導線105は導線202に、同軸接栓103は同軸接栓204に対応する。また、導体106と導体107はコンデンサを構成し、コンデンサ203に対応する。図1において、101は絶縁体である空洞の円柱であり、外径15mm、内径11mm、厚さ2mmである。導体106は外径18mm、内径16mmのアルミ製の円柱、導体107は外径10mm、内径8mmのアルミ製の円柱の一部であり、106の円柱の高さは10mm、107は中心角120°の円弧状に切り取られ、高さ方向の寸法は8mmである。
導線102は線径2mmの銅線、導線105は線径1mmの銅線を使用している。同軸接栓103はSMAタイプコネクタであり、取付金具104によりビスおよびナット108で円柱101に取付けられている。導線102は卵形ラグと半田付けされ、ビス109、110によりアルミ製円柱106および円柱の一部107と共に円柱101に共締めされている。
106と107で構成されるコンデンサの容量は導体107の大きさを変更することで共振周波数fが433MHzとなるように調整する。また、同軸接栓103におけるインピーダンスは導線105の閉ループ径と導線105と導線102の距離により調整する。図8に図1によるアンテナのVSWR特性を示す。
図4に本発明による磁気ループアンテナの第二の実施例の回路図を示す。図4において、401は磁気ループ本体の導線であり、導線401とコンデンサ403により、無線通信周波数fに電気的に共振する。本実施例においては、導線401の直径は85mm、コンデンサ403の容量はシミュレーションにより0.1PF、整合用閉ループ導線402は直径15mmの円形、コンデンサ405の容量を4.3PFとすると、f=433MHで共振し、同軸接栓404における入力インピーダンスは50Ωとなる。
図3に本発明による第二の実施例を示す。図3は図4の具体的実施例であり、導線302は導線401に、閉ループ導線305は導線402に、コンデンサ311はコンデンサ405に、同軸接栓303は同軸接栓404に対応する。ただし、閉ループ導線305の直径は円柱301の内径よりも大きいため、内部に入れるために両サイドを圧縮して楕円形状とする。また、導体306と導体307はコンデンサを構成し、コンデンサ403に対応する。図3において、301は絶縁体である空洞の円柱であり、外径18mm、内径14mm、厚さ2mmである。導体306、307は外径12mm、内径10mmのアルミ製の円柱の一部であり、中心角90°の円弧状に切り取られ、高さ方向の寸法は7mmである。
導線302は線径2mmの銅線、導線305は線径1mmの銅線を使用している。同軸接栓103はSMAタイプコネクタであり、取付金具104によりビスおよびナット308で円柱301に取付けられている。導線302は卵形ラグと半田付けされ、ビスおよびナット309、310によりアルミ製円柱の一部306、307と共に円柱301の内側に共締めされている。
306と307で構成されるコンデンサの容量は導体の大きさを変更することで共振周波数fを433MHzとするように調整する。また、同軸接栓におけるインピーダンスは導線305の閉ループ径と導線305と導線302の距離、およびコンデンサ311容量により調整する。図9に図3によるアンテナのVSWR特性を示す。
図7は本発明による磁気ループアンテナの第三の実施例の回路図を示す。図7において、701は磁気ループ本体の導線であり、導線701とコンデンサ703、707、708により、無線通信周波数fに電気的に共振する。本実施例においては、導線701の直径は105mm、コンデンサ703、707、708の合成容量はシミュレーションにより1.75PF、整合用閉ループ導線702は短径14mm、長径50mmの楕円形、コンデンサ705の容量を7PFとすると、f=145MHで共振し、同軸接栓704における入力インピーダンスは50Ωとなる。
図5に本発明による第三の実施例を示す。図5は図7の具体的実施例であり、導線502は導線701に、閉ループ導線505は導線702に、コンデンサ507はコンデンサ705に、同軸接栓503は同軸接栓704に対応する。導線502は線径4mmのアルミ線、導線505は線径1mmの導線である。また、コンデンサ703、707、708の容量をそれぞれC703、C707、C708とすると、合成容量Cは、
C=C703+C706・C707/(C706+C707)
となる。C703とC707は半固定容量コンデンサ、C706は固定容量コンデンサとして、C703により大まかな周波数を設定し、C707により詳細な周波数を設定する。本実施例においては、C703、C707を4PFのトリマーコンデンサとし、C706をC707による周波数範囲を十分に小さくする値として設定する。本実施例においては、C706は、0.3mmφPVCCの捻りケーブルを適切な長さに切断することにより調整する。
C=C703+C706・C707/(C706+C707)
となる。C703とC707は半固定容量コンデンサ、C706は固定容量コンデンサとして、C703により大まかな周波数を設定し、C707により詳細な周波数を設定する。本実施例においては、C703、C707を4PFのトリマーコンデンサとし、C706をC707による周波数範囲を十分に小さくする値として設定する。本実施例においては、C706は、0.3mmφPVCCの捻りケーブルを適切な長さに切断することにより調整する。
C703、C707、C708は図5の508コンデンサモジュール508に搭載される。図6にコンデンサモジュール508の具体的実施例を示す。601、602は0.3mm厚の銅板で基板603に半田付けされている。銅板601、602間には半固定コンデンサ515が接続され、基板には半固定コンデンサC516が搭載されている。半固定コンデンサ516は図7における703であり、515は図7における707である。図10に本実施例によるアンテナのVSWR特性を示す。
101、301、501 空洞の円柱型の絶縁体
102、201、302、401、502、701 放射器用導線
103、204、303、404、503、704 同軸接栓
104、304、504 同軸接栓取付金具
105、202、305、402、505、702 整合用閉ループ導線
106 円柱型の導体
107、306、307 円柱型の導体の一部
108、109、110、308、309、310、508、509、510、511、512、517、518、519、520 ビス・ナット
203、311、403、405、507、705、706 コンデンサ
506 コンデンサモジュール
513、514、521、522 放射器用導線取付金具
515、516、703、707 半固定コンデンサ
601、602 コンデンサモジュール取付用金具
603 部品実装用基板
102、201、302、401、502、701 放射器用導線
103、204、303、404、503、704 同軸接栓
104、304、504 同軸接栓取付金具
105、202、305、402、505、702 整合用閉ループ導線
106 円柱型の導体
107、306、307 円柱型の導体の一部
108、109、110、308、309、310、508、509、510、511、512、517、518、519、520 ビス・ナット
203、311、403、405、507、705、706 コンデンサ
506 コンデンサモジュール
513、514、521、522 放射器用導線取付金具
515、516、703、707 半固定コンデンサ
601、602 コンデンサモジュール取付用金具
603 部品実装用基板
Claims (4)
- 絶縁物よりなる中空の筒状の支柱(以下、単に支柱という。)の下部に同軸接栓を備え、
上部が切断され、円形状または楕円形状にフォーミングされた導線(以下、導線Aという。)の下部を前記支柱の下部近傍に配置し、
導線Aの切断部分の両端にそれぞれ導体(以下、導体C1、導体C2という。)を接続して静電容量を生じさせることにより該静電容量と導線Aとにより周波数がfである電磁気的な共振を生じさせ、
同軸接栓の2端子間に導線(以下、導線Bという。)による閉ループを接続して、
導線Bを支柱の内部に収め、
導体Bと導体Aとを電磁的に結合をさせて、周波数fにおいて同軸接栓の2端子間のインピーダンスを所定の値とするVHF帯以上の周波数における磁気ループアンテナにおいて、
導線A、導線B、導体C1、導体C2、および同軸接栓を前記支柱に固定したことを特徴とする通信用アンテナ。 - 導体C1、導体C2の代わりに固定容量のコンデンサ、可変容量のコンデンサ、または固定容量のコンデンサと可変容量のコンデンサを並列および/または直列に接続した素子としたことを特徴とする請求項1記載の通信用アンテナ。
- 導体C1、導体C2に並列および/または直列に固定容量のコンデンサ、可変容量のコンデンサ、または、固定容量のコンデンサと可変容量のコンデンサを並列および/または直列に接続したことを特徴とする請求項1記載の通信用アンテナ。
- 同軸接栓の2端子間に接続した閉ループ導線Bに直列にコンデンサを挿入して、周波数fにおいて同軸接栓の2端子間のインピーダンスを所定の値とすることを特徴とする、請求項1ないし請求項3記載の通信用アンテナ。
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JP2014005508U JP3195169U (ja) | 2014-10-16 | 2014-10-16 | 磁気アンテナ装置 |
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JP2014005508U JP3195169U (ja) | 2014-10-16 | 2014-10-16 | 磁気アンテナ装置 |
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2014
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