JP3195169U - 磁気アンテナ装置 - Google Patents

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

特開２００７−２８１８７７公報

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。

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。

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。

本発明による磁気ループアンテナの第一の実施例の四面図を示す。 本発明による磁気ループアンテナの第一の実施例の回路図を示す。 本発明による磁気ループアンテナの第二の実施例の四面図を示す。 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。 本発明による磁気ループアンテナの第三の実施例の四面図を示す。 本発明による磁気ループアンテナの第三の実施例のコンデンサモジュールの四面図を示す。 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。 本発明による磁気ループアンテナの第一の実施例のＶＳＷＲ特性である。 本発明による磁気ループアンテナの第二の実施例のＶＳＷＲ特性である。 本発明による磁気ループアンテナの第三の実施例のＶＳＷＲ特性である。

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。

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

Claims (4)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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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