JP3621468B2 - Multi-frequency tuned loop antenna device - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、主として長中波帯の放送・通信において使用されるループアンテナ装置に関し、特に、複数の周波数に同調することが可能な多周波同調型ループアンテナ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の長中波帯における放送及び通信の分野で用いられるループアンテナ装置では、所定長さのループアンテナと、同調回路とを接続し、共振周波数において、ループアンテナ自体のインピーダンスを含めて同調をとる構成のものが使用されている。このような構成では、ループアンテナと同調回路の相互作用によって回路条件が干渉するため、共振周波数が変化し、同調をとることができる周波数が制限され、1台のループアンテナ装置では1波又は2波程度しか受信できない。尚、可変範囲の広い可変容量形のコンデンサや切替え形の回路素子等を用いて、多周波に同調可能である場合であっても、これらは同時に多周波を一括して受信するためのものではない。
【0003】
また、同軸ケーブルをループアンテナに用いたものは、特開昭56−27509号公報等で公知であるが、これらのアンテナはループアンテナとして単に同軸ケーブルを環状に屈曲し、内導体をアンテナとすることにより、平衡又は不平衡のシールド形ループアンテナを構成し、インピーダンス特性の安定化を計っているに過ぎない。従って、このようなシールド形ループアンテナも前述のような従来の構成をとる限り、受信周波数については、1波又は2波程度しか受信同調をとることができない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このため、従来のループアンテナ装置を用いて同時に一括して多周波の受信を行う場合は、類似アンテナ装置を多数の周波数に応じて複数設置し、その出力を合成する必要がある。
しかし、複数のアンテナ装置を設置するためには、広い設置場所が必要となることや設置作業が複雑になる等の問題があり、且つ、アンテナ装置や合成装置の製造及び設置に多くの経費を要するという問題がある。
【0005】
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、1台のループアンテナ装置によって安定した多周波の一括同調が可能であり、且つ経費の低減を図ることができる多周波同調型ループアンテナ装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
このため本発明では、使用帯域の電波の波長に対し相対的に短い周回長を持つループアンテナを用いるループアンテナ装置において、同軸ケーブルを前記周回長でループ状に形成したループアンテナ手段と、所定の共振周波数を有する直列共振回路を複数個並列に接続して成り、複数の周波数に一括して同調可能な2端子リアクタンス回路網の形式の多周波同調手段と、1次側巻線数を2次側巻線数より大きくとる巻線比である第1高周波トランスとを備え、前記1次側巻線に前記ループアンテナ手段を接続し、前記2次側巻線に前記多周波同調手段を接続して、前記第1高周波トランスを介して前記ループアンテナ手段と前記多周波同調手段とを結合することにより、前記多周波同調手段のインピーダンスに対して前記ループアンテナ手段のインピーダンスが等価的に低インピーダンスとなる構成とした。
【0007】
また、前記ループアンテナ手段及び前記第1高周波トランスを含むループアンテナ回路に第2高周波トランスを直列接続し、該第2高周波トランスに接続する出力端子より同調信号を取り出すようにした。
あるいは、前記第1高周波トランスに、3次側巻線を設け、該3次側巻線に接続する出力端子より同調信号を取り出すようにした。
【0008】
【作用】
かかる構成において、同軸ケーブルで構成されたループアンテナ手段のアンテナ機能と、多周波同調手段の同調機能とは、第1高周波トランスによって電磁的に結合される。この電磁結合の条件を適正に選ぶことによって、ループアンテナ手段の有する回路定数が多周波同調手段に及ぼす影響度を小さくすることができるので、ループアンテナ回路の条件が多少変わったとしても、多周波同調手段は、その同調周波数での変化が僅少で、且つQの高い形を保ちながら複数の周波数に共振する多周波の一括同調回路として機能する。設定された同調周波数の目的波が受信されるとループアンテナ手段に誘起電圧が発生し、その負荷側に位置する直列共振回路においては共振作用により、直列共振回路を流れる電流は最大となる。従って、ループアンテナ手段と多周波同調手段は、1次側巻線数を2次側巻線数より大きくとる巻線比により結合した第1高周波トランスによって、それぞれの回路条件に適合した回路定数の等価インピーダンスを互いに呈することとなり、多周波同調手段で設定した所定の周波数にほぼ等しい周波数において、アンテナ装置全体として安定に多周波の一括受信同調が行われる。
【0009】
また、同調出力を取り出すとき、第2高周波トランスをループアンテナ回路に接続し、電磁結合を介して出力端子から同調出力を取り出す構成とすることによって、多周波同調型ループアンテナ装置と外部装置との整合をとることが容易にでき、出力端子に接続される負荷側回路が多周波同調型ループアンテナ装置の同調機能に与える影響を減少させ、且つ、負荷側の回路条件に整合させて、目的波の同調信号出力電力が最大に取り出されるようになる。
【0010】
あるいは、第1高周波トランスに、3次側巻線を設け、1次側及び2次側巻線にループアンテナ手段及び多周波同調手段を接続して両手段を電磁的に結合し、更に、同調出力をこのトランスから直接取り出すため3次側巻線に出力端子を接続した構成であっても、前記と同様に多周波の一括同調機能を良好に取り出されるようになる。
【0011】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の第1実施例の回路構成を示す図1において、ループアンテナ手段であるループアンテナ1は、耐候性のある硬質の同軸ケーブル2と、同軸ケーブル2の両端に設けられたアンテナ端子3,4とを有する。同軸ケーブル2は、例えば3重のループ状に形成され、使用帯域の電波の波長に対し相対的に短い周回長で、帯域特性を害することのないような形態をもって形成されている。即ち、浮遊容量や寄生容量を少なくしループ部分の自己共振周波数が使用帯域外となるように形成している。また同軸ケーブル2の材質には、例えば、CATV等に用いられている比較的大口径の同軸ケーブル (コム・スコープ社製 P3−412 型 等のような、シームレスアルミパイプを外被導体とし、銅被覆アルミ線を芯線導体とする、経年変化が少なく、硬質軽量な同軸ケーブル)を用いることによって良好な実用性能を得た。アンテナ端子3,4は、それぞれ同軸ケーブル2の芯線と接続する端子3A,4A 及び同軸ケーブル2の外被導体と接続する端子3B,4B を備えている。図1の回路構成では、端子3Aは後述するトランスT1を介して端子4Bに接続され、端子3Bは後述するトランスT2を介して端子4Aに接続されることによって、同軸ケーブル2の芯線と外被導体は直列に接続されている。即ち、同軸ケーブル2の1巻きでループのターン数が2ターンとなるような、所謂バイファイラー巻きに類似した接続方法としている。勿論、バイファイラー巻きの直列接続としないで、必要により、図2(a),(b) に示すように同軸ケーブル2の1巻きで1ターンとなるようにして(芯線と外被導体を並列に接続するか、外被導体のみを用いるか等して)ループアンテナ回路部分のインピーダンスをより低くするような接続方法としてもよい。これらの接続方法は回路条件により適正に選ぶことができる。尚、同軸ケーブル2のループのターン数は上記以外でも応用可能である。
【0012】
多周波同調手段である多周波同調回路5は、コイルL1,L2... Ln 、可変容量コンデンサC1,C2... Cn とによって構成される。周波数の異なるn波の目的波と同調をとるため、コイルL1と可変容量コンデンサC1とを直列接続し、同様にコイルL2...Ln と可変容量コンデンサC2...Cn とをそれぞれ直列接続してn個の直列共振回路を構成し、各直列共振回路が並列に接続される。各直列共振回路は、共振周波数が目的波の周波数に一致した周波数となるようにコイル及びコンデンサの定数が決められ、各可変容量コンデンサの容量値を変化させることによって微調整されている。ここで多周波同調回路を構成するコイルやコンデンサは、抵抗分や損失分の少ない部品を使用して、所謂Qの高い同調回路を構成するようにするのが好ましい。
【0013】
第1高周波トランスとしての前記トランスT1は、1次側巻線と2次側巻線とがフェライトコアを介して密結合し、且つ1次側巻線数N1を2次側巻線数N2より大きくとる巻線比である2巻線高周波トランスを用いる。トランスT1の1次側巻線の端子はアンテナ端子3A,4B と接続され、2次側巻線の端子は多周波同調回路5の各直列共振回路に並列接続される。1次側及び2次側巻線の巻数N1,N2 は、巻数比がN1:N2=2:1 程度として良好な結果を得ている。実際に長中波の周波数帯における実験結果では、例えば、フェライトコアの材質が、使用周波数0.2 MHz 以下で初透磁率3300程度のものを使用し、N1=20 ターン ,N2=10 ターンとしてループアンテナ1と多周波同調回路5を結合して良好な実用性能を得た。尚、フェライトコアの材質及び巻数N1,N2 は前記以外でも応用可能である。
【0014】
第2高周波トランスとしての前記トランスT2は、ループアンテナ1を含むループアンテナ回路から出力を取り出す2巻線高周波トランスで、1次側巻線の端子は、この例ではアンテナ端子3B,4A と接続され、2次側巻線の端子は出力端子6に接続される。トランスT2を介してループアンテナ回路のインピーダンスと図示されていない負荷出力側のインピーダンスとの整合が取られている。1次側及び2次側巻線の巻数n1,n2 に関しては、実際の実験結果では、トランスT2でのインピーダンス変成比や帯域を考慮して巻数比がn1:n2=1:2〜3程度とすることにより、図示されていない出力側の同軸ケーブルと整合がとれ、良好な結果を得た。勿論、負荷側の回路条件によって、この巻数比n1:n2は適正に設定されることになる。例えば、負荷側としてトランスT2の2 次側巻線から直ちに高インピーダンス入力の増幅器に接続するような場合は、n2をさらに多くとることができ、大きな電圧利得を得るような構成とすることもできる。
【0015】
尚、図2(a) の場合には、前記トランスT2はループアンテナ回路に図に示すように直列にトランスT2の1次側巻線が接続される。また、図2(b) の場合には、同軸ケーブルの芯線導体の端子3A,4A にトランスT2が接続される。
アンテナ端子3,4及び出力端子6が固定された同調箱7は、多周波同調回路5、トランスT1及びトランスT2を収納するための防水形同調箱である。
【0016】
以上の回路を用いたアンテナ装置の構造を図3に示す。
図において、硬質・軽量な同軸ケーブル2を屈曲し特別に支持枠を有せず自立的に形成したループアンテナ1は、ステンレス製のループアンテナ取り付け板8にUボルト9Aで固定されている。取り付け板8には同調箱7が固定され、同調箱7に固定された出力端子6には出力ケーブル10を介してコネクタ11が接続されている。また、取り付け板8はUボルト9Bによって図示されていない柱状物等に取り付けられている。尚、同調箱7、取り付け板8及びUボルト9A,9B は上記に限らず他の材質、形状でも応用可能である。
【0017】
次に、第1実施例の動作について説明する。
まず、トランスT1の電磁結合による、本装置のアンテナとしての同調機能について説明する。
1次側のループアンテナ1のアンテナ機能と、2次側の多周波同調回路5の同調機能とは、トランスT1の電磁結合を介して相互に影響を及ぼす。その際、トランスT1の巻数比を前記条件にし、適正な巻数でトランスT1を構成すれば、ループアンテナ1を含むループアンテナ回路と多周波同調回路5との相互作用において、1次側のループアンテナ回路の条件が多少変わっても、2次側の多周波同調回路5は、その同調周波数の変化が僅少で、且つQの高い形を保ちながら複数の周波数に共振する多周波の一括同調回路として安定に機能する。多周波同調回路5で設定されている所定の同調周波数の目的波が受信されるとループアンテナ1に誘起電圧が発生し、その負荷側に位置する直列共振回路の共振作用により、同調周波数でのリアクタンスは零となり、流れる電流は最大となる。
【0018】
これらの特徴的な多周波同調回路の安定した同調機能について、さらに、図を用いて詳細に説明する。
直列共振型の多周波同調回路の同調機能を説明するための図4において、図4(a) は、横軸を周波数f(あるいは、角周波数ω) 、縦軸をリアクタンスXで表した2端子リアクタンス回路網の持つ、周波数対リアクタンス特性のグラフである。図4(a) 中の実線Xs1,Xs2,Xs3 は3個の直列共振回路を並列に接続してなる2端子リアクタンス回路網(即ち、直列共振型多周波同調回路)の特性の一例である。リアクタンスXが零となる周波数fs1,fs2,fs3 において直列共振が生じ、これに図4(b) の回路のように一定の電圧源から信号を供給すると、fs1,fs2,fs3 の周波数を有する信号は、負荷となる2端子リアクタンス回路網のリアクタンスが零となって、最大の電流が流れる。
【0019】
ここで、図4(c) の回路のように、電圧源側の回路に、図4(a) 中に示した実線 XA のようなリアクタンス特性を持つインピーダンス( 即ち、ループアンテナ回路の有するインピーダンス、あるいは、実際にはループ巻線の持つインダクタンス) が直列に存在すると、直列共振周波数は、 XA + Xs1=0, XA + Xs2=0, XA +Xs3=0となるような周波数fs1’,fs2’,fs3’に移ってしまう。
【0020】
そこで、このような場合、ループアンテナ回路の有するインピーダンスをできるだけ低くすることが望ましいのであるが、一定の制約がある。即ち、ループアンテナに誘起する電力をできるだけ大きく得ようとするため、大面積のループ巻線としたり、誘起する電圧を高くするために、多数巻きとしたりする等の方法が実際的なループアンテナ素子の製造において行われている。このような方法では、必然的にインダクタンス即ち XA の値を大きくする。そこで、前述のように、 XA で表されるインピーダンス( 実際には、ループ巻線の持つインダクタンス) が目的の多周波同調回路側から見て、等価的に低いインピーダンスの値となるように、図4(d) に示すような回路構成としてインピーダンス変成作用をもつ密結合のトランスを介し、電圧源( ループアンテナ回路) と直列共振回路による多周波同調回路とを結合させ、 XA の影響度合いを軽減せしめるようにしたのである。また、ループアンテナ回路部分に存在する浮遊容量や寄生容量を少なくするように形成して、ループアンテナ回路の呈するインピーダンスが複雑な特性(自己共振特性)を持たないように注意することも必要である。
【0021】
このように、図4(d) に示す回路構成とすることによって、トランスの巻線比を1:N とすると、インピーダンス変成比は、1:N2であるから、N を1以下にする(1次側巻線数を2次側巻線数より大きくとる)ことにより、2次側から1次側を見た等価インピーダンスを低くできる。例えば、1次側巻線数と2次側巻線数との巻線比を2:1 とすれば、インピーダンス変成比は4:1 、等価インピーダンスは1/4 となり、図4(a) に示した実線のインピーダンス XA は破線のようにN2倍( 例えば1/4)となって等価的に低くなり、等価インピーダンスは XA ’ となる。これが直列共振回路に作用し、直列共振周波数は、 XA ’ + Xs1=0, XA ’+ Xs2=0, X A ’+Xs3=0 となる周波数、即ち、fs1,fs2,fs3 により近い周波数fs1’’,fs2’’,fs3’’ となって、 XA の影響度合いが軽減される結果となる。
【0022】
尚、上述の図4を用いた説明では、リアクタンスの特性を説明するため、回路の抵抗分を省いて示した。
次に、本装置から同調出力を取り出す機能について説明する。
ループアンテナ1を含むループアンテナ回路を流れる電流から出力を取り出す場合、ループアンテナ回路には多周波同調回路5 が結合しており、その等価インピーダンスを含めたループアンテナ回路の抵抗分を含めた内部インピーダンスに整合した回路を用いて出力を取り出さねばならない。この整合を行うため回路条件に適合する巻数比で構成されたトランスT2をループアンテナ回路に直列に接続して電磁結合を介して出力端子6から出力を取り出す構成とすることによって、出力端子6に接続する負荷側回路が多周波同調型ループアンテナ装置の同調機能に与える影響を少なくし、且つ、負荷側の回路条件に適合して同調信号出力を効率よく取り出すことができる。即ち、出力を同軸ケーブルによって伝送する場合には通常は低インピーダンス、また増幅器に直結する場合には通常は高インピーダンスの回路条件になるが、それらに応じて、目的波の同調信号出力電力を最大にして効率よく取り出すことができるようになる。
【0023】
上述したように、第1実施例によれば、ループアンテナ1を含むループアンテナ回路(1次側回路) 及び多周波同調回路5(2次側回路) は、条件付けられたトランスT1の電磁結合により、互いの回路条件が影響して起こる共振周波数の変化を僅少になし、各直列共振回路で複数設定した所定の周波数にほぼ等しい周波数において、アンテナ装置全体として、安定に一括して多周波の同調をとることができる。よって、複数の目的波を受信する場合のアンテナ装置の設置数を減少させることができる。加えて、硬質・軽量の同軸ケーブルを用いて支持個所の少ないループアンテナを構成することにより、簡単に、且つ安価に組み立てることができ、耐候性も向上する。
【0024】
また、同調信号をトランスT2を介して出力端子6より取り出すことにより、負荷側がアンテナ側に及ぼす影響を軽減することができ、より安定に多周波同調をとることができる。
さらに、図1のようにループアンテナ1を構成する同軸ケーブル2の外被導体と芯線導体を直列に接続し、所謂バイファイラー巻きの接続方法とすることによって、ループアンテナ1の巻数は同軸ケーブル2のターン数の2倍となり、ループアンテナ1における誘起電圧を2倍にすることができ、構成の自由度が増す。また図2のようにループアンテナを接続してもよく、このどちらを選ぶのかは使用帯域や回路条件によって適正に選ぶことが好ましい。
【0025】
次に、本発明の第2実施例の回路構成を図5に基づいて説明する。ただし、同一の機能を有する構成部分には同一符号を付して説明を省略する。
図において、第1実施例と異なる部分は、トランスT1及びトランスT2に代えて、3巻線高周波トランスTを使用する。トランスTの1次側及び2次側巻線は、第1実施例と同様にループアンテナ1及び多周波同調回路5と接続され、3次側巻線は出力端子6が接続される。また、アンテナ端子3B,4A が短絡されて同軸ケーブル2 の芯線と外被導体が直列接続される構成である。尚、この例のようなバイファイラー巻きの接続としないで、図2(a),(b) に示したように芯線と外被導体を並列接続する、あるいは、外被導体のみを用いる接続方法として1巻き当たり1ターンの構成としてもよい。トランスTは、第1実施例のトランスT1と同じく、ループアンテナ1と多周波同調回路5を電磁的に結合する機能は同様に、巻数N1,N2においても第1実施例と同じであるが、更に、同調出力をこのトランスTから直接取り出すため3次側巻線を巻数N3で加えたものである。図5のような回路による実験の一例では、トランスTの巻数比は、N1:N2:N3=4:2:1程度として良好な結果を得たが、負荷出力側のインピーダンスと整合をとって巻線比を定めるのが好ましい。このトランスTを用いた構成において、第1実施例と同様に本装置の多周波同調機能を良好に取り出すことができ、加えて部品数が減少するため、小型化及びコスト低減ができる。
【0026】
ただし、第2実施例の回路を用いたアンテナ装置の構造は図3と同一であり、またその動作は第1実施例と同一であるため説明を省略する。
以上、実施例の説明では、主として長中波帯において使用される装置について述べてきたが、本発明は、短波、超短波帯においてもループアンテナの周回長が波長と比較して相対的に短い場合には応用可能であることはいうまでもない。
【0027】
尚、上述した直列共振回路型の多周波同調回路は、回路形式において、電気回路理論上の双対性に従って双対となる同調特性をもつ並列共振回路を複数個直列接続した並列共振回路型の多周波同調回路として構成することも応用可能で、このときは、第1高周波トランスの2次側巻線数を1次側巻線数より大きくとる巻線比で構成する。この場合の基本構成を図6に示す。
【0028】
また、第1実施例におけるトランスT1、トランスT2、ならびに第2実施例におけるトランスTの1次側、2次側巻線、あるいは、3次側巻線は、図1、図5に示したようにそれぞれが分離された巻線としてあるが、静電位的に絶縁する必要が無い場合であれば、分離せずに巻線の1部をそれぞれ共用して、即ち、1つの巻線の途中からタップを引き出すか、さらに巻き上げるかして他の巻線とする所謂オートトランス型の巻線方法による巻線としても応用可能である。
【0029】
加えて、実施例の説明では、目的波を受信する場合について述べたが、本発明による構成は、受信用のループアンテナ装置のみならず、実施例における出力端子を入力端子として送信用信号を入力すれば、送信用あるいは送受信兼用のループアンテナ装置としても応用することができる。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように、主として長中波帯の放送・通信用に使用されるループアンテナ装置において、従来、1〜2波の同調しか安定して取り出せなかったものが、複数の周波数に同調する多周波同調手段を設け、ループアンテナ手段と電磁結合させることにより、1台のループアンテナ装置で多周波を一括して安定に受信できるため、極めて効率のよいループアンテナ装置を提供することができる。加えて、同軸ケーブルを用いてループアンテナ手段を構成することにより、簡単に、且つ安価に本装置を構成することができ、耐候性も向上する。
【0031】
また、同調信号を第2高周波トランスを介して出力端子より取り出すことにより、負荷側がアンテナ側に与える影響を軽減し、より安定に多周波同調をとることができる。
あるいは、第1高周波トランスに、3次側巻線を設け、同調信号をこの3次側巻線から取り出す構成であっても、同様に多周波同調出力を良好に取り出すことができ、加えて、部品数が減少するため小型化及びコスト低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の回路構成を示す図(1)
【図2】同上実施例の回路構成を示す図(2)
【図3】同上実施例の構造を示す図
【図4】同上実施例の多周波同調回路の同調機能を説明するための図
【図5】本発明の第2実施例の回路構成を示す図
【図6】本発明の回路構成と双対となる回路構成の例を示す図
【符号の説明】
1 ループアンテナ
2 同軸ケーブル
5 多周波同調回路
6 出力端子
T1,T2,T トランス[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a loop antenna apparatus mainly used in broadcasting / communication in a long and medium wave band, and more particularly to a multi-frequency tuning loop antenna apparatus capable of tuning to a plurality of frequencies.
[0002]
[Prior art]
In a conventional loop antenna apparatus used in the field of broadcasting and communication in the long and medium wave band, a loop antenna having a predetermined length is connected to a tuning circuit, and tuning is performed including the impedance of the loop antenna itself at a resonance frequency. A configuration is used. In such a configuration, since the circuit condition interferes due to the interaction between the loop antenna and the tuning circuit, the resonance frequency changes, and the frequency that can be tuned is limited. I can only receive waves. Even if it is possible to tune to multiple frequencies using a variable capacitance type capacitor with a wide variable range or a switching type circuit element, these are not intended for simultaneous reception of multiple frequencies. Absent.
[0003]
A device using a coaxial cable as a loop antenna is known in Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-27509. However, these antennas are simply looped as a loop antenna and the inner conductor is used as an antenna. Thus, a shielded loop antenna that is balanced or unbalanced is configured to stabilize the impedance characteristic. Accordingly, as long as such a shielded loop antenna also has the conventional configuration as described above, only one or two waves can be received for reception.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
For this reason, when multi-frequency reception is performed simultaneously using a conventional loop antenna apparatus, it is necessary to install a plurality of similar antenna apparatuses according to a large number of frequencies and synthesize their outputs.
However, in order to install a plurality of antenna devices, there are problems such as requiring a wide installation place and complicated installation work, and a lot of expenses are involved in the manufacture and installation of antenna devices and synthesis devices. There is a problem that it takes.
[0005]
The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and a multi-frequency tuning loop antenna apparatus capable of performing stable multi-frequency tuning with a single loop antenna apparatus and reducing costs. The purpose is to provide.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, in the present invention, in a loop antenna device using a loop antenna having a relatively short circuit length with respect to the wavelength of the radio wave in the use band, loop antenna means in which a coaxial cable is formed in a loop shape with the circuit length, Ri formed by connecting a series resonant circuit having a resonant frequency in parallel a plurality, and a multi-frequency tuning means in the form of a plurality of two-terminal reactive circuit network tunable collectively frequency, the number of primary winding 2 A first high frequency transformer having a winding ratio larger than the number of secondary windings, the loop antenna means being connected to the primary winding, and the multi-frequency tuning means being connected to the secondary winding. The loop antenna means and the multi-frequency tuning means are coupled to each other via the first high-frequency transformer, thereby the loop antenna means with respect to the impedance of the multi-frequency tuning means. Impedance was equivalently a low impedance configuration.
[0007]
In addition, a second high frequency transformer is connected in series to a loop antenna circuit including the loop antenna means and the first high frequency transformer, and a tuning signal is taken out from an output terminal connected to the second high frequency transformer.
Alternatively, a tertiary winding is provided in the first high-frequency transformer, and a tuning signal is taken out from an output terminal connected to the tertiary winding.
[0008]
[Action]
In such a configuration, the antenna function of the loop antenna means constituted by the coaxial cable and the tuning function of the multi-frequency tuning means are electromagnetically coupled by the first high-frequency transformer. By properly selecting the electromagnetic coupling conditions, the influence of the circuit constants of the loop antenna means on the multi-frequency tuning means can be reduced, so even if the conditions of the loop antenna circuit change slightly, The tuning means functions as a multi-frequency collective tuning circuit that resonates at a plurality of frequencies while maintaining a high Q shape with little change in the tuning frequency. When the target wave having the set tuning frequency is received, an induced voltage is generated in the loop antenna means, and the current flowing through the series resonant circuit is maximized by the resonance action in the series resonant circuit located on the load side. Therefore, the loop antenna means and the multi-frequency tuning means have circuit constants suitable for respective circuit conditions by the first high-frequency transformer coupled by a winding ratio in which the number of primary windings is larger than the number of secondary windings. Equivalent impedances are presented to each other, and multi-frequency collective reception tuning is stably performed for the entire antenna device at a frequency substantially equal to the predetermined frequency set by the multi-frequency tuning means.
[0009]
Further, when the tuning output is taken out, the second high-frequency transformer is connected to the loop antenna circuit, and the tuning output is taken out from the output terminal via electromagnetic coupling, so that the multi-frequency tuning type loop antenna device and the external device are connected. Matching can be easily performed, the influence of the load-side circuit connected to the output terminal on the tuning function of the multi-frequency tuning loop antenna apparatus is reduced, and the target wave is matched with the circuit condition on the load side. The maximum tuning signal output power is extracted.
[0010]
Alternatively, the first high-frequency transformer is provided with a tertiary winding, loop antenna means and multi-frequency tuning means are connected to the primary and secondary windings, and both means are electromagnetically coupled, and further tuned. Even in the configuration in which the output terminal is connected to the tertiary winding to directly extract the output from the transformer, the multi-frequency collective tuning function can be satisfactorily extracted as described above.
[0011]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
In FIG. 1 showing the circuit configuration of the first embodiment of the present invention, a loop antenna 1 as a loop antenna means includes a hard
[0012]
The
[0013]
The transformer T 1 of the a first high-frequency transformer, a primary winding and secondary winding are tightly coupled through a ferrite core, and a primary winding number N 1 Number secondary winding A two-winding high-frequency transformer having a winding ratio larger than N 2 is used. The terminal of the primary side winding of the transformer T 1 is connected to the
[0014]
The transformer T 2 of the the second high-frequency transformer is connected by two winding high-frequency transformer for taking out an output from the loop antenna circuit including the loop antenna 1, the terminal of the primary winding, in this example the
[0015]
In the case of FIG. 2 (a), the transformer T 2 are the primary winding of the transformer T 2 in series as shown in FIG loop antenna circuit is connected. In the case of FIG. 2 (b), the terminal 3A of the core conductor of the coaxial cable, the transformer T 2 is connected to 4A.
[0016]
The structure of the antenna device using the above circuit is shown in FIG.
In the figure, a loop antenna 1 formed by bending a hard and lightweight
[0017]
Next, the operation of the first embodiment will be described.
First, due to the electromagnetic coupling of the transformer T 1, it will be described tuning function as an antenna of the device.
A primary side of the antenna function of the loop antenna 1, the multi-frequency tuning function of the
[0018]
The stable tuning function of these characteristic multi-frequency tuning circuits will be further described in detail with reference to the drawings.
In FIG. 4 for explaining the tuning function of the series resonance type multi-frequency tuning circuit, FIG. 4 (a) shows two terminals in which the horizontal axis represents frequency f (or angular frequency ω) and the vertical axis represents reactance X. It is a graph of the frequency vs. reactance characteristic of the reactance network. Solid lines Xs 1 , Xs 2 , and Xs 3 in FIG. 4A are examples of characteristics of a two-terminal reactance network (that is, a series resonance type multi-frequency tuning circuit) formed by connecting three series resonance circuits in parallel. It is. Series resonance occurs at the frequency fs 1, fs 2, fs 3 reactance X becomes zero, when this is supplied a signal from the constant voltage source as in the circuit of FIG. 4 (b), fs 1,
[0019]
Here, as in the circuit of FIG. 4 (c), the circuit of the voltage source side, the impedance having a reactance characteristic shown by the solid line X A shown in FIG. 4 (a) (i.e., the impedance having a loop antenna circuit Or the inductance of the loop winding) actually exists in series, the series resonance frequency is such that X A + Xs 1 = 0, X A + Xs 2 = 0, X A + Xs 3 = 0 The frequencies fs 1 ′, fs 2 ′, and fs 3 ′ are shifted to.
[0020]
In such a case, it is desirable to make the impedance of the loop antenna circuit as low as possible, but there are certain restrictions. That is, in order to obtain as much power as possible in the loop antenna as much as possible, a method such as a large area loop winding or a large number of windings to increase the induced voltage is a practical loop antenna element. In the manufacture of. In this manner, inevitably increasing the value of inductance i.e. X A. Therefore, as described above, the impedance (in fact, inductance of the loop winding) represented by X A is viewed from the multi-frequency tuning circuit side of the object, to a value equivalent to a low impedance, through the transformer tightly coupled with impedance transformer action as a circuit configuration as shown in FIG. 4 (d), by combining the multi-frequency tuning circuit voltage source (loop antenna circuit) due to series resonant circuit, the influence degree of X a It was made to reduce. In addition, it is necessary to be careful so that the impedance exhibited by the loop antenna circuit does not have complex characteristics (self-resonance characteristics) by reducing the stray capacitance and parasitic capacitance existing in the loop antenna circuit portion. .
[0021]
In this way, by adopting the circuit configuration shown in FIG. 4D, when the transformer turns ratio is 1: N, the impedance transformation ratio is 1: N 2 , so that N 1 is 1 or less ( By making the number of primary side windings larger than the number of secondary side windings, it is possible to reduce the equivalent impedance when the primary side is viewed from the secondary side. For example, if the winding ratio between the number of primary windings and the number of secondary windings is 2: 1, the impedance transformation ratio is 4: 1 and the equivalent impedance is 1/4. The solid line impedance X A shown is N 2 times (for example, 1/4) as shown by the broken line, and is equivalently low, and the equivalent impedance is X A ′. This acts on the series resonance circuit, and the series resonance frequency is the frequency at which X A '+ Xs 1 = 0, X A ' + Xs 2 = 0, X A '+ Xs 3 = 0, that is, fs 1 , fs 2 , frequency fs 1 closer to fs 3 '', fs 2 ' ', become fs 3 '', resulting in the degree of influence X a is reduced.
[0022]
In the description using FIG. 4 described above, in order to explain reactance characteristics, the resistance of the circuit is omitted.
Next, the function of extracting the tuning output from this apparatus will be described.
When the output is taken out from the current flowing through the loop antenna circuit including the loop antenna 1, the
[0023]
As described above, according to the first embodiment, the loop antenna circuit (primary circuit) and the multi-frequency tuning circuit 5 (secondary circuit) of the transformer T 1 which is conditioned electromagnetic coupling comprising a loop antenna 1 Thus, the resonance frequency change caused by the mutual circuit conditions is made small, and the antenna device as a whole is stably and collectively changed to multi-frequency at a frequency substantially equal to a predetermined frequency set in each series resonance circuit. Tuning can be taken. Therefore, the number of antenna devices installed when receiving a plurality of target waves can be reduced. In addition, by using a rigid and lightweight coaxial cable to form a loop antenna with few support points, it can be assembled easily and inexpensively, and weather resistance is improved.
[0024]
Furthermore, the tuning signal by taking out from the
Further, as shown in FIG. 1, the outer conductor and the core conductor of the
[0025]
Next, the circuit configuration of the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. However, the same reference numerals are given to components having the same functions, and the description thereof is omitted.
In the figure, portions different from the first embodiment, in place of the transformer T 1 and transformer T 2, using a 3-winding high-frequency transformer T. The primary side and secondary side windings of the transformer T are connected to the loop antenna 1 and the
[0026]
However, the structure of the antenna device using the circuit of the second embodiment is the same as that of FIG. 3, and the operation thereof is the same as that of the first embodiment, so that the description thereof is omitted.
In the above description of the embodiment, the apparatus mainly used in the long and medium wave band has been described. However, in the present invention, the loop antenna has a relatively short circuit length compared to the wavelength even in the short wave and ultra short wave band. Needless to say, this is applicable.
[0027]
The above-described series resonant circuit type multi-frequency tuning circuit is a parallel resonant circuit type multi-frequency circuit in which a plurality of parallel resonant circuits having tuning characteristics that are dual in accordance with duality in electrical circuit theory are connected in series. A tuning circuit can also be applied. In this case, the winding ratio is such that the number of secondary windings of the first high-frequency transformer is larger than the number of primary windings. The basic configuration in this case is shown in FIG.
[0028]
Further, the transformer T 1 and transformer T 2 in the first embodiment, and the primary side, secondary side winding, or tertiary side winding of the transformer T in the second embodiment are shown in FIG. 1 and FIG. However, if it is not necessary to insulate electrostatically, each part of the winding is shared without being separated, that is, one winding The present invention can also be applied as a winding by a so-called autotransformer winding method in which a tap is pulled out from the middle or further wound to form another winding.
[0029]
In addition, in the description of the embodiment, the case where the target wave is received has been described. However, the configuration according to the present invention is not limited to the reception loop antenna device, but the transmission signal is input using the output terminal in the embodiment as an input terminal. Then, it can be applied as a loop antenna device for transmission or transmission / reception.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, in the loop antenna apparatus mainly used for broadcasting / communication in the long and medium wave band, conventionally, only one or two waves of tuning can be stably extracted. By providing the frequency tuning means and electromagnetically coupling with the loop antenna means, a single loop antenna device can receive multiple frequencies in a stable manner, so that an extremely efficient loop antenna device can be provided. In addition, by configuring the loop antenna means using a coaxial cable, the present apparatus can be configured easily and inexpensively, and the weather resistance is improved.
[0031]
Further, by extracting the tuning signal from the output terminal via the second high-frequency transformer, the influence of the load side on the antenna side can be reduced, and multi-frequency tuning can be achieved more stably.
Alternatively, even if the first high-frequency transformer is provided with a tertiary winding and the tuning signal is extracted from this tertiary winding, the multi-frequency tuning output can be similarly satisfactorily taken out. Since the number of parts is reduced, downsizing and cost reduction are possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a circuit configuration of a first embodiment of the present invention (1)
FIG. 2 is a diagram showing a circuit configuration of the embodiment (2).
FIG. 3 is a diagram showing the structure of the embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram for explaining a tuning function of the multi-frequency tuning circuit of the embodiment of the same. FIG. 5 is a diagram showing a circuit configuration of the second embodiment of the invention. FIG. 6 is a diagram showing an example of a dual circuit configuration with the circuit configuration of the present invention.
1
Claims (3)
同軸ケーブルを前記周回長でループ状に形成したループアンテナ手段と、
所定の共振周波数を有する直列共振回路を複数個並列に接続して成り、複数の周波数に一括して同調可能な2端子リアクタンス回路網の形式の多周波同調手段と、
1次側巻線数を2次側巻線数より大きくとる巻線比である第1高周波トランスとを備え、
前記1次側巻線に前記ループアンテナ手段を接続し、前記2次側巻線に前記多周波同調手段を接続して、前記第1高周波トランスを介して前記ループアンテナ手段と前記多周波同調手段とを結合することにより、前記多周波同調手段のインピーダンスに対して前記ループアンテナ手段のインピーダンスが等価的に低インピーダンスとなる構成としたことを特徴とする多周波同調型ループアンテナ装置。In a loop antenna device using a loop antenna having a relatively short circulation length with respect to the wavelength of the radio wave of the band used,
Loop antenna means in which a coaxial cable is formed in a loop shape with the loop length;
Ri formed by connecting a series resonant circuit having a predetermined resonant frequency to parallel a plurality, and a multi-frequency tuning means in the form of a plurality of two-terminal reactive circuit network tunable collectively frequency,
A first high-frequency transformer having a winding ratio in which the number of primary windings is greater than the number of secondary windings;
The loop antenna means is connected to the primary winding, the multi-frequency tuning means is connected to the secondary winding, and the loop antenna means and the multi-frequency tuning means are connected via the first high-frequency transformer. Is combined with the impedance of the multi-frequency tuning means so that the impedance of the loop antenna means is equivalently low.
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