JP3728408B2 - 多素子ループアンテナ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ループ八木アンテナのような多素子ループアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＶＨＦ帯以上の帯域において指向性が強く利得も高く且つ比較的簡単な構成のアンテナとしては、ループ八木アンテナ形式等の多素子ループアンテナが用いられることが多い。
【０００３】
その一例の側面図を図３に示した。図３において、１０１は１本のブームであり、このブームに各アンテナ素子１１０、１１１、１１２が直接取り付けられている。
アンテナ素子１１０は複数のディレクタであり、例えば２５素子のループ八木アンテナの場合には２３本のディレクタが用いられる。
アンテナ素子１１１はラジエータであり、同軸ケーブルが接続されている。
アンテナ素子１１２はリフレクタであり、ラジエータの後方に配置されている。１２０は反射板であり、前記リフレクタ１１２のさらに後方に配置されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したようなループ八木アンテナは、簡単な構造であって利得も高いのでアマチュア無線においても使用されることが多い。特に、ＵＨＦ帯以上の帯域においては見通し距離が通信可能な範囲と言われているので、見通しの良い山頂等へ移動して運用されることも行われている。
ところが、山頂などへ運搬するためには組み立てが容易であって、且つ軽量であることが望まれる。かかる観点からは、図３に示したような多素子のループ八木アンテナの場合には、確かに各素子をブームに直接取り付ける構成にしたため、山頂などへ運搬するためには組み立てが容易であって、且つ軽量である。
しかし、図３のように直接取り付けた場合には、径の異なる各素子の中心がずれるので性能の劣化が大きいという問題が発生する。また、各素子の中心のずれのために、ブームを水平に設置した場合には垂直面指向性が下向きになるため、これを補正するための取り付け部材、もしくは設置方法を採用しなければならないという問題が発生する。
そこで、各素子の中心を一致させるために、各素子とブームとの間にスペーサを介在させると、そのスペーサが余分な部品となって、組立が煩雑になるとともに重量がかさむという問題が発生する。
ここで、ループ八木アンテナの周波数帯域を430ＭＨｚ用とした場合のスペーサの寸法を試算してみる。
まず、前記ディレクタのループ長は全て628.7mm、前記ラジエータのループ長は703.3mm、前記リフレクタのループ長は736.9mmとなる。従って、前記ディレクタの半径は全て100.0mm、前記ラジエータの半径は111.9mm、前記リフレクタの半径は117.3mmとなる。即ち、リフレクタとラジエータとの半径の差は5.4mm、ラジエータとディレクタの半径の差は11.9mmとなる。
従って、前記430ＭＨｚ用のループ八木アンテナの場合には、図４に示したように、リフレクタ２１２の取り付け状態を基準とした場合には、ラジエータ２１１のスペーサ３１１は5.4mmのものが必要となり、ディレクタ２１０のスペーサ３１０は前記スペーサ３１１よりさらに11.9mm長いものが必要となる。前記スペーサ３１０はディレクタの本数分必要となるので、取り付けと重量の問題は大きいものとなる。
以上述べたように、多素子ループアンテナにおいては、部品点数の削減・軽量化と、性能確保とは両立することが困難であった。
【０００５】
そこで、本発明は、運搬が容易になるように軽量でかさばらず、また、組み立てが容易になるように部品点数を少なくするとともに、各素子の中心のずれがない多素子ループアンテナの提供を目的としてなされたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる請求項１の発明の多素子ループアンテナにおいては、
径の異なる少なくとも二つのループ状のアンテナ素子をブームに取り付けて構成された多素子ループアンテナにおいて、
前記ブームは複数の棒材に分割構成され、
隣接する先方の棒材の後端と後方の棒材の先端とを重ねた状態で貫通する貫通軸が設けられ、
前記複数に分割構成された棒材は、前記貫通軸によって折り畳み自在に構成され、
前記隣接する先方の棒材の中心軸と前記後方の棒材の中心軸とが各棒材の太さに応じた寸法だけ偏位させて、伸展時には階段状となるように構成され、
前記隣接する先方の棒材に径の小さい方の前記アンテナ素子が取り付けられ、
前記隣接する後方の棒材に径の大きい方の前記アンテナ素子が取り付けられ、
前記隣接する先方の棒材が前記隣接する後方の棒材よりも上方に位置し、かつ、前記二つの棒材間の段差が前記二つのアンテナ素子の半径の差に等しいことを特徴とする構成とした。
なお、前記各素子の径とは、素子が円形の場合には半径もしくは直径であるが、素子が方形の場合にはその１辺の長さのことを意味している。
【０００７】
【作用】
請求項１においては、ブームを構成する棒材の太さによって段差を形成したので、この段差によって各素子の径の差による中心のずれは解消される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる多素子ループアンテナを、その実施の形態を示した図面に基づいて詳細に説明する。
【０００９】
図１において、
１は本発明の実施形態としての多素子ループ八木アンテナであり、折り畳み自在に形成されたブーム２に、ディレクタ３、３、３と、ラジエータ４と、リフレクタ５と、反射板６とが着脱容易に取り付けられている。
前記ブーム２は３つの棒材２１、２２、２３に分割構成されており、各棒材どうしは貫通軸２０によって折り畳み自在に連結されている。
各棒材２１、２２、２３の直径をＤmmとすると、３本の棒材を図１のように連結した場合には、棒材２１と棒材２２とはＤmmの段差が形成され、さらに棒材２２と棒材２３とはＤmmの段差が形成され、偏位していることになる。
ここで、ディレクタ３のループ長をＬ３mmとした場合には、ディレクタ３の半径はＬ３／２πmmとなる。同様に、ラジエータ４のループ長をＬ４mmとした場合には、ラジエータ４の半径はＬ４／２πmmとなり、リフレクタ５のループ長をＬ５mmとした場合には、リフレクタ５の半径はＬ５／２πmmとなる。
【００１０】
ディレクタ３、ラジエータ４、リフレクタ５の半径がそれぞれ異なるため、図１に示したように、半径の小さいディレクタ３は最も先の棒材２１に取り付け、その次の半径のラジエータ４は中間の棒材２２に取り付け、半径の最も大きいリフレクタ５は最も後の棒材２３に取り付けられている。
前述したように、前記ブーム２の各棒材２１、２２、２３は順次Ｄmmずつ偏位しているので、ディレクタ３の中心、ラジエータ４の中心、およびリフレクタ５の中心は、互いに一致する。
エレメント素子のループ長による半径の差と段差との関係は、設計要素により調整可能となるもので、前記ディレクタ３とラジエータ４の半径の差（Ｌ４−Ｌ３）／２πmmと棒材２１と棒材２２との段差Ｄmmとを等しくすることによって、前記ディレクタ３とラジエータ４との中心のずれを解消することができるのである。
【００１１】
このように、各素子の中心のずれをなくすことができるとともに、各素子は取り付けステーを用いずに直接ブームに取り付けることができるので、部品点数が少なく重量も軽減できる。従って、運搬・組み立てが容易になる。
さらに、長尺のためにかさばるブームは折り畳むことによって短くなるので、運搬が容易になる。
【００１２】
次に、実際の多素子ループ八木アンテナの寸法の例を、図２に示して説明する。
図２において、１０は145ＭＨｚ用の３素子ループ八木アンテナの例である。
図２の（ａ）に示したように、ディレクタ３１のループ長は2029mmであり、半径は323mmとなり、ラジエータ４１のループ長は2108mmであり、半径は335.5mmとなり、リフレクタ５１のループ長は2186mmとなり、半径は348mmとなる。従って、ディレクタ３１とラジエータ４１の半径の差は12.5mm、ラジエータ４１とリフレクタ５１の半径の差も12.5mmとなる。また、ディレクタ３１とラジエータ４１の間隔は310mm、ラジエータ４１とリフレクタ５１の間隔は248mmとなる。
一方、図２の（ｂ）にも示したように、ブーム２８は長さ200mm、直径12.5mmの３つの棒材２４、２５、２６を、貫通軸２７によって折り畳み自在に連結した構成としたので、各棒材間の段差は12.5mmとなる。
【００１３】
従って、図２の（ａ）に示したように、ディレクタ３１を先の棒材２４の先端部分に直接取り付け、ラジエータ４１を中間の棒材２５に、ディレクタ３１と310mm離した位置に直接取り付け、リフレクタ５１を後ろの棒材２６に、ラジエータ４１と248mm離した位置に直接取り付けると、各棒材間の段差（12.5mm）によって各素子の中心のずれ（12.5mm）は解消されて一致する。
従って、各素子３１、４１、５１の中心が一致して優れた特性が得られるとともに、垂直面指向性のずれもない多素子ループ八木アンテナが得られる。さらに、部品点数が少ないので軽量となるとともに、長尺のブームは、図２の（ｃ）に示したように、長さ200mmに折り畳むことができるのでかさばらない。
このように、図２の多素子ループ八木アンテナ１０は、特性が優れて、指向性のずれもなく、部品点数が少なく軽量、且つ組み立てが容易であり、さらに、ブームもかさばらないという多くの点で運搬・移動に適したアンテナとなっている。従って、本発明による多素子ループ八木アンテナは、アマチュア無線や各種調査研究のように、山頂に移動して運用する場合に適したものいえる。
【００１４】
なお、本発明の多素子ループ八木アンテナや図示した例に限らず、種々のループ、クワッド系の多素子アンテナに適用できることは言うまでもない。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、請求項１においては、各素子をブームに直接取り付けても各素子の中心のずれが発生しないので、軽量で部品点数が少なく、且つ優れた特性の多素子ループアンテナが得られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる多素子ループアンテナの実施の形態の構成を示した斜視図である。
【図２】本発明にかかる多素子ループアンテナの実施例の説明図である。
【図３】従来例の多素子ループ八木アンテナの側面図である。
【図４】従来例の多素子ループ八木アンテナのスペーサの説明図である。
【符号の説明】
１、１０ 多素子ループ八木アンテナ
２、２８ ブーム
３、３１ ディレクタ
４、４１ ラジエータ
５、５１ リフレクタ
２０、２７ 貫通軸
２１、２２、２３、２４、２５、２６ 棒材

Claims (1)

1. 径の異なる少なくとも二つのループ状のアンテナ素子をブームに取り付けて構成された多素子ループアンテナにおいて、
   前記ブームは複数の棒材に分割構成され、
   隣接する先方の棒材の後端と後方の棒材の先端とを重ねた状態で貫通する貫通軸が設けられ、
   前記複数に分割構成された棒材は、前記貫通軸によって折り畳み自在に構成され、
   前記隣接する先方の棒材の中心軸と前記後方の棒材の中心軸とが各棒材の太さに応じた寸法だけ偏位させて、伸展時には階段状となるように構成され、
   前記隣接する先方の棒材に径の小さい方の前記アンテナ素子が取り付けられ、
   前記隣接する後方の棒材に径の大きい方の前記アンテナ素子が取り付けられ、
   前記隣接する先方の棒材が前記隣接する後方の棒材よりも上方に位置し、かつ、前記二つの棒材間の段差が前記二つのアンテナ素子の半径の差に等しい
   ことを特徴とする多素子ループアンテナ。

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