JP3836412B2 - ヘリカルアンテナ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は無線通信に必須のアンテナに関するもので、特に所望の周波数帯にアンテナ特性を調整できるアンテナに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、「光」、「高周波」と並んで「無線」が21世紀のキーワードとして、その利用が各分野で検討・開発され、特にRFIDの分野で新たな市場の創出が進んでいる。
この無線の利用には、発信、受信素子の開発及び回路設計が重要である事は言うまでも無いが、送受信に必須のアンテナも前者に劣らぬ重要な技術要素となっている。
このアンテナは各周波数と使用環境によって、最適な形状が異なる上、理論的に設計した形状が即最適なアンテナとは限らず、実際には試作を繰り返して最適値を求めなければならない。
ところが、現在のアンテナは、銅箔エッチングや剛性のある金属線(燐青銅など)を巻回しこれを樹脂モールドしたり又は金属板を打ち抜き後樹脂モールドしたりして作っている。
これらの方法は一度作ってしまうと、試作段階で特定の周波数にマッチングさせるための調整をしようとしても結局全て最初からの作り直しとなり、最適な形状を得るまでに時間と費用が大変かかり、特に近年その活用が大いに期待されているMHz帯やGHz帯のアンテナコストの大幅なコストアップの要因となっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来のアンテナの特性が設計時点で決まってしまい、一度製作された後では微調整が出来ないことや、個別の周波数ごとにアンテナを作らなければならないといったような不便を解消し、短時間でしかもコストのかからない方法で、微調整や中心周波数の変更を容易に行えるアンテナ構造を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項1に係るアンテナは、ヘリカル状に且つ筒形に線状導体を巻回したコイル部と、このコイル部を内蔵した、筒状ケースと、このケースの少なくとも一端に設けたコイル部外径より小さく且つ線状導体を貫通して通す事の出来る貫通穴を備え、この貫通穴にコイル部端末の線状導体を通して前記ケース外部に引き出した端末部とを有し、前記ヘリカル状のコイル部の基部側に、前記線状導体のピッチを調整して固定する、ケース端末部の貫通穴の壁を通して設けたねじ穴に装着されたねじを備えたことを特徴とする。
請求項2に係るアンテナは、ヘリカル状に且つ筒形に線状導体を巻回したコイル部と、このコイル部を内蔵した、筒状ケースと、このケースの少なくとも一端に設けたコイル部外径より小さく且つ線状導体を貫通して通す事の出来る貫通穴を備え、この貫通穴にコイル部端末の線状導体を通して前記ケース外部に引き出した端末部とを有し、前記ヘリカル状のコイル部の先端側に、前記線状導体のピッチを調整して固定する、ケースの一端の壁を貫通する軸に設けた調整ねじ部においてケースの外側に取り付けられている、押圧部を有するピッチ調整具を備えたことを特徴とする。
【0005】
請求項3に係るアンテナは、請求項1または2のアンテナにおいて、線状導体が絶縁電線である事を特徴とする。
【0006】
請求項4に係るアンテナは、請求項1、2または3のアンテナにおいて貫通穴を持つケース端末部が導電性の材料で出来ている事を特徴とする。
【0009】
請求項5に係るアンテナは、請求項2に記載のアンテナであって、押圧部の出入り量を示すスケールを備えたことを特徴とする。
請求項6に係るアンテナは、請求項2に記載のアンテナであって、ケースのピッチ調整具が設けられた反対側の端部に位置する、固定具、または貫通穴の壁を通して設けたねじ穴に装着されたねじにより線状導体の固定を行なうことを特徴とする。
【0010】
請求項1および2に係る構成によれば、コイル部端末の線状導体を貫通穴を通してケース外部に引き出して、アンテナとして有効な線状導体の長さおよびコイル部のターン数、巻ピッチを変更することによりアンテナの共振周波数を容易に変更、調整できる。さらに請求項1に係る構成によれば、貫通穴を通る線状導体を固定したり、線状導体とケース端末部を導通させる際にこれを容易に行え、請求項2に係る構成によれば、コイル部の巻ピッチを変更して共振周波数の変更、調整を容易に行える。
【0011】
請求項3に係る構成によれば、線状導体が絶縁電線であるため、コイル部の巻ピッチを密にした場合でも隣接するターンと導通により特性が損なわれることがなく、より自由度の高い設計が可能である。
【0012】
請求項4に係る構成によれば、ケース端末部が導電性の材料でできているため、コイル部とケース端末部を導通させれば、ケース端末部を外部端子として利用できる。
【0015】
請求項5に係る構成によれば、押圧部の出入り量を示すスケールを備えているため、巻ピッチの調整量を定量的に把握することができる。
請求項6に係る構成によれば、コイル部の巻ピッチを変更して共振周波数の変更、調整を容易に行え、かつ線状導体を固定させる際にこれを容易に行える。
【0016】
【発明の実施の形態】
次に本発明を図面に従って説明する。
図1は本発明のヘリカルアンテナの好ましい一実施態様を断面図で示す。図中1は線状導体をヘリカル状に形成したコイル部、2はこのコイル部1を内蔵した筒状ケース、3は筒状ケース2の一端に設けたキャップである。4が筒状ケース2の他端に設けたケース端末部であり、その内部には線状導体の端末5を通す貫通穴6を有している。7はケース端末部4の貫通穴6の壁を通して設けたねじ穴であり、ねじ(図示しない)を装着している。矢印8が線状導体の端末5の引っ張り方向を示す。
この実施態様において線状導体をヘリカル状に形成したコイル部1の巻き数は、あらかじめ設計したターン数かあるいはそれよりも数ターン余分に巻回しておく。この後、このコイル部1を筒状ケース2内に挿入し、線状導体の端末5を貫通穴6を通して外部に引き出す。次いでキャップ3をして、この後しかるべき測定器で中心周波数(Hz)及び電圧定在波比(VSWR)を測定する。所望のアンテナ特性を満足していない場合、線状導体の端末5を矢印8方向に引っ張ってコイルターン数(及びピッチ)を調整する。
こうして所望の特性が得られたならば、ねじを締めて線状導体の端末5を貫通穴6の内壁に圧着して固定する。この線状導体の固定には、ねじで貫通穴の内壁にねじを設け、これを締めつけて線状導体の端末を圧着固定する方法を例に説明したが、これに制限されるものではない。また、貫通穴を筒状ケースの両端に設けて線状導体の両端を筒状ケースの外部に引き出すものであってもよい。
【0017】
本発明のヘリカルアンテナの別の好ましい実施態様を断面図で図2に示した(同図において図1と同符号は同じものを示す)。図2に示すように、線状導体をヘリカル状に巻回してコイル部1とし、これを筒状のケース12に挿入し、このケースの一端のケース端末部14に線状導体の端末5を回転自在に装着する。他方のコイル端部9をピッチ調整具16の押圧部10により押圧する。押圧部10を有するピッチ調整具16はケース2の一端の壁を貫通する軸に設けた調整ねじ部11においてケース12に取り付けられている。これにより調整ねじ部11を回転させると押圧部10がケース12内を前進又は後退しケース内でヘリカル状のコイル部1の巻ピッチを調整できる。本実施形態においては、押圧部10を円盤状に形成し、コイル端部9の1ターンを押圧部10の外側(図中左側)に引っ掛けて係止した。このため、押圧部10を引っ張った場合(図中左側に移動させた場合)でもコイル部1が伸びようとする復元力に依存することなく、強制的に巻ピッチを大きくするためより自由な調整が可能である。この調整の方向を矢印15で示した。13は線状導体の端末5を固定する固定具であり、端末5を引き出してコイルターン数を調整した後に固定するとさらに広範囲の調整が可能である。筒状ケース12の表面12aには表面にスケールが設けられており、調整ねじ部11によるヘリカル状導体1のピッチの調整度がピッチ調整具16の端縁16aの位置から一目瞭然となるようにしてある。なお、ピッチ調整具16はねじによりケースに対して出入りするもののほか、出入り代を設けてケースにはめ込み、摩擦力で位置を保持するものであってもよい。また、ピッチ調整具16を貫通穴を有する側に設けてもよいし、ケースの両側に設けてもよい。
【0018】
上記の実施態様における各種の変更例をさらに説明する。
(a)線材が裸線の場合
端末部4を金属にしておけば、ねじを締めることによって線材端末5と端末部4が接触するので、そのまま端末部4を外部へのアンテナ端子として利用できるので、コストダウンに加え実装の簡易化がはかれる。
【0019】
(b)線材が絶縁被覆線の場合
コイル部1を密着巻きにでき、調整範囲を裸線の時よりも大きく取れる。ねじを締め付けて絶縁被覆を破壊すれば、裸線と同様に端末部4を外部端子として利用でき、同様の効果を得られる。
【0020】
【実施例】
次に本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明する。
図1に示す次のヘリカルアンテナを作成した。
プラスチック製筒状ケース2、キャップ3及び真鍮製端末部4で構成される本体の中に、絶縁被覆銅線(古河電気工業株式会社製 商品名TEX-E 導体径0.8mm)を内径6mmターン数17回のヘリカルコイル状にしたコイル部1を挿入し、中心周波数311MHzのアンテナを作った。
これをネットワークアナライザー(ADVANTEST社製R3765)で中心周波数を測定したところ6.8MHz設計値よりずれていたため、端末5を引っ張ってターン数を15としたところ、VSWR1.1 中心周波数310.9MHzとなり所望の特性に簡単に合わせる事が出来た。
【0021】
また315MHz用に絶縁被覆銅線(古河電気工業社製 商品名TEX-E 導体径0.5mm)を内径4mmターン数26回のコイル部1を作り特性を確認したところ、所望の値より3MHzずれていたので、線端末5を引っ張って調整しターン数25回とした。これを先と同様ネットワークアナライザー(ADVANTEST社製R3765)で中心周波数を測定したところ所望の315MHzを得る事が出来VSWRも1.38という特性を得る事が出来た。
【0022】
線状導体として燐青銅線0.6mmをマンドレル径3.5mmに巻き付けターン数15、ピッチ2mmのコイルを作りコイル部1とし図示のごとくセットし350MHzのアンテナを得た。VSWRが1.87であったためこれを1.4以下にすべくピッチ調整具16を回転させコイル部1のピッチを約2.5mmとしたところ所望の特性が得られた。
【0023】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、アンテナ完成後の調整がいとも容易に出来、またターン数を余分に巻いたものを準備しておけばいろいろな周波数にあったアンテナとする事も出来、従来製法のように最適の条件を得るまで大きな費用と時間を費やすことなく、容易に所望のアンテナを作る事が出来るので、実用上多大なる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のヘリカルアンテナの好ましい一実施例を示す断面図である。
【図2】本発明のヘリカルアンテナの好ましい他例の断面図である。
【符号の説明】
1 コイル部
2、12 筒状ケース
3 キャップ
4、14 ケース端末部
5 端末
6 貫通穴
7 ねじ穴
8 引っ張り方向
9 コイル端部
10 押圧部
11 調整ねじ部
12a 筒状ケース表面
13 端末固定具
16 ピッチ調整具
Claims (6)
- ヘリカル状に且つ筒形に線状導体を巻回したコイル部と、このコイル部を内蔵した、筒状ケースと、このケースの少なくとも一端に設けたコイル部外径より小さく且つ線状導体を貫通して通す事の出来る貫通穴を備え、この貫通穴にコイル部端末の線状導体を通して前記ケース外部に引き出した端末部とを有し、前記ヘリカル状のコイル部の基部側に、前記線状導体のピッチを調整して固定する、ケース端末部の貫通穴の壁を通して設けたねじ穴に装着されたねじを備えたことを特徴とするアンテナ。
- ヘリカル状に且つ筒形に線状導体を巻回したコイル部と、このコイル部を内蔵した、筒状ケースと、このケースの少なくとも一端に設けたコイル部外径より小さく且つ線状導体を貫通して通す事の出来る貫通穴を備え、この貫通穴にコイル部端末の線状導体を通して前記ケース外部に引き出した端末部とを有し、前記ヘリカル状のコイル部の先端側に、前記線状導体のピッチを調整して固定する、ケースの一端の壁を貫通する軸に設けた調整ねじ部においてケースの外側に取り付けられている、押圧部を有するピッチ調整具を備えたことを特徴とするアンテナ。
- 請求項1または2のアンテナにおいて、線状導体が絶縁電線である事を特徴とするアンテナ。
- 請求項1、2または3のアンテナにおいて貫通穴を持つケース端末部が導電性の材料で出来ている事を特徴とするアンテナ。
- 請求項2に記載のアンテナであって、押圧部の出入り量を示すスケールを備えたことを特徴とするアンテナ。
- 前記ケースの前記ピッチ調整具が設けられた反対側の端部に位置する、固定具、または貫通穴の壁を通して設けたねじ穴に装着されたねじにより前記線状導体の固定を行なうことを特徴とする請求項2記載のアンテナ。
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