JP4003671B2 - イヤーホーンアンテナ及びそれを備えた無線機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、イヤーホーンアンテナ、特に、感度調整操作或いは受信周波数切換操作をしなくても広い周波数帯域に渡って高い受信感度を得ることができ、且つ人体からのイヤーホーンを通じての悪影響を受けないイヤーホーンアンテナと、そのイヤーホーンアンテナを備えた無線機に関する。
【0002】
【従来の技術】
高い周波数の電波を受信する無線機のアンテナとして、イヤーホーンをそのまま利用したもの、或いは、無線機の筐体内に導体線を配置したもの等が従来良く用いられたが、これらのものは充分な受信感度を得ることが難しく、そこで、例えば、特開平10−84209号公報により紹介されたループアンテナが開発された。この種のアンテナは小型無線機の首紐にループアンテナを取付け、そのループアンテナに、インダクタンス素子を、そのループアンテナの開口面が人体表面に垂直になるような向きに並列に接続したものである。
【0003】
しかし、これらのものは、イヤーホーンに対する配慮がなく、アンテナと、イヤーホーンへの信号線を別々に設けなければならないという問題を有していた。そこで、実開平6−22331号公報によりヘルメットにイヤーホーンへの信号線とアンテナとを組み込み一体化するようにしたイヤーホーンアンテナが開発されたりした。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述した例えば特開平10−84209号公報等により紹介されたようなタイプのアンテナは、先ず、イヤーホーンを一体化することについての一切の配慮が成されていないという問題があった。
また、イヤーホーンへ音声信号を伝送する信号線とアンテナを一体化した従来のイヤーホーンアンテナには、イヤーホーンが人体に直接接することから人体がアンテナを通じて無線機に大きな影響を及ぼし、受信の安定性が大きく損なわれるという問題があった。
【0005】
この問題はラジオにおいても生じるが、その放送電波より受信周波数の高いテレビジョン放送電波を受信する例えば携帯液晶TV(テレビジョン受像機)においてはその傾向が顕著に強い。しかし、それ対しては有効な対策が講じられていないのが実情であった。
また、テレビジョン放送を受信する場合、広帯域のテレビジョン放送周波数に対して該広帯域全域に渡って充分な受信感度を確保することが難しいという問題もあった。
【0006】
即ち、所謂、携帯液晶TV(テレビジョン受像機)と称されるものは、90〜770MHzという非常に広帯域の高周波信号を受信する必要がある。具体的には、日本におけるテレビジョン放送使用周波数帯域の場合、VHF帯では、90〜108MHz(1〜3cH)、170〜222MHz(4〜12cH)が使用周波数となり、UHF帯では470〜770MHz(13〜62cH)が使用周波数となる。
このような広帯域に渡って充分な高さの受信感度を得ることは難しく、受信感度の低い帯域が生じることは避け得なかった。なぜならば、アンテナはアンテナ長、例えばループアンテナの場合だとループ長が受信周波数帯域を決定し、その帯域外の周波数に対してアンテナの受信感度が低下するからである。
【0007】
そのため、例えば磁性体が移動可能に挿通された感度調整部材を設け、該磁性体の挿通量を受信しようとする周波数に応じて調整するというような感度調整手段の開発も試みられた。しかし、このような感度調整手段によれば、受信しようとする周波数を切り換えるとき毎に、感度調整動作をする必要があるという面倒があった。
【0008】
尚、将来、ディジタル地上波による放送が行われることになっており、ディジタル地上波による放送電波はUHFのみであるので、そのディジタル地上波対応の受信機の場合は、受信周波数帯域はアナログ地上波対応の受信機の場合よりも狭くて済むと言える。しかし、従来のイヤーホーンアンテナは、ディジタル地上波放送対応の受信機には適していない。というのは、前述の通り、人体からイヤホーン、イヤーホーンアンテナを通じて受信機に及ぼす高周波的悪影響をなくす等について有効な対策を講じ得ていないからである。
【0009】
本発明はこのような問題点を解決すべく為されたものであり、人体からイヤーホーン通じて無線機側に及ぼす高周波的悪影響をなくすことができ、更に、感度調整動作を要することなく広い帯域の周波数の信号に対して必要な受信感度を確保することが可能でかつイヤーホーンへの音声信号の伝送も可能なイヤーホーンアンテナと、それを備えた無線機を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1のイヤーホーンアンテナは、平衡モードから不平衡モードに変換するバランを有し、該バランの平衡モード側の一方の端子に、2本の導線からなる音声・高周波兼用信号線の一端が、前記平衡モード側の他方の端子に前記音声・高周波兼用信号線の他端が接続され、前記音声・高周波兼用信号線が一部分にて左のイヤーホーンに、他の部分にて右のイヤーホーンに接続されるイヤーホーンアンテナであって、前記左右のイヤーホーンと、それに接続される前記音声・高周波兼用信号線との間に、高周波信号に対してはハイインピーダンスになってその信号を実質的に遮断し、音声信号に対してはローインピーダンスになってその信号の伝送を許容する高周波信号遮断手段を有することを特徴とする。
【0011】
従って、請求項1のイヤーホーンアンテナによれば、バランにて平衡モードから不平衡モードにモード変換し、更に、この音声・高周波兼用信号線を、高周波信号に対しては受信ループアンテナとして機能させ、音声信号に対しては音声信号伝達手段として機能させるので、高周波受信アンテナとイヤーホーンとの一体化を図ることができる。
【0012】
請求項3の無線機は、請求項1のイヤーホーンアンテナのバランの不平衡側端子に、ケーブルを介して接続された受信装置と、からなることを特徴とする。
従って、請求項3の無線機によれば、請求項1のイヤーホーンアンテナを用いるので、そのイヤーホーンアンテナの持つ利点を享受することができる。
【0013】
請求項4のイヤーホーンアンテナは、平衡モードから不平衡モードに変換するバランを有し、該バランの平衡モード側の端子に、前記音声・高周波兼用信号線の前記左のイヤーホーンに対応する部分及び前記音声・高周波兼用信号線の前記右のイヤーホーンに対応する部分が接続され、前記音声・高周波兼用信号線の反バラン側の端子が、各別のローディングコイル対を介して互いに接続され、更に該ローディングコイル対を介して左右のイヤーホーンに接続されるイヤーホーンアンテナであって、前記各ローディングコイルは、予め設定された基本周波数より高い特定の周波信号に対してはハイインピーダンスになって高周波的に前記音声・高周波兼用信号線を分離してダイポールアンテナとして機能させ、前記基本周波数の信号に対してはローインピーダンスにして高周波的に導通させて前記音声・高周波兼用信号線をループアンテナとして機能するようにされ、更に、前記音声・高周波兼用信号線は、前記左右のイヤーホーンへの音声信号に対しては音声信号伝送手段として機能するようにされたことを特徴とする。
【0014】
従って、請求項4のイヤーホーンアンテナによれば、高周波信号をバランにて平衡モードから不平衡モードにモード変換することができると共に、基本周波数(例えば、100MHz)より高い特定の周波数(例えば200MHz)の信号に対してはローディングコイルがハイインピーダンスとなってこの音声・高周波兼用信号線から分離し、この音声・高周波兼用信号線をダイポールアンテナとして機能させ、共振させることができる。
また、基本周波数(例えば、100MHz)の信号に対してはこのローディングコイルがローインピーダンスとなってこの音声・高周波兼用信号線とそれに接続された各ローディングコイルとそのローディングコイル間を接続する導体線を一つのループアンテナとして機能させて共振させることができる。
【0015】
依って、基本周波数(例えば100MHz)に共振し、更にその高調波(3倍波、例えば300MHz、5倍波、例えば500MHz、7倍波、例えば700MHz)に共振するループアンテナと、予め設定された周波数(例えば100MHz)より高い特定の周波数(例えば200MHz)の信号に共振し、更にその高調波(3倍波、例えば600MHz等)に励振するダイポールアンテナとがこの音声・高周波兼用信号線によって構成され、広い周波数帯域に渡って受信感度の変化の比較的少ない感度特性を得ることが可能になり、その感度特性を得るのにイヤーホーンアンテナに対する感度調整を全く要しない。
【0016】
尚、そのローディングコイルは基本周波数(例えば100MHz)の共振に必要とされるアンテナ長を短縮するので、アンテナ長が短くても長い波長の信号に共振し得ることから、アンテナを徒に長くすることなく低い周波数の信号に対する受信感度を高めることができる。これも無視できない利点である。
従って、広い周波数帯域に渡って受信感度の変化の比較的少ない感度特性を得ることが可能になり、その感度特性を得るのにイヤーホーンアンテナに対する感度調整を全く要しない。
【0017】
更に、請求項4のイヤーホーンアンテナによれば、音声信号に対してはこの音声・高周波兼用信号線及びこのローディングコイルがこの左右のイヤーホーンへの音声信号伝送手段として機能するようにしたので、イヤーホーンとアンテナの一体化を図ることができる。
従って、アンテナを広周波数帯域に渡る高周波信号の受信に用いることができると共に、イヤーホーンに音声信号を伝送する手段としても用いることができ、高感度、広帯域アンテナとイヤーホーンの一体化が可能となる。
【0018】
請求項13の無線機は、請求項5、6、7、8、9、10、11又は12記載のイヤーホーンアンテナと、上記バランの不平衡モード側の端子に接続された受信装置からなることを特徴とする。
従って、請求項13の無線機によれば、上記請求項5、6、7、8、9、10、11又は12記載のイヤーホーンアンテナの利点を享受することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
本発明イヤーホーンアンテナは、基本的には、平衡モードから不平衡モードに変換するバランを有し、該バランの平衡モード側の一方の端子に、2本の導線からなる音声・高周波兼用信号線の一端が、前記平衡モード側の他方の端子に前記音声・高周波兼用信号線の他端が接続され、前記音声・高周波兼用信号線が一部分にて左のイヤーホーンに、他の部分にて右のイヤーホーンに接続されるイヤーホーンアンテナであって、高周波信号に対しては、前記音声・高周波兼用信号線がループアンテナとして機能し、音声信号に対しては前記音声・高周波兼用信号線の前記バランから左右のイヤーホーンが接続される部分までが前記左右のイヤーホーンへの音声信号伝送手段として機能するようにされたものである。
【0020】
そして、例えば、ディジタル地上波対応の受信機に用いる場合には、この音声・高周波兼用信号線のループ長を65cm程度にすると良い。というのは、これで、ディジタル地上波放送されるUHFのすべての帯域の高周波信号を受信できるループアンテナを構成でき、それでいて音声信号の伝送は支障なく為し得るからである。尚、この音声・高周波兼用信号線をループ状にするのでバランを首掛け構成に容易に為し得る。但し、ループ長が65cm程度では頭を通すのに窮屈と感じる人もいる可能性に考慮し、この音声・高周波兼用信号線の一部分に着脱自在なコネクタを介在させ、首に掛けるとき或いは首から外すときにそのコネクタを外し、掛けきったとき或いは外しきったときにコネクタにて接続してその音声・高周波兼用信号線をループ状に戻すことができるようにしても良い。
【0021】
そして、音声・高周波兼用信号線と左右のイヤーホーンとの間に、高周波信号(例えばUHF波)に対してはハイインピーダンスになってその高周波信号を遮断し、音声信号に対してはローインピーダンスになってその音声信号の伝送を許容する高周波遮断手段〔例えばインダクタンス素子(コイル)〕を介在させるようにすると良い。それにより、人体からイヤーホーン通じて無線機側に及ぼす影響をなくすことができ、受信の安定性を高めることができるからである。
また、この音声・高周波兼用信号線の左右のイヤーホーンとの接続点よりもバランの平衡側端子から程遠い位置に音声遮断手段例えばコンデンサを介挿するようにすると良い。それにより、左右のイヤーホーンへ伝送されるべき音声信号が導体線へ漏れるのを阻むことができ、イヤーホーンにおける音声信号レベルの低下を軽減することができるからである。
【0022】
また、通常のテレビジョン地上波(アナログ地上波)放送対応の受信機に用いる場合には、バラン及び左右のイヤーホーンに接続されるこの音声・高周波兼用信号線に、左右の一対ずつローディングコイルを付加し、更に左右のローディングコイル間を接続する導体線を設けたものをイヤーホーンアンテナとして用いる。
この場合には、周波数帯域の違いに応じてローディングコイルがハイインピーダンスになったり、ローインピーダンスになったりすることにより、この音声・高周波兼用信号線が、上記特定の周波数(200MHz)の高周波信号に共振するダイポールアンテナとして機能し、この音声・高周波兼用信号線にこの一対のローディングコイル及び導体線を付加したものがこの基本周波数(100MHz)に共振するループアンテナとして機能する。
【0023】
そして、そのような通常のテレビジョン地上波放送対応の受信機に用いる場合においては、前記左右のイヤーホーンに接続される前記音声・高周波兼用信号線を構成する2本の導線のうちの一方のみをバランの平衡モード側の端子に接続し、前記音声・高周波兼用信号線を構成する2本の導線のうちの他方同士を高周波的に接続し、左のイヤーホーンに対応する前記音声・高周波兼用信号線を構成する2本の導線のうちの一方と、右のイヤーホーンに対応する前記音声・高周波兼用信号線を構成する2本の導線のうちの一方と、前記音声・高周波兼用信号線を構成する2本の導線のうちの他方とからなる1重ループアンテナが構成されるようにしてもよい。この場合には、ループアンテナの実質的全周が2倍になり、受信周波数帯域を低くすることができる。
【0024】
そして、ローディングコイルの音声・高周波兼用信号線と、前記各イヤーホーンとの間に、高周波遮断手段、例えばフェライトビーズ(或いはチョークコイル)を設けて、人体が高周波信号の受信に対して悪影響を及ぼすのを防止することが好ましい。受信の安定性を高めることができるからである。
また、前記左右の2本の音声・高周波兼用信号線間それぞれに帯域拡大用コンデンサを接続するようにしても良い。それにより受信周波数帯域を拡げることができるからである。
【0025】
そして、イヤーホーンアンテナのこの音声・高周波兼用信号線に音声信号を伝達する音声信号伝達経路に高周波信号に対してハイインピーダンスになる高周波遮断手段、例えばフェライトビーズ(チョークコイル)を介在させて、音声信号経路への不必要な高周波信号の侵入を防止できるようにすると良い。
【0026】
左右一対ずつのローディングコイルは、それぞれ、分離独立した部品で構成してもよい。しかし、そのようにすると、ローディングコイル、延いてはそれを備えたローディングコイルの専有面積が増え、延いてはイヤーホーンアンテナの大型化、重量の増加に繋がる可能性がある。そこで、大型化等を回避するために、一つのコアを共有する二つの巻線からなる複数のコイルを一体に設けた複合コイルで各対のローディングコイルを構成するように設けるようにしても良い。
【0027】
また、本発明イヤーホーンアンテナは、それから離れた無線機の受信装置に高周波信号を送り、その受信装置から音声信号を受け取るので、その高周波信号、音声信号の受信装置との送受信には同軸ケーブルを用いることがノイズの侵入防止、受信の安定性の向上等の面から好ましい。そして、その同軸ケーブルとして、高周波信号を通す中心導体と、該中心導体を囲繞する絶縁体と、該絶縁体を囲繞するシールド線と、該シールド線を囲繞する絶縁体と、該絶縁体の外側に左右の音声信号線を設けたものを用いると良い。
【0028】
なぜなら、一つの同軸ケーブルによって高周波信号と左右の音声信号の両方の伝送に用いることができ、イヤーホーンアンテナと、無線機の受信装置との間を接続する同軸ケーブルに最適であるからである。尚、一対の音声信号線と上記シールド線により左右の音声を伝送するようにしても良いが、該一対の音声信号線の他に共通音声信号線を第2の絶縁体の外側に巻き、この3本の信号線により左右の音声信号を伝送するようにしても良い。
各信号線は導電性及び機械的柔軟性(フレキシビィリテイ)等を備えるように複数の線材を拠ってつくると良く、その材料として、例えば軟銅及びリツ線が好適である。
【0029】
この音声・高周波兼用信号線はその該バランに接続された側の部分が互いに略180°の角度を成すようにしても良い。このようにした場合、この音声・高周波兼用信号線は前記特定の周波数(例えば200MHz)の信号に対してU型ダイポールアンテナとして機能する。
また、その角度を約180°よりも小さな角度にしても良い。このようにした場合、この音声・高周波兼用信号線は前記特定の周波数(例えば200MHz)の信号に対してV型ダイポールアンテナとして機能する。
このように、本発明は種々の形態で実施することができる。
【0030】
【実施例】
以下、本発明を図示実施例に従って詳細に説明する。
図1(A)、(B)は本発明イヤーホーンアンテナの第1の実施例を示すもので、(A)は構成図、(B)はアンテナの回路図である。図2(A)〜(C)はそのイヤーホーンアンテナに用いる各別の部材を示し、(A)はピンジャックコネクタを示す図、(B)は同軸ケーブルの構成図、(C)は複合コイルの構成図である。
【0031】
図面において、2は本イヤーホーンアンテナ(本発明イヤーホーンアンテナの第1の実施例)で、バラン4等を収納するマッチングボックス6と、該バラン4の平衡側端子に接続された音声・高周波兼用信号線8La、8Lb、8Ra、8Rbと、該音声・高周波兼用信号線8La、8Lb、8Ra、8Rbの反バラン側端子に接続された一対のローディングボックス10L、10Rと、該ローディングボックス10L、10R間を接続する一対の導体線20a、20bからなる。
該ローディングボックス10L、10Rの音声・高周波兼用信号線8La、8Lb、8Ra、8Rbと反対側の端子にイヤーホーン12R、12Lと、導体線20a、20bが接続されている。そして、該音声・高周波兼用信号線8La、8Lb、8Ra、8Rb及び導体線20a、20bは導電性及び機械的柔軟性等を備える複数の線材を拠って作られ、例えば軟銅からなる。また、拠り線は、それぞれが、絶縁されているリツ線を使用しても良い。尚、一対の導体線20a、20bは共に約40cmに設定されている。
【0032】
上記バラン4は平衡モードを不平衡モードにモード変換し、かつインピーダンス変換するもので、本実施例では平衡200Ωから不平衡75Ωへのインピーダンス変換を行っている。そして、該バラン4の平衡モード側の端子の一方に左側の音声・高周波兼用信号線8La、8Lbが、他方に右側の音声・高周波兼用信号線8Ra、8Rbが、バラン4の平衡側端子から5cmまでが互いに30°以上の固定された角度(本例では90°)で延び、V型ダイポールアンテナとして機能し得るように接続されている。そのバラン4からインピーダンスボックス10L、10Rに至る長さ(片側アンテナ長)は例えば37cm或いはそれ以上にされている。
【0033】
このように、片側を2本の信号線(左側については8La・8Lb、右側については8Ra、8Rb)で構成するのは、これら音声・高周波兼用信号線8La、8Lb、8Ra、8Rbに高周波信号の受信アンテナとして機能させるだけでなく、左右の各イヤーホーン12L、12Rへ音声信号を伝送する音声信号伝送手段としても機能させるようにするためである。尚、受信アンテナ(ループアンテナ)としての周波数帯域を下側に拡げるために、音声・高周波兼用信号線8La・8Lb間及び8Ra、8Rb間に、コンデンサC3L、C3Rを接続するようにしても良い。
【0034】
尚、図1(A)、(B)において2点鎖線で示すように、補助アンテナ8Lc、8Rcを設けて特性を補うようにしても良い。該補助アンテナ8Lc、8Rcは長さが例えば50mmで、音声・高周波兼用信号線8La、8Lb、8Ra、8Rbから最低5mm離して設けることが好ましい。
この図1(A)に示すような大きさ、形状の信号線8La、8Lb、8Ra、8Rb(及び、8Lc、8Rc)は200MHzの高周波信号に共振し、その高調波(3倍波、5倍波、7倍波)に励振するV型ダイポールアンテナとしての機能を有する。
【0035】
該バラン4の不平衡モード側の端子は同軸ケーブル14を介して受信機、例えば、液晶TV(テレビジョン受像機)16に接続されている。
尚、上記同軸ケーブル14と該液晶TV16との接続は図2(A)に示すピン配列のピンジャックコネクタ24を用いて行われる。
【0036】
該同軸ケーブル14は図2(B)に示すように、高周波信号用の信号線と、音声信号用の信号線を一体化した同軸一体ケーブルであり、一つの同軸ケーブルで高周波信号の伝送と、左右の音声信号の伝送を行う。必ずしも、高周波信号用の信号線と、音声信号用の信号線を一つの同軸ケーブルで伝送することは不可欠ではなく、別々のケーブルにより伝送するようにしても良いが、一つの同軸ケーブルで高周波信号と音声信号を送るようにすると、使用するケーブルの使用本数が少なくて済み、小型化、軽量化、低価格化を図ることができるので好ましいと言える。
該同軸ケーブル14は、本イヤーホーンアンテナ2と、無線機、例えば液晶TV(テレビジョン受像機)本体16の受信回路(受信装置)19との間を接続し、図2(B)に示すような構造を有する。
【0037】
即ち、本同軸ケーブル14は、高周波信号を通す中心導体31を芯線とし、その中心導体31を絶縁体32で被覆し、該絶縁体32をシールド線(例えば裸軟銅線からなる)33で被覆し、該シールド線33をその外側から例えばテープ34により巻いて被覆し、そのテープ34の外側に互いに絶縁分離された3本の音声信号線35a、35b、35cを巻き、その外側をジャケット36で覆ったものである。上記3本の音声信号線35a、35b、35cの一つが左側音声信号線、他の一つが右側音声信号線、残りが共通音声信号線(グランドライン)となる。但し、本実施例においては、共通音声信号線を遊ばせ、音声信号を左右の音声信号線とシールド線により音声信号を伝送するようにしている。
【0038】
上記左右のローディングボックス10L、10Rは、それぞれ、音声/高周波兼用信号線8La・8Lb、8Ra・8Rbと、左右のイヤーホーン12L、12R及び導体線20a、20bとの間に接続されている。
そして、該ローディングボックス10Lは、ローディングコイルLLa、LLbと、該ローディングコイルLLa、LLbに一端が接続された高周波遮断手段たるフェライトビーズF1La、F1Lbと、更に該ローディングコイルLLa、LLbに一端が接続された音声信号遮断手段を成すコンデンサC4La、C4Lbを有している。
上記フェライトビーズF1La、F1Lbの他端は、左のイヤーホーン12Lに接続されている。
【0039】
また、ローディングボックス10Rは、ローディングコイルLRa、LRbと該ローディングコイルLRa、LRbに一端が接続された高周波遮断手段たるフェライトビーズF1Ra、F1Rbと、更に、該ローディングコイルLRa、LRbに一端が接続された音声信号遮断手段を成すコンデンサC4Ra、C4Rbを有している。
そして、上記フェライトビーズF1Ra、F1Rbの他端が、左のイヤーホーン12Rに接続されている。
【0040】
上記フェライトビーズF1La、F1Lb、F1Ra、F1Rb(例えば村田製作所製BLM18HD102SN1 サイズ1608)は、20kHz以下の帯域の音声信号に対してはローインピーダンスになり、ローディングコイルLLa、LLb、LRa、LRbとイヤーホーン12L、12Rとの間における音声信号の伝送を許容する。また、高周波信号(テレビジョン放送信号の周波数帯域)に対してはハイインピーダンス(例えば1kΩ以上)になってその間の信号を遮断(カット)する。従って、イヤーホーン12L、12Rと音声・高周波兼用信号線8La・8Lb、8Ra・8Rbとを高周波的に遮断して、イヤーホーン12L、12Rが音声・高周波兼用信号線8La・8Lb、8Ra・8Rbのアンテナとしての特性の安定性を損なうことを防止することができる。
【0041】
また、上記コンデンサC4La、C4Lbの他端とコンデンサC4Ra、C4Rbの他端とが導体線20a、20bを介して接続されている。該コンデンサC4La、C4Lb、C4Ra、C4Rbは音声信号を遮断して、イヤーホーンへ行くべき音声信号が導体線20a、20bに漏れるのを防止する役割を果たす。しかし、高周波信号に対しては信号の通過を許容する。その静電容量は例えば10pFである。
【0042】
ところで、上記各ローディングコイルLLa、LLb、LRa、LRbのインダクタンスは、例えば図3に示すような周波数依存性を有し、100MHzでは約3.0μHである。そして、図4に示すように、インサーションロスが200MHzで最大になるようにされているのである。具体的には、200MHzではインサーションロスが50dB(ゲイン=−50dB)にも達する。従って、実質的に電気的分離をするようなハイインピーダンスになるといえるのである。因みに、100MHzではインサーションロスが15dB(ゲイン=−15dB)程度にしかならず、インピーダンスについては電気的分離を為し得ないローインピーダンスにしかならないといえる。
【0043】
18L、18Rは音声信号伝達線で、高周波遮断手段たるフェライトビーズF2LA、F2RA(例えば村田製作所製BLM18HD102SN1 サイズ1608)を介して音声/高周波兼用信号線8La、8Rbに接続されている。そして、音声/高周波兼用信号線8Lb、8Raは上記フェライトビーズF2LA、F2RAと同じ特性のフェライトビーズF2LC、F2RCを介して接地されている。
【0044】
このフェライトビーズF2LA、F2RA、F2LC、F2RCは音声信号経路に高周波信号が漏れることを防止するもので、テレビジョン放送信号の周波数帯域においては高インピーダンス(例えば1kΩ以上)になり、高周波信号を遮断し、音声信号の周波数帯域(20kHz以下)においては、抵インピーダンスになって音声信号の通過を許容する。
【0045】
C1L、C1Rは音声/高周波兼用信号線8La、8Rbとバラン4の平衡端子との間に介挿された音声信号線と共通音声信号線(グランドライン)との分離用コンデンサ(容量が例えば10pF)で、左右の音声信号がそれぞれの共通音声信号線(グランドライン)と分離され、イヤーホーンのコイルを動作させることを可能にするためのものである。
C3L、C3Rは音声/高周波兼用信号線8La・8Lb間、及び、音声/高周波兼用信号線8Ra・8Rb間に接続された帯域拡大用コンデンサで、アンテナの受信周波数帯域を低い周波数側に拡大するものである。
【0046】
このイヤーホーンアンテナ2は、100MHz共振ループアンテナと、200MHz共振V型ダイポールアンテナと、音声信号線とが共存する。即ち、100MHz共振ループアンテナとしての機能と、200MHz共振V型ダイポールアンテナとしての機能と、左右の音声信号を左右のイヤーホーン12L、12Rへ伝送する機能とを有するのである。
【0047】
先ず、100MHz共振ループアンテナとしての機能について説明する。各ローディングコイルLLa、LLb、LRa、LRbは、図4に示すように、100MHzの周波数の信号に対しては、インサーションロスが15dB(ゲイン=−15dB)程度と小さいので、ローディングコイルLLa、LLb、LRa、LRbと導体線8La、8Lb、8Ra、8Rbとの間は高周波的に分離し得ない。
【0048】
従って、100MHzの周波数の信号に対しては、音声/高周波兼用信号線8La、8Lb、8Ra、8Rbと、ローディングコイルLLa、LLb、LRa、LRbと、導体線20a、20bからなるループアンテナが受信アンテナとして機能し、共振する。
そして、そのローディングコイルLLa、LLb、LRa、LRbは基本周波数(例えば100MHz)の共振に必要とされるアンテナ長を短縮する共振アンテナ長短縮機能を有し、アンテナ長が短くても低い周波数の信号に対する受信感度を高めることができるようにする役割を果たす。
【0049】
即ち、アンテナは、ダイポールアンテナの場合、波長λの1/2、ループアンテナの場合、波長λの1〜1.5倍程度のアンテナ長が必要になる。従って、ループアンテナの場合、通常、100MHzに共振するには必要なアンテナループ長が3.0mにもなってしまう。これでは携帯用無線機(液晶TV)用としては実用性がない。
しかし、本イヤーホーンアンテナ2には、ローディングコイルLLa、LLb、LRa、LRbが存在し、その共振アンテナ長短縮機能によりアンテナ長が短くても低い周波数の信号を充分な感度で受信できる。
【0050】
具体的には、各ローディングコイルLLa、LLbのインダクタンスが100MHzで約3.0μHであり、100MHzというテレビジョン放送使用周波数帯域内においては低域に属する(波長の比較的長い)信号に対して首掛けに適する実用的な長さのアンテナ長で共振を可能にする。
従って、実用的なアンテナ長で100MHz共振ループアンテナが、音声/高周波兼用信号線8La、8Lb、8Ra、8Rb、ローディングコイルLLa、LLb、LRa、LRb自身及び導体線20a、20bによって構成され、実用的なアンテナ長で100MHzの周波数に共振し、更に、100MHzの高調波(3倍波、5倍波、7倍波)に励振するのである。
尚、このループアンテナとしての長さは首後ろに回す導体線20a、20b(40cm)を含め1.13λに設定されている。
【0051】
次に、200MHz共振ダイポールアンテナとしての機能について説明する。上記ローディングコイルLLa、LLb、LRa、LRbは、図4に示すように、200MHzでの周波数の信号に対してはインサーションロスが50dB(ゲイン=−50dB)にも達し、実質的に、音声/高周波兼用信号線8La、8Lb、8Ra、8Rbから分離し、音声/高周波兼用信号線8La、8Lb、8Ra、8Rbのみがアンテナとして、より具体的にはダイポールアンテナとして機能する。
【0052】
そして、音声/高周波兼用信号線8La、8Lb、8Ra、8Rbのみからなるダイポールアンテナは、片側アンテナ長が37cmなので、200MHzの周波数の信号に共振する。従って、200MHzの周波数の信号に共振し、その200MHzの高調波(3倍波、5倍波、7倍波)に励振するV型ダイポールアンテナが存在することになる。
尚、ダイポールアンテナの場合、各アンテナ長に対する共振波長の計算値より実際の共振波長が多少短くなる傾向がある。
【0053】
次に、音声信号を伝送する機能について説明する。
無線機本体16の受信装置19からケーブル14を介して伝送された左右の音声信号は、左右の音声信号線18L、18R及びアースラインを通じて音声/高周波兼用信号線8La、8Lb、8Ra、8Rbに伝送され、更に、ローディングボックス10L、10Rを介してイヤーホーン12L、12Rに伝送され、該イヤーホーン12L、12Rにて音声再生される。
このように、音声信号を伝送する機能をも有するので、本イヤーホーンアンテナ2によりアンテナとイヤーホーンの一体化ができるのである。
【0054】
このように、本イヤーホーンアンテナ2は、何の感度調整動作をしなくても、100MHz共振ループアンテナとしても200MHz共振ダイポールアンテナとしても機能するので、100MHz及び200MHzに共振し、その100MHz及び200MHzの高調波(3倍、5倍、7倍)に励振するところの、テレビジョン放送使用周波数帯域を充分にカバーする広い帯域に渡って充分に高い受信感度を得ることができ、更に、無線機本体16の受信装置19側からの左右の音声信号のイヤーホーン12L、12Rへの伝送も行うことができるのである。
そして、フェライトビーズF1La、F1Lb、F1Ra、F1Rbにより人体からイヤーホーン12L、12Rを通じてイヤーホーンアンテナ2側へ及ぼす高周波的悪影響を防ぐことができ、無線機本体16側における受信の安定性が人体により損なわれることを防止することができる。
【0055】
尚、本イヤーホーンアンテナにおいて、左右の音声・高周波兼用信号線8La、8Lb、8Ra、8Rbはすべて互いに同じ長さ(本例では37cm)にされ、左右の音声・高周波兼用信号線8La、8Lbと8Ra、8Rbで成す角度がバラン4からの長さが5cmまでは本例では90°に固定されているが、この角度が小さくなる程、そして、固定されている部分の長さが短くなる程、受信感度が低下する。
【0056】
また、導体線は本例では20a、20bと2本存在するが、図1(B)の右上肩部に示すように1本にしても良い。というのは、音声・高周波兼用信号線8La、8Lb、8Ra、8Rbに入ってきた音声信号は音声信号遮断用コンデンサC4La、4Lb、4Ra、4Rbに遮断され、導体線20には入り得ず、該導体線20は電気的には高周波信号に対してループアンテナの一部としてのみ機能するに過ぎないので、1本でも差し支えないからである。換言すれば、左右のイヤーホーンへ音声信号を伝送する役割は担わないので、2本は必要としないのである。
尚、バラン2の首周りでは、頭の大きい人には首掛けが難しい或いは不可能の可能性があるので、導線20a、20b(或いは20)の一部にコネクタ20Cを設けて着脱可能にしても良いことは前述の通りである。
【0057】
図5(A)、(B)は本発明イヤーホーンアンテナの第2の実施例2aを示すもので、(A)は構成図、(B)はアンテナの回路図である。
本実施例2aは、音声・高周波兼用信号線8Lbと8Raをバラン4の平衡モード側の端子に接続することなく互いに接続し、一重のループアンテナ構成になるようにしたものである。そして、その互いに接続された音声・高周波兼用信号線8Lb・8Raと接地との間に一つのフェライトビーズF2Cが接続されている。この二つの点で、本実施例2aは第1の実施例2と異なるが、それ以外の点では、異なるところはない。
【0058】
本実施例2aによれば、一重のループアンテナ構成なので、バランとしての大きさが同じでも実効的ループアンテナの全周の長さがその2倍になり、同じ大きさのバランで低い周波数帯域の高周波信号が受信できる。例えば、アメリカ合衆国等において使用される50MHz帯の受信が可能となる。
【0059】
図6(A)、(B)は本発明イヤーホーンアンテナの第3の実施例2bを示すもので、(A)は構成図、(B)はアンテナの回路図である。
本実施例2bは、本発明をディジタル地上波を受信するアンテナに適用したもので、UHF(470〜770MHz)の高周波を受信すればよい。
従って、第1、第2の実施例2、2aのようにローディングコイルを設けることは必要ではなく、また、音声・高周波兼用信号線8La、8Lb、8Ra、8Rbの長さも短くて済む。
【0060】
本実施例2bにおいては、上述のように、ローディングコイルは必要ではないので、音声・高周波兼用信号線8La、8Lb、8Ra、8Rbの反バラン側の端子にはフェライトビーズF1La、F1Lb、F1Ra、F2Rbの一端が接続され、該フェライトビーズF1La、F1Lb、F1Ra、F1Rbの他端がイヤーホーン12L、12Rに接続されている。
また、音声・高周波兼用信号線8La、8Lb、8Ra、8Rbの反バラン側の端子には音声信号遮断用コンデンサC4La、C4Lb、C4Ra、C4Rbの一端が接続され、C4LaとC4Raとの他端間及びC4LbとC4Rbの他端間が導体線20a、20bによって接続されている。尚、2本の導体線20a、20bを一本の導体線20に代えても良いこと、第1の実施例2の場合と同じである。
【0061】
これらのフェライトビーズFlLa、F1Lb、F1Ra、F1Rb、ノイズ吸収用のコンデンサC2L、C2R及び音声信号遮断用コンデンサC4La、C4Lb、C4Ra、C4Rbはフェライトビーズ・コンデンサボックス40L、40R内に収納されている。
該実施例2bのループアンテナの全周の長さは65cmがUHF(470〜770MHz)の帯域用として好適である。
【0062】
尚、上記各実施例2、2a、2bにおいては、音声・高周波兼用信号線8La、8Lbと、8Ra、8Rbとがバラン4から例えば90°の角度をなすように構成されていた。しかし、その角度を約180°になるように構成するような態様でも本発明を実施することができる。
また、上記第1の実施例2において導体線20a、20b(或いは20)にコネクタ20cを設けるようにしても良いと同様に、第2、第3の実施例2a、2bにおいてもコネクタ20cを設けて首掛けが容易になるようにしても良い。
【0063】
【発明の効果】
請求項1のイヤーホーンアンテナによれば、バランにて平衡モードから不平衡モードに変換し、更に、この音声・高周波兼用信号線を、高周波信号に対しては受信ループアンテナとして機能させ、音声信号に対しては音声信号伝達手段として機能させるので、高周波受信アンテナとイヤーホーンとの一体化を図ることができる。
【0064】
請求項1のイヤーホーンアンテナによれば、イヤーホーンと、音声・高周波兼用信号との間に、高周波信号に対してはハイインピーダンスになってその信号を実質的に遮断し、音声信号に対してはローインピーダンスになってその信号の伝送を許容する高周波信号遮断手段を設けたので、人体からイヤーホーンを通じて高周波的悪影響がアンテナ、無線機側に及ぶことをその高周波信号遮断手段によって阻むことができる。
【0065】
請求項2のイヤーホーンアンテナによれば、この音声・高周波兼用信号線によって伝送された音声信号が左右のイヤーホーンに行かず漏れることを音声信号遮断手段により防止することができ、左右のイヤーホーンに達する音声信号のレベルが低下することを防止することができる。
請求項3の無線機によれば、請求項1のイヤーホーンアンテナを用いるので、そのイヤーホーンアンテナの持つ利点を享受することができる。
【0066】
請求項4のイヤーホーンアンテナによれば、高周波信号をバランにて平衡モードから不平衡モードにモード変換することができると共に、基本周波数(例えば、100MHz)より高い特定の周波数(例えば200MHz)の信号に対してはローディングコイルがハイインピーダンスとなってこの音声・高周波兼用信号線から分離し、この音声・高周波兼用信号線をダイポールアンテナとして機能させ、共振させることができる。
また、基本周波数(例えば、100MHz)の信号に対しては上記ローディングコイルがローインピーダンスとなってこの音声・高周波兼用信号線とそれに接続された各ローディングコイルと導体線を一つのループアンテナとして機能させて共振させることができる。
【0067】
依って、基本周波数(例えば100MHz)に共振し、更にその高調波(3倍波、例えば300MHz、5倍波、例えば500MHz、7倍波、例えば700MHz)に共振するループアンテナと、予め設定された周波数(例えば100MHz)より高い特定の周波数(例えば200MHz)の信号に共振し、更にその高調波(3倍波、例えば600MHz等)に励振するダイポールアンテナとがこの音声・高周波兼用信号線等によって構成され、広い周波数帯域に渡って受信感度の変化の比較的少ない感度特性を得ることが可能になり、その感度特性を得るのにイヤーホーンアンテナに対する感度調整を全く要しない。
【0068】
そして、ローディングコイルの共振アンテナ長の短縮機能により、アンテナを徒に長くすることなく低い周波数の信号に対する受信感度を高めることができる。
従って、アンテナ長が比較的短くても広い周波数帯域に渡って受信感度の変化の比較的少ない感度特性を得ることが可能になり、その感度特性を得るのにイヤーホーンアンテナに対する感度調整を全く要しない。
【0069】
更に、請求項4のイヤーホーンアンテナによれば、音声信号に対しては上記各対の音声・高周波兼用信号線及び上記ローディングコイルが上記左右のイヤーホーンへの音声信号伝送手段として機能するようにしたので、イヤーホーンとアンテナの一体化を図ることができる。
従って、アンテナを広周波数帯域に渡る高周波信号の受信に用いることができると共に、イヤーホーンに音声信号を伝送する手段としても用いることができ、高感度、広帯域アンテナとイヤーホーンの一体化が可能となる。
【0070】
請求項5のイヤーホーンアンテナによれば、請求項4のイヤーホーンアンテナでは2重であったループを一重のループにしたので、音声・高周波兼用信号線等の長さが同じでも実効アンテナ長を2倍にすることができる。
従って、低い周波数帯域の高周波信号をすることが可能になり、例えば日本向けのイヤーホーンアンテナと同じ大きさで例えば50MHz帯域対応のアメリカ合衆国向きのイヤーホーンアンテナをつくることができる。
【0071】
請求項6のイヤーホーンアンテナによれば、導体線に音声信号遮断手段を介挿したので、音声・高周波兼用信号線により伝送されてきた音声信号がイヤーホーンではなく導体線に漏れることを音声信号遮断手段によって防止することができる。
請求項8のイヤーホーンアンテナによれば、この音声・高周波兼用信号線がこのバランの平衡モード側の端子に接続された側の部分において略180°の角度を成し、特定の周波数信号に対してこの音声・高周波兼用信号線がU型ダイポールアンテナとして機能する。
【0072】
請求項8のイヤーホーンアンテナによれば、この音声・高周波兼用信号線がこのバランの平衡モード側の端子に接続された側の部分において成す角度が略180°より小さい角度を成し、この特定の周波数信号に対してこの音声・高周波兼用信号線がV型ダイポールアンテナとして機能する。
【0073】
請求項9のイヤーホーンアンテナによれば、音声・高周波兼用信号線と各イヤーホーンとの間に、高周波信号に対してハイインピーダンスになってその間を高周波的に分離し、音声信号に対してローインピーダンスになってその音声信号の伝送を許容する高周波遮断手段を設けたので、人体からイヤーホーンを通じてアンテナ内に及ぼす高周波的悪影響をその高周波遮断手段によって阻むことができる。
【0074】
請求項10のイヤーホーンアンテナによれば、左右の2本の音声・高周波兼用信号線間それぞれに帯域拡大用コンデンサを接続したので、アンテナとしての受信感度の周波数特性を低周波側に拡げることができる。
【0075】
請求項11のイヤーホーンアンテナによれば、音声・高周波兼用信号線に音声信号を伝達する音声信号線に高周波信号に対してハイインピーダンスになる高周波遮断手段を介在させたので、音声・高周波兼用信号線から音声信号線へ高周波受信信号が漏れることを防止することができる。
【0076】
請求項12の無線機によれば、上記イヤーホーンアンテナを用いたので、該イヤーホーンアンテナの持つ利点を享受することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)、(B)は本発明イヤーホーンアンテナの第1の実施例を示すもので、(A)は構成図、(B)は回路図である。
【図2】(A)〜(C)はそのイヤーホーンアンテナに用いる各別の部材を示し、(A)はピンジャックコネクタを示す図、(B)は同軸ケーブルの構成図、(C)は複合コイルの構成図である。
【図3】上記実施例で使用するローディングコイルの周波数とインダクタンスの関係を示す曲線図である。
【図4】上記第1の実施例で使用するローディングコイルの周波数とインサーションロスとの関係を示す曲線図である。
【図5】(A)、(B)は本発明イヤーホーンアンテナの第2の実施例を示すもので、(A)は構成図、(B)は回路図である。
【図6】(A)、(B)は本発明イヤーホーンアンテナの第3の実施例を示すもので、(A)は構成図、(B)は回路図である。
【符号の説明】
2、2a、2b・・・イヤーホーンアンテナ、4・・・バラン、6・・・ダイポールアンテナ、8La、8Lb、8Ra、8Rb・・・音声・高周波兼用信号線、10L、10R・・・ローディングボックス、12R、12L・・・イヤーホーン、14・・・同軸ケーブル、16・・・無線機本体、18L、18R・・・音声信号線、19・・・受信装置、20・・・導体線、LLa、LLb、LRa、LRb・・・ローディングコイル、FlLa、F1Lb、F1Ra、F1Rb、F2LA、F2RA、F2C、F2LC、F2RC・・・高周波遮断手段(フェライトビーズ)、C1L、C1R・・・音声信号遮断手段、C3L、C3R・・・受信周波数帯域拡大手段、C4La、C4Lb、C4Ra、C4Rb・・・音声信号遮断手段。
Claims (12)
- 平衡モードから不平衡モードに変換するバランを有し、該バランの平衡モード側の一方の端子に、2本の導線からなる音声・高周波兼用信号線の一端が、前記平衡モード側の他方の端子に前記音声・高周波兼用信号線の他端が接続され、前記音声・高周波兼用信号線が一部分にて左のイヤーホーンに、他の部分にて右のイヤーホーンに接続されるイヤーホーンアンテナであって、
前記左右のイヤーホーンと、それに接続される前記音声・高周波兼用信号線との間に、高周波信号に対してはハイインピーダンスになってその信号を実質的に遮断し、音声信号に対してはローインピーダンスになってその信号の伝送を許容する高周波信号遮断手段を有することを特徴とするイヤーホーンアンテナ。 - 前記音声・高周波兼用信号線の前記左右のイヤーホーンと接続される各部分よりも反バラン側寄りのところにそれぞれ音声信号遮断手段を介挿してなることを特徴とする請求項1記載のイヤーホーンアンテナ。
- 平衡モードから不平衡モードに変換するバランを有し、該バランの平衡モード側の一方の端子に、2本の導線からなる音声・高周波兼用信号線の一端が、前記平衡モード側の他方の端子に前記音声・高周波兼用信号線の他端が接続され、前記音声・高周波兼用信号線が一部分にて左のイヤーホーンに、他の部分にて右のイヤーホーンに接続され、前記左右のイヤーホーンと、それに接続される前記音声・高周波兼用信号線との間に、高周波信号に対してはハイインピーダンスになってその信号を実質的に遮断し、音声信号に対してはローインピーダンスになってその信号の伝送を許容する高周波信号遮断手段を有するイヤーホーンアンテナと、
前記イヤーホーンアンテナの前記バランの不平衡側端子に、ケーブルを介して接続された受信装置と、
からなることを特徴とする無線機。 - 平衡モードから不平衡モードに変換するバランを有し、該バランの平衡モード側の端子に、前記音声・高周波兼用信号線の前記左のイヤーホーンに対応する部分及び前記音声・高周波兼用信号線の前記右のイヤーホーンに対応する部分が接続され、前記音声・高周波兼用信号線の反バラン側の端子が、各別のローディングコイル対を介して互いに接続され、更に該ローディングコイル対を介して左右のイヤーホーンに接続されるイヤーホーンアンテナであって、
前記各ローディングコイルは、予め設定された基本周波数より高い特定の周波信号に対してはハイインピーダンスになって高周波的に前記音声・高周波兼用信号線を分離してダイポールアンテナとして機能させ、前記基本周波数の信号に対してはローインピーダンスにして高周波的に導通させて前記音声・高周波兼用信号線をループアンテナとして機能するようにされ、
更に、前記音声・高周波兼用信号線は、前記左右のイヤーホーンへの音声信号に対しては音声信号伝送手段として機能するようにされたことを特徴とする請求項1記載のイヤーホーンアンテナ。 - 前記左右のイヤーホーンに接続される前記音声・高周波兼用信号線を構成する2本の導線のうちの一方のみをバランの平衡モード側の端子に接続し、
前記音声・高周波兼用信号線を構成する2本の導線のうちの他方同士を高周波的に接続し、
左のイヤーホーンに対応する前記音声・高周波兼用信号線を構成する2本の導線のうちの一方と、右のイヤーホーンに対応する前記音声・高周波兼用信号線を構成する2本の導線のうちの一方と、前記音声・高周波兼用信号線を構成する2本の導線のうちの他方とからなる1重ループアンテナが構成されるようにしたことを特徴とする請求項4記載のイヤーホーンアンテナ。 - 前記音声・高周波兼用信号線に音声信号遮断手段が介挿されてなることを特徴とする請求項4又は5記載のイヤーホーンアンテナ。
- 前記音声・高周波兼用信号線が前記バランの平衡モード側の端子に接続された側の部分において略180°の角度を成し、前記特定の周波数信号に対して前記音声・高周波兼用信号線がU型ダイポールアンテナとして機能するようにされたことを特徴とする請求項4、5又は6記載のイヤーホーンアンテナ。
- 前記音声・高周波兼用信号線が前記バランの平衡モード側の端子に接続された側の部分において成す角度が略180°より小さい角度を成し、前記特定の周波数信号に対して前記音声・高周波兼用信号線がV型ダイポールアンテナとして機能するようにされたことを特徴とする請求項4、5又は6記載のイヤーホーンアンテナ。
- 前記左右一対のローディングコイルに対応する前記音声・高周波兼用信号線と、前記各イヤーホーンとの間に、高周波信号に対してハイインピーダンスになってその間を高周波的に分離し、音声信号に対してローインピーダンスになってその音声信号の伝送を許容する高周波遮断手段が設けられたことを特徴とする請求項4、5、6、7又は8記載のイヤーホーンアンテナ。
- 前記左右一対のローディングコイルに対応する前記音声・高周波兼用信号線のそれぞれに帯域拡大用コンデンサが接続されたことを特徴とする請求項4、5、6、7、8又は9記載のイヤーホーンアンテナ。
- 前記ダイポールアンテナを構成する前記音声・高周波兼用信号線に音声信号を伝達する音声信号伝達経路を有し、
前記音声信号伝達経路に高周波信号に対してハイインピーダンスになる高周波遮断手段を介在させたことを特徴とする請求項4、5、6、7、8、9又は10記載のイヤーホーンアンテナ。 - 請求項4、5、6、7、8、9、10又は11記載のイヤーホーンアンテナと、
上記バランの不平衡モード側の端子に接続された受信装置と、
からなることを特徴とする無線機。
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