JP4130507B2

JP4130507B2 - アンテナの耐雷構造

Info

Publication number: JP4130507B2
Application number: JP00145099A
Authority: JP
Inventors: 敏博杉浦
Original assignee: Maspro Denkoh Corp
Current assignee: Maspro Denkoh Corp
Priority date: 1999-01-06
Filing date: 1999-01-06
Publication date: 2008-08-06
Anticipated expiration: 2019-01-06
Also published as: JP2000201010A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に電柱に設置され、携帯電話やＰＨＳをはじめ業務用無線等に利用されるアンテナに関し、詳しくはそのアンテナの耐雷構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電柱に設置されている携帯電話やＰＨＳ或いは業務用無線等に利用されているアンテナは、落雷による被害を避けるために電柱頭部間に渡り配設されている架空地線より下方に設置され、落雷に対して耐性を有する構成とはなっていなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の設置位置では、扱う周波数が高く２ＧＨｚに近い周波数になると架空地線により電波が遮蔽されてしまい、良好な感度を保てない場合があった。
そこで本発明は、架空地線より上方となる電柱頂部にアンテナを設置可能とするアンテナの耐雷構造を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、棒状のアンテナ本体が、２本のアンテナ素子が積み重ねられて双方のアンテナ素子が直流的に導通状態にあるコリニアアンテナから成り、前記アンテナ本体の先端に金属製の誘雷金具を設け、その誘雷金具と前記アンテナ素子との間に落雷時放電作用をするギャップを設け、落雷電流が前記ギャップを介しアンテナ本体を流れ、アンテナ本体からアンテナ外部に放出されるようにすると共に、前記誘雷金具の長さをアンテナが送受信する周波数の波長の４分の１以下としたことを特徴とする。
【０００５】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、棒状のアンテナ本体が筒状の保護部材に収納され、誘雷金具が前記保護部材の頭部に設けられた蓋状の金属体であるよう構成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施の形態の１例を、図面を基に詳細に説明する。図１，図２は本発明に係るアンテナを示し、図１はアンテナ枠体の説明図、図２はアンテナ本体を組み付けた様子を示している。
図１（ａ）に示すようにアンテナ３の枠体は、上部が誘雷金具６で閉塞され、下部が固定筒７で閉塞された筒体２を中央に設け、その筒体内にアンテナ収容部３ａを形成し、図２に示すようにアンテナ本体１をその収容部３ａに収納し、筒体２により保護密封した構造となっている。
【０００９】
筒体２はＦＲＰにより形成され、誘雷金具６及び固定筒７は導電性の良好なアルミにより形成されている。また、８はスプリングであり筒体２が横方向の応力に対し柔軟性を有し、折れ難くいよう形成されている。
【００１０】
そして、このアンテナ本体１は細長い長方形基板４を２枚用いて形成され、基板上にマイクロストリップラインでアンテナ素子を形成したアンテナパターン５が両面に形成され、対向するパターン同士はスルーホール１０により連結されている。また、２枚の基板４は図３（ｂ）に示すように上下２段に異なる指向性を有するよう設置されたコリニアアレーアンテナとして形成され、アンテナ本体１からは２本の同軸ケーブル９が伸び、固定筒下端から引き出されている。
【００１１】
誘雷金具６は、三角錐形状のキャップ金具１１と放電金具１２とから成る蓋状の金属体で、キャップ金具１１は下面に筒体先端部を挿入する円形凹部１３が形成され、その中央には放電金具１２に連結する為のねじ孔１４が形成されている。また、円形凹部１３の内側面にはゴム製の防水パッキン１５が埋め込まれ筒体２上端を密封するようになっている。
【００１２】
放電金具１２は、平坦な上面の中央にキャップ金具１１を装着するためのねじ状突起１７が形成され、下部中央には円錐形の先端部を有する円柱形状の放電突起１９が形成されている。また、放電突起１９に隣接する放電金具１２の左右下部には放電突起１９の中心軸に平行な断面が設けられ、その中に基板４に固定するためのねじ孔１２ａが形成されている。
放電金具１２は図２に示すように基板４にねじ１８により固定され、基板４と放電金具１２とは互いの位置が固定される。
但し、図１（ａ）では放電金具１２を断面で示しているが、図１（ｂ），図２では側面を示している。
【００１３】
一方、放電突起１９に対応する基板４の上端中央には放電突起１９の形状に合わせたＵ字状の切り欠き２２が形成され、その切り欠き２２の底部２２ａに接する位置までアンテナ素子であるアンテナパターン５が形成されている。そして、放電突起１９と切り欠き底部２２ａ即ちアンテナパターン５との間に一定のギャップＧを設けると共に、放電金具１２とキャップ金具１１とを合わせた誘雷金具６の長さを送受信周波数の波長の４分の１以下となるようにした。
【００１４】
具体的には、放電突起１９の先端と、アンテナパターン５との間のギャップＧは１．５ｍｍとし、キャップ金具１１と放電金具１２とを組み合わせた全体の長さは３９ｍｍとした。尚、この実施の形態では送受信周波数として１８９５〜１９１８．１ＭＨｚを想定している。
また、基板４に形成したアンテナパターン５は４２０μｍの銅箔で形成し、パターンの最も細い線幅を約４ｍｍとし、このパターンに接続されて下方から引き出された同軸ケーブルは３Ｄ−２ＷＥを使用している。
【００１５】
図３は、上記アンテナの落雷時の電流の流れを示し、（ａ）は落雷を受けて下部の同軸ケーブル９から流れ出る様子を示し、（ｂ）はアンテナ本体を通過する様子を示している。
アンテナ頭部の誘雷金具６に落雷すると、その電流は図示するようにギャップＧを介しアンテナパターン５に放電して流れ込み、アンテナパターン５から固定筒７に流れ出て、取り付け金具等を経て外部に流れ出たり、同軸ケーブル９のアース導体を通り外部に流れ出ることが確認され、耐雷試験結果から、アンテナ３は、３５kA＋２４／５７μs のインパルス電流に耐えることが確認されている。尚２１は同軸ケーブルアース導体と固定筒７を電気的に連結するアース導体であり、落雷電流はこのアース線２１を経て固定筒へ流れ出るようになっている。
【００１６】
このように、ギャップＧを設けることで、誘雷金具６とアンテナ本体１とは通常導通状態にはないし、誘雷金具６は信号周波数に対して短く形成してあるので、誘雷金具６がアンテナの指向性を乱すようなことはなく、アンテナの特性を良好に維持させることができる。
【００１７】
図４は上記アンテナを電柱頂部に組み付けた様子を示し、点線は落雷電流の流れを示している。図示するように、アンテナ３は２本１組で架空地線２４より高い電柱２５の最上部に設置され、アンテナ下端から引き出された同軸ケーブル９は電柱２５の途中に設けられたセルステーション２６に接続され、このセルステーション２６から電話回線に接続されたり、アース線２７が引き出されたりしている。
そして、図示するように左側のアンテナ３に落雷があったならば、その落雷電流は架空地線２４へ流れ出ると共に、同軸ケーブル９を通りセルステーション２６のアース線からも分散されて流れ去って行く。
【００１８】
尚、図４において、セルステーション２６とは２本のアンテナ３，３の計４個のアンテナから最良の状態のアンテナを１つ選び出して接続すると共に、送受信機を内蔵するものであり、２８はアンテナの取り付け金具である。
また、上記実施の形態では誘雷金具を筒体頭部を密閉する蓋状の金属体として形成しているが、アンテナ素子を形成している基板上にパターン形成して平面状に設けても良く、この場合は筒体頭部はあらかじめ密閉形成しておけばよい。
また、マイクロストリップラインで構成したアンテナの耐雷構造を示しているが、アンテナは同軸で構成しても良いし、同軸ダイポール構造であっても良い。
【００１９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、アンテナに落雷があっても、誘雷金具に落ちた落雷電流はギャップ及びアンテナ素子である基板上のアンテナパターンを通過し外部に放出されるし、誘雷金具とアンテナ素子とは通常導通状態には無いので、アンテナの性能に影響を及ぼすことがない。
【００２０】
更に、誘雷金具は扱う周波数の波長に対して十分短いので、アンテナの指向性を乱すことがない。
【００２１】
また、２本のアンテナ素子が直流的に導通状態にあるので、落雷電流はアンテナ素子全体を流れて、アンテナに接続された信号ケーブルやアンテナ取り付け金具に流れ出て行くため、落雷電流に対する各部材の負担が軽減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアンテナの耐雷構造の実施の形態の１例を示し、（ａ）はアンテナ枠体の説明図、（ｂ）はその頭部拡大図である。
【図２】アンテナ本体を示し、（ａ）は図１の枠体にアンテナ本体を設けた要部断面図であり、（ｂ）はアンテナ本体の裏面図である。
【図３】図１のアンテナに落雷電流が流れる様子を示す説明図であり、（ａ）落雷を受けて同軸ケーブルから流れ出る様子を示し、（ｂ）はアンテナ本体を通過する様子を示している。
【図４】図１のアンテナを電柱頂部に設置した様子を示す概略図である。
【符号の説明】
１・・アンテナ本体、２・・筒体、３・・アンテナ、５・・アンテナパターン、６・・誘雷金具、１１・・キャップ金具、１２・・放電金具、１９・・放電突起、Ｇ・・ギャップ。

Claims

棒状のアンテナ本体が、２本のアンテナ素子が積み重ねられて双方のアンテナ素子が直流的に導通状態にあるコリニアアンテナから成り、前記アンテナ本体の先端に金属製の誘雷金具を設け、その誘雷金具と前記アンテナ素子との間に落雷時放電作用をするギャップを設け、落雷電流が前記ギャップを介しアンテナ本体を流れ、アンテナ本体からアンテナ外部に放出されるようにすると共に、前記誘雷金具の長さをアンテナが送受信する周波数の波長の４分の１以下としたことを特徴とするアンテナの耐雷構造。
棒状のアンテナ本体が筒状の保護部材に収納され、誘雷金具が前記保護部材の頭部に設けられた蓋状の金属体である請求項１記載のアンテナの耐雷構造。