JP4154556B2 - Helical antenna and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヘリカルアンテナ及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在、米国において、人工衛星(放送衛星)を用いたデジタルラジオ放送(周波数、約2.3GHz)が開始されようとしている。そして、このデジタルラジオ放送を受信するためのデジタルラジオ受信機の開発が進められている。
【0003】
デジタルラジオ受信機には、2つのタイプがある。一つは、人工衛星からの電波を直接受信するタイプのものであり、もう一つは、人工衛星からの電波を受信した地上局から周波数をシフトして放送される電波を受信するものである。以下では、人工衛星からの電波を直接受信するタイプのデジタルラジオ受信機についてのみ説明する。
【0004】
人工衛星からの電波を直接受信するタイプのデジタルラジオ受信機は、自動車に搭載されることを想定している。そして、そのアンテナは、車外に取り付けられる場合、スティック状のアンテナとすることが一般的である。
【0005】
放送衛星から放射されるデジタルラジオ放送信号は、円偏波であり、円偏波を受信するためのスティック状アンテナとしては、ヘリカルアンテナがよく知られている。ヘリカルアンテナは、その形状が単純で、寸法が手ごろであり、しかも、高利得とすることが可能であるという特徴がある。
【0006】
ヘリカルアンテナの具体的構造は、プラスチック等の絶縁性の円筒または円柱(以下、単に「円筒」という。)状部材の周りに導線を螺旋状(ヘリックス状)に巻いたもので、その螺旋の直径を波長と同程度にすることにより軸方向へ円偏波の放射を可能としている。つまり、このように構成されたヘリカルアンテナは、軸方向に沿って到来する円偏波を受信することができる。
【0007】
ヘリカルアンテナの利得を向上させるためには、螺旋状に巻かれた導線の巻数を増やせばよい。また、円偏波アンテナに於いては4本の螺旋を使用し、移相器にて位相を一致させることにより合成を行なう手法もとられる。ところが、複数本の導線を円筒状部材の周りに螺旋状に巻くことは、非常に困難である。そこで、従来のヘリカルアンテナは、絶縁シートに複数本の導体パターンを印刷し、この導体パターンが印刷された絶縁シートを円筒状部材に巻き付けることにより製造されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、絶縁シートに複数の導体パターンを印刷するという従来の方法では、絶縁シート上に印刷された各導体パターンが分断された状態にあり、円筒状部材に巻き付ける際、各導体パターンがそれぞれ正確に連続するように巻き付けなければならず、手間とコストがかかるという問題点がある。
【0009】
そこで、本発明は、安価で、容易に製造できるヘリカルアンテナ及びその製造方法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】
本発明によれば、少なくとも1本の螺旋状導体(11)を有するヘリカルアンテナの製造方法において、同心状に配置された内筒(21)と外筒(31)との間に形成される空間内に直線状の銅ワイヤ(11)を配置するとともに、該銅ワイヤをその一端から所定の距離だけ離れた位置で保持固定し、前記銅ワイヤの他端を保持する治具を前記内筒及び外筒の中心軸を回転の中心として回転させて前記銅ワイヤを前記内筒に巻き付かせて螺旋状とし、その後前記空間内に絶縁樹脂(12)を充填するようにしたことを特徴とするヘリカルアンテナの製造方法が得られる。
【0011】
また、本発明によれば、上述した製造方法により製造されたこと特徴とするヘリカルアンテナが得られる。
【0013】
なお、上記括弧内の符号は、本発明の理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、これらに限定されないことは勿論である。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【0015】
図1(a)及び(b)に、本発明の一実施の形態によるヘリカルアンテナ(四相給電ヘリカルアンテナ)を示す。図1(a)は、ヘリカルアンテナの先端部付近の部分透視図である。図1(a)に示すように、このヘリカルアンテナでは、螺旋状に巻かれた4本の銅ワイヤ11が、円筒状絶縁性樹脂12の内部(内周面と外周面とで規定される壁の内部)に封止されている。ここで、4本の銅ワイヤ11は、図1(b)に示すように、円筒状絶縁性樹脂12の周方向に関して等間隔に配置されている。
【0016】
次に、図2乃至図5を参照して、図1のヘリカルアンテナ製造方法について説明する。
【0017】
まず、実質的に同じ長さの4本の銅ワイヤ11を用意し、図2に示すように、内筒(金型)21の外周を4等分する位置に並べて、その一端(下端)から所定の距離だけ離れた位置で保持固定する。ここでは、内筒21の一端に固定された台座22に形成されている所定深さの穴に銅ワイヤ11の一端を挿入することにより、保持固定するようにしている。なお、内筒21の高さは、図2の状態で、銅ワイヤ11よりも所定の長さだけ低い。
【0018】
次に、図3に示すように、内筒21と同心状に外筒(金型)31を配置する。その結果、銅ワイヤ11の両端部を除く部分は、内筒21と外筒31とによって形成される空間内に配置される。なお、外筒31の高さは、内筒21と実質上等しいものとする。
【0019】
次に、図示しない専用治具を用いて、銅ワイヤ11の他端(上端)を保持し、内筒21及び外筒31の中心軸を回転の中心として、この専用治具を回転させる。そして、この回転に伴い、専用治具を内筒21及び外筒31の方へと近付ける。その結果、銅ワイヤ11は、図4に示すように、内筒21と外筒31との間の空間において、内筒21に巻き付けられるように(螺旋状に)変形する。なお、このとき、銅ワイヤ11の台座22に形成された穴に挿入された部分は、変形せず、完成後に出力部として使用される。
【0020】
この後、銅ワイヤ11を螺旋状に変形させた専用治具を用い、内筒21と外筒31とで形成される空間の開口部(図の上側)を塞ぐ。内筒21及び外筒31の高さは、このときの状態で、銅ワイヤ11が所定のピッチの螺旋状となるように決定しておく。
【0021】
次に、内筒21と外筒31との間に形成される空間内に絶縁樹脂を注入する。絶縁樹脂の注入は、銅ワイヤ11同士の間にきちんと樹脂が充填されるように、例えば、銅ワイヤ11同士の間(4箇所)に対してそれぞれ行なう。
【0022】
最後に、専用治具、外筒31、及び内筒21を取り外せば、図5(a)及び(b)に示すようなヘリカルアンテナが得られる。
【0023】
なお、上記実施の形態では、銅ワイヤを用いる場合に突いて説明したが、他の金属ワイヤを用いてもよい。
【0024】
また、上記実施の形態では、銅ワイヤを4本備えた4相給電ヘリカルアンテナについて説明したが、ワイヤの数は、1本以上であれば何本でもよい。
【0025】
また、上記実施の形態では、台座に固定された内筒と、それとは別体の外筒、及び、図示しない専用治具を用いる製造方法について説明したが、これに限られるものではなく、金属ワイヤを螺旋状に変形させた後、樹脂中にこの変形したワイヤを封止(インサート成形)できれば、他の治具、装置等を用いてもよい。
【0026】
【発明の効果】
本発明によれば、ヘリカルアンテナの構造を、螺旋状導体を円筒状絶縁体の内部に封止するようにしたことで、製造を容易かつ低コストにすることができる。
【0027】
また、本発明によれば、同心状に配置された内筒と外筒との間に形成される空間内でワイヤを螺旋状に変形させ、その内筒と外筒で形成される空間内に絶縁樹脂を充填するようにしたで、容易かつ低コストでヘリカルアンテナを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、本発明の一実施の形態によるヘリカルアンテナの部分透視図であり、(b)は、(a)に示すヘリカルアンテナの上面図である。
【図2】図1に示すヘリカルアンテナの製造方法を説明するための図である。
【図3】図2に示す製造工程に続く工程を説明するための図である。
【図4】図3に示す製造工程に続く工程を説明するための図である。
【図5】図4に示す工程の後の完成したヘリカルアンテナを示す(a)透視図、及び(b)は(a)のA−A線断面図である。
【符号の説明】
11 銅ワイヤ
12 絶縁性樹脂
21 内筒
22 台座
31 外筒
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a helical antenna and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
Currently, in the United States, digital radio broadcasting (frequency, about 2.3 GHz) using an artificial satellite (broadcast satellite) is about to start. And development of a digital radio receiver for receiving this digital radio broadcast is underway.
[0003]
There are two types of digital radio receivers. One is a type that directly receives radio waves from an artificial satellite, and the other is one that receives radio waves that are broadcast with a frequency shifted from a ground station that has received radio waves from the satellite. . Hereinafter, only a digital radio receiver of a type that directly receives radio waves from an artificial satellite will be described.
[0004]
A digital radio receiver of a type that directly receives radio waves from an artificial satellite is assumed to be mounted on an automobile. And when the antenna is attached outside a vehicle, it is common to make it a stick-shaped antenna.
[0005]
Digital radio broadcast signals radiated from broadcasting satellites are circularly polarized waves, and a helical antenna is well known as a stick-shaped antenna for receiving circularly polarized waves. The helical antenna is characterized in that its shape is simple, its dimensions are reasonable, and it can have high gain.
[0006]
The specific structure of a helical antenna is a helical wire (helix) wound around an insulating cylindrical or cylindrical (hereinafter simply referred to as “cylindrical”) member such as plastic. By making the same as the wavelength, circularly polarized radiation is possible in the axial direction. That is, the helical antenna configured in this way can receive circularly polarized waves arriving along the axial direction.
[0007]
In order to improve the gain of the helical antenna, the number of turns of the spirally wound conducting wire may be increased. In addition, in a circularly polarized antenna, four spirals are used and the phase is matched by a phase shifter. However, it is very difficult to wind a plurality of conducting wires spirally around a cylindrical member. Therefore, a conventional helical antenna is manufactured by printing a plurality of conductor patterns on an insulating sheet and winding the insulating sheet on which the conductor pattern is printed around a cylindrical member.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional method of printing a plurality of conductor patterns on an insulating sheet, each conductor pattern printed on the insulating sheet is in a state of being divided, and each conductor pattern is accurately accurately wound around a cylindrical member. There is a problem that it must be wound continuously so that it takes time and cost.
[0009]
Therefore, an object of the present invention is to provide a helical antenna that can be easily manufactured at low cost and a manufacturing method thereof.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, in the method for manufacturing a helical antenna having at least one helical conductor (11), the space formed between the inner cylinder (21) and the outer cylinder (31) arranged concentrically. A straight copper wire (11) is disposed inside, and the copper wire is held and fixed at a position away from the one end by a predetermined distance, and a jig for holding the other end of the copper wire is attached to the inner cylinder and The copper wire is wound around the inner cylinder by rotating it with the central axis of the outer cylinder as the center of rotation, and then the space is filled with an insulating resin (12). A method for manufacturing a helical antenna is obtained.
[0011]
In addition, according to the present invention, a helical antenna manufactured by the manufacturing method described above can be obtained.
[0013]
In addition, the code | symbol in the said parenthesis is attached | subjected in order to make an understanding of this invention easy, It is only an example, and of course is not limited to these.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0015]
1A and 1B show a helical antenna (four-phase feeding helical antenna) according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a partial perspective view of the vicinity of the tip of the helical antenna. As shown in FIG. 1 (a), in this helical antenna, the four copper wires 11 wound in a spiral form a wall defined by the inside of the cylindrical insulating resin 12 (inner peripheral surface and outer peripheral surface). Inside). Here, the four copper wires 11 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the cylindrical insulating resin 12 as shown in FIG.
[0016]
Next, the method for manufacturing the helical antenna of FIG. 1 will be described with reference to FIGS.
[0017]
First, four copper wires 11 having substantially the same length are prepared, and as shown in FIG. 2, the outer periphery of the inner cylinder (mold) 21 is arranged at a position equally divided into four, and from one end (lower end) thereof. It is held and fixed at a position separated by a predetermined distance. Here, one end of the copper wire 11 is inserted into a hole having a predetermined depth formed in a base 22 fixed to one end of the inner cylinder 21 so as to be held and fixed. The height of the inner cylinder 21 is lower than the copper wire 11 by a predetermined length in the state shown in FIG.
[0018]
Next, as shown in FIG. 3, an outer cylinder (mold) 31 is arranged concentrically with the inner cylinder 21. As a result, a portion excluding both ends of the copper wire 11 is disposed in a space formed by the inner cylinder 21 and the outer cylinder 31. The height of the outer cylinder 31 is substantially equal to that of the inner cylinder 21.
[0019]
Next, using a dedicated jig (not shown), the other end (upper end) of the copper wire 11 is held, and the dedicated jig is rotated with the central axes of the inner cylinder 21 and the outer cylinder 31 as the center of rotation. With this rotation, the dedicated jig is moved closer to the inner cylinder 21 and the outer cylinder 31. As a result, as shown in FIG. 4, the copper wire 11 is deformed so as to be wound around the inner cylinder 21 (spirally) in the space between the inner cylinder 21 and the outer cylinder 31. At this time, the portion inserted into the hole formed in the pedestal 22 of the copper wire 11 is not deformed and is used as an output portion after completion.
[0020]
Thereafter, an opening (upper side in the drawing) of the space formed by the inner cylinder 21 and the outer cylinder 31 is closed using a dedicated jig in which the copper wire 11 is spirally deformed. The heights of the inner cylinder 21 and the outer cylinder 31 are determined so that the copper wire 11 has a spiral shape with a predetermined pitch in this state.
[0021]
Next, an insulating resin is injected into a space formed between the inner cylinder 21 and the outer cylinder 31. For example, the insulating resin is injected between the copper wires 11 (four locations) so that the resin is properly filled between the copper wires 11.
[0022]
Finally, if the dedicated jig, the outer cylinder 31, and the inner cylinder 21 are removed, a helical antenna as shown in FIGS. 5A and 5B can be obtained.
[0023]
In the above-described embodiment, the description has been made in the case of using a copper wire, but other metal wires may be used.
[0024]
In the above-described embodiment, the four-phase feeding helical antenna including four copper wires has been described. However, the number of wires may be any number as long as it is one or more.
[0025]
Moreover, in the said embodiment, although the manufacturing method using the inner cylinder fixed to the base, the outer cylinder separate from it, and the exclusive jig | tool which is not illustrated was demonstrated, it is not restricted to this, Metal If the deformed wire can be sealed (insert molding) in the resin after the wire is deformed in a spiral shape, other jigs, devices, and the like may be used.
[0026]
【The invention's effect】
According to the present invention, the structure of the helical antenna is such that the helical conductor is sealed inside the cylindrical insulator, so that the manufacturing can be facilitated and the cost can be reduced.
[0027]
Further, according to the present invention, the wire is spirally deformed in a space formed between the inner cylinder and the outer cylinder arranged concentrically, and in the space formed by the inner cylinder and the outer cylinder. Since the insulating resin is filled, the helical antenna can be manufactured easily and at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a partial perspective view of a helical antenna according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a top view of the helical antenna shown in FIG.
2 is a diagram for explaining a method of manufacturing the helical antenna shown in FIG. 1; FIG.
3 is a diagram for explaining a process following the manufacturing process illustrated in FIG. 2. FIG.
4 is a diagram for explaining a process following the manufacturing process illustrated in FIG. 3. FIG.
5A is a perspective view showing the completed helical antenna after the step shown in FIG. 4, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 5A.
[Explanation of symbols]
11 Copper wire 12 Insulating resin 21 Inner cylinder 22 Base 31 Outer cylinder

Claims (2)

少なくとも1本の螺旋状導体を有するヘリカルアンテナの製造方法において、同心状に配置された内筒と外筒との間に形成される空間内に直線状の銅ワイヤ配置するとともに該銅ワイヤをその一端から所定の距離だけ離れた位置で保持固定し、前記銅ワイヤの他端を保持する治具を前記内筒及び外筒の中心軸を回転の中心として回転させて前記銅ワイヤを前記内筒に巻き付かせて螺旋状とし、その後前記空間内に絶縁樹脂を充填するようにしたことを特徴とするヘリカルアンテナの製造方法。In the method for manufacturing a helical antenna having at least one spiral conductor, with disposing the linear copper wire in a space formed between an inner cylinder and an outer cylinder disposed concentrically, copper wire Is held and fixed at a position away from the one end by a predetermined distance, and a jig for holding the other end of the copper wire is rotated about the center axis of the inner cylinder and the outer cylinder to rotate the copper wire. A method for manufacturing a helical antenna, comprising: winding an inner cylinder to form a spiral, and then filling the space with an insulating resin. 請求項1に記載のヘリカルアンテナの製造方法により製造されたこと特徴とするヘリカルアンテナ。A helical antenna manufactured by the method for manufacturing a helical antenna according to claim 1.
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