JP4296368B2

JP4296368B2 - ヘリカルアンテナ

Info

Publication number: JP4296368B2
Application number: JP2000159361A
Authority: JP
Inventors: 順一野呂
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2000-05-30
Filing date: 2000-05-30
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2020-05-30
Also published as: JP2001339228A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人工衛星からの電波（以下「衛星波」とも呼ぶ。）又は地上での電波（以下「地上波」とも呼ぶ。）を受信してデジタルラジオ放送を聴取することが可能なデジタルラジオ受信機に関し、特に、デジタルラジオ受信機に用いられるアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、人工衛星からの電波（衛星波）又は地上波を受信して、デジタルラジオ放送を聴取可能にしたデジタルラジオ受信機が開発され、米国において実用化されようとしている。このデジタルラジオ受信機は、自動車等の移動局に搭載され、周波数が約２．３ＧＨｚの電波を受信してラジオ放送を聴取することが可能である。すなわち、デジタルラジオ受信機は、モバイル放送を聴取することが可能なラジオ受信機である。尚、地上波は、衛星波を一旦、地球局で受信した後、周波数を若干シフトしたものである。
【０００３】
このような、約２．３ＧＨｚの周波数の電波を受信するためには、自動車の車外にアンテナを設置する必要がある。そのようなアンテナとしては、種々の構造のものが考えられるが、平面型（平板型）ではなくスティック型とすることが一般的である。また、周知のように、自由空間に放射される電磁波は、波の進行方向と直角な面内に振動する電界と磁界をもった横波で、電界と磁界はその面内で強さが変化するが、これを偏波という。衛星波は円偏波であるのに対して、地上波は直線偏波である。
【０００４】
以下では、衛星波を受信するためのアンテナについて主に説明する。スティック型アンテナの１つとして、ヘリカルアンテナが知られている。ヘリカルアンテナは、円筒状または円柱状の筒状部材の周りに導線をヘリックス状（螺旋状）に巻いた構造をしており、上述した円偏波を効率良く受信することができる。したがって、ヘリカルアンテナは、専ら衛星波を受信するために使用される。
【０００５】
ヘリカルアンテナで受信された衛星波（円偏波）は、移相器によって位相をシフトすることにより位相を一致させて（調整して）合成され、低雑音増幅器（ＬＮＡ）によって増幅され、受信機本体へ送られる。
【０００６】
従来、ヘリカルアンテナの下端に別体のボトムケースを取付け、そのボトムケース内にＬＮＡを備えている。即ち、ヘリカルアンテナの筒状部材とは別にＬＮＡを設けている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、その構造はボトムケースを必要とするため、アンテナの小型化に支障を来す上に、またデザインも制限することになる。
【０００８】
それ故に本発明の課題は、小型化が容易に可能であり、かつデザインの自由度も大きいヘリカルアンテナを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、絶縁体から成る筒状部材（１）と該筒状部材の周りにヘリックス状に巻かれた導線（２）とを有するヘリカルアンテナにおいて、前記筒状部材の軸方向の一端部の内側に該軸方向と平行な姿勢で組付けられた主回路基板（３）と、前記主回路基板に搭載されかつ前記導線に接続された低雑音増幅回路（５）を設け、前記筒状部材は前記一端部の内面に前記軸方向にのびた溝（４）を有し、前記主回路基板は前記溝に挿入されていることを特徴とするヘリカルアンテナが得られる。
【００１１】
さらに、前記筒状部材に支持されかつ前記導線と前記低雑音増幅回路との間に接続された移相器（６）を設けてもよい。
【００１２】
さらに、前記主回路基板に搭載されかつ前記導線と前記低雑音増幅回路との間に接続された移相回路（８）を設けてもよい。
【００１３】
さらに、前記筒状部材に前記主回路基板と平行に組付けられた副回路基板（９）と、前記副回路基板に搭載され前記導線と前記低雑音増幅回路との間に接続された移相回路とを設けてもよい。
【００１５】
本発明によれば、絶縁体から成る筒状部材（１）と該筒状部材の周りにヘリックス状に巻かれた導線（２）とを有するヘリカルアンテナにおいて、前記筒状部材の軸方向の一端近傍に該軸方向と交差する姿勢で組付けられた主回路基板（３）と、前記主回路基板に搭載されかつ前記導線に接続された低雑音増幅回路（５）とを設け、前記筒状部材は側壁に前記軸方向に交差する平面上にのびた切り溝（１４）を有し、前記主回路基板は前記切り溝を通して前記筒状部材の内部に挿入されていることを特徴とするヘリカルアンテナが得られる。
【００１６】
前記主回路基板は前記軸方向と直交して延在していてもよい。
【００１７】
さらに、前記筒状部材に支持されかつ前記導線と前記低雑音増幅回路との間に接続された移相器（１６）を設けてもよい。
【００１８】
さらに、前記筒状部材の内側に前記主回路基板と平行に組付けられた副回路基板（１８）と、前記副回路基板に搭載され前記導線と前記低雑音増幅回路との間に接続された移相回路（２１）とを設けてもよい。
【００１９】
さらに、外周を誘電体製シート（２３）でくるみ巻いてもよい。
【００２０】
さらに、前記筒状部材の内側に誘電体製棒（２４）を挿入配置してもよい。
【００２２】
尚、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のは勿論である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の様々な実施の形態について詳細に説明する。
【００２４】
図１及び図２を参照して、本発明の第１の実施の形態に係るヘリカルアンテナについて説明する。図示のヘリカルアンテナは四相給電ヘリカルアンテナであり、直径２０ｍｍ、長さ１２０ｍｍ程度のプラスチック製の円筒絶縁体などから成る筒状部材１と、この筒状部材１の外周面にヘリックス状に巻かれた複数本、例えば、４本の導線２とを有している。導線２は筒状部材１の軸方向の一端即ち下端から少し離れた位置で終端している。導線２は、絶縁シートに複数の導体パターンを印刷したもの、即ち、導体パターン付き絶縁シートを筒状部材１に巻きつけることで形成されてもよい。
【００２５】
筒状部材１の軸方向の一端部の内側には、この軸方向と平行な姿勢で主回路基板３が組付けられている。主回路基板３は、筒状部材１の一端部の内面に径方向で対向して軸方向にのびるように形成された対の溝４に下端から挿入されたものである。即ち、主回路基板３を筒状部材１に対して筒軸上に縦に挿入した構造にしている。主回路基板３には、この種の技術において知られた低雑音増幅回路５が搭載されている。
【００２６】
筒状部材１の外周面の比較的下部には、この種の技術において知られた移相器６を備えている。移相器６は筒状部材１の外周面に沿って一体化されて形成されたものである。移相器６は複数の導線２の各々に電気的に接続され、かつ纏めて円筒状部材１の内側に引き出されて主回路基板３の低雑音増幅回路５に電気的に接続されている。
【００２７】
こうして低雑音増幅回路５は移相器６を介して導線２に接続されている。低雑音増幅回路５にはまた、出力ケーブル７が電気的に接続されている。
【００２８】
導線２に受信された衛星波（円偏波）は、移相器６によって位相をシフトすることにより位相を一致させて（調整して）合成され、低雑音増幅器５によって増幅され、出力ケーブル７を通して受信機本体（図示せず）へ送られる。
【００２９】
このヘリカルアンテナによると、筒状部材の内側に低雑音増幅回路５及び移相器６が内蔵されるので、小型化が容易に可能であり、かつデザインの自由度も大きいという効果を奏する。
【００３０】
図３及び図４を参照して、本発明の第２の実施の形態に係るヘリカルアンテナについて説明する。同様な部分には同じ参照符号を付して説明を省略する。
【００３１】
図示のヘリカルアンテナにおいては、主回路基板３を上方に拡大させ、その拡大部分に図１における移相器６に相当する移相回路８を搭載している。移相回路８は、導線２と低雑音増幅回路５との間に電気的に接続されている。
【００３２】
このヘリカルアンテナによると、主回路基板３に低雑音増幅回路５及び移相回路８が搭載されているので、部品点数の削減及び構造の簡素化によりコストダウンが可能であるという効果を、さらに奏する。
【００３３】
図５及び図６を参照して、本発明の第３の実施の形態に係るヘリカルアンテナについて説明する。同様な部分には同じ参照符号を付して説明を省略する。
【００３４】
図示のヘリカルアンテナにおいては、さらに、筒状部材１に主回路基板３と平行な副回路基板９が組付けられている。副回路基板９も、筒状部材１の一端部の内面に軸方向にのびるように形成された対の溝１０に下端から挿入されたものである。副回路基板９には、図３における移相回路８と同等な移相回路（図示省略）が備えられている。この移相回路は導線２に電気的に接続され、また接続ピンを介して主回路基板３の低雑音増幅回路５にも電気的に接続されている。即ち、副回路基板９に搭載された移相回路は、導線２と低雑音増幅回路５との間に接続されている。
【００３５】
このヘリカルアンテナによると、低雑音増幅回路を搭載した主回路基板３と移相回路を搭載した副回路基板９とが互いに平行に配置されるため、軸方向の寸法を比較的小さく作ることができるという効果を、さらに奏する。
【００３６】
図７を参照して、本発明の第４の実施の形態に係るヘリカルアンテナについて説明する。図示のヘリカルアンテナは四相給電ヘリカルアンテナであり、直径２０ｍｍ、長さ１２０ｍｍ程度のプラスチック製の円筒絶縁体などから成る筒状部材１１と、この筒状部材１１の外周面にヘリックス状に巻かれた複数本、例えば、４本の導線１２とを有している。導線１２は筒状部材１の軸方向の一端即ち下端から少し離れた位置で終端している。導線１２は、絶縁シートに複数の導体パターンを印刷したもの、即ち、導体パターン付き絶縁シートを筒状部材１１に巻きつけることで形成されてもよい。
【００３７】
筒状部材１１の軸方向の一端近傍には、この軸方向と交差する姿勢、特に、直交する姿勢で円板状の主回路基板１３が組付けられている。主回路基板１３は、筒状部材１１の一端近傍の側面に形成された切り溝１４に側面から挿入されたものである。即ち、主回路基板１３を筒状部材１１に対して側面から横に挿入した構造にしている。図８に示すように、主回路基板１３には、この種の技術において知られた低雑音増幅回路１５が搭載されている。
【００３８】
筒状部材１１の外周面の比較的下部には、この種の技術において知られた移相器１６を備えている。移相器１６はフィルムパターンにより筒状部材１１の外周面に一体化されて形成されたものである。移相器１６は複数の導線２の各々に電気的に接続され、かつ纏めて円筒状部材１１の内側に引き出されて主回路基板１３の低雑音増幅回路１５に電気的に接続されている。
【００３９】
こうして低雑音増幅回路１５は移相器１６を介して導線１２に接続されている。低雑音増幅回路１５にはまた、出力ケーブル１７が電気的に接続されている。
【００４０】
導線１２に受信された衛星波（円偏波）は、移相器１６によって位相をシフトすることにより位相を一致させて（調整して）合成され、低雑音増幅器１５によって増幅され、出力ケーブル１７を通して受信機本体（図示せず）へ送られる。
【００４１】
このヘリカルアンテナによると、筒状部材１１に低雑音増幅回路１５及び移相器１６が組付けられるので、小型化が容易に可能であり、かつデザインの自由度も大きいという効果を奏する。その上、主回路基板１３を筒状部材１１に軸方向に交差する姿勢で組付けたので、軸方向寸法を短くすることができる。
【００４２】
図９を参照して、本発明の第５の実施の形態に係るヘリカルアンテナについて説明する。同様な部分には同じ参照符号を付して説明を省略する。
【００４３】
図示のヘリカルアンテナにおいては、さらに、筒状部材１１に主回路基板１３と平行な姿勢、即ち、軸方向に直交する姿勢で副回路基板１８が組付けられている。主回路基板１３と同様に、副回路基板８も、筒状部材１１の一端近傍の側面に形成された切り溝１９に側面から挿入されたものである。
【００４４】
図１０に示すように、副回路基板１８には、図７における移相器１６に相当する移相回路２１が備えられている。この移相回路２１は導線１２に電気的に接続され、また接続ピン２２を介して主回路基板１３の低雑音増幅回路１５にも電気的に接続されている。即ち、副回路基板１８に搭載された移相回路２１は、導線１２と低雑音増幅回路１５との間に接続されている。
【００４５】
図９に示すヘリカルアンテナの外周全体を、図１１に示すような誘電体製シート２３でくるみ巻いてもよい。誘電体製シート２３としては、高誘電率のフィルム状のシートが適している。
【００４６】
この構造によると、波長短縮作用が得られ、したがってヘリカルアンテナを細くかつ短くできるという効果を、さらに奏する。
【００４７】
図１、図３、図５、及び図７に示す各ヘリカルアンテナの外周全体を、同様な誘電体製シートでくるみ巻いてもよく、その場合にも同等な効果が得られる。
【００４８】
また図９に示すヘリカルアンテナの筒状部材１１の内側に、図１２に示すような誘電体製棒２４を同軸的に挿入配置してもよい。誘電体製棒２４としては、セラミックス製の丸棒が適している。なお誘電体製棒２４はなるべく太いほうが好ましい。
【００４９】
この構造によっても、波長短縮作用が得られ、したがってヘリカルアンテナを細くかつ短くできるという効果を、さらに奏する。
【００５０】
図１、図３、図５、及び図７に示す各ヘリカルアンテナの筒状部材１、１１の内側に、同様な誘電体製棒を挿入配置してもよく、その場合にも同等な効果が得られる。
【００５１】
さらに、上述した様々なヘリカルアンテナの外周全体を誘電体製シートでくるみ巻くと共に、それの筒状部材の内側に誘電体製棒を挿入配置してもよい。
【００５２】
なお、いずれの実施の形態においても、導線は１本のみでもよく、その場合は当然のこととして移相器又は移相回路が不要である。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、低雑音増幅回路を搭載した主回路基板を筒状部材の内側に内蔵させたので、小型化が容易に可能であり、かつデザインの自由度も大きいヘリカルアンテナを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るヘリカルアンテナの概略正面図である。
【図２】図１のII−II線に沿って得られた断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るヘリカルアンテナの概略正面図である。
【図４】図３のIV−IV線に沿って得られた断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係るヘリカルアンテナの概略正面図である。
【図６】図５のVI−VI線に沿って得られた断面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係るヘリカルアンテナの概略正面図である。
【図８】図７のヘリカルアンテナに使用された主回路基板の平面図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態に係るヘリカルアンテナの概略正面図である。
【図１０】図９のヘリカルアンテナに使用された副回路基板の平面図である。
【図１１】図９のヘリカルアンテナをくるみ巻く誘電体製シートの一例を示す斜視図である。
【図１２】図９のヘリカルアンテナの筒状部材の内側に挿入配置される誘電体製棒の斜視図である。
【符号の説明】
１筒状部材
２導線
３主回路基板
４溝
５低雑音増幅回路
６移相器
７出力ケーブル
８移相回路
９副回路基板
１０溝
１１筒状部材
１２導線
１３主回路基板
１４切り溝
１５低雑音増幅回路
１６移相器
１７出力ケーブル
１８副回路基板
１９切り溝
２１移相回路
２２接続ピン
２３誘電体製シート
２４誘電体製棒

Claims

絶縁体から成る筒状部材と該筒状部材の周りにヘリックス状に巻かれた導線とを有するヘリカルアンテナにおいて、前記筒状部材の軸方向の一端部の内側に該軸方向と平行な姿勢で組付けられた主回路基板と、前記主回路基板に搭載されかつ前記導線に接続された低雑音増幅回路とを設け、前記筒状部材は前記一端部の内面に前記軸方向にのびた溝を有し、前記主回路基板は前記溝に挿入されていることを特徴とするヘリカルアンテナ。
さらに、前記筒状部材に支持されかつ前記導線と前記低雑音増幅回路との間に接続された移相器を設けた請求項１に記載のヘリカルアンテナ。
さらに、前記主回路基板に搭載されかつ前記導線と前記低雑音増幅回路との間に接続された移相回路を設けた請求項１に記載のヘリカルアンテナ。
さらに、前記筒状部材に前記主回路基板と平行に組付けられた副回路基板と、前記副回路基板に搭載され前記導線と前記低雑音増幅回路との間に接続された移相回路とを設けた請求項１に記載のヘリカルアンテナ。
絶縁体から成る筒状部材と該筒状部材の周りにヘリックス状に巻かれた導線とを有するヘリカルアンテナにおいて、前記筒状部材の軸方向の一端近傍に該軸方向と交差する姿勢で組付けられた主回路基板と、前記主回路基板に搭載されかつ前記導線に接続された低雑音増幅回路とを設け、前記筒状部材は側壁に前記軸方向に交差する平面上にのびた切り溝を有し、前記主回路基板は前記切り溝を通して前記筒状部材の内部に挿入されていることを特徴とするヘリカルアンテナ。
前記主回路基板は前記軸方向と直交して延在している請求項５に記載のヘリカルアンテナ。
さらに、前記筒状部材に支持されかつ前記導線と前記低雑音増幅回路との間に接続された移相器を設けた請求項５又は６に記載のヘリカルアンテナ。
さらに、前記筒状部材の内側に前記主回路基板と平行に組付けられた副回路基板と、前記副回路基板に搭載され前記導線と前記低雑音増幅回路との間に接続された移相回路とを設けた請求項５又は６に記載のヘリカルアンテナ。
さらに、外周を誘電体製シートでくるみ巻いた請求項５−８のいずれかに記載のヘリカルアンテナ。
さらに、前記筒状部材の内側に誘電体製棒を挿入配置した請求項５−９のいずれかに記載のヘリカルアンテナ。