JP4427781B2 - ワイドバンド・スリーブアンテナ - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

産業上利用分野

本発明は無線ＬＡＮやＥＭＣ測定及びＩＭＴ２０００或いはＷＣＤＭＡ等の送受信用に用いられるスリーブアンテナに関する。

従来のスリーブアンテナは無線ＬＡＮやＥＭＣ等に使われるアンテナとして知られている。放射部は同軸給電線の無給電導体を長さ約λ／４波長分除去し無給電部分は無給電導体にλ／４波長の長さ分の導体パイプ状スリーブ部分等を備える

図３−１

に示す構造或いは無給電部分のスリーブパイプ等にスリットを設置した

図３−２

に示す補対構造を有する構成であった。アンテナの使用周波数帯幅は下記計算式にて計算することが出来る。従来のスリーブアンテナの帯域幅は１０％から２０％が限界であった、この計算式は下記に記載する。
周波数帯域幅＝｛（Ｍａｘ Ｆｒｅｑ−Ｍｉｎ Ｆｒｅｑ）／ｆｃ｝ｘ１００［％］
ｆｃ：中心周波数［（Ｍａｘ Ｆｒｅｑ−Ｍｉｎ Ｆｒｅｑ）／２］＋Ｍｉｎ Ｆｒｅｑ
∴ Ｍａｘ Ｆｒｅｑ：最大周波数 Ｍｉｎ Ｆｒｅｑ：最小周波数

発明が解決しようとする課題

従来のアンテナは漏洩電力の阻止作用が低く、比帯域が小さいため有効帯域幅が狭く、実際に使用できる周波数帯域幅が狭いという問題点があった。そのため広帯域に測定を行う場合は、各周波数において寸法及び形状の異なるアンテナが複数個必要されている。

このような問題に対し、より広い周波数特性を持つアンテナの実現をする為の検討を行った。

課題を解決する為の手段

本発明の請求項１によるワイドバンド・スリーブアンテナは同軸給電線の給電部分を覆う無給電導体を使用目的最小周波数のλ／４の長さ程度除去する放射部分と給電線の放射部分に最も近い無給電部分に、同軸給電線の外部導体の太さを拡張するための拡張パイプを設置する。この拡張パイプの外形に適応する内径を持つスリーブパイプを拡張パイプの上より通し、電気的に接続する。

請求項２の発明によるワイドバンド・スリーブアンテナは円筒形スリーブパイプを拡張パイプに通し、同軸給電線の軸上を自由に移動出来る構造を有する事により、使用周波数を変更することが出来る。

請求項３の発明によるワイドバンド・スリーブアンテナは同軸給電線の無給電導体部分のスリーブパイプ径を増減させることにより、周波数帯域幅を変えることが出来る。

ワイドバンド・スリーブアンテナは同軸給電線の無給電導体部分のスリープパイプにおける外皮に漏洩電流が誘起し、スリーブパイプの内側に流れ込む電圧と、同軸給電線の外皮導体側に誘起する電圧の相互作用により、インピーダンスは無限大となり漏洩電流阻止作用が働き周波数特性は広帯域となる。

以下に本発明の形態を図面に基づいて説明する。

図１

図２

は本発明に係るワイドバンド・スリーブアンテナの実施形態を示す。

図１

は構造断面図を示す。この図において１ｂの無給電スリーブパイプは同軸給電線の軸上を移動することにより、アンテナの共振周波数を調整することが出来る。

図２−１

は実際の構造図を示す。２ｂの同軸給電線の無給電部分を拡張するため、外側にネジ部を設置した拡張パイプを半田付け等により電気的に接続し、スリーブパイプ１ｂの内側に２ｂに適合するネジ部を設置することによりスリーブパイプを自由に移動することが出来る。

図２−２

は寸法図である。同軸給電線の全長Ａ：１５０ｍｍ、放射部分となる中心導体の長さＢ：３０ｍｍ〜４０ｍｍ、スリーブパイプＣ：８０ｍｍ、無給電導体の拡張パイプの長さＤ：２０ｍｍ、同軸給電線の中心導体Ｚ：０．９φ、スリーブパイプの外形Ｘ：８φ、内径Ｙ：６φである。

本発明はアンテナの無給電導体にネジ溝を備えておりスリーブパイプを回転させることで位置を移動し、必要に応じてアンテナの使用周波数を変更し

図４

に示すように固定することが出来る構造を有する。

本発明のアンテナは無給電スリーブパイプから放射エレメント

図２−２

のＥが２０ｍｍ程度突出する位置で

図６

のグラフに示すように１ＧＨｚから３ＧＨｚでＶＳＷＲ２．２の帯域特性を有する。この状態での周波数帯域幅は２ＧＨｚ程度の特性を持つ。

本発明のワイドバンド・スリーブアンテナは無給電スリーブパイプから放射エレメント

図２−２

のＥが１８ｍｍ程度突出する位置で

図７

のグラフに示すように４．５ＧＨｚから１０．７ＧＨｚに於いてＶＳＷＲ２．０の帯域特性を有する。このときの帯域幅は６．２ＧＨｚを有し周波数帯域幅の占有率は８１．６％となる。

本発明のワイドバンド・スリーブアンテナが偶然出来たものではないことを確認するため、電磁解析シミュレータＨＦＳＳにより確認を行ったところ、実施形態と同等の寸法にてシミュレーションを行ったところ、特性は実際に得られたデータに近い値を得ることが出来た。

図８−１

にＶＳＷＲ特性、

図８−２

に放射パターン特性、

図８−３

にアンテナ概観図を示す。

ワイドバンド・スリーブアンテナの構造断面図である。 ワイドバンド・スリーブアンテナの実施形態構造である。 ワイドバンド・スリーブアンテナの寸法図である。 従来からのスリーブアンテナの構造図である。 従来からのスリーブアンテナにスリット構造を追加した構造図である。 ワイドバンド・スリーブアンテナ固定方法を示した断面構造図である。 ワイドバンド・スリーブアンテナ概観図である。 図２のワイドバンド・スリーブアンテナのＶＳＷＲ特性図である。 図２のワイドバンド・スリーブアンテナのＶＳＷＲ特図である。 シミュレーションによるワイドバンド・スリーブアンテナのＶＳＷＲ特性図である。 シミュレーションによるワイドバンド・スリーブアンテナの放射パターン特性図である。 シミュレーションによるワイドバンド・スリーブアンテナの概観図である。

符号の説明

１ａ・・同軸ケーブルの中心導体
１ｂ・・無給電線スリーブパイプ
２ｂ・・無給電線径拡張パイプ
３ｂ・・同軸給電線
４ｂ・・スリーブパイプ固定ビス
１ｃ・・同軸コネクタ

Claims (2)

1. 同軸給電線の給電部分を覆うシールドを除去した、給電線の放射部を持ち、同軸給電線のシールド部分で、給電部に最も近い位置に、シールド電線の外形寸法を拡張するための導体管を取り付け、この導体管の外側に凸ネジを施し、このネジに適応するネジを導体管の内側に設置し、導体管が回転による移動によって、導体管が給電導体を覆う所定の位置まで移動できる構造を持つ、ワイドバンド・スリーブアンテナ。
2. 同軸給電線のシールド線部分において、給電部に最も近い位置に形状の拡大を施した、導体管外側ネジ部と導体管内側に施された適合されたネジ部の勘合により、導体管はネジの回転により、位置を給電線部分の方向へ移動することにより、アンテナの共振周波数を変えることが出来る構造を持つ請求項１に記載のワイドバンド・スリーブアンテナ。