JP4495035B2

JP4495035B2 - アンテナ及びその製法

Info

Publication number: JP4495035B2
Application number: JP2005164863A
Authority: JP
Inventors: 敏博杉浦
Original assignee: Maspro Denkoh Corp
Current assignee: Maspro Denkoh Corp
Priority date: 2005-06-03
Filing date: 2005-06-03
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2025-06-03
Also published as: JP2006340236A

Description

本発明はアンテナに関し、例えばＵＨＦ、その他の通信信号の送受をする場合に、ブームの軸線方向に間隔を隔てて複数の導波器を備えさせて利用するアンテナ及びその製法に関する。

従来のアンテナにあっては、図１及び図２に示されるように放射器５の前方に複数の導波器７、後方に反射器６を配設して構成したものが知られている。
また従来のアンテナにおける導波器、例えば特許文献１に示される導波器は、
図３におけるブーム３の上方に示されている第１導波器７ａのように、導波器７ａにおける本体８ａの両側にエレメント12ａ、12ａを夫々固着して構成したものが知られている。このような導波器７ａは、ブーム３に本体８ａの対向面8mを重合させ、本体８ａの貫通孔９ａと、ブーム３の透孔３ａにボルト10を貫通させ、ナット11に螺合させて固着していた。
このような構成の従来のアンテナにおいては、高い利得を得ようとすると、導波器７ａをブームの長手方向に間隔を隔てて多数配設しなければならず、必然ブーム３の長さが長くなり、アンテナ１が大型化する問題点があった。

そこで、出願人会社においては、図３に示されるような導波器７を提供した。
図３に示される導波器７において、７ａ、７ｂは夫々独立形態に形成された第１導波器と第２導波器を示し、夫々ブーム３に連繋させる第１本体８ａ及び第２本体８ｂを備えている。また第１本体８ａ及び第２本体８ｂにおける夫々の両側からは図示のように夫々ブーム３の長手方向に直交する面に沿うように、外に向けて突出させた二本のエレメント12ａ、12ａ及び２本のエレメント12ｂ、12ｂを備える。なお第１本体８ａ及び第２本体８ｂに対するエレメント12ａ、12ａ及びエレメント12ｂ、12ｂの固着状態は、合成樹脂材料（金属質の硬質材料であっても良い）で形成される第１本体８ａ及び第２本体８ｂを成形する時点において一体化させたものである。
次にブーム３に対する第１本体８ａ及び第２本体８ｂの装着は、図３のブーム３を挟む状態において、貫通孔９ａと、ブーム３の透孔３ａと、貫通孔９ｂに対してボルト10を挿通し、第１本体８ａの当て面8m及び第２本体８ｂの当て面8nが夫々対向するブーム３の外周面に当接一体化する状態にナット11を用いて締め付け固着する。
このように、図１〜３に示される導波器は、ブーム３の一方の側に対して、第１本体８ａの両側に２本のエレメント12ａ、12ａを固着して成る第１導波器７ａが装着され、ブーム３の他方の側に対しても第２本体８ｂの両側に２本のエレメント12ｂ、12ｂを固着して成る第２導波器７ｂが装着されている。
この装着状態では、第１導波器７ａの両側２本のエレメント12ａ、12ａと、第２導波器７ｂの両側２本のエレメント12ｂ、12ｂとが、上下２段に積重なる（スタック状ともいう）。よって、ブーム３の長手方向に対して配設させる導波器の数が少なくても高い利得が得られる。高い利得が要求されない場合は導波器の数を減少させて、ブーム３を短くすることができる。このことは、アンテナ１を小型化できることになる。

実開昭５７−４８７０８号

上記構成の従来のアンテナにあっては、ブーム３に対する第１導波器７ａと第２導波器７ｂとの装着は、図３に示されるように上記第１本体８ａの貫通孔９ａと、ブーム３の透孔３ａと、上記第２本体８ｂの貫通孔９ｂとにボルト１０を貫通させ、ナット１１を螺合させて装着しているので、装着に手間が掛かる問題点があった。
また第１本体８ａ及び第２本体８ｂは、夫々貫通孔９ａ、９ｂの存在により強度的に弱くなり、経年使用時の装着状態において風圧等外から力が加わった場合、破損してしまうおそれがある。
よって、強度を持たす為には肉太に形成させなければならなず、大嵩になってしまう。
すると、導波器７の重量が重くなり、それに伴いアンテナ１の重量も重くなって、取り扱いに困る問題点があった。
さらに、ブーム３と、第１導波器７ａと第２導波器７ｂとの組立て作業においては、１つの導波器としての部品点数が、第１導波器、第２導波器、ボルト、ナットの４点が必要となる。よって、１つのアンテナの組立てには、ブームに列設させたい導波器の数ごとに、上記部品点数４点が必要となり、部品の管理が面倒になる問題点があった。

本件出願の目的は、アンテナにおけるブームの長さを短くして小型化できるアンテナ及びその製法を提供しようとするものである。
他の目的は、ブームに導波器を装着した状態において、導波器に対して風圧等、外から力が加わった場合でも、充分に耐えることができるように丈夫な構成にできるアンテナ及びその製法を提供しようとするものである。
他の目的は、導波器の外形形状を小嵩にでき、風圧を受ける面積を小さく、重量を軽くすることのできるアンテナ及びその製法を提供しようとするものである。
他の目的は、ブームに対する導波器の装着作業が部品点数少なく、しかも部品の管理が楽で、手間がかからないようにしたアンテナ及びその製法を提供しようとするものである。
他の目的は、ブームに複数の導波器を列設状に固着させる場合、ブームに対する複数の導波器の固着が同時的にできるようにしたアンテナの製法を提供しようとするものである。
他の目的及び利点は図面及びそれに関連した以下の説明により容易に明らかになるであろう。

本願発明におけるアンテナは、中空のブームには、軸心方向に間隔を隔てて複数の導波器を列設し、上記各導波器においては、ブームを挟んで一方の側に第１導波器を、他方の側に第２導波器を位置させ、それらの第１導波器と第２導波器にあっては、夫々ブームに連繋させる第１本体及び第２本体と、夫々の本体の両側から夫々ブームの軸線に直交する面方向を外に向けて突出させたエレメントを備え、上記第１本体と第２本体とは一体に形成して共通本体を構成し、その共通本体の中央位置には上記ブームの外径に対応させた内径のブーム貫通用の透孔を設け、上記透孔の内面には、上記ブームから突出させる掛合部と掛合いさせる為の係合凹部を備えさせ、さらに上記透孔には上記ブームを貫通させた状態で、上記ブームの側から上記係合凹部に向けて掛合部を突出させることによって、共通本体のブームの軸線方向への移動と、ブームを中心とする回動を阻止するようにしたものである。

また好ましくは、本願発明におけるアンテナの製法は、中空のブームと、中空のブームに装着する為の複数の導波器を用意し、上記各導波器は、ブームを挟んで一方の側に位置させる第１導波器と、他方の側に位置させる第２導波器とを備え、それらの第１導波器と第２導波器におけるブーム連繋用の第１本体及び第２本体とは一体に形成して共通本体を構成し、その共通本体の中央位置には上記ブームの外径に対応させた内径のブーム貫通用の透孔を設け、上記透孔の内面には、上記ブームから突出させる掛合部と掛合いさせる為の係合凹部を備えさせておき、次に、上記複数の導波器における各ブーム貫通用の透孔に上記中空のブームを差通し、かつ、複数の導波器は所定の間隔を隔てて配列し、上記ブームの側から、各導波器における夫々の係合凹部に向けて掛合部を突出させることによって、共通本体のブームの軸線方向への移動と、ブームを中心とする回動を阻止するようにしたものである。

以上のように本願発明にあって、ブームに列設させる複数の導波器は夫々両側にエレメントを備える第１導波器と第２導波器とをスタック状にするものであるから、少ない数の導波器で高利得が得られる利点がある。このことはブームに列設する導波器の数を減少させ、ブームを短く構成し、アンテナ全体を小嵩にできる効果がある。

その上本願発明にあっては、両側にエレメントを備える第１導波器の第１本体と、両側にエレメントを備える第２導波器の第２本体とは一体に形成して共通本体を構成し、かつ、その共通本体に設けられた透孔にブームを貫通させて、ブームとの連結を行うものであるから、ブームに対する上記四本のエレメントの位置関係は不動で、安定した利得を維持できる利点がある。
その上、上記の第１本体の部材と、第２本体の部材とを一体にして共通本体を構成したことにより、両方の部材は互いに補強し合って共通本体は丈夫な構造となる利点が生じる。また共通本体が丈夫な構造になることにより共通本体の肉厚を薄くする等して、小嵩にすることができ、アンテナの重量を軽くしたり、風に対する受圧面積を減少させてアンテナに加わる負担を軽減させることを可能にする効果がある。

その上本願発明にあっては、ブームに対して導波器を装着する場合、１つの導波器に係わる部品点数を従来品のように４点を用意する必要はなく、共通本体にはすでに四本のエレメントが備えられており、かつ、ブームと掛合させる為の透孔及び係合凹部をも備えるものであるから共通本体１点のみの準備で足りる特長があり、部品点数の管理及び取り扱いの手間少なく、労働コストが低減できる効果がある。

その上本願発明における製法にあっては、共通本体の中央位置にブームの外径に対応させた内径のブーム貫通用の透孔を備えさせ、その透孔の内面に、ブームから突出させる掛合部と掛合いさせる為の係合凹部を備えさせ、さらに上記ブームの側から上記係合凹部に向けて掛合部を突出させるものであるから、上記係合凹部に向けての掛合部の突出作業は同時に行うことができ、両者の装着作業を極めて迅速化させることを可能にする作業上の効果がある。

以下本願発明を、実施の形態を示す図１乃至図８の図面を用いて説明する。
図１〜図３は前述の従来例を示すものであるが、図１及び図２のアンテナは、本願発明に係るアンテナの実施例と一部同じ用途、機能を備える例を示す図である。例えば本願発明の場合と同じように地上ディジタル放送の受信に利用される周知のＵＨＦアンテナを示すものである。

次に図４以降に示されるブーム15は、図１〜図３に示されるブーム３と同様に従来より周知のものであり、塑性変形可能な硬質材、例えばアルミニウム、ステンレス等によって形成されたの中空のブームを示す。通常知られているように建造物の上に樹立させたマストの上方に装着され（図１、２参照）、その向きは通信の送受の方向に向けて取付けられる。
なお、本実施例においては上記ブーム15の断面形状が丸のものを説明するが、断面形状は四角、六角等多角形でもよく、任意に選択利用すればよい。なおブームの断面形状を多角形にした場合には各導波器の回動はそれだけで阻止される。
次に図６に表れている膨出部19は、後述する製造工程において形成されるもので、ブームの管壁16を突出させて形成した掛合部を示し、ブームの軸線に直交する方向に図示のように対向させて形成してある。

次に本願発明の実施例に係わる導波器20を説明する。導波器20は一般的には図１、図２に示される導波器７のように放射器５の前方においてブームの軸心方向に間隔Ｗ１を隔てて複数を列設して用いるものである。
導波器20は、図４，図５，図６によく示されるように、ブーム15を挟んで一方の側（ブーム15の軸心位置よりも上側）に第１導波器20ａを、他方の側（ブーム15の軸心位置よりも下側）に第２導波器20ｂを位置させてある。
上記第１導波器20ａにおいて、21ａはブーム15に連繋させる第１本体（ブーム15の軸心位置のラインLよりも上側の部材）を示し、合成樹脂材等の任意の硬質材料、例えばプラスチック材で形成させてある。22は第１本体21ａの両側に一体的に備える支持腕を示す。
上記両側の支持腕22は、先部を夫々筒状に形成し、これにエレメント27の元部を差し込み固着してある。固着手段は周知のようにかしめ手段であっても、共通本体21を塑性する時点において一体化させる手段であっても、任意である。
エレメント27は周知のようにアルミニウムによって形成してある。固着状態では、上記第１本体21ａの両側から夫々ブーム15の軸線に直交する面方向を図示のように外に向けて突出させるようにしてある。上記エレメント27の長さは、通常知られているように１／４波長よりやや短くしてある。

上記第２導波器20ｂは、上記第１導波器20ａに対応させ、対称的に備えさせたものであり、上記第１導波器20ａの場合と同様の構成にしてあり、合成樹脂材等の任意の硬質材料、例えばプラスチック材で形成させ第２本体（ブーム15の軸心位置のラインLよりも下側の部材）21bを備える。しかも上記第１本体21aと、第２本体21bとは図示のように１体に形成して共通本体21にしてある。
なおこの第２本体21ｂにおいても上記同様の構成でもって、第２本体21ｂの両側からブームの軸線に直交する面方向を外に向けて突出させたエレメント27、27とを備えさせる。

上記のように第１導波器20ａの第１本体21ａと、第２導波器20ｂの第２本体21ｂとを一体に形成して構成して成る共通本体21には、夫々両側にエレメント27、27を備える第１導波器20ａと第２導波器20ｂとがスタック状に位置し、かつ、その位置関係は不動に構成されることになる。
24は上記共通本体21の中央位置に設けたブーム貫通用の透孔を示し、図６によく示されるように、透孔24の内径は上記ブーム15の外径に対応させ、ブーム15の軸心方向には移動が可能であるが、半径方向には間隙がなく、がたつきの無いように構成してある。

25は、上記透孔24の内面24ａにおいて、両端面より内部に入り込んだ位置に備えさせた上記ブーム15の掛合部19と掛合いさせる為の係合凹部を示す。
上記係合凹部25の形状と大きさは、図６に示されるようにブーム貫通用の透孔24にブーム15を貫通させた状態で、ブーム15の側から上記係合凹部25に向けて突出させる上記掛合部19と係合することによって、上記共通本体21のブームの軸線方向への移動と、ブーム15を中心とする回動を阻止できるように構成してあればよい。
なお、26は共通本体21を貫通して形成させた水抜き孔を示し、上記係合凹部25と兼用させて構成してある。水抜孔26は必要に応じて任意選択的に備えさせればよく、ブーム貫通用の透孔24、ブーム15の内部等には、外部から水が入る可能性は極めて少ないので水抜孔26を備えなくてもよい。またこれを係合凹部25に置き換えて構成してもよい。
さらに、上記係合凹部25を備えさせる位置は、図６に示される位置以外に、上記共通本体21の肉厚が厚くなっている部分21ｃに備えさせてもよい。

なおブーム15と共通本体21の透孔24との寸法関係は、
例えば、ブーム15の外径：２２ｍｍ、ブーム15の肉厚寸法は：１．０ｍｍ、ブーム15の内径：２０ｍｍ、透孔24の内径：２２ｍｍにしてある。
上記の寸法は、１種類のアンテナについての実施例であり、アンテナの用途、機能が異なることによって、ブームの大きさ、導波器の共通本体等などの各所の寸法は変更される為、要望に応じて夫々のアンテナに対応した寸法に変更して用いればよい。

上記構成のブーム15と導波器20との組立てを伴う製法について説明する。
まず図７（A）、（B）における加工具を説明する。30はヒンジ32を支持する固定部材を示し、31はヒンジ32における枢支ピン、33は、枢支ピン31を支点にして矢印60方向に向けての開閉を自在にした押出杆で、これには長手方向に定められる所定の間隔（図１に示されるように複数の導波器に対して相互に電気的に定められる間隔・Ｗ１等）を隔てて、複数の掛合部19を同時に膨出させる為の複数の突出型部35が、上記所定の対応間隔を隔てて備えさせてある（図面においては代表的に１つの存在を示し、他の突出型部35については図示を省略した）。34は、突出型部35の位置と、ブーム15の位置関係を決めるための当鍔を示し、36は後述する拡張部材38の挿入を容易にするために前開きの傾斜面にした案内部、37は拡張部材38の先頭部38aを位置させる空間を示す。上記棒状の拡張部材38は矢印61方向に向けての進退を自在に備えさせるものであり、図中左方向に進行させるときには２つの押出杆33,33の間にあって、図７（B）に示の如く２つの押出杆33に接し、それらの相互間を周面38bによって押し広げ、複数列設の突出型部35を、対応列設する複数の導波器20が夫々備えている係合凹部25に向けて移動させる機能を有する。

次にブーム15と導波器20との組立ては、所定長さの中空のブーム15と、中空のブームに装着する為の複数列設用の導波器20を用意する。次に押出杆33を備える加工具の近傍において図７(A)の位置関係が得られるようにブーム15を配置し、そのブーム15に複数の導波器20における透孔24を串刺し状にし、かつ所定間隔へだてて配置する。するとブーム15の一端が当鍔34に接している状態では、複数列設の突出型部35の夫々の位置は、上記複数列設の導波器20における夫々の係合凹部25の位置に対向する。次にその状態で、拡張部材38の先頭部38aを先にして図７(B)に示されるように進行させる。これにより前述したように上記複数列設の導波器20における夫々の係合凹部25には、ブーム15の管壁を膨出させて成る掛合部19が嵌合する事になる。
尚上記説明においては導波器20における共通本体21の透孔内側の係合凹部25は上下対称位置に設ける例で説明したが、透孔内側の係合凹部25がいずれか１カ所の場合は、上記２つの押出杆33における一方の押出杆33に設けられる突出型部35は不要である。また突出型部35の形状は、透孔24の内側の係合凹部25の内部形状に対応させて形成するものであり、例えば球面形状、台形、梯形、三角の山形形状等任意であり、また、係合凹部25の内部形状も球面凹形状、台形、三角の凹形状等任意であり、共通本体21がブームの軸線方向への移動及びブームを中心とする回動が阻止できる形状であればよい

次に、図６のブーム15における掛合部19とは突出させる構成の点において異なる例を示す図８について説明する。図８において19aは、前述の掛合部19を膨出させる工程と同じような工程において突出型部35の先端をシャープにしておき、ブーム15の管壁を破るようにして突出させた掛合部（突出爪）19aである。このように突出爪の形状にすることにより係合凹部25ｆとの密着度は高まり、両者の嵌合の度合いは堅固になる。
なお、図８において前述の図６のものと機能、性質又は特徴等が同一又は均等構成と考えられる部分には、前述の図６と同一の符号にアルファベットのｆを付して重複する説明を省略した。

反射器と放射器と複数の導波器との配列、位置関係を示す平面図。反射器と放射器と複数の導波器との配列、位置関係を示す側面図。ブームと第１導波器と第２導波器とボルトナットの関係を示す一部破断分解図。ブームと共通本体とエレメントとの位置関係を示す部分平面図。ブームと共通本体とエレメントとの位置関係を示す一部破断正面図。ブームと共通本体と係合凹部と掛合部と押出杆と突出型部との関係を示す一部破断図。導波器におけるブーム貫通用の透孔に中空のブームを差通し、ブームの側から、導波器における係合凹部に向けて掛合部を突出させる場合に加工具を用いて行う場合の説明用一部破断面図を示し、（Ａ）は、掛合部を突出させる以前の状態を示し、（Ｂ）は、掛合部を突出させた後の状態を示す図。ブームと共通本体と係合凹部と異なる事例の掛合部との関係を示す一部破断図。

符号の説明

１・・・アンテナ、３・・・ブーム、５・・・放射器、６・・・反射器、７・・・導波器、７ａ・・・第１導波器、７ｂ・・・第２導波器、８・・・本体、８ａ・・・第１本体、８ｂ・・・第２本体、９・・・貫通孔、１０・・・ボルト、１１・・・ナット、１２・・・エレメント、１５・・・ブーム、１６・・・管壁、１７・・・外周面、１８・・・内面、１９・・・係合部（膨出部、突出片）、２０・・・導波器、 20ａ・・・第１導波器、 20ｂ・・・第２導波器、２１・・・共通本体、 21ａ・・・第１本体、 21ｂ・・・第２本体、２７・・・エレメント（素子）。

Claims

中空のブームには、軸心方向に間隔を隔てて複数の導波器を列設し、
上記各導波器においては、ブームを挟んで一方の側に第１導波器を、他方の側に第２導波器を位置させ、それらの第１導波器と第２導波器にあっては、夫々ブームに連繋させる第１本体及び第２本体と、夫々の本体の両側から夫々ブームの軸線に直交する面方向を外に向けて突出させたエレメントを備え、
上記第１本体と第２本体とは一体に形成して共通本体を構成し、その共通本体の中央位置には上記ブームの外径に対応させた内径のブーム貫通用の透孔を設け、上記透孔の内面には、上記ブームから突出させる掛合部と掛合いさせる為の係合凹部を備えさせ、
さらに上記透孔には上記ブームを貫通させた状態で、上記ブームの側から上記係合凹部に向けて掛合部を突出させることによって、共通本体のブームの軸線方向への移動と、ブームを中心とする回動を阻止するようにしてあることを特徴とするアンテナ。
中空のブームと、中空のブームに装着する為の複数の導波器を用意し、上記各導波器は、ブームを挟んで一方の側に位置させる第１導波器と、他方の側に位置させる第２導波器とを備え、それらの第１導波器と第２導波器におけるブーム連繋用の第１本体及び第２本体とは一体に形成して共通本体を構成し、その共通本体の中央位置には上記ブームの外径に対応させた内径のブーム貫通用の透孔を設け、上記透孔の内面には、上記ブームから突出させる掛合部と掛合いさせる為の係合凹部を備えさせておき、次に、
上記複数の導波器における各ブーム貫通用の透孔に上記中空のブームを差通し、かつ、複数の導波器は所定の間隔を隔てて配列し、上記ブームの側から、各導波器における夫々の係合凹部に向けて掛合部を突出させることによって、共通本体のブームの軸線方向への移動と、ブームを中心とする回動を阻止するようにしてあることを特徴とするアンテナの製法。