JP4704844B2 - Discone antenna - Google Patents

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Description

本発明はディスコーンアンテナに関し、特に、携帯電話、無線ローカルエリアネットワーク(無線LAN)や超広帯域無線(UWB)等に好適に改良したディスコーンアンテナに関する。   The present invention relates to a discone antenna, and more particularly to a discone antenna that is suitably improved for a mobile phone, a wireless local area network (wireless LAN), an ultra wideband wireless (UWB), and the like.

携帯電話システムや無線LANシステムでは、基幹回線に接続された基地局や中継局と携帯電話機等との間を電波を使用して接続して通信ネットワークを構築している。   In a mobile phone system or a wireless LAN system, a communication network is constructed by connecting a base station or relay station connected to a trunk line and a mobile phone using radio waves.

しかしながら、携帯電話機や情報端末機器の使用に許諾されている電波形式、電波強度、使用周波数等による電波伝搬特性や使用場所等によって通信が困難な場所が生じている。例えば、地下街やビルの中などでは、外部の該当エリアの基地局からの電波が入りにくいため、携帯電話やインターネット等の使用が困難である。   However, there are places where communication is difficult due to radio wave propagation characteristics, usage locations, etc. depending on the radio wave format, radio wave intensity, frequency used, etc., which are permitted for use of mobile phones and information terminal devices. For example, in underground malls and buildings, it is difficult to use a mobile phone or the Internet because radio waves from a base station in a corresponding external area are difficult to enter.

この対策としては、地下街やビルの中などに中継器を配置し、外部の基地局や当該場所に設置された屋内回線と携帯電話機等とを中継するシステムが有力である。当該中継器は、概略、回線に接続される無線通信装置と天井などに配置される複数のアンテナとによって構成される。例えば、特開平8−204425号公報には天井に取り付ける移動電話の基地局アンテナの例が開示されている。
特開平8−204425号公報
As a countermeasure against this, a system that relays repeaters in an underground shopping center or a building and relays between an external base station or an indoor line installed in the place and a mobile phone or the like is promising. The repeater generally includes a wireless communication device connected to a line and a plurality of antennas arranged on a ceiling or the like. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-204425 discloses an example of a base station antenna of a mobile phone attached to a ceiling.
JP-A-8-204425

しかしながら、携帯電話や情報端末機器の通信サービスを提供する通信事業者は複数あり、複数の電波が使用されている。中継器には各事業者の複数の通信電波を中継することが望まれる。また、携帯電話や情報端末機器の出力電波や当該中継器に許容される出力電波は10[mW]程度の微弱なものである。このため、中継器に使用されるアンテナには、広帯域特性で送受信効率の良いアンテナが必要とされる。具体的には、複数の通信電波を含む範囲全体においてSWR(定在波比)が2以下であることが求められる。また、特定の帯域においては、SWRが1.5以下であることが求められる。   However, there are a plurality of communication providers that provide communication services for mobile phones and information terminal devices, and a plurality of radio waves are used. It is desirable for the repeater to relay a plurality of communication radio waves from each operator. Further, the output radio waves of mobile phones and information terminal devices and the output radio waves allowed for the relay are as weak as about 10 [mW]. For this reason, an antenna used for a repeater is required to have a broadband characteristic and good transmission / reception efficiency. Specifically, the SWR (standing wave ratio) is required to be 2 or less over the entire range including a plurality of communication radio waves. In a specific band, SWR is required to be 1.5 or less.

よって、本発明は広帯域特性で高効率のアンテナを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a highly efficient antenna with wideband characteristics.

また、本発明は広帯域特性で高効率のアンテナであって、天井などに設置容易な小型コンパクトなアンテナを提供することを目的とする。   Another object of the present invention is to provide a small and compact antenna that is a broadband antenna with high efficiency and can be easily installed on a ceiling or the like.

上記目的を達成するために本発明のディスコーンアンテナは、板状導体を含むディスク部と、円錐状導体を含むコーン部と、上記板状導体の中心部と上記円錐状導体の頭頂部とにそれぞれ設定される給電端と、上記板状導体と上記円錐状導体の頭頂部相互間に接続されるアンテナの周波数特性調整回路と、を備え、上記周波数特性調整回路は、使用周波数帯域の低域特性を設定するインダクタと、使用周波数帯域の高域特性を設定するキャパシタと、を含むIn order to achieve the above object, the discone antenna of the present invention includes a disk portion including a plate-shaped conductor, a cone portion including a conical conductor, a central portion of the plate-shaped conductor, and a top portion of the conical conductor. A feed end set respectively, and a frequency characteristic adjustment circuit of an antenna connected between the tops of the plate-like conductor and the conical conductor, and the frequency characteristic adjustment circuit has a low frequency range of a use frequency band. It includes an inductor that sets the characteristics and a capacitor that sets the high frequency characteristics of the used frequency band .

かかる構成とすることにより、一般に広帯域特性であるが、送信時の高利得を得にくいディスコーンアンテナの特性を改善することが可能となる。また、同じ形状のディスコーンアンテナを用いて異なる周波数特性を得ることが可能となる。   By adopting such a configuration, it is possible to improve the characteristics of a discone antenna that generally has a wide band characteristic but is difficult to obtain a high gain at the time of transmission. Also, different frequency characteristics can be obtained using discone antennas having the same shape.

好ましくは、上記円錐状導体はそのスロープの途中から水平方向に展開している。それにより、アンテナの高さを低くすることができ、アンテナ装置全体をコンパクトに構成することが可能となって都合がよい。   Preferably, the conical conductor extends in the horizontal direction from the middle of the slope. Thereby, the height of the antenna can be reduced, and the entire antenna device can be configured compactly, which is convenient.

円錐状導体はそのスロープの下端から上方に60%程度の部分まで、水平方向に展開する(折り曲げる)ことが可能である。このようにしても、所要のSWR特性を得ることが可能であり、よりアンテナ装置をコンパクトに形成することが可能となる。よりディスク部に近い部分で円錐状導体を水平展開すると、当該展開部分をディスク部とのキャパシタ成分として機能させることも可能となる。   The conical conductor can expand (bend) in the horizontal direction from the lower end of the slope to a portion of about 60% upward. Even in this case, the required SWR characteristics can be obtained, and the antenna device can be more compactly formed. If the conical conductor is horizontally developed at a portion closer to the disk portion, the developed portion can also function as a capacitor component with the disk portion.

好ましくは、上記板状導体の直径Aと上記円錐状導電体のスロープ長Bとの比が広帯域特性を得るディスコーンアンテナの最適値(例えば、A:B=0.2λ:0.3λ)から外れるように設定される。ここで、λはアンテナの使用可能下限周波数の波長である。それにより、ディスコーンアンテナの周波数特性がくずれ、インピーダンス挿入による周波数特性の変更が可能となる。   Preferably, the ratio between the diameter A of the plate conductor and the slope length B of the conical conductor is from an optimum value of a discone antenna (for example, A: B = 0.2λ: 0.3λ) that obtains wideband characteristics. Set to deviate. Here, λ is the wavelength of the usable lower limit frequency of the antenna. Thereby, the frequency characteristic of the discone antenna is broken, and the frequency characteristic can be changed by inserting the impedance.

好ましくは、上記周波数特性調整回路は、使用周波数帯域の低域特性を設定するインダクタと、使用周波数帯域の高域特性を設定するキャパシタと、を含む。それにより、使用周波数帯域におけるSWR特性(アンテナ利得特性)を改善することが可能となる。   Preferably, the frequency characteristic adjusting circuit includes an inductor that sets a low frequency characteristic of a use frequency band and a capacitor that sets a high frequency characteristic of the use frequency band. Thereby, it is possible to improve the SWR characteristic (antenna gain characteristic) in the used frequency band.

好ましくは、上記板状導電体の直径がアンテナの使用可能下限周波数の波長λに対して0.08〜0.2波長、より好ましくは、0.13波長である。   Preferably, the diameter of the plate-like conductor is 0.08 to 0.2 wavelength, more preferably 0.13 wavelength with respect to the wavelength λ of the usable lower limit frequency of the antenna.

好ましくは、上記円錐状導電体のスロープ長がアンテナの使用周波数帯域の下限周波数の波長に対して0.32〜0.5波長、より好ましくは0.3波長である。   Preferably, the slope length of the conical conductor is 0.32 to 0.5 wavelength, more preferably 0.3 wavelength with respect to the wavelength of the lower limit frequency of the use frequency band of the antenna.

好ましくは、上記円錐状導電体の下側1/3がスロープの途中から水平方向に展開している。それにより、アンテナ高さを低くして天井などに設置容易な形状、例えば円錐台形状とすることができる。 Preferably, the lower one third of the conical conductor extends in the horizontal direction from the middle of the slope. Thereby, the height of the antenna can be lowered to make it easy to install on the ceiling, for example, a truncated cone shape.

本発明のディスコーンアンテナによれば、ディスコーンアンテナのディスク部のサイズを通常値よりも小とし、ディスク部とコーン部との比率を最適値から外して、(最適値では)定入力インピーダンス特性であるディスコーンアンテナの周波数特性が付加されるインピーダンスによって変化するようにする。そして、周波数特性調整回路によって所要の周波数特性を設定する。それにより、外形が同じディスコーンアンテナを用いて複数の周波数帯域特性を設定することができる。そして、選択した所要周波数帯域全般に渡ってSWRが2以下となるアンテナを得ることが可能となる。   According to the discone antenna of the present invention, the size of the disc portion of the discone antenna is made smaller than the normal value, the ratio of the disc portion and the cone portion is removed from the optimum value, and (at the optimum value) constant input impedance characteristics The frequency characteristic of the discone antenna is changed according to the added impedance. Then, a required frequency characteristic is set by the frequency characteristic adjusting circuit. Thereby, a plurality of frequency band characteristics can be set using discone antennas having the same outer shape. An antenna having an SWR of 2 or less over the selected required frequency band can be obtained.

(ディスコーンアンテナ)
以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ説明する。
(Discorn antenna)
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

まず、ディスコーンアンテナについて説明する。   First, the discone antenna will be described.

図1は、ディスコーンアンテナの形状を示しており、円板状(disk)の導体であるディスク部10と、円錐状(cone)の導体であるコーン部20とを組み合わせ、同軸ケーブル40の中心導体42をディスク部の中心に接続し、外部導体を44をコーン部20の頂部に接続している。   FIG. 1 shows the shape of a discone antenna. A disk portion 10 that is a disk-shaped conductor and a cone portion 20 that is a conical conductor are combined to form the center of a coaxial cable 40. The conductor 42 is connected to the center of the disk portion, and the outer conductor 44 is connected to the top of the cone portion 20.

ディスコーンアンテナは、無限長バイコニカルアンテナを実用的な形に変形したものである。無限長バイコニカルアンテナは自己相似形アンテナの代表的なものであり、入力インピーダンスが周波数に無関係で一定であるという特徴を有する。このため、ディスコーンアンテナは非常に広帯域性で、入力インピーダンスは50[Ω]で略一定である。同軸ケーブルは、波動インピーダンスが75[Ω]や50[Ω]のものが市販されており、50[Ω]の同軸ケーブルをディスコーンアンテナに直結して使用することができる利点がある。   The discone antenna is a practically modified version of an infinite-length biconical antenna. The infinite length biconical antenna is a typical self-similar antenna, and has a characteristic that the input impedance is constant regardless of the frequency. For this reason, the discone antenna has a very wide band and the input impedance is substantially constant at 50 [Ω]. Coaxial cables having a wave impedance of 75 [Ω] or 50 [Ω] are commercially available, and there is an advantage that a coaxial cable of 50 [Ω] can be directly connected to a discone antenna.

このような、ディスコーンアンテナは、垂直偏波、全方向性であり、固定局用の広帯域受信や特定の特性の良い周波数部分を送信に用いる送受信用アンテナ等として使用される。   Such a discone antenna is vertically polarized and omnidirectional, and is used as a wideband reception for a fixed station or a transmission / reception antenna that uses a frequency portion with good specific characteristics for transmission.

(実施例1)
図2は、本発明の第1の実施例を示している。同図において、図1と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
Example 1
FIG. 2 shows a first embodiment of the present invention. In the figure, parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

本実施例では、ディスク部10の直径A、コーン部20の長さ(スロープ)B、インダクタンスL、キャパシタンスCの値の設定によって所要の周波数帯域(幅)のSWRを1.5以下とし、あるいは広い周波数範囲においてSWRを2以下に保つことを目的とする。具体的には、実施例のディスコーンアンテナは、携帯電話機用周波数帯である800MHz帯、1500MHz帯、2000MHz帯の複数バンドに対応するアンテナとして設計される。   In the present embodiment, the SWR of the required frequency band (width) is set to 1.5 or less by setting the values of the diameter A of the disk portion 10, the length (slope) B, the inductance L, and the capacitance C of the cone portion 20, or The object is to keep the SWR at 2 or less over a wide frequency range. Specifically, the discone antenna of the embodiment is designed as an antenna corresponding to a plurality of bands of 800 MHz band, 1500 MHz band, and 2000 MHz band that are frequency bands for mobile phones.

このため、本発明では、ディスコーンアンテナのディスク部10の直径Aとコーン部20のスロープ長Bとの比(A:B)が実験的あるいは経験的な最適値(通常値)である、0.2λ:0.3λから外れる設定とするため、ディスク部10の直径Aをその60%程度の0.13λに設定する。なお、スロープ長Bによって使用周波数帯域の下限波長が決定される。このようなパラメータ設定にすることで、最適条件では定入力インピーダンスで広帯域特性を示すディスコーンアンテナの周波数特性が外部接続インピーダンスの影響を受けるようになる。なお、コーン部20のスロープ長B=0.3λ、コーン部の半頂角=45度で通常のディスコーンアンテナと同様である。   Therefore, in the present invention, the ratio (A: B) of the diameter A of the disc portion 10 of the discone antenna to the slope length B of the cone portion 20 is an experimental or empirical optimum value (normal value). .2λ: In order to make the setting deviate from 0.3λ, the diameter A of the disk portion 10 is set to 0.13λ which is about 60%. The lower limit wavelength of the used frequency band is determined by the slope length B. By setting the parameters as described above, the frequency characteristics of the discone antenna exhibiting the broadband characteristics with the constant input impedance under the optimum conditions are affected by the external connection impedance. The slope length B of the cone part 20 is 0.3λ and the half apex angle of the cone part is 45 degrees, which is the same as that of a normal discone antenna.

次に、図2に示すように、アンテナの給電部にインダクタンスL及びキャパシタンスCの並列接続回路からなる周波数特性調整回路30を設けて、SWRの周波数特性の設定を行っている。インダクタンスLは低域調整用であり、インダクタンスLの値によって低域のSWRを改善する。キャパシタンスCは高域調整用であり、インダクタンスLによって悪化する高域のSWR特性を改善する。ディスコーンアンテナは基本的に広帯域性であるので、下限周波数の3倍程度の周波数帯域幅で特性を改善することができる。   Next, as shown in FIG. 2, a frequency characteristic adjusting circuit 30 including a parallel connection circuit of an inductance L and a capacitance C is provided in the power feeding portion of the antenna to set the frequency characteristics of the SWR. The inductance L is for low frequency adjustment, and the low frequency SWR is improved by the value of the inductance L. Capacitance C is for high-frequency adjustment, and improves the high-frequency SWR characteristics that are deteriorated by inductance L. Since the discone antenna is basically broadband, the characteristics can be improved with a frequency bandwidth about three times the lower limit frequency.

上述したディスク部10は、例えば、印刷配線回路基板(PCB)によって構成することができ、円板導体は当該基板の片面に形成された金属導体によって形成される。また、インダクタンスLは当該基板の反対面に形成されたインダクタンスパターンにより形成することができる。   The disk part 10 mentioned above can be comprised by a printed wiring circuit board (PCB), for example, and a disk conductor is formed of the metal conductor formed in the single side | surface of the said board | substrate. The inductance L can be formed by an inductance pattern formed on the opposite surface of the substrate.

コーン部30は、後述の図6に示すように、円錐状導体のスロープの途中から水平方向に展開することができる。このように折り曲げても、同様のSWRの周波数特性である。円錐状導体のスロープの下端から上方に60%程度までのスロープ長の部分を途中から折り曲げても、下限周波数foの3倍程度の3foの周波数範囲内では、SWRの周波数特性への影響が少ない。また、周波数特性調整回路30によって特性を調整することが可能である。よって、この特徴をアンテナ装置のコンパクト化に利用することができる。
周波数特性調整回路30の、キャパシタンスCは円板導体とコーン部30の頂部との結合によって形成することができる。また、コーン部30の展開部分を大きくした場合には、ディスク部10と当該展開部分とによってキャパシタCを形成することができる。
As shown in FIG. 6 described later, the cone portion 30 can be developed in the horizontal direction from the middle of the slope of the conical conductor. Even when bent in this way, the frequency characteristics of the SWR are the same. Even if the slope length part of about 60% is bent upward from the lower end of the slope of the conical conductor, the influence on the frequency characteristics of the SWR is small within the frequency range of 3fo, which is about three times the lower limit frequency fo. . Further, the characteristics can be adjusted by the frequency characteristic adjusting circuit 30. Therefore, this feature can be used to make the antenna device compact.
The capacitance C of the frequency characteristic adjusting circuit 30 can be formed by coupling the disk conductor and the top of the cone portion 30. Further, when the expanded portion of the cone portion 30 is enlarged, the capacitor C can be formed by the disk portion 10 and the expanded portion.

図3は、ディスコーンアンテナを810〜960[MHz]、1470〜1530[MHz]の2つの周波数帯域で使用する2周波用アンテナとして設計した場合のSWR特性を示している。   FIG. 3 shows SWR characteristics when the discone antenna is designed as a two-frequency antenna that is used in two frequency bands of 810 to 960 [MHz] and 1470 to 1530 [MHz].

この場合のアンテナパラメータは、ディスク部の直径A=0.13λ、コーン部のスロープ長B=0.3λ、コーン部の半頂角=45度、インダクタL=5[nH]、キャパシタC=3[pF]である。   The antenna parameters in this case are: disk portion diameter A = 0.13λ, cone portion slope length B = 0.3λ, cone portion half apex angle = 45 degrees, inductor L = 5 [nH], capacitor C = 3 [PF].

図3は、このアンテナに供給電力10[mW]の高周波信号を供給し、周波数を600[MHz]〜2.5[GHz]まで掃引したときのSWR特性をオシロスコープで観察したものである。   FIG. 3 shows the SWR characteristics observed with an oscilloscope when a high-frequency signal having a power supply of 10 [mW] is supplied to the antenna and the frequency is swept from 600 [MHz] to 2.5 [GHz].

同図中、縦軸はSWR値であり、一目盛りが0.2である。横軸は周波数であり、一目盛りは190[MHz]である。グラフ中に三角印で示されているマーカー1は810[MHz]、マーカー2は958[MHz]、マーカー3は1429[MHz]、マーカー4は1501[MHz]、マーカー5は1920[MHz]、マーカーは2170[MHz]をそれぞれ示している。 In the figure, the vertical axis represents the SWR value, and the scale is 0.2. The horizontal axis is frequency, and one scale is 190 [MHz]. Marker 1 indicated by a triangle in the graph is 810 [MHz], marker 2 is 958 [MHz], marker 3 is 1429 [MHz], marker 4 is 1501 [MHz], marker 5 is 1920 [MHz], The marker 6 indicates 2170 [MHz].

同図のSWR特性から判るように、実施例1のディスコーンアンテナによれば、2つの周波数帯域の全帯域においてSWR1.5以下となる良好な特性を得ている。因みに、SWR1.5は電力効率が96%に相当する。   As can be seen from the SWR characteristics of the figure, according to the discone antenna of the first embodiment, good characteristics of SWR 1.5 or less are obtained in all the two frequency bands. Incidentally, SWR1.5 corresponds to a power efficiency of 96%.

(実施例2)
図4は、本発明の第2の実施例を示しており、上述したディスコーンアンテナを810〜960[MHz]、1470〜1530[MHz]、1900〜2200MHzの3つの周波数帯域で使用する3周波用アンテナとして設計した場合のSWR特性を示している。
(Example 2)
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention, in which the above-described discone antenna is used in three frequency bands of 810 to 960 [MHz], 1470 to 1530 [MHz], and 1900 to 2200 MHz. The SWR characteristic at the time of designing as an antenna is shown.

この場合のアンテナパラメータは、ディスク部の直径A=0.13λ、コーン部のスロープ長B=0.3λ、コーン部の半頂角=45度、インダクタL=3[nH]、キャパシタC=1[pF]である。   The antenna parameters in this case are: disk portion diameter A = 0.13λ, cone portion slope length B = 0.3λ, cone portion half apex angle = 45 degrees, inductor L = 3 [nH], capacitor C = 1. [PF].

図4は、このアンテナに供給電力10[mW]の高周波信号を供給し、周波数を600[MHz]〜2.5[GHz]まで掃引したときのSWR特性をオシロスコープで観察したものである。なお、マーカー1〜6の周波数は、図3と同様である。   FIG. 4 shows the SWR characteristics observed with an oscilloscope when a high-frequency signal having a power supply of 10 [mW] is supplied to the antenna and the frequency is swept from 600 [MHz] to 2.5 [GHz]. In addition, the frequency of the markers 1-6 is the same as that of FIG.

同図に示されるように、3周周波数帯域の全帯域においてSWR1.8以下(電力効率92%以上)の性能が得られている。しかも、810〜960[MHz]、1470〜1530[MHz]の2周波数帯域においては、1.6以下であり、良好である。   As shown in the figure, the performance of SWR 1.8 or less (power efficiency 92% or more) is obtained in all the three frequency bands. Moreover, in two frequency bands of 810 to 960 [MHz] and 1470 to 1530 [MHz], it is 1.6 or less, which is favorable.

なお、実施例2においても、コーン部30は、後述の図6に示すように、円錐状導体のスロープの途中から水平方向に展開することができる。このように折り曲げても、同様のSWRの周波数特性である。円錐状導体のスロープの下端から上方に60%程度までのスロープ長の部分を途中から折り曲げても、下限周波数foの3倍程度の3foの周波数範囲内では、SWRの周波数特性への影響が少ない。また、周波数特性調整回路30によって特性を調整することが可能である。よって、この特徴をアンテナ装置のコンパクト化に利用することができる。
周波数特性調整回路30の、キャパシタンスCは円板導体とコーン部30の頂部との結合によって形成することができる。また、コーン部30の展開部分を大きくした場合には、ディスク部10と当該展開部分とによってキャパシタCを形成することができる。
Also in Example 2, the cone part 30 can be developed in the horizontal direction from the middle of the slope of the conical conductor, as shown in FIG. Even when bent in this way, the frequency characteristics of the SWR are the same. Even if the slope length part of about 60% is bent upward from the lower end of the slope of the conical conductor, the influence on the frequency characteristics of the SWR is small within the frequency range of 3fo, which is about three times the lower limit frequency fo. . Further, the characteristics can be adjusted by the frequency characteristic adjusting circuit 30. Therefore, this feature can be used to make the antenna device compact.
The capacitance C of the frequency characteristic adjusting circuit 30 can be formed by coupling the disk conductor and the top of the cone portion 30. Further, when the expanded portion of the cone portion 30 is enlarged, the capacitor C can be formed by the disk portion 10 and the expanded portion.

(比較例)
図5は比較例として、通常のアンテナパラメータでマイクロ波帯用に製作したディスコーンアンテナのSWRの周波数特性例を示している。
(Comparative example)
FIG. 5 shows, as a comparative example, an example of the SWR frequency characteristics of a discone antenna manufactured for a microwave band with normal antenna parameters.

一般的に、ディスコーンアンテナは、アンテナの使用可能な下限周波数の波長に対して直径0.2波長のディスク部と、長さ0.3波長のコーン部とで構成する。   In general, a discone antenna is composed of a disc portion having a diameter of 0.2 wavelength and a cone portion having a length of 0.3 wavelength with respect to the wavelength of the lower limit frequency at which the antenna can be used.

そこで、比較例のアンテナパラメータは、ディスク部の直径A=0.2λ、コーン部のスロープ長B=0.3λ、コーン部の半頂角=45度としている。通常の使い方である波動インピーダンス50[Ω]の同軸ケーブルをアンテナの給電点に直結した。周波数特性調整回路30は設けていない。このアンテナに供給電力10[mW]の高周波信号を供給し、周波数を600[MHz]〜2.5[GHz]まで掃引したときのSWRをオシロスコープで観察したものである。   Therefore, the antenna parameters of the comparative example are set such that the diameter A of the disk portion is 0.2λ, the slope length B of the cone portion is B = 0.3λ, and the half apex angle of the cone portion is 45 degrees. A coaxial cable with a wave impedance of 50 [Ω], which is the usual usage, was directly connected to the feeding point of the antenna. The frequency characteristic adjusting circuit 30 is not provided. The SWR is observed with an oscilloscope when a high frequency signal with a power supply of 10 [mW] is supplied to the antenna and the frequency is swept from 600 [MHz] to 2.5 [GHz].

同図中、縦軸はSWR値であり、一目盛りが0.2である。横軸は周波数であり、一目盛りは190[MHz]である。グラフ中に三角印で示されているマーカー1は810[MHz]、マーカー2は958[MHz]、マーカー3は1429[MHz]、マーカー4は1501[MHz]、マーカー5は1920[MHz]、マーカーは2170[MHz]を示している。 In the figure, the vertical axis represents the SWR value, and the scale is 0.2. The horizontal axis is frequency, and one scale is 190 [MHz]. Marker 1 indicated by a triangle in the graph is 810 [MHz], marker 2 is 958 [MHz], marker 3 is 1429 [MHz], marker 4 is 1501 [MHz], marker 5 is 1920 [MHz], The marker 6 indicates 2170 [MHz].

同図から判るように、通常の構成では、800MHz〜2GHzにおいてSWRが1.8〜2.4程度あり、全帯域においてSWR2以下となるべき条件をクリアすることができない。また、800MHz帯及び1500MHz帯の携帯電話の周波数帯域では、好ましくは、SWR1.5が求められるところ、1.8程度が限界である。   As can be seen from the figure, in the normal configuration, the SWR is about 1.8 to 2.4 at 800 MHz to 2 GHz, and the condition that should be less than or equal to SWR2 in the entire band cannot be cleared. Moreover, in the frequency band of the mobile phone in the 800 MHz band and the 1500 MHz band, SWR 1.5 is preferably obtained, but about 1.8 is the limit.

(実施例3)
図6は、本発明の第3の実施例を示しており、ディスコーンアンテナを小型化する例を説明する説明図である。同図において、図1と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
(Example 3)
FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention, and is an explanatory diagram for explaining an example of downsizing a discone antenna. In the figure, parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

この実施例では、上述した本発明に係るディスコーンアンテナのコーン部20の下部30%程度(約1/3)を水平方向に折り曲げてアンテナ全体の高さを低くしている。このようにしても、使用可能な低域周波数foの3倍程度の周数帯域幅3foでは、特性に影響がでない。   In this embodiment, about 30% (about 1/3) of the lower portion of the cone portion 20 of the above-described discone antenna according to the present invention is bent in the horizontal direction to reduce the height of the entire antenna. Even in this case, the frequency bandwidth 3fo which is about three times the usable low frequency fo has no effect on the characteristics.

なお、前述したように、実例1及び2の構成において、コーン部20の水平方向への折り曲げは、コーン部20の下端から上方へ60% 程度(約2/3)までを水平方向に折り曲げても、アンテナの周波数特性があまり変化しない(展開しないものとの差がない)。よって、アンテナ全体の高さをより低くすることができる。
上述したように、実施例は、周波数特性調整回路を備えるので、ディスク部と変形コーン部とのサイズ比率の最適値からのアンバランス状態でSWRの周波数特性を調整することができる。
As described above, in the configuration of the implementation examples 1 and 2, bent in the horizontal direction of the cone portion 20, from the lower end of the cone portion 20 to 60% of the upward (about 2/3) in the horizontal direction Even if it is bent, the frequency characteristics of the antenna do not change much (there is no difference from the unexpanded one) Therefore, the height of the whole antenna can be further reduced.
As described above, since the embodiment includes the frequency characteristic adjusting circuit, the frequency characteristic of the SWR can be adjusted in an unbalanced state from the optimum value of the size ratio between the disk portion and the deformed cone portion.

図7は、図6に示した変形ディスコーンアンテナをドームに収めた例を説明する断面図である。図7において、図6と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明を省略する。   FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining an example in which the modified discone antenna shown in FIG. 6 is housed in a dome. 7, parts corresponding to those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図7に示すように、ディスコーンアンテナは円形の絶縁物であるベースプレート110の上に取り付けられ、ポット状のドーム120で覆われる。図示しない高周波電源に接続された同軸ケーブルがコネクタ130に接続される。コネクタ130とディスコーンアンテナの給電点とは内部の同軸ケーブル44で接続される。   As shown in FIG. 7, the discone antenna is mounted on a base plate 110 that is a circular insulator and is covered with a pot-shaped dome 120. A coaxial cable connected to a high frequency power source (not shown) is connected to the connector 130. The connector 130 and the feeding point of the discone antenna are connected by an internal coaxial cable 44.

実施例のディスコーンアンテナはディスク部10が一般的な直径の長さの60%程度であり、高さが2/3程度であるので、例えば、高さが80mm、底部の幅が200mm程度であり、アンテナ装置全体を小型コンパクトに構成することができる。   In the discone antenna of the embodiment, since the disk portion 10 is about 60% of the length of a general diameter and the height is about 2/3, for example, the height is 80 mm and the bottom width is about 200 mm. In addition, the entire antenna device can be made compact and compact.

このように組み立てられたアンテナ装置100は、逆向きにして地下街やビル内の天井に取り付けられ、使用される。   The antenna device 100 assembled in this way is attached to the ceiling in an underground shopping mall or building in the reverse direction and used.

なお、実施例では、板状体によって構成されたディスコーンアンテナについて説明したが、これを線状の放射状の素子によって構成することができる。これも、ディスコーンアンテナに属する。   In addition, although the Example demonstrated the discone antenna comprised by the plate-shaped object, this can be comprised by a linear radial element. This also belongs to the discone antenna.

以上説明したように、本発明の実施例によれば、ディスコーンアンテナのディスク部の直径を約0.13波長程度にして、ディスコーンアンテナにおけるディスク部とコーン部との最適条件(例えば、最適比率A:B=0.2λ:0.3λ)から外し、安定した広帯域特性を持つ状態からディスコーンアンテナの特性が接続されたインダクタンス及びキャパシタンスによる影響を受ける状態にして、インダクタンスによって低域のSWR特性が改善するように調整し、この調整に伴って悪化する高域のSWR特性をキャパシタによって改善するようにしたので所要の比較的に広範囲の周波数帯域で良好なSWR特性を有するディスコーンアンテナを得ることが可能となる。 As described above, according to the embodiment of the present invention, the diameter of the disc portion of the discone antenna is set to about 0.13 wavelength, and the optimum condition of the disc portion and the cone portion in the discone antenna (for example, the optimum condition) The ratio A: B = 0.2λ: 0.3λ) is changed from a state having a stable broadband characteristic to a state in which the characteristics of the discone antenna are affected by the connected inductance and capacitance, and the low-frequency SWR is caused by the inductance. Since the capacitor is adjusted so as to improve the characteristics, and the high-frequency SWR characteristics that deteriorate with this adjustment are improved by the capacitor, a discone antenna having good SWR characteristics in a relatively wide frequency band as required Can be obtained.

また、ディスコーンアンテナのコーン部を水平方向に展開させることによって、アンテナ装置の高さを低くして、コンパクトなアンテナ装置を得ることが可能となり、天井面等に設置する場合に都合がよい。   Further, by expanding the cone portion of the discone antenna in the horizontal direction, the height of the antenna device can be reduced, and a compact antenna device can be obtained, which is convenient when installed on a ceiling surface or the like.

図1は、ディスコーンアンテナを説明する説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining a discone antenna. 図2は、実施例のディスコーンアンテナの特徴を説明する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the characteristics of the discone antenna of the embodiment. 図3は、第1の実施例のSWR特性を説明するグラフである。FIG. 3 is a graph for explaining the SWR characteristics of the first embodiment. 図4は、第2の実施例のSWR特性を説明するグラフである。FIG. 4 is a graph for explaining the SWR characteristics of the second embodiment. 図5は、比較例のSWR特性を説明するグラフである。FIG. 5 is a graph for explaining the SWR characteristics of the comparative example. 図6は、第3の実施例を説明する説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the third embodiment. 図7は、第3の実施例のアンテナを組み立てた状態を説明する断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the assembled state of the antenna of the third embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 ディスク部、20 コーン部、30 周波数調整回路 40 同軸ケーブル 10 disk section, 20 cone section, 30 frequency adjustment circuit 40 coaxial cable

Claims (5)

板状導体を含むディスク部と、
円錐状導体を含むコーン部と、
前記板状導体の中心部と前記円錐状導体の頭頂部とにそれぞれ設定される給電端と、
前記板状導体と前記円錐状導体の頭頂部相互間に接続されるアンテナの周波数特性調整回路と、を備え
前記周波数特性調整回路は、使用周波数帯域の低域特性を設定するインダクタと、使用周波数帯域の高域特性を設定するキャパシタと、を含むディスコーンアンテナ。
A disk portion including a plate-shaped conductor;
A cone portion including a conical conductor;
A feeding end set to each of a central portion of the plate-like conductor and a top portion of the conical conductor;
And a frequency characteristic adjusting circuit of an antenna which is connected between the top portion mutually the conical conductor and said plate-shaped conductor,
The frequency characteristic adjusting circuit is a discone antenna including an inductor that sets a low frequency characteristic of a use frequency band and a capacitor that sets a high frequency characteristic of a use frequency band .
前記円錐状導体がそのスロープの途中から水平方向に展開している、請求項1に記載のディスコーンアンテナ。   The discone antenna according to claim 1, wherein the conical conductor extends in the horizontal direction from the middle of the slope. 前記板状導体の直径と前記円錐状導電体のスロープ長との比が広帯域特性を得るディスコーンアンテナの最適値から外れるように設定される、請求項1又は2に記載のディスコーンアンテナ。   The discone antenna according to claim 1 or 2, wherein a ratio between a diameter of the plate-like conductor and a slope length of the conical conductor is set so as to deviate from an optimum value of the discone antenna that obtains a broadband characteristic. 前記板状導電体の直径がアンテナの使用可能下限周波数の波長λに対して0.13λであり、前記円錐状導電体のスロープ長が0.3λである、請求項1乃至のいずれかに記載のディスコーンアンテナ。 The diameter of the plate-like conductor is 0.13λ to the wavelength λ of the available lower limit frequency of the antenna, the slope length of the conical conductor is 0.3Ramuda, in any one of claims 1 to 3 Discone antenna described. 前記円錐状導電体の下側1/3が水平方向に展開している、請求項1乃至のいずれかに記載のディスコーンアンテナ。 The discone antenna according to any one of claims 1 to 4 , wherein a lower side 1/3 of the conical conductor is expanded in a horizontal direction.
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