JP4822288B2 - ダイポールアンテナ及びこれを用いた無線通信機 - Google Patents

Description

この発明は、無線通信機に用いて好適なダイポールアンテナに係り、特にモノポールアンテナを用いる無線通信機に比較して基地局までの通信可能距離が長い高性能の無線通信機に用いて好適な小型のダイポールアンテナに関する。

本明細書において、無線通信機とは、例えば波数帯域として極超短波帯（ＵＨＦ、Ultra High Frequency、３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ）のマイクロ波周波数帯域の無線通信機をいい、移動端末の形状が持ち運び可能な携帯無線機や携帯電話機を含む概念とする。そして、無線通信機の一類型として携帯電話のような無線通信機器が知られており、周波数帯域は８００ＭＨｚや１．５ＧＨｚ等が用いられている。そして、携帯電話などの携帯通信機器では、小形軽量化を図るためアンテナ素子としてモノポールアンテナや、誘電体材料からなる基体表面に放射電極を螺旋状に配したヘリカルアンテナなどが、一般に用いられている。これらアンテナについては、非特許文献１に記載がある。

ここで、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）やＰＤＣ（Personal Digital Cellular）のように、基地局が５ｋｍ程度の間隔で設置されているような用途の携帯電話機では、アンテナ素子としてモノポールアンテナが使用されている。モノポールアンテナでは、四分の一波長（λ／４）が用いられており、人体による利得変動の影響を受けるが、基地局が比較的近隣に存在しているため、問題を生じていない。

これに対して、第三者無線（Third party radio system）は、マルチチャンネルアクセス無線（Multi-Channel
Access radio system）技術を用いた業務用無線で、基本的な仕組みは複数の利用者が複数の無線チャネルを制御局の指令により共同使用することで、電波帯域を有効利用している。中継局（制御局）は、ロケーションが良い山頂や高層ビル上にあり、大ゾーン方式であるため、海上のサービスエリアも広い。また、公衆通信網を利用していないので、災害時なども公衆網の輻輳・障害に影響されず、ほとんどの中継局に耐震性があり、非常用発電装置もあり災害時に有効に使用可能である。

災害時における他の通信網と比較した第三者無線の優位性は、大規模災害である阪神・淡路大震災や新潟地震で実証されている。即ち、地震災害は局地的な影響であることが多く、携帯電話網では基地局が損壊したり、基地局間を連絡する固定通信網が損壊して、被災地域への携帯電話や固定電話による連絡は困難になる場合が多い。しかし、局地的な災害時でも第三者無線は通信が確保できるため、第三者無線は非常時に備えた通信手段として注目されている。

このような第三者無線用の移動端末は、携帯電話用の移動端末と比較すると、堅牢・高出力・大型で車載が中心という特徴がある。即ち、中継局までの距離が３０〜５０ｋｍあるため、高出力の携帯無線機用アンテナが必要となる。そこで、通話中の通話品質を確保するため、人体による利得劣化が少ない半波長（λ／２）のダイポールアンテナを、移動端末に用いることが多い（特許文献１）。

図４は、従来のダイポールアンテナの一例を示す構成図である。ダイポールアンテナ６０は、受信波長（λ）の１／４波長の実効長を有する上部アンテナ素子６２及び下部アンテナ素子６４と、上部アンテナ素子６２及び下部アンテナ素子６４との接続部に設けられた給電点６６と、上部アンテナ素子６２及び下部アンテナ素子６４で受信した前記受信波長を伝達するための同軸線用コネクタ部６８と、下部アンテナ素子６４と同軸線用コネクタ部６８との間に設けられたＲＦ電流阻止部７０とを有している。そして、同軸線用コネクタ部６８を介して、無線機筐体（図示せず）に取付けられている。

受信波長信号は、上部アンテナ素子６２及び下部アンテナ素子６４で受信され、同軸線用コネクタ部６８を介して、無線機筐体側に送信される。上部アンテナ素子６２及び下部アンテナ素子６４は、其々受信波長（λ）の１／４波長の実効長を有するため、両者で半波長となり、無線機筐体を所持する人体による利得変動の影響を受けにくいという特性がある。ＲＦ電流阻止部７０は、無線機筐体側に送信される信号に余分な周波数成分が混入することを防止するもので、例えば受信波長（λ）の１／４波長の実効長を有する線状アンテナや、１／４波長に相当する遅延時間を有する遅延素子、同軸ケーブルの容量と共に受信波長での１／４波長に相当する遅延時間を確保するにたるインダクタンス素子が用いられる。空気中には、アナログラジオ放送の０.６〜１．６ＭＨｚ、ＦＭラジオ放送の７６〜９０ＭＨｚ、地上波アナログテレビ放送の超短波帯（VHF、Very High Frequency、３０〜３００ＭＨｚ）や極超短波帯（ＵＨＦ、３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ）など各種の電波が利用されているため、ＲＦ電流阻止部７０によってノイズとなる高周波信号成分を除去している。
特開２５０３８５６号公報 アンテナ工学ハンドブック（電子情報通信学会編、オーム社発行第５０頁〜第５９頁）

ところで、第三者無線は地震災害に対する耐久性に注目されて、災害対策用の公共団体等による利用が促進されている。そして、災害時での使用を前提に第三者無線用の移動端末を検討すると、半波長のダイポールアンテナに対して、小型化の要請が顕著になってきた。即ち、従来の車載を前提とした大型の移動端末では、半波長のダイポールアンテナでも問題を生じていなかった。代表的な通信周波数である８００ＭＨｚを例にすると、半波長が１９０ｍｍになる。ところが、近年の携帯電話の小型化を推進した半導体技術の進展により、移動端末筐体が小型化してきており、これに付随して移動端末筐体を持ち運ぶ頻度が多くなり、アンテナにも同様の小型化が要請されてきた。

本発明は、上述した課題を解決するもので、第１の目的は、モノポールアンテナを用いる携帯通信機に比較して、基地局までの通信可能距離が長い高性能の携帯通信機に用いて好適な小型のダイポールアンテナを提供することである。第２の目的は、小型化したダイポールアンテナを用いた無線通信機を提供することである。

上記第１の目的を達成する本発明のダイポールアンテナは、例えば図１、図３に示すように、受信波長（λ）の大略１／４波長の実効長を有する上部アンテナ素子１０及び下部アンテナ素子２０を有するダイポールアンテナにおいて、上部アンテナ素子１０は、前記１／４波長の大略０．６倍乃至０．８倍の長さの上部芯線部１２と、上部芯線部１２の先端部と接続されると共に、上部芯線部１２の先端部から上部芯線部１２に対して絶縁体を介して円筒状に覆う上部円筒被覆部１４を有し、上部円筒被覆部１４は前記１／４波長の大略０．４倍乃至０．２倍の長さである。また、ダイポールアンテナは、上部アンテナ素子１０と下部アンテナ素子２０で受信した受信波長信号を伝達するためのコネクタ部３０とを有する。そして、下部アンテナ素子２０は、前記１／４波長の大略０．２倍乃至０．４倍の長さの下部芯線部２２と、下部芯線部２２に対してコネクタ部３０の同軸線用シールド機能を有するシールド円筒体２４と、上部アンテナ素子１０と下部アンテナ素子２０との接続部３２に一端が取り付けられた下部外側円筒部２６とを備えている。そして、下部外側円筒部２６は、前記１／４波長の大略０．７倍乃至０．５倍の長さであり、下部外側円筒部２６がコネクタ部３０の外径よりも大きな内径を有することを特徴とする。

このように構成された装置においては、上部芯線部１２と上部円筒被覆部１４との合計長さが受信波長（λ）の大略１／４波長の実効長を有するので、受信波長信号に対するアンテナ機能を発揮している。また、上部アンテナ素子１０は実質的に上部芯線部１２の長さで済むため、前記１／４波長と比較して大略２／３程度に短くなる。上部円筒被覆部１４は、上部芯線部１２の先端部から上部芯線部１２に対して絶縁体を介して円筒状に覆うので、分布定数系としての特性を有しており、受信波長信号に対するアンテナ機能が高くなる。また、下部外側円筒部２６の太さによる短縮率から受信波長（λ）の大略１／４波長の実効長を有するので、受信波長信号に対するアンテナ機能を発揮している。下部アンテナ素子２０は実質的に下部外側円筒部２６の長さで済むため、前記１／４波長と比較して大略２／３程度に短くなる。下部外側円筒部２６は、上部アンテナ素子１０と下部アンテナ素子２０との接続部３２から下部芯線部２２に対してシールド円筒体２４を介して円筒状に覆うので、分布定数系としての特性を有しており、受信波長信号に対するアンテナ機能が高くなる。

本発明のダイポールアンテナにおいて、好ましくは、例えば図１に示すように、コネクタ部３０に一端が取り付けられ、内径が下部外側円筒部２６とシールド円筒体２４の中間である中間円筒部２８を有している。そして、中間円筒部２８は、前記１／４波長の大略０．３倍乃至０．２倍の長さであることを特徴とする。このように構成すると、中間円筒部２８によって下部アンテナ素子２０に接続されるＲＦ電流阻止機能の一部を発揮でき、ＲＦ電流阻止機能部の小型化に寄与する。

本発明のダイポールアンテナにおいて、好ましくは、例えば図１に示すように、下部外側円筒部２６のコネクタ部３０側の端部から、下部外側円筒部２６の接続部３２と中間円筒部２８とで形成された空間部３４を経由して、中間円筒部２８のコネクタ部取付部３６までの距離が、実効的に前記大略１／４波長とするとよい。このように構成すると、下部外側円筒部２６とシールド円筒体２４で形成された領域内に、下部外側円筒部２６のコネクタ部３０側の端部から中間円筒部２８のコネクタ部取付部３６までの距離が、実効的に前記１／４波長となり、下部アンテナ素子２０に接続されるＲＦ電流阻止機能が発揮できると共に、ＲＦ電流阻止機能部の小型化に寄与する。

本発明のダイポールアンテナにおいて、好ましくは、例えば図１に示すように、下部外側円筒部２６のコネクタ部３０側の端部から、下部外側円筒部２６の接続部３２と中間円筒部２８とで形成された空間部を経由して、中間円筒部２８のコネクタ部取付部３６までの距離が、下部外側円筒部２６と中間円筒部２８との間に形成された第一の間隙、及び中間円筒部２８とシールド円筒体２４との間に形成された第二の間隙をも付加して、実効的に前記１／４波長とするとよい。このように構成すると、下部外側円筒部２６とシールド円筒体２４で形成された領域内に、下部外側円筒部２６のコネクタ部３０側の端部から中間円筒部２８のコネクタ部取付部３６までの距離が、実効的に前記１／４波長となり、下部アンテナ素子２０に接続されるＲＦ電流阻止機能が発揮できる。また、下部外側円筒部２６の外形を大型化することで、下部外側円筒部２６と中間円筒部２８との間に形成された第一の間隙や中間円筒部２８とシールド円筒体２４との間に形成された第二の間隙が大きくなって、前記大略１／４波長の一部を構成するので、下部外側円筒部２６や中間円筒部２８を短くでき、ＲＦ電流阻止機能部の小型化に寄与する。

本発明のダイポールアンテナにおいて、好ましくは、例えば図３に示すように、下部外側円筒部２６と、少なくともコネクタ部３０とシールド円筒体２４の一方との間に形成された、所定誘電率（ε）の誘電体部４０とを備え、誘電体部４０の誘電体充填長さは、前記所定誘電率の誘電体充填長さ（ｄ３）、及び下部外側円筒部２６と、少なくともシールド円筒体２４とコネクタ部３０との一方との間に形成された、非誘電体占有部の長さ（ｄ４）によって、１／４波長を実効的に確保するように構成とするとよい。このように構成すると、下部外側円筒部２６とシールド円筒体２４又は、及びコネクタ部３０で形成された領域内に、所定誘電率の誘電体部と非誘電体占有部により、前記大略１／４波長を実効的に確保することで、下部アンテナ素子２０に接続されるＲＦ電流阻止機能が発揮できる。

本発明のダイポールアンテナにおいて、好ましくは、例えば図１、図３に示すように、下部外側円筒部２６のコネクタ部３０側の端部は、当該コネクタ部３０の取り付け側端部と大略同一面をなす構成とするとよい。このように構成すると、ダイポールアンテナ全体の長さは上部アンテナ素子１０及び下部アンテナ素子２０を合計した長さですみ、独立して当該コネクタ部３０の占有長さを確保する必要がなくなり、無線機筐体から突出して取付けられるダイポールアンテナが、当該コネクタ部３０を独立してダイポールアンテナに設ける場合に比較して、短くてすむ。

上記第２の目的を達成する本発明の無線通信機は、例えば図２に示すように、請求項１乃至請求項７に記載のダイポールアンテナを用いたことを特徴とする。このように構成すると、ダイポールアンテナ全体の長さは上部アンテナ素子１０及び下部アンテナ素子２０を合計した長さですみ、無線機筐体に突出した状態で取付けられるダイポールアンテナが短くてすむ。また、ダイポールアンテナは、受信波長（λ）の１／４波長の実効長を有する上部アンテナ素子１０及び下部アンテナ素子２０を有するので、アンテナの受信波長信号の受信機能が充分に発揮される。また、請求項４乃至請求項６のダイポールアンテナによれば、下部アンテナ素子２０を構成する、下部外側円筒部２６とシールド円筒体２４で形成された領域内にＲＦ電流阻止機能が発揮できる構成を内包しているので、ＲＦ電流阻止機能を下部アンテナ素子２０と独立して設ける場合に比較して、ダイポールアンテナが短くてすむ。

本発明のダイポールアンテナによれば、ダイポールアンテナ全体の長さは上部アンテナ素子及び下部アンテナ素子を合計した長さですみ、無線機筐体に突出した状態で取付けられるダイポールアンテナが短くてすむ。また、ダイポールアンテナは、受信波長（λ）の大略１／４波長の実効長を有する上部アンテナ素子及び下部アンテナ素子を有するので、アンテナの受信波長信号の受信機能が充分に発揮される。また、請求項４乃至請求項６のダイポールアンテナによれば、下部アンテナ素子を構成する、下部外側円筒部とシールド円筒体で形成された領域内にＲＦ電流阻止機能が発揮できる構成を内包しているので、ＲＦ電流阻止機能を下部アンテナ素子と独立して設ける場合に比較して、ダイポールアンテナが短くてすむ。また、本発明の無線通信機は、請求項１乃至請求項７に記載のダイポールアンテナを用いているので、無線機筐体に突出した状態で取付けられるダイポールアンテナが短くてすむ。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態としてのダイポールアンテナを説明する構成断面図で、（Ａ）は構成要素の配置、（Ｂ）は各構成要素の長さや内外径等の形状を数式を用いて説明してある。図において、ダイポールアンテナは、受信波長（λ）の１／４波長の実効長を有する上部アンテナ素子１０及び下部アンテナ素子２０を有すると共に、無線機筐体（図示せず）に取付けるためのコネクタ部３０を有する。無線機として第三者無線用の移動端末を対象とすると、使用周波数帯域が８００ＭＨｚの場合には、受信波長（λ）の１／４波長が９５ｍｍとなる。

なお、ダイポールアンテナにおいては、受信波長（λ）の１／４波長が設計の基準値として用いられるため、本明細書では「１／４波長」と略称する。また、線形理論ではアンテナの長さが受信波長に対して実質的に無限長を前提とする為、１／４波長のように線形理論が直接適用できない領域では、線形理論で得られた結果を元に、現実に適合するように最適値を実験で求める必要がある。アンテナの現実の大きさが、受信波長（λ）の１／４波長程度である本発明の用途では、製品への実施段階では「１／４波長」が実験で定められた最適値をいうため、数値上の受信波長（λ）の１／４波長に対しては、０．９８〜１．０２倍や０．９５〜１．０５倍のように、±２％乃至±５％程度の変動を含む概念であるため、大略１／４波長という趣旨である。

上部アンテナ素子１０は、上部芯線部１２、上部円筒被覆部１４、先端部１６、絶縁被覆層１８を有している。上部芯線部１２は、１／４波長の大略０．６倍乃至０．８倍の長さ（ｌ_１２）を有するもので、材料としては銅線が用いられる。上部円筒被覆部１４は、上部芯線部１２の先端部１６と接続されると共に、上部芯線部１２の先端部から上部芯線部１２に対して絶縁被覆層１８を介して円筒状に覆うもので、上部円筒被覆部１４は１／４波長の大略０．４倍乃至０．２倍の長さ（ｌ_１4）である。上部円筒被覆部１４の材料としては、黄銅やアルミニュームのように導電性があって加工しやすい金属材料を用いる。先端部１６は、上部芯線部１２と上部円筒被覆部１４の端部を固定するもので、例えば半田のように導電性のある材料を用いる。絶縁被覆層１８は、上部芯線部１２を被覆する絶縁層で、例えばナイロン（登録商標）のような汎用プラスチック材料が用いられる。

０．６ｘ（λ／４）≦ｌ_１２≦０．８ｘ（λ／４） （１）
０．４ｘ（λ／４）≧ｌ_１4≧０．２ｘ（λ／４） （２）
ｌ_１２＋ｌ_１4＝１．０ｘ（λ／４） （３）
上部アンテナ素子１０においては、式（３）で示すように、上部芯線部１２と上部円筒被覆部１４との合計長さが受信波長（λ）の１／４波長の実効長を有するので、受信波長信号に対するアンテナ機能を発揮している。

上部芯線部１２の外径はΦ_１２、上部円筒被覆部１４の内径はΦ_１4、先端部１６の外径はΦ_１6、厚みはｔ_１6とする。上部芯線部１２と上部円筒被覆部１４の長さｌ_１２、ｌ_１4は上記（１）〜（３）式で厳格に定められるものではなく、これらの設計値を基礎として、受信波形が最適になるように定める。上記（１）〜（３）式は線形理論を前提とする為、１／４波長のように線形理論が直接適用できない領域では、線形理論で得られた結果を元に、現実に適合するように最適値を実験で求める必要がある。

下部アンテナ素子２０は、下部芯線部２２、絶縁層２３、シールド円筒体２４、円筒部連結部２５、下部外側円筒部２６、中間円筒部２８を有している。コネクタ部３０は、ここでは下部アンテナ素子２０に対して入れ状にして全体の長さの短縮を図っている。即ち、下部外側円筒部２６がコネクタ部３０の外径Φ_３０よりも大きな内径Φ_２６を有し、下部外側円筒部２６のコネクタ部３０側の端部は、当該コネクタ部３０の取り付け側端部と大略同一面をなす構成とするとよい。このように構成すると、ダイポールアンテナ全体の長さは上部アンテナ素子１０及び下部アンテナ素子２０を合計した長さですみ、独立して当該コネクタ部３０の占有長さｌ_３０を確保する必要がなくなり、無線機筐体から突出して取付けられるダイポールアンテナが、当該コネクタ部３０を独立してダイポールアンテナに設ける場合に比較して、短くてすむ。コネクタ部３０には、汎用の同軸シールド線用のコネクタを用いるとよい。コネクタ部３０には、無線機筐体側への機械的係合機能を発揮する領域と、アンテナの下部芯線部２２が接続される機能を有する芯線接続部３７が設けられている。

下部芯線部２２は、１／４波長の大略０．２倍乃至０．４倍の長さ（ｌ_２２）を有するもので、材料としては銅線が用いられる。シールド円筒体２４は、下部芯線部２２に対してコネクタ部３０の同軸線用シールド機能を有するもので、例えば汎用の同軸ケーブルを用いることができ、その長さ（ｌ_２４）は下部芯線部２２と大略同一である。絶縁層２３は、下部芯線部２２とシールド円筒体２４の間に設けられた絶縁体である。下部外側円筒部２６は、上部アンテナ素子１０と下部アンテナ素子２０との接続部３２又は当該接続部３２の下部アンテナ素子２０側の近傍に一端が取り付けられたもので、黄銅やアルミニュームのように導電性があって加工しやすい金属材料を用いる。下部外側円筒部２６の長さは、１／４波長の大略０．７倍乃至０．５倍の長さ（ｌ_２６）である。

中間円筒部２８は、コネクタ部３０に一端が取り付けられ、内径Φ_２８が下部外側円筒部２６の内径Φ_２６とシールド円筒体２４の外径Φ_２４の中間である値を有している。中間円筒部２８の外径は、例えばコネクタ部３０の外径Φ_３０と大略同じにするとよい。中間円筒部２８の長さは、例えば１／４波長の大略０．３倍乃至０．２倍の長さ（ｌ_２８）とするとよい。円筒部連結部２５は、下部外側円筒部２６の上部アンテナ素子１０側の縁と、接続部３２又はその下部アンテナ素子２０側の近傍とを連結するもので、その長さをｄ_２５とする。円筒部連結部２５は、下部外側円筒部２６の一部をなすもので、円盤状でもよくコーン状でもよい。

０．４ｘ（λ／４）≧ｌ_２２≧０．２ｘ（λ／４） （４）
０．５ｘ（λ／４）≦ｌ_２６≦０．７ｘ（λ／４） （５）
０．３ｘ（λ／４）≧ｌ_２８≧０．２ｘ（λ／４） （６）
ｌ_２２＋ｌ_２６＋（α・ｄ_２５）＝１．０ｘ（λ／４） （７）
式（７）に示すように、下部芯線部２２と、円筒部連結部２５も考慮した下部外側円筒部２６との合計長さが受信波長（λ）の１／４波長の実効長を有するので、受信波長信号に対するアンテナ機能を発揮している。なお、円筒部連結部２５の下部外側円筒部２６に換算したときの実効的な長さは、その形状が円盤状かコーン状かに応じて、現実の長さｄ_２５に適宜の係数αを乗じて定める。

次に、従来例で説明したＲＦ電流阻止部の機能を、下部外側円筒部２６と中間円筒部２８によって実現するための構成を説明する。図１（Ａ）において、空間部３４は、下部外側円筒部２６の接続部３２側端部としての円筒部連結部２５と、中間円筒部２８とで形成された空間で、式（８）以下の距離計算においてはその中心位置を代表位置と定める。コネクタ部取付部３６は、中間円筒部２８をコネクタ部３０に取付けるもので、例えば雄雌のねじ孔を中間円筒部２８内側とコネクタ部３０外側に形成して、両者を螺合させる。

図１（Ｂ）において、下部外側円筒部２６のコネクタ部３０側の端部から空間部３４までの距離（ｌ_３４１）と、空間部３４から中間円筒部２８のコネクタ部取付部３６までの距離（ｌ_３４２）が、実効的に１／４波長となるように定める。
ｌ_３４１＋ｌ_３４２＝１．０ｘ（λ／４） （８）
０．６ｘ（λ／４）≦ｌ_３４１≦０．８ｘ（λ／４） （９）
０．４ｘ（λ／４）≧ｌ_３４２≧０．２ｘ（λ／４） （１０）

また、コネクタ部３０に標準部品を用いた場合、コネクタ部３０の長さｌ_３０が２０〜３０ｍｍ程度あって、１／４波長が９５ｍｍと短いため、下部外側円筒部２６の内径Φ_２６の影響を考慮して、上記（８）〜（１０）を変形することができる。即ち、下部外側円筒部２６のコネクタ部３０側の端部から空間部３４までの距離（ｌ_３４１）と、空間部３４から中間円筒部２８のコネクタ部取付部３６までの距離（ｌ_３４２）に、下部外側円筒部２６と中間円筒部２８との間に形成された第一の間隙ｄ１、及び中間円筒部２８とシールド円筒体２４との間に形成された第二の間隙ｄ２をも付加して、実効的に前記１／４波長とするとよい。

ｌ_３４１＋ｌ_３４２＋ｄ１＋ｄ２＝１．０ｘ（λ／４） （１１）
この場合、式（８）のｌ_３４１＋ｌ_３４２の値を小さく出来るので、下部外側円筒部２６と下部芯線部２２を短くすることができ、下部アンテナ素子２０を全体として短く出来る。なお、ｌ_３４１＋ｌ_３４２の値は上記（８）〜（１１）式で厳格に定められるものではなく、これらの設計値を基礎として、受信波形が最適になるように定める。上記（８）〜（１１）式は線形理論を前提とする為、１／４波長のように線形理論が直接適用できない領域では、線形理論で得られた結果を元に、現実に適合するように最適値を実験で求める必要がある。

このように構成された装置においては、上部アンテナ素子１０は実質的に上部芯線部１２の長さで済むため、１／４波長と比較して大略２／３程度に短くなる。上部円筒被覆部１４は、上部芯線部１２の先端部から上部芯線部１２に対して絶縁体を介して円筒状に覆うので、分布定数系としての特性を有しており、受信波長信号に対するアンテナ機能が高くなる。

また、下部アンテナ素子２０は実質的に下部外側円筒部２６の長さで済むため、前記１／４波長と比較して大略２／３程度に短くなる。下部外側円筒部２６は、上部アンテナ素子１０と下部アンテナ素子２０との接続部３２から下部芯線部２２に対してシールド円筒体２４を介して円筒状に覆うので、分布定数系としての特性を有しており、受信波長信号に対するアンテナ機能が高くなる。さらに、中間円筒部２８を下部外側円筒部２６とシールド円筒体２４の間に設けることで、下部アンテナ素子２０に接続されるＲＦ電流阻止機能を発揮でき、ＲＦ電流阻止機能部の小型化に寄与すると共に、電波の混信が防止できる。

図２は、本発明のダイポールアンテナを無線機筐体に取付けた状態を説明する構成図で（Ａ）は取付済みの状態、（Ｂ）は取外し状態を示している。無線機筐体７２には、ダイポールアンテナ取付け用のコネクタ７８が設けられている。ダイポールアンテナを無線機筐体に取付ける場合は、ダイポールアンテナのコネクタ部３０とコネクタ７８とを螺合させる。無線機筐体７２には、液晶等の表示部７４、数字等の操作ボタン７６が設けられている。

図３は、本発明の第２の実施の形態としてのダイポールアンテナを説明する構成図で、（Ａ）は構成要素の配置、（Ｂ）は各構成要素の長さや内外径等の形状を数式を用いて説明してある。なお、図３において、前記図１に記載された構成要素と同一作用をするものには同一符号を付して、説明を省略する。誘電体部４０は、下部外側円筒部２６とコネクタ部３０の外側円筒部との間に形成された所定誘電率（ε）の誘電体を充填したもので、例えばテフロン（登録商標）を用いる。

なお、誘電体部４０の充填する誘電体の所定誘電率（ε）が低い場合には、誘電体充填長さｄ３が長くなり、下部外側円筒部２６とコネクタ部３０の外側円筒部との間に形成された空間に加えて、下部外側円筒部２６とコネクタ部３０の芯線接続部３７との間に形成された空間や、更に下部外側円筒部２６とシールド円筒体２４との間に形成された空間を付加しても良い。誘電体部４０の比誘電率は適宜に定めることができるが、例えば１〜６の範囲内とし、典型的には３〜４の範囲にする。

非誘電体部４２は、下部外側円筒部２６とシールド円筒体２４の間に形成された室のうち、円筒部連結部２５と誘電体部４０で囲われた領域である。非誘電体部４２の長さはｄ４とする。誘電体部４０の充填する誘電体の所定誘電率（ε）が高い場合には、誘電体充填長さｄ３が短くなるため、非誘電体占有部の長さｄ４が下部外側円筒部２６とシールド円筒体２４の間に形成された室に加えて、下部外側円筒部２６とコネクタ部３０の芯線接続部３７との間に形成された空間や、下部外側円筒部２６とコネクタ部３０の外側円筒部との間に形成された空間を付加しても良い。

誘電体部４０の誘電体充填長さは、誘電体充填長さｄ３、及び下部外側円筒部２６とシールド円筒体２４の間の非誘電体占有部の長さｄ４によって、１／４波長を実効的に確保するように構成とする。そして、比誘電率の平方根（ε^１／２）によって、当該誘電体内の１／４波長が定まる。よって、確保すべき誘電体充填長さｄ３は以下のようになる。
ｄ４＋ｄ３ｘε^１／２＝１．０ｘ（λ／４） （１２）

このように構成すると、下部外側円筒部２６とシールド円筒体２４で形成された領域内に、所定誘電率の誘電体部と非誘電体占有部により、１／４波長を実効的に確保することで、下部アンテナ素子２０に接続されるＲＦ電流阻止機能が発揮できる。

なお、上記の実施の形態においては、本発明の技術思想をダイポールアンテナに適用した場合を示したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、適宜の変形実施例が含まれる。例えば、上記の実施の形態においては、コネクタ部３０を下部アンテナ素子２０に対して入れ状にして全体の長さの短縮を図っている場合を示しているが、従来例を示す図４の形態を折衷的に取り入れて、下部アンテナ素子に対してコネクタ部を外付けすることもできる。この場合には、下部アンテナ素子に充填する誘電体の所定誘電率（ε）に関しては、コネクタ部の記述に関してこれをシールド円筒体に読み替えて、誘電体充填長さｄ３と非誘電体占有部の長さｄ４の長さを考慮するとよい。また、下部外側円筒部の長さについては、外付けされたコネクタ部を露出させるため、下部外側円筒部の長さをシールド円筒体の長さまでとしてもよく、また、外付けされたコネクタ部が一部露出されれば足りるとして、下部外側円筒部の長さをコネクタ部までとしてもよい。

本発明の第１の実施の形態としてのダイポールアンテナを説明する構成図である。 ダイポールアンテナを無線機筐体に取付けた状態を説明する構成図である。 本発明の第２の実施の形態としてのダイポールアンテナを説明する構成図である。 従来のダイポールアンテナの一例を示す構成図である。

符号の説明

１０ 上部アンテナ素子
１２ 上部芯線部
１４ 上部円筒被覆部
２０ 下部アンテナ素子
２２ 下部芯線部
２４ シールド円筒体
２６ 下部外側円筒部
２８ 中間円筒部
３０ コネクタ部
３２ 接続部
３４ 空間部
３６ コネクタ部取付部
４０ 誘電体部

Claims (7)

1. 受信波長（λ）の大略１／４波長の実効長を有する上部アンテナ素子及び下部アンテナ素子を有するダイポールアンテナにおいて、
   前記上部アンテナ素子は、前記１／４波長の大略０．６倍乃至０．８倍の長さの上部芯線部と、当該上部芯線部の先端部と接続されると共に、当該上部芯線部の先端部から当該上部芯線部に対して絶縁体を介して円筒状に覆う上部円筒被覆部を有し、当該上部円筒被覆部は前記１／４波長の大略０．４倍乃至０．２倍の長さであり、
   前記ダイポールアンテナは、前記上部アンテナ素子と下部アンテナ素子で受信した受信波長信号を伝達するためのコネクタ部を有し、
   前記下部アンテナ素子は、前記１／４波長の大略０．２倍乃至０．４倍の長さの下部芯線部と、当該下部芯線部に対して前記コネクタ部の同軸線用シールド機能を有するシールド円筒体と、前記上部アンテナ素子と下部アンテナ素子との接続部に一端が取り付けられた下部外側円筒部とを備え、
   前記下部外側円筒部は、前記１／４波長の大略０．７倍乃至０．５倍の長さであり、
   前記下部外側円筒部が前記コネクタ部の外径よりも大きな内径を有することを特徴とするダイポールアンテナ。
2. 請求項１に記載のダイポールアンテナにおいて、さらに、
   前記コネクタ部に一端が取り付けられ、内径が前記下部外側円筒部と前記シールド円筒体の中間である中間円筒部を有し、前記中間円筒部は、前記１／４波長の大略０．３倍乃至０．２倍の長さであることを特徴とするダイポールアンテナ。
3. 請求項２に記載のダイポールアンテナにおいて、
   前記下部外側円筒部のコネクタ部側の端部から、前記下部外側円筒部の前記接続部と前記中間円筒部とで形成された空間部を経由して、前記中間円筒部の前記コネクタ部取付部までの距離が、実効的に前記大略１／４波長であることを特徴とするダイポールアンテナ。
4. 請求項２に記載のダイポールアンテナにおいて、
   前記下部外側円筒部のコネクタ部側の端部から、前記下部外側円筒部の前記接続部と前記中間円筒部とで形成された空間部を経由して、前記中間円筒部の前記コネクタ部取付部までの距離が、前記下部外側円筒部と前記中間円筒部との間に形成された第一の間隙、及び前記中間円筒部と前記シールド円筒体との間に形成された第二の間隙をも付加して、実効的に前記大略１／４波長であることを特徴とするダイポールアンテナ。
5. 請求項１に記載のダイポールアンテナにおいて、さらに、
   前記下部外側円筒部と、少なくとも前記コネクタ部と前記シールド円筒体の一方との間に形成された、所定誘電率（ε）の誘電体部とを有し、
   前記誘電体部の誘電体充填長さは、前記所定誘電率と誘電体充填長さ（ｄ３）、及び前記下部外側円筒部と、少なくとも前記シールド円筒体と前記コネクタ部との一方との間に形成された、非誘電体占有部の長さ（ｄ４）によって、前記大略１／４波長を実効的に確保するように構成されたことを特徴とするダイポールアンテナ。
6. 請求項１に記載のダイポールアンテナにおいて、さらに、前記下部外側円筒部のコネクタ部側の端部は、当該コネクタ部の取り付け側端部と大略同一面をなすことを特徴とするダイポールアンテナ。
7. 請求項１乃至請求項６に記載のダイポールアンテナを用いたことを特徴とする無線通信機。

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