JP6120668B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、可変整合回路付きのダイポールアンテナ装置などのアンテナ装置に関する。

ダイポールアンテナなどの小形アンテナは、設置した場所の周囲環境（地面、建物、周囲の構造物など）によりアンテナの入力インピーダンスが変化する。
したがって、設置場所によっては、インピーダンス不整合による損失が大きくなるという課題がある。
この課題を解決する方法として、設置環境に応じてインピーダンスを整合させる可変整合回路を使用する方法がある。

しかし、従来の可変整合回路は、ダイオードなどによる可変リアクタンス素子やスイッチ素子を用いており、インピーダンス可変範囲が狭く、耐電力が小さいという課題があった。

これらを解決する方法として、機械的にインピーダンスを可変させる方法がある（下記特許文献１参照）。
特許文献１では、ダイポールアンテナをダイポールに垂直な同軸線路により給電し、同軸線路に平行な分岐導体の一端を同軸線路の内導体に接続し、他端を同軸線路の外導体に短絡部により接続し、短絡部を分岐導体に沿って摺動させている。
同軸線路と分岐導体は平行二線を構成しているため、アンテナの給電点に並列にショートスタブが設置された構成となっている。
したがって、短絡部を摺動させることで、ショートスタブ長が変化し、アンテナインピーダンスに並列のインダクタンス量を調整できる。

特開２０００−２４４２２５号公報

しかし、特許文献１に記載した方法では、アンテナインピーダンスに並列のインダクタンスしか調整できないため、可変整合回路で対応できるアンテナのインピーダンス範囲が限定されるという課題がある。
また、ダイポールの外側に分岐導体と短絡部を設置しているので、アンテナが大きくなるという課題がある。

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、可変範囲が広く、小型で、耐電力の大きい可変整合回路付きのアンテナ装置を得ることを目的とする。

本発明のアンテナ装置は、ダイポールの上導体と下導体と、複数の第１、第２の導体棒と、複数の第１、第２の可動短絡導体と、第１、第２の接続導体と、複数の第３、第４の接続導体と、給電点と、導体板とを備え、上導体と下導体は筒状の導体であり、上導体は下導体の上に中心軸を揃えて一定の間隔を空けて配置され、導体板は下導体の上端を覆い、導体板と下導体は接続され、第１、第２の導体棒と、第１、第２の可動短絡導体と、第１、第２、第３、第４の接続導体と、給電点は、導体板と上導体で囲まれた空間内に配置され、ｍを１以上の整数とした場合に、第１の導体棒の数は２ｍであり、第１の可動短絡導体の数はｍであり、第３の接続導体の数はｍ−１であって、ｎを１以上の整数とした場合に、第２の導体棒の数は２ｎであり、第２の可動短絡導体の数はｎであり、第４の接続導体の数はｎ−１であって、ｉを１以上でｍ以下の任意の整数とした場合に、（２ｉ−１）個目の第１の導体棒と（２ｉ）個目の第１の導体棒は、ｉ個目の第１の可動短絡導体によって接続され、（２ｉ）個目の第１の導体棒の下端と（２ｉ＋１）個目の第１の導体棒の下端は、ｉ個目の第３の接続導体によって接続され、ｊを１以上でｎ以下の任意の整数とした場合に、（２ｊ−１）個目の第２の導体棒と（２ｊ）個目の第２の導体棒は、ｊ個目の第２の可動短絡導体によって接続され、（２ｊ）個目の第２の導体棒の下端と（２ｊ＋１）個目の第２の導体棒の下端は、ｊ個目の第４の接続導体によって接続され、１個目の第１の導体棒の下端と導体板の間に給電点を設置し、（２ｍ）個目の第１の導体棒の下端は導体板に接続され、１個目の第１の導体棒は、１個目の第２の導体棒の下端と、第１の接続導体によって接続され、（２ｎ）個目の第２の導体棒の下端は、上導体と、第２の接続導体によって接続され、ｉ個目の第１の可動短絡導体は、（２ｉ−１）個目の第１の導体棒と（２ｉ）個目の第１の導体棒に沿って可動し、ｊ個目の第２の可動短絡導体は、（２ｊ−１）個目の第２の導体棒と（２ｊ）個目の第２の導体棒に沿って可動することを特徴とする。

本発明によれば、ダイポールの上導体と下導体と、複数の第１、第２の導体棒と、複数の第１、第２の可動短絡導体と、第１、第２の接続導体と、複数の第３、第４の接続導体と、給電点と、導体板とを備え、第１、第２の可動短絡導体を可動とすることにより、可変範囲が広く、小型で、耐電力の大きい可変整合回路付きのアンテナ装置が得られる効果がある。

本発明の実施の形態１によるアンテナ装置を示す構成図である。 本発明の実施の形態１によるアンテナ装置の効果を示す説明図である。 本発明の実施の形態２によるアンテナ装置を示す構成図である。 本発明の実施の形態３によるアンテナ装置を示す構成図である。 本発明の実施の形態４によるアンテナ装置を示す模式図である。 本発明の実施の形態５によるアンテナ装置を示す構成図である。 本発明の実施の形態６によるアンテナ装置を示す模式図である。 本発明の実施の形態７によるアンテナ装置を示す構成図である。 本発明の実施の形態８によるアンテナ装置を示す構成図である。 本発明の実施の形態９によるアンテナ装置を示す構成図である。 本発明の実施の形態１０によるアンテナ装置を示す構成図である。 本発明の実施の形態１０による他のアンテナ装置を示す構成図である。 本発明の実施の形態１１によるアンテナ装置を示す構成図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるアンテナ装置を示す図である。
図１（ａ）は、アンテナ装置の斜視図、図１（ｂ）は、ＡＡ’から下側を見た平面図である。
また、図２（ａ）は、実施の形態１によるアンテナ装置において可変整合回路が無い場合のアンテナインピーダンスの例を、図２（ｂ）は実施の形態１によるアンテナ装置の等価回路を、図２（ｃ）は実施の形態１によるアンテナ装置における可変整合回路によるアンテナインピーダンスの変化の例を示している。

図１において、本実施の形態１によるアンテナ装置には、ダイポールの上導体１、下導体２と、導体棒３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂと、短絡導体１１ａ，１２ａと、接続導体２１，２２と、給電点３１と、導体板４１とが設けられている。

ダイポールの上導体１と下導体２は筒状の導体であり、上導体１は下導体２の上に中心軸を揃えて一定の間隔を空けて配置されている。
上導体１と下導体２の長さは１／４波長以下である。
下導体２の上端は、導体板４１により覆われており、下導体２と導体板４１は接続されている。

導体棒３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂと、短絡導体１１ａ，１２ａと、接続導体２１，２２と、給電点３１は、上導体１と導体板４１で囲まれた空間内に配置される。
導体棒３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂは互いに略平行である。

導体棒３ａの下端と導体板４１の間に給電点３１を設置する。
導体棒３ａと導体棒３ｂは、短絡導体１１ａによって接続される。
また、導体棒４ａと導体棒４ｂは、短絡導体１２ａによって接続される。
導体棒３ｂの下端は、導体板４１と、接続部５において接続される。
導体棒３ａは、導体棒４ａの下端と、接続導体２１によって接続される。
また、導体棒４ｂの下端は、上導体１の下端と、接続導体２２によって接続される。

短絡導体１１ａは、導体棒３ａ，３ｂに沿って可動する。
また、短絡導体１２ａは、導体棒４ａ，４ｂに沿って可動する。

給電点３１への給電方法は、本実施の形態１で限定するものではないが、例えば、図１に示したように、同軸ケーブル３３を使用することが考えられる。
図１では、同軸ケーブル３３を下導体２の内側に配置している。
また、コネクタ３２により、同軸ケーブル３３の内導体を導体棒３ａに接続し、同軸ケーブル３３の外導体を導体板４１に接続している。
更に、同軸ケーブル３３を、下導体２の下端付近より、下導体２の外側へ配線している。

本アンテナ装置の動作について説明する。
導体棒４ａ，４ｂ、短絡導体１２ａは、直列インダクタンス部７２を構成している。
短絡導体１２ａを導体棒４ａ，４ｂに沿って可動することにより、ダイポールのインピーダンスに直列のインダクタンス量を変化させることができる。

導体棒３ａ，３ｂ、短絡導体１１ａは、並列インダクタンス部７１を構成している。
短絡導体１１ａを導体棒３ａ，３ｂに沿って可動することにより、ダイポールと直列インダクタンス部７２を合わせたインピーダンスに並列のインダクタンス量を変化させることができる。
本アンテナ装置の可変整合回路は、並列インダクタンス部７１と直列インダクタンス部７２から構成されている。

図２（ａ）は、可変整合回路が無い場合（ダイポールのみ）のアンテナインピーダンスの例を示している。
特にダイポール長を短くして小形化した場合、点Ｘに示すように、インピーダンスの実部が小さくなり、かつ容量性のインピーダンスとなる。

図２（ｂ）は、実施の形態１によるアンテナ装置の等価回路である。
図２（ｂ）において、インダクタンス３０１は並列インダクタンス部７１を表し、インダクタンス３０２は直列インダクタンス部７２を表している。
可変整合回路が無い場合（ダイポールのみ）のアンテナインピーダンス３０３にインダクタンス３０２の一端が接続され、インダクタンス３０２の他端とグランド導体３０４の間にインダクタンス３０１が接続されている。

図２（ｃ）は実施の形態１によるアンテナ装置における可変整合回路によるアンテナインピーダンスの変化の例を示している。
まず、直列のインダクタンス３０２により、点Ｘのインピーダンスは点Ｙへ移動する。
次に、並列のインダクタンス３０１により、点Ｙのインピーダンスは点Ｚへ移動し、整合を取ることができる。

このように、本アンテナ装置は、アンテナインピーダンスに直列のインダクタンス３０２と並列のインダクタンス３０１の両方を調整できるため、可変範囲が広く、可変整合回路で対応できるアンテナのインピーダンス範囲が広いという特長がある。
また、並列インダクタンス部７１と直列インダクタンス部７２から構成された可変整合回路を、ダイポールの上導体１の中に配置しているため、アンテナ装置を小型化できる。
したがって、風圧荷重を小さくできる。
また、可変整合回路のアンテナの放射パターンへの影響を排除できる。
更に、アンテナのインピーダンスを短絡導体１１ａ，１２ａの可動により機械的に変化させるため、耐電力を大きくできるという利点がある。

なお、上導体１の上端は、導体板で塞いでも良く、塞がなくても良い。
また、下導体２の下端は、導体板で塞いでも良く、塞がなくても良い。
更に、図１では、導体棒４ｂの下端は、上導体１の下端と、接続導体２２によって接続しているが、上導体１と接続していれば良く、その接続先は上導体１の下端でなくても良い。

以上のように、本実施の形態１によれば、アンテナ装置を、ダイポールの上導体１、下導体２と、導体棒３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂと、短絡導体１１ａ，１２ａと、接続導体２１，２２と、給電点３１と、導体板４１とから構成し、短絡導体１１ａ，１２ａを可動とすることにより、可変範囲が広く、小型で、耐電力の大きい可変整合回路付きのダイポールアンテナ装置が得られるという効果を有する。

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２によるアンテナ装置を示す図である。
図３（ａ）は、アンテナ装置の斜視図、図３（ｂ）は、ＡＡ’から下側を見た平面図である。
図３において、実施の形態２によるアンテナ装置では、実施の形態１によるアンテナ装置の直列インダクタンス部７２を、導体棒４ａ〜４ｄと、短絡導体１２ａ，１２ｂと、接続導体２３ａから構成している。

導体棒３ａ，３ｂ，４ａ〜４ｄと、短絡導体１１ａ，１２ａ，１２ｂと、接続導体２１，２２，２３ａと、給電点３１は、上導体１と導体板４１で囲まれた空間内に配置される。
導体棒３ａ，３ｂ，４ａ〜４ｄは互いに略平行である。

導体棒４ａと導体棒４ｂは短絡導体１２ａによって接続され、導体棒４ｃと導体棒４ｄは短絡導体１２ｂによって接続される。
導体棒４ｂの下端は、導体棒４ｃの下端と、接続導体２３ａによって接続される。
また、導体棒４ｄの下端は、上導体１の下端と、接続導体２２によって接続される。
短絡導体１２ａは導体棒４ａ，４ｂに沿って可動し、短絡導体１２ｂは導体棒４ｃ，４ｄに沿って可動する。

本アンテナ装置では、短絡導体１２ａを導体棒４ａ，４ｂに沿って可動し、かつ短絡導体１２ｂを導体棒４ｃ，４ｄに沿って可動することにより、ダイポールのインピーダンスに直列のインダクタンス量を変化させることができる。

このように、直列インダクタンス部７２を構成する導体棒４ａ〜４ｄの数を増やすことで、直列のインダクタンス３０２の可変範囲を更に広くすることができる。
また、直列のインダクタンス３０２の可変範囲を一定のまま、導体棒４ａ〜４ｄの長さを短くして、直列インダクタンス部７２を小型化できる。

以上のように、本実施の形態２によれば、アンテナ装置を、ダイポールの上導体１、下導体２と、導体棒３ａ，３ｂ，４ａ〜４ｄと、短絡導体１１ａ，１２ａ，１２ｂと、接続導体２１，２２，２３ａと、給電点３１と、導体板４１とから構成し、短絡導体１１ａ，１２ａ，１２ｂを可動とすることにより、可変範囲が広く、小型で、耐電力の大きい可変整合回路付きのダイポールアンテナ装置が得られるという効果を有する。

実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３によるアンテナ装置を示す図である。
図４（ａ）は、アンテナ装置の斜視図、図４（ｂ）は、ＡＡ’から下側を見た平面図である。
図４において、実施の形態３によるアンテナ装置では、実施の形態２によるアンテナ装置の並列インダクタンス部７１を、導体棒３ａ〜３ｄと、短絡導体１１ａ，１１ｂと、接続導体２４ａから構成している。

導体棒３ａ〜３ｄ，４ａ〜４ｄと、短絡導体１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂと、接続導体２１，２２，２３ａ，２４ａと、給電点３１は、上導体１と導体板４１で囲まれた空間内に配置される。
導体棒３ａ〜３ｄ，４ａ〜４ｄは互いに略平行である。

導体棒３ａと導体棒３ｂは短絡導体１１ａによって接続され、導体棒３ｃと導体棒３ｄは短絡導体１１ｂによって接続される。
導体棒３ｂの下端は、導体棒３ｃの下端と、接続導体２４ａによって接続される。
また、導体棒３ｄの下端は、導体板４１と、接続部５において接続される。
短絡導体１１ａは導体棒３ａ，３ｂに沿って可動し、短絡導体１１ｂは導体棒３ｃ，３ｄに沿って可動する。

本アンテナ装置では、短絡導体１１ａを導体棒３ａ，３ｂに沿って可動し、かつ短絡導体１１ｂを導体棒３ｃ，３ｄに沿って可動することにより、ダイポールと直列インダクタンス部７２を合わせたインピーダンスに並列のインダクタンス量を変化させることができる。

このように、並列インダクタンス部７１を構成する導体棒３ａ〜３ｄの数を増やすことで、並列のインダクタンス３０１の可変範囲を更に広くすることができる。
また、並列のインダクタンス３０１の可変範囲を一定のまま、導体棒３ａ〜３ｄの長さを短くして、並列インダクタンス部７１を小型化できる。

以上のように、本実施の形態３によれば、アンテナ装置を、ダイポールの上導体１、下導体２と、導体棒３ａ〜３ｄ，４ａ〜４ｄと、短絡導体１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂと、接続導体２１，２２，２３ａ，２４ａと、給電点３１と、導体板４１とから構成し、短絡導体１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂを可動とすることにより、可変範囲が広く、小型で、耐電力の大きい可変整合回路付きのダイポールアンテナ装置が得られるという効果を有する。

実施の形態４．
図５は、本発明の実施の形態４によるアンテナ装置を示す模式図である。
図５において、実施の形態４によるアンテナ装置では、実施の形態１によるアンテナ装置の並列インダクタンス部７１を、複数の導体棒３ａ〜３ｆと、複数の短絡導体１１ａ〜１１ｃと、複数の接続導体２４ａ〜２４ｃから構成し、直列インダクタンス部７２を複数の導体棒４ａ〜４ｆと、複数の短絡導体１２ａ〜１２ｃと、複数の接続導体２３ａ〜２３ｃから構成している。

複数の導体棒３ａ〜３ｆ，４ａ〜４ｆと、複数の短絡導体１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃと、接続導体２１，２２と、複数の接続導体２３ａ〜２３ｃ，２４ａ〜２４ｃと、給電点３１は、上導体１と導体板４１で囲まれた空間内に配置される。
複数の導体棒３ａ〜３ｆ，４ａ〜４ｆは互いに略平行である。

導体棒３ａと導体棒３ｂは短絡導体１１ａによって接続され、導体棒３ｃと導体棒３ｄは短絡導体１１ｂによって接続され、導体棒３ｅと導体棒３ｆは短絡導体１１ｃによって接続される。
導体棒３ｆの下端は、導体板４１と、接続部５において接続される。
図５には示されていないが、導体棒３ｄと導体棒３ｅの間にも、２本の導体棒３とこの２本の導体棒３の間を接続する短絡導体１１からなる部分を、複数設置することも考えられる。

導体棒３ｂの下端は導体棒３ｃの下端と接続導体２４ａによって接続される。
図５には示されていないが、短絡導体１１で接続されていない隣り合う２本の導体棒３が他にあれば、それらの下端同士を接続導体２４により接続する。

導体棒４ａと導体棒４ｂは短絡導体１２ａによって接続され、導体棒４ｃと導体棒４ｄは短絡導体１２ｂによって接続され、導体棒４ｅと導体棒４ｆは短絡導体１２ｃによって接続される。
導体棒４ｆの下端は、上導体１の下端と、接続導体２２によって接続される。
図５には示されていないが、導体棒４ｄと導体棒４ｅの間にも、２本の導体棒４とこの２本の導体棒４の間を接続する短絡導体１２からなる部分を、複数設置することも考えられる。

導体棒４ａの下端は導体棒３ａと接続導体２１によって接続される。
導体棒４ｂの下端は導体棒４ｃの下端と接続導体２３ａによって接続される。
図５には示されていないが、短絡導体１２で接続されていない隣り合う２本の導体棒４が他にあれば、それらの下端同士を接続導体２３により接続する。

複数の短絡導体１１ａ〜１１ｃは複数の導体棒３ａ〜３ｆに沿って可動し、複数の短絡導体１２ａ〜１２ｃは導体棒４ａ〜４ｆに沿って可動する。

このように、並列インダクタンス部７１及び直列インダクタンス部７２を構成する導体棒３ａ〜３ｆ，４ａ〜４ｆの数を増やすことで、並列のインダクタンス３０１及び直列のインダクタンス３０２の可変範囲を更に広くすることができる。
また、並列のインダクタンス３０１及び直列のインダクタンス３０２の可変範囲を一定のまま、導体棒３ａ〜３ｆ，４ａ〜４ｆの長さを短くして、並列インダクタンス部７１及び直列インダクタンス部７２を小型化できる。

なお、図５では複数の導体棒３ａ〜３ｆ，４ａ〜４ｆが横に並んでいるが、分かり易くするためにこのように配置しただけで、導体棒３ａ〜３ｆ，４ａ〜４ｆの配置方法は本実施の形態４で限定するものではない。

以上のように、本実施の形態４によれば、アンテナ装置を、ダイポールの上導体１、下導体２と、複数の導体棒３ａ〜３ｆ，４ａ〜４ｆと、複数の短絡導体１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃと、接続導体２１，２２と、複数の接続導体２３ａ〜２３ｃ，２４ａ〜２４ｃと、給電点３１と、導体板４１とから構成し、複数の短絡導体１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃを可動とすることにより、可変範囲が広く、小型で、耐電力の大きい可変整合回路付きのダイポールアンテナ装置が得られるという効果を有する。

実施の形態５．
図６は、本発明の実施の形態５によるアンテナ装置を示す図である。
図６（ａ）は、アンテナ装置の斜視図、図６（ｂ）は、ＢＢ’から下側を見た平面図である。
図６において、実施の形態５によるアンテナ装置では、実施の形態１によるアンテナ装置の並列インダクタンス部７１と直列インダクタンス部７２を下導体２の中に配置したものであり、ダイポールの上導体１、下導体２と、導体棒３ａ，３ｂ，４ａ〜４ｃと、短絡導体１１ａ，１２ａと、接続導体２１，２３ａと、給電点３１と、導体板４１，４２とが設けられている。

ダイポールの上導体１と下導体２は筒状の導体であり、上導体１は下導体２の上に中心軸を揃えて一定の間隔を空けて配置されている。
上導体１と下導体２の長さは１／４波長以下である。
下導体２の内部に、下導体２の中心軸方向と垂直に導体板４１が設置されており、下導体２と導体板４１は接続されている。
上導体１の下端は、導体板４２により覆われており、上導体１と導体板４２は接続されている。

導体棒３ａ，３ｂ，４ａ〜４ｃと、短絡導体１１ａ，１２ａと、接続導体２１，２３ａと、給電点３１は、下導体２と導体板４１，４２で囲まれた空間内に配置される。
導体棒３ａ，３ｂ，４ａ〜４ｃは互いに略平行である。

導体棒３ａの下端と導体板４１の間に給電点３１を設置する。
導体棒３ａと導体棒３ｂは、短絡導体１１ａによって接続される。
また、導体棒４ａと導体棒４ｂは、短絡導体１２ａによって接続される。
導体棒３ｂの下端は、導体板４１と、接続部５において接続される。
導体棒３ａは、導体棒４ａの下端と、接続導体２１によって接続される。
導体棒４ｂの下端は、導体棒４ｃの下端と、接続導体２３ａによって接続される。
また、導体棒４ｃの上端は、導体板４２と、接続部６において接続される。

短絡導体１１ａは、導体棒３ａ，３ｂに沿って可動する。
また、短絡導体１２ａは、導体棒４ａ，４ｂに沿って可動する。

給電点３１への給電方法は、本実施の形態５で限定するものではないが、例えば、図６に示したように、同軸ケーブル３３を使用することが考えられる。
図６では、同軸ケーブル３３を下導体２の内側に配置している。
また、コネクタ３２により、同軸ケーブル３３の内導体を導体棒３ａに接続し、同軸ケーブル３３の外導体を導体板４１に接続している。
更に、同軸ケーブル３３を、下導体２の下端付近より、下導体２の外側へ配線している。

導体棒４ａ，４ｂ、短絡導体１２ａは、直列インダクタンス部７２を構成している。
短絡導体１２ａを導体棒４ａ，４ｂに沿って可動することにより、ダイポールのインピーダンスに直列のインダクタンス量を変化させることができる。

導体棒３ａ，３ｂ、短絡導体１１ａは、並列インダクタンス部７１を構成している。
短絡導体１１ａを導体棒３ａ，３ｂに沿って可動することにより、ダイポールと直列インダクタンス部７２を合わせたインピーダンスに並列のインダクタンス量を変化させることができる。
本アンテナ装置の可変整合回路は、並列インダクタンス部７１と直列インダクタンス部７２から構成されている。

以上のように、本実施の形態５によれば、アンテナ装置を、ダイポールの上導体１、下導体２と、導体棒３ａ，３ｂ，４ａ〜４ｃと、短絡導体１１ａ，１２ａと、接続導体２１，２３ａと、給電点３１と、導体板４１，４２とから構成し、短絡導体１１ａ，１２ａを可動とすることにより、可変範囲が広く、小型で、耐電力の大きい可変整合回路付きのダイポールアンテナ装置が得られるという効果を有する。

実施の形態６．
図７は、本発明の実施の形態６によるアンテナ装置を示す模式図である。
図７において、実施の形態６によるアンテナ装置では、実施の形態５によるアンテナ装置の並列インダクタンス部７１を、複数の導体棒３ａ〜３ｆと、複数の短絡導体１１ａ〜１１ｃと、複数の接続導体２４ａ〜２４ｃから構成し、直列インダクタンス部７２を複数の導体棒４ａ〜４ｅと、複数の短絡導体１２ａ，１２ｂと、複数の接続導体２３ａ〜２３ｃから構成している。

複数の導体棒３ａ〜３ｆ，４ａ〜４ｅと、複数の短絡導体１１ａ〜１１ｃ，１２ａ，１２ｂと、接続導体２１と、複数の接続導体２３ａ〜２３ｃ，２４ａ〜２４ｃと、給電点３１は、下導体２と導体板４１で囲まれた空間内に配置される。
複数の導体棒３ａ〜３ｆ，４ａ〜４ｅは互いに略平行である。

導体棒３ａと導体棒３ｂは短絡導体１１ａによって接続され、導体棒３ｃと導体棒３ｄは短絡導体１１ｂによって接続され、導体棒３ｅと導体棒３ｆは短絡導体１１ｃによって接続される。
導体棒３ｆの下端は、導体板４１と、接続部５において接続される。
図７には示されていないが、導体棒３ｄと導体棒３ｅの間にも、２本の導体棒３とこの２本の導体棒３の間を接続する短絡導体１１からなる部分を、複数設置することも考えられる。

導体棒３ｂの下端は導体棒３ｃの下端と接続導体２４ａによって接続される。
図７には示されていないが、短絡導体１１で接続されていない隣り合う２本の導体棒３が他にあれば、それらの下端同士を接続導体２４により接続する。

導体棒４ａと導体棒４ｂは短絡導体１２ａによって接続され、導体棒４ｃと導体棒４ｄは短絡導体１２ｂによって接続される。
導体棒４ｅの上端は、導体板４２と、接続部６において接続される。
図７には示されていないが、導体棒４ｄと導体棒４ｅの間にも、２本の導体棒４とこの２本の導体棒４の間を接続する短絡導体１２からなる部分を、複数設置することも考えられる。

導体棒４ａの下端は導体棒３ａと接続導体２１によって接続される。
導体棒４ｂの下端は導体棒４ｃの下端と接続導体２３ａによって接続される。
図７には示されていないが、短絡導体１２で接続されていない隣り合う２本の導体棒４が他にあれば、それらの下端同士を接続導体２３により接続する。

複数の短絡導体１１ａ〜１１ｃは複数の導体棒３ａ〜３ｆに沿って可動し、複数の短絡導体１２ａ，１２ｂは導体棒４ａ〜４ｅに沿って可動する。

このように、並列インダクタンス部７１及び直列インダクタンス部７２を構成する導体棒３ａ〜３ｆ，４ａ〜４ｅの数を増やすことで、並列のインダクタンス３０１及び直列のインダクタンス３０２の可変範囲を更に広くすることができる。
また、並列のインダクタンス３０１及び直列のインダクタンス３０２の可変範囲を一定のまま、導体棒３ａ〜３ｆ，４ａ〜４ｅの長さを短くして、並列インダクタンス部７１及び直列インダクタンス部７２を小型化できる。

なお、図７では複数の導体棒３ａ〜３ｆ，４ａ〜４ｅが横に並んでいるが、分かり易くするためにこのように配置しただけで、導体棒３ａ〜３ｆ，４ａ〜４ｅの配置方法は本実施の形態６で限定するものではない。

以上のように、本実施の形態６によれば、アンテナ装置を、ダイポールの上導体１、下導体２と、複数の導体棒３ａ〜３ｆ，４ａ〜４ｅと、複数の短絡導体１１ａ〜１１ｃ，１２ａ，１２ｂと、接続導体２１と、複数の接続導体２３ａ〜２３ｃ，２４ａ〜２４ｃと、給電点３１と、導体板４１，４２とから構成し、複数の短絡導体１１ａ〜１１ｃ，１２ａ，１２ｂを可動とすることにより、可変範囲が広く、小型で、耐電力の大きい可変整合回路付きのダイポールアンテナ装置が得られるという効果を有する。

実施の形態７．
図８は、本発明の実施の形態７によるアンテナ装置を示す図である。
図８において、実施の形態７によるアンテナ装置では、実施の形態２によるアンテナ装置のダイポールの上導体１の上端に、上導体１に略垂直な柱状導体５１の一端が接続されている。
また、上導体１の上端の柱状導体５１と反対側に、上導体１に略垂直な柱状導体５２の一端が接続されている。

ダイポールの下導体２の下端に、下導体２に略垂直な柱状導体５３の一端が接続されている。
また、下導体２の下端の柱状導体５３と反対側に、上導体１に略垂直な柱状導体５４の一端が接続されている。

柱状導体５１〜５４は、互いに略平行である。
柱状導体５１と柱状導体５３は互いに向かい合うように配置される。
また、柱状導体５２と柱状導体５４は互いに向かい合うように配置される。

このように、柱状導体５１〜５４を設置することにより、柱状導体５１と柱状導体５３の間と、柱状導体５２と柱状導体５４の間に寄生容量が発生するため、上導体１及び下導体２の長さを短くでき、低姿勢なダイポールアンテナ装置を得ることができる。

以上のように、本実施の形態７によれば、アンテナ装置を、ダイポールの上導体１、下導体２と、導体棒３ａ，３ｂ，４ａ〜４ｄと、短絡導体１１ａ，１２ａ，１２ｂと、接続導体２１，２２，２３ａと、給電点３１と、導体板４１と、柱状導体５１〜５４とから構成し、短絡導体１１ａ，１２ａ，１２ｂを可動とすることにより、可変範囲が広く、小型で、耐電力の大きい可変整合回路付きのダイポールアンテナ装置が得られるという効果を有する。

実施の形態８．
図９は、本発明の実施の形態８によるアンテナ装置を示す図である。
図９において、実施の形態８によるアンテナ装置では、実施の形態７によるアンテナ装置の柱状導体５１の上導体１と反対側の端部に、上導体１と略平行な柱状導体５５の一端が接続されている。
また、柱状導体５２の上導体１と反対側の端部に、上導体１と略平行な柱状導体５６の一端が接続されている。

柱状導体５３の下導体２と反対側の端部に、下導体２と略平行な柱状導体５７の一端が接続されている。
また、柱状導体５４の下導体２と反対側の端部に、下導体２と略平行な柱状導体５８の一端が接続されている。

柱状導体５５と柱状導体５７は、柱状導体５５の他端と柱状導体５７の他端が互いに向かい合うように配置される。
また、柱状導体５６と柱状導体５８は、柱状導体５６の他端と柱状導体５８の他端が互いに向かい合うように配置される。

このように、柱状導体５５〜５８を設置することにより、柱状導体５５と柱状導体５７の間と、柱状導体５６と柱状導体５８の間に寄生容量が発生するため、上導体１及び下導体２の長さを更に短くでき、低姿勢なダイポールアンテナ装置を得ることができる。

以上のように、本実施の形態８によれば、アンテナ装置を、ダイポールの上導体１、下導体２と、導体棒３ａ，３ｂ，４ａ〜４ｄと、短絡導体１１ａ，１２ａ，１２ｂと、接続導体２１，２２，２３ａと、給電点３１と、導体板４１と、柱状導体５１〜５８とから構成し、短絡導体１１ａ，１２ａ，１２ｂを可動とすることにより、可変範囲が広く、小型で、耐電力の大きい可変整合回路付きのダイポールアンテナ装置が得られるという効果を有する。

実施の形態９．
図１０は、本発明の実施の形態９によるアンテナ装置を示す図である。
図１０において、実施の形態９によるアンテナ装置では、実施の形態８によるアンテナ装置の上導体１の下端と、柱状導体５１と柱状導体５５の接続部との間を、柱状導体５９が接続している。
また、上導体１の下端と、柱状導体５２と柱状導体５６の接続部との間を、柱状導体６０が接続している。

下導体２の上端と、柱状導体５３と柱状導体５７の接続部との間を、柱状導体６１が接続している。
また、下導体２の上端と、柱状導体５４と柱状導体５８の接続部との間を、柱状導体６２が接続している。

柱状導体５９を設置することにより、上導体１と柱状導体５１を流れる電流経路とは長さの異なる、柱状導体５９を流れる電流経路が生じるので、アンテナのインピーダンスを広帯域化することができる。
同様に、柱状導体６０〜６２を設置することにより、新たな電流経路が加わるので、アンテナのインピーダンスを広帯域化することができる。

以上のように、本実施の形態９によれば、アンテナ装置を、ダイポールの上導体１、下導体２と、導体棒３ａ，３ｂ，４ａ〜４ｄと、短絡導体１１ａ，１２ａ，１２ｂと、接続導体２１，２２，２３ａと、給電点３１と、導体板４１と、柱状導体５１〜６２とから構成し、短絡導体１１ａ，１２ａ，１２ｂを可動とすることにより、可変範囲が広く、小型で、耐電力が大きく、広帯域な可変整合回路付きのダイポールアンテナ装置が得られるという効果を有する。

実施の形態１０．
図１１、図１２は、本発明の実施の形態１０によるアンテナ装置を示す図である。
図１１、図１２において、実施の形態１０によるアンテナ装置では、実施の形態８によるアンテナ装置の同軸ケーブル３３の、下導体２の下端近傍にバラン１０１が設置されている。
図１１はバラン１０１を下導体２の外に設置した例、図１２はバラン１０２を下導体２の中に設置した例である。

このように、バラン１０１を下導体２の下端近傍に設置することにより、同軸ケーブル３３の外導体の外側に流れる電流を、バラン１０１より下側において、低減することができる。
したがって、同軸ケーブル３３の外導体の外側に流れる電流によるアンテナのインピーダンスへの影響を抑圧でき、また、この電流による不要な放射を低減できる。

バラン１０１の構成は、本実施の形態１０で限定するものではないが、トランスを用いたバラン、シュペルトップ型バラン、インダクタとキャパシタで構成したバランなどが考えられる。
また、フェライトコアに同軸ケーブル３３をヘリカル状に巻き付ける構成でも良い。

以上のように、本実施の形態１０によれば、アンテナ装置を、ダイポールの上導体１、下導体２と、導体棒３ａ，３ｂ，４ａ〜４ｄと、短絡導体１１ａ，１２ａ，１２ｂと、接続導体２１，２２，２３ａと、給電点３１と、導体板４１と、柱状導体５１〜５８と、バラン１０１とから構成し、短絡導体１１ａ，１２ａ，１２ｂを可動とすることにより、可変範囲が広く、小型で、耐電力が大きく、同軸ケーブル３３の外導体の外側に流れる電流を低減した、可変整合回路付きのダイポールアンテナ装置が得られるという効果を有する。

実施の形態１１．
図１３は、本発明の実施の形態１１によるアンテナ装置を示す図である。
図１３において、実施の形態１１によるアンテナ装置では、実施の形態１０によるアンテナ装置のダイポールの上導体１に、窓２０１〜２０３が着脱自在に設置されている。
窓２０１〜２０３は、導体であり、通常は上導体１と接続されている。

短絡導体１１ａ，１２ａ，１２ｂを可動させる時には、窓２０１〜２０３を上導体１から取り外すことにより、上導体１の外側より短絡導体１１ａ，１２ａ，１２ｂを動かすことができる。

なお、図１３では窓の数は３としているが、窓の数は３以外でも良い。

以上のように、本実施の形態１１によれば、アンテナ装置を、ダイポールの上導体１、下導体２と、導体棒３ａ，３ｂ，４ａ〜４ｄと、短絡導体１１ａ，１２ａ，１２ｂと、接続導体２１，２２，２３ａと、給電点３１と、導体板４１と、柱状導体５１〜５８と、バラン１０１と、窓２０１〜２０３とから構成し、短絡導体１１ａ，１２ａ，１２ｂを可動とすることにより、可変範囲が広く、小型で、耐電力が大きく、短絡導体１１ａ，１２ａ，１２ｂの可動が容易で、同軸ケーブル３３の外導体の外側に流れる電流を低減した、可変整合回路付きのダイポールアンテナ装置が得られるという効果を有する。

なお、実施の形態１から実施の形態１１においては、ダイポールの上導体１、下導体２、柱状導体５１〜６２の断面形状は限定するものではなく、円形、四角形、三角形など、あらゆる形状が考えられる。

また、ダイポールの上導体１を支えるために、上導体１と下導体２の間に誘電体を設置することも考えられる。
更に、導体棒３、４を支えるために、誘電体による支持部材を設置することも考えられる。

実施の形態１から実施の形態１１においては、導体棒３，４の設置位置は、その断面において多角形の各頂点に導体棒３，４を配置しているが、ここで限定するものではない。

実施の形態７から実施の形態９において、ダイポールの形状を変化させた場合を示したが、ダイポールの形状は、上導体１と下導体２があれば、実施の形態７から実施の形態９で示した形状以外でも良く、ダイポールの形状はここで限定するものではない。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１ 上導体、２ 下導体、３，３ａ〜３ｆ，４，４ａ〜４ｆ 導体棒、５，６ 接続部、 １１，１１ａ〜１１ｃ，１２，１２ａ〜１２ｃ 短絡導体、２１，２２，２３，２３ａ〜２３ｃ，２４，２４ａ〜２４ｃ 接続導体、３１ 給電点、３２ コネクタ、３３ 同軸ケーブル、４１，４２ 導体板、５１〜６２ 柱状導体、７１ 並列インダクタンス部、７２ 直列インダクタンス部、１０１ バラン、２０１〜２０３ 窓、３０１，３０２ インダクタンス、３０３ アンテナインピーダンス、３０４ グランド導体。

Claims (13)

1. ダイポールの上導体と下導体と、
   複数の第１、第２の導体棒と、
   複数の第１、第２の可動短絡導体と、
   第１、第２の接続導体と、
   複数の第３、第４の接続導体と、
   給電点と、
   導体板とを備え、
   前記上導体と前記下導体は筒状の導体であり、前記上導体は前記下導体の上に中心軸を揃えて一定の間隔を空けて配置され、
   前記導体板は前記下導体の上端を覆い、前記導体板と前記下導体は接続され、
   前記第１、第２の導体棒と、前記第１、第２の可動短絡導体と、前記第１、第２、第３、第４の接続導体と、前記給電点は、前記導体板と前記上導体で囲まれた空間内に配置され、
   ｍを１以上の整数とした場合に、前記第１の導体棒の数は２ｍであり、前記第１の可動短絡導体の数はｍであり、前記第３の接続導体の数はｍ−１であって、
   ｎを１以上の整数とした場合に、前記第２の導体棒の数は２ｎであり、前記第２の可動短絡導体の数はｎであり、前記第４の接続導体の数はｎ−１であって、
   ｉを１以上でｍ以下の任意の整数とした場合に、（２ｉ−１）個目の前記第１の導体棒と（２ｉ）個目の前記第１の導体棒は、ｉ個目の前記第１の可動短絡導体によって接続され、
   （２ｉ）個目の前記第１の導体棒の下端と（２ｉ＋１）個目の前記第１の導体棒の下端は、ｉ個目の前記第３の接続導体によって接続され、
   ｊを１以上でｎ以下の任意の整数とした場合に、（２ｊ−１）個目の前記第２の導体棒と（２ｊ）個目の前記第２の導体棒は、ｊ個目の前記第２の可動短絡導体によって接続され、
   （２ｊ）個目の前記第２の導体棒の下端と（２ｊ＋１）個目の前記第２の導体棒の下端は、ｊ個目の前記第４の接続導体によって接続され、
   １個目の前記第１の導体棒の下端と前記導体板の間に前記給電点を設置し、
   （２ｍ）個目の前記第１の導体棒の下端は前記導体板に接続され、
   １個目の前記第１の導体棒は、１個目の前記第２の導体棒の下端と、前記第１の接続導体によって接続され、
   （２ｎ）個目の前記第２の導体棒の下端は、前記上導体と、前記第２の接続導体によって接続され、
   ｉ個目の前記第１の可動短絡導体は、（２ｉ−１）個目の前記第１の導体棒と（２ｉ）個目の前記第１の導体棒に沿って可動し、
   ｊ個目の前記第２の可動短絡導体は、（２ｊ−１）個目の前記第２の導体棒と（２ｊ）個目の前記第２の導体棒に沿って可動することを特徴としたアンテナ装置。
2. ｍ＝１、ｎ＝１としたことを特徴とした請求項１記載のアンテナ装置。
3. ｍ＝１、ｎ＝２としたことを特徴とした請求項１記載のアンテナ装置。
4. ｍ＝２、ｎ＝２としたことを特徴とした請求項１記載のアンテナ装置。
5. 前記上導体に、導体からなる複数の窓が着脱自在に設置されたことを特徴とした請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載のアンテナ装置。
6. ダイポールの上導体と下導体と、
   複数の第１、第２の導体棒と、
   複数の第１、第２の可動短絡導体と、
   第１の接続導体と、
   複数の第２、第３の接続導体と、
   給電点と、
   第１、第２の導体板とを備え、
   前記上導体と前記下導体は筒状の導体であり、前記上導体は前記下導体の上に中心軸を揃えて一定の間隔を空けて配置され、
   前記第１の導体板は、前記下導体の内部に、前記下導体の中心軸方向と垂直に設置されており、前記第１の導体板と前記下導体は接続され、
   前記第２の導体板は前記上導体の下端を覆い、前記第２の導体板と前記上導体は接続され、
   前記第１、第２の導体棒と、前記第１、第２の可動短絡導体と、前記第１、第２、第３の接続導体と、前記給電点は、前記第１、第２の導体板と前記下導体で囲まれた空間内に配置され、
   ｍを１以上の整数とした場合に、前記第１の導体棒の数は２ｍであり、前記第１の可動短絡導体の数はｍであり、前記第２の接続導体の数はｍ−１であって、
   ｎを１以上の整数とした場合に、前記第２の導体棒の数は２ｎ＋１であり、前記第２の可動短絡導体の数はｎであり、前記第３の接続導体の数はｎであって、
   ｉを１以上でｍ以下の任意の整数とした場合に、（２ｉ−１）個目の前記第１の導体棒と（２ｉ）個目の前記第１の導体棒は、ｉ個目の前記第１の可動短絡導体によって接続され、
   （２ｉ）個目の前記第１の導体棒の下端と（２ｉ＋１）個目の前記第１の導体棒の下端は、ｉ個目の前記第２の接続導体によって接続され、
   ｊを１以上でｎ以下の任意の整数とした場合に、（２ｊ−１）個目の前記第２の導体棒と（２ｊ）個目の前記第２の導体棒は、ｊ個目の前記第２の可動短絡導体によって接続され、
   （２ｊ）個目の前記第２の導体棒の下端と（２ｊ＋１）個目の前記第２の導体棒の下端は、ｊ個目の前記第３の接続導体によって接続され、
   １個目の前記第１の導体棒の下端と前記導体板の間に前記給電点を設置し、
   （２ｍ）個目の前記第１の導体棒の下端は前記第１の導体板に接続され、
   １個目の前記第１の導体棒は、１個目の前記第２の導体棒の下端と、前記第１の接続導体によって接続され、
   （２ｎ＋１）個目の前記第２の導体棒の上端は、前記第２の導体板に接続され、
   ｉ個目の前記第１の可動短絡導体は、（２ｉ−１）個目の前記第１の導体棒と（２ｉ）個目の前記第１の導体棒に沿って可動し、
   ｊ個目の前記第２の可動短絡導体は、（２ｊ−１）個目の前記第２の導体棒と（２ｊ）個目の前記第２の導体棒に沿って可動することを特徴としたアンテナ装置。
7. ｍ＝１、ｎ＝１としたことを特徴とした請求項６記載のアンテナ装置。
8. 前記下導体に、導体からなる複数の窓が着脱自在に設置されたことを特徴とした請求項６または請求項７記載のアンテナ装置。
9. 前記上導体の上端に、前記上導体に略垂直な第１の柱状導体の一端を接続し、
   前記上導体の上端の前記第１の柱状導体と反対側に、第２の柱状導体の一端を接続し、
   前記下導体の下端に、前記下導体に略垂直な第３の柱状導体の一端を接続し、
   前記下導体の下端の前記第３の柱状導体と反対側に、第４の柱状導体の一端を接続し、
   前記第１から第４の柱状導体は互いに略平行であり、
   前記第１の柱状導体と前記第３の柱状導体は互いに向かい合うように配置され、
   前記第２の柱状導体と前記第４の柱状導体は互いに向かい合うように配置されたことを特徴とした請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載のアンテナ装置。
10. 前記第１の柱状導体の前記上導体と反対側の端部に、前記上導体と略平行な第５の柱状導体の一端を接続し、
    前記第２の柱状導体の前記上導体と反対側の端部に、前記上導体と略平行な第６の柱状導体の一端を接続し、
    前記第３の柱状導体の前記下導体と反対側の端部に、前記下導体と略平行な第７の柱状導体の一端を接続し、
    前記第４の柱状導体の前記下導体と反対側の端部に、前記下導体と略平行な第８の柱状導体の一端を接続し、
    前記第５の柱状導体と前記第７の柱状導体は、前記第５の柱状導体の他端と前記第７の柱状導体の他端が互いに向かい合うように配置され、
    前記第６の柱状導体と前記第８の柱状導体は、前記第６の柱状導体の他端と前記第８の柱状導体の他端が互いに向かい合うように配置されたことを特徴とした請求項９記載のアンテナ装置。
11. 前記上導体の下端と、前記第１の柱状導体と前記第５の柱状導体の接続部との間を、第９の柱状導体が接続し、
    前記上導体の下端と、前記第２の柱状導体と前記第６の柱状導体の接続部との間を、第１０の柱状導体が接続し、
    前記下導体の上端と、前記第３の柱状導体と前記第７の柱状導体の接続部との間を、第１１の柱状導体が接続し、
    前記下導体の上端と、前記第４の柱状導体と前記第８の柱状導体の接続部との間を、第１２の柱状導体が接続したことを特徴とした請求項１０記載のアンテナ装置。
12. 同軸ケーブルを前記下導体の内側に配置し、
    前記同軸ケーブルは、その内導体を１個目の前記第１の導体棒の下端に接続し、その外導体を前記第１の導体板に接続することによって、前記給電点を励振し、
    前記同軸ケーブルを、前記下導体の下端付近より、前記下導体の外側へ配線したことを特徴とした請求項１から請求項１１のうちのいずれか１項記載のアンテナ装置。
13. 前記同軸ケーブルの、前記下導体の下端近傍にバランを設置したことを特徴とした請求項１２記載のアンテナ装置。

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