JPH07183718A - 通信システム用アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】小型，軽量で目障りでない状態に容易，確実に
取り付け得、低コストで製作可能な、所要特性を有する
通信システム用アンテナを提供。 【構成】アンバランスモード電流を発生させる、マッチ
ング機能を兼備した非共振型三線式折返し素子11と、こ
の素子11により発生したアンバランスモード電流による
電波の放射を行なう如く一端を上記素子11に近接して設
けられた導電スリーブ12a 及び導電スリーブ12a の他端
外周に鍔状に設けられた導電性円板12b からなるスリー
ブ素子12と、このスリーブ素子12の導電スリーブ12a の
他端側から上記導電スリーブ12a 内に先端部位を挿通さ
れ、上記導電スリーブ12a 及び前記素子11に対して電気
的な接続がはかられた同軸線路13とを備えた通信システ
ム用アンテナ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車電話や携帯電話
等の通信システムに適用されるアンテナであって、主と
して屋内あるいは屋外に設置されるアンテナとして好適
な通信システム用アンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のアンテナを屋内の天井等に取付
ける場合、大型のアンテナでは目障りになる上、設置場
所の確保が困難になる。したがって小型，軽量で低コス
トに製作可能なものが望まれる。

【０００３】図５は、従来のこの種のアンテナの一例を
示す図である。図５に示すアナテナは使用周波数帯域の
電波の波長をλとしたとき、電気長がλ／４である棒状
の第１のアンテナ素子１と、この第１のアンテナ素子１
の基端部に配置された電気長がλ／４である円筒状の第
２のアンテナ素子２と、この第２のアンテナ素子２の中
空部内に先端部位を挿通され上記第２のアンテナ素子２
及び前記第１のアンテナ素子１に対して電気的な接続が
図られた同軸線路３とで構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来のアンテナ
は、その電気長がλ／２の所謂スリーブアンテナの一種
であるため、全長が長くかさばる事になる。したがって
特に屋内に設置する場合において、甚だ目障りであるう
え、設置場所の確保が難しい。また指向性の点でも問題
がある。

【０００５】本発明の目的は、小型かつ軽量で、例えば
屋内の天井等の任意な個所に対して目障りにならない状
態で容易かつ確実に取り付けることができ、しかも低コ
ストで製作可能である上、基地局用のアンテナとして十
分な所要特性を有する、通信システム用アンテナを提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明の通信システム用アンテナは以
下の事項を備えている。

【０００７】（１）本発明の通信システム用アンテナは アンバランスモード電流を発生させると共に、マッチン
グ機能を発揮する如く設けられた非共振型三線式折返し
素子と、この非共振型三線式折返し素子により発生した
アンバランスモード電流に基づいた電波の放射を行なう
如く、一端を上記非共振型三線式折返し素子に近接して
設けられた導電スリーブ及びこの導電スリーブの他端外
周に鍔状に設けられた導電性円板からなるスリーブ素子
と、このスリーブ素子の導電スリーブの他端側から上記
導電スリーブ内に先端部位を挿通され、上記導電スリー
ブ及び前記非共振型三線式折返し素子に対して電気的な
接続がはかられた同軸線路と、を備えている。

【０００８】（２）本発明の通信システム用アンテナは 上記（１）に記載のアンテナであって、非共振型三線式
折返し素子は、円環状をなすリング状部材と、このリン
グ状部材の内周部の一点から上記リング状部材の中心部
まで延長され同軸線路の中心導体と接続される第１の線
状部材と、この第１の線状部材と相対向する如く前記リ
ング状部材の内周部の他の一点から前記中心部近傍まで
延長され上記同軸線路の外部導体に接続される第２の線
状部材とからなっている。

【０００９】（３）本発明の通信システム用アンテナは 上記（１）に記載のアンテナであって、導電スリーブの
他端側の導電性円板から一定距離だけ離間した位置に、
上記導電性円板に対向する如く、環帯状をなす電波反射
板を設けている。

【００１０】

【作用】上記手段を講じた結果、次のような作用が生じ
る。

【００１１】（１）図５に示した従来例と比較すると、
アンバランスモード電流を発生させると共に整合素子と
して働くように設けられた非共振型三線式折返し素子
が、従来例の棒状をなす第１のアンテナ素子１に対応し
ており、発生したアンバランスモード電流に基づいた電
波の放射を行なう導電スリーブ及びこの導電スリーブの
他端（開放端）を円板状に広げた導電性円板からなるス
リーブ素子が、上記従来例の円筒状をなす第２のアンテ
ナ素子２に対応している。このため、アンテナの全長
が、細長い形状の従来のアンテナに比べて約３０％程度
に短縮されることになる。

【００１２】（２）非共振型三線式折返し素子は、円環
状をなすリング状部材、第１の線状部材、第２の線状部
材の三者が一平面内に含まれた状態すなわち平板状を呈
するものとなる。このため、この非共振型三線式折返し
素子の中心部を絶縁部材を介してスリーブ素子の一端に
固定する態様で非共振型三線式折返し素子とスリーブ素
子とを一体化すれば、非共振型三線式折返し素子を設け
たことによるアンテナ全長の増大分は、上記非共振型三
線式折返し素子の厚み寸法および絶縁部材の厚み寸法程
度の増大だけで済むことになる。したがって前記（１）
で述べたアンテナ全長の短縮化がより確実に実現され得
るものとなる。

【００１３】（３）スリーブ素子の他端に設けられた導
電性円板から一定距離だけ離間した位置に、環帯状をな
す電波反射板が配設されている為、スリーブ素子におけ
る導電スリーブから放射される垂直面内放射パターン
が、上記反射板から離反する方向へ偏向される。このた
め例えば非共振型三線式折返し素子を下側にし、上記反
射板を上側にして本アンテナを屋内の天井に取り付けた
場合、アンテナ指向性は水平方向から数十度下向きとな
り、かつ利得も向上することになる。このため当該ゾー
ンを移動中の携帯電話（移動局）のアンテナと上記アン
テナとの間で高感度な送受信を行なうことができ、適確
な通話を行なうことが可能となる。

【００１４】なお上記反射板は、導電性円板から一定距
離だけ離間した位置に設ける必要があるため、アンテナ
はその分だけ長大化する。しかし従来のものに比べる
と、全長では約６０％程度に短縮されるため、小型化の
目的は達成される。

【００１５】

【実施例】図１の（ａ）（ｂ）は本発明の第１実施例に
係る通信システム用アンテナの構成を示す図である。図
１の（ａ）（ｂ）に示すように本実施例の通信システム
用アンテナ１０は、主として非共振型三線式折返し素子
１１と、スリーブ素子１２と、同軸線路１３とからなっ
ている。

【００１６】非共振型三線式折返し素子１１は、厚み寸
法が０．２〜０．３ｍｍで、直径が電気長で０．１５〜
０．２λ程度の円環状をなすリング状部材１１ｃと、こ
のリング状部材１１ｃの内周部の一点から上記リング状
部材１１ｃの中心部まで延長された第１の線状部材１１
ａと、この第１の線状部材１１ａと相対向する如く前記
リング状部材１１ｃの内周部の他の一点から前記中心部
近傍まで延長された第２の線状部材１１ｂとからなって
いる。かくしてこの非共振型三線式折返し素子１１は、
アンバランスモード電流を発生させると共に、マッチン
グ機能を発揮するものとなっている。

【００１７】スリーブ素子１２は、非共振型三線式折返
し素子１１により発生したアンバランスモード電流に基
づいた電波の放射を行なう如く、一端を上記非共振型三
線式折返し素子１１に近接して設けられた外径が電気長
で０．０３〜０．０６λ程度の導電スリーブ１２ａ及び
この導電スリーブ１２ａの他端外周に鍔状に設けられた
直径が電気長で０．１〜０．３λ程度の導電性円板１２
ｂからなっている。スリーブ素子１２の導電スリーブ１
２ａの一端から導電性円板１２ｂの周辺までの距離Ｌab
は、電気長で０．２５λ程度にしてある。

【００１８】同軸線路１３は、スリーブ素子１２の導電
スリーブ１２ａの他端側から上記導電スリーブ１２ａ内
に先端部位を挿通され、上記導電スリーブ１２ａ及び前
記非共振型三線式折返し素子１１に対して電気的な接続
がはかられている。すなわち同軸線路１３の中心導体１
３ａは非共振型三線式折返し素子１１の第１の線状部材
１１ａの先端と接続され、同軸線路１３の外部導体１３
ｂは導電スリーブ１２ａの蓋部を介して非共振型三線式
折返し素子１１の第２の線状部材１１ｂの先端部近傍と
接続されている。１３ｃは同軸線路絶縁体である。

【００１９】前記非共振型三線式折返し素子１１と、ス
リーブ素子１２の蓋部１２ｃとの間には低誘電体損失の
絶縁部材からなるスペーサ１４が介在している。また導
電性円板１２ｂと同軸線路１３との間には、低誘電体損
失の絶縁部材からなるスペーサ１５が介在している。

【００２０】前記非共振型三線式折返し素子１１、スリ
ーブ素子１２、同軸線路１３の外部導体１３ｂ、電波反
射板２１は、高周波抵抗の少ない材料（例えば黄銅、
銅、アルミニウム等）で形成されることが好ましい。そ
の場合、上記材料を一種類選択して形成しても良いし、
上記材料を複数種類選択しそれらを適宜組み合わせて形
成しても良い。

【００２１】前記同軸線路絶縁体１３ｃ，スペーサ１
４，スペーサ１５は、絶縁性に優れていて誘電体損失の
少ない部材（例えばポリテトラフルオロエチレン、ＡＢ
Ｓ樹脂、ポリアセタール樹脂、ナイロン、ポリカーボネ
イト、ポリウレタン等）で形成されることが好ましい。
その場合、上記材料を一種類選択して形成しても良い
し、上記材料を複数種類選択しそれらを適宜組み合わせ
て形成しても良い。

【００２２】図２の（ａ）（ｂ）は本発明の第２実施例
に係る通信システム用アンテナの構成を示す図である。
図２の（ａ）（ｂ）に示す本実施例の通信システム用ア
ンテナ２０が、図１の（ａ）（ｂ）に示した前記第１実
施例の通信システム用アンテナ１０と異なる点は、スリ
ーブ素子１２の鍔状をなす導電性円板１２ｂから一定距
離Ｌ２だけ離間した位置に、上記導電性円板１２ｂと対
向する如く、環帯状をなす所定径の電波反射板２１が前
記同軸線路１３の外周に嵌め込まれている点である。

【００２３】上記電波反射板２１は、厚み寸法が０．２
〜０．３ｍｍの導電部材で環帯状に形成されている。上
記電波反射板２１が導電性円板１２ｂから離間している
距離Ｌ２は、上記導電性円板１２ｂの直径０．１〜０．
３λとほぼ同程度の電気長に設定されている。また上記
電波反射板２１の直径Ｄ２は、上記離間距離の１．５倍
程度すなわち０．５λ〜２．０λ程度の電気長に設定さ
れている。導電性円板１２ｂと電波反射板２１と同軸線
路１３との間には、図１に示したスペーサ１５と同じ材
質の低誘電体損失の絶縁部材からなるスペーサ２２が介
在している。

【００２４】図３の（ａ）（ｂ）は図１に示した第１実
施例のアンテナ１０と、図２に示した第２実施例のアン
テナ２０とを対比して示した作用説明図である。

【００２５】図３の（ａ）に示すように、このアンテナ
１０においては、アンテナ全長ＬＡが、ほぼスリーブ素
子１２の長さ寸法と非共振型三線式折返し素子１１の厚
み寸法との和となる。したがって使用周波数が１．９Ｇ
Ｈz の場合、アンテナ全長ＬＡは僅か２５ｍｍ程度のも
のとなる。そして垂直面内放射パターンＰＡは、図示の
形状を呈するものとなる。したがってアンテナ１０を屋
内の天井に図示状態に取り付けた場合、斜線で示す垂直
面内放射パターンＰＡの上半分は天井にて遮られ、無効
となってしまう。このため指向性が若干悪い上、利得も
比較的小さなものとなる。

【００２６】図３の（ｂ）に示すように、このアンテナ
２０においては、アンテナ全長ＬＢが、（ａ）に示した
アンテナ全長ＬＡに、スペーサ２２の長さおよび反射板
２１の厚み寸法の和を加えたものとなる。したがって使
用周波数が１．９ＧＨz の場合、アンテナ全長ＬＢは５
０ｍｍ程度のものとなる。そして垂直面内放射パターン
ＰＢは、図示の形状を呈するものとなる。したがってア
ンテナ１０を屋内の天井に図示状態に取り付けた場合、
斜線で示す垂直面内放射パターンＰＢの上部の極く僅か
な部分のみが無効となるだけで、大部分は有効に働く。
このため指向性は角度θ（例えば２０°程度）だけ下向
きのものとなり、利得も比較的大きなものとなる。

【００２７】図４の（ａ）（ｂ）は、上記アンテナ２０
と同一構成のアンテナについて、垂直面内放射パターン
ＶＰおよび水平面内放射パターンＨＰを実測した結果を
示すパターン図である。上記実測に際しての測定条件
は、 使用周波数 …１．９ＧＨz 電波反射板２１の直径 …１３０ｍｍ 図４の（ａ）に示すように、垂直面内放射パターンＶＰ
は前述した図３の（ｂ）で説明したのと同様の好ましい
パターンを呈している。また図４の（ｂ）に示すよう
に、水平面内放射パターンＨＰは略円形を成しており、
理想的なパターンを呈している。

【００２８】上述した実施例の構成および作用効果をま
とめると次の通りである。

【００２９】（１）第１，第２実施例で示した通信シス
テム用アンテナ１０，２０は、アンバランスモード電流
を発生させると共にマッチング機能を発揮する如く設け
られた非共振型三線式折返し素子１１と、この非共振型
三線式折返し素子１１により発生したアンバランスモー
ド電流に基づいた電波の放射を行なう如く一端を上記非
共振型三線式折返し素子１１に近接して設けられた導電
スリーブ１２ａ及びこの導電スリーブ１２ａの他端外周
に鍔状に設けられた導電性円板１２ｂからなるスリーブ
素子１２と、このスリーブ素子１２の導電スリーブ１２
ａの他端側から上記導電スリーブ１２ａ内に先端部位を
挿通され上記導電スリーブ１２ａ及び前記非共振型三線
式折返し素子１１に対して電気的な接続がはかられた同
軸線路１３とを備えている。

【００３０】したがって第１，第２実施例で示したアン
テナ１０，２０を、図５に示した従来例と比較すると、
アンバランスモード電流を発生させると共に整合素子と
して働くように設けられた非共振型三線式折返し素子１
１が、従来例の棒状をなす第１のアンテナ素子１に対応
しており、発生したアンバランスモード電流に基づいた
電波の放射を行なう導電スリーブ１２ａ及びこの導電ス
リーブ１２ａの他端（開放端）を円板状に広げた導電性
円板１２ｂからなるスリーブ素子１２が、上記従来例の
円筒状をなす第２のアンテナ素子２に対応している。こ
のため、アンテナの全長が、細長い形状の従来のアンテ
ナに比べて約５０％程度に短縮されることになる。

【００３１】（２）第１実施例，第２実施例で示した通
信システム用アンテナ１０，２０は、上記（１）に記載
のアンテナであって、非共振型三線式折返し素子１１
が、円環状をなすリング状部材１１ｃと、このリング状
部材１１ｃの内周部の一点から上記リング状部材１１ｃ
の中心部まで延長され同軸線路の中心導体１３ａと接続
される第１の線状部材１１ａと、この第１の線状部材１
１ａと相対向する如く前記リング状部材１１ｃの内周部
の他の一点から前記中心部近傍まで延長され上記同軸線
路１３の外部導体１３ｂに接続される第２の線状部材１
１ｂとからなっている。

【００３２】したがって非共振型三線式折返し素子１１
は、円環状をなすリング状部材１１ｃ、第１の線状部材
１１ａ、第２の線状部材１１ｂの三者が一平面内に含ま
れた状態すなわち平板状を呈するものとなる。このた
め、この非共振型三線式折返し素子１１の中心部を絶縁
部材を介してスリーブ素子１２の一端に固定する態様で
非共振型三線式折返し素子１１とスリーブ素子１２とを
一体化すれば、非共振型三線式折返し素子１１を設けた
ことによるアンテナ全長の増大分は、上記非共振型三線
式折返し素子１１の厚み寸法および絶縁部材の厚み寸法
程度の増大だけで済むことになる。したがって前記
（１）で述べたアンテナ全長の短縮化がより確実に図れ
るものとなる。

【００３３】（３）第２実施例で示した通信システム用
アンテナ２０は、上記（１）に記載のアンテナであっ
て、導電スリーブ１２ａの他端側の導電性円板１２ｂか
ら一定距離Ｌ２だけ離間した位置に、上記導電性円板１
２ｂに対向する如く、環帯状をなす電波反射板２１が設
けられている。

【００３４】したがって、スリーブ素子１２における導
電スリーブ１２ａから放射される垂直面内放射パターン
ＶＰが、上記反射板２１から離反する方向へ偏向され
る。このため例えば非共振型三線式折返し素子１１を下
側にし、上記反射板２１を上側にして本アンテナ２０を
屋内の天井に取り付けた場合、アンテナ指向性は水平方
向から数十度下向きとなり、かつ利得も向上することに
なる。このため高感度な送受信を行なうことができ、適
確な通話を行なうことが可能となる。

【００３５】なお上記反射板２１は、導電性円板１２ｂ
から一定距離Ｌ２だけ離間した位置に設ける必要がある
ため、アンテナ２０はその分だけ長大化する。しかし従
来のものに比べると、全長では８０％程度に短縮される
ため小型化の目的は十分達成される。

【００３６】（４）第２実施例で示した通信システム用
アンテナ２０は、上記（３）に記載のアンテナであっ
て、電波反射板２１が導電性円板１２ｂから離間してい
る距離Ｌ２が、電気長で上記導電性円板１２ｂの直径と
同程度の長さに設定され、かつ上記電波反射板２１の直
径が、電気長で上記離間距離Ｌ２の１．５倍以上の大き
さに設定されている。

【００３７】したがってスリーブ素子１２から放射され
る電波が、電波反射板２１によって効果的に反射される
ことになる。このため垂直面内放射パターンＶＰが略理
想的な状態に偏向される。なお各部寸法を上記数値の範
囲に設定すると好ましい結果が得られる理由については
明らかではないが、上記結果は本発明者らが繰り返し行
なった実験の結果得られたものである。

【００３８】（５）第１実施例で示した通信システム用
アンテナ１０は、上記（１）に記載のアンテナであっ
て、導電性円板１２ｂと同軸線路１３との間に、低誘電
体損失の絶縁部材からなるスペーサ１５を介在させてい
る。

【００３９】したがって上記低誘電体損失の絶縁部材か
らなるスペーサ１５により、導電性円板１２ｂと同軸線
路１３との位置関係が長期に亘って安定に固定化され
る。この結果、長期間の使用に際しても、部品相互間に
ガタツキが生じることがなく、アンテナ特性が安定に保
持される。

【００４０】（６）第２実施例で示した通信システム用
アンテナ２０は、上記（３）に記載のアンテナであっ
て、導電性円板１２ｂと、電波反射板２１と、同軸線路
１３との間に、低誘電体損失の絶縁部材からなるスペー
サ２２を介在させている。

【００４１】したがって上記低誘電体損失の絶縁部材か
らなるスペーサ２２によって、導電性円板１２ｂ，電波
反射板２１，同軸線路１３，三者間の位置関係が長期に
亘って安定に固定化される。この結果、長期間の使用に
際しても、部品相互間にガタツキが生じることがなく、
アンテナ特性が安定に保持される。

【００４２】（７）上記した各実施例の通信システム用
アンテナは、下記の変形例を含んでいる。

【００４３】・実施例では本アンテナを屋内の天井に設
置する場合について例示したが、例えば屋外に設置する
ようにしても良い。この場合、例えば支柱の先端等に支
持アーム等を取り付け、この支持アームに本アンテナを
所定の向きに取り付けるようにしても良い。

【００４４】・塵埃や水滴の付着を防止するために、適
宜な防護カバーを装着する構造としても良い。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、小型かつ軽量であっ
て、例えば屋内の天井等の任意な個所に目障りにならな
い状態で容易かつ確実に取り付けることができ、しかも
低コストで製作可能である上、基地局用のアンテナとし
て十分な所要特性を有する、通信システム用アンテナを
提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）および（ｂ）は本発明の第１実施例に係
る通信システム用アンテナの構成を示す斜視図および断
面図。

【図２】（ａ）および（ｂ）は本発明の第２実施例に係
る通信システム用アンテナの構成を示す斜視図および断
面図。

【図３】（ａ）（ｂ）は図１に示した第１実施例のアン
テナ１０と図２に示した第２実施例のアンテナ２０とを
対比して示した作用説明図。

【図４】（ａ）（ｂ）は図２に示した第２実施例のアン
テナ２０と同一構成のアンテナについて垂直面内放射パ
ターンＶＰおよび水平面内放射パターンＨＰを実測した
結果を示すパターン図。

【図５】従来例の構成を示す概略斜視図。

【符号の説明】

１０，２０…通信システム用アンテナ １１…非共振型三線式折返し素子 １１ｃ
…リング状部材 １１ａ…第１の線状部材 １１ｂ
…第２の線状部材 １２…スリーブ素子 １２ａ…導電スリーブ １２ｂ
…導電性円板 １３…同軸線路 １３ｃ…同軸線路絶縁体 １４，１５，２２…スペーサ ２１…
電波反射板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アンバランスモード電流を発生させると共
   に、マッチング機能を発揮する如く設けられた非共振型
   三線式折返し素子と、 この非共振型三線式折返し素子により発生したアンバラ
   ンスモード電流に基づいた電波の放射を行なう如く、一
   端を上記非共振型三線式折返し素子に近接して設けられ
   た導電スリーブ及びこの導電スリーブの他端外周に鍔状
   に設けられた導電性円板からなるスリーブ素子と、 このスリーブ素子の導電スリーブの他端側から上記導電
   スリーブ内に先端部位を挿通され、上記導電スリーブ及
   び前記非共振型三線式折返し素子に対して電気的な接続
   がはかられた同軸線路と、 を具備したことを特徴とする通信システム用アンテナ。
2. 【請求項２】非共振型三線式折返し素子は、円環状をな
   すリング状部材と、このリング状部材の内周部の一点か
   ら上記リング状部材の中心部まで延長され同軸線路の中
   心導体と接続される第１の線状部材と、この第１の線状
   部材と相対向する如く前記リング状部材の内周部の他の
   一点から前記中心部近傍まで延長され上記同軸線路の外
   部導体に接続される第２の線状部材とからなることを特
   徴とする請求項１に記載の通信システム用アンテナ。
3. 【請求項３】導電スリーブの他端側であって導電性円板
   から一定距離だけ離間した位置に、上記導電性円板に対
   向する如く、環帯状をなす電波反射板を設けたことを特
   徴とする請求項１に記載の通信システム用アンテナ。