JPH0766616A - 通信用アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アンテナ先端側で充分な電流分布を得、かつ
機械的長さを短縮する。 【構成】 ホイップアンテナは、絶縁性棒状体５と、棒
状体５に巻き付けられかつ少なくとも１か所が分断され
た導電性長尺体６と、長尺体６の分断部分において長尺
体６に接続されたチップコンデンサ８とを備えている。
長尺体６は少なくとも３以上に分断されており、それら
を接続する複数のチップコンデンサ８は互いに容量が異
なっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、通信用アンテナ、特
に、インダクタンス部とキャパシタンス部とを備えた通
信用アンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】通信用アンテナとして、複数の直線状導
電性長尺体と、それらの長尺体を直列に容量結合する複
数のキャパシタンス部とを備えたストレッチアンテナが
知られている［たとえば、ハムジャーナル１９８６年Ｎ
ｏ．４５（PP６０〜６２）参照］。

【０００３】前記従来のストレッチアンテナでは、均一
な静電容量のコンデンサがキャパシタンス部として設け
られており、コンデンサにより位相が進むことを利用し
て、アンテナ先端部の電流分布を大きくするようになっ
ている。また、その構成では、長尺体として単に直線状
部材が用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の構成では、
長尺体として単に直線状部材が用いられているだけであ
るので、所定の電気長（たとえばλ／４）のアンテナを
得るのに、そのまま当該長さより長い機械長のアンテナ
が必要となる。また、前記従来の構成では、理論的には
アンテナ先端まで電流分布を大きくすることができる
が、実際にはエレメントの抵抗等の損失要因に基づい
て、アンテナ先端部での電流分布が小さくなる。通常、
アンテナ基部は電波吸収物の近傍に位置しているので、
アンテナ先端側に大きな電流分布が得られれば通信効率
が向上するのであるが、前記従来の構成では、アンテナ
先端部に充分な電流分布が得られない。

【０００５】本発明の第１の目的は、充分な利得を得つ
つ機械的長さを短縮することにある。本発明の第２の目
的は、アンテナ先端側で充分な電流分布を得ることにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る通信用
アンテナは、ヘリカルでかつ少なくとも１か所が分断さ
れた導電性長尺体と、その長尺体の分断部分に配置され
たキャパシタンス部とを備えている。なおここで「ヘリ
カル」とは、コイル形状だけでなく、平面的に折り返さ
れた形状も含む。

【０００７】第２の発明に係る通信用アンテナは、３以
上のインダクタンス部と、そのインダクタンス部を直列
に容量結合しかつ互いに容量が異なっている複数のキャ
パシタンス部とを備えている。第３の発明に係る通信用
アンテナは、互いにインダクタンス値が異なる複数のイ
ンダクタンス部と、インダクタンス部を直列に容量結合
するキャパシタンス部とを備えている。

【０００８】

【作用】第１の発明に係る通信用アンテナでは、キャパ
シタンス部により接続される導電性長尺体がヘリカルに
なっているので、電気的長さを長く（たとえばλ／２
に）維持しつつ、機械的長さを短く（たとえばλ／４程
度に）することができる。したがって、充分な利得が得
られかつ機械的長さの短い通信用アンテナが実現でき
る。

【０００９】第２の発明に係る通信用アンテナでは、イ
ンダクタンス部を直列に容量結合するキャパシタンス部
として、互いに容量が異なったものが使用されているの
で、複数のキャパシタンス部の容量値を種々変更して適
切な値とすることで、アンテナ先端側での電流分布を大
きくできる。これにより、アンテナ先端側で充分な電流
分布を得ることができるようになる。

【００１０】第３の発明に係る通信用アンテナでは、互
いにインダクタンス値の異なる複数のインダクタンス部
を備えているので、その値を種々変更して適切な値とす
ることで、アンテナ先端側での電流分布を大きくでき
る。これにより、アンテナ先端側で充分な電流分布を得
ることができるようになる。

【００１１】

【実施例】図１は、本発明の一実施例としてのホイップ
アンテナ１を示している。このホイップアンテナ１は、
棒状のアンテナ本体２と、アンテナ本体２の基部に設け
られた接続部３と、アンテナ本体２の先端に設けられた
キャパシティーハット４とを備えている。

【００１２】アンテナ本体２は、図２に示すように、グ
ラスファイバー製の絶縁性棒状体５と、棒状体５の外周
面に螺旋状に巻き付けられた銅箔からなる導電性長尺体
６とを有している。棒状体５は先端にいくにしたがい細
くなっており、その基部の外径がたとえば２０ｍｍ、先
端の外径がたとえば１０ｍｍである。また、長さはたと
えば２ｍである。長尺体６は、その裏面に接着層が設け
られており、接着層によって棒状体５に貼り付けられて
いる。

【００１３】長尺体６には、アンテナ基部から先端まで
を電気的に６等分する位置において、分断部７が５か所
設けられている（図２では１か所のみ図示）。分断部７
には、分離された長尺体６を容量結合するようにチップ
コンデンサ８がはんだにより接続されている。さらに、
チップコンデンサ８が設けられた部分において、棒状体
５の外周面には、長尺体６をも覆うように熱収縮チュー
ブ９が固定されている。熱収縮チューブ９は、棒状体５
に挿入され加熱されることで収縮し、棒状体５に固定さ
れたチップコンデンサ８を外部から保護している。この
部分がキャパシタンス部１０となる。

【００１４】図３に、上述のホイップアンテナ１の等価
回路を示す。ここで、インダクタンスＬは長尺体６によ
り、またキャパシタンスＣはチップコンデンサ８により
実現されている。使用されるチップコンデンサ８の静電
容量は、基部から先端部にいくにつれ徐々に大きく設定
されているのが好ましい。また、基部から２番目のチッ
プコンデンサ８の静電容量が最も小さく設定されている
のがより好ましい。

【００１５】チップコンデンサ８の容量の変更とともに
或いはそれに代えて、インダクタンス値を変更してもよ
い。インダクタンス値についても、基部から先端部にい
くにつれ徐々に大きく設定されているのが好ましい。前
記ホイップアンテナ１を用いれば、機械的長さの短いア
ンテナを用いて充分な利得を得ることができる。また、
アンテナ先端側に大きな電流分布を得ることができ、効
率の高い通信が可能となる。さらに、給電部のインピー
ダンスを適正にして、良好な定在波比を得ることがで
き、また広帯域にわたって良好な定在波比を得ることが
できる。

【００１６】作用効果の具体例を以下に示す。実験例Ｉ ホイップアンテナ１の５個のコンデンサ８の容量値を種
々変更することで、実施例１〜実施例１９を得た。さら
に、第２の発明に係る効果を明確にするために、均一な
容量値を有する５個のコンデンサ８を用いた比較例を得
た。

【００１７】

【表１】

【００１８】比較例では、５個のコンデンサ８を全て同
一容量値とした。また、実施例１〜実施例７では、基端
側から２番目のコンデンサ８の容量値を変更した。実施
例７〜実施例１０では、最も基端側のコンデンサ８の容
量値を変更した。実施例１１〜実施例１６では、容量値
の変化率を変更した。実施例１７〜実施例１９は、イン
ピーダンスを５０Ωに近づけることを目的としてコンデ
ンサ８の容量値を種々変更した。

【００１９】得られたホイップアンテナ１に対し、図４
に示す実験装置を用いて測定を行った。図４の実験装置
は、高周波送信機２１（たとえば八重洲無線株式会社製
ＦＴ７５７ＳＸII型送信機）と、定在波測定器２２（た
とえばクラニシ株式会社製ＲＷ２１５Ｗ型測定器）と、
πＬ型マッチング回路２３とを備えている。πＬ型マッ
チング回路２３にはホイップアンテナ１の接続部３が接
続される。一方、電流分布を測定するために、ショット
キーバリアダイオード・ワンターンループ型の電流セン
サ２４と、電流センサ２４からの出力信号を受けて描画
するためのＸＹレコーダ２５（たとえばヒューレットパ
ッカード社製ＨＰ７０３５Ｂ型ＸＹレコーダ）とをも備
えている。電流センサ２４は、図示しないレール及びモ
ータを備えた駆動機構に据え付けられており、ホイップ
アンテナ１に沿って移動可能である。

【００２０】表１に、図４の装置により測定した比較例
及び実施例１〜１９の共振周波数とインピーダンスとを
示す。また、比較例及び実施例１〜１９の電流分布を図
５〜図２４に示す。図５は比較例の測定結果を、図６〜
図２４は実施例１〜実施例１９の測定結果をそれぞれ示
している。また、図左端がアンテナ基部である。ここ
で、コンデンサの容量値と電流分布との間の傾向を明確
にするため、実施例１、実施例３、実施例７、実施例１
０及び実施例１８に着目し、各実施例における容量値の
変化を図２５に示す。また、それらの実施例の電流分布
を図２６に示す。

【００２１】これから明らかなように、アンテナ基端側
（１番目）のコンデンサの容量値よりも３番目以降のコ
ンデンサの容量値を大きくすれば、アンテナ先端側の電
流分布が大きくなる傾向がある。さらに、２番目のコン
デンサの容量値を１番目のコンデンサよりも低くするこ
とで、アンテナ先端側への電流分布の偏りをさらに顕著
にできる。

【００２２】また、表１から明らかなように、各コンデ
ンサの容量値を種々変更することで、電流分布の調整が
行えるだけでなく、共振周波数の調整及びインピーダン
スの調整も行える。しかも、このホイップアンテナ１で
は、棒状体５に長尺体６を螺旋状に巻き付けているの
で、受信アンテナとして使用する際に、乱れた偏波面を
有する信号の受信効率が高まることが期待される。

【００２３】次に、実施例１８のホイップアンテナ１を
用いて交信実験を行った。実験日は１９９３年５月４
日、実験場所は愛知県一宮市北方町地内木曽川河川敷で
あった。実施例１８に係るホイップアンテナ１を車輌の
屋根（高さ２．１ｍ）に取り付け送信アンテナとした。
車輌から２００ｍ離れた位置に受信用の一般的なアンテ
ナ（サガ電子工業株式会社製ＡＬ−２８Ｆ）を高さ２．
４ｍの位置に設置し、安立電器社製ＡＲＭ５７０５Ａ型
の電界強度計を用いて受信強度を測定した。その結果、
電界強度が８６．０ｄＢμＶであった。一方、実施例１
８のホイップアンテナ１に代えて比較例のホイップアン
テナ１を用いた他は同一の条件で測定したところ、電界
強度が８５．１ｄＢμＶとなった。

【００２４】当該測定場所から約１５５ｋｍ離れた六甲
山との交信実験をさらに行った（鈴鹿山脈で山岳回析が
起こりやすい）。ここでは、実施例１８のホイップアン
テナ１を受信アンテナとして用い、六甲山側から５０Ｗ
で出力された電波を受信した。測定器は上述の近距離測
定時に使用した電界強度計である。得られた電界強度
は、２７ｄＢμＶであった。一方、比較例のホイップア
ンテナ１を用いて電界強度を測定したところ、２４ｄＢ
μＶであった。なお、１／４λの従来型ホイップアンテ
ナでは、１６ｄＢμＶであった。実験例II ホイップアンテナ１のインダクタンスＬを種々変更する
ことで、実施例２０〜２４を得た。

【００２５】

【表２】

【００２６】実施例２０〜２４では、５個のコンデンサ
８は全て同一容量値（２４ｐＦ）であった。また、６か
所のインダクタンスＬに相当する巻数は、表２に示した
通りであった。なお、実施例２０〜２４の共振周波数も
表２に示されている。得られたホイップアンテナ１に対
し、上述の実験例Ｉと同様の実験装置（図４）を用いて
電流分布を測定した。それぞれの測定結果を図２７〜図
３１に示す。

【００２７】表２及び図２７〜図３１から明らかなよう
に、インダクタンスＬをアンテナ基部から先端部へと増
大するように設定すれば、アンテナ先端側への電流分布
の偏りが実現できる。しかも、インダクタンスＬの増大
傾向を強めれば、アンテナ先端側への電流分布の偏りが
顕著になることが分かった。また、インダクタンスＬを
種々変更することで電流分の調整が行えるだけでなく、
共振周波数の調整も行えることが分かった。

【００２８】〔他の実施例〕 （ａ） 均一の容量値のコンデンサを用いて請求項１に
係る通信用アンテナを実施してもよい。 （ｂ） ヘリカル形状が維持可能であれば、棒状体５を
省略してもよい。 （ｃ） 長尺体６を一平面上で折り返された形状として
もよい。 （ｄ） インダクタンス部として通常の直線状エレメン
トを用いて請求項２に係る通信用アンテナを実施しても
よい。 （ｅ） チップコンデンサ８に代え、種々のコンデンサ
を使用してもよい。また、空気や樹脂等を誘電体として
用いたコンデンサを使用してもよい。たとえば、図３２
及び図３３に示す構成を採用してキャパシタンス部を実
現してもよい。

【００２９】ここでは、長尺体６が、キャパシタンス部
１０部分において重ね合わされた状態で、螺旋状に棒状
体５に巻き付けられている。キャパシタンス部１０で
は、重ね合わされた長尺体６の間に円筒状の誘電体１１
が配置されている。誘電体１１としては、たとえばテフ
ロンチューブを用いることができる。この場合には、損
失が小さいので高いゲインを得ることができる。また、
誘電体１１として熱収縮チューブを用いれば、その収縮
性を利用することで組立てが容易に行える。 （ｆ） ホイップアンテナ１に代えて、ダイポールアン
テナ、八木アンテナ、位相給電アンテナ等、他のタイプ
のアンテナにおいても本発明を同様に実施できる。

【００３０】

【発明の効果】第１の発明に係る通信用アンテナでは、
ヘリカルな長尺体の分断部分にキャパシタンス部が配置
されているので、充分な利得を得つつ機械的長さを短縮
することが可能となる。第２の発明に係る通信用アンテ
ナでは、インダクタンス部を直列に容量結合しかつ互い
に容量が異なっている複数のキャパシタンス部を備えて
いるので、アンテナ先端側で充分な電流分布を得ること
が可能となる。

【００３１】第３の発明に係る通信用アンテナでは、互
いにインダクタンス値の異なる複数のインダクタンス部
を備えているので、アンテナ先端側で充分な電流分布を
得ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としてのホイップアンテナの
斜視部分図。

【図２】そのキャパシタンス部近傍の側面部分図。

【図３】その等価回路図。

【図４】電流分布測定装置の概略ブロック図。

【図５】比較例の電流分布を示すグラフ。

【図６】実施例１の電流分布を示すグラフ。

【図７】実施例２の電流分布を示すグラフ。

【図８】実施例３の電流分布を示すグラフ。

【図９】実施例４の電流分布を示すグラフ。

【図１０】実施例５の電流分布を示すグラフ。

【図１１】実施例６の電流分布を示すグラフ。

【図１２】実施例７の電流分布を示すグラフ。

【図１３】実施例８の電流分布を示すグラフ。

【図１４】実施例９の電流分布を示すグラフ。

【図１５】実施例１０の電流分布を示すグラフ。

【図１６】実施例１１の電流分布を示すグラフ。

【図１７】実施例１２の電流分布を示すグラフ。

【図１８】実施例１３の電流分布を示すグラフ。

【図１９】実施例１４の電流分布を示すグラフ。

【図２０】実施例１５の電流分布を示すグラフ。

【図２１】実施例１６の電流分布を示すグラフ。

【図２２】実施例１７の電流分布を示すグラフ。

【図２３】実施例１８の電流分布を示すグラフ。

【図２４】実施例１９の電流分布を示すグラフ。

【図２５】実施例の容量変化を示すグラフ。

【図２６】図２５に示された実施例の電流分布を示すグ
ラフ。

【図２７】実施例２０の電流分布を示すグラフ。

【図２８】実施例２１の電流分布を示すグラフ。

【図２９】実施例２２の電流分布を示すグラフ。

【図３０】実施例２３の電流分布を示すグラフ。

【図３１】実施例２４の電流分布を示すグラフ。

【図３２】別の実施例の図２に相当する図。

【図３３】図３２のＡ−Ａ断面図。

【符号の説明】

１ ホイップアンテナ ２ アンテナ本体 ６ 長尺体 ７ 分断部 ８ チップコンデンサ １０ キャパシタンス部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ヘリカルでかつ少なくとも１か所が分断さ
   れた導電性長尺体と、 前記長尺体の分断部分に配置されたキャパシタンス部
   と、 を備えた通信用アンテナ。
2. 【請求項２】３以上のインダクタンス部と、 前記インダクタンス部を直列に容量結合し、かつ互いに
   静電容量が異なっている複数のキャパシタンス部と、 を備えた通信用アンテナ。
3. 【請求項３】互いにインダクタンス値が異なる２以上の
   インダクタンス部と、 前記インダクタンス部を直列に容量結合するキャパシタ
   ンス部と、 を備えた通信用アンテナ。