KR101077793B1 - 광대역 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 유전체의 일단면에 형성된 대략 추형의 공동(conical hollow)과, 상기 공동의 표면에 형성된 방사(放射) 전극과, 상기 유전체의 일단면에 대향하는 타단면에 근접하여 대략 평행하게 형성된 그라운드 도체를 구비하고, 상기 방사 전극의 대략 정상점 부위와 상기 그라운드 도체의 부위 사이에 전기 신호가 급전되는 구성의 모노코니칼·안테나로서, 상기 유전체의 일단면에 형성된 대략 추형의 공동의 내각α을 비유전율 ε_r에 따른 소정의 규범에 기초하여 결정한다. 따라서, 모노코니칼·안테나 본래의 광대역 특성의 자질을 충분히 유지한 채 유전체 장하에 의해 소형화를 실현할 수 있다.

모노코니칼 안테나, 방사 전극, 그라운드 전극, 유전체, 공동

Description

광대역 안테나 {WIDE-BAND ANTENNA}

본 발명은, 무선 LAN을 시작으로 하는 정보 통신에 사용되는 안테나에 관한 것이며, 특히 유전체의 일단면에 형성된 대략 추형(錐形)의 공동(conical hollow)에 형성된 방사(放射) 전극과 유전체의 타단면에 형성된 그라운드 도체로 이루어지는 광대역 안테나에 관한 것이다.

보다 상세하게는, 본 발명은, 본래의 광대역 특성의 자질을 충분히 유지한 채, 유전체 장하(裝荷:loading)에 의해 소형화를 실현하는 광대역 안테나에 관한 것이며, 특히 유전체의 선택 여하에 관계없이 저배화(低背化) 및 세신화(細身化)(폭을 좁게 하는 것)를 실현하는 광대역 안테나에 관한 것이다.

또, 본 발명은, 방사 도체에의 저항 장하를 이용함으로써 광대역화를 도모한 광대역 안테나에 관한 것이며, 용이하게 양산 가능한 저항 장하에 의해 구성되는 방사 도체로 이루어지는 광대역 안테나에 관한 것이다.

근년, 무선 LAN 시스템의 고속화, 저가격화에 따라, 그 수요가 현저하게 증가하고 있다. 특히, 최근에는, 사람의 신변에 존재하는 복수의 전자 기기 사이에 소규모의 무선 네트워크를 구축하여 정보 통신을 행하기 위해, 퍼스널·에리어·네트워크(PAN)의 도입의 검토가 행해지고 있다. 예를 들면, 2.4GHz대나, 5GHz대 등, 감독 관청의 면허가 불필요한 주파수 대역을 이용하여, 다른 정보 통신 시스템이 규정되어 있다.

무선 LAN을 시작으로 하는 정보 통신에서는, 안테나를 통한 정보 전송이 행해진다. 예를 들면, 모노코니칼·안테나(monoconical antenna)는, 유전체로 이루어지는 대략 원추형의 공동에 형성된 방사 전극과, 이 유전체의 저면에 형성된 그라운드 전극으로 이루어지지만, 방사 전극과 그라운드 전극 사이에 세워진 유전체에 의한 파장 단축 효과에 의해, 비교적 광대역 특성을 가지는 소형의 안테나를 구성할 수 있다.

광대역 특성을 가지는 안테나는, 예를 들면, 데이터를 예를 들면 3GHz로부터 10GHz라는 초광대역인 주파수 대역에 확산되어 송수신을 행하는 UWB(울트라·와이드·밴드)통신에 이용할 수 있다. 또, 소형의 안테나는, 무선 기기의 소형 경량화에 공헌한다.

예를 들면, 일본국 특개평8(1996)-139515호 공보에는, 무선 LAN용의 소형의 유전체 수직 편파 안테나에 대해 개시되어 있다. 이 유전체 수직 편파 안테나는, 원주 형상을 이루는 유전체의 한쪽의 저면을 원추형으로 잘라내고 그 부분에 방사 전극을 형성하고, 반대측의 저면에 어스 전극을 형성하고, 방사 전극은 어스 전극 측으로 관통공의 동체(胴體)를 통하여 인출된다(상기 공보의 도 1을 참조).

또, 상기 공보의 도 5에는, 이 유전체 수직 편파 안테나의 안테나 특성이 나타나 있다.

상기 도면에 의하면, 대략 100MHz 정도의 동작 대역(중심 주파수가 대략 (2.5GHz이므로, 비대역폭은 약 4%임)이다. 모노코니칼·안테나는, 본래, 1옥타브 이상의 동작 대역을 가지는 것이며, 기대되고 있는 광대역 특성을 충분히 발휘하고 있다고는 하기 어렵다.

또, 안테나의 소형화란, 예를 들면 저배화나 세신화하는 것을 의미한다. 예를 들면, 일본국 특개평9(1997)-153727호 공보에는, 모노코니칼·안테나의 세신화에 대해 제안되어 있지만, 단순히 방사 도체를 반타원 회전체형으로 하는 것이며, 측면이 유전체로 덮인 안테나 구조에 그대로 적용할 수 있을지 여부는 불명하다.

도 31에는, 단일의 원추형의 방사 전극을 가지는 모노코니칼·안테나의 구성을 모식적으로 나타내고 있다. 도시한 모노코니칼·안테나는, 대략 원추형으로 형성된 방사 도체와, 이 방사 도체와 공극을 통하여 형성된 그라운드 도체로 이루어지고, 상기 신호의 급전은, 이 공극 사이에 대하여 이루어진다.

도 32에는, 모노코니칼·안테나의 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio: 전압 정재파비) 특성의 일례를 나타내고 있지만, 4GHz에서 9GHz 이상의 넓은 대역에 걸쳐서 VSWR2 이하가 실현되어 있어, 비대역폭이 넓은 것을 알 수 있다.

이 모노코니칼·안테나를 보다 더욱 광대역화하는 방법의 하나로서, 방사 도체에 저항을 장하하는 방법이 알려져 있다.

도 33 및 도 34에는, 고도전율의 금속 대신에 저항 성분을 함유한 저도전율의 부재로 방사 도체를 구성한 모노코니칼·안테나의 구성을 나타내고 있다. 이와 같이 하면, 급전부로의 반사 전력이 감쇄되어 결과적으로 정합 대역이 확대된다. 특히, 정합 대역의 하한 주파수가(아래 쪽으로) 연장되므로, 안테나의 소형화의 수 단으로서도 이용된다. 도 33에 나타낸 바와 같이 방사 전극을 일정한 저도전율의 소재로 구성해도 되지만, 도 34에 나타낸 바와 같이 도전율을 분포(상저면(上底面) 측이 보다 저도전율)시키는 것이 보다 효과가 발휘된다.

모노코니칼·안테나의 방사 도체에 저항을 장하하는 구체적 방법으로서 예를 들면, 시트형으로 한 저도전율 부재를 원추형의 절연체에 접착하는 방법이나, 도료화한 저도전율 부재를 도포하는 방법 등이 알려져 있다(예를 들면, 제임스·지·말로니(James G.Maloney) 외 저 「펄스 방사용 코니칼·안테나의 최적화: 저항 장하를 이용한 효율적 설계(Optimization of a Conical Antenna for Pulse Radiation: An Efficient Design Using Resistive Loading」(IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATIN, Vo1.41), No.7, 1993년 7월, p.940-947)을 참조.

그렇지만, 양산을 고려한 경우, 시트를 접착하는 방법은 아무래도 생산성이 나쁘고 현실적이지 않다.

또, 도료를 도포하는 방법도, 도료의 두께를 균일화하여 도전율을 제어하는 것이 곤란하므로, 역시 현실적이지 않다.

본 발명의 목적은, 유전체의 일단면에 형성된 대략 추형(錐形)의 공동에 형성된 방사 전극과 유전체의 타단면에 설치된 그라운드 도체로 이루어지는, 우수한 모노코니칼·안테나를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 본래의 광대역 특성의 자질을 충분히 유지한 채 유전체 장하에 의해 소형화를 실현할 수 있는 우수한 모노코니칼·안테나를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 유전체의 선택 여하에 관계없이 저배화 및 세신화하는 것을 실현할 수 있는, 우수한 모노코니칼·안테나를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 대량 생산에 적합한 급전부 구조를 가지는, 우수한 모노코니칼·안테나를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 목적은, 방사 도체에 저항을 장하함으로써 광대역화를 도모한, 우수한 코니칼·안테나를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 용이하게 양산 가능한 저항 장하에 의해 구성되는 방사 도체로 이루어지는, 우수한 코니칼·안테나를 제공하는 것에 있다. 본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 제1 측면은, 유전체의 일단면에 형성된 대략 추형의 공동과, 상기 공동의 표면에 형성된 방사 전극과, 상기 유전체의 일단면에 대향하는 타단면에 근접하여 대략 평행하게 형성된 그라운드 도체를 구비하고, 상기 방사 전극의 대략 정상점 부위와 상기 그라운드 도체의 부위와의 사이에 전기 신호가 급전되는 구성의 모노코니칼·안테나로서,

상기 유전체의 일단면에 형성된 대략 추형의 공동의 내각α을 비유전율(比誘電率)ε_r에 따른 소정의 규범에 기초하여 결정하는 것을 특징으로 하는 모노코니칼·안테나이다.

단, 여기서 말하는 「공동의 내각」이란, 추(錐)의 중심축으로부터 측면까지의 각도로 한다.

본 발명에 의하면, 모노코니칼·안테나가 본래 가지고 있는 광대역 특성의 자질을 충분히 유지한 채, 유전체 장하에 의한 소형화를 실현할 수 있다.

여기서, 상기 유전체의 일단면에 형성된 대략 추형의 공동의 내각α을 비유전율 ε_r과의 관계를 기술한 하기 식에 기초하여 결정할 수 있다.

(각도의 단위는 도)

본 발명자들은, 몇개의 시뮬레이션 결과로부터, 유전체의 일단면에 형성하는 원추의 최적 정합(整合)을 가져오는 내각값이, 덮이는 유전체의 비유전율 ε_r에 의존하고 있는 것을 찾아냈다.

그리고, 적당한 근사식을 세워 그 계수를 조정함으로써, 상기의 근사식을 얻을 수 있다.

또, 상기 대략 추형의 공동의 내각α은, 원추의 경우는 원추의 중심축으로부터 측면까지의 각도이며, 타원추 또는 각추(角錐)의 경우는 중심축으로부터 측면까지의 각도 중 최소각과 최대각의 평균으로 한다. 또, 상기 대략 추형의 공동에 방사 전극을 충전하도록 형성해도 된다.

또, 본 발명의 제2 측면은, 유전체의 일단면에 형성된 대략 추형의 공동과, 상기 공동의 표면에 형성된 방사 전극 또는 상기 공동에 충전하도록 형성된 방사 전극과, 상기 유전체의 일단면에 대향하는 타단면에 근접하여 대략 평행하게 형성된 그라운드 도체를 구비하고, 상기 방사 전극의 대략 정상점 부위와 상기 그라운드 도체의 부위와의 사이에 전기 신호가 급전되는 구성의 모노코니칼·안테나로서, 상기 유전체의 비유전율 ε_r에 따른 소정의 규범에 기초하여 상기 공동의 높이 h와 상기 공동의 저면의 등가(等價) 반경 r과의 비를 결정하는 것을 특징으로 하는 모노코니칼·안테나이다. 단, 여기서 말하는 「공동의 높이」란, 공동의 정상점으로부터 공동의 저면에 수직선을 긋고, 이 수직선의 선분의 길이로 한다.

또, 「공동의 저면의 등가 반경」란, 공동의 저면과 수직선과의 교점을 중심점으로 하고, 이 중심점으로부터 저면의 외각(外殼)까지의 평균 거리로 한다. 또, 「공동의 내각」이란, 공동의 측면의 접선과 수직선이 이루는 각으로 한다.

본 발명자들은, 모노코니칼·안테나의 내각의 설정이 임피던스 정합 대역에 큰 영향을 준다고 하는 점을 찾아냈다. 그리고, 유전체의 일단면에 형성된 원추형의 공동의 내각α(추의 중심축으로부터 측면까지의 각도)을 비유전율 ε_r과의 관계를 기술한 하기 식에 의해 결정함으로써, 임피던스 정합 대역을 최대화할 수 있다는 것을 이끌어냈다.

(각도의 단위는 도)

즉, 최적의 원추 내각은, 유전체의 비유전율에 의존한다.

상기 식에 기있고로 구성되는 모노코니칼·안테나는, 그 측면이 유전체로 덮여 있기 때문에, 필연적으로 소형화의 효과를 얻을 수 있다(방사 전극과 그라운드 도체와의 사이에 서는 전자계가 파장 단축되는 것에 기인한다. 따라서, 실장에 있어서는, 먼저, 소형화의 요구에 따라 비유전율 즉 유전체가 적당히 선택되고, 그 후, 원추 내각이 결정된다.

이러한 모노코니칼·안테나의 구성 방법에만 의존한 경우, 유전체의 비유전율 ε_r를 높이는 것에 의해 안테나의 소형화를 실현할 수 있다. 그런데, 그와 함께 원추 내각α도 작아지므로(즉 안테나가 옆으로 길어지므로), 안테나의 높이에 관해서는 극단으로 단축되는 것이 아니다. 한편, 극단으로 세신의 구성을 채용하는 경우, 상기 식에 따라 비유전율ε_r을 높이면 되지만, 실제로, 여러 가지의 비유전율의 유전체가 무한하게 존재하는 것은 아니다.

요약하면, 저배화 또는 세신화했을 때의 원추 내각은, 양호한 임피던스 정합을 가져오는 최적치로부터 빗나가게 된다. 그래서, 본 발명에서는, 이것을, 원추 내각의 다단화에 의해 보상하도록 했다.

예를 들면, 저배 구성을 채용하는 경우에는, 공동의 높이 h와 공동의 저면의 등가 반경 r과의 비를 비유전율 ε_r과의 관계를 기술한 하기 식에 준거하면서, 공동의 내각을 저면부로부터 정상점부를 향해 작아지도록 단계적으로 변화시켜 형성한다.

(각도의 단위는 도)

또, 세신 구성을 채용하는 경우에는, 공동의 높이 h와 공동의 저면의 등가 반경 r과의 비를 비유전율 ε_r과의 관계를 기술한 하기 식에 준거하면서, 공동의 내각을 저면부로부터 정상점부를 향해 커지도록 단계적으로 변화시켜 형성한다.

(각도의 단위는 도)

저배화 또는 세신화 중 어느 구성을 채용하는 경우도, 기본적으로는 2단 구성으로 된다. 물론, 3단 이상으로 다단화해도 되고, 연속적으로 변화하는 부분이 있어도 된다.

단, 방사 전극의 정상점부의 내각은 90도 미만으로 한다. 또, 방사 전극의 정상점부 근방에서의 내각 변화는 완만하게 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 정상점부 즉 급전부 근방에서는, 「Rumsey의 등각 원리(예를 들면, V.Rumsey저“Frequency Independent Antenna"(Academic Press, 1966)를 참조)」에 기초하여, 등각 원추형의 유지에 노력을 기울여야 하는 것이다. 이상의 원칙을 일탈하면, 모노코니칼·안테나 본래의 초광대역 특성을 상실할 가능성이 있으므로, 주의가 필요하다.

여기서, 상기 외단면 상에 급전을 위한 전극을 형성하고, 상기 유전체를 관통하도록 하여 상기 방전 전극과 대략 정상점 부위에 있어서 상기 급전 전극의 일단을 전기적으로 접속되고, 또한 상기 유전체의 측면 상에 도달하도록 하여 상기 급전 전극의 타단을 형성하도록 해도 된다. 이러한 경우, 상기 급전 전극의 타단과 상기 그라운드 도체와의 사이에 전기 신호가 급전되므로, 대량 생산에 적합한 급전부 구조가 된다.

또, 본 발명의 제3 측면은, 대략 원추형의 방전 전극과, 상기 방전 전극에 근접하여 형성된 그라운드 도체를 구비하고, 상기 방전 전극의 대략 정상점 부위와 상기 그라운드 도체의 부위와의 사이에 전기 신호가 급전되는 구성의 모노코니칼·안테나로서,

상기 대략 원추형의 방전 전극의 정상점과 추의 저면의 중심을 잇는 직선이 추의 저면에 수직이 아닌 것을 특징으로 하는 모노코니칼·안테나이다. 단, 여기서 말하는 「추의 저면」은, 원추의 저면이 상향으로 되는 경우도 포함하는 것으로 한다.

본 발명의 제2 측면에 관한 모노코니칼·안테나는, 원추 내각의 최적치에 근거해 저배화 또는 세신화시킬 때, 원추 내각이 최적치로부터 빗나가는 것을 내각의 다단화에 의해 보상하는 것이다. 이것에 대해, 저배화시켰을 때의 원추 내각은, 양호한 임피던스 정합을 가져오는 최적치로부터 빗나간다는 문제가 있다.

그래서, 본 발명의 제3 측면에 관한 모노코니칼·안테나에 의하면, 원추의 정상점을 중심으로부터 오프셋시킴으로써, 임피던스의 정합을 보상할 수 있다.

또, 본 발명의 제4 측면은,

절연체와,

상기 절연체의 일단면에 형성된 대략 추형의 공동과,

상기 공동 내부의 표면에 형성된 방사 전극과,

상기 방사 전극의 일부를 원주형으로 박리하는 박리부와,

적어도 상기 박리부가 매몰되는 깊이까지 상기 공동 내부에 충전되는 저도전율 부재와,

상기 절연체의 타단면과 근접하여 대략 평행하게 설치된 또는 상기 절연체의 타단면에 직접 형성된 그라운드 도체를 구비하는 것을 특징으로 하는 코니칼·안테나이다.

본 발명의 제4 측면에 관한 코니칼·안테나는, 기본적으로 모노코니칼·안테나로서 기능한다. 또한, 상저면에 도체가 존재하고 있지 않지만, 모노코니칼·안테나 본래의 동작을 방해하는 요인은 되지 않는다. 그리고, 또한, 2개로 분할된 방사 전극 사이에 저도전율 부재가 개재되므로, 저항 장하와 등가인 전기적 효과를 얻을 수 있다.

여기서, 상기 방사 전극은 상기 공동 내부의 표면에 도금 공법 등에 의해 형성하도록 해도 된다.

또, 상기 저도전율 부재는 도체를 함유하는 고무 또는 엘라스토머를 사용하여 구성할 수 있다.

또, 상기 방사 전극과 상기 그라운드 도체와의 공극 사이에 대하여 상기 신호의 급전이 행해진다. 예를 들면, 그라운드 도체에 구멍을 형성하고, 방사 전극의 정상점 부위를 배면 측으로 관통시켜, 전기 신호의 급전을 행하도록 해도 된다.

또, 박리부에 의해 분할된 방사 전극 사이의 저도전율 부재의 개재에 의해 저항 장하와 등가인 전기적 효과를 얻기 위해, 필요에 따라서 원주형의 박리부를 2이상 형성해도 된다.

이와 같이 상기 방사 전극의 일부를 원주형으로 박리하는 박리부를 2이상 형성하는 경우, 상기 공동 내부에 충전되는 상기 저도전율 부재는, 상기한 각 박리부가 매몰되는 깊이마다 상기 공동 내부에 도전율이 상이한 부재가 각각 충전되어 이루어지는 다층 구조로 해도 된다. 이 때, 상기 공동의 저면측이 보다 저도전율이 되도록 각 저도전율 부재를 분포시킴으로써, 급전부에의 반사 전력을 감쇄하는 효 과가 보다 높아져, 결과적으로 정합 대역이 확대된다.

또, 본 발명의 제5 측면은,

절연체와,

상기 절연체의 일단면에 형성된 대략 추형의 제1 공동과,

상기 제1 공동 내부의 표면에 형성된 제1 방사 전극과,

상기 제1 방사 전극의 일부를 원주형으로 박리하는 제1 박리부와,

상기 제1 박리부가 적어도 매몰되는 깊이까지 상기 공동 내부에 충전되어 이루어지는 제1 저도전율 부재와,

상기 절연체의 타단면에 형성된 대략 추형의 제2 공동과,

상기 제2 공동 내부의 표면에 형성된 제2 방사 전극과,

상기 제2 방사 전극의 일부를 원주형으로 박리하는 제2 박리부와,

상기 제2 박리부가 적어도 매몰되는 깊이까지 상기 공동 내부에 충전되는 제2 저도전율 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 코니칼·안테나이다.

본 발명의 제5 측면에 관한 코니칼·안테나는, 절연체의 타단면에 그라운드 도체를 형성하는 것을 생략하고, 양 단면에 대칭이 되도록 형성된 대략 추형의 공동 내부의 표면에 각각 방사 전극이 배치되어 이루어지는 바이코니칼·안테나로서 기능한다.

본 발명의 제5 측면에 관한 바이코니칼·안테나에서는, 상기 제1 및 제2 방사 전극의 공극 사이에 대하여 상기 신호의 급전이 행해진다. 예를 들면, 절연체 측면으로부터 병행 선로를 돌출 관통시켜 양 방사 전극의 정상점 부위에 접속시키 는 등의 방법을 이용할 수 있다.

또, 박리부에 의해 분할된 방사 전극 사이의 저도전율 부재의 개재에 의해 저항 장하와 등가인 전기적 효과를 얻기 위해, 제1 및 제2 방사 전극에 있어서 필요에 따라서 원주형의 박리부를 각각 2이상 형성해도 된다.

이러한 경우, 상기 제1 및 제2 공동 내부에 충전되는 상기 제1 및 제2 저도전율 부재는, 상기한 각 박리부가 매몰되는 깊이마다 상기 제1 및 제2 공동 내부에 도전율이 상이한 부재가 각각 충전되어 이루어지는 다층 구조로 해도 된다. 이 때, 상기 공동의 저면측이 보다 저도전율이 되도록 각 저도전율 부재를 분포시킴으로써, 급전부에의 반사 전력을 감쇄하는 효과가 보다 높아져, 결과적으로 정합 대역이 확대된다.

또, 본 발명의 제6 측면은,

대략 추형으로 형성된 절연체와,

상기 대략 추형의 절연체의 표면에 형성된 방사 전극과,

상기 방사 전극의 일부를 저부를 가지는 절연체와 함께 원주형으로 분할하는 원주형 슬릿부와,

상기 원주형 슬릿부에 충전된 저도전율 부재와,

상기 방사 전극의 대략 정상점 부위에 근접하여 형성된 그라운드 도체를 구비하는 것을 특징으로 하는 코니칼·안테나이다.

본 발명의 제6 측면에 관한 모노코니칼·안테나는, 2개로 분할된 방사 전극 사이에 저도전율 부재가 개재되므로, 저항 장하와 등가인 전기적 효과를 얻을 수 있다.

여기서, 박리부에 의해 분할된 방사 전극 사이의 저도전율 부재의 개재에 의해 저항 장하와 등가인 전기적 효과를 얻기 위해, 필요에 따라서 원주형의 박리부를 2이상 형성해도 된다.

이러한 경우, 상기한 각 원주형 슬릿부마다 도전율이 상이한 저도전율 부재를 각각 충전하도록 해도 된다. 이 때, 상기 절연체의 저면측이 보다 저도전율이 되도록 각 저도전율 부재를 분포시킴으로써, 급전부에의 반사 전력을 감쇄하는 효과가 보다 높아져, 결과적으로 정합 대역이 확대된다.

또한, 본 발명의 제7 측면은,

대략 추형으로 형성된 제1 절연체와,

상기 대략 추형의 절연체의 표면에 형성된 제1 방사 전극과,

상기 제1 방사 전극의 일부를 저부를 가지는 절연체와 함께 원주형으로 분할하는 제1 원주형 슬릿부와,

상기 제1 원주형 슬릿부에 충전된 제1 저도전율 부재와,

상기 제1 절연체와 정상점들이 서로 대향하여 각각의 저면이 대칭이 되도록 배치된 대략 추형으로 형성된 제2 절연체와,

상기 대략 추형의 절연체의 표면에 형성된 제2 방사 전극과,

상기 제2 방사 전극의 일부를 저부를 가지는 절연체와 함께 원주형으로 분할하는 제2 원주형 슬릿부와,

상기 제2 원주형 슬릿부에 충전된 제2 저도전율 부재를 구비하는 것을 특징 으로 하는 코니칼·안테나이다.

본 발명의 제7 측면에 관한 코니칼·안테나는, 절연체의 타단면에 그라운드 도체를 형성하는 것을 생략하고, 양 단면이 대칭이 되도록 대향하여 배치된 대략 추형의 절연체의 표면에 방사 전극이 배치되는 바이코니칼·안테나로서 기능한다.

여기서, 원주형 슬릿부에 의해 분할된 방사 전극 사이의 저도전율 부재의 개재에 의해 저항 장하와 등가인 전기적 효과를 얻기 위해, 필요에 따라서 원주형의 슬릿부를 2이상 형성해도 된다.

이러한 경우, 상기 제1 및 제2 방사 전극을 분할하는 각 원주형 슬릿부마다 도전율이 상이한 저도전율 부재를 각각 충전하도록 해도 된다. 이 때, 상기 절연체의 저면측이 보다 저도전율이 되도록 각 저도전율 부재를 분포시킴으로써, 급전부에의 반사 전력을 감쇄하는 효과가 보다 높아져, 결과적으로 정합 대역이 확대된다.

또, 본 발명의 제8 측면은,

절연체와,

상기 절연체의 일단면에 형성된 대략 추형의 공동과,

상기 공동 내부의 대략 정상점 부위의 표면에 형성된 급전 전극과,

상기 공동 내부에 충전되는 저도전율 부재와,

상기 절연체의 타단면과 근접하여 대략 평행하게 설치된 또는 상기 절연체의 타단면에 직접 형성된 그라운드 도체를 구비하는 것을 특징으로 하는 코니칼·안테나이다.

본 발명의 제8 측면에 관한 코니칼·안테나는, 기본적으로는 모노코니칼·안테나로서 기능하고, 저도전율 부재가 방사 도체로서 작용한다.

여기서, 상기 급전 전극은 상기 공동 내부의 대략 정상점 부위의 표면에 도금 공법 등에 의해 형성하도록 해도 된다. 또, 상기 저도전율 부재는 도체를 함유하는 고무 또는 엘라스토머를 사용하여 구성할 수 있다.

또, 상기 급전 전극과 상기 그라운드 도체와의 공극 사이에 대하여 상기 신호의 급전이 행해진다. 예를 들면, 그라운드 도체에 구멍을 형성하고, 상기 급전 전극을 배면 측으로 관통시켜, 전기 신호의 급전을 행한다.

또, 상기 공동 내부에 충전되는 상기 저도전율 부재를, 도전율이 상이한 부재가 각각 충전되어 이루어지는 다층 구조로 구성해도 된다. 이 때, 상기 공동의 저면측이 보다 저도전율이 되도록 각 저도전율 부재를 분포시킴으로써, 급전부로의 반사 전력을 감쇄하는 효과가 보다 높아져, 결과적으로 정합 대역이 확대된다.

또, 본 발명의 제9 측면은,

절연체와, 상기 절연체의 일단면에 형성된 대략 추형의 제1 공동과,

상기 제1 공동 내부의 대략 정상점 부위의 표면에 형성된 제1 급전 전극과,

상기 제1 공동 내부에 충전되는 제1 저도전율 부재와,

상기 절연체의 타단면에 형성된 대략 추형의 제2 공동과,

상기 제2 공동 내부의 대략 정상점 부위의 표면에 형성된 제2 급전 전극과,

상기 제2 공동 내부에 충전되는 제2 저도전율 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 코니칼·안테나이다.

본 발명의 제9 측면에 관한 코니칼·안테나는, 절연체의 타단면에 그라운드 도체를 형성하는 것을 생략하고, 양 단면에 대상으로 되도록 형성된 대략 추형의 공동 내부 표면에 각각 급전 전극이 배치되는 바이코니칼·안테나로서 기능한다.

본 발명의 제9 측면에 관한 코니칼·안테나에서는, 상기 제1 및 제2 급전 전극의 공극 사이에 대하여 상기 신호의 급전이 행해진다. 예를 들면, 절연체 측면으로부터 병행 선로를 관통시켜 양급전 전극의 정상점 부위에 접속시키는 등 방법을 이용할 수 있다.

또, 상기 제1 및 제2 급전 전극을 상기 제1 및 제2 공동 내부의 표면에 도금 공법 등에 의해 형성해도 된다. 또, 상기 제1 및 제2 각 저도전율 부재를, 도체를 함유하는 고무 또는 엘라스토머로 구성할 수 있다.

또, 상기 제1 및 제2 공동 내부에 충전되는 상기 제1 및 제2 저도전율 부재를, 도전율이 상이한 부재가 각각 충전되어 이루어지는 다층 구조로 구성해도 된다. 이 때, 상기 공동의 저면측이 보다 저도전율이 되도록 각 저도전율 부재를 분포시킴으로써, 급전부에의 반사 전력을 감쇄하는 효과가 보다 높아져, 결과로서 정합 대역이 확대된다.

본 발명의 또 다른 목적, 특징이나 이점은, 후술하는 본 발명의 실시예나 첨부하는 도면에 따른 상세한 설명에 의해 밝혀질 것이다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시예에 관한 모노코니칼·안테나(1)의 외관 구성을 나타낸 도면이다.

도 2는, 본 발명의 제1 실시예에 관한 구성에 따른 모노코니칼·안테나의 주파수 특성의 계산예(전자계 시뮬레이션에 의한 결과)를 나타낸 도면이다.

도 3은, 본 발명의 제1 실시예에 관한 구성에 따른 모노코니칼·안테나의 주파수 특성의 계산예(전자계 시뮬레이션에 의한 결과)를 나타낸 도면이다.

도 4는, 유전체(10)의 비유전율 ε_r가 1인 경우의 각 내각에 대한 주파수 특성(우측)과, 본 발명에 관한 내각 설정식에 의한 경우의 플롯도(좌측)와, 양자의 관계를 나타낸 도면이다.

도 5는, 유전체(10)의 비유전율 ε_r이 3인 경우의 각 내각에 대한 주파수 특성(우측)과, 본 발명에 관한 내각 설정식에 의한 경우의 플롯도(좌측)와, 양자의 관계를 나타낸 도면이다.

도 6은, 유전체(10)의 비유전율ε_r가 5인 경우의 각 내각에 대한 주파수 특성(우측)과, 본 발명에 관한 내각 설정식에 의한 경우의 플롯도(좌측)와, 양자의 관계를 나타낸 도면이다.

도 7은, 유전체(10)의 비유전율 ε_r이 8인 경우의 각 내각에 대한 주파수 특성(우측)과, 본 발명에 관한 내각 설정식에 의한 경우의 플롯도(좌측)와, 양자의 관계를 나타낸 도면이다.

도 8은, 유전체의 일단면에 형성된 대략 추형의 공동의 내각α이 비유전율ε_r에 따른 소정의 규범에 따르도록 구성된 모노코니칼·안테나의 구성을 나타낸 도면 이다.

도 9는, 비유전율 ε_r가 각각 2 및 4인 경우에 최적 내각에 의해 구성된 모노코니칼·안테나의 안테나 특성을 나타낸 도면이다.

도 10은, 최적 내각 구성보다 저배화한 경우의 일례를 나타낸 도면이다.

도 11은, 도 10에 나타낸 구성을 가지는 모노코니칼·안테나의 VSWR 특성을 나타낸 도면이다.

도 12는, 본 발명에 따라, 최적 내각 구성보다 세신화한 경우의 일례를 나타낸 도면이다.

도 13는, 도 12에 나타낸 구성을 가지는 모노코니칼·안테나의 VSWR 특성을 나타낸 도면이다.

도 14는, 본 발명에 따라, 대량 생산에 적합한 급전부 구조를 가지도록 한 모노코니칼·안테나의 구성예를 나타낸 도면이다.

도 15는, 도 14에 나타낸 구성을 가진 모노코니칼·안테나를 회로 기판 상에 실장한 모습을 나타낸 도면이다.

도 16은, 저배 구성을 채용한 모노코니칼·안테나의 단면 구성을 나타낸 도면이다.

도 17은, 도 16에 나타낸 저배화 모노코니칼·안테나의 임피던스 특성도와, VSWR 특성도를 나타낸 도면이다.

도 18은, 원추형의 방전 전극의 정상점을 중심으로부터, 반경에 대해서 25% 만큼 오프셋시킨 저배 구성 모노코니칼·안테나의 단면 구성을 나타낸 도면이다.

도 19는, 도 18에 나타낸 저배화 모노코니칼·안테나의 임피던스 특성도와, VSWR 특성도를 나타낸 도면이다.

도 20은, 본 발명의 제3 실시예에 관한 모노코니칼·안테나의 구성을 나타낸 도면이다.

도 21은, 본 발명의 제3 실시예에 관한 모노코니칼·안테나의 전기적 효과를 증명하는 일계산예를 나타낸 도면이다.

도 22는, 절연체에 형성된 공동의 깊이 방향으로 2개의 전극 박리부가 형성되어 있는 안테나의 구성을 나타낸 도면이다.

도 23은, 절연체의 타단면에 그라운드 도체를 형성하는 것을 생략하고, 양 단면에 대칭이 되도록 형성된 대략 원추형의 공동 내부의 표면에 방사 전극이 배치되는 바이코니칼·안테나에 대해서 본 발명에 관한 저항 장하를 적용한 예를 나타낸 도면이다.

도 24는, 본 발명의 다른 실시예에 관한 안테나의 단면 구성을 나타낸 도면이다.

도 25는, 절연체에 형성된 대략 원추형의 방사 전극의 깊이 방향으로 2개의 박리·굴삭부가 형성되어 있는 코니칼·안테나의 구성을 나타낸 도면이다.

도 26은, 원추형 절연체의 표면에 형성된 방사 전극에 원주형의 박리·굴삭부를 형성하여 이루어지는 코니칼·안테나를 사용하여 바이코니칼·안테나를 구성한 예를 나타낸 도면이다.

도 27은, 본 발명의 다른 실시예에 관한 코니칼·안테나의 단면 구성을 나타낸 도면이다.

도 28은, 도 27에 나타낸 코니칼·안테나의 변형예에 대한 단면 구성을 나타낸 도면이다.

도 29는, 절연체의 원추형의 공동 표면에 형성된 급전 전극에 저도전율 부재를 충전하여 이루어지는 코니칼·안테나를 이용하여 바이코니칼·안테나를 구성한 예를 나타낸 도면이다.

도 30은, 도 29에 나타낸 코니칼·안테나의 변형예에 대한 단면 구성을 나타낸 도면이다.

도 31은, 단일의 원추형의 방사 전극을 가지는 모노코니칼·안테나의 구성(종래예)을 나타낸 도면이다.

도 32는, 모노코니칼 안테나의 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio: 전압 정재파비) 특성의 일례(종래예)를 나타낸 도면이다.

도 33은, 고도전율의 금속 대신에 저항 성분을 함유한 저도전율의 부재로 방사 도체를 구성한 모노코니칼·안테나의 구성(종래예)을 나타낸 도면이다.

도 34는, 고도전율의 금속 대신에 저항 성분을 함유한 비일양(非一樣) 저도전율의 부재로 방사 도체를 구성한 모노코니칼·안테나의 구성(종래예)을 나타낸 도면이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.

[제1 실시예]

도 1에는, 본 발명의 제1 실시예에 관한 모노코니칼·안테나(1)의 외관 구성을 나타내고 있다.

동 도면에 나타낸 바와 같이, 모노코니칼·안테나(1)는, 유전체 기둥(10)의 일단면에 형성된 대략 원추형의 공동(11)과, 공동의 표면에 형성된 방사 전극(12)과, 유전체(10)의 일단면에 대향하는 타단면에 근접하여 대략 평행하게 형성된 그라운드 도체(13)를 구비하고, 방사 전극(12)의 대략 정상점 부위(14)와 그라운드 도체(13)의 부위와의 사이에 전기 신호가 급전되게 되어 있다.

본 실시예에 관한 모노코니칼·안테나1인 경우, 유전체(10)의 일단면에 형성된 대략 원추형의 공동(11)의 내각α(추의 중심축으로부터 측면까지의 각도)을 비유전율 ε_r에 따른 소정의 규범에 기초하여 결정하게 되어 있다. 이 규범이란, 예를 들면 다음과 같다.

(1) 모노코니칼·안테나(1)를 비유전율 ε_r= 2의 유전체로 덮는 경우, 원추 내각이 대략 45도가 되도록 구성한다.

(2) 모노코니칼·안테나(1)를 비유전율 ε_r= 3의 유전체로 덮는 경우, 원추 내각이 대략 37도가 되도록 구성한다.

(3) 모노코니칼·안테나(1)를 비유전율 ε_r= 5의 유전체로 덮는 경우, 원추 내각이 대략 28도가 되도록 구성한다.

(4) 모노코니칼·안테나(1)를 비유전율 ε_r= 8의 유전체로 덮는 경우, 원추 내각이 대략 23도가 되도록 구성한다.

상기의 근거로 되는 규범은, 유전체(10)의 일단면에 형성된 원추형의 공동(11)의 내각α을 비유전율 ε_r과의 관계를 기술한 하기 식(1)이다.

(각도의 단위는 도) ... (1)

여기서, 설정 내각의 유효 범위는, 상기 식(1)에서 주어지는 값의 플러스·마이너스수도(數度) 정도의 범위이며, 이 범위 내이면 실용상 문제는 없다.

전술한 모노코니칼·안테나의 구성 방법에 의하면, 안테나의 대역폭을 비약적으로 향상시킬 수가 있다.

도 2 및 도 3에는, 본 실시예에 관한 구성에 따른 모노코니칼·안테나의 주파수 특성의 계산예(전자계 시뮬레이션에 의한 결과)를 나타내고 있다.

도 2에는, 비유전율 ε_r가 3으로 원추 내각이 40도인 경우, 도 3에는, 비유전율 ε_r가 8로 원추 내각이 22도인 경우의 주파수 특성을, 스미스·차트(중심 50Ω)와 VSWR 특성의 형태로 각각 나타내고 있다.

어느 구성예에서도, 스미스·차트의 중심 부근에 있어 소용돌이 형상의 특성을 가지고, 양호한 주파수 특성을 얻고 있다. 또, VSWR는 2 이하로 되는 주파수 영역에 있어서 양호한 안테나 특성을 가지는 것으로 되어 있지만, 어느 구성예에 있어서도 VSWR≤2의 비대역폭이 대략 100%에 이르고 있고, 일본국 특개평8(1996)-l39515호 공보에 개시된 특성예에 비해, 비약적으로 대역폭을 향상시키고 있음을 알 수 있다.

본 실시예에 관한 모노코니칼·안테나의 구성 방법으로서, 유전체(10)의 일단면에 형성되는 공동(11)은 원추형상에 한정되는 것은 아니다. 타원추 또는 각추의 경우라도, 본 발명의 효과를 마찬가지로 상주할 수 있다. 각추를 공동으로 한 경우의 그 내각α의 정의는, 「중심축으로부터 측면까지의 각도 중, 최소각과 최대각의 평균」이라고 한다.

또, 유전체 기둥(10)의 외형에 대해서도 특히 한정되지 않는다. 기본적으로는, 원주나 각주 등 방사 전극을 덮는 것이면 어느 것이든 된다. 또, 방사 전극은, 원추형의 공동(11)의 표면에 형성되는 것 이외에, 공동(11)에 충전하도록 형성해도 된다.

또한, 유전체(1O)의 비유전율 ε_r의 유효 범위는 대략 1O정도까지이다.

본 발명자들은, 유전체의 일단면에 형성하는 원추의 내각α을 설정하는 규범이 되는 상기 식(1)을, 전자계 시뮬레이션에 의한 의사(擬似) 실험을 통하여 근사적으로 이끌어냈다.

도 4~도 7에 나타낸 바와 같이, 몇개의 시뮬레이션결과로부터, 유전체의 일단면에 형성하는 원추의 최적 정합을 가져오는 내각값이, 덮이는 유전체의 비유전율 ε_r에 의존하고 있는 것을 찾아냈다. 그리고, 적당 근사식을 세워 그 계수를 조정함으로써, 설계 상 유의(有意)한 근사 곡선을 얻을 수 있다. 이하, 도 4~도 7에 대해, 설명한다.

도 4에는, 유전체(10)의 비유전율 ε_r가 1인 경우의 각 내각에 대한 주파수 특성(우측, 상단으로부터 내각 58도인 경우, 내각 40도인 경우, 내각 24도인의 경우의 3케이스)과, 본 발명에 관한 내각 설정식에 의한 경우의 플롯도(좌측)와, 양자의 관계를 나타내고 있다. 주파수 특성도는, 스미스·차트와 VSWR 특성도에 의해 나타나고 있다.

동 도면의 우측의 주파수 특성도으로부터, 내각이 대략 58도인 경우, 스미스·차트에 있어서 대략 중심 부근에 소용돌이를 가지는 동시에, VSWR≤2의 비대역폭이 가장 큰 것임을 알 수 있다. 즉, 최적의 정합을 가져오는 내각이 58도이며, 또한, 그 내각값이 본 발명에 관한 내각 설정식의 플롯선의 극(極) 근방에 위치하는 것을 알 수 있다.

또, 도 5에는, 유전체(10)의 비유전율 ε_r이 3인 경우의 각 내각에 대한 주파수 특성(우측, 상단으로부터 내각 58도인 경우, 내각 40도인 경우, 내각 24도인 경우의 3케이스)과, 본 발명에 관한 내각 설정식에 의한 경우의 플롯도(좌측)와, 양자의 관계를 나타내고 있다. 주파수 특성도는, 스미스·차트와 VSWR 특성도에 의해 나타나고 있다.

동 도면의 우측의 주파수 특성도로부터, 내각이 대략 40도인 경우, 스미스·차트에 있어서 대략 중심 부근에 소용돌이를 가지는 동시에, VSWR≤2의 비대역폭이 가장 큰 것임을 알 수 있다.

즉, 최적의 정합을 가져오는 내각이 40도이며, 또한, 그 내각값이 본 실시예 에 관한 내각 설정식의 플롯선의 극 근방에 위치하는 것을 알 수 있다.

또, 도 6에는, 유전체(10)의 비유전율 ε_r가 5인 경우의 각 내각에 대한 주파수 특성(우측, 상단으로부터 내각 40도의 경우, 내각 26도인 경우, 내각 15도인 경우의 3케이스)과, 본 발명에 관한 내각 설정식에 의한 경우의 플롯도(좌측)와, 양자의 관계를 나타내고 있다. 주파수 특성도는, 스미스·차트와 VSWR 특성도에 의해 나타나고 있다.

동 도면의 우측의 주파수 특성도로부터, 내각이 대략 26도인 경우, 스미스·차트에 있어서 대략 중심 부근에 소용돌이를 가지는 동시에, VSWR≤2의 비대역폭이 가장 큰 것임을 알 수 있다. 즉, 최적의 정합을 가져오는 내각이 26도이며, 또한, 그 내각값이 본 발명에 관한 내각 설정식의 플롯선의 극 근방에 위치하는 것을 알 수 있다.

또, 도 7에는, 유전체(10)의 비유전율 ε_r가 8인 경우의 각 내각에 대한 주파수 특성(우측, 상단으로부터 내각 36도인 경우, 내각 22도인 경우, 내각 10도인 경우의 3케이스)과, 본 발명에 관한 내각 설정식에 의한 경우의 플롯도(좌측)와, 양자의 관계를 나타내고 있다.

주파수 특성도는, 스미스·차트와 VSWR 특성도에 의해 나타나 있다.

동 도면의 우측의 주파수 특성도로부터, 내각이 대략 22도인 경우, 스미스·차트에 있어서 대략 중심 부근에 소용돌이를 가지는 동시에, VSWR≤2의 비(比)대역폭이 가장 큰 것임을 알 수 있다.

즉, 최적의 정합을 가져오는 내각이 22도이며, 또한, 그 내각값이 본 실시예에 관한 내각 설정식의 플롯선의 근방에 위치하는 것을 알 수 있다.

[제2 실시예]

모노코니칼·안테나는, 유전체 기둥의 일단면에 형성된 대략 원추형의 공동과 공동의 표면에 설치된(또는 공동에 충전하도록 형성된) 방사 전극과, 유전체의 일단면에 대향하는 타단면에 근접하여 대략 평행하게 형성된 그라운드 도체를 구비하고, 방사 전극의 대략 정상점 부위와 그라운드 도체의 부위와의 사이에 전기 신호가 급전되게 되어 있다. 모노코니칼·안테나는, 방사 전극과 그라운드 전극의 사이에 서는 유전체에 의한 파장 단축 효과에 의해, 비교적 광대역 특성을 가지는 소형의 안테나를 구성할 수 있다.

본 발명자들은, 모노코니칼·안테나의 내각의 설정이 임피던스 정합 대역에 큰 영향을 준다고 하는 점을 찾아냈다. 그리고, 유전체의 일단면에 형성된 원추형의 공동의 내각α(추의 중심축으로부터 측면까지의 각도)을 비유전율ε_r과의 관계를 기술한 하기 식(2)에 의해 결정함으로써, 임피던스 정합 대역을 최대화할 수 있다는 것을 이끌어냈다.

(각도의 단위는 도) ···(2)

즉, 최적의 원추 내각은, 유전체의 비유전율에 의존한다. 예를 들면, 도 8에 나타낸 바와 같이, 비유전율 ε_r가 2인 경우의 최적 내각은 48도가 되고, 비유전율 ε_r가 4인 경우의 최적 내각은 31도가 된다. 또, 도 9에는, 비유전율 ε_r가 각각 2 및 4인 경우에 최적 내각에 의해 구성된 모노코니칼·안테나의 안테나 특성을 나타내고 있다. 단, 동 도면에서는, VSWR 특성에 의해 안테나 특성을 나타내고 있다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 비유전율 ε_r와 공동의 최적 내각α과의 관계를 기술한 상기의 식(2)에 근거해 모노코니칼·안테나를 디자인함으로써 초광대역에 걸쳐 양호한 임피던스 정합을 얻을 수 있음을 알 수 있다.

상기의 식2에 근거해 구성되는 모노코니칼·안테나는, 그 측면이 유전체로 덮여 있기 때문에, 필연적으로 소형화의 효과를 얻을 수 있다(방사 전극과 그라운드 도체와의 사이에 서는 전자계가 파장 단축되는 것에 기인한다. 따라서, 실장에 있어서는, 먼저, 소형화의 요구에 따라 비유전율 즉 유전체가 적당히 선택되고, 그 후, 원추 내각이 결정된다.

상기의 식(2)에 따른 모노코니칼·안테나의 구성 방법은, 유전체의 비유전율ε_r을 높이는 것에 의해, 안테나의 소형화를 실현할 수 있다. 그런데, 그와 함께 원추 내각α도 작아지므로(즉 안테나가 옆으로 길어지므로), 안테나의 높이에 관해서는 극단으로 단축되는 것은 아니다. 실제로, 저배가 요구되는 케이스는 많다.

또, 반대로, 극단으로 세신의 구성을 채용하고 싶은 케이스도 있다. 상기의 식 2에 기초하여 모노코니칼·안테나를 구성하는 경우, 비유전율 ε_r를 높이면 되지만, 실제로, 여러 가지의 비유전율의 유전체가 무한하게 존재하는 것은 아니다. 또, 전극 형성이나 절삭 가공성 또는 내열성 등의 관점으로부터, 사용 가능한 유전체는 스스로 한정된다.

따라서, 원하는 세신의 구성의 실시가 곤란해지는 경우도 충분히 생각된다.

저배화 또는 세신화했을 때의 원추 내각은, 양호한 임피던스 정합을 가져오는 최적치로부터 빗나가게 된다. 본 실시예에서는, 이것을 원추 내각의 다단화에 의해 보상한다.

즉, 저배화의 경우에는, 저면부로부터 정상점부를 향함에 따라 원추 내각이 작아지도록 다단적으로 변화시킨다. 단, 공동의 높이 h와 공동의 저면의 등가 반경 r과의 비를 유전율 ε_r과의 관계를 기술한 하기 식에 따르는 것으로 한다.

(각도의 단위는 도) …(3)

한편, 세신화의 경우에는, 저면부로부터 정상점부를 향함에 따라 원추 내각이 커지도록 변화시킨다. 단, 공동의 높이 h와 공동의 저면의 등가 반경 r의 비와 비유전율 ε_r과의 관계를 기술한 하기 식에 따르는 것으로 한다.

(각도의 단위는 도) …(4)

저배화 또는 세신화의 어느 구성을 채용하는 경우라도, 기본적으로는 2단계 구성으로 된다. 물론, 3단 이상으로 다단화해도 되고, 연속적으로 변화하는 부분이 있어도 된다. 단, 방사 전극의 정상점부의 내각은 90도 미만으로 한다. 또, 방사 전극의 정상점부 근방에서의 내각 변화는 완만하게 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 정상점부 즉 급전부 근방에서는, Rumsey의 등각 원리(예를 들면, V.Rumsey저“Frequency Independent Antenna"(Academic Press, 1966)를 참조)에 따라, 등각 원추형의 유지에 노력해야 하는 것이다. 이상의 원칙을 일탈하면, 모노코니칼·안테 나 본래의 초광대역 특성을 잃을 가능성이 있으므로, 주의가 필요하다.

도 10에는, 본 발명에 따라, 최적 내각 구성보다 저배화한 경우의 일례를 나타내고 있다. 도시한 예에서는, 비유전율 ε_r가 4인 유전체를 선택하고, 원추의 높이 h를 6mm, 원추의 저면의 반경 r을 12.6mm로 하여, 최적 내각 구성보다 저배화한 구성을 채용한다.

이 때, 당연한 귀결로서 상기의 식(3)의 관계가 성립된다.

또한, 도시한 바와 같이, 원추 내각을 중간에서 분할하여 2단 구성으로 하고, 저면측의 내각값α₀를 70도, 정상점 측의 내각값α₁을 45도로 하여 저면측보다 정상점 측의 내각값을 작게 한다. 도 11에는, 도 l0에 나타낸 구성을 가지는 모노코니칼·안테나의 VSWR 특성을 시뮬레이션 한 결과를 나타내고 있다. 도시한 바와 같이, 대략 양호한 임피던스 정합을 얻을 수 있어, 정합이 크게 빗나가 실시 불가능하게 되는 사태를 회피하고 있다. 내각값의 편성을 좀 더 미조정하면, 한층 더 양호한 특성을 얻을 수 있을 것이다.

또, 도 12에는, 본 실시예에 따라, 최적 내각 구성보다 세신화한 경우의 일례를 나타내고 있다. 도시한 예에서는, 비유전율 ε_r가 2인 유전체를 선택하여, 원추의 높이 h를 17.4mm, 원추의 저면의 반경 r를 9mm로 하여 최적 내각 구성보다 세신화하는 것을한 구성을 채용한다. 이 때, 당연한 귀결로서 상기의 식(4)의 관계가 성립된다.

또한, 도시한 바와 같이, 원추 내각을 중간에서 분할하여 2단 구성으로 하 고, 저면측의 내각값α₀를 11도, 정상점 측의 내각값 α₁를 41도로 하여 저면측보다 정상점 측의 내각값을 크게 한다.

도 13에는, 도 12에 나타낸 구성을 가지는 모노코니칼·안테나의 VSWR 특성을 시뮬레이션한 결과를 나타내고 있다. 도시한 바와 같이, 대략 양호한 임피던스 정합을 얻을 수 있다.

또, 도 14는, 대량 생산에 적합한 급전부 구조를 가지도록 한 경우의 일례를 나타내고 있다.

도시한 예에서는, 유전체의 저면 상에 선로형의 급전 전극이 형성되어 유전체의 저부의 중심으로 형성된 관통공을 통해서, 급전 전극과 방사 전극이 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 이 급전 전극은, 도시한 바와 같이, 그 일단이 유전체 측면 상에 도달하도록 형성된다.

또, 그라운드 도체도, 유전체 저면 상에 형성되어 있다. 이 그라운드 도체는, 도시한 바와 같이, 급전 전극을 피해 그 주위를 가리도록 하여 형성된다. 또, 이 그라운드 도체도, 유전체 측면 상까지 연장하도록 하여 형성된다.

예를 들면, 도금 공정 등을 이용함으로써, 도 14에 나타낸 것 같은 급전 전극과 그라운드 도체를 유전체 표면 상에 용이하게 형성하는 것이 가능하다. 따라서 동 도면에 나타낸 것 같은 모노코니칼·안테나를 이용하면, 대량 생산시에서의 회로 기판에의 실장시 이른바 표면 실장의 수법을 답습할 수 있어, 공정을 간략화할 수 있다.

예를 들면, 도 15에 나타낸 바와 같이, 유전체 측면 상의 각 전극과 회로 기판 상의 각 전극을 표면측으로부터 납땜하는 것만으로, 모노코니칼·안테나 본체의 기판 상에의 고정과 전기적 접속을 행할 수 있다.

또한, 반드시 유전체의 저면 상에 그라운드 도체를 형성할 필요는 없고, 안테나 본체를 마운트하는 회로 기판 상에 그라운드 도체를 형성하도록 해도 된다.

이 경우, 안테나 본체의 고정에는, 예를 들면 접착제 등을 이용할 수 있다.

여기서, 도 10 및 도 12에 나타낸 실시예에 관한 모노코니칼·안테나는, 상기 식(3) 및 상기 식(4)에 따라 얻을 수 있는 원추 내각의 최적치에 근거해 저배화 또는 세신화할 때, 원추 내각이 최적치로부터 빗나가는 것을 내각의 다단화에 의해 임피던스의 정합을 보상하는 것이다.

이것에 대해, 저배화시켰을 때의 원추 내각은, 양호한 임피던스 정합을 가져오는 최적치로부터 빗나간다는 문제가 있다. 그래서, 본 발명의 변형예로서 모노코니칼·안테나의 원추의 정상점을 중심으로부터 오프셋시켜, 이것에 의해 임피던스의 정합을 보상하도록 했다. 이러한 경우, 대략 원추형의 방전 전극의 정상점과 추의 저면의 중심을 잇는 직선이 추의 저면에 수직이 아니게 된다.

예를 들면, 도 l6에는, 저배 구성을 채용한 모노코니칼·안테나의 단면 구성을 나타내고 있다. 도시한 예에서는, 원추 내각은 ε_r= 4일 때의 최적치인 31도로부터 벗어나 64.5도로 되어 있다. 또, 방전 전극과 그라운드 도체 사이를 충전하는 유전체로서, 비유전율 ε_r= 4인 재료를 사용하고 있다. 또, 도 10에는, 도 9에 나타 낸 저배화 모노코니칼·안테나의 임피던스 특성도와 VSWR 특성도를 나타내고 있다.

도시한 바와 같이, 임피던스는 50오옴으로부터 크게 어긋나, VSWR 특성은 특히 높은 주파수 영역에서 악화되고 있음을 알 수 있다.

이것에 대해, 도 17에는, 원추형의 방전 전극의 정상점을 중심으로부터, 반경에 대해서 25%만 오프셋시킨 저배 구성 모노코니칼·안테나의 단면 구성을 나타내고 있다. 이 경우, 도시한 바와 같이, 대략 원추형의 방전 전극의 정상점과 추의 저면의 중심을 잇는 직선이 추의 저면에 수직이 아니게 된다.

또, 도 19에는, 도 18에 나타낸 저배화 모노코니칼·안테나의 임피던스 특성도와 VSWR 특성도를 나타내고 있다. 도시한 바와 같이, 임피던스 특성은 50오옴 가깝게 되어, VSWR 특성도, 향상되고 있음을 알 수 있다. 특히 정합 대역의 하한 주파수가 내려가고 있는 것은 중요한 포인트라고 할 수 있다.

이상과 같이, 모노코니칼·안테나에 있어서, 원추의 정상점을 중심으로부터 눌러 세트시키는 것은, 저배화하는 등하여 임피던스 정합이 취해지지 않게 되었을 때 특성 향상의 수단으로서 유효하다는 것을 알 수 있다.

또, 도 18에 나타낸 것 같은 저배화 구조는, 비유전율 ε_r= 1일 때, 유전체 재료가 존재하지 않는 모노코니칼·안테나에도 적용할 수 있다. 또, 유전체로 덮인 모노코니칼·안테나에 한정되지 않고, 일반적인 코니칼·안테나(즉, 대략 원추형의 방전 전극과 그라운드 도체를 구비한 안테나)에 널리 적용하는 것이 가능하다.

또한, 본 실시예에 관한 모노코니칼·안테나의 구성 방법으로서 유전체의 일 단면에 형성되는 공동은 원추형상에 한정되는 것은 아니다.

타원추 또는 각추의 경우라도, 본 발명의 효과를 마찬가지로 얻을 수 있다.

또, 각추를 공동으로 한 경우의 그 내각α의 정의는, 「중심축으로부터 측면까지의 각도 중, 최소각과 최대각의 평균」이라고 한다.

또, 유전체 기둥의 외형에 대해서도 특히 한정되지 않는다. 기본적으로는, 원주나 각주 등 방사 전극을 덮는 것이면 어느 것이라도 된다. 또, 방사 전극은, 원추형의 공동(11)의 표면에 형성되는 것 이외에, 공동에 충전하도록 형성해도 된다.

[제3 실시예]

도 20에는, 본 발명의 제3 실시예에 관한 모노코니칼·안테나의 구성을 나타내고 있다. 이 모노코니칼·안테나는, 절연체와, 절연체의 일단면에 형성된 대략 추형의 공동과, 공동 내부의 표면에 형성된 방사 전극과, 방사 전극의 일부를 원주형으로 박리하는 박리부와, 박리부가 적어도 매몰되는 깊이까지 공동 내부에 충전되는 저도전율 부재와, 절연체의 타단면과 근접하여 대략 평행하게 형성된 그라운드 도체로 구성된다.

먼저, 절연체의 일단면에 대략 원추형의 공동을 형성한다. 그 공동 내부의 표면에 도금 공법 등으로 방사 전극을 형성한다. 그 다음에, 그 방사 전극의 일부를 절삭 가공 등에 의해 원주형으로 박리한다. 그리고, 그 박리부가 매몰되는 깊이까지 저도전율 부재를 충전한다. 저도전율 부재로서는, 도체를 함유하는 고무 또는 엘라 스토머 등이 적당하다. 도체의 함유율을 조정하면, 원하는 도전율을 비교적 용이하게 얻을 수 있다. 또한, 절연체의 타단면과 근접하여 대략 평행하게 그라운드 도체를 형성한다. 물론, 절연체의 타단면에 직접 전극을 형성하여 그라운드 도체로 해도 된다.

또한, 상기 신호의 급전은, 종래의 모노코니칼·안테나의 경우와 마찬가지로, 방사 전극과 그라운드 도체와의 공극 사이에 대하여 이루어진다. 그라운드 도체 배면측으로부터 급전을 행하는 경우는, 역시 종래와 같이, 그라운드 도체에 구멍을 형성하여 방사 전극의 정상점 부위를 배면 측에 관통시키는 구성으로서 된다.

도 20에 나타낸 안테나는, 기본적으로 모노코니칼·안테나로서 기능한다. 또한, 공동 상저면에 도체가 존재하고 있지 않지만, 모노코니칼·안테나 본래의 동작을 방해하는 요인은 되지 않는다.

그리고, 또한, 2개로 분할된 방사 전극 사이에 저도전율 부재가 개재되므로, 저항 장하와 등가인 전기적 효과를 얻을 수 있다. 또한, 도 20에서는, 절연체의 위쪽에 공동이 형성되어 있도록 도시되어 있지만, 코니칼·안테나의 구조상, 상하의 개념은 없다. 본 명세서 중에서는, 설명의 편의상, 공동이 있는 단면을 상저면이라고 하지만, 본 발명의 요지를 한정하는 것은 아니다(이하 동일).

도 21에는, 본 실시예에 관한 모노코니칼·안테나의 전기적 효과를 증명하는 일계산예를 나타낸다. 도면 중의 좌측은 전극 박리부를 형성하지 않는 경우, 우측은 박리부를 형성한 경우(다른 조건은 모두 동일하게 설정)의 VSWR 특성도이다. 이하에, 계산 조건을 간단하게 부기하여 둔다. 동 도면으로부터도 알 수 있는 바와 같이, 전극 박리부를 형성함으로써 VSWR가 2이하가 되는 대역이 저주파수대로 확대 되고, 정합성이 개선되어, 코니칼·안테나의 광대역화가 실현되어 있음을 알 수 있다.

(1) 방사 전극부 … 도전율 1×1O⁷ S/m의 금속을 상정.

상저면의 직경은 12.6mm, 높이도 12.6mm.

(2) 저도전율 부재 … 도전율 2S/m의 재료를 상정.

(3) 절연체 ···비유전율(4)의 유전체를 상정.

도 20에 나타낸 코니칼·안테나의 구성예에서는, 절연체의 공동 내부의 표면에 형성된 방사 전극에 대해서 원주형의 박리부가 1개만 형성되어 있지만, 본 발명의 요지는, 원주형의 박리부는 1개에는 한정되지 않는다. 즉, 박리부에 의해 분할된 방사 전극 사이의 저도전율 부재의 개재에 의해 저항 장하와 등가인 전기적 효과를 얻기 위해, 필요에 따라서 원주형의 박리부를 2이상 형성해도 된다.

도 22에는, 절연체에 형성된 공동의 깊이 방향으로 2개의 전극 박리부가 형성되어 있는 코니칼·안테나의 구성을 나타내고 있다. 이러한 경우, 동 도면의 우측에 나타낸 바와 같이, 각 전극 박리부가 매몰되는 깊이마다, 도전율이 상이한 저도전율 부재를 충전하여, 공동 내부의 저도전율 부재를 다층 구조로 해도 된다. 이러한 경우, 상저면측이 보다 저도전율이 되도록 각 저도전율 부재를 분포시킴으로써, 급전부에의 반사 전력을 감쇄하는 효과가 보다 높아져, 결과적으로 정합 대역이 확대된다.

또, 본 발명의 적용 범위는, 모노코니칼·안테나에 한정되지 않고, 바이코니 칼·안테나의 저항 장하 방법으로서도 유효하다. 도 23에는, 절연체의 타단면에 그라운드 도체를 형성하는 것을 생략하고, 양 단면에 대칭이 되도록 형성된 대략 원추형의 공동 내부의 표면에 방사 전극이 배치되는 바이코니칼·안테나에 대해서 본 발명에 관한 저항 장하를 적용한 예를 나타내고 있다.

동 도면에 나타낸 바이코니칼·안테나는, 절연체와, 절연체의 일단면에 형성 된 대략 추형의 제1 공동과, 제1 공동 내부의 표면에 형성된 제1 방사 전극과, 제1 방사 전극의 일부를 원주형으로 박리하는 제1 박리부와, 제1 박리부가 적어도 매몰되는 깊이까지 상기 공동 내부에 충전되는 제1 저도전율 부재와, 또한 절연체의 타단면에 형성된 대략 추형의 제2 공동과, 제2 공동 내부의 표면에 형성된 제2 방사 전극과, 제2 방사 전극의 일부를 원주형으로 박리하는 제2 박리부와, 제2 박리부가 적어도 매몰되는 깊이까지 상기 공동 내부에 충전되는 제2 저도전율 부재로 구성된다.

도 23에 나타낸 경우의 상기 신호의 급전은, 양 방사 전극의 공극 사이에 있어서 이루어진다. 예를 들면, 절연체 측면으로부터 병행 선로를 돌출 관통시켜 양 방사 전극의 정상점 부위에 접속시키는 등의 방법(도시하지 않음)을 이용할 수 있다.

또, 본 발명에 관한 저항 장하를 바이코니칼·안테나에 적용한 경우도, 도 22를 참조하면서 설명한 것처럼, 박리부에 의해 분할된 방사 전극 사이의 저도전율 부재의 개재에 의해 저항 장하와 등가인 전기적 효과를 얻기 위해, 상하의 각 방수 전극에 대해서 필요에 따라서 원주형의 박리부를 2이상 형성해도 된다(도 23 중앙 을 참조).

또, 도 23 우측에 나타낸 바와 같이, 각 전극 박리부가 매몰되는 깊이마다, 도전율이 상이한 저도전율 부재를 충전하여, 공동 내부의 저도전율 부재를 다층 구조로 해도 된다. 이러한 경우, 저면측이 보다 저도전율이 되도록 각 저도전율 부재를 분포시킴으로써, 급전부에의 반사 전력을 감쇄하는 효과가 보다 높아져, 결과적으로 정합 대역이 확대된다.

도 24에는, 본 발명의 제3 실시예에 대한 변형예에 관한 모노코니칼·안테나의 단면 구성을 나타내고 있다. 동 도면에 나타낸 모노코니칼·안테나는, 대략 추형으로 형성된 절연체와, 대략 추형의 절연체의 표면에 형성된 방사 전극과, 방신전극의 일부를 저부를 가지는 절연체와 함께 원주형으로 분할하는 원주형 슬릿부와, 원주형 슬릿부에 충전된 저도전율 부재와, 방사 전극의 대략 정상점 부위에 근접하여 형성된 그라운드 도체로 구성된다.

도 24에 나타낸 예에서는, 먼저, 원추형으로 형성된 절연체의 표면에 방사 전극을 형성한다. 예를 들면, 도금 공법 등을 이용하여 방사 전극을 형성할 수 있다. 그 다음에, 예를 들면 절삭 가공 등을 이용하여, 그 방사 전극의 일부를 저부를 가지는 절연체와 함께 원주형으로 박리·굴삭한다. 그 박리·굴삭부에 저도전율 부재를 충전한다. 저도전율 부재로서는, 도체를 함유하는 고무나 엘라스토머 등이 적당하다. 도체의 함유율을 조정함으로써, 원하는 도전율을 비교적 용이하게 얻을 수 있다. 또한, 방사 전극의 정상점 부위에 근접하여 그라운드 도체를 형성한다.

도 24에 나타낸 것 같은 모노코니칼·안테나의 구성에 의하면, 2개로 분할된 방사 전극 사이에 저도전율 부재가 개재되므로, 저항 장하와 등가인 전기적 효과를 얻을 수 있다(전술한 바와 같음).

또한, 도 24에는 특히 도시하고 있지 않지만, 그라운드 도체와 절연체와의 배치를 고정하기 위한 지지구가 별도 필요함은 말할 필요도 없다.

또, 도 24에 나타낸 코니칼·안테나의 구성예에서는, 절연체의 표면에 형성된 방사 전극에 대해서 원주형의 박리·굴삭부가 1개만 형성되어 있지만, 본 발명의 요지는, 원주형의 박리·굴삭부는 1개에는 한정되지 않는다. 즉, 박리부에 의해 분할된 방사 전극 사이의 저도전율 부재의 개재에 의해 저항 장하와 등가인 전기적 효과를 얻기 위해, 필요에 따라서 원주형의 박리·굴삭부를 2이상 설치해도 된다.

도 25에는, 절연체에 형성된 대략 원추형의 방사 전극의 깊이 방향으로 2개의 박리·굴삭부가 형성되어 있는 코니칼·안테나의 구성을 나타내고 있다. 이러한 경우, 동 도면에 나타낸 바와 같이, 각 박리·굴삭부마다, 도전율이 상이한 저도전율 부재를 충전하도록 해도 된다. 이러한 경우, 절연체의 저면측이 보다 저도전율이 되도록 각 저도전율 부재를 분포시킴으로써, 급전부에의 반사 전력을 감쇄하는 효과가 보다 높아져, 결과적으로 정합 대역이 확대된다.

또, 도 24에 나타낸 것 같은 본 발명의 실시예의 적용 범위는, 모노코니칼·안테나에 한정되지 않고, 바이코니칼·안테나의 저항 장하 방법으로서도 유효하다. 도 26에는, 원추형 절연체의 표면에 형성된 방사 전극에 원주형의 박리·굴삭부를 형성하여 이루어지는 코니칼·안테나를 이용하여 바이코니칼·안테나를 구성한 예 를 나타내고 있다.

도 26에 나타낸 바이코니칼·안테나는, 대략 추형으로 형성된 제1 절연체와, 대략 추형의 절연체의 표면에 형성된 제1 방사 전극과, 제1 방사 전극의 일부를 저부를 가지는 절연체와 함께 원주형으로 분할하는 제1 원주형 슬릿부와, 제1 원주형 슬릿부에 충전된 제1 저도전율 부재와, 또한 제1 절연체와 정상점들이 서로 대향하여 각각의 저면이 대칭이 되도록 배치된 대략 추형으로 형성된 제2 절연체와, 대략 원추형의 절연체의 표면에 형성된 제2 방사 전극과, 제2 방사 전극의 일부를 저부를 가지는 절연체와 함께 원주형으로 분할하는 제2 원주형 슬릿부와, 제2 원주형 슬릿부에 충전된 제2 저도전율 부재로 구성된다.

도 26에 나타낸 바와 같이, 절연체의 타단면에 방사 전극의 대략 정상점 부위에 근접하여 그라운드 도체를 형성하는 것을 생략하여, 한쪽의 원추형 절연체와 정상점들이 서로 대향하여 각각의 저면이 대칭이 되도록 다른 쪽의 원추형 절연체를 배치하고, 각각의 원추형 절연체의 표면에 방사 전극을 형성한다. 그리고, 각각의 방사 전극의 일부를 저부를 가지는 절연체와 함께 원주형으로 박리·굴삭하고, 이들 박리·굴삭부에 저도전율 부재를 충전한다. 또한, 특히 도시하고 있지 않지만, 이들 2개의 코니칼·안테나의 배치를 고정하기 위한 지지구가 필요함은 말할 필요도 없다.

도 26에 나타낸 경우의 상기 신호의 급전은, 양 방사 전극의 공극 사이에 있어서 행해진다. 예를 들면, 절연체 측면으로부터 병행 선로를 돌출 관통시켜 양 방사 전극의 정상점 부위에 접속시키는 등 방법(도시하지 않음)을 이용할 수 있다.

또, 도 24에 나타낸 본 발명의 실시예에 관한 저항 장하를 바이코니칼·안테나에 적용한 경우도, 도 25를 참조하면서 설명한 바와 같이, 박리·굴삭부에 의해 분할된 방사 전극 사이의 저도전율 부재의 개재에 의해 저항 장하와 등가인 전기적 효과를 얻기 위해, 상하의 각 방사 전극에 대해서 필요에 따라서 원주형의 박리·굴삭부를 2이상 형성해도 된다(도 26 우측을 참조).

또, 도 26 우측으로 나타낸 바와 같이, 상하 각각의 절연체에 형성된 대략 원추형의 방사 전극의 깊이 방향으로 형성된 2개의 박리·굴삭부에 대해서, 도전율이 상이한 저도전율 부재를 충전하도록 해도 된다. 이러한 경우, 상저면측이 보다 저도전율이 되도록 각 저도전율 부재를 분포시킴으로써, 급전부에의 반사 전력을 감쇄하는 효과가 보다 높아져, 결과로서 정합 대역이 확대된다.

도 27에는, 본 발명의 제3 실시예에 대한 또 다른 변형예에 관한 모노코니칼·안테나의 단면 구성을 나타내고 있다.

동 도면에 나타낸 모노코니칼·안테나는, 절연체와, 절연체의 일단면에 형성된 대략 추형의 공동과, 공동 내부의 대략 정상점 부위의 표면에 형성된 급전 전극과 공동 내부에 충전되는 저도전율 부재와, 절연체의 타단면과 근접하여 대략 평행하게 설치된 또는 상기 절연체의 타단면에 직접 형성된 그라운드 도체로 구성된다.

동 도면에 나타낸 예에서는, 먼저, 절연체의 표면에 원추형의 공동을 형성하여, 이 공동의 내부의 정상점 부근의 표면에 급전 전극을 형성한다. 급전 전극은, 예를 들면 도금 공법 등을 이용하여 형성할 수 있다. 그 다음에, 공동 내부에 저도전율 부재를 충전한다. 저도전율 부재로서는, 도체를 함유하는 고무나 엘라스토머 등이 적당하다. 도체의 함유율을 조정함으로써, 원하는 도전율을 비교적 용이하게 얻을 수 있다. 그리고, 절연체의 타단면과 근접하여 대략 평행하게, 그라운드 도체를 형성하거나 또는, 절연체의 타단면에 그라운드 도체를 직접 형성해도 된다.

도 27에 나타낸 것 같은 모노코니칼·안테나의 구성에 의하면, 저도전율 부재가 방사 도체로서 기능하는 동시에, 저항 장하와 등가인 전기적 효과를 얻을 수 있다. 도시한 바와 같이, 전극의 면적이 큰 폭으로 적게 되어 있으므로, 그 만큼 비용 삭감이 도모된다. 또, 전술한 각 실시예에 비해, 전극 박리의 공정이 생략해지는 분만큼 비용 저감이 가능하다.

또한, 전기 신호의 급전은, 급전 전극과 그라운드 도체와의 공극 사이에 대하여 행해진다. 그라운드 도체 배면측으로부터 급전을 행하는 경우는, 그라운드 도체에 구멍을 형성하고, 공동의 정상점 부위를 배면측에 관통시키는 구성으로 해도 된다.

또, 도 27에 나타내는 모노코니칼·안테나의 변형예로서, 도 28에 나타낸 바와 같이, 공동 내부에 충전되는 저도전율 부재를, 소정의 깊이마다 도전율이 상이한 부재가 각각 충전되어 이루어지는 다층 구조로 구성해도 된다. 이러한 경우, 상저면측이 보다 저도전율이 되도록 각 저도전율 부재를 분포시킴으로써, 급전 전극에의 반사 전력을 감쇄하는 효과가 보다 높아져, 결과적으로, 정합 대역이 확대된다.

또, 도 27에 나타낸 것 같은 본 발명의 실시예의 적용 범위는, 모노코니칼·안테나에 한정되지 않고, 바이코니칼·안테나의 저항 장하 방법으로서도 유효하다. 도 29에는, 절연체의 원추형의 공동 표면에 형성된 급전 전극에 저도전율 부재를 충전하여 이루어지는 코니칼·안테나를 이용하여 바이코니칼·안테나의 단면 구성을 나타내고 있다.

도 29에 나타낸 바이코니칼·안테나는, 절연체의 타단면에 그라운드 도체를 형성하는 것을 생략하고, 양 단면에 대상이 되도록 원추형의 제1 공동과 제2 공동을 각각 형성하고, 제1 공동 내부의 대략 정상점 부위의 표면에 형성된 제1 급전 전극과 제1 공동 내부에 충전되는 제1 저도전율 부재와, 제2 공동 내부의 대략 정상점 부위의 표면에 형성된 제2 급전 전극과, 제2 공동 내부에 충전되는 제2 저도전율 부재로 구성된다.

도 29에 나타낸 것 같은 바이코니칼·안테나의 구성에 의하면, 저도전율 부재가 방사 도체로서 기능하는 동시에, 저항 장하와 등가인 전기적 효과를 얻을 수 있다. 도시한 바와 같이, 전극의 면적이 큰 폭으로 적게 되어 있으므로, 그 만큼 비용 삭감이 도모된다. 또한, 전술한 각 실시예에 비해, 전극 박리의 공정이 생략해지는 분만큼 비용 삭감이 가능하다.

또한, 도 29에 나타낸 경우의 전기 신호의 급전은, 제1 및 제2 급전 전극의 공극 사이에 대하여 행해진다.

예를 들면, 절연체 측면으로부터 병행 선로를 관통시켜 양 급전 전극의 정상점 부위에 접속시키는 등 방법(도시하지 않음)을 이용할 수 있다.

또, 도 29에 나타낸 바이코니칼·안테나의 변형예로서 도 30에 나타낸 바와 같이, 각각의 공동 내부에 충전되는 저도전율 부재를, 소정의 깊이마다 도전율이 상이한 부재가 각각 충전되어 이루어지는 다층 구조로 구성해도 된다. 이러한 경우, 상저면측이 보다 저도전율이 되도록 각 저도 전율 부재를 분포시킴으로써, 급전 전극에의 반사 전력을 감쇄하는 효과가 보다 높아져, 결과적으로, 정합 대역이 확대된다.

또한, 도면을 참조하면서 본 명세서에서 설명한 각 실시예에 있어서는, 코니칼·안테나의 방사 전극은 원추형상으로 구성되어 있지만, 본 발명의 요지는 이에 한정되는 것이 아니고, 타원추 또는 각추의 경우라도, 마찬가지로 본 발명의 효과를 얻을 수 있다. 또, 절연체기둥의 외형에 관해서도 특히 한정되는 것이 아니고, 기본적으로는 원주나 각주 등 취급하기 쉬운 형상의 것을 임의로 채용할 수 있다. 또, 절연체는, 유전체에 한정되는 것이 아니고, 자성체라도 본 발명의 효과의 본질에 영향을 주는 것은 아니다.

[추가 보충]

이상, 특정한 실시예를 참조하면서, 본 발명에 있어 상세하게 설명하였다. 그렇지만, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 당업자가 상기 실시예의 수정이나 변경을 행할 수 있는 일은 자명하다. 즉, 예시라고 하는 형태로 본 발명을 개시한 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 요지를 판단하기 위해서는, 특허 청구의 범위의 기재란을 참작해야 한다.

본 발명에 의하면, 본래의 광대역 특성의 자질을 충분히 유지한 채 유전체 장하에 의해 소형화를 실현할 수 있는 우수한 모노코니칼·안테나를 제공할 수 있 다.

또, 본 발명에 의하면, 유전체 장하 모노코니칼·안테나의 적용 범위를 비약적으로 확대할 수 있으므로, 예를 들면 울트라·와이드·밴드 통신 시스템의 소형 안테나로서 실용에 제공할 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, 유전체의 선택 여하에 관계없이 저배화 및 세신화하는 것을 실현할 수 있는, 우수한 모노코니칼·안테나를 제공할 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, 대량 생산에 적절한 급전부 구조를 가지는, 우수한 모노코니칼·안테나를 제공할 수 있다.

모노코니칼·안테나를 유전체 장하에 의해 소형화할 때에, 본 발명에 관한 구성법에 따르면, 모노코니칼·안테나가 본래 가지고 있는 광대역 특성의 자질을 충분히 유지하고, 또한, 저배화나 세신화하는 구성을 채용하는 것이 가능해진다. 예를 들면, 울트라·와이트·밴드 통신 시스템용의 소형·저배 안테나 또는 소형·세신 안테나로서 유용하다.

또, 본 발명에 의하면, 방사 도체에 저항을 장하함으로써 광대역화를 도모한, 우수한 코니칼·안테나를 제공할 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, 용이하게 양산 가능한 저항 장하에 의해 구성되는 방사 도체로 이루어지는, 우수한 코니칼·안테나를 제공할 수 있다.

모노코니칼·안테나나 바이코니칼·안테나를 저항 장하에 의해 광대역화 또는 소형화할 때에, 본 발명에 관한 구성법에 따르면, 용이하게 양산을 행하는 것이 가능해진다. 나아가서는, 저항 장하 코니칼·안테나의 적용 범위를, 민생 레벨의 상품에까지 확대할 수 있다. 예를 들면, 민생용 울트라·와이드·밴드 통신 시스템의 소형인 안테나로서 실용에 제공할 수도 있다.

Claims (58)

1. 유전체의 일단면에 형성된 추형의 공동(conical hollow)과, 상기 공동의 표면에 형성된 방사(放射) 전극과, 상기 유전체의 일단면에 대향하는 타단면에 근접하여 평행하게 형성된 그라운드 도체를 구비하고, 상기 방사 전극의 정상점 부위와 상기 그라운드 도체의 부위 사이에 전기 신호가 급전되는 구성의 모노코니칼·안테나(monoconical antenna)로서,

   상기 유전체의 일단면에 형성된 추형의 공동의 내각α(추의 중심축으로부터 측면까지의 각도)을 비유전율(比誘電率)ε_r과의 관계를 기술한 하기 식에 기초하여 결정하는

   

   (각도의 단위는 도)

   것을 특징으로 하는 모노코니칼·안테나.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 추형의 공동의 내각α은, 원추의 경우는 원추의 중심축으로부터 측면까지의 각도이며, 타원추 또는 각추(角錐)의 경우는 중심축으로부터 측면까지의 각도 중 최소각과 최대각의 평균으로 하는 것을 특징으로 하는 모노코니칼·안테나.
4. 제1항에 있어서,

   상기 추형의 공동에 방사 전극을 충전하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 모노코니칼·안테나.
5. 유전체의 일단면에 형성된 추형의 공동과, 상기 공동의 표면에 형성된 방사 전극 또는 상기 공동에 충전하도록 형성된 방사 전극과, 상기 유전체의 일단면에 대향하는 타단면에 근접하여 평행하게 형성된 그라운드 도체를 구비하고, 상기 방사 전극의 정상점 부위와 상기 그라운드 도체의 부위 사이에 전기 신호가 급전되는 구성의 모노코니칼·안테나로서,

   상기 공동의 높이 h와 상기 공동의 저면의 등가(等價) 반경 r과의 비를 상기 유전체의 비유전율 ε_r과의 관계를 기술한 하기 식에 기초하여 결정하는

   

   (각도의 단위는 도)

   것을 특징으로 하는 모노코니칼·안테나.
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7. 제5항에 있어서,

   상기 공동의 내각을 저면부로부터 정상점부를 향해 작아지도록 단계적 또는 연속적으로 변화시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 모노코니칼·안테나.
8. 유전체의 일단면에 형성된 추형의 공동과, 상기 공동의 표면에 형성된 방사 전극 또는 상기 공동에 충전하도록 형성된 방사 전극과, 상기 유전체의 일단면에 대향하는 타단면에 근접하여 평행하게 형성된 그라운드 도체를 구비하고, 상기 방사 전극의 정상점 부위와 상기 그라운드 도체의 부위 사이에 전기 신호가 급전되는 구성의 모노코니칼·안테나로서,

   상기 공동의 높이 h와 상기 공동의 저면의 등가 반경 r과의 비를 상기 유전체의 비유전율ε_r과의 관계를 기술한 하기 식에 기초하여 결정하는

   

   (각도의 단위는 도)

   것을 특징으로 하는 모노코니칼·안테나.
9. 제8항에 있어서,

   상기 공동의 내각을 저면부로부터 정상점부를 향해 커지도록 단계적 또는 연속적으로 변화시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 모노코니칼·안테나.
10. 제9항에 있어서,

    상기 정상점부의 내각은 90도 미만인 것을 특징으로 하는 모노코니칼·안테나.
11. 제1항, 제3항, 제4항, 제5항, 제7항, 제8항, 제9항, 또는 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 타단면 상에 급전을 위한 전극이 형성되고,

    상기 급전 전극의 일단이, 상기 유전체를 관통하도록 하여 상기 방사 전극과 정상점 부위에 있어서 전기적으로 접속되고,

    또한 상기 급전 전극의 타단이, 상기 유전체의 측면 상에 도달하도록 하여 형성되고, 상기 급전 전극의 타단과 상기 그라운드 도체 사이에 전기 신호가 급전되는 것을 특징으로 하는 모노코니칼·안테나.
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