KR101241554B1

KR101241554B1 - 안테나

Info

Publication number: KR101241554B1
Application number: KR1020127008867A
Authority: KR
Inventors: 요시따까 요시노; 사또루 쯔보이; 다다시 이마이; 아끼라 이시즈까
Original assignee: 소니 주식회사
Priority date: 2009-10-13
Filing date: 2010-10-12
Publication date: 2013-03-11
Also published as: CN102576938B; US8947311B2; EP2490295A4; TW201134011A; JP2011103643A; EP2490295B1; EP2490295A1; US20120274529A1; BR112012008039A2; CN102576938A; WO2011046112A1; JP5018946B2; KR20120086289A; TWI427859B

Abstract

전용 안테나 엘리먼트를 이용하지 않는 간이한 기구로, 안테나를 구성한다.
시작점(4)으로부터 접힌 점(3)까지의 제1 선로 길이를 갖는 제1 도체(2b, 2d)와, 접힌 점(3)으로부터 시작점(4) 방향으로의 제2 선로 길이를 갖고, 접힌 점(3)에 있어서 제1 도체와 전기적으로 접속된 제2 도체(2b, 2d)를 포함한다. 그리고, 제1 주파수의 제1 수신 신호는, 제1 선로 길이와 제2 선로 길이의 양쪽을 포함하는 제1 안테나 길이로 수신하고, 제2 주파수의 제2 수신 신호는, 제1 선로 길이와 제2 선로 길이 중 하나만을 포함하는 제2 안테나 길이로 수신하도록 구성하였다.

Description

안테나{ANTENNA}

본 발명은 안테나에 관한 것으로, 특히 전용 안테나 엘리먼트를 이용하지 않는 간이한 구성으로 실현 가능한 안테나에 관한 것이다.

종래, 텔레비전 방송이나 FM 방송 등의 다양한 방송파를 수신하는 안테나로서, 다양한 형태의 안테나가 이용되고 있다. 예를 들면, 텔레비전 방송이나 FM 방송의 수신용에는, 다이폴 안테나나 야기-우다 안테나 등이 자주 이용된다. 한편, 이들 다양한 방송파 또는 방송파에 실려진 신호를, 실내나 차내, 또는 도보로의 이동 중에 수신하는 기회도 늘어나고 있다. 이와 같은 경우에 사용하는 안테나로서는, 조립이나 설치 등의 취급이 용이한 것이 요구된다. 예를 들면 특허문헌 1에는, 안테나 엘리먼트를 단순한 구조로 실현한 모노폴 안테나에 대하여 기재되어 있다.

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2004-328364호 공보

그러나, 특허문헌 1에 기재된 모노폴 안테나를 포함하여, 종래의 안테나에는, 전파를 수신하기 위한 안테나 엘리먼트는 반드시 필요하였다. 바꾸어 말하면, 전파를 수신하기 위한 전용 안테나 엘리먼트를 갖지 않은 안테나는 지금까지 존재하지 않았다.

본 발명은 전용 안테나 엘리먼트를 이용하지 않는 간이한 기구로 실현하는 안테나를 제공하는 데 있다.

발명자는, 그 연구 과정에서 우연히, 전용 안테나 엘리먼트를 가질 필요가 없고, 따라서 부품 개수가 적어서 기구도 간이한 안테나를 발견하였다.

본 발명의 안테나는, 시작점으로부터 접힌 점까지의 제1 선로 길이를 갖는 제1 도체와, 접힌 점으로부터 시작점 방향으로의 제2 선로 길이를 갖고, 접힌 점에 있어서 제1 도체와 전기적으로 접속된 제2 도체를 포함한다. 그리고, 본 발명의 안테나는, 제1 주파수의 제1 수신 신호를, 제1 선로 길이와 제2 선로 길이를 합한 길이에 상당하는 제1 안테나 길이의 도체에서 수신한다. 또한, 제2 주파수의 제2 수신 신호는, 제1 선로 길이와 제2 선로 길이 중 어느 하나만의 길이에 상당하는 제2 안테나 길이의 도체로 수신하는 구성으로 하였다.

이와 같이 구성함으로써, 시작점이 급전점이 되고, 제1 도체와 제2 도체에 의해 제1 주파수 또는 제2 주파수의 전파의 양쪽이 1개의 안테나로 수신되게 된다.

또한, 수신에 필요로 하는 길이를, 종래 그 수신에 필요하다고 생각되었던 안테나 길이보다도 짧은 길이로 할 수 있어, 소형화할 수 있게 된다.

본 발명에 따르면, 전용 안테나 엘리먼트를 이용하지 않는 간이한 기구로, 안테나를 구성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 케이블 안테나의 구성예를 도시하는 설명도이다.
도 2는 본 발명의 케이블 안테나의 원리를 도시하는 설명도이다.
도 3은 본 발명의 케이블 안테나의 설계예를 도시하는 설명도이다.
도 4는 본 발명의 케이블 안테나가 제2 주파수의 전파에 공진하는 경우의 등가 회로를 도시하는 설명도이다.
도 5는 본 발명의 케이블 안테나가 제1 주파수의 전파에 공진하는 경우의 등가 회로를 도시하는 설명도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 케이블 안테나의 구성예를 도시하는 설명도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 케이블 안테나의 공진 주파수의 예를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 케이블 안테나의 제1 선로 길이를 절반의 길이로 한 경우의 구성예를 도시하는 설명도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 케이블 안테나의 FM/VHF대에서의 피크게인 측정 결과를 나타내는 그래프 및 표이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 케이블 안테나의 구성예를 도시하는 설명도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 케이블 안테나의 FM/VHF대에서의 VSWR 특성의 예를 나타내는 그래프 및 표이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 케이블 안테나의 FM/VHF대에서의 피크게인의 측정 결과를 나타내는 그래프 및 표이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 케이블 안테나의 UHF대에서의 피크게인의 측정 결과를 나타내는 그래프 및 표이다.
도 14는 종래의 다이폴 안테나의 FM/VHF대에서의 피크게인의 측정 결과를 나타내는 그래프 및 표이다.
도 15는 종래의 다이폴 안테나의 UHF대에서의 피크게인의 측정 결과를 나타내는 그래프 및 표이다.
도 16은 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 케이블 안테나의 FM/VHF대에서의 피크게인 및 평균 게인의 측정 결과를 나타내는 그래프 및 표이다.
도 17은 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 케이블 안테나의 UHF대에서의 피크게인 및 평균 게인의 측정 결과를 나타내는 그래프 및 표이다.
도 18a는 본 발명의 변형예 1에 의한, 케이블 안테나를 기기 본체에 내장한 경우의 구성예를 도시하는 설명도이다.
도 18b는 본 발명의 변형예 1에 의한, 케이블 안테나를 기기 본체에 내장한 경우의 구성예를 도시하는 설명도이다.
도 19는 본 발명의 변형예 2에 의한 휴대 단말기 탑재 안테나의 구성예를 도시하는 설명도이다.
도 20은 본 발명의 변형예 2에 의한 휴대 단말기 탑재 안테나의 UHF대에서의 피크게인의 측정 결과를 나타내는 그래프 및 표이다.
도 21은 본 발명의 변형예 3에 의한 다이폴 안테나의 구성예를 도시하는 설명도이다.
도 22는 본 발명의 변형예 3에 의한 다이폴 안테나의 FM/VHF대에서의 피크게인의 측정 결과를 나타내는 그래프 및 표이다.
도 23은 본 발명의 변형예 4에 의한 케이블 안테나의 구성예를 도시하는 설명도이다.
도 24는 본 발명의 변형예 4에 의한 케이블 안테나의 선로 길이를 도시하는 설명도이다.
도 25는 본 발명의 변형예 4에 의한 케이블 안테나가 수신하는 전파의 주파수대를 모식적으로 도시한 설명도이다.
도 26은 평가용 다이폴 안테나(접힘 없음)의 구성예를 도시하는 설명도이다.
도 27은 평가용 다이폴 안테나(접힘 없음)의 VSWR 특성을 나타내는 그래프이다.
도 28은 평가용 다이폴 안테나(1회 접힘)의 구성예를 도시하는 설명도이다.
도 29는 평가용 다이폴 안테나(1회 접힘)의 VSWR 특성을 나타내는 그래프이다.
도 30은 평가용 다이폴 안테나(2회 접힘)의 구성예를 도시하는 설명도이다.
도 31은 평가용 다이폴 안테나(2회 접힘)의 VSWR 특성을 나타내는 그래프이다.

이하, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용(이하, 본 예라고도 칭함)에 대하여 설명한다. 또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.

1. 안테나의 기본 구성 및 기본 원리의 설명

2. 제1 실시 형태(고주파 감쇠 부재를 사용하여 안테나 길이를 결정하는 경우의 구성예)

3. 제2 실시 형태(고주파 감쇠 부재를 사용하지 않은 경우의 구성예)

4. 제1 실시 형태 또는 제2 실시 형태의 각종 변형예

<1. 안테나의 기본 구성 및 기본 원리의 설명>

[안테나의 기본 구성예]

도 1은 본 발명의 안테나의 일 실시 형태로서의, 동축선(동축 케이블)을 사용한 케이블 안테나의 구성예를 도시한 것이다. 도 1에 도시한 케이블 안테나(10)는, 도시하지 않은 수신 기기와 접속되는 커넥터(1)와 접속된, 동축선(2)만으로 구성된다. 커넥터(1)로서는, 고주파 신호의 손실이 적은 것을 선택하는 것이 바람직하다. 동축선(2)의 커넥터(1)와 접속된 측과 반대측의 선단부(3)는, 엘라스토머 등의 수지에 의해 몰드 성형되어 이루어진다. 그리고 그 내부에 있어서는, 보호 피복(2a) 및 실드선(2b)(제1 또는 제2 도체)을 제거하고, 코어재(2c)(유도체)와 심선(2d)(제1 또는 제2 도체)이 노출되어 있다. 그리고, 코어재(2c)로부터 신장된 심선(2d)의 선단 부분을, 납땜 등에 의해 실드선(2b)에 접속하고 있다.

선단부(3)로부터 커넥터(1)측을 향해서 소정의 길이의 위치에는, 중계부(4)를 구성하고 있다. 중계부(4)도, 선단부(3)와 마찬가지로 몰드 형성되어 있다. 그 내부에는, 동축선(2)의 보호 피복(2a) 및 실드선(외부 도체)(2b)을 제거하고, 코어재(2c)(유도체)가 노출된 상태로 되어 있다. 그리고 이 부분이, 본 예의 케이블 안테나(10)의 급전점 Fp가 된다. 이와 같이 구성함으로써, 시작점으로서의 급전점 Fp로부터 접힌 점으로서의 선단부(3)까지의 사이의 동축선(2)(상세하게는, 실드선(2b)과 심선(2d))이, 안테나 엘리먼트로서 기능하게 된다. 또한, 커넥터(1)측에 접속된 동축선(2)의 실드선(2b)은 접지(이하, GND라고 칭함)로서 기능하게 되고, 이 부분에는, 이미지 전류(전기 영상 전류)가 흐른다. 즉, 안테나 엘리먼트와 그 전기 영상에 의해 λ/2 다이폴 안테나가 구성된다.

이때, 안테나 엘리먼트로서 기능하는 부분의 실드선(2b)과 심선(2d) 사이에는, 시작점으로부터 접힌 점까지의 사이에 걸쳐서 등가적으로 임피던스 접속이 존재하고, 그 임피던스값은, 낮은 주파수(제1 주파수)와 높은 주파수(제2 주파수)에 대하여 서로 다르다. 도시한 구성으로는, 잠재적인 용량 리액턴스(용량 성분)에 따라, 주파수가 높은 측에서는 고주파적으로 접속(단락:용량 결합)되고, 상대적으로 낮은 임피던스가 된다. 이 결과, 2종류의 주파수에 대응하는 2종류의 안테나 길이(2공진)가 존재한다. 이하, 도 2를 참조하여, 안테나 엘리먼트로서 기능하는 부분에 등가적으로 존재하는 고주파적인 임피던스 접속과 안테나 길이와의 관계에 대하여 설명한다. 도 2는 케이블 안테나(10)에서 안테나로서 기능하는 엘리먼트를 실선으로 나타내고, 선단부(3)에서의 접히는 부분을 2점의 ●(검정 동그라미)로 나타낸 도면이다.

우선, 높은 주파수(제2 주파수)를 수신하는 경우에는, 도 1 및 도 2의 상측 도면에 도시한 바와 같이, 상술한 임피던스 접속부(고주파적인 접속부)에 있어서, 실드선(2b)과 심선(2d) 사이에서, 고주파적인 용량 결합이 일어난다. 이러한 용량 결합이 발생함으로써, 급전점 Fp로부터 접힌 점까지의 선로 길이인 제1 선로 길이 L1이 안테나 길이(제2 안테나 길이)가 되어, 전파를 수신한다. 이 제1 선로 길이 L1은, 전술한 GND로서 기능하는 부분의 실드선(2b)의 절취선으로부터, 안테나 엘리먼트로서 기능하는 부분의 선단부(3)에서의 접힌 점까지의 길이와 같다.

한편, 낮은 주파수(제1 주파수)를 수신하는 경우에는, 그 주파수에 대응하여 용량 결합이 작아져서, 임피던스 접속부의 임피던스가 높아진다. 이 때문에, 도 1 및 도 2의 하측 도면에 도시한 바와 같이, 제1 선로 길이 L1과, 접힌 점에서 접혀진 부분의 선로 길이(제2 선로 길이) L2를 더한 선로 길이가, 안테나 길이(제1 안테나 길이)가 된다. 제2 선로 길이 L2는 선단부(3)에서의 접힌 점으로부터, 중계부(4) 내의 안테나 엘리먼트로서 기능하는 부분의 실드선(2b)의 절취선까지의 길이와 같은 것이 된다.

이와 같이 구성한 케이블 안테나(10)에 있어서, 제1 선로 길이와 제2 선로 길이를 수신하고자 하는 전파의 주파수의 파장에 기초하여 결정함으로써, 2개의 서로 다른 임의의 주파수의 전파를 수신시키는 것이 가능해진다. 또한, 도 1에서는 동축선(2)을 사용하여 케이블 안테나(10)를 구성한 예를 들었지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 피더선 등의, 2개의 도선(도체)이 거의 병행으로 배치된 다른 선재를 사용해도, 마찬가지의 케이블 안테나(10)를 작성하는 것이 가능하다.

[안테나의 설계예]

다음으로, 도 3을 참조하여, 수신하고자 하는 2개의 주파수로부터, 케이블 안테나(10)의 실제의 선로 길이를 결정하는 방법에 대하여 설명한다. 도 3에서는, 설명을 간단히 하기 위해, 동축선(2)의 보호 피복(2a; 도 1 참조)의 도시를 생략한다. 또한, 도 3에서는, 설명을 이해하기 쉽게 하기 위해 코어재(2c)를 동축선(2)의 중앙 부분에서 절단한 것처럼 도시하고 있지만, 본래는 도 1에 도시한 바와 같이 선단부(3) 도중까지 코어재(2c)가 신장되어 있는 것으로 한다.

도 3에 도시한 예에 있어서, 수신시키고자 하는 2개의 주파수의 파장을, 각각 파장 λ1, 파장 λ2라 하고, 파장의 길이는, 파장 λ1>파장 λ2인 것으로 한다. 즉, 예를 들면 100㎒와 200㎒의 전파를 수신시키는 경우에는, 파장 λ1=3m, 파장 λ2=1.5m가 된다.

다음으로, 파장 λ1과 파장 λ2를 수신하기 위한 안테나 길이를 규정한다. 구체적으로는, 파장 λ1과 파장 λ2 각각의 공진 길이가 λ/4가 되도록, 안테나 엘리먼트로서 기능하는 부분의 길이(제1 선로 길이)를 결정한다(도 3의 상측 도면 참조). 파장 λ1은 3m이기 때문에, 파장 λ1의 공진 길이(제1 안테나 길이)는 0.75m가 되고, 파장 λ2는 1.5m이기 때문에, 파장 λ2의 공진 길이(제2 안테나 길이)는 0.375m가 된다. 즉, 제1 선로 길이를 0.75m로 하면 그 부분이 100㎒의 전파에 공진하고, 0.375m로 하면 200㎒의 전파에 공진한다.

그러나, 상술한 바와 같이, 본 예의 케이블 안테나(10)에서는, 주파수가 높은 제2 주파수를 수신하는 경우에는 안테나 엘리먼트로서 기능하는 부분에 있어서 고주파적으로 용량 결합이 발생하고, 주파수가 낮은 제1 주파수를 수신하는 경우에는 용량 결합은 발생하지 않는다. 이 특성을 고려하면, 제2 안테나 길이(0.375m)를 제1 선로 길이 L1로 하고, 제1 안테나 길이(0.75m)에서 제2 안테나 길이(0.375m)를 뺀 길이를 접힌 점으로부터 접혀지면, 제1 선로 길이 L1의 길이로 2개의 주파수를 수신할 수 있다(도 3의 하측 도면 참조). 이에 의해, 제1 안테나 길이의 절반의 길이인 제2 안테나 길이로 제1 선로 길이를 구성하여도, 제1 안테나 길이가 수신해야 할 제1 주파수를 수신할 수 있게 된다. 즉, 파장이 긴 낮은 주파수의 전파를 수신하기 위해 필요한 선로 길이를, 일반적으로 필요하다고 생각되는 선로 길이의 1/2의 길이로 할 수 있다.

또한, GND로서 기능하는 부분의 길이는, 제1 주파수의 파장 λ1의 1/4 이상인 것이 바람직하다. 즉, 도 3에 도시한 예에서는, 0.75m 이상인 것이 바람직하다. 이때, GND로서 기능하는 부분의 동축선(2)의 길이를 정확히 1/4ㆍλ1로 잘라도 되지만, 자르지 않고 긴채로 해도 된다.

도 4 및 도 5는 본 예의 케이블 안테나(10)를 도 3의 하측 도면에 도시한 바와 같이 구성한 경우의, 케이블 안테나(10)의 등가 회로를 도시한 것이다. 도 4는 파장 λ1을 갖는 제1 주파수에 공진하는 경우의 등가 회로도이며, 도 5는 파장 λ2를 갖는 제2 주파수에 공진하는 경우의 등가 회로도이다. 케이블 안테나(10)로 제1 주파수를 수신하는 경우에는, 도 4의 상측 도면에 도시한 바와 같이, 안테나가 접혀진 부분에서의 고주파적인 용량 결합이 적다. 이 때문에, 도 4의 하측 도면에 도시한 바와 같이, 접혀진 만큼을 늘인 선로 길이(=1/4ㆍλ1)와, GND로서 기능하는 1/4λ1의 선로 길이를 더한 길이(1/2ㆍλ1)가 파장 λ1을 갖는 제1 주파수에 공진한다.

한편, 주파수가 높은 제2 주파수를 수신하는 경우에는, 도 5의 상측 도면에 도시한 바와 같이, 안테나가 접혀진 부분에서의 고주파적인 용량 결합에 의해, 도 5의 하측 도면에 도시한 바와 같이, 제1 선로 길이 L1(1/4ㆍλ2)과, GND로서 기능하는 1/4λ1의 선로 길이를 더한 길이(1/2ㆍλ2)가 파장 λ2를 갖는 제2 주파수에 공진한다.

또한, 도 3 내지 도 5에서는, 제2 안테나 길이가 제1 안테나 길이의 정확히 절반이 되는(파장 λ1과 파장 λ2가 1:2의 관계임) 예를 들었지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 파장 λ1과 파장 λ2가 1:2 이외의 관계라도, 제2 안테나 길이를 제1 선로 길이 L1로 하고, 제1 안테나 길이에서 제2 안테나 길이를 뺀 길이를 접힌 점으로부터 접힘으로써, 본 예의 케이블 안테나(10)를 구성할 수 있다. 이와 같은 경우에는, 제1 선로 길이 L1이, 1/4ㆍλ가 아니고 1/2ㆍλ나 3/4ㆍλ 등의 길이가 된다. 또한, 실제 제1 선로 길이 또는 제2 선로 길이나 GND로서 기능하는 부분의 선로 길이는, 사용되는 기기의 GND 크기에 의해 조정되는 것으로 한다.

<2. 제1 실시 형태>

[안테나의 구성예]

다음으로, 본 예의 제1 실시 형태로서, 고주파 감쇠 부재를 사용하여 안테나 길이를 결정하는 경우의 케이블 안테나(10)의 구성예에 대해서, 도 6을 참조하여 설명한다. 또한, 도 6에서 도 1과 대응하는 개소에는 동일한 부호를 붙이고, 상세한 설명은 생략한다. 도 6에 도시한 예에서는, 고주파 감쇠 부재로서 페라이트 코어(5)를 사용하고 있다. 이 페라이트 코어(5)를, 급전점 Fp(중계부(4))로부터 커넥터(1)의 방향을 향해, 제1 주파수 λ1의 1/4 이상의 길이의 원하는 위치에 배치함으로써, 페라이트 코어(5)로부터 커넥터(1)까지의 사이의 동축선(2)에는 전파가 실리지 않게 된다. 이에 의해, 페라이트 코어(5)로부터 커넥터(1)까지의 선로 길이를 고려하지 않고 안테나 길이를 결정할 수 있게 된다.

[안테나 특성의 검증]

발명자는, 본 발명의 이론의 확실함을 검증하기 위해서, 이와 같이 구성한 케이블 안테나(10)에 있어서 급전점 Fp로부터 페라이트 코어(5)까지의 길이(선로 길이) L11을 고정하고, 제1 선로 길이 L1의 길이를 가변시킨 다음, 전파를 수신시키는 실험을 행하였다. 우선, 제1 선로 길이 L1을 제1 안테나 길이의 절반의 길이(=제2 안테나 길이)로 하지 않고, 제1 안테나 길이에 기초하여 결정한 경우의 특성에 대하여 검증하였다. 이론 상은, 제1 선로 길이 L1+선로 길이 L11이 하나의 주파수에 공진하고, 제1 선로 길이 L1+제2 선로 길이 L2+선로 길이 L11이 다른 주파수에 공진하게 된다. 이 실험에서는, 85㎒에 공진하는 것을 목적으로 했기 때문에, 급전점 Fp로부터 페라이트 코어(5)까지의 길이 L11을 98㎝로 고정하고 있다.

도 7은 제1 선로 길이 L1을 83㎝로 한 경우와, 70㎝로 한 경우에서의, 공진 점의 위치를 나타낸 것이다. 도 7의 횡축은 주파수(㎒)를 나타내고, 종축은 정재파비(이하, SWR; Standing Wave Ratio라고 칭함)를 나타낸다. 제1 선로 길이 L1을 83㎝로 한 경우의 SWR은 실선으로 나타내고, 70㎝로 한 경우의 SWR은 파선으로 나타내고 있다. 제1 선로 길이 L1을 83㎝로 한 경우에는, 약 54㎒와 약 84㎒의 지점에서 SWR이 4 이하로 되어, 공진이 잡혀 있음을 알 수 있다. 또한, 제1 선로 길이 L1을 70㎝로 한 경우에는, 약 64㎒와 약 96㎒의 지점에서 SWR이 4 이하로 되어, 공진이 잡혀 있음을 알 수 있다. 즉, 동축선(2)으로 구성한 케이블 안테나(10)가, 2개의 서로 다른 주파수에 공진하고 있는 것이 검증되었다.

다음으로, 제1 선로 길이 L1을 제1 안테나 길이의 절반의 길이(=제2 안테나 길이)로 한 경우의 특성의 확인도 행하였다. 도 8은 이 경우의 케이블 안테나(10)의 구성예를 도시한 도면이다. 도 8에서, 도 1이나 도 6과 대응하는 개소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다. 도 8에 도시한 케이블 안테나(10)에서는, 도 7에 도시한 예와 마찬가지로 선로 길이 L11은 98㎝로 하고, 제1 선로 길이 L1을 45㎝로 하였다. 즉, 제1 선로 길이 L1을 85㎒를 수신하기 위해 필요하다고 생각되는 83㎝의 약 절반의 길이로 하였다.

도 9의 상측 도면은, 도 8에 도시한 바와 같이 구성한 케이블 안테나(10)의, 수직편파 및 수평편파에서의 피크게인을 나타낸 그래프이다. 횡축은 주파수(㎒)를 나타내고, 종축은 피크게인(dBd)을 나타낸다. 측정 대상의 주파수대는 FM/VHF대(70㎒ ~ 220㎒)로 하였다. 수직편파는 파선으로 나타내고, 수평편파는 실선으로 나타내고 있다. 도 9의 중간 도면 및 도 9의 하측 도면에, 도 9의 상측 도면에 나타낸 그래프 중 각 측정점에서의 값을 나타냈다. 도 9의 중간 도면은 수직편파에서의 피크게인의 값을 나타내고, 도 9의 하측 도면은 수평편파에서의 피크게인의 값을 나타낸다. 또한, 도 9의 중간 도면 및 도 9의 하측 도면에는, 도 9의 상측 도면의 횡축에 나타낸 주파수 중, 76㎒ 내지 107㎒까지의 사이의 주파수에서의 측정값만을 나타내고 있다.

도 9의 상측 도면 및 도 9의 중간 도면에 도시한 바와 같이, 85㎒ 부근에서는, 수직편파에서의 피크게인은 86㎒에서 -11.90㏈d가 되고, 95㎒에서는 -6.85㏈d가 되고 있다. 수평편파에서의 피크게인도, 도 9의 상측 도면 및 도 9의 하측 도면에 도시한 바와 같이, 86㎒에서 -16.70㏈d가 되고, 95㎒에서는 -13.05㏈d가 되고 있다. 즉, 이들 주파수 근방의 공진에 의해, 본 예의 케이블 안테나(10)가, FM/VHF대에서, 수직편파와 수평편파의 양쪽을 수신할 수 있음을 알 수 있다.

[제1 실시 형태에 의한 효과]

상술한 실시 형태에 의하면, 동축선(2)의 보호 피복(2a) 및 실드선(2b)을 제거한 부분이 급전점 Fp로 되고, 선단부(3)에서 실드선(2b)에 접속된 심선(2d) 및 실드선(2b)이 전파를 수신하게 된다. 따라서, 전용 안테나 엘리먼트나 접속용 기판 등을 이용하지 않는 간이한 구조이기 때문에, 저렴하게 안테나를 구성할 수 있다.

또한 상술한 실시 형태에서는, 수신하는 주파수에 따라서, 접힌 점(선단부(3))까지의 제1 선로 길이 L1과, 접히는 부분을 늘인 선로 길이(제1 선로 길이+제2 선로 길이)가, 각각 다른 주파수에 공진한다. 구체적으로는, 파장이 긴 제1 주파수를 수신하는 경우에는 제1 선로 길이+제2 선로 길이가 제1 안테나 길이가 되고, 파장이 짧은 제2 주파수를 수신하는 경우에는 제1 선로 길이가 제2 안테나 길이가 된다. 즉, 접히는 구성에 의해, 제1 선로 길이만큼의 케이블 길이로, 주파수의 높이에 따라 2개의 서로 다른 안테나 길이(제1 안테나 길이/제2 안테나 길이)를 구성할 수 있어, 2종류의 주파수의 전파를 수신할 수 있게 된다. 즉, 낮은 주파수(제1 주파수)를 수신시키고자 하는 경우에도, 그 수신을 위해 필요로 하는 길이(케이블 길이)를, 실제로 필요한 안테나 길이(제1 선로 길이+제2 선로 길이)의 절반의 길이(제1 선로 길이)로 할 수 있다. 즉, 안테나를 소형화할 수 있게 된다.

또한, 제1 선로 길이와 제2 선로 길이의 길이나, 접힌 점에서의 접혀진 부분의 길이를 조정함으로써, 수신 주파수를 임의의 주파수로 변경할 수 있다.

또한, 급전점 Fp와 커넥터(1) 사이의 원하는 위치에, 고주파 차단 부재로서 페라이트 코어(5)를 부착함으로써, 페라이트 코어(5)로부터 커넥터(1)까지의 사이에 전파가 실리지 않게 된다. 즉, 안테나 길이의 설계 시에, 페라이트 코어(5)로부터 커넥터(1)까지의 사이의 동축선(2)의 길이를 고려하지 않아도 되게 된다. 이에 의해, 페라이트 코어(5)로부터 커넥터(1)까지의 사이의 동축선(2)의 길이를 임의의 값으로 설정할 수 있게 되기 때문에, 본 예의 케이블 안테나(10)나 수신 장치의 배치 위치의, 자유도를 높일 수 있다.

또한, 급전점 Fp와 커넥터(1) 사이의 원하는 위치에, 페라이트 코어(5)를 부착함으로써, 페라이트 코어(5)가 고주파 차단 부재로서 기능하기 때문에, 수신 장치에서 발생한 노이즈가 안테나 부분에 실리게 되는 것을 방지할 수 있다.

<3. 제2 실시 형태>

[안테나의 구성예]

다음으로, 본 예의 제2 실시 형태로서, 고주파 감쇠 부재를 사용하지 않고 안테나 길이를 결정하는 경우의 케이블 안테나(10)의 구성예에 대해서, 도 10을 참조하여 설명한다. 도 10에서 도 1, 도 6, 도 8과 대응하는 개소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다. 도 10에 도시한 바와 같이, 고주파 감쇠 부재를 사용하지 않은 경우에는, 동축선(2) 전체에 전파가 타게 된다. 이 때문에, GND로서 기능하는 부분의 길이는, λ의 단위로 자르도록 하는 것이 바람직하다. 도 10에 도시한 케이블 안테나(10)에서는, GND로서 기능하는 부분(선로 길이 L11)에도 적극적으로 전파를 싣기 위해서, 안테나 엘리먼트로서 기능하는 제1 선로 길이 L1을 1/4ㆍλ로 한 데 반해, 선로 길이 L11은 3/4ㆍλ로 하였다. 여기에서는, 제2 안테나 길이(제1 선로 길이만을 사용)를 갖는 도체가 85㎒에 공진하도록, 제1 선로 길이를 83㎝로 하였다. 따라서, 선로 길이 L11의 길이는 216㎝가 된다.

도 11은 케이블 안테나(10)를 도 10에 도시한 바와 같이 구성한 경우에서의 전압 정재파비(이하, VSWR; Voltage Standing Wave Ratio라고 칭함)를 나타낸 것이다. 횡축은 주파수(㎒)를 나타내고, 종축은 VSWR을 나타낸다. 또한, 도 11의 상측 도면에 나타낸 그래프 상의 복수의 측정점의 주파수와 VSWR의 값을, 도 11의 하측 도면에 나타내고 있다.

도 11의 상측 도면 및 도 11의 하측 도면에 도시한 바와 같이, 측정점 MK2(80㎒)에서 VSWR이 2.33이 되고, 케이블 안테나(10)가 80㎒에 공진하고 있음을 알 수 있다. 또한, 일점쇄선으로 나타낸 UHF대(470㎒ ~ 770㎒)에서도, 특히 측정점MK6(570㎒) 내지 측정점 MK7(770㎒)에서 VSWR이 3 이하가 되고 있다. 즉, FM/VHF대의 고조파에 상당하는 UHF대에서도, 케이블 안테나(10)가 공진하고 있음을 알 수 있다.

도 12 및 도 13은 도 10에 도시하는 안테나 구성으로 한 케이블 안테나(10)에서의, 수직편파 및 수평편파에서의 피크게인을 나타낸 그래프이다. 도 12는 FM/VHF대에서의 피크게인의 값을 나타내고, 도 13은 UHF대에서의 피크게인의 값을 나타낸다. 도 12의 상측 도면 및 도 13의 상측 도면은, 횡축에 주파수(㎒), 종축에 피크게인(dBd)을 취한 그래프이며, 수직편파를 파선으로 나타내고, 수평편파를 실선으로 나타내고 있다. 도 12의 중간 도면 및 도 13의 중간 도면은, 도 12의 상측 도면 또는 도 13의 상측 도면에 나타낸 그래프 중 각 측정점에서의 값을 나타내는 표이다. 또한, 도 12의 중간 도면에는, 도 12의 상측 도면의 횡축에 나타낸 주파수 중, 76㎒ ~ 107㎒까지의 사이(도 12의 상측 도면 중에 세로의 파선으로 나타낸 범위)의 주파수에서의 측정값만을 나타내고 있다.

도 12의 상측 도면 및 도 12의 중간 도면에 나타낸 FM/VHF대 중, 특히 76㎒ ~ 107㎒의 사이에 있어서는, 수직편파, 수평편파 모두 피크게인은 -15㏈ 이하가 되고 있다. 또한, 도 13의 상측 도면 및 도 13의 중간 도면에 나타낸 UHF대에서도, 수직편파, 수평편파 모두 피크게인은 대략 -15㏈ 이하가 되고 있다. 즉, 이들의 주파수 근방의 공진에 의해, 본 예의 케이블 안테나(10)가, FM/VHF대와 UHF대의 양쪽의 대역에 있어서, 수직편파와 수평편파의 양쪽을 수신할 수 있음을 알 수 있다.

텔레비전 방송 수신용으로 건물의 지붕 등에 안테나가 설치되는 경우에는, 그 안테나는, 예를 들면 도쿄 타워 등의 전파탑이 보이는 위치에 배치된다. 이 경우에는, 전파탑과 안테나 사이에 장해물이 존재하지 않기 때문에, 전파탑으로부터 송신된 전파의 편향 방향이 도중에 바뀌어 버리는 일은 발생하지 않는다. 이에 대해, 실내나 차내, 또는 휴대형 단말기에서 사용되는 안테나에 닿는 전파는, 전파탑과의 사이에 존재하는 건물 등의 장해물에 반사된 것인 경우가 많다. 이 때문에, 이러한 환경에서 사용되는 안테나에는, 수직편파와 수평편파의 양쪽을 수신할 수 있는 것이 요구된다. 즉, 본 예의 케이블 안테나(10)는 이 요건을 충족시키고 있다.

도 14 및 도 15는 UHF대의 전파인 500㎒ 수신용으로 설계된 종래의 다이폴 안테나에서의, 각 주파수대에서의 피크게인의 측정 결과를 도시한 도면이다. 도 14는 FM/VHF대에서의 피크게인의 값을 나타내고, 도 15는 UHF대에서의 피크게인의 값을 나타낸다. 도 14의 상측 도면 및 도 15의 상측 도면은, 횡축에 주파수(㎒), 종축에 피크게인(dBd)을 취한 그래프이며, 수직편파를 파선으로 나타내고, 수평편파를 실선으로 나타내고 있다. 도 14의 중간 도면 및 도 15의 중간 도면은, 도 14의 상측 도면 또는 도 15의 상측 도면에 나타낸 그래프 중의 각 측정점에서의 값을 나타내는 표이다. 또한, 도 14의 중간 도면에는, 도 14의 상측 도면의 횡축에 나타낸 주파수 중, 76㎒ ~ 107㎒까지의 사이(도 14의 상측 도면 중에 세로의 파선으로 나타낸 범위)의 주파수에서의 측정값만을 나타내고 있다.

이와 같이, 500㎒ 수신용으로 설계된 다이폴 안테나에서는, 도 14의 상측 도면 및 도 14의 중간 도면에 도시한 바와 같이, VHF대에서는 수직편파, 수평편파 모두 피크게인의 값이 -20㏈ 이상이며, 안테나 게인이 잡히지 않는 것을 알 수 있다. 이러한 다이폴 안테나에서도, 안테나 길이를 길게 하면 VHF대도 수신하는 것이 가능해지지만, 이 경우에는 안테나 자체의 대형화를 피할 수 없다.

또한, UHF대에서는, 도 15의 상측 도면 및 도 15의 중간 도면에 도시한 바와 같이, 실선으로 나타낸 수평편파는 비교적 잘 수신할 수 있지만, 파선으로 나타낸 수직편파에서는 각 주파수대에서의 피크게인은 -15㏈ 이하로, 수신할 수 없는 것을 알 수 있다.

다음으로, 도 16 및 도 17을 참조하여, 도 10에 도시하는 안테나 구성으로 한 케이블 안테나(10)에서의 지향성 특성에 대하여 설명한다. 도 16은 FM/VHF대에서의 지향성 특성을 나타내고, 도 17은 UHF대에서의 지향성 특성을 나타낸다. 도 16 및 도 17에서, 수직편파의 지향성 특성을 파선으로 나타내고, 수평편파의 지향성 특성을 실선으로 나타내고 있다.

우선, 도 16을 참조하여, FM/VHF대에서의 케이블 안테나(10)의 지향성 특성에 대하여 설명한다. 참조 부호 16a는 주파수가 76㎒인 경우의 방사 패턴을 나타내고, 참조 부호 16b는 주파수가 78.5㎒인 경우의 방사 패턴을 나타내고, 참조 부호 16c는 주파수가 81㎒인 경우의 방사 패턴을 나타내고, 16d는 주파수가 83.5㎒인 경우의 방사 패턴을 나타낸다. 또한, 참조 부호 16e는 주파수가 86㎒인 경우의 방사 패턴을 나타내고, 참조 부호 16f는 주파수가 95㎒인 경우의 방사 패턴을 나타내고, 참조 부호 16g는 주파수가 101㎒인 경우의 방사 패턴을 나타내고, 참조 부호 16h는 주파수가 107㎒인 경우의 방사 패턴을 나타낸다. 또한, 참조 부호 16i에, 참조 부호 16a ~ 16h로 나타낸 수직편파에서의 피크게인(dBd) 및 평균 게인(dBd)의 값을 나타내고 있다. 참조 부호 16j에는, 참조 부호 16a ~ 16h로 나타낸 수평편파에서의 피크게인(dBd) 및 평균 게인(dBd)의 값을 나타내고 있다.

FM/VHF대의 주파수는, 접혀진 만큼을 포함한 제1 안테나 길이가 공진하는 주파수이다. 그리고 그 지향성 특성은, 참조 부호 16a ~ 16h로 나타낸 바와 같이, 수직면에서는 원이 되고, 수평 방향에서는 깔끔한 8자를 그리고 있음을 알 수 있다.

다음으로, 도 17을 참조하여, UHF대에서의 케이블 안테나(10)의 지향성 특성에 대하여 설명한다. 참조 부호 17a는 주파수가 470㎒인 경우의 방사 패턴을 나타내고, 참조 부호 17b는 주파수가 520㎒인 경우의 방사 패턴을 나타내고, 참조 부호 17c는 주파수가 570㎒인 경우의 방사 패턴을 나타내고, 참조 부호 17d는 주파수가 620㎒인 경우의 방사 패턴을 나타낸다. 또한, 참조 부호 17e는 주파수가 670㎒인 경우의 방사 패턴을 나타내고, 참조 부호 17f는 주파수가 720㎒인 경우의 방사 패턴을 나타내고, 참조 부호 17g는 주파수가 770㎒인 경우의 방사 패턴을 나타내고, 참조 부호 17h는 주파수가 906㎒인 경우의 방사 패턴을 나타낸다. 또한, 참조 부호 17i에, 참조 부호 17a ~ 17h로 나타낸 수직편파에서의 피크게인(dBd) 및 평균 게인(dBd)의 값을 나타내고 있다. 참조 부호 17j에는, 참조 부호 17a ~ 17h로 나타낸 수평편파에서의 피크게인(dBd) 및 평균 게인(dBd)의 값을 나타내고 있다.

UHF대의 주파수는, 접혀진 만큼을 포함하지 않는 제2 안테나 길이가 공진하는 주파수이다(실제로는 제1 안테나 길이에 대한 공진 주파수의 고조파로서 수신하는 부분이 포함될 가능성도 있지만, 이하의 설명에서는 무시한다). 그리고 참조 부호 17a ~ 17h로 나타낸 바와 같이, 게인을 얻을 수 없는 각도는 수직편파와 수평편파가 서로 다른 것을 알 수 있다. 즉, 수직편파의 게인이 적은 각도에서는 수평편파의 게인이 높고, 반대로, 수평편파의 게인이 적은 각도에서는 수직편파의 게인이 높게 되어 있다. 이에 의해, 수직편파를 얻지 못하는 각도에서도 수평편파를 얻을 수 있고, 수평편파를 얻지 못하는 각도에서도 수직편파를 얻을 수 있게 된다. 따라서, 건물 등에 반사되어 전파의 편파 방향이 변화하는 것과 같은, 실내 등에서 케이블 안테나(10)를 사용하는 경우에도, 비교적 양호한 수신 특성을 얻을 수 있다.

또한, 도 16 및 도 17에 예를 도시한 지향성 특성은, 제1 실시 형태에서의 케이블 안테나(10)에서도 얻어지는 것이다.

[제2 실시 형태에 의한 효과]

상술한 실시 형태에 의하면, 고주파 차단 부재를 이용하지 않고 케이블 안테나(10)를 구성한 경우에도, 주파수의 높이에 따라, 제1 선로 길이만큼의 케이블 길이로, 제1 안테나 길이 또는 제2 안테나 길이를 구성하여, 서로 다른 주파수에 공진하게 된다. 즉, 제1 실시 형태에 있어서 얻어지는 효과와 동등한 효과를 얻을 수 있다.

<4. 제1 실시 형태 또는 제2 실시 형태의 각종 변형예>

(1) 변형예 1(그 외의 주파수대를 수신하는 안테나에의 적용예)

또한, 상술한 실시 형태에서는, 텔레비전 방송의 주파수인 VHF대, UHF대의 수신용으로서 수신 기기 외에 안테나를 인출한 경우를 상정하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 마찬가지의 동축선의 구성에 의해, 1.575㎓대를 수신하는 GPS의 안테나 등을 구성해도 된다. 이 경우에는, 안테나로서 기능하는 부분(안테나 엘리먼트부)을 2.38㎝, GND로서 기능하는 부분(동축선부)을 4.75㎝ 이상으로 하면 된다. 또한, 무선 LAN의 안테나에 적용하는 것도 가능하고, 예를 들면 2.4㎓대를 수신하는 안테나를 구성하는 경우에는, 안테나 엘리먼트부를 1.6㎝, 동축선부를 3.1㎝ 이상으로 하면 된다.

그리고, 이와 같이 구성한 안테나를 노트북형 PC 등의 휴대 수신 기기 본체(세트)에 내장하도록 해도 된다. 도 18에 케이블 안테나(10)를 세트에 내장한 경우의 구성예를 도시한다. 도 18a는 텔레비전 수상기에 내장한 경우의 예를 나타내고, 도 18b는 휴대 단말기에 내장한 경우의 예를 나타내고 있다. 도 18a 및 도 18b에서는 케이블 안테나(10)를 실선으로 나타내고 있다. 이와 같이, 케이블 안테나(10)를 화면의 주위를 둘러싸도록 장착함으로써, 다이폴 안테나가 형성된다. 즉, 세트의 접지에 의존하지 않는 평형형의 안테나가 형성된다. 따라서, 조정이 용이하고, 기기로부터의 노이즈에도 매우 내성이 있는 안테나를 구성할 수 있다. 케이블 안테나(10)를 내장하는 대상의 기기로서는, 텔레비전 수상기, 퍼스널 컴퓨터의 모니터, 포터블 미디어 플레이어, 태블릿형 휴대 단말기 등을 생각할 수 있다.

(2) 변형예 2(휴대 단말기에 탑재된 안테나에의 적용예)

도 19에 상술한 각 실시 형태에서의 안테나를, 휴대 전화 단말기 등의 휴대 단말기에 탑재하는 경우의 구성예를 도시한다. 도 19의 좌측 도면은 안테나 엘리먼트로서 기능하는 부분을 사시도로 도시하고 있고, 도 19의 우측 도면은 단면도로 도시하고 있다. 도 19의 좌측 도면에 도시한 바와 같이, 안테나(20)의 안테나 엘리먼트로서 기능하는 부분은 통형상의 금속체(21)로 구성되어 있고, 그 중심에 심선(22)을 통과시키고 있다. 심선(22)은 세트(24)와 접속시키고 있고, 그 선단 부분은, 접혀져서 금속체(21)와 접속시켜고 있다. 심선(22)과 통형상의 금속체(21) 사이는, 도 19의 우측 도면에 도시한 바와 같이, 수지 등의 절연 재료(23)로 충전하고 있다. 도 19의 좌측 도면에 도시한 바와 같이, 금속체(21)를 세트(24)에 접촉시키지 않고, 조금 간격을 두는 것으로, 세트(24)와 금속체(21) 사이의 심선(22)이 노출된 부분이 급전점 Fp가 된다. 이와 같이 구성함으로써, 급전점 Fp로부터 선단 부분까지의 제1 선로 길이 L1과, 선단의 접히는 부분으로부터 금속체(21)의 급전점 Fp측의 단부까지의 제2 선로 길이 L2가 안테나 길이가 되어 전파를 수신한다. 본 예에서는, 세트(24)를, 전체면에 접지 패턴을 형성한 기판으로 구성하고, 그 크기는 세로 9.5㎝, 가로 4.5㎝로 하였다. 또한, 통형상의 금속체(21)의 길이는 6㎝로 하였다.

도 20의 상측 도면은, 도 19에 도시한 안테나(20)의, 수직편파 및 수평편파에서의 피크게인을 나타낸 그래프이다. 횡축은 주파수(㎒)를 나타내고, 종축은 피크게인(dBd)을 나타낸다. 측정 대상의 주파수대는 UHF대로 하였다. 수직편파는 파선으로 나타내고, 수평편파는 실선으로 나타내고 있다. 도 20의 중간 도면 및 도 20의 하측 도면에, 도 20의 상측 도면에 나타낸 그래프 중 각 측정점에서의 값을 나타내었다. 도 20의 중간 도면은 수직편파에서의 피크게인의 값을 나타내고, 도 20의 하측 도면은 수평편파에서의 피크게인의 값을 나타낸다.

도 20의 상측 도면 및 도 20의 중간 도면에 도시한 바와 같이, 수직편파에서의 피크게인은 570㎒에서 -14.95㏈d가 되고, 720㎒에서는 -10.40㏈d가 되고 있다. 수평편파에서의 피크게인도, 도 20의 상측 도면 및 도 20의 하측 도면에 도시한 바와 같이, 570㎒에서 -2.55㏈d가 되고, 720㎒에서는 -4.75㏈d로 되어 있다. 즉, 이들의 주파수 근방의 공진에 의해, 도 19에 도시하는 안테나(20)가, UHF대에서, 수직편파와 수평편파의 양쪽을 수신할 수 있음을 알 수 있다.

원래, UHF대를 수신하는 안테나를 구성하는 경우에는, 그 안테나 길이는 12㎝ 정도의 길이로 할 필요가 있다. 이 때문에, 예를 들면 원세그 대응의 휴대 전화 단말기에서는, 신축 가능한 로드 안테나가 채용되는 경우가 많았다. 그러나, 본 예의 안테나에 의하면, 필요로 하는 안테나 길이의 절반의 길이로 안테나를 구성해도, 수신해야 할 주파수(본 예에서는 UHF대)를 수신할 수 있게 된다. 즉, 안테나의 선단 부분을 펴서 사용하는 로드 안테나를 채용하지 않아도 되게 되기 때문에, 유저의 사용 편의성도 향상시킬 수 있다.

(3) 변형예 3(다이폴 안테나에의 적용예)

도 21에, 상술한 각 실시 형태에서의 안테나를, 다이폴 안테나에 적용하는 경우의 구성예를 도시한다. 다이폴 안테나(30)의, 커넥터(1)에 접속된 동축선(2)의 타단부의 선단 부분에는, 고주파 감쇠 부재로서의 페라이트 코어(5)를 삽입하고 있다. 페라이트 코어(5)의 끝 부분에서는, 동축선(2)의 심선(2d)과 실드선(2b)을 각각 구리선(6)으로 인출하고 있고, 각각의 구리선(6)을, 반대 방향(도면에서는 상하 방향)으로 연 2개의 동축선(2)의 심선(2d)에 접속시키고 있다. 이 2개의 동축선(2)의 선단 부분에서는, 심선(2d)과 실드선(2b)을 접속시키고 있고, 동축선(2)의 근본 부분에서는, 보호 피복 및 실드선(2b)을 제거하여 코어재(2c)와 심선(2d)을 노출시키고 있다. 이와 같이 구성함으로써, 근본 부분이 급전점 Fp가 되고, 2개의 동축선(2)이 안테나 엘리먼트로서 기능한다. 도 21에서는, 안테나 엘리먼트로서 기능하는 부분을 접혀진 실선으로 나타내고 있다. 안테나 엘리먼트 부분의 길이는 합쳐서 1m가 되도록 하였다.

도 22의 상측 도면은, 도 21에 도시한 다이폴 안테나(30)의, 수직편파 및 수평편파에서의 피크게인을 나타낸 그래프이다. 횡축은 주파수(㎒)를 나타내고, 종축은 피크게인(dBd)을 나타낸다. 측정 대상의 주파수대는, FM/VHF대로 하였다. 수직편파는 파선으로 나타내고, 수평편파는 실선으로 나타내고 있다. 도 22의 중간 도면 및 도 22의 하측 도면에, 도 22의 상측 도면에 나타낸 그래프 중 각 측정점에서의 값을 나타냈다. 도 22의 중간 도면은 수직편파에서의 피크게인의 값을 나타내고, 도 22의 하측 도면은 수평편파에서의 피크게인의 값을 나타낸다. 또한, 도 22의 중간 도면 및 도 22의 하측 도면에는, 도 22의 상측 도면의 횡축에 나타낸 주파수 중, 76㎒ ~ 107㎒까지의 사이의 주파수에서의 측정값만을 나타내고 있다.

도 22의 상측 도면 및 하측 도면에 도시한 바와 같이, 특히 수평편파에 있어서, 많은 대역에서 피크게인이 -15㏈ 이하가 되고 있다. 또한, 155㎒ 부근과 95㎒ 부근의 2개소에서 공진이 얻어지고 있음을 알 수 있다. 원래는 FM/VHF대를 수신하는 안테나를 구성하는 경우에는, 그 안테나 길이는 2m 정도의 길이로 할 필요가 있다. 그러나, 본 예에 의한 다이폴 안테나에 의하면, 그 절반인 1m로 FM/VHF대를 수신할 수 있게 된다. 또한, 수신하고자 하는 전파의 파장으로부터 산출한 안테나 길이의 절반의 길이로, 원래 수신하고자 하는 주파수뿐만아니라, 그보다 낮은 주파수도 수신할 수 있다.

(4) 변형예 4(접히는 구조를 복수 설치하는 예)

상술한 각 실시 형태에 있어서는, 동축선(2)의 선단 부분에서 심선(2d)을 실드선(2b)에 접속하는 「접히는 구조」를 1개소만으로 설치한 예를 들었지만, 이 「접히는 구조」를 복수 개소에 설치하는 구성으로 해도 된다. 이와 같이 구성함으로써, 하나의 안테나로 더 많은 주파수대의 전파를 수신할 수 있게 된다. 우선, 도 23 내지 도 25를 참조하여, 접히는 구조를 복수 갖는 안테나에 의한 다공진의 원리를 설명하고, 다음으로, 도 26 내지 도 31을 참조하여 검증 데이터의 설명을 행한다.

도 23은 접히는 구조를 2개소 설치한 안테나(40)의 구성예를 도시한 것이다. 도 23에 도시한 케이블 안테나(40)도 동축선(2α)만으로 형성되지만, 접히는 구조를 2개소 설치하기 위해서, 실드선을 2개 갖도록 구성하고 있다. 즉, 코어재(2αc-1)를 덮는 실드선(2αb-1)의 외측에, 코어재(2αc-2)를 더 설치하고 있고, 그 외측에 실드선(2αb-2)을 감고 있다. 실드선(2αb-2)의 외측은 보호 피복(2αa)으로 덮여 있다. 도 22의 우측에 도시하는 동축선(2α)의 선단 부분(선단부(3)) 및 선단 부분으로부터 타단부를 향하여 소정의 길이의 위치(중계부(4))에서는, 심선(2αd-1)을 덮는 코어재(2αc-1)를 노출시키고 있다. 그리고, 노출된 각각의 개소는 엘라스토머 등의 수지에 의해 몰드 성형되어 있다.

몰드 성형된 선단부(3)의 내부에서는, 심선(2αd)과 내측의 실드재(2αb-1)를 접속시키고 있고, 중계부(4)에서는, 내측의 실드재(2αb-1)와 외측의 실드재(2αb-2)를 구리선(6)으로 접속시키고 있다. 즉, 동축선(2α)의 선단 부분과, 선단으로부터 타단부를 향하여 소정의 길이의 위치의 2개소에, 접히는 구조를 설치하고 있다.

이와 같이 구성함으로써, 급전점 Fp가 되는 중계부(4)로부터 선단부(3)의 접힌 점까지의 선로 길이인 제1 선로 길이 L1이 제2 안테나 길이가 되고, 공진 주파수 f1(파장: λ10)의 전파를 수신한다. 또한, 선단의 접힌 점으로부터 급전점 Fp까지의 선로 길이인 제2 선로 길이 L2와 제1 선로 길이 L1을 더한 길이가 제1 안테나 길이가 되고, 공진 주파수 f2(파장: λ10×2)의 전파를 수신한다. 또한, 급전점 Fp로부터, 선단 부분에서의 실드선(2αb-2)의 단부까지의 선로 길이인 제3 선로 길이 L3과, 제1 선로 길이 L1 및 제2 선로 길이 L2를 더한 길이가 제3 안테나 길이가 되고, 공진 주파수 f3(파장: λ10×3)의 전파를 수신한다. 즉, 도 23에 도시하는 케이블 안테나(40)로 수신 가능한 각 주파수의 크기는, 공진 주파수 f1>공진 주파수 f2>공진 주파수 f3의 관계가 된다.

또한, 도 23에서는 접히는 구조를 2개소 설치한 경우를 예로 들어 설명했지만, 3개소나 4개소 등, 보다 많은 개소로 접히는 구조를 설치해도 된다. 많은 접히는 구조를 설치함으로써, 더 많은 주파수대의 전파를 수신할 수 있게 된다.

접히는 구조가 복수 설치된 안테나가, 복수의 서로 다른 주파수대의 전파에 공진하는 원리에 대해서, 도 24를 참조하여 설명한다. 도 24는 접히는 구조를 복수 갖는 안테나의, 안테나 엘리먼트로서 기능하는 부분을, 실선으로 나타낸 것이다. 도 24에서는 설명의 편의상, 접히는 구조를 3개 설치한 예를 들고 있다.

접히는 구조를 설치한 각 개소에는, 전술한 바와 같이, 시작점으로부터 접힌 점까지의 사이에 걸쳐서 등가적으로 임피던스 접속이 존재한다. 도 24에서는, 이 임피던스 접속 부분에, 즉 선로 길이 L1과 L2 사이의 부분, 선로 길이 L2와 L3 사이의 부분, 및 선로 길이 L3과 L4 사이의 부분에 정전 용량부가 형성된다. 이들 정전 용량부의 정전 용량을, 정전 용량 C1, 정전 용량 C2, 정전 용량 C3으로 나타내고 있다. 심선(2d)으로부터 멀어질수록(직경 방향으로 외측으로 갈수록) 동축선(2α)의 직경이 커지고, 심선과 실드선 사이 또는 실드선과 실드선 사이에 있는 코어재(절연체)의 체적이 늘어나기 때문에, 임피던스 접속부에서의 정전 용량도, 동축선(2α)의 외측으로 갈수록 커진다. 즉, 정전 용량 C1 내지 정전 용량 C3의 크기는, 정전 용량 C1<정전 용량 C2<정전 용량 C3의 관계가 된다.

따라서, 정전 용량 C1을 통과할 정도로 높은 공진 주파수 f1의 경우에는, 정전 용량 C2와 정전 용량 C3으로 나타내는 정전 용량부는 단락되어 보이기 때문에, 도 23의 예로 설명하면 제1 선로 길이 L1만의 안테나 길이(제2 안테나 길이)를 이용하여 수신한다. 또한, 공진 주파수 f1보다 조금 낮고, 또한 정전 용량 C3이 단락되어 보이는 정도의 공진 주파수 f2의 경우에는, 제1 선로 길이 L1+제2 선로 길이 L2의 안테나 길이(제1 안테나 길이)를 이용하여 수신한다. 공진 주파수 f2보다 낮은 공진 주파수 f3의 경우에는, 제1 선로 길이 L1+제2 선로 길이 L2+제3 선로 길이 L3의 안테나 길이(제3 안테나 길이)를 이용하여 수신한다. 즉, 주파수의 높이에 따라, 1개의 동축선(2α)을 구성하는 각 선로 길이가 서로 다른 부분이 안테나 길이가 되기 때문에, 높이가 서로 다른 복수의 주파수의 전파를 수신할 수 있게 된다.

도 25는 케이블 안테나(40)의 주파수 특성을 모식적으로 도시한 것이다. 도 25의 횡축은 주파수(㎒)를 나타내고, 종축은 VSWR을 나타낸다. 원리 상은, 케이블 안테나(40)에서는, 도 25에 도시한 바와 같이, 파장 λ10인 공진 주파수 f1과, 파장이 λ10의 2배인 공진 주파수 f2와, 파장이 λ10의 3배인 공진 주파수 f3의 3개소에서 공진이 얻어지게 된다.

이 원리가 올바르다는 것을 증명하기 위해서, 발명자들은, 평가용 안테나를 작성하여 VSWR의 측정을 행하였다. 평가용 안테나로서는, 다이폴 안테나를 사용하였다. 다이폴 안테나는 좌우의 도선의 길이가 일치하고 있기 때문에, 보다 정확한 데이터가 얻어진다고 생각되기 때문이다. 평가용 다이폴 안테나로서는, 접히는 구조를 설치하지 않은 것, 접히는 구조를 1개소만 설치한 것, 접히는 구조를 2개소 설치한 것의 3종류를 준비하였다. 이들 평가용 안테나는, 선간 임피던스가 50Ω인 동축선(2)을 사용하여 작성하였다.

도 26에 도시하는 평가용 다이폴 안테나는, 접히는 구조를 설치하지 않은 것이다. 즉, 종래의 다이폴 안테나와 마찬가지의 구성으로 한 것이다. 도 26에서 도 21과 대응하는 개소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다. 동축선(2)의 심선(2d)과 실드선(2b)을 각각 구리선(6)으로 인출하고 있고, 각각의 구리선(6)을, 반대 방향으로 펼치고 있다. 안테나 엘리먼트로서의 2개의 구리선(6)과 동축선(2) 사이에는, 밸런(7)을 삽입하고 있다. 안테나 엘리먼트로서의 2개의 구리선(6)의 길이는, 합쳐서 15㎝가 되도록 하였다. 도 27은 도 26에 도시한 평가용 다이폴 안테나의 안테나 특성을 나타내는 그래프이다. 횡축은 주파수(㎒)를 나타내고, 종축은 VSWR을 나타낸다. 도 27에는 계산 상 얻어지는 500㎒에 가까운 480㎒의 부근에서 공진이 얻어지고 있는 것이 도시되어 있다.

도 28의 상측 도면에 도시하는 평가용 다이폴 안테나는, 접히는 구조를 1개소 설치한 것이다. 도 28에서, 도 21과 도 27에 대응하는 개소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다. 도 21에 도시한 구성과 마찬가지로, 안테나 엘리먼트 부분을 동축선(2)으로 구성하고 있고, 양쪽 선단 부분에서 심선(2d)과 실드선(2b)을 접속하고 있다. 이와 같이 구성함으로써, 급전점 Fp로부터 접히는 지점까지의 선로 길이인 실선으로 나타낸 제1 선로 길이 L1과, 접히는 지점으로부터 급전점 Fp까지의 선로 길이인 파선으로 나타낸 제2 선로 길이 L2가 안테나 엘리먼트로서 기능한다. 구체적으로는, 도 28의 하측 도면에 도시한 바와 같이, 제1 선로 길이 L1이 공진 주파수 f1에 공진하고, 제1 선로 길이 L1과 제2 선로 길이 L2를 합한 길이로 공진 주파수 f2에 공진한다.

도 29는 도 28의 상측 도면에 도시한 평가용 다이폴 안테나의 안테나 특성을 나타내는 그래프이다. 횡축은 주파수(㎒)를 나타내고, 종축은 VSWR을 나타낸다. 도 29에는 15㎝의 안테나 길이로 원래 수신할 수 있는 450㎒ 부근의 주파수뿐만아니라, 그보다 낮은 240㎒ 부근에서도 공진이 잡혀 있는 것이 나타나 있다. 즉, 도 28에 도시한 제1 선로 길이 L1이 450㎒ 부근의 주파수(공진 주파수 f1)에 공진하고, 제1 선로 길이 L1+제2 선로 길이 L2가 240㎒ 부근의 주파수(공진 주파수 f2)에 공진하고 있음을 알 수 있다.

도 30의 상측 도면에 도시하는 평가용 다이폴 안테나는, 접히는 구조를 2개소 설치한 것이다. 도 30의 상측 도면에서 도 23과 대응하는 개소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다. 도 23에 도시한 케이블 안테나(40)와 마찬가지로, 실드선을 이중으로 하고 있고, 선단 부분에서 심선(2αd-1)을 내측의 실드선(2αb-1)에 접속하고 있다. 또한, 급전점 Fp의 부분에서는, 내측의 실드선(2αb-1)과 외측의 실드선(2αb-2)을 접속하고 있다. 즉, 동축선(2α)의 선단 부분과 급전점 Fp의 부분의 2개소에 접히는 구조를 설치하고 있다. 이와 같이 구성함으로써, 실선으로 나타낸 제1 선로 길이 L1과 파선으로 나타낸 제2 선로 길이 L2뿐만 아니라, 또한 접히는 부분의 급전점 Fp로부터 선단까지의 선로 길이인, 일점쇄선으로 나타낸 제3 선로 길이 L3도, 안테나 길이가 되어 전파를 수신한다. 구체적으로는, 도 30의 하측 도면에 도시한 바와 같이, 제1 선로 길이 L1이 공진 주파수 f1에 공진하고, 제1 선로 길이 L1과 제2 선로 길이 L2를 합한 길이로 공진 주파수 f2에 공진하고, 제1 선로 길이 L1과 제2 선로 길이 L2와 제3 선로 길이 L3을 합한 길이로 공진 주파수 f3에 공진한다.

도 31은 도 30의 상측 도면에 도시한 평가용 다이폴 안테나의 안테나 특성을 나타내는 그래프이다. 횡축은 주파수(㎒)를 나타내고, 종축은 VSWR을 나타낸다. 도 31에는 15㎝의 안테나 길이로 원래 수신할 수 있는 450㎒ 부근의 주파수뿐만 아니라, 그보다 낮은 240㎒ 부근과, 더 낮은 210㎒ 부근에서도 공진이 잡혀 있는 것이 나타나 있다. 즉, 도 30에 도시한 평가용 안테나의 제1 선로 길이 L1이 450㎒ 부근의 주파수(공진 주파수 f1)에 공진하고, 제1 선로 길이 L1+제2 선로 길이 L2가 240㎒ 부근의 주파수(공진 주파수 f2)에 공진하고 있음을 알 수 있다. 그리고 또한, 제1 선로 길이 L1+제2 선로 길이 L2+제3 선로 길이 L3이 210㎒ 부근의 주파수(공진 주파수 f3)에 공진하고 있음을 알 수 있다.

또한, 안테나의 피복의 유전체의 유전율 등을 조정함으로써, 원리 상 얻어진다고 상정되는 공진점과 더 가까운 점에서 공진이 얻어지게 된다.

이와 같이, 접히는 구조를 복수개소 설치한 본원 발명의 변형예인 케이블 안테나(40)에 의하면, 1개의 동축선(2α)만으로, 접히는 구조의 수에 따른 복수의 서로 다른 주파수대의 전파를 수신할 수 있게 된다.

또한, 안테나의 선단 부분 및/또는 급전점 Fp의 부분에 접히는 구조를 설치함으로써, 안테나 엘리먼트로서 기능하는 부분의 실질적인 길이를 단축할 수 있다. 예를 들면, FM대의 전파를 1/2 파장 안테나로 수신하는 경우에는, 그 안테나 길이를 2m 정도로 할 필요가 있다. 그러나, 접히는 구조를 2개 설치한 케이블 안테나(40)의, 제1 선로 길이 L1+제2 선로 길이 L2+제3 선로 길이 L3의 선로 길이로 FM대의 전파를 수신하도록 하면, 안테나 길이를 1/3인 67㎝ 정도로 단축할 수 있다. 또한, 예를 들면, VHF대의 전파를 사용하여 휴대 전화 단말기에 영상 배신을 행하는 멀티미디어 방송용 안테나에, 본 발명의 케이블 안테나(40)를 채용하면, 소형이면서도 넓은 주파수대의 전파를 수신 가능한 안테나를 구성할 수 있다.

1 : 커넥터
2 : 동축선
2a, 2αa : 보호 피복
2b : 실드선
2c : 코어재
2d : 심선
3 : 선단부
4 : 중계부
5 : 페라이트 코어
6 : 구리선
7 : 밸런
10 : 케이블 안테나
20 : 안테나
21 : 금속체
22 : 심선
23 : 절연 재료
24 : 세트
30 : 다이폴 안테나
40 : 안테나
C1 ~ C3 : 정전 용량
Fp : 급전점
L1 : 제1 선로 길이
L2 : 제2 선로 길이
L3 : 제3 선로 길이
L11 : 선로 길이
f1 ~ f3 : 공진 주파수

Claims

안테나로서,
시작점으로부터 접힌 점까지의 제1 선로 길이를 갖는 제1 도체와,
상기 접힌 점으로부터 상기 시작점의 방향으로의 제2 선로 길이를 갖고, 상기 접힌 점에서 상기 제1 도체와 전기적으로 접속된 제2 도체
를 구비하고,
제1 주파수의 제1 수신 신호는, 상기 제1 선로 길이와 상기 제2 선로 길이를 합한 길이에 상당하는 제1 안테나 길이의 도체가 수신하고,
제2 주파수의 제2 수신 신호는, 상기 제1 선로 길이와 상기 제2 선로 길이 중 어느 하나의 길이에 상당하는 제2 안테나 길이의 도체가 수신하고,
상기 제1 도체와 상기 제2 도체 중 한쪽은 동축선의 심선이고, 다른 쪽은 상기 동축선의 외부 도체인, 안테나.
제1항에 있어서,
상기 제1 주파수와 상기 제2 주파수에 대하여 서로 임피던스 값이 다른 임피던스 접속이, 상기 제1 도체와 상기 제2 도체 중 한쪽의 상기 시작점측 단부 근방과 다른 쪽과의 사이에, 등가적으로 존재하는, 안테나.
제2항에 있어서,
상기 임피던스 접속은, 고주파적인 용량 결합인, 안테나.
삭제
제1항에 있어서,
상기 시작점에 있어서는, 상기 동축선의 보호 피복 및 상기 외부 도체가 제거되어 있는, 안테나.
제1항에 있어서,
상기 제1 선로 길이는 상기 제2 주파수의 파장의 λ/4 내지 3λ/4인, 안테나.
제1항에 있어서,
상기 시작점으로부터, 상기 접힌 점이 있는 방향과는 반대의 방향으로, 상기 제1 선로 길이와 동등 이상의 길이에 상당하는 위치에, 고주파 전류를 감쇠시키는 고주파 감쇠 부재가 배치되는, 안테나.
제1항에 있어서,
상기 시작점에서 상기 제2 도체와 전기적으로 접속되고, 상기 시작점으로부터 상기 접힌 점의 방향으로의 제3 선로 길이를 갖는 제3 도체를 더 구비하고,
제3 주파수의 제3 수신 신호는, 상기 제1 선로 길이와 상기 제2 선로 길이와 상기 제3 선로 길이를 합한 길이에 상당하는 제3 안테나 길이의 도체가 수신하는, 안테나.
제8항에 있어서,
상기 제1 주파수와 상기 제2 주파수와 상기 제3 주파수에 대하여 서로 임피던스 값이 다른 임피던스 접속이, 상기 제1 도체와 상기 제2 도체 중 한쪽의 상기 시작점측 단부 근방과 다른 쪽과의 사이와, 상기 제2 도체와 상기 제3 도체 중 한쪽의 상기 시작점측 단부 근방과 다른 쪽과의 사이에 존재하고,
상기 제1 도체와 상기 제2 도체 중 한쪽의 상기 시작점측 단부 근방과 다른 쪽과의 사이에 존재하는 임피던스 접속 부분의 정전 용량의 크기는, 상기 제2 도체와 상기 제3 도체 중 한쪽의 상기 시작점측 단부 근방과 다른 쪽과의 사이에 존재하는 임피던스 접속 부분의 정전 용량의 크기보다도 작은, 안테나.