(57)【要約】【課題】  複雑な曲面を有する非導電部材への逆Ｆ型アンテナの取付を、周波数調整と同時に容易に実現させる。【解決手段】  非導電部材１の表面にアルミテープを貼着し、このアルミテープ上に放射素子１０等を設けることにより仮アンテナを構成し、所定の周波数帯域内で仮アンテナのＶＳＷＲの周波数分布を測定し、この測定結果に基づいて所望の特定周波数における仮アンテナのＶＳＷＲが所定の閾値未満になるようにアルミテープの面積を変更する。その後、仮アンテナを分解し、面積変更後のアルミテープと同一面積のアルミプレート６０を非導電部材１の表面に固定し、このアルミプレート６０上に放射素子１０、短絡部２０及び給電部５０を設けることにより逆Ｆ型アンテナを構成する。【選択図】図１
2006157360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非導電部材への逆Ｆ型アンテナの取付方法であって、
前記非導電部材の表面に導電性を有する薄膜を貼着し、前記薄膜上に放射素子、短絡部及び給電部を設けることにより仮アンテナを構成する仮アンテナ構成工程と、
所定の周波数帯域内で前記仮アンテナの電圧定在波比の周波数分布を測定する電圧定在波比分布測定工程と、
前記電圧定在波比分布測定工程で測定した電圧定在波比の周波数分布に基づいて、所望の特定周波数における前記仮アンテナの電圧定在波比が所定の閾値未満になるように前記薄膜の面積を変更する面積変更工程と、
前記仮アンテナを分解し、前記面積変更工程による面積変更後の前記薄膜と同一面積の導電板を前記非導電部材の表面に固定し、前記導電板上に放射素子、短絡部及び給電部を設けることにより逆Ｆ型アンテナを構成する真アンテナ構成工程と、
を備えることを特徴とする逆Ｆ型アンテナの取付方法。
【請求項２】
非導電部材の表面に固定された導電板と、
前記導電板から突出した状態で前記導電板に接続され固定された導電性を有する放射素子と、
を備えることを特徴とする逆Ｆ型アンテナ。
【請求項３】
前記導電板は、
所望の特定周波数における前記逆Ｆ型アンテナの電圧定在波比が所定の閾値未満になるような面積を有することを特徴とする請求項２に記載の逆Ｆ型アンテナ。
【請求項４】
前記導電板は、
薄板であることを特徴とする請求項２又は３に記載の逆Ｆ型アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逆Ｆ型アンテナ及びその取付方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、非導電材料である複合材で構成された複合材航空機に、簡素な構造を有し安価で小型の逆Ｆ型アンテナを搭載する技術の開発が進められている。複合材航空機に逆Ｆ型アンテナを搭載する際に使用されていた従来の取付方法について、図３を用いて説明する。
【０００３】
まず、複合材航空機の外板１００の内面１１０に導電性塗料を塗布する。次いで、外板１００の外側にアンテナ用の放射素子２００を配置し、放射素子２００の一端に設けられた短絡端３００を外板１００に接触させ、取付ネジ４００を用いて放射素子２００を外板１００に固定する。そして、外板１００の内面１１０と短絡端３００とを取付ネジ４００及びジャンパ線５００で電気的に接続し、短絡端３００の近傍に給電部６００を設けることにより、逆Ｆ型アンテナを構成していた。
【０００４】
ところで、一般的に、逆Ｆ型アンテナは使用可能な周波数帯域（例えば、電圧定在波比「ＶＳＷＲ：Voltage Standing Wave Ratio」の値が１．５以下の周波数帯域）が非常に狭いという特性を有している。前記した取付方法を採用して逆Ｆ型アンテナを構成すると、外板１００が逆Ｆ型アンテナの「地板」としての機能を充分に果たすことができないため、逆Ｆ型アンテナの使用可能な周波数帯域を送受信機の使用周波数帯域に一致させることが困難となっていた。
【０００５】
かかる問題を解決するために、逆Ｆ型アンテナを構成する地板と放射素子との間に誘電体を挿入してビスで固定し、このビスの挿入長を変化させることにより、地板と放射素子との間の容量（キャパシタンス）を変化させて、逆Ｆ型アンテナの周波数調整を実現させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２０００−２２４３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の逆Ｆ型アンテナは、ビスを固定するために、硬質で厚手の地板を採用する必要があるので、複雑な曲面を有する複合材航空機の外板にこのような逆Ｆ型アンテナを取り付けることはきわめて困難であった。また、特許文献１に記載の逆Ｆ型アンテナを複合材航空機の外板に取り付けることができた場合であっても、厚手の地板を外板の表面に取り付けることに起因して飛行中の空気抵抗が大きくなるという問題がある。
【０００７】
本発明の課題は、曲面を有する非導電部材への取付が容易な逆Ｆ型アンテナと、その取付方法と、を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、非導電部材への逆Ｆ型アンテナの取付方法であって、前記非導電部材の表面に導電性を有する薄膜を貼着し、前記薄膜上に放射素子、短絡部及び給電部を設けることにより仮アンテナを構成する仮アンテナ構成工程と、所定の周波数帯域内で前記仮アンテナの電圧定在波比の周波数分布を測定する電圧定在波比分布測定工程と、前記電圧定在波比分布測定工程で測定した電圧定在波比の周波数分布に基づいて、所望の特定周波数における前記仮アンテナの電圧定在波比が所定の閾値未満になるように前記薄膜の面積を変更する面積変更工程と、前記仮アンテナを分解し、前記面積変更工程による面積変更後の前記薄膜と同一面積の導電板を前記非導電部材の表面に固定し、前記導電板上に放射素子、短絡部及び給電部を設けることにより逆Ｆ型アンテナを構成する真アンテナ構成工程と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、非導電部材の所定の取付面に導電性を有する薄膜を貼着するとともに放射素子等を設けて仮アンテナ（仮の逆Ｆ型アンテナ）を構成し、所定の周波数帯域内で仮アンテナの電圧定在波比の周波数分布を測定する。次いで、測定した電圧定在波比の周波数分布に基づいて、所望の特定周波数における仮アンテナの電圧定在波比が所定の閾値未満になるように薄膜の面積を変更する。そして、仮アンテナを分解し、面積変更後の薄膜と同一面積の導電板を取付面に固定するとともに放射素子等を設けて逆Ｆ型アンテナを構成する。従って、逆Ｆ型アンテナの取付と同時に、周波数調整（所望の特定周波数における電圧定在波比を所定の閾値未満とすること）を容易に実現させることができる。
【００１０】
また、請求項１に記載の発明によれば、周波数調整を実現させる面積を有する導電板を用いて逆Ｆ型アンテナを構成しており、周波数調整のためのビスを導電板に固定する必要がないので、導電板を薄手のものにすることができる。従って、非導電部材の取付面が曲面である場合にも逆Ｆ型アンテナを容易に取り付けることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、逆Ｆ型アンテナであって、非導電部材の表面に固定された導電板と、前記導電板から突出した状態で前記導電板に接続され固定された導電性を有する放射素子と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、導電板と、この導電板から突出した状態で導電板に接続され固定された放射素子と、を用いて逆Ｆ型アンテナを構成しており、導電板の面積を変更することにより、導電板と放射素子との間の容量（キャパシタンス）を最適な状態に設定して感度の良い逆Ｆ型アンテナを得ることができる。従って、周波数調整のためのビスを導電板に固定する必要がないので、導電板を薄手のものにすることができるため、曲面を有する非導電部材に導電板を容易に取り付けて逆Ｆ型アンテナを構成することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の逆Ｆ型アンテナにおいて、前記導電板は、所望の特定周波数における前記逆Ｆ型アンテナの電圧定在波比が所定の閾値未満になるような面積を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、所望の特定周波数における逆Ｆ型アンテナの電圧定在波比が所定の閾値未満になるような面積を有する導電板を採用しているので、導電板と放射素子との間の容量（キャパシタンス）が最適な状態に設定されて周波数調整がなされた状態となる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の逆Ｆ型アンテナにおいて、前記導電板は、薄板であることを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、導電板は薄板であるので、曲面に沿って変形自在となり、複雑な曲面を有する非導電部材（例えば複合材航空機の外板）に逆Ｆ型アンテナを容易に搭載することができる。また、導電板は薄板であるので、周波数調整のための面積変更が容易となるとともに、複合材航空機の外板に取り付けた場合に空力性能への影響を少なくすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、非導電部材の所定の取付面に導電性の薄膜を貼着して仮アンテナを構成し、この仮アンテナの電圧定在波比の周波数分布を測定し、この測定結果に基づいて、特定周波数における電圧定在波比が所定の閾値未満になるように薄膜の面積を変更し、面積変更後の薄膜と同一面積の導電板を用いて逆Ｆ型アンテナを構成するので、逆Ｆ型アンテナの取付と周波数調整とを同時に容易に実現させることができる。また、周波数調整を実現させるような面積を有する導電板を採用するため、周波数調整のためのビスを導電板に固定する必要がなく、導電板を薄手のものにすることができる。この結果、取付面が曲面である場合にも逆Ｆ型アンテナの取付が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を、図１及び図２を用いて詳細に説明する。本実施の形態においては、複合材無人航空機の外板１（図１参照）に逆Ｆ型アンテナを取り付ける方法について説明することとする。
【００１９】
本発明の実施の形態に係る逆Ｆ型アンテナの取付方法は、まず、図１に示した非導電部材である繊維強化樹脂複合材製の外板１の表面にアルミテープ２（図２参照）を貼着し、アルミテープ２の上に放射素子１０を配置し、放射素子１０の一端に設けられた短絡端２０をアルミテープ２に接触させて、放射素子１０を外板１に固定する。この際、放射素子１０の開放端１１を固定部材３０に嵌め込み、外板１に設けられたネジ孔に取付ネジ４０を挿入して放射素子１０の短絡端２０及び固定部材３０を外板１に固定する。そして、短絡端２０の近傍に給電部５０を設けることにより、仮アンテナ（仮の逆Ｆ型アンテナ）を構成する（仮アンテナ構成工程）。なお、仮アンテナ構成工程では、放射素子１０の短絡端２０を外板１に固定し、短絡端２０に接触させてアルミテープ２を外板１に貼着してもよい。
【００２０】
仮アンテナ構成工程においては、外板１及びアルミテープ２によって「地板」を構成しており、この「地板」に放射素子１０、短絡端２０及び給電部５０を設けることにより、仮アンテナを構成している。仮アンテナ構成工程で採用されるアルミテープ２は、本発明における導電性を有する薄膜である。本実施の形態においては、厚さ約０．１ｍｍのアルミテープ２を採用している。また、仮アンテナ構成工程で採用される放射素子１０は、図１に示すように長さＬ、幅Ｗ、高さＨを有するものである。
【００２１】
アルミテープ２の形状は、放射素子１０の最上面の各角部からアルミテープ２の外縁の各角部までの距離が等しくなるように決定するのがよい。従って、図１に示したように最上面の形状が長方形の放射素子１０を採用する場合には、長方形のアルミテープ２を採用し、上方から見てアルミテープ２の中央に放射素子１０を配置するようにする。なお、機能上、アルミテープ２の角部は円弧とされるのが好ましいが、角部が部分的であること及び製作が容易であることから、本実施の形態においては角部を直角にしている。
【００２２】
次いで、仮アンテナ構成工程を経て構成された仮アンテナの電圧定在波比（以下「ＶＳＷＲ」という）の周波数分布を、所定の周波数帯域内で測定する（電圧定在波比分布測定工程）。そして、この電圧定在波比分布測定工程で測定したＶＳＷＲの周波数分布に基づいて、所望の特定周波数における仮アンテナのＶＳＷＲが所定の閾値未満になるように、アルミテープ２の面積を変更する（面積変更工程）。これら電圧定在波比分布測定工程及び面積変更工程について、図２を用いて具体的に説明する。
【００２３】
例えば、図２（ａ）に示すように面積Ｓａ（＝（３．６Ｈ＋Ｌ）×（３．６Ｈ＋Ｗ））を有するアルミテープ２を用いて仮アンテナを構成した場合において、ＶＳＷＲの周波数分布を所定の周波数帯域内で測定する（電圧定在波比分布測定工程）。そして、所望の特定周波数をＦとし、この特定周波数Ｆにおける仮アンテナのＶＳＷＲが所定の閾値（例えば１．５）未満であるか否かを判定する。
【００２４】
面積Ｓａを有するアルミテープ２を用いて構成した仮アンテナのＶＳＷＲの周波数分布が図２（ａ）に示したグラフで表されるものとすると、このグラフから、特定周波数ＦにおけるＶＳＷＲが所定の閾値を超えた値（１．６）となっていることがわかる。かかる事実は、アルミテープ２と放射素子１０との間の容量（キャパシタンス）が最適な状態に設定されていないことを意味する。
【００２５】
このため、アルミテープ２の面積を変更して仮アンテナの周波数調整を行う（面積変更工程）。例えば、図２（ｂ）に示すようにアルミテープ２の面積をＳｂ（＝（Ｈ＋Ｌ）×（Ｈ＋Ｗ））に変更して仮アンテナを構成する。そして、この場合におけるＶＳＷＲの周波数分布を所定の周波数帯域内で測定し（電圧定在波比分布測定工程）、特定周波数Ｆにおける仮アンテナのＶＳＷＲが所定の閾値（１．５）未満であるか否かを判定する。
【００２６】
面積Ｓｂを有するアルミテープ２を用いて構成した仮アンテナのＶＳＷＲの周波数分布が図２（ｂ）に示したグラフで表されるものとすると、このグラフから、特定周波数ＦにおけるＶＳＷＲが所定の閾値と同一の値（１．５）となっていることがわかる。アルミテープ２の面積をＳａからＳｂに変更することにより仮アンテナの周波数特性は若干改善されたが、依然として周波数調整の余地は残っている。
【００２７】
このため、アルミテープ２の面積をさらに変更して再度仮アンテナの周波数調整を行う（面積変更工程）。例えば、図２（ｃ）に示すようにアルミテープ２の面積をＳｃ（＝（１．８Ｈ＋Ｌ）×（１．８Ｈ＋Ｗ））に変更して仮アンテナを構成する。そして、この場合におけるＶＳＷＲの周波数分布を所定の周波数帯域内で測定し（電圧定在波比分布測定工程）、特定周波数Ｆにおける仮アンテナのＶＳＷＲが所定の閾値（１．５）未満であるか否かを判定する。
【００２８】
面積Ｓｃを有するアルミテープ２を用いて構成した仮アンテナのＶＳＷＲの周波数分布が、図２（ｃ）に示したグラフで表されるものとすると、このグラフから、特定周波数ＦにおけるＶＳＷＲが所定の閾値未満の値（１．０）となっていることがわかる。アルミテープ２の面積をＳｃに変更することにより、特定周波数Ｆにおける仮アンテナのＶＳＷＲは所定の閾値未満となり、仮アンテナの周波数特性は改善されたこととなる。このような周波数調整がなされた時点で面積変更工程を終了する。
【００２９】
この後、仮アンテナを分解し、面積変更工程による変更後の面積Ｓｃを有するアルミテープ２と同一面積Ｓｃのアルミプレート６０を、図１に示すように外板１の表面に接着剤で固定する。そして、アルミプレート６０の上に放射素子１０を配置し、放射素子１０の一端に設けられた短絡端２０をアルミプレート６０に接触させて放射素子１０を外板１に固定し、短絡端２０の近傍に給電部５０を設けることにより、逆Ｆ型アンテナを構成する（真アンテナ構成工程）。
【００３０】
真アンテナ構成工程においては、外板１及びアルミプレート６０によって「地板」を構成しており、この「地板」に、仮アンテナ構成工程で用いた放射素子１０、短絡端２０及び給電部５０を設けることにより、真の逆Ｆ型アンテナを構成している。真アンテナ構成工程で採用されるアルミプレート６０は、本発明における導電板である。本実施の形態においては、アルミプレート６０として、仮アンテナ構成工程で採用したアルミテープ２よりやや厚手（厚さ約０．５ｍｍ）の薄板を採用している。
【００３１】
以上説明した実施の形態に係る逆Ｆ型アンテナの取付方法においては、非導電部材である外板１の表面にアルミテープ２を貼着するとともに放射素子１０等を設けて仮アンテナを構成し、所定の周波数帯域内で仮アンテナのＶＳＷＲの周波数分布を測定する。次いで、測定したＶＳＷＲの周波数分布に基づいて、所望の特定周波数Ｆにおける仮アンテナのＶＳＷＲが所定の閾値未満になるようにアルミテープ２の面積を変更する。そして、仮アンテナを分解し、面積変更後のアルミテープ２と同一面積Ｓｃのアルミプレート６０を外板１の表面に固定するとともに放射素子１０等を設けて逆Ｆ型アンテナを構成する。従って、逆Ｆ型アンテナの取付と同時に、周波数調整（所望の特定周波数ＦにおけるＶＳＷＲを所定の閾値未満とすること）を容易に実現させることができる。
【００３２】
また、以上説明した実施の形態に係る逆Ｆ型アンテナの取付方法においては、周波数調整を実現させる面積Ｓｃを有するアルミプレート６０を用いて逆Ｆ型アンテナを構成しており、周波数調整のためのビスをアルミプレート６０に固定する必要がないので、アルミプレート６０を薄手のもの（曲面に沿って変形自在な薄板）にすることができる。従って、外板１の表面が複雑な曲面である場合にも逆Ｆ型アンテナを容易に取り付けることができる。
【００３３】
また、以上説明した実施の形態に係る方法によって取り付けられた逆Ｆ型アンテナは、アルミプレート６０と、アルミプレート６０から突出した状態でアルミプレート６０に接続され固定された放射素子１０と、を用いて逆Ｆ型アンテナを構成しており、アルミプレート６０の面積を変更することにより、アルミプレート６０と放射素子１０との間の容量（キャパシタンス）を最適な状態に設定して感度の良い逆Ｆ型アンテナを得ることができる。本実施の形態においては、所望の特定周波数ＦにおけるＶＳＷＲが所定の閾値未満になるような面積Ｓｃを有するアルミプレート６０を採用しているので、アルミプレート６０と放射素子１０との間の容量が最適な状態に設定されて周波数調整がなされた状態となる。
【００３４】
また、以上説明した実施の形態に係る方法によって取り付けられた逆Ｆ型アンテナは、薄板であるアルミプレート６０を採用しているので、厚手の地板を採用して逆Ｆ型アンテナを構成する場合と比較して、複合材無人航空機の空力性能への影響を少なくすることができる。
【００３５】
なお、以上の実施の形態においては、本発明における導電性を有する薄膜として「アルミテープ２」を採用するとともに、本発明における導電板として「アルミプレート６０」を採用した例を示したが、アルミ以外の金属テープ及び金属板をこれら薄膜及び導電板として採用することができる。また、金属以外の導電材料を用いて本発明における薄膜及び導電板を構成してもよい。また、アルミプレート６０の厚さは、強度や複合材無人航空機の空力性能を考慮して適宜選択することができる。
【００３６】
また、以上の実施の形態においては、アルミテープ２の面積を２段階（Ｓａ→Ｓｂ、Ｓｂ→Ｓｃ）にわたって変更した例を示したが、面積変更の回数はこれに限られるものではない。また、逆Ｆ型アンテナを構成する放射素子１０の長さＬ、幅Ｗ及び高さＨの値や、特定周波数Ｆの値や、ＶＳＷＲの所定の閾値は、複合材無人航空機の規模や通信仕様に応じて適宜設定することができる。
【００３７】
また、以上の実施の形態においては、複合材無人航空機の外板１に逆Ｆ型アンテナを取り付ける方法について説明したが、他の非導電部材に逆Ｆ型アンテナを取り付ける際にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態に係る取付方法を用いて複合材無人航空機の外板に逆Ｆ型アンテナを取り付けた状態を示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る取付方法の電圧定在波比分布測定工程及び面積変更工程を説明するための説明図である。
【図３】従来の逆Ｆ型アンテナの取付方法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１    外板（非導電部材）
２    アルミテープ（導電性を有する薄膜）
１０  放射素子
２０  短絡部
５０  給電部
６０  アルミプレート（導電板）
【図１】
2006157360.tif 000003
【図２】
2006157360.tif 000004
【図３】
2006157360.tif 000005