(57)【要約】【課題】  実装性、経年変化安定性、耐電界雑音特性を維持し、且つ受信利得を高めた、複数の周波数帯域対応のアンテナ装置を提供する。【解決手段】  フェライトバーに対して互いに離れた位置に中波用コイル１５と短波用コイル１６を巻回してなるフェライトバーアンテナを互いに直交するＸ軸方向とＹ軸方向とにそれぞれ配置するとともに、各フェライトバーアンテナを静電シールドし、各フェライトバーに設けた中波用コイル１５と同調コンデンサ１７とで中波用同調回路を構成し、短波用コイル１６と短波用同調コンデンサ１８とで短波用同調回路を構成し、これらの同調回路の信号を増幅する回路及びローパスフィルタＬＰＦ，ハイパスフィルタＨＰＦによるインピーダンス整合回路を介して共通の出力端子に取り出す。【選択図】  図５
2006333134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェライトバーに対して互いに離れた位置に第１周波数帯用コイルと第２周波数帯用コイルとをそれぞれ巻回してなるフェライトバーアンテナと、第１周波数帯用コイルおよび第２周波数帯用コイルにそれぞれ接続された、第１周波数帯および第２周波数帯の電磁波を同時に受信する手段と、を備えたアンテナ装置。
【請求項２】
フェライトバーに対して互いに離れた位置に第１周波数帯用コイルと第２周波数帯用コイルとをそれぞれ巻回してなるフェライトバーアンテナと、該フェライトバーアンテナの周囲を電界シールドするシールド部材とを設けたアンテナ装置。
【請求項３】
前記フェライトバーアンテナを間に挟む２枚の基板に電界シールド用の導体パターンを形成するとともに、電界シールド用の導体パターンを形成した側面基板を、前記２枚の基板の端部間に形成される開口面を覆って、前記電界シールド部材を構成した請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１周波数帯用コイルと第１周波数帯用同調コンデンサとで同調回路を構成するとともに同調信号を増幅する第１周波数帯用同調増幅回路と、
前記第２周波数帯用コイルと第２周波数帯用同調コンデンサとで同調回路を構成するとともに同調信号を増幅する第２周波数帯用同調増幅回路と、
前記第１周波数帯用同調増幅回路の出力信号と前記第２周波数帯用同調増幅回路の出力信号とを共通の出力端子に同時に出力する出力共用回路と、
を備えた請求項１、２または３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記フェライトバーアンテナを、互いに直交するＸ軸方向とＹ軸方向の向きにそれぞれ配置し、Ｘ軸方向のフェライトバーアンテナの第１周波数帯用コイルを含む前記第１周波数帯用同調回路と、Ｙ軸方向のフェライトバーアンテナの第１周波数帯用コイルを含む前記第１周波数帯用同調回路とを９０度位相差で合成する第１周波数帯用位相合成回路と、Ｘ軸方向のフェライトバーアンテナの第２周波数帯用コイルを含む前記第２周波数帯用同調回路と、Ｙ軸方向のフェライトバーアンテナの第２周波数帯用コイルを含む前記第２周波数帯用同調回路とを９０度位相差で合成する第２周波数帯用位相合成回路とを設けた請求項１〜４のうちいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記フェライトバーアンテナを前記Ｘ軸方向と前記Ｙ軸方向とにそれぞれ複数配置し、同方向のフェライトバーアンテナについて前記第１周波数帯用コイル同士および前記第２周波数帯用コイル同士をそれぞれ直列に接続した請求項１〜５のうちいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、フェライトバーアンテナを用いた、複数の周波数帯域に対応したアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
主として沿岸から約３００海里までを航行する船舶に対して、航行警報等の海上安全情報を提供するシステムとしてＮＡＶＴＥＸが国際的に運用されている。日本では、海上保安庁によって、国際ＮＡＶＴＥＸの５１８ｋＨｚの放送と日本語ＮＡＶＴＥＸの４２４ｋＨｚの放送が行われている。
【０００３】
一方、ＩＭＯ決議ＭＳＣ．１４８（７７）によれば、４９０ｋＨｚまたは４．２０９５ＭＨｚのいずれかの放送信号と５１８ｋＨｚの放送信号とが同時に受信可能であることが、国際ＮＡＶＴＥＸ受信機の仕様として要求されていて、２００５年７月１日から建造される義務船舶に適用されることになっている。
【０００４】
５１８ｋＨｚと４９０ｋＨｚの共用アクティブアンテナについては既に実用化されていて、ホイップアンテナによる電界型のアンテナ装置と、フェライトバーによる磁界型アンテナ装置がそれぞれ実用化されている。
【０００５】
フェライトバーを用いたアンテナについては特許文献１がある。この特許文献１に示されているアンテナは、例えばＤＧＰＳ (Differential GPS) のビーコン局（基地局）から放送されている単一の（３００ｋＨｚ帯の）電波を受信するために、各フェライトバーに１つのコイルを巻回したフェライトバーアンテナを用いるものである。また、２枚の基板の間にフェライトバーアンテナを配置するとともに、フェライトバーアンテナを電界シールドするように構成している。
【特許文献１】特開２０００−３１２１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の国際ＮＡＶＴＥＸ放送をより遠方からでも受信可能とするためには、短波帯である前記４．２０９５ＭＨｚも受信できるようにし、中波帯と短波帯の両波帯に対応するように受信機を構成しておくことが望ましい。この場合、（１）中波帯と短波帯の両方を電界型アンテナで受信する形式、（２）中波帯と短波帯の両方を磁界型アンテナで受信する形式、（３）電界型アンテナと磁界型アンテナを組み合わせる形式、のいずれかが考えられる。
【０００７】
（１）電界型アンテナで受信する形式の欠点
・電界型アンテナには対地接地（アース）が必要であるが、取り付けマストが非金属の場合には、長いアース線が必要となる。
【０００８】
・経年変化により（塩害等によるサビ等によって）、接地状態が悪化すればアンテナの受信利得が極度に悪化する。これは、アンテナ電流の経路が極端に減少するためである。
【０００９】
・アンテナ近傍にある導体との静電結合により、水平面指向特性が悪化する。（例えばＮＡＶＴＥＸ用アンテナは水平面指向性が無指向性であることが理想である。）
・アンテナ近傍の電界成分（例えば船内外の放射電界雑音）を受信してしまう。
【００１０】
・アンテナ自身を電界シールドできないため、アンテナ近傍に設置されているレーダからのパルス状の強電波が同調回路・増幅回路の非直線性により検波される結果、本来の受信信号が抑圧されてしまう。
【００１１】
（２）磁界型アンテナで受信する形式の欠点
・複数の周波数帯の信号を同時に受信する場合、その周波数帯域ごとに異なるコイルをフェライトバーに巻回することになるが、そのコイル間の誘導結合により実効Ｑ値が低下し、コイルに誘起される電力（電圧）が低下する。また上記相互誘導により第１・第２の周波数帯のそれぞれについて同調周波数がずれてしまう。
【００１２】
・元々電界型に比べてアンテナの実効高が大きくできない。
【００１３】
（３）電界型アンテナと磁界型アンテナの組み合わせた形式の欠点
周波数帯の特性から、前述の例では５１８ｋＨｚと４９０ｋＨｚを磁界型アンテナで、４．２０９５ＭＨｚを電界型アンテナでそれぞれ受信するのが最も実現しやすい。しかし４．２０９５ＭＨｚ近傍の周波数は船上における無線通信の送信波（例えば音声通信（ＳＳＢ）として４０６５〜４１４３ｋＨｚ、狭帯域印刷電信（ＮＢＤＰ）として４２０２．５〜４２０７．０ｋＨｚが利用されている。）により抑圧されるので、それを考慮してホイップアンテナのホイップ長は短くする必要がある。ところが電界型アンテナは、その近傍の電界成分（船内外の放射電界雑音）を受信することによってＳＮ比が低下するので、所定のＳＮ比を確保するためにはホイップ長を極端に短くすることはできない。
【００１４】
そこで、この発明の目的は、上述の問題を解消して、実装性、経年変化安定性、耐電界雑音特性を維持し、且つ受信利得を高めるとともに、複数の周波数帯域の信号を同時に受信することができるアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決するために、この発明のアンテナ装置は次のように構成する。
（１）フェライトバーに対して互いに離れた位置に第１周波数帯用コイルと第２周波数帯用コイルとをそれぞれ巻回してなるフェライトバーアンテナと、第１周波数帯用コイルおよび第２周波数帯用コイルにそれぞれ接続された、第１周波数帯および第２周波数帯の電磁波を同時に受信する手段と、を備える。
【００１６】
（２）フェライトバーに対して互いに離れた位置に第１周波数帯用コイルと第２周波数帯用コイルとをそれぞれ巻回してなるフェライトバーアンテナと、該フェライトバーアンテナの周囲を電界シールドするシールド部材を設ける。
【００１７】
（３）前記フェライトバーアンテナを間に挟む２枚の基板に電界シールド用の導体パターンを形成するとともに、電界シールド用の導体パターンを形成した側面基板を、前記２枚の基板の端部間に形成される開口面を覆って、前記電界シールド部材を構成する。
【００１８】
（４）前記第１周波数帯用コイルと第１周波数帯用同調コンデンサとで同調回路を構成するとともに同調信号を増幅する第１周波数帯用同調増幅回路と、前記第２周波数帯用コイルと第２周波数帯用同調コンデンサとで同調回路を構成するとともに同調信号を増幅する第２周波数帯用同調増幅回路と、前記第１周波数帯用同調増幅回路の出力信号と前記第２周波数帯用同調増幅回路の出力信号とを共通の出力端子に同時に出力する出力共用回路と、を備える。
【００１９】
（５）前記フェライトバーアンテナを、互いに直交するＸ軸方向とＹ軸方向の向きにそれぞれ配置し、Ｘ軸方向のフェライトバーアンテナの第１周波数帯用コイルを含む第１周波数帯用同調回路と、Ｙ軸方向のフェライトバーアンテナの第１周波数帯用コイルを含む第１周波数帯用同調回路とを９０度位相差で合成する第１周波数帯用位相合成回路と、Ｘ軸方向のフェライトバーアンテナの第２周波数帯用コイルを含む第２周波数帯用同調回路と、Ｙ軸方向のフェライトバーアンテナの第２周波数帯用コイルを含む第２周波数帯用同調回路とを９０度位相差で合成する第２周波数帯用位相合成回路とを設ける。
【００２０】
（６）前記フェライトバーアンテナを前記Ｘ軸方向と前記Ｙ軸方向とにそれぞれ複数配置し、同方向のフェライトバーアンテナについて第１周波数帯用コイル同士および第２周波数帯用コイル同士をそれぞれ直列に接続する。
【発明の効果】
【００２１】
（１）第１周波数帯用コイルと第２周波数帯用コイルをフェライトバーに対して互いに離れた位置に巻回したことにより、第１周波数帯用コイルと第２周波数帯用コイル間の誘導結合の結合度が小さくなる。そのため、実効Ｑ値の低下が抑えられ、両コイルに誘起される電力（電圧）の低下が抑えられ、必要な利得を確保できる。また、第１・第２の周波数帯のそれぞれについて上記相互誘導による同調周波数のずれが抑えられる。
【００２２】
（２）フェライトバーアンテナの周囲を電界シールドしたことにより、周囲環境に係わらず常に雑音電界に対する影響が受けにくくなる。そのため、例えばアンテナ近傍に設置されているレーダからのパルス状の強電波等によっても本来の受信信号が抑圧されることもない。また、電界シールドを施すことで、コイルと電界シールドとの間に分布容量が形成されるようになって、第１・第２周波数帯用コイル間の磁気結合が緩和され、両コイルを用いて同時に受信動作させた場合でも、良好な受信を行うことができる。
【００２３】
（３）フェライトバーアンテナを挟む平行な２枚の基板によってフェライトバーアンテナの上下方向が電界シールドされ、側面基板によりフェライトバーアンテナの側面方向が電界シールドされる。そのため、全方位的に電界シールドがなされて、周囲のどのような方向からの雑音電界に対しても影響を受けにくくなる。
【００２４】
（４）第１周波数帯用コイルと第１周波数帯用同調コンデンサとで同調回路を構成するとともに同調信号を増幅する第１周波数帯用同調増幅回路と、第２周波数帯用コイルと第２周波数帯用同調コンデンサとで同調回路を構成するとともに同調信号を増幅する第２周波数帯用同調増幅回路と、第１周波数帯用同調増幅回路の出力信号と前記第２周波数帯用同調増幅回路の出力信号とを共通の出力端子に同時に出力する出力共用回路とを備えたことにより、第１周波数帯の信号と第２周波数帯の信号が同時に受信可能となり、受信環境の変化があっても所定放送の連続的且つ確実な受信が可能となる。
【００２５】
（５）Ｘ軸方向のフェライトバーアンテナの第１周波数帯用コイルを含む第１周波数帯用同調回路と、Ｙ軸方向のフェライトバーアンテナの第１周波数帯用コイルを含む第１周波数帯用同調回路とを９０度位相差で合成し、また、Ｘ軸方向のフェライトバーアンテナの第２周波数帯用コイルを含む第２周波数帯用同調回路と、Ｙ軸方向のフェライトバーアンテナの第２周波数帯用コイルを含む第２周波数帯用同調回路とを９０度位相差で合成することによってＸ軸とＹ軸の交差する面で良好な無指向性が得られる。
【００２６】
（６）フェライトバーアンテナをＸ軸方向とＹ軸方向にそれぞれ複数配置し、同方向のフェライトバーアンテナについて第１周波数帯用コイル同士及び第２周波数帯用コイル同士をそれぞれ直列に接続することによって利得を稼ぐことができる。しかも元々互いに直交するＸ軸方向とＹ軸方向とにそれぞれフェライトバーアンテナを配置することによって生じる設置領域（空間内での占有面積）は、両軸方向のフェライトバーアンテナの数を増しても等比級数的には増大せず、装置全体を大型化することなく利得が向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
この発明の実施形態に係るアンテナ装置について各図を参照して説明する。
図１は複数のフェライトバーアンテナと、それらに巻回したコイルの接続関係を示す図である。フェライトバー７，８，９，１０はいずれもフェライトを円柱形状に成型したものである。ここで、フェライトバー７，８が共にＸ軸方向を向き、フェライトバー９，１０が共にＹ軸方向を向くように、これらのフェライトバーを配置している。但し、ここでは、Ｘ軸方向を向くフェライトバー７，８とＹ軸方向を向くフェライトバー９，１０を説明上分離して図示している。
【００２８】
Ｘ軸方向を向く一方のフェライトバー７には中波用コイル１５ｘａと短波用コイル１６ｘａをそれぞれ設けている。他方のフェライトバー８には中波用コイル１５ｘｂと短波用コイル１６ｘｂをそれぞれ設けている。同様に、Ｙ軸方向を向くフェライトバー９，１０に中波用コイル１５ｙａ，１５ｙｂと短波用コイル１６ｙａ，１６ｙｂをそれぞれ設けている。これらのフェライトバー７〜１０に対して、中波用コイル１５ｘａ，１５ｘｂ，１５ｙａ，１５ｙｂと短波用コイル１６ｘａ，１６ｘｂ，１６ｙａ，１６ｙｂとは互いに所定の間隔隔てて（フェライトバー上の離れた位置に）配置している。
【００２９】
具体的には、フェライトバー７〜１０は、それぞれ直径９ｍｍ、長さ７０ｍｍの円柱形をなし、中波（４９０ｋＨｚ，５１８ｋＨｚ）用コイル１５は巻回数１００ターンのコイル、短波（４．２０９ＭＨｚ）用コイル１６は巻回数２０ターンのコイルであり、中波用コイル１５と短波用コイル１６との間隔を２０ｍｍとしている。
【００３０】
同図に示すように、同じ方角から到来した電磁波の磁界成分を受信して各コイルの誘起電圧が加算されるように、すなわち出力を強め合うように、同方向を向く２つのフェライトバーに設けた同じ周波数帯用のコイルの巻回方向を定めるとともにそのコイル同士を直列に接続している。
【００３１】
すなわち、中波用コイル１５ｘａの一端は接地し、その他端をもう１つの中波用コイル１５ｘｂの一端に接続し、その他端に中波用同調コンデンサ１７ｘを接続するとともに、後に示す中波用の増幅回路へ出力するように接続している。また、短波用コイル１６ｘａの一端を接地し、その他端をもう１つの短波用コイル１６ｘｂの一端に接続し、その他端に短波用同調コンデンサ１８ｘを接続するとともに、後に示す短波用の増幅回路へ出力するように接続している。同様に、中波用コイル１５ｙａの一端は接地し、その他端をもう１つの中波用コイル１５ｙｂの一端に接続し、その他端に中波用同調コンデンサ１７ｙを接続するとともに、後に示す中波用の増幅回路へ出力するように接続している。また、短波用コイル１６ｙａの一端を接地し、その他端をもう１つの短波用コイル１６ｙｂの一端に接続し、その他端に短波用同調コンデンサ１８ｙを接続するとともに、後に示す短波用の増幅回路へ出力するように接続している。
【００３２】
また、この図１に示したように、直列に接続するコイルの巻き始めの向きを逆方向（例えばフェライトバー７のコイル１５ｘａ、１６ｘａの巻き始めの位置が図において右側であるのに対し、フェライトバー８のコイル１５ｘｂ、１６ｘｂの巻き始めの位置が図において左側である。）とすることによって、並行に配置したフェライトバーアンテナのコイル間に不要な誘導結合が生じないようにしている。
【００３３】
図２の（Ａ）は、中波用コイルについて、上記フェライトバーアンテナと同調コンデンサとによる同調回路の回路図である。短波用コイルの接続についてもこれと同様である。このように、同方向を向くフェライトバーアンテナの同一周波数帯のコイル同士を直列に接続している。
【００３４】
このようにＸ軸方向を向くフェライトバーアンテナを含む回路の出力と、Ｙ軸方向を向くフェライトバーアンテナを含む回路の出力とを、図２の（Ｂ）に示すように９０°位相差の関係で加算合成することによって、総合的に水平面方向に無指向性の特性を得る。
【００３５】
なお、図１・図２に示した例では、Ｘ軸方向とＹ軸方向のフェライトバーアンテナを２本ずつ設けたが、各方向のフェライトバーアンテナはそれぞれ１本でもよい。また、３本以上でもよい。
【００３６】
ここで、同一のフェライトバーに設けた中波用コイルと短波用コイルの間の相互誘導について図３を基に説明する。
【００３７】
ここでは中波用コイル１５ｘａと短波用コイル１６ｘａを設けたフェライトバーアンテナを代表として示している。中波の共振時に中波用コイル１５ｘａを流れる電流ｉ１と短波の共振時に短波用コイル１６ｘａを流れる電流ｉ２は、図中の記号を使ってそれぞれ次のように表される。
【００３８】
ｉ１＝Ｅ１／ｒ１
ｉ２＝Ｅ２／ｒ２
但しＥ１，Ｅ２はコイル１５ｘａ，１６ｘａの誘起電圧、ｒ１，ｒ２はコイル１５ｘａ，１６ｘａの抵抗成分である。
【００３９】
また、誘起電圧は次のように表される。
ＥＬ１＝ｉ１×２πｆＬ１
ＥＬ２＝ｉ２×２πｆＬ２
ここで、Ｌ１，Ｌ２はコイル１５ｘａ，１６ｘａのインダクタンスである。
【００４０】
そして、２つのコイル間に発生する誘導起電力は、
Ｅｍ１＝−Ｍｄｉ２（ｔ）／ｄｔ
Ｅｍ２＝−Ｍｄｉ１（ｔ）／ｄｔ
で表される。
【００４１】
このような誘導起電力が生じることによって中波帯の同調周波数と短波帯の同調周波数にそれぞれずれが生じ、それぞれの実効Ｑ値が低下するので、２つの周波数帯の異なったコイルの間隔を広げる。これにより上記相互誘導Ｍが小さくなり、誘導起電力が抑えられる。
【００４２】
図４は図３に示した状態で、フェライトバーアンテナに電界シールド（ファラデーシールド）を施した状態での等価回路図である。図中破線は電界シールドを表している。この電界シールドとコイル１５ｘａ，１６ｘａとの間に分布容量Ｃ1-1〜Ｃ1-nが生じる。そして、コイルの共振電流はこれらの分布容量によって分散される。例えばコイル１５ｘａに流れる電流ｉ１は、ｉ１＝（Δｉ1-1〜Δｉ1-nの合計電流）＋（コイルの電流ｉ１′）の関係となる。短波用コイル１６ｘａについても同様に、コイル１６ｘａに流れる電流ｉ２は、ｉ２＝（Δｉ2-1〜Δｉ2-nの合計電流）＋（コイルの電流ｉ２′）の関係となる。
【００４３】
例えば中波用コイル１５ｘａ，１５ｘｂの巻回数をそれぞれ１００ターン、中波用コイル１５ｘａ，１５ｘｂの合成インダクタンスＬ１を１４８０μＨとすると、周波数５００ｋＨｚに同調させるための同調容量は６８ｐＦである。分布容量を約５３ｐＦとすると、同調コンデンサ１７ｘのキャパシタンスＣ１の目標値は１５ｐＦとなるので、同調コンデンサ１７ｘを３０ｐＦのトリマーコンデンサとする。
【００４４】
また、短波用コイル１６ｘａ，１６ｘｂの巻回数をそれぞれ２０ターン、短波用コイル１６ｘａ，１６ｘｂの合成インダクタンスＬ２を７４μＨとすると、周波数４．２０９５ＭＨｚに同調させるための同調容量は１９ｐＦである。分布容量を約９ｐＦとすると、同調コンデンサ１８ｘのキャパシタンスＣ２の目標値は１０ｐＦとなるので、同調コンデンサ１８ｘを２０ｐＦのトリマーコンデンサとする。
【００４５】
このような条件で、上記Ｌ１とＬ２の結合係数を実測すると０．４以下となり、中波用と短波用の２つの同調回路の影響は上記電界シールドによって実用上問題のない程度にまで低減できた。
【００４６】
このように、電界シールドを施すことで、中波帯用・短波帯用の両コイル間の磁気結合が緩和され、より良好に中波および短波の電磁波を同時受信できるようになる。
【００４７】
上記電界シールドのその他の効果は次のとおりである。
（１）アンテナ付近の電界成分の受信による抑圧を受けにくくなり、耐船内雑音特性が向上する。
【００４８】
（２）アンテナ近傍に存在する導体（プリント基板上のコイル配線用パターンやプリント基板中央部の増幅回路等、内部の導体やアンテナ付近のマスト等も含む。）との静電結合を阻止して、アンテナの平衡度（水平面無指向性）を保つことができる。
【００４９】
（３）アンテナ付近からのレーダ波（３ＧＨｚ，９ＧＨｚの電波）に対して反射板として作用し、レーダ波による影響が防止できる。
【００５０】
次に、以上に示したアンテナを用いたＮＡＶＴＥＸ用アンテナ装置全体の回路構成を図５を基に説明する。
Ｘ軸方向を向くフェライトバーアンテナの中波用コイル１５ｘａ，１５ｘｂの直列回路に中波用同調コンデンサ１７ｘを並列接続して同調回路を構成し、その同調信号を増幅回路初段のＦＥＴＱ１ｘのゲートに入力している。またＹ軸方向を向くフェライトバーアンテナの中波用コイル１５ｙａ，１５ｙｂの直列回路に中波用同調コンデンサ１７ｙを並列接続して同調回路を構成し、その同調信号を増幅回路初段のＦＥＴＱ１ｙのゲートに入力している。
【００５１】
同様に、Ｘ軸方向を向くフェライトバーアンテナの短波用コイル１６ｘａ，１６ｘｂの直列回路に短波用同調コンデンサ１８ｘを並列接続して同調回路を構成し、その同調信号を増幅回路初段のＦＥＴＱ２ｘのゲートに入力している。またＹ軸方向を向くフェライトバーアンテナの短波用コイル１６ｙａ，１６ｙｂの直列回路に中波用同調コンデンサ１８ｙを並列接続して同調回路を構成し、その同調信号を増幅回路初段のＦＥＴＱ２ｙのゲートに入力している。
【００５２】
スタガ同調増幅回路ＳＡｘ，ＳＡｙは、ＦＥＴＱ１ｘ，Ｏ１ｙの出力信号をそれぞれ増幅する。この増幅周波数帯域は４９０ｋＨｚ〜５１８ｋＨｚの帯域を含むようにＱをダンプしている。単同調増幅回路ＭＡｘ，ＭＡｙは、ＦＥＴＱ２ｘ，Ｑ２ｙの出力をそれぞれ同調増幅する。この同調周波数は４．２０９５ＭＨｚである。
【００５３】
合成増幅回路Ａｍはスタガ同調増幅回路ＳＡｘ，ＳＡｙの出力信号を合成増幅するが、一方のスタガ同調増幅回路ＳＡｘの出力をコンデンサＣｍを介して合成点に接続し、他方のスタガ同調増幅回路ＳＡｙの出力を抵抗Ｒｍを介して合成点に接続している。したがってこの２つのスタガ同調増幅回路ＳＡｘ，ＳＡｙの出力信号は９０°位相差で合成されることになる。
【００５４】
また、合成増幅回路Ａｓは単同調増幅回路ＭＡｘ，ＭＡｙの出力信号を合成増幅するが、一方の単同調増幅回路ＭＡｘの出力をコンデンサＣｓを介して合成点に接続し、他方の単同調増幅回路ＭＡｙの出力を抵抗Ｒｓを介して合成点に接続している。したがってこの２つの単同調増幅回路ＭＡｘ，ＭＡｙの出力信号は９０°位相差で合成されることになる。
【００５５】
ローパスフィルタＬＰＦは中波帯（４９０ｋＨｚ，５１８ｋＨｚ）を通過させ、短波帯（４．２ＭＨｚ）を遮断するフィルタ、ハイパスフィルタＨＰＦは逆に、中波帯（４９０ｋＨｚ，５１８ｋＨｚ）を遮断し、短波帯（４．２ＭＨｚ）を通過させるフィルタである。この２つのフィルタによって、中波帯用の合成増幅回路Ａｍの出力と短波帯用の合成増幅回路Ａｓの出力とをインピーダンスマッチングさせて、共通の出力部である同軸出力に出力する出力共用回路を構成している。そのため、中波用回路と短波用回路が互いに干渉することなく同時に共通の出力端子（この例では同軸出力）から出力できるようになる。
【００５６】
上記ローパスフィルタＬＰＦとハイパスフィルタＨＰＦとによる出力共用回路は、中波と短波の信号を同時に、すなわちスイッチで切り替えることなく、常に共通の出力端子に出力するので、この出力端子に接続される受信機は中波と短波の信号を同時に受信できることになる。
【００５７】
なお、以上に示したフェライトバーアンテナ以外の回路は回路基板上に構成するとともに、シールドケース２４によってシールドしている。
【００５８】
図１に示したフェライトバーアンテナの実効高ｈｅは次のように表される。
ｈｅ＝Ｑ・μｅ・（２πＮＡ／λ）
μｅ＝α・μｍ
但し、
λ：受信波長
Ａ：実効面積
Ｎ：コイルの総合巻回数
Ｑ：コイルと同調コンデンサと増幅回路（負荷増幅回路）の総合Ｑ値（実効Ｑ値）である。具体的には次のとおりである。
【００５９】
（１）中波（５００ｋＨｚ）の場合
Ｎ＝２００、ｒ＝４．５ｍｍ、Ｑ＝１０、μｅ＝０．８×μｍ＝２３．２とすると、実効高ｈｅ＝０．０３１［ｍ］となる。
【００６０】
但しμｍはトロイダル状の値（＝２９０）であり、それに係数０．８を掛けることによってバー状にした時の実効透磁率μｅを求めている。
【００６１】
主受信機への出力レベルを６ｄＢμとすると、増幅器の入力電圧は６ｄＢμ−１５ｄＢ（図５に示した増幅回路全体の利得）＝−９ｄＢμとなる。
【００６２】
したがって実用電界強度Ｅｍｕは、
Ｅｍｕ＝−９（ｄＢμ）−Ｅｈｅ
＝−９−（−３０．２）
＝２１．２（ｄＢμ／ｍ）
となる。
【００６３】
但し、Ｅｈｅ＝２０ｌｏｇ（ｈｅ）である。
【００６４】
（２）短波の場合
Ｎ＝４０、ｒ＝４．５ｍｍ、Ｑ＝１０、μｅ＝０．８×μｍ＝２３．２とすると、実効高ｈｅ＝０．０５２［ｍ］となる。
【００６５】
したがって実用電界強度Ｅｍｕは、
Ｅｍｕ＝−９（ｄＢμ）−Ｅｈｅ
＝−９−（−２５．６）
＝１６．６（ｄＢμ／ｍ）
となる。但し、Ｅｈｅ＝２０ｌｏｇ（ｈｅ）である。
【００６６】
したがって中波・短波いずれも実用上十分な利得が得られることが分かる。
【００６７】
次に、アンテナ装置の構造について図６〜図１０を参照して説明する。
図６はアンテナ装置の主要部の外観斜視図である。図６において１は上側基板であり、図６では隠れている下側基板に対して平行に配置している。３，４，５，６はそれぞれ側面基板であり、上側基板１と下側基板の平行配置により形成される端部間に形成される開口面を覆うように配置している。この図６では各基板に設けている導体パターンは図示を省略している。
【００６８】
図９は上記アンテナ装置の主要部の構成を示す図であり、（Ａ）はその上面図、（Ｂ）は右側面図である。また、図７は図６に示した状態から側面基板３〜６を取り除き、上側基板１を取り外した状態を示す分解斜視図である。
【００６９】
図７および図９において２は下側基板であり、その上面に７，８，９，１０で示す４つのフェライトバーアンテナと、これらを支持する導電性ゴムからなる支持体１１，１２，１３，１４を取り付けている。この４つの支持体１１〜１４にはフェライトバー７〜１０のそれぞれの端部が挿入される穴を形成している。また支持体１１〜１４の上面にはｂで示すボスを形成している。同様に、これらの支持体１１〜１４の下面にも上面のボスと同様のボスを形成している。図７は、支持体１１〜１４の穴にフェライトバー７〜１０の端部をそれぞれ挿入して組み立てた状態で、支持体１１〜１４の下面に突出するボスを下側基板２に形成した４つの孔に挿入した状態を示している。
【００７０】
上側基板１にも、それらの四隅に孔を形成していて、支持体１１〜１４の上面のボスｂがこれらの孔に挿入されるように、上側基板１を被せることによって、これらを組み立てる。
【００７１】
図７に示すように、上側基板１と下側基板２の上下面の中央部分に、矩形のグランド電極Ｇを形成している。また、四方にｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４で示す電界シールド用の導体パターン（以下、「電界シールドパターン」という。）をそれぞれ形成している。これらの導体パターンは、基板の各辺に平行な複数の細線状導体を配列するとともに、所定箇所（この例では左右対称となる中心線部分）で各々の細線状導体同士を接続するとともにグランド電極Ｇに接続している。また、これら４つの電界シールドパターンｓ１〜ｓ４は、それらの端部同士が導通しないように、所定の間隙を隔ててパターンを形成している。このように基板の辺に平行に細線状の導体パターンを設けることにより、これらの導体パターンに平行な電界成分はこの導体パターンを透過せず、電界シールドされる。またこれらの導体パターンに平行な磁界成分は遮蔽されずに透過する。従って、この電界シールドパターンｓ１〜ｓ４がフェライトバーアンテナの利得を低下させることはない。このような電界シールド用の導体パターンによるシールドはファラデーシールドとも呼ばれている。
【００７２】
下側基板２の上下面の中央には図５に示した回路をシールドするシールドケース２４を設けている。
【００７３】
上記電界シールドにより生じるコイルの分布容量は、同調コンデンサの値の１／２〜２／３の範囲に入るように、電界シールド用導体パターンの線幅、線間隔、コイルとの間隔をそれぞれ定める。
【００７４】
このように４つのフェライトバーアンテナを配置しても、直交する２つのフェライトバーアンテナを配置した場合に比べてフェライトバーアンテナ全体の設置領域が僅かしか増大せず、全体に大型化することなく、アンテナの利得を高めることができる。
【００７５】
図８は図６に示した側面基板３〜６のうちの１つを代表する平面図である。側面基板にはｓ５，ｓ６で示す電界シールドパターンを形成している。これらの導体パターンは、基板の各辺に平行な複数の細線状導体を配列するとともに、所定箇所（この例では左右対称となる中心線部分）で各々の細線状導体同士を接続している。これらの電界シールドパターンの細線状導体は、フェライトバーアンテナのフェライトバー方向（コイルのループ面に垂直な方向）に平行に形成している。このように細線状導体で電界シールドパターンを構成することによって、上下の基板１，２に形成する回路の各部と電界シールドパターンとの間の静電容量成分を増すことなく電界シールドを行うことができる。したがって、側面基板が回路に悪影響を及ぼすことはない。
【００７６】
また、側面基板にはｈで示す４つの孔を形成している。図６および図７に示したように、上側基板１および下側基板２の端部にｐで示す突出部を形成していて、図６に示したように、これらの突出部ｐが側面基板の孔ｈに嵌め込まれるように、４つの側面基板３〜６を取り付ける。側面基板の孔ｈの周囲には半田付け用の導体ランドを設けていて、また上側基板１および下側基板２の端部の突出部ｐ部分には、それぞれの電界シールドパターンに連続するグランド電極を設けていて、側面基板の孔ｈに上側基板１と下側基板２の突出部ｐを挿入した状態で両者を半田付けする。これにより側面基板の電界シールドパターンｓ５，ｓ６が上側基板１および下側基板２のそれぞれのグランド電極に電気的に接続される。また、上下２枚の基板１，２が４つの側面基板３〜６により接合一体化されて、全体に剛性が高くなり、耐振動性、耐衝撃性が高まる。
【００７７】
なお、図８に示したように、電界シールドパターンｓ５とｓ６とは電気的に分離しているので、上側基板１の電界シールドパターンおよびグランド電極と、下側基板２の電界シールドパターンおよびグランド電極とが電気的に分離される。これにより、電極によるループがフェライトバーアンテナの周囲に形成されることがなく、フェライトバーアンテナの利得を低下させることがない。
【００７８】
以上に示した各部の構成により、図６に示したアンテナ装置の主要部を構成するが、上下の基板の角部間でフェライトバーアンテナを支持する支持体が導電性ゴムから成るため、上下の基板の４つの角部も、この支持体で電界シールドされる。そのため、フェライトバーアンテナの周囲がほとんど隙間なく電界シールドされることになり、シールド効果がより完全なものとなる。
【００７９】
なお、以上に示した例では、上側基板１および下側基板２の突出部ｐが側面基板の孔ｈに嵌め込まれるように、４つの側面基板３〜６を取り付け、更に半田付けすることによって、上下の基板１，２に側面基板３〜６を係合させたが、孔ｈに対する突出部ｐの嵌合のみによって、上下の基板１，２と側面基板３〜６とを機械的に係合させ、且つ電気的に接続するようにしてもよい。
【００８０】
図１０は上記アンテナ装置の主要部をケース内に装着した状態を示す図であり、ケース部分を断面で表している。図１０において２３は上記アンテナ装置の主要部を取り付けるケース、２２はケース２３の上部を覆うドーム状のカバーである。ケース２３の外周面およびカバー２２の内周面にはネジ部を設けていて、ケース２３にカバー２２を螺合させることによって防水性を確保している。ケース２３の上面には図２に示したフェライトバーアンテナの支持体１１〜１４の下面に突出するボスを受ける受け部を設けている。また上下の基板をネジ止めするためのボスを形成している。
【００８１】
国際ＮＡＶＴＥＸの放送局から送信される電磁波は垂直アンテナから放射され、その電界成分Ｅは縦波、磁界成分Ｈは横波であるため、この電磁波は、水平方向に延びる細線状の導体パターンからなる電界シールドパターンを透過する。これに対して、電界の偏波面が大地に垂直方向でない雑音電界は、その電界の水平成分が電界シールド用導体パターンで反射されるため、抑圧される。
【００８２】
図１１〜図１３は以上に示したアンテナ装置の水平面指向特性の測定結果を示している。
図１１は５１８ｋＨｚでの特性、図１２は４９０ｋＨｚでの特性、図１３は４．２０９５ＭＨｚでの特性である。いずれも（１）〜（３）で示す３つのサンプルについてその測定結果を示している。中波帯（５１８ｋＨｚ，４９０ｋＨｚ）での水平面指向性の平衡度は２ｄＢ未満（±１ｄＢが目標）であり、（１）〜（３）のいずれのアンテナ装置もこれを満足していることが分かる。また短波帯での水平面指向性は３ｄＢ未満（±１．５ｄＢ）が目標であり、（１）〜（３）のいずれもそれを満足していることが分かる。
【００８３】
なお、実施形態では中波帯と短波帯の二つの周波数帯域に対応したアンテナ装置ついて示したが、本発明の「第１周波数」「第２周波数」は、中波帯と短波帯という区分に限るものではなく、フェライトバーに設けた単一のコイルを兼用できない程度に周波数帯の離れた二つの周波数帯域に対応させる場合に同様に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】フェライトバーアンテナとそれに設けているコイルの接続関係を示す図である。
【図２】フェライトバーアンテナに設けたコイルの接続関係を示す図ある。
【図３】１つのフェライトバーアンテナに設けた中波用コイルと短波用コイルの相互誘導起電力について示す図である。
【図４】電界シールドの効果について示す図である。
【図５】アンテナ装置全体の回路構成を示す図である。
【図６】アンテナ装置の主要部の外観斜視図である。
【図７】同主要部の分解斜視図である。
【図８】側面基板の平面図である。
【図９】アンテナ装置の主要部の構成を示す図である。
【図１０】アンテナ装置の全体の構成を示す図である。
【図１１】アンテナ装置の５１８ｋＨｚでの水平面指向性の測定結果を示す図である。
【図１２】アンテナ装置の４９０ｋＨｚでの水平面指向性の測定結果を示す図である。
【図１３】アンテナ装置の４．２０９５ＭＨｚでの水平面指向性の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００８５】
１−上側基板
２−下側基板
３〜６−側面基板
７〜１０−フェライトバー
１１〜１４−支持体
１５−中波用コイル
１６−短波用コイル
１７−中波用同調コンデンサ
１８−短波用同調コンデンサ
２２−カバー
２３−ケース
２４−シールドケース
Ｇ−グランド電極
ｓ１〜ｓ６−電界シールドパターン
ｐ−突出部
ｈ−孔
【図１】
2006333134.tif 000003
【図２】
2006333134.tif 000004
【図３】
2006333134.tif 000005
【図４】
2006333134.tif 000006
【図５】
2006333134.tif 000007
【図６】
2006333134.tif 000008
【図７】
2006333134.tif 000009
【図８】
2006333134.tif 000010
【図９】
2006333134.tif 000011
【図１０】
2006333134.tif 000012
【図１１】
2006333134.tif 000013
【図１２】
2006333134.tif 000014
【図１３】
2006333134.tif 000015