(57)【要約】【課題】  並列共振回路を給電線の同軸線路外部導体部に直列に挿入することによって給電機能とアンテナの放射素子導体としての機能を持たせた同軸給電アンテナを構成する。  給電用同軸線路の外部導体をアンテナの放射素子導体と共用化することによって給電線を含むアンテナ系の小形化、アンテナの固有周波数を目的周波数に合わせる、及び１つのアンテナで多周波数対応を可能とする。【解決手段】  給電用同軸線路の外部導体部に並列共振回路を設置して給電とアンテナとしての放射素子導体の２つの働きをさせる。また並列共振回路のコンデンサーの容量または同軸線路外部導体で形成したコイルのインダクタンス値のいずれの一方又は両方の値を変えてアンテナの固有周波数を使用周波数に合わせることを可能にする。【選択図】図１
2006332717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸線路で給電するアンテナにおいてアンテナの給電点から電気的波長（電気的波長＝物理的波長×速度係数 、物理的波長＝３００÷周波数［ＭＨｚ］）で１／４波長（以下λ／４と記す）又は概ねλ／４の長さの位置の給電線同軸線路の外部導体部に並列共振回路を設置することによって当該λ／４又は概ねλ／４の同軸線路の外部導体部に本来の給電線としての機能に加えてアンテナの放射素子としての機能をもたせた同軸給電アンテナ。
【請求項２】
上記請求項１の並列共振回路を形成する同軸線路の外部導体部のコイル又はコンデンサーの何れか一方又は両方の値を可変することによって並列共振回路定数を変えアンテナの固有共振周波数を目的周波数に合わせる構造とした同軸給電アンテナ。
【請求項３】
１つのアンテナをいくつかの目的周波数に対応させる場合、周波数に対応した上記請求項１、請求項２の給電線同軸線路の外部導体部に並列共振回路を設置を必要に応じて複数箇所に直列設置した多周波数対応同軸給電アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は同軸ケーブル、同軸導体等同軸線路によって給電された同軸給電アンテナの設計自由度の向上、小形化、軽量化、調整の容易化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図２は従来例の送信機など信号源からの電力を同軸線路で給電した同軸給電アンテナ例である。
【０００３】
図２において、１は放射素子導体であり長さは電気的波長(電気的波長＝物理的波長×速度係数 、物理的波長＝３００÷周波数［ＭＨｚ］）でλ／４であり、このアンテナの放射素子としての１／２部分を構成している。２は放射素子導体で同軸線路の外側に同軸線路と平行に配置して長さは電気的波長でλ／４、1本または２本または複数本の導体棒あるいは円筒スリーブでこのアンテナの放射素子として他の１／２部分を構成している。３は同軸線路で電力を給電。４は信号源で例えば送信機等である。
【０００４】
図２の接続において信号源４から供給された電流は同軸線路３を経て芯線側は放射素子導体１に外部導体側の電流は放射素子導体２に流れる。２ａは放射素子導体２の先端部であり同軸線路３の外部導体間とのインピーダンスは非常に高く、放射素子導体の先端部２ａと同軸線路３の外部導体表面の間には電流が流れない。このように同軸線路内部導体の延長である放射素子導体１と外部導体の外側に取り付けた複数本の放射素子導体２が一体となり半波長アンテナを構成して電波を放射する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図２の構成では他の放射素子導体２が必要であり同軸線路３の外部に設置する必要がある。使用周波数が低くなるほど放射素子導体２の部分の形状は大きくなり材料も大きなものとなる。従って設置も大掛かりになり設置費用も高価になる。  
小形化の手法としては中間部負荷コイルによる長さの短縮等がなされているが小形化すればするほどアンテナの効率を犠牲にすることになる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決する一手法として給電線としての同軸線路の外部導体部に並列共振回路を設置して給電線としての機能はそのままでかつ並列共振回路の共振点または共振点近傍の高インピーダンス化によって同軸線路の外部導体部に放射素子としての機能も持たせ給電線とアンテナの放射素子導体の共用化させるものである。
【０００７】
さらに共振回路を複数個直列接続して１本のアンテナでいくつかの目的周波数に対応させる多周波数対応を可能としかつ従来形の中間部負荷形コイルを挿入して同軸線路の外部導体部の放射素子導体長も短縮も可能である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の同軸給電アンテナは同軸線路の外部導体部を放射素子導体としても共用するため例えば半波長アンテナに適用したとすれば放射素子の半分を給電線の外部導体で共用化することが可能となり給電線、アンテナの放射導体導体を含むアンテナ系の小形軽量化が可能、かつアンテナの固有周波数を目的周波数に調整可能とすることも可能となる。また、従来手法との組み合わせで中間部負荷コイルの併用での小形化も可能でありアンテナとして組み合わせの設計の自由度も向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
同軸給電アンテナの給電線の同軸線路外部導体を放射素子と共用する本発明についての実施例のいくつかについて以下説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、送信機など信号源からの電力を同軸線路で給電した給電線としての機能に加えアンテナの放射器としての機能を持たせるため給電点から電気長でλ／４ の位置の給電線の外部導体部に並列共振回路を設置した同軸給電アンテナ例を示す。この図において放射素子導体１は長さで電気的波長でλ／４でありこのアンテナの放射素子として半分の部分を形成している。３ａは同軸線路で形成したコイルである。５はコンデンサー。３ｂは同軸線路、外部導体は放射素子導体としても使用する。同軸線路形成したコイル３ａとアンテナ放射素子としての同軸線路３ｂのリアクタンス分とコンデンサー５で並列共振回路を形成して当該アンテナの目的周波数と一致又は概ね一致するように設定している。このため３ｃのアンテナの給電部から並列共振部を見るとインピーダンスは非常に大きな値となる。同軸線路長３ｂの外部導体は長さで電気的波長でλ／４を構成し給電用同軸線路としての機能は損なわないでアンテナとしての残りの半分部分の放射素子導体としての機能も持つことが可能となる。すなわち放射素子導体１と同軸線路３ｂの外部導体部で半波長アンテナの放射素子導体を形成することができる。なお本説明では長さを電気的波長でλ／４として記述したがλ／４の奇数倍でも同様なことが実現できることは言うまでもない。
【００１１】
ところで、図１の同軸給電アンテナでは同軸線路で形成したコイル３ａのインダクタンスとコンデンサー５の静電容量が固定された値となっている。設置高や周囲条件によってアンテナの固有振周波数と目的周波数との間に違いが発生したときのの修正は放射素子導体１、同軸線路３ｂの放射素子としての長さの修正するかコイル３ａのインダクタンスまたはコンデンサー５の静電容量の定数の修正が必要になるという不都合がある。
【実施例２】
【００１２】
この不都合を解決した本発明の別の一実施例を図３に示す。６は可変コンデンサーであり同軸線路３ｂの外部導体の放射素子導体としてのリアクタンス分との同軸線路で形成したコイル３ａのインダクタンスとで並列共振回路を構成している。
この並列共振回路の共振周波数は可変コンデンサー６によって目的周波数上下をカバーできるように設定する。半波長アンテナの固有共振点前後でこの並列共振回路インピーダンスは誘導性から容量性の範囲を移動させることができることになるので放射素子導体１、同軸線路３ｂの外部導体の放射素子導体の２つで半波長アンテナとしての目標共振周波数と実際に設置されたアンテナの固有共振周波数の違いが発生していてもその修正は可変コンデンサー６の容量調整により、放射素子導体１、同軸線路３ｂの外部導体の放射素子導体の長さの変更なしで固有周波数を目的周波数に合わせることが可能となる。
【実施例３】
【００１３】
また、図１の同軸給電アンテナはアンテナ１つに対して目的周波数が１つであるが１つのアンテナでいくつかの目的周波数に対応する多周波数対応同軸給電アンテナとして図４に一例を示す。ここで放射素子導体１、同軸線路３ｂの外部導体の放射素子導体、同軸線路で形成したコイル３ａ、コンデンサー５で構成する第１の周波数の半波長アンテナは図１で説明した通りであるが、これに加えて３ｄ同軸線路の外部導体の放射素子導体、３ｅ同軸線路で形成したコイル、７コンデンサー、１０放射素子導体、８コイル、９コンデンサーを付加して第１の周波数より低い第２の周波数にも対応させた同軸給電アンテナを示す。動作上はコイル８、コンデンサー９及び同軸線路で形成したコイル３ａ、コンデンサー５の２つの並列接続回路部分は第１の周波数に共振しているが第２の周波数では共振状態にはなく第２の周波数では中間部負荷形アンテナとして動作する。この様に信号源４の周波数２つに対して動作する同軸給電アンテナを実現できる。
【００１４】
なお、図４では１つのアンテナで１つ及び２つの周波数対応例を説明したが同様な手法で更に多くの周波数対応が可能であることは言うまでもない。
【実施例４】
【００１５】
図５は本発明の他の実施例の同軸給電アンテナを示す。１１のコイルと３ｆの同軸線路で形成したコイルは放射素子導体１２、放射素子導体１及び同軸線路３ｂ、同軸線路３ｇで形成した放射素子導体の中間部負荷コイルの働きをして放射素子導体の長さを短縮している。
【００１６】
上記説明では中間部負荷コイルは導体棒の放射素子と同軸線路外部導体の放射素子導体の両方の長さを短縮することで記述したが放射素子導体のみの短縮、または、同軸線路外部導体のみの短縮のいずれか一方の短縮でも動作することは言うまでもない。
【００１７】
図６は本発明の他の実施例で水平偏波同軸給電アンテナである。１３は放射素子導体で同軸線路３ｂで形成した放射導体との合計でλ／４の放射素子導体を形成し放射素子導体１とで１／２波長アンテナを構成している。この例においても同軸線路で形成したコイル３ａのインダクタンスとコンデンサー５の静電容量と同軸線路３ｂの外部導体の放射素子導体及び放射素子導体１３のリアクタンスで当該アンテナの固有周波数を目的周波数と一致するように設定している。給電はアンテナの給電部３ｃからであり並列共振回路によって同軸線路３ｂは給電機能と外部導体部はアンテナの放射素子導体としての機能も持つことになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】給電線の同軸線路外部導体をアンテナの放射素子導体と共用化した同軸給電アンテナの説明図である。（実施例１）
【図２】従来例同軸供給アンテナ
【図３】給電線の同軸線路外部導体をアンテナの放射素子導体と共用化した同軸給電アンテナの説明図である。（実施例２）
【図４】給電線の同軸線路外部導体をアンテナの放射素子導体と共用化して同軸給電アンテナの説明図である。（実施例３）
【図５】給電線の同軸線路外部導体をアンテナの放射素子導体と共用化して同軸給電アンテナの説明図である。（実施例４）
【図６】給電線の同軸線路外部導体をアンテナの放射素子導体と共用化して同軸給電アンテナの説明図である。（実施例５）
【符号の説明】
【００１９】
１      放射素子導体
２      放射素子導体
２ａ    放射素子導体の先端部
３      同軸線路
３ａ    同軸線路で形成したコイル
３ｂ    同軸線路
３ｃ    アンテナの給電部
３ｄ    同軸線路
３ｅ    同軸線路で形成したコイル
３ｆ    同軸線路で形成したコイル
３ｇ    同軸線路
４      信号源
５      コンデンサー
６      可変コンデンサー
７      コンデンサー
８      コイル
９      コンデンサー
１０      放射素子導体
１１      コイル
１２      放射素子導体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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