(57)【要約】本発明は、多重帯域型アンテナ及びその製造方法に関するものである。本発明は、ヘリカルアンテナとコネクタとが一体に形成しているその間に空間を形成して、インピーダンス変成器を形成する連結端子に誘電体が下部の外部を取り囲み、上部は内側に立設される誘電体の中心には、別のヘリカルアンテナ及びホイップアンテナを設置して、従来アンテナ構造においてアンテナで問題になる不平衡条件を改善し、アンテナの効率を向上させると共に、多様の周波数に対応できるため、アンテナの様々の環境による中心周波数の移動にすぐ対応できる特徴がある。
2005536088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の長さ及び直径を有する円筒状の金属棒の外周面にネジが形成されたコネクタを形成し、このコネクタの上方向には中心部が貫通された被加工部を有するように加工する第1加工工程と、
前記中心部が貫通され形成した被加工部と、コネクタが隣接する部分に空間を有する固定部を形成する第2加工工程と、
前記固定部の空間から所定の間隔が離隔された部分でらせん状の形態を有するようにして第1ヘリカルアンテナを形成する第3加工工程と、
前記第3加工工程により形成された第1ヘリカルアンテナの内側に立設されて中央部が貫通され、空間が形成された固定部と第1ヘリカルアンテナが始まる部分が外部へ流出され、固定部を取り囲めるようにする誘電体を設ける第4加工工程と、
前記第1ヘリカルアンテナの外部に被覆材をインサートモールディングする第5加工工程と、により形成することを特徴とする多重帯域型アンテナの製造方法。
【請求項２】
第2加工工程を行った後に第3加工工程を遂行する加工上の工程を、第3加工工程を行った後に第2加工工程を遂行するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の多重帯域型アンテナの製造方法。
【請求項３】
被覆材をインサートモールディングの前に前記第4加工工程により形成された誘電体の内側に第2ヘリカルアンテナを設ける工程を含んでなることを特徴とする請求項1に記載の多重帯域型アンテナの製造方法。
【請求項４】
第2ヘリカルアンテナを設けて被覆材をインサートモールディングの後に、
中央部を貫通するホイップアンテナを設ける工程を含んでなることを特徴とする請求項3に記載の多重帯域型アンテナの製造方法。
【請求項５】
前記第1ヘリカルアンテナの内側に設ける第2ヘリカルアンテナの外面に誘電体がコーティングされていることを特徴とする請求項3に記載の多重帯域型アンテナの製造方法。
【請求項６】
被覆材をインサートモールディング後の組立物にホイップアンテナを設ける工程を更に含んでなることを特徴とする請求項1に記載の多重帯域型アンテナの製造方法。
【請求項７】
前記ホイップアンテナの一側の終端にヘリカルアンテナが付設されたことを更に含んでなることを特徴とする請求項6に記載の多重帯域型アンテナの製造方法。
【請求項８】
前記インサートモールディングによる被覆材がキャップより形成されたことを特徴とする請求項1に記載の多重帯域型アンテナの製造方法。
【請求項９】
前記空間の大きさを調節して使用できる周波数範囲を調節することを特徴とする請求項1に空記載の多重帯域型アンテナの製造方法。
【請求項１０】
外周面にネジが形成されたコネクタと一体に円状板を形成し、この上面には空間を形成した固定部を形成し、この固定部の終端には第1ヘリカルアンテナが一体に形成した連結部材と、
前記連結部材を構成する第1ヘリカルアンテナの内側に埋設され中心部が貫通された誘電体と、を有し、
前記第1ヘリカルアンテナの外部に被覆材をインサートモールディングしてなることを特徴とする多重帯域型アンテナ。
【請求項１１】
前記円状板に一側端が接地され、その他側端は自由端を形成しつつ誘電体の内側に第2ヘリカルアンテナを設けてなることを特徴とする請求項10に記載の多重帯域型アンテナ。
【請求項１２】
前記第2ヘリカルアンテナを設けて、被覆材をインサートモールディングの後、中央部を貫通するホイップアンテナを設けたことを特徴とする請求項11に記載の多重帯域型アンテナ。
【請求項１３】
被覆材をインサートモールディング後の中央部を貫通するホイップアンテナを設けてなることを特徴とする請求項10に記載の多重帯域を形成するアンテナ。
【請求項１４】
前記ホイップアンテナの一側の終端に第3ヘリカルアンテナが付設されたことを特徴とする請求項12に記載の多重帯域型アンテナ。
【請求項１５】
前記第1ヘリカルアンテナの内側に設ける第2ヘリカルアンテナの外面に誘電体からなるコーティング層が形成されていることを特徴とする請求項10に記載の多重帯域型アンテナ。
【請求項１６】
前記第1ヘリカルアンテナ端面の形状が板状からなることを特徴とする請求項10に記載の多重帯域型アンテナの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多重帯域型アンテナ及びその製造方法に関するもので、更に詳しくは、ヘリカルアンテナとコネクタとが一体に形成しているその間に空間を形成して、インピーダンス変成器を形成する連結端子に誘電体が下部の外部を取り囲み、上部は内側に立設される誘電体の中心には、別のヘリカルアンテナ及びホイップアンテナを設置してなされる多重帯域型アンテナ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、無線通信で使われる小型アンテナの一般的な給線構造は、同軸線路に直接給電される形態であり、モノポール(MONOPOLE)の場合には、同軸線路に正部分が給電され、ダイポール(DIPOLE)の場合には、同軸線路の正、負部分がアンテナに夫々給電される。
【０００３】
この方法は、アンテナの給電線間の不平衡状態を引き起こして、実際にアンテナのインピーダンスマーチングが難しくなる。かつ、アンテナと給電線間の接点部位が随時異なることによって、製作されたアンテナの特性が一定にならないため、アンテナの効率が著しく劣ることになる。
【０００４】
図1に示すように、米国特許第4,772,895号が、周波数応答を広げるアンテナ500を提案している。このアンテナ500は、信号フィード部と接地部を含むフィードポート550と、両端部を有し、一端部はフィードポート550の信号フィード部に結合され、第1ピッチと第1電気的な長さを示すらせん状の第1ヘリカルアンテナ520と、両端部を有し、第2ピッチと第2電気的な長さを示す第2ヘリカルアンテナ540とを備える。
【０００５】
前記第2ヘリカルアンテナ540は、第1ヘリカルアンテナ520の一部分の周りに同軸方向に巻き付けられ、第2ヘリカルアンテナ540の一端部は、前記フィードポート550の接地部に結合される。前記第2ピッチは、第1ピッチのおよそ1/2であり、第2電気的な長さは第1電気的な長さのおよそ1/3である。
【０００６】
前記第1ヘリカルアンテナ520及び第2ヘリカルアンテナ540を電気的に絶縁するために、第1ヘリカルアンテナと第2ヘリカルアンテナとの間に同軸方向に置かれる円筒状のスペーサ手段530を備える。前記スペーサ手段530は第1ヘリカルアンテナと第2ヘリカルアンテナに堅固に結合されるに非常に薄くて、第1ヘリカルアンテナにより現れる周波数応答を高めることを特徴とする。
【０００７】
前記の従来アンテナ構造において、スペーサ手段の内側に設けられて第1ヘリカルアンテナの外側に設けられた第2ヘリカルアンテナとの間に設けられて両者を接地させる接続手段として用いられる構造で、実際に一般的なアンテナにおいて問題になる不平衡条件が改善されず、アンテナの効率が劣ると共に、小型化することに難があった。
【０００８】
前記不平衡条件とは、一般的のヘリカルアンテナが有している固有特性である。一般的にヘリカルアンテナは、AxialモードとNormalモードとに大きく二つに分けている。ヘリカルアンテナを上から見た円形状の外枠が用いられる周波数に対応する波長よりも更に小さい場合をNormalモードといい、一般的に無線通信機器に用いるヘリカルアンテナは、たいていNormalモードに該当する。
【０００９】
前記Normalモードヘリカルアンテナの特徴は、特性インピーダンスが非常に大きくなり、実際の輻射電力に該当する輻射抵抗値が小さいことである。従って、全体的に入力インピーダンス値が非常に大きいため、実際の無線通信機器終端の出力インピーダンスである50Ωとは格段なインピーダンス差があって、反射損実値が大きくなる。このことが一般的な無線通信用受信アンテナとして用いられるヘリカルアンテナの固有不平衡条件と言う。
【００１０】
図2に示す米国特許第5,661,495号のアンテナ装置200は、シャーシ250と、通信装備にアンテナ装置の電気的な結合を提供する給電点と、だけではなく、無線信号を送信及び／又は受信するための回路230を備えている。前記アンテナ装置200は、シャーシ250外部に固定することができるように円筒状の固定端子260に固定される中空ヘリカルアンテナ210と、前記ヘリカルアンテナ210を介してスライドできるアンテナロッド220とを備え、前記ヘリカルアンテナ210は前記給電点を介して回路230に常に結合される。
【００１１】
一方、前記ヘリカルアンテナ210のバンド幅を増加させ、同調された接地面が給電点に隣接配置され、直接的なガルバニー(直流)電気接点を作らず、前記接地面は通信装備の保護アースに結合され、ミラー電流が取れるようにした構造である。
【００１２】
前記のような従来アンテナ構造において、先ず、アンテナロードをハウジングから延長（引出し）させると、アンテナロードとヘリカルアンテナとが並列連結されており回路230に連結され、アンテナロード220をシャーシ250内側に収縮(入れる)させると、ヘリカルアンテナのみ回路230に連結される構造である。
【００１３】
一方、一般的な円筒状構造物にヘリカルアンテナを取付ける際の等価回路は、添付の図3に示すように、大きく給電部とＬとＣとの並列共振する等価化であって、従来のらせん状のアンテナは、既存のモノポールアンテナ長は減るものの、共振周波数は同一になるように作ったものであるが、L、C並列共振によるQ値の上昇により周波数は狭くなる。
【００１４】
従って、一般的ならせん状のアンテナの電気的な特性をVSWR測定して示すグラフと、これをインピーダンス測定データとして示すためのスミスチャートで現わすと、添付の図4に示すように、VSWR値が大きくなるほど、スミスチャートにてインピーダンス値が中心から離れることにより、アンテナの反射損失は大きくなり、バンド幅は狭くなる。
【００１５】
前記の添付の図1〜図2に示された構造の従来アンテナのバンド幅はVSWR値が2以下を有する周波数範囲で定位になる。従って、従来アンテナは、VSWR値が5−18間の値を有することになり、スミスチャートのインピーダンス値は、スミスチャート中心にある50Ω値から非常に離れているため、アンテナの反射損失値が大きくことが分かるので狭い周波数を有することが分かる。
【００１６】
更に、前記の従来アンテナ構造において、アンテナで問題になる不平衡条件が改善されなくなってアンテナの効率が劣る不具合もあった。
【発明の開示】
【００１７】
本発明は、前述のような不具合を解決するためになされたものであり、その目的は従来アンテナ構造において、アンテナで問題になる不平衡条件を改善してアンテナの効率を向上させると共に、様々な周波数に対応することができるため、アンテナの多様なサービスによる周波数の移動にすぐ対応できる多重帯域を形成するアンテナ及びその製造方法を提供することにある。
【００１８】
このような本発明の目的は、外周面にネジが形成されたコネクタと、これと一体に形成する円型板と、この円型板の上面に一体に形成された空間を備えた連結部材と、該連結部材の一端に一体に形成する第1ヘリカルアンテナと、中心部が貫通しており、前記第1ヘリカルアンテナの内側に設置されていると共に、前記連結部材の外側を取り囲むように設置される誘電体と、そして前記第1ヘリカルアンテナの外部にインサートモールディングされる被覆体を含んでなされる多重帯域型アンテナの構成により達成される。
【００１９】
前記アンテナを具現する方法では、所定の長さ及び直径を有する円筒状の金属棒の外周面にネジが形成するコネクタを形成し、このコネクタの上方向では中心部が貫通された被加工部を有するように加工する第1加工工程と、前記中心部が貫通されて形成した被加工部と、コネクタが隣接する部分に空間を持つ連結部材を形成する第2加工工程と、前記連結部材の空間から所定の間隔が離隔された部分でらせん状の形態を有するようにして第1ヘリカルアンテナ部を形成する第3加工工程と、前記第3加工工程により形成された第1ヘリカルアンテナ部の内側に立設されて中央部が貫通し、上記の連結部材と第1ヘリカルアンテナが始まる部分で外部へ流出され連結部材を取り囲めるようとする誘電体を設ける第4加工工程と、前記第1ヘリカルアンテナの外部に被覆体をインサートモールディングする第5加工工程により形成することを特徴とする多重帯域型アンテナの製造方法により達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好ましい実施例を添付の図面を参照して詳しく説明すると、次のとおりである。
【００２１】
添付の図5aは、本発明の技術が適用された多重帯域型アンテナの製造工程を示すフロー図であり、これに係る本発明では、所定の長さ及び直径を有する円筒状金属棒の外周面にネジが形成するコネクタ10を形成し、該コネクタ10の上方向では中心部が貫通された被加工部12を有するように加工する第1加工工程Ｓ1により形成された加工物、つまり、前記中心部が貫通され形成した被加工部12と、コネクタ10が隣接する部分に第2加工工程Ｓ2により空間13を持つ連結部14を形成させる。
【００２２】
一方、前記連結部14の空間13から所定の間隙が離隙された部分で、らせん状の形態を有するようにして、第1ヘリカルアンテナ部15を形成する第3加工工程Ｓ3と、前記第3加工工程Ｓ3により形成された第1ヘリカルアンテナ15の内側に立設されて中央部を貫通し、空間13が形成された連結部14と第1ヘリカルアンテナ15が始まる部分が外部へ流出され、連結部14を取り囲めるようとする第4加工工程Ｓ4により誘電体20を設置する。
【００２３】
前記誘電体20設置の後に、第1ヘリカルアンテナ15の外部に被覆材30をインサートモールディングする第5加工工程Ｓ5によりアンテナを製造する。
【００２４】
別の方法としては、添付の図5bに示すように、本発明は、所定の長さ及び直径を有する円筒状金属棒の外周面にネジが形成するコネクタ10を形成し、該コネクタ10の上方向では中心部が貫通された被加工部12を有するように加工する。
【００２５】
第1加工工程Ｓ1により形成された加工物において、被加工部12をらせん状の形態を有するようにして第1ヘリカルアンテナ15を形成する第3加工工程Ｓ3を遂行した後、円板17と一体に形成された第1ヘリカルアンテナ15の始まる部分と隣接する部分に第2加工工程Ｓ2により空間13を有する連結部14を形成する。
【００２６】
前記第3加工工程Ｓ3により形成された第1ヘリカルアンテナ15の内側に立設されて中央部を貫通し、空間13が形成された連結部14と第1ヘリカルアンテナ15が始まる部分が外部へ流出され連結部14を取り囲めるようとする第4加工工程Ｓ4により誘電体20を設置する。
【００２７】
前記誘電体20設置の後に、第1ヘリカルアンテナ15の外部に被覆材30をインサートモールディングする第5加工工程Ｓ5によりアンテナを製造する。
【００２８】
その一方、本発明の他の実施例のアンテナ製造方法としては、添付の図10aに示すように、前記被覆材30をインサートモールディングの前に、前記第3加工工程Ｓ3により形成された誘電体20の内側に第2ヘリカルアンテナ40を設ける工程を含む製造方法と、添付の図10bに示すように、前記被覆材30をインサートモールディング後の組立物にホイップアンテナ50を設ける工程を含む多重帯域を形成するアンテナの製造方法を使用することができる。
【００２９】
本発明の更に他の製造方法としては、前記第1ヘリカルアンテナ15の内側に設置される第2ヘリカルアンテナ40の外面に誘電体をコーティングする方法と、添付の図10cに示すように、前記第2ヘリカルアンテナ20を設けて、被覆材30をインサートモールディングの後、中央部を貫通するホイップアンテナ50を設けるか、または添付の図10dに示すように、前記ホイップアンテナ50の一側の終端に第3ヘリカルアンテナ60を付設させるアンテナ製造方法を使用することもできる。
【００３０】
かつ、前記インサートモールディングによる被覆材30をキャップとして構造を変更させてアンテナの組立ての手間と作業の便利さが得られるようにすることもできる。
【００３１】
前記方法により製造されたアンテナは、従来アンテナ構造において、アンテナにおいて問題になる不平衡条件を改善して、アンテナの効率を向上させると共に、様々な周波数に対応することができるため、アンテナの多様な環境による周波数の移動にすぐ対応できる効果がある。
【００３２】
一方、本発明の別の方法として、第2加工工程Ｓ2を行った後、第3加工工程Ｓ3を遂行する工程を、第3加工工程Ｓ3を行った後、第2加工工程Ｓ2を遂行するように工程手順を変更しても差し支えない。その理由は、加工の使用勝手性により加工手順を決めるというわけである。
【００３３】
前記のような本発明の製造方法により製造された多重帯域型アンテナの構造を説明すると、次のとおりである。
【００３４】
添付の図6は、本発明の技術が適用されたアンテナの構造を示す斜視図であり、これによると本発明の技術が適用された多重帯域型アンテナ1は、外周面にネジが形成されたコネクタ10と一体に円板17を形成し、その上面には空間13が形成された連結部14を形成し、該連結部14の終端には第1ヘリカルアンテナ15が一体に形成するものの、第1ヘリカルアンテナ15内側に埋設されつつ中心部を貫通した誘電体20が設けられる。
【００３５】
前記誘電体の設置構造は、添付の図5〜図7に示すように、アンテナの製造方法の第3加工工程Ｓ3により形成された第1ヘリカルアンテナ15の内側に立設されて中央部を貫通し、空間13が形成された連結部14と第1ヘリカルアンテナ15が始まる部分が外部へ流出され連結部14を取り囲むようにして設置された構造であり、第1ヘリカルアンテナ15の外部に被覆材30をインサートモールディングしてなされた構造である。
【００３６】
一方、前記連結部14と第1ヘリカルアンテナ15が始まる部分へ流出され連結部14を取り囲めるようとする誘電体20を形成させる理由は、インサートモルディングの際、被覆材30が空間13へ収納して、該インピーダンス変成器を形成する空間13が埋め立てられることを防止するためである。
【００３７】
前記のような構造、たとえば、添付の図5のように、シングルバンド(Single-Band)を有する本発明のアンテナの作用効果は、外周面にネジが形成されたコネクタ10は、ハウジングに固定設置され、円板17は垂れを防ぐ役割を果たす。
【００３８】
他方、円筒状の金属棒の一部を切断すると、連結部14の終端に一体に形成した第1ヘリカルアンテナ15と円板17との間に形成された空間13がインピーダンス変成器となる。
【００３９】
これを更に具体的に説明すれば、添付の図9aは、図7において連結部14に第1ヘリカルアンテナ15が一体に形成された構造物の電気的な特性をVSWR測定して表したグラフであり、図9bは、固定部14と第1ヘリカルアンテナ15とが一体に形成された構造物のインピーダンス測定データを示すためのスミスチャートであり、本発明のアンテナは空間13が形成された部分が直列インダクタンス効果が著しく、つまりこの部分がインピーダンス変成器となる。
【００４０】
前記第1ヘリカルアンテナ15長に応じて、インピーダンス変化はあるものの、一般的に帯域幅は構造物により決まることになるため、へりカルの容量成分（キャパシタンス成分）は、給電部分の変形により始期インピーダンスダンスマーチング段階で広帯域特性を有することになる。
【００４１】
実際に、直列インダクタンス効果の向上は、一般的にヘリカルアンテナで示されるインピーダンス変成器とヘリカルアンテナとの間で表す直列キャパシタンス効果が減小したことと同様である。
【００４２】
従ってこのことから、空間で共振が発生することがわかり、実際に前記構造物による結果につき説明すれば、次のとおりである。
【００４３】
アンテナの共振回路が、一般的に並列共振を起こす時Ｑ値（損失のあるリアクタンス素子または共振回路の良好さ）が著しく大きくなることによって、バンド幅は更に小さくようになる。
【００４４】
しかしながら、このような本発明において、構造物の構造を分布常数型回路に換算して給電点から眺めた入力インピーダンスが直列共振を起こしたら、広い周波数帯域で所望のバンド幅が得られることがわかる。
【００４５】
一方、インピーダンス変成器により一般的な特性である並列共振を直列共振に変調させることは、ヘリカルアンテナの固有キャパシタンス値を、構造物を使用して直列インダクタンスで相殺させ、純粋抵抗値のみ有するアンテナに誘導するからである。
【００４６】
この際、添付の図8に示すように、給電部と並列共振との間に小さいＲと大きいＣの並列構造として等価化できる変成器を挿入することにより、並列共振と変成器内のＣとらせん状のエレメントＬとの直列共振特性を示すことで、二重共振による中心周波数の隣接周波数が直列共振周波数となる。
【００４７】
従って、隣接周波数の共振により周波数と利得とが全て向上される。これはＬ、Ｃ並列共振によるＱ値の上昇を直列共振で補償することにより、バンド幅が広くなっていることを意味する。
【００４８】
一方、前記空間13の大きさに応じて等価回路から変成器内のＣ値が調整されることにより、中心周波数と隣接した直列共振周波数を流動的に調整することができ、これは要求される帯域幅に従って整合回路と関係なしに変成器内のＣ値により使用自在なバンド幅の範囲を調整することができ、また第1ヘリカルアンテナの面積を広く形成してバンド幅を調節することもできる。
【００４９】
その一方、添付の図5の構造を有するアンテナにおいて、添付の図10bに示すように、第1ヘリカルアンテナ15の内側に複合的にホイップアンテナ50を挿設して第1ヘリカルアンテナ15の中心を貫通するように設けると、構造物の下部で接点が形成され共振特性に変化を与えることになって所望の周波数及び利得が得られる。
【００５０】
このことは、前記第1ヘリカルアンテナ15だけが挿設され空間を形成させる固定構造物にホイップアンテナ50を挿入し、共振特性に変化を与える理由は、ホイップアンテナ50の給電となると共に、ヘリカルアンテナへ同時給電されることから、ホイップアンテナ50とヘリカルアンテナとの間にカップリング効果に応じてインピーダンス変成器による直列共振特性とらせん状のエレメントとによる並列共振特性ともに影響を及ぼして小量のＱ値の減少を招くようになる。
【００５１】
これをヘリカルアンテナに連結設置されたホイップアンテナの位置に沿った利得比較を考察する。
【００５２】
1．  ホイップアンテナをヘリカルアンテナから引き出した場合の周波数による利得比較
周波数(MHz)  従来アンテナ(dBm)  本発明(dBm)  利得比較(dB)
-----------------------------------------------------------------------
822        −20.64        −19.86        ＋0.78
851        −21.17        −21.15        ＋0.02
867        −20.53        −20.37        ＋0.16
898        −20.87        −20.70        ＋0.170
【００５３】
2．ホイップアンテナをヘリカルアンテナに入れた場合の周波数による利得比較
周波数(MHz)  従来アンテナ(dBm)  本発明(dBm)  利得比較(dB)
-----------------------------------------------------------------------
822        −19.31        −19.22      ＋0.09
851        −20.53        −20.25      ＋0.28
867        −19.56        −19.32      ＋0.24
898        −19.93        −19.93      ＋0.00
【００５４】
これによって、本発明は既存のアンテナを変形せず、固定構造物のみを変形して実際にモノポール(MONOPOLE)アンテナ及びダイポール(DIPOLE)アンテナの一般的特性である並列共振を直列共振に補償して、その周波数を拡張することができるものである。
【００５５】
実際に、直列インダクタンス効果の増加は、一般的にらせん状のアンテナで示される固定構造物とらせん状のアンテナとの間に現わす直列キャパシタンス効果が減小したことと同様である。
【００５６】
通常のアンテナ構造において、使用周波数の範囲が広くなると利得は減少し、使用周波数の範囲が減少すると利得は上がることなのに反し、本考案は周波数範囲(幅)が広くなると利得が上がり、周波数のバンド幅が減少すると利得が下がるということが、従来構造のアンテナと本考案との格段な効果差異と言える。
【００５７】
一方、添付の図10aは、本発明である多重帯域を形成するアンテナの他の構造を示す断面図であり、前記円板17に一側端が接地され、その他側端は自由端を形成しつつ誘電体20の内側に第2ヘリカルアンテナ40を設けてなる構造であり、インサートモールディングの際、被覆物が空間へ引き込まれて空間を埋め立てることを防止するために、下方の誘電体を外部へ導出形成させる理由は、第1ヘリカルアンテナ15と第2ヘリカルアンテナ40とが接点にならないようにしながら内側に立設させるからである。
【００５８】
その一方、前記第1ヘリカルアンテナ15の内側に設ける第2へりカルアンテナ40の外面に誘電体からなるコーティング層を更に形成させることができ、この際コーティング層は、第1ヘリカルアンテナ15と第2ヘリカルアンテナ40との接点をより確かめに防止することができるようになるからである。
【００５９】
添付の図10bに示すように、第1ヘリカルアンテナ15の内側に第2ヘリカルアンテナ40を設けてデュアルバンド(Dual-Band)を形成する本発明の一実施例であるアンテナの作用効果は、図11aと図11bに示すように、周波数800MHz-900MHzでは、VSWRが2以下の帯域で230MHzバンド幅を有し、周波数1800MHz-1900MHzでは250MHzバンド幅を有している。
【００６０】
一方、添付の図10cに示すように、第1ヘリカルアンテナ15の内側に第2ヘリカルアンテナ40を設けてその中心部を貫通するホイップアンテナ50を設けた構造において、ヘリカルアンテナに電気的に連結されるホイップアンテナの位置に沿った利得比較を考察する。
【００６１】
1．  ホイップアンテナをヘリカルアンテナから引き出した場合の周波数による利得比較
周波数(MHz)  従来アンテナ(dBm)  本発明(dBm)  利得比較(dB)
-----------------------------------------------------------------------
890        −7.72          −46.58        ＋1.14
960        −47.69        −46.72        ＋0.97
1710        −52.37        −51.89        ＋0.48
1880        −53.17        −51.85        ＋1.32
【００６２】
2．ホイップアンテナをヘリカルアンテナに入れた場合の周波数による利得比較
周波数(MHz)  従来アンテナ(dBm)  本発明(dBm)  利得比較(dB)
-----------------------------------------------------------------------
890        −49.69          −49.15        ＋0.54
960        −50.52          −49.80        ＋0.72
1710        −54.69          −54.34        ＋0.35
1880        −56.72          −55.22        ＋1.5
【００６３】
これによって、本発明の一実施例の構造を有するアンテナは、第1ヘリカルアンテナのみを設けた場合よりも向上したバンド幅を有していることがわかり、またこれもやはり既存のアンテナを変形せず、固定構造物のみを変形して、実際にモノポール(MONOPOLE)アンテナ及びダイポール(DIPOLE)アンテナの一般的特性である並列共振を直列共振に補償して、その周波数を拡張することができるものである。
【００６４】
添付の図10dに示すように、前記被覆材30をインサートモールディング後の中央を貫通するホイップアンテナ50の設置及びホイップアンテナの上部に第3ヘリカルアンテナ60を付設させて、トリプルバンド(Triple-Band)を形成する本発明の他の一実施例であるアンテナの作用効果は、図12aと図12bに示すように、VSWR値が2以下で800MHz-900MHz間に140MHzバンド幅を有し、1800MHz-1900MHzと1885MHz-2200MHzで700MHzのバンド幅を有する。
【００６５】
一方、ヘリカルアンテナに連結設置されたホイップアンテナの位置に沿った利得比較を考察する。
【００６６】
1．  ホイップアンテナをヘリカルアンテナから引き出した場合の周波数による利得比較
周波数(MHz)  従来アンテナ(dBm)  本発明(dBm)  利得比較(dB)
-----------------------------------------------------------------------
824        −48.19          −47.47      ＋0.72
894        −47.98          −47.47      ＋0.51
1750        −53.21          −53.08      ＋0.13
1870        −53.22          −51.75      ＋1.47
1885        −59.69          −58.75      ＋1.25
2200        −59.42          −58.35      ＋1.07
【００６７】
2．ホイップアンテナをヘリカルアンテナに入れた場合の周波数による利得比較
周波数(MHz)  従来アンテナ(dBm)  本発明(dBm)  利得比較(dB)
-----------------------------------------------------------------------
824        −50.65          −50.22      ＋0.43
894        −51.05          −50.39      ＋0.66
1750        −55.46          −55.04      ＋0.42
1870        −54.92          −53.62      ＋1.3
1885        −60.18          −59.01      ＋1.17
2200        −60.07          −59.09      ＋0.98
【００６８】
これによって、本発明の他の一実施例の構造を有するアンテナも、前者にて説明したシングルバンド及びデュアルバンドを形成するアンテナのように一般的なトリプルバンドを形成するアンテナよりも向上したバンド幅を有することがわかり、実際にモノポール(MONOPOLE)アンテナ及びダイポール(DIPOLE)アンテナの一般的な特性である並列共振を直列共振に補償して、その周波数を拡張することができるものである。
【００６９】
一方、前記トリプルバンドを形成する構造のアンテナを有し、空間の大きさと形を調節して、シングルバンド及びデュアルバンドを形成することもでき、本発明は構造物の空間を変形させることにより、アンテナの共振回路を並列共振から直列共振に変換されることで、一般的に中心周波数で並列共振を起こす任意のアンテナを、既存よりも2−3倍以上の使用周波数の範囲が得られ、かつ、利得も向上する。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
このような本発明の多重帯域型アンテナ及びその製造方法は、ヘリカルアンテナとコネクタとが一体に形成しているその間に空間を形成して、インピーダンス変成器を形成する連結端子に誘電体が下部の外部を取り囲み、上部は内側に立設される誘電体の中心には、別のヘリカルアンテナ及びホイップアンテナを設置して、従来アンテナ構造において問題になる不平衡条件を改善し、アンテナの効率を向上させると共に、多様の周波数に対応できるため、アンテナの様々の環境による中心周波数の移動にすぐ対応できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】図1は、一般的なアンテナの構造を示す断面図である。
【図２】図2は、一般的なアンテナの構造を示す断面図である。
【図３】図3は、一般的な円筒状の構造物にヘリカルアンテナを設ける際の等価回路図である。
【図４ａ】図4aは、従来円筒状の止め具にヘリカルアンテナを設けた後、電気的な特性をVSWR測定して表したグラフである。
【図４ｂ】図4bは、従来円筒状の止め具にヘリカルアンテナを設けた後、インピーダンス測定データを示すためのスミスチャートである。
【図５ａ】図5aは、本発明の技術が適用された多重帯域型アンテナの製造工程を示す順序図である。
【図５ｂ】図5bは、本発明である多重帯域型アンテナの他の製造工程を示す順序図である。
【図６】図6は、本発明であるアンテナの構造を示す斜視図である。
【図７】図7は、本発明の要部である連結部材と誘電体の結合構造を示す断面図である。
【図８】図8は、図7において連結部材と第1ヘリカルアンテナとが一体に形成した構造物の等価回路図である。
【図９】図9aは、図7において連結部材と第1ヘリカルアンテナとが一体に形成した構造物の電気的な特性をVSWR測定して表したグラフであり、図9bは、連結部材と第1ヘリカルアンテナとが一体に形成された構造物のインピーダンス測定データを示すためのスミスチャートである。
【図１０ａ】図10aは、本発明の他の実施例のアンテナ構造を示す断面図である。
【図１０ｂ】図10bは、本発明の他の実施例のアンテナ構造を示す断面図である。
【図１０ｃ】図10cは、本発明の他の実施例のアンテナ構造を示す断面図である。
【図１０ｄ】図10dは、本発明の他の実施例のアンテナ構造を示す断面図である。
【図１１】図11aは、連結部材と第1ヘリカルアンテナとが一体に形成された構造物に第2ヘリカルアンテナを設けた後、電気的な特性をVSWR測定して表したグラフであり、図11bは、連結部材と第1ヘリカルアンテナとが一体に形成された構造物に第2ヘリカルアンテナを設けた後のインピーダンス測定データを示すためのスミスチャートである。
【図１２】図12aは、第2ヘリカルアンテナが設けられた構造物に第3ヘリカルアンテナを設けた後、電気的な特性をVSWR測定して表したグラフであり、図12bは、第2ヘリカルアンテナが設けられた構造物に第3ヘリカルアンテナを設けた後のインピーダンス測定データを示すためのスミスチャートである。
【図１】
2005536088.tif 000003
【図２】
2005536088.tif 000004
【図３】
2005536088.tif 000005
2005536088.tif 000006
2005536088.tif 000007
2005536088.tif 000008
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【図６】
2005536088.tif 000010
【図７】
2005536088.tif 000011
【図８】
2005536088.tif 000012
2005536088.tif 000013
2005536088.tif 000014
2005536088.tif 000015
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2005536088.tif 000018
2005536088.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成16年9月3日(2004.9.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の長さ及び直径を有する円筒状の金属棒の外周面にネジが形成されたコネクタを形成する第1加工工程と、
中心部が貫通され形成した被加工部と前記コネクタとが隣接する部分に、インピーダンス変成器を形成する空間を持つ連結部材を形成する第2加工工程と、
前記連結部材に形成された空間から所定の間隔が離隔された部分である連結部材の終端より、らせん状の形態の第1ヘリカルアンテナを形成する第3加工工程と、
前記第3加工工程により形成された前記第1ヘリカルアンテナの内側に立設されて中央部を貫通し、空間が形成された前記連結部材と前記第1ヘリカルアンテナが始まる部分が外部へ流出され、前記連結部材を取り囲む誘電体を設ける第4加工工程と、
前記第1ヘリカルアンテナの外部に、前記被覆体をインサートモールディングする第5加工工程と、
を備えることを特徴とする多重帯域型アンテナの製造方法。
【請求項２】
第2加工工程を行った後に第3加工工程を遂行することにかえて、第3加工工程を行った後に第2加工工程を遂行することを特徴とする請求項1に記載の多重帯域型アンテナの製造方法。
【請求項３】
前記被覆体をインサートモールディングする前に、前記第4加工工程により形成された誘電体の内側に第2ヘリカルアンテナを設ける工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の多重帯域型アンテナの製造方法。
【請求項４】
前記第2ヘリカルアンテナを設けて前記被覆体をインサートモールディングした後に、中央部を貫通するホイップアンテナを設ける工程を含むことを特徴とする請求項3に記載の多重帯域型アンテナの製造方法。
【請求項５】
前記第1ヘリカルアンテナの内側に設ける前記第2ヘリカルアンテナの外面に、前記誘電体がコーティングされていることを特徴とする請求項3に記載の多重帯域型アンテナの製造方法。
【請求項６】
前記被覆体をインサートモールディングした後の組立物に、ホイップアンテナを設ける工程を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の多重帯域型アンテナの製造方法。
【請求項７】
前記ホイップアンテナの一側の終端に、第3ヘリカルアンテナを付設することを特徴とする請求項6に記載の多重帯域型アンテナの製造方法。
【請求項８】
前記インサートモールディングによる被覆体を、キャップより形成することを特徴とする請求項1に記載の多重帯域型アンテナの製造方法。
【請求項９】
前記空間の大きさを調節して使用できる周波数範囲を調節することを特徴とする請求項1に空記載の多重帯域型アンテナの製造方法。
【請求項１０】
外周面にネジが形成されたコネクタと、
前記コネクタの上面に形成した円状板と、
前記円状板の上面に形成され、インピーダンス変成器を形成する空間を備えた連結部材と、
前記連結部材の一端に形成され、円筒状の金属棒の切り加工により一体に構成された第1ヘリカルアンテナと、
前記第1ヘリカルアンテナの内側と前記連結部材の外側に設けられた、中心部が貫通された誘電体と、
前記第1ヘリカルアンテナの外部にインサートモールディングされた被覆体と、
を備えることを特徴とする多重帯域型アンテナ。
【請求項１１】
前記円状板に一側端が接地され、その他側端は自由端を形成しつつ、前記誘電体の内側に設けられた第2ヘリカルアンテナを、更に備えることを特徴とする請求項10に記載の多重帯域型アンテナ。
【請求項１２】
前記第2ヘリカルアンテナを設け、前記被覆体がインサートモールディングされた後、中央部を貫通するホイップアンテナを、更に備えることを特徴とする請求項11に記載の多重帯域型アンテナ。
【請求項１３】
被覆体がインサートモールディングされた後、中央部を突き通すホイップアンテナをさらに備えることを特徴とする請求項10に記載の多重帯域型アンテナの製造方法。
【請求項１４】
前記ホイップアンテナの一側の終端に形成された第3ヘリカルアンテナを更に備えることを特徴とする請求項12に記載の多重帯域型アンテナ。
【請求項１５】
前記第1ヘリカルアンテナの内側に設けられた第2ヘリカルアンテナの外面に、誘電体からなるコーティング層が形成されていることを特徴とする請求項10に記載の多重帯域型アンテナ。
【請求項１６】
前記第1ヘリカルアンテナ端面の形状が、板状であることを特徴とする請求項10に記載の多重帯域型アンテナの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多重帯域型アンテナ及びその製造方法に関するものであって、更に詳しくは、円筒状の金属棒を切り加工し、コネクタとヘリカルアンテナとを連結部材を介して一体に形成すると共に、上記連結部材に空間を形成してインピーダンス変成器を形成するようにした多重帯域型アンテナ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、無線通信で使われる小型アンテナの一般的な給線構造は、同軸線路に直接給電される形態であり、モノポール(MONOPOLE)の場合には、同軸線路に正部分が給電され、ダイポール(DIPOLE)の場合には、同軸線路の正、負部分がアンテナに夫々給電される。
【０００３】
この方法は、アンテナの給電線間の不平衡状態を引き起こして、実際にアンテナのインピーダンスマーチングが難しくなる。かつ、アンテナと給電線間の接点部位が随時異なることによって、製作されたアンテナの特性が一定にならないため、アンテナの効率が著しく劣ることになる。
【０００４】
図1に示すように、米国特許第4,772,895号が、周波数応答を広げるアンテナ500を提案している。このアンテナ500は、信号フィード部と接地部を含むフィードポート550と、両端部を有し、一端部はフィードポート550の信号フィード部に結合され、第1ピッチと第1電気的な長さを示すらせん状の第1ヘリカルアンテナ520と、両端部を有し、第2ピッチと第2電気的な長さを示す第2ヘリカルアンテナ540とを備える。
【０００５】
前記第2ヘリカルアンテナ540は、第1ヘリカルアンテナ520の一部分の周りに同軸方向に巻き付けられ、第2ヘリカルアンテナ540の一端部は、前記フィードポート550の接地部に結合される。前記第2ピッチは、第1ピッチのおよそ1/2であり、第2電気的な長さは第1電気的な長さのおよそ1/3である。
【０００６】
前記第1ヘリカルアンテナ520及び第2ヘリカルアンテナ540を電気的に絶縁するために、第1ヘリカルアンテナと第2ヘリカルアンテナとの間に同軸方向に置かれる円筒状のスペーサ手段530を備える。前記スペーサ手段530は第1ヘリカルアンテナと第2ヘリカルアンテナに堅固に結合されるに非常に薄くて、第1ヘリカルアンテナにより現れる周波数応答を高めることを特徴とする。
【０００７】
前記の従来アンテナ構造において、スペーサ手段の内側に設けられて第1ヘリカルアンテナの外側に設けられた第2ヘリカルアンテナとの間に設けられて両者を接地させる接続手段として用いられる構造で、実際に一般的なアンテナにおいて問題になる不平衡条件が改善されず、アンテナの効率が劣ると共に、小型化することに難があった。
【０００８】
前記不平衡条件とは、一般的のヘリカルアンテナが有している固有特性である。一般的にヘリカルアンテナは、AxialモードとNormalモードとに大きく二つに分けている。ヘリカルアンテナを上から見た円形状の外枠が用いられる周波数に対応する波長よりも更に小さい場合をNormalモードといい、一般的に無線通信機器に用いるヘリカルアンテナは、たいていNormalモードに該当する。
【０００９】
前記Normalモードヘリカルアンテナの特徴は、特性インピーダンスが非常に大きくなり、実際の輻射電力に該当する輻射抵抗値が小さいことである。従って、全体的に入力インピーダンス値が非常に大きいため、実際の無線通信機器終端の出力インピーダンスである50Ωとは格段なインピーダンス差があって、反射損実値が大きくなる。このことが一般的な無線通信用受信アンテナとして用いられるヘリカルアンテナの固有不平衡条件と言う。
【００１０】
図2に示す米国特許第5,661,495号のアンテナ装置200は、シャーシ250と、通信装備にアンテナ装置の電気的な結合を提供する給電点と、だけではなく、無線信号を送信及び／又は受信するための回路230を備えている。前記アンテナ装置200は、シャーシ250外部に固定することができるように円筒状の固定端子260に固定される中空ヘリカルアンテナ210と、前記ヘリカルアンテナ210を介してスライドできるアンテナロッド220とを備え、前記ヘリカルアンテナ210は前記給電点を介して回路230に常に結合される。
【００１１】
一方、前記ヘリカルアンテナ210のバンド幅を増加させ、同調された接地面が給電点に隣接配置され、直接的なガルバニー(直流)電気接点を作らず、前記接地面は通信装備の保護アースに結合され、ミラー電流が取れるようにした構造である。
【００１２】
前記のような従来アンテナ構造において、先ず、アンテナロードをハウジングから延長（引出し）させると、アンテナロードとヘリカルアンテナとが並列連結されており回路230に連結され、アンテナロード220をシャーシ250内側に収縮(入れる)させると、ヘリカルアンテナのみ回路230に連結される構造である。
【００１３】
一方、一般的な円筒状構造物にヘリカルアンテナを取付ける際の等価回路は、添付の図3に示すように、大きく給電部とＬとＣとの並列共振する等価化であって、従来のらせん状のアンテナは、既存のモノポールアンテナ長は減るものの、共振周波数は同一になるように作ったものであるが、L、C並列共振によるQ値の上昇により周波数は狭くなる。
【００１４】
従って、一般的ならせん状のアンテナの電気的な特性をVSWR測定して示すグラフと、これをインピーダンス測定データとして示すためのスミスチャートで現わすと、添付の図4に示すように、VSWR値が大きくなるほど、スミスチャートにてインピーダンス値が中心から離れることにより、アンテナの反射損失は大きくなり、バンド幅は狭くなる。
【００１５】
前記の添付の図1、図2に示された構造の従来アンテナのバンド幅はVSWR値が2以下を有する周波数範囲で定位になる。従って、従来アンテナは、VSWR値が5−18間の値を有することになり、スミスチャートのインピーダンス値は、スミスチャート中心にある50Ω値から非常に離れているため、アンテナの反射損失値が大きくことが分かるので狭い周波数を有することが分かる。
【００１６】
更に、前記の従来アンテナ構造において、アンテナで問題になる不平衡条件が改善されなくなってアンテナの効率が劣る不具合もあった。
【発明の開示】
【００１７】
本発明は、前述のような不具合を解決するためになされたものであり、その目的は従来アンテナ構造において、アンテナで問題になる不平衡条件を改善してアンテナの効率を向上させると共に、様々な周波数に対応することができるため、アンテナの多様なサービスによる周波数の移動にすぐ対応できる多重帯域を形成するアンテナ及びその製造方法を提供することにある。
【００１８】
このような本発明の目的は、外周面にネジが形成されたコネクタと、これと一体に形成する円型板と、この円型板の上面に一体に形成された空間を備えた連結部材と、該連結部材の一端に一体に形成する第1ヘリカルアンテナと、中心部が貫通しており、前記第1ヘリカルアンテナの内側に設置されていると共に、前記連結部材の外側を取り囲むように設置される誘電体と、そして前記第1ヘリカルアンテナの外部にインサートモールディングされる被覆体を含んでなされる多重帯域型アンテナの構成により達成される。
【００１９】
前記アンテナを具現する方法では、所定の長さ及び直径を有する円筒状の金属棒の外周面にネジが形成するコネクタを形成し、このコネクタの上方向では中心部が貫通された被加工部を有するように加工する第1加工工程と、前記中心部が貫通されて形成した被加工部と、コネクタが隣接する部分に空間を持つ連結部材を形成する第2加工工程と、前記連結部材の空間から所定の間隔が離隔された部分でらせん状の形態を有するようにして第1ヘリカルアンテナ部を形成する第3加工工程と、前記第3加工工程により形成された第1ヘリカルアンテナ部の内側に立設されて中央部が貫通し、上記の連結部材と第1ヘリカルアンテナが始まる部分で外部へ流出され連結部材を取り囲めるようとする誘電体を設ける第4加工工程と、前記第1ヘリカルアンテナの外部に被覆体をインサートモールディングする第5加工工程により形成することを特徴とする多重帯域型アンテナの製造方法により達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好ましい実施例を添付の図面を参照して詳しく説明すると、次のとおりである。
【００２１】
添付の図5aは、本発明の技術が適用された多重帯域型アンテナの製造工程を示すフロー図であり、これに係る本発明では、所定の長さ及び直径を有する円筒状金属棒の外周面にネジが形成するコネクタ10を形成し、該コネクタ10の上方向では中心部が貫通された被加工部12を有するように加工する第1加工工程Ｓ1により形成された加工物、つまり、前記中心部が貫通され形成した被加工部12と、コネクタ10が隣接する部分に第2加工工程Ｓ2により空間13を持つ連結部材14を形成させる。
【００２２】
一方、前記連結部材14の空間13から所定の間隙が離隙された部分で、らせん状の形態を有するようにして、第1ヘリカルアンテナ部15を形成する第3加工工程Ｓ3と、前記第3加工工程Ｓ3により形成された第1ヘリカルアンテナ15の内側に立設されて中央部を貫通し、空間13が形成された連結部材14と第1ヘリカルアンテナ15が始まる部分が外部へ流出され、連結部材14を取り囲めるようとする第4加工工程Ｓ4により誘電体20を設置する。
【００２３】
前記誘電体20設置の後に、第1ヘリカルアンテナ15の外部に被覆体30をインサートモールディングする第5加工工程Ｓ5によりアンテナを製造する。
【００２４】
別の方法としては、添付の図5bに示すように、 本発明は、所定の長さ及び直径を有する円筒状金属棒の外周面にネジが形成するコネクタ10を形成し、該コネクタ10の上方向では中心部が貫通された被加工部12を有するように加工する第1加工工程Ｓ1により形成された加工物において、被加工部12をらせん状の形態を有するようにして第1ヘリカルアンテナ15を形成する第3加工工程Ｓ3を遂行した後、円状板17と一体に形成された第1ヘリカルアンテナ15の始まる部分と隣接する部分に第2加工工程Ｓ2により空間13を有する連結部材14を形成する。
【００２５】
前記第3加工工程Ｓ3により形成された第1ヘリカルアンテナ15の内側に立設されて中央部を貫通し、空間13が形成された連結部材14と第1ヘリカルアンテナ15が始まる部分が外部へ流出され連結部材14を取り囲む第4加工工程Ｓ4により誘電体20を設置する。
【００２６】
前記誘電体20設置の後に、第1ヘリカルアンテナ15の外部に被覆体30をインサートモールディングする第5加工工程Ｓ5によりアンテナを製造する。
【００２７】
その一方、本発明の他の実施例のアンテナ製造方法としては、添付の図10aに示すように、前記被覆体30をインサートモールディングの前に、前記第3加工工程Ｓ3により形成された誘電体20の内側に第2ヘリカルアンテナ40を設ける工程を含む製造方法と、添付の図10bに示すように、前記被覆体30をインサートモールディング後の組立物にホイップアンテナ50を設ける工程を含む多重帯域を形成するアンテナの製造方法を使用することができる。
【００２８】
本発明の更に他の製造方法としては、前記第1ヘリカルアンテナ15の内側に設置される第2ヘリカルアンテナ40の外面に誘電体をコーティングする方法と、添付の図10cに示すように、前記第2ヘリカルアンテナ20を設けて、被覆体30をインサートモールディングの後、中央部を貫通するホイップアンテナ50を設けるか、または添付の図10dに示すように、前記ホイップアンテナ50の一側の終端に第3ヘリカルアンテナ60を付設させるアンテナ製造方法を使用することもできる。
【００２９】
かつ、前記インサートモールディングによる被覆体30をキャップとして構造を変更させてアンテナの組立ての手間と作業の便利さが得られるようにすることもできる。
【００３０】
前記方法により製造されたアンテナは、従来アンテナ構造において、アンテナにおいて問題になる不平衡条件を改善して、アンテナの効率を向上させると共に、様々な周波数に対応することができるため、アンテナの多様な環境による周波数の移動にすぐ対応できる効果がある。
【００３１】
一方、本発明の別の方法として、第2加工工程Ｓ2を行った後、第3加工工程Ｓ3を遂行する工程を、第3加工工程Ｓ3を行った後、第2加工工程Ｓ2を遂行するように工程手順を変更しても差し支えない。その理由は、加工の使用勝手性により加工手順を決めるためである。
【００３２】
前記のような本発明の製造方法により製造された多重帯域型アンテナの構造を説明すると、次のとおりである。
【００３３】
添付の図6は、本発明の技術が適用されたアンテナの構造を示す斜視図であり、これによると、本発明の技術が適用された多重帯域型アンテナ1は、外周面にネジが形成されたコネクタ10と一体に円状板17を形成し、その上面には空間13が形成された連結部材14を形成し、該連結部材14の終端には第1ヘリカルアンテナ15が一体に形成するものの、第1ヘリカルアンテナ15内側に埋設されつつ中心部を貫通した誘電体20が設けられる。
【００３４】
前記誘電体の設置構造は、添付の図5〜図7に示すように、アンテナの製造方法の第3加工工程Ｓ3により形成された第1ヘリカルアンテナ15の内側に立設されて中央部を貫通し、空間13が形成された連結部材14と第1ヘリカルアンテナ15が始まる部分が外部へ流出され連結部材14を取り囲むようにして設置された構造であり、第1ヘリカルアンテナ15の外部に被覆体30をインサートモールディングしてなされた構造である。
【００３５】
一方、前記連結部材14と第1ヘリカルアンテナ15が始まる部分へ流出され連結部材14を取り囲めるようとする誘電体20を形成させる理由は、インサートモールディングの際、被覆体30が空間13へ収納して、該インピーダンス変成器を形成する空間13が埋め立てられることを防止するためである。
【００３６】
前記のような構造、たとえば、添付の図5a,5bのように、シングルバンド(Single-Band)を有する本発明によるアンテナの作用効果を説明すると、外周面にネジが形成されたコネクタ10は、ハウジングに固定設置され、円状板17は垂れを防ぐ役割を果たす。
【００３７】
他方、連結部材14の一部を切り間引いて第1ヘリカルアンテナ15と円状板17との間に形成された空間13がインピーダンス変成器となる。
【００３８】
これを更に具体的に説明すれば、添付の図9aは、図7において連結部材14に第1ヘリカルアンテナ15が一体に形成された構造物の電気的な特性をVSWR測定して表したグラフであり、図9bは、連結部材14と第1ヘリカルアンテナ15とが一体に形成された構造物のインピーダンス測定データを示すためのスミスチャートであり、本発明のアンテナは空間13が形成された部分が直列インダクタンス効果が著しく、つまりこの部分がインピーダンス変成器となる。
【００３９】
前記第1ヘリカルアンテナ15長に応じて、インピーダンス変化はあるものの、一般的に帯域幅は構造物により決まることになるため、へりカルの容量成分（キャパシタンス成分）は、給電部分の変形により始期インピーダンスダンスマーチング段階で広帯域特性を有することになる。
【００４０】
実際に、直列インダクタンス効果の向上は、一般的にヘリカルアンテナで示されるインピーダンス変成器とヘリカルアンテナとの間で表す直列キャパシタンス効果が減少したことと同様である。
【００４１】
従ってこのことから、空間で共振が発生することがわかり、実際に前記構造物による結果につき説明すれば、次のとおりである。
【００４２】
アンテナの共振回路が、一般的に並列共振を起こす時Ｑ値（損失のあるリアクタンス素子または共振回路の良好さ）が著しく大きくなることによって、バンド幅は更に小さくなる。
【００４３】
しかしながら、このような本発明において、構造物の構造を分布常数型回路に換算して給電点から眺めた入力インピーダンスが直列共振を起こしたら、広い周波数帯域で所望のバンド幅が得られることがわかる。
【００４４】
一方、インピーダンス変成器により一般的な特性である並列共振を直列共振に変調させることは、ヘリカルアンテナの固有キャパシタンス値を、構造物を使用して直列インダクタンスで相殺させ、純粋抵抗値のみ有するアンテナに誘導するからである。
【００４５】
この際、添付の図8に示すように、給電部と並列共振との間に小さいＲと大きいＣの並列構造として等価化できる変成器を挿入することにより、並列共振と変成器内のＣとらせん状のエレメントＬとの直列共振特性を示すことで、二重共振による中心周波数の隣接周波数が直列共振周波数となる。
【００４６】
従って、隣接周波数の共振により周波数と利得とが全て向上される。これはＬ、Ｃ並列共振によるＱ値の上昇を直列共振で補償することにより、バンド幅が広くなっていることを意味する。
【００４７】
一方、前記空間13の大きさに応じて等価回路から変成器内のＣ値が調整されることにより、中心周波数と隣接した直列共振周波数を流動的に調整することができ、これは要求される帯域幅に従って整合回路と関係なしに変成器内のＣ値により使用自在なバンド幅の範囲を調整することができ、また第1ヘリカルアンテナの面積を広く形成してバンド幅を調節することもできる。
【００４８】
その一方、添付の図5a、5bの構造を有するアンテナにおいて、添付の図10bに示すように、第1ヘリカルアンテナ15の内側に複合的にホイップアンテナ50を挿設して第1ヘリカルアンテナ15の中心を貫通するように設けると、構造物の下部で接点が形成され共振特性に変化を与えることになって所望の周波数及び利得が得られる。
【００４９】
このことは、前記第1ヘリカルアンテナ15だけが挿設され空間を形成させる固定構造物にホイップアンテナ50を挿入し、共振特性に変化を与える理由は、ホイップアンテナ50の給電となると共に、ヘリカルアンテナへ同時給電されることから、ホイップアンテナ50とヘリカルアンテナとの間にカップリング効果に応じてインピーダンス変成器による直列共振特性とらせん状のエレメントとによる並列共振特性ともに影響を及ぼして小量のＱ値の減少を招くようになる。
【００５０】
ヘリカルアンテナに連結設置されたホイップアンテナの位置に沿った利得比較を考察する。
【００５１】
1．  ホイップアンテナをヘリカルアンテナから引き出した場合の周波数による利得比較
周波数(MHz)    従来アンテナ(dBm)  本発明(dBm)    利得比較(dB)
-----------------------------------------------------------------
822          −20.64          −19.86          ＋0.78
851          −21.17          −21.15          ＋0.02
867          −20.53          −20.37          ＋0.16
898          −20.87          −20.70          ＋0.170
【００５２】
2．ホイップアンテナをヘリカルアンテナに入れた場合の周波数による利得比較
周波数(MHz)    従来アンテナ(dBm)    本発明(dBm)    利得比較(dB)
-----------------------------------------------------------------
822        −19.31          −19.22          ＋0.09
851        −20.53          −20.25          ＋0.28
867        −19.56          −19.32          ＋0.24
898        −19.93          −19.93          ＋0.00
【００５３】
これによって、本発明は既存のアンテナを変形せず、固定構造物のみを変形して実際にモノポール(MONOPOLE)アンテナ及びダイポール(DIPOLE)アンテナの一般的特性である並列共振を直列共振に補償して、その周波数を拡張することができるものである。
【００５４】
実際に、直列インダクタンス効果の増加は、一般的にらせん状のアンテナで示される固定構造物とらせん状のアンテナとの間に現わす直列キャパシタンス効果が減少したことと同様である。
【００５５】
通常のアンテナ構造において、使用周波数の範囲が広くなると利得は減少し、使用周波数の範囲が減少すると利得は上がるのに反し、本考案は周波数範囲(幅)が広くなると利得が上がり、周波数のバンド幅が減少すると利得が下がるということが、従来構造のアンテナと本考案との格段な効果の差異と言える。
【００５６】
一方、添付の図10aは、本発明である多重帯域を形成するアンテナの他の構造を示す断面図であり、前記円状板17に一側端が接地され、その他側端は自由端を形成しつつ誘電体20の内側に第2ヘリカルアンテナ40を設けてなる構造であり、インサートモールディングの際、被覆物が空間へ引き込まれて空間を埋め立てることを防止するために、下方の誘電体を外部へ導出形成させる理由は、第1ヘリカルアンテナ15と第2ヘリカルアンテナ40とが接点にならないようにしながら内側に立設させるからである。
【００５７】
その一方、前記第1ヘリカルアンテナ15の内側に設ける第2ヘリカルアンテナ40の外面に誘電体からなるコーティング層を更に形成させることができ、この際コーティング層は、第1ヘリカルアンテナ15と第2ヘリカルアンテナ40との接点をより確かめに防止することができるようになるからである。
【００５８】
添付の図10bに示すように、第1ヘリカルアンテナ15の内側に第2ヘリカルアンテナ40を設けてデュアルバンド(Dual-Band)を形成する本発明の一実施例であるアンテナの作用効果は、図11aと図11bに示すように、周波数800MHz-900MHzでは、VSWRが2以下の帯域で230MHzバンド幅を有し、周波数1800MHz-1900MHzでは250MHzバンド幅を有している。
【００５９】
一方、添付の図10cに示すように、第1ヘリカルアンテナ15の内側に第2ヘリカルアンテナ40を設けてその中心部を貫通するホイップアンテナ50を設けた構造において、ヘリカルアンテナに電気的に連結されるホイップアンテナの位置に沿った利得比較を考察する。
【００６０】
1．  ホイップアンテナをヘリカルアンテナから引き出した場合の周波数による利得比較
周波数(MHz)  従来アンテナ(dBm)  本発明(dBm)  利得比較(dB)
-------------------------------------------------------------
890          −7.72          −46.58        ＋1.14
960          −47.69        −46.72        ＋0.97
1710        −52.37          −51.89        ＋0.48
1880        −53.17          −51.85        ＋1.32
【００６１】
2．ホイップアンテナをヘリカルアンテナに入れた場合の周波数による利得比較
周波数(MHz)  従来アンテナ(dBm)  本発明(dBm)  利得比較(dB)
-----------------------------------------------------------
890       −49.69          −49.15        ＋0.54
960       −50.52          −49.80        ＋0.72
1710      −54.69          −54.34        ＋0.35
1880      −56.72          −55.22        ＋1.5
【００６２】
これによって、本発明の一実施例の構造を有するアンテナは、第1ヘリカルアンテナのみを設けた場合よりも向上したバンド幅を有していることがわかり、またこれもやはり既存のアンテナを変形せず、固定構造物のみを変形して、実際にモノポール(MONOPOLE)アンテナ及びダイポール(DIPOLE)アンテナの一般的特性である並列共振を直列共振に補償して、その周波数を拡張することができるものである。
【００６３】
添付の図10dに示すように、前記被覆体30をインサートモールディング後の中央を貫通するホイップアンテナ50の設置及びホイップアンテナの上部に第3ヘリカルアンテナ60を付設させて、トリプルバンド(Triple-Band)を形成する本発明の他の一実施例であるアンテナの作用効果は、図12aと図12bに示すように、VSWR値が2以下で800MHz-900MHz間に140MHzバンド幅を有し、1800MHz-1900MHzと1885MHz-2200MHzで700MHzのバンド幅を有する。
【００６４】
一方、ヘリカルアンテナに連結設置されたホイップアンテナの位置に沿った利得比較を考察する。
【００６５】
1．  ホイップアンテナをヘリカルアンテナから引き出した場合の周波数による利得比較
周波数(MHz)  従来アンテナ(dBm)  本発明(dBm)  利得比較(dB)
-----------------------------------------------------------
824          48.19          −47.47        ＋0.72
894          −47.98        −47.47        ＋0.51
1750        ‐53.21        −53.08        ＋0.13
1870        −53.22        −51.75        ＋1.47
1885        −59.69        −58.75        ＋1.25
2200        −59.42        −58.35        ＋1.07
【００６６】
2．ホイップアンテナをヘリカルアンテナに入れた場合の周波数による利得比較
周波数(MHz)  従来アンテナ(dBm)  本発明(dBm)  利得比較(dB)
---------------------------------------------------------------
824        −50.65         −50.22        ＋0.43
894        −51.05         −50.39        ＋0.66
1750        −55.46        −55.04        ＋0.42
1870        −54.92        −53.62        ＋1.3
1885      −60.18          −59.01        ＋1.17
2200        −60.07        −59.09        ＋0.98
【００６７】
これによって、本発明の他の一実施例の構造を有するアンテナも、前者にて説明したシングルバンド及びデュアルバンドを形成するアンテナのように一般的なトリプルバンドを形成するアンテナよりも向上したバンド幅を有することがわかり、実際にモノポール(MONOPOLE)アンテナ及びダイポール(DIPOLE)アンテナの一般的な特性である並列共振を直列共振に補償して、その周波数を拡張することができるものである。
【００６８】
一方、前記トリプルバンドを形成する構造のアンテナを有し、空間の大きさと形を調節して、シングルバンド及びデュアルバンドを形成することもでき、本発明は構造物の空間を変形させることにより、アンテナの共振回路を並列共振から直列共振に変換されることで、一般的に中心周波数で並列共振を起こす任意のアンテナを、既存よりも2−3倍以上の使用周波数の範囲が得られ、かつ、利得も向上する。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
このような本発明の多重帯域型アンテナ及びその製造方法によると、ヘリカルアンテナとコネクタとが一体に形成するその間にインピーダンス変成器を形成する空間13が形成された連結部材14を一体に形成し、前記ヘリカルアンテナ及び連結部材の内、外部を取り囲む誘電体の設置構成と、そして前記誘電体の内側中心に別のヘリカルアンテナ及びホイップアンテナを設置する構成を通じて、従来アンテナ構造において問題になる不平衡条件を改善し、多様の周波数に対応できるようにすることにより、アンテナの効率を向上させ、かつアンテナの様々のサービス(環境)による中心周波数の移動にすぐ対応できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】図1は、一般的なアンテナの構造を示す断面図である。
【図２】図2は、一般的なアンテナの構造を示す断面図である。
【図３】図3は、一般的な円筒状の構造物にヘリカルアンテナを設ける際の等価回路図である。
【図４ａ】図4aは、従来円筒状の止め具にヘリカルアンテナを設けた後、電気的な特性をVSWR測定して表したグラフである。
【図４ｂ】図4bは、従来円筒状の止め具にヘリカルアンテナを設けた後、インピーダンス測定データを示すためのスミスチャートである。
【図５ａ】図5aは、本発明の技術が適用された多重帯域型アンテナの製造工程を示す順序図である。
【図５ｂ】図5bは、本発明である多重帯域型アンテナの他の製造工程を示す順序図である。
【図６】図6は、本発明であるアンテナの構造を示す斜視図である。
【図７】図7は、本発明の要部である連結部材と誘電体の結合構造を示す断面図である。
【図８】図8は、図7において連結部材と第1ヘリカルアンテナとが一体に形成した構造物の等価回路図である。
【図９】図9aは、図7において連結部材と第1ヘリカルアンテナとが一体に形成した構造物の電気的な特性をVSWR測定して表したグラフであり、図9bは、連結部材と第1ヘリカルアンテナとが一体に形成された構造物のインピーダンス測定データを示すためのスミスチャートである。
【図１０ａ】図10aは、本発明の他の実施例のアンテナ構造を示す断面図である。
【図１０ｂ】図10bは、本発明の他の実施例のアンテナ構造を示す断面図である。
【図１０ｃ】図10cは、本発明の他の実施例のアンテナ構造を示す断面図である。
【図１０ｄ】図10dは、本発明の他の実施例のアンテナ構造を示す断面図である。
【図１１】図11aは、連結部材と第1ヘリカルアンテナとが一体に形成された構造物に第2ヘリカルアンテナを設けた後、電気的な特性をVSWR測定して表したグラフであり、図11bは、連結部材と第1ヘリカルアンテナとが一体に形成された構造物に第2ヘリカルアンテナを設けた後のインピーダンス測定データを示すためのスミスチャートである。
【図１２】図12aは、第2ヘリカルアンテナが設けられた構造物に第3ヘリカルアンテナを設けた後、電気的な特性をVSWR測定して表したグラフであり、図12bは、第2ヘリカルアンテナが設けられた構造物に第3ヘリカルアンテナを設けた後のインピーダンス測定データを示すためのスミスチャートである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2005536088.tif 000020
【図２】
2005536088.tif 000021
【図３】
2005536088.tif 000022
【図４ａ】
2005536088.tif 000023
【図４ｂ】
2005536088.tif 000024
【図５ａ】
2005536088.tif 000025
【図５ｂ】
2005536088.tif 000026
【図６】
2005536088.tif 000027
【図７】
2005536088.tif 000028
【図８】
2005536088.tif 000029
【図９】
2005536088.tif 000030
【図１０ａ】
2005536088.tif 000031
【図１０ｂ】
2005536088.tif 000032
【図１０ｃ】
2005536088.tif 000033
【図１０ｄ】
2005536088.tif 000034
【図１１】
2005536088.tif 000035
【図１２】
2005536088.tif 000036
【国際調査報告】
2005536088.tif 000037
2005536088.tif 000038