(57)【要約】【課題】電波を受信するのに、簡単な構造でしかも小型に実現するために整合回路がなく広帯域特性もつモノポールアンテナを提供することを目的とする。【解決手段】外部導体６と中心導体５よりなる同軸状のアンテナエレメント１の片側を短絡し、短絡側と異なる前記同軸中心導体５を接地し、接地４側の外部導体６にアンテナ出力端子３を有し、使用する周波数の１／４波長より短い長さＬでアンテナを実現している。本構成によって、使用する下限周波数の１／４波長より短いアンテナエレメント長でアンテナ出力インピーダンスを広帯域に所要の出力インピーダンスに整合し、外部導体６より効率よく電波を輻射する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波を放射する外部導体と中心導体よりなるアンテナエレメントの片側を電気的に短絡し、前記アンテナエレメントの短絡されていない側より前記中心導体を接地し、接地側の前記外部導体終端部にアンテナ出力端子を備えたモノポールアンテナ。
【請求項２】
外部導体と中心導体を同軸状に構成し、アンテナ出力端子を接続する摺動接続部を持つ出力リングと、絶縁リングと、アンテナ収納ケースを備えた請求項１に記載のモノポールアンテナ。
【請求項３】
平板に凹みをもたせた導電板と、中心導体と絶縁用誘電体よりなる被覆線と、前期導電板の一方の端が前記平板の凹みに添わせた前期被覆線と短絡接続され、前記被覆線の他方の端を接地し、導電版の他方の端にアンテナ出力端子備えた請求項１に記載のモノポールアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＵＨＦ帯のテレビ電波を受信するのに用いられ、広帯域で高利得の特性を小型で実現するモノポールアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のモノポールアンテナとしては、広帯域高利得周波数特性を得る為に１／４波長前後よりなる金属棒または金属板よりなるアンテナエレメントと、接続端子インピーダンスに整合せしめる整合回路とで構成しているものがあった（例えば、特許文献１参照。）。図７は前記特許文献１に記載されている従来の受信装置を示すものである。図７において、アンテナエレメント１は金属の線状形状をしており整合回路２を介してアンテナ接続端子３に高利得周波数特性に必要なインピーダンスに変換していた。整合回路には、インダクタンスＬおよびコンデンサＣよりなる２段ローパスフィルタをもちいることで、広帯域周波数特性を実現させていた。なお、アンテナ工学の一般文献に見られるユニポールアンテナの名称はモノポールアンテナと同義語である。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−２５２７９１号公報（第４頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記従来の構成では、４７０ＭＨｚから７７０ＭＨｚで送られる広帯域のＵＨＦ帯のテレビ電波を受信する場合にアンテナエレメントのアンテナインピーダンスを広帯域に整合できず、アンテナのエレメント長さの調整構造を備えたり、必要とする利得を得る為に下限周波数に近い１／４波長の長さを必要とする等の課題を有したりしていた。また、整合回路をアンテナエレメントの接地端子側に持たせるには、回路基板および保持構造が必要であり取扱いの容易性と製造価格においても課題を有していた。
【０００５】
また、近年移動体の携帯無線機器の小型化とともに、アンテナの収納性および着脱性が悪く機器筐体より大きく飛び出す課題を有していた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、アンテナエレメントを単純な構造で実現することにより、必要とする周波数帯域の下限周波数の１／４波長よりも短い長さのアンテナを実現し、整合回路を必要としない小型モノポールアンテナを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明のモノポールアンテナは、外部導体と中心導体よりなる同軸状のアンテナエレメントの片側を短絡し、短絡側と異なる前記同軸中心導体を接地し、接地側の外部導体にアンテナ出力端子有し、使用する周波数の１／４波長より短い長さでアンテナを実現している。
【０００８】
本構成によって、使用する下限周波数の１／４波長より短いアンテナエレメント長のアンテナ輻射インピ−ダンスを、接地された中心導体の作用によりアンテナ出力インピーダンスを広帯域に所要の出力インピーダンスに整合するため、整合回路を必要とせず外部導体より効率よく電波を輻射する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるモノポールアンテナの構成図である。図１において、図７と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００１１】
図１においてアンテナエレメント１は外部導体６と中心導体５によって同軸構造を有し同軸先端部の一方が電気的に短絡され、短絡されていない側の同軸端の外部導体端をアンテナ出力端子３とした構造よりなる。また、誘電体７は中心導体を支える役割がある。
【００１２】
かかる構成によるアンテナエレメントの出力インピーダンスＺａは、図２（ａ）に示すように外部導体によるアンテナ放射インピーダンスＺｂと終端が短絡された同軸インピーダンスＺｃを並列接続した特性とすることにより説明できる。外部導体６のアンテナインピーダンスＺｂは長さＬが１／４波長の周波数で凡そ２３オーム程度で周波数が高いと誘導性示し、周波数が低いと容量性を示す特性であり、一方が終端短絡された長さＬの同軸インピーダンスＺｃは電気的実行長が１／４波長の場合に開放であり周波数が高いと容量性を示し周波数が低いと誘導性を示す。図２（ｂ）はインピーダンスＺｂ、Ｚｃの変化特性図であり周波数ＦＬは同軸長Ｌが１／４波長を示す長さとなる。図２〈ｂ〉に示された特性のＺｂおよびＺｃの並列接続の求められるＺａは、周波数ＦＬより低い周波数では容量性と誘導性が打ち消されるだけでなく接続インピーダンスの７５オームに近づく作用があり、周波数ＦＬより高い周波数でもアンテナインピーダンスを７５オームに近づける効果がある。これは図３に示すようにリアクタンス素子よりなる逆Ｌ回路のインピーダンス変換作用によるものである。
【００１３】
図４は本発明による実施例のアンテナ出力特性例と単純な整合回路を持たない線状アンテナ特性例を、７５オームの基準インピーダンスとするスミスチャートに示している。スミスチャートの中心に近い周波数特性領域が如何に広いかが、アンテナの広帯域周波数特性の良さを示している。
【００１４】
たとえば、ＵＨＦ周波数をＦＬ＝６００ＭＨｚとすれば、アンテナエレメント長Ｌは光速／周波数で計算でき、Ｌ＝１２．５ｃｍとなる。アンテナエレメント長Ｌが１２．５ｃｍの例では、ＶＳＷＲ＝２内の円内にテレビ電波周波数である４７０ＭＨｚから７７０ＭＨｚが収まっており小型で周波数特性が良いことを示している。
【００１５】
従来例のＬ、Ｃ２段のローパスフィルタの整合器の例では、２３オームのインピーダンスを７５オームに図３の原理に基く変換させる作用を利用していたが、整合周波数帯域幅に限界が合った。
【００１６】
従来例による線状アンテナでは、１／４波長に相当する周波数より低ければ、アンテナインピーダンスが７５オームより大きく離れていたが、本実施の形態のモノポールアンテナでは７５オームに近づき、アンテナが小型にできる。
【００１７】
なお、誘電体７はその誘電率の違いにより帯域幅および中心周波数に変化が生ずるが、アンテナエレメント長Ｌを適切に選ぶことにより必要特性を得ることができる。また、中心導体が機構的に保持できる場合には本実施例に必要不可欠のものではない。
【００１８】
さらに、本実施の形態において外部導体６は、金属パイプ以外に金属線からなるメッシュ状の編素線を用いてもよく、この場合、機構的に柔軟性を持たせることができる。
【００１９】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２におけるモノポールアンテナの構成図である。
【００２０】
図５において、図１および図７と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。図５において、出力リング８は外部導体６と摺動部をもち、アンテナを収納時にアンテナエレメント１をアンテナ収納ケース１１に導くとともにアンテナ動作時はアンテナ出力端子３とアンテナエレメント１との電気的接続の役割を果す。外装ケース１０は金属導体で構成される場合はアンテナ接地板としての動作をし、外装ケース１０が非導電性の場合にはアンテナ収納ケース１１が接地４となる。外装ケース１０とアンテナ収納ケース１１はいずれも接地接続板１６によってアンテナエレメント１の中心導体５と接続した構造である。
【００２１】
かかる構成によれば、携帯機器などの移動体機器で電波を受信しない場合に、小型で機器に不要な突起部がなくなり信頼性と取扱いし易くすることができる。
【００２２】
なお、本実施例の形態において、アンテナエレメント１を機器装置の内部にアンテナ収納ケースを設けたが、アンテナ出力端子側をコネクタ構造として機器装置と分離し取り外せる構造にしても良い。
【００２３】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３におけるモノポールアンテナの構成図である。
【００２４】
図６において、図１および図７と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。図６において、図１における外部導体６は幅Ｗ長さＬの長さ方向に凹みを持つ導電板１２に置き換わっており、凹み部に添わせた中心導体１３と絶縁用誘電体１４よりなる被覆線１５は前記導電板１２とお互いの端部で短絡接続されている。前記被覆線１５は短絡接続部と異なる側で接地４に接続し、前記導電板１２の被覆線との短絡接続部と異なる一方の端部よりアンテナ出力端子を備えた構造である。
【００２５】
凹みに沿わせた被覆線１５の中心導体１３は導電板１２の幅より十分小さく、しかも凹みに落ち込んでいることより、中心導体１３より外部に電磁放射されること無く、接地側より見た導電板１２と被覆線１５のインピーダンスの周波数特性は、実施形態の１の同軸と同じである。また外部導体６と導電板１２は外形が異なるが、導電板の幅Ｗを同軸直径より少し大きくすれば、同様の電波の放射特性が得られる。
【００２６】
かかる構成によれば実施形態１の外部導体６と中心導体５が導電板１２と被覆線１５と置き換わることにより、導電板で得られるアンテナ出力インピーダンスは実施の形態１で説明した同様の作用が起こり、利得の高い特性が得られるとともに、使用する下限周波数の１／４波長より短い長さＬのモノポールアンテナを実現することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように本発明のモノポールアンテナによれば、アンテナエレメントとアンテナ出力端子との間に設けていた整合回路を必要とせず、しかも広帯域の周波数で使用でき、また使用する周波数の下限の１／４波長の長さより小型の特性の良いアンテナを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるモノポールアンテナの構成図
【図２】本発明の実施の形態１の特性説明図
【図３】本発明の実施の形態１の出力インピーダンス説明図
【図４】本発明の実施の形態１と線状アンテナの特性比較図
【図５】本発明の実施の形態２におけるモノポールアンテナの構成図
【図６】本発明の実施の形態３におけるモノポールアンテナの構成図
【図７】従来のモノポールアンテナの構成図
【符号の説明】
１  アンテナエレメント
２  整合回路
３  アンテナ出力端子
４  接地
５  中心導体
６  外部導体
７  誘電体
８  出力リング
９  絶縁リング
１０  外装
１１  アンテナ収納ケース
１２  導電板
１３  中心導体
１４  絶縁誘電体
１５  被覆線
１６  接地接続板
【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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【図７】
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