(57)【要約】【課題】  短波帯や超短波帯及び極超短波帯通信に用いられるアンテナは、電波伝搬の観点から比較的高所に設置されていることから、雷撃を受ける確率の高い状態になっている。室内に同軸ケーブルの中継コルクターを設けて同軸ケーブルを切り離す手段を講じることによって、送受信機だけは被害を免れることが可能と成るが、同軸ケーブルやアンテナの損傷を回避することはできないものである。【解決の手段】  アンテナのマストの頂部付近に２本の放射器（１）（２）を一直線状に突設する半波長ダイポールアンテナにおいて、放射器を含む垂直面か、又は、この放射器に近接する垂直面内に、ファラデーケージ効果を有するように、線材及び棒材又はパイプ材等を用いて、放射器の直線方向に長い短形状の金属枠で、放射器の外枠を取り囲むように配設し、この金属枠に止着した地線を、大地に埋設した接地極に連結したアンテナの避雷装置を提供する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナのマストの頂部付近に２本の放射器を左右又は上下に一直線状に突設して成る半波長ダイポールアンテナにおいて、放射器を含む垂直面か、又は、この放射器に近接する垂直面内に、線材及び棒材又はパイプ材等を用いて、放射器の一直線方向と平行に配設した杆を長辺とする短形状の金属枠にて、放射器の外側を取り囲むようにしてファラデーケージを構成し、この金属枠に連結した地線を大地に埋設した接地極に止着して成るダイポールアンテナにおける避雷装置。
【請求項２】
２本の放射器を左右に一直線状に水平に設けた、水平偏波の半波長ダイポールアンテナにおいて、放射器を含む垂直面か又は放射器に近接する垂直面内に、放射器の外側を取り囲むように横に長い短形状の金属枠を配設し、この金属枠の横に配列する長辺の杆の長さを１波長の長さとし、縦に配列する短辺の杆の長さを半波長の長さとしたことを特徴とする請求項１記載のダイポールアンテナにおける避雷装置。
【請求項３】
２本の放射器を上下に一直線状に水直に設けた、水直偏波の半波長ダイポールアンテナにおいて、放射器を含む垂直面か又は放射器に近接する垂直面内に、放射器の外側を取り囲むように縦に長い短形状の金属枠を配設し、この金属枠の縦に配列する長辺の杆の長さを１波長の長さとし、横に配列する短辺の杆の長さを半波長の長さとしたことを特徴とする請求項１記載のダイポールアンテナにおける避雷装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】
【０００１】  本発明は無線設備である送受信機や同軸ケーブル及びアンテナ等を保護するために、雷の直撃による被害を回避すると共に、双方向に指向性を有するアンテナ装置を提供しようとするものである。
【背景技術】
【０００２】  通常、衛星放送等の受信を目的とすアンテナを除いて、短波帯や超短波帯及び極超短波帯並びにマイクロ波帯通信に用いられるアンテナは、電波伝搬の観点から比較的高所に設置されているから、雷撃を受ける確率の高い状態になっている。【０００３】  従来より無線設備を雷撃から保護するための一手段として、アンテナマストの先端に避雷針を取り付け、この避雷針に接続した鬼撚銅線を接地極に繋ぎ、この接地極を地下に埋設するという、通常の避雷装置を採用しているものであるが、特に冬季雷は必ずしも避雷針に落ちるとも限らず、横向きや上向き放電でアンテナに落雷する蓋然性も高い。【０００４】  こうしたアンテナへの雷撃によって導かれた雷電流から送受信機を保護するため、同軸ケーブルと送受信機との間に同軸避雷器を介在させて雷サージの吸収を計ったものであるが、同軸避雷器が雷サージを完全に吸収できるとは限らないものである。【０００５】  半波長ダイポールアンテナの長さは、電波の波長λの１／２の長さの導電杆を中央で分割して放射器（１）（２）と成し、この放射器（１）（２）の内端に同軸ケーブル（３）を接続したものであり、一対の放射器（１）（２）を図１に示す如く水平状で且つ一直線状に配設されているものを水平偏波のダイポールアンテナと呼び、通常は高いマストに装架してある、一方、垂直偏波のダイポールアンテナは図２に示すように、放射器（１）（２）は上下に垂直で且つ一直線線状に装架しているものである。【０００６】  放射器（１）（２）の内端に接続した同軸ケーブル（３）の端末は室内に引き込んで送受信機に接続してあり、アンテナの放射器を介して送受信を行っているものであるが、ダイポールアンテナは無指向性であるため、水平偏波では、送信時には電波の放射を必要としない真上（上空）や真下（大地）方向にも不要輻射がおこなわれ、又受信時には真上（上空）方向からの雑音を受けやすい欠点を有しているものである。
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  無線によって呼び出す相手局が不特定の場所に設置してある場合や移動局である場合は、無指向性のアンテナは有効であるが、特定の相手方に対して行われる通信は、指向性アンテナを使用する事により、通信回線の信頼性がより一層向上するものである。
【０００８】  又、雷撃による被害を避けるために、室内に同軸ケーブルの中継コネクターを設けて同軸ケーブルを切り離す手段を講じることによって、送受信機だけは被害を免れることが可能となるが、同軸ケーブルやアンテナの損傷を回避することはできない、特に落雷し易いマストの高いアンテナにおいては、補修費用も高所作業であるから、出費も高額となるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  アンテナマストの頂部付近に２本の放射器（１）（２）を左右又は上下に一直線状に突設する半波長ダイポールアンテナにおいて、放射器（１）（２）を含む垂直面か、又は、この放射器（１）（２）に近接する垂直面内に、線材及び棒材又はパイプ材等を用いて、放射器（１）（２）の一直線方向と平行に配設した杆（４ａ）（４ｂ）を長辺とした短形状の金属枠（４）にて、放射器（１）（２）の外側を取り囲むようにしてファラデーケージを構成し、この金属枠（４）に連結した地線（５）を大地に埋設した接地極（６）に止着するようにしたダイポールアンテナの避雷装置を要旨としている。
【００１０】  更に、２本の放射器（１）（２）を左右に一直線状に水平に設けた、水平偏波の半波長ダイポールアンテナにおいても、また２本の放射器（１）（２）を上下に一直線状に垂直に設けた、垂直偏波の半波長ダイポールアンテナに対しても、放射器（１）（２）を含む垂直面か又は放射器（１）（２）に近接する垂直面内に、放射器（１）（２）の外側を取り囲むように放射器（１）（２）の一直線方向に長い短形状の金属枠（４）を配設し、この金属枠（４）の長辺の杆（４ａ）（４ｂ）の長さを一波長の長さとし、短辺の杆（４ｃ）（４ｄ）の長さを、半波長の長さとしたことを特徴とする避雷装置を要旨としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】  本発明の一実施例を示す図面を参照して説明する、図１は水平偏波の半波長ダイポールアンテナの正面図、図２は垂直偏波の半波長ダイポールアンテナの正面図、図３は本発明の避雷装置を具備する水平偏波の半波長ダイポールアンテナの正面図、図４は本発明の避雷装置を具備する水直偏波の半波長ダイポールアンテナの正面図、図５〜図８は金属枠の構成と指向性の関係を示す説明図である。【００１２】  無指向性であるダイポールアンテナに対して、双方向の指向性を付帯させるには、図７で示すように放射器の垂直状の周囲に二次元の金属枠を配設することによって可能となる、尚、指向方向を固定させないために、アンテナの放射器とこの放射器を取り巻く短形状の金属枠をアンテナローテーター等を介して一緒に９０度回動するように成すことによって、放射器の水平面上の範囲では３６０度の全方位に対して指向性を堅持した通信が可能となるものである。【００１３】  即ち、本発明装置を施した水平偏波のダイポールアンテナは図３に示すように、一直線状に左右に水平に配したアンテナの放射器（１）（２）を含む垂直面上に、横に長い短形状の金属枠（４）によって放射器（１）（２）を取り囲むように配設してあり、この金属枠（４）の一辺に地線（５）を止着し、この地線（５）を大地（７）に埋設する接地極（６）に接続するように成すものである。【００１４】  又、垂直偏波のダイポールアンテナに対しては図４に示すように、上下に一直線状に垂直に配したアンテナの放射器（１）（２）に対して、この放射器を取り囲むように縦に長い短形状の金属枠（４）を用い、この金属枠（４）の一辺に地線（５）を止着し、この地線（５）を大地（７）に埋設する接地極（６）に接続するように成すものである。【００１５】  一般にアンテナの放射器の周囲を金属枠で囲った場合は、金属枠が電波を反射して金属枠内に電波を閉じこめてしまうものである、これに対して図６に示すように、一方向を開口した金属枠内に放射器を配設した場合には、点線で示すように、開口した向きの方向にのみ電波を放射する単一指向性のアンテナとなり、また図７に示すように放射器の両面を開口した金属枠にした場合は点線で示すように、金属枠の面に直交する方向を指向する双方向性のアンテナとなる。【００１６】  図８に示すように、上方及び下方部を覆う金属枠を配設した場合は、ほぼ無指向性のアンテナとなる。【００１７】  従来からアンテナの放射器の周囲に金属枠を配設することは、インピーダンス整合や電波の放射効率の観点から疑問視されていたが、出願人が雷対策のためにファラデーケージの実験を繰り返している中で、金属枠（４）の形状と大きさを決めるにあたり、水平偏波の半波長ダイポールアンテナでは、放射器（１）（２）に対して上下に配列した長辺の杆（４ａ）（４ｂ）までの間隔を夫々１／４波長とし、総長１／２波長の長さを有する左右に配列させた短辺の杆（４ｃ）（４ｄ）と、又、上下の長辺の杆（４ａ）（４ｂ）の長さを１波長の長さとした、横長の短形の金属枠（４）とすることによって、インピーダンス整合と利得の向上が計られることを確認した。【００１８】  図３に示す水平偏波の半波長ダイポールアンテナに設ける金属枠（４）の形態��、この金属枠（４）の左右に配列する短辺の杆（４ｃ）（４ｄ）の長さを１／２波長の長さとし、上下に配列する長辺の杆（４ａ）（４ｂ）の長さを、短辺の杆の２倍の１波長の値とした横長の金属枠（４）として配設することによって、放射器（１）（２）より放射される電波に双方向の指向性が付与されると同時に、利得の向上が計られるものとなる。【００１９】  又、図４に示す垂直偏波の半波長ダイポールアンテナに設ける金属枠（４）の形態は、この金属枠（４）の上下に配列する短辺の杆（４ｃ）（４ｄ）の長さを１／２波長の長さとし、左右に配列する長辺の杆（４ａ）（４ｂ）の長さを、短辺の杆の２倍の１波長の値とした縦長の金属枠（４）として配設することによって、前記した水平偏波のダイポールアンテナと同様に、放射器（１）（２）より放射される電波に双方向の指向性が付与されると同時に、利得の向上が計られるものとなる。
【発明の効果】
【００２０】  以上、詳細に説明したところから明らかなように、本発明の半波長ダイポールアンテナの避雷装置は、アンテナの放射器を設置した垂直面上の周囲に、短形状の金属枠を配設する事により、無指向性のアンテナが双方向に指向性をもつアンテナに変わるばかりか、アンテナに指向性を付与させたことによって利得の向上が計られると同時に、放射器に向かう落雷があっても、放射器が雷撃を受ける直前に金属枠が受け止めて、雷電流を地線を通して大地に流してくれるので、雷撃から無線設備を保護するので、本発明によれば記述した従来の問題点を良好に解決できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】水平偏波の半波長ダイポールアンテナの正面図である。
【図２】水直偏波の半波長ダイポールアンテナの正面図である。
【図３】本発明の避雷装置を具備する水平偏波の半波長ダイポールアンテナの正面図である。
【図４】本発明の避雷装置を具備する水直偏波の半波長ダイポールアンテナの正面図である。
【図５】放射器より輻射された電波が金属枠の外側に出ていかないことを説明するための説明図である。
【図６】放射器より輻射された電波が単一指向性となる状態を説明するための説明図である。
【図７】放射器より輻射された電波が双方の指向性となる状態を説明するための説明図である。
【図８】放射器より輻射された電波がほぼ無指向性となる状態を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１‥‥  放射器２‥‥  放射器３‥‥  同軸ケーブル４‥‥  金属枠４ａ‥‥金属枠の長辺の杆４ｂ‥‥金属枠の長辺の杆４ｃ‥‥金属枠の短辺の杆４ｄ‥‥金属枠の短辺の杆５‥‥  地線６‥‥  接地極７‥‥  大地
【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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【図８】
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