(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦長に形成された誘電体基板の表裏両面に、幅広の放射素子と幅狭の給電素子とが長手方向に沿って交互に設けられると共に、表面と裏面では該放射素子と該給電素子が互いに対抗するように配置されて成る上段アンテナと下段アンテナとを備えた二段式アンテナにおいて、
上段及び下段アンテナにおけるそれぞれ表面の給電素子と裏面の給電素子との電気的導通を図り、中心導体が前記上段アンテナの放射素子に接続された上段アンテナ給電用の同軸ケーブルを、下段アンテナにおける誘電体基板の片面に形成された前記放射素子及び給電素子の表面中央を縦断するよう配置して、その上段アンテナ給電用の同軸ケーブルにおける縦断部分の外部導体を、前記下段アンテナの前記放射素子及び給電素子と全区間にわたって半田付けにより電気的接続を図り、下段アンテナの給電素子に下段アンテナ給電用の同軸ケーブルを電気的接続し、前記上段アンテナと下段アンテナにおける各表裏両面の下端部に、各々４分の１波長分岐線と給電素子延長部と外部導体の漏洩電流阻止区間とから成る漏洩電流阻止部を介在させたことを特徴とする二段式アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、垂直軸に沿って上下二段にアンテナを配置して一体的に形成し、それら上下二つのアンテナを使い分け可能とした二段式アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動通信分野では、双方向の通信品質を補償するために、独立した二つのアンテナを使用して電界強度のハイトパターンの影響を軽減するために、上下に配置された二つのアンテナを使い分けてダイバシティ受信、或いは送信をしたりしている。
しかし独立した二本のアンテナを個々に設置すると設置場所が二倍必要であるし、取り付ける手間もそれだけ多くかかる。
そこで従来において、例えば特公平１−５１２０４号公報に記載の如く、上下二段重ねのスリーブアンテナが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来のスリーブアンテナは、円筒状の導体を幾重にも同軸配置した複雑な構造であって、特殊なケーブルや導体を使用しなければ製造できないためコストアップは避けられず、又製作もしずらい。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、構造が簡単で、上段アンテナと下段アンテナがそれぞれ有する性能を充分に発揮させる二段式アンテナの提供を目的として開発されたもので、その構成は、縦長に形成された誘電体基板の表裏両面に、幅広の放射素子と幅狭の給電素子とが長手方向に沿って交互に設けられると共に、表面と裏面では該放射素子と該給電素子が互いに対抗するように配置されて成る上段アンテナと下段アンテナとを備えた二段式アンテナにおいて、上段及び下段アンテナにおけるそれぞれ表面の給電素子と裏面の給電素子との電気的導通を図り、中心導体が前記上段アンテナの放射素子に接続された上段アンテナ給電用の同軸ケーブルを、下段アンテナにおける誘電体基板の片面に形成された前記放射素子及び給電素子の表面中央を縦断するよう配置して、その上段アンテナ給電用の同軸ケーブルにおける縦断部分の外部導体を、前記下段アンテナの前記放射素子及び給電素子と全区間にわたって半田付けにより電気的接続を図り、下段アンテナの給電素子に下段アンテナ給電用の同軸ケーブルを電気的接続し、前記上段アンテナと下段アンテナにおける各表裏両面の下端部に、各々４分の１波長分岐線と給電素子延長部と外部導体の漏洩電流阻止区間とから成る漏洩電流阻止部を介在させたことにある。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明に係わる二段式アンテナの実施例を図面に基づいて説明する。
図１乃至図４は分解図、図５は図１のＶ−Ｖ線端面図、図６は組立図を示し、１は上段アンテナ、２は下段アンテナを示す。
これらは夫々長尺に形成されたガラス、布、ガラス不織布基材エポキシ樹脂等の誘電体基板３の表裏両面に、銅箔等の導体箔４を添設させたものである。
導体箔４において、幅広の部分はアンテナの放射素子４ａであり、幅狭の部分は給電素子４ｂとなっている。
Ｐ，Ｐ・・・は放射素子４ａと給電素子４ｂとの境界部分であって、表面の放射素子４ａには裏面の給電素子４ｂが、また表面の給電素子４ｂには裏面の放射素子４ａが、夫々対向するようにして各素子が配置されて、所謂コリニア・アンテナを成している。
放射素子４ａや給電素子４ｂの素子の長尺方向の長さは、使用する電波の２分の１波長に、誘電体基板３の材質により決まる波長短縮率を乗じた長さになっている。
本例では、１．９ＧＨｚ帯用のアンテナであって、各素子の長尺方向の長さは約４０ｍｍである。
また給電素子４ｂの幅は、前全段の放射素子４ａから後段のそれへ効率よく信号を引き渡すことができるような所望のインピーダンス値を備えるように決められており、本例の場合では約４.５ｍｍにしてある。
放射素子４ａの幅は、放射を効率よく行わせるために、給電素子４ｂよりも大きい所定の値が選ばれ、本例では約１９ｍｍである。
そして表側素子と裏側素子との間隔、即ち誘電体基板３の厚み寸法は１．６ｍｍであり、前記放射素子４ａと給電素子４ｂを構成する導体箔４の厚みは３５ミクロンである。
【０００６】
次に上段アンテナ１について説明する。
上段アンテナ１の表面下端部には、下段アンテナ２から上段アンテナ１側に電流が漏れ込むのを防止するために、上段表側漏洩電流阻止部５が設けられている。
この上段表側漏洩電流阻止部５は、導体箔４により形成された先端開放４分の１波長分岐線５ａと上段給電素子延長部５ｂ、そして後述の上段アンテナ１への給電用の同軸ケーブル６の先端部に設けられた漏洩電流阻止区間Ａとにより形成されている。
この同軸ケーブル６の先端部は段剥きされており、外部導体６ａと中心導体６ｂが露出している。
漏洩電流阻止区間Ａの外部導体６aは、前記給電素子延長部５ｂに沿わせてその全体を半田付けしてあって、広範囲の電気的接続が図られている。
そして同軸ケーブル６の中心導体６ｂは、放射素子４ａと半田付けされており、１ａと１ｂが上段アンテナ１の給電点となる。
一方、上段アンテナ１の裏側下端部には、上段アンテナ１から下段アンテナ２側へ電流が漏れ出すのを防止するため、上段裏側漏洩電流阻止部７が設けられている。
上段裏側漏洩電流阻止部７には、導体箔４により成る先端開放４分の１波長分岐線７ａと上段給電素子延長部７ｂとが設けられている。
分岐線７ａは、表側の分岐線５ａと向きを逆にして設けてある。
前記給電素子延長部５ｂと７ｂとは互いにスルーホール４ｄによって電気的導通が図られている。
【０００７】
次に下段アンテナ２の詳細について説明する。
下段アンテナ２の表側下端部には、上段アンテナ１と同様に、下段アンテナ２から給電用コネクタ１０側に電流が漏れ出すのを防止するために、下段表側漏洩電流阻止部８が設けられている。
この下段表側漏洩電流阻止部８は、導体箔４により形成された先端開放４分の１波長分岐線８ａと、下段給電素子延長部８ｂ、そして後述の下段アンテナ２給電用の同軸ケーブル１１の先端部に設けられた漏洩電流阻止区間Ｂとにより形成されている。
この同軸ケーブル１１の先端部は段剥きされており、外部導体１１ａと中心導体１１ｂが露出している。
漏洩電流阻止区間Ｂの外部導体１１ａは、前記給電素子延長部８ｂに沿わせてその全体を半田付けしてあって、広範囲の電気的接続が図られている。
一方下段アンテナ２の裏側には、ビニル被覆を剥離して外部導体６ａを露出させた前述の同軸ケーブル６が導体箔４の中央を縦断して下段アンテナ２の下方へ延びるように配置されている。
同軸ケーブル６の外部導体６ａにおいて、Ｃは給電素子区間を示し、下段アンテナ２の裏側の給電素子４ｂに対応した部分を示している。
又Ｄは放射素子区間を示し、下段アンテナ２の裏側の放射素子４ａに対応した部分を示している。
これら同軸ケーブルの各給電素子区間Ｃは、その全区間にわたって自体に接する給電素子４ｂと半田１７付けにより接続してあり、また各放射区間Ｄもその全区間にわたり自体に接する放射素子４ａと半田１７付けにより接続してある。
【０００８】
次に下段アンテナ２の裏側下端部に設けられた下段裏側漏洩電流阻止部９について説明する。
下段裏側漏洩電流阻止部９は下段アンテナ２から給電用コネクタ１２側へ漏れ出すのを阻止するもので、導体箔４により形成した４分の１波長分岐線９ａと給電素子延長部９ｂと、外部導体６ａの漏洩電流阻止区間Ｅとにより成る。
漏洩電流阻止区間Ｅの外部導体６ａは、自体に対応する給電素子延長部９ｂに沿わせてその全体を半田付けしている。
尚、同軸ケーブル６の外部導体６ａの外径は３.５ｍｍである。
前記上段及び下段の各アンテナ１,２は、高周波損失の少ない合成樹脂で形成された筒状の樹脂製カバー１３に内蔵され、同軸ケーブル６,１１は夫々樹脂製カバー１３の基端部に設けられたケーブル取出口１４から導出される。
又、樹脂製カバー１３と上下各アンテナ１，２の相互間には、発泡ゴム製の保持部材１５が介在され、各アンテナ１，２は樹脂製カバー１３の中心に保持される。
尚１６はアンテナＦの取付部である。
【０００９】
上記のように形成された二段式アンテナＦを例えば送信用アンテナとして使用する場合の信号の流れについて説明する。
給電用コネクタ１２からの送信信号は上段アンテナ１の給電点１ａ，1ｂに加わる。
この信号は、漏洩電流阻止部７の働きにより、下段アンテナ２の方向へ電流が漏洩することなく、その信号の総てが上段アンテナ１の表面、裏面、夫々の放射素子４ａによって効率よく放射される。
一方、給電用コネクタ１０からの送信信号は、下段アンテナ２の給電点２ａ，２ｂに加わる。
この信号は、漏洩電流阻止部８，９，及び５の働きによって、漏洩電流阻止部８により給電用コネクタ１０の方向へ、漏洩電流阻止部９により給電用コネクタ１２の方向へ、また、漏洩電流阻止部５により上段アンテナ１の方向へ、夫々電流が漏れることなく、その信号の総てが下段アンテナ２の放射素子４ａによって効率よく放射される。
このとき、下段アンテナ２の裏面の中央を縦断する同軸ケーブル６の外部導体６ａは、下段アンテナ２の各放射素子４ａ及び各給電素子４ｂと電気的に接続されて一体となっているから、電波の放射を遮ることなく、むしろ放射素子４ａと共働して電波を効率よく放射するのに寄与している。
上記実施例のアンテナの指向特性を図７の（ａ）乃至（ｄ）に示す。
図に明示されているように、上段アンテナ１、下段アンテナ２の各々が垂直方向に対しては鋭く、水平方向に対しては均一した指向特性を示すと共に、両アンテナ相互間の３０ｄＢ以上といった高いアイソレーションの確保も可能となった。
【００１０】
前記実施例は基地局に設置した場合、及び移動体に設置した場合であっても、電界強度のハイトパターンに応じて切り換えられるダイバシティ受信（送信も含む）用としても好適に利用できることは勿論である。
上下各アンテナは、誘電体基板に両面からプレス成形された金属板を接着することによって形成したり、両面プリント基板を採用するなど適宜変更できる。
又、同軸ケーブルの外部導体に導電性のパイプ状のものを利用することによって量産時の性能の安定化を図ることもできる。
更に、同軸ケーブル６の導出部分は、樹脂製カバーの側方から引き出すばかりでなく、樹脂製カバーの下端面から引き出してもかまわないし、導出部分は樹脂製カバーに直付けしたコネクタに接続するようにしても差し支えない。
又、実施例では、同軸ケーブル６の外部導体６ａを 各放射素子４ａ及び各給電素子４ｂとの電気的接続に半田付けを例示したが、その他に導電性接着剤を用いて接続してもよいし、断面Ω字状の金具を用いて接続してもよい。
更に、上段アンテナと下段アンテナとは９０度の位相差を持たせることなく両アンテナ面が連続するように組み付けることもできる。
本発明で使用される樹脂製カバーは、断面円形以外、例えば多角形に形成することもでき、可撓性のある樹脂製カバーの採用により屈曲可能となって、破損防止効果が期待できるし、プリント基板で構成されたアンテナを縦列接続したシンプルな構造であるから、製造も容易である。
尚、本発明において上段アンテナと下段アンテナとは、上段アンテナが必ずしも上部に配置されることを意味するものではないのであって、因みに実施例の二段式アンテナは、電柱の腕木へ上下逆の垂下状態にて取り付け使用される。
【００１１】
次に二段式アンテナに用いられる誘電体基板の異なる実施例を説明する。
図８は上段アンテナ１と下段アンテナ２とを合体して一枚の基板で構成した例を示すものである。
前例と同一あるいは均等の機能をする部材には同一の符号にアルファベットのｅを付して示し、重複した説明は省略する。
この基板を用いると、より簡単に二段式アンテナの組立ができる。
【００１２】
【発明の効果】
以上のように本発明にあっては、構造が簡単で上段アンテナと下段アンテナがそれぞれ有する性能を充分に発揮させる二段式アンテナが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の二段式アンテナを分解して上段アンテナ及び下段アンテナの表側を示す説明図である。
【図２】実施例の二段式アンテナを分解して上段アンテナ及び下段アンテナの裏側を示す説明図である。
【図３】同軸ケーブルを分離した上段アンテナで、（イ）は表面を、（ロ）は裏面をそれぞれ示す説明図である。
【図４】同軸ケーブルを分離した下段アンテナで、（イ）は表面を、（ロ）は裏面をそれぞれ示す説明図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ線切断部の端面を示す説明図である。
【図６】二段式アンテナの組立説明図である。
【図７】上下各アンテナの指向特性を示す説明図である。
【図８】同軸ケーブルを分離した上段アンテナと下段アンテナを一体に成形した状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１・・上段アンテナ、２・・下段アンテナ、３・・誘電体基板、４・・導電箔、４ａ・・放射素子、４ｂ・・給電素子、５・・上段表側漏洩電流阻止部、６・・同軸ケーブル、７・・上段裏側漏洩電流阻止部、８・・下段表革漏洩電流阻止部、９・・下段裏側漏洩電流阻止部、１０・・コネクタ、１１・・同軸ケーブル１２・・コネクタ、１３・・樹脂製カバー。
【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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