JP3738232B2 - Antenna tuning device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はアンテナの電気長を送受信電波の波長に適合させるためのアンテナチューニング装置に係り、特にローディングコイルのインダクタンスを機械的に調整できるようにした装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、アンテナ回路の共振周波数を調整するために(アンテナの電気長を送受信電波の波長に適合させるために)、アンテナエレメントに対してローディングコイルを直列接続させることが行われている。
即ち、図5に示すように、アンテナ51の長さ:aが(λ/4)[但し、λは送受信電波の波長]よりも短い場合等に、アンテナ51と無線通信機52のアンテナ端子との間にローディングコイル90を挿入する。
【0003】
その場合、アンテナ回路の共振周波数は、ローディングコイル90を挿入しない状態では次の数式(1)のFrとして、また挿入した状態では次の数式(2)のFr’として与えられる。但し、各数式においてLoとCoはアンテナ51のアンテナ定数であり、Lはローディングコイル90のインダクタンスである。
【数1】
【数2】
これらの数式から明らかなように、ローディングコイル90の挿入によってアンテナ回路の共振周波数が低下することになる。
【0004】
ところで、簡易な固定局の無線通信機やモービル運用又はフィールド運用される無線通信機では伸縮式のホイップアンテナが用いられる場合が多いが、一般的にそれらの無線通信機は多数のバンドをカバーしている。
例えば、アマチュア無線局に許可されているバンドは1.9MHzバンドから249GHzバンドであり、市販の無線通信機においても1.9MHzバンドから1200MHzバンドまでをカバーしたものが多い。
【0005】
従って、アンテナ回路の共振周波数を選択したバンドに対応させて調整する必要があり、原理的にはホイップアンテナの長さを調整するか、又はローディングコイルのインダクタンスを調整することにより対応できる。
しかし、前者の調整方式では、手作業で正確な長さに調整することが困難であると共に、バンドを切り換える度に逐一伸縮させることが面倒であるため、一般的には後者の調整方式が採用される。
即ち、アンテナを伸長させた際の最大長さをアンテナ回路の共振周波数が最低周波数のバンドに対応するように設定しておき、ローディングコイルのインダクタンスを電気的に制御して調整する方式が採用されている。
【0006】
具体的には、例えば、アンテナ回路に手動の切り替えスイッチを介してLC回路を接続し、切り替えスイッチを用い受信周波数に応じてアンテナの電気長を変化させる技術(特開平4-334201号)や、制御電圧によってキャパシタンスの変わるコンデンサ及びインダクタンスの変わるコイルをアンテナに接続し、周波数帯域によって制御電圧を変化させることにより、アンテナ回路の共振周波数を変化させる方法(特開平4-213907号)等が提案・開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記のアンテナ回路のインダクタンス調整方式は、スイッチ操作やバンドの選択操作によって所定のインダクタンスに設定するものであるが、アンテナ回路の共振周波数はフィーダ(給電線)の長さやアンテナの設置場所等の環境や通信時の電波伝播の状態等によって微妙に異なり、設定されたインダクタンスが最良の送信電力効率や受信感度を与えるものとは限らない。
そして、その問題はアンテナ回路に係るものであるため、無線通信機側で補正して最良の状態にすることはできない。
【0008】
そこで、本発明は、ローディングコイルのインダクタンスを機械的に変化させて粗調整と微調整を行えるアンテナチューニング装置を提供し、簡単な手動操作でアンテナ回路の共振周波数を選択したバンドへ正確に設定し、常に最良の送信電力効率や受信感度での無線通信を実行できるようにすることを目的として創作された。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、固定側アッセンブリと可動側アッセンブリとの組合せ機構によるものであり、前記固定側アッセンブリは、一方の端部に外向きの円形フランジを設けた絶縁体の長い中空円筒の外周面に一定ピッチの螺旋状の溝を形成し、その溝に導線を嵌装させてローディングコイルを構成すると共に、前記中空円筒の逆側の端部に給電線接続用のコネクタを付設した固定用ブロックが取り付けられており、前記ローディングコイルの円形フランジ側の一端を前記中空円筒に固定し、他端を前記中空円筒に穿設した孔から筒内を通じて前記固定用ブロックの接続用コネクタの中心導体に接続した構成からなり、一方、前記可動側アッセンブリは、前記ローディングコイルに対して遊嵌する導体の中空円筒であって、その外周面の周方向には凹溝が形成されており、導体である複数の球体を、前記凹溝の形成範囲における筒軸に関する中心角が均等になる周方向の位置で、且つ各球体が前記ローディングコイルの隣り合う各巻線に接する軸方向の位置に形成した各孔に嵌め入れ、それらの各球体を前記凹溝に取り付けた板バネによって内側へ付勢せしめた軸受部と、前記固定側アッセンブリの円形フランジに外嵌して摺動する導体の中空円筒であって、一端が前記軸受部に外嵌・固定され、他端にアンテナを同軸状に連結せしめたアンテナ連結用筒部と、絶縁体の中空円筒であって、一端が前記軸受部又は前記アンテナ連結用筒部に外嵌・固定される操作用筒部とから構成されていることを特徴とするアンテナチューニング装置に係る。
【0010】
この発明では、可動側アッセンブリの軸受部が固定側アッセンブリのローディングコイルに外嵌した状態で両アッセンブリが組み合わせられる。
そして、軸受部とローディングコイルの間にはネジ対偶とすべり対偶とが複合的に構成されている。
先ず、ローディングコイルは固定側アッセンブリの中空円筒の溝に嵌装させて螺旋状に巻回されており、軸受部の各球体がローディングコイルの谷に嵌った状態で隣り合う各巻線に接している。
従って、雄ネジとなるローディングコイルに対して各球体が部分的な雌ネジとなり、ローディングコイルと軸受部が螺合関係を構成している。
また、各球体は軸受部の孔内において板バネで内側へ付勢されているだけであるため、軸受部に対して軸方向への外力を与えると、ローディングコイルの山で外側へ押圧されて板バネを撓ませながらローディングコイルの山を乗り越える。
即ち、軸受部はローディングコイルの巻回ピッチを単位ステップとして軸方向へ移動できるようになっている。
ところで、アンテナ回路は導体であるアンテナとアンテナ連結用筒部と軸受部とローディングコイルとの直列回路で構成されており、ローディングコイルの一端が固定用ブロックのコネクタに接続されているが、ローディングコイルのインダクタンスはその巻線に対する軸受部の球体の接触位置によって定まる。
従って、操作用筒部をもって可動側アッセンブリを軸方向へ移動させるとすべり対偶によってローディングコイルのインダクタンスを粗調整でき、その移動位置で各球体とローディングコイルの軸方向に係る係合関係によって静止させることができる。
また、粗調整後の位置で可動側アッセンブリの操作用筒部を回動させると、前記のネジ対偶に基づいて可動側アッセンブリを軸方向へ微小移動させることができ、ローディングコイルのインダクタンスを微調整できる。
そして、操作用筒部は絶縁体であるために、手動操作の際に感電することがなく、調整過程でのインダクタンスに影響を及ぼさない。
尚、固定側アッセンブリの円形フランジとアンテナ連結用筒部との間では回り対偶とすべり対偶が構成されるため、前記の移動・回動の際に、固定側アッセンブリに対する可動側アッセンブリの軸心の傾きを防止できると共に、案内機能も得られる。
【0011】
この発明において、可動側アッセンブリの軸受部に用いる球体の個数は複数であり、各球体はその個数に応じて所定の位置条件で形成された孔に嵌め入れられるが、4個の球体を用いる場合には、各孔の形成位置を、筒軸に関する中心角が90°となる周方向の位置で、且つ周方向順序に従ってローディングコイルの巻線の(1/4)ピッチずつ軸方向へずれた位置に設定しておき、軸方向に関して(1/4)ピッチだけずれて隣り合う孔に嵌め入れられた2対の球体に対して1対毎に1枚の板バネを適用することが望ましい。
そして、その場合に適用する板バネは、対になった各孔の形成位置間の中央にネジ止めされる固定板部と、その固定板部の両側部に所定角度で連続的に構成され、固定板部のネジ止め状態で前記の1対の孔に嵌め込まれた各球体を内側へ押圧する両側板部とからなるものとする。
その構成によれば、最小の部品点数で軸ブレを防止したネジ対偶を実現できると共に、軸受部の鋼球に対する付勢機構をコンパクトに構成できる。
【0012】
ところで、この発明では、アンテナ回路の共振周波数の粗調整を可動側アッセンブリを軸方向へ移動させて行うが、一般的に、その粗調整は無線通信機側で選択した使用バンドに大体対応させればよく、比較的大まかな操作で足りる。
しかしながら、何等の目安もない場合には、無線通信機の受信感度等を逐一確認しながら調整する必要がある。
一方、固定側アッセンブリに対する可動側アッセンブリの相対的位置を実験的に変化させながら受信感度等を計測することにより、予めアンテナ回路の共振周波数を求めておくことが可能である。
従って、実験的に代表的な共振周波数が得られた際の固定側アッセンブリと可動側アッセンブリの相対的位置状態において、その共振周波数を操作用筒部の端部の位置に対応する固定側アッセンブリの中空円筒の表面に表記しておけば、粗調整操作が極めて容易になる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図1から図4を用いて詳細に説明する。
先ず、図1(A)はアンテナチューニング装置の軸断面図である。
同図において、10は一端に外向きの円形フランジ部11を設けた中空円筒、20は中空円筒10に巻回されたローディングコイル、30は中空円筒10の他端が嵌着されている固定用ブロック、40は固定用ブロック30に取り付けられたコネクタであり、それらによって固定側アッセンブリ1が構成されている。
【0014】
ここに、中空円筒10は、高周波特性に優れて機械的強度が大きい絶縁体(例えば、繊維強化プラスチックやベークライト等)からなり、ローディングコイル20の巻回区間に相当する外周面には一定のピッチ:pで螺旋状の溝が形成されており、導線をその溝に沿って嵌装してゆくことによってローディングコイル20を構成するようになっている。
ローディングコイル20の上側端は中空円筒10に穿設した孔12に挿入させて固定されているが、下側端は中空円筒10に穿設した孔13を貫通して筒内へ入り、筒内を通じて固定用ブロック30へ導かれている。
固定用ブロック30はアルミニウム等の導体からなり、その内部が中空に形成されているが、側面に取り付けたコネクタ40の中心導体が中空部に突出しており、その中心導体にローディングコイル20から導かれた導線が接続されている。
【0015】
一方、図1(A)において、50はホイップアンテナ、60はアンテナ連結用筒部、70は軸受部、80は操作用筒部であり、それらの部品が同軸状に連結されて可動側アッセンブリ2が構成されている。
ここで、ホイップアンテナ50は当然に導体であり、アンテナ連結用筒部60と軸受部70もアルミニウム等の導体からなるが、操作用筒部80はエポキシ樹脂等の絶縁体からなるものである。
【0016】
ホイップアンテナ50とアンテナ連結用筒部60の連結機構は、ステンレス等からなる導体の封止ボス61をアンテナ連結用筒部60の上側開口端に内嵌させて外周面側からネジ(図示せず)で固定し、その封止ボス61の中央部に形成された雌ネジ孔にホイップアンテナ50の下端に突出した雄ネジを締着することによって構成されている。
軸受部70に対するアンテナ連結用筒部60と操作用筒部80の連結機構は、軸受部70の上側区間がアンテナ連結用筒部60の肉厚相当分だけ小径に形成されており、その上側区間にアンテナ連結用筒部60の下端部を外嵌せしめ、更に軸受部70とアンテナ連結用筒部60の外周面に対して操作用筒部80の上側端部を外嵌させて固定したものである。(それらの嵌合関係は、むしろ図1(C)及び(D)から具体的に理解できるため、それら断面図を参照すべきである。)
尚、図示していないが、固定手段については、操作用筒部80とアンテナ連結用筒部60の前記嵌合区間に穿設された孔と、軸受部70に形成された雌ネジ孔とを対応させておき、外部からネジ止めするようになっている。
【0017】
図1(A)に示すように、可動側アッセンブリ2はその軸受部70が固定側アッセンブリ1におけるローディングコイル20の巻回区間に外嵌するようになっているが、その軸受部70とローディングコイル20との間に複合的に構成されるネジ対偶とすべり対偶の関係がこの実施形態の主要な点であり、以下、その機構について具体的に説明する。
【0018】
先ず、固定側アッセンブリ1に可動側アッセンブリ2が組み合わされた図1(A)の状態で、可動側アッセンブリ2の軸受部70が位置する部分に関する横断面図(X−X矢視断面)をとると、図1(B)に示されるような構成となる。
また、図1(B)におけるY1−Y1矢視断面図は図1(C)に、Y2−Y2矢視断面図は図1(D)に示されるような構成となる。
【0019】
図1(B)及び図(C)から明らかなように、軸受部70の上側区間は小径に形成されたスリーブになっており、その外周にアンテナ連結用筒部60の下端部が外嵌している。
また、軸受部70の下側区間には周方向に凹溝71が形成されており、その凹溝71の底部に相当する環状壁部72には、所定の位置条件で4個の孔73が形成されている。
即ち、4個の孔73は次の2条件を満たす位置に形成されている。
▲1▼ 軸受部70の筒軸に関する中心角が90°となる周方向の位置であること。
▲2▼ 周方向順序に従ってローディングコイル20の巻回ピッチ:pの1/4ずつ軸方向へずれた位置であること。
【0020】
そして、それらの孔73にはそれぞれ鋼球74が嵌め入れられているが、鋼球74の直径は、ローディングコイル20の巻回ピッチ:pよりも大きく、また環状壁部72の肉厚よりも大きくなっており、図1(D)に示すように、ローディングコイル20に押し付けられた状態で、隣り合う導線に接するようになっている。
従って、各孔73の直径は鋼球74の前記直径よりも僅かに大きく設定されており、鋼球74が孔73の中を移動できるようになっている。
【0021】
前記の4個の鋼球74は、その内の2個ずつが環状壁部72にネジ75で取り付けられた板バネ76で内側に付勢された状態で、ローディングコイル20側に押し付けられている。
即ち、1対の鋼球74に対して1枚の板バネ76が対応しており、各板バネ76はネジ止めされる固定板部77とその両側部に所定角度(自然状態で135°)で連続的に構成された側板部78とからなり、固定板部77がネジ止めされた状態で僅かに撓んで1対の鋼球76を内側に付勢する。
尚、鋼球74は当然に導体であり、板バネ76にはりん青銅板等の導体材料が適用される。
【0022】
そして、軸受部70の凹溝71に構成される機構は、その凹溝71を平面的に展開した模式図である図2を参照すると理解し易い。
同図に示すように、4個の孔73は上記の▲1▼及び▲2▼の条件で配設されており、各対の孔73の中央にネジ75が螺合する雌ネジ孔79が形成されており、各対の孔73に嵌め入れられた鋼球74を内側へ押圧するための板バネ76が雌ネジ孔79の位置で固定されている。
尚、この実施形態では各板バネ76の幅が凹溝71の幅よりもかなり小さくなっているが、各板バネ76の幅を凹溝71に僅かなクリアランスで嵌る程度に設定してもよく、その場合には各板バネ76がネジ75を中心に回転してしまうことが防止できる。
【0023】
以上のように構成されたアンテナチューニング装置は、固定側アッセンブリ1の固定用ブロック30を適当な箇所に固定して、そのコネクタ40に無線通信機側のアンテナ接続用コネクタと同軸ケーブルで接続して使用される。
そして、無線通信機において使用バンドが選択されると、アンテナチューニング装置をそのバンドに対応した共振周波数に調節する。
【0024】
その場合、先ず、可動側アッセンブリ2の操作用筒部80を握って軸方向へ移動させることにより、ほぼ前記の共振周波数へ粗調整する。
即ち、軸受部70の各鋼球74はそれぞれ板バネ76でローディングコイル20に弾力的に押し付けられているだけであるため、可動側アッセンブリ2に対して軸方向への力が作用すると、板バネ76が撓んで各鋼球74が側方の巻線を次々と乗り越えることになり、可動側アッセンブリ2は比較的小さい操作力で軸方向へ移動する。
また、その移動の際には、固定側アッセンブリ1側の中空円筒10に付設されている円形フランジ部11が可動側アッセンブリ2側のアンテナ連結用筒部60内を摺動し、案内機能を果たすと共に可動側アッセンブリ2の軸が傾斜することを防止する役割を果たす。
【0025】
そして、可動側アッセンブリ2に対する操作を止めると、可動側アッセンブリ2はその状態で固定側アッセンブリ1にロックされる。
何故なら、軸受部70において各鋼球74が嵌っている孔73の形成位置条件が上記の▲1▼及び▲2▼に基づいているため、4個の鋼球74がそれぞれローディングコイル20の隣り合う巻線の谷に位置した状態で内側へ押圧されており、可動側アッセンブリ2は軸方向に関して固定側アッセンブリ1に4箇所で係合しているからである。
【0026】
ところで、このアンテナチューニング装置におけるアンテナ回路は、図3に示すような等価回路となる。
即ち、アンテナ回路は、ホイップアンテナ50と、封止ボス61を介してホイップアンテナ50に接続されているアンテナ連結用筒部60と、軸受部70と、板バネ76と鋼球74を介して軸受部70に接続されているローディングコイル20の鋼球74の接触箇所より下側のインダクタンスLvとで構成されることになる。換言すれば、ローディングコイル20における鋼球74との接触箇所より下側部分のみが有効なインダクタンスLvとして機能することになる。
そして、前記のインダクタンスLvは上記の数式(2)におけるローディングコイルのインダクタンスLを与えるものであり、可動側アッセンブリ2を軸方向へ移動させるとアンテナ回路の共振周波数Fr’を調整できることになる。
【0027】
しかし、原理的にはそのようになっていても、操作者にとっては、何等の目安がない場合には、どの位置に可動側アッセンブリ2を移動させた状態でアンテナ回路の共振周波数Fr’が無線通信機の使用バンドに適応するかが不明であり、無線通信機の受信感度等を逐一参照しながら可動側アッセンブリ2を操作しなければならないことになる。
そこで、この実施形態では、図4に示すように、固定側アッセンブリ1に対する可動側アッセンブリ2の相対的位置関係に基づいたアンテナ回路の共振周波数Fr’を操作用筒部80の下端81の位置で示すこととし、各使用バンドの中心周波数をその位置に対応する固定側アッセンブリ1の中空円筒10の表面に表記させるようにしている。
そして、この各バンドに係る共振周波数の表記位置は、予めこのアンテナチューニング装置を用いた無線通信機で各バンドの中心周波数に設定した試験的通信を実行し、その際に最良の受信感度が得られた際の位置とすればよい。
また、1つのアンテナチューニング装置で得られた結果が、そのまま同一仕様の装置にも適用できることは当然である。
【0028】
従って、無線通信機の使用バンドを設定した時に、操作者は操作用筒部80の下端が中空円筒10の対応した周波数の表記位置になるように可動側アッセンブリ2を移動させるだけでよく、極めて容易で且つ迅速に粗調整ができる。
尚、その各中心周波数の表記位置はホイップアンテナ50の長さによって変化するが、一般的にはホイップアンテナ50を最長に伸長した状態やほぼ半分の長さに設定した状態を基準にすればよい。
また、表記方法としては、中空円筒10に対して周波数を刻印して塗料を充填する方法や周波数を印刷したシールを貼着する等の方法が採用できる。
【0029】
ところで、前記の操作は無線通信機側の使用バンドに対応させるための大まかな調整を行っているに過ぎない。
何故なら、中空円筒10に対する共振周波数の表記はあくまで使用バンドの中心周波数に過ぎず、また軸受部70とローディングコイル20の対偶条件に基づいて可動側アッセンブリ2の移動がピッチ:pの移動ステップでしか行えず、更には軸方向への手動操作であるために誤差が生じてしまうことが多いからである。
【0030】
この実施形態のもう1つの特徴は、前記の粗調整の後に、可動側アッセンブリ2を回動させることにより微調整が実行できる点にある。
上記のように、軸受部70に形成されている4個の孔73がローディングコイル20に対応させた位置条件(上記の▲1▼,▲2▼の条件)で配設されており、各孔73に嵌め入れられた鋼球74とローディングコイル20との間にネジ対偶関係が成立していることに基づいて、可動側アッセンブリ2を回動させると、その回動角度に応じて可動側アッセンブリ2を微小距離ずつ連続的に移動させることができる。
更に具体的には、前記の粗調整における固定側アッセンブリ1に対する可動側アッセンブリ2の最小移動ステップはローディングコイル20の巻回ピッチ:pであったが、この微調整では1回転当りの移動量が前記ピッチ:pに相当しており、1°の回転角度で(p/360)の微小移動が連続的に実現できる。
【0031】
従って、ローディングコイル20における有効に機能するインダクタンスLvを連続的に微小変化させて、アンテナ回路の共振周波数Fr’を微調整できることになる。
それにより、アンテナ回路の共振周波数Fr’を無線通信機側で選択したバンド内の利用周波数に正確に対応させることができ、常に最適な送信電力効率と受信感度に設定した状態で通信を実行することができる。
また、この場合の微調整は、予め粗調整を行った後の状態での操作用筒部80に対する回動操作であるため、無線通信機の受信音声を聴取しながら簡単に行うことができる。
【0032】
【発明の効果】
本発明のアンテナチューニング装置は、以上の構成を有していることにより、次のような効果を奏する。
請求項1の発明は、アンテナを取り付けた可動側アッセンブリと固定側アッセンブリのローディングコイルとの接続部分を、ローディングコイルの巻線を利用したすべり対偶とネジ対偶の複合機構(軸受部)で構成し、簡単な操作でアンテナ回路の共振周波数を正確に調整することを可能にする。
請求項2の発明は、請求項1の発明における軸受部を少ない部品点数で合理的に実現する。
請求項3の発明は、アンテナ回路の代表的共振周波数を固定側アッセンブリの中空円筒の表面に表記しておき、それを目安にして可動側アッセンブリを移動させることにより前記の共振周波数へ粗調整する際の操作を容易にする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るアンテナチューニング装置の軸断面図(A)と、軸受部の横断面図(B)と、横断面図(B)におけるY1-Y1矢視断面図(C)と、横断面図(B)におけるY2-Y2矢視断面図(D)である。
【図2】軸受部の凹溝部分を平面的に展開した模式図である。
【図3】実施形態に係るアンテナチューニング回路の等価回路図である。
【図4】アンテナ回路の代表的共振周波数が表記された固定側アッセンブリの中空円筒の部分を示す正面図である。
【図5】アンテナと無線通信機との間にローディングコイルを挿入した場合の電気回路図である。
【符号の説明】
1…固定側アッセンブリ、2…可動側アッセンブリ、10…中空円筒、11…円形フランジ部、12,13…孔、20…ローディングコイル、30…固定用ブロック、40…コネクタ、50…ホイップアンテナ、60…アンテナ連結用筒部、61…封止ボス、70…軸受部、71…凹溝、72…環状壁部、73…孔、74…鋼球、75…ネジ、76…板バネ、77…固定板部、78…側板部、79…雌ネジ孔、80…操作用筒部、81…操作用筒部の下端、90…ローディングコイル、a…アンテナの長さ、L,Lv…インダクタンス、p…ローディングコイルの巻回ピッチ、λ…送受信電波の波長。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an antenna tuning apparatus for adapting the electrical length of an antenna to the wavelength of a transmission / reception radio wave, and more particularly to an apparatus capable of mechanically adjusting the inductance of a loading coil.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to adjust the resonance frequency of the antenna circuit (in order to adapt the electrical length of the antenna to the wavelength of the transmitted / received radio wave), a loading coil is connected in series to the antenna element.
That is, as shown in FIG. 5, when the length of the antenna 51: a is shorter than (λ / 4) [where λ is the wavelength of transmitted / received radio waves], the antenna 51 and the antenna terminal of the wireless communication device 52 The loading coil 90 is inserted in between.
[0003]
In this case, the resonance frequency of the antenna circuit is given as Fr in the following equation (1) when the loading coil 90 is not inserted, and as Fr ′ in the following equation (2) in the inserted state. In each equation, Lo and Co are antenna constants of the antenna 51, and L is an inductance of the loading coil 90.
[Expression 1]
[Expression 2]
As apparent from these mathematical expressions, insertion of the loading coil 90 lowers the resonance frequency of the antenna circuit.
[0004]
By the way, a telescopic whip antenna is often used in a simple fixed station wireless communication device or a mobile or field wireless communication device. However, these wireless communication devices generally cover many bands. ing.
For example, the bands allowed for amateur radio stations are 1.9 MHz to 249 GHz, and many commercially available wireless communication devices cover the band from 1.9 MHz to 1200 MHz.
[0005]
Therefore, it is necessary to adjust the resonance frequency of the antenna circuit in accordance with the selected band. In principle, this can be done by adjusting the length of the whip antenna or adjusting the inductance of the loading coil.
However, with the former adjustment method, it is difficult to adjust to the exact length manually, and it is troublesome to extend and contract each time the band is switched, so the latter adjustment method is generally adopted. Is done.
That is, a method is adopted in which the maximum length when the antenna is extended is set so that the resonance frequency of the antenna circuit corresponds to the lowest frequency band, and the inductance of the loading coil is electrically controlled and adjusted. ing.
[0006]
Specifically, for example, a technique for connecting an LC circuit to an antenna circuit via a manual changeover switch and changing the electrical length of the antenna according to the reception frequency using the changeover switch (Japanese Patent Laid-Open No. 4-334201), A method of changing the resonance frequency of an antenna circuit by connecting a capacitor whose capacitance changes with the control voltage and a coil whose inductance changes with the antenna and changing the control voltage according to the frequency band is proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 4-213907). It is disclosed.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the above-described inductance adjustment method of the antenna circuit is set to a predetermined inductance by a switch operation or a band selection operation, but the resonance frequency of the antenna circuit is the length of the feeder (feed line), the installation location of the antenna, etc. Depending on the environment and the state of radio wave propagation during communication, etc., the set inductance does not always give the best transmission power efficiency and reception sensitivity.
Since the problem is related to the antenna circuit, it cannot be corrected to the best state on the wireless communication device side.
[0008]
Therefore, the present invention provides an antenna tuning device that can perform coarse adjustment and fine adjustment by mechanically changing the inductance of the loading coil, and accurately sets the resonance frequency of the antenna circuit to the selected band by simple manual operation. It was created for the purpose of always performing wireless communication with the best transmission power efficiency and reception sensitivity.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is based on a combination mechanism of a fixed-side assembly and a movable-side assembly, and the fixed-side assembly is fixed on the outer peripheral surface of a long hollow cylinder of an insulator having an outward circular flange at one end. A pitching spiral groove is formed, a conducting wire is fitted into the groove to form a loading coil, and a fixing block having a power line connecting connector attached to the opposite end of the hollow cylinder is attached. One end of the loading coil on the circular flange side is fixed to the hollow cylinder, and the other end is connected to the central conductor of the connection connector of the fixing block through the inside of the hole formed in the hollow cylinder. On the other hand, the movable side assembly is a hollow cylinder of a conductor that is loosely fitted to the loading coil, and a concave groove is formed in the circumferential direction of the outer peripheral surface thereof. A plurality of spheres that are conductors are arranged at circumferential positions where the central angles with respect to the cylinder axis in the formation range of the concave groove are uniform, and each sphere is in contact with each adjacent winding of the loading coil Fit into each hole formed at the position in the direction, and slide each of these spheres into the circular flange of the stationary assembly and the bearing portion urged inward by a leaf spring attached to the concave groove A hollow cylinder of a conductor, one end of which is externally fitted and fixed to the bearing portion, and the other end of which is an antenna connecting cylindrical portion in which an antenna is coaxially connected; The present invention relates to an antenna tuning device comprising an operation tube portion fitted and fixed to the bearing portion or the antenna connection tube portion.
[0010]
In this invention, both assemblies are combined in a state in which the bearing portion of the movable side assembly is externally fitted to the loading coil of the fixed side assembly.
A screw pair and a sliding pair are combined between the bearing portion and the loading coil.
First, the loading coil is spirally wound by being fitted into a hollow cylindrical groove of the stationary assembly, and each sphere of the bearing portion is in contact with adjacent windings in a state of being fitted in the valley of the loading coil. .
Therefore, each spherical body becomes a partial female screw with respect to the loading coil serving as a male screw, and the loading coil and the bearing portion constitute a screwing relationship.
Also, since each sphere is only urged inward by a leaf spring in the hole of the bearing portion, if an external force is applied to the bearing portion in the axial direction, it will be pushed outward by the peak of the loading coil. Get over the peak of the loading coil while bending the leaf spring.
That is, the bearing portion can move in the axial direction with the winding pitch of the loading coil as a unit step.
By the way, the antenna circuit is constituted by a series circuit of an antenna which is a conductor, an antenna connecting cylindrical portion, a bearing portion, and a loading coil, and one end of the loading coil is connected to the connector of the fixing block. Is determined by the contact position of the ball of the bearing portion with respect to the winding.
Therefore, when the movable side assembly is moved in the axial direction with the cylinder for operation, the inductance of the loading coil can be roughly adjusted by the slip pair, and at the moving position, the sphere and the loading coil can be kept stationary by the engagement relationship in the axial direction. Can do.
In addition, when the operating cylinder of the movable assembly is rotated at the position after the coarse adjustment, the movable assembly can be slightly moved in the axial direction based on the screw pair, and the inductance of the loading coil can be finely adjusted. it can.
Since the operating cylinder is an insulator, there is no electric shock during manual operation, and the inductance in the adjustment process is not affected.
In addition, since the turning pair and the sliding pair are configured between the circular flange of the fixed side assembly and the antenna connecting tube portion, the axis of the movable side assembly with respect to the fixed side assembly is moved during the above-mentioned movement and rotation. Tilt can be prevented and a guidance function can be obtained.
[0011]
In this invention, the number of spheres used for the bearing portion of the movable side assembly is plural, and each sphere is fitted into a hole formed under a predetermined position condition according to the number, but when four spheres are used The positions where the holes are formed are circumferential positions where the central angle with respect to the cylinder axis is 90 °, and are positions shifted in the axial direction by (1/4) pitch of the windings of the loading coil according to the circumferential order. It is desirable to apply one leaf spring for each pair to two pairs of spheres fitted in adjacent holes with a shift of (1/4) pitch in the axial direction.
And the leaf spring to be applied in that case is constituted by a fixed plate part screwed at the center between the formation positions of each pair of holes, and continuously at a predetermined angle on both sides of the fixed plate part, It shall consist of a both-sides board part which presses each spherical body engage | inserted by said one pair of hole in the state of screwing of a fixed board part inside.
According to the configuration, it is possible to realize the screw pair that prevents the shaft shake with the minimum number of parts, and it is possible to compactly configure the biasing mechanism for the steel ball of the bearing portion.
[0012]
By the way, in the present invention, coarse adjustment of the resonance frequency of the antenna circuit is performed by moving the movable side assembly in the axial direction. However, in general, the coarse adjustment is roughly adapted to the use band selected on the wireless communication device side. A relatively rough operation is sufficient.
However, if there is no indication, it is necessary to make adjustments while checking the reception sensitivity of the wireless communication device one by one.
On the other hand, the resonance frequency of the antenna circuit can be obtained in advance by measuring the reception sensitivity and the like while experimentally changing the relative position of the movable assembly with respect to the fixed assembly.
Therefore, in the relative position state of the fixed-side assembly and the movable-side assembly when a representative resonance frequency is experimentally obtained, the resonance frequency of the fixed-side assembly corresponding to the position of the end of the operation cylinder portion is set. If written on the surface of the hollow cylinder, the coarse adjustment operation becomes extremely easy.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4.
First, FIG. 1A is an axial sectional view of an antenna tuning device.
In the figure, 10 is a hollow cylinder provided with an outward
[0014]
Here, the
The upper end of the
The fixing
[0015]
On the other hand, in FIG. 1A, 50 is a whip antenna, 60 is an antenna connecting cylinder part, 70 is a bearing part, and 80 is an operating cylinder part, and these parts are connected coaxially so that the
Here, the
[0016]
A connecting mechanism between the
The coupling mechanism between the
Although not shown, the fixing means includes a hole formed in the fitting section of the
[0017]
As shown in FIG. 1 (A), the movable-
[0018]
First, in the state of FIG. 1 (A) in which the
Moreover, the Y1-Y1 arrow cross-sectional view in FIG. 1B is configured as shown in FIG. 1C, and the Y2-Y2 arrow cross-sectional view is shown in FIG. 1D.
[0019]
As is clear from FIGS. 1B and 1C, the upper section of the bearing
Further, a
That is, the four
(1) A circumferential position where the central angle of the bearing
(2) The winding pitch of the
[0020]
The
Therefore, the diameter of each
[0021]
The four
That is, one
The
[0022]
And the mechanism comprised in the
As shown in the figure, the four
In this embodiment, the width of each
[0023]
In the antenna tuning apparatus configured as described above, the fixing
When a band to be used is selected in the wireless communication device, the antenna tuning device is adjusted to a resonance frequency corresponding to the band.
[0024]
In that case, first, the
That is, each
Further, during the movement, the
[0025]
When the operation on the
This is because the formation position condition of the
[0026]
By the way, the antenna circuit in this antenna tuning apparatus is an equivalent circuit as shown in FIG.
That is, the antenna circuit includes a
The inductance Lv gives the inductance L of the loading coil in the above formula (2). When the
[0027]
However, in principle, even if such is the case, if there is no indication for the operator, the resonance frequency Fr ′ of the antenna circuit can be set to a wireless position with the
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 4, the resonance frequency Fr ′ of the antenna circuit based on the relative positional relationship of the
Then, the notation position of the resonance frequency related to each band is obtained by performing trial communication set to the center frequency of each band in advance with a wireless communication device using this antenna tuning device, and obtaining the best reception sensitivity at that time. It may be the position when it is received.
Of course, the result obtained with one antenna tuning device can be applied to a device of the same specification as it is.
[0028]
Therefore, when the band used for the wireless communication device is set, the operator only has to move the
In addition, although the notation position of each center frequency changes with the length of the
In addition, as a notation method, a method of imprinting a frequency on the
[0029]
By the way, the above-described operation is merely a rough adjustment to correspond to the band used on the wireless communication device side.
This is because the notation of the resonance frequency for the
[0030]
Another feature of this embodiment is that fine adjustment can be performed by rotating the
As described above, the four
More specifically, the minimum moving step of the
[0031]
Therefore, the resonant frequency Fr ′ of the antenna circuit can be finely adjusted by continuously changing the inductance Lv that functions effectively in the
As a result, the resonance frequency Fr ′ of the antenna circuit can be made to accurately correspond to the use frequency in the band selected on the wireless communication device side, and communication is always performed with the optimum transmission power efficiency and reception sensitivity set. be able to.
Further, the fine adjustment in this case is a rotation operation with respect to the
[0032]
【The invention's effect】
Since the antenna tuning device of the present invention has the above configuration, the following effects can be obtained.
According to the first aspect of the present invention, the connecting portion of the movable side assembly to which the antenna is attached and the loading coil of the fixed side assembly is constituted by a combined mechanism (bearing portion) of a sliding pair and a screw pair using the winding of the loading coil. The resonance frequency of the antenna circuit can be accurately adjusted with a simple operation.
According to the second aspect of the present invention, the bearing portion according to the first aspect of the present invention is reasonably realized with a small number of parts.
According to the invention of claim 3, the representative resonance frequency of the antenna circuit is described on the surface of the hollow cylinder of the fixed side assembly, and the movable side assembly is moved as a guide to roughly adjust the resonance frequency to the resonance frequency. Making the operation easier.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an axial sectional view (A) of an antenna tuning device according to an embodiment of the present invention, a transverse sectional view (B) of a bearing portion, and a sectional view taken along arrow Y1-Y1 in a transverse sectional view (B). And Y2-Y2 arrow sectional view (D) in the transverse sectional view (B).
FIG. 2 is a schematic view in which a concave groove portion of a bearing portion is developed in a plane.
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the antenna tuning circuit according to the embodiment.
FIG. 4 is a front view showing a hollow cylindrical portion of a fixed-side assembly in which typical resonance frequencies of an antenna circuit are shown.
FIG. 5 is an electric circuit diagram when a loading coil is inserted between the antenna and the wireless communication device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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