JPH0779205B2 - Antenna device - Google Patents
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- JPH0779205B2 JPH0779205B2 JP59246817A JP24681784A JPH0779205B2 JP H0779205 B2 JPH0779205 B2 JP H0779205B2 JP 59246817 A JP59246817 A JP 59246817A JP 24681784 A JP24681784 A JP 24681784A JP H0779205 B2 JPH0779205 B2 JP H0779205B2
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
- H01Q9/26—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole with folded element or elements, the folded parts being spaced apart a small fraction of operating wavelength
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は線状アンテナ、特に外部環境によって特性が劣
化することを防止したアンテナ装置に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a linear antenna, and more particularly to an antenna device in which the characteristics are prevented from being deteriorated by the external environment.
[従来の技術] 従来、無線通信用アンテナとしては各種のものがある
が、特に移動通信用、例えば携帯無線機又は車載無線機
等に供するアンテナとしては、第6図(a)に示す如き
λ/4ホイップアンテナ或いは第6図(b)に示したh型
アンテナ又は図示を省略したブラウンアンテナ、スリー
ブアンテナ等が一般的である。[Prior Art] Conventionally, there are various kinds of antennas for wireless communication, and as an antenna for mobile communication, for example, a portable wireless device or a vehicle-mounted wireless device, a λ as shown in Fig. 6 (a) is used. A / 4 whip antenna, an h-shaped antenna shown in FIG. 6B, a brown antenna, a sleeve antenna, etc., which are not shown, are generally used.
これらアンテナの長さは各種様々のものがあるが、原理
的には使用する波長λのλ/4又はその整数倍とするのが
通常である。There are various kinds of lengths of these antennas, but in principle, it is usually λ / 4 of the wavelength λ used or an integral multiple thereof.
これらアンテナに誘起する高周波電流及び電圧分布は、
第6図(a)及び(b)にそれぞれ点線及び実線で示し
た如く生じ、給電部からみたこれらアンテナのインピー
ダンスZ0は、電圧Vと電流Iとの比、即ちZ0=V/I
(Ω)となる。The high frequency current and voltage distributions induced in these antennas are
The impedance Z 0 of these antennas as seen by the dotted line and the solid line in FIGS. 6 (a) and 6 (b), respectively, and seen from the feeding portion, is the ratio of the voltage V to the current I, that is, Z 0 = V / I
(Ω).
そこで、使用する同軸ケーブルの特性インピーダンスが
例えば50(Ω)或いは75(Ω)の場合、上述のアンテナ
インピーダンスZ0=V/Iがほぼこれらの値になるような
点を選んで両者の整合をはかるよう作られるのが一般的
である。Therefore, if the characteristic impedance of the coaxial cable used is, for example, 50 (Ω) or 75 (Ω), select a point where the above-mentioned antenna impedance Z 0 = V / I is approximately these values, and match the two. It is generally made to measure.
従って、第6図(a)及び(b)から明らかな如く、ア
ンテナエレメントの先端部においては、電流Iが零かつ
電圧Vが最大となるから、その比V/Iは極めて大きな値
(理論的には無限大)となる。これは、使用周波数にお
いて共振するようにアンテナエレメント長を決定するか
ら当然のことであって、上述の例のみならず、従来の線
状アンテナにおいては全て同様である。Therefore, as is clear from FIGS. 6 (a) and 6 (b), at the tip of the antenna element, the current I is zero and the voltage V is maximum, so that the ratio V / I is extremely large (theoretical). Is infinite). This is natural because the antenna element length is determined so as to resonate at the used frequency, and is the same not only in the above example but also in the conventional linear antenna.
従来、このことは当然のこととして受けとめられてきた
が、後述する如く、アンテナの先端或いは下端が高イン
ピーダンスである場合は、幾多の問題を生じていた。Conventionally, this has been taken as a matter of course, but as will be described later, when the tip or the bottom of the antenna has a high impedance, many problems occur.
[発明が解決しようとする問題点] 上述したように、アンテナの先端或いは下端部に極めて
大きいインピーダンスをもつ点が存在すると外部環境の
影響を受け、その利得及び特性等の劣化を生ずるという
重大な問題があった。[Problems to be Solved by the Invention] As described above, if there is a point having an extremely large impedance at the tip or the bottom of the antenna, it is seriously affected by the external environment and its gain and characteristics are deteriorated. There was a problem.
即ち、高インピーダンスとなるアンテナ先端部が人体或
いは大地若しくは車両のボディ等の如き導電体或いは誘
電体物質に接近してこれらと前記アンテナ先端部との間
にわずかながら静電容量を生じると、アンテナ先端部が
高インピーダンスなるが故に、この静電容量を介して高
周波電流が流れ、その結果アンテナ効率の低下、放射パ
ターンの変動及びVSWRの劣化等種々の問題を生ずる。That is, when the antenna tip portion having a high impedance approaches a conductor or a dielectric substance such as a human body, the earth or the body of a vehicle, and a slight electrostatic capacitance is generated between these and the antenna tip portion, the antenna Since the tip end has a high impedance, a high frequency current flows through this electrostatic capacitance, resulting in various problems such as a decrease in antenna efficiency, a variation in radiation pattern and deterioration of VSWR.
これらの問題を更に具体的に示せば、以下の通りであ
る。More specifically, these problems will be described below.
第7図は洞道20内に携帯無線機TRXが位置する状況を示
す断面図である。FIG. 7 is a sectional view showing a situation in which the portable wireless device TRX is located in the cave 20.
上述の如く、従来のホイップアンテナ先端部は極めて高
いインピーダンスを呈するから、ホイップアンテナ1の
先端部と洞道20の内壁、特に洞道20の天井部との間にわ
ずかでも浮遊容量C21,C22,C23が存在すれば、アンテナ
先端部が高インピーダンスであるが故に、これに誘起す
る高周波定在波が乱され、該アンテナ先端部の高周波電
流の一部が浮遊容量C21〜C23を介して洞道20に流れるこ
ととなる。As described above, since the tip of the conventional whip antenna exhibits extremely high impedance, even a slight stray capacitance C 21 , C exists between the tip of the whip antenna 1 and the inner wall of the cavern 20, particularly the ceiling of the cavern 20. If 22 and C 23 are present, the high-frequency standing wave induced in the antenna tip is disturbed because the antenna tip has a high impedance, and a part of the high-frequency current at the antenna tip causes stray capacitances C 21 to C 23. It will flow to Cave 20 via.
このため、アンテナの電流及び電圧分布が前記第6図に
示したものとは異なったものになり、本来のホイップア
ンテナの特性を維持できなくなる。For this reason, the current and voltage distribution of the antenna becomes different from that shown in FIG. 6, and the original characteristics of the whip antenna cannot be maintained.
つまり、このような状況におけるアンテナは給電点のイ
ンピーダンス整合が乱れるから、その指向特性及び利得
が悪化するということは容易に理解できる。In other words, it can be easily understood that the antenna in such a situation has poor directional characteristics and gain because the impedance matching at the feeding point is disturbed.
従来は、一般にこのような洞道内において、無線による
通信可能距離が極端に短くなる理由は、洞道の如く特殊
な地形を電波が伝播する際のエネルギー減衰量が大きい
ことが原因と考えられていたが、この理由のみならず、
上述した如くこれに用いるアンテナの特性劣化もその一
因であると考えられる。Conventionally, it has been generally considered that the reason for the extremely short wireless communicable distance in such a cave is that the amount of energy attenuation when a radio wave propagates in a special terrain such as a cave is large. But not only for this reason,
As described above, the deterioration of the characteristics of the antenna used for this is considered to be one of the causes.
このように、アンテナが外部環境に影響を受けて、その
特性が悪化する現象は上述した洞道内における携帯無線
機運用の場合に限らず、広く一般にみられるものであっ
て、前述の携帯無線機を人が手に持って或いは肩にかけ
て運用する場合のこれに装着したホイップアンテナにつ
いても同様の特性悪化が伴ふものであった。As described above, the phenomenon that the antenna is affected by the external environment and the characteristics thereof are deteriorated is not limited to the case of the portable wireless device operation in the cave as described above, but is generally widely seen. When a person holds the device in his hand or operates it over his shoulder, the whip antenna attached to it has the same characteristic deterioration.
即ち、第8図(a)及び(b)は、従来のλ/4ホイップ
アンテナ1を装着した携帯無線機2と大地30との関係を
示した模式図であって、このうち第8図(a)は、携帯
無線機2を大地30からHなる高さを保った状態を示す図
であり、これに装着したアンテナ1の先端部はもちろ
ん、アンテナ1の負極エレメントとみなせる携帯無線機
2の筐体の下端部も高いインピーダンスを呈する。That is, FIGS. 8 (a) and 8 (b) are schematic diagrams showing the relationship between the portable wireless device 2 equipped with the conventional λ / 4 whip antenna 1 and the ground 30, of which FIG. a) is a diagram showing a state in which the height of the portable wireless device 2 is kept from the ground 30 to H. The tip of the antenna 1 attached to the portable wireless device 2 and the portable wireless device 2 that can be regarded as the negative electrode element of the antenna 1 are shown. The lower end of the housing also exhibits high impedance.
この状態におけるアンテナ特性は、正極エレメントとし
てのホイップアンテナと負極エレメントとしての携帯無
線機に分布する電流及び電圧分布が一般にアンバランス
となるから、その水平方向指向特性及び給電点インピー
ダンスは、正規のダイポールアンテナに比してかなり変
形したものとなる。更に、この携帯無線機を人が手で持
ったり、肩から下げたりすれば、この変形は大きくな
り、アンテナ特性が悪化することは容易に理解される。Regarding the antenna characteristics in this state, the current and voltage distributions distributed in the whip antenna as the positive electrode element and the portable wireless device as the negative electrode element are generally unbalanced. Therefore, the horizontal directional characteristics and the feeding point impedance are It will be considerably deformed compared to the antenna. Further, it is easily understood that if a person holds the portable wireless device by hand or lowers it from the shoulder, the deformation becomes large and the antenna characteristic deteriorates.
又、このような携帯無線機2は、第8図(b)に示す如
く、これを大地30に置き、負極側アンテナとして大地30
にイメージを形成し得る状態で、はじめて本来のアンテ
ナ特性を得ることができるが、このような状態で使用す
ることは稀である。In addition, such a portable wireless device 2 is placed on the ground 30 as shown in FIG.
It is possible to obtain the original antenna characteristics for the first time in the state where an image can be formed, but it is rare to use in such a state.
次に、第9図(a)及び(b)に、λ/2垂直ダイポール
アンテナの場合を示す。Next, FIGS. 9A and 9B show the case of a λ / 2 vertical dipole antenna.
第9図(a)の如く、λ/2ダイポールの中間点に給電点
を設けると、λ/4長エレメント4及び5の両端は、前述
の如く高いインピーダンスとなるから、これを第9図
(b)に示すようにエレメント5の先端を大地30に近づ
けると、前述と同様にアンテナ特性が悪化することは明
らかである。As shown in FIG. 9 (a), if a feeding point is provided at the midpoint of the λ / 2 dipole, both ends of the λ / 4 length elements 4 and 5 have high impedance as described above. It is clear that when the tip of the element 5 is brought close to the ground 30 as shown in b), the antenna characteristics are deteriorated as described above.
このように、従来のアンテナは、エレメントの先端が極
めて高いインピーダンス状態にあるから、これを大地或
いはその他の誘電体物質に近接すると、アンテナ本来の
性能を維持することができず、極めて不安定でかつ効率
の悪いアンテナとなっていた。As described above, in the conventional antenna, since the tip of the element is in an extremely high impedance state, if the element is brought close to the ground or other dielectric material, the original performance of the antenna cannot be maintained and it is extremely unstable. And it was an inefficient antenna.
又、従来、一般に比較的安定なものと思われていた車載
用アンテナにおいても、移動に伴って外部環境が変化す
ると、これに影響を受けてその特性が種々変化していた
が、この変動分は移動通信におけるフェージング現象と
して、本来のフェージングの原因である複数の伝搬路を
経て達する電波の合成による変動分とはっきり識別され
ぬまま論じられ、上述の外部の影響によるアンテナ特性
の変動分をも含めたものをもって移動通信に伴うフェー
ジングは極めて大きいものと認識されていた。In addition, even in the case of an on-vehicle antenna, which was generally considered to be relatively stable in the past, when the external environment changed due to movement, it was affected by this and its characteristics changed variously. Is discussed as a fading phenomenon in mobile communications without being clearly identified as a variation due to the combination of radio waves that propagate through multiple propagation paths, which is the original cause of fading. It was recognized that the fading associated with mobile communications was extremely large with the inclusion.
[問題点を解決するための手段] 本発明は、以上説明したような従来のアンテナの問題点
に鑑みてなされたものであって、給電部からアンテナ先
端部方向に存在する外部環境の影響を少なくしたアンテ
ナを実現するため、以下の如き手段を講ずる。[Means for Solving the Problems] The present invention has been made in view of the problems of the conventional antenna as described above, and is intended to reduce the influence of the external environment existing in the direction from the power feeding portion to the tip of the antenna. In order to realize a reduced antenna, the following measures are taken.
即ち、従来のアンテナの先端部又は下端部或いはその両
方の極めてインピーダンスが高い部分に後述する如き原
理に基づいた整合回路を付加せしめることによって、ア
ンテナの先端部又は下端部或いはその両端部の高インピ
ーダンスを低インピーダンス(実質的に零に近い値)に
変換したアンテナ装置を提供する。That is, by adding a matching circuit based on the principle to be described later to the extremely high impedance portion of the tip portion or the lower end portion or both of the conventional antenna, the high impedance of the tip portion or the lower end portion of the antenna or both ends thereof is added. There is provided an antenna device in which is converted to low impedance (value substantially close to zero).
このアンテナ先端部の高インピーダンスを低インピーダ
ンスに変換する手段は、アンテナ先端部に一端を短絡し
た(2n−1)λ/4長の平行2線路又は同長の同軸線路の
線路と実質的に同等の回路を集中定数回路又は分布定数
回路或いはこれらの混合回路で実現したものをアンテナ
先端部に付加したアンテナ装置とする。The means for converting the high impedance at the tip of the antenna into a low impedance is substantially equivalent to a parallel 2 line of (2n-1) λ / 4 length or a coaxial line of the same length with one end short-circuited to the end of the antenna. An antenna device in which the above circuit is realized by a lumped constant circuit, a distributed constant circuit or a mixed circuit thereof is added to the tip of the antenna.
更には、同様の考え方に基づいて、線状アンテナに対す
る給電が電圧給電、すなわち電圧の腹点から給電する場
合、アンテナの給電部に上述した整合回路を挿入するこ
とによって、アンテナの給電点と無線機の入出力端或い
は筐体を含む無線機と給電部とのインピーダンス整合を
図るとともに、両者を電気的に分離独立させたアンテナ
とするものである。Further, based on the same idea, when the power feeding to the linear antenna is voltage feeding, that is, when feeding from the antinode of the voltage, by inserting the above-mentioned matching circuit in the feeding portion of the antenna, the feeding point of the antenna and the wireless The impedance matching between the wireless device including the input / output terminal of the device or the housing and the power feeding portion is achieved, and the antenna is electrically separated and independent.
但し、この場合、無線機の入出力端は低インピーダンス
(例えば、50Ω或いは75Ω)で終端する必要があるた
め、アンテナの給電点と無線機の入出力端との間は(2n
−1)λ/4長に近似した電気的等価回路でインピーダン
ス整合を行うことになる。However, in this case, it is necessary to terminate the input / output terminal of the wireless device with a low impedance (for example, 50Ω or 75Ω), so between the feeding point of the antenna and the input / output terminal of the wireless device (2n
-1) Impedance matching is performed by an electrical equivalent circuit that is approximately λ / 4 long.
[作用] 以下、本発明において付加した整合回路の作用を説明す
る。[Operation] The operation of the matching circuit added in the present invention will be described below.
周知の通り、(2n−1)λ/4長、例えばλ/4,3/4λ,5/4
λ…の平行2線路又は同長の同軸線路の一方端を短絡し
たものの他方端(開放端)からみたインピーダンスは極
めて大(理論的には無限大)である。As is well known, (2n-1) λ / 4 length, for example, λ / 4,3 / 4λ, 5/4
The impedance seen from the other end (open end) of one of the parallel two lines of λ ... or the coaxial line of the same length which is short-circuited is extremely large (theoretical infinity).
又、このような線路の一方端を短絡する代わりに所定の
値Z1で終端した他方開放端からみたインピーダンスZ2の
両インピーダンスの関係は、次式で示される。Further, the relationship between both impedances of the impedance Z 2 viewed from the other open end which is terminated at a predetermined value Z 1 instead of shorting one end of such a line is expressed by the following equation.
Z0 2=Z1・Z2 ……(1) 但し、Z0は前記平行線路又は同軸線路の特性インピーダ
ンスである。Z 0 2 = Z 1 · Z 2 (1) where Z 0 is the characteristic impedance of the parallel line or the coaxial line.
そこで、このZ1とZ2との比を Z2/Z1=m ……(2) とし、このmの値をm=0〜1のうち、所要のものにす
ることによって、所望のインピースの整合をとることが
できる。Therefore, the ratio of Z 1 and Z 2 is set to Z 2 / Z 1 = m (2), and the value of m is set to a desired value out of m = 0 to 1 to obtain a desired index. Pieces can be matched.
即ち、例えばλ/4の同軸線路の中心導体を線状アンテナ
の先端(高インピーダンスの点)に接続し、かつ該線路
の他方端において外導体と内導体とを短絡すると、もと
のアンテナ先端部の接続点からみた該同軸線路のインピ
ーダンスは前記(1)式のZ1を零と置いたものとなり、
Z2=Z0 2/Z1から、Z2は無限大となる。従って、同軸線路
を付加した新しいアンテナ先端部のインピーダンスは零
になる。That is, for example, if the center conductor of a coaxial line of λ / 4 is connected to the tip (point of high impedance) of the linear antenna, and the outer conductor and the inner conductor are short-circuited at the other end of the line, the original antenna tip The impedance of the coaxial line viewed from the connection point of the part is the Z 1 of the equation (1) set to zero,
From Z 2 = Z 0 2 / Z 1 , Z 2 becomes infinite. Therefore, the impedance of the new antenna tip with the coaxial line added becomes zero.
このようにして新たに構成したアンテナ先端部はインピ
ーダンスが零であるから、給電部からアンテナ先端方向
に存在する外部環境の影響は受けない。Since the impedance of the newly formed antenna tip portion is zero, it is not affected by the external environment existing in the antenna tip direction from the feeding portion.
又、同様にして、電圧給電を行う場合に、(2n−1)λ
/4長の線路を、該電圧給電を行う線状アンテナの給電点
と無線機等の入出力端との間に挿入してインピーダンス
整合をとれば、線状アンテナが単一アンテナである場合
は、このアンテナと筐体を含めた無線機等とを電気的に
分離することができる。Similarly, when voltage supply is performed, (2n-1) λ
/ 4 length line is inserted between the feeding point of the linear antenna that feeds the voltage and the input / output terminal of the radio, etc. It is possible to electrically separate this antenna from the radio device including the housing.
即ち、例えば電圧給電によるλ/2長単一アンテナの給電
点と無線機の入出力端とを整合する場合、λ/2長単一ア
ンテナの下端部は、該λ/2長単一アンテナの先端部と同
様に極めて高いインピーダンスとなることから、前述し
た(2n−1)λ/4長の同軸線路の中心導体を該アンテナ
下端部に接続するとともに、該同軸線路の他方端を無線
機の入出力端に接続する。この場合も前記(1)式を満
足するように、該アンテナの給電点と該同軸線路及び無
線機の入出力端と該同軸線路のインピーダンス整合をと
る。That is, for example, when the feeding point of the λ / 2-length single antenna by voltage feeding and the input / output terminal of the radio are matched, the lower end of the λ / 2-length single antenna is Since the impedance is extremely high like the tip portion, the central conductor of the above-mentioned (2n-1) λ / 4 length coaxial line is connected to the lower end portion of the antenna, and the other end of the coaxial line is connected to the radio terminal. Connect to the input / output terminal. Also in this case, the impedance matching between the feeding point of the antenna, the coaxial line and the input / output end of the wireless device, and the coaxial line is performed so as to satisfy the equation (1).
このとき、給電点と無線機の入出力端との間に挿入され
る(2n−1)λ/4長の同軸線路の、無線機の入出力端側
は、無線機の入出力インピーダンス、例えば50Ω又は75
Ω等の値で終端されるが、これはλ/2長単一アンテナの
下端部のインピーダンスに比して、極めて小さいことか
ら、ほぼ零とみなされ、前記アンテナ先端部に対する
(2n−1)λ/4長の同軸線路の付加と同様にインピーダ
ンス整合をとることができ、この結果、無線機とアンテ
ナとを電気的に分離する作用を呈する。At this time, the (2n-1) λ / 4 length coaxial line inserted between the feeding point and the input / output end of the wireless device has an input / output impedance of the wireless device, for example, the input / output impedance of the wireless device. 50Ω or 75
Although it is terminated with a value such as Ω, it is considered to be almost zero because it is extremely small compared to the impedance of the lower end of the λ / 2 length single antenna, and (2n-1) for the antenna tip. Impedance matching can be achieved similarly to the case of adding a λ / 4-length coaxial line, and as a result, a function of electrically separating the radio device and the antenna is exhibited.
[実施例] 以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明す
る。[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図は、本発明をダイポールアンテナに適用する場合
の原理を示す構造図である。FIG. 1 is a structural diagram showing the principle when the present invention is applied to a dipole antenna.
第1図において、1及び2は、それぞれの長さがほぼλ
/4長アンテナエレメントであって、それぞれの先端部1
a,2aに、点線で囲った整合回路3,4を接続する。整合回
路3,4は、λ/4長平行線路5,5′をその先端部6で接続し
た短絡したものである。又、アンテナの給電部は、従来
のアンテナと同様にエレメント1及びエレメント2との
中間に設ける。In FIG. 1, 1 and 2 each have a length of approximately λ.
/ 4 long antenna elements, each tip 1
Matching circuits 3 and 4 surrounded by dotted lines are connected to a and 2a. The matching circuits 3 and 4 are short circuits in which the λ / 4 long parallel lines 5 and 5 ′ are connected at their tip portions 6. Further, the feeding portion of the antenna is provided in the middle between the element 1 and the element 2 as in the conventional antenna.
アンテナのエレメント1,2の動作は、従来のものと何等
変わるところはないが、新たに整合回路3,4を付加する
ことによって、新たなアンテナの先端部は、短絡された
先端部6となる。従って、整合回路3,4を付加する前の
アンテナ先端部1a,2aのインピーダンスは高インピーダ
ンスであったが、整合回路3,4により、新たなアンテナ
の先端部6は低インピーダンスとなり、給電部からアン
テナの先端部6方向に対しては、外部からの影響を受け
ず、安定したものとなる。即ち、極端な場合、整合回路
3,4の先端部6を大地に接触させるか、又は人が手で触
ってもアンテナの特性は変化しないことになる。なお、
整合回路3,4の作用動作については前記に詳述した通り
であるので説明を省略する。The operation of the elements 1 and 2 of the antenna is no different from the conventional one, but by adding the matching circuits 3 and 4, the tip of the new antenna becomes the shorted tip 6. . Therefore, the impedance of the antenna tips 1a and 2a before adding the matching circuits 3 and 4 was high impedance, but the matching circuits 3 and 4 made the tip 6 of the new antenna have a low impedance, and In the direction of the tip 6 of the antenna, it is stable without being affected by the outside. That is, in an extreme case, the matching circuit
The characteristics of the antenna will not change even if the tips 6 of the antennas 3 and 4 are brought into contact with the ground or touched by a person. In addition,
The operation of the matching circuits 3 and 4 is as described in detail above, and therefore its explanation is omitted.
第2図は、上述した原理に基づく整合回路の具体例を説
明するための構造断面図である。FIG. 2 is a structural sectional view for explaining a specific example of the matching circuit based on the above principle.
第2図において、7は、第1図の平行線路5、5′の代
わりに用いた同軸線路であって、その長さはλ/4とし、
その中心導体8をアンテナのエレメント1の先端部1aに
接続するとともに、同軸線路7の他方端において中心導
体8と外被導体9を短絡接続する。In FIG. 2, 7 is a coaxial line used in place of the parallel lines 5 and 5'of FIG. 1, and its length is λ / 4,
The center conductor 8 is connected to the tip 1a of the antenna element 1, and the center conductor 8 and the outer conductor 9 are short-circuited at the other end of the coaxial line 7.
このようにしてアンテナのエレメント1の先端部1aに接
続された整合回路3に対する、先端部1aからみたインピ
ーダンスは無限大であり、新たに形成されたアンテナの
先端部6はインピーダンスが零になる。なお、第1図の
整合回路4についても第2図と同様な整合回路とするこ
とができる。In this way, the impedance of the matching circuit 3 connected to the tip 1a of the antenna element 1 as viewed from the tip 1a is infinite, and the impedance of the tip 6 of the newly formed antenna is zero. The matching circuit 4 shown in FIG. 1 can be the same as the matching circuit shown in FIG.
しかしながら、第1図或いは第2図に示した整合回路の
ように、λ/4長の平行線路或いは同軸線路を用いる場
合、アンテナの全長は、整合回路を付加することにより
2倍の長さとなって、不都合を生じることになる。However, when a λ / 4-length parallel line or a coaxial line is used as in the matching circuit shown in FIG. 1 or 2, the total length of the antenna becomes double by adding the matching circuit. This causes inconvenience.
そこで、本発明の実施例においては、第1図或いは第2
図に示した整合回路と同等の特性をもった整合回路を集
中定数回路素子等で構成し、アンテナの寸法を小型にす
るものである。Therefore, in the embodiment of the present invention, FIG.
A matching circuit having characteristics similar to those of the matching circuit shown in the figure is configured by a lumped constant circuit element or the like to reduce the size of the antenna.
第3図(a)は、平行線路長l0がλ/4の線路の等価回路
図を示すものであり、第3図(b)は、平行線路長l0が
3λ/4の線路の等価回路図を示すものである。第3図
(a),(b)において、インダクタンスL1,L2及び容
量C1,C2は、式(1)及び式(2)から求められる値と
し、この値をもつ集中定数回路素子で実現すればよい。
なお、平行線路長l0について、λ/4と3λ/4とは、第3
図(c)に示すようにλ/2毎にサイクリックに繰り返さ
れるから、λ/4及び3λ/4の平行線路長について考察す
れば、平行線路長l0の(2n−1)λ/4の全てについて適
用できる。FIG. 3 (a) is an equivalent circuit diagram of a line having a parallel line length l 0 of λ / 4, and FIG. 3 (b) is an equivalent circuit diagram of a line having a parallel line length l 0 of 3λ / 4. It is a circuit diagram. In FIGS. 3 (a) and 3 (b), the inductances L 1 and L 2 and the capacitances C 1 and C 2 are values obtained from the equations (1) and (2), and the lumped constant circuit element having these values is used. Can be realized with.
For the parallel line length l 0 , λ / 4 and 3λ / 4 are the third
Since it is cyclically repeated every λ / 2 as shown in FIG. 7C, if the parallel line lengths of λ / 4 and 3λ / 4 are considered, (2n−1) λ / 4 of the parallel line length l 0 is obtained. Can be applied to all of.
第4図は、本発明の一実施例である整合回路の構成を示
す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a matching circuit which is an embodiment of the present invention.
第4図(a)における整合回路において、10は中空導電
キャップであり、その低部内壁部とアンテナのエレメン
ト1の先端部との間にコイル11を接続し、コイル11の両
端と中空導電キャップ10の側面内壁との間にそれぞれ、
所定値のコンデンサ41,42を接続するとともに、中空導
電キャップ10の開口部とアンテナのエレメント1の先端
部との間を絶縁材スペース12で支持されて構成される。
但し、中空導電キャップ10とコイル11との間に浮遊容量
が存在する場合には、この浮遊容量を加味してコンデン
サ41,42の容量及びコイル11のインダクタンスを決定す
る。In the matching circuit in FIG. 4 (a), 10 is a hollow conductive cap, and a coil 11 is connected between the lower inner wall of the matching conductive circuit and the tip of the antenna element 1, and both ends of the coil 11 and the hollow conductive cap. Between each of the 10 side walls,
The capacitors 41 and 42 having a predetermined value are connected to each other, and the space between the opening of the hollow conductive cap 10 and the tip of the antenna element 1 is supported by an insulating material space 12.
However, when stray capacitance exists between the hollow conductive cap 10 and the coil 11, the stray capacitance is added to determine the capacitance of the capacitors 41 and 42 and the inductance of the coil 11.
第4図(b)における整合回路は、第4図(a)におけ
る中空導電キャップ10とコイル11との間の浮遊容量を積
極的に利用して、所望の整合回路とするものである。即
ち、この整合回路は、中空導電キャップ10の内部形状に
凹凸を形成した中空導電キャップ13を用い、この中空導
電キャップ13の凸部とコイル11のリード部との間の所望
のキャパシタンスを形成することにより、第3図(a)
に示すコンデンサ41,42を省略する構成とする。The matching circuit in FIG. 4 (b) is a desired matching circuit by positively utilizing the stray capacitance between the hollow conductive cap 10 and the coil 11 in FIG. 4 (a). That is, this matching circuit uses the hollow conductive cap 13 in which the inner shape of the hollow conductive cap 10 is formed to form a desired capacitance between the convex portion of the hollow conductive cap 13 and the lead portion of the coil 11. As a result, Fig. 3 (a)
The capacitors 41 and 42 shown in are omitted.
このようにして、分布定数回路で構成される平行線路又
は同軸線路をその長さを考慮して、集中定数回路化する
ことにより、所望の大きさの整合回路にまで小型化する
ことができる。In this way, the parallel line or the coaxial line composed of the distributed constant circuit is made into a lumped constant circuit in consideration of its length, so that the matching circuit having a desired size can be downsized.
次に、アンテナの先端部ではなくアンテナの給電部が高
インピーダンスになる場合での本発明の実施例について
説明する。即ち、アンテナの給電方式を電圧給電とする
場合における整合回路について説明する。Next, a description will be given of an embodiment of the present invention in the case where the feeding portion of the antenna has a high impedance instead of the tip portion of the antenna. That is, a matching circuit in the case where the antenna power feeding method is voltage power feeding will be described.
第5図は、本発明の他の実施例を示す構造図であって、
電圧給電によるnλ/2長の線状アンテナ14の給電部と無
線機TRXの入出力端15との間に第4図(a)に示す整合
回路を挿入させたものである。この整合回路の構造は、
中空導電パイプ16の上端部において、nλ/2長の線状ア
ンテナ14の下端部を絶縁材支持部17で固定し、線状アン
テナ14の下端部と無線機TRXの入出力端15との間にコイ
ル11を介して接続し、さらにコイル11の両端と中空導電
パイプ16との間にコンデンサC3,C4を挿入接続した構造
とし、中空導電パイプ16の下端部は、無線機TRXの外部
筐体18に電気的に接続したものである。なお、コイル1
1、コンデンサC3,C4等の集中定数回路素子の値は、第4
図と同様にして求める。この場合、上述したように、無
線機の入出力端15のインピーダンスは低インピーダンス
(50Ω或いは75Ω等)であり、整合回路はこの低インピ
ーダンスと整合する必要があり、第4図のような短絡に
よってインピーダンスが零になることはないため、整合
回路の電気長も、(2n−1)λ/4長に対してわずかなが
ら長いか短いかのどちらかの長さとなる。しかし、この
電気長は集中定数回路素子の値によって変化することが
できるため、整合回路の物理的な大きさにはほとんど影
響しない。もちろん、第4図(b)に示す整合回路を適
用するようにしてもよい。FIG. 5 is a structural diagram showing another embodiment of the present invention,
The matching circuit shown in FIG. 4 (a) is inserted between the feeding portion of the linear antenna 14 of nλ / 2 length by voltage feeding and the input / output terminal 15 of the radio device TRX. The structure of this matching circuit is
At the upper end of the hollow conductive pipe 16, the lower end of the linear antenna 14 having a length of nλ / 2 is fixed by an insulating material support 17, and the lower end of the linear antenna 14 and the input / output end 15 of the radio TRX are connected. And the capacitors C 3 and C 4 are inserted and connected between the both ends of the coil 11 and the hollow conductive pipe 16, and the lower end of the hollow conductive pipe 16 is outside the radio TRX. It is electrically connected to the housing 18. In addition, coil 1
1, the value of the lumped constant circuit elements such as capacitors C 3 and C 4 is 4th
Obtained in the same way as in the figure. In this case, as described above, the impedance of the input / output terminal 15 of the wireless device is low impedance (50Ω or 75Ω, etc.), and the matching circuit must match this low impedance. Since the impedance never becomes zero, the electrical length of the matching circuit is either slightly longer or shorter than the (2n-1) λ / 4 length. However, since this electrical length can change depending on the value of the lumped constant circuit element, it has almost no effect on the physical size of the matching circuit. Of course, the matching circuit shown in FIG. 4 (b) may be applied.
なお、アンテナ長については、上述したλ/4長、λ/2長
に限らず、その整数倍のアンテナ長を有するアンテナに
も広く適用可能なことは明らかである。Note that the antenna length is not limited to the λ / 4 length and the λ / 2 length described above, and it is obvious that the antenna length can be widely applied to an antenna having an antenna length that is an integral multiple thereof.
[発明の効果] 本発明は以上説明したように、従来の線状アンテナ先端
部或いはアンテナ下端部における高インピーダンスを上
述した整合回路を用いて低インピーダンス化することに
よって、新たに形成されたアンテナ先端部或いはアンテ
ナ下端部のインピーダンスが零又は極めて低いものとす
ることによって、給電部からアンテナ先端部方向或いは
アンテナ下端部方向に対する外部環境の影響がない極め
て安定した性能をもった線状アンテナをもたらすうえ
で、顕著な効果を奏する。[Effects of the Invention] As described above, the present invention reduces the high impedance of the conventional linear antenna tip portion or the antenna lower end portion by using the above-described matching circuit to newly form the antenna tip. In addition to providing a linear antenna with extremely stable performance, there is no influence of the external environment in the direction from the feeding part to the tip of the antenna or the direction of the bottom of the antenna by setting the impedance of the antenna part or the bottom of the antenna to zero or extremely low. It has a remarkable effect.
第1図は、本発明をダイポールアンテナに適用する場合
の原理を示す構造図。 第2図は、第1図が示す原理に基づく整合回路の具体例
を説明するための構造断面図。 第3図は、整合回路の等価回路図を示す図。 第4図は、本発明の一実施例である整合回路の構成を示
す図。 第5図は、本発明を線状アンテナと無線機との間に適用
する場合の他の実施例の構成を示す図。 第6図は、従来のアンテナを示す図。 第7図、第8図、第9図は、従来のアンテナの欠陥を説
明するための状態図。 1,2,14……線状アンテナ、3,4……整合回路、5,5′……
平行2線路 6……先端部、7……同軸線路、8……同軸線路の中心
導体、9……誘電体 10,13……中空導電キャップ、11……コイル、12……支
持物 15……無線機入出力端、16……中空導電パイプ、30……
大地、TRX……無線機FIG. 1 is a structural diagram showing the principle when the present invention is applied to a dipole antenna. FIG. 2 is a structural cross-sectional view for explaining a specific example of a matching circuit based on the principle shown in FIG. FIG. 3 is a diagram showing an equivalent circuit diagram of a matching circuit. FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a matching circuit which is an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing the configuration of another embodiment when the present invention is applied between a linear antenna and a radio device. FIG. 6 is a diagram showing a conventional antenna. FIG. 7, FIG. 8 and FIG. 9 are state diagrams for explaining defects of the conventional antenna. 1,2,14 …… Linear antenna, 3,4 …… Matching circuit, 5,5 ′ ……
Parallel 2 lines 6 ... Tip, 7 ... Coaxial line, 8 ... Coaxial line center conductor, 9 ... Dielectric 10,13 ... Hollow conductive cap, 11 ... Coil, 12 ... Support 15 ... … Radio input / output end, 16 …… Hollow conductive pipe, 30 ……
Earth, TRX ... radio
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大場 徳喜 埼玉県浦和市上木崎4−1―37 アンテナ 技研株式会社内 (72)発明者 森 明久 神奈川県高座郡寒川町小谷753番地 東洋 通信機株式会社内 (56)参考文献 特公 昭23−870(JP,B1) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tokki Oba 4-1-37 Kamikizaki, Urawa-shi, Saitama Antenna Giken Co., Ltd. (72) Inventor Akihisa Mori 753 Otani, Samukawa-cho, Takaza-gun, Kanagawa Toyo Communication Equipment Co., Ltd. Within the corporation (56) References Japanese Patent Publication Sho 23-870 (JP, B1)
Claims (4)
軸に沿ってコイルを配置するとともに、該コイルの両端
部と導電キャップの内壁間にコンデンサを挿入した構造
物をユニポールアンテナの先端部に接続し、前記構造物
の電気的等価回路が、一端を短絡した(2n−1)λ/4長
(λは該アンテナが共振する波長、nは整数)の平行線
路又は同軸線路と実質的に同等になるようにしたことを
特徴とするアンテナ装置。1. A structure in which a coil is arranged along the central axis of a conductive cap whose one end is electrically closed, and a capacitor is inserted between both ends of the coil and the inner wall of the conductive cap, the end of a unipole antenna. And an electrical equivalent circuit of the structure is substantially a parallel line or a coaxial line having a (2n-1) λ / 4 length (λ is a wavelength at which the antenna resonates, n is an integer) short-circuited at one end. The antenna device is characterized in that they are made equal to each other.
請求項1記載のアンテナ装置において、該ユニポールア
ンテナのアンテナ長がnλ/2長(λは該アンテナが共振
する波長、nは整数)である場合、該給電部に、コイル
と該コイルを包囲する導電パイプと該コイルの両端と導
電パイプの内壁との間に挿入したコンデンサとからなる
構造物を接続し、該構造物の電気的等価回路が、(2n−
1)λ/4長の平行線路又は同軸線路と実質的に同等にな
るようにすることによって、該アンテナの給電部のイン
ピーダンスと当該アンテナを接続する通信機又は給電線
のインピーダンスとを整合させるようにしたことを特徴
とするアンテナ装置。2. The antenna device according to claim 1, wherein one end of the unipole antenna serves as a power feeding portion, and the antenna length of the unipole antenna is nλ / 2 length (λ is a wavelength at which the antenna resonates, and n is an integer). In this case, a structure consisting of a coil, a conductive pipe surrounding the coil, and a capacitor inserted between both ends of the coil and the inner wall of the conductive pipe is connected to the power supply part, and the electrical structure of the structure is electrically connected. The equivalent circuit is (2n−
1) Matching the impedance of the feeding part of the antenna and the impedance of the communication device or the feeding line connecting the antenna by making them substantially equal to a parallel line or a coaxial line of λ / 4 length. An antenna device characterized in that
イルと導電キャップ又は導電パイプ間の浮遊容量を利用
したことを特徴とする請求項(1)又は(2)記載のア
ンテナ装置。3. The antenna device according to claim 1, wherein a floating capacitance between the coil and the conductive cap or the conductive pipe is used instead of the capacitor of the structure.
電パイプ又は導電キャップの内壁に凹凸を設け、該凹凸
と前記コイルとの間の浮遊容量を利用したことを特徴と
する請求項(1)又は(2)記載のアンテナ装置。4. The capacitor of the structure is replaced with a concavity and convexity provided on the inner wall of the conductive pipe or the conductive cap, and the stray capacitance between the concavity and convexity is used. ) Or (2) the antenna device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59246817A JPH0779205B2 (en) | 1984-11-21 | 1984-11-21 | Antenna device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59246817A JPH0779205B2 (en) | 1984-11-21 | 1984-11-21 | Antenna device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61125206A JPS61125206A (en) | 1986-06-12 |
| JPH0779205B2 true JPH0779205B2 (en) | 1995-08-23 |
Family
ID=17154129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59246817A Expired - Lifetime JPH0779205B2 (en) | 1984-11-21 | 1984-11-21 | Antenna device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0779205B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8885688B2 (en) | 2002-10-01 | 2014-11-11 | Qualcomm Incorporated | Control message management in physical layer repeater |
Families Citing this family (4)
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| JP2775556B2 (en) * | 1992-09-22 | 1998-07-16 | 松下電器産業株式会社 | Antenna device |
| JP4822288B2 (en) * | 2008-03-27 | 2011-11-24 | 株式会社 仲池技研 | Dipole antenna and wireless communication device using the same |
| JP5004029B2 (en) * | 2008-08-04 | 2012-08-22 | Dxアンテナ株式会社 | Antenna device |
| JP4789273B2 (en) * | 2008-11-25 | 2011-10-12 | 俊夫 矢嶋 | Antenna device |
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1984
- 1984-11-21 JP JP59246817A patent/JPH0779205B2/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
| US8885688B2 (en) | 2002-10-01 | 2014-11-11 | Qualcomm Incorporated | Control message management in physical layer repeater |
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| JPS61125206A (en) | 1986-06-12 |
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