JPH0846417A - 極超短波広帯域ホイップアンテナの接続方法、および同接続構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ホイップアンテナの接続技術を改良して、移
動体通信用無線機に用いられる８００ＭＨｚ〜９６０Ｍ
Ｈｚの広い帯域を１種類のアンテナ素子でカバーできる
ようにする。 【構成】 スリーブ形ソケットのアンテナ結合穴５ａに
λ／２アンテナ素子３の一端が挿入されるとともに、高
周波回路（図外）に接続・導通されたλ／４励振器６が
励振器収納穴５ｂに挿入され、上記アンテナ素子３と励
振器６とは寸法ｔを隔てて非導通状態で対向し、静電容
量を介してほぼ臨界結合値で電磁的に接続されている。
これにより、従来達成できなかった広帯域の同調特性が
得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、極超短波を使用する移
動体通信用無線機に対してホイップアンテナを、電磁的
に、および機械的に接続する方法、および接続する構造
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】移動体通信用無線機は一般に極超短波が
用いられ、周波数帯域８００ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚが世
界的に広く使用されている。上記の極超短波を送受信す
るため、無線機には一般にホイップアンテナが用いられ
ている。導体板上に１本の直線導線を出したアンテナを
ユニポールあるいはモノポールアンテナという。特に細
いλ／４垂直直線接地アンテナを一般にホイップアンテ
ナと呼び、前記導体板に相当するものに自動車などの車
体が用いられている。ただし、本発明においてはλ／４
垂直線接地アンテナに限らず、λ／２垂直線アンテナを
含めてホイップアンテナと呼ぶものとする。最近の移動
体通信用無線機にはコネクタ付きλ／２ホイップアンテ
ナが多く用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来一般に移動体通信
用無線機に用いられているホイップアンテナに関しては
次のような技術的問題が有る。

【０００４】（イ）従来技術に係るホイップアンテナを
極超短波域に使用する場合、一つの仕様のホイップアン
テナでカバーできる周波数帯域は５０〜８０ＭＨｚであ
る。このため、８００ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚに対応する
には複数種類のアンテナ素子を準備しておき、使用周波
数に応じて選択使用しなければならない。このため多品
種少量生産となり、品質が安定しにくく、製造コストが
割高となる。

【０００５】（ロ）アンテナが直立したままでは不便な
ので、使用していない時はアンテナをケーシング内に収
納し、若しくは傾倒し、または取り外し可能であること
が必要である。しかし上述のごとく収納，傾倒，着脱が
可能な構造にすると、無線機の高周波回路とアンテナと
の間の導通維持にトラブルを生じる虞れが有る。なお、
本発明において導通とは、双方の導体間のオーム抵抗が
ゼロに近い状態を言い、電磁的接続と区別する。 本発明は上述の事情に鑑みて為されたものであって、移
動体通信用に用いられる８００ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚと
いった広帯域を１種類のアンテナ素子でカバーすること
ができ、かつ、無線機の高周波回路に対してアンテナを
非導通状態で電磁的に接続するものであって導通維持に
関するトラブルを生じる虞れが無く、その上、移動体通
信用無線機の生産におけるアンテナの組付操作を迅速，
容易に行ない得る技術を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】同一のアンテナ素子であ
っても、これを無線機の高周波回路に対する接続方法の
如何によって周波数帯域の広狭，および導通維持の要否
が著しく変わる。図５は本発明に係る極超短波広帯域ホ
イップアンテナの接続方法の基本的原理的説明図であ
る。図５に示した１は移動体通信用無線機の高周波回
路、１ａはその出力端である。電気的長さがλ／４であ
ってλ／４で共振する励振器２の入力端２ａを上記出力
端１ａに接続，導通させる。一方、図示の３はλ／２ア
ンテナ素子である。その給電端３ａを前記λ／４励振器
２の開放端２ｂに対して非導通状態で対向，離間させ
る。これにより、λ／２アンテナ素子３の給電端３ａと
λ／４励振器２の開放端２ｂとの間に静電容量４を生
じ、これが結合容量として作用して両者を電磁的に結合
させる。このようにしてλ／２アンテナ素子３は高周波
回路１に対して電磁的に接続される。前記結合静電容量
４をほぼ臨界結合値ならしめると、本図５に示したアン
テナ機構は著しく広い周波数特性を示す。さらに、アン
テナ素子３と励振器２との間に導通を必要としないの
で、導通に関するトラブルは一切、未然にかつ完全に防
止される。その上、導通を要しないから生産工場におけ
るアンテナ素子３の組付操作が容易であり、組立作業コ
ストが低減される。

【０００７】以上に述べた原理に基づいて前記の目的
（広帯域・非導通）を達成するため本発明の接続方法
は、移動体通信用無線機の高周波回路にλ／２ホイップ
アンテナを接続する方法において、λ／４励振器の入力
端を上記高周波回路の出力端に接続して電気的に導通せ
しめるとともに、λ／２ホイップアンテナ素子の一端を
上記λ／４励振器の入力端に対して、電気的に導通せし
めることなく対向せしめて機械的に支持し、前記λ／２
ホイップアンテナ素子と前記λ／４励振器との間に静電
容量を形成せしめて電磁的に接続することを特徴とす
る。上記発明方法を実施するため、本発明装置の構成
は、移動体通信用無線機にホイップアンテナを接続する
構造において、該移動体通信機の高周波回路に接続導通
されたλ／４励振器と、上記λ／４励振器の開放端に対
して、電気的に接触導通することなく、結合静電容器を
介して対向離間したλ／２アンテナ素子と、を具備して
いることを特徴とする。上記の構成よりなる本発明装置
の実施態様として（図１参照）アンテナ嵌合穴（５ａ）
と励振器収納穴（５ｂ）とが相互に連通することなく仕
切壁（５ｃ）を介して同心状に対向して形成されている
スリーブ形ソケット（５）を有し、該アンテナ嵌合穴に
前記λ／２アンテナ素子の一端が挿入されるとともに上
記励振器収納穴に前記λ／４励振器が収納されているこ
とが望ましい。さらに前記のスリーブ形ソケット（５）
の一端にコネクタ（７）が設けられるとともに、前記λ
／４励振器の入力端が上記コネクタに接続導通されてい
て、該コネクタが上記スリーブ形ソケットの機械的支持
と上記λ／４励振器の電気的導通とを兼ねる構造である
ことが推奨される。

【０００８】

【作用】上記の方法によると、高周波回路の出力端に接
続導通されたλ／４励振器の開放端とλ／２ホイップア
ンテナ素子とを、静電容量を介して電磁的に接続したた
め、（ａ）従来予測し得なかった広帯域同調特性が得ら
れ、例えば移動体無線通信機に使用される８００ＭＨｚ
〜９６０ＭＨｚを単一種類のアンテナ素子でカバーする
ことができ、アンテナ関連機器の汎用性が向上して少品
種大量生産を可能ならしめて、製造コストの低減，製品
品種の安定，および補給部品管理コストの低減に有効で
あり、かつ、（ｂ）該アンテナ素子が励振器に対して電
磁的に接続され、直接的な導通を必要としないので、ア
ンテナ製造工程におけるアンテナ素子の電気的接続導通
作業が不要となるため、組立作業が容易であり、導通不
良などのトラブルを発生する虞れが無く、信頼性が向上
する。

【０００９】また、以上に述べた接続方法を実施するた
めに創作した本発明に係る接続構造は、移動体通信機の
高周波回路に接続導通されたλ／４励振器と、上記λ／
４励振器の開放端に対して、電気的に接触導通すること
なく、結合静電容器を介して対向離間したλ／２アンテ
ナ素子と、を具備しているので、前記発明方法を実施す
るに好適である。

【００１０】

【実施例】次に、図１ないし図４を順次に参照しつつ、
本発明の実施例を説明する。図１は本発明の接続方法を
実施するために構成した、本発明に係る極超短波広帯域
ホイップアンテナの接続構造の１実施例を示し、組立状
態において中心線を含む面で切断して描いた断面図であ
る。図２は上記実施例に係る接続構造における組立作業
を説明するために示したもので、一体的に結合されたサ
ブアッセンブリ部材を単位として、最終組立工程の状態
を描いた分解断面図である。（図２参照）３はλ／２ア
ンテナ素子であって、図５の原理図に示したλ／２アン
テナ素子３に対応する構成部材である。このアンテナ素
子は、原理的には電気的長さλ／２の直線状導体である
が、本実施例においてはフレキシブルワイヤ３ｂの外周
をアンテナカバー３ｃで包むとともに、その先端にアン
テナキャップ３ｄを冠着して、前記フレキシブルワイヤ
３ｂを防水，保護するとともに使用者の安全を図ってあ
る。一方、図２に示したλ／４ヘリカル励振器６は金属
線を塑性加工してヘリカルに形成した部材であって、原
理図である図５におけるλ／４励振器２に対応する構成
部材である。原理図（図５）に示すように、前記λ／２
アンテナ素子３とλ／４励振器の開放端とを対向離間さ
せて、両者の間に結合静電容量４を形成させるのである
が、本実施例においては上記の結合静電容量が自動的に
適正値（ほぼ臨界結合値）となるよう、スリーブ形ソケ
ット５を設ける。このスリーブ形ソケットは電気絶縁性
の材料（本実施例においては合成樹脂）で構成され、片
方の端にはアンテナ嵌合穴５ａが形成され、他方の端に
開口せしめて励振器収納穴５ｂが同心状に形成されてい
る。上記双方の穴（５ａ，５ｂ）は相互に連通せず、仕
切壁５ｃを隔てている。図１と図２とを対比して理解さ
れるように、スリーブ形ソケット５のアンテナ嵌合穴５
ａの中へλ／２アンテナ素子３の一端を挿入する（挿入
された側の一端はアンテナの給電端３ａとなる・詳細後
述）。そしてスリーブ形ソケット２の励振器収納穴５ｂ
の中へ前記λ／４ヘリカル励振器６を収納する。これに
より、λ／２アンテナ素子３とλ／４ヘリカル励振器６
とは自動的に所定寸法ｔを隔てて対向し、両者の間に静
電容量を生じる。前記の間隔寸法ｔは仕切壁５ｃの厚さ
寸法によって規制される。そして、上記静電容量は上記
の寸法ｔと、仕切壁５ｃの材料に固有の誘電率と、「ア
ンテナ素子と励振器との対向実効面積」とによって定ま
るから、この静電容量値を所望の値に設定することは電
気機器設計的に容易に可能である。

【００１１】図１および図２に示した７はコネクタであ
って、次に述べるようにして、 イ．前記λ／４ヘリカル励振器６の一端（入力端）を無
線機の高周波回路（図５における符号１）に導通させる
機能と、 ロ．λ／４ヘリカル励振器６を機械的に保持する機能
と、 ハ．スリーブ形ソケット５およびλ／２アンテナ素子
を、無線機のケース（図示せず）に対して機械的に保持
する機能と、を果たす部材である。 上記のコネクタ７は、中心ピン７ａと、メネジ筒７ｃ
と、上記双方の部材を同心に保持して結合する絶縁スリ
ーブ７ｂとから成っており、前記中心ピン７ａにはλ／
４ヘリカル励振器６の入力端が接続固着されて導通して
いる。図２に示されたサブアッセンブリ部材のコネクタ
７を、図１に示すようにスリーブ形ソケット５に組み付
ける。すなわち、λ／４ヘリカル励振器６を励振器収納
穴５ｂに挿入するとともに、メネジ筒７ｃを該励振器収
納穴５ｂの開口端付近に嵌合固着する。固着手段は圧入
固定または／および接着剤でも良く、その他適宜の固着
手段を適用することもできる。

【００１２】図１に示した組立状態において、移動体通
信用無線機のケースに設けたオネジ形のソケット（図示
せず）に、コネクタ７のメネジ筒７ｃを螺着するととも
に、中心ピン７ａを上記移動体通信用無線機の高周波回
路（図１，図２において図示せず、原理図である図５に
示した高周波回路１に相当する構成部分）の出力端に導
通せしめる。これにより、スリーブ形ソケット５は移動
体通信用無線機のケースに対して機械的に支持される。
図３は前記と異なる実施例に係る極超短波広帯域ホイッ
プアンテナの接続装置を示し、λ／４励振器をジグザグ
形に構成してλ／２アンテナ素子と非導通状態で電磁的
に接続した状態の断面図である。図３に示した実施例
は、前掲の図１に示した実施例におけるλ／４ヘリカル
励振器６をλ／４ジグザグ形励振器８で代替した構造を
なしている。上記λ／４ジグザグ形励振器は金属板を素
材としてこれをジグザグ形に機械加工しても良く、ま
た、基板の上にジグザグ形の導通パターンを形成して組
み込んでも良い。図４は上掲の図３に示したλ／４ジグ
ザグ形励振器の構成に関する二つの実施例を対比して示
した模式的な要部拡大断面図であって、（Ａ）は基板上
にジグザグ形の導通パターンを形成して励振器収納穴に
挿入した状態を描いてあり、（Ｂ）は金属板を素材とし
てジグザグ形に切り抜き若しくはプレスで打ち出した部
材を励振器収納穴に挿入した状態を描いてある。図４
（Ａ）に示した８ａは基板であって、通例のエッチング
技法を適用してジグザグ形の導通パターン８ｂを形成し
てあり、該導通パターン８ｂの片方の端に中心ピン７ａ
が接続，導通されている。この導通パターン８ｂの位置
決め・支持は主として前記の基板８ａと励振器収納穴５
ｂとの嵌合によって為されている。図４（Ｂ）に示した
８ｃはジグザグ形の金属板であって、本例では金属板を
プレス加工して構成している。本発明を実施する際、加
工方法は任意に選定して適用することができ、塑性加
工，切削加工などを用いることもできる。また、前掲の
（Ａ）図の実施例の変形例として、基板８ａ上のジグザ
グ形導通パターン８ｂを、印刷技法や写真製版技法によ
って構成することもできる。図１ないし図４に示した何
れの実施例の接続構造によっても、図５について説明し
た原理により、８００ＭＨｚから９６０ＭＨｚに至る広
い帯域において優れた同調特性が得られた。

【００１３】

【発明の効果】本発明方法によると、高周波回路の出力
端に接続導通されたλ／４励振器の開放端とλ／２ホイ
ップアンテナ素子とを、静電容量を介して電磁的に接続
したため、（ａ）従来予測し得なかった広帯域同調特性
が得られ、例えば移動体無線通信機に使用される８００
ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚを単一種類のアンテナ素子でカバ
ーすることができ、アンテナ関連機器の汎用性が向上し
て少品種大量生産を可能ならしめて、製造コストの低
減，製品品種の安定，および補給部品管理コストの低減
に有効であり、かつ、（ｂ）該アンテナ素子が励振器に
対して電磁的に接続され、直接的な導通を必要としない
ので、アンテナ製造工程におけるアンテナ素子の電気的
接続導通作業が不要となるため、組立作業が容易であ
り、導通不良などのトラブルを発生する虞れが無く、信
頼性が向上する。

【００１４】また、以上に述べた接続方法を実施するた
めに創作した本発明に係る接続構造は、移動体通信機の
高周波回路に接続導通されたλ／４励振器と、上記λ／
４励振器の開放端に対して、電気的に接触導通すること
なく、結合静電容器を介して対向離間したλ／２アンテ
ナ素子と、を具備しているので、前記発明方法を実施す
るに好適であるという優れた実用的効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の接続方法を実施するために構成した、
本発明に係る極超短波広帯域ホイップアンテナの接続構
造の１実施例を示し、組立状態において中心線を含む面
で切断して描いた断面図である。

【図２】上記実施例に係る接続構造における組立作業を
説明するために示したもので、一体的に結合されたサブ
アッセンブリ部材を単位として、最終組立工程の状態を
描いた分解断面図である。

【図３】前記と異なる実施例に係る極超短波広帯域ホイ
ップアンテナの接続装置を示し、λ／４励振器をジグザ
グ形に構成してλ／２アンテナ素子と非導通状態で電磁
的に接続した状態の断面図である。

【図４】上掲の図３に示したλ／４ジグザグ形励振器の
構成に関する二つの実施例を対比して示した模式的な要
部拡大断面図であって、（Ａ）は基板上にジグザグ形の
導通パターンを形成して励振器収納穴に挿入した状態を
描いてあり、（Ｂ）は金属板を素材としてジグザグ形に
切り抜き若しくはプレスで打ち出した部材を励振器収納
穴に挿入した状態を描いてある。

【図５】本発明に係る極超短波広帯域ホイップアンテナ
の接続方法の基本的原理的説明図である。

【符号の説明】

１…高周波回路、１ａ…出力端、２…λ／４励振器、２
ａ…入力端、２ｂ…開放端、３…λ／２アンテナ素子、
３ａ…給電端、３ｂ…フレキシブルワイヤ、３ｃ…アン
テナカバー、３ｄ…アンテナキャップ、４…結合静電容
量、５…スリーブ形ソケット、５ａ…アンテナ嵌合穴、
５ｂ…励振器収納穴、５ｃ…仕切壁、６…λ／４ヘリカ
ル励振器、７…コネクタ、７ａ…中心ピン、７ｂ…絶縁
スリーブ、７ｃ…メネジ筒、８…λ／４ジグザグ形励振
器、８ａ…基板、８ｂ…ジグザグ形導通パターン、８ｃ
…ジグザグ形金属板。

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動体通信用無線機の高周波回路にλ／
   ２ホイップアンテナを接続する方法において、 λ／４励振器の入力端を上記高周波回路の出力端に接続
   して電気的に導通せしめるとともに、 λ／２ホイップアンテナ素子の一端を上記λ／４励振器
   の入力端に対して、電気的に導通せしめることなく対向
   せしめて機械的に支持し、 前記λ／２ホイップアンテナ素子と前記λ／４励振器と
   の間に静電容量を形成せしめて電磁的に接続することを
   特徴とする、極超短波広帯域ホイップアンテナの接続方
   法。
2. 【請求項２】 基板上にジグザグ形の導通パターンを形
   成して前記のλ／４励振器を構成することを特徴とす
   る、請求項１に記載した極超短波広帯域ホイップアンテ
   ナの接続方法。
3. 【請求項３】 金属板をジグザグ形に加工して前記のλ
   ／４励振器を構成することを特徴とする、請求項１に記
   載した極超短波広帯域ホイップアンテナの接続方法。
4. 【請求項４】 金属線をヘリカル形に加工して前記のλ
   ／４励振器を構成することを特徴とする、請求項１に記
   載した極超短波広帯域ホイップアンテナの接続方法。
5. 【請求項５】 前記のλ／４励振器を、移動体無線機の
   ケーシングに対して着脱可能に固定した中空のソケット
   に収納するとともに、前記のλ／２アンテナ素子を上記
   ソケットに対して嵌着することを特徴とする、請求項１
   に記載した極超短波広帯域ホイップアンテナの接続方
   法。
6. 【請求項６】 前記の静電容量を、ほぼ臨界結合値なら
   しめることを特徴とする、請求項１に記載した極超短波
   広帯域ホイップアンテナの接続方法。
7. 【請求項７】 前記のλ／４励振器を収納した中空のソ
   ケットにコネクタを設け、該中空ソケットを前記ケーシ
   ングに対して着脱可能に装着するとともに、上記中空ソ
   ケットをケーシングに装着することによって上記λ／４
   励振器の入力端が高周波回路の出力端に対して導通せし
   めることを特徴とする、請求項５に記載した極超短波広
   帯域ホイップアンテナの接続方法。
8. 【請求項８】 移動体通信用無線機にホイップアンテナ
   を接続する構造において、 該移動体通信機の高周波回路に接続導通されたλ／４励
   振器と、 上記λ／４励振器の開放端に対して、電気的に接触導通
   することなく、結合静電容器を介して対向離間したλ／
   ２アンテナ素子と、 を具備していることを特徴とする、極超短波広帯域ホイ
   ップアンテナの接続構造。
9. 【請求項９】 アンテナ嵌合穴（５ａ）と励振器収納穴
   （５ｂ）とが相互に連通することなく仕切壁（５ｃ）を
   介して同心状に対向して形成されているスリーブ形ソケ
   ット（５）を有し、該アンテナ嵌合穴に前記λ／２アン
   テナ素子の一端が挿入されるとともに上記励振器収納穴
   に前記λ／４励振器が収納されていることを特徴とす
   る、請求項８に記載した極超短波広帯域ホイップアンテ
   ナの接続構造。
10. 【請求項１０】 前記のスリーブ形ソケット（５）の一
    端にコネクタ（７）が設けられるとともに、前記λ／４
    励振器の入力端が上記コネクタに接続導通されていて、
    該コネクタが上記スリーブ形ソケットの機械的支持と上
    記λ／４励振器の電気的導通とを兼ねる構造であること
    を特徴とする、請求項９に記載した極超短波広帯域ホイ
    ップアンテナの接続構造。
11. 【請求項１１】 前記のλ／４励振器は、基板（８ａ）
    上に形成されたジグザグ形の導通パターン（８ｂ）によ
    って構成されたものであることを特徴とする、請求項
    ８、ないし請求項１０の何れかに記載した極超短波広帯
    域ホイップアンテナの接続構造。
12. 【請求項１２】 前記のλ／４励振器は、金属板をジグ
    ザグ形に加工したものであることを特徴とする、請求項
    ８、ないし請求項１０の何れかに記載した極超短波広帯
    域ホイップアンテナの接続構造。
13. 【請求項１３】 前記のλ／４励振器は、金属線をヘリ
    カル形に加工したものであることを特徴とする、請求項
    ８、ないし請求項１０の何れかに記載した極超短波広帯
    域ホイップアンテナの接続構造。
14. 【請求項１４】 前記λ／２アンテナ素子の一端と、前
    記λ／４励振器との間に、ほぼ臨界結合値の静電容量が
    形成されるように、前記仕切壁（５ｃ）の材質に応じて
    該仕切壁の厚さ寸法が設定されていることを特徴とす
    る、請求項９に記載した極超短波広帯域ホイップアンテ
    ナの接続構造。
15. 【請求項１５】 前記のコネクタ（７）は、前記のスリ
    ーブ形ソケット（５）の一端に固着されたメネジ筒（７
    ｃ）と、上記メネジ筒に対して電気絶縁性の部材を介し
    て同心状に支持された中心ピン（７ａ）とから成り、か
    つ該中心ピンに対して前記λ／４励振器の入力端が接続
    導通されていることを特徴とする、請求項１０、もしく
    は請求項１１に記載した極超短波広帯域ホイップアンテ
    ナの接続構造。