JP2000244227A - 線状アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＡＭ帯・ＦＭ帯受信用アンテナをアンテナ素
子の近傍に増幅器などの能動素子を設けることなく受信
感度を向上させると共に、アンテナ素子を電気長で１／
４波長より短くしても、感度よく受信することができる
ＡＭ・ＦＭ受信用の線状アンテナを提供する。 【解決手段】 アンテナ素子１の給電部側の一端部１ａ
に、ＦＭ帯共振用のコイル２１およびキャパシタ２２か
らなるＦＭ帯共振素子２およびＡＭ帯の受信信号のイン
ピーダンスを変換するトランス３とが並列に接続されて
いる。これらの出力端は共に接続されて出力端子４が形
成され、ＦＭ帯やＡＭ帯の信号を増幅する増幅器などに
接続されるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はラジオの受信などに
用いられるＡＭ波およびＦＭ波を受信する線状アンテナ
に関するものである。さらに詳しくは、自動車やＡＭ／
ＦＭラジオ、ラジカセなどに用いられるアンテナで、小
形化および性能向上が図られた線状アンテナに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】この種のＡＭ・ＦＭ帯受信用のアンテナ
は、たとえば図２に構成図が示されるように、ＦＭ帯帯
域通過フィルタ５２と、ＡＭ帯帯域通過フィルタを構成
するコイル５３およびキャパシタ５４とがアンテナ素子
５１に並列に接続され、アンテナ素子５１で受信した信
号をＡＭ帯とＦＭ帯に分離し、それぞれＦＭ増幅回路５
５、ＡＭ増幅回路５６で増幅を行い、増幅された受信信
号をそれぞれＦＭ受信部またはＡＭ受信部に送るか、ま
たは図２に示されるように、増幅された受信信号を出力
合成回路５７により再び合成し、出力端子５８よりＡＭ
・ＦＭ受信機に送り、ＡＭ・ＦＭ受信を行う構成になっ
ている。

【０００３】このアンテナ素子５１は、通常のモノポー
ルの線状アンテナが用いられ、受信信号の波長の１／４
の長さに形成されれば整合が取れ、次段の増幅器などへ
少ない減衰で受信信号を送ることができる。ＦＭ帯は、
７０〜１１０ＭＨｚの帯域で、１００ＭＨｚの１／４波
長の長さは７５ｃｍ程度となる。しかし、ＡＭ帯では、
５００ｋＨｚ〜１.７ＭＨｚと周波数が低く、１ＭＨｚ
の場合でも、１／４波長の長さが７５ｍとなり、とても
自動車用などのアンテナとして実用的に用いることがで
きない。また、アンテナ素子もＡＭ帯増幅回路も共に容
量性インピーダンスであり、共役整合を取ることもでき
ない。そのため、従来は、ＦＭ帯に対して１／４波長の
電気長またはそれに近い長さのアンテナ素子が用いられ
ているが、ＡＭ帯に対しては、充分に整合が取れず、ア
ンテナ素子から見たＡＭ増幅回路側の静電容量を低減
し、ＡＭ増幅回路に入力される受信信号の振幅が低下し
ないようにすることにより、必要な受信感度を得てい
る。なお、ＡＭ帯の増幅素子としては、この帯域におい
て入力インピーダンスが高く、入力容量が小さく、しか
も雑音の少ないジャンクション型電界効果トランジスタ
が多く用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、ＡＭ帯
およびＦＭ帯の両方を受信するアンテナとしては、ＦＭ
帯の１／４波長に近い電気的長さ（物理的長さはコイル
状にすることによりある程度短くすることができる）の
アンテナ素子が用いられ、ＡＭ帯に対してはインピーダ
ンスの高いアンテナ素子となり、高価なジャンクション
型のＦＥＴを用いてもマッチングを取ることができず、
感度よく受信することができないという問題がある。

【０００５】さらに、ＦＭ帯の１／４波長に近い電気的
長さにしても、７０〜１００ｃｍ程度の長さになり、近
年の電子機器の軽薄短小化に伴い、アンテナも小形化が
要求されること、アンテナ素子の長さが長いと、自動車
などに搭載した場合に、車体からの突出が大きく、アン
テナの破損や安全上の問題があること、などからより一
層のアンテナの小形化が要求されている。しかし、アン
テナ素子を短くすると、アンテナの受信感度はアンテナ
素子の長さの比の２乗に比例して低下する（たとえば従
来１ｍの長さのアンテナ素子を１５ｃｍにすると、（１
５／１００）²＝２.３％に減少する）ため、アンテナ素
子の縮小化はその感度に非常に大きく影響する。また、
この損失の大きい受信信号を増幅して回復しようとする
と、アンテナ素子の近傍に低雑音増幅器を設ける必要が
あり（ノイズを拾ってＳＮ比が低下する前に増幅する必
要がある）、高価になると共に、アンテナ素子の近傍に
電源が必要となる。そこで、アンテナの縮小化に伴う感
度の低下を補うため、アンテナ素子とその後ろに接続さ
れる増幅器などとのマッチングを改良して、ロスを一層
少なくすることが要求されている。

【０００６】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、ＡＭ帯・ＦＭ帯受信用アンテナをア
ンテナ素子の近傍に増幅器などの能動素子を設けること
なく受信感度を向上させることができる線状アンテナを
提供することにある。

【０００７】本発明の他の目的は、アンテナ素子を電気
長で１／４波長より短くしても、ＦＭ帯およびＡＭ帯の
両方ともを、感度よく受信することができるＡＭ・ＦＭ
受信用の線状アンテナを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によるＡＭ・ＦＭ
受信用の線状アンテナは、アンテナ素子と、該アンテナ
素子の一端側に並列に接続されるＦＭ帯共振用に直列接
続されるコイルおよびキャパシタからなるＦＭ帯共振素
子およびＡＭ帯信号のインピーダンスを変換するトラン
スとからなっている。

【０００９】ここにＦＭ帯共振素子とは、ＦＭ帯におい
てアンテナ素子と共に直列共振をし得るようにキャパシ
タおよびコイルが直列に接続されたものを意味する。

【００１０】この構造にすることにより、ＦＭ帯の受信
側では、コイルとキャパシタが直列共振をするように挿
入されているため、ＦＭ帯に対しては殆ど減衰すること
なく増幅器側に進み、他のＡＭ帯などに対しては、イン
ピーダンスが大きくなり通過しない。また、ＡＭ帯の受
信側では、トランスが挿入されて、１／４波長より遥か
に短いことによるアンテナ素子の高インピーダンスをト
ランスにより低インピーダンスにしているため、後段に
接続される増幅器などとのミスマッチングによる損失が
発生せず、従来のミスマッチングによる損失とアンテナ
素子を短くすることによる損失とを相殺することがで
き、アンテナ素子を短くしても従来と同程度の感度の受
信をすることができる。

【００１１】前記アンテナ素子が、前記ＦＭ帯の１／４
波長より短い電気的長さに形成されても直列共振および
トランスの作用により、従来のアンテナに比べて受信感
度を低下させることはない。アンテナ素子の電気長は５
０ｃｍ以下、さらにはＦＭ帯の１／８波長程度以下にす
ることもできる。

【００１２】

【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明のＡＭ・ＦＭ受信用の線状アンテナについて説明をす
る。

【００１３】本発明の線状アンテナは、図１にその構成
説明図が示されるように、アンテナ素子１の給電部側の
一端部１ａに、ＦＭ帯共振用のコイル２１およびキャパ
シタ２２からなるＦＭ帯共振素子２およびＡＭ帯の受信
信号のインピーダンスを変換する（極めてインピーダン
スの大きい電圧源を出力インピーダンスの小さい電流源
に変換する）トランス３とが並列に接続されている。こ
れらの出力端は共に接続されて出力端子４が形成され、
ＦＭ帯やＡＭ帯の信号を増幅する増幅器などに接続され
るようになっている。なお、ＦＭ帯共振素子２の出力端
とトランス３の出力端とを接続する前にそれぞれＦＭ帯
の帯域フィルタ、ＡＭ帯の帯域フィルタなどを接続し
て、ＦＭ帯またはＡＭ帯以外の周波数帯の信号をシャッ
トアウトすることもできる。

【００１４】アンテナ素子１は、通常のアンテナ素子と
同様の銅などの電気伝導の良好な金属からなる線、板状
または棒状の線状アンテナ（ロッドアンテナ）が用いら
れ、相互間の影響がない程度のコイル状に巻回されて、
物理的長さを短くすることもできる。通常のＦＭ帯およ
びＡＭ帯用のアンテナ素子では、ＦＭ帯の波長域の１／
４波長程度の長さ（たとえば７０〜１００ｃｍ程度）に
形成されるが、本発明では、それより短く５０ｃｍ以
下、たとえば３０ｃｍ程度に短く形成されている。

【００１５】ＦＭ帯共振素子２は、直列共振用のコイル
２１とキャパシタ２２が直列接続されている。このコイ
ル２１とキャパシタ２２とは、アンテナ素子１と共に、
そのインダクタンスＬとキャパシタンスＣとがＦＭ帯の
周波数ωに対して、ω＝（ＬＣ）^-1/2となるように設定
されればよいが、キャパシタ２２は、ＡＭ帯に対して充
分に高いインピーダンスとなるような値に設定される。
これは、ＡＭ帯の信号がＦＭ帯側に入り込まないように
するためである。たとえばコイル２１が０.８〜１.２μ
Ｈ、キャパシタ２２が３０〜４０pＦ程度になるように
形成される。このコイル２１は、通常の銅線をコイル状
に巻くことによりインダクタンスを形成すればよい。ま
た空心コイルでもよいがコイルの巻枠にフェライトを装
荷するフェライト装荷型コイルを用いると、コイルの巻
数も少なくてすみ小形化できて好ましい。

【００１６】トランス３は、その１次コイル３１が、Ｆ
Ｍ帯に対して充分に高いインピーダンスとなるように、
インダクタンスで３２０μＨ程度の巻線に形成されてア
ースに接続される。２次コイル３２側は後段に接続され
る増幅器などのインピーダンスと整合するように、出力
インピーダンスが５０〜７５Ω程度になるように形成さ
れる。すなわち、アンテナ素子１がＡＭ帯に対して１／
４波長より遥かに短いため、高インピーダンスとなり、
増幅器などとのインピーダンス整合が取れないため、イ
ンピーダンス変換用にトランス３が設けられている。こ
のインピーダンス変換トランス３は、フェライトコアに
１次巻線、２次巻線、あるいはタップ付巻線を用いたト
ランスにすることで、小形化することができるため好ま
しい。

【００１７】図１に示される例では、主要部のみの説明
図しか示されていないが、これらの例の部品などには限
定されない。たとえば、この出力端子４に増幅器などの
信号処理回路が接続され、ＦＭ帯やＡＭ帯の所望の周波
数帯の電波のみを受信することができるようになってい
る。また、通常静電気に対する破壊防止の素子が設けら
れ、また実際のコイルは周波数特性を有しているため、
複数個のコイルの組み合せで必要な特性が得られるよう
に構成されるが、本発明でも同様に行われることは言う
までもない。また、アンテナ素子側からＦＭ帯共振用の
キャパシタとコイルの順で設けられているが、この接続
順に限定されるものではなく、逆でもよい。要は、ＦＭ
帯で直列共振するようにキャパシタとコイルが直列接続
されていればよい。さらに、ＦＭ帯とＡＭ帯との出力を
合成して出力端子としないで、それぞれ別々に直接ＦＭ
受信部、ＡＭ受信部に接続して増幅し、信号処理をして
もよいことは言うまでもない。

【００１８】本発明によれば、ＦＭ帯とＡＭ帯の両方を
受信することができるアンテナにおいて、ＦＭ帯の受信
側にＦＭ帯でアンテナ素子と共に直列共振をするように
キャパシタとコイルが直列接続されているため、共振型
アンテナとなり、その性能が非常に向上する。また、Ａ
Ｍ帯ではアンテナ素子の長さが１／４波長より遥かに短
いためインピーダンスが非常に高くなるが、ＡＭ帯側に
は、受信したＡＭ帯の高インピーダンスの電圧源を低イ
ンピーダンスの電流源に変換するトランスが設けられて
いるため、その後段に接続される増幅器などとのインピ
ーダンス整合が取れ、ミスマッチによる損失がなくな
り、非常に感度が向上する。また、インピーダンスが低
下しているため、高インピーダンス用の特別のジャンク
ション型ＦＥＴを用いることなく通常の増幅器を用いる
ことができる。その結果、ＦＭ帯およびＡＭ帯共に感度
が向上し、アンテナ素子をさらに短くして感度が低下し
てもその低下分を補うことができ、短いアンテナ素子で
ＡＭ帯・ＦＭ帯受信用の線状アンテナを得ることができ
る。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、アンテナ素子の近傍に
増幅器などの電源を必要とする能動素子を設けることな
く、受信感度を向上させることができる。そのため、安
価に高感度のＡＭ帯・ＦＭ帯受信用の線状アンテナを得
ることができる。一方、感度が向上するため、従来と同
程度の感度を売るためには、アンテナ素子をさらに短く
することができ、電気機器の軽薄短小化に伴って小形化
が要求されるアンテナにおいても、非常に小形化を達成
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＡＭ・ＦＭ受信用の線状アンテナの一
実施形態の主要部の構成説明図である。

【図２】従来のＡＭ・ＦＭ受信用アンテナの一例の構成
説明図である。

【符号の説明】

１ アンテナ素子 ２ ＦＭ帯共振素子 ３ トランス ２１ コイル ２２ キャパシタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アンテナ素子と、該アンテナ素子の一端
   側に並列に接続されるＦＭ帯共振用に直列接続されるコ
   イルおよびキャパシタからなるＦＭ帯共振素子、および
   ＡＭ帯信号のインピーダンスを変換するトランスとから
   なるＡＭ・ＦＭ帯受信用の線状アンテナ。
2. 【請求項２】 前記アンテナ素子が、前記ＦＭ帯の１／
   ４波長より短い電気的長さに形成されてなる請求項１記
   載の線状アンテナ。