JPH01204505A - 空中線 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は空中線に関し、さらに詳細にいえば、線状又
は棒状の空中線素子を構成要素とする空中線に関する。

〈従来の技術〉 従来から無線通信の分野では、空中線が不可欠の装置と
して用いられている。特に、列車、車両、船舶、航空機
等の移動体の所定位置に移動体空中線を搭載して送受信
装置と接続し、所定位置に地上空中線を設置して送受信
装置と接続し、移動体と地上固定局との間における通信
を行うことができるようにした移動通信システムも提供
されている。

このような移動通信システムにおいては、送受信の双方
に送受信装置を設けることが必要となるのみならず、電
波を送信し、あるいは受信するために、空中線を設ける
ことが必要になる。

このような移動通信システムを用いて情報の授受を行う
ことにより、効率的、かつ安全な移動体の運航を支援す
ることができる他、移動体の内部と外部との間における
情報伝送を随時行うことができ、移動体の内部にいるこ
とに起因する不都合（外部との連絡・ができないという
不都合等）を可能な限り減少させることができる。

〈発明が解決しようとする課題〉 上記の移動通信システムにおいては、情報伝送特性を向
上させるために移動体側及び地上固定局側の空中線を外
部に設けているのであるが、空中線を外部に設ければ、
流体抵抗が増加し、移動体の効率的かつ安全な運航を阻
害してしまうことになるという問題がある。また、外観
の点で問題になることも多い。

さらに詳細に説明すると、電波の送受信を行うための空
中線としては、従来から種々の構成のものが提供されて
おり、しかも、使用周波数に対応させて、放射器、反射
器及び導波器の寸法が定められる。そして、これら種々
の構成の空中線の中でも、線状又は棒状導体からなる空
中線素子（以下単に「空中線素子」という）を構成要素
とする空中線が最も多く用いられている。移動体に搭載
する空中線としては、上記空中線素子自体の流体抵抗が
小さいので、空中線全体として流体抵抗をかなり小さく
することができるという有利な点が存在する。上記空中
線素子を有する空中線の具体例としては、第１１図に示
す構成のコーナーリフレクタ空中線、第１２図に示す構
成の八木空中線及び第１３図に示す構成の反射板付ダイ
ポール空中線等があげられる。

しかし、上記空中線素子の長さは、使用される用途及び
使用周波数に対応して必要な長さが定まるのであり、長
さを短くすると著しく送受信効率が低下し、本来の機能
を達成させることができなくなってしまうという問題が
ある。第１２図の八木空中線を例にとって具体的に説明
すると、上記空中線素子を放射器として使用する場合に
は、空中線素子の長さを約１／２波長に設定することが
必要であり、反射器として使用する場合には、空中線素
子の長さを１／２波長よりもやや長く設定することが必
要であり、導波器として使用する場合には、空中線素子
の長さを１７２波長の０．８〜０．９倍に設定すること
が必要である。なお、空中線素子の長さは、太さの影響
をも受けるのであるから、太さを適宜設定することによ
り、上記の長さよりも短く設定することが可能になるが
、短くすることができる限界長さが１／２波長よりも極
端に短くなることはない。

一方、移動体に搭載する空中線としては、単に線状又は
棒状の空中線素子を用いるのみでなく、できるだけ長さ
を短（して小型化を図ることが実用上型まれる。一般家
庭において使用される空中線であっても、空中線素子が
長ければ、強風下において風圧の影響を大きく受け、空
中線を支持する支柱等が折損してしまうという問題があ
る。

この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
電波の送受信効率を低下させることなく、空中線素子の
長さを短縮することができる空中線を提供することを目
的としている。

く課題を解決するための手段及び作用〉上記の目的を達
成するための、この発明の空中線は、空中線素子の長さ
を、使用周波数に基いて定まる自由空間での必要長さよ
りも短くし、空中線素子の一部分又は全部分に誘電体ス
リーブを被覆するとともに、当該空中線素子の少なくと
も一端部に導体を装荷したものである。

以上の構成の空中線であれば、使用周波数に基づいて定
まる必要長さよりも短い長さの空中線素子を使用し、空
中線素子の一部分又は全部分を誘電体スリーブで被覆し
、かつ、空中線素子の少なくとも一端部に導体を装荷し
ているのであるから、流体抵抗を小さくすることができ
、しかも、十分な送受信効率を達成することができる。

さらに詳細に説明すると、本件発明者らは、上記空中線
素子を誘電体スリーブで被覆し、その−端又は両端に導
体を装荷することにより、空中線素子に流れる高周波電
流の波長短縮効果、及び空中線素子の共振長短縮効果を
出現させ得ることを見出した。具体的には、第１図に示
すように、接地板（１１）の上に反射器として機能させ
るための線状の空中線素子（１２）を立設し、空中線素
子（１２）に誘電体スリーブ（１３）を被せ、空中線素
子（１２）の上端には円板状の導体板（１４）を装荷し
た状態で上記空中線素子（１２）に流れる高周波電流の
波長短縮率を３ｇ１定したところ、一定の波長短縮効果
があることが判明した。すなわち、 接地板（１）の直径を２ｍとし、空中線素子（１２）と
して、直径５　ｍｍのモノボール空中線素子に直径２０
ｍｍの誘電体スリーブ（１３）を被覆するとともに直径
２５　ｍｍの導体板（１４）を装荷したものを使用し、
その全長Ｈを７５ｎｖｎから１２５　ｎｖｎまで変化さ
せ、波長短縮率を測定した（グラフ（ａ））。

比較のため、直径２５ｍの導体板（１４）のみを装荷し
たものについて、波長短縮率を測定した（グラフ（ｂ）
）。

比較のため、直径２０ｍｍの誘電体スリーブ（１３）の
みを被覆したものについて、波長短縮率を？＃１定した
（グラフ（Ｃ））。

測定結果を第２図に示す。同図から分かるように、誘電
体スリーブ（１３）を被覆するとともに導体板（１４）
を装荷した空中線は、空中線素子を流れる高周波電流の
波長短縮効果が、誘電体スリーブ（１３）のみを被覆し
た場合や、導体板（１４）のみを装荷し場合に比較して
大きい。したがって、波長が短縮した分だけ、電波の送
受信効率を低下させることなく空中線素子（１２）の長
さを短くすることができる。

この発明は上記の知見に基づいてなされたものであり、
誘電体スリーブで被覆され、かつ導体が装荷された線状
又は棒状導体からなる空中線素子を構成要素とすること
により、電波の送受信効率を低下させることなく、空中
線全体としての大きさを小さくすることができる。した
がって、雰囲気流体との間で発生する流体抵抗を小さく
することができるとともに、空中線全体としての重量を
軽くすることができる。

上記空中線は、反射器、導波器又は放射器として機能す
る複数個の空中線素子を有しているものであってもよく
、これら反射器、導波器及び放射器の何れか又は全てに
上記誘電体スリーブの被覆及び上記導体の装荷を行って
もよい。

例えば、空中線が反射器、導波器又は放射器として機能
する複数個の空中線素子を有し、反射器及び導波器とし
て機能する各空中線素子を誘電体で被覆し、かつ当該空
中線素子の少なくとも一端部に導体を装荷してもよい。

この場合には、反射器及び導波器により規制される指向
性に応じた電波の送受信を行わせることができるととも
に、放射器と比較して長くすることが必要な反射器及び
導波器に誘電体スリーブを被覆しかつ導体を装荷するの
で、反射器及び導波器の長さを必要最少限にして空中線
全体としての小形化及び軽量化を達成することができる
。

また、反射器、導波器及び放射器として機能する各空中
線素子に誘電体スリーブを被覆しその少なくとも一端部
に導体を装荷してもよい。

この場合には、反射器、および導波器により規制される
指向性で電波の送受信を行わせることができるとともに
、放射器、反射器及び導波器に誘電体スリーブを被覆し
、かつ導体を装荷するので、空中線全体としてさらに小
形化、軽量化を達成することができる。

さらに、複数個の空中線素子が、互に所定の位置関係を
保持した状態で接地板上に立設されており、これらの空
中線素子の一部分又は全部分に誘電体スリーブが被覆さ
れるとともに、設置板と反対側における一端部に導体が
装荷されているものであってもよい。

この場合には、被装着箇所に対する空中線素子の取付け
を簡単に行うことができるとともに、上記と同様の作用
を達成することができる。

〈実施例〉 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第３図はこの発明の空中線の一実施例を示す概略斜視図
である。上記空中線は、４式の接地型コーナーリフレク
タアンテナを組み合わせて、４方向に電波を放射可能な
ものであり、円形の接地板（１）の上面所定位置に、棒
状の導体のみからなる４本の放射器（２が立設されてい
るとともに、各放射器■同士を区画すべく、棒状の導体
からなる複数本の反射器（３）が立設されている。なお
、上記反射器（３）には、棒状の導体（４）の外周を円
筒状の誘電体スリーブ（５）により被覆し、かつ、反射
器（３）の先端部には、円板状の導体板（６）を取付け
ている。誘電体スリーブ（５）の外径ｄｌ、すなわち厚
み（外径ｄ１から直接得られるのではないが、導体（４
）の外径が定まれば、−義に得られる）、導体板（６）
の外径ｄ２及び反射器（３）の高さＨは、使用周波数に
基づい゛で適宜選択される。

第４図は、接地板（１）の直径を２　ｍ　ｓ高さを０．
５ｍとし、接地板（１）の中心から測った各放射器口ま
での距離を８０Ｍ％反射器（３）の高さＨを１００ｎｖ
ｎｑ反射器０）の外径を５　ｍｍ　ｓ反射器同士の間隔
を３０　ｍｍ　ｓ誘電体スリーブ（５）の外径ｄ１を２
０　ｍｍに設定し、導体板（６）の外径ｄ２を２５−に
設定した場合に達成された水平指向性（４方向のうち１
方向の水平指向性）を示すグラフである。

なお、付与された図番Ａｎの添字ｎは、使用した周波数
に対応するものであり、ｎｍ１〜８に応じてそれぞれ使
用周波数が０．５ＧＨｚ、　０．８ＧＩＩｚ、　０．７
ＧＩＩｚ。

０．８Ｇｌｌｚ、　０．９ＧＩＩｚ、　１．０ＧＩＩｚ
、　１．５ＧＨｚ、　２．０ＧＨｚに設定された場合に
対応している。

なお、第５図〜第７図は比較例としての接地型コーナリ
フレクタ空中線の構成を示す概略斜視図であり、第５図
は、第３図の空中線と比較して誘電体スリーブ（５）も
導体板（６）も設けていない点が異なり、第６図は、第
３図の空中線と比較して誘電体スリーブ（５）のみを設
け、導体板（６）を取付けていない点が異なり、第７図
は、第３図の空中線と比較して導体板（６）のみを取付
け、誘電体スリーブ（５）を設けていない点が異なる。

第８図は、上記第５図の空中線について得られた水平指
向性（いずれか１つの放射器により得られた水平指向性
）を示すグラフであり、図番Ｂｎの添字ｎの意味は第４
図におけるのと同じである。

第９図は、上記第６図の空中線について得られた水平指
向性（いずれか１つの放射器により得られた水平指向性
）を示すグラフであり、図番Ｃｎの添字ｎの意味は第４
図におけるのと同じである。

第１０図は、上記第７図の空中線について得られた水平
指向性（いずれか１つの放射器により得られた水平指向
性）を示すグラフであり、図番Ｄｎの添字ｎの意味は第
４図におけるのと同じである。

上記第４図を第８図〜第１Ｏ図と比較することにより、
誘電体スリーブ（５）を設け、かつ導体板（６）を設け
たことに起因する効果が明らかになっている。

すなわち、第５図のコーナリフレクタ空中線においては
、誘電体スリーブ（５）も導体板（６）も設けていない
ので、使用周波数が０．８ＧＨｚよりも高い周波数帯に
おいてのみ良好な水平指向性を示しく８４〜Ｂ８）、第
６図及び第７図の各コーナリフレクタ空中線においては
、誘電体スリーブ（５）のみを設は又は導体板０のみを
設けているので、それぞれ使用周波数が０．８ＧＩＩｚ
よりも高い周波数帯において良好な水平指向性を示して
いるが（Ｃ２〜Ｃ８、Ｄ２〜Ｄ８）、第３図のコーナリ
フレクタ空中線においては、誘電体スリーブ（５）及び
導体板（６）を両方設けているので、使用周波数が０．
５ＣＩＩｚよりも高い周波数帯において良好な水平指向
性を示している（Ａｌ〜Ａ８）。

したがって、良好な指向性を示す下限周波数を同じ値に
設定すると、誘電体スリーブ（５）のみを設けた場合、
あるいは導体板（６）のみを設けた場合は、なにも設け
ていない場合に比較して反射器（３）の長さを７５％に
まで短縮できるが、誘電体スリーブ（５）及び導体板（
６）を併設した場合には、６２．５％にまで短縮、小形
化できることを示している。

したがって、複数個あるすべての反射器（３）について
同じ割合で小形化することができ、空中線全体として大
幅な小形化及び軽量化を達成することができる。

なお、この発明は上記の実施例に限定されるものではな
く、例えば接地型コーナリフレクタ空中線以外の型式の
空中線、例えば接地板を有していないコーナリフレクタ
空中線、八木空中線、反射板付ダイポール空中線等に適
用することが可能である。また、導体板を空中線素子の
両端に装荷してもよい。その他、この発明の要旨を変更
しない範囲内において種々の設計変更を施すことが可能
である。

〈発明の効果〉 以上のようにこの発明は、誘電体スリーブで被覆され、
かつ先端に導体が装荷された空中線素子により空中線を
構成しているので、空中線素子の長さを短くすることが
でき、指向性及び送受信効率を損なうことなく、空中線
全体としての小形化を達成することができるという特有
の効果を奏する。

よって、移動無線用指向性アンテナとして車両に搭載し
、指向性ダイバーシチを行って安定した電波伝搬を実現
したり、飛行機、ヘリコプタ等に搭載し、レーダ等から
発射される電波を受信してその到来方向を探知する場合
等に好適に用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の空中線の原理を説明する概略斜視図
、 第２図は誘電体スリーブ及び導体板による波長短縮率を
測定したグラフ、 第３図はこの発明の空中線の一実施例を示す概略斜視図
、 第４図は第３図の構成の空中線の水平指向性を示す図、 第５図〜第７図は比較例としての空中線の概略斜視図、 第８図〜第１Ｏ図は上記各比較例の水平指向性を示す図
、 第１１図〜第１３図は、一般的なコーナーリフレクタ空
中線、八木空中線、反射板付ダイポール空中線の構成を
それぞれ示す概略斜視図である。 （５）・・・誘電体スリーブ、（６）・・・導体板特許
出願人　　住友電気工業株式会社 第１図 第２図 Ｈ＋ｍｍｌ 第３図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、線状又は棒状導体からなる空中線素子 を構成要素とする空中線において、上記 空中線素子の長さを、使用周波数に基い て定まる自由空間での必要長さよりも短 くし、空中線素子の一部分又は全部分に 誘電体スリーブを被覆するとともに、当 該空中線素子の少なくとも一端部に導体 を装荷したことを特徴とする空中線。