JPH0227842B2 - - Google Patents

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JPH0227842B2
JPH0227842B2 JP56080098A JP8009881A JPH0227842B2 JP H0227842 B2 JPH0227842 B2 JP H0227842B2 JP 56080098 A JP56080098 A JP 56080098A JP 8009881 A JP8009881 A JP 8009881A JP H0227842 B2 JPH0227842 B2 JP H0227842B2
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JP
Japan
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antenna
loop
conductor
loop antenna
small
Prior art date
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Application number
JP56080098A
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English (en)
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JPS57196602A (en
Inventor
Kazutaka Hidaka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication of JPH0227842B2 publication Critical patent/JPH0227842B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop

Landscapes

  • Details Of Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Support Of Aerials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は小形ループアンテナに関する。
従来、第1図に示すようなループアンテナがあ
る。その構成は同図に示すようにループ状の導体
1の一端に静電容量素子2を取り付け、この導体
の点a,bを給電端としたものである。静電容量
素子2と導体1とが設計周波数において同調する
ようにし、点a,bの位置は50Ω、75Ω等の基準
インピーダンスに整合する位置に選定される。
しかしながら、FM放送や一般の無線周波放送
の場合、それらの放送の受信用アンテナにおいて
は、どの放送局からの電波も一つのアンテナで受
信できることが望ましい。例えば我国のチヤンネ
ルプランにおいては、FM放送が76〜90MHz、
VHFテレビ放送が90〜108MHzと170〜222MHzに
それぞれ割り当てられ、多くの放送局から電波が
発射されている。ところが、各放送局から受信点
までの距離や送信電力の相違により、受信電界強
度は弱電界、強電界等さまざまである。そのた
め、弱電界では増幅器が必要であつても強電界受
信には不要であり、逆に増幅器が挿入されている
と強電界では入力段で混変調を生ずるという新た
な問題が発生する。又、一つのアンテナでこれら
の多くの放送を受信できるようにする為には、小
形アンテナの比較的狭い整合帯域の中心周波数
を、非常に広い周波数範囲に亘つて変えられる技
術が必要とされる。色々な場所で使用される受信
アンテナにおいては、上記のような問題がそれぞ
れ解決されねばならない。
本発明は上記のような従来のアンテナの欠点並
びに要求に鑑みてなされたもので、第1の目的は
どのような場所においても混変調等の問題が生じ
なく安定して動作する小形ループアンテナを提供
することにある。本発明の第2の目的は、給電点
の位置を動かさなく、静電容量を変化させるのみ
で広い周波数範囲に亘り整合がとれたまま、整合
帯域の中心周波数を変えることができる小形ルー
プアンテナを提供するとにある。
本発明は、ループ状の導体の一部に容量素子を
直列に接続し、このループ導体上に複数の給電端
子を設けることにより、複数の外部回路に接続で
きるようにしたものである。更に本発明では、ル
ープ状の導体のループ面積、周囲長、等価半径を
0.5f0/fn4.0となるように調整して整合をと
り、前記複数の給電端子に独立に受信出力を得ら
れるようにし、同一アンテナから安定した複数の
信号を取り出せるようにしたものである。従つ
て、例えばその複数の信号を1つは増幅器を経由
させ、あるいは別の端子から直接取り出すことに
よつて、混変調等の問題が生じないように機能を
向上させた複数給電点小形ループアンテナが得ら
れる。
以下、本発明の複数給電点の小形ループアンテ
ナについて、図面を参照しながら説明する。先ず
最初に、このアンテナの構成について述べる。第
2図及び第3図に、本発明に係る各実施例の小形
ループの構成を示す。11はループ状の導体、1
2は可変容量素子、13は増幅器、イ,ロ,ハは
給電用の各給電端子である。これらのアンテナ
は、イとロ及びロとハがそれぞれ給電点となり、
2給電点小形ループアンテナを構成している。
第2図は導体ループが半径bの円形断面の場合
であり、第3図は幅Wの導体板でループを構成し
た場合である。可変容量素子12の具体的な例を
第4図A,Bに示した。第4図Aはエアーバリコ
ンである。同図Bは可変容量ダイオードDを用い
た可変容量回路であり、同図の逆バイアス直流印
加電圧を増大させるとダイオードDの接合容量が
減少するものである。第2図、第3図における増
幅器13の具体的な回路例を第5図に示した。第
2図において、aは導体11のループ半径であ
り、bは導体11そのものの半径である。尚、ル
ープが、第3図に示したように幅Wの導体板の場
合には、この板を円筒とみなしたときの半径、即
ち等価半径に置き換えられ、その等価半径をbと
する。lsは、給電端子イ,ロ,ハの相隣る給電端
子間の、導体中心における、円弧の長さである。
このように記号を付けると、第2図に示した小
形ループアンテナの任意の給電点から、他の端子
を開放してこのアンテナを見込んだ入力アドミツ
タンスYiofは、可変容量素子12によつて周波数
f0で共振がとれているとき、次式で表わされる。
Yiof0≒Rr+Rl/(Ls+Msp2・1/w0 2〔〕……(1
) ここで、w0=2πf0であり、f0〔Hz〕は共振周波
数、λ0〔m〕は周波数f0における自由空間波長、
Ls〔H〕は区間長lsの自己インダクタンス、Lsp
〔H〕は区間長ls及びlp間の相互インダクタンスで
ある。又、放射抵抗Rrは次式で与えられる。
Rr=320π4A2/λ0 4〔Ω〕 ……(2) ここで、A〔m2〕はループ面積であり、例えば
円形ループの場合にはA=πa2〔m2〕となる。
又、他の端子が開放されている場合には損失抵
抗Rlは次式で与えられる。
ここで、S〔m〕はループ周囲長を表わし、円
形ループの場合にはS=2πa〔m〕となる。又、
b〔m〕はループ導体の半径又は等価半径であり、
σ〔/m〕は導体率、μ〔H/m〕は透磁率である。
しかし、他の端子にR1が接続されている場合
には、損失抵抗Rlは近似的に次式で表わされる。
上記(2)式、(3)式、及び(4)式を(1)式に代入して整
理すると、次式が得られる。
Yiof0=K{f0 2+7.24×1029/m・f0+1032/π2A2
1/R} ……(5) ここに、10-32π2A2/(Ls+Msp2であり、mは次式
で定義 する。
m=A2b/S・σ/μ ……(6) アンテナの構造、寸法及び材質の導電率が決ま
つている場合には、(5)式は周波数の関数であり、
その曲線は下に凸であることは同式より分かる。
従つて(5)式には次式により求まる最小値が存在す
る。
∂Yiof0/∂f0=0 ……(7) 今、その最小値の得られる周波数をfnで表し、
先に(6)式で導入したmと上記周波数fnとの関係を
(7)式より求めると、次式が得られる。
m=1.5×1032/16π4π・fn -3.5 ……(8) 希望するfnになるようにアンテナを設計する条
件式は(6)式と(8)式よりmを消去して求まり、次の
関係式で表される。
(9)式の条件を満足するように小形ループアンテ
ナが設計されているとき、入力アドミツタンスは
次式で表される。
Yiof0=K・fn 2{f0/fn2 +1.33(f0/fn-15+1032/π2A2fn 2・1/R1
……(10) 入力アドミツタンスを表す(10)式は、非常に広い
周波数範囲に亘つて基準アドミツタンスに近い値
を呈する式であり、従つて広い周波数範囲に亘つ
て整合することを表している。このことは、(10)式
をグラフ化して示せば直観的に分かる。Kは、ア
ンテナのループ面積Aがどのような値であつて
も、Ls即ち区間長lsを調節することによつて適当
な値に設定できるので、任意の周波数で基準アド
ミ・タンス、例えばY0=0.02にこのアンテナを
整合させることが可能である。
以上のような考案に基づき、第2図及び第3図
の2給電点小形アンテナの動作を説明する。第2
図及び第3図において、スイツチSW1が接点チに
接続されているときは、増幅器13で増幅された
受信出力が端子14に現われる。又、スイツチ
SW1が接点リに接続されているときは、ループア
ンテナの受信出力が直接、端子14に現われる。
従つて増幅器13を経由した信号を用いるとき
は、給電端子ロ−ハが開放されており、効率よく
ループアンテナの出力信号が増幅器13に入力さ
れる。増幅器13が用いられるのは電界の弱い場
所であるから他方の給電端子ロ−ハが開放され効
率よくループアンテナとしては望ましい。
次に強電界の下では、増幅器13の入力段にお
いて混変調が起る。特にこれが低雑音増幅器であ
る程混変調は起り易い。この場合、第2図及び第
3図のスイツチSW1は接点リの方に切り換えられ
る。このとき、給電端子イ−ロに増幅器13の入
力抵抗R1が接続された状態で給電端子ロ−ハに
現われる受信信号が端子14に導かれる。この場
合のアンテナ効率は、増幅器側の端子イ−ロの方
よりも後述する理由により若干低下する。しか
し、強電界において用いる場合であるから効率が
若干低下しても差支えない。
効率〓は一般に次式で定義される。
〓=Rr/Rr+Rl ……(11) ここに、Rrは放射抵抗であり、Rlは損失抵抗
である。(10)式に(2)式及び(4)式を代入し更に(9)式の
関係を用いると、(10)式は次のように書き換えられ
る。
〓=1/1+1.35(f0/fn-3.5+〔Wo2(L
s+MSP2/Rr〕1/R1 従つて、R1が接続されていない場合、即ち、
R1= の場合の効率は、(12)式より 〓=1/1+1.35(f0/fn-3.5 ……(13) である。R1が基準インピーダンスに等しい場合
には、(13)式の効率に対し(12)式の効率は
3dB低下するだけであり、前述の如く強電界地点
では何ら問題とならない。
第2図、第3図に示すように複数の給電点を設
けたアンテナの効果を、通常考え得る方式と対比
して説明するために、第6図を説明する。給電点
はイ−ロの11箇所であり、スイツチSW1とSW2
設け、図示したスイツチの接続位置は増幅器13
を経由して受信信号が端子14に導かれる場合で
ある。スイツチSW1及びSW2を図示とは逆向きに
倒すと、ループアンテナから直接に信号を端子1
4に取出すことができる。
この方式を本発明の方式と比較すると、スイツ
チが1個から2個に増え、従つて、接触部分が2
箇所に介在して電気的安定性、信頼性が低下する
のみならず、接触抵抗が加算されるので特性が低
下する。更に小形アンテナにおいて、スイツチ機
構が増加することは形状の小形化を損うという欠
点となる。これに反し、本発明の第2図、第3図
の複数給電点小形ループアンテナは、1つのスイ
ツチで所望のアンテナ機能を実現し、且つ形状も
小形化できる。本発明は、上述の如く、小形アン
テナにおいては極めて有効な効果を有する。
第7図のようなトツプロード付小形ダイボール
は良く知られているが、この形式の小形アンテナ
では給電点を複数個設けるのは構造的に困難であ
る。しかし、この明細書で取扱つている小形ルー
プアンテナについては、給電点の複数個化が構造
的に容易にでき、しかも、従来本発明のような構
造の多給電点小形ループアンテナは用いられてい
なかつた。
上述の第2図及び第3図の本発明の実施例にお
いては給電点を2個設けた2給電点小形ループア
ンテナについて説明したが、第8図及び第10図
のような複数給電点小形ループアンテナを用いれ
ば、各給電点に増幅器、負荷、送信機等がそれぞ
れ取付けられ、前述の実施例よりも、更に多くの
機能を1つの小形ループアンテナに持たせること
ができる。それゆえ、小形ループアンテナの多機
能化に有効である。
第8図は給電用端子としてイ,ロ,…,ヘをそ
れぞれループの内側に設けた本発明の一実施例で
あり、第9図は給電用端子イ,ロ…ヘをそれぞれ
ループの外側に設けた本発明の一実施例である。
第8図の複数給電点小形ループアンテナは、内側
に端子があるので、接続回路を含むアンテナ全体
がコンパクトに構成できる利点がある。又、第9
図に示す実施例では外側に給電端子があるので外
部からの電気回路網をこのアンテナに接続する場
合に好適であり、アンテナ装置によつてはこのよ
うな接続が便利な場合がある。
以上述べたように、本発明による複数給電点小
形アンテナは1つの小形ループアンテナを複数の
外部回路に接続することによつてスイツチ等が少
なくて済む等の効果を得ることができ、上述の如
く形状の小形化にも寄与する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の小形ループアンテナの構成図、
第2図は本発明一実施例の構成図、第3図は本発
明の他の一実施例の構成図、第4図は本発明に用
いる可変容量素子の一具体例を示す図、第5図は
本発明に用いる増幅器の一回路例を示す図、第6
図は従来考えられる小形ループアンテナの一例の
構成図、第7図は従来考えられる小形ループアン
テナの他の一例の構成図、第8図は本発明の更に
他の一実施例の構成図、第9図は本発明の更に他
の一実施例の構成図である。 11……ループ状の導体、12……可変容量素
子、13……増幅器、14……端子、イ,ロ,
ハ,…,ヘ……給電端子、SW1……スイツチ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一部を切り離されたループ状の導体と、この
    導体の切り離された部分に接続された容量素子と
    を備え、前記導体は複数個の給電端子を有するこ
    とを特徴とする複数給電点小形ループアンテナ。 2 ループ状の導体は、そのループ面積、周囲長
    及び等価半径を0.5f0/fn4.0の範囲に入るよ
    うに調整した特許請求の範囲第1項記載の複数給
    電点小形ループアンテナ。 但し、f0はアンテナの共振周波数、fnは入力ア
    ドミタンスが最小となる共振周波数である。 3 容量素子は、広い帯域に亘つて共振周波数を
    変え得る可変容量素子である特許請求の範囲第1
    項記載の複数給電点小形ループアンテナ。
JP56080098A 1981-05-28 1981-05-28 Small sized loop antenna for plurality of feeding points Granted JPS57196602A (en)

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JPH0794244B2 (ja) * 1987-01-07 1995-10-11 三菱重工業株式会社 耳折り装置
US5128686A (en) * 1989-01-23 1992-07-07 Motorola, Inc. Reactance buffered loop antenna and method for making the same

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