JPH03274909A - ヘリカルアンテナとして形成された超短波送信および／または受信アンテナ - 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】

［０００１］

【産業上の利用分野】

本発明は、高周波電磁波を透過する閉じられたケーシン
グ内に配設されておりかつ超短波信号が同軸差込みコネ
クタを介して端部に供給され、かつその螺旋導体は１０
巻きを上回らず、少なくとも１巻き半によって構成され
ており、その際直径、高さおよび引き延ばされたときの
線材の全長も波長に比べて非常に小さく、かつ機械的に
操作することができる装置がアンテナ螺旋導体の高さを
該軸線に沿って連続的に変化することができる、４００
ＭＨｚおよび１００１００Ｏの間の周波数領域にある電
磁波に対するヘリカルアンテナとして形成された超短波
送信および／または受信アンテナに関する。 ［０００２］

【従来の技術】

ヘリカルアンテナは公知でありかつ例えばＪｏｈｎ　Ｄ
、　Ｋｒａｕｓ著の文献”ＡｎｔｅｎｎａＳ”　　Ｍｃ
Ｇｒａｗ　Ｈｉｌｌ　Ｂｏｏｋ社刊　（１９５０年、第
７章、第１７３ないし２１６頁）に詳細に記載されてい
る。アンテナの幾何学的寸法、とりわけアンテナの巻線
の長さが波長に比べて短かい場合には、へりカルアナテ
ナの、遠方電磁界における放射状態は、ダイポールアン
テナの放射状態に等しい。アンテナの主放射方向は遠方
電磁界において螺旋導体軸線に対して垂直な平面内にあ
り、これによりヘリ力ルアナテナは対称軸線としての螺
旋導体軸線を有する無指向性放射器として動作する。こ
の種のヘリ力ルアナテナの遠方電磁界は、次の条件［０
００３］

【数１】 ［０００４］ （ただしＤは螺旋導体の直径であり、Ｓは螺旋導体のピ
ッチである）下では円偏波された電磁界に移行する楕円
回転電磁界である。 ［０００５］ λ／４ダイポールアナテナに比べてへりカルアナテナは
、それは、その際送信出力をロッドアンテナに比べて大
幅に失うことなしに、同じ波長を放射するために幾何学
的に比較的小さく形成することができるという利点を有
している。このようにして例えばへりカルアナテナは、
構造上の高さがλ／４ダイポールアナテナに比べて２０
％低減されるが、上記のダイポールアナテナに比べて８
０％の効率を維持する。へりカルアナテナは自然に規定
されて高い入力抵抗を有しているので、ダイポールアナ
テナが一般にアンテナの高さの低減の際に必要とするよ
うな整合回路が不要である。しかしへりカルアナテナの
欠点は、それが非常に僅かな帯域幅しか、例えば送信周
波数の±１，５％しか使用できないことにあり、このた
めに単一アンテナより広い周波数帯域に使用することが
できない。送信周波数の帯域幅を可変の直列容量を用い
た同調によって拡張する試みは必ずしも成功していない
。その理由は掃引同調領域が大抵５％より大きくなく、
しかも直列容量゛により更に誤整合が生じることがある
からである。例えば手または人体のその他の部分のよう
な漂遊容量がアンテナ近傍に作用し、かつその前に行わ
れた、アンテナの同調が無効になる、ないしアンテナが
離調することによって、特別な用途においては更に別の
欠点が生じる可能性がある。 ［０００６］ 米国特許第３５２４１９３号明細書、同第３５１０８７
２号明細書、同第４４７５１１１号明細書、同３６９９
５８５号明細書、同第３８６９７９号明細書および同第
４０６８２３８号明細書から、その長さが機械的に変化
可能であるへりカルアナテナがよく知られているが、高
さの縮小または拡大が運搬し易さを改善するためにのみ
行われる、折畳み可能、傾倒可能または伸縮可能なアン
テナが扱われているにすぎないことを簡単に指摘してお
く。 ［０００７］

【発明が解決しようとする課題】

本発明の課題は、出来るだけ広い周波数帯域においてヘ
リカルアンテナの同調を実施することができるように、
ヘリカルアンテナを出来るだけ簡単な手段で同調可能に
構成することである。 ［０００８］ アンテナの同調を行うために、電気的な摺動接点がアン
テナコイルの１ないし数巻きを短絡する同調可能なアン
テナは、米国特許第４２１４２４６号明細書から公知で
ある。その際コイルはそれ自体、アンテナとして用いら
れるが、またはコイルに直列に接続されたアンテナロッ
ドに対する同調部材として用いられる。 この種のアンテナ装置の利点はとりわけ、アンテナの遠
隔制御される連続同調を行うことができる点にある。 ［０００９］ 米国特許第４１６９２６７号明細書において、７７３Ｍ
Ｈｚないし１０６７ＭＨｚの周波数帯域において最適な
アンテナ利得を有するようになっている広帯域ヘリカル
アンテナが記載されている。この要求は、アンテナ全体
の螺旋導体を個別部分から形成することによって満たさ
れ、その際個別に円筒状に巻回された部分は異なった長
さおよび異なった直径を有しておりかつ円錐形状に延在
する移行部分を同様に螺旋導体の形において有している
。個別部分の特有な構成により、その都度要求される周
波数帯域、アンテナ利得、指向性等に対する整合が可能
である。しかしこのように構成されたアンテナは、蔑ろ
にすることができない所定の所要スペースを要する。 ［００１０］ 更に、例えば２ＭＨｚおよび３２ＭＨｚの間の短波領域
に対して設計されている別のアンテナが米国特許第４０
８７８２０号明細書から公知である。そのアンテナ高さ
は例えば３５ｆｅｅｔ　（約１０．１ｍ）であり、その
際螺旋の可動部分により、増加度を一定とした場合連続
的な高さ変化が可能になり、その際非常に広い周波数帯
域においてアンテナを共振するように同調することがで
きる。その欠点はとりわけ、波長に比べて高さが著しく
大きいことおよび運搬が比較的困難であることにある。 というのはアンテナを収容する、管状のアンテナケーシ
ングを小さくすることができないからである。 ［００１１］

【課題を解決するための手段】

そこで冒頭に述べた形式のアンテナから出発して、本発
明は実質的に次のような特徴を有している。すなわちア
ンテナ高さ（Ｈ）の連続的な変化は最高でその全高の１
／３であり、その際螺旋導体の連続的な高さ変化は、精
密ねじを備えたロッド上で回転可能な、精密ねじを備え
た帽子形の調整板によって行われ、該調整板は螺旋導体
の軸線に取り付けられたロッド上を軸線方向において移
動するが選択的に前記高ｅ　（Ｈ）に代わってアンテナ
螺旋導体の直径を、前記軸線を横断する方向において連
続的に変化可能であり、その際直径（Ｄ）の変化は、羽
根車によって行われ、該ちょう形羽根はロッド上で回転
可能であり、調整板に固定連結されていて該調整板を連
行し、力りラチェット爪を用いて螺旋導体のねじり力に
抗してロック可能であり、かつ前記螺旋導体の両端はそ
れぞれ基板および前記調整板のはんだ付け鞘におけるは
んだ付けスリーブ中へのはんだ付けによって保持されて
おり、その際前記調整板およびロッドは絶縁性の良好な
高周波絶縁材料によって製造されている。 ［００１２］

【作用および効果】

実５験の結果、アンテナ螺旋導体の高さ、ひいては螺旋
導体のピッチないし行程またその直径もアンテナの共振
周波数に影響を及ぼすという結果を示している。螺旋導
体のインダクタンスに対する次の式が示すように、アン
テナ螺旋導体の高さはそのインダクタンスに逆比例し、
直径はそのインダクタンスに直接比例する。 ［００１３］

【数２】 ［００１４］ ただしＤ＝螺旋導体直径、Ｈ＝螺旋導体の高さ、Ｎ＝螺
旋導体の巻数である。 そこで弾性的に実現された螺旋導体が圧潰されると、高
さおよびピッチは低減され、これによりヘリカルアンテ
ナの共振周波数が低くなる。アンテナを共振同調するこ
とは最適な整合の理由から必要である。ヘリカルアンテ
ナの高さまたは直径の連続変化により、このために別個
の部品を使用する必要なしに、周波数帯域内の連続的な
掃引同調が実現され、その際螺旋導体の可能な最大高さ
ないし直径および最小高さないし直径において帯域限界
値が決められる。そこで従来の技術に対する重要な利点
は、４００ＭＨｚないし１００１００Ｏの比較的広い周
波数帯域においてその都度任意の送信および受信周波数
を３つの同調可能なヘリカルアンテナのセットによって
極めて精密に調整ないし整定することができる点にある
。それ自体同調される個別アンテナを複数個設けること
はしない。 ［００１５］ 有利には、前以て決められた周波数領域は、それぞれよ
り高いところにある周波数領域が先行する周波数領域の
１．３倍であるように分割され、これにより３つの部分
帯域に分割され、それぞれの部分帯域内でその都度使用
されるヘリカルアンテナが約３０％の同調をとることが
可能である。これにより、３つのアンテナ構成が得られ
、各構成の螺旋導体巻数は比１：３に段階付けられてい
る。本発明のヘリカルアンテナを超短波領域にある移動
送信機マイクロホンに使用した場合の特別な利点は、ア
ンテナの小型化のなめに、アンテナをマイクロホンシャ
フトの後端に容易に収容ないし取り付けることができか
つこれにより実際の作動に殆ど妨げにならずかつ視覚的
にもλ／４０ツドアンテナに比しても殆ど目立たないと
いう点にある。上述の周波数領域においてλ／４０ツド
アンテナの場合長さは７．５ｃｍないし１５ｃｍであり
、−力木発明のヘリカルアンテナは近似的に１ｃｍの直
径において同様１　ｃｍの最大高さにしかならない。こ
れに対して、このことは考えられかつ可能であるカミロ
ッドアンテナの長さが縮小されると、ロッドアンテナに
付加インダクタンスを付け足さなければならず、このた
めにロッドアンテナのＱが著しい損失を来すおそれがあ
る。しかし本発明のヘリカルアンテナはその小型化にも
拘わらず、既に冒頭に説明したように、λ／４ダイポー
ルアンテナに比べてなお８０％の効率を有しており、そ
れは同調にも拘わらず維持される。 ［００１６］ 弾性的な螺旋導体として実現されているアンテナの圧潰
過程に対する最も簡単でかつ技術的に優れた解決法は、
ねじを備えた調整板を精密ねじを備えたロッド上で回転
させることによって軸線方向に移動させることにある。 アンテナの一番上の螺旋導体を圧縮することによって、
調整板の回転によってヘリカルアンテナの高さおよびピ
ッチの連続的な変化が実現されかつねじ付きロンドのピ
ッチの細かさに応じて相応に連続的な精密なアンテナ同
調が可能である。調整板および精密ねじ付きロッドを絶
縁性の良好な高周波絶縁材料から製造することは、特筆
する必要がない。螺旋導体の本来の高さは、既述の条件
に従って、巻き線間の短絡の形成なしに、螺旋導体の圧
潰の際の行程を３分の１に低減できるように、選定され
る。螺旋導体の巻数は、螺旋導体の直径が前以て決めら
れている場合螺旋導体の線材の全長に依存しており、そ
の際この場合も螺旋線条の線材の全長は伝送すべき最大
波長λによって決められ、そのときλは全長に対して大
きく維持されなければならない。 ［００１７］ また、ヘリカルアンテナの、高さの変化による同調程の
正確さを要しない用途のとき、送信周波数の同調は螺旋
導体の直径の変化によって実現される。このような同調
は、周波数帯域の粗領域において迅速および最も簡単に
、その際高い精度を考慮することなしに、周波数調整を
行うべきときに、有利である。 ［００１８］ 場合によりスペース不足からアンテナ高さの連続変化を
行うことができないとき、別の利点が生じる。その理由
は、その場合でも直径の変化はなんの困難なしに実現可
能であるからである。 ［００１９］ 更に、アンテナ螺線導体の１端に同軸差込みコネクタを
備えるようにすると有利である。 ［００２０］ 殊に、本発明のヘリカルアンテナを、移動送信機マイク
ロホンに対して使用しな場合、およびこの場合また舞台
活動に対して使用した場合特に、次のことが要求される
。すなわちマイクロホンは、その都度存在する舞台にお
ける高周波領域において与えられた最適な放射条件に相
応しかつこの種のマイクロホンの作動に対して当該の当
局によって許可された送信−受信周波数にも相応して簡
単がっ迅速に周波数領域内の前以て決められた周波数に
適合可能である。その場合予め同調されたアンテナの製
造内の前以て決められたセットにおいて、この種のアン
テナの交換、ひいては適合化は実際の作動においてその
都度圧しいアンテナをマイクロホンシャフトに装着する
ことによって特に専門家でなくとも容易にかつ特別な技
術手段なしに実施可能である。 更に本発明のヘリカルアンテナの１つの実施例によれば
、へりカルアンテナの基板は同軸差込みコネクタに対し
て絶縁性の良好な高周波絶縁材料から成る、ロッド形状
の絶縁体によって間隔をおいて配設されておりかつ超短
波信号は螺旋導体に同軸ケーブル部分を介して供給され
る。 ［００２１］ ヘリカルアンテナを送信マイクロホンを用いた作動に特
別使用する場合、ヘリカルアンテナはマイクロホンシャ
フトの後端に装着される。このシャフトの構造および長
さに応じて、マイクロホンを手の中で保持するとき、手
口体が漂遊容量としてアンテナ作用し、これにより周波
数の離調が生じ、ひいては放射特性が劣化されることに
なる。このような事態に対処するために、へりカルアン
テナ自体をマイクロホンシャフトの端部とは間隔をおい
て保持することが必要であり、このことは有利には相応
の長さの、導電性のアンテナロッドを用いて行われる。 ［００２２］ 伝送領域の所定の超短波周波数に対してまたはマイクロ
ホンシャフトの所定の実施例に対して、手から派生する
漂遊容量の、アンテナに対する影響が著しく大きく、か
つこれと結び付いた障害の影響が耐えられないとき、マ
イクロホンシャフトから絶縁されて離れているアンテナ
は特別障害を受けにくいことが認められている。 （１開干３−ど／４ＳｊＵＭ　（ｌＵ７［００２３］

【実施例】

次に本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１ないし
図３には本発明のヘリカルアンテナの実施例が断面にて
示されている。 ［００２４］ １０巻きを上回らないが、少なくとも１巻半から成る本
発明のヘリカルアンテナ１は、超短波領域にある電磁波
に対して透過性である保護ケーシング２内に収容されて
いる。有利にはこの種の保護ケーシングは耐衝撃性の合
成樹脂から成っている。螺旋導体１のピッチはＳで示さ
れ、高さはＨで示され、直径はＤで示されている。超短
波伝送領域に対して重要なのは、これら幾何学上の寸法
ｓ、ＨおよびＤが、ヘリカルアンテナ１の線材を延ばし
なとして考えたときの全長としても、波長に比べて非常
に短いことが重要である。高さＨの低減、従ってヘリカ
ルアンテナ１のピッチないし行程の低減は、弾性的に実
現された螺旋導体の圧潰によって行われる。更に、ハイ
グレードな高周波絶縁材料から成る帽子形に形成された
調整板３は、回転によって精密ねじを備えたねじ付きロ
ッドに基づいて軸線方向に移動する。これによりヘリカ
ルアンテナ１の連続的な微同調を行うことができる。ア
ンテナの同調が行われた後、調整板３は例えばラッカ材
の滴下または接着材料を用いて、ねじ付きロッド４に固
定される。 ［００２５］ 圧潰された螺旋導体１はその下端部が、エツチングされ
た導体路および接点スリーブを備えた合成樹脂製プリン
ト配線板から成るアンテナ基板５に支持されている。ア
ンテナロッド６により、装置の基板８に固定されている
同軸差込みコネクタ７からの上述の必要な間隔がとられ
る。アンテナロッド６は導電性に形成されておりかつ同
軸線路の中心導体を相応に実現されたはんだ付け接続に
よってアンテナ基板５に接続する。螺旋導体の始端９は
同様アンテナ基板５にはんだ付けによって接続されてい
る。アンテナロッド６は著しく縮小されたダイポールア
ンテナの部分を形成するのではなく、単に超短波信号導
体として作用する。 ［００２６］ 図２に示された、本発明のヘリカルアンテナの実施例は
、図１に示されかつ説明されたヘリカルアンテナとは、
アンテナロッド１０が絶縁性の良好な超短波絶縁体から
成っている点でのみ異なっている。超短波信号はこの場
合１個の同軸ケーブル部分１１を介してアンテナ基板に
供給される。 ［００２７］ 送信周波数への同調のなめにヘリカルアンテナ１の直径
りが変えられる実施例が図３に示されている。調整板３
に固定連結されているちょう形羽根１２によりはんだ付
けスリーブ中へのはんだ付けによって調整板３およびア
ンテナ基板５に固定結合されているアンテナ螺旋導体１
を軸１３を中心に回転することができる。回転方向に応
じて直径りがアンテナ軸線を横断する方向において広げ
られるかまたは狭められる。リングギヤに係止されるラ
チェット爪１４により、同調が行われた後、螺旋導体１
がその出発位置に逆戻するのが妨げられる。 ［００２８］ 本発明の本質には重要でない送信機マイクロホンは図に
は取り上げなかった。 その理由は、同軸差込みコネクタ７を介して本発明のヘ
リカルアンテナ１をどのようにマイクロホンのシャフト
部に接続するかは当業者には容易にわかるからである。 ヘリカルアンテナとマイクロホンシャフトとの間の解離
可能だカミ固定可能でもある接続を行うために、必要に
応じて、別の、機械的な、既に周知の手段が必要になっ
てくる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のヘリカルアンテナの１実施例の断面図である。

【図２】 本発明のヘリカルアンテナの別の実施例の断面略図であ
る。

【図３】 本発明のヘリカルアンテナの別の実施例の断面略図であ
る。

【符号の説明】

１　ヘリカルアンテナ、２　ケーシング、３　調整板、
４　ねじ付きロッド、５　アンテナ基板、６，１０　ア
ンテナロッド、７　同軸差込みコネクタ、８装置基板、
９　螺旋導体始端、１１　同軸ケーブル、１２　ちよう
形羽根、１３軸、 ラチェッ ト爪

【書類名】

図面

【図１】

【図２】

【図３】 １ム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高周波電磁波を透過する閉じられたケーシ
   ング内に配設されており、かつ超短波信号が同軸差込み
   コネクタを介して端部に供給され、かつその螺旋導体は
   １０巻きを上回らず、少なくとも１巻半によって構成さ
   れており、その際直径、高さおよび引き延ばされたとき
   の線材の全長も波長に比べて非常に短かく、かつ機械的
   に操作することができる装置がアンテナ螺旋導体の高さ
   を該軸線に沿って連続的に変化することができる、４０
   ０ＭＨｚおよび１０００ＭＨｚの間の周波数領域にある
   電磁波に対するヘリカルアンテナとして形成された超短
   波送信および／または受信アンテナにおいて、アンテナ
   高さ（Ｈ）の連続的な変化は最高でその全高の３分の１
   であり、その際螺旋導体（１）の連続的な高さ変化は、
   精密ねじを備えたロッド（４）上で回転可能な、精密ね
   じを備えた帽子形の調整板（３）によって行われ、該調
   整板は螺旋導体の軸線において取り付けられたロッド（
   ４）上を軸線方向において移動するが、選択的に前記高
   さ（Ｈ）に代わってアンテナ螺旋導体（１）の直径（Ｄ
   ）を、前記軸線を横断する方向において連続的に変化可
   能であり、その際直径（Ｄ）の変化は、ちょう形羽根（
   １２）によって行われ、該ちょう形羽根はロッド（１３
   ）上で回転可能であり、調整板（３）に固定連結されて
   いて該調整板を連行し、かつラチェット爪（１４）を用
   いて螺旋導体（１）のねじり力に抗してロック可能であ
   り、かつ前記螺旋導体（１）は両端がそれぞれ基板（５
   ）および前記調整板（３）のはんだ付けスリーブ中への
   はんだ付けによって保持されており、その際前記調整板
   （３）およびロッド（４；１３）は高周波絶縁材料から
   製造されていることを特徴とするヘリカルアンテナとし
   て形成された超短波送信および／または受信アンテナ（
   図１および図３）。
2. 【請求項２】ヘリカルアンテナ（１）の基板（５）は、
   ロッド状の、高周波絶縁材料から成る絶縁体（１０）に
   よって同軸差込みコネクタに対して間隔をおいて配設さ
   れており、かつ超短波信号は螺旋導体（１）に同軸ケー
   ブル部分（１１）を介して供給される請求項１記載の超
   短波送信および／または受信アンテナ（図２）。