JPH0528802Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、アマチユア無線及びパーソナル無線
に使用される広帯域の送受信が可能なデイスコー
ンアンテナに係るもので、特にデイスコーンアン
テナに棒状の垂直エレメントを付加した構造に関
するものである。

（従来の技術） 従来のデイスコーンアンテナは、例えば総合電
子出版社発行のアンテナ工学（昭和59年３月21日
第３版）、オーム社発行のアンテナ工学ハンドブ
ツク（電子通信学会編、昭和55年10月30日第１版
第１刷）及びコロナ社発行の超短波空中線（昭和
45年９月30日第６版）に掲載されているように、
広帯域の送受信が可能で、複数のデイスクエレメ
ントと複数のコーンエレメントから成るものであ
る。すなわち、デイスコーンアンテナは、水平方
向に放射状に伸びて円板状に配置されたデイスク
エレメントと、斜め下方に放射状に伸びて円錐状
に配置されたコーンエレメントからなり、通常そ
れぞれ８本位の棒状のエレメントで構成され、さ
らに円板状エレメントの直径と、円錐状エレメン
トの長さとが共に等しく、さらに円錐状エレメン
トの開き角度が60°で構成されている。このデイ
スコーンアンテナのカツトオフ周波数は、前記コ
ーンエレメントの長さによつて決定されるもの
で、この長さが0.25波長に相当する周波数であ
る。

（考案が解決しようとする課題） しかし、上述の構成のデイスコーンアンテナ
は、コーンエレメントの長さによつて所定値のカ
ツトオフ周波数が決定され、このカツトオフ周波
数（例えば、100MHz）以下の周波数に対しては
第６図のＡに示すように極端に送受信能力が低下
するという問題を生じている。

また、送受信を行う周波数帯によつてそれぞれ
のエレメントの寸法が決まるので、周波数が低く
なるほど波長が長くなるためにエレメントの寸法
を大きくしなければならなくなる。すなわち、エ
レメントの寸法は下限周波数によつて決められる
ので、エレメントの寸法が大きくなるとアンテナ
全体の形状が大形になり、強度の確保などの面で
問題を生じる。

また、特公昭35−11963号公報の第６図に示さ
れているアンテナは、棒状アンテナ（放射素子）
及び構成素子（地線素子）からなるいわゆる線状
基本アンテナであるグランドプレーンアンテナで
ある。この引例においては、第６図に示されたア
ンテナが広帯域で動作できると受け取れる記載が
あるが、ここで言う広帯域とは、固有の帯域特性
が広いということではなく、装荷インピーダンス
を変化させることによつて共振周波数を変化さ
せ、広い周波数に対応することを意味するものと
理解される。

しかし、この種のグランドプレーンアンテナの
動作周波数範囲は、垂直エレメントと地線による
共振周波数の±５〜10％程度とする場合が多く、
デイスコーンアンテナに比べて動作する周波数帯
が狭いという欠点を有している。

そこで、本考案は、広周波帯域において広い範
囲の送受信能力を有する公知のデイスコーンアン
テナにおいて、そのエレメントの寸法を大きくす
ることなく、カツトオフ周波数以下の周波数帯域
で送受信が可能であるデイスコーンアンテナを提
供することにある。

（課題を解決するための手段） しかして、この考案は、円板状かつ放射状に配
置された複数のデイスクエレメントと、円錐かつ
放射状に配置された複数のコーンエレメントとを
備え、所定のカツトオフ周波数以上の周波数で送
受信可能なデイスコーンアンテナにおいて、前記
デイスクエレメントの中心より垂直に、且つ下部
にコイルを備えた垂直エレメントを立設し、この
コイルを備えた垂直エレメントの付設によつて、
前記カツトオフ周波数より低い新たな共振周波数
を持たせるようにしたことにある。

（作用） したがつて、この考案においては、下部にコイ
ルを備えた垂直エレメントをデイスクエレメント
の中心から垂直に立設することによつて、デイス
コーンアンテナのカツトオフ周波数以上の周波数
帯域においては、前記コイルのチヨーク作用によ
り垂直エレメントを実際上無効とし、デイスクエ
レメントとコーンエレメントによつて構成される
デイスコーンアンテナとして動作することができ
る。また前記デイスコーンアンテナのカツトオフ
周波数以下の周波数帯域においては、デイスクエ
レメント長が該周波数帯域の周波数の波長により
決定される必要長より短いためにデイスクエレメ
ントが事実上無効とされ、さらにコイルのインピ
ーダンスと垂直エレメント長により所定周波数に
共振する。これによつて、この垂直エレメントが
ベースローデイング式の放射エレメントとなり、
またコーンエレメントが地線となるグランドプレ
ーンアンテナが構成されるために、デイスコーン
アンテナのカツトオフ周波数以下の周波数帯域に
おいても送受信を可能にすることができ、上記課
題が達成できるものである。

（実施例） 以下、この考案の実施例について、図面により
説明する。

第１図において、本考案の実施例に係るデイス
コーンアンテナは、支柱１６と、コーンエレメン
ト１２と、、デイスクエレメント１１と、垂直エ
レメント１４とによつて構成されるものである。

支柱１６は、内部に図示しない送受信機と接続
される同軸ケーブルが通るように中空になつてお
り、この支柱１６の上端に、コーンエレメント１
２を保持するコーンホルダー１３が取付られるも
のである。

このコーンホルダー１３の外周側面には、鉛直
方向に対して所定角、具体的には30°の角度を有
して下向き放射状に取付られた所定の長さ（この
実施例においては、約82cm）の複数（この実施例
においては８本）のコーンエレメント１２が設け
られており、このコーンエレメント１２と電気的
に導通状態にあるコーンホルダー１３を介して、
前記同軸ケーブルの外被線と接続される。

このコーンホルダー１３の上方には、プラスチ
ツク等の絶縁部材１７を介してデイスクホルダー
１８が取付られており、このデイスクホルダー１
８の外周側面には、水平方向放射状に所定の長さ
（この実施例においては、中心から41cm）の複数
（この実施例においては８本）のデイスクエレメ
ント１１が取付られている。

前記デイスクホルダー１８の中心には、前記同
軸ケーブルの芯線と電気的に連結するロツド１９
が貫通しており、これによつて前記デイスクエレ
メント１１は、デイスクホルダー１８及びロツド
１９を介して同軸ケーブルの芯線と電気的に連結
されるものである。

前記垂直エレメント１４は、エレメント部１４
ａと、このエレメント部１４ａの下部に設けられ
たコイル部１４ｂとによつて構成されている。エ
レメント部１４ａは、所定の長さの金属性の導体
で形成されており、また前記コイル部１４ｂは、
前記ロツド１９に嵌合する下部金具２１と、前記
エレメント部１４ａを嵌挿する上部金具２０と、
この上部金具２０と下部金具２１の間に設けら
れ、この上部金具２０と下部金具２１とを電気的
に連結するコイル１５と、プラスチツク等の絶縁
部材によつて形成されたコイル１５のカバー２２
とによつて構成されている。

前記デイスクホルダー１８の上方には、該デイ
スクホルダー１８を貫通して上方に突出したロツ
ド１９に係合して所定の長さ（この実施例におい
ては、約80cm）の垂直エレメント１４が立設して
いる。

尚、この実施例において例示したデイスクエレ
メント１１の長さ、コーンエレメント１２の長さ
及び角度は、カツトオフ周波数（約100MHz）以
上において、十分な送受信能力を有するデイスコ
ーンアンテナを得るためのものであり、また、垂
直エレメント１４の長さ及び前記コイル１５の形
状及びインダクタンスは、コーンエレメント１２
の長さと相まつて、周波数50MHzの共振周波数が
得られるもので、特にコイル１５は、100MHz以
上の周波数帯域において、チヨーク作用により垂
直エレメントに流れる高周波電流が無視できる程
度に小さくなるよう、線径１mmの線材によつて外
径が９mmで37ターン、長さ75mmに形成されてい
る。

ここで、デイスコーンアンテナのカツトオフ周
波数（遮断周波数）とは、デイスコーンアンテナ
の送受信能力が極端に低下する下限周波数のこと
である。

以上の構成のデイスコーンアンテナにおいて、
カツトオフ周波数（約100MHz）以上の周波数帯
域（以下、高周波数帯域と言う）においては、前
記垂直エレメント１４の下部に設けられたコイル
１５のチヨーク作用によつて垂直エレメント１４
に流れる電流が無視できることから垂直エレメン
ト１４が実質無効とされる。このため、本願に係
るデイスコーンアンテナは、第３図ａで示すよう
なデイスクエレメント１１及びコーンエレメント
１２によつて構成されるデイスコーンアンテナと
して動作することとなり、高周波数帯域における
垂直エレメント１４の悪影響を防止して、第３図
ｂで示す効率の良い垂直面指向性を得ることがで
きるものである。

尚、垂直面指向性とは、アンテナの放射電力の
方向性を表す特性のうち、アンテナ中心を軸に垂
直面での放射形状を表すものである。ここで、本
願の実施例に係るデイスコーンアンテナは、水平
面において中心軸に対して電気的に回転対称であ
るため、水平面指向性（アンテナ中心を軸に水平
面での放射形状を表したもの）においては電波の
放射が一様な円であるため、本願においても一般
的表現手法として省略されている。

また、前述の垂直エレメント１４の悪影響と
は、第４図ａに示すように、垂直エレメント１４
を有効とした場合、特定周波数において、垂直エ
レメント１４とコーンエレメント１２に流れる高
周波電流により、第４図ｂで示すようにデイスコ
ーンアンテナの垂直面指向性が割れ、通信用アン
テナとして重要な水平方向の放射、即ち一般通信
の電波到来角度である水平方向に対して±5°の範
囲の放射が低下し、アンテナとして作動しなくな
ることである。

仮に、前記コイル１５を垂直エレメント１５の
途中に設けた場合を想定しても、垂直エレメント
１４のコイル１５よりも上方部分は無効とされる
ものの、垂直エレメント１４のコイル１５よりも
下方部分は有効になるために、この下方部分に流
れる高周波電流によつて、前述の場合と同様に垂
直面指向性が割れ、水平方向の放射が低下すると
いう悪影響により、アンテナとして作動しなくな
る。

このために、高周波数帯域においては、垂直エ
レメント１４全体を実質無効とする必要があるた
めに、コイル１５を垂直エレメント１４の下部に
設けなければならないものである。

以上の高周波数帯域に対して、前記カツトオフ
周波数（約100MHz）より低い周波数帯域（以下、
低周波数帯域と言う）においては、下記する理由
によりデイスクエレメント１１が実質無効とされ
ることから、第５図ａに示すように、垂直エレメ
ント１４、コイル１５及びコーンエレメント１２
によつて50MHzの共振周波数を有するグランドプ
レーンアンテナが構成されるために、第５図ｂに
示すような良好な垂直面指向性を得ることができ
る。

デイスクエレメント１１は、デイスコーンアン
テナとして約100MHzのカツトオフ周波数を得る
ために100MHzの波長λに対して0.125λ以上の長
さが必要であり、低周波数帯域における波長に対
して必要なエレメント長が得られないために、デ
イスクエレメント１１は低周波数帯域において作
用しないものである。

具体的に言えば、本実施例においてデイスクエ
レメント長は約41cmであり、この長さは例えば
100MHzにおいては0.137λに相当し、50MHzにお
いては0.068λに相当している。これをデイスコー
ンアンテナのモードで見た場合、デイスクエレメ
ントとして必要な長さは0.125λ以上であるので、
100MHzではデイスコーンアンテナとして動作し、
50MHzではデイスコーンアンテナとして動作しな
いことがわかる。

また、グランドプレーンアンテナのモードで見
た場合、同軸ケーブルの芯線に接続されるエレメ
ントの必要長は0.25λであるので、デイスクエレ
メントは100MHz、50MHz共に動作しないことに
なる。

これによつて、第６図に示すように、低周波数
帯域においては、デイスクエレメント１１が無効
とされ、50MHzの共振周波数を有するグランドプ
レーンアンテナが構成されることから、50MHzで
の送信と、25MHz〜100MHzでの受信を可能とす
る。そして、高周波数帯域においては、垂直エレ
メント１４が無効とされ、カツトオフ周波数（約
100MHz）のデイスコーンアンテナが構成される
ことから、100MHz以上の周波数帯域での送受信
を可能とする。これによつて、アマチュア無線及
びパーソナル無線で使用する50MHz、144MHz、
430MHz、900MHz、1300MHzにおいて、送信に必
要な能力（電圧定在波比VSWR＝２以下）を得
ることができ、また受信に関しては、25MHz以上
の周波数帯域において受信に必要な能力を得るこ
とができるものである。

尚、第６図は実験に基づいて作成された概略特
性図で、Ａはデイスコーンアンテナとして作動し
た場合の周波数−電圧定在波比（VSWR）の特
性を示し、Ｂはグランドプレーンアンテナとして
作動した場合の周波数−電圧定在波比（VSWR）
の特性を示す。本願考案に係るデイスコーンアン
テナは、高周波数帯域においては、デイスコーン
アンテナとして特性Ａで示すように動作し、低周
波数帯域においてはグランドプレーンアンテナと
して特性Ｂで示すように動作するために、全体と
して実線で示す特性を得ることができるものであ
る。

（考案の効果） 以上説明したように、この考案によれば、低周
波数帯域においては、デイスクエレメントが実質
無効となることから、垂直エレメント、コイル及
びコーンエレメントによつてベースローデイング
のグランドプレーンアンテナが構成されて低周波
数帯域での送受信が可能となると共に、高周波数
帯域においては、コイルのチヨーク作用により、
垂直エレメントが実質無効とされるために、デイ
スクエレメントとコーンエレメントにより従来に
おいて公知のデイスコーンアンテナが構成される
こととなり、高周波帯域において良好な送受信が
可能となる。このために、低周波数帯域及び高周
波帯域で送受信が可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る実施例のデイスコーンア
ンテナの正面図、第２図はその一部切欠の要部の
拡大図、第３図ａは従来及び本考案の垂直エレメ
ントを無視した場合のデイスコーンアンテナの構
成図、第３図ｂは第３図ａの場合の垂直面指向性
の特性図、第４図ａはコイルを有しない場合の説
明図、第４図ｂは第４図ａの場合に垂直面指向性
の特性図、第５図ａは本考案に係るデイスコーン
アンテナの低周波帯域での説明図、第５図ｂはそ
の垂直面指向性の特性図、第６図は本考案に係る
デイスコーンアンテナの能力を示す周波数−定在
波比の実験値に基づいた概略特性図である。 １１……デイスクエレメント、１２……コーン
エレメント、１４……垂直エレメント、１５……
コイル。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 円板状かつ放射状に配置された複数のデイスク
   エレメントと、円錐かつ放射状に配置された複数
   のコーンエレメントとを備え、所定のカツトオフ
   周波数以上の周波数で送受信可能なデイスコーン
   アンテナにおいて、 前記デイスクエレメントの中心より垂直に、且
   つ下部にコイルを備えた垂直エレメントを立設
   し、このコイルを備えた垂直エレメントの付設に
   よつて、前記カツトオフ周波数より低い新たな共
   振周波数を持たせるようにしたことを特徴とする
   デイスコーンアンテナ。