JPH0656959B2 - アンテナの帯域補正回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は搬送波の波長λに対してλ／８より短い中波ラ
ジオ放送用等のアンテナの整合装置の改良に関する。

（従来の技術） 従来から中波ラジオ放送用等のアンテナは、効率を上げ
るために搬送波の波長λに対してλ／２よりも多少短い
長さのものが使用されており、第３図従来技術の実施例
の回路図に示すような方式で整合がとられていた。

第３図において６はアンテナでありアンテナ引込み端子
ａから見たインピーダンスは虚数部が負である。１はア
ンテナの虚数部を打消すアンテナインピーダンス虚数部
打消回路である。４はアンテナインピーダンス虚数部打
消回路の入力からアンテナ側を見たインピーダンスとフ
ィーダー側を見たインピーダンスとを整合させるインピ
ーダンス整合回路である。

以上のような構成で搬送波に乗せられた信号がアンテナ
より放射され反射波の小さい状態、即ちＶＳＷＲ（Volt
age Standing Wave Ratio:電圧定在波比）が１に近い動
作状態が得られている。

このようなλ／２長のアンテナの場合は放射インピーダ
ンスの変化が搬送波周波数の付近の周波数帯域で比較的
ゆるやかな変化であるので、搬送波周波数より高い側の
帯域と低い側の帯域を含んだ帯域に亙ってのインピーダ
ンス特性をあまり考慮せずに設計されていても、搬送波
周波数で整合がとれていれば搬送波周波数より高い周波
数帯域でも搬送波周波数より低い周波数帯域でもＶＳＷ
Ｒは大きく変らず、効率のよい放射が行われ、搬送波周
波数を中心とした所定帯域内の周波数に対するＶＳＷＲ
特性は問題にならなかった。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、近年経費的な面よりアンテナを短くして
建設経費や維持経費を小さく抑えるためにλ／８長のア
ンテナを使用する場合が出てきた。

このようなλ／８以下の短いアンテナを使用した場合の
アンテナのインピーダンスは実数部が小さく虚数部が大
きくなり、しかも周波数の変化に対する変化が大きいの
で、従来と同じ整合装置では放送帯域内のインピーダン
ス特性が大幅に悪くなりＶＳＷＲが１より大幅にずれ定
在波が立ち伝送効率も悪くなってしまうと言う欠点を有
していた。

本発明の目的は上記の問題点を解決するために、アンテ
ナの帯域補正回路へ位相変換回路と同調回路を直列に接
続することにより、経済的なλ／８長以下のアンテナを
使用しても、搬送波を中心とした上側波帯域および下側
波帯域においてもＶＳＷＲを１から大きくずれることを
なくすることにより伝送効率のよいアンテナの帯域補正
回路を提供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記の目的を達成するために次の手段構成を有
する。即ち本発明のアンテナの帯域補正回路は、アンテ
ナの放射インピーダンスの虚数部を打消す虚数部打消回
路と； 該虚数部打消回路と直列に接続され搬送波周波
数を含む所定周波数帯域において搬送波の波長λに対し
てλ／４だけ位相を移相させる位相変換回路と； 該位
相変換回路と直列に接続され搬送波周波数より高い周波
数帯域で周波数が高くなるとインピーダンスの虚数部が
正で増加し、搬送波周波数より低い周波数帯域で周波数
が低くなるとインピーダンスの虚数部が負で増加する位
相補正回路と； 前記位相補正回路と直列に接続されア
ンテナ側を見たインピーダンスとフィーダ側を見たイン
ピーダンスとを整合させるインピーダンス整合回路と；
を具備することを特徴とするアンテナの帯域補正回路
である。

（作 用） 以下、上記手段構成を有する本発明のアンテナの帯域補
正回路の作用について述べる。

今、搬送波の波長がλで長さがλ／８のアンテナの場合
を考える。λ／８の長さのアンテナの放射インピーダン
スは実数部が小さく虚数部が大きい。そして周波数が搬
送波周波数より高くなるにつれ虚数部は負で正の方向に
増大し、周波数が搬送波周波数より低くなるにつれ虚数
部は負で増大する特性を持っている。

搬送波周波数に対してはアンテナのインピーダンスの虚
数部は負であるので、インダクタンスからなるアンテナ
インピーダンス虚数部打消回路がアンテナ引込み端に直
列に接続され虚数部が打ち消される。

一方搬送波周波数においてアンテナの入力端からフィー
ダ側をみたインピーダンスとアンテナ側をみたインピー
ダンスとを整合させるようにしＶＳＷＲを１に近づける
ように作用するインピーダンス整合回路を有している。
これにより搬送波周波数においてはＶＳＷＲが１に近い
状態で電源側からアンテナに高周波電力を反射波が生じ
ない状態で伝達することができる。ところが搬送波は信
号によって変調されているものであるから、搬送波周波
数よりも高い高周波帯域と搬送波周波数よりも低い高周
波帯域の周波数成分を含んでいる。

したがって前記したようにλ／８長のアンテナでは虚数
部が周波数の変化に対して大きく変化する特性をもって
おり、周波数が搬送波周波数よりも高い周波数帯域では
虚数部が正で大きくなり周波数の低い周波数帯域では虚
数部が負で大きくなって、ＶＳＷＲが１よりずれて、ア
ンテナ整合装置入力端子に伝送された高周波電力は効率
よく伝送されない。本方式では上記の改善を図るため前
記の虚数部打消回路とインピーダンス整合回路の負荷側
端子との間に位相変換回路と位相補正回路とが直列に接
続されている。位相補正回路は搬送波周波数より周波数
が高くなるとインピーダンスの虚数部が正で増大し、搬
送波周波数より周波数が低くなると虚数部が負で増大す
る。位相変換回路は長さλ／４のフィーダーを利用する
かＬＣネットワークで構成されλ／４だけ位相を移相さ
せる作用をする回路である。即ちλ／４だけ移相するこ
とによりこの位相変換回路の入力端からアンテナ側を見
たインピーダンスの虚数部の正負を反転する作用をす
る。このような位相変換回路をアンテナインピーダンス
虚数部打消回路に直列に接続すると位相変換回路の入力
端から見たインピーダンスは、搬送波よりも高い周波数
帯域（上側波帯域）ではインピーダンスの虚数部が負と
なり、搬送波周波数よりも低い周波数帯域（下側波帯
域）でインピーダンスの虚数部が正となる。

したがって、前記の位相補正回路の周波数に対するイン
ピーダンスの虚数部の変化を位相変換回路の入力端から
見たインピーダンスの変化で打消し合うようにあらかじ
め設計しておけば、搬送波周波数の上側波帯域範囲と下
側波帯域範囲に亙ってＶＳＷＲが１に近い状態を保ち反
射波が小さく効率のよいアンテナ帯域補正回路とするこ
とができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図は本発明のアンテナ帯域補正回路の第１の実施例の回
路図である。図において７は搬送波の波長がλの場合の
λ／８長のアンテナである。

１は搬送波周波数におけるアンテナのインピーダンスの
虚数部の打消回路である。２は１／４λだけ位相を移相
させるための位相変換回路でコイルとコンデンサとで構
成されている。３はコイルとコンデンサが直列接続され
て搬送波周波数で直列同調がとられている位相補正回路
である。

４は放送機出力インピーダンスあるいはフィーダーイン
ピーダンスに整合させるためのインピーダンス整合回路
である。ａはアンテナ引き込み端子（アンテナ整合装置
出力端子）、ｂはアンテナ整合装置入力端子である。

本実施例のアンテナ７は長さがλ／８であるので、アン
テナインピーダンスは実数部の値が虚数部の値に比べ非
常に小さくなり、搬送波周波数よりも周波数が高くなる
と虚数部は負で正の方向に動き、搬送波周波数よりも周
波数が低くなると虚数部は負で負の方向に動く。次に示
すデータはこの様子を示している。このデータは３０ｍ
の基部絶縁型アンテナで、搬送波周波数８５５KHz を中
心として帯域内のインピーダンスの変化を実測したデー
タである。

周波数偏差 アンテナインピーダンス −１０KHz ：５．３−ｊ１３９ −５KHz ：５．３５−ｊ１３７ ０KHz ：５．４−ｊ１３５ ＋５KHz ：５．４５−ｊ１３３ ＋１０KHz ：５．５−ｊ１３１ 上記において０KHz が搬送波周波数を示している。搬送
波周波数においても負の虚数部をもっているが、この搬
送波周波数における虚数部は虚数部打消回路１で打消さ
れる。

今放射しようとする周波数が搬送波周波数よりも高くな
った場合を考えると、位相変換回路２のアンテナ側端子
から見たアンテナのインピーダンスは虚数部が正の方向
に増大しようとする。

つまり正のリアクタンスが増大するように変化する。と
ころが次段の位相変換回路２でλ／４だけ位相が移相さ
れるので正のリアクタンス分が負のリアクタンス分にな
る。

位相補正回路３では周波数が搬送波周波数より高くなる
とインピーダンスの虚数部が正で増大する。つまり正の
リアクタンスが増大する。前記したようにアンテナ７に
よる正のリアクタンス分は位相変換回路２の入力端では
負のリアクタンスとなっているので位相補正回路３の正
に増大する正のリアクタンスで補正された虚数部が相殺
される。

その結果としてＶＳＷＲが１に近い値に保たれるので効
率のよいアンテナの帯域補正回路として作動することに
なる。

上記説明は搬送波周波数より高くなった場合について述
べたが低くなった場合も同様の作用をする。

次に前記のインピーダンスの変化を実測した３０ｍの基
部絶縁型アンテナに本実施例のアンテナの帯域補正回路
を適用した場合と、従来の整合回路を適用した場合との
ＶＳＷＲの比較データの例を示す。

従来のアンテナ整合回路を適用した場合のデータ 周波数偏差 ＶＳＷＲ −１０KHz ：２．７ −５KHz ：１．７ ０KHz ：１．０ ＋５KHz ：１．７ ＋１０KHz ：２．７ 本発明の第１図に示すアンテナの帯域 補正回路を適用した場合のデータ 周波数偏差 ＶＳＷＲ −８KHz ：１．８ −４KHz ：１．２ ０KHz ：１．０ ＋４KHz ：１．２ ＋８KHz ：１．８ 以上の２つのデータから分るように従来のアンテナ整合
回路によるＶＳＷＲの変化に比べて本発明のアンテナ帯
域補正回路によるＶＳＷＲの変化が小さいことがわか
る。

上記はインピーダンス整合回路４を１つ使用した場合の
実施例を示したが、第２図のようにインピーダンス整合
回路４の他に第２のインピーダンス整合回路５を利用
し、第２のように接続した場合にも同様の作用が得られ
る。

（発明の効果） 以上発明したように、本発明のアンテナの帯域補正回路
においては、λ／８より短いアンテナを使用しても、λ
／４だけ移相させる位相変換回路と位相補正回路側を見
たインピーダンスの虚数部を打消すようなインピーダン
ス特性をもつ位相補正回路を直列に接続することによ
り、搬送波周波数が所定の範囲において高くなっても低
くなっても、アンテナのインピーダンスの虚数部の変化
を相殺するような作用が得られるのでＶＳＷＲが１に近
い状態が保たれ効率のよい伝送特性を得ることができる
という利点がある。

その結果として建設経費や維持経費を低減することので
きるλ／８より短いアンテナも効率よく使用することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のアンテナ帯域補正回路の第１の実施例
の回路図、第２図は本発明のアンテナ帯域補正回路の第
２の実施例のブロック図、第３図は従来のアンテナ整合
回路の回路図である。 １……アンテナインピーダンス虚数部打消回路、２……
位相変換回路、３……位相補正回路、４……インピーダ
ンス整合回路、５……第２のインピーダンス整合回路、
６，７……アンテナ、ａ……アンテナ引き込み端子、ｂ
……アンテナ整合装置入力端子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アンテナの放射インピーダンスの虚数部を
   打消す虚数部打消回路と； 該虚数部打消回路と直列に
   接続され搬送波周波数を含む所定周波数帯域において搬
   送波の波長λに対してλ／４だけ位相を移相させる位相
   変換回路と； 該位相変換回路と直列に接続され搬送波
   周波数より高い周波数帯域で周波数が高くなるとインピ
   ーダンスの虚数部が正で増加し、搬送波周波数より低い
   周波数帯域で周波数が低くなるとインピーダンスの虚数
   部が負で増加する位相補正回路と； 前記位相補正回路
   と直列に接続されアンテナ側を見たインピーダンスとフ
   ィーダ側を見たインピーダンスとを整合させるインピー
   ダンス整合回路と； を具備することを特徴とするアン
   テナの帯域補正回路。