JPH0677717A - 移動体用アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 移動体用アンテナの高さを低く構成し、しか
も無指向性とすること。 【構成】 鉄道車両およびバスなどの天井８上に、一対
のアンテナ素線１２，１３を、水平面内で湾曲してリン
グ状に配置し、このアンテナ素線１２，１３の相互に近
接した端部２４，２５を、トランス２６の一方の巻線２
７に接続し、その一方の巻線２７の中点２９から高い周
波数を遮断するコイル３１を介して、第１信号ラインを
接続し、こうして低い周波数帯域のＡＭ放送の受信を可
能とし、トランス２６の他方の巻線２８には低い周波数
を遮断するコンデンサ３３を介して第２信号ラインを接
続し、高い周波数であるＦＭ放送の受信を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば鉄道車両およ
びバスなどの屋根上に設置して有利に実施することがで
きる移動体用アンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】典型的な先行技術は、図１２に示されて
いる。ダイポールアンテナのアンテナ素線１，２は水平
に配置され、給電点３において、送信のために給電し、
また受信のために、接続される。このような図１２に示
されるダイポールアンテナの平面図において、指向性
は、参照符４で示されるとおりであり、したがってあら
ゆる方向からの電波を受信することができず、たとえば
矢符５で示されるように、アンテナ素線１，２の軸線方
向からの電波を受信することはできない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】したがってダイポール
アンテナは、高さが低い、いわゆるロープロファイル形
であって、その寸法形状は移動体に好適であるけれど
も、指向性が問題となって移動体に関連して実施するこ
とはできない。

【０００４】本発明の目的は、高さが低く、しかも無指
向性である移動体用アンテナを提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、一対のアンテ
ナ素線を水平面内で湾曲してリング状に形成し、各アン
テナ素線の相互に近接した端部をトランスの一方の巻線
に接続し、前記一方巻線の中点から、予め定める高い周
波数を遮断するためのコイルを介して第１信号ラインを
接続し、トランスの他方の巻線には、予め定める低い周
波数を遮断するコンデンサを介して第２信号ラインを接
続することを特徴とする移動体用アンテナである。

【０００６】また本発明は、一対のアンテナ素線を水平
面内で湾曲してリング状に形成し、各アンテナ素線の相
互に近接した各端部をトランスの一方の巻線に、予め定
める低い周波数を遮断する一対のコンデンサを介して接
続し、前記一方の巻線の中点を接地し、各アンテナ素線
と各コンデンサとの接続点には、予め定める高い周波数
を遮断する一対のコイルを介して、第１信号ラインを接
続し、トランスの他方の巻線には、前記高い周波数のた
めの第２信号ラインを接続することを特徴とする移動体
用アンテナである。

【０００７】

【作用】本発明に従えば、一対のアンテナ素線を水平面
内で湾曲してリング状に形成して構成して、高さを低く
構成することができるようになり、また予め定める高い
周波数、たとえばＦＭ（周波数変調）放送のたとえば７
６〜９０ＭＨｚの周波数帯域では、このようなリング状
のアンテナ素線によって、水平偏波信号を受信してほぼ
無指向性のダイポールアンテナを実現することができ
る。またＡＭ（振幅変調）放送の低い周波数、たとえば
５００〜１７００ｋＨｚの周波数の放送を、ホイップア
ンテナとして受信し、第１信号ラインから導出すること
ができる。前述のＦＭ放送の高い周波数の信号は第２信
号ラインから導出することができる。

【０００８】さらに本発明に従えば、ＦＭ放送などの高
い周波数の信号の受信のために、トランスの一方の巻線
の中点を接地し、これによってダイポールアンテナの中
点が接地されることになり、これによってその中点でダ
イポールアンテナの分布電流を最大にすることができる
ようになる。このときＡＭ放送などの低い周波数の信号
を取出すことができるようにするために、一対のアンテ
ナ素線の各端部とトランスの一方の巻線との間に一対の
コンデンサを介在し、各アンテナ素線と各コンデンサと
の接続点に、ＦＭ放送などの高い周波数を遮断するコイ
ルを介して第１信号ラインを接続し、また高い周波数の
信号はトランスの他方の巻線から第２信号ラインを介し
て導出する。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明の一実施例の移動体用アンテ
ナ７の原理を説明するための電気回路図であり、図２お
よび図３はその移動体用アンテナ７の取付状態を示す図
である。この移動体用アンテナ７は、鉄道車両またはバ
スなどの金属製車体の天井８の上で、電気絶縁性材料、
たとえば合成樹脂から成る屋根９の下方に、支持棒１
０，１１によってぶら下げて設けられる。

【００１０】この移動体用アンテナ７の一対のアンテナ
素線１２，１３は、一水平面内で湾曲してリング状に形
成される。各アンテナ素線１２，１３は、第１部分１２
ａ，１３ａと、それらの第１部分１２ａ，１３ａから垂
直に延びる相互に平行な第２部分１２ｂ，１３ｂと、そ
れらの第２部分１２ｂ，１３ｂから垂直に連なる第３部
分１２ｃ，１３ｃとを有する。第１部分１２ａ，１３ａ
の遊端部は、図３および図４に示されるように電気絶縁
性材料、たとえば合成樹脂材料から成る支持片１４によ
って固定され、支持棒１０に固定される。また同様に、
第３部分１２ｃ，１３ｃの遊端部は、電気絶縁性材料、
たとえば合成樹脂材料から成る支持片１５によって支持
され、支持棒１１に固定される。支持棒１０，１１は、
金属製であってもよく、あるいはまた電気絶縁性合成樹
脂材料などから成ってもよい。

【００１１】支持片１４内には、参照符１６で示される
電気回路が内蔵され、コネクタ１７から予め定める低い
周波数帯域のＡＭ放送の信号が取出され、またもう１つ
のコネクタ１８から高い周波数帯域のＦＭ放送の信号が
取出される。コネクタ１７，１８にはケーブル１９，２
０がそれぞれ接続され、ブースタアンプと称される増幅
回路２１によって増幅され、ケーブル２２からラジオ受
信機に各信号が与えられ、あるいはまた車内のアンテナ
に与えられ、乗車している人が個別的に所有しているラ
ジオ受信機によってＡＭ放送およびＦＭ放送を聴取する
ことができる。

【００１２】アンテナ素線１２，１３の相互に近接した
端部２４，２５には、電気回路１６のトランス２６の一
方の巻線２７が接続される。他方の巻線２８は、前記巻
線２７に電磁結合される。

【００１３】図５は、トランス２６の具体的な構成を示
す斜視図である。各巻線２７，２８は導線が電気絶縁性
被覆層によって被覆された構成を有し、これらの巻線２
７，２８は、２〜３ターンで平行に巻回され、その巻数
比は１：１である。一方の巻線２７の中点２９は、ライ
ン３０を介してコイル３１に接続され、このコイル３１
は、コネクタ１７に接続される。コイル３１は、予め定
める高い周波数、すなわちこの実施例ではＦＭ放送の周
波数の帯域を遮断するインダクタンスを有している。コ
ネクタ１７からは、こうしてＡＭ放送の低い周波数帯域
の信号が得られる。

【００１４】他方の巻線２８の一方端は、ライン３２を
介して、コンデンサ３３からコネクタ１８に接続され
る。コンデンサ３３は、予め定める低い周波数、すなわ
ち前述のＡＭ放送の周波数の帯域の信号を遮断し、ＦＭ
放送の信号だけをコネクタ１８に導出する。高い周波数
帯域であるＦＭ放送の信号を受信するために、図１〜図
５に示される実施例では、ダイポールアンテナとして機
能する。アンテナ素線１２，１３の第１部分１２ａ，１
３ａの合計の長さＬ１と、第２部分１２ｂ，１３ｂの各
長さＬ２とは、前述のような水平面内にあり、正方形の
各辺を構成するようにして、ＦＭ放送の水平偏波信号に
対して無指向性とすることができる。実際には、アンテ
ナ素線１２，１３の第１および第３部分１２ａ，１３
ａ；１２ｃ，１３ｃの放射量が大きいので、Ｌ１＜Ｌ２
に選んでも、無指向性を得ることができる。高い周波数
帯域７６〜９０ＭＨｚであるＦＭ放送では、Ｌ１＝Ｌ２
＝４５ｃｍに選び、この受信すべき放送の波長λとする
とき、

【００１５】

【数１】

【００１６】すなわちこのＦＭ放送では、図６の参照符
３４で示されるように、４つ葉のクローバ形のほぼ無指
向性の特性が得られる。このＦＭ放送の周波数帯域で
は、等価的に図７に平面が簡略化して示されるように、
ダイポールアンテナとして、上述のように機能する。

【００１７】高い周波数のＦＭ放送の帯域では、トラン
ス２６の巻線２７，２８は、電磁結合し、ライン３２か
ら取出される。このＦＭ放送の周波数帯域では、外来ノ
イズによる悪影響を防ぐためにケーブル２０には同軸ケ
ーブルを使用することが好ましく、そのために、トラン
ス２６は、平衡／不平衡のインピーダンスの変換を行う
働きをする。ＦＭ放送においては、上述のようにダイポ
ールアンテナとして機能し、その放射抵抗は約７５Ωで
ある。同軸ケーブルは、たとえば７５Ωまたは５０Ωで
あり、したがってトランス２６の巻数比は前述のように
１：１とし、こうしてコネクタ１８に同軸ケーブルを接
続することによって、インピーダンス整合したダイポー
ルアンテナと同軸ケーブルとの接続が可能になる。

【００１８】低い周波数であるＡＭ放送の信号の帯域で
は、図１〜図５に示される実施例では、等価的に図８に
側面が簡略化して示されるホイップアンテナとして機能
し、垂直偏波信号を受信することができる。このホイッ
プアンテナでは、車体の天井８（前述の図２参照）が充
分大きい接地体として働く。アンテナ素線１２，１３
は、天井８から間隔ｄ１をあけて配置され、この間隔ｄ
１は、本件発明者の実験によれば、たとえば１７ｃｍで
あり、受信感度を向上するためには、受信波長λとする
とき、λ／１０以上であることが好ましく、特に好まし
くはλ／８〜λ／９以上に選ぶことが好ましい。ＡＭ放
送である低い周波数帯域では、トランス２６のアンテナ
素線１２，１３に接続される巻線２７は、一直線の導線
として働き、低いインピーダンスとなる。

【００１９】図９は、本発明の他の実施例の基本的原理
を説明するための電気回路図である。この実施例は前述
の実施例に類似し、対応する部分には同一の参照符を付
す。特にこの実施例では、ダイポールアンテナとして機
能するＦＭ放送の高い周波数帯域において、その効率を
向上するために、トランス２６の巻線２７の中点２９
を、接地し、これによって分布電流をその中点２９で最
大にする。このときＡＭ放送の低い周波数帯域の信号を
取出すことができるようにするために、アンテナ素線１
２，１３の端部２４，２５と巻線２７との間にコンデン
サ３６，３７を介在し、各アンテナ素線１２，１３とコ
ンデンサ３６，３７との接続点３８，３９には、予め定
める高い周波数、すなわちＦＭ放送の信号を遮断する一
対のコイル４０，４１を介して、ライン３０に接続し、
コネクタ１７からＡＭ放送の低い周波数帯域の信号を取
出す。コンデンサ３６，３７は、ＡＭ放送の低い周波数
帯域の信号を遮断する。

【００２０】トランス２６の他方の巻線２８は、ライン
３２からコンデンサ４２を介してもう１つのコネクタ１
８に接続され、ＦＭ放送の高い周波数帯域の信号が取出
される。コンデンサ４２は省略されてもよい。

【００２１】このようにして、高い周波数帯域のＦＭ放
送では、図１０（１）に示されるように、トランス２６
の巻線２７の中点２９を接地することによって、分布電
流４３を、その中点２９で最大にすることができ、これ
によってＦＭ放送の信号を効率よく受信して取出すこと
ができる。もしも中点２９を接地しないときには、図１
０（２）に示されるように、その分布電流４４の最大値
４５の位置が、巻線２７の中点２９からずれ、したがっ
てＦＭ放送の受信信号を効率よく取出すことができな
い。本発明では、巻線２７の中点２９を、上述のように
接地することによって、効率よく、ＦＭ放送の受信信号
を取出すことが可能となる。

【００２２】図１１は、ＡＭ放送の低い周波数帯域にお
ける図９〜図１０に示される実施例の等価回路図であ
る。受信されるアンテナの受信信号源４６の出力電圧を
Ｖｉとし、アンテナの等価容量をＣ０とし、前述のコン
デンサ３６，３７の容量をＣ１，Ｃ２とし、その合成コ
ンデンサを参照符４７で示すとき、コネクタ１７の出力
であるＶｏは、数２で示される。

【００２３】

【数２】

【００２４】低い周波数帯域であるＡＭ放送では、コイ
ル４０，４１のインピーダンスはほぼ零である。この数
２から、コンデンサ３６，３７の容量Ｃ１，Ｃ２を、ア
ンテナの等価容量Ｃ０に比べて小さくすることによっ
て、コネクタ１７から得られる電圧Ｖｏを大きくするこ
とができることが判る。低い周波数帯域であるＡＭ放送
では、アンテナのインダクタンス分は、等価的には、表
れず、上述のように容量Ｃ０だけが表れる。高い周波数
のＦＭ放送の帯域では、アンテナの等価インピーダンス
は、共振のために、抵抗成分だけとなる。

【００２５】本発明は、ＡＭ放送およびＦＭ放送などの
受信のためだけでなく、送信のためにもまた実施するこ
とができる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、移動体の
屋根上などに一対のアンテナ素線を水平面内でリング状
に形成するようにしたので、低く構成することができ、
移動体に好適である。さらに予め定める高い周波数帯域
においてほぼ無指向性のダイポールアンテナを実現する
ことができ、また予め定める低い周波数帯域ではホイッ
プアンテナとして機能することが可能になる。

【００２７】さらに本発明によれば、トランスの一方巻
線の中点を接地して、高い周波数帯域のダイポールアン
テナにおける中点の接地による分布電流をその中点で最
大にして、効率の向上を図ることができるようになる。

【００２８】また本発明によれば、トランスを用いるこ
とによって、低い周波数帯域では、トランスの一方の巻
線は、低インピーダンスとなって低い周波数帯域の信号
を第１信号ラインから取出すことができ、また高い周波
数帯域の信号は、そのトランスの一方の巻線と他方の巻
線との電磁結合によって第２信号ラインから取出すこと
ができ、特にこの高い周波数帯域では、上述のように一
対のアンテナ素線によって放射抵抗がダイポールアンテ
ナとして約７５Ωであり、一般的に、このような高い周
波数帯域では、ノイズによる悪影響を防ぐために同軸ケ
ーブルを用い、したがってダイポールアンテナの平衡イ
ンピーダンスを、同軸ケーブルの不平衡インピーダンス
に変換することは容易となるという効果が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の移動体用アンテナ７の原理
を説明するための電気回路図である。

【図２】図１に示される実施例を鉄道車両またはバスに
取付けた状態を示す簡略化した断面図である。

【図３】図１および図２に示される実施例の斜視図であ
る。

【図４】アンテナ素線１２，１３を示す水平断面図であ
る。

【図５】トランス２６の実際の構成を示す斜視図であ
る。

【図６】図１〜図５に示される実施例の高い周波数であ
るＦＭ放送の帯域における指向特性を示す平面図であ
る。

【図７】図１〜図６に示される実施例が高い周波数であ
るＦＭ放送の帯域においてダイポールアンテナとして働
くことを簡略化して示す平面図である。

【図８】図１〜図７に示される実施例が低い周波数であ
るＡＭ放送の帯域でホイップアンテナとして働くことを
簡単に説明するための図である。

【図９】本発明の他の実施例の原理を説明するための電
気回路図である。

【図１０】高い周波数のＦＭ放送の帯域で図９に示され
る実施例が中点２９に分布電流の最大値を有するように
してダイポールアンテナとして働くことを説明するため
の図である。

【図１１】図９および図１０に示される実施例の低い周
波数であるＡＭ放送の帯域における等価回路図である。

【図１２】従来からのダイポールアンテナの特性を示す
図である。

【符号の説明】

７ 移動体用アンテナ ８ 天井 ９ 電気絶縁性材料から成る屋根 １２，１３ アンテナ素線 １６ 電気回路 １７，１８ コネクタ ２６ トランス ２７ 一方の巻線 ２８ 他方の巻線 ２９ 中点 ３１ コイル ３３，３６，３７，４２ コンデンサ ４０，４１ コイル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対のアンテナ素線を水平面内で湾曲し
   てリング状に形成し、 各アンテナ素線の相互に近接した端部をトランスの一方
   の巻線に接続し、 前記一方巻線の中点から、予め定める高い周波数を遮断
   するためのコイルを介して第１信号ラインを接続し、 トランスの他方の巻線には、予め定める低い周波数を遮
   断するコンデンサを介して第２信号ラインを接続するこ
   とを特徴とする移動体用アンテナ。
2. 【請求項２】 一対のアンテナ素線を水平面内で湾曲し
   てリング状に形成し、 各アンテナ素線の相互に近接した各端部をトランスの一
   方の巻線に、予め定める低い周波数を遮断する一対のコ
   ンデンサを介して接続し、 前記一方の巻線の中点を接地し、 各アンテナ素線と各コンデンサとの接続点には、予め定
   める高い周波数を遮断する一対のコイルを介して、第１
   信号ラインを接続し、 トランスの他方の巻線には、前記高い周波数のための第
   ２信号ラインを接続することを特徴とする移動体用アン
   テナ。