JPH07176938A - 可撓性の移動通信用アンテナ、およびその構成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 同軸ケーブルを内蔵する構造のアンテナを改
良して、その可撓性を妨げることなく、しかも簡単で安
価な構成によって不平衡電流を阻止し、該不平衡電流に
起因するトラブルを防止する。 【構成】 同軸ケーブル１の先端部の電気的長さλ／４
の中心導体２を電気的に露出せしめるとともに、該同軸
ケーブル１に沿わせて電気的長さλ／４の導体３を配置
してダイポールアンテナを形成し、かつ、前記同軸ーブ
ル１に対して電気的長さλ／２の導電性の筒状部材（例
えばλ／２円筒導体７）を外嵌する。前記ダイポールア
ンテナで発生した不平衡電流は上記λ／２円筒導体７で
阻止されて悪影響を及ぼさない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動通信用として好適
なダイポール式のアンテナに係り、特に、アンテナで発
生した不平衡電流が通信機本体回路に悪影響を及ぼす虞
れが無く、しかも可撓性を損なわないように改良した可
撓性の移動通信用アンテナ、および、その構成方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】移動通信における子局のアンテナとして
は、小形，軽量，簡単であることが望まれ、こうした観
点から同軸アンテナないしその改良形アンテナが多く用
いられている。同軸アンテナは、例えば５０オームの特
性インピーダンスを有する同軸ケーブルの中心導体を約
１／４波長上方に延長せしめて半波長アンテナの上半部
として作用させ、下半部に約１／４波長の銅又は真鋳製
のスリーブを被せ、同軸ケーブル外導体と接続して、こ
れをアンテナの下半部として作用させるものである。

【０００３】図４は１／４波長の導体を備えた同軸アン
テナを示し、（Ａ）はアンテナ電流分布グラフおよび同
軸ケーブル外部電流分布グラフを付記した模式図であ
り、（Ｂ）は上記同軸アンテナにおいて発生する不平衡
電流のメカニズムを説明するための模式図である。アン
テナの伝導回路には交番電流・電圧が発生する。その一
つの瞬間について考察すると、中心導体２に上向きの電
流Ｉ₁が、λ／４導体３には下向きの電流Ｉ₂が発生して
いる。これに伴って同軸ケーブル１の外導体の内側と中
心導体とには互いに方向の異なる電流Ｉが発生する。ア
ンテナの不平衡によって生じる不平衡電流Ｉ₃が同軸ケ
ーブル外導体の外側に生じる。上記の不平衡電流は高サ
イクルの交番電流であるから放射が発生する。そして同
軸ケーブル１は通信機本体に接続されているので、前記
不平衡電流は通信機本体回路に悪影響を及ぼす。また、
前記不平衡電流はアンテナ特性を悪化させるのみでな
く、放射による電力損失を生じる。さらに、同軸ケーブ
ルの長さが変わると、ケーブルを含めたアンテナの総合
特性が変化するという不具合も生じる。

【０００４】図５は同軸ケーブルを内蔵したダイポール
形アンテナにおける不平衡電流を阻止する従来技術の説
明図である。同軸ケーブル１の先端部に１／４波長に相
当する長さの中心導体２が露出せしめられている。３は
前述したλ／４導体である。同軸ケーブル１に対して金
属管よりなるシュベルトッフ５が外嵌され、該シュベル
トッフ５の基端側（先端側に形成されているダイポール
アンテナ４の反対側）が、同軸ケーブル１の外導体に対
して電気的接続６されている。このように構成されたシ
ュベルトッフ５を矢印ａ方向に見るとインピーダンスが
無限大であるため、ダイポールアンテナ４で発生した不
平衡電流が阻止される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図５に示した従来技術
を、アンテナの工業的生産の工程内に適用しようとする
と、同軸ケーブル１の絶縁外被を部分的に剥ぎ取って外
導体を露出させ、金属管よりなるシュベルトッフを外嵌
して半田付けしなければならない。このような操作は非
常に煩雑で多大の時間と労力とを要し、製造コストを増
加させる。その上、半田付け作業によって同軸ケーブル
の外導体が加熱されるので、該外導体に接している絶縁
材が耐熱性を有していなければならないという制約も受
ける。さらに、同軸ケーブル１が有している可撓性を、
剛性の管状部材であるシュベルトッフ５が妨げるという
問題にある。このシュベルトッフが配設される個所は同
軸ケーブル１を通信機本体のケース内に引き回す部分に
当たるので、λ／４長さだけ硬直してしまうと非常に不
便で扱いにくい。本発明は上述の事情に鑑みて為された
ものであって、同軸ケーブルの外導体に半田付けを施す
必要が無く、同軸ケーブルの可撓性を損ねること無く、
不平衡電流に起因する種々のトラブルを防止し得る技術
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的（製造容易で
安価）を達成するため本発明に係る可撓性の移動通信用
アンテナ構成は、中心導体と外導体とよりなる同軸ケー
ブルを内蔵するアンテナに適用され、上記同軸ケーブル
の先端部の電気的長さλ／４範囲について外導体を除去
して中心導体を電気的に露出せしめるとともに、λ／４
範囲を除去された外導体の先端付近に、電気的長さλ／
４の導体を、該外導体に沿わしめて配置してダイポール
アンテナを形成し、かつ、前記同軸ケーブルがアンテナ
を形成している部分よりも通信機本体寄りの部分に外嵌
せしめて、電気的長さλ／２の筒状導体を配置して、前
記ダイポールアンテナで発生する不平衡電流が通信機本
体回路に影響を及ぼすことを阻止したことを特徴とす
る。上記発明のアンテナを工業的製造において適用する
ように創作した本発明の方法は、中心導体と外導体とを
有する同軸ケーブルを内蔵するアンテナであって、上記
同軸ケーブルの先端部の電気的長さλ／４の範囲の中心
導体が電気的に露出されるとともに、電気的長さλ／４
の導体を外導体に沿わせてなるダイポールアンテナを構
成する場合、前記同軸ケーブルに外嵌せしめて電気的長
さλ／２の筒状導体を設けることによって、不平衡電流
を阻止することを特徴とする。

【０００７】アンテナは一般に、固有の同調周波数帯域
を有しているので、例えば１／４波長の導体と言って
も、必ずしも精密工学的に厳密にλ／４に限定されるも
のではなく、ほぼλ／４の意である。さらに、この長さ
は誘電体の存在によって変化するので、本発明において
波長λを基準として部材の長さ寸法を言うときは電気的
長さの意であって、必ずしも機械工学的な長さ寸法と一
致しない。なお、以下、紛らわしくない場合においては
電気的長さであることの付記を省略して、波長λの分数
で記述することにする。

【０００８】

【作用】上述の手段によると、電気的長さλ／２の筒状
導体が同軸ケーブルに外嵌されていて、アンテナ側から
通信機本体回路側に向けて該筒状導体を見たとき、イン
ピーダンスの無限大となり、アンテナで発生した不平衡
電流が阻止される。このため、不平衡電流がアンテナ特
性を悪化することが無く、不平衡電流が同軸ケーブルを
流れて放射を発生することも無い。従って放射波による
弊害が防止され、放射によるエネルギ浪費も未然に防止
される。そして、アンテナから通信機本体回路までの間
の長さが変化しても、同軸ケーブルを含めた総合特性が
変化しない。また、前記の電気的長さλ／２の筒状導体
は、これを柔軟な導体（例えば金属細線の編組体）で構
成することもでき、このように構成すると、アンテナお
よび給電線の可撓性が損われない。さらに、前記の電気
的長さλ／４の導体も導電体の編組体で構成することが
でき、このように構成するとダイポールアンテナの下半
部も可撓性を失わない。さらに、前記の電気的長さλ／
２の筒状導体は、これを同軸ケーブルの外導体に対して
直接的に接触導通させる必要が無く、単に外嵌すれば足
りるので組立作業に別段の時間や労力を要せず、格別の
熟練も要しないので組立作業コストが安い。

【０００９】

【実施例】図１は本発明に係る可撓性の移動通信用アン
テナの１実施例を示し、（Ａ）は模式的に描いた外観
図、（Ｂ）は上記模式的な外観図と同一縮尺で描いた構
造図にアンテナ電流分布グラフを付記した図である。１
は同軸ケーブルであって、本例では通信機用５０オーム
の特性インピーダンスを有する市販品を利用した。２は
その中心導体である。図において上方が同軸ケーブルの
先端側、下方が基端側であって、コネクタ８を介して図
外の通信機本体回路に接続される。同軸ケーブル１の先
端部のλ／４の範囲について編組線よりなる外導体の先
端部から電気的長さλ／４の部分で中心導体をくぐらせ
て電気的に露出せしめるとともに、上記外導体の中心導
体を除去した部分を下方（基端側）へ折り返し、同軸ケ
ーブル１に沿わせてλ／４導体３を構成する。このよう
にして外導体を剥がされたλ／４範囲の中心導体２は露
出され、アンテナの上半部として作用し、前記λ／４導
体３がアンテナ下半部として作用し、両者を合わせてダ
イポールアンテナとして機能する。上記ダイポールアン
テナのλ／４導体３の基端側から基端方向（図において
下方に、電気的長さλ／２の円筒導体７を緩やかに外嵌
する。このλ／２円筒導体７は、図２を参照して次に述
べるように、不平衡電流阻止部として機能する。上記λ
／４導体３とλ／２円筒導体７との間隔寸法ｇは、理論
的にはλ／４とすべきであるが、本発明者が実験を繰り
返して確認したところによれば、必ずしもλ／４でなく
ても充分な実用価値を有するアンテナ特性が得られる。
前記のλ／４導体３は、約１／４波長の固形杆状導体
（例えば銅の針金）で構成することもできるが、本実施
例のように同軸ケーブルの外導体を利用すると、同軸ケ
ーブル部分の可撓性を害すること無く、しかも材料コス
トを節約し得る上に、別段の接続加工（例えば半田付け
作業など）を要しないので好都合である。図２は上記実
施例におけるλ／２円筒導体付近を示し、（Ａ）は電気
的機能を説明するための模式的な部分的外観斜視図、
（Ｂ）は具体的な構造を説明するための斜視図である。
（Ａ）に示すごとく、λ／２円筒導体７の先端側（図に
おいて上方）から基端側を見るとインピーダンスＺが無
限大となり、従って電流値Ｉはゼロとなる。すなわち、
不平衡電流が阻止される。また、（Ｂ）図に示すごと
く、本例のλ／２円筒導体７は銅線を編組して構成して
ある。このように構成するとλ／２円筒導体が同軸ケー
ブル１の可撓性を妨げない。本発明を実施する際、前記
のλ／２円筒導体７は必ずしも立体幾何学的に厳密な円
筒であることを要せず、筒状に同軸ケーブルを覆う導電
性の部材であれば良い。また該λ／２円筒導体を変形容
易に構成するため、前記実施例のように金属製線条の編
組体とすることは好適であるが、その他の公知の可撓性
材料（例えば導電性合成ゴム）を用いることもできる。
図１に示した９は電気絶縁性の柔軟な合成ゴム製のカバ
ーである。本実施例の中心導体２を機械工学的に見ると
前記のカバー９で覆われているが、電磁気学的にはシー
ルドされていない。本発明においては、このような状態
を電気的に露出していると言う。

【００１０】図３は上記実施例における同調特性を示す
図表であって、（Ａ）はセンター１．９ＧＨｚ，スパン
０．５ＧＨｚのＲＦＬ特性図表、（Ｂ）は同じくＳＷＲ
特性図表である。これらの図表により、本実施例の可撓
性アンテナが１．９ＧＨｚの移動通信用として好適な同
調特性を有していることが分かる。そして、１．９ＧＨ
ｚの場合、λ／２円筒導体は、誘電体の影響を考慮に入
れて、その機械的長さが５０mm〜６０mmになり、しかも
可撓性を有しているので、これを移動通信機本体のケー
ス（図示せず）に組み入れるについて別段の支障を生じ
る虞れが無い。

【００１１】

【発明の効果】本発明を適用すると、電気的長さλ／２
の筒状導体が同軸ケーブルに外嵌されていて、アンテナ
側から通信機本体回路側に向けて該筒状導体を見たと
き、インピーダンスの無限大となり、アンテナで発生し
た不平衡電流が阻止される。このため、不平衡電流がア
ンテナ特性を悪化することが無く、不平衡電流が同軸ケ
ーブルを流れて放射を発生することも無い。従って放射
波による弊害が防止され、放射によるエネルギ浪費も未
然に防止される。そして、アンテナから通信機本体回路
までの間の長さが変化しても、同軸ケーブルを含めた総
合特性が変化しない。また、前記の電気的長さλ／２の
筒状導体は、これを柔軟な導体（例えば金属細線の編組
体）で構成することもでき、このように構成すると、ア
ンテナおよび給電線の可撓性が損われない。さらに、前
記の電気的長さλ／４の導体も導電体の編組体で構成す
ることができ、このように構成するとダイポールアンテ
ナの下半部も可撓性を失わない。さらに、前記の電気的
長さλ／２の筒状導体は、これを同軸ケーブルの外導体
に対して直接的に接触導通させる必要が無く、単に外嵌
すれば足りるので組立作業に別段の時間や労力を要せ
ず、格別の熟練も要しないので組立作業コストが安いと
いう優れた実用的効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る可撓性の移動通信用アンテナの１
実施例を示し、（Ａ）は模式的に描いた外観図、（Ｂ）
は上記模式的な外観図と同一縮尺で描いた構造図にアン
テナ電流分布グラフを付記した図である。

【図２】上記実施例におけるλ／２円筒導体付近を示
し、（Ａ）は電気的機能を説明するための模式的な部分
的外観斜視図、（Ｂ）は具体的な構造を説明するための
斜視図である。

【図３】上記実施例における同調特性を示す図表であっ
て、（Ａ）はセンター１．９ＧＨｚ，スパン０．５ＧＨ
ｚのＲＦＬ特性図表、（Ｂ）は同じくＳＷＲ特性図表で
ある。

【図４】１／４波長の導体を備えた同軸アンテナを示
し、（Ａ）はアンテナ電流分布グラフおよび同軸ケーブ
ル外部電流分布グラフを付記した模式図であり、（Ｂ）
は上記同軸アンテナにおいて発生する不平衡電流のメカ
ニズムを説明するための模式図である。

【図５】同軸ケーブルを内蔵したダイポール形アンテナ
における不平衡電流を阻止する従来技術の説明図であ
る。

【符号の説明】

１…同軸ケーブル、２…中心導体、３…λ／４導体、４
…ダイポールアンテナ、５…シュベルトッフ、６…電気
的接続、７…λ／２円筒導体、８…コネクタ、９…カバ
ー。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心導体と外導体とよりなる同軸ケーブ
   ルを内蔵するアンテナにおいて、 上記同軸ケーブルの先端部の電気的長さλ／４範囲につ
   いて外導体を除去して中心導体を電気的に露出せしめる
   とともに、 λ／４範囲を除去された外導体の先端付近に、電気的長
   さλ／４の導体を、該外導体に沿わしめて配置してダイ
   ポールアンテナを形成し、かつ、 前記同軸ケーブルがアンテナを形成している部分よりも
   通信機本体寄りの部分に外嵌せしめて、電気的長さλ／
   ２の筒状導体を配置して、前記ダイポールアンテナで発
   生する不平衡電流か通信機本体回路に影響を及ぼすこと
   を阻止したことを特徴とする、可撓性の移動通信用アン
   テナ。
2. 【請求項２】 前記の電気的長さλ／４の導体は、導体
   の線条よりなる編組体であることを特徴とする、請求項
   １に記載した可撓性の移動通信用アンテナ。
3. 【請求項３】 前記の電気的長さλ／２の筒状導体は、
   導体の線条よりなる編組体であることを特徴とする、請
   求項１に記載した可撓性の移動通信用アンテナ。
4. 【請求項４】 中心導体と外導体とを有する同軸ケーブ
   ルを内蔵するアンテナであって、上記同軸ケーブルの先
   端部の電気的長さλ／４の範囲の中心導体が電気的に露
   出されるとともに、電気的長さλ／４の導体を外導体に
   沿わせてなるダイポールアンテナを構成する場合、 前記同軸ケーブルに外嵌せしめて電気的長さλ／２の筒
   状導体を設けることによって、不平衡電流を阻止するこ
   とを特徴とする、可撓性の移動通信用アンテナの構成方
   法。
5. 【請求項５】 前記同軸ケーブルを構成している編組線
   よりなる外導体の先端部から電気的長さλ／４の部分で
   中心導体をくぐらせて電気的に露出せしめるとともに、
   上記外導体の中心導体を除去した部分を同軸ケーブルの
   基端側に折り返して、前記電気的長さλ／４の導体とし
   て機能せしめることを特徴とする、請求項４に記載した
   可撓性の移動通信用アンテナの構成方法。
6. 【請求項６】 前記の電気的長さλ／２の筒状導体を、
   導体線条の編素体によって形成することを特徴とする、
   請求項４に記載した可撓性の移動通信用アンテナの構成
   方法。