JPS59141802A - 周波数独立アンテナ - Google Patents
周波数独立アンテナInfo
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- JPS59141802A JPS59141802A JP59011808A JP1180884A JPS59141802A JP S59141802 A JPS59141802 A JP S59141802A JP 59011808 A JP59011808 A JP 59011808A JP 1180884 A JP1180884 A JP 1180884A JP S59141802 A JPS59141802 A JP S59141802A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
- H01Q9/28—Conical, cylindrical, cage, strip, gauze, or like elements having an extended radiating surface; Elements comprising two conical surfaces having collinear axes and adjacent apices and fed by two-conductor transmission lines
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q17/00—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems
- H01Q17/001—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems for modifying the directional characteristic of an aerial
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は一般に電磁波エネルギーを輻射するアンテナ、
よ勺詳細には本発明は振幅変調、周波数変調、位相変調
、周波数偏移変調、連続波送信、制御搬送波変調等に関
連した通常正弦波またはほぼ正弦波の時間変化を有して
いない電磁波エネルギーを効率的にかつ任歪みで輻射す
る周波数独立アンテナに関するものである。本発明は特
にアンテナの人力に与えられるパルス波形がシヌノイド
とはかなシ異なっている場合電磁パルスエネルギーを輻
射するのに有用である。
よ勺詳細には本発明は振幅変調、周波数変調、位相変調
、周波数偏移変調、連続波送信、制御搬送波変調等に関
連した通常正弦波またはほぼ正弦波の時間変化を有して
いない電磁波エネルギーを効率的にかつ任歪みで輻射す
る周波数独立アンテナに関するものである。本発明は特
にアンテナの人力に与えられるパルス波形がシヌノイド
とはかなシ異なっている場合電磁パルスエネルギーを輻
射するのに有用である。
発明の背景
近年、それ自体は正弦波形ではなく正弦搬送波を使用し
ない電磁波エネルギーの輻射を必要とする種々の用途が
生じた。この解説の文脈においては「正弦的」という用
語は正弦搬送波の周波数変調または振幅変調で遭遇する
波形のようなほぼ正弦的な波形を含んでいる。これらの
近年生じた用途は主としてレーダにおいてであシ程度は
さほどではないが通常「拡散スペクトル」または「周波
数共用」システムと称する無線通信の特殊形式において
である。レーダにおける用途には全天候見通し内レーダ
、見通し外レーダ、および米国特許第３．８０６，７９
５号に開示されている種類の地球物理学的測量装置があ
る。
ない電磁波エネルギーの輻射を必要とする種々の用途が
生じた。この解説の文脈においては「正弦的」という用
語は正弦搬送波の周波数変調または振幅変調で遭遇する
波形のようなほぼ正弦的な波形を含んでいる。これらの
近年生じた用途は主としてレーダにおいてであシ程度は
さほどではないが通常「拡散スペクトル」または「周波
数共用」システムと称する無線通信の特殊形式において
である。レーダにおける用途には全天候見通し内レーダ
、見通し外レーダ、および米国特許第３．８０６，７９
５号に開示されている種類の地球物理学的測量装置があ
る。
これらのＶ−ダ用途の一部および他の用途はＨｅｎｎｉ
ｎｇ Ｆ、Ｈａｒｍｕｔｈ著［レーダおよび無線通信用
非正弦波（Ｎｏｎｓｉｎｕｓｏｉｄａｌ ＷａｖｅｓＦ
ｏｒ Ｒａｄａｒ Ａｎｄ ＲａｄｉｏＣｏｍｍｕｎｉ
ｃａｔ”ｔｏｎ’ｓ）Ｊ（Ａｃａｄｅｍｉｃ、 Ｐｒｅ
ｓｓ、 Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ、 １９８１）に述べられて
いる。
ｎｇ Ｆ、Ｈａｒｍｕｔｈ著［レーダおよび無線通信用
非正弦波（Ｎｏｎｓｉｎｕｓｏｉｄａｌ ＷａｖｅｓＦ
ｏｒ Ｒａｄａｒ Ａｎｄ ＲａｄｉｏＣｏｍｍｕｎｉ
ｃａｔ”ｔｏｎ’ｓ）Ｊ（Ａｃａｄｅｍｉｃ、 Ｐｒｅ
ｓｓ、 Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ、 １９８１）に述べられて
いる。
非正弦波を使用する無線システムにおける最も困難な領
域はこれらのシステムに適当なアンテナ、特に輻射に使
用するアンテナを提供することにあることは通常論議の
一致するところである。対数スパイラルアンテナ、ホー
ンアンテナ、指数面アンテナ等の多くのタイプのいわゆ
る周波数独立アンテナが知られている。このような先行
技術のアンテナはＶｉｃｔｏｒ Ｈ，Ｒｕｍ５ｅｙ著「
周波数独立アンテナ（Ｆｒｅｇｕｅｎｃｙ Ｉｎｄｅｐ
ｅｎｄｅ−ｎｔ Ａｎｔｅｎｎａｓ） Ｊ（Ａｃａｄｅ
ｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ。
域はこれらのシステムに適当なアンテナ、特に輻射に使
用するアンテナを提供することにあることは通常論議の
一致するところである。対数スパイラルアンテナ、ホー
ンアンテナ、指数面アンテナ等の多くのタイプのいわゆ
る周波数独立アンテナが知られている。このような先行
技術のアンテナはＶｉｃｔｏｒ Ｈ，Ｒｕｍ５ｅｙ著「
周波数独立アンテナ（Ｆｒｅｇｕｅｎｃｙ Ｉｎｄｅｐ
ｅｎｄｅ−ｎｔ Ａｎｔｅｎｎａｓ） Ｊ（Ａｃａｄｅ
ｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ。
１９６６）に述べられている。これらのアンテナは通常
広い周波数範囲内で正弦波の輻射を可能にするのに対し
て、共振タイプのアンテナは比較的狭い帯域内で正弦波
の輻射を可能にするのみである。しかしながら先行技術
の周波数独立アンテナは通常大きな相対帯域幅を有する
非正弦波−１′たけ非正弦波エネルギーが輻射される場
合かなシの歪みを生じる。さらにこれらの先行技術の周
波数独立アンテナの大半は物理的寸法が太きい。
広い周波数範囲内で正弦波の輻射を可能にするのに対し
て、共振タイプのアンテナは比較的狭い帯域内で正弦波
の輻射を可能にするのみである。しかしながら先行技術
の周波数独立アンテナは通常大きな相対帯域幅を有する
非正弦波−１′たけ非正弦波エネルギーが輻射される場
合かなシの歪みを生じる。さらにこれらの先行技術の周
波数独立アンテナの大半は物理的寸法が太きい。
「相対帯域幅」という用語は非正弦波の送信の解説に対
して基本的なものである。従来の無線送信における相対
帯域幅は商Δｆ／ｆｏ を意味し、Δｆは周波数帯域
幅、階は無線信号の搬送波周波数である。しかしながら
非正弦電１磁波は搬送波周波数ｆｃを有していない。従
って下記のより一般的な定義を相対帯域幅に対して使用
する。すなわち 但しｆＨおよびｆＬは各々当該最高および最低周波数で
ある。純粋な正弦波に対してはｆＨ＝ ｆｉ、であシ従
って相対帯域幅は零である。無線、テレビジヨン、レー
ダ、無線航行１等で使用される従来の正弦波信号は通常
Ｏ町以下の相対帯域幅を有している。ηの可能な最大値
は１であり例えば零から無限大の周波数帯域を占有する
矩形パルスに適用される。
して基本的なものである。従来の無線送信における相対
帯域幅は商Δｆ／ｆｏ を意味し、Δｆは周波数帯域
幅、階は無線信号の搬送波周波数である。しかしながら
非正弦電１磁波は搬送波周波数ｆｃを有していない。従
って下記のより一般的な定義を相対帯域幅に対して使用
する。すなわち 但しｆＨおよびｆＬは各々当該最高および最低周波数で
ある。純粋な正弦波に対してはｆＨ＝ ｆｉ、であシ従
って相対帯域幅は零である。無線、テレビジヨン、レー
ダ、無線航行１等で使用される従来の正弦波信号は通常
Ｏ町以下の相対帯域幅を有している。ηの可能な最大値
は１であり例えば零から無限大の周波数帯域を占有する
矩形パルスに適用される。
大半の先行技術の周波数独立アンテナは小さな相対帯域
幅、すなわち約０．０１以下の相対帯域幅に対してのみ
有用である。これに対して本発明のアンテナは１に近い
相対帯域幅ηを有する電磁信号を輻射および受信するこ
とができる。
幅、すなわち約０．０１以下の相対帯域幅に対してのみ
有用である。これに対して本発明のアンテナは１に近い
相対帯域幅ηを有する電磁信号を輻射および受信するこ
とができる。
さらに本発明のアンテナは送信に使用する場合電流の増
大と引替えに小型に作ることができる。
大と引替えに小型に作ることができる。
詳細な説明
本発明の好適な実施例を添付図面を参照して以下説明す
る。
る。
アンテナ理論の基本は第１図（５）のようにベクトル互
で表わしたダイポールの対向端にある２つの電荷＋ｑお
よび−ｑによって表わすことができるヘルツダイポール
アンテナである。電荷の時間変化によって電流ｉはダイ
ポールの１端から他端に流れる。第１図（Ｂ）に示した
この構成の実現においてはジェネレータＧは電流ｉをダ
イポールに流し、これによって電荷＋ｑおよび−ｑがダ
イポールの対向端に現われる。
で表わしたダイポールの対向端にある２つの電荷＋ｑお
よび−ｑによって表わすことができるヘルツダイポール
アンテナである。電荷の時間変化によって電流ｉはダイ
ポールの１端から他端に流れる。第１図（Ｂ）に示した
この構成の実現においてはジェネレータＧは電流ｉをダ
イポールに流し、これによって電荷＋ｑおよび−ｑがダ
イポールの対向端に現われる。
ハインリツヒーヘルツは電流が正弦的に時間変化してい
るダイポールに対するマクスウェルの式を解いた。ハイ
ンリツヒーヘルツ著「電波（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｗａｄ
ｅ） Ｊ １５７−１５９頁（Ｍａ ｃＭｉ １１ ａ
ｎ 。
るダイポールに対するマクスウェルの式を解いた。ハイ
ンリツヒーヘルツ著「電波（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｗａｄ
ｅ） Ｊ １５７−１５９頁（Ｍａ ｃＭｉ １１ ａ
ｎ 。
Ｌｏｎｄｏｎ、 １８９！＋）を参照されたい。一般的
な時間変化ｔ ＝ ＋ （ｔ）に対する解は後に他の人
々によって下記のような出版物において大成された。す
なわち、Ｍ、Ａｂｒａｈａｍ著［電気理論（Ｔｈｅｏｒ
ｉｅ ｄｅｒＥｌｅｃｋｔｒｉｚｉｔＭｔ） Ｊ第２巻
第１３章（Ｔｅｕｂｎｅｒ。
な時間変化ｔ ＝ ＋ （ｔ）に対する解は後に他の人
々によって下記のような出版物において大成された。す
なわち、Ｍ、Ａｂｒａｈａｍ著［電気理論（Ｔｈｅｏｒ
ｉｅ ｄｅｒＥｌｅｃｋｔｒｉｚｉｔＭｔ） Ｊ第２巻
第１３章（Ｔｅｕｂｎｅｒ。
Ｌｅｉｐｚｉｇ １９０５）、Ｍ、Ａｂｒａｈａｍおよ
びＲ，Ｂｅｃｋｅｒ著［電気および磁気古典理論（Ｔｈ
ｅ Ｃ１ａｓｓｉｃａｌ Ｔｈｅ−ｏｒｙ ｏｆ Ｅｌ
ｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ａｎｄ Ｍａｇｎｅｔｉｓｍ）
Ｊ第り部第５章２節（Ｈａｆｎｅｒ、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ
、１９３２）、およびＲ，Ｂｅｃｋｅｒ およびＦ、８
ａｕｔｅｒ著［電気理論（Ｔｈｅ−ｏｒｉｅ ｄｅｒ
ＥｌｅｃｋｔｒｉｚｉｔＭｔ） Ｊ第１巻（１８ｅｄ
、 、ＤＩＩ［ｊ６７、Ｔｅｕｂｎｅｒ、Ｓｔｕｔｔｇ
ａｒｔ、１９６４） テある。
びＲ，Ｂｅｃｋｅｒ著［電気および磁気古典理論（Ｔｈ
ｅ Ｃ１ａｓｓｉｃａｌ Ｔｈｅ−ｏｒｙ ｏｆ Ｅｌ
ｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ａｎｄ Ｍａｇｎｅｔｉｓｍ）
Ｊ第り部第５章２節（Ｈａｆｎｅｒ、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ
、１９３２）、およびＲ，Ｂｅｃｋｅｒ およびＦ、８
ａｕｔｅｒ著［電気理論（Ｔｈｅ−ｏｒｉｅ ｄｅｒ
ＥｌｅｃｋｔｒｉｚｉｔＭｔ） Ｊ第１巻（１８ｅｄ
、 、ＤＩＩ［ｊ６７、Ｔｅｕｂｎｅｒ、Ｓｔｕｔｔｇ
ａｒｔ、１９６４） テある。
Ｅ＝Ｅ（ｒ 、 ｔ−ｒ／ｃ ）およびＨ＝Ｈ（ｒ 、
ｔ −ｒ／ｃ）によって、距＃ｒの点でダイポールに
よって発生される電磁界の強さが得られる。すなわち但
し、Ｚｏ＝３７７オームすなわち自由空間の電磁波イン
ピーダンス、Ｃは光の速度、δは前記の長さＳのダイポ
ールベクトル、Ｌはダイポールから旦およびＵが発生さ
れる点までの位置ベクトルである。
ｔ −ｒ／ｃ）によって、距＃ｒの点でダイポールに
よって発生される電磁界の強さが得られる。すなわち但
し、Ｚｏ＝３７７オームすなわち自由空間の電磁波イン
ピーダンス、Ｃは光の速度、δは前記の長さＳのダイポ
ールベクトル、Ｌはダイポールから旦およびＵが発生さ
れる点までの位置ベクトルである。
最も重要な式（１）および（２）中の項は遠方電磁界に
おいて支配的であるため１／ｒとともに低減する項であ
る。これらの項の時間変化はダイポール電流の一次導関
数ｄｉ／ｄｔの時間変化に等しい。
おいて支配的であるため１／ｒとともに低減する項であ
る。これらの項の時間変化はダイポール電流の一次導関
数ｄｉ／ｄｔの時間変化に等しい。
導関数ｄ ｉ ／ｄ ｔ ＝ Ｉ。ω房ωｔは係数ωお
よび電流ｉの移相によってのみ異なるため正弦波電流ｉ
＝■ｏ廊ωｔに対しては通誉認識されないことになる。
よび電流ｉの移相によってのみ異なるため正弦波電流ｉ
＝■ｏ廊ωｔに対しては通誉認識されないことになる。
大きな電磁界の強さを発生し従って電流１（ｔ）＝■。
ｆ （ｔ）の成る時間変化ｆ （ｔ）に対して大きなパ
ワー密度ｄｉｖ Ｐ＝ｄｉｖ（μ×旦）を発生するため
、大振幅Ｉのダイポール電流を発生しなければならない
。第１図（Ｂ）から大電流はダイポールの両端の大きな
電荷を意味することが明らかであル該電荷はダイポール
の小さい容量のため大きな駆動電圧を必要とする。これ
によって電流を発生すＡことが必要であシミ荷は１およ
びハｄｔのように変化する式（１）中の項に現われる。
ワー密度ｄｉｖ Ｐ＝ｄｉｖ（μ×旦）を発生するため
、大振幅Ｉのダイポール電流を発生しなければならない
。第１図（Ｂ）から大電流はダイポールの両端の大きな
電荷を意味することが明らかであル該電荷はダイポール
の小さい容量のため大きな駆動電圧を必要とする。これ
によって電流を発生すＡことが必要であシミ荷は１およ
びハｄｔのように変化する式（１）中の項に現われる。
これらの項は遠方電磁界に輻射されるパワーにはさほど
寄与せず遠方電磁界に対する輻射に関しては無視できる
が、ジェネレータＧおよびアンブナを流れる電流ｉのた
め抵抗損を生じる。さらに項／ｉｄｔが必要とする高電
圧は重大な欠点である。
寄与せず遠方電磁界に対する輻射に関しては無視できる
が、ジェネレータＧおよびアンブナを流れる電流ｉのた
め抵抗損を生じる。さらに項／ｉｄｔが必要とする高電
圧は重大な欠点である。
正弦波電流に対してヘルツダイポールの欠点は共振ダイ
ポールによって克服される。基本的な物理的原理を理解
するため抵抗Ｒを肩する第２図（５）の回路を考慮され
たい。正弦波電流１＝ＩＯｓｉｎωｔは平均パワー１／
２Ｉ？、Ｒを抵抗によって消費させる。そのパワーを増
加させるには電流の振幅Ｉ。を増大させなければならな
い。そのだめにトランスを使用することができる。別の
方法は第２図（Ｊ３）のように共振回路を使用すること
である。ω” ＬＣ＝１の共振の場合下記の電流ｉ。
ポールによって克服される。基本的な物理的原理を理解
するため抵抗Ｒを肩する第２図（５）の回路を考慮され
たい。正弦波電流１＝ＩＯｓｉｎωｔは平均パワー１／
２Ｉ？、Ｒを抵抗によって消費させる。そのパワーを増
加させるには電流の振幅Ｉ。を増大させなければならな
い。そのだめにトランスを使用することができる。別の
方法は第２図（Ｊ３）のように共振回路を使用すること
である。ω” ＬＣ＝１の共振の場合下記の電流ｉ。
ｉＬおよびＩＲが得られる。すなわち
ｉ＝稲龜ωｔ（３）
ｚ ＝ ＶＬ元、０ｗ ＬＣ＝１ （６）抵抗
Ｒを流れる電流ＩＢは係数Ｚ／Ｒを含んでおり、２＞凡
に対しては第２図（イ）の抵抗より大きな電流が第２図
（Ｂ）の抵抗Ｒに流れる。式（４）は共振型えることが
できる。すなわち のみが残りこれが１邸ωｔ に対する「共振電流」たら
しめている。
Ｒを流れる電流ＩＢは係数Ｚ／Ｒを含んでおり、２＞凡
に対しては第２図（イ）の抵抗より大きな電流が第２図
（Ｂ）の抵抗Ｒに流れる。式（４）は共振型えることが
できる。すなわち のみが残りこれが１邸ωｔ に対する「共振電流」たら
しめている。
共振による電流の増大に関するこの原理は共振アンテナ
において使用される。例えば中心給電による無限に薄い
全波ダイポールに沿った電。
において使用される。例えば中心給電による無限に薄い
全波ダイポールに沿った電。
流分布は下記の火によって与えられる。すなわち
但しＲは輻射抵抗、Ｚは自由空間の電磁波インａ
Ｏビーダンス、χは−λ
／２＜χく＋λ／２の範囲を有するアンテナに沿った空
間変数でおる。式（８）はアンテナに滴った電流の分布
に対する項が加算されている以外は式（７）と同じ形式
を有している。
Ｏビーダンス、χは−λ
／２＜χく＋λ／２の範囲を有するアンテナに沿った空
間変数でおる。式（８）はアンテナに滴った電流の分布
に対する項が加算されている以外は式（７）と同じ形式
を有している。
几８＝０に対して式（８）中の第２項が消去する。従っ
てこの項はアンテナに供給されて輻射パワーを発生する
輻射電流を与える。式（８）中の第１項は共振電流であ
る。Ｒａ＜Ｚｏに対して輻射電流は共振電流より小さい
が、輻射電流は共振電流に比例して増大する。というの
はこれらは式（８）中で共通係数工を有しているためで
ある。従って共振ダイポールの原理は共振電流およびそ
れＫより輻射電流は電源によってアンテナに送られる全
パワーが輻射されるまで増大することである。
てこの項はアンテナに供給されて輻射パワーを発生する
輻射電流を与える。式（８）中の第１項は共振電流であ
る。Ｒａ＜Ｚｏに対して輻射電流は共振電流より小さい
が、輻射電流は共振電流に比例して増大する。というの
はこれらは式（８）中で共通係数工を有しているためで
ある。従って共振ダイポールの原理は共振電流およびそ
れＫより輻射電流は電源によってアンテナに送られる全
パワーが輻射されるまで増大することである。
大きな共振電流は電源を流れず電荷をアンテナに強制的
に与えるのに大きな電圧は何ら必要ではない。従ってヘ
ルツダイポールの主要な欠点は避けられる。
に与えるのに大きな電圧は何ら必要ではない。従ってヘ
ルツダイポールの主要な欠点は避けられる。
輻射および共振電流間の差異をより明確に示すため式（
８）を下記の形式に書替える。すなわち式（９）中の角
括弧内の項で与えられるこの電流の相対振幅および位相
ψを第３図にプロットした。
８）を下記の形式に書替える。すなわち式（９）中の角
括弧内の項で与えられるこの電流の相対振幅および位相
ψを第３図にプロットした。
χ／λ−０に対して電源からダイポールに送り込まれる
電流が得゛られる。他の値のχ／λに対してはけるかに
大きな電流が流れこれらは輻射パワーを電源が送ること
のできるパワーレベルまで増大させるのを助ける。
電流が得゛られる。他の値のχ／λに対してはけるかに
大きな電流が流れこれらは輻射パワーを電源が送ること
のできるパワーレベルまで増大させるのを助ける。
共振アンテナから非正弦波に対するアンテナの設計に関
する下記の２つの点を学ぶことができる。すなわち（ａ
）アンテナは大電流を容易に可能にしなければならない
こと、および（ｂ）電源がアンテナに送ることのできる
だけのパワーが輻射されることを可能にする機構がなけ
ればならないことである。ヘルツダイポールは両方の要
件を満足することができないが任意の時間変化を有する
電磁波の輻射を可能にするのに対して共振アンテナは成
る波長を有する正弦波輻射するのみである。
する下記の２つの点を学ぶことができる。すなわち（ａ
）アンテナは大電流を容易に可能にしなければならない
こと、および（ｂ）電源がアンテナに送ることのできる
だけのパワーが輻射されることを可能にする機構がなけ
ればならないことである。ヘルツダイポールは両方の要
件を満足することができないが任意の時間変化を有する
電磁波の輻射を可能にするのに対して共振アンテナは成
る波長を有する正弦波輻射するのみである。
ヘルツダイポールの問題は第４図Ａに示したループを使
用することによって原則として克服することができる。
用することによって原則として克服することができる。
該ループの導電脚部Ｃは本質的に第１図（Ｂ）のダイポ
ールのように輻射するが電荷はその両端に蓄積すること
ができず従って小さな駆動電圧によって大きな電流を発
生することができる。第４図（８）で尋常１脚部Ｃのみ
が輻射し導線Ａ、Ｂ、Ｄは輻射しない場合電流ｉによっ
て発生される下記の電磁界の強さが得られる。すなわち
、 但し正は第４図（５）に示した電流の流れの方向と反対
方向を指す導線Ｃの長さおよび方向のベクトルである。
ールのように輻射するが電荷はその両端に蓄積すること
ができず従って小さな駆動電圧によって大きな電流を発
生することができる。第４図（８）で尋常１脚部Ｃのみ
が輻射し導線Ａ、Ｂ、Ｄは輻射しない場合電流ｉによっ
て発生される下記の電磁界の強さが得られる。すなわち
、 但し正は第４図（５）に示した電流の流れの方向と反対
方向を指す導線Ｃの長さおよび方向のベクトルである。
式（２）および（６）の磁界の強さは同じであるが式（
１）の遠方電磁界成分のみがわずかに変更された形で式
（ロ）に含まれており、ｉおよびハｄｔを含んでいる問
題のある項は除去された。
１）の遠方電磁界成分のみがわずかに変更された形で式
（ロ）に含まれており、ｉおよびハｄｔを含んでいる問
題のある項は除去された。
不利なことに、第４図囚によるアンテナをなんら修正せ
ずに使用した場合へルッ磁気ダイポールの輻射が得られ
る。すなわち 但し見は第４図囚で電流が流れる領域を表わすベクトル
である。
ずに使用した場合へルッ磁気ダイポールの輻射が得られ
る。すなわち 但し見は第４図囚で電流が流れる領域を表わすベクトル
である。
式（２）およびα→から旦および旦の遠方電磁界成分は
アンテナ電流の２次導関数ｄ”ｉ／ｄｔ”のように変化
することがわかる。電流ｊのその公称時間変化からのわ
ずかな偏位は１次導関数ｄｉ／ｄｔで拡大され２次導関
数ｄ”ｉ／ｄｔ”でさらに拡大される。従って任意の時
間変化を有する電流に対する磁気ダイポールにより「き
れいな」電磁波を得ることは本来困難である。
アンテナ電流の２次導関数ｄ”ｉ／ｄｔ”のように変化
することがわかる。電流ｊのその公称時間変化からのわ
ずかな偏位は１次導関数ｄｉ／ｄｔで拡大され２次導関
数ｄ”ｉ／ｄｔ”でさらに拡大される。従って任意の時
間変化を有する電流に対する磁気ダイポールにより「き
れいな」電磁波を得ることは本来困難である。
第４図（４）のループからダイボー西輻射を得るため第
４図世）に示したように金属ノ・ウジング１１で囲むこ
とによってジェネレータ１０および導線Ａ、Ａを遮蔽す
る。導線ＢおよびＤを導電脚部Ｃの長さと比較して短か
くすることによって式（ロ）および（６）による電磁界
の強さが得られる。
４図世）に示したように金属ノ・ウジング１１で囲むこ
とによってジェネレータ１０および導線Ａ、Ａを遮蔽す
る。導線ＢおよびＤを導電脚部Ｃの長さと比較して短か
くすることによって式（ロ）および（６）による電磁界
の強さが得られる。
金属遮蔽部材１１中で誘起される表面電流から生じる問
題を克服するためこれらの表面電流を吸収体の被覆部１
２によって抑制することができる。被覆部１２に適当な
材料はＥｒｎｅ ｒ ｒｏｎａｎｄ Ｃｕｒｒｍｉｎｇ
社（マサチューセッツ州、キャントン）により製造され
ているＥＣＣ０８０３Ｂ−ＮＺと称する焼結強磁性体の
層である。被覆部１２は金属遮蔽部材が大きく亜鉛めっ
き鋼等の損失のある材料で作られている場合は必要では
ない。
題を克服するためこれらの表面電流を吸収体の被覆部１
２によって抑制することができる。被覆部１２に適当な
材料はＥｒｎｅ ｒ ｒｏｎａｎｄ Ｃｕｒｒｍｉｎｇ
社（マサチューセッツ州、キャントン）により製造され
ているＥＣＣ０８０３Ｂ−ＮＺと称する焼結強磁性体の
層である。被覆部１２は金属遮蔽部材が大きく亜鉛めっ
き鋼等の損失のある材料で作られている場合は必要では
ない。
表面電流によって発生される輻射は主として遮蔽部材の
縁から来るので該輻射は遮蔽部材を延長して誘起表面電
流の吸収を大きくすることによって無視できる程度にす
ることができる。
縁から来るので該輻射は遮蔽部材を延長して誘起表面電
流の吸収を大きくすることによって無視できる程度にす
ることができる。
第４図（ト））中の輻射導電脚部Ｃは単線よりも金属シ
ートの形式になっているのが好ましい。例えば第４図（
０はそのような本発明の実施例を示す。この好適な実施
例において長さＳの導電脚部は矩形金属シート１５であ
る。金属シートはその上端および下端で曲けられ第４図
世）中の導線ＢおよびＤに対応する３角形シート金属ア
ーム１６および１７を形成する。６角形アーム１６およ
び１７は遮蔽板１８に向かって先細になっており該遮蔽
板は該板を介して遮蔽ノ・ウジフグ２１内にアームを延
長させている開口１９．２０を有している。第４図ＣＢ
）に関連して前述したようにｔＲジェネレータ１０およ
び導電脚部１５の反対側のループの部分（すなわち第４
図い）中の導線Ｃの反対側の導線Ａ、Ａ）は遮蔽ノ・ウ
ジフグ２１内に位置している。Ｍ４図（Ｃ）の実施例に
おいて遮蔽板は吸収層２２によって被覆されている。し
かしながら前述のように吸収層の代りに遮蔽板を損失の
ある材料で作って誘起表面電流を抑制してもよく、遮蔽
板を延長してこれの電流が遮蔽板の縁に向かって流れる
際、該電流の減衰を大きくすることができる。
ートの形式になっているのが好ましい。例えば第４図（
０はそのような本発明の実施例を示す。この好適な実施
例において長さＳの導電脚部は矩形金属シート１５であ
る。金属シートはその上端および下端で曲けられ第４図
世）中の導線ＢおよびＤに対応する３角形シート金属ア
ーム１６および１７を形成する。６角形アーム１６およ
び１７は遮蔽板１８に向かって先細になっており該遮蔽
板は該板を介して遮蔽ノ・ウジフグ２１内にアームを延
長させている開口１９．２０を有している。第４図ＣＢ
）に関連して前述したようにｔＲジェネレータ１０およ
び導電脚部１５の反対側のループの部分（すなわち第４
図い）中の導線Ｃの反対側の導線Ａ、Ａ）は遮蔽ノ・ウ
ジフグ２１内に位置している。Ｍ４図（Ｃ）の実施例に
おいて遮蔽板は吸収層２２によって被覆されている。し
かしながら前述のように吸収層の代りに遮蔽板を損失の
ある材料で作って誘起表面電流を抑制してもよく、遮蔽
板を延長してこれの電流が遮蔽板の縁に向かって流れる
際、該電流の減衰を大きくすることができる。
新規のアンテナの主要な利点は弐α◇および０オから理
解することができる。旦および旦の遠方電磁界成分はδ
ｄ ｉ／ｄ ｔ＝ｓ Ｉ。ｄ ｆ／ｄｔのように変化す
る。従って大電流振幅工。は短いアンテナ長さδと引替
えることができる。これは共振グイポールではできない
ことである。さらに第４図ｆＢｌ中のジェネレータ１０
を流れる大電流は正弦波電流に対しては好ましくないが
２値オン／オフ箱流を発生するジェネレータに対しては
そうではない。第４図（Ｃ）に示したような小型だが強
力な送信アンテナの有用性は、アンテナが容易に携帯で
きさらに実質的なパワーを輻射することができなければ
ならない用途に対して明らかでおる。
解することができる。旦および旦の遠方電磁界成分はδ
ｄ ｉ／ｄ ｔ＝ｓ Ｉ。ｄ ｆ／ｄｔのように変化す
る。従って大電流振幅工。は短いアンテナ長さδと引替
えることができる。これは共振グイポールではできない
ことである。さらに第４図ｆＢｌ中のジェネレータ１０
を流れる大電流は正弦波電流に対しては好ましくないが
２値オン／オフ箱流を発生するジェネレータに対しては
そうではない。第４図（Ｃ）に示したような小型だが強
力な送信アンテナの有用性は、アンテナが容易に携帯で
きさらに実質的なパワーを輻射することができなければ
ならない用途に対して明らかでおる。
非正弦波の輻射を可能にする多くのアンテナが知られて
おりこのようなアンテナは通常「周波数独立」アンテナ
と称している。例としては双円錐アンテナ、ホーンアン
テナ、対数周期ダイポールアンテナ、対数スパイラルア
ンテナ、および指数面アンテナがある。これらのうちの
いずれも寸法と電流の振幅を引替えにできない。
おりこのようなアンテナは通常「周波数独立」アンテナ
と称している。例としては双円錐アンテナ、ホーンアン
テナ、対数周期ダイポールアンテナ、対数スパイラルア
ンテナ、および指数面アンテナがある。これらのうちの
いずれも寸法と電流の振幅を引替えにできない。
第４図（Ｂのタイプのアンテナを輻射よりも受信のため
に使用しようとする場合、構成は第５図（５）および（
Ｂ）に示したように変更する。抵抗がＺｏ＝３７７オー
ム（自由空間のインピーダンス）と比較して大きな第５
図（５）に示したような抵抗１３を使用することによっ
て、本質的に電流ｉの時間変化を有する出力電圧Ｕが得
られ、これは受信アンテナの位置で輻射器によって発生
される電界の強さ旦の時間変化を有している。第５図Ｃ
Ｂ）のように抵抗１３をコンデンサ１４に置換えた場合
出力電圧は電流ｉまたは電界の強さ旦の積分の時間変化
を有する。第５図囚および（ト）のアンテナのような受
信アンテナの実現において、抵抗１３は抵抗、、入力イ
ンピーダンスを有する差動増幅器に置換え、コンデンサ
１４は入力端子の両端の両端でコンデンサを有する差動
に使用しようとする場合、構成は第５図（５）および（
Ｂ）に示したように変更する。抵抗がＺｏ＝３７７オー
ム（自由空間のインピーダンス）と比較して大きな第５
図（５）に示したような抵抗１３を使用することによっ
て、本質的に電流ｉの時間変化を有する出力電圧Ｕが得
られ、これは受信アンテナの位置で輻射器によって発生
される電界の強さ旦の時間変化を有している。第５図Ｃ
Ｂ）のように抵抗１３をコンデンサ１４に置換えた場合
出力電圧は電流ｉまたは電界の強さ旦の積分の時間変化
を有する。第５図囚および（ト）のアンテナのような受
信アンテナの実現において、抵抗１３は抵抗、、入力イ
ンピーダンスを有する差動増幅器に置換え、コンデンサ
１４は入力端子の両端の両端でコンデンサを有する差動
第１図囚はへルツダイボールアンテナを示し、第１図の
）は電流源によって駆動するヘルツダイポールを示し、
第２図囚および（Ｂｌは電流源から抵抗Ｒに送られるパ
ワーを増加≧せるための共振の使用を概略的に示し、第
３図は正弦波に対する共振ダイポールにおける電流の相
対振幅および位相のグラフ、第４図（５）はヘルツ磁気
ダイボーｈｆ示し、第４図（ａはヘルツ磁気ダイポール
から得られる本発明の大電流で長さの短いダイポールを
示し、第４図（０は本発明の好適な実施例の斜視図、第
５図（Ａ）は抵抗モードで動作する受信アンテナとして
使用する本発明の大電流で長さの短いダイポールを示し
、第５図（Ｂｌは容量モードで動作する本発明の大雪、
流で長さの短いダイポールを示す。 図中、１０・・・ジェネレータ、１１・・・金属ハウジ
ング、１２・・・被覆部、１８・−・遮蔽板、１９．２
０□・・・開口、２１・・・遮蔽ハウジング、２２・・
・吸収層。 ＦＩＧ、５Ｅ
）は電流源によって駆動するヘルツダイポールを示し、
第２図囚および（Ｂｌは電流源から抵抗Ｒに送られるパ
ワーを増加≧せるための共振の使用を概略的に示し、第
３図は正弦波に対する共振ダイポールにおける電流の相
対振幅および位相のグラフ、第４図（５）はヘルツ磁気
ダイボーｈｆ示し、第４図（ａはヘルツ磁気ダイポール
から得られる本発明の大電流で長さの短いダイポールを
示し、第４図（０は本発明の好適な実施例の斜視図、第
５図（Ａ）は抵抗モードで動作する受信アンテナとして
使用する本発明の大電流で長さの短いダイポールを示し
、第５図（Ｂｌは容量モードで動作する本発明の大雪、
流で長さの短いダイポールを示す。 図中、１０・・・ジェネレータ、１１・・・金属ハウジ
ング、１２・・・被覆部、１８・−・遮蔽板、１９．２
０□・・・開口、２１・・・遮蔽ハウジング、２２・・
・吸収層。 ＦＩＧ、５Ｅ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 ダイポール輻射を発生する周波数独立アンテナに
おいて、（イ）ループを形成する導電手段と、；上記ル
ープの一部は電磁波エネルギーを輻射する輻射器脚部に
なっておシ、（ロ）上記導電ループまわシに電流を駆動
する電流源と、（ハ）上記電流源からの輻射および上記
輻射器脚部の反対側のループの部分からの輻射を制限ダ
する遮蔽手段とを備えておシ、上記遮蔽手段は上記電流
源および上記輻射器脚部の反対側のループの部分のまわ
りに配設されていることを特徴とする上記アンテナ。 ２、特許請求の範囲第１項に記載のアンテナにおいて、
さらに←）上記遮蔽手段上の吸収材料を備えておシ、上
記吸収材料は上記遮蔽手段中の表面電流からエネルギー
を吸収することを特徴とする上記アンテナ。 ＆ 特許請求の範囲第１項に記載のアンテナにおいて、
上記遮蔽手段は上記遮蔽手段中で誘起された表面電流を
減衰する損失のある材料で作られていることを特徴とす
る上記アンテナ。 ４、特許請求の範囲第１項に記載のアンテナにおいて、
上記輻射器脚部はかなりの幅の導電シートであることを
特徴とする上記アンテナ。 ５、受信アンテナにおいて、（イ）ループを形成する導
電手段と；上記ループの一方の脚部は電磁波エネルギー
を感知しそれから得られる電流を発生する長くなった導
体であり上記感知脚部の反対側の脚部はその中に集中イ
ンピーダンスを有しており、（ロ）上記感知脚部の反対
側の脚部を取囲んで上記反対側の脚部を上記感知脚部が
露出されそいる電磁波エネルギーから遮蔽する遮蔽手段
と、（ハ）上記ループ中の電流の流れによって上記集中
インピーダンスを介して発生される信号を検出する手段
とを備えていることを特徴とする上記アンテナ。 ＆ 特許請求の範囲第５項に記載の受信アンテナにおい
て、上記集中インピーダンスは値が自由空間のインピー
ダンスよシ大きい抵抗Ｒであることを特徴とする上記ア
ンテナ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US461153 | 1983-01-26 | ||
| US06/461,153 US4506267A (en) | 1983-01-26 | 1983-01-26 | Frequency independent shielded loop antenna |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59141802A true JPS59141802A (ja) | 1984-08-14 |
| JPH0425723B2 JPH0425723B2 (ja) | 1992-05-01 |
Family
ID=23831425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59011808A Granted JPS59141802A (ja) | 1983-01-26 | 1984-01-25 | 周波数独立アンテナ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4506267A (ja) |
| EP (1) | EP0115270B1 (ja) |
| JP (1) | JPS59141802A (ja) |
| DE (2) | DE3485185D1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPH0622283B2 (ja) * | 1984-10-26 | 1994-03-23 | トヨタ自動車株式会社 | 自動車用アンテナ装置 |
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| EP0181782B1 (en) * | 1984-11-15 | 1991-01-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Automobile antenna system |
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| JPS61222303A (ja) * | 1985-03-27 | 1986-10-02 | Toyota Motor Corp | 自動車用アンテナ装置 |
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