TWI478444B - Cobra Antenna - Google Patents

Description

眼鏡蛇天線

本發明，係有關於可作為從FM帶域起乃至UHF帶域之廣幅度的頻率帶之天線來使用並且可藉由簡易之構成來實現的眼鏡蛇天線。

從先前技術起，作為受訊電視播放或者是FM播放等之各種的播放波之天線，係使用有各種形態之天線。例如，在電視播放或FM播放之受訊用天線中，係多所使用有雙極天線或者是八木-宇田天線等。

另一方面，在室內或車內亦或是徒步時之移動中而對於此些之各種播放波作受訊的機會，亦日益增加，作為在此種情況下所使用之天線，係要求有一種在組裝或者是安裝等之處理上為容易的天線。

作為此種在組裝或處理上為簡單的天線之代表，係存在有以單純之構造而實現了天線元件之雙極天線。作為此雙極天線之其中一種形態，係週知有在鐵氧體芯上將同軸線作數次之捲繞而使用的眼鏡蛇天線(例如，非專利文獻1)。

圖5，係為對於將雙極天線作變形而製作了的眼鏡蛇天線之其中一例作展示的圖。如圖5中所示一般，眼鏡蛇天線100，係將所受訊之電波的波長設為λ，並從供電點200起而朝向上側來將λ/4長度的中心導體(芯線)300作為上側元件而作連接。又，係設置有在從供電點200起朝向下側而同樣的離開了λ/4之位置處所設置之鐵氧體芯400。而後，在此鐵氧體芯400上捲繞同軸纜線(同軸線)500。於圖5中，同軸纜線500之捲繞次數(捲繞數)係為3次，但是，此捲繞數係並非一定需要3次，而亦可為1次或是2次。

若是對於此鐵氧體芯400之同軸線的捲繞數成為3次以上，則無關於鐵氧體之大小，均會有從100MHz附近起而阻抗急遽降低的傾向。例如，係報告有下述之情況，亦即是，當捲繞數為1次的情況時，就算是超過100MHz，天線之阻抗亦係為增加的傾向，但是，當捲繞數為3次的情況時，則會急遽地降低。

在圖5所示之眼鏡蛇天線中，係藉由鐵氧體芯300和被捲繞於其上之同軸纜線500而形成抗流線圈，並將從鐵氧體芯400起而下方之供電部分切除，因此，係能夠簡單地完成λ/4之雙極天線。藉由在此雙極天線之上側的芯線300的部分處安裝玻璃珠等來作絕緣，並將此吊掛在木枝或者是木框上，係成為能夠簡單地進行天線之設置。又，如此這般所構成之眼鏡蛇天線，係亦能夠作為汽車等之行動機器的天線。

[先前技術文獻] [非專利文獻]

[非專利文獻]CQ ham radio編輯部編「鋼線天線」第1章：天線之基礎，第84頁

然而，當將圖5中所示之眼鏡蛇天線作為從FM帶域起乃至UHF帶域為止之廣幅度的頻率帶之天線來使用的情況時，依存於從鐵氧體芯400起直到受訊機為止的同軸纜線500之長度，會有引起電波之干擾的情況。亦即是，會產生下述之電波干擾的問題：也就是說，藉由從鐵氧體芯400起而延伸至供電點200處之上側的部分之同軸纜線500所受訊之高頻電流，會漏洩至從鐵氧體芯400起而連接至受訊機之下側的同軸纜線500處。此高頻電流之漏洩，可以想見，係由於鐵氧體芯400之上側和下側的阻抗不統合所產生者，但是，起因於此漏洩，會產生使得作為天線之增益特性變差的問題。

此高頻電流之漏洩的發生，由於係依存於從鐵氧體芯400起而連接於受訊機的同軸纜線500之長度，因此，在對於此同軸纜線500之長度作決定時，係會成為很大的限制。亦即是，在先前技術之眼鏡蛇天線100中，係並無法自由地決定從鐵氧體芯400起直到受訊機為止的同軸纜線500之長度。此高頻電流之干擾，可以想見，係由於眼鏡蛇天線100是將同軸纜線500之外皮作為天線來利用所導致者。因此，係有著就算是將眼鏡蛇天線100直接與受訊機之連接器作連接，也無法得到所要求的性能之問題。

本發明，係為有鑑於上述之問題點所進行者，其目的，係在於提供一種：能夠作為從FM帶域起乃至UHF帶域之廣幅度的頻率帶之天線來利用，並且為小型且天線之性能亦為優良，並進而能夠將對於同軸線之長度的限制抑制在最小限度之眼鏡蛇天線。

為了解決上述課題並達成本發明之目的，本發明之眼鏡蛇天線，係設置有構成供電點之中繼部，並在此中繼部之其中一端子處，而電性連接有具備與所受訊之播放波的頻率相對應的長度之天線元件。並且，在中繼部之另外一端子處係被連接有同軸線，在從被連接有同軸線之中繼部之另外一端子起而離開了與天線元件相同長度之距離的位置處，係被配置有將同軸線作了1~3次左右之捲繞的第1鐵氧體芯。又，在被與同軸線之另外一端作連接的受訊機器之連接器的前側處，係設置有對於高頻而具備有高阻抗並且於內部被貫通或者是捲繞有前述同軸線之用以將從同軸線而來之高頻電流作遮斷的第2鐵氧體芯。

又，天線元件之長度、以及從同軸線之中繼部起直到鐵氧體芯為止的長度，當將所受訊之頻率的波長設為λ時，係為λ/4之長度。

又，作為本發明之理想形態，被與中繼部之其中一端子作連接的天線元件，係由將同軸線之外皮以及遮蔽線作了除去的包含有芯線之芯部分所形成，在此中繼部處，天線元件之芯線係被與同軸線之芯線作電性連接。另外，本 發明之眼鏡蛇天線，係以搭載於車輛上而使用為理想。

在本發明之眼鏡蛇天線中，係藉由在受訊機器之連接器之前側設置有相對於高頻而具備有高阻抗的第2鐵氧體芯，而能夠防止同軸線所拾取之高頻侵入至受訊機器中。

若依據本發明，則由於係能夠對於天線的線以外之部分的同軸線之長度自由地作決定，因此，係能夠將配置天線時的限制減少。故而，本發明之眼鏡蛇天線，係並不受所連接之機器和天線之同軸線的長度所影響，而成為能夠充分地發揮作為天線的性能。

以下，根據圖1~圖4，對於本發明之實施形態例(以下，亦有稱為「本例」的情況)作說明，但是，說明係依下述之順序來進行。

1.眼鏡蛇天線之基本構成以及基本原理之說明

2.本發明之實施形態例的眼鏡蛇天線之構造及其特性

3.使用有本發明之實施形態例的眼鏡蛇天線之場域測試

〈眼鏡蛇天線之基本構成以及基本原理之說明〉

圖1之A，係為與圖5所說明了的先前技術之眼鏡蛇天線相同者，圖1之B，係為對於本例之眼鏡蛇天線作展示者。首先，針對圖1之A和圖1之B的共通部分作說明。

圖1之A、B中所示之眼鏡蛇天線10，係具備有：當將 受訊之電波的波長設為λ時長度為λ/4之天線元件2、和作為供電點之中繼部3、和同軸線5、以及鐵氧體芯4。從中繼部3起直到鐵氧體芯4為止的同軸線之長度，係與天線元件2相同而為λ/4。

同軸線5之其中一端，係藉由中繼部3而被與天線元件2作連接。又，同軸線5，係在鐵氧體芯4處而被作1~3次左右之捲繞，同軸線之另外一端，係被與受訊機8之連接器6作連接。於此，作為連接器6，係以選擇高頻訊號之損失為少者為理想。天線元件2，係為將同軸線5之外皮(保護被覆)5a以及遮蔽線(外部導體)5b作了除去者。

在中繼部3處，同軸線5之外皮5a以及遮蔽線5b係被除去，並成為使芯材2c(感應體)露出的狀態。而後，同軸線5之芯線5d係藉由銲錫銲接等來與天線元件2之芯線作連接，中繼部3係被模具成型於基板7上。此中繼部3，係成為眼鏡蛇天線10之供電點Fp。

藉由設為此種構成，係成為藉由從中繼部3(供電點)起直到鐵氧體芯4為止的同軸線5(長度λ/4)、和天線元件2(長度λ/4)，來構成λ/2之雙極天線。

〈本發明之實施形態例的眼鏡蛇天線之構造及其特性〉

以上，係針對圖1之A和圖1之B的眼鏡蛇天線之共通部分作了說明，但是，圖1之B中所示的本例之眼鏡蛇天線，係在受訊機8之連接器6的前端設置有第2鐵氧體芯4a，於此點上，係與圖1之A中所示的先前技術之纜線天線相異。

以下，將圖1之A中所示的先前技術之眼鏡蛇天線，稱為眼鏡蛇天線(單芯品)，並將本發明之眼鏡蛇天線，稱為眼鏡蛇天線(雙芯品)。

在先前技術之眼鏡蛇天線(單芯品)中，如同已作了說明一般，會在從鐵氧體芯4起直到中繼部3為止的同軸線5、和從鐵氧體芯4起直到連接器6為止的同軸線5，此兩者之間產生高頻耦合，並使天線之性能劣化。此事由於係依存於從鐵氧體芯4起直到連接器6為止的同軸線5之長度，因此，當將此種眼鏡蛇天線作為車載天線來利用的情況時，在此部分之長度上會成為受到限制。

在圖1之B所示的本例之眼鏡蛇天線(雙芯品)中，由於係在接近於受訊機8之位置處設置有第2鐵氧體芯4a，並且此鐵氧體芯4a係相對於高頻而展現有高阻抗，因此，從天線所漏洩之高頻電流係成為不會傳導至受訊機側。

圖2之A和表1，係為對於圖1之A中所示的先前技術之眼鏡蛇天線(單芯品)的垂直偏波(V)以及水平偏波(H)處的峰值增益作了展示的圖表。圖2之A的橫軸係代表頻率(MHz)，縱軸係代表峰值增益(dBd)。

測定對象之頻率帶，係設為FM/VHF帶域(70MHz～220MHz)，垂直偏波(V)係藉由虛線來展示，水平偏波(H)係藉由實線來展示。

表1，係對於圖2之A中所示的圖表中之各測定點處的垂直偏波(V)之峰值增益之值和水平偏波(H)之峰值增益之值作展示。另外，在表1中，係僅對於圖2之A的橫軸所展示的頻率中之76MHz～107MHz的頻率處之測定值作展示。

如同圖2之A和表1中所示一般，在垂直偏波(V)處之峰值增益，係在86MHz處而成為-11.50dBd，在95MHz處，係成為-10.85dBd。在水平偏波(H)處之峰值增益，亦係在86MHz處而成為-16.70dBd，在95MHz處係成為-14.85dBd。亦即是，可以得知，就算是先前技術之眼鏡蛇天線(單芯品)，在FM/VHF帶域中亦可對於垂直偏波和水平偏波之雙方作受訊。

另一方面，本例之眼鏡蛇天線(雙芯品)的頻率增益特性，係如同圖2之B和表2中所示一般。如同由此圖2之B以及表2而能夠明顯得知一般，在垂直偏波(V)、水平偏波(H)之兩者，均於95MHz附近而出現極大值，在垂直偏波(V)處，係為-8.25dBd，在水平偏波(H)處則係成為-13.65dBd。若是與在圖2之A以及表1中所展示的先前技術(單芯品)作比較，則在95MHz處之峰值增益係變高，明顯的，頻率-增益特性係有所改善。亦即是，可以得知，相較於先前技術之眼鏡蛇天線(單芯品)，係以本例之眼鏡蛇天線(雙芯品)的性能為更佳。

於此圖2之A、B中，係在約130MHz附近處而出現極小值。此係代表著：由於係將共振頻率合致於100MHz，因此在130MHz附近處，天線之Q值係變高，並成為反共振(非整合)，而無法受訊。又，若是將共振頻率合致於100MHz，則由於會與高頻波共振，因此，特別是在奇數倍處，亦即是在基本共振波長之3倍、5倍處，亦成為能夠受訊。本例之眼鏡蛇天線(雙芯品)，係成為在200MHz處亦會共振。

〈使用有本例之眼鏡蛇天線的場域測試〉

圖3，係為對於為了進行本例之眼鏡蛇天線(雙芯品)的場域測試而在本發明者之車上搭載了眼鏡蛇天線(雙芯品)之例作展示的圖。當然的，為了作比較，係亦將先前技術之眼鏡蛇天線(單芯品)作搭載並進行相同之測定。

如圖3中所示一般，將較眼鏡蛇天線10之中繼部3而更前端之天線元件2，從後照鏡起而水平地安裝在前方玻璃上，並將從中繼部3起直到鐵氧體芯4為止的同軸線5在左側處而安裝於縱方向上。藉由此，眼鏡蛇天線10係成為將身為供電點之中繼部3作為中心(起點)而構成V字天線。

本例之眼鏡蛇天線(雙芯品)以及先前技術之眼鏡蛇天線(單芯品)，由於FM帶域之90MHz的波長λ均為3.33m，因此，係將天線元件2之長度設為λ/4的0.83m，並將從中繼部3起直到鐵氧體芯4為止的同軸線5之長度同樣地設為λ/4的0.83m，而將天線之長度設為λ/2(1.66m)。

從鐵氧體芯4起直到受訊機8之連接器6為止的同軸線5，係成為水平地攀爬在車子的儀表板上。但是，在本例之眼鏡蛇天線(雙芯品)10的情況時係將第2鐵氧體芯4a插入至受訊機8的連接器6之前方(近旁)處。

同軸線5，雖然亦可僅設為使其通過第2鐵氧體芯4a之孔，但是，亦可設為先將同軸線5在鐵氧體芯4a上作1～3次左右之捲繞，再與連接器6作連接。如此這般，在本例之眼鏡蛇天線(雙芯品)10的情況時，藉由將鐵氧體芯4a配置在連接器6之前方，係成為相對於藉由將鐵氧體芯4和連接器6作連結的同軸線5所拾取之高頻電流而使受訊機8側成為高阻抗。因此就算是拾取到從第1鐵氧體芯4起直到連接器6為止的同軸線5所漏洩出之高頻電流，該漏洩之高頻電流亦不會對於受訊機8側造成不良影響。

如圖3中所示一般，將本例之眼鏡蛇天線(雙芯品)和先前技術之眼鏡蛇天線(單芯品)搭載在車上並進行了場域測試。

圖4，係為展示實際在發明者之自家用車上搭載眼鏡蛇天線並對於其受訊性能作了測試的路徑之圖。使用車種，係為TOYOTA COLLORA(登記商標)，作為受訊機8而使用之機材，係為三洋電機股份有限公司製之PND(個人導航裝置)(GORILLA NV-SD750FT)(GORILLA係為登記商標)。所受訊之頻率，係為VICS橫濱之81.9MHz，輸出為5kW。

眼鏡蛇天線10之樣本，係為將從中繼部3起直到天線元件2之前端部為止的距離設為83cm，並將從中繼部3起直到鐵氧體芯4為止的距離亦設為83cm。又，在此測試中，係將第2鐵氧體芯4a設置在從受訊機8之連接器6的插入插頭而離開了5cm左右的位置處，但是，此距離係可適宜作決定。

如圖4中所示一般，場域測試，首先係搭載先前技術之眼鏡蛇天線(單芯品)，並在圖中所示之中原街道行走，且進行了每5分鐘而對於行走區間作更新的VICS補足。接著，行走相同之路徑，並搭載本例之眼鏡蛇天線(雙芯品)，且同樣地每5分鐘而進行行走區間的VICS補足。

測試結果係如同下述一般。

先前技術之眼鏡蛇天線(單芯品)　6/11次　受訊率54%本例之眼鏡蛇天線(雙芯品)　12/14次　受訊率78%由此結果可以明顯確認到，若依據本例之眼鏡蛇天線(雙芯品)，則相較於先前技術者(單芯品)，係能夠每5分鐘而略確實地將資料作更新。

以上，係將作為本發明之實施形態例的眼鏡蛇天線(雙芯品)與先前技術之眼鏡蛇天線(單芯品)作比較並進行了說明。在以上之說明中，雖係針對使用有同軸線(線材)之天線而作了說明，但是，就算是在天線元件部處而使用藉由基板或薄膜、金屬線所構成的天線，亦能夠發揮相同之效果。又，在本例中，雖係以搭載在車上的例子來作了說明，但是，當然的，亦可使用在車輛以外之室內用的機器中。

10、100．．．眼鏡蛇天線

2、300．．．天線元件

3．．．中繼部

4、4a、400．．．鐵氧體芯

5、500．．．同軸線

5a．．．保護被覆

5b．．．遮蔽線

5c．．．芯材

5d．．．芯線

Fp、200．．．供電點

6．．．連接器

7．．．基板

8．．．受訊機

[圖1]將本發明之眼鏡蛇天線的實施形態例(B)和先前技術之眼鏡蛇天線(A)作比較展示的模式圖。

[圖2]將本發明之實施形態例的眼鏡蛇天線(B)和先前技術之眼鏡蛇天線(A)的頻率-增益特性作比較展示的圖。

[圖3]對於將本發明之實施形態例的眼鏡蛇天線作為車載用之天線而作了安裝的例子作展示之圖。

[圖4]對於藉由搭載了本發明之實施形態例的眼鏡蛇天線之車輛所作了測試的場域測試路徑作展示之圖。

[圖5]用以說明先前技術之眼鏡蛇天線的圖。

10．．．眼鏡蛇天線

2．．．天線元件

3．．．中繼部

4、4a．．．鐵氧體芯

5．．．同軸線

5a．．．保護被覆

5b．．．遮蔽線

5c．．．芯材

5d．．．芯線

Fp．．．供電點

6．．．連接器

7．．．基板

8．．．受訊機

Claims (3)

1. 一種眼鏡蛇(COBRA)天線，其特徵為，具備有：中繼部，係構成供電點；天線元件，係與前述中繼部之其中一端子作電性連接，並具備有與所受訊之播送波的頻率相對應之長度；同軸線，係將其中一端與前述中繼部之另外一端子作電性連接；第1鐵氧體芯，係被設置在從連接於前述同軸線之其中一端的前述中繼部之另外一端子起而離開了與前述天線元件相同長度之距離的位置處，並被捲繞有前述同軸線；以及第2鐵氧體芯，係設置在與前述同軸線之另外一端作連接的受訊機器之連接器的前段處，並對於高頻而具備有高阻抗並且於內部被貫通或者是捲繞有前述同軸線，而用以遮斷從前述同軸線而來之高頻電流，前述天線元件之長度、以及從前述同軸線之前述中繼部起直到前述第1鐵氧體芯為止的長度，當將所受訊之頻率的波長設為λ時，係為λ/4之長度。
2. 如申請專利範圍第1項所記載之眼鏡蛇天線，其中，被與前述中繼部之其中一端子作連接的天線元件，係由將同軸線之外皮以及遮蔽線作了除去的包含有芯線之芯部分所形成，在前述中繼部處，前述天線元件之前述芯線係被與前述同軸線之芯線作電性連接。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之眼鏡蛇天 線，其中，前述中繼部、前述天線元件、前述同軸線、前述第1鐵氧體芯以及前述第2鐵氧體芯，係作為搭載於車輛上者而被使用。