特許 5938877 ＡＷＨアンテナ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5938877

(24)【登録日】2016年5月27日

(45)【発行日】2016年6月22日

(54)【発明の名称】ＡＷＨアンテナ

(51)【国際特許分類】

   H01Q 9/28 20060101AFI20160609BHJP

   H01Q 9/18 20060101ALI20160609BHJP

【ＦＩ】

   H01Q9/28

   H01Q9/18

【請求項の数】1

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2011-249353(P2011-249353)

(22)【出願日】2011年11月15日

(65)【公開番号】特開2013-106233(P2013-106233A)

(43)【公開日】2013年5月30日

【審査請求日】2014年7月23日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用 平成２３年８月２日 インターネットアドレス「ｈｔｔｐ：／／７６４６８２８８．ａｔ．ｗｅｂｒｙ．ｉｎｆｏ／」「ｈｔｔｐ：／／７６４６８２８８．ａｔ．ｗｅｂｒｙ．ｉｎｆｏ／２０１１０８／ａｒｔｉｃｌｅ＿２．ｈｔｍｌ」に発表

(73)【特許権者】

【識別番号】306045165

【氏名又は名称】勝部 利夫

(72)【発明者】

【氏名】勝部 利夫

【審査官】 岩井 一央

(56)【参考文献】

【文献】 特公昭１１−００３７０６（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 実開昭５６−１６９６０８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０２９４２２５９（ＵＳ，Ａ）

【文献】 変形ＡＷＸアンテナの開発，暁の広場，２０１１年 ５月１３日，ＵＲＬ：https://web.archive.org/web/20110513195145/http://blog.goo.ne.jp/strikeeagl

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｑ９／１６−９／２８

Ｈ０１Ｑ２１／００−２１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

垂直偏波で送受信するＡＷＨアンテナであって、
設計周波数に対応する波長をλとして、長さ約１０/７λの導体を中央部からそれぞれ約３０度（α°）折り曲げ、更にその先端を垂直方向に折り曲げることにより、左右対称の長さ約３/７λの垂直部（Ｌ１）と、長さ約２/７λの傾斜部（Ｌ２）とを有する大略Ｕ形状の第１エレメントと、
上記第１エレメントの中央折り曲げ部を中心として、上下対称且つ同中央折り曲げ部で連結された第２エレメントとから成り、
上記第１エレメントと第２エレメントとの連結部を給電点としたことを特徴とするＡＷＨアンテナ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、特にＵＨＦ帯域などの電波の送受信に適用して好適なＡＷＨアンテナに関するものである。

【背景技術】

【0002】

一般に八木アンテナがＵＨＦ帯で多く使用されているが、一辺の素子の長さは、約１／２λが使用され、輻射器の前後に導波器、反射器を配置して、そして導波器を多くして利得を上げている。また、このアンテナと同じような形態では、従来のＡＷＨアンテナがあるが（図１０）、これは、１辺エレメント長１／２λ又は、５／８λアンテナを１／２λ又は５／８λ離してオープンフィーダーの中央で給電するアンテナがある。しかしエレメント長５／８λ、間隔５／８λの場合、利得が高くてもインピーダンス整合ができなく、実用化されていなかった。（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６−３３３１２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

高い利得を得るためには、八木アンテナの場合導波器を多く使用し、そのためブーム長が長くする必要があり、更に利得を高くするために上下、又は左右にスタック配置し給電する必要があった。

【0005】

本発明は、従来の技術が有する上述のような問題点に鑑みてなされたもので、従来のアンテナに比べて、簡単な構造で利得を上げるアンテナ素子を提供すること、並びに、従来の利得を得る八木アンテナに比べて単体は大きくなるが、ブーム長が短く、屋外で設置が容易なアンテナを提供することを目的としている。このことにより同じ利得の場合ブーム長さが八木アンテナの場合より、１／４以下となった。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
垂直偏波で送受信するＡＷＨアンテナであって、
設計周波数に対応する波長をλとして、長さ約１０/７λの導体を中央部からそれぞれ約３０度（α°）折り曲げ、更にその先端を垂直方向に折り曲げることにより、左右対称の長さ約３/７λの垂直部（Ｌ１）と、長さ約２/７λの傾斜部（Ｌ２）とを有する大略Ｕ
形状の第１エレメントと、
上記第１エレメントの中央折り曲げ部を中心として、上下対称且つ同中央折り曲げ部で連結された第２エレメントとから成り、
上記第１エレメントと第２エレメントとの連結部を給電点としたことを特徴とするＡＷＨアンテナ。

【発明の効果】

【0007】

請求項１記載の発明によると、簡単な構造で双方向に利得を高くすることができるアンテナ素子を提供することができる。エレメントは大きくなるが、同じ利得の場合ブーム長さが八木アンテナの場合より１／４以下のアンテナ素子を提供できると共に、設置も容易なＡＷＨアンテナを提供することができる。
また、アンテナの直角方向に指向性があるので、前後に反射器、導波器を設けることにより多素子アンテナとして利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の第１の実施の形態によるＡＷＨアンテナを説明するための正面図である。

【図2】本発明の第１の実施の形態によるＡＷＨアンテナのビームパターンを示し（Ａ）は、水平ビームパターン、（Ｂ）は垂直ビームパターンを示す表である。

【図3】本発明の第１の実施の形態によるＡＷＨアンテナでインピーダンスマッチングのオープンスタブを配置した図である。

【図4】本発明の第１の実施の形態によるＡＷＨアンテナのＶ・Ｓ・Ｗ・Ｒ特性曲線である。

【図5】本発明の第１の実施の形態によるＡＷＨアンテナのＶ・Ｓ・Ｗ・Ｒ特性曲線でオープンスタブを挿入し改善したものである。

【図6】本発明の第１の実施の形態によるＡＷＨアンテナを幅射器とした３エレアンテナの斜視である。

【図7】本発明の第１の実施の形態によるアンテナを輻射器とした、３エレアンテナの指向性ビームパターン図を、示し（Ａ）は、水平ビームパターン（Ｂ）は、垂直ビームパターンを示す表である。

【図8】本発明の第１の実施の形態によるＡＷＨアンテナを幅射器とした３エレアンテナのＶ・Ｓ・Ｗ・Ｒ特性曲線である。

【図9】本発明の第１の実施の形態によるアンテナを輻射器とした、３エレアンテナの周波数内（４３５ＭＨＺ）のゲインの表である。

【図10】従来のＡＷＨアンテナの形態の図面である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１に示すのは、本発明の第１の実施の形態による垂直偏波で送受信するＡＷＨアンテナ素子である。このＡＷＨアンテナは、図１に示すように設計周波数に対応する波長をλとして、長さ約１０/７λの導電性の良好な導体を中央部からそれぞれ約３０度（α°）折り曲げ、更にその先端を垂直方向に折り曲げることにより、左右対称の長さ約３/７λの垂直部（Ｌ１）と、長さ約２/７λの傾斜部（Ｌ２）とを有する大略Ｕ形状の第１エレメント（Ａ）と、上記第１エレメント（Ａ）の中央折り曲げ部を中心として、上下対称且つ同中央折り曲げ部で連結された第２エレメント（Ｂ）とから成り、上記第１エレメント（Ａ）と第２エレメント（Ｂ）との連結部を給電点（Ｃ）として構成している。
例えば、４３０ＭＨＺ仕様の場合、傾斜部（Ｌ２）の長さ約２００ｍｍ、垂直部（Ｌ１）の長さ約３００ｍｍとすると、垂直部（Ｌ１）から傾斜部（Ｌ２）までの全長（Ｌ）の長さは約５０ｃｍとなる。

【0010】

導体は、導電性の良好な金属などにより実現可能であり、金属は銅、アルミ、真鍮、ス
テンレスなどの金属からなるのがよい。このアンテナ導体の径は、本実施の形態においては４ｍｍとしている。

【0011】

図２は、このＡＷＨアンテナのビームパターンである。図２（Ａ）はＡＷＨアンテナの水平ビームパターン、図２（Ｂ）はＡＷＨアンテナの垂直ビームパターンである。
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すようにＡＷＨアンテナの指向性は、このアンテナの直角方向になり、利得は約７ｄｂｄとなる。

【0012】

図３は、インピーダンス整合するためにマッチングスタブ（Ｅ）を設けた状況図である。給電部の箇所にコの字型のスタブを設けて、この長さによりインピーダンス整合をとる。
図４は、このＡＷＨアンテナの定在波比（ＶＳＷＲ：Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉ）である。４３０ＭＨｚ仕様の場合、マッチングスタブを設けない場合ＶＳＷＲ＜１．５以下が２ＭＨＺであるが、スタブを使用すると、帯域幅が、１０ＭＨＺ（図−８）に広がる。

【0013】

図６は、本発明の第１の実施の形態によるＡＷＨアンテナが直角方向に指向性があることを利用して多素子アンテナとした本発明の他の実施例を示す。図６では多素子アンテナとして、ＡＷＨアンテナを輻射器として、前後に導波器、反射器を設けた３エレアンテナの斜視図を示している。
この３エレアンテナにおいては、ＡＷＨアンテナに、導波器、反射器を設け、利得の上昇を目的としている。単体では、双指向性であるが、八木アンテナのように前後に導波器、反射器を設置すれば、前方により強い指向性が生じ、利得が上がる。エレメントの長さは八木アンテナのように導波器では、放射器より数％短く、反射器は長くして、配置する。輻射器と反射器の間隔は約０．１５λ、導波器の間隔は、約０．３λとしている。この４３０ＭＨＺ仕様３エレの場合利得は、１１．６ｄｂｄとなっていて、八木アンテナ８エレ以上に相当する。

【0014】

図７は、上記３エレアンテナにしたアンテナの指向性パターン図である。図７（Ａ）が３エレアンテナの水平ビームパターン、図７（Ｂ）が３エレアンテナの垂直ビームパターンである。前後比２０ｄｂ以上、利得は１１．６ｄｂｄとなっている。

【0015】

図８は、３エレアンテナのＶＳＷＲである。４３０ＭＨＺ仕様の場合、１０ＭＨＺ内ＶＳＷＲ＜２以下に収まっている。

【0016】

図９は、３エレアンテナのゲインの図面である。１３ｄｂｉ〜１４ｄｂｉあり、８エレ八木アンテナ以上となる。

【符号の説明】

【0017】

Ａ 第１エレメント
Ｂ 第２エレメント
Ｌ１ 垂直部
Ｌ２ 傾斜部
Ｃ 給電点
Ｄ 間隔
Ｅ オープンスタブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】