帰還型利得向上アンテナ

【課題】短縮型アンテナの欠点である利得低減を、正帰還によって利得を増大させアンテナの性能を飛躍的に向上させる。
【解決手段】アンテナエレメント２及び３の近くに導体４及び７を設置しエレメントとの間のキャパシタンスを利用してエレメントに発生した電界エネルギーを捕捉し、かつリアクタンス成分キャンセル用コイル５及び６を設置することにより、非常に効率よく正帰還が働くようにした。

【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
【０００２】
この発明は主に短縮されたアンテナの利得向上を実現する技術に関する。
【背景技術】
【０００３】
アンテナから輻射される電磁界を捕捉しそのエネルギーを給電点に給電エネルギーと同位相で帰還させると大幅な利得向上が実現出来ることが発見された。間接的に電磁界の位相が一致する部分を増大させる効果があり利得向上が計れる。本考案はこの現象を実際のアンテナにて具体化するものである。
【発明の開示】
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
【０００６】
従来より短縮アンテナ利得向上法が考案されているが特に短縮率が大きいと利得の低下が著しく実用的でなくなる。この問題が本発明で解決しようとする課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
【００１１】
請求項１の導体４及び５はアンテナエレメントの近くに位置し、エレメントとの間のキャパシタンスを利用してエレメントに発生した電界を捕捉する。この導体と給電点に接続しても利得の向上を計ることができるが十分とは言えない。これで得られる利得向上は数ｄＢ程度である。
【００１２】
そこでコイル５及び６を挿入するとリアクタンスがうち消され電界捕捉用導体に誘起された電圧による電流が障害なく流れることになる。給電用同軸ケーブルの被覆から見た導体１２での電圧位相と導体１６での電圧位相は一致している。同様に導体１３での電圧位相と導体１７での電圧位相は一致している。この時の利得向上は２０ｄＢにも達することが実験的に確かめられている。
【００１３】
もともと非常に短縮されたアンテナに適応するものなのでほぼ短縮されていない半波長ダイポールアンテナの利得並になったものと考えられる。
【発明の効果】
【００１４】
【００１５】
とりわけ短縮された小型アンテナの効率を向上させ短縮されていない大型アンテナと同等の性能に出来ること。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の第１実施の形態に係るアンテナ利得向上機構１を、図１及至図２り説明する。図１は実施例の典型である。導体２、コイル１、導体３は短縮されたダイポールアンテナを構成する。
【００１７】
短縮されたアンテナの輻射インピーダンスは短縮されていないアンテナに比し非常に小さく効率の低下をまねくものである。なぜならコイル２のＱに限りがあるため供給電力のうち多くがコイル１に消費されてしまうからである。
【００１８】
そこで導体４及び５を設置し導体２及び導体４間及び導体３及び導体５にキャパシタンスを形成させるとこの間に電界が生じることになる。さらにコイル５及び６により回路の容量性リアクタンスを相殺させると導体４、コイル５、コイル１、導体１５また導体７、コイル６、コイル１、導体１４導体２とで形成される閉回路に最大電流が流れることになる。
【００１９】
給電用同軸ケーブル１１の外皮又は心線から見た導体１２に印加される位相と導体１６に印加される電圧の位相が一致されるようにコイル５、６のインダクタンスが調整されている。この位相一致が起きるのはダイポール・アンテナの共振周波数と同じ周波数で駆動した場合である。
【００２０】
この機構によりアンテナ輻射インピーダンスが大幅に大きくなり効率が非常に高くなる。実験ではこの利得の向上は２０ｄＢにも達する。ほぼ短縮されていないダイポールアンテナに匹敵する程の利得となる結果を得た。
【００２１】
給電用同軸ケーブル１１より供給された高周波電力は１２のバランに伝達され平衡電力となる。この電力は導体１２、コンデンサ８及び導体１３、コンデンサ９を通して導体４、７へ供給される。更にコイル５、６を介して短縮ダイポール・アンテナの共振コイルへと供給される。
【００２２】
コンデサ８，９は主にコイル５，６による誘導性リアクタンスを相殺するために必要なものである。
【００２３】
このように構成されたアンテナで調整が完全であれば、１１の給電用同軸ケーブルの被覆から見た導体１２での電圧位相と導体１６での電圧位相は一致している。
同様に導体１３での電圧位相と導体１７での電圧位相は一致している。導体１６，１７には導体１２，１３での電圧に比し高い電圧となる。このことからコイル１の中立点である電力供給点には正帰還された高周波電力が供給されることになる。
【００２４】
アンテナエレメント２及び３は通常波長の１／１００から１／２００程度の大きさで薄い銅板等を丸く曲げて作る。電界捕捉導体４及び７も同様である。アンテナの短縮率が大きくなくエレメント長が長い場合には細いアルミニューム・パイプやワイヤでもよい。
【００２５】
アンテナエレメント２から３に至るまで直線上に配列させるのがつくりやすい。これらの支持には塩化ビニール製パイプ等の樹脂製をつかう。
【００２６】
コンデンサ７は高周波電力用コンデンサを使う。マイカコンデンサやチタンコンデンサが適当である。
【００２７】
コイルは直径２ｍｍ程度の太さのエナメル線を捲いた物を使う。
【００２８】
図２は第２実施例である。不平衡型の典型例である。短縮ダイポール・アンテナのエレメント片側３のみの近傍に導体４を設置したものである。この形態はアンテナの垂直設置を容易に可能にすることを目的にしたものである。動作は実施例１と変わらないがアンテナ内部の給電用同軸ケーブルの存在による位相のずれのため完全な調整が困難な場合があり得る。
【００２９】
また給電用同軸ケーブル１１の芯線と被覆側を反対にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施例１を示す構成図
【図２】実施例２を示す構成図
【符号の説明】
【００３１】
１短縮ダイポール・アンテナ用共振コイル
２短縮ダイポール・アンテナ用エレメント
３短縮ダイポール・アンテナ用エレメント
４電界捕捉用導体
５帰還部リアクタンス相殺用コイル
６帰還部リアクタンス相殺用コイル
７電界捕捉用導体
８給電部リアクタンス相殺用コンデンサ
９給電部リアクタンス相殺用コンデンサ
１０バラン
１１給電用同軸ケーブル
１２給電用導体
１３給電用導体
１４短縮ダイポール・アンテナ用ワイヤエレメント
１５短縮ダイポール・アンテナ用ワイヤエレメント
１６短縮ダイポール・アンテナ用給電導体
１７短縮ダイポール・アンテナ用給電導体
１８アンテナ内部用給電同軸ケーブル

【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナの利得向上を目的とする技術に於いて、アンテナ・エレメントより輻射される電界を補足する導体（４）、（７）とコイル（５）、（６）を設置しこのエネルギーの電圧、電流の位相と給電電力の電圧、電流との位相を一致させるように帰還させることにより非常に利得向上を実現出来ることを特徴とする。

【図１】