WO1990001814A1 - Active antenna - Google Patents

Description

明 糸田 書

ァクティ ブァンテナ

技術分野

この発明はァクティ ブアンテナ、 特に直流に近い V L F帯から衛 星放送や衛星通信の S H F ( F M、 テレビ、 ラジオ、 アマ無線、 船 舶ゃ航空機無線、 自動車等の移動無線、 8 3ゃじ 3 ) に至る広範囲 な用途に適用できる、 小型で超高感度のァクティ プアンテナに関す る o 背景技術

従来線状アンテナをはじめ種々のものが知られている。 これら受 信アンテナには何れも動作ィ ンピーダンス R。が存在し、 従ってこ の R。に等しい特性ィンピ一ダンス R。のフィ 一ダ一を接続して受信 電波を受信機に導いている。

然しながら、 この動作イ ンピーダンス R。の実数部は、 それ自身 熱雑音源でもあるので、 この熱雑音を上回るだけの受信電界強度が なければ受信信号は、 この熱雑音に埋れてしまい幾ら後段で増幅し ても受信信号は得られない。 こ ゝに最小受信電界強度の限界が存在 した。

この発明は、 前記最小受信電界強度の限界を除き、 原理的に幾ら 微弱な電波でも受信可能な小型で比較的広帯域なァクティ ブアンテ ナを提供することを目的とする。 発明の開示

この発明のアクティ ブアンテナは、 電波受信部を形成する集中定 数素子と、 入力端子を前記集中定数素子の両端に直接若しく は受信 周波数の波長に対して極めて短いリ一 ドを介して接続し、 出力端子 を受信機と接続する高入カイ ンピ一ダンス増幅器とより成るように 構成してある。 このことにより、 小型で超高感度のァクティ ブアン テナを得ることができる。 すなわち、 この発明のアクティ ブアンテ ナを用いれば、 例えばアンプ利得 2 0 d Bで東京都港区赤坂のビル 内で、 F M横浜局の F Mを良好に受信できたが、 1 .5 μ Υの受信感 度の従来チューナーと 1 mのダイポールァンテナを用いたものでは 受信できなかった。 同じく この発明のァクティブアンテナでは、 同 ピル内で多摩テレビ局のテレビが受信できたが、 3 2素子でゲイン 1 6 d Bの U H Fの受信用アンテナでは受信不能であった。

またこの発明のァクティブアンテナでは、 電波の受信に際し、 ァ ンテナの素子には受信電流を流していないので 2次輻射の妨害を生 じない。 すなわち従来のアンテナではァンテナ素子に電流が流れて 空間の電波のエネルギー損失を生じ、 従って隣接する室内の電波を なくすので、 この隣接する室内のアンテナの電波受信を不可能とす るおそれがあるが、 この発明のアクティブアンテナでは、 アンテナ 素子に電流が流れず、 空間から電波を受信機に引き込まないので隣 接する室内のァンテナの受信を不可能とするおそれはない。

この発明のアクティブアンテナでは、 B S受信等でも、 パラボラ ァンテナが不要となり、 ノイズフィギユアの良い高増幅率のァンプ を開発すれば、 大口径のパラボラアンテナの類は、 これで置換でき る。 勿論、 この発明のアクティブアンテナに、 パラボラアンテナを 付ければ一層高感度になりより小さな口径のもので済む。

この発明のアクティ ブアンテナは、 比較的広帯域である。 すなわ ち、 従来のアンテナでは、 T V受信に際しビル反射等で多重ゴ一ス トを生じ、 都市難視が問題となっていたが、 この発明のアクティブ アンテナによると、 例えば室内においても直径 2 O cmの球状の空間 にゴ一ス トのないスポッ 卜が多数あることが分った。 すなわち従来 のテレビアンテナでは不可能な T V受信の都巿難視の問題が解決で きる。 図面の簡単な説明 第 1図はこの発明のアクティ ブアンテナの説明図、 第 2図、 第 3 図は夫々その増幅器の回路図、 第 4図は増幅器の他の実施例の説明 図、 第 5図はその等価回路図、 第 6図〜第 9図は夫々この発明のァ クティブァンテナの他の実施例の説明図である。 発明を実施するための最良の形態

この発明をより詳細に説明するために、 添付の図面に従ってこれ を説明する。

一般にコンデンサーゃコイルが理想的で抵抗分を有しないとする と、 増幅器を除くァンテナ系の集中定数素子のィンピ一ダンスの実 数部は、 零で熱雑音源は存在しない。 又増幅器の入力インピーダン スによる熱雑音は、 高周波領域においてはキャパシタンスにより、 低周波領域においては、 ィンダク夕ンスにより短絡され出力には現 れない。 すなわち、 アンテナ系の前記熱雑音を零とした状態で電波 を受信することができ、 増幅器の増幅度を上げることにより、 幾ら でも微弱な電波の受信ができる。 この集中定数素子としては、 直線 状の導体も考えることもできる。

この発明においては、 第 1図に示すように集中定数素子として受 信周波数の波長より十分短い長さ、 例えば数 cmの長さの直線導体ァ ンテナ素子 1を用い、 このアンテナ素子 1の両端を直接又は受信周 波数の波長に対して極めて短い長さのリード 2を介して高入カイン ピーダンス増幅器 3の入力端子 3 a、 3 bに接続し、 この増幅器 3の 出力端子 4を受信機 （図示せず） に接続せしめる。

この発明のァクティブアンテナは、 上記のような構成であるから 長さの短いアンテナ素子 1及びリ一ド 2に生ずる抵抗分は殆ど零に 近く、 すなわち熱雑音が極めて少なく、 従って極めて微弱な電波を も雑音の埋れることなく受信できる。

尚第 2図はこの発明のァクティブアンテナに用いる高入カインピ —ダンス増幅器 3として考えられる増幅器の回路図を示し、 5はト ランジスタ、 6は同軸ケーブルである。 尚このような増幅器では、 同軸ケーブル 6の外被がアース及び入力端子の一方 3 aを介してァ ンテナ素子 1の一端に接続され、 ダイポールアンテナを構成するよ うになり、 同軸ケーブル 6の位置が変る毎にアンテナによる電波受 信状態が変る等の不都合を生ずる。

従ってこの発明のアクティ ブアンテナに用いる好ましい増幅器と しては、 第 3図に示すように 2個のトランジスタ 5 a、 5 bを用いた 差動増幅器を考えることができる。 尚 7は定電流源である。

この増幅器を用いれば、 増幅器のアースラインゃ同軸ケーブルの 外被等がアンテナ素子から完全に分離されるため、 前記のようにダ イポールァンテナとなることを阻止できる。

第 4図はアンテナ素子 1と第 2図の増幅器 3との間をシールド板 8によって遮断した例を示し、 この例においては、 シールド板のミ ラー効果によって、 その等価回路は第 5図に示すようになり、 第 3 図の例と同様の効果が得られる。

第 6図はこの発明のァクティブアンテナを長さ数 mの電波吸収体、 例えばフェライ トの筒 9内の一端に配置し、 他端より電波を導く よ うにした例を示し、 この例によれば、 その指向性を著しく向上する ことができる。

第 7図はこの発明のァクティブアンテナにおけるアンテナ素子 1 として、 例えば 8 cm角の 2枚の導体板 1 a、 1 bを互に 1 O cm離間 して配置してコンデンサ状としたものを用いた例を示し、 第 8図に 示すように線状導体を、 例えば 1 0回巻いて直径及び長さが数 cmの コイル状としたものを用いてもよく、 更に第 9図に示すように前記 コンデンサ状のものとコイル状のものを直列接続したものを用いて も良い。

尚、 増幅器の入力が容量性 （C ) のときは、 高い周波数で入カイ ンピーダンスが低下するが、 その増幅器の入力端子に並列にィ ンダ クタンス （L ) を挿入し、 並列共振作用によって容量 （C ) を打ち 消して高入カインピ一ダンス化を実現することができる。 産業上の利用可能性

以上のように、 この発明にかかるアクティ ブアンテナは、 特に直 流に近い V L F帯から衛星放送や衛星通信の S H F ( F M、 テレビ、 ラジオ、 アマ無線、 船舶や航空機無線、 自動車等の移動無線、 B S や C S ) に至る広範囲な用途に適用できる、 原理的に幾ら微弱な電 波でも受信可能な小型で比較的広帯域で超高感度のァクティ ブアン テナとして用いるのに適している。

Claims

請求の範囲

1 . 電波の受信部を形成する集中定数素子と、 入力端子を前記集中 定数素子の両端に直接若しくは受信周波数の波長に対して極めて短 いリードを介して接続し出力端子を受信機と接続する高入カインピ —ダンス増幅器とよりなるアクティ ブアンテナ。

2 . 前記集中定数素子が受信周波数の波長に対し十分短い直線状の 導体である請求項 1記載のァクティブアンテナ。

3 . 前記集中定数素子が間隔を置いて互に対向配置した 2枚の導体 板より成る請求項 1記載のァクティブアンテナ。

4 . 前記集中定数素子が受信周波数の波長に対し十分小さい直径で 長さの短いコイル状の導体である請求項 1記載のァクティブアンテ ナ。

5 . 前記集中定数素子が間隔を置いて互に対向配置した 2枚の導体 板の一方に受信周波数の波長に対して十分小さい直径で長さの短い コィル状導体の一端を接続して形成されている請求項 1記載のァク ティ プアンテナ。