(57)【要約】【課題】ダイポール給電素子と無給電素子との組み合わせにより、構造を簡素化し、かつ広帯域が望める無給電無指向性アンテナを提供する。【解決手段】ダイポール給電素子と無給電素子とを組み合わせ、前記ダイポール給電素子の給受電部に前記無給電素子を電気的に絶縁して交差させ、前記ダイポール給電素子に前記無給電素子を電磁結合させている。この場合、前記ダイポール給電素子に対する前記無給電素子の長さの比と、前記ダイポール給電素子と前記無給電素子とのなす角度とに基づいて、前記ダイポール給電素子と前記無給電素子とにそれぞれ流れる電流の位相差を調整することが望ましいものである。【選択図】図１
2010154081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイポール給電素子と無給電素子とを組み合わせ、
前記ダイポール給電素子の給受電部に前記無給電素子を電気的に絶縁して交差させ、
前記ダイポール給電素子に前記無給電素子を電磁結合させたことを特徴とする無給電無指向性アンテナ。
【請求項２】
前記ダイポール給電素子に対する前記無給電素子の長さの比と、前記ダイポール給電素子と前記無給電素子とのなす角度とに基づいて、前記ダイポール給電素子と前記無給電素子とにそれぞれ流れる電流の位相差を調整した請求項１に記載の無給電無指向性アンテナ。
【請求項３】
前記ダイポール給電素子の長さを使用波長の１／２波長に設定して請求項１に記載の無給電無指向性アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレビビジョン放送の送受信用アンテナなどに最適な無給電無指向性アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
位相器が不要な無指向性アンテナが特許文献１に開示されている。また、指向性を制御できるアンテナが特許文献２に開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示されたアンテナは、折り返しダイポールを円形に折曲させ、折り返された素子の中央部をコイルで接続して２周波で動作させている。さらに、無給電素子を用い、これをＶＨＦアンテナ素子の先端部の近傍に配置し、前記無給電素子により水平面内での指向性を改善させている。
【０００４】
特許文献２に開示されたアンテナは、２つのアンテナ素子を略Ｖ字状に配置して給電素子を構成し、２つのアンテナ素子のそれぞれの一端に近接するように給電部を設け、１つの給電部から２つのアンテナ素子に給電を行う構成になっている。
【特許文献１】特開平７−２８３６５１号公報
【特許文献２】特開２００６−８６８８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示されたアンテナは、折り返しダイポールを円形に折曲させ、折り返された素子の中央部をコイルで接続して２周波で動作させているため、この構造が複雑になる。また、アンテナ構造が水平方向と垂直方向との２軸方向で構成されているため、その小型化には解決すべき問題が多々ある。
【０００６】
特許文献２に開示されたアンテナは、２つのアンテナ素子を略Ｖ字状に配置して給電素子を構成するため、平面構造とすることは可能であるが、１つの給電部から２つのアンテナ素子にそれぞれ給電を行う構成であるため、所望の放射パターンを得るためには、給電部から２つのアンテナ素子への給電タイミングを配慮しなければならず、その給電に工夫を要する必要がある。
【０００７】
本発明の目的は、ダイポール給電素子と無給電素子との組み合わせにより、構造を簡素化し、かつ広帯域が望める無給電無指向性アンテナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明に係る無給電無指向性アンテナは、ダイポール給電素子と無給電素子とを組み合わせ、前記ダイポール給電素子の給受電部に前記無給電素子を電気的に絶縁して交差させ、前記ダイポール給電素子に前記無給電素子を電磁結合させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ダイポール給電素子と無給電素子との組み合わせにより、構造を簡素化し、かつ広帯域の特性を確保できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
本発明の実施形態に係る無給電無指向性アンテナは図１に示すように基本的な構成として、ダイポール給電素子１と無給電素子２とを組み合わせ、前記ダイポール給電素子１の給受電部３に前記無給電素子２を電気的に絶縁して交差させ、前記ダイポール給電素子１に前記無給電素子２を電磁結合させたことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の実施形態に係る無給電無指向性アンテナにおける前記給受電部３は、送信用アンテナとして作動させる場合にダイポール給電素子１に送信電力を給電し、受信用アンテナとして作動させる場合にダイポール給電素子１で受電した受信電力を受電するものであり、本発明の実施形態に係る無給電無指向性アンテナは送信用アンテナと受信用アンテナとに用いることができるものである。以下の説明では、本発明の実施形態に係る無給電無指向性アンテナを送信用アンテナとして用いる場合について説明する。したがって、給受電部３は、送信電力を給電する給電点として作用する。
【００１３】
具体的に説明すると、ダイポール給電素子１は、使用波長（λ）の１／２波長（λ）の長さをもつ２本の給電素子１ａ，１ｂをその突き合わせ端間を電気的に絶縁して平面上で直線状に配置し、これらの給電素子１ａ，１ｂに給電点３を電気的に接続している。図１に示す実施形態では、給電点３として同軸ケーブル３を用い、その同軸ケーブル３の中心導体３ａを一方の給電素子１ａ、その外皮導体３ｂを他方の給電素子１ｂにそれぞれ電気的に接続している。なお、給電点３として同軸ケーブル３を用いたが、それ以外の給電構造を用いてもよいものである。本発明の実施形態で注目すべき点は、給電素子１ａ，１ｂと給電点３との間に位相器を設けていないことである。
【００１４】
前記無給電素子２には、直線状の導体を用いており、前記無給電素子２は、前記ダイポール給電素子１の給電部３に電気的に絶縁して交差させてある。その交差構造を具体的に説明すると、前記ダイポール給電素子１は、それを構成する２本の給電素子１ａ，１ｂの対峙する端部間が電気的に絶縁されているため、２本の給電素子１ａ，１ｂ間にはスペースＳが存在する。前記スペースＳを利用して、前記無給電素子２をダイポール給電素子１のスペースＳに通して前記ダイポール給電素子１と交差させている。前記無給電素子２を前記ダイポール給電素子１のスペースＳ内に通す際に、前記無給電素子２を前記ダイポール給電素子１に対して電気的に絶縁している。
【００１５】
そして、前記ダイポール給電素子１に給電点３から給電を行うことにより、前記無給電素子１に前記無給電素子２を電磁結合させている。
【００１６】
また、前記ダイポール給電素子１の長さに対する前記無給電素子２の長さの比と、前記ダイポール給電素子１と前記無給電素子２とのなす角度θとに基づいて、前記ダイポール給電素子１と前記無給電素子２とにそれぞれ流れる電流の位相差を調整している。シミュレーションした結果では、前記ダイポール給電素子１と前記無給電素子２とのなす角度θを４０〜６０度の範囲に設定することが最も望ましいものであり、この範囲を逸脱した場合でも、実用目的によっては特に問題がないことを確かめている。また、前記ダイポール給電素子１の長さをＬ１、前記無給電素子２の長さをＬ２とした場合、前記ダイポール給電素子１の長さＬ１に対する前記無給電素子２の長さＬ２の比は、９５％程度に設定することが最も望ましいものであり、この範囲を逸脱しても、実用目的によっては特に問題がないことを確かめている。また、前記ダイポール給電素子１の長さＬ１と前記無給電素子２の長さＬ２との関係は、Ｌ２＜Ｌ１の関係に設定する。
【００１７】
本発明の実施形態において、給電点３からダイポール給電素子１に給電を行うと、ダイポール給電素子１と無給電素子２とが電磁結合し、ダイポール給電素子１に流れる電流によって発生する電界が、ダイポール給電素子１の給電素子１ａ→無給電素子２→ダイポール給電素子１の給電素子１ｂ→無給電素子２の順に回転するため、Ｘ−Ｙ面上で無指向性の放射パターンを示すこととなる。
【００１８】
次に、前記ダイポール給電素子１の長さＬ１に対する前記無給電素子２の長さＬ２の比と、前記ダイポール給電素子１と前記無給電素子２とのなす角度θとに基づいて、前記ダイポール給電素子１と前記無給電素子２とにそれぞれ流れる電流の位相差を調整することについてシミュレーションした結果について説明する。なお、図２〜図４では、前記ダイポール給電素子１と前記無給電素子２とのなす角度θを５４°に固定して、前記ダイポール給電素子１の長さＬ１に対する前記無給電素子２の長さＬ２の比を変化させた場合についてシミュレーションしているが、前記ダイポール給電素子１と前記無給電素子２とのなす角度θを４０〜６０の範囲内に設定して、前記ダイポール給電素子１の長さＬ１に対する前記無給電素子２の長さＬ２の比を変化させてシミュレーションした場合でも、同様の傾向を示していることを確かめている。
【００１９】
図２は、前記ダイポール給電素子１と前記無給電素子２とのなす角度θを５４°に固定して、前記ダイポール給電素子１の長さＬ１に対する前記無給電素子２の長さＬ２の比を０．９２に設定してシミュレーションした場合での放射パターンを示している。
【００２０】
図２から明らかなように、ダイポール給電素子１と無給電素子２とを配置した平面、すなわちＸ−Ｙ面上で略角丸四角形状の放射パターンとなっており、Ｘ−Ｙ面上で無指向性であることが分かる。
【００２１】
図３は、前記ダイポール給電素子１と前記無給電素子２とのなす角度θを５４°に固定して、前記ダイポール給電素子１の長さＬ１に対する前記無給電素子２の長さＬ２の比を０．９４に設定してシミュレーションした場合での放射パターンを示している。
【００２２】
図３から明らかなように、ダイポール給電素子１と無給電素子２とを配置した平面、すなわちＸ−Ｙ面上で略角丸四角形状状の放射パターンとなっており、Ｘ−Ｙ面上で無指向性であることが分かる。図３に示す放射パターンは図２に示す放射パターンと同様の傾向を示している。
【００２３】
図４は、前記ダイポール給電素子１と前記無給電素子２とのなす角度θを５４°に固定して、前記ダイポール給電素子１の長さＬ１に対する前記無給電素子２の長さＬ２の比を０．９６に設定してシミュレーションした場合での放射パターンを示している。
【００２４】
図５から明らかなように、ダイポール給電素子１と無給電素子２とを配置した平面、すなわちＸ−Ｙ面上で略角丸四角形状状の放射パターンとなっており、Ｘ−Ｙ面上で無指向性であることが分かる。図４に示す放射パターンは図２に示す放射パターンと同様の傾向を示している。
【００２５】
以上に示したシミュレーションの結果から明らかなように、本発明の実施形態に係る無給電無指向性アンテナは、アンテナとして作動することが明らかであり、前記ダイポール給電素子１の長さに対する前記無給電素子２の長さの比と、前記ダイポール給電素子１と前記無給電素子２とのなす角度θとに基づいて、前記ダイポール給電素子１と前記無給電素子２とにそれぞれ流れる電流の位相差を調整することが可能であることが分かった。
【００２６】
以上のように本発明の実施形態によれば、ダイポール給電素子と無給電素子との組み合わせにより、構造を簡素化し、かつ広帯域の特性を確保できるものである。
【００２７】
さらに、本発明の実施形態によれば、ダイポール給電素子の長さに対する無給電素子の長さの比と、ダイポール給電素子と無給電素子とのなす角度とに基づいて、前記ダイポール給電素子と前記無給電素子とにそれぞれ流れる電流の位相差を調整することができるものである。さらに、ダイポール給電素子と無給電素子とを平面上に配置しているため、その平面に対する高さ方向の寸法を極めて小さくすることができる。
【００２８】
さらに、平面に対する高さ方向での寸法を極めて小さくすることができるため、本発明の実施形態に係る複数のアンテナを平面に対する高さ方向に重ねたとしても、その高さ方向の寸法を必要以上に拡大することはないばかりでなく、その高さ方向に複数のアンテナを積み重ねることにより、その高さ方向での指向性を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明によれば、例えばテレビジョン放送の送信アンテナ或いは受信用アンテナなどに応用することができ、ダイポールアンテナの利点をさらに増加させることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係る無給電無指向性アンテナを示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る無給電無指向性アンテナにおいて、ダイポール給電素子と無給電素子とのなす角度とその長さの比との関係をシミュレーションした特性図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る無給電無指向性アンテナにおいて、ダイポール給電素子と無給電素子とのなす角度とその長さの比との関係をシミュレーションした特性図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る無給電無指向性アンテナにおいて、ダイポール給電素子と無給電素子とのなす角度とその長さの比との関係をシミュレーションした特性図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  ダイポール給電素子
２  無給電素子
３  給受電部
【図１】
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【図２】
2010154081.tif 000004
【図３】
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【図４】
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