(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電部と連結される放射器と、前記放射器よりも短い複数の導波器と、前記放射器よりも長い反射器とがアンテナ支持棒により支持されたＵＨＦ帯向けアンテナ装置であって、前記導波器、前記放射器及び前記反射器のうち少なくとも前記導波器は、
矩形状に形成され、電波の到来方向に開口面が向けられる導電性枠体と、
前記導電性枠体の一方の長辺部の中央から他方の長辺部の中央に亘って設けられた第１の導電性仕切部と、
前記導電性枠体の一方の短辺部と前記第１の導電性仕切部との間の位置において、前記一方の長辺部から前記他方の長辺部に亘って設けられた第２の導電性仕切部と、
前記導電性枠体の他方の短辺部と前記第１の導電性仕切部との間の位置において、前記一方の長辺部から前記他方の長辺部に亘って設けられた第３の導電性仕切部とを備え、
前記導電性枠体と前記第１〜第３の導電性仕切部とによって４つのループが構成されることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記一方の短辺部及び前記第２の導電性仕切部の間隔は、前記第１の導電性仕切部及び前記第２の導電性仕切部の間隔よりも狭く、
前記他方の短辺部及び前記第３の導電性仕切部の間隔は、前記第１の導電性仕切部及び前記第３の導電性仕切部の間隔よりも狭いことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記導波器は、前記放射器から遠ざかるほど前記導電性枠体の長辺部及び短辺部が短くなるよう構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記導波器、前記放射器及び前記反射器のそれぞれは、前記導電性枠体と前記第１〜第３の導電性仕切部とによって構成されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記給電部は、前記放射器の前記第１の導電性仕切部に連結されることを特徴とする請求項４に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記導波器、前記放射器及び前記反射器のそれぞれの前記第１の導電性仕切部は、前記アンテナ支持棒に取り付けられることを特徴とする請求項４又は５に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記一方の短辺部、前記他方の短辺部、及び前記第１〜第３の導電性仕切部のそれぞれは、垂直方向に沿って配置され、
前記一方の長辺部及び前記他方の長辺部のそれぞれは、水平方向に沿って配置されることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＵＨＦ帯向けに使用されるアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＵＨＦ帯の電波を受信するアンテナ装置として、八木式アンテナ（八木−宇田アンテナ）が広く用いられている。
【０００３】
八木式アンテナは、給電部と連結される放射器と、放射器よりも短い複数の導波器と、放射器よりも長い反射器と、導波器、放射器及び反射器を支持するアンテナ支持棒とを有する。導波器、放射器及び反射器のそれぞれは、通常、線状のアンテナ素子により構成される。
【０００４】
八木式アンテナは、導波器の数が多いほど良好な特性が得られることが知られているが、導波器の数が多いほどアンテナ全体のサイズが大きくなり、アンテナ設置時等における容易性及び安全性の点で問題がある。
【０００５】
このような状況に鑑みて、各導波器及び放射器のそれぞれを環状のアンテナ素子により構成することで、特性の低下を抑制しつつ、八木式アンテナを小型化するアンテナ構造が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１３６１９１号公報（第３図、第５図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のアンテナ構造のように、各導波器及び放射器のそれぞれを環状のアンテナ素子により構成するのみでは、特性を十分に改善できない問題があった。
【０００８】
さらに、特許文献１に記載の導波器では、アンテナ支持棒を挟んで２つのループ状部材が互いに離間して配置されており、導波器の小型化を図る点において改善の余地がある。
【０００９】
そこで、本発明は、ＵＨＦ帯向けのアンテナ装置であって、特性が改善され、且つ小型化が図られたアンテナ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、給電部（給電部１７０）と連結される放射器（放射器１２０）と、前記放射器よりも短い複数の導波器（導波器１１０）と、前記放射器よりも長い反射器（反射器１３０）とがアンテナ支持棒（アンテナ支持棒１５０）により支持されたＵＨＦ帯向けアンテナ装置（アンテナ装置１００）であって、前記導波器、前記放射器及び前記反射器のうち少なくとも前記導波器は、矩形状に形成され、電波の到来方向（Ｄ４方向）に開口面が向けられる導電性枠体（導電性枠体１１１）と、前記導電性枠体の一方の長辺部（長辺部１１１ａ）の中央から他方の長辺部（長辺部１１１ｂ）の中央に亘って設けられた第１の導電性仕切部（導電性仕切部１１２）と、前記導電性枠体の一方の短辺部（短辺部１１１ｃ）と前記第１の導電性仕切部との間の位置において、前記一方の長辺部から前記他方の長辺部に亘って設けられた第２の導電性仕切部（導電性仕切部１１３）と、前記導電性枠体の他方の短辺部（短辺部１１１ｄ）と前記第１の導電性仕切部との間の位置において、前記一方の長辺部から前記他方の長辺部に亘って設けられた第３の導電性仕切部（導電性仕切部１１４）とを備え、前記導電性枠体と前記第１〜第３の導電性仕切部とによって４つのループが構成されることを要旨とする。
【００１１】
このような構成によれば、導電性枠体と第１〜第３の導電性仕切部とによって４つのループが構成されるため、到来する電波を効率的に受信でき、特性を改善することができる。具体的には、内側の２つのループはループアンテナとして動作し、ループの一方の長い辺（長辺部）から他方の長い辺（長辺部）に向かって電気力線が発生する。外側の２つのループも広いループと同じ向きに電気力線が発生するので、電波を強めるのに寄与しているが、インピーダンス・マッチング（整合）の役割も担っている。
【００１２】
また、４つのループそれぞれの間隔を最小限にすることができ、小型化を図ることができる。
【００１３】
したがって、本発明によれば、ＵＨＦ帯向けのアンテナ装置であって、特性が改善され、且つ小型化が図られたアンテナ装置を提供できる。
【００１４】
本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記一方の短辺部及び前記第２の導電性仕切部の間隔（間隔Ｗ１１）は、前記第１の導電性仕切部及び前記第２の導電性仕切部の間隔（間隔Ｗ１２）よりも狭く、前記他方の短辺部及び前記第３の導電性仕切部の間隔（間隔Ｗ１３）は、前記第１の導電性仕切部及び前記第３の導電性仕切部の間隔（間隔Ｗ１４）よりも狭いことを要旨とする。
【００１５】
このような構成によれば、４つのループのうち外側の２つのループが内側の２つのループよりも狭くなる。内側の広い２つのループはループアンテナとして動作し、ループの一方の長い辺（長辺部）から他方の長い辺（長辺部）に向かって電気力線が発生する。外側の狭いループも広いループと同じ向きに電気力線が発生するので、電波を強めるのに寄与しているが、外側の狭いループはインピーダンス・マッチング（整合）の役割も担っている。
【００１６】
本発明の第３の特徴は、本発明の第１又は第２の特徴に係り、前記導波器は、前記放射器から遠ざかるほど前記導電性枠体の長辺部及び短辺部が短くなるよう構成されることを要旨とする。
【００１７】
このような特徴によれば、放射器から遠ざかるほど導電性枠体の長辺部及び短辺部が短くなるように導波器を構成することで、より指向性の強い（利得が大きい）アンテナとして動作させることができる。したがって、アンテナ装置の特性を更に改善することができる。
【００１８】
本発明の第４の特徴は、本発明の第１〜第３の何れかの特徴に係り、前記導波器、前記放射器及び前記反射器のそれぞれは、前記導電性枠体と前記第１〜第３の導電性仕切部とによって構成されることを要旨とする。
【００１９】
このような構成によれば、導波器だけでなく、放射器及び反射器のそれぞれにおいても４つのループが構成されるため、到来する電波をさらに効率的に受信でき、特性を改善することができる。また、放射器及び反射器についても小型化を図ることができるため、アンテナ装置全体を小型化することができる。
【００２０】
本発明の第５の特徴は、本発明の第４の特徴に係り、前記給電部は、前記放射器の前記第１の導電性仕切部に連結されることを要旨とする。
【００２１】
このような構成によれば、放射器の第１の導電性仕切部に給電部を設けることで、放射器の第１の導電性仕切部を有効利用することができる。
【００２２】
本発明の第６の特徴は、本発明の第４又は第５の特徴に係り、前記導波器、前記放射器及び前記反射器のそれぞれの前記第１の導電性仕切部は、前記アンテナ支持棒に取り付けられることを要旨とする。
【００２３】
このような構成によれば、導波器、放射器及び反射器のそれぞれの第１の導電性仕切部をアンテナ支持棒への取り付け用に利用することで、導波器、放射器及び反射器のそれぞれの第１の導電性仕切部を有効利用し、アンテナ装置の小型化に寄与することができる。
【００２４】
本発明の第７の特徴は、本発明の第１〜第６の何れかの特徴に係り、前記一方の短辺部、前記他方の短辺部、及び前記第１〜第３の導電性仕切部のそれぞれは、垂直方向に沿って配置されることを要旨とする。
【００２５】
このような構成によれば、一方の短辺部、他方の短辺部、及び第１〜第３の導電性仕切部によって、垂直方向に対応する受信部分が５つ構成されるため、垂直偏波（Ｖ偏波）を良好に受信できる。また、垂直偏波の偏波面が傾いた状態で到来する電波についても、水平方向に沿って配置される２つの長辺部分により良好に受信できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、ＵＨＦ帯向けのアンテナ装置であって、特性が改善され、且つ小型化が図られたアンテナ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の本実施形態に係るアンテナ装置の斜視図である。
【図２】本発明の本実施形態に係る導波器の拡大斜視図である。
【図３】図３（ａ）は本発明の本実施形態に係るアンテナ装置の平面図であり、図３（ｂ）は本発明の本実施形態に係るアンテナ装置の側面図である。
【図４】本発明の本実施形態に係るアンテナ装置の正面図である。
【図５】本発明の本実施形態に係るアンテナ装置のＥ面での指向性パターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
次に、図面を参照して、本発明の実施形態に係るアンテナ装置を説明する。以下の実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００２９】
図１は本実施形態に係るアンテナ装置１００の斜視図である。アンテナ装置１００は、例えば、テレビジョン放送用の無線中継伝送装置（FPU; Field Pickup Unit）に適用される。アンテナ装置１００は、ＵＨＦ帯、具体的には、８００ＭＨｚ帯（７７０ＭＨｚ〜８０６ＭＨｚ）の電波を受信する。本実施形態では、アンテナ装置１００は、垂直偏波（Ｖ偏波）を受信するよう構成されている。
【００３０】
図１に示すように、アンテナ装置１００は、給電部１７０と連結される放射器１２０と、放射器１２０よりも短い複数の導波器１１０（導波器１１０ａ〜１１０ｈ）と、放射器１２０よりも長い反射器１３０とがアンテナ支持棒１５０により支持されたＵＨＦ帯向けアンテナ装置１００である。このように、アンテナ装置１００の基本構成は、八木式アンテナ（八木−宇田アンテナ）と同様である。
【００３１】
アンテナ支持棒１５０は、角柱状に形成されており、非導電性の取り付け用部材１６０を介して支柱２００に取り付けられる。具体的には、アンテナ装置１００は、略水平な状態で、導波器１１０側が電波の到来方向Ｄ４に向けられる。
【００３２】
導波器１１０ａは、導電性枠体１１１（長辺部１１１ａ、長辺部１１１ｂ、短辺部１１１ｃ、短辺部１１１ｄ）、第１の導電性仕切部１１２、第２の導電性仕切部１１３、及び第３の導電性仕切部１１４を有する。
【００３３】
導電性枠体１１１は、矩形状に形成され、電波の到来方向Ｄ４に開口面が向けられる。導電性枠体１１１は、長辺部１１１ａ、長辺部１１１ｂ、短辺部１１１ｃ及び短辺部１１１ｄからなる。長辺部１１１ａ及び長辺部１１１ｂは、水平方向に配置される。短辺部１１１ｃ及び短辺部１１１ｄは、垂直方向に配置される。
【００３４】
なお、以下において、水平方向であって長辺部１１１ａ及び長辺部１１１ｂに沿う方向を「幅方向Ｄ１」と称し、水平方向であってアンテナ支持棒１５０に沿う方向を「長さ方向」と称し、垂直方向であって短辺部１１１ｃ及び短辺部１１１ｄに沿う方向を「高さ方向Ｄ３」と称する。
【００３５】
第１の導電性仕切部１１２は、一方の長辺部１１１ａの中央から他方の長辺部１１１ｂの中央に亘って設けられる。第１の導電性仕切部１１２は、非導電性の取り付け用部材１１５を介してアンテナ支持棒１５０に取り付けられる。
【００３６】
第２の導電性仕切部１１３は、導電性枠体１１１の一方の短辺部１１１ｃと第１の導電性仕切部１１２との間の位置において、一方の長辺部１１１ａから他方の長辺部１１１ｂに亘って設けられる。
【００３７】
第３の導電性仕切部１１４は、導電性枠体１１１の他方の短辺部１１１ｄと第１の導電性仕切部１１２との間の位置において、一方の長辺部１１１ａから他方の長辺部１１１ｂに亘って設けられる。
【００３８】
このようにして、導電性枠体１１１と第１〜第３の導電性仕切部１１２〜１１４とによって４つのループが構成される。具体的には、長辺部１１１ａ、長辺部１１１ｂ、短辺部１１１ｃ、第２の導電性仕切部１１３によって１つ目のループが構成される。長辺部１１１ａ、長辺部１１１ｂ、第１の導電性仕切部１１２、第２の導電性仕切部１１３によって２つ目のループが構成される。長辺部１１１ａ、長辺部１１１ｂ、第１の導電性仕切部１１２、第３の導電性仕切部１１４によって３つ目のループが構成される。長辺部１１１ａ、長辺部１１１ｂ、短辺部１１１ｄ、第３の導電性仕切部１１４によって４つ目のループが構成される。
【００３９】
図２は、導波器１１０ａの拡大斜視図である。図２に示すように、導電性枠体１１１と第１〜第３の導電性仕切部１１２〜１１４とは板状の導電材を折り曲げて形成されている。長辺部１１１ａ、短辺部１１１ｃ及び短辺部１１１ｄは一体に構成されている。短辺部１１１ｃ及び短辺部１１１ｄのそれぞれの下端部は、ネジ１１６ｄ及び１１６ｇにより長辺部１１１ｂと連結されている。
【００４０】
第１の導電性仕切部１１２の上端部はネジ１１６ｂにより長辺部１１１ａと連結され、下端部はネジ（不図示）により長辺部１１１ｂと連結される。第２の導電性仕切部１１３の上端部はネジ１１６ａにより長辺部１１１ａと連結され、下端部はネジ１１６ｅにより長辺部１１１ｂと連結される。第３の導電性仕切部１１４の上端部はネジ１１６ｃにより長辺部１１１ａと連結され、下端部はネジ１１６ｆにより長辺部１１１ｂと連結される。
【００４１】
第１の導電性仕切部１１２は、非導電性の取り付け用部材１１５を介してアンテナ支持棒１５０に取り付けられる。具体的には、第１の導電性仕切部１１２に固定された取り付け用部材１１５が、アンテナ支持棒１５０に挿通されるボルト１１７により、アンテナ支持棒１５０に取り付けられる。
【００４２】
図１に示すように、他の導波器１１０ｂ〜１１０ｈも導波器１１０ａと同様に構成されている。また、放射器１２０及び反射器１３０は、各導波器１１０と同様に構成されている。
【００４３】
なお、放射器１２０は、導電性枠体１２１（長辺部１２１ａ、長辺部１２１ｂ、短辺部１２１ｃ、短辺部１２１ｄ）、第１の導電性仕切部１２２、第２の導電性仕切部１２３、及び第３の導電性仕切部１２４を有する。導電性枠体１２１と第１〜第３の導電性仕切部１２２〜１２４とによって４つのループが構成される。放射器１２０の第１の導電性仕切部１２２は、給電部１７０に連結される。
【００４４】
反射器１３０は、導電性枠体１３１（長辺部１３１ａ、長辺部１３１ｂ、短辺部１３１ｃ、短辺部１３１ｄ）、第１の導電性仕切部１３２、第２の導電性仕切部１３３、及び第３の導電性仕切部１３４を有する。導電性枠体１３１と第１〜第３の導電性仕切部１３２〜１３４とによって４つのループが構成される。
【００４５】
図３（ａ）はアンテナ装置１００の平面図であり、図３（ｂ）はアンテナ装置１００の側面図である。図４はアンテナ装置１００の正面図である。
【００４６】
図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、アンテナ装置１００の長さ（Ｄ２方向）は、１１３９ｍｍ程度であり、アンテナ装置１００の最大の幅（Ｄ１方向）は、３９７ｍｍ程度である。図４に示すように、アンテナ装置１００の最大の厚さ（Ｄ３方向）は、７０ｍｍ程度である。
【００４７】
本実施形態では、アンテナ装置１００の厚さ（すなわち、短辺部の長さ）は、０．１７λ（約λ／６）程度である。ここでλは、アンテナ装置１００が受信すべき電波に対応する波長を意味する。
【００４８】
放射器１１０間の間隔（Ｄ２方向）、放射器１１０と放射器１２０との間隔（Ｄ２方向）、放射器１２０と反射器１３０との間隔（Ｄ２方向）は、λ／４程度である。
【００４９】
また、図３（ａ）に示すように、各ループの幅（Ｄ１方向）は、０．１３〜０．１５λ程度である。本実施形態では、図３に示すように、導波器１１０ａにおいて、一方の短辺部１１１ｃ及び第２の導電性仕切部１１３の間隔Ｗ１１は、第１の導電性仕切部１１２及び第２の導電性仕切部１１３の間隔Ｗ１２よりも狭い。他方の短辺部１１１ｄ及び第３の導電性仕切部１１４の間隔Ｗ１３は、第１の導電性仕切部１１２及び第３の導電性仕切部１１４の間隔Ｗ１４よりも狭い。
【００５０】
なお、導波器１１０、放射器１２０、反射器１３０のそれぞれの幅（Ｄ１方向）は、１λを基準として設計されている。間隔Ｗ１１，Ｗ１３の長さ、及び間隔Ｗ１２，Ｗ１４の長さは、１／６〜１／１０λを基準としている。
【００５１】
図３及び図４に示すように、導波器１１０は、放射器１２０から遠ざかるほど、すなわち、電波の到来方向に向かうほど、導電性枠体１１１の長辺部及び短辺部が短くなるよう構成される。
【００５２】
図５は、アンテナ装置１００のＥ面での指向性パターンを示す図である。本実施形態では、反射波等の影響で電波の到来方向が変動する場合に対応可能なように、通常の八木式アンテナよりも半値角が広めに設定されている。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態によれば、導電性枠体１１１と第１〜第３の導電性仕切部１１２〜１１４とによって４つのループが構成されるため、到来する電波を効率的に受信でき、特性を改善することができる。また、４つのループそれぞれの間隔を最小限にすることができ、アンテナ装置１００の小型化を図ることができる。
【００５４】
本実施形態では、導波器１１０だけでなく、放射器１２０及び放射器１３０のそれぞれにおいても４つのループが構成されるため、到来する電波をさらに効率的に受信でき、特性を改善することができる。また、放射器１２０及び放射器１３０についても小型化を図ることができるため、アンテナ装置１００全体を小型化することができる。
【００５５】
特に、本実施形態に係るアンテナ装置１００は、既存のアンテナに比べ電波の受信電力が変動する場合や偏波面の傾きが大きい場合や受信電力が小さい場合でも、復調及び復号時のビット誤り率（ＢＥＲ）を改善することができる。
【００５６】
本実施形態では、導波器１１０、放射器１２０、放射器１３０のそれぞれにおいて、垂直方向の受信部分が５つ構成されるため、垂直偏波（Ｖ偏波）を良好に受信できる。また、導波器１１０、放射器１２０、放射器１３０のそれぞれにおいて、水平方向の受信部分が２つ構成されるため、垂直偏波の偏波面が傾いた状態で到来する場合であっても良好に受信できる。
【００５７】
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
【００５８】
例えば、上述した実施形態では、アンテナ装置１００が８００ＭＨｚ帯（７７０ＭＨｚ〜８０６ＭＨｚ）の電波を受信すると説明したが、４６０ＭＨｚ等、他のＵＨＦ帯に応用可能である。
【００５９】
上述した実施形態では、導波器１１０、放射器１２０及び放射器１３０のそれぞれが４つのループを構成していたが、導波器１１０のみが４つのループを構成する形態としてもよい。アンテナ装置１００全体のサイズにおいて導波器１１０が占めるサイズの割合が大きいため、導波器１１０を小型化すればアンテナ装置１００全体のサイズを大幅に小型化できる。
【００６０】
なお、本発明に係るアンテナ装置は、受信専用に使用する場合に限らず、送信用に使用してもよい。
【００６１】
このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【符号の説明】
【００６２】
１００…アンテナ装置、１１０…導波器、１１１…導電性枠体、１１１ａ，１１１ｂ…長辺部、１１１ｃ，１１１ｄ…短辺部、１１２…第１の導電性仕切部、１１３…第２の導電性仕切部、１１４…第３の導電性仕切部、１１５…取り付け用部材、１１６…ネジ、１１７…ボルト、１２０…放射器、１２１…導電性枠体、１２１ａ，１２１ｂ…長辺部、１２１ｃ，１２１ｄ…短辺部、１２２…第１の導電性仕切部、１２３…第２の導電性仕切部、１２４…第３の導電性仕切部、１３０…反射器、１３０…放射器、１３１…導電性枠体、１３１ａ，１３１ｂ…長辺部、１３１ｃ，１３１ｄ…短辺部、１３２…第１の導電性仕切部、１３３…第２の導電性仕切部、１３４…第３の導電性仕切部、１５０…アンテナ支持棒、１６０…取り付け用部材、１７０…給電部、２００…支柱
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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