(57)【要約】【課題】アンテナを室内に設置して放送波を受信する場合、回路構成及び制御の簡易化を図り、受信性能を向上できる室内ダイバーシチ受信装置を提供する。【解決手段】各ブランチ２０ａ〜２０ｎは、室内に配置した無指向性アンテナ２１の受信信号をウェイト回路２２にてウェイトを掛ける。ウェイト回路２２は、信号振幅についてはオン／オフのみで振幅ウェイトを掛け、信号位相については正相／逆相のみで位相ウェイトを掛け、３通りの離散的なウェイト量とする。室内は、電場環境がマルチパスであり、受信点に対してパスの到来角が全方向で一様になる。この電場環境にアンテナを配置して放送波を受信する場合、アンテナの合成指向性は、個々のブランチに掛ける簡易ウェイトの条件によって多種の特性に設定でき、８ブランチの場合、水平面合成指向性を６０００通り以上に設定でき、非常に高い合成効率を得ることができる。【選択図】図１
2014039117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内で地上デジタル放送波を受信する室内ダイバーシチ受信装置において、
それぞれ相関関係が独立になるように配置された複数の無指向性アンテナからなるアレーアンテナと、前記アレーアンテナを構成する個々のアンテナの電流零部を含む部分に装着されるリアクタンス基板と、前記各リアクタンス基板に設けられ、前記対応する個々のアンテナの電流零部に接続される可変容量ダイオードを用いた可変リアクタンス回路と、前記アレーアンテナを構成する個々のアンテナの給電部を含む部分に装着されるウェイト基板と、前記各ウェイト基板に設けられ、前記対応する個々のアンテナの給電部に接続される高周波経路切替スイッチ回路と、前記複数の無指向性アンテナの受信信号をアレー合成して合成指向性を生成するアンテナ合成手段とを具備し、
前記可変リアクタンス回路は、前記可変容量ダイオードに印加するバイアス電圧を変化させて該可変容量ダイオードの容量を可変設定し、前記個々のアンテナの共振点を所望の受信チャネルに同調させる手段を備え、
前記高周波経路切替スイッチ回路は、前記給電部に対する給電接続を正相接続、逆相接続、切断の３通りに切替える切替手段を備え、到来角が一様分布、振幅がレイリー分布、位相が一様分布で多数のパスが受信点に到来する室内電場環境において、前記給電部に対する給電接続を前記切替手段により切替えて到来角を異にするパス別に信号振幅及び信号位相にウェイトを掛けて前記アレーアンテナの合成指向性を可変設定することを特徴とする簡易ウェイト回路を用いた室内ダイバーシチ受信装置。
【請求項２】
前記アレーアンテナは、複数の無指向性アンテナを基板上に放射状に且つ回転対称に配置し、当該各無指向性アンテナの内周側にウェイト基板が位置し、外周側にリアクタンス基板が位置するように設定したことを特徴とする請求項１に記載の簡易ウェイト回路を用いた室内ダイバーシチ受信装置。
【請求項３】
前記無指向性アンテナとして、折返し型方形ループアンテナ素子を用いたことを特徴とする請求項１又は２に記載の簡易ウェイト回路を用いた室内ダイバーシチ受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内等において地上デジタル放送を受信するための簡易ウェイト回路を用いた室内ダイバーシチ受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビル内や一般家庭の室内等において、テレビ放送例えば地上デジタル放送波を室内で直接受信するために、従来から単体のアンテナ製品やダイバーシチ・アンテナなどの室内アンテナが多種製品化されている。
【０００３】
上記のように地上デジタル放送波を室内にて受信するとき、室外から室内に進入した電波は、壁、天井、床、その他で反射・散乱することによって、微小かつ似通ったレベルの電波が全方向から多数到来するマルチパスフェージングの状態になることが知られている。
【０００４】
このような電場環境において効率的に受信を行うために、従来よりアレーアンテナを用いたダイバーシチ受信方法が利用されている（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００５】
図１２は、従来のダイバーシチ受信方法を示すブロック図である。このダイバーシチ受信方法は、＃１〜＃ｎのブランチ１０ａ〜１０ｎによって構成している。各ブランチ１０ａ〜１０ｎに設けられるアンテナ素子１１は、相関関係が独立になるように距離をおいて配置され、その受信信号はバラン（平衡不平衡変換回路）１２を介してウェイト回路１３に入力される。このウェイト回路１３は、各ブランチ信号の位相を回転する可変位相器１４と、振幅を増幅する可変増幅（減衰）器１５からなり、各可変増幅（減衰）器１５の出力信号が各ブランチ１０ａ〜１０ｎの出力信号として取出される。上記各ブランチ１０ａ〜１０ｎから出力される信号は、加算回路１６により合成された後、テレビチューナ（図示せず）へ送られる。
【０００６】
上記ダイバーシチ受信方法では、各ブランチ１０ａ〜１０ｎに設けられるアンテナ素子１１各々の受信信号を最大比合成して受信率の改善を図っている。最大比合成を行うために、可変位相器１４にて信号位相が同相になるように位相ウェイトを掛け、可変増幅（減衰）器１５にて信号振幅の比率で振幅ウェイトを掛けるが、その変量は、受信信号を検波・復調してＣＮ比（carrier to noise ratio）などの指標を得て、同値が最良になるようにフィードバック制御を掛けて連続的に行う。従って、上記ダイバーシチ受信における回路ブロックは、検波・復調機能を有するチューナを含めて構成する必要がある。
【０００７】
また、可変位相器１４及び可変増幅（減衰）器１５については、ハードウェアとしての上記回路要素を用いる方法以外に、チューナをブランチ数分用意できる場合には、復調後の信号をデジタル的に処理することで、上記機器の機能を持たせる方法も多用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６１−２５３０４号公報
【特許文献２】特開２００６−１２１５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記従来のダイバーシチ受信方法は、受信性能の向上のために回路ブロック及び制御が複雑になっている。
このような問題を解決するため、例えば多ブランチの信号の合成方法を、これまで行っていた複雑な構成の最大比合成法から、より簡易な構成の選択合成法に変更するなどの方法が用いられている。
【００１０】
上記選択合成法を用いたダイバーシチ受信方法は、ウェイト回路部の回路要素として高周波経路の切替スイッチのみで構成でき、簡易な構成で小型化が可能である。
しかしながら、選択合成方法を用いたダイバーシチ受信方法では、多ブランチの合成後の信号レベルが最大比合成法に及ばないという欠点があり、回路ブロック及び制御の簡易化と受信性能の向上との間にあるトレードオフの関係、すなわち同時には成立しない二律背反の関係を回避して両者を両立させることが難しいという問題があった。
【００１１】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、室内の微小かつ似通ったレベルの電波が全方向から多数到来する電場環境下において室内アンテナにより放送波を受信する場合、回路構成及び制御の簡易化を図ることができ、且つ受信性能を向上できる簡易ウェイト回路を用いた室内ダイバーシチ受信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】
【００１２】
第１の発明は、室内で地上デジタル放送波を受信する室内ダイバーシチ受信装置において、それぞれ相関関係が独立になるように配置された複数の無指向性アンテナからなるアレーアンテナと、前記アレーアンテナを構成する個々のアンテナの電流零部を含む部分に装着されるリアクタンス基板と、前記各リアクタンス基板に設けられ、前記対応する個々のアンテナの電流零部に接続される可変容量ダイオードを用いた可変リアクタンス回路と、前記アレーアンテナを構成する個々のアンテナの給電部を含む部分に装着されるウェイト基板と、前記各ウェイト基板に設けられ、前記対応する個々のアンテナの給電部に接続される高周波経路切替スイッチ回路と、前記複数の無指向性アンテナの受信信号をアレー合成して合成指向性を生成するアンテナ合成手段とを具備し、
前記可変リアクタンス回路は、前記可変容量ダイオードに印加するバイアス電圧を変化させて該可変容量ダイオードの容量を可変設定し、前記個々のアンテナの共振点を所望の受信チャネルに同調させる手段を備え、
前記高周波経路切替スイッチ回路は、前記給電部に対する給電接続を正相接続、逆相接続、切断の３通りに切替える切替手段を備え、到来角が一様分布、振幅がレイリー分布、位相が一様分布で多数のパスが受信点に到来する室内電場環境において、前記給電部に対する給電接続を前記切替手段により切替えて到来角を異にするパス別に信号振幅及び信号位相にウェイトを掛けて前記アレーアンテナの合成指向性を可変設定することを特徴とする。
【００１３】
第２の発明は、前記第１の発明に係る簡易ウェイト回路を用いた室内ダイバーシチ受信装置において、前記アレーアンテナは、複数の無指向性アンテナを基板上に放射状に且つ回転対称に配置し、当該各無指向性アンテナの内周側にウェイト基板が位置し、外周側にリアクタンス基板が位置するように設定したことを特徴とする。
【００１４】
第３の発明は、前記第１又は第２の発明に係る簡易ウェイト回路を用いた室内ダイバーシチ受信装置において、前記無指向性アンテナとして折返し型方形ループアンテナ素子を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、室内の微小かつ似通ったレベルの電波が全方向から多数到来する電場環境下において室内アンテナにより放送波を受信する場合、回路ブロック及び制御の簡易化を図ることができ、且つ受信性能を向上することができる。また、無指向性アンテナの給電部にウェイト基板を設けることにより、給電部に対する伝送路長をほぼ零にでき、アンテナ近くでの損失を極めて小さくしてＣＮ比の劣化を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る簡易ウェイト回路を用いた室内ダイバーシチ受信装置の全体の概略構成を示すブロック図である。
【図２】同実施形態における振幅ウェイト及び位相ウェイトの遷移状態を示す図である。
【図３】同実施形態において、ブランチを構成する各部の回路構成図である。
【図４】同実施形態における無指向性アンテナの概略構成を示し、（ａ）は基本となる方形ループアンテナ素子の上面図、（ｂ）は方形ループアンテナを中央で折り返して構成した折返し型方形ループアンテナ素子の斜視図である。
【図５】同実施形態に係る折返し型方形ループアンテナ素子の具体的な構成を示す斜視図である。
【図６】図３におけるリアクタンス回路の同調バイアス電圧を変化させた場合の同調状態を示す遷移図である。
【図７】同実施形態において、８ブランチの折返し型方形ループアンテナ素子を円形基板に円形配置して構成したアレーアンテナの平面図である。
【図８】同実施形態において、送信アンテナから送信される地上デジタル放送波を室内に設置したアンテナで受信する場合の電場環境を示す図である。
【図９】同実施形態において、給電ウェイトの条件を変えることで得られるアンテナの水平面合成指向性ベクトルの例（１）を示す図である。
【図１０】同実施形態において、給電ウェイトの条件を変えることで得られるアンテナの水平面合成指向性ベクトルの例（２）を示す図である。
【図１１】同実施形態において、給電ウェイトの条件を変えることで得られるアンテナの水平面合成指向性ベクトルの例（３）を示す図である。
【図１２】従来のダイバーシチ受信方法を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る簡易ウェイト回路を用いた室内ダイバーシチ受信装置の全体の概略構成を示すブロック図である。この室内ダイバーシチ受信装置は、＃１〜＃ｎのブランチ２０ａ〜２０ｎによって構成している。各ブランチ２０ａ〜２０ｎに設けられる複数の無指向性アンテナ２１は、例えばループアンテナ等の無指向性アンテナが用いられ、そのうちのどの２つについても相関関係が独立になるように配置される。上記各無指向性アンテナ２１の受信信号はウェイト回路２２に入力される。このウェイト回路２２は、信号位相については正相／逆相のみで位相ウェイトを掛け、信号振幅についてはオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）のみで振幅ウェイトを掛ける。この場合のウェイト量は、図２の遷移状態に示すように３通りの離散的なウェイト量となる。位相ウェイトは正相（位相０°）または逆相（位相１８０°）の２通り、振幅ウェイトはオンまたはオフの２通りあり、両者の組み合わせで理論上は４通りの遷移状態であるが、振幅ウェイトがオフのときは位相ウェイトの状態に差異はないので、実質的には３通りの遷移状態となっている。
【００１８】
上記ウェイト回路２２を構成する回路要素としては、詳細を後述するように高周波（ＲＦ）経路切替スイッチのみによって構成される。ウェイト回路２２によって処理された信号は、バラン（平衡不平衡変換回路）２３によって不平衡信号に変換され、各ブランチ２０ａ〜２０ｎの出力信号として取出される。上記各ブランチ２０ａ〜２０ｎから出力される信号は、加算回路２４により合成された後、テレビチューナ（図示せず）へ送られる。
【００１９】
次に上記ブランチ２０ａ〜２０ｎの具体的な回路構成について説明する。ブランチ２０ａ〜２０ｎは同一の構成であるので、ブランチ２０ａの構成について図３を参照して説明する。
【００２０】
無指向性アンテナ２１としては、例えば無指向性のループアンテナが用いられ、給電部２６ａ、２６ｂ及び電流零部２７ａ、２７ｂを備えている。無指向性アンテナ２１には、給電部２６ａ、２６ｂに近接してウェイト基板が一体化して設けられ、該ウェイト基板上にウェイト回路２２が形成されて給電部２６ａ、２６ｂに接続される。ウェイト回路２２は、高周波経路切替スイッチ回路３１を用いて構成され、ウェイト制御バイアス回路３２により高周波経路切替スイッチ回路３１の切替えが行われる。
【００２１】
ウェイト制御バイアス回路３２は、入力端子３３ａ、３３ｂ間に直流電源３４が接続され、一定の直流電圧が供給される。そして、入力端子３３ａ、３３ｂは、バイアス切替スイッチ３５、３６を介して信号ライン４１ａ、４１ｂに接続される。上記バイアス切替スイッチ３５、３６は、それぞれ連動して切替わる２回路の接点３５ａ、３５ｂ、３６ａ、３６ｂからなり、
（１）一方の接点３５ａ、３６ａがオンで、他方の接点３５ｂ、３６ｂがオフ、
（２）一方の接点３５ａ、３６ａがオフで、他方の接点３５ｂ、３６ｂがオン、
（３）全ての接点３５ａ、３５ｂ、３６ａ、３６ｂがオフ、
の３つの状態に切替えられるようになっている。
【００２２】
上記一方の入力端子３３ａは、バイアス切替スイッチ３５の一方の接点３５ａを介して信号ライン４１ａに接続されると共に、バイアス切替スイッチ３６の一方の接点３６ａを介して信号ライン４１ｂに接続される。また、他方の入力端子３３ｂは、バイアス切替スイッチ３６の一方の接点３６ａを介して信号ライン４１ｂに接続されると共に、バイアス切替スイッチ３５の他方の接点３６ｂを介して信号ライン４１ａに接続される。すなわち、入力端子３３ａ、３３ｂに供給される直流電源３４の極性がバイアス切替スイッチ３５、３６により任意に切替えて信号ライン４１ａ、４１ｂ側に出力されるようになっている。
【００２３】
そして、上記ウェイト制御バイアス回路３２から出力されるバイアス信号は、信号ライン４１ａ、４１ｂを介して高周波経路切替スイッチ回路３１に入力される。高周波経路切替スイッチ回路３１では、信号ライン４１ａは抵抗Ｒ１、インダクタンス素子Ｌ１及びコンデンサＣ１を介して無指向性アンテナ２１の給電部２６ａに接続され、信号ライン４１ｂは抵抗Ｒ２、インダクタンス素子Ｌ２及びコンデンサＣ２を介して無指向性アンテナ２１の給電部２６ｂに接続される。上記インダクタンス素子Ｌ１とコンデンサＣ１との接続点にはスイッチ素子例えばチップ型のピンダイオードＤ１のアノード側が接続されると共にピンダイオードＤ２のカソード側がが接続され、インダクタンス素子Ｌ２とコンデンサＣ２との接続点にはピンダイオードＤ３のカソード側が接続されると共にピンダイオードＤ４のアノード側がが接続される。また、抵抗Ｒ１とインダクタンス素子Ｌ１との接続点と、抵抗Ｒ２とインダクタンス素子Ｌ２との接続点間にコンデンサＣ３、Ｃ４が直列に設けられ、このコンデンサＣ３とＣ４との接続点がインダクタンス素子Ｌ３を介してピンダイオードＤ１、Ｄ４のカソードに接続されると共に、インダクタンス素子Ｌ４を介してピンダイオードＤ２、Ｄ３のアノードに接続される。そして、上記ピンダイオードＤ１、Ｄ４のカソード側、及びピンダイオードＤ２、Ｄ３のアノード側から取出されるアンテナ受信信号が出力ライン４２ａ、４２ｂを介してバラン２３へ送られる。
【００２４】
バラン２３は、一方の信号入力ラインと出力ライン４３との間にコンデンサＣ１１、Ｃ１２、Ｃ１３が直列に設けられ、他方の信号入力ラインと出力ライン４３との間にコンデンサＣ１４及びインダクタンス素子Ｌ１１が直列に設けられ、このインダクタンス素子Ｌ１１の両端がコンデンサＣ１５、Ｃ１６を介して接地される。また、コンデンサＣ１２とＣ１３との接続点は、インダクタンス素子Ｌ２を介して接地される。更に、コンデンサＣ１１とＣ１２との接続点は、インダクタンス素子Ｌ１３を介してコンデンサＣ１４とインダクタンス素子Ｌ１１との接続点に接続される。  
上記のように構成されたバラン２３は、高周波経路切替スイッチ回路３１から出力ライン４２ａ、４２ｂにより送られてくる平衡信号を不平衡信号に変換し、出力ライン４３を介してブランチ２０ａの出力端子４４へ出力する。
【００２５】
また、上記無指向性アンテナ２１には、電流零部２７ａ、２７ｂに近接してリアクタンス基板が一体化して設けられ、該リアクタンス基板上に可変リアクタンス回路５０が形成されて電流零部２７ａ、２７ｂに接続される。
【００２６】
可変リアクタンス回路５０は、入力端子５１ａ、５１ｂ間に例えばＴＶ受像機のチューナ（図示せず）等から同調バイアス電圧５２が供給される。この同調バイアス電圧５２は、ＴＶ受像機のリモコン（リモートコントローラ）のチャネル切替操作に応じて上記チューナから与えられる。上記入力端子５１ａには同調バイアス電圧（Ｖｔ＋）が与えられ、入力端子５１ｂには同調バイアス電圧（Ｖｔ−）が与えられる。入力端子５１ａに与えられた同調バイアス電圧（Ｖｔ＋）は、抵抗Ｒ２１、インダクタンス素子Ｌ２１、コンデンサＣ２１を介して信号ライン５３ａに出力され、入力端子５１ｂに与えられた同調バイアス電圧（Ｖｔ−）は、抵抗Ｒ２２、インダクタンス素子Ｌ２２、コンデンサＣ２２を介して信号ライン５３ｂに出力される。上記抵抗Ｒ２１とインダクタンス素子Ｌ２１との接続点、及び抵抗Ｒ２２とインダクタンス素子Ｌ２２との接続点間には、コンデンサＣ２３が接続される。また、インダクタンス素子Ｌ２１とコンデンサＣ２１との接続点、及びインダクタンス素子Ｌ２１とコンデンサＣ２１との接続点間には、例えばチップ型の可変容量ダイオードＶＤ２１、ＶＤ２２が直列に接続される。また、信号ライン５３ａ、５３ｂ間には、インダクタンス素子Ｌ２３、Ｌ２４が直列に接続される。更に、インダクタンス素子Ｌ２１とコンデンサＣ２１との直列回路にコンデンサＣ２４が並列に接続され、インダクタンス素子Ｌ２２とコンデンサＣ２２との直列回路にコンデンサＣ２５が並列に接続される。そして、上記可変リアクタンス回路５０の信号ライン５３ａ、５３ｂから出力される信号が無指向性アンテナ２１の電流零部２７ａ、２７ｂに送られる。
【００２７】
上記可変リアクタンス回路５０は、無指向性アンテナ２１の電流零部２７ａ、２７ｂにおけるコンデンサ効果により電気的長さが短縮されることを利用し、可変容量ダイオードＶＤ２１、ＶＤ２２を用いて構成している。すなわち、可変リアクタンス回路５０は、可変容量ダイオードＶＤ２１、ＶＤ２２を利用することで、印加する逆バイアス（同調バイアス電圧５２）の値によりコンデンサの容量を変化させ、無指向性アンテナ２１の共振周波数を現在視聴中のチャネルに合わせて同調できるように構成している。
【００２８】
次に、上記無指向性アンテナ２１として折返し型方形ループアンテナ素子を用いて構成した場合について説明する。
図４は本実施形態に係る無指向性アンテナの概略構成例を示したもので、（ａ）は基本となる方形ループアンテナ素子６１の上面図、（ｂ）は上記方形ループアンテナ素子６１を中央で折り返して構成した折返し型方形ループアンテナ素子６２の斜視図である。
【００２９】
方形ループアンテナ素子６１は、全長が約１λのものを使用し、一方の短辺部に給電部２６ａ、２６ｂを設けている。上記λは使用周波数の波長、例えば使用周波数帯における下端に近い周波数の波長である。
【００３０】
上記方形ループアンテナ素子６１を図４（ｂ）に示すように長辺部の中央から折返し、下側に第１ループ素子６３ａ、上側に第２ループ素子６３ｂを形成して水平面に配置する。上記第１ループ素子６３ａ及び第２ループ素子６３ｂ間の折返し部を平行線路６４により接続し、第１ループ素子６３ａと第２ループ素子６３ｂとを所定の間隔で対向配置する。給電部２６ａ、２６ｂは、例えば第１ループ素子６３ａに設けられる。
【００３１】
図４（ａ）に示す方形ループアンテナ素子６１において、短辺に設けた給電部２６ａ、２６ｂに給電すると、矢印で示すように給電部２６ａ、２６ｂから長辺方向に電流が流れ、長辺の中央で電流の方向が反転する。すなわち、方形ループアンテナ素子６１の各辺における電流分布は、短辺では中央位置が最大で両端側が順次低下する。また、ループの長辺では中央位置の電流が零となって電流零部２７ａ、２７ｂが形成され、この中央位置の電流零部２７ａ、２７ｂから短辺方向に向かって逆方向の電流が流れ、端部方向に行くに従って順次大きくなる。
【００３２】
従って、上記方形ループアンテナ素子６１を図４（ｂ）に示すように中央位置で折り返して水平面に配置した折返し型方形ループアンテナ素子６２では、第１ループ素子６３ａと第２ループ素子６３ｂとの間を接続する平行線路６４に流れる電流が零（電流零部２７ａ、２７ｂ）で、第１ループ素子６３ａ及び第２ループ素子６３ｂに矢印で示すように同じ方向の電流が流れ、アンテナの各辺の高さ方向の幅を調整することで偏波面に対して無指向性、すなわち水平面で無指向性とすることができる。
【００３３】
図５は上記折返し型方形ループアンテナ素子６２の具体的な構成を示す斜視図である。この実施形態に係る折返し型方形ループアンテナ素子６２は、第１ループ素子６３ａ及び第２ループ素子６３ｂを長方形状に形成し、短辺部６６ａ、６６ｂ及び長辺部６７ａ、６７ｂを設けている。上記第１ループ素子６３ａ及び第２ループ素子６３ｂは、短辺部６６ａ、６６ｂの幅を長辺部６７ａ、６７ｂの幅より狭く形成している。そして、一方の短辺部６６ａには第１ループ素子６３ａに給電部２６ａ、２６ｂが形成され、他方の短辺部６６ｂに第１ループ素子６３ａと第２ループ素子６３ｂとの間を接続する平行線路６４が設けられる。この平行線路６４の中央部が電流零部２７ａ、２７ｂとなっている。また、第１ループ素子６３ａと第２ループ素子６３ｂとの間に、平行線路６４を除いてスリット６８が形成される。上記のように構成された折返し型方形ループアンテナ素子６２は、長辺部６７ａ、６７ｂの長さＬが約０．１８λ、長辺部６７ａ、６７ｂの高さＨが約０．０８λ、短辺部６６ａ、６６ｂの幅Ｗが約０．０６λに設定される。
【００３４】
そして、上記一方の短辺部６６ａにおける第１ループ素子６３ａには、給電部２６ａ、２６ｂを含むエリアに例えば約２５ｍｍ×１５ｍｍの大きさのウェイト基板７１が一体的に装着される。このウェイト基板７１には、図３に示した高周波経路切替スイッチ回路３１の回路配線がプリントされて回路部品が装着され、コンデンサＣ１、Ｃ２の一端が給電部２６ａ、２６ｂに接続される。
【００３５】
また、他方の短辺部６６ｂには、平行線路６４の電流零部２７ａ、２７ｂを含むエリアに例えば約２５ｍｍ×５ｍｍの大きさのリアクタンス基板７２が一体的に装着される。このリアクタンス基板７２には、図３に示した可変リアクタンス回路５０の回路配線がプリントされて回路部品が装着され、信号ライン５３ａ、５３ｂが電流零部２７ａ、２７ｂに接続される。なお、上記ウェイト基板７１及びリアクタンス基板７２の大きさは、折返し型方形ループアンテナ素子６２の大きさに合わせるなど、任意に設定することが可能である。
【００３６】
上記図３に示すように構成されたブランチ２０ａにおいて、ウェイト制御バイアス回路３２における入力端子３３ａを信号ライン４１ａに接続し、入力端子３３ｂを信号ライン４１ｂに接続するようにバイアス切替スイッチ３５、３６を切替えた場合（一方の接点３５ａ、３６ａがオンで、他方の接点３５ｂ、３６ｂがオフ）、信号ライン４１ａが直流電源３４の正電位側、信号ライン４１ｂが直流電源３４の負電位側となる。信号ライン４１ａに生じた正電位により、抵抗Ｒ１→インダクタンス素子Ｌ１→ピンダイオードＤ１→インダクタンス素子Ｌ３、Ｌ４→ピンダイオードＤ３→インダクタンス素子Ｌ２→抵抗Ｒ２→信号ライン４１ｂの順に電流が流れ、ピンダイオードＤ１、Ｄ３がオン状態となる。このとき他方のピンダイオードＤ２、Ｄ４は逆バイアスとなり、オフ状態に保持される。このため無指向性アンテナ２１の給電部２６ａから出力される受信信号は、コンデンサＣ１及びピンダイオードＤ１を介して出力ライン４２ａへ出力される。また、無指向性アンテナ２１の給電部２６ｂから出力される受信信号は、コンデンサＣ２及びピンダイオードＤ３を介して出力ライン４２ｂへ出力される。
【００３７】
上記のように無指向性アンテナ２１の給電部２６ａ、２６ｂから出力される受信信号は、高周波経路切替スイッチ回路３１の出力ライン４２ａ、４２ｂから信号位相を変更することなくそのままの状態でバラン２３へ正相給電される（図２参照）。無指向性アンテナ２１から高周波経路切替スイッチ回路３１を介してバラン２３に正相給電された受信信号（平衡信号）は、バラン２３で不平衡信号に変換され、ブランチ２０ａの出力端子４４から図１の加算回路２４へ送られ、他のブランチ２０ｂ〜２０ｎと合成される。
【００３８】
また、上記ウェイト制御バイアス回路３２において、バイアス切替スイッチ３５、３６を切替え（一方の接点３５ａ、３６ａをオフし、他方の接点３５ｂ、３６ｂをオン）、入力端子３３ａを信号ライン４１ｂに接続し、入力端子３３ｂを信号ライン４１ａに接続すると、信号ライン４１ｂが直流電源３４の正電位側、信号ライン４１ａが直流電源３４の負電位側となる。この結果、信号ライン４１ｂに生じた正電位により、抵抗Ｒ２→インダクタンス素子Ｌ２→ピンダイオードＤ４→インダクタンス素子Ｌ３、Ｌ４→ピンダイオードＤ２→インダクタンス素子Ｌ１→抵抗Ｒ１→信号ライン４１ａの順に電流が流れ、ピンダイオードＤ４、Ｄ２がオン状態となる。このとき他方のピンダイオードＤ１、Ｄ３は逆バイアスとなり、オフ状態に保持される。このため無指向性アンテナ２１の給電部２６ａから出力される受信信号は、コンデンサＣ１及びピンダイオードＤ２を介して出力ライン４２ｂへ出力される。また、無指向性アンテナ２１の給電部２６ｂから出力される受信信号は、コンデンサＣ２及びピンダイオードＤ４を介して出力ライン４２ａへ出力される。この結果、無指向性アンテナ２１の給電部２６ａ、２６ｂから出力される受信信号は、高周波経路切替スイッチ回路３１の出力ライン４２ａ、４２ｂから逆相の状態で出力され、バラン２３により不平衡信号に変換された後、ブランチ２０ａの出力端子４４から図１の加算回路２４へ送られ、他のブランチ２０ｂ〜２０ｎと合成される。
【００３９】
また、ウェイト制御バイアス回路３２において、バイアス切替スイッチ３５、３６の全ての接点３５ａ、３５ｂ、３６ａ、３６ｂがオフした場合には、ウェイト制御バイアス回路３２から高周波経路切替スイッチ回路３１にバイアス信号が送られず、高周波経路切替スイッチ回路３１のピンダイオードＤ１〜Ｄ４が全てオフ状態となる。この結果、無指向性アンテナ２１で受信された信号は、高周波経路切替スイッチ回路３１で遮断され、バラン２３には送られない。
【００４０】
上記ウェイト制御バイアス回路３２のバイアス切替スイッチ３５、３６を切替えることにより、無指向性アンテナ２１における給電を、図２に示したように「正相給電」、「逆相給電」、「切断」の３通りに切替えることができる。この結果、高周波経路切替スイッチ回路３１におけるウェイト量は、３通りの離散的なウェイト量となる。
【００４１】
また、上記図３における可変リアクタンス回路５０において、例えばＴＶ受像機のリモコンによりチャネル切替操作（選局操作）を行った場合、チャネル切替操作に応じてＴＶチューナからから与えられる同調バイアス電圧５２が変化する。この同調バイアス電圧５２は、可変リアクタンス回路５０の入力端子５１ａ、５１ｂから抵抗Ｒ２１、Ｒ２２、インダクタンス素子Ｌ２１、Ｌ２２を介して可変容量ダイオードＶＤ２１、ＶＤ２２に与えられるので、同調バイアス電圧５２のバイアス値に応じて可変容量ダイオードＶＤ２１、ＶＤ２２の容量が変化する。この可変容量ダイオードＶＤ２１、ＶＤ２２の容量変化に伴って可変リアクタンス回路５０のリアクタンスが変化する。これにより無指向性アンテナ２１の電流零部２７ａ、２７ｂ間のリアクタンスが変化し、同調状態が変化する。
【００４２】
図６は、上記図５に示した無指向性アンテナ２１を用いた場合において、図３における可変リアクタンス回路５０の同調バイアス電圧５２を変化させた場合の同調状態の遷移図を示したもので、横軸に周波数［ＭＨｚ］をとり、縦軸にＳパラメータにおけるＳ１１［ｄＢ］をとって示した。また、図６において、破線は同調バイアス電圧５２を０［Ｖ］としたときの特性、実線は同調バイアス電圧５２を３０［Ｖ］のときの特性を示している。同調バイアス電圧５２を０［Ｖ］から上げていくと、整合する周波数（Ｓ１１特性の谷部）が図中に矢印ａ、ｂで示すように変化する。そして、２つの谷部が相互補完的に遷移して、全体で地上デジタルテレビ放送の全周波数帯域（４７０〜７１０ＭＨｚ）の７０％程度をカバーしており、広帯域特性とすることができる。
【００４３】
図７は、８ブランチ（＃１〜＃８）の折返し型方形ループアンテナ素子６２１〜６２８をアンテナ固定用の円形基板８１に円形配置した場合の平面図である。図７に示すように円形基板８１の外周縁に沿って折返し型方形ループアンテナ素子６２１〜６２８を等角度で放射状に配置し、アレーアンテナ８０を構成する。この場合、折返し型方形ループアンテナ素子６２１〜６２８は、円周の内周側（中心側）がウェイト基板７１、外周側がリアクタンス基板７２となるように配置し、取付部材８２１〜８２８を介して円形基板８１にネジ止め等により取付ける。また、折返し型方形ループアンテナ素子６２１〜６２８は、その中心位置が例えば半径１４ｃｍの円周ライン８３に一致するように回転対称に配置する。上記ウェイト基板７１には、図３に示した高周波経路切替スイッチ回路３１が設けられ、基板表面にはピンダイオードＤ１〜Ｄ４が実装される。また、リアクタンス基板７２には、図３に示した可変リアクタンス回路５０が設けられ、基板表面には可変容量ダイオードＶＤ２１、ＶＤ２２が実装される。そして、上記円形基板８１上には、折返し型方形ループアンテナ素子６２１〜６２８、ウェイト基板７１、リアクタンス基板７２等により、図１に示す例えば８ブランチの室内ダイバーシチ受信装置が構成される。
【００４４】
上記アレーアンテナ８０を含む室内ダイバーシチ受信装置は、図８に示すように室内７５に設置され、送信アンテナ７６から送信される地上デジタル放送波を受信する。図８は室内に設置したアンテナにより地上デジタル放送波を受信する場合の電場環境を示している。室内７５にて放送波を受信する場合、電波が屋外から室内７５内に進入する際に生じる透過損失に加えて、周囲を取り囲む壁面などの影響によって、屋外受信においては到来方向が限定される振幅の大きな１波だったところが、室内７５では拡散して到来角が一様分布、振幅がレイリー分布、位相が０°〜３６０°で一様分布する多数のパスが全方向から受信点に到来するような電場環境（レイリーフェージング環境）に変換されてしまう。
【００４５】
上記のように室内７５は、電場環境がマルチパスであり、受信点に対してパスの到来角が全方向で一様になる。このような電場環境の室内７５に配置したアレーアンテナ８０にて地上デジタル放送波を受信する場合、アレーアンテナ８０の合成指向性は、個々のブランチに掛ける簡易ウェイトにより、すなわち、到来角を異にするパス別に振幅と位相回転にウェイトを掛けることによって、複数の多種の特性に設定することができる。例えば８ブランチに円形配置したアレーアンテナ８０の場合、給電ウェイトの条件によって水平面合成指向性を６０００通り以上に設定することが可能である。
【００４６】
図９〜図１１は、上記＃１〜＃８の折返し型方形ループアンテナ素子６２１〜６２８を円形配置したアレーアンテナ８０において、給電ウェイトの条件を変えることで得られる水平面合成指向性利得の例を、室内７５の受信点を中心に全方位を見渡した場合について整理して示したものである。このときの合成指向性利得は、振幅成分と位相成分からなるベクトル量になる。
【００４７】
図９は、上記アレーアンテナ８０において、＃１〜＃４の折返し型方形ループアンテナ素子６２１〜６２４の振幅を「１」、位相を「０°」とし、＃５〜＃８の折返し型方形ループアンテナ素子６２５〜６２８の振幅を「１」、位相を「１８０°」に設定した場合の水平面合成指向性を示している。このときの振幅は約６７．５°方向と約２４７．５°方向の２ビームでダイポール的な指向性となり、位相はθに対して、１つのビームでは一定、２ビーム相互間では１８０°差となる。
【００４８】
図１０は、＃１、＃２の折返し型方形ループアンテナ素子６２１、６２２の振幅を「１」、位相を「０°」、＃３、＃４の折返し型方形ループアンテナ素子６２３、６２４の振幅を「１」、位相を「１８０°」に設定し、＃５〜＃８の折返し型方形ループアンテナ素子６２５〜６２８を切断した場合の水平面合成指向性を示している。このときの振幅は約１５７．５°方向と約３３７．５°方向の２ビームでダイポール的な指向性となり、位相はθに対して連続的に変動する。また、ビーム個別では、対角位置で互いに逆位相となる。
【００４９】
図１１は、＃１、＃２の折返し型方形ループアンテナ素子６２１、６２２の振幅を「１」、位相を「０°」、＃４、＃５の折返し型方形ループアンテナ素子６２４、６２５の振幅を「１」、位相を「１８０°」に設定し、＃３、＃６〜＃８の折返し型方形ループアンテナ素子６２３、６２６〜６２８を切断した場合の水平面合成指向性を示している。このときの振幅は前後（０°方向と１８０°方向）で異なるビーム指向性となり、位相はθに対して連続的に変動する。
【００５０】
室内７５においては、全方位から一様な分布で多数のパスが到来する電場環境であるため、個別のパスに対して連続変量に近い形で振幅及び位相ウェイトを掛けることが可能になり、合成指向性利得は高周波経路切替スイッチ回路３１の接続状態の組み合わせ分の多種バリエーションを生成することができる。この合成指向性利得の多種バリエーションの中から、上記ウェイトを掛けてアレー合成後の信号レベルが最大になる好適な１バリエーションを選択することにより、高効率で受信することができる。
【００５１】
この場合、高周波経路切替スイッチ回路３１を制御する制御部において、各受信チャネルにおける最適なバリエーションが得られる高周波経路切替スイッチ回路３１の接続状態の組み合わせを記憶装置に予め受信チャネルと関連付けて記憶させ、ＴＶ受像機のチャネルがリモコンの操作により選択された際、上記記憶装置から上記選択されたチャネルに対応する設定情報を読み出して高周波経路切替スイッチ回路３１の切替動作を設定することにより、各チャネル毎に常に最適なバリエーションを選択することができる。
【００５２】
上記ウェイト回路２２を構成する高周波経路切替スイッチ回路３１は、図２で説明したように振幅がオン／オフのみ、位相が正／逆相のみであり、連続的な変量でウェイトを掛けていないようにみえるが、室内７５という電場環境における受信を条件とすることで、個別のパスに連続変量に近い形でウェイトを掛けることができる。８ブランチに円形配置したアレーアンテナ８０の場合には、上記したように水平面合成指向性を６０００通り以上に設定することが可能であり、最大比合成に劣らない合成効率を得ることができる。
【００５３】
また、上記高周波経路切替スイッチ回路３１は、状態遷移のバリエーションは３種類であり、制御信号線が２ビットで済むので回路配線を簡易化することができる。更にウェイト基板７１の表面に実装する主な部品はチップ型のＰＩＮダイオードであり、その他の使用部品もインダクタンス素子Ｌ、コンデンサＣ、抵抗Ｒ等の小さな部品であるので、ウェイト基板７１の小型化、並びにコストの低下を図ることができる。更に、ウェイト基板７１を無指向性アンテナ２１の給電部２６ａ、２６ｂに一体化して設けることにより、高周波経路切替スイッチ回路３１と給電部２６ａ、２６ｂとの間の伝送路長をほぼ零にでき、アンテナ近くでの損失を極めて小さくしてＣＮ比の劣化を回避することができる。
【００５４】
また、本実施形態では、可変リアクタンス回路５０を実装したリアクタンス基板７２を無指向性アンテナ２１の電流零部２７ａ、２７ｂに一体的に設けているので、無指向性アンテナ２１を所望の受信チャネルに同調させて、アンテナの周波数特性を広帯域とすることができる。このため無指向性アンテナ２１を所望の受信チャネルにて整合させることが可能となり、アンテナ利得を向上することができる。
【００５５】
また、可変リアクタンス回路５０も高周波経路切替スイッチ回路３１と同様に、使用している主な電子部品は、チップ型ダイオード、インダクタンス素子Ｌ、コンデンサＣ、抵抗Ｒ等の小さな部品であるので、リアクタンス基板７２の小型化、並びにコストの低下を図ることができる。
【００５６】
なお、上記実施形態では、無指向性アンテナ２１としてループアンテナを用いた場合について示したが、その他のアンテナを用いても構成することが可能である。
また、上記実施形態では、８ブランチの折返し型方形ループアンテナ素子６２１〜６２８によってアレーアンテナ８０を構成した場合について示したが、ブランチ数は任意に設定することが可能である。
【００５７】
更に、上記実施形態では、ウェイト回路２２から出力される平衡信号をバラン２３により不平衡信号に変換して出力する場合について示したが、バラン２３を設けずに、ウェイト回路２２から出力される平衡信号をそのまま出力するようにしても良い。
【００５８】
また、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。
【符号の説明】
【００５９】
２０ａ〜２０ｎ…ブランチ、２１…無指向性アンテナ、２２…ウェイト回路、２３…バラン、２４…加算回路、２６ａ、２６ｂ…給電部、２７ａ、２７ｂ…電流零部、３１…高周波経路切替スイッチ回路、３２…ウェイト制御バイアス回路、３３ａ、３３ｂ…入力端子、３４…直流電源、３５、３６…バイアス切替スイッチ、３５ａ、３５ｂ、３６ａ、３６ｂ…バイアス切替スイッチの接点、４１ａ、４１ｂ…信号ライン、４２ａ、４２ｂ、４３…出力ライン、４４…出力端子、５０…可変リアクタンス回路、５１ａ、５１ｂ…入力端子、５２…同調バイアス電圧、５３ａ、５３ｂ…信号ライン、６１…方形ループアンテナ素子、６２、６２１〜６２８…折返し型方形ループアンテナ素子、６３ａ…第１ループ素子、６３ｂ…第２ループ素子、６４…平行線路、６６ａ、６６ｂ…短辺部、６７ａ、６７ｂ…長辺部、６８…スリット、７１…ウェイト基板、７２…リアクタンス基板、７５…室内、７６…送信アンテナ、８０…アレーアンテナ、８１…円形基板、８２１〜８２８…取付部材、８３…円周ライン、Ｄ１〜Ｄ４…ピンダイオード、ＶＤ２１、ＶＤ２２…可変容量ダイオード。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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