(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環部と、
円環部につながる給電線部と、
円環部と間隔をあけて配置される反射板とを具える反射板付きループアンテナであって、
前記円環部は、内周側が反射板に近く、外周側に向かうに従って反射板から遠ざかる円錐面で構成され、
この円環部の外周に、反射板側に近づけた折り返し部を設けることを特徴とする反射板付きループアンテナ。
【請求項２】
折り返し部における内周縁と外周縁との距離が、目標波長λに対して０．０３〜０．１λであることを特徴とする請求項１に記載の反射板付きループアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放送または通信の電波の送信などに好適な反射板付きループアンテナに関するものである。特に、バックローブを効果的に抑制できるループアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＶＨＦやＵＨＦの送信用アンテナとして、双ループアンテナが用いられている。これは、２つの一波長ループアンテナを互いに並行給電線で接続し、その中央から給電したものである。通常、高電力利得にするため４個または６個の一波長ループアンテナを並行給電線で接続して使用し、これらをループ数により４Ｌ形、６Ｌ形双ループアンテナと呼んでいる。また、一般に一波長ループアンテナでは、電波はループの軸方向の両側に放射される。そこで、一方向にのみ電波を放射させたいときには、ループの後方０．２〜０．３波長の位置に反射板をおく。
【０００３】
その一例を図１０に示す。この双ループアンテナは、環状に成型した一対の円環部１１０と、両円環部１１０の中央に位置する給電点１２０と、給電点と円環部１１０とをつなぐ直線状の並行給電線部とを具えている。円環部１１０、並行給電線部１３０のいずれも真鍮パイプで構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のループアンテナでは、反射板を回り込んでアンテナ背面に電波が放出されるバックローブが生じ、放送エリアの干渉が起こる。
バックローブが生じるのは、ループアンテナの反射板が小さいためである。反射板を大きくすればバックローブは改善するが、アンテナ取り付け構造物の強度に限界があり、十分に大きくすることができない。
【０００５】
従って、本発明の主目的は、反射板を大きくすることなくバックローブを効果的に抑制できるループアンテナを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、円環部を円錐面で構成し、さらに円環部の外周に反射板側に近づく折り返し部を設けることにより上記の目的を達成する。
【０００７】
すなわち、本発明ループアンテナは、円環部と、円環部につながる給電線部と、円環部と間隔をあけて配置される反射板とを具える反射板付きループアンテナである。この円環部は、内周側が反射板に近く、外周側に向かうに従って反射板から遠ざかる円錐面で構成する。そして、円環部の外周に、反射板側に近づけた折り返し部を設けることを特徴とする。
【０００８】
従来のループアンテナでは、一般にパイプ状円環部の一周の長さを目標周波数となる信号の波長（目標波長）に対応されている。例えば、４４０〜７７０ＭＨｚの全ＵＨＦ帯域用には、この帯域の位相変化を考慮した中心周波数として５８５ＭＨｚを目標周波数とし、これに対応する目標波長に円環部の周長を対応させている。また、１波長ループアンテナでは、電波は円環部の軸方向の両側に放射されるため、一方向にのみ電波を放射させたいときには、一般に円環部の後方０．２〜０．３目標波長の位置に反射板をおいている。
【０００９】
一方、本発明では円環部をパイプに比べて幅の大きい円錐面で構成している。そのため、円錐面における円周長の小さい内周側で高い周波数に対応し、円周長の大きい外周側で低い周波数に対応する。さらに、円環部と反射板との距離も、円錐面の円環部を用いることで、高い周波数の場合は反射板との距離が近く、低い周波数の場合は反射板との距離が遠くなるように構成できる。これにより、共振波長に比例した自己相似形状を持った円環部の形状と、反射板と円環部との距離を実現することができ、インピーダンス特性を広帯域化することができる。
【００１０】
ここで、円錐面の円環部を用いると、外周縁は反射板からの距離が遠くなる。円環部と反射板との距離が遠くなると、バックローブが大きくなる欠点があるが、円錐部の外周に反射板側に折り返した折り返し部を設けることで折り返し部の外周縁を反射板に接近させ、バックローブを小さくすることができる。
【００１１】
折り返し部における内周縁と外周縁との距離（反射板との垂直方向の距離）が、目標波長λに対して０．０３〜０．１λとすることが好ましい。折り返し部を大きくとればバックローブの抑制には効果的であるが、折り返し部の外周縁が反射板に近づきすぎると、アンテナの出力特性が横方向に広がる指向性を持つため、これらのバランスを考慮したためである。
【００１２】
円環部および折り曲げ部は導体で構成する。例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属が好適である。
【００１３】
円環部の内周長および外周長は、目標波長λに対して０．９λ〜１．２λ程度が好適である。また、円環部の内周縁と反射板との距離は目標波長λに対して０．２λ〜０．２５λであることが好ましい。このような限定により、共振波長に比例した自己相似形状を得ることができる。
【００１４】
本発明ループアンテナの円環部は、型を用いた鋳造あるいはプレス成型などにより得ることが好適である。
【００１５】
本発明ループアンテナの使用周波数帯域は、周波数帯が９０〜１０８，１７０〜２２２ＭＨｚのＶＨＦや周波数帯が４７０〜７７０ＭＨｚのＵＨＦにおける放送・通信用に好適である。もちろん、本発明アンテナの適用範囲が、この周波数帯域に限定されるわけではない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
（実施例１）
図１は、本発明反射板付きループアンテナの平面図、図２は同正面図、図３は右側面図、図４は給電点の縦断面図である。
【００１７】
（全体構成）
このループアンテナは、一対のアンテナ素子１０と、両アンテナ素子１０の間に設けられた給電点２０と、給電点２０から各アンテナ素子１０に接続される並行給電線部３０と、アンテナ素子１０と所定の間隔に配置される反射板４０とを具えている。
【００１８】
（アンテナ素子）
アンテナ素子１０は、角度の異なる複数の円錐面で円環状に形成された金属板で、内周の取付部１１と、中間の円環部１２と、外周の折り返し部１３の３つの部分が一体に構成されている。ここでは、１８０°の円弧片を一対用い、各円弧片の一端側を接続プレート１４で連結して長円状のアンテナ素子１０に構成している。各円弧片の他端側には間隔１５が形成されている。アンテナ素子中心同士の間隔は４４８ｍｍとした。もちろん、アンテナ素子１０の形状は長円ではなく円形であっても良い。
【００１９】
このようなアンテナ素子１０は、型を用いた鋳造により製造した。本例では、アルミニウム合金を用いてアンテナ素子１０を構成した。
【００２０】
＜取付部＞
取付部１１は、後述する並行給電線部３０とアンテナ素子１０とを連結するための取付片で、電波を出力するための部材ではない。ここでは、反射板４０に対する並行給電線部３０の角度に対応する傾斜を持ち、内周から外周に向かうに従って反射板４０からの距離が遠くなる円錐面で取付部１１を構成した。
【００２１】
＜円環部＞
円環部１２は電波を出力する個所である。この円環部１２は、取付部１１の外周に連続して、内周から外周に向かうに従って反射板からの距離が遠くなる円錐面で構成した。円環部１２の内周縁および外周縁の周長は目標波長に対応するように設計する。ここでは、４７０ＭＨｚ〜６２０ＭＨｚの周波数を目標周波数とし、これに対応する目標波長λに対して内周縁および外周縁の周長を１．０λとなるように設計した。つまり、内周縁の周長は０．４８ｍ、外周長の周長は０．６４ｍとした。
【００２２】
また、円環部１２と反射板４０との距離は、目標波長λに対して０．２２λとなるように設計した。すなわち、内周縁と反射板との距離は０．１１ｍ、外周縁と反射板との距離は０．１４ｍである。このような構成により、反射板４０に対して共振波長に比例した自己相似形状を得ることができる。
【００２３】
さらに、各円環部１２は、一対の絶縁支持棒５０を介して反射板４０に固定されている。ここでは、円環部１２をねじ１６（図３）で貫通し、このねじ１６を絶縁支持棒５０の上端部にねじ込むことで固定を行った。絶縁支持棒５０は、円環部１２との固定を行う上端部のみ絶縁体で構成され、他の部分は金属パイプで構成されている。
【００２４】
＜折り返し部＞
折り返し部１３は、電波の背面への回り込み（バックローブ）を低減するための円錐面である。この折り返し部１３は、円環部１２の外周縁に連続して反射板方向に折り返された円錐面に構成されている。バックローブを抑制するには、円環部１２の外周縁よりも反射板側に折り返し部を形成することが必要である。ただし、折り返し部１３の角度は、反射板４０と直角方向までの間とする。
【００２５】
ここでの目標周波数を考慮すれば、折り返し部１３の内周縁（円環部の外周縁）と折り返し部１３の外周縁との垂直距離（反射板と直交する向きの距離）は目標波長λに対して０．０３〜０．１λ程度（ＵＨＦでは２０〜４０ｍｍ程度）が好適である。折り返し部１３が広くなるとバックローブは小さくできるが、アンテナの出力特性が横方向に広がる指向性を持つためである。本例では、この垂直距離を３０ｍｍとし、円環部１２との角度をほぼ９０°とした。
【００２６】
（給電点と並行給電線部）
給電点２０はアンテナ素子１０に電力を供給する個所で、反射板４０に導体接手２１（図４）を貫通し、導体接手２１の外周に絶縁体２２を介して給電ブロック２３を配した。給電ブロック２３には２対の並行給電線部３０が突出される。この給電線部３０は、平行に形成されたパイプからなる給電トランス３１と、その内部に絶縁体３２を介して配される内導体３３とから構成される。ここで、並行給電線部３０の反射板４０に対する角度は２６°とした。
【００２７】
（反射板）
反射板４０はループアンテナの出力を円環部の軸方向の一方に出力するための矩形の金属板である。ここでは、４２０×９００ｍｍの鋼板を用いた。
【００２８】
（実施例２）
図５はいわゆる４Ｌ双ループアンテナの平面図、図６は同正面図、図７は図５のＡ−Ａ矢示図である。図１〜４と共通する部分には同一の符号を付した。
【００２９】
このループアンテナも基本的な構成と取付部１１、円環部１２および折り曲げ部１３の各機能は実施例１と共通している。実施例１との主な相違点を説明する。
【００３０】
このループアンテナでは、反射板裏面のほぼ中央に給電点２０を設け、この給電点２０から反射板４０の両端部に向けて内導体３３を伸延する。伸延された各内導体３３は反射板４０を貫通して設けられた一対の給電トランス３１の下端から内部に導入される。給電トランス３１は、反射板４０に対して垂直に固定されたパイプで、その上端部から内部導体につながる給電線部３０が伸延される。ここでは、一対の細長い金属板を平行させて給電線部３０を形成した。
【００３１】
このループアンテナのアンテナ素子１０は円形で、並行給電線部３０が接続される個所のみ間隔１５が形成されている。また、並行給電線部３０の接続される取付部１１は、実施例とは異なり、円筒面とした。
【００３２】
このループアンテナにおける各部の寸法は次の通りである。
円環部の内周縁の直径：１４０ｍｍ、同外周縁の直径：２００ｍｍ
円環部内周縁の反射板との距離：１１０ｍｍ
円環部外周縁の反射板との距離：１４０ｍｍ
折り返し部の外周縁の直径：２３０ｍｍである。
双ループアンテナのアンテナ素子中心間の距離：４４８ｍｍ
給電トランス間の距離：８００ｍｍ
反射板：１８００×３８０ｍｍの鋼鈑
【００３３】
（試験例）
実施例１に示したアンテナ素子について指向特性をシミュレーションで調べた。指向性は、円環部の並列方向を垂直方向とし、水平方向の指向性を調べることで行った。周波数は４７０ＭＨｚとした。併せて、図１０に示す従来のループアンテナの円環部についても定在波比の周波数特性を求めた。実施例アンテナの試験結果を図８に、比較例アンテナの試験結果を図９に示す。
【００３４】
両図を比較して明らかなように、実施例の方が比較例に比べて図のＸ軸よりも下方（アンテナの背面）側への広がりが小さくなっており、本発明ループアンテナがバックローブの低減に有効であることが確認された。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明ループアンテナによれば、円環部を円錐面で構成し、さらに円環部の外周に反射板側に近づく折り返し部を設けることにより、ループアンテナから反射板端にむかって放射される電波を抑制する。それにより、アンテナ背面に電波が回りこむバックローブを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明ループアンテナの平面図である。
【図２】本発明ループアンテナの正面図である。
【図３】本発明ループアンテナの右側面図である。
【図４】本発明ループアンテナにおける給電点周辺の縦断面図である。
【図５】本発明４Ｌループアンテナの平面図である。
【図６】本発明４Ｌループアンテナの正面図である。
【図７】図５のＡ−Ａ矢示図である。
【図８】本発明ループアンテナの水平面指向性図である。
【図９】従来ループアンテナの水平面指向性図である。
【図１０】従来のループアンテナの平面図である。
【符号の説明】
１０  アンテナ素子
１１  取付部
１２  円環部
１３  折り返し部
１４  接続プレート
１５  間隔
１６  ねじ
２０  給電点
２１  導体接手
２２  絶縁体
２３  給電ブロック
３０  並行給電線部
３１  給電トランス
３２  絶縁体
３３  内導体
４０  反射板
５０  絶縁支持棒
１１０  円環部
１２０  給電点
１３０  並行給電線部
【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】
0003564703.tif 000009
【図９】
0003564703.tif 000010
【図１０】
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