(57)【要約】【課題】突き出し距離に起因した多面合成アンテナの合成指向性の落ち込み量を低減することができる多面合成アンテ用アンテナユニットを提供する。  【解決手段】放射素子２１と放射素子２１の背部に設けられた主反射板２２とを備える多面合成アンテナ用アンテナユニット２０である。多面合成アンテナの合成指向性の落ち込み量を低減するために、主反射板２２の一部または全部に凹面２２ｂまたは凸面２２ａもしくは凹凸面２２ｄ、２２ｃを形成している。    【選択図】      図１
2006014007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射素子と該放射素子の背部に設けられた主反射板とを備える多面合成アンテナ用アンテナユニットであって、
前記多面合成アンテナの合成指向性の落ち込み量を低減するために、前記主反射板の一部または全部に凹面または凸面もしくは凹凸面を形成したことを特徴とする多面合成アンテナ用アンテナユニット。
【請求項２】
前記主反射板に副反射板を付加したことを特徴とする請求項１に記載の多面合成アンテナ用アンテナユニット。
【請求項３】
前記副反射板は、前記多面合成アンテナの合成指向性の落ち込み量を低減するために、一部または全部に凹面または凸面もしくは凹凸面を形成したことを特徴とする請求項２に記載の多面合成アンテナ用アンテナユニット。
【請求項４】
前記主反射板に形成される凹面または凸面もしくは凹凸面は、断面形状が多角状、円弧曲線状、放物曲線状、楕円曲線状のいずれかであること特徴とする請求項１に記載の多面合成アンテナ用アンテナユニット。
【請求項５】
前記副反射板に形成される凹面または凸面もしくは凹凸面は、断面形状が多角状、円弧曲線状、放物曲線状、楕円曲線状のいずれかであること特徴とする請求項３に記載の多面合成アンテナ用アンテナユニット。
【請求項６】
前記放射素子としてダイポール素子を使用したことを特徴とする請求項１に記載の多面合成アンテナ用アンテナユニット。
【請求項７】
前記放射素子としてループアンテナ素子を使用したことを特徴とする請求項１に記載の多面合成アンテナ用アンテナユニット。
【請求項８】
前記放射素子としてパッチアンテナ素子を使用したことを特徴とする請求項１に記載の多面合成アンテナ用アンテナユニット。
【請求項９】
前記主反射板の凹面または凸面または凹凸面で構成される空間に給電回路を配設したことを特徴とする請求項１に記載の多面合成アンテナ用アンテナユニット。
【請求項１０】
前記給電回路が同軸線路で構成されていることを特徴とする請求項９に記載の多面合成アンテナ用アンテナユニット。
【請求項１１】
前記給電回路が平衡線路で構成されていることを特徴とする請求項９に記載の多面合成アンテナ用アンテナユニット。
【請求項１２】
前記給電回路がマイクロストリップ線路で構成されていることを特徴とする請求項９に記載の多面合成アンテナ用アンテナユニット。
【請求項１３】
前記給電回路がトリプレート線路で構成されていることを特徴とする請求項９に記載の多面合成アンテナ用アンテナユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多面合成アンテナ用のアンテナユニットに関し、特にＴＶ放送の送信用アンテナなどに使用される多面合成アンテナに採用して好適なアンテナユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多面合成アンテナは、ＴＶ放送の送信用アンテナなどに使用されている。この多面合成アンテナは、例えば、図７に示すように、四角鉄塔１００の各側面にアンテナユニット２００を配設した構成を有する。この場合、各アンテナユニット２００は、同心円上に９０度間隔で配列されて４面合成アンテナを構成する。（例えば、非特許文献１参照）
【０００３】
上記各アンテナユニット２００は、図８に示すように、ダイポール素子等の放射素子２０１と、その背部に設けられた平板からなる主反射板２０２とを備えている。このアンテナユニット２００では、必要に応じて、副反射板２０３が付加されるとともにレドーム２０４が覆着される。副反射板２０３は、主反射板２０２の両端延長部を放射素子２０１側に折り曲げることにより形成されている。
【０００４】
【非特許文献１】「アンテナ工学」遠藤敬二、佐藤源貞、永井淳  著  昭和５５年２月２０日  総合電子出版社発行  第１３０〜１３３頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
２面以上の面を有する多面合成アンテナでは、設置場所の状況（鉄塔の強度や局舎の状態等）により鉄塔中心からの突き出し距離を大きくしなければならない場合がある。しかし、突き出し距離を大きくすると、合成指向性における落ち込み量が大きくなって、サービスエリアに不感地帯が発生するという問題を生じる。
【０００６】
図７に例示したような４面合成アンテナを構成した場合、アンテナユニット２００の設置方向の面における指向レベルと、その設置方向から約４５度相違した方向の合成面における指向レベルとの差は、図８に示した副反射板２０３の大きさの調整（振幅指向性による３ｄＢ半値幅等の調整）等によって均衡させることができる。
【０００７】
一方、アンテナユニット２００の設置方向から約２２．５度ずれた方向に生じる合成指向性の落ち込み量（図４の実線参照）は、該アンテナユニット２００の突き出し距離に起因するものであるため、上記振幅指向性のみの調整では改善することができない。
しかし、現実的には、鉄塔の強度や局舎の状態などの諸条件により、アンテナユニットの突き出し距離を大きくとらざるを得ない場合が多々あり、その場合でも、サービスエリアを確保する必要がある。そのため、上記合成指向性の落ち込み量を低減することが要望されている。
【０００８】
本発明の目的は、このような実状に鑑み、突き出し距離に起因した多面合成アンテナの合成指向性の落ち込み量を低減することができる多面合成アンテ用アンテナユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、放射素子と該放射素子の背部に設けられた主反射板とを備える多面合成アンテナ用アンテナユニットであって、前記多面合成アンテナの合成指向性の落ち込み量を低減するために、前記主反射板の一部または全部に凹面または凸面もしくは凹凸面を形成している。
【００１０】
前記主反射板には、副反射板を付加することができる。この副反射板も、前記多面合成アンテナの合成指向性の落ち込み量を低減するために、一部または全部に凹面または凸面もしくは凹凸面を形成することができる。
【００１１】
前記主反射板に形成される凹面または凸面もしくは凹凸面は、断面形状が多角状、円弧曲線状、放物曲線状、楕円曲線状のいずれかであってよい。前記副反射板に形成される凹面または凸面もしくは凹凸面も同様である。
【００１２】
前記放射素子として、ダイポール素子、ループアンテナ素子、パッチアンテナ素子等を使用することができる。
また、前記主反射板の凹面または凸面または凹凸面で構成される空間を利用して給電回路を配設することができる。この場合、給電回路は、同軸線路、平衡線路、マイクロストリップ線路、トリプレート線路のいずれかで構成することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るアンテナユニットによれば、多面合成アンテナの合成指向性の落ち込み量を低減するために、主反射板の一部または全部に凹面または凸面もしくは凹凸面を形成している。したがって、突き出し距離に起因した多面合成アンテナの合成指向性の落ち込み量を低減して、充分なサービスエリアを確保することが可能な多面合成アンテナを構成することが可能になる。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図９は、前記従来のアンテナユニット２００の突き出し距離を０ｍｍおよび３３０ｍｍに設定した場合の該アンテナユニット２００単体での振幅指向性をそれぞれ実線および破線で示したものである。この図９から明らかなように、上記アンテナユニット２００単体での振幅指向性は、上記突き出し距離の変化の影響をほとんど受けない。
一方、アンテナユニット２００単体の位相特性は、上記突き出し距離の変化に伴って図１０に例示するように変化する。
【００１５】
上記アンテナユニット２００の位相特性は、放射素子２０１から直接放射される電波の位相特性と、主反射板２０２および副反射板２０３に反射されてから放射される電波の位相特性とを合成したものである。
したがって、上記主反射板２０２の形状、あるいは、該主反射板２０２および副反射板２０３の形状を変化させて、主反射板２０２あるいは該主反射板２０２および副反射板２０３から反射されて放射される電波の位相を変化させれば、上記アンテナユニット２００の位相特性が変化されることになる。
【００１６】
それゆえ、上記アンテナユニット２００を用いて多面合成アンテナを構成する場合において、該アンテナユニット２００の主反射板２０２の形状、あるいは、該主反射板２０２および副反射板２０３の形状を適宜に変更すれば、突き出し距離を短くしたのと等価な位相特性、つまり、落ち込み量の少ない位相特性を得ることが可能である。
【００１７】
図１は、以上の考察に基づいて構成された本発明に係る多面合成アンテナ用アンテナユニットの実施の形態を示している。
このアンテナユニット２０は、放射素子２１と、その背部に設けられた主反射板２２とを備え、必要に応じて、副反射板２３とレドーム２４が付加される。上記放射素子２１としては、ダイポール素子、ループアンテナ素子、パッチアンテナ素子等が適用される。また、副反射板２３は、主反射板２２の両端延長部をそれぞれ放射素子２１側に折り曲げることにより形成することができる。なお、符号２５は給電路を示している。
【００１８】
上記アンテナユニット２０を用いて例えば４面合成アンテナを構成する場合には、このアンテナユニット２０が同一円周上に９０度間隔で配設される。そして、この場合、例えば、適用周波数が４９１ＭＨｚに設定され、かつ、各アンテナユニット２０の突き出し距離が３３０ｍｍに設定される。
このような４面合成アンテナでアンテナユニット２０を等振幅動作させて、水平面の放射を合成する場合、上記突き出し距離に起因する振幅指向性の落ち込み量を低減するためには、例えば、図示のように放射素子２１側に向う凸面２２ａが主反射板２２に形成される。
【００１９】
上記凸面２２ａは、給電路２５を中心として対称な形状になるように主反射板２２を多角状（台形状）に曲げ形成することにより形成されている。
しかし、主反射板２２に凸面、凹面、凹凸面のいずれを形成するかという点、この凸面、凹面、凹凸面にどのような形状を持たせるかという点、この凸面、凹面、凹凸面を主反射板２２のどの位置に形成するかという点、この凸面、凹面，凹凸面を主反射板２２の全体に形成するか一部に形成するかという点は、多面合成アンテナにおけるこのアンテナユニット２０の配置形態等を勘案して適宜決定される。
すなわち、以上の各点は、多面合成アンテナの面数、アンテナユニット２０の突き出し距離、放射素子２１の種類などの諸条件を考慮して、上記落ち込み量が抑制されるような位相変化が主反射板２２によって効果的にもたらされるように決定される。
【００２０】
図２において、点線は上記凸面２２ａを有する主反射板２２を備えたアンテナユニット２０単体の突き出し距離０ｍｍでの振幅指向性を示し、実線は従来のアンテナユニット（主反射板を平板状に形成した以外はアンテナユニット２０と同一な構成を有する）の突き出し距離０ｍｍでの振幅指向性を示している。
【００２１】
また、図３において、点線は上記凸面２２ａを有する主反射板２２を備えたアンテナユニット２０単体の突き出し距離０ｍｍでの位相指向性を示し、実線は従来のアンテナユニットの突き出し距離０ｍｍでの位相指向性を示している。
図３における実線と破線の比較から明らかなように、上記凸面２２ａを有する主反射板２２を使用することによって、位相指向性を意図的に変化させることができる。
【００２２】
上記のような振幅位相性および位相指向性を有する上記実施形態に係るアンテナユニット２０を突き出し距離３３０ｍｍで４面に配して、４面合成アンテナを構成した場合、図４に示すような合成指向性を得ることができる。この図４における実線は、主反射板を平板状に形成した上記従来のアンテナユニットを使用した場合の合成指向性である。
【００２３】
実線特性と破線特性との比較から明らかなように、上記実施形態に係るアンテナユニット２０を用いた４面合成アンテナによれば、矢印２７で示すように、２２．５度方向の振幅指向性の落ち込み量が大幅に低減され（この例では、約１．８ｄＢ程度）、これによって、突き出し距離が３３０ｍｍであるにもかかわらず、充分なサービスエリアが確保されることになる。
【００２４】
上記凸面２２ａを有する主反射板２２を備えたアンテナユニット２０は、レドーム２４を含めた外観を変えることなく位相特性を変化させることができる。したがって、従来のアンテナユニットと受風面積等を同じにすることができ、これによって、鉄塔等の支持体への負荷も従来のアンテナユニットと同じにすることが可能になる。なお、外観の変更が許されるのであれば、上記以上の指向性改善効果が得られるように構成することが可能である。
【００２５】
一方、上記アンテナユニット２０は、主反射板２２の背面側に上記凸面２２ａによって形成された空間２６を有する。そこで、必要に応じて、この空間２６に給電回路を配置することもできる。すなわち、放射素子２１が多列配置される場合には、それらの放射素子に分配給電する給電回路が使用されるので、この給電回路を上記記空間２６内に収容することができる。
上記給電回路は、例えば、同軸線路、平衡線路、マイクロストリップ線路、トリプレート線路等で構成される。
【００２６】
また、この種のアンテナユニットでは、一般に主反射板の背面側に給電口が設けられるので、該給電口と鉄塔等の支持体との干渉を回避するために、突き出し距離を余分に取るようにしているが、上記アンテナユニット２０によれば、上記空間２５を利用して上記給電口を放射素子側に寄せて設けることが可能であるので、突き出し距離を増すことなく上記干渉を回避することができる。したがって、従来のアンテナユニットよりも突き出し距離を低減して、合成指向性をさらに改善することが可能になる。
【００２７】
多面合成アンテナの面数、突き出し距離、放射素子の種類などの諸条件によっては、例えば、図５に示すように、放射素子２１から離れる方向に膨らむ凹面２２ｂを有した主反射板２２が使用される。上記凹面２２ｂは、給電路２５を中心として対称な形状になるように、断面弧状に形成されている。
また、上記諸条件によっては、図６に示すように、凸面２２ｃと凹面２２ｄを有した主反射板２２を使用することができる。
【００２８】
図５に示すアンテナユニット２０は、上記凹面２２ｂによって囲まれた空間２８を有するので、必要に応じて、この空間２８に前記した給電回路を配置することができる。同様に、図６に示すアンテナユニット２０は、上記凸面２２ｃよって囲まれた空間２９および凹面２２ｄによって囲まれた空間３０を有するので、必要に応じて、この空間２９および／または３０に前記した給電回路を配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係るアンテナユニットの実施形態を示す概略図である。
【図２】本発明に係るアンテナユニット単体の振幅指向性と従来のアンテナユニット単体の振幅指向性とを例示したグラフである。
【図３】本発明に係るアンテナユニット単体の位相指向性と従来のアンテナユニット単体の位相指向性とを例示したグラフである。
【図４】本発明に係るアンテナユニットを用いた４面合成アンテナの指向性と従来のアンテナユニットを用いた４面合成アンテナの指向性とを例示したグラフである。
【図５】本発明に係るアンテナユニットの他の実施形態を示す概略図である。
【図６】本発明に係るアンテナユニットの更に別の実施形態を示す概略図である。
【図７】４面合成アンテナの構成例を概略的に示した平面図である。
【図８】従来のアンテナユニットの構成を示す概略図である。
【図９】従来のアンテナユニット単体の振幅指向性と突き出し距離との関係を例示したグラフである。
【図１０】従来のアンテナユニット単体の位相指向性と突き出し距離との関係を例示したグラフである。
【符号の説明】
【００３０】
２０  アンテナユニット
２１  放射素子
２２  主反射板
２２ａ，２２ｃ  凸面
２２ｂ，２２ｄ  凹面
２３  副反射板
２４  レドーム
２６，２８，２９，３０  空間
【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】
2006014007.tif 000011
【図１０】
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