(57)【要約】  【課題】所定のチャンネルの放送信号を放射する前に減衰させ、所定の方向への当該放送信号の放射を抑制することができる放送アンテナ用送信装置を提供する。  【解決手段】複数の送信アンテナ素子７ａ−７ｄと、周波数帯の異なる複数の放送信号を１つに合波する共用器５と、前記共用器５で合波された放送信号をそれぞれの前記送信アンテナ素子７ａ−７ｄに導くための分岐器と、前記所定の送信アンテナ素子７ｂと前記分岐器との間に挿入された所定の周波数帯の放送信号を阻止するためのチャンネル選択回路１とを備える。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信アンテナ素子と、       
周波数帯の異なる複数の放送信号を１つに合波する共用器と、
前記共用器で合波された放送信号をそれぞれの前記送信アンテナ素子に導くための分岐器と、
前記所定の送信アンテナ素子と前記分岐器との間に挿入された所定の周波数帯の放送信号を阻止するためのチャンネル選択回路とを備えることを含むことを特徴とする放送アンテナ用送信装置。
【請求項２】
前記チャンネル選択回路は、放送信号を二分して２つの出力端子から出力する第１ハイブリット回路と、
前記第１ハイブリッド回路の他の端子に接続された、信号のパワーを吸収する吸収素子と、
前記第１ハイブリット回路で二分された信号をそれぞれ通過させる２つのフィルタ回路と、
前記２つのフィルタ回路を通過した信号を合成して、１つの出力端子から送信アンテナに給電する第２ハイブリッド回路とを含む請求項１記載の放送アンテナ用送信装置。
【請求項３】
前記フィルタ回路は、減衰量を変えることにより前記所定の送信アンテナ素子の放射方向の利得の低下量を調整することができる請求項１または請求項２のいずれかに記載の放送アンテナ用送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、放送信号の指向性を任意に設定することができる、放送アンテナ用送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放送電波をサービスエリア内に向かって放射するためのアンテナは、通常、送信鉄塔の上などに設置される。前記アンテナは、サービスエリアに対して電波を放射することができるように、放射指向性が設定されている。
従来、複数のチャンネルの放送電波を送信する場合、放送チャンネルごとにアンテナを設置していた。
【０００３】
ところが、設備の簡素化のために、複数のチャンネルの放送を、１つのアンテナで共用する試みがなされている。
このような共用アンテナは、複数のアンテナ素子からなるものである。
複数のアンテナ素子の合計の放射指向性は、サービスエリアに対して電波を放射することができるように設定されている。
【特許文献１】特開２００１−９４３０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、放送チャンネルごとにサービスエリアが異なる場合がある。
このため、複数チャンネルでアンテナを共用する場合、電波の届く範囲は、ある放送チャンネルにとってはサービスエリア内になっても、他のチャンネルにとってはサービスエリア外となってしまうことがあり、電波法、放送法上の問題がある。
この場合、放送チャンネルごと、言い換えれば放送周波数帯ごとに電波の届く範囲を調整できれば便利である。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、所定の放送チャンネルの放送信号を、所定のアンテナ素子から放射される前に減衰させ、所定の方向への電波の放射を抑制することができる放送アンテナ用送信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、複数の送信アンテナ素子（７ａ−７ｄ）と、周波数帯の異なる複数の放送信号を１つに合波する共用器（５）と、前記共用器（５）で合波された放送信号をそれぞれの前記送信アンテナ素子（７ａ−７ｄ）に導くための分岐器と、前記所定の送信アンテナ素子（７ｂ）と前記分岐器との間に挿入された所定の周波数帯の放送信号を阻止するためのチャンネル選択回路（１）とを備えることを含むことを特徴とする放送アンテナ用送信装置である。
【０００７】
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
請求項１記載の発明によれば、所定のチャンネルの放送信号を放射する前に減衰させ、所定の方向への当該放送信号の放射を抑制することができる放送アンテナ用送信装置を提供することができる。
【０００８】
また、上記の目的を達成するための請求項２記載の発明は、放送信号を二分する第１ハイブリット回路（３）と、前記第１ハイブリッド回路（３）の他の端子（端子Ｃ）に接続された、信号のパワーを吸収する吸収素子（８）と、前記第１ハイブリット回路（３）で二分された信号をそれぞれ通過させる２つのフィルタ回路（４）と、前記２つのフィルタ回路（４）を通過した信号を合成して、１つの出力端子から送信アンテナ素子（７ｂ）に給電する第２ハイブリッド回路（５）とをさらに備える放送アンテナ用送信装置である。
【０００９】
請求項２記載の発明によれば、チャンネル選択回路の具体的な構成例を規定することができる。
また、上記の目的を達成するための請求項３記載の発明は、前記フィルタ回路（４）は、減衰量を変えることにより前記所定の送信アンテナ素子（７ｂ）の放射方向の利得の低下量を調整することができる請求項１または請求項２のいずれかに記載の放送アンテナ用送信装置である。
【００１０】
請求項３記載の発明によれば、所定方向への放送信号の放射量を調整することができる放送アンテナ用送信装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、鉄塔２の上に設置された放送用アンテナ３を示す。（ａ）はＡ面での放送用アンテナ３の断面図、（ｂ）は同側面図である。
放送用アンテナ３は、鉄塔２の先端の鉄柱４に固定されている。放送用アンテナ３は、４つの送信アンテナ素子７ａ−７ｄを水平方向に９０度おきに配置している。各送信アンテナ素子７ａ−７ｄは、水平方向に９０度以上の角度にわたって電波を放射することができるので、４つの送信アンテナ素子７ａ−７ｄを合わせて、水平面上に３６０度の指向性（無指向性）を実現している。
【００１２】
送信アンテナ素子７ａ−７ｄの形式は、特に限定されるものではなく、双ループアンテナ、ダイポールアンテナ等を用いることができる。
図２は、本発明の放送用アンテナ送信装置１の回路構成図である。この例では、放送信号は、関東圏、関西圏などの広域をサービスエリアとする４つのチャンネルの放送信号と、県域をサービスエリアとする１つのチャンネルの放送信号が共用されている。各放送信号の周波数帯は、それぞれ分離されていて重複がないのはもちろんである。
【００１３】
これらの合計５つの放送信号を、共用器５を用いて重畳し、１本のケーブルで搬送している。
搬送路は、途中で、１対１分岐器を通して２分岐され、各分岐された放送信号は、さらに１対１分岐器を通して２分岐されており、合計４分岐の給電線路２ａ，２ｂ，２ｃ及び２ｄになる。分岐経路は、各放送信号に対して、同一の長さになるように設定されている。
【００１４】
このようにして、４つの分岐信号を得る。各分岐信号は、上記のように２度の１対１分岐器を通ることから、同一内容の放送波を含んでいることになる。
このようにして得られた４つの分岐信号は、給電線路６ａ−６ｄを通って、鉄塔２の先端に取り付けられた送信アンテナ素子７ａ−７ｄに給電される。
４本の給電線路のうち、２ａ，２ｃ及び２ｄの３本は、分岐器から送信アンテナ素子７ａ，７ｃ及び７ｄまでをダイレクトにつないでいる。しかし、給電線路２ｂの途中には、チャンネル選択回路１が挿入されている。
【００１５】
このチャンネル選択回路１は、所定のチャンネル（チャンネルｂという）の放送信号を不通過とし、その他のチャンネルの放送信号を通過させる回路である。
このように、１本の給電線路２ｂにチャンネル選択回路１を挿入することにより、当該チャンネルｂの放送信号の電波が、当該送信アンテナ素子７ｂから放射されることが阻止される。これにより、当該送信アンテナ素子７ｂの電波放射方向に対して、チャンネルｂの放送信号の電波が放射されなくなる。したがって、チャンネルｂの放送信号の電波の、当該方向の放射レベルが大きく落ち込む。
【００１６】
例えば、チャンネルｂを、県域をサービスエリアとする１つのチャンネルに設定し、県外を向いた方向に設置された送信アンテナ素子７ｂへの給電線路２ｂにチャンネル選択回路１を挿入すれば、チャンネルｂの電波の県外向け放射レベルが落ち込む。したがって、県域放送にとって不要な県外へのサービスが行われなくなる。
一方、チャンネル選択回路１を通過する他のチャンネルの、広域放送に対応する放送信号は、すべての送信アンテナ素子７ａ，７ｂ，７ｃ及び７ｄから放射されるので、目的どおり、広域圏の放送が可能となる。
【００１７】
図３は、チャンネル選択回路１の構成を示す回路図である。
チャンネル選択回路１は、１対１分岐器からつながる端子（端子Ａという）、送信アンテナ素子７ｂにつながる端子（端子Ｂという）、吸収素子８，９につながる２つの端子（端子Ｃ，Ｄという）を備えている。
端子Ａ，Ｃと端子Ｂ，Ｄとの間には、第１ハイブリット回路３、ローパスフィルタ４、第２ハイブリッド回路５が接続されている。
【００１８】
前記ローパスフィルタ４は、チャンネルｂの放送信号の通過を阻止するフィルタである。本発明の実施の形態では、チャンネルｂの周波数帯が、他のチャンネルの周波数帯よりも高いということを前提にして、ローパスフィルタを採用している。
しかしチャンネルｂの周波数帯が、他のチャンネルの周波数帯よりも低ければ、ハイパスフィルタを用いればよく、チャンネルｂの周波数帯が、他のチャンネルの周波数帯の間にあれば、帯域阻止フィルタを用いればよい。要するに、チャンネルｂの放送信号の通過を阻止することができれば、どのようなタイプのフィルタを用いてもよい。
【００１９】
端子Ａから入ってきたチャンネルｂ以外の放送信号は、第１ハイブリット回路３を通して２分され、それぞれローパスフィルタ４を通過し、第２ハイブリッド回路５で合成されて端子Ｂを通して、送信アンテナ素子７ｂに給電される。
端子Ａから入ってきたチャンネルｂの放送信号は、第１ハイブリット回路３を通して２分され、それぞれのローパスフィルタ４で反射される。ローパスフィルタ４で反射された放送信号は、再度、第１ハイブリッド回路３を通過するときに合成されて端子Ｃを通して吸収素子８に吸収され、熱となって消費される。
【００２０】
図４は、ハイブリッド回路３，５の具体的構造を示す斜視図である。このハイブリッド回路３，５は、３ｄＢ方向性結合器で構成されている。３ｄＢ方向性結合器は、２つの対向する金属平行平板１１，１２の一端に端子１３，１４を接続し、他端に端子１５，１６を接続している。そして、全体を金属筒１７でシールドし、各端子１３−１６から同軸ケーブルＣ１−Ｃ４を引き出している。
【００２１】
同軸ケーブルＣ１から入力されたチャンネルｂの放送信号は、同軸ケーブルＣ３，Ｃ４からそれぞれ２分の１の電力で出力される。また、同軸ケーブルＣ４からは位相が９０°ずれて出力される。同軸ケーブルＣ３，Ｃ４から出力された信号は、それぞれローパスフィルタ４によって戻される。
ローパスフィルタ４で戻されたチャンネルｂの放送信号は、ハイブリット回路３により再度合成され、端子１５を通じて同軸ケーブルＣ２へ出力される。同軸ケーブルＣ２へ出力された信号は、吸収素子８に吸収され、熱となって消費される。
【００２２】
ハイブリット回路５もハイブリット回路３と同様の構造である。
以上の図４では、ハイブリッド回路３を３ｄＢ方向性結合器で構成した例を示したが、ハイブリッド回路は、これ以外にブリッジダイプレクサー、ラットレース回路、ハイブリッドリング、ショートスロットなどで構成してもよい。
図５は、同軸ケーブルＣ３がつながる端子（端子Ｅという）と同軸ケーブルＣ５がつながる端子（端子Ｇという）の間に接続されるローパスフィルタ４の構造図（ａ）と等価回路図（ｂ）を示す。ローパスフィルタ４は、並列フィルタ回路ＬＣ１と、信号を９０°移相させる伝送路と、並列フィルタ回路ＬＣ２から構成される。各並列フィルタ回路ＬＣ１，ＬＣ２は、具体的には、それぞれ同軸管伝送路で構成されている。
【００２３】
等価回路図である図５（ｂ）に示すとおり、並列フィルタ回路ＬＣ１，ＬＣ２は、コイルとコンデンサで表される。フィルタＬＣ１は、たがいに直列に接続されたコイルＬｓ１とコンデンサＣｓ１を、コイルＬｐ１で並列に接続した構造である。フィルタＬＣ２も同様の構造である。
ローパスフィルタ４は、同軸ケーブルＣ３から入ってきたチャンネルｂの放送信号を同軸ケーブルＣ３へ戻す。チャンネルｂ以外の放送信号は同軸ケーブルＣ５へ通過させる。戻されたチャンネルｂの放送信号は、前述したように、吸収素子８に吸収される。
【００２４】
ここでは、端子Ｅ，Ｇにつながるローパスフィルタ４を説明したが、端子Ｆ，Ｈにつながるローパスフィルタ４も同様である。
ローパスフィルタ４を通過したチャンネルｂ以外のそれぞれの放送信号は、前述したように同軸ケーブルＣ５、Ｃ６を通じハイブリット回路５に入る。これらの信号は再度合成され、同軸ケーブルＣ８から端子Ｂを通じ給電線路６ｂによってアンテナ素子７ｂに給電される。
【００２５】
以上のように本発明の放送アンテナ用送信装置は、ハイブリット回路３，５とローパスフィルタ４とによって、所定の周波数帯の放送信号を、電波として放射される前に低減させることができる。したがって、所定方向への電波の放射を抑制し、結果としてサービスエリア外への放送電波の漏洩を遮断することができる。
【実施例１】
【００２６】
図６は、ローパスフィルタの通過減衰量（実線）及び反射減衰量（破線）を表すグラフである。横軸には、周波数をとり、４７６ＭＨｚから５９０ＭＨｚまで表している。このうち、４７６ＭＨｚから４８２ＭＨｚまでが第１４チャンネル、４８２ＭＨｚから４８８ＭＨｚまでが第１５チャンネル、４８８ＭＨｚから４９４ＭＨｚまでが第１６チャンネル、４９４ＭＨｚから５００ＭＨｚまでが第１７チャンネルとなる。５４８ＭＨｚから５５４ＭＨｚまでが第２６チャンネルとなる。第１４チャンネル〜第１７チャンネルは広域放送に用いられ。第２６チャンネルは、県域放送に用いられるものとする。
【００２７】
並列フィルタＬＣ１のリアクタンスｙ１は、近似的に次の式で表される。
ｙ１＝−ａ１（ｆ−ｆｓ１）／（ｆ−ｆｐ１）
ａ１：ＬＣ１における定数
ｆｓ１：フィルタＬＣ１の直列共振周波数
ｆｐ１：フィルタＬＣ１の並列共振周波数
また、並列フィルタＬＣ２のリアクタンスｙ２は、近似的に次の式で表される。
【００２８】
ｙ２＝−ａ２（ｆ−ｆｓ２）／（ｆ−ｆｐ２）
ａ２：ＬＣ２における定数
ｆｓ２：フィルタＬＣ２の直列共振周波数
ｆｐ２：フィルタＬＣ２の並列共振周波数
表１は、図５におけるローパスフィルタの所定の通過減衰量（実線）及び反射減衰量（破線）を実現するためのパラメーターを例示している。
【００２９】
【表１】
2006222684.tif 000003
【００３０】
このローパスフィルタを用いてチャンネル選択回路１を構成した。
ローパスフィルタ４の第２６チャンネルにおける通過減衰量は、図６に示したとおり、−２０ｄＢとなっている。なお、図６の４８８ＭＨｚにおける反射減衰量の極は、フィルタＬＣ１，ＬＣ２の並列共振周波数に対応し、５３５ＭＨｚにおける通過減衰量の極は、フィルタＬＣ１の直列共振周波数に対応し、５７９ＭＨｚにおける通過減衰量の極は、フィルタＬＣ２の直列共振周波数に対応している。
【００３１】
そして、第１４チャンネル〜第１７チャンネルの電波放射指向特性と、第２６チャンネルの電波放射指向特性とを算出したところ、図７に示すグラフが得られた。
このグラフから、第１４チャンネル〜第１７チャンネルの電波放射指向特性は、全方位にわたって、３ｄＢ程度の凹凸はあるものの、十分に低損失で、平坦な指向特性が得られている。
【００３２】
そして、第２６チャンネルは、チャンネル選択回路１が挿入されたアンテナ素子７ｂの指向方向Ｂ面の利得が大幅に落ち込んでいることが分かる。
このグラフによれば、第１４チャンネル〜第１７チャンネルの放送信号はほとんど損失なく通過し、第２６チャンネルの放送信号はほとんど損失なく吸収する。
したがって、本発明のアンテナ用送信装置を使用して、広域の放送信号をほとんど損失なく通過させ、所定方向への県域の放送信号は減衰させることができる。
【実施例２】
【００３３】
次に、減衰量の異なる５つのローパスフィルタ(1)から(5)を用いて、それぞれチャンネル選択回路を構成した。
５つのローパスフィルタのパラメーターを表２に示す。
【００３４】
【表２】
2006222684.tif 000004
【００３５】
表２は、５つのローパスフィルタの通過減衰量及び反射減衰量を求めるためのパラメーターを示している。表２では、第２６チャンネルにおける減衰量は、ローパスフィルタ(1)：−６ｄＢ，ローパスフィルタ(2)：−８ｄＢ，ローパスフィルタ(3)：−１０ｄＢ，ローパスフィルタ(4)：−１２ｄＢ，ローパスフィルタ(5)：−２０ｄＢとなっている。ローパスフィルタ(5)は、実施例１で用いたローパスフィルタ４同じものである。各々のローパスフィルタの並列インピーダンスも、実施例１と同様の計算方法で求めている。
【００３６】
図８は、ローパスフィルタ(1)から(5)の通過減衰量（実線）及び反射減衰量（破線）を表すグラフである。図９は、第２６チャンネル付近の通過減衰量のグラフの拡大図である。
これらローパスフィルタ(1)から(4)を用いてチャンネル選択回路１を構成し、第２６チャンネルでの電波放射指向特性を算出したところ、図１０に示すようなグラフが得られた。第２６チャンネルにおいて、チャンネル選択回路(1)から(4)が挿入されたアンテナ素子７ｂの指向方向の利得が大幅に落ち込んでいることが分かる。その落ち込み量は、ローパスフィルタ(1)：−７ｄＢ，ローパスフィルタ(2)：−９ｄＢ，ローパスフィルタ(3)：−１１ｄＢ，ローパスフィルタ(4)：−１３ｄＢとなっている。
【００３７】
このことから、チャンネル選択回路１を挿入したアンテナ素子７ｂの指向方向の利得を低減させたい場合、その低減量は、チャンネル選択回路１のローパスフィルタ４の通過減衰量を調整することによって、可能になることがわかる。
したがって、当該チャンネル選択回路１を用いることにより、所定チャンネルの信号を、任意の量だけ低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】鉄塔の上に設置された本発明の放送アンテナ用送信装置の断面を示す平面図（ａ）と同側面図（ｂ）である。
【図２】本発明の実施形態に係るチャンネル選択回路を含む放送アンテナ用送信装置の構成図である。
【図３】チャンネル選択回路の構成図である。
【図４】ハイブリッド回路の構造を示す斜視図である。
【図５】ローパスフィルタの構成図（ａ）と等価回路図（ｂ）である。
【図６】ローパスフィルタの通過減衰量（実線）及び反射減衰量（破線）の周波数特性を表すグラフである。
【図７】−２０ｄＢの通過減衰量のローパスフィルタを用いた場合の第１４、第１５、第１６及び第１７チャンネルと第２６チャンネルの相対電界強度を表した水平指向性図である。
【図８】フィルタ回路ＬＣ１，ＬＣ２のパラメーターを変えたときのローパスフィルタの通過減衰量（実線）及び反射減衰量（破線）の周波数特性を表したグラフである。
【図９】図８の場合の５４２ＭＨｚから５６０ＭＨｚを拡大表示させたグラフである。
【図１０】−６ｄＢ、−８ｄＢ、−１０ｄＢ及び−１２ｄＢの通過減衰量のローパスフィルタを用いた場合の第２６チャンネルの相対電界強度を表した水平指向性図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  チャンネル選択回路
２  鉄塔
３  放送用アンテナ
４  鉄柱
５  共用器
１１，１２  金属平行版
１３，１４，１５，１６  端子
１７  金属筒
２ａ，２ｂ，２ｃ，３ｄ  給電線路
３  第１ハイブリット回路
４  ローパスフィルタ
５  第２ハイブリッド回路
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ  給電線路
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ  送信アンテナ素子
８，９  吸収素子
【図１】
2006222684.tif 000005
【図２】
2006222684.tif 000006
【図３】
2006222684.tif 000007
【図４】
2006222684.tif 000008
【図５】
2006222684.tif 000009
【図６】
2006222684.tif 000010
【図７】
2006222684.tif 000011
【図８】
2006222684.tif 000012
【図９】
2006222684.tif 000013
【図１０】
2006222684.tif 000014