(57)【要約】【課題】アンテナユニットを機械的に傾けることなく主ビーム方向をチルトさせることができる双ループアンテナを提供する。【解決手段】４Ｌ形双ループアンテナ２１は、各アンテナ素子２３ａ〜２３ｄを所定の間隔で配置し、結合線路２４ａ〜２４ｃにより結合して素子列２５を構成する。この素子列２５は、アンテナ素子２３ｂ、２３ｃ間の結合線路２４ｂにおいて給電部２６により給電する。そして、アンテナ素子２３ａ〜２３ｄから放射される主ビームの方向を水平軸より所定角度θ下方にチルトさせるには、アンテナ素子２３ａ、２３ｂ間の間隔ｄ１を１／２波長よりも短く、アンテナ素子２３ｂと給電部２６との間隔ｄ２を１／４波長よりも短く、給電部２６とアンテナ素子２３ｃとの間隔ｄ３を１／４波長よりも長く、アンテナ素子２３ｃ、２３ｄ間の間隔ｄ４を１／２波長よりも長く設定する。【選択図】      図１
2006165672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射板と、前記反射板上に設けられる複数のループ状のアンテナ素子及び該アンテナ素子間を結合する結合線路からなるアンテナ素子列と、前記アンテナ素子列の中央部に位置する結合線路に給電する給電部とを具備し、
前記給電部より一方側に位置する複数のアンテナ素子を進み位相で給電し、前記給電部より他方側に位置する複数のアンテナ素子を遅れ位相で給電して主ビームの方向をチルトすることを特徴とする双ループアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＵＨＦ帯の地上波デジタル放送用空中線として使用される親局及び中継局用の双ループアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばＵＨＦ帯の地上波デジタル放送用として使用される親局及び中継局用のアンテナとしては、一般に双ループアンテナが知られている。  
図６は、従来の双ループアンテナの構成例を示したもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。なお、図６は、反射板２上に４個のループ状のアンテナ素子３ａ〜３ｄを設けた４Ｌ形の双ループアンテナ１について示したものである。上記アンテナ素子３ａ〜３ｄは、所定の間隔ｄを保って配置され、平行２線の結合線路４ａ〜４ｃによりそれぞれ結合される。上記アンテナ素子３ａ〜３ｄの間隔ｄ、すなわち各結合線路４ａ〜４ｃの長さは、それぞれ約λ／２（λ：使用周波数の波長）に設定される。また、アンテナ素子３ａ〜３ｄの長さＬは、約１λに設定される。
【０００３】
上記アンテナ素子３ａ〜３ｄ及び結合線路４ａ〜４ｃからなる素子列５は、例えば両端部に位置するアンテナ素子３ａ、３ｄの先端部が折曲げられて反射板２に取り付けられる。上記反射板２に対する素子列５の高さｈは、約λ／４に設定される。
【０００４】
そして、上記素子列５には、アンテナ素子３ｂ、３ｃ間を結合する結合線路４ｂの中央部、すなわちアンテナ素子３ｂ、３ｃからそれぞれλ／４離れた中央位置において給電部６により給電される。上記給電部６は給電路７を介して反射板２より外部に導出され、給電端８となる。また、上記反射板２の上側には、素子列５を保護する保護カバー９が設けられる。  
上記のように構成された双ループアンテナ１は、主ビームが正面方向に放射される。
【０００５】
上記双ループアンテナ１を使用して単体ユニットでビームチルトをかける場合、例えば所望の角度下方にビームチルトをかける場合、従来では図７に示すように支柱１１に対して双ループアンテナ１を取付金具１２より下方向に所定角度（θ）傾けて取付け、その主ビーム１３の方向が水平軸１４に対して所定角度（θ）下方に向くようにしている。
【０００６】
上記のように従来の双ループアンテナ１は、主ビーム方向が一定方向に固定されているので、ビームチルトをかける場合には、単体ユニットを機械的に傾けて支柱１１に取り付けている。
【０００７】
図８は、上記４Ｌ形の双ループアンテナ１を水平方向より３°下方向に傾けて取付け、主ビーム１３の方向が水平軸１４に対して下方向に３°チルトするように設定した場合の特性、すなわち俯角（度）と相対電界強度（ｄＢ）との関係（水平偏波 垂直面指向性）を示したものである。
【０００８】
また、上記双ループアンテナ１を使用してビームチルトをかける場合、上記のように双ループアンテナ１を下方向に傾けて取り付けるのではなく、給電部６をアンテナ素子３ｂ、３ｃ間の結合線路４ｂの中央部から一方の素子側にずらすことにより主ビームの方向をチルトさせる方法も考えられている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−１５３８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記双ループアンテナ１を使用して単体ユニットでビームチルトをかける場合、図７に示したように支柱１１に対して双ループアンテナ１を取付金具１２により下方向に所定角度（θ）傾けて取り付ける方法では、取付金具１２の構造が複雑になり、コストが掛かるという問題がある。また、複数のアンテナユニットを合成して１つのアンテナとして動作させる場合で、各ユニットの間に雪害対策用の防雪カバーを設ける必要がある場合には、ビームチルトをかけないアンテナユニットとビームチルトをかけたアンテナユニットに対してそれぞれ異なる防雪カバーが必要になり、その取付けも面倒である。このように従来の双ループアンテナ１は、ビームチルトをかける場合に、構造的に非常に複雑になると共に、その取付けも面倒であり、設置費用が高くなってしまうという問題がある。
【００１０】
また、上記特許文献１に示されているように、双ループアンテナ１の給電部６を結合線路の中央部から一方の素子側にずらすことによって主ビームの方向をチルトさせる方法では、アンテナユニットを機械的に傾ける場合に比較して特性が劣化し、不要ローブが大きくなるという問題がある。
【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、アンテナユニットを機械的に傾けることなく、かつ、不要ローブが小さいままで主ビームのチルト角を任意に設定することができる双ループアンテナ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】
本発明に係る双ループアンテナは、反射板と、前記反射板上に設けられる複数のループ状アンテナ素子及び該アンテナ素子間を結合する結合線路からなるアンテナ素子列と、前記アンテナ素子列の中央部に位置する結合線路に給電する給電部とを具備し、前記給電部より一方側に位置する複数のアンテナ素子を進み位相で給電し、前記給電部より他方側に位置する複数のアンテナ素子を遅れ位相で給電して主ビームの方向をチルトすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、複数のループ状アンテナ素子を結合線路により結合し、中央部に位置する結合線路に給電部を備えた双ループアンテナにおいて、前記給電部より一方側に位置する複数のアンテナ素子を進み位相で給電し、前記給電部より他方側に位置する複数のアンテナ素子を遅れ位相で給電することにより、不要ローブが小さいままで主ビームを任意にチルトさせることができる。このためアンテナを機械的に傾けることなくビームチルトすることが可能であり、ビームチルト付きアンテナとビームチルトなしのアンテナで取付金具を共通化することができ、アンテナの設置が容易になると共にコストの低下を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。  
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る４Ｌ形双ループアンテナ２１の構成例を示したもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。  
４Ｌ形双ループアンテナ２１は、４個のループ状のアンテナ素子２３ａ〜２３ｄが反射板２２上に所定の間隔で同一面内に配置され、平行２線の結合線路２４ａ〜２４ｃによりそれぞれ結合される。
【００１５】
上記アンテナ素子２３ａ〜２３ｄ及び結合線路２４ａ〜２４ｃからなる素子列２５は、その中央部、この場合にはアンテナ素子２３ｂと２３ｃ間の結合線路２４ｂにおいて給電部２６により給電される。
【００１６】
上記素子列２５は、アンテナ素子２３ａ、２３ｂ間の間隔がｄ１、アンテナ素子２３ｂと給電部２６との間隔がｄ２、給電部２６とアンテナ素子２３ｃとの間隔がｄ３、アンテナ素子２３ｃ、２３ｄ間の間隔がｄ４に設定される。
【００１７】
また、素子列２５は、例えば両端部に位置するアンテナ素子２３ａ、２３ｄの先端部が折曲げられて反射板２２に取り付けられる。上記反射板２２に対する素子列２５の高さｈは、約λ／４（λ：使用周波数の波長）に設定される。また、各アンテナ素子２３ａ〜２３ｄのループの直径は、例えば約λ／π程度に設定される。
【００１８】
そして、上記給電部２６は給電路２７を介して反射板２２より外部に導出され、給電端２８となる。また、上記反射板２２の上側には、素子列２５を保護する保護カバー２９が必要に応じて設けられる。
【００１９】
上記のように構成された４Ｌ形双ループアンテナ２１において、基本寸法、すなわち主ビームを正面の水平方向に放射する場合の各アンテナ素子２３ａ〜２３ｄの間隔ｄ１〜ｄ４は、
ｄ１、ｄ４：約１／２波長（λ／２）
ｄ２、ｄ３：約１／４波長（λ／４）
に設定する。この場合、各アンテナ素子２３ａ〜２３ｄの素子中心間隔は、それぞれ約０．８１８λとなる。
【００２０】
そして、主ビームの方向を水平方向より所定角度θ下方にチルトさせる場合には、
ｄ１：１／２波長よりも短く
ｄ２：１／４波長よりも短く
ｄ３：１／４波長よりも長く
ｄ４：１／２波長よりも長く
設定し、各アンテナ素子２３ａ〜２３ｄに対する給電位相を調整する。すなわち、給電部２６より上方に位置するアンテナ素子２３ａ、２３ｂの給電位相を進ませ、給電部２６より下方に位置するアンテナ素子２３ｃ、２３ｄの給電位相を遅らせることにより、主ビームの方向を水平方向より下方向にチルトさせる。
【００２１】
上記間隔ｄ１〜ｄ４の具体的な値は、下記の計算式
ｄ１＝｛０．８１８／（１＋ｓｉｎ θ）｝−０．３１８［λ］
ｄ２＝０．２５−０．４０９×ｓｉｎ θ［λ］
ｄ３＝０．２５＋０．４０９×ｓｉｎ θ［λ］
ｄ４＝｛０．８１８／（１−ｓｉｎ θ）｝−０．３１８［λ］
を用いて設定する。
【００２２】
上記の計算式に基づいて、４Ｌ形双ループアンテナ２１における各アンテナ素子２３ａ〜２３ｄの間隔ｄ１〜ｄ４の値を設定することにより、図２に示すように支柱１１に対して４Ｌ形双ループアンテナ２１を電波放射面が水平方向に向くように取付金具１２により取り付けた状態で、主ビーム１３の方向を水平軸１４に対して所定角度（θ）下方に向くようにチルトさせることができる。上記４Ｌ形双ループアンテナ２１におけるチルト角度は、約０°〜５°程度の範囲で設定することが可能である。
【００２３】
上記のように各アンテナ素子２３ａ〜２３ｄの間隔ｄ１〜ｄ４を設定することにより、給電部２６から上方のアンテナ素子２３ａ、２３ｂの給電位相が進み、給電部２６から下方のアンテナ素子２３ｃ、２３ｄの給電位相が遅れるので、主ビーム１３の方向を水平軸１４より下方向にチルトさせることができる。
【００２４】
上記４Ｌ形双ループアンテナ２１において、各アンテナ素子２３ａ〜２３ｄの間隔ｄ１〜ｄ４を上式により主ビーム１３の方向が水平軸１４より所定角度、例えば３°下方にチルトするように設定した場合、基本寸法時における基準位相に対して、
アンテナ素子２３ａへの給電位相は、＋２２°（進み）
アンテナ素子２３ｂへの給電位相は、＋７．７°（進み）
アンテナ素子２３ｃへの給電位相は、−７．７°（遅れ）
アンテナ素子２３ｄへの給電位相は、−２４°（遅れ）
となる。
【００２５】
図３は、上記４Ｌ形双ループアンテナ２１において、主ビームの方向を水平方向より３°下方にチルトさせるように設定した場合の俯角（度）と相対電界強度（ｄＢ）との関係（水平偏波 垂直面指向性）を示したものである。
【００２６】
上記実施形態に係る４Ｌ形双ループアンテナ２１では、上記図３に示した特性から明らかなように、アンテナ自体を機械的に傾けてビームチルトさせた場合（図８参照）とほぼ同等の特性とすることができ、不要ローブが小さいままで主ビームをチルトさせることができる。
【００２７】
また、本実施形態に係る４Ｌ形双ループアンテナ２１では、上記したように機械的に傾けることなくビームチルトが可能であるので、ビームチルト付きアンテナとビームチルトなしのアンテナで取付金具を共通化することができ、アンテナの設置が容易になると共にコストの低下を図ることができる。
【００２８】
また、複数のアンテナユニットを合成して１つのアンテナとして動作させる場合で、各ユニットの間に雪害対策用の防雪カバーを設ける場合においても、ビームチルトの有無に関係なく同じ防雪カバーを使用でき、低コスト化が可能である。
【００２９】
（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態について説明する。  
図４は、本発明の第２実施形態に係る６Ｌ形双ループアンテナ２１Ａの構成例を示したもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。  
６Ｌ形双ループアンテナ２１Ａは、６個のループ状のアンテナ素子２３ａ〜２３ｆが反射板２２上に所定の間隔を保って同一面内に配置され、平行２線の結合線路２４ａ〜２４ｅによりそれぞれ結合される。
【００３０】
上記アンテナ素子２３ａ〜２３ｆ及び結合線路２４ａ〜２４ｅからなる素子列２５は、その中央部、この場合にはアンテナ素子２３ｃと２３ｄ間の結合線路２４ｃにおいて給電部２６により給電される。
【００３１】
上記素子列２５は、アンテナ素子２３ａ、２３ｂ間及びアンテナ素子２３ｂ、２３ｃ間の間隔がｄ１、アンテナ素子２３ｃと給電部２６との間隔がｄ２、給電部２６とアンテナ素子２３ｄとの間隔がｄ３、アンテナ素子２３ｄ、２３ｅ間及びアンテナ素子２３ｅ、２３ｆ間の間隔がｄ４に設定される。
【００３２】
また、素子列２５は、例えば両端部に位置するアンテナ素子２３ａ、２３ｆの先端部が折曲げられて反射板２２に取り付けられる。上記反射板２２に対する素子列２５の高さｈは、約λ／４に設定される。また、各アンテナ素子２３ａ〜２３ｆのループの直径は、例えば約λ／π程度に設定される。
【００３３】
そして、上記給電部２６は給電路２７を介して反射板２２より外部に導出され、給電端２８となる。また、上記反射板２２の上側には、素子列２５を保護する保護カバー２９が必要に応じて設けられる。
【００３４】
上記のように構成された６Ｌ形双ループアンテナ２１Ａにおいて、基本寸法、すなわち主ビームを正面の水平方向に放射する場合の各アンテナ素子２３ａ〜２３ｆの間隔ｄ１〜ｄ４は、
ｄ１、ｄ４：約１／２波長（λ／２）
ｄ２、ｄ３：約１／４波長（λ／４）
に設定する。この場合、各アンテナ素子２３ａ〜２３ｆ間の素子中心間隔は、４Ｌ形双ループアンテナ２１の場合と同じ約０．８１８λとなる。
【００３５】
そして、主ビームの方向を水平方向より所定角度θ下方にチルトさせる場合には、
ｄ１：１／２波長よりも短く
ｄ２：１／４波長よりも短く
ｄ３：１／４波長よりも長く
ｄ４：１／２波長よりも長く
設定し、各アンテナ素子２３ａ〜２３ｆに対する給電位相を調整する。すなわち、給電部２６より上方に位置するアンテナ素子２３ａ〜２３ｃの給電位相を進ませ、給電部２６より下方に位置するアンテナ素子２３ｄ〜２３ｆの給電位相を遅らせることにより、主ビームの方向を水平方向より下方向にチルトさせる。
【００３６】
上記間隔ｄ１〜ｄ４の具体的な値は、下記の計算式
ｄ１＝｛０．８１８／（１＋ｓｉｎ θ）｝−０．３１８［λ］
ｄ２＝０．２５−０．４０９×ｓｉｎ θ［λ］
ｄ３＝０．２５＋０．４０９×ｓｉｎ θ［λ］
ｄ４＝｛０．８１８／（１−ｓｉｎ θ）｝−０．３１８［λ］
を用いて設定する。
【００３７】
６Ｌ形双ループアンテナ２１Ａにおいては、上記したようにアンテナ素子２３ａ、２３ｂ間とアンテナ素子２３ｂ、２３ｃ間の間隔が同じ値（ｄ１）、アンテナ素子２３ｄ、２３ｅ間とアンテナ素子２３ｅ、２３ｆ間の間隔が同じ値（ｄ４）に設定される。
【００３８】
上記の計算式に基づいて、６Ｌ形双ループアンテナ２１Ａにおける各アンテナ素子２３ａ〜２３ｆの間隔ｄ１〜ｄ４の値を設定することにより、アンテナを機械的に傾けることなく、主ビームの方向を水平軸に対して所定角度（θ）チルトさせることができる。
【００３９】
上記６Ｌ形双ループアンテナ２１Ａにおいて、各アンテナ素子２３ａ〜２３ｆの間隔ｄ１〜ｄ４を上式により主ビームの方向が水平軸より３°下方にチルトするように設定した場合、基本寸法時における基準位相に対して、
アンテナ素子２３ａへの給電位相は、＋３７°（進み）
アンテナ素子２３ｂへの給電位相は、＋２２°（進み）
アンテナ素子２３ｃへの給電位相は、＋７．７°（進み）
アンテナ素子２３ｄへの給電位相は、−７．７°（遅れ）
アンテナ素子２３ｅへの給電位相は、−２４°（遅れ）
アンテナ素子２３ｆへの給電位相は、−４０°（遅れ）
となる。
【００４０】
図５は、上記６Ｌ形双ループアンテナ２１Ａにおいて、主ビームの方向を水平軸より３°下方にチルトさせるように設定した場合の俯角（度）と相対電界強度（ｄＢ）との関係（水平偏波 垂直面指向性）を示したものである。
【００４１】
上記実施形態に係る６Ｌ形双ループアンテナ２１Ａでは、アンテナ自体を機械的に傾けてビームチルトさせる場合とほぼ同等の特性とすることができ、不要ローブが小さいままで主ビームをチルトさせることができる。この場合、６Ｌ形双ループアンテナ２１Ａでは、４Ｌ形双ループアンテナ２１に比較して不要ローブを更に抑制することができる。
【００４２】
なお、上記実施形態では、４Ｌ形双ループアンテナ２１及び６Ｌ形双ループアンテナ２１Ａに実施した場合について示したが、更に多数の素子により構成した双ループアンテナ、例えば８Ｌ形双ループアンテナにおいても同様にして実施し得るものである。例えば８Ｌ形双ループアンテナに実施した場合、６Ｌ形双ループアンテナ２１Ａの場合と同様にして設定することができるが、増設したアンテナ素子と隣接する他のアンテナ素子との間隔をｄ１、ｄ４として設定する。
【００４３】
また、上記各実施形態では、主ビームを水平方向より下方にチルトする場合について説明したが、給電部２６より上のアンテナ素子の間隔ｄ１、ｄ２と、給電部２６より下のアンテナ素子の間隔ｄ３、ｄ４の値を逆に設定することにより、主ビームを水平方向より上方にチルトすることができる。
【００４４】
また、上記実施形態では、各アンテナ素子２３ａ、２３ｂ、…の間隔によって給電位相を調整するようにしたが、結合線路の外側に給電位相を遅延する絶縁体を設けたり、あるいは線路長を長くして給電位相を遅延する湾曲部を設けて給電位相を調整するようにしても良い。
【００４５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態に係る４Ｌ形双ループアンテナの正面図、（ｂ）は同側面図である。
【図２】同実施形態における４Ｌ形双ループアンテナの主ビームのチルト動作を説明するための図である。
【図３】同実施形態における４Ｌ形双ループアンテナの水平偏波 垂直面指向性を示す図である。
【図４】（ａ）は本発明の第２実施形態に係る６Ｌ形双ループアンテナの正面図、（ｂ）は同側面図である。
【図５】同実施形態における６Ｌ形双ループアンテナの水平偏波 垂直面指向性を示す図である。
【図６】（ａ）は従来の４Ｌ形双ループアンテナの正面図、（ｂ）は同側面図である。
【図７】従来の双ループアンテナをビームチルトする場合の取付け例を示す図である。
【図８】従来の４Ｌ形双ループアンテナの水平偏波 垂直面指向性を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
２１…４Ｌ形双ループアンテナ、２１Ａ…６Ｌ形双ループアンテナ、２２…反射板、２３ａ〜２３ｆ…アンテナ素子、２４ａ〜２４ｅ…結合線路、２５…素子列、２６…給電部、２７…給電路、２８…給電端、２９…保護カバー。
【図１】
2006165672.tif 000003
【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】
2006165672.tif 000008
【図７】
2006165672.tif 000009
【図８】
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