(57)【要約】【課題】平衡型アンテナの給電部に不平衡給電線を直接接続して給電でき、簡単な構成で低コスト化が可能であると共にアンテナ本来の性能を引き出すことができる平衡型アンテナの給電方式を提供する。【解決手段】板状ダイポール素子１１ａ、１１ｂを所定の間隔を保って平面状に配置し、その両端部を略中央部において背面側に折返して折返し素子１２を形成する。板状ダイポール素子１１ａ、１１ｂの近接端部には、例えば下端部に給電部１３ａ、１３ｂを設ける。この給電部１３ａ、１３ｂは、例えば板状ダイポール素子１１ａ、１１ｂの近接端部を折返し素子１２側に折曲げ、この折曲げ部１４ａ、１４ｂにボルト１５ａ、１５ｂ及びナット１６ａ、１６ｂを装着して形成する。そして、上記給電部１３ａ、１３ｂには、同軸ケーブル１７を直接接続して給電する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１対の板状ダイポール素子によりダイポールアンテナを構成し、前記１対の板状ダイポール素子の近接端部側に給電部を設け、該給電部に不平衡給電線路を直接接続して給電することを特徴とする平衡型アンテナの給電方式。
【請求項２】
１対の板状ダイポール素子に折返し素子を装荷して太さの異なる２線式折返しダイポールアンテナを構成し、前記１対の板状ダイポール素子の近接端部側に給電部を設け、該給電部に不平衡給電線路を直接接続して給電することを特徴とする平衡型アンテナの給電方式。
【請求項３】
前記不平衡給電線路の外導体を接地媒体に接続したことを特徴とする請求項１又は２に記載の平衡型アンテナの給電方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＵＨＦ帯の地上放送波、通信等に使用されるダイポールアンテナ等の平衡型アンテナの給電方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＶＨＦ帯、ＵＨＦ帯のＴＶ電波を受信するアンテナとして、折返し構造または２線式ダイポール構造を持つダイポールアンテナが知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００３】
上記従来のＴＶ受信用の半波長ダイポールアンテナは、図８（ａ）、（ｂ）に示すように構成されている。図８（ａ）は従来の半波長ダイポールアンテナの背面図、同図（ｂ）は底面図である。同図において、１ａ、１ｂはダイポール素子で、直線状に配置され、該ダイポール素子１ａ、１ｂの近接端部に給電部２ａ、２ｂが設けられる。そして、この給電部２ａ、２ｂに平衡不平衡変換器（バラン）３を介して不平衡給電線、例えば同軸ケーブル４が接続される。
【０００４】
上記アンテナ等に接続される高周波の伝送路としては、不平衡線路と平衡線路がある。不平衡線路は、例えば同軸ケーブル等、内導体の周りを外導体が取り囲んでシールドしているので、内導体の電位が「１」であるとき外導体の電位は「０」となる。このように不平衡線路では、２つの導体の電位が釣り合っていない。  
これに対し平衡線路は、一方の線の電位が「１」であるとき他方の線の電位は「−１」であり、２つの導体の電位が釣り合っている。
【０００５】
アンテナにおいても、電流の誘起方式で大別して、不平衡型、平衡型のアンテナに分けられる。上記図８に示したダイポールアンテナは、レッヘル線により構成されるので、平衡型である。
【０００６】
この平衡型アンテナに対して不平衡線路を接続すると、信号の伝達方法が異なるため、電流が不平衡側のシールド外側に流れてしまい、伝送損失が非常に大きくなる。また、平衡型アンテナは、給電インピーダンスが２００〜３００Ω程度において広帯域性を有しているが、同軸ケーブル４のインピーダンスは７５Ωのものが一般に使用されており、インピーダンスが整合しない。このため平衡型のダイポールアンテナに対して同軸ケーブル４等の不平衡線路で給電する場合、従来では図８に示したように平衡不平衡変換を行なう平衡不平衡変換器３を装荷し、インピーダンスを整合させて広帯域化を図っている。
【特許文献１】実公昭６０−５６２０号公報
【特許文献２】特開２００３−２７３６３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来、平衡型アンテナへの給電方法は、上記したように平衡不平衡変換器３を用いて給電しており、このため部品点数が増加すると共に部品の組込み工数が増加し、また、平衡不平衡変換器３の使用により高価になるという問題があった。
【０００８】
また、平衡不平衡変換器３を使用せずに同軸ケーブル４により平衡型アンテナへ直接給電すると、不平衡線路のシールド外側に電流が流れない帯域はアンテナ本来の比帯域内で約２０％となり、アンテナ本来の性能を引き出すことができなかった。
【０００９】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、平衡型アンテナに対して不平衡線路により直接給電でき、簡単な構成で低コスト化が可能であると共に、アンテナ本来の性能を引き出して広帯域化することができる平衡型アンテナの給電方式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】
【００１０】
第１の発明に係る平衡型アンテナの給電方式は、１対の板状ダイポール素子によりダイポールアンテナを構成し、前記１対の板状ダイポール素子の近接端部側に給電部を設け、該給電部に不平衡給電線路を直接接続して給電することを特徴とする。
【００１１】
第２の発明に係る平衡型アンテナの給電方式は、１対の板状ダイポール素子に折返し素子を装荷して太さの異なる２線式折返しダイポールアンテナを構成し、前記１対の板状ダイポール素子の近接端部側に給電部を設け、該給電部に不平衡給電線路を直接接続して給電することを特徴とする。
【００１２】
第３の発明は、前記第１又は第２の発明に係る平衡型アンテナの給電方式において、前記不平衡給電線路の外導体を接地媒体に接続したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、１対の板状ダイポール素子からなるダイポールアンテナあるいは１対の板状ダイポール素子に折返し素子を装荷してなる太さの異なる２線式折返しダイポールアンテナの給電部に不平衡給電線路を直接接続して広帯域特性を持たせることができ、平衡不平衡変換回路を不要とし、簡易な構成で小型化、低コスト化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実施形態に係る平衡型アンテナの給電方式を示したもので、（ａ）は背面図、（ｂ）は底面図である。上記第１実施形態は、ＵＨＦ帯受信用広帯域アンテナに実施した場合の例を示したものである。
【００１５】
図１において、１１ａ、１１ｂは例えば略長方形の金属板を使用した板状ダイポール素子で、所定の間隔Ｄを保って平面状に配置される。上記板状ダイポール素子１１ａ、１１ｂは、例えば全長Ｌが約０．３５λａ、高さＨが約０．０６λａ以上、厚さｔが約０．００２λａ以下、間隔Ｄが０．００６〜０．０２５λａに設定される。上記λａは、例えばＵＨＦ周波数帯４７０〜７７０ＭＨｚにおける下端周波数４７０ＭＨｚの波長を示している。上記板状ダイポール素子１１ａ、１１ｂの各部の値は、好ましくは全長Ｌが約０．３５λａ、高さＨが約０．１λａ、厚さｔが約０．００１５λａ、間隔Ｄが約０．００８λａに設定される。
【００１６】
また、上記板状ダイポール素子１１ａ、１１ｂの近接端部には、例えば下端部に給電部１３ａ、１３ｂを設ける。この給電部１３ａ、１３ｂは、例えば板状ダイポール素子１１ａ、１１ｂの近接端部を背面側に折曲げ、この折曲げ部１４ａ、１４ｂにボルト１５ａ、１５ｂ及びナット１６ａ、１６ｂを装着して形成する。なお、上記給電部１３ａ、１３ｂは、板状ダイポール素子１１ａ、１１ｂ間の中央部から下端部までの間に設けても良い。
【００１７】
そして、上記給電部１３ａ、１３ｂには、不平衡線給電線路例えば特性インピーダンスが７５Ωの同軸ケーブル１７が接続される。例えば一方の給電部１３ａには同軸ケーブル１７の外導体（シールド外被）１８ａがボルト１５ａ及びナット１６ａにより接続され、他方の給電部１３ｂには同軸ケーブル１７の内導体１８ｂがボルト１５ｂ及びナット１６ｂにより接続される。上記同軸ケーブル１７は、例えば中継用接栓１９を介してＴＶ受信機器（図示せず）へ信号を伝送する。
【００１８】
上記のように構成された平衡型アンテナにおいて、板状ダイポール素子１１ａ、１１ｂの給電点１３ａ、１３ｂに給電すると、図１（ａ）に矢印ａで示すように、給電点１３ａ、１３ｂから板状ダイポール素子１１ａ、１１ｂの周縁に沿って給電電流が流れるようになり、板状ダイポール素子１１ａ、１１ｂの前縁側及び後縁側に棒状ダイポール素子を配置して給電側の端部間を導体で接続した２線式ダイポールと同様の動作が行なわれる。
【００１９】
また、板状ダイポール素子１１ａ、１１ｂを用いて２線式ダイポールの作用を持たせることにより、給電部１３ａ、１３ｂのインピーダンスを同軸ケーブル１７のインピーダンス例えば７５Ωに適合させることができる。このため平衡型アンテナの給電部１３ａ、１３ｂに同軸ケーブル１７を直接接続しても不整合損を生じる恐れがなく、同軸ケーブル１７の外導体１８ａ側に電流が流れるのを阻止してアンテナ放射効率を向上でき、同軸ケーブル１７の特性インピーダンス付近で広帯域特性を得ることができる。
【００２０】
（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態に係る平衡型アンテナの給電方式を示したもので、（ａ）は背面図、（ｂ）は底面図である。上記第２実施形態は、ＵＨＦ帯受信用広帯域アンテナに実施した場合の例を示したものである。
【００２１】
この第２実施形態に係るＵＨＦ帯用広帯域アンテナ１０Ｂは、上記第１実施形態で示した平衡型アンテナにおいて、板状ダイポール素子１１ａ、１１ｂの背面側に、金属板により形成した折返し素子１２を設けたものである。この場合、折返し素子１２は、板状ダイポール素子１１ａ、１１ｂの背面側において、例えば略中央に沿って位置するように設ける。なお、第１実施形態と同一部分には、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２２】
上記折返し素子１２は、厚さが板状ダイポール素子１１ａ、１１ｂと同じ０．００１５λａ、高さＨａが０．００１５λａ以上で板状ダイポール素子１１ａ、１１ｂの高さＨより小さく設定する。また、折返し素子１２の折返し幅Ｗａは、約０．０５λａに設定する。
【００２３】
上記折返し素子１２は、ダイポール素子１１ａ、１１ｂと一体に形成しても、あるいは半田付けやネジ止め等、任意の接続手段を用いてダイポール素子１１ａ、１１ｂに接続しても良い。
【００２４】
なお、上記折返し素子１２は、その位置によって給電部１３ａ、１３ｂのインピーダンスが変化するので、このインピーダンスが同軸ケーブル１７の特性インピーダンス例えば７５Ωに一致するように位置を設定する。
【００２５】
上記のように板状ダイポール素子１１ａ、１１ｂに対して折返し素子１２を設けることにより、折返し素子１２の効果で太さの異なる２線式折返しダイポールとして動作し、更なる広帯域化を図ることができる。また、太さの異なる２線式折返しダイポールの特長である、インピーダンスのステップアップ効果により特性インピーダンス７５Ωの線路に同軸ケーブル１７をインピーダンス変換なしで接続でき、インピーダンス変換損失をなくしてアンテナ放射効率を向上することができる。
【００２６】
図３は、上記第２実施形態に係る給電方式を用いた平衡型アンテナの動作利得を示したもので、横軸に周波数（ＭＨｚ）を取り、縦軸に動作利得（ｄＢ）を取って示した。  
上記第２実施形態によれば、平衡型アンテナの給電インピーダンスを同軸ケーブル１７の特性インピーダンスに一致させることが可能となり、平衡型アンテナの給電部１３ａ、１３ｂに同軸ケーブル１７を直接接続しても不整合損を生じる恐れがなく、同軸ケーブル１７の外導体１８ａ側に電流が流れるのを阻止してアンテナ放射効率を向上することができる。この結果、給電部１３ａ、１３ｂにおけるインピーダンスは、同軸ケーブル１７の特性インピーダンス付近で広帯域特性が得られ、図３に示したように非常に広い帯域に亘って安定した動作利得を得ることができた。
【００２７】
（第３実施形態）
次に本発明の第３実施形態に係る平衡型アンテナの給電方式について説明する。図４は、本発明の第３実施形態に係る給電方式を用いた平衡型アンテナの底面図である。  
この第３実施形態は、上記図２に示した第２実施形態において、同軸ケーブル１７の外導体１８ａを例えば中継用接栓１９を介して接地媒体２１に接続したものである。この接地媒体２１としては、例えばアンテナを支持する金属製のアーム、金属製の支持柱、あるいは十分な大きさを持つ金属板等が利用される。上記接地媒体２１は、実際に接地されていなくても、接地効果を持つものであれば良い。
【００２８】
上記のように同軸ケーブル１７の外導体１８ａを接地媒体２１に接続することで、内導体１８ｂの電位を「１」としたときに外導体１８ａの電位を「０」に近付けることができ、この結果、アンテナの電流が同軸ケーブル１７の外導体１８ａに流れ難くなり、アンテナ放射効率を向上することができる。
【００２９】
図５は、上記第３実施形態に係る給電方式を用いた平衡型アンテナの動作利得を示したもので、横軸に周波数（ＭＨｚ）を取り、縦軸に動作利得（ｄＢ）を取って示した。  
上記第２実施形態によれば、第１実施形態に比較して更に広帯域化することができ、４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚのＵＨＦ帯の全帯域に亘って安定した動作利得を得ることができた。
【００３０】
なお、上記第３実施形態では、第２実施形態に係る平衡型アンテナにおいて、同軸ケーブル１７の外導体１８ａを接地媒体２１に接続した場合について示したが、第１実施形態に係る平衡型アンテナにおいても、同様にして同軸ケーブル１７の外導体１８ａを接地媒体２１に接続するようにしても良い。
【００３１】
（第４実施形態）
次に本発明の第４実施形態に係る平衡型アンテナの給電方式について説明する。図６（ａ）は、本発明の第４実施形態に係る給電方式を用いた平衡型アンテナを示し、（ａ）は反射板の一部を切欠して示す背面図、（ｂ）は底面図である。  
この第４実施形態は、上記図２に示した第２実施形態において、板状ダイポール素子１１ａ、１１ｂの背面側に所定の間隔を保って反射板２２を設け、この反射板２２に中継用接栓１９を装着し、同軸ケーブル１７の外導体１８ａを反射板２２に接続したものである。上記反射板２２は、板状ダイポール素子１１ａ、１１ｂよりも大きく形成されている。この第４実施形態では、反射板２２を設けると共に、この反射板２２を第２実施形態における接地媒体２１として利用し、接地効果を持たせている。
【００３２】
上記第４実施形態によれば、同軸ケーブル１７の外導体１８ａを反射板２２に接続して接地状態に保つことで、内導体１８ｂの電位を「１」としたときに外導体１８ａの電位を「０」に近付けることができる。この結果、アンテナの電流が同軸ケーブル１７の外導体１８ａに流れ難くなり、アンテナ放射効率を向上することができる。更に、第３実施形態では反射板２２を設けているので、上記第１及び第２実施形態に比較して利得を向上することができる。
【００３３】
図７は、上記第４実施形態に係る給電方式を用いた平衡型アンテナの動作利得を示したもので、横軸に周波数（ＭＨｚ）を取り、縦軸に動作利得（ｄＢ）を取って示した。  
上記第４実施形態によれば、第２実施形態に比較して更に利得を向上して広帯域化することができ、ＵＨＦ帯の全帯域に亘って非常に高い動作利得を得ることができた。
【００３４】
なお、上記第４実施形態では、第２実施形態に係る平衡型アンテナにおいて、板状ダイポール素子１１ａ、１１ｂの背面側に反射板２２を設け、この反射板２２に同軸ケーブル１７の外導体１８ａを接続して接地効果を持たせた場合について示したが、第１実施形態に係る平衡型アンテナにおいても、同様にして板状ダイポール素子１１ａ、１１ｂの背面側に反射板２２を設け、この反射板２２に同軸ケーブル１７の外導体１８ａを接続して接地効果を持たせるようにしても良い。
【００３５】
また、上記各実施形態では、板状ダイポール素子１１ａ、１１ｂを用いてダイポールアンテナを構成した場合について示したが、板状ダイポール素子１１ａ、１１ｂの中央部、すなわち電流の誘起し難い部分に例えば長方形の空隙を形成しても良い。上記空隙の横幅及び高さは、それぞれ板状ダイポール素子１１ａ、１１ｂの横幅及び高さの約２／３以下の値に設定する。また、上記空隙は、長方形の他、例えば円形、楕円形、台形等に形成しても良い。
【００３６】
上記のように板状ダイポール素子１１ａ、１１ｂの中央部に空隙を形成しても、上記各実施形態で示したものと同等の作用、効果を得ることができる。また、板状ダイポール素子１１ａ、１１ｂの中央部に空隙を形成することによって、素子の軽量化を図ることができると共に受風面積を軽減することができる。  
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】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る平衡型アンテナの給電方式を示し、（ａ）は背面図、（ｂ）は底面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る平衡型アンテナの給電方式を示し、（ａ）は背面図、（ｂ）は底面図である。
【図３】同実施形態に係る平衡型アンテナの動作利得特性を示す図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る平衡型アンテナの給電方式を示す底面図である。
【図５】同実施形態に係る平衡型アンテナの動作利得特性を示す図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る平衡型アンテナの給電方式を示し、（ａ）は反射板を一部切欠して示す背面図、（ｂ）は底面図である。
【図７】同実施形態に係る平衡型アンテナの動作利得特性を示す図である。
【図８】従来のダイポールアンテナの給電方式を示し、（ａ）は背面図、（ｂ）は底面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１１ａ、１１ｂ…板状ダイポール素子、１２…折返し素子、１３ａ、１３ｂ…給電部
１４ａ、１４ｂ…折曲げ部、１５ａ、１５ｂ…ボルト、１６ａ、１６ｂ…ナット、１７…同軸ケーブル、１８ｂ…同軸ケーブルの内導体、１８ａ…同軸ケーブルの外導体、１９…中継用接栓、２１…接地媒体、２２…反射板。
【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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