(57)【要約】【課題】  本発明は、交差偏波識別度を向上でき、交差偏波成分を抑圧できるアンテナ装置を提供することを目的とする。【解決手段】  平面上のアンテナ軸方向に互いに離間させて平行に配設した主素子１１と導波素子１２と反射素子１３を有するアンテナ装置において、導波器の配設位置近傍に前記平面と直交する交差反射素子１４を有する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面上のアンテナ軸方向に互いに離間させて平行に配設した主素子と導波素子と反射素子を有するアンテナ装置において、
前記導波器の配設位置近傍に前記平面と直交する交差反射素子を
有することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１記載のアンテナ装置において、
前記交差反射素子は、前記アンテナ軸方向に変位可能としたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のアンテナ装置において、
前記交差反射素子は、素子長を可変としたことを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置に関し、交差偏波を使った放送電波の受信または送信を行うアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地上波テレビジョン放送では、隣接する県域毎に使用周波数が異なるようにチャンネルを割り当て、互いに干渉することを避けている。しかしながら、周波数が過密な地域においては、さらに交差偏波を使って互いの干渉を抑圧した上で、同一周波数を近隣県域で使用する場合がある。
【０００３】
例えば水平偏波でＵＨＦ１３チャンネルが利用されている地域の近隣地域で、垂直偏波でＵＨＦ１３チャンネルを利用する場合がある。交差偏波識別度はＵＨＦ帯の八木アンテナの場合で約１６ｄＢ程度あり、両地域では隣接地域からの電波をこの分だけ差し引いたレベルの妨害を受けることになる。また、隣接地域から電波が伝播してくる過程でも減衰が生じているため、結果として妨害のレベルは非常に小さくなり、テレビ画像上では妨害が検知できないレベルとなることが多い。
【０００４】
なお、八木アンテナの動作原理については、例えば非特許文献１，２等に説明されている。
【非特許文献１】阿座上、橋本共著「改定  電波工学」，ｐｐ．１３７−１３８  コロナ社，昭和６３年発行
【非特許文献２】「新版  無線工学ハンドブック」，ｐ１７−２５  オーム社，平成６年発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
放送波の偏波を互いに交差させることで干渉妨害を抑圧し、近隣地域において同一周波数を利用することができるものの、一方の地域の放送波の電力が非常に大きい場合、他方の地域ではより大きな妨害を受けることになり、妨害が検知されるレベルとなるおそれがある。このような場合には、より交差偏波識別度の高い受信アンテナが求められる。また、仮に交差偏波識別度の高い受信アンテナが利用できたとしても、送信側で交差偏波成分を多く含んでいた場合、やはり妨害波の影響を受けやすくなるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、交差偏波識別度を向上でき、交差偏波成分を抑圧できるアンテナ装置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】
【０００７】
本発明の受信アンテナ装置は、平面上のアンテナ軸方向に互いに離間させて平行に配設した主素子と導波素子と反射素子を有するアンテナ装置において、
前記導波器の配設位置近傍に前記平面と直交する交差反射素子を有することにより、
主アンテナの出力に含まれる交差偏波成分を副アンテナの出力でキャンセルし、交差偏波識別度を向上でき、交差偏波成分を抑圧できる。
【０００８】
また、本発明のアンテナ装置の交差反射素子は、前記アンテナ軸方向に変位可能としたことにより、
チャンネルの変更に対応して交差偏波特性を改善することができる。
【０００９】
また、本発明のアンテナ装置の交差反射素子は、素子長を可変としたことにより、
製造上の誤差等によるアンテナ個々の交差偏波特性を改善することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、交差偏波識別度を向上でき、交差偏波成分を抑圧できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
まず、テレビジョン受信等に最もよく使われている八木アンテナの原理について簡単に説明する。
【００１３】
図１は、３素子八木アンテナの構造図を示す。同図中、Ｙ方向に延在する素子長Ｌ０の半波長ダイポールアンテナ（主素子）１からＸ方向左方に間隔ｄ１だけ離間した位置にＹ方向に延在する素子長Ｌ１の導波器（導波素子）２が配設され、ダイポールアンテナ１からＸ方向右方に間隔ｄ２だけ離間した位置にＹ方向に延在する素子長Ｌ２の反射器（反射素子）３が配設されている。ただし、Ｌ０＝λ／２（λはアンテナの送受信信号の波長），Ｌ１＜Ｌ０，Ｌ２＞Ｌ０，ｄ１≒λ／４，ｄ２≒λ／４である。また、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸は互いに直交し、ＸＹ平面が水平面、ＸＺ平面が垂直面である。
【００１４】
導波器２の素子長Ｌ１はダイポールアンテナ１の素子長Ｌ０より短いため、導波器２は容量性となる。つまり、ダイポールアンテナ１に高周波電流Ｉ０が流れると、導波器２に誘起する電流Ｉ１は９０度の位相遅れを伴うことになる。ダイポールアンテナ１と導波器２の間隔ｄ１はλ／４であるため、ダイポールアンテナ１により誘起される電磁界が導波器２に到達したとき、導波器２により誘起された電磁界と同相となり強め合う。
【００１５】
一方、導波器２により誘起された電磁界がダイポールアンテナ１に到達したとき、ダイポールアンテナ１に誘起された電磁界とは逆相となり打ち消し合う。このように導波器２の設置によって、導波器２からダイポールアンテナ１に向かう方向の電磁界が強め合って指向性ができることが説明できる。
【００１６】
反射器３の素子長Ｌ２はダイポールアンテナ１の素子長Ｌ０より長いため、反射器３は誘導性となる。つまり、ダイポールアンテナ１に高周波電流Ｉ０が流れると、反射器３に誘起する電流Ｉ２は９０度の位相進みを伴うことになる。ダイポールアンテナ１と反射器３の間隔ｄ２はλ／４であるため、ダイポールアンテナ１により誘起される電磁界が反射器３に到達したとき、反射器３により誘起された電磁界と逆相となり打ち消し合う。
【００１７】
一方、反射器３により誘起された電磁界がダイポールアンテナ１に到達したとき、ダイポールアンテナ１に誘起された電磁界とは同相となり強め合う。このように反射器３の設置によって、反射器３からダイポールアンテナ１に向かう方向の電磁界が強め合って指向性ができることが説明できる。なお、素子長Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２や素子間隔ｄ１，ｄ２は、最終的には素子間相互の影響等を考慮して決定される。
【００１８】
以上のように、八木アンテナでは、ダイポールアンテナ１に、導波器２と反射器３を組み合わせることで強い指向性を実現している。実際にテレビジョン受信に用いられている八木アンテナとしては、ＶＨＦ帯で８素子、ＵＨＦ帯で１４素子程度のものが多く、上述した３素子のものよりも導波器２の数を増やしたものが使われている。
【００１９】
＜第１実施形態＞
図２は、本発明の第１実施形態である水平偏波アンテナの構造図を示す。同図中、Ｙ方向に延在する素子長Ｌ０の半波長ダイポールアンテナ（主素子）１１からＸ方向左方に間隔ｄ１だけ離間した位置にＹ方向に延在する素子長Ｌ１の導波器（導波素子）１２が配設され、ダイポールアンテナ１１からＸ方向右方に間隔ｄ２だけ離間した位置にＹ方向に延在する素子長Ｌ２の反射器（反射素子）１３が配設されている。
【００２０】
さらに、ダイポールアンテナ１１からＸ方向左方に間隔ｄ１’（≒ｄ１）だけ離間した位置にＺ方向に延在する素子長Ｌ２の交差偏波用の反射器１４が配設されている。上記ダイポールアンテナ１１、導波器１２、反射器１３で構成される水平偏波アンテナに、垂直偏波の反射器（交差反射素子）１４を設けた構成である。なお、間隔ｄ１’は各素子間の結合などを考慮して最終的に決定される。
【００２１】
交差偏波成分の輻射はダイポールアンテナ１１の取り付けの傾き誤差等によって生じる。従って、等価的にその傾き誤差の大きさに応じた長さの短いダイポールアンテナによって交差偏波成分が輻射されると考えられる。
【００２２】
新たに設けた反射器１４の長さをλ／２程度に選定すると、送信アンテナとして用いた場合この反射器１４は誘導性となるため、ダイポールアンテナ１１で誘起された交差偏波成分をアンテナ後方に対しては強め、アンテナ前方に対しては上記交差偏波成分を弱めるように機能し、輻射電波の交差偏波成分を抑圧できる。
【００２３】
また、受信アンテナとして用いた場合には、ダイポールアンテナ１１の誘起電流をアンテナ後方から到来する交差偏波成分に対しては強め、アンテナ前方から到来する交差偏波成分に対しては弱めるように機能し、交差偏波識別度を向上することができる。このように、簡単な仕組みで交差偏波特性を改善することができる。
【００２４】
＜第２実施形態＞
図３は、本発明の第２実施形態である垂直偏波アンテナの構造図を示す。同図中、Ｚ方向に延在する素子長Ｌ０の半波長ダイポールアンテナ２１からＸ方向左方に間隔ｄ１だけ離間した位置にＺ方向に延在する素子長Ｌ１の導波器２２が配設され、ダイポールアンテナ２１からＸ方向右方に間隔ｄ２だけ離間した位置にＺ方向に延在する素子長Ｌ２の反射器２３が配設されている。
【００２５】
さらに、ダイポールアンテナ２１からＸ方向左方に間隔ｄ１’（≒ｄ１）だけ離間した位置にＹ方向に延在する素子長Ｌ２の交差偏波用の反射器２４が配設されている。上記ダイポールアンテナ２１、導波器２２、反射器２３で構成される垂直偏波アンテナに、水平偏波の反射器２４を設けた構成である。なお、間隔ｄ１’は各素子間の結合などを考慮して最終的に決定される。
【００２６】
交差偏波成分の輻射はダイポールアンテナ２１の取り付けの傾き誤差等によって生じる。従って、等価的にその傾き誤差の大きさに応じた長さの短いダイポールアンテナによって交差偏波成分が輻射されると考えられる。
【００２７】
新たに設けた反射器２４の長さをλ／２程度に選定すると、送信アンテナとして用いた場合この反射器２４は誘導性となるため、ダイポールアンテナ２１で誘起された交差偏波成分をアンテナ後方に対しては強め、アンテナ前方に対しては上記交差偏波成分を弱めるように機能し、輻射電波の交差偏波成分を抑圧できる。
【００２８】
また、受信アンテナとして用いた場合には、ダイポールアンテナ２１の誘起電流をアンテナ後方から到来する交差偏波成分に対しては強め、アンテナ前方から到来する交差偏波成分に対しては弱めるように機能し、交差偏波識別度を向上することができる。このように、簡単な仕組みで交差偏波特性を改善することができる。
【００２９】
＜第３実施形態＞
また、３素子を超える多素子アンテナについても同様の構成をとることができる。
【００３０】
図４は、本発明の第３実施形態である５素子の水平偏波アンテナの構造図を示す。同図中、Ｙ方向に延在する素子長Ｌ０の半波長ダイポールアンテナ１１からＸ方向左方に間隔ｄ１だけ離間した位置にＹ方向に延在する素子長Ｌ１の導波器１２が配設され、ダイポールアンテナ１１からＸ方向右方に間隔ｄ２だけ離間した位置にＹ方向に延在する素子長Ｌ２の反射器１３が配設され、さらに、導波器１２からＸ方向左方にほぼ間隔ｄ１ずつ離間する位置毎にＹ方向に延在する素子長Ｌ１の導波器１５，１６が配設されている。
【００３１】
さらに、ダイポールアンテナ１１からＸ方向左方に間隔ｄ１’（≒ｄ１）だけ離間した位置にＺ方向に延在する素子長Ｌ２の交差偏波用の反射器１４が配設されている。上記ダイポールアンテナ１１、導波器１２、反射器１３，１５，１６で構成される５素子水平偏波アンテナに、垂直偏波の反射器１４を設けた構成である。なお、間隔ｄ１’は各素子間の結合などを考慮して最終的に決定される。
【００３２】
この実施形態においても、第１実施形態と同様に、簡単な仕組みで、輻射電波の交差偏波成分を抑圧でき、交差偏波識別度を向上することができる。
【００３３】
＜第４実施形態＞
交差偏波識別度を向上させたいチャンネル即ち周波数は、アンテナを使用する地域により異なる。このように、交差偏波識別度を改善したいチャンネルが変わった場合に対応する実施形態について説明する。
【００３４】
図５は、本発明の第４実施形態である水平偏波アンテナの構造図を示す。同図中、Ｙ方向に延在する素子長Ｌ０の半波長ダイポールアンテナ１１からＸ方向左方に間隔ｄ１だけ離間した位置にＹ方向に延在する素子長Ｌ１の導波器１２が配設され、ダイポールアンテナ１１からＸ方向右方に間隔ｄ２だけ離間した位置にＹ方向に延在する素子長Ｌ２の反射器１３が配設されている。上記のダイポールアンテナ１１、導波器１２、反射器１３それぞれはＸ方向に延在する支持部材３０に固定されている。
【００３５】
さらに、ダイポールアンテナ１１からＸ方向左方に間隔ｄ１’（≒ｄ１）だけ離間した位置近傍にはＺ方向に延在する素子長Ｌ２の交差偏波用の反射器（交差反射素子）３１が支持部材３０に摺動可能に配設されている。なお、間隔ｄ１’は各素子間の結合などを考慮して最終的に決定される。
【００３６】
支持部材３０には、図６の側面図に示すように、支持部材の長手方向に延在するガイド溝３２が設けられており、反射器３１は反射器の長手方向中央位置に設けられた係合部３３を上記ガイド溝３２に係合させて摺動することによりダイポールアンテナ１１との間隔を変位させ、所望の摺動位置でネジ３４により支持部材３０に固定する。
【００３７】
例えば交差偏波識別度を向上させたいチャンネルの周波数が低下した場合には、反射器３１をダイポールアンテナ１１に近づけダイポールアンテナ１１との間隔ｄ１を小さくする調整を行って交差偏波特性を改善することができる。
【００３８】
＜第５実施形態＞
交差偏波特性は、製造上の誤差等によりアンテナ個々によって異なっている。この場合、交差偏波用の反射器の素子長を可変して対応する実施形態について説明する。
【００３９】
図７は、本発明の第５実施形態である水平偏波アンテナの構造図を示す。同図中、Ｙ方向に延在する素子長Ｌ０の半波長ダイポールアンテナ１１からＸ方向左方に間隔ｄ１だけ離間した位置にＹ方向に延在する素子長Ｌ１の導波器１２が配設され、ダイポールアンテナ１１からＸ方向右方に間隔ｄ２だけ離間した位置にＹ方向に延在する素子長Ｌ２の反射器１３が配設されている。上記のダイポールアンテナ１１、導波器１２、反射器１３それぞれはＸ方向に延在する支持部材３０に固定されている。
【００４０】
さらに、ダイポールアンテナ１１からＸ方向左方に間隔ｄ１’（≒ｄ１）だけ離間した位置にＺ方向に延在する素子長略Ｌ２の交差偏波用の反射器（交差反射素子）４０が支持部材３０に摺動自在に配設されている。なお、間隔ｄ１’は各素子間の結合などを考慮して最終的に決定される。
【００４１】
反射器４０は、図８の側面図に示すように、中空円筒部材４１と、その両端部それぞれに挿入された円柱部材４２から構成されており、円柱部材４２を中空円筒部材４１の両端部に押し込む、または、両端部から引き抜くことで、反射器４０の素子長をＬ２から可変することができ、ネジ４３により円柱部材４２を中空円筒部材４１に固定できる。
【００４２】
これにより、交差偏波用の反射器４０の素子長を可変して、アンテナ固有の特性に合わせ、交差偏波特性が最良となるように調整することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】３素子八木アンテナの構造図である。
【図２】本発明の第１実施形態である水平偏波アンテナの構造図である。
【図３】本発明の第２実施形態である垂直偏波アンテナの構造図である。
【図４】本発明の第３実施形態である５素子の水平偏波アンテナの構造図である。
【図５】本発明の第４実施形態である水平偏波アンテナの構造図である。
【図６】支持部材と反射器の側面図である。
【図７】本発明の第５実施形態である水平偏波アンテナの構造図である。
【図８】反射器の側面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１１，２１  ダイポールアンテナ
１２，２２  導波器
１３，１５，１６，２３  反射器
１４，２４，３１，４０  交差偏波用の反射器
３０  支持部材
３２  ガイド溝
３３  係合部
３４，４３  ネジ
４１  中空円筒部材
４２  円柱部材
【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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