(57)【要約】【課題】無指向性アンテナの利得を向上させる。【解決手段】  スーパーターンスタイルアンテナ９ａ〜９ｆと、前記スーパーターンスタイルアンテナ単独の場合よりも、少なくとも一の方向における利得を向上させる一又は複数の指向性アンテナ１５ａ〜１５ｄ，１６ａ〜１６ｄと、を備えたアンテナシステムである。【選択図】図４
2011229002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無指向性アンテナと、
前記無指向性アンテナ単独の場合よりも、少なくとも一の方向における利得を向上させる一又は複数の指向性アンテナと、を備えている
ことを特徴とするアンテナシステム。
【請求項２】
少なくとも一の方向において、前記無指向性アンテナ及び前記指向性アンテナの放射電波が、ほぼ同相となるように、前記無指向性アンテナ及び／又は前記指向性アンテナに給電される電力の位相が設定されている
請求項１記載のアンテナシステム。
【請求項３】
前記無指向性アンテナ及び／又は前記指向性アンテナに給電される電力の位相の前記設定は、前記無指向性アンテナ及び／又は前記指向性アンテナの給電線の長さの設定により行われている
請求項２記載のアンテナシステム。
【請求項４】
前記無指向性アンテナは、放射電波の位相が方向によって相違するものであり、
前記無指向性アンテナの放射電波の方向による位相の前記相違に応じて、異なる方向に向いた複数の前記指向性アンテナそれぞれに給電される電力の位相が調整されている
請求項１〜３のいずれか１項に記載のアンテナシステム。
【請求項５】
前記指向性アンテナは、前記無指向性アンテナの下方に配置されている
請求項１〜４のいずれか１項に記載のアンテナシステム。
【請求項６】
前記無指向性アンテナの下方は、前記無指向性アンテナに接続される給電線が配置される給電線配置部とされ、
前記指向性アンテナは、前記給電線配置部の周囲に配置されている
請求項５記載のアンテナシステム。
【請求項７】
複数の前記指向性アンテナは、ほぼ全方向における利得を向上させるように多面配置されている
請求項１〜６のいずれか１項に記載のアンテナシステム。
【請求項８】
複数の前記指向性アンテナが多面配置されたときの面数をＭとすると、
複数の前記指向性アンテナは、（３６０／Ｍ）°間隔で均等配置されている
請求項１〜７のいずれか１項に記載のアンテナシステム。
【請求項９】
複数の前記指向性アンテナは、
一の方向を向く第１指向性アンテナと、
前記一の方向に対して９０°異なる方向に配置された第２指向性アンテナと、
前記一の方向に対して１８０°異なる方向に配置された第３指向性アンテナと、
前記一の方向に対して２７０°異なる方向に配置された第４指向性アンテナと、
を含み、
第１及び第３指向性アンテナに接続される給電線と、第２及び第４指向性アンテナに接続される給電線と、の間で９０°の給電位相差を生じさせる３ｄＢカプラを更に備え、
第３指向性アンテナは、第１指向性アンテナに対して１８０°の給電位相差が生じるように、第１指向性アンテナとは上下逆向きに配置されており、
第４指向性アンテナは、第２指向性アンテナに対して１８０°の給電位相差が生じるように、第２指向性アンテナとは上下逆向きに配置されている
請求項１〜８のいずれか１項に記載のアンテナシステム。
【請求項１０】
前記無指向性アンテナは、第１バットウィング素子、第２バットウィング素子、第３バットウィング素子、及び第４バットウィング素子が、９０°間隔で配置されたスーパーターンスタイルアンテナとして構成され、
第１バットウィング素子に接続される第１同軸給電線及び第３バットウィング素子に接続される第３同軸給電線と、第２バットウィング素子に接続される第２同軸給電線及び第４バットウィング素子に接続される第４同軸給電線と、の間で９０°の給電位相差を生じさせる３ｄＢカプラを更に備え、
前記第１同軸給電線の内導体は、第１バットウィング素子の給電点に接続されているとともに、前記第１同軸給電線の外導体はグランドに接続され、
前記第２同軸給電線の内導体は、第２バットウィング素子の給電点に接続されているとともに、前記第２同軸給電線の外導体はグランドに接続され、
前記第３同軸給電線の外導体は、第３バットウィング素子の給電点に接続されているとともに、前記第３同軸給電線の内導体はグランドに接続され、
前記第４同軸給電線の外導体は、第４バットウィング素子の給電点に接続されているとともに、前記第４同軸給電線の内導体はグランドに接続されている
請求項１〜９のいずれか１項に記載のアンテナシステム。
【請求項１１】
前記無指向性アンテナは、第１バットウィング素子、第２バットウィング素子、第３バットウィング素子、及び第４バットウィング素子が、９０°間隔で配置されたスーパーターンスタイルアンテナとして構成され、
複数の前記指向性アンテナは、
前記第１バットウィング素子が向く方向と同一の方向に向いた第１指向性アンテナと、
前記第２バットウィング素子が向く方向と同一の方向に向いた第２指向性アンテナと、
前記第３バットウィング素子が向く方向と同一の方向に向いた第３指向性アンテナと、
前記第４バットウィング素子が向く方向と同一の方向に向いた第４指向性アンテナと、
を含む
請求項１〜１０のいずれか１項に記載のアンテナシステム。
【請求項１２】
前記指向性アンテナは、前記無指向性アンテナにおける利得の落ち込み方向の利得を向上させるように配置されている
請求項１〜１０のいずれか１項に記載のアンテナシステム。
【請求項１３】
前記無指向性アンテナは、第１バットウィング素子、第２バットウィング素子、第３バットウィング素子、及び第４バットウィング素子が、９０°間隔で配置されたスーパーターンスタイルアンテナとして構成され、
複数の前記指向性アンテナは、各バットウィング素子が向く方向に対して、所定の角度ほどずれた方向を向くように配置されている
請求項１〜１０及び１２のいずれか１項に記載のアンテナシステム。
【請求項１４】
前記所定の角度に応じて、複数の前記指向性アンテナそれぞれに給電される電力の位相が調整されている
請求項１３記載のアンテナシステム。
【請求項１５】
前記スーパーターンスタイルアンテナは、隣り合うバットウィング素子の給電位相差が９０°であり、
第１〜第４バットウィング素子のうち、一のバットウィング素子を基準バットウィング素子とし、前記基準バットウィング素子が向く方向を基準方向とし、前記基準方向における前記第１〜第４バットウィング素子の放射位相を基準放射位相としたときに、複数の前記指向性アンテナは、各指向性アンテナが向く方向における放射位相が、前記基準放射位相に対して、所定の位相差を持つように、給電される電力の位相が調整されており、
前記所定の位相差は、各指向性アンテナが向く方向と前記基準方向との角度差に対応した位相差である
請求項１４記載のアンテナシステム。
【請求項１６】
複数の前記指向性アンテナの配置は、スキュー配置である
請求項１〜１５のいずれか１項に記載のアンテナシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無指向性アンテナとして、例えば、スーパーターンスタイルアンテナ（以下、「ＳＴＡ」ともいう）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
ＳＴＡは、超短波（ＶＨＦ帯、３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）のテレビ（ＦＭ）放送用アンテナとして広く利用されている。
【０００３】
ＳＴＡは、４つのバットウィング素子を平面視で十字状となるように、支柱の周囲に周方向で９０°間隔おきに配置されるように、前記支柱に組みつけて構成されている。一般に、ＳＴＡが組みつけられた支柱は、鉄塔の最上部に設置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１５１９４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、ＳＴＡの利得を高くする場合、ＳＴＡを多段化することによって行われていた。したがって、より大きな利得を得ようとすると、ＳＴＡの段数を多くすることが必要となる。
しかし、ＳＴＡ自体の段数を増やすのは、設置箇所の制約等から困難な場合があった。
【０００６】
例えば、ＳＴＡを多段化する場合、その段数は、ＳＴＡが組みつけられる支柱の長さに制約を受け、支柱に組み付け可能な数以上のＳＴＡを支柱に組み付けることはできない。しかも、ＳＴＡは、その構造上、支柱を支持する鉄塔部分には取り付けることができない。この結果、支柱に組み付け可能な数以上のＳＴＡ段数を確保して、利得を高めることはできなかった。
【０００７】
そこで、本発明は、ＳＴＡのような無指向性アンテナの利得を向上させるための、新たな技術的手段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】
【０００８】
（１）本発明は、無指向性アンテナと、前記無指向性アンテナ単独の場合よりも、少なくとも一の方向における利得を向上させる一又は複数の指向性アンテナと、を備えている
ことを特徴とするアンテナシステムである。
【０００９】
上記本発明によれば、利得を向上させる一又は複数の指向性アンテナを備えているため、無指向性アンテナの数を増やすことが困難な場合であっても、利得を向上させることができる。
【００１０】
（２）少なくとも一の方向において、前記無指向性アンテナ及び前記指向性アンテナの放射電波が、ほぼ同相となるように、前記無指向性アンテナ及び／又は前記指向性アンテナに給電される電力の位相が設定されているのが好ましい。
無指向性アンテナと指向性アンテナとの間で、給電される電力の位相（給電位相）を揃えたとしても、無指向性アンテナと指向性アンテナとでは、アンテナとしての構造が異なるため、放射位相は同相とはならない。一方、利得を向上させるには、放射位相をできるだけ揃えたほうがよい。上記のように、放射位相がほぼ同相となるように給電位相が設定されていることで、利得を効率的に向上させることができる。
【００１１】
（３）前記無指向性アンテナ及び／又は前記指向性アンテナに給電される電力の位相の前記設定は、前記無指向性アンテナ及び／又は前記指向性アンテナの給電線の長さの設定により行われているものとすることができる。この場合、給電位相の設定が容易である。
【００１２】
（４）前記無指向性アンテナは、放射電波の位相が方向によって相違するものであり、前記無指向性アンテナの放射電波の方向による位相の前記相違に応じて、異なる方向に向いた複数の前記指向性アンテナそれぞれに給電される電力の位相が調整されているのが好ましい。スーパーターンスタイルアンテナのように、放射電波の位相が方向によって相違する場合、異なる方向に向いた複数の前記指向性アンテナそれぞれに給電される電力の位相が同相であると、一つの方向では、放射位相を同相にできても、他の方向では、位相差が大きくなる。
そこで、上記のように、無指向性アンテナの放射電波の方向による位相の前記相違に応じて、各指向性アンテナへの給電位相を調整することで、各方向での放射位相差を小さくすることができる。
【００１３】
（５）前記指向性アンテナは、前記無指向性アンテナの下方に配置されているのが好ましい。スーパーターンスタイルアンテナなどの無指向性アンテナは、鉄塔の最上部に設置されるため、その下方に配置するのが好ましい。
【００１４】
（６）前記無指向性アンテナの下方は、前記無指向性アンテナに接続される給電線が配置される給電線配置部とされ、前記指向性アンテナは、前記給電線配置部の周囲に配置されているのが好ましい。無指向性アンテナの給電線配置部となる領域においては、無指向性アンテナを追加的に配置することは不可能なデッドスペースであるが、指向性アンテナであれば給電線配置部の周囲に配置することが可能であることから、デッドスペースを有効活用できる。
【００１５】
（７）複数の前記指向性アンテナは、ほぼ全方向における利得を向上させるように多面配置されているのが好ましい。ほぼ全方向における利得が向上することで、アンテナシステム全体としても良好な無指向性が得られる。なお、ほぼ全方向における利得を向上させるには、指向性アンテナは少なくとも３個設けるのが好ましく、さらには４個以上設けるのが好ましい。
【００１６】
（８）複数の前記指向性アンテナが多面配置されたときの面数をＭとすると、複数の前記指向性アンテナは、（３６０／Ｍ）°間隔で均等配置されているのが好ましい。この場合、各方向にほぼ均等に利得を向上させやすくなる。
【００１７】
（９）複数の前記指向性アンテナは、一の方向を向く第１指向性アンテナと、前記一の方向に対して９０°異なる方向に配置された第２指向性アンテナと、前記一の方向に対して１８０°異なる方向に配置された第３指向性アンテナと、前記一の方向に対して２７０°異なる方向に配置された第４指向性アンテナと、を含み、第１及び第３指向性アンテナに接続される給電線と、第２及び第４指向性アンテナに接続される給電線と、の間で９０°の給電位相差を生じさせる３ｄＢカプラを更に備え、第３指向性アンテナは、第１指向性アンテナに対して１８０°の給電位相差が生じるように、第１指向性アンテナとは上下逆向きに配置されており、第４指向性アンテナは、第２指向性アンテナに対して１８０°の給電位相差が生じるように、第２指向性アンテナとは上下逆向きに配置されているのが好ましい。この場合、９０°の位相差が３ｄＢカプラによって得られ、１８０°の位相差がアンテナの上下逆向き配置で得られるため、第１〜第４の各指向性アンテナに９０°の給電位相差を容易に設定することができる。
【００１８】
（１０）前記無指向性アンテナは、第１バットウィング素子、第２バットウィング素子、第３バットウィング素子、及び第４バットウィング素子が、９０°間隔で配置されたスーパーターンスタイルアンテナとして構成され、第１バットウィング素子に接続される第１同軸給電線及び第３バットウィング素子に接続される第３同軸給電線と、第２バットウィング素子に接続される第２同軸給電線及び第４バットウィング素子に接続される第４同軸給電線と、の間で９０°の給電位相差を生じさせる３ｄＢカプラを更に備え、前記第１同軸給電線の内導体は、第１バットウィング素子の給電点に接続されているとともに、前記第１同軸給電線の外導体はグランドに接続され、前記第２同軸給電線の内導体は、第２バットウィング素子の給電点に接続されているとともに、前記第２同軸給電線の外導体はグランドに接続され、前記第３同軸給電線の外導体は、第３バットウィング素子の給電点に接続されているとともに、前記第３同軸給電線の内導体はグランドに接続され、前記第４同軸給電線の外導体は、第４バットウィング素子の給電点に接続されているとともに、前記第４同軸給電線の内導体はグランドに接続されているのが好ましい。この場合、９０°の位相差が３ｄＢカプラによって得られ、１８０°の位相差が、同軸給電線の内外導体の接続の仕方を異ならせることによって得られるため、第１〜第４の各バットウィングに９０°の給電位相差を容易に設定することができる。
【００１９】
（１１）前記無指向性アンテナは、第１バットウィング素子、第２バットウィング素子、第３バットウィング素子、及び第４バットウィング素子が、９０°間隔で配置されたスーパーターンスタイルアンテナとして構成され、複数の前記指向性アンテナは、前記第１バットウィング素子が向く方向と同一の方向に向いた第１指向性アンテナと、前記第２バットウィング素子が向く方向と同一の方向に向いた第２指向性アンテナと、前記第３バットウィング素子が向く方向と同一の方向に向いた第３指向性アンテナと、前記第４バットウィング素子が向く方向と同一の方向に向いた第４指向性アンテナと、を含むのが好ましい。各バットウィング素子の向く方向と揃えて指向性アンテナを設けることで、各方向の利得向上が容易となる。
【００２０】
（１２）前記指向性アンテナは、前記無指向性アンテナにおける利得の落ち込み方向の利得を向上させるように配置されているのが好ましい。この場合、無指向性アンテナ単独の場合の利得の落ち込みを、指向性アンテナによって改善し、無指向性をより高めることができる。
【００２１】
（１３）前記無指向性アンテナは、第１バットウィング素子、第２バットウィング素子、第３バットウィング素子、及び第４バットウィング素子が、９０°間隔で配置されたスーパーターンスタイルアンテナとして構成され、複数の前記指向性アンテナは、各バットウィング素子が向く方向に対して、所定の角度ほどずれた方向を向くように配置されているのが好ましい。この場合、無指向性アンテナ単独の場合の最大レベル方向と、指向性アンテナ単独の場合の最大レベル方向をずらしやすくなり、無指向性の向上に役立つ。
【００２２】
（１４）前記所定の角度に応じて、複数の前記指向性アンテナそれぞれに給電される電力の位相が調整されているのが好ましい。この場合、指向性の配置方向に合わせて給電位相が調整されるため、利得向上が可能となる。
（１５）より具体的には、例えば、前記スーパーターンスタイルアンテナは、隣り合うバットウィング素子の給電位相差が９０°であり、第１〜第４バットウィング素子のうち、一のバットウィング素子を基準バットウィング素子とし、前記基準バットウィング素子が向く方向を基準方向とし、前記基準方向における前記第１〜第４バットウィング素子の放射位相を基準放射位相としたときに、複数の前記指向性アンテナは、各指向性アンテナが向く方向における放射位相が、前記基準放射位相に対して、所定の位相差を持つように、給電される電力の位相が調整されており、前記所定の位相差は、各指向性アンテナが向く方向と前記基準方向との角度差に対応した位相差であるものとするのが好ましい。このように、指向性アンテナの向く方向（設置方位）と指向性アンテナの位相とを一致させることで、利得が向上する。なお、基準方向に対する指向性アンテナの向く方向の角度差の「正負」を考える際には、基準バットウイング素子に対し、＋９０°の位相差を持つように給電されている隣接バットウイング素子の配置角度を＋９０°と考え、基準バットウィングから前記隣接バットウィング素子への回転方向を正の角度差が生じる方向であるとみなし、反対の回転方向を負の角度差が生じる方向とみなす。
【００２３】
（１６）複数の前記指向性アンテナの配置は、スキュー配置であるのが好ましい。スキュー配置は、スキューなし配置に比べて、指向性の落ち込みが少なく、無指向性アンテナと組み合わせるのに好適である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、無指向性アンテナ単独よりも利得を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】スーパーターンスタイルアンテナが搭載された鉄塔の正面図（指向性アンテナは非取付）である。
【図２】図１の鉄塔の最上部付近の拡大正面図である。
【図３】図１の鉄塔の平面図である。
【図４】図２の鉄塔に指向性アンテナを取り付けた正面図である。
【図５】図４の指向性アンテナを平面視した平面図であり、（ａ）はスキューなし配置を示し、（ｂ）はスキュー配置を示す。
【図６】給電回路の部分回路図である。
【図７】給電回路の部分回路図である。
【図８】（ａ）は、第１実施形態（スキューなし配置）のアンテナ概略配置図であり、（ｂ）は、その水平面指向性（チルト角０°）を示すチャートであり、（ｃ）は、その垂直面指向性（方位０°）を示すチャートである。
【図９】（ａ）は、６段のスーパーターンスタイルアンテナ単独の場合のアンテナ概略配置図であり、（ｂ）は、その水平面指向性（チルト角０°）を示すチャートであり、（ｃ）は、その垂直面指向性（方位０°）を示すチャートである。
【図１０】（ａ）は、２段の指向性アンテナ単独の場合（スキューなし配置）のアンテナ概略配置図であり、（ｂ）は、その水平面指向性（チルト角０°）を示すチャートである。
【図１１】（ａ）は、第２実施形態（スキューなし配置）のアンテナ概略配置図であり、（ｂ）は、その水平面指向性（チルト角０°）を示すチャートである。
【図１２】（ａ）は、第３実施形態（スキューなし配置）のアンテナ概略配置図であり、（ｂ）は、その水平面指向性（チルト角０°）を示すチャートである。
【図１３】（ａ）は、第４実施形態（スキューなし配置）のアンテナ概略配置図であり、（ｂ）は、その水平面指向性（チルト角０°）を示すチャートである。
【図１４】（ａ）は、第５実施形態（スキューなし配置）のアンテナ概略配置図であり、（ｂ）は、その水平面指向性（チルト角０°）を示すチャートである。
【図１５】（ａ）は、第６実施形態（スキュー配置）のアンテナ概略配置図であり、（ｂ）は、その水平面指向性（チルト角０°）を示すチャートであり、（ｃ）は、その垂直面指向性（方位０°）を示すチャートである。
【図１６】（ａ）は、２段の指向性アンテナ単独の場合（スキュー配置）のアンテナ概略配置図であり、（ｂ）は、その水平面指向性（チルト角０°）を示すチャートである。
【図１７】（ａ）は、第７実施形態（スキュー配置）のアンテナ概略配置図であり、（ｂ）は、その水平面指向性（チルト角０°）を示すチャートである。
【図１８】（ａ）は、第８実施形態（スキュー配置）のアンテナ概略配置図であり、（ｂ）は、その水平面指向性（チルト角０°）を示すチャートである。
【図１９】（ａ）は、第９実施形態（スキュー配置）のアンテナ概略配置図であり、（ｂ）は、その水平面指向性（チルト角０°）を示すチャートである。
【図２０】（ａ）は、第１０実施形態（スキュー配置）のアンテナ概略配置図であり、（ｂ）は、その水平面指向性（チルト角０°）を示すチャートである。
【図２１】（ａ）は、第１１実施形態（スキュー配置）のアンテナ概略配置図であり、（ｂ）は、その水平面指向性（チルト角０°）を示すチャートである。
【図２２】（ａ）は、第１２実施形態（スキュー配置）のアンテナ概略配置図であり、（ｂ）は、その水平面指向性（チルト角０°）を示すチャートである。
【図２３】（ａ）は、第１３実施形態の水平面指向性（チルト角０°）を示すチャートであり、（ｂ）は、方位０°の垂直指向性を示すチャートであり、（ｃ）は方位１８０°の垂直指向性を示すチャートである。
【図２４】第１４実施形態における給電回路の部分回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。
［鉄塔の構造］
図１は、スーパーターンスタイルアンテナ９が搭載された鉄塔１の正面図である。
図１に示すように、この鉄塔１は、鉄骨製のトラス構造物であり、例えば、給電設備を有する建物２の天井部分に立設されている。この鉄塔１は、下から順に、第１トラス部３、第２トラス部４、第３トラス部５、及び支柱６を備えている。なお、支柱６は、円筒形状であるが、その形状が特に限定されるものではなく、断面が矩形状であってもよい。
【００２７】
第１トラス部３は、鉄塔１の下部を構成するためトラス幅が最も大きく、この第１トラス部３の上端に、トラス幅２が２番目に大きい第２トラス部４が立設されている。
また、この第２トラス部４の上端に、トラス幅が最も小さい第３トラス部５が立設されている。従って、図１の鉄塔１では、支柱６が当該鉄塔１の最上部に配置されている。
【００２８】
図２にも示すように、支柱６には、スーパーターンスタイルアンテナ（ＳＴＡ）９ａ〜９ｆが設けられている。
ＳＴＡ９ａ〜９ｆは、図３に示すように、４つのバットウィング素子１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを平面視で、十字状となるように、中央支柱６の周囲に周方向で９０°間隔おきに配置することによって構成され、この４つのバットウィング素子１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄよりなるＳＴＡ９ａ〜９ｆは、支柱６に対して、上下方向で一定間隔おきに複数段（図例では合計６段）設けられている。
なお、ここでは、各ＳＴＡ９ａ〜９ｆの４個のバットウィング素子１２ａ〜１２ｄは、それぞれ、北（Ｎ）、東（Ｅ）、南（Ｓ）、西（Ｗ）を向いているものとするが、方位が特に限定されるものではない。
【００２９】
ＳＴＡ９ａ〜９ｆが組みつけられる支柱６は、その下部範囲が、トラス部５内に挿入されている。支柱６は、最下段のＳＴＡ９ｆのやや下方位置６ａ及び支柱最下端６ｂが、トラス部５の最上部５ａ及びトラス部５上下方向中途部における支持部５ｂの２点で支持されている。つまり、トラス部５の位置５ａから位置５ｂの間が、支柱６の支持部となっている。
【００３０】
また、トラス部５内部において、支柱が存在する範囲（位置５ａから位置５ｂまでの範囲）には、ＳＴＡ９ａ〜９ｂ用の給電線（給電回路）の配置部１７とされている。
【００３１】
［第１実施形態］
図４は、第１実施形態に係るアンテナシステム１０を示している。図１及び図２においては、支柱６に組み付けられていた６段のＳＴＡ９ａ〜９ｆだけが設けられていたのに対し、図４に示すアンテナシステム１０では、アンテナ利得向上のために、６段のＳＴＡ９ａ〜９ｆに加えて、指向性アンテナ１５，１６を、ＳＴＡ９ａ〜９ｆの下方に、２段配置して構成されている。これらの指向性アンテナ１５，１６を設けることで、図１及び図２のようにＳＴＡ単独の場合よりもアンテナ利得を向上させることができる（詳細は後述する）。
【００３２】
図５に示すように、指向性アンテナの各段１５，１６には、それぞれ、４面（４個）の指向性アンテナ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ）が設けられている。ＳＴＡは、支柱６の周囲に取り付ける必要があるため、鉄塔１のトラス部５に設けることはできないが、指向性アンテナは、トラス部５の周囲に配置できるため、支柱６にアンテナを追加する余裕がなくても、支柱６下方のトラス部５において、アンテナシステム１０の段数を増加させることができる。
【００３３】
また、図５に示すように、トラス部５の内部において、支柱６の周囲は、ＳＴＡの給電線（多数のバットウィング素子に接続される多数の分岐ケーブル）の配置部１７となっている。
本実施形態の指向性アンテナは、給電線の配置部１７よりも外周側に配置されており、給電線配置部１７との干渉を避けている。このため、ＳＴＡの給電線の配置をさほど変更することなく、指向性アンテナを追加的に設けることが可能である。また、給電線配置部１７付近は、アンテナが設けられていないデッドスペースとなっていたが、本実施形態のアンテナシステム１０では、配置部１７付近が有効活用できる。
【００３４】
本実施形態の指向性アンテナ１５，１６は、その種類が特に限定されるものではなく、反射板付アンテナ、２Ｌ双ループアンテナ、ダイポールアンテナなど、いわゆるパネルアンテナとして用いられるものを利用可能である。以下では、指向性アンテナとして、２Ｌ双ループアンテナを採用した場合について説明する。
【００３５】
なお、２Ｌ双ループアンテナ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ）は、図４及び図５に示すように上下方向に所定間隔を空けて配置された一対のループ部２２と、両ループ部２２間の中央部に配置された給電部２３と、給電部３から上下の各ループ部２２側に向けて延びる一対の給電線路２４と、ループ部２２に対して所定間隔を空けて背面側に配置された反射板２５と、この反射板５にループ部２２を支持する支持器２７とを備えている。
【００３６】
図５（ａ）において、各段１５，１６の４面の指向性アンテナは、バットウィング素子１２ａ〜１２ｄの向きに合わせて、それぞれ、北（Ｎ）、東（Ｅ）、南（Ｓ）、西（Ｗ）を向いている。つまり、４面の指向性アンテナ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄは、鉄塔１の周囲において、それぞれ９０°異なる方向を向いて配置されている。
【００３７】
図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す配置から、各指向性アンテナ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの幅方向中心位置を、幅方向に所定距離ｄほどずらして配置した、スキュー配置を示している。スキュー配置とすることで、４つの指向性アンテナ１５ａ〜１５ｄの水平面指向性を無指向により近づけることができる。
【００３８】
スキュー配置の場合、第１指向性アンテナ１５ａがずれる方向は、−９０°（＝２７０°）位相のアンテナである第４指向性アンテナ１５ｄから遠ざかる方向となる。同様に、第２指向性アンテナ１５ｂは第１指向性アンテナ１５ａから、第３指向性アンテナ１５ｃは第２指向性アンテナ１５ｂから、第４指向性アンテナ１５ｄは第３指向性アンテナ１５ｃから、遠ざかる方向となる。
【００３９】
各段１５，１６の指向性アンテナ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの配置としては、図５（ａ）のスキューなし配置のほか、図５（ｂ）のスキュー配置を採用してもよい。
【００４０】
図６及び図７は、６段のＳＴＡ９ａ〜９ｆ及び２段の無指向性アンテナ１５，１６からなるアンテナシステム１０の給電回路を示している。
なお、以下では、６段のＳＴＡ９ａ〜９ｆのうちの上側４段のＳＴＡ９ａ〜９ｄを、総称して「上段」といい、下側２段のＳＴＡ９ｅ，９ｆ及び２段の無指向性アンテナ１５，１６を総称して「下段」という。
【００４１】
この給電回路は、送信機３０から出力された送信信号が入力される２つの３ｄＢカプラ（９０°ハイブリッド回路）３１ａ，３１ｂを備えている。
これらの３ｄＢカプラ３１ａ，３１ｂは、各アンテナへ給電される送信信号に９０°の位相差を生じさせるものである。
各３ｄＢカプラ３１ａ，３１ｂは、２入力２出力であり、２入力Ｉｎ１，Ｉｎ２のうちの一つＩｎ１は、送信機３０に接続され、他方Ｉｎ２は、ダミーロード３２が接続されている。
各３ｄＢカプラ３１ａ，３１ｂの２出力Ｏｕｔ１，Ｏｕｔ２からは、互いに９０°の位相差を持つ信号が出力される。位相差は、給電線（ケーブル）の長さの調整によって確保することもできるが、給電線の長さの調整で位相差を確保する場合、周波数（波長）によって位相差がやや異なることになるが、３ｄＢカプラ３１ａ，３１ｂを用いて位相差を実現すると、広帯域で正確に９０°の位相差を生じさせることができる。
【００４２】
２つの３ｄＢカプラ３１ａ，３１ｂのうち、第１の３ｄＢカプラ３１ａは、上段のアンテナ９ａ〜９ｄ用である。第１の３ｄＢカプラ３１ａの第１出力Ｏｕｔ１には、上段の各北向きバットウィング素子１２ａ及び各南向きバットウィング素子１２ｃに接続されるＮ−Ｓ上段系給電線３３ｄが接続されている。
また、第１の３ｄＢカプラ３１ａの第２出力Ｏｕｔ２には、上段の各東向きバットウィング素子１２ｂ及び各西向きバットウィング素子１２ｄに接続されるＥ−Ｗ上段系給電線３３ｂが接続されている。
上記給電線３３ｄ，３３ｂには、互いに９０°の位相差が生じる。
【００４３】
２つの３ｄＢカプラ３１ａ，３１ｂのうち、第２の３ｄＢカプラ３１ｂは、下段のアンテナ９ｅ，９ｆ，１５，１６用である。第２の３ｄＢカプラ３１ｂの第１出力Ｏｕｔ１には、下段の各北向きバットウィング素子１２ａ及び各南向きバットウィング素子１２ｃに接続されるＮ−Ｓ下段系給電線３３ｃが接続されている。
また、第２の３ｄＢカプラ３１ｂの第１出力Ｏｕｔ１には、下段の各北向き指向性アンテナ１５ａ，１６ａ及び各南向き指向性アンテナ１５ｃ，１６ｃに接続されるＮ−Ｓ下段系給電線３３ｅも接続されている。
【００４４】
第２の３ｄＢカプラ３１ｂの第２出力Ｏｕｔ２には、下段の各東向きバットウィング素子１２ｂ及び各西向きバットウィング素子１２ｄに接続されるＥ−Ｗ下段系給電線３３ａが接続されている。
また、第２の３ｄＢカプラ３１ｂの第２出力Ｏｕｔ２には、下段の各東向き指向性アンテナ１５ｂ，１６ｂ及び各西向き指向性アンテナ１５ｄ，１６ｄに接続されるＥ−Ｗ下段系給電線３３ｆも接続されている。
【００４５】
Ｅ−Ｗ下段系給電線３３ａ，３３ｆと、Ｎ−Ｓ下段系給電線３３ｃ，３３ｅとの間には、互いに９０°の位相差が生じる。
【００４６】
ＳＴＡ９ａ〜９ｆの各バットウィング素子１２ａ〜１２ｄに接続される給電線３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの中途には、位相調整部３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄが設けられている。これらの位相調整部３４ａ〜３４ｄは、指向性アンテナ１５，１６に接続される給電線３３ｅ，３３ｆの給電位相に対して、所定の位相差を生じさせるためのものである。図６において、位相調整部３４ａ〜３４ｂは、ボックスで示しているが、本実施形態においては、所定の位相差を生じさせるように、長さが設定された給電線によって構成されている。ただし、位相調整は、給電線の長さの調整によるのではなく、移相器を用いても良い。
なお、上記位相調整部３４ａ〜３４ｂの詳細な役割については、後述する。
【００４７】
Ｎ−Ｓ上段系給電線３３ｄは、８分岐の分岐ケーブル（分岐給電線）３５ｄを介して、上段の４個の北向きバットウィング素子１２ａの給電点及び上段の４個の南向きバットウィング素子１２ｃの給電点に接続されている。
Ｎ−Ｓ下段系給電線３３ｃは、４分岐の分岐ケーブル（分岐給電線）３５ｃを介して、下の２個の北向きバットウィング素子１２ａの給電点及び下段の２個の南向きバットウィング素子１２ｃの給電点に接続されている。
【００４８】
８本の分岐ケーブル３５ｄ及び４本の分岐ケーブル３５ｃは、それぞれ、同軸ケーブルであり、同軸ケーブル内導体と外導体が、バットウィング素子又は支柱６に接続される。例えば、北向きバットウィング素子（第１バットウィング素子）１２ａの給電点には同軸ケーブル（第１同軸給電線）３５ｄ，３５ｃの内導体が接続され、その同軸ケーブル（第１同軸給電線）３５ｄ，３５ｃの外導体は、支柱６（グランド電位）に接続される。
これに対し、南向きバットウィング素子（第３バットウィング素子）１２ｃには、同軸ケーブル（第３同軸給電線）３５ｄ，３５ｃの外導体が接続され、その同軸ケーブル（第３同軸給電線）３５ｄ，３５ｃの内導体は、支柱６（グランド電位）に接続される。
【００４９】
このように、１８０°間隔で配置されている北向きバットウィング素子（第１バットウィング素子）１２ａと南向きバットウィング素子（第３バットウィング素子）１２ｃとに対し、同軸ケーブル（第１及び第３同軸給電線）３５ｄ，３５ｃの内外導体の接続の仕方を逆にすることで、これらのバットウィング素子１２ａ，１２ｃ間に１８０°の給電位相差を生じさせることができる。
【００５０】
Ｅ−Ｗ上段系給電線３３ｂは、８分岐の分岐ケーブル（分岐給電線）３５ｂを介して、上段の４個の東向きバットウィング素子１２ｂの給電点及び上段の４個の西向きバットウィング素子１２ｄの給電点に接続されている。
Ｅ−Ｗ下段系給電線３３ｃは、４分岐の分岐ケーブル（分岐給電線）３５ａを介して、下段の２個の東向きバットウィング素子１２ｂの給電点及び下段の２個の西向きバットウィング素子１２ｄの給電点に接続されている。
【００５１】
８本の分岐ケーブル３５ｂ及び４本の分岐ケーブル３５ａも、それぞれ、同軸ケーブルであり、同軸ケーブル内導体と外導体が、バットウィング素子又は支柱６に接続される。例えば、東向きバットウィング素子（第２バットウィング素子）１２ｂの給電点には同軸ケーブル（第２同軸給電線）２５ｂ，３５ａの内導体が接続され、その同軸ケーブル（第２同軸給電線）３５ｂ，３５ａの外導体は、支柱６（グランド電位）に接続される。
これに対し、西向きバットウィング素子（第４バットウィング素子）１２ｄの給電点には、同軸ケーブル（第４同軸給電線）３５ｂ，３５ａの外導体が接続され、その同軸ケーブル（第４同軸給電線）３５ｂ，３５ａの内導体は、支柱６（グランド電位）に接続される。
【００５２】
このように、１８０°間隔で配置されている東向きバットウィング素子（第２バットウィング素子）１２ｂと西向きバットウィング素子（第４バットウィング素子）１２ｄとに対し、同軸ケーブル（同軸給電線）３５ｂ，３５ａの内外導体の接続の仕方を逆にすることで、これらのバットウィング素子１２ｂ，１２ｄ間に１８０°の給電位相差を生じさせることができる。
【００５３】
そして、Ｎ−Ｓ系給電線３３ｄ，３３ｃと、Ｅ−Ｗ系給電線３３ｂ，３３ａと、の間には、９０°の位相差が設けられていることから、北向きバットウィング素子１２ａの給電位相を０°とすると、東向きバットウィング素子１２ｂには９０°の位相差が生じ、南向きバットウィング素子１２ｃには１８０°の位相差が生じ、西向きバットウィング素子１２ｄには２７０°の位相差が生じる。
このように、４つの各バットウィング素子１２ａ〜１２ｄには、９０°の位相差で給電される。
したがって、ＳＴＡ９ａ〜９ｆは、無指向性アンテナとして機能する。なお、本実施形態においては、ＳＴＡの各段間において、位相差は生じないように設定されている。本実施形態のように、各段間において、位相差がない場合には、チルト角が０°となるが、チルト角の設定などの垂直面指向性の設計によっては、必要に応じて、段間で位相差を設けても良い。
【００５４】
Ｎ−Ｓ下段系給電線３３ｅは、４分岐の分岐ケーブル（分岐給電線）３５ｅを介して、下段の２個の北向き指向性アンテナ１５ａ，１６ａの給電点及び下段の２個の南向き指向性アンテナ１５ｃ，１６ｃの給電点に接続されている。
また、Ｅ−Ｗ下段系給電線３３ｆは、４分岐の分岐ケーブル（分岐給電線）３５ｆを介して、下段の２個の東向き指向性アンテナ１５ｂの給電点及び下段の２個の西向き指向性アンテナ１５ｄの給電点に接続されている。
【００５５】
図７に示すように、南向き指向性アンテナ（第３指向性アンテナ）１５ｃ及び西向き指向性アンテナ（第４指向性アンテナ）１５ｄは、北向き指向性アンテナ（第１指向性アンテナ）１５ａ及び東向き指向性アンテナ（第２指向性アンテナ）１５ｂに対して、上下逆向きに設置されている。ここで、上下逆向きとは、アンテナを、アンテナ中心（給電点の位置）に対して１８０°回転対称に設置した状態をいう。
２Ｌ双ループアンテナの場合、２つのループ部２２，２２のうち、一方のループ部２２が上側に位置し、他方のループ部２２が下側に位置する場合を「上向き」とした場合、前記一方のループ部２２が下側に位置し、前記他方のループ部２２が上側に位置するように上下逆向にした場合を「下向き」ということができる。
なお、図７では、指向性アンテナ１５ａ，１５ｂが上向きであることを「上向き矢印」で示し、指向性アンテナ１５ｃ，１５ｄが下向きであることを「下向き矢印」で示した。
このように、上下逆向き（アンテナを１８０°回転対称に設置）することで、アンテナ１５，１６に設けられたバルンの同軸給電点を左右入れ替えて設置することになり、放射位相を１８０°異ならせることができる。
【００５６】
そして、Ｎ−Ｓ下段系給電線３３ｅと、Ｅ−Ｗ下段系給電線３３ｆと、の間には、９０°の給電位相差が設けられていることから、北向き指向性アンテナ（第１指向性アンテナ）１５ａの放射位相を０°とすると、東向き指向性アンテナ（第２指向性アンテナ）１５ｂの放射位相には９０°の位相差が生じ、南向き指向性アンテナ（第３指向性アンテナ）１５ｃの放射位相には１８０°の位相差が生じ、西向き指向性アンテナ（第４指向性アンテナ）１５ｄの放射位相には２７０°の位相差が生じる。
【００５７】
このように各段１５，１６の４つの指向性アンテナ１５ａ〜１５ｄ，１６ａ〜１６ｄは、それぞれ、９０°の位相差で電波放射を行う。つまり、４つの指向性アンテナには、これら４つの指向性アンテナの配置角度間隔（９０°）に応じた、位相差（９０°）が与えられている。
【００５８】
本実施形態では、チルト角が０°とされるため、図６及び図７に示す給電回路は、同一方位（例えば、北）の各段（バットウィング素子１２ａの給電点及び指向性アンテナ）１５ａ，１６ａの給電点には、給電位相が同相（位相調整部３４ａ〜３４ｄにおける位相調整量を除く）となるように、給電線の長さ等が設定されている。
例えば、位相調整部３４ａ〜３４ｄにおける位相調整量を除いて考えると、北向きバットウィング素子１２ａの給電位相を０°とすると、指向性アンテナ１５ａの給電位相も０°となり、給電位相差が生じないように構成されている。
【００５９】
ただし、本実施形態では、位相調整部３４ａ〜３４ｄが設けられているため、同一方位のバットウィング素子及び指向性アンテナの間であっても、給電位相差が生じるようになっている。ＳＴＡと指向性アンテナとでは、アンテナとしての構造が異なるため、同相で給電されても、放射位相には位相差が生じてしまう。そこで、位相調整部３４ａ〜３４ｄによって給電位相を調整することで、同一方位のバットウィング素子及び指向性アンテナの放射位相を揃える。
【００６０】
指向性アンテナ１５，１６を設けることによって、ＳＴＡ９ａ〜９ｆ単独の場合よりも、アンテナシステム１０全体の利得を向上させるためには、可能な限り、同一方位のバットウィング素子及び指向性アンテナの放射位相が同相であるのが好ましい。両者の放射位相が異なると、互いに打ち消しあって、利得向上効果が低下するからである。
【００６１】
例えば、位相調整部３４ａ〜３４ｄによる位相調整量が「０°」である場合（位相調整部を省略した場合）に、所定の基準方向（例えば、北方向）の遠方（遠方界）において、ＳＴＡの放射位相と指向性アンテナの放射位相との間に、５０°の位相差が生じれば、位相調整部３４ａ〜３４ｄによる位相調整量を−５０°に設定すればよい。
具体的には、−５０°の位相差が生じるように、各位相調整部３４ａ〜３４ｄを構成する給電線の長さを設定すればよい。
このような位相設定によって、利得向上が望まれる方向の遠方における放射位相を同相にして、アンテナシステム１０全体の利得を効率的に向上させることができる。
なお、本実施形態では、ＳＴＡ９ａ〜９ｆに接続される給電線３３ａ〜３３ｄに位相調整部３４ａ〜３４ｄを設けたが、これに代えて／加えて、指向性アンテナに接続される給電線３３ｅ，３３ｆに位相調整部を設けても良い。
また、放射位相差は、実測してもよいが、シミュレーションによって求めるのが簡便である。
【００６２】
ここで、ＳＴＡ９ａ〜９ｄは、各バットウィング素子への給電位相差があることから、水平面でみた放射方向（０°〜３６０°）に応じて放射電波の位相が異なるものである。つまり、本実施形態のＳＴＡでは、北方向の放射位相を０°とすると、東方向の放射位相差は９０°、南方向の放射位相差は１８０°、西方向の放射位相差は２７０°となる。
【００６３】
そして、本実施形態の各段１５，１６の複数の指向性アンテナは、９０°間隔で４面配置であり、しかも、９０°間隔であることに応じて、周方向に隣接する各指向性アンテナの位相差を９０°としている。したがって、本実施形態の複数の指向性アンテナも、ＳＴＡと同様に、放射方向に応じて放射電波の位相が異なったものとなっている。
つまり、本実施形態の指向性アンテナ１５ａ〜１５ｄ，１６ａ〜１６ｄでは、北方向の放射位相を０°とすると、東方向の放射位相差は９０°、南方向の放射位相差は１８０°、西方向の放射位相差は２７０°である。
【００６４】
このため、本実施形態では、一つの基準方向（例えば、北方向）において、ＳＴＡの放射位相と指向性アンテナの放射位相とを同相にするための位相調整量を把握し、その一つの基準方向において、遠方の放射位相が同相となるように位相調整すれば、自然に、他の全方向においても、遠方の放射位相を同相にすることができる。つまり、全方向における利得を向上させることができる。
【００６５】
なお、放射位相を同相にする場合、完全に位相が一致している必要はなく、ほぼ同相であればよい。また、放射電波のチルト角を調整する場合等には、ある程度の位相差を生じさせたほうが良い場合もあるため、そのような場合には、ある程度の位相差があってもよい。つまり、位相調整部３４ａ〜３４ｄでは、利得が向上するように位相が調整されていればよい。
例えば、本実施形態では、チルト角が０°の場合を前提としたため、同一方位の各段１５ａ，１６ａの給電点には、給電位相が同相（位相調整部３４ａ〜３４ｄにおける位相調整量を除く）となるように、給電線の長さ等が設定されているが、所定のチルト角α°（例えば、１°）を設ける場合には、当該チルト角α°に対応した位相差が各段１５，１６間に生じるように、給電線の長さ等が設定される。また、チルト角に対応した位相差は、指向性アンテナの各段１５，１６だけでなく、各段のＳＴＡ９ａ〜９ｆ及び指向性アンテナ１５，１６それぞれに対し生じさせても良い。なお、チルト角に対応した位相差は、位相調整部に代えて／又は加えて、ケーブル長の調整で調整を行っても良い。
また、本実施形態のようにチルト角が０°の場合、前述のように、水平面における一つの基準方向において、ほぼ同相となるように位相調整部３４ａ〜３４ｄによる位相調整量が設定され、チルト角がα°の場合には、そのα°の面における一つの基準方向においてほぼ同相となるように位相調整部３４ａ〜３４ｄによる位相調整量を設定してもよい。
このように、利得を向上させるほか、所望の垂直面指向性を得ることを目的として、各段のＳＴＡ９ａ〜９ｆ及び指向性アンテナ１５，１６それぞれに対して位相差を設けても良い。また、前記目的のため、各段のＳＴＡ９ａ〜９ｆ及び指向性アンテナ１５，１６それぞれに給電する電力を変更してもよい。
【００６６】
図８は、上記第１実施形態に係るアンテナシステム１０において、指向性アンテナ配置として、図５（ａ）に示すスキューなし配置を採用した場合の特性を示している。なお、参考のため、図８（ａ）に第１実施形態に係るアンテナシステム１０の概略配置を示した。第１実施形態に係るアンテナシステム１０の水平面指向性（チルト角０°）は図８（ｂ）に示すとおりであり、方位０°（北方向）の垂直面指向性は図８（ｃ）に示すとおりである。
なお、放射電波の周波数は、８０ＭＨｚであり、指向性アンテナの張り出し距離（アンテナシステム中心（支柱６の中心）からの距離）は、０．９ｍであり、これららの点については、後述の各実施形態及び参考例において共通である。
【００６７】
第１参考例として、図９に、第１実施形態のアンテナシステム１０における６段のＳＴＡ９ａ〜９ｆだけの場合の水平面指向性（図９（ｂ））及び垂直面指向性（図９（ｃ））を示す。なお、図９（ａ）は、第１参考例のアンテナ概略配置である。
【００６８】
また、第２参考例として、図１０（ｂ）に、第１実施形態のアンテナシステム１０における２段の指向性アンテナ（スキューなし配置）１５，１６だけの場合の水平面指向性を示す。なお、図１０（ａ）は、第２参考例のアンテナ概略配置である。
第２参考例では、図１０に示すように、水平面指向性の最大レベル方向が、各指向性アンテナが向く方向（０°方向、９０°方向、１８０°方向、２７０°方向）に対して、約１５°傾いた方向となっている。
【００６９】
第１参考例である６段のＳＴＡ９ａ〜９ｆだけの場合の利得は、７．８ｄＢｄであったのに対し、上記第１実施形態に係るアンテナシステム（スキューなし配置）１０では、利得として９．９ｄＢｄが得られた。このように、指向性アンテナを設けることで、利得向上効果が得られている。
なお、後述の実施形態等を含めた各実施形態及び各参考例の条件および結果を下記表１及び表２に示す。
【表１】
2011229002.tif 000003
【表２】
2011229002.tif 000004
【００７０】
［第２実施形態］
図１１は、第２実施形態に係るアンテナシステム１０の概略配置（図１１（ａ））及び水平面指向性（図１１（ｂ））を示している。第２実施形態は、第１実施形態に係るアンテナシステム（スキューなし配置）１０の指向性アンテナ１５，１６の位置を、周方向に４５°回転させたものであり、その他の点は、第１実施形態と同様である。
【００７１】
つまり、第２実施形態では、４つのバットウィング素子１２ａ〜１２ｄそれぞれの方位が北方向（０°）、東方向（９０°）、南方向（１８０°）、西方向（２７０°）であるのに対し、各段の４つの指向性アンテナ１５ａ〜１５ｄ、１６ａ〜１６ｄそれぞれが向く方位は、北東（４５°）、南東（１３５°）、南西（２２５°）、北東（３１５°）となっている。
ただし、給電位相の条件は、第２実施形態においても、第１実施形態と同様である。
【００７２】
第２実施形態に係るアンテナシステム１０では、利得として８．４ｄＢｄが得られた。第２実施形態では、位相条件は第１実施形態と同様としつつ、指向性アンテナの向きを変更したため、ＳＴＡと指向性案手何の放射位相がアンテナシステム１０の遠方において完全に同相となっておらず、第１実施形態の利得（９．９ｄＢｄ）よりは利得が低下した。ただし、ＳＴＡ単独の場合の利得（７．８ｄＢｄ）よりは向上しており、利得向上効果は得られている。
【００７３】
また、図８（ｂ）に示す第１実施形態の水平面指向性の落ち込みが０．７であるのに対し、第２実施形態では、図１１（ｂ）に示すように、水平面指向性の落ち込みが０．８であり、無指向の度合いを高めることができる。
図９に示すように、ＳＴＡ単独の場合には、４５°方向が水平面指向性の利得落ち込み方向とほぼ一致するため、第２実施形態では、この方向に指向性アンテナ１５，１６を向けることで、指向性の落ち込みを改善することができる。
【００７４】
［第３実施形態］
図１２は、第３実施形態に係るアンテナシステム１０の概略配置（図１２（ａ））及び水平面指向性（図１２（ｂ）を示している。第３実施形態では、第２実施形態とアンテナ配置等が共通しており、相違する点は、指向性アンテナ１５，１６の位相だけである。
【００７５】
第２実施形態（第１実施形態）における第１指向性アンテナ１５ａ，１６ａの位相が０°、第２指向性アンテナ１５ｂ，１６ｂの位相が９０°、第３指向性アンテナ１５ｃ，１６ｃの位相が１８０°、第４指向性アンテナ１５ｄ，１６ｄの位相が２７０°であるのに対し、第３実施形態では、指向性アンテナの配置角度が４５°回転していることにあわせて、位相も４５°回転しており、第１指向性アンテナ１５ａ，１６ａの位相が４５°、第２指向性アンテナ１５ｂ，１６ｂの位相が１３５°、第３指向性アンテナ１５ｃ，１６ｃの位相が２２５°、第４指向性アンテナ１５ｄ，１６ｄの位相が３１５°である。
つまり、例えば、第１バットウィング素子１２ａを基準バットウィング素子とし、基準バットウィング素子である第１バットウィング素子１２ａの向く方向を基準方向（基準方位：０°；北方向）とし、前記基準方向の遠方界におけるＳＴＡ（第１〜第４バットウィング素子）の放射位相を基準放射位相（０°）としたときに、第１〜第４指向性アンテナ１５ａ〜１５ｄ，１６ａ〜１６ｄは、各指向性アンテナが向く方向における放射位相が、前記基準放射位相に対して、指向性アンテナ１５ａ〜１５ｄ，１６ａ〜１６ｄが向く方向と前記基準バットウィング素子１２ａ〜１２ｄが向く方向との角度差に対応した位相差（４５°、１３５°、２２５°、３１５°）を持つように、給電位相が調整されている。
【００７６】
第３実施形態では、指向性アンテナの配置角度にあわせて位相も調整されているため、第１実施形態と同様に、ＳＴＡと指向性アンテナの放射位相を、各方位において同相とすることができ、第１実施形態の利得（９．９ｄＢｄ）とほぼ同様の利得である９．４ｄＢｄが得られた。
しかも、第３実施形態の水平面指向性の落ち込みは、第２実施形態と同様に、０．８であり、第１実施形態よりも良好となっている。
【００７７】
［第４実施形態］
図１３は、第４実施形態に係るアンテナシステム１０の概略配置（図１３（ａ））及び水平面指向性（図１３（ｂ））を示している。
第４実施形態は、第１実施形態に係るアンテナシステム（スキューなし配置）１０の指向性アンテナ１５，１６の向きを、周方向に３０°回転させたものであり、その他の点は、第１実施形態と同様である。換言すると、第４実施形態は、第２実施形態における指向性アンテナの４５°回転配置から、指向性アンテナを−１５°回転させた配置である。
【００７８】
図１０に示すようにスキューなし配置の指向性アンテナだけの水平面指向性は、最大レベル方向が、約１５°、１０５°、１９５°、２８５°であり、指向性アンテナの向き（０°、９０°、１８０°、２７０°）に対して、１５°回転している。
第４実施形態では、指向性アンテナの最大レベル方向を、ＳＴＡの落ち込み方向（４５°、１３５°、２２５°、３１５°）とを、ほぼ一致させるべく、指向性アンテナの向きを、第１実施形態の向きから周方向に３０°回転させたものである。
ただし、給電位相の条件は、第４実施形態においても、第１実施形態と同様である。
【００７９】
第４実施形態では、利得が８．９ｄＢｄであり、ＳＴＡ単独の場合の利得（７．８ｄＢｄ）よりは改善した。しかも、３０°回転の第４実施形態は、４５°回転である第２実施形態の利得（８．４ｄＢｄ）よりも改善している。これは、第４実施形態では、第２実施形態よりも放射位相が同相に近づいているためと考えられる。
なお、水平面指向性の落ち込みは、０．８であり、第２実施形態とほぼ同様の結果となった。
【００８０】
［第５実施形態］
図１４は、第５実施形態に係るアンテナシステム１０の概略配置（図１４（ａ））及び水平面指向性（図１４（ｂ）を示している。第５実施形態では、第４実施形態とアンテナ配置等が共通しており、相違する点は、指向性アンテナ１５，１６の位相だけである。
【００８１】
第４実施形態（第１実施形態）における第１指向性アンテナ１５ａ，１６ａの位相が０°、第２指向性アンテナ１５ｂ，１６ｂの位相が９０°、第３指向性アンテナ１５ｃ，１６ｃの位相が１８０°、第４指向性アンテナ１５ｄ，１６ｄの位相が２７０°であるのに対し、第５実施形態では、指向性アンテナの配置角度が３０°回転していることにあわせて、位相も３０°回転しており、第１指向性アンテナ１５ａ，１６ａの位相が３０°、第２指向性アンテナ１５ｂ，１６ｂの位相が１２０°、第３指向性アンテナ１５ｃ，１６ｃの位相が２１０°、第４指向性アンテナ１５ｄ，１６ｄの位相が３００°である。
つまり、例えば、第１バットウィング素子１２ａを基準バットウィング素子とし、基準バットウィング素子である第１バットウィング素子１２ａの向く方向を基準方向（基準方位：０°；北方向）とし、前記基準方向の遠方界におけるＳＴＡ（第１〜第４バットウィング素子）の放射位相を基準放射位相（０°）としたときに、第１〜第４指向性アンテナ１５ａ〜１５ｄ，１６ａ〜１６ｄは、各指向性アンテナが向く方向における放射位相が、前記基準放射位相に対して、指向性アンテナ１５ａ〜１５ｄ，１６ａ〜１６ｄが向く方向と前記基準バットウィング素子１２ａ〜１２ｄが向く方向との角度差に対応した位相差（３０°、１２０°、２１０°、３００°）を持つように、給電位相が調整されている。
【００８２】
第５実施形態では、指向性アンテナの配置角度にあわせて位相も調整されているため、第１実施形態と同様に、ＳＴＡと指向性アンテナの放射位相を、各方位においてほぼ同相とすることができ、第１実施形態の利得（９．９ｄＢｄ）とほぼ同様の利得である９．３ｄＢｄが得られた。しかも、アンテナ配置が共通する第４実施形態の利得（８．９ｄＢｄ）よりも改善されている。
しかも、第４実施形態の水平面指向性の落ち込みは、第２〜第４実施形態と同様に、約０．８であり、第１実施形態よりも良好となっている。
【００８３】
［第６実施形態］
図１５は、図１〜図７に示す第１実施形態に係るアンテナシステム１０において、指向性アンテナ配置として、図５（ｂ）に示すスキュー配置（ｄ＝０．３ｍ）を採用した場合の概略配置（図１５（ａ））、水平面指向性（図１５（ｂ））、垂直面指向性（図１５（ｃ））を示している。以下では、図１５に示すものを、第６実施形態とする。したがって、第６実施形態では、指向性アンテナ配置が、スキュー配置となっている点を除くと、第１実施形態と同様である。ただし、第６実施形態では、スキュー配置の指向性アンテナの放射位相と、ＳＴＡの放射位相とが、各方位の遠方において同相になるように、給電位相が調整されている。
第６実施形態では、利得が９．６ｄＢｄであり、第１実施形態とほぼ同様の利得が得られた。
【００８４】
第３参考例として、図１６に、第１実施形態のアンテナシステム１０における２段の指向性アンテナ（スキュー配置）１５，１６だけの場合の水平面指向性を示す。なお、図１６（ａ）は、第３参考例のアンテナ概略配置である。
第３参考例では、図１６に示すように、水平面指向性の最大レベル方向が、各指向性アンテナが向く方向（０°方向、９０°方向、１８０°方向、２７０°方向）に対して、約２５°傾いた方向となっている。
また、スキュー配置の第３参考例では、水平面指向性における利得の落ち込み量が、スキューなし配置である第２参考例に比べて小さくなっており、より無指向性に近づいている。
【００８５】
スキュー配置の指向性アンテナは、上記のような特性を有するため、これを組み込んだ第６実施形態のアンテナシステム１０では、図１５に示すように、水平面指向性の落ち込みが第１実施形態よりも小さくなっている。
【００８６】
［第７実施形態］
図１７は、第７実施形態に係るアンテナシステム１０の概略配置（図１７（ａ））及び水平面指向性（図１７（ｂ））を示している。第７実施形態は、第６実施形態に係るアンテナシステム（スキュー配置）１０の指向性アンテナ１５，１６の位置を、第２実施形態のように周方向に４５°回転させたものであり、その他の点は、給電位相の条件も含めて、第６実施形態と同様である。
【００８７】
第７実施形態では、放射位相が完全に同相にはならないため、利得が８．０ｄＢｄであり、第６実施形態の利得（９．６ｄＢｄ）よりは劣るものの、ＳＴＡ単独の利得（７．８ｄＢｄ）よりは向上している。
しかも、図１７（ｂ）に示すように、水平面指向性がほぼ完全な無指向性となっており非常に良好である。
【００８８】
［第８実施形態］
図１８は、第８実施形態に係るアンテナシステム１０の概略配置（図１８（ａ））及び水平面指向性（図１８（ｂ）を示している。第８実施形態では、第７実施形態とアンテナ配置等が共通しており、相違する点は、指向性アンテナ１５，１６の位相だけである。
【００８９】
第８実施形態では、第３実施形態と同様に、指向性アンテナの配置角度が４５°回転していることにあわせて、位相も４５°回転しており、第１指向性アンテナ１５ａ，１６ａの位相が４５°、第２指向性アンテナ１５ｂ，１６ｂの位相が１３５°、第３指向性アンテナ１５ｃ，１６ｃの位相が２２５°、第４指向性アンテナ１５ｄ，１６ｄの位相が３１５°である。
つまり、例えば、第１バットウィング素子１２ａを基準バットウィング素子とし、基準バットウィング素子である第１バットウィング素子１２ａの向く方向を基準方向（基準方位：０°；北方向）とし、前記基準方向の遠方界におけるＳＴＡ（第１〜第４バットウィング素子）の放射位相を基準放射位相（０°）としたときに、第１〜第４指向性アンテナ１５ａ〜１５ｄ，１６ａ〜１６ｄは、各指向性アンテナが向く方向における放射位相が、前記基準放射位相に対して、指向性アンテナ１５ａ〜１５ｄ，１６ａ〜１６ｄが向く方向と前記基準バットウィング素子１２ａ〜１２ｄが向く方向との角度差に対応した位相差（４５°、１３５°、２２５°、３１５°）を持つように、給電位相が調整されている。
【００９０】
第８実施形態では、指向性アンテナの配置角度にあわせて位相も調整されているため、第１及び第６実施形態と同様に、ＳＴＡと指向性アンテナの放射位相を、各方位において同相とすることができ、第６実施形態の利得（９．６ｄＢｄ）とほぼ同様の利得である９．３ｄＢｄが得られた。
しかも、第８実施形態の水平面指向性の落ち込みは、０．８８程度であり、第６実施形態の水平面指向性の落ち込み（０．８３程度）とほぼ同様の結果が得られている。
【００９１】
［第９実施形態］
図１９は、第９実施形態に係るアンテナシステム１０の概略配置（図１９（ａ））及び水平面指向性（図１９（ｂ））を示している。
第９実施形態は、第６実施形態に係るアンテナシステム（スキュー配置）１０の指向性アンテナ１５，１６の向きを、周方向に２０°回転させたものであり、その他の点は、第６実施形態と同様である。換言すると、第９実施形態は、第７実施形態における指向性アンテナの４５°回転配置から、指向性アンテナを−２５°回転させた配置である。
【００９２】
図１６に示すようにスキュー配置の指向性アンテナだけの水平面指向性は、最大レベル方向が、約２５°、１１５°、２０５°、２９５°であり、指向性アンテナの向き（０°、９０°、１８０°、２７０°）に対して、２５°回転している。
第９実施形態では、指向性アンテナの最大レベル方向を、ＳＴＡの落ち込み方向（４５°、１３５°、２２５°、３１５°）とを、ほぼ一致させるべく、指向性アンテナの向きを、第１実施形態の向きから周方向に２０°回転させたものである。
ただし、給電位相の条件は、第９実施形態においても、第６実施形態と同様である。
【００９３】
第９実施形態では、利得が９．０ｄＢｄであり、ＳＴＡ単独の場合の利得（７．８ｄＢｄ）よりは改善した。しかも、２０°回転の第９実施形態は、４５°回転である第７実施形態の利得（８．０ｄＢｄ）よりも改善している。これは、第９実施形態では、第７実施形態よりも放射位相が同相に近づいているためと考えられる。
なお、水平面指向性の落ち込みは、０．８８であり、第８実施形態とほぼ同様の結果となった。
【００９４】
［第１０実施形態］
図２０は、第１０実施形態に係るアンテナシステム１０の概略配置（図２０（ａ））及び水平面指向性（図２０（ｂ）を示している。第１０実施形態では、第９実施形態とアンテナ配置等が共通しており、相違する点は、指向性アンテナ１５，１６の位相だけである。
【００９５】
第１０実施形態では、指向性アンテナの配置角度が２０°回転していることにあわせて、指向性アンテナの位相は、第９実施形態の指向性アンテナの位相から２０°回転しており、第１指向性アンテナ１５ａ，１６ａの位相が２０°、第２指向性アンテナ１５ｂ，１６ｂの位相が１１０°、第３指向性アンテナ１５ｃ，１６ｃの位相が２００°、第４指向性アンテナ１５ｄ，１６ｄの位相が２９０°である。
つまり、例えば、第１バットウィング素子１２ａを基準バットウィング素子とし、基準バットウィング素子である第１バットウィング素子１２ａの向く方向を基準方向（基準方位：０°；北方向）とし、前記基準方向の遠方界におけるＳＴＡ（第１〜第４バットウィング素子）の放射位相を基準放射位相（０°）としたときに、第１〜第４指向性アンテナ１５ａ〜１５ｄ，１６ａ〜１６ｄは、各指向性アンテナが向く方向における放射位相が、前記基準放射位相に対して、指向性アンテナ１５ａ〜１５ｄ，１６ａ〜１６ｄが向く方向と前記基準バットウィング素子１２ａ〜１２ｄが向く方向との角度差に対応した位相差（２０°、１１０°、２００°、２９０°）を持つように、給電位相が調整されている。
【００９６】
第１０実施形態では、利得が９．１ｄＢｄであり、水平面指向性の落ち込みのも０．９３程度であり、いずれも非常に良好な結果が得られた。
【００９７】
［第１１実施形態］
図２１は、第１１実施形態に係るアンテナシステム１０の概略配置（図２１（ａ））、水平面指向性（図２１（ｂ））、垂直面指向性（図２１（ｃ））を示している。第１１実施形態では、第６実施形態とアンテナ配置等が共通しており、相違する点は、指向性アンテナ１５，１６の位相だけである。
【００９８】
第１１実施形態では、北方向（方位０°）については、その遠方において、ＳＴＡと指向性アンテナの放射位相が同相となるように設定されているものの、４方位の指向性アンテナ１５ａ〜１５ｄ，１６ａ〜１６ｄの給電位相はすべて同相となっている。
つまり、第１指向性アンテナ１５ａの位相を０°とすると、第２〜第４指向性アンテナの位相も０°となっている。
一方、第１〜第４バットウィング素子には、それぞれ、９０°の位相差で給電されている。したがって、北方向（方位０°）では、放射位相が遠方界で同相となっているものの、東方向（方位９０°）では９０°の位相差が生じ、南方向（方位１８０°）では１８０°の位相差が生じ、西方向（方位２７０°）では２７０度の位相差が生じ、同相となっていない。
【００９９】
第１１実施形態では、放射位相が同相となる北方向では、第６実施形態と同様の利得が得られるが、その他方向では、放射位相が異なるため、利得が大幅に低下し、アンテナシステム１０全体としては、無指向性とはならないが、一方向（北方向）の利得向上のみが所望され、他方方向の利得抑制が望まれる場合には有利である。無指向性アンテナは、水平面指向性における最大落ち込みが０．７程度以内であると定義した場合、第１〜第１０実施形態及び後述の第１２実施形態に係る各アンテナシステムは無指向性といえる。
【０１００】
［第１２実施形態］
図２２は、第１２実施形態に係るアンテナシステム１０の概略配置（図２２（ａ））、水平面指向性（図２２（ｂ））、垂直面指向性（図２２（ｃ））を示している。第１２実施形態では、ＳＴＡの配置・位相等は、第１実施形態と同様であるが、指向性アンテナの数が、６個になっている。
【０１０１】
スキューなし配置の６個の指向性アンテナ１５ａ〜１５ｆのうち、第１指向性アンテナ１５ａは方位０°、第２指向性アンテナ１５ｂは方位６０°、第３指向性アンテナ１５ｃは方位１２０°、第４指向性アンテナ１５ｄは方位１８０°、第５指向性アンテナ１５ｅは方位２４０°、第６指向性アンテナ１５ｆは方位３００°に向けられている。
【０１０２】
また、第１指向性アンテナ１５ａの給電位相を０°とすると、第２指向性アンテナ１５ｂの位相差は６０°、第３指向性アンテナ１５ｃの位相差は１２０°、第４指向性アンテナ１５ｄの位相差は１８０°、第５指向性アンテナ１５ｅの位相差は２４０°、第６指向性アンテナ１５ｆの位相差３００°とされており、周方向に隣接する指向性アンテナの配置間隔（３６０°／６個＝６０°）にあわせた位相差（６０°）が設定されている。
【０１０３】
第１２実施形態において、第１実施形態と同様に、所定の一の基準方向（例えば、方位０°方向）の遠方界において、ＳＴＡと指向性アンテナの放射位相が同相になるように設定することで、他の全方向において、放射位相が同相となる。
【０１０４】
第１２実施形態では、利得が１０．０ｄＢｄとなり非常に良好であり、指向性アンテナの数を増やしたため水平面指向性も優れている。
【０１０５】
［第１３実施形態］
図２３は、第１３実施形態に係るアンテナシステム１０の水平面指向性（図２２（ａ））、方位０°の垂直面指向性（図２３（ｂ））及び方位１８０°の垂直面指向性（図２３（ｂ））を示している。第１３施形態では、アンテナ配置は、第６実施形態と同様であるが、第６実施形態の第１指向性アンテナ１５ａの給電位相を０°とすると、第１３実施形態の指向性アンテナ１５ａの給電位相は１８０°となっており、逆相となっている。なお、第２指向性アンテナ１５ｂ〜１５ｄの給電位相は、第６実施形態と同様であり、それぞれ、９０°、１８０°、２７０°である。
【０１０６】
第１３実施形態では、北方向（方位０°）においては、遠方における放射位相が逆相となっているため、図２３（ａ）（ｂ）に示すように、指向性の落ち込みが生じる。ただし、図２３（ａ）（ｃ）に示すように、北方向以外の方位においては、良好な指向性が得られており、利得の向上も図られている（北方向を除いた利得は、１０．１ｄＢｄ）。
【０１０７】
［第１４実施形態］
図２４は、第１４実施形態を示している。図２４は、図６に示す給電回路の変形例であり、送信機として、互いに異なる周波数（チャンネル）で送信する２つの送信機３０ａ，３０ｂが設けられている。第１４実施形態において、第１の送信機３０ａは、図６の送信機３０と同様に、各３ｄＢカプラ３１ａ，３１ｂの第１入力Ｉｎ１に接続されており、第２の送信機３０ｂは、各３ｄＢカプラ３１ａ，３１ｂの第２入力Ｉｎ２に接続されている。
【０１０８】
第１入力Ｉｎ１に入力された信号は、二分されて、第１及び第２出力Ｏｕｔ１，Ｏｕｔ２それぞれから、互いに９０°異なる位相で出力されるとともに、第２入力Ｉｎ２に入力された信号も、二分されて、第１及び第２出力Ｏｕｔ１，Ｏｕｔ２それぞれから、互いに９０°異なる位相で出力される。
したがって、アンテナシステム１０を、二つの異なる周波数（チャンネル）の送信機３０ａ，３０ｂで共用することができる。
【０１０９】
なお、第１４実施形態において、特に説明していない点については、既述の第１〜第１３実施形態と同様である。
【０１１０】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１１１】
１０  アンテナシステム
９ａ〜９ｆ  スーパーターンスタイルアンテナ（無指向性アンテナ）
１２ａ  第１バットウィング素子
１２ｂ  第２バットウィング素子
１２ｃ  第３バットウィング素子
１２ｄ  第４バットウィング素子
１５ａ，１６ａ  第１指向性アンテナ
１５ｂ，１６ｂ  第２指向性アンテナ
１５ｃ，１６ｃ  第３指向性アンテナ
１５ｄ，１６ｄ  第４指向性アンテナ
１７  給電線配置部
３１ａ，３１ｂ  ３ｄＢカプラ
３４ａ〜３４ｄ  位相調整部
【図１】
2011229002.tif 000005
【図２】
2011229002.tif 000006
【図３】
2011229002.tif 000007
【図４】
2011229002.tif 000008
【図５】
2011229002.tif 000009
【図６】
2011229002.tif 000010
【図７】
2011229002.tif 000011
【図８】
2011229002.tif 000012
【図９】
2011229002.tif 000013
【図１０】
2011229002.tif 000014
【図１１】
2011229002.tif 000015
【図１２】
2011229002.tif 000016
【図１３】
2011229002.tif 000017
【図１４】
2011229002.tif 000018
【図１５】
2011229002.tif 000019
【図１６】
2011229002.tif 000020
【図１７】
2011229002.tif 000021
【図１８】
2011229002.tif 000022
【図１９】
2011229002.tif 000023
【図２０】
2011229002.tif 000024
【図２１】
2011229002.tif 000025
【図２２】
2011229002.tif 000026
【図２３】
2011229002.tif 000027
【図２４】
2011229002.tif 000028