(57)【要約】　　　（修正有）【課題】ＤＶＯＲ地上局のアルホードループアンテナに無給電ループアンテナを装着して、俯角方向の電波放射を低下させ、遠方の地面反射波による方位情報の誤差を低減させたアンテナ装置を提供する。【解決手段】ドップラ超短波オムニレンジアンテナ装置において、無給電ループアンテナをアルホードループアンテナの真上の位置に設置するとともに、特に無給電ループアンテナを複数の腕部を有する絶縁性のアンテナ支持板に支持され、該アンテナ支持板を前記アルホードループアンテナとの間隔距離及び水平方向位置を調整可能に装着し、更にアルホードループアンテナの真上１／３２乃至４／３２波長の位置に設置したことを特徴とする。そして俯角方向の電波放射を低下させ、遠方の地面反射波による航空機での方位情報の誤差を少なくすることができる。【選択図】　　図２
0003098639.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ドップラ超短波オムニレンジアンテナ装置において、無給電ループアンテナを、複数の腕部を有する絶縁性のアンテナ支持板で支持し、該アンテナ支持板をアルホードループアンテナの真上の位置に設置し、該無給電ループアンテナを該アルホードループアンテナとの間隔１／３２乃至４／３２波長で調整可能とし、水平方向位置をも調整可能としたことを特徴とするドップラ超短波オムニレンジアンテナ装置。
【請求項２】
前記無給電ループアンテナは、複数の腕部を有する絶縁性のアンテナ支持板に支持され、前記アンテナ支持板を前記アルホードループアンテナとの間隔距離及び水平方向位置を調整可能に該アルホードループアンテナを支持している支持柱に装備したことを特徴とする請求項１に記載のドップラ超短波オムニレンジアンテナ装置。
【請求項３】
前記複数の腕部を有する絶縁性のアンテナ支持板は、前記アルホードループアンテナを支持している２本の支持柱の間に差し込んでから水平にできる形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載のドップラ超短波オムニレンジアンテナ装置。
【請求項４】
前記絶縁性のアンテナ支持板は、絶縁性ネジの直径より充分大きい直径を具える孔を中心部に有し、その孔を通す該絶縁性ネジに、前記２本の支持柱の間に差し込んでから水平にできる２個の絶縁性ワッシャを介して２個の絶縁性ナットにより固定され、水平方向位置を調整可能としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のドップラ超短波オムニレンジアンテナ装置。
【請求項５】
前記無給電ループアンテナは、銅パイプにより構成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のドップラ超短波オムニレンジアンテナ装置。
【請求項６】
前記無給電ループアンテナは、銅パイプにより構成し、該銅パイプの接続部に金属丸棒を嵌合装着し、円周長を変更調整できるように構成したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のドップラ超短波オムニレンジアンテナ装置。
【請求項７】
前記絶縁性のアンテナ支持板に設けられた前記複数の腕部を十字状に形成したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のドップラ超短波オムニレンジアンテナ装置。
【考案の詳細な説明】
【０００１】
【考案の属する技術分野】
ＶＯＲ（ＶＨＦ　ｏｍｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ　ｒａｄｉｏ　ｒａｎｇｅ）は、１０８−１１８　ＭＨｚ　の周波数の電波を用いて、航空機に対して、地上局からみた航空機の磁北に対する方位情報を提供するものである。
【０００２】
このＶＯＲ　には、地上局に、機械的な回転アンテナを使って方位信号を送信するＣＶＯＲ（ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ　ＶＯＲ）方式と、直径１３ｍ　程度の円周上に配置した多数のアンテナの電子的走査によって、方位信号を送信するＤＶＯＲ（Ｄｏｐｐｌｅｒ　ＶＨＦ　ｏｍｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ　ｒａｄｉｏ　ｒａｎｇｅ）（ドップラ超短波オムニレンジ）方式の２つの方式がある。後者のＤＶＯＲは、方位誤差が１桁程度、前者のＶＯＲ　よりもより正確な方位情報を提供することができる。この考案は、ＤＶＯＲ方式に関するものであり、特に前記円周の中央に配置されて基準位相信号を放射するアンテナ装置の構造に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
一般にＶＯＲ　地上局は、空港滑走路近くの周囲が開けた水平な場所に設置することが原則になっており、多くの空港についてはそのような条件を満足していて、特に問題は無い。
初期のＣＶＯＲでは、地面反射波による誤差を少なくするために、仰角２０度方向への垂直電界成分を無くすのが良いとの観点から、無給電リング等を１素子又は２素子積み上げて、その周囲を垂直金属棒で円形に籠のように囲った構造が提案されている（Ｌｏｗ　Ｐｒｏｆｉｌｅ　Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｃａｇｅ　ｆｏｒ　ＶＯＲ−Ｓ　Ａｎｔｅｎｎａｓ：　Ｈ．Ｏ．Ｂｅｒｎｅｒ，　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，　ｖｏｌ．５３，Ｎｏ４，　ｐｐ２９６−３００，　１９７８）　。
【０００４】
【考案が解決しようとする課題】
例えば、日本におけるように敷地が狭い場合には、ＶＯＲ　地上局を平坦地で充分広い所に、必ずしも設置できていない空港がある。特に、丘陵のような高地の端部に設置した場合、俯角方向に放射された電波が、その先の地表面で反射されて航空機に届くことがある。この反射波が、直接波による信号波形に歪を与えたようになり、方位情報の誤差が大きくなる問題がある。
【０００５】
ＤＶＯＲでは、中心アンテナが、３０Ｈｚの信号で振幅変調された基準位相信号を放射し、直径１３ｍ　程度の円周上に５０個配置されたアンテナの対抗する二つのアンテナから、それぞれ該基準位相信号搬送波周波数から±９，９６０Ｈｚ　離れた側帯波信号を、円周上を毎秒３０回回転するように切換え放射する。この回転により生じるドップラー効果が、基準位相信号の搬送波に対し、上記側帯波信号を３０Ｈｚで周波数変調した方位信号となる。該周波数変調の信号は、ＶＯＲ　地上局から見た航空機の方向と２つのアンテナを結ぶ線が直交する時に最大又は最小となる。該直交する時で、９，９６０Ｈｚ　の側帯波信号を放射するアンテナが航空機から遠ざかる方向にある時、最大となり、近づく方向にある時に最小となる。
【０００６】
航空機は、中心アンテナからの電波と円周上のアンテナからの電波を合成して受信することになり、それらの振幅変調成分と副搬送波の周波数変調成分を各々抽出し、それらの位相差を算出して、地上局からみた航空機の磁北に対する方位情報を得るようになっている。
【０００７】
従って、円周上のアンテナからの放射電波が遠方の地表面で反射されて、航空機に届くと３０Ｈｚの周波数変調の信号に歪を与えたようになり、方位情報の誤差が大きくなることになる。遠方で反射された電波が航空機に届くと、直接波に比べ経路が長くなり伝搬遅延が生じ、３０Ｈｚの信号が直接波のそれより遅れた信号として加わることになり、振幅変調の３０Ｈｚ信号との位相差算出の誤差を大きくしてしまう。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
航空機は、ＶＯＲ　地上局の中心のアンテナからの搬送波と円周上のアンテナからの側帯波を合成して受信しているが、中心のアンテナの俯角方向の放射性能を減らすことにより、円周上の多数のアンテナに付加的手段を設けなくても、等価的に俯角方向の電波を弱くし反射波の影響を抑制しようとするものである。
【０００９】
中心のアンテナの俯角方向の放射性能を減らすために、中心のアンテナの真上に無給電のループアンテナを絶縁性の支持板で支持して装着する。この絶縁性のアンテナ支持板は、両アンテナの放射特性に影響が少なく、且つ、上下、前後、左右に固定位置を調整可能な構造で支持される。
【００１０】
無給電ループアンテナを例えば、十字状に腕部を有する絶縁性のアンテナ支持板により固定位置を調整可能に支持する。
【００１１】
【考案の実施の形態】
ＶＯＲ　地上局の中心のアンテナと円周上のアンテナには、ループアンテナの一種で、ループを含む水平面で一様な指向性になるようなアルホードループアンテナが使われることが多い。アルホードループアンテナは、ループの導体上の電流分布が均一になるように設計して給電されている。該アンテナは、地表又は仮想地表と云える金属板又はカウンターポイズ上半波長程度の高さに、間隔１６０ｍｍ　程度の２本の直径４３ｍｍ程度の金属棒に、絶縁物を介して固定されていることが多い。該２本の金属棒は、該アンテナの放射電界が零となる位置に立てて、該アンテナより上部へ伸ばされていることが多い、そして更に上部にＶＯＲ　地上局と併設される距離測定装置（ＤＭＥ）　用アンテナや航空照明を設置することにも利用されることが多い。従って、該アンテナに接近した上部に構造物を設ける場合、該２本の金属棒を避けた構造にする必要がある。
【００１２】
本考案は、ドップラ超短波オムニレンジアンテナ装置において、無給電ループアンテナを、複数の腕部を有する絶縁性のアンテナ支持板で支持し、該アンテナ支持板をアルホードループアンテナの真上の位置に設置し、該無給電ループアンテナを該アルホードループアンテナとの間隔１／３２乃至４／３２波長で調整可能とし、水平方向位置をも調整可能としたことを特徴とする。
本考案は、ドップラ超短波オムニレンジアンテナ装置において、前記無給電ループアンテナは、複数の腕部を有する絶縁性のアンテナ支持板に支持され、前記アンテナ支持板を前記アルホードループアンテナとの間隔距離及び水平方向位置を調整可能に該アルホードループアンテナを支持している支持柱に装備したことを特徴とする。
本考案は、ドップラ超短波オムニレンジアンテナ装置において、前記複数の腕部を有する絶縁性のアンテナ支持板は、前記アルホードループアンテナを支持している２本の支持柱の間に差し込んでから水平にできる形状であることを特徴とする。
本考案は、ドップラ超短波オムニレンジアンテナ装置において、前記絶縁性のアンテナ支持板は、絶縁性ネジの直径より充分大きい直径を具える孔を中心部に有し、その孔を通す該絶縁性ネジに、前記２本の支持柱の間に差し込んでから水平にできる２個の絶縁性ワッシャを介して２個の絶縁性ナットにより固定され、水平方向位置を調整可能としたことを特徴とする。
本考案は、ドップラ超短波オムニレンジアンテナ装置において、前記無給電ループアンテナは、銅パイプにより構成したことを特徴とする。
本考案は、ドップラ超短波オムニレンジアンテナ装置において、前記無給電ループアンテナは、銅パイプにより構成し、該銅パイプの接続部に金属丸棒を嵌合装着し、円周長を変更調整できるように構成したことを特徴とする。
本考案は、ドップラ超短波オムニレンジアンテナ装置において、前記絶縁性のアンテナ支持板に設けられた前記複数の腕部を十字状に形成したことを特徴とする。
【００１３】
俯角方向の放射を減ずるため、中心のアルホードループアンテナの真上に無給電のループを配置する。両者の間隔は、上方への放射を強くする場合の間隔が１／４　波長程度であるのに対して、より狭い１／８　波長以下に選ばれる。
【００１４】
該間隔は１／３２乃至４／３２波長とするのが良く、近似計算の結果による。近似計算は、半径５．６　波長の金属板の中心上部の高さ０．４７波長の位置に微小ループアンテナを設置し、その更に上部１／３２乃至１０／３２　波長に微小の無給電ループアンテナを設置する条件とし、金属板では電波が反射しその端では回折波が生じるとした。無給電ループアンテナに流れる電流は、２素子ダイポールアレイアンテナの相互結合による効果と同じとして近似した。以上により俯角方向の代表として水平方向の遠方電界の強さを、無給電ループアンテナが無い場合との比［デシベル（ｄＢ）］として算出した。上記両ループアンテナの間隔が、１／３２乃至４／３２波長では１．５ｄＢ　の偏差の範囲で水平方向の遠方電界を低下させる効果が顕著である。
【００１５】
ＶＯＲ　地上局は、使用周波数が各局毎に異なるのが原則であり、またその細部構造も同一とは限らず、その使用条件に合わせて無給電ループアンテナの大きさや取付け位置を最適になるように調整しなければならない要求がある。
【００１６】
【実施例】
図１は、本考案に係るドップラ超短波オムニレンジアンテナ装置を中心のアンテナとしたＶＯＲ　地上局の構成の概略を示す説明図である。
無給電ループアンテナ１は、アルホードループアンテナ１４の支持柱７の延長部分にアルホードループアンテナ１４からの距離Ｄの位置に装着されていて、本考案に係るドップラ超短波オムニレンジアンテナ装置を構成している。１５は、前記中心のアンテナから半径６．５ｍ程度の円周上に配置された多数のアルホードループアンテナのうちの一つである。
【００１７】
図２は、本考案に係わるドップラ超短波オムニレンジアンテナ装置の無給電ループ１の支持構造例を示した図である。この下方にある既設のアルホードループアンテナは、表示を省略してある。
１は、無給電ループアンテナであり、２は、十字状に複数の腕部２ａを有する絶縁性のループアンテナ支持板（テフロン（登録商標））であり、３は、ループアンテナ支持板２に若干の直径が異なるループアンテナをも固定できるようなアンテナ支持板２の腕部２ａとの間に半径方向に遊びの空間を有するループアンテナ取付具である。ループアンテナ取付具３は、各々の腕部２ａに同じものが４個あるが、１個のみを表示し、他は表示を省略してある。４ａ，４ｂ　は、アンテナ支持板２を挟んで上下に同じものが配置されアンテナ支持板２を固定する絶縁性ワッシャ（テフロン（登録商標））である。
【００１８】
５は、上下をクランプ６ａ，６ｂ　により２本の支持柱７ａ，　７ｂに固定された絶縁性ネジである。
【００１９】
７ａ，　７ｂは、アルホードループアンテナ１４を下方部で支持している支持柱である。支持板２を挟んだ絶縁性ワッシャ４ａ，４ｂ　は、上下を２個の絶縁性ナット８ａ，８ｂにより絶縁性ネジ５に固定されている。絶縁性ネジ５に固定する位置は、上下方向に調整可能である。
【００２０】
図２の実施例では、アルホードループアンテナ１４を下方部に支持している支持柱を２本の構造例を示しているが、支持柱は、１本でもよいことは勿論である。
【００２１】
図３は、無給電ループアンテナ１及び無給電ループアンテナ１の接続部の構造を示す断面図である。１１は銅パイプ部分を示し、接合用金属丸棒１２に良好な電気的接続ができるようはめ込み、ループ１　を構成している。１３ａ，１３ｂ　は、はめ込み部の長さを変えてループの円周長を小変更し、その位置を固定するネジである。
【００２２】
図４は、図２の構造の組立て状況及び各部品の構造を示したものである。各部品の符号は図２と同様である。以下、組立て方法を説明しながら、各部品の特徴的構造を説明する。
【００２３】
最初に、絶縁性ネジ５を下側のクランプ６ｂにより、図２に示す２本の支持柱７ａ，７ｂ　に固定する。絶縁性ネジ５に、絶縁性ナット８ｂを概略の位置までねじ込む。次に、絶縁性ワッシャ４ｂは、直径を支持柱７ａ，７ｂの占める空間以上に大きくして、アンテナ支持板２の中央部分に広い面積で接触するようにして組立て後の保持力を確保するようにしてあるので、水平にした時に支持柱７ａ，７ｂを避けるように切込部を付けてあり、切込部を上下にして立てた状態で支持柱７ａ，７ｂの間に入れ、切込部に支持柱７ａ，７ｂが入るように倒して水平にし、絶縁性ネジ５にはめ込む。
【００２４】
次に、絶縁性のアンテナ支持板２を最大の切込部を上下にして立てた状態で支持柱７ａ，７ｂ　の間に入れ、該切込部に支持柱７ａ，７ｂ　が入るように水平にして、絶縁性ネジ５にはめ込む。絶縁性のアンテナ支持板２は、中央部の孔９の直径が絶縁性ネジ５の直径より充分余裕を持って大きくあけられており、また支持柱７ａ，７ｂの間の空間に対しても充分余裕が生じるよう該孔９を挟む切込み部を持っていて、組立て時に水平面内の取付位置を任意の方向に調整できるようになっている。
【００２５】
更に、絶縁性ワッシャ４ａは４ｂと同じで、切込部を上下にして立てた状態で支持柱７ａ，７ｂの間に入れ、該切込部に支持柱７ａ，７ｂが入るように倒して水平にして、絶縁性ネジ５にはめ込む。
【００２６】
絶縁性ナット８ａをねじ込み、絶縁性ネジ５　の上側をクランプ６ａにより支持柱７ａ，７ｂ　に固定する。
【００２７】
図３の無給電ループアンテナ１は、最初、接合用金属丸棒１２の一端の嵌合を外して、その開いた隙間に支持柱７ａ，７ｂ　を通し、該嵌合を閉じる。円周又は直径が所定の長さになるように嵌合のはまり具合を調整し、ネジ１３　ａ，１３ｂで固定する。円周又は直径を、更に小さくしたい場合には、銅パイプ部分１１を切断して調整することも可能である。
【００２８】
次に、無給電ループアンテナ１をアンテナ支持板２の各腕部２ａに、互いの中心位置が大体合うように載置する。４個のアンテナ取付具３を各２本のネジで該各腕部２ａにネジ止めし、無給電ループアンテナ１をアンテナ支持板２に固定する。該取付具３は、ループアンテナの半径方向に遊びの空間を設けてあるので、ループ周囲長が異なるものでも、その範囲内であればループの中心を合わせて固定できる。
【００２９】
無給電ループアンテナ１は、絶縁性のアンテナ支持板２に支持されており、アンテナ支持板２は、絶縁性ネジ５に固定される位置を、絶縁性ナット８ａ，８ｂで決められていることになる。従って、絶縁性ナット８ａ，８ｂを締めつける位置を絶縁性ネジ５の上で変えれば、無給電ループアンテナ１の上下位置が変わることになる。この構造により、無給電ループアンテナ１とアルホードループアンテナ１４の間隔Ｄを１／３２乃至４／３２波長の適当な位置になるように絶縁性ナット８ａ，８ｂを廻して調整できる。
絶縁性ナット８ａ，８ｂを互いに緩く締めた状態では、アンテナ支持板２が支持柱７ａ，７ｂ及び絶縁性ネジ５の占める空間に対して、中央部の孔９及び切込み部が大きく作ってあるので、アンテナ支持板２を既設のアルホードループアンテナ１４の真上になるように前後左右の位置も調整できる。それらの調整後、絶縁性ナット８ａ，８ｂを固く締める。
【００３０】
無給電ループアンテナ１とアルホードループアンテナ１４との間隔Ｄは、１／３２乃至４／３２波長とするのが良く、それは以下に示す近似計算の結果による。近似計算は、半径５．６　波長の金属板の中心上部の高さ０．４７波長の位置に微小ループアンテナを設置し、その更に上部１／３２乃至１０／３２　波長に微小の無給電ループアンテナを設置する条件とし、金属板では電波が反射しその端では回折波が生じるとした。無給電ループアンテナに流れる電流は、２素子ダイポールアレイアンテナの相互結合による効果と同じとして近似した。以上により俯角方向の代表として水平方向の遠方電界の強さを、無給電ループアンテナが無い場合との比［デシベル（ｄＢ）］として算出した結果を表１に示す。上記両ループアンテナの間隔が、１／３２乃至４／３２波長では１．５ｄＢ　の偏差の範囲で水平方向の遠方電界を低下させる効果が顕著である。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
図１のドップラ超短波オムニレンジアンテナ装置は、最も費用対効果比の大きい中心のアルホールドループアンテナにのみ無給電ループアンテナを装着した実施例であるが、無給電ループアンテナを円周上に配置された各アルホールドループアンテナにも各々装着し、さらに大きい効果を得ることができることは勿論である。
【００３３】
【考案の効果】
ＤＶＯＲ地上局の中心アンテナであるアルホードループアンテナに、無給電ループ１を、真上１／３２乃至４／３２波長の位置に装着することにより、俯角方向の電波放射を低下させることができ、遠方の地面反射波による航空機での方位情報の誤差を少なくすることができる。
【００３４】
また十字状の腕部を有する絶縁性のアンテナ支持板２は、無給電ループ１を支持するに充分な形状構造で、無給電ループアンテナ１に近接する部分を最小限にした形状構造としてあるため、電波放射の損失が少なく、影響を少なくすることができる。そして、電波放射の指向性を良好にするのに役立つことになる。
【００３５】
絶縁性の支持板２は、上記実施例では、十字状に腕部を有しているが、さらに２本の腕部を加えた６本の腕部を有するものであっても良い。その場合、無給電ループアンテナ１の支持力が向上する。
【００３６】
無給電ループアンテナ１のアンテナ支持板２は、絶縁性ワッシャ４ａ，４ｂ　と絶縁性ナット８ａ，８ｂ　により絶縁性ネジ５に固定されるが、絶縁性ネジ５の直径に対して充分余裕のある大きさの直径を有する中央部孔９を具えており、水平面内で任意の位置に固定できるので、中心アンテナのアルホードループアンテナ１４の真上になるように調整でき、周囲全ての方向に対して同様の電波放射特性を実現できる。前記２本の支持柱に対しても充分余裕有る切込部を設けることにより、該アルホードループアンテナの真上になるように調整できることを完全にしている。絶縁性ナット８ａ，８ｂ　を絶縁性ネジ５に固定する上下の位置は、調整できるので、無給電ループアンテナ１とアルホードループアンテナ１４の間隔Ｄを調整できることになり、俯角方向の電波放射が最小になる位置に容易に固定できる。
【００３７】
また無給電ループアンテナ１は、その接続部が、銅パイプ１１と接合用金属丸棒１２の嵌合構造になっているので、無給電ループアンテナ１自体の周囲長を調整できる。アンテナ支持板２の各腕部への取付は、ループアンテナ取付具３がアンテナループの半径が許容範囲内で多少相違してもアンテナループを固定できる構造なのでループアンテナ取付具３ａ乃至３ｄのアンテナ支持板２へのネジ止めを緩めれば、無給電ループアンテナの周囲長を容易に調整できる。アンテナループの周囲長を調整できることは、放射電波の周波数が１０８−１１８　ＭＨｚ　の範囲で任意の値で最適な電波放射特性に整合させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本考案に係るドップラ超短波オムニレンジアンテナ装置を中心のアンテナとしたＶＯＲ地上局の構成の概略を示す説明図である。
【図２】本考案に係るドップラ超短波オムニレンジアンテナ装置における無給電ループアンテナの取付装置構造を示した図である。
【図３】本考案に係るドップラ超短波オムニレンジアンテナ装置の無給電ループアンテナ及びループアンテナの接続部の断面拡大図である。
【図４】本考案に係るドップラ超短波オムニレンジアンテナ装置における無給電ループアンの取付装置の各部品要素の詳細を示した図である。
【符号の説明】
１　　無給電ループアンテナ
２　　絶縁性アンテナ支持板
２ａ　腕部
３　　ループアンテナ取付具
４ａ、４ｂ　絶縁性ワッシャ
５　　絶縁性ネジ
６ａ、６ｂ　クランプ
７、７ａ、７ｂ　アルホールドループアンテナの支持柱
８ａ、８ｂ　絶縁性ナット
９　　孔
１１　銅パイプ
１２　金属丸棒
１３ａ、１３ｂ　　ネジ
１４　アルホールドループアンテナ
１５　アルホールドループアンテナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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