(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
幌付トラックの幌の外部に露出する天井部に着脱可能に設けられ、天頂方向に指向性の高い放射特性を有して短波帯の移動通信を行うＮＶＩＳアンテナであって、
前記天井部の大きさに対応させて形成され、前記天井部の全面に載置される略長方形状のアンテナ素子固定シートと、
前記アンテナ素子固定シートの中央に設けられたバランと、
前記バランと前記アンテナ素子固定シートの四隅との間に配置された４本のアンテナ素子と、
を具備したことを特徴とする移動通信用ＮＶＩＳアンテナ。
【請求項２】
前記４本のアンテナ素子各々を第１アンテナ素子とし、当該第１アンテナ素子各々に、前記第１アンテナ素子より長く設定された第２アンテナ素子を並列に設けたことを特徴とする請求項１に記載の移動通信用ＮＶＩＳアンテナ。
【請求項３】
前記アンテナ素子固定シートの四隅に位置される前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子の各終端を前記幌付トラックの車体に導電接続する車体アース用リード線と、
前記天井部と前記アンテナ素子固定シートとの間に介在される絶縁スペーサと、
をさらに具備し、
前記アンテナ素子固定シートを前記絶縁スペーサにより前記天井部より絶縁した状態で、前記第１アンテナ素子および第２アンテナ素子の片側終端を前記車体アース用リード線により前記幌付トラックの車体にアースすることを特徴とする請求項２に記載の移動通信用ＮＶＩＳアンテナ。
【請求項４】
前記アンテナ素子固定シートに、当該シートの周縁に沿って複数の孔を所定の間隔で設け、前記各孔にリング状のシート固定タグを取り付けて、前記アンテナ素子固定シートを前記絶縁スペーサを介し前記天井部に着脱可能に構成したことを特徴とする請求項３に記載の移動通信用ＮＶＩＳアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、幌付トラックの幌上に設置して、車両走行中に主としてＮＶＩＳ通信を行うことを可能にする広帯域で低姿勢な移動通信用ＮＶＩＳアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、短波を用いた近中距離通信の一つとしてＮＶＩＳ通信がある（例えば、特許文献１参照。）。ＮＶＩＳとは、Near Vertical Incidence Skywave（近垂直放射空間波）の略で、ＮＶＩＳ通信は、短波を用いた数ｋｍから２５０ｋｍ程度の通信において、垂直に近い角度で入射してくる上空波を利用した、不感地帯を解消する通信方法である。また、ＮＶＩＳアンテナは、ＮＶＩＳ通信に用いられる垂直方向に強い電波を放射する（垂直方向に強い指向性を持った）アンテナである。
【０００３】
ＮＶＩＳ通信において、不感地帯が生じるメカニズムは二つある。一つは、（１）送信アンテナまたは受信アンテナにホイップアンテナ等の天頂方向に強い放射をしないアンテナを使用していて、更に距離的減衰により、あるいは、山岳などの障害物によって、地表波が届かない地点に受信点がある場合であり、二つめは、（２）地表波も上空波も届かない領域、所謂スキップゾーンに受信点がある場合である。
【０００４】
上記メカニズム（１）による不感地帯を解消する方法は、垂直方向に強い電波を放射するアンテナ（ＮＶＩＳアンテナ）を用いることである。
【０００５】
上記メカニズム（２）による不感地帯を解消する方法は、適切な周波数を選択することである。使用可能な周波数は、太陽活動や季節変化、日変化に影響されるが、昼間では４〜１０ＭＨｚ程度、夜間では２〜４ＭＨｚ程度と言われている。
【０００６】
ＮＶＩＳアンテナの使用と適切な周波数の選択により、不感地帯を解消したＮＶＩＳ通信が可能になる。
【０００７】
従来、移動通信用ＮＶＩＳアンテナとしては、ループアンテナやホイップアンテナを屈曲させたものが実用化されている。
【０００８】
ループアンテナは、ループ面が垂直なので、移動車両であるトラックに取り付ける場合は、車両高の制限を超える恐れがあり、また、車両高の制限を超えない場合でも、公道外では木の枝等に衝突する恐れがある。
【０００９】
また、ループアンテナは、可変コンデンサを制御して整合を実現する機構を採用しているので、その分の重量がかさむという問題がある。更にループの素材であるパイプの径を大きくして低損失化を図っているので、重量が更に大きくなっている。
【００１０】
一方、ホイップアンテナを屈曲させたものは、放射指向性が天頂方向からずれているので、ＮＶＩＳアンテナとしては性能が劣り、更にトラックの最上部より上方に突出するので、公道外では木の枝等に衝突する恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特表２００７−５３７６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記のように、従来移動通信用ＮＶＩＳアンテナとして用いられているループアンテナは、移動車両であるトラックに取り付ける場合、車両高の制限を超える恐れがあり、車両高の制限を超えない場合でも、公道外では木の枝等に衝突する恐れがある。更に、ループアンテナは、整合を実現する機構や低損失化のために重量が増大するという問題がある。
【００１３】
また、ホイップアンテナを屈曲させたものは、放射指向性が天頂方向からずれているので、ＮＶＩＳアンテナとしては性能が劣り、更にトラックの最上部より上方に突出するので、公道外では木の枝等に衝突する恐れがある。
【００１４】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、幌付トラックの幌上に設置して、車両走行中に主としてＮＶＩＳ通信を行うことを可能にし、広帯域特性をもち、且つ、トラックの幌からの高さが低く低姿勢で平面構造の移動通信用ＮＶＩＳ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】
【００１５】
本発明は、幌付トラックの幌の外部に露出する天井部に着脱可能に設けられ、天頂方向に指向性の高い放射特性を有して短波帯の移動通信を行うＮＶＩＳアンテナであって、前記天井部の大きさに対応させて形成され、前記天井部の全面に載置された略長方形状のアンテナ素子固定シートと、前記アンテナ素子固定シートの中央に設けられたバランと、前記バランと前記アンテナ素子固定シートの四隅との間に配置された４本のアンテナ素子と、を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、幌付トラックの幌上に設置された移動通信用ＮＶＩＳアンテナにより、移動中の幌付トラック上で、ＮＶＩＳ通信やその他の上空波通信及び地上波通信が可能である。また、移動通信用ＮＶＩＳアンテナは平面構造であるため風圧の影響を受けにくく、高速移動中でも通信可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る移動通信用ＮＶＩＳアンテナの構成を示す斜視図である。
【図２】同実施形態に係る移動通信用ＮＶＩＳアンテナを幌付トラックの幌上に設置した状態を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は同実施形態に係る移動通信用ＮＶＩＳアンテナの進行方向に平行な垂直面内の放射パターンを示す図、（ｂ）は移動通信用ＮＶＩＳアンテナの進行方向に直角な垂直面内の放射パターンを示す図である。
【図４】同実施形態に係る移動通信用ＮＶＩＳアンテナのＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図５】同実施形態に係る移動通信用ＮＶＩＳアンテナのＮＶＩＳ放送波受信性能を示す図である。
【図６】同実施形態に係る移動通信用ＮＶＩＳアンテナの非ＮＶＩＳ放送波受信性能を示す図である。
【図７】同実施形態に係る移動通信用ＮＶＩＳアンテナのＮＶＩＳ受信性能を示す図である。
【図８】同実施形態に係る移動通信用ＮＶＩＳアンテナの地上波受信性能を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
図１は本発明の一実施形態に係る移動通信用ＮＶＩＳアンテナの構成を示す斜視図、図２は同実施形態に係る移動通信用ＮＶＩＳアンテナを幌付トラックの幌上に設置した状態を示す斜視図である。
【００２３】
本実施形態では、アンテナ素子が８本の電線で構成される８線式移動通信用ＮＶＩＳアンテナ１０に実施した場合を例として示している。
【００２４】
図１及び図２において、１１は略長方形状に形成されたアンテナ素子固定シートで、図２に示す幌付トラック２１の幌２２の天井部の大きさに対応させて形成される。上記アンテナ素子固定シート１１の大きさは、例えば全長が約３ｍ、幅が約２ｍに設定される。アンテナ素子固定シート１１には、周縁に沿って複数の穴が所定の間隔で設けられ、各穴にリング状のシート固定タグ（金具）１２が取り付けられる。
【００２５】
上記アンテナ素子固定シート１１の上面中央部には、４：１バラン１３が設けられ、このバラン１３とアンテナ素子固定シート１１の４隅との間に４本の第１アンテナ素子１４ａ〜１４ｄが直線状に配設される。また、各第１アンテナ素子１４ａ〜１４ｄには、それぞれ第２アンテナ素子１５ａ〜１５ｄが並列に設けられる。第１アンテナ素子１４ａ〜１４ｄと第２アンテナ素子１５ａ〜１５ｄの両端はそれぞれ接続される。第２アンテナ素子１５ａ〜１５ｄは、第１アンテナ素子１４ａ〜１４ｄよりも数十ｃｍ例えば約３０ｃｍ〜５０ｃｍ長く設定され、第１アンテナ素子１４ａ−１４ｂ間、１４ｃ−１４ｄ間に位置するように例えば山形状に配設される。上記第１アンテナ素子１４ａ〜１４ｄ及び第２アンテナ素子１５ａ〜１５ｄとしては、太さが例えば約４〜５ｍｍの撚線が使用される。
【００２６】
上記第１アンテナ素子１４ａ〜１４ｄ及び第２アンテナ素子１５ａ〜１５ｄは、撚線の他、単線あるいは金属製のパイプ等を使用することができる。第１アンテナ素子１４ａ〜１４ｄ及び第２アンテナ素子１５ａ〜１５ｄとして撚線を使用した場合には、アンテナ素子が柔軟性を有するため、アンテナ素子固定シート１１を折り畳むことが可能である。
【００２７】
そして、上記第１アンテナ素子１４ａ、１４ｂと第２アンテナ素子１５ａ、１５ｂの外側接続端（アンテナ片側終端）、すなわちバラン１３と反対側の終端部には、車体アース用リード線１６ａ、１６ｂの一端が接続される。また、上記バラン１３には、同軸ケーブル１７の一端が接続される。
【００２８】
上記のように構成された移動通信用ＮＶＩＳアンテナ１０は、図２に示すようにトラック２１の幌２２上に絶縁スペーサ２３を介して載置し、シート固定タグ１２にロープ２４等を取り付けてトラック２１の車体に固定する。そして、アンテナ素子の終端に設けた車体アース用リード線１６ａ、１６ｂをトラック２１の車体にアースする。また、バラン１３は、同軸ケーブル１７により、トラック２１に搭載されている移動局の送受信機に接続する。
【００２９】
図３（ａ）、（ｂ）は、上記ＮＶＩＳアンテナ１０がトラック２１の幌２２上に設置され、トラックの運転席に近い方のアンテナ素子の終端が車体アース用リード線１６ａ、１６ｂによってトラック２１の車体にアースされている場合のシミュレーションで得られた垂直面内の放射パターンを示している。図３（ａ）はトラック２１の進行方向に平行な方向を含む垂直面内の放射パターン、図３（ｂ）はトラックの進行方向に直角な方向を含む垂直面内の放射パターンである。図３（ａ）、（ｂ）の半円の周囲に書かれた数値は、水平方向から測った仰角である。図３（ａ）の仰角の０°方向は、トラック２１の進行方向であり、図３（ｂ）の仰角の０°方向は、トラック２１の進行方向の右手方向である。図３（ａ）、（ｂ）の径方向の数値は、アンテナが放射する電力の相対値をデシベル表示したものである。
【００３０】
また、図３（ａ）、（ｂ）において、ａ〜ｄの符号は下記の周波数における特性を示している。
【００３１】
ａ（一点鎖線）：４ＭＨｚ
ｂ（太い実線）：６ＭＨｚ
ｃ（細い実線）：８ＭＨｚ
ｄ（破線）    ：１０ＭＨｚ
ｅ（二点鎖線）：１２ＭＨｚ
図３（ａ）、（ｂ）の放射パターンが示すように、本ＮＶＩＳアンテナ１０は上空に強い放射をしていることがわかる。図３（ｂ）に示す垂直面内の放射パターンは、天頂方向に関して対象であるが、図３（ａ）に示す垂直面内の放射パターンは、８ＭＨｚ以下ではトラックの前方に傾いており、１０ＭＨｚ以上ではトラック２１の後方に傾いている。これはトラック２１の進行方向に関しては、トラック２１の形状が対称でないことに起因している。
【００３２】
図４は上記実施形態に係るＮＶＩＳアンテナ１０のＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性であり、符号ａの特性は実施形態で示したようにアンテナ素子の片側終端、すなわち第１アンテナ素子１４ａ、１４ｂ及び第２アンテナ素子１５ａ、１５ｂの終端を車体アース用リード線１６ａ、１６ｂによりトラック２１の車体にアースした場合、符号ｂの特性は第１アンテナ素子１４ａ〜１４ｄ及び第２アンテナ素子１５ａ〜１５ｄの全ての終端をトラック２１の車体にアースしない場合（全終端開放）、符号ｃの特性は第１アンテナ素子１４ａ〜１４ｄ及び第２アンテナ素子１５ａ〜１５ｄの終端を全てトラック２１の車体にアースした場合（全終端ショート）の特性を示している。ＶＳＷＲ特性の測定位置はバラン１３の入力端であり、特性インピーダンスは５０Ωである。
【００３３】
アンテナ素子の全ての終端をトラック２１の車体にアースしない場合（全終端を開放した符号ｂの特性）及びアンテナ素子の全ての終端をトラック２１の車体にアースした場合（全終端をショートした符号ｃの特性）は、低周波側でのＶＳＷＲは極端に大きくなる。すなわち、トラック２１の幌２２上に設置するアンテナの大きさは、４ｍ程度に制限されるので、ＮＶＩＳ通信の帯域における電波の波長（２５ｍ以上）に比べてかなり小さく、特に低周波側ではインピーダンス及びＶＳＷＲは相当大きくなり、整合の実現は容易ではなく、整合が実現した場合も整合損は無視できない大きさになる。
【００３４】
このため本発明では、上記実施形態で示したようにアンテナ素子の片側終端、例えば第１アンテナ素子１４ａ、１４ｂ及び第２アンテナ素子１５ａ、１５ｂの終端を車体アース用リード線１６ａ、１６ｂによりトラック２１の車体にアースして特性を改善している。このようにアンテナ素子の片側終端のみをトラック２１の車体にアースした場合は、図４において符号ａの特性に示したようにＶＳＷＲは３ＭＨｚ以上で１０以下となり、比較的容易に整合が取れ、整合損も小さくなる。
【００３５】
図５は、上記実施形態に係るＮＶＩＳアンテナ１０のＮＶＩＳ放送波に対する受信性能を示す図で、横軸に周波数（ＭＨｚ）をとり、縦軸に受信レベル（ｄＢｍ）をとって示した。使用した放送波は、ラジオＮＩＫＫＥＩの３波（３．９２５ＭＨｚ、６．０５５ＭＨｚ、９．５９５ＭＨｚ）であり、何れの波も同一の送信所から送信されている。送信周波数は、どの周波数も５０ｋＷである。本アンテナと送信所との水平距離は約８０ｋｍであるので、地上波は十分減衰しており、ＮＶＩＳ波のみを受信していると考えられる。周波数が低くなるにつれて、受信性能は急速に劣化するが、これはアンテナの大きさの効果が顕著に効いてくることを示している。
【００３６】
図６は、低仰角で入射してくる上空波である非ＮＶＩＳ放送波に対する本ＮＶＩＳアンテナ１０の受信性能を示す図で、横軸に周波数（ＭＨｚ）をとり、縦軸に受信レベル（ｄＢｍ）をとって示した。ここで受信した放送波は、中国の北京と北朝鮮の平壌からのもので、本アンテナと北京放送局との地表に沿った距離は約２１００ｋｍ、平壌放送局との地表に沿った距離は約１３００ｋｍである。これらの放送波の入射仰角は、電離層の高さによるが、仮に３００ｋｍとすると、１０°と２０°程度である。また、送信電力は、２００ｋＷと５００ｋＷである。
【００３７】
図７は、ＮＶＩＳ通信における本ＮＶＩＳアンテナ１０のＮＶＩＳ受信性能を示す図で、横軸に周波数（ＭＨｚ）をとり、縦軸に受信レベル（ｄＢｍ）をとって示した。送受信間の水平距離は、約６０ｋｍである。この距離では地表波は十分に減衰していると考えられる。実際の受信信号も上空波の特徴であるフェージングを示している。ここでは、送信電力１００ＷのＣＷ波（Carrier Wave）を用いて周波数特性を測定した。図７は、図５に示したＮＶＩＳ放送波に対する受信特性と同様な周波数特性を示しており、３ＭＨｚ帯と９〜１０ＭＨｚ帯での受信レベル差は、両者共に２０ｄＢ程度である。
【００３８】
図８は、本ＮＶＩＳアンテナ１０の地上波に対する受信性能を示す図で、横軸に周波数（ＭＨｚ）をとり、縦軸に受信レベル（ｄＢｍ）をとって示した。送受信間の水平距離は４００ｍであり、送信アンテナとしてホイップアンテナを用いて特性を測定した。また、本アンテナの設置方向は、トラック２１が送信アンテナの方向を向く方向、すなわち、本アンテナのＥ面が送信アンテナを含むように設置した。本アンテナの地上波に対する受信性能は、約３ＭＨｚ〜１８ＭＨｚの範囲で良好な受信性能が得られ、２４ＭＨｚ付近で受信性能が低下している。
【００３９】
本実施形態に係るＮＶＩＳアンテナ１０では、上記受信特性に示したようにＮＶＩＳ放送波に限らず、非ＮＶＩＳ放送波や地上波放送波についても受信することが可能である。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態に係るＮＶＩＳアンテナ１０は、（１）質量が小さい、（２）幌２２からの高さが低く低姿勢である、（３）風圧の影響を受けにくい、（４）トラック２１への取り付けや取り外しが容易である、等の機械的な特徴を備えると共に、（１）ＮＶＩＳ通信の帯域において天頂方向に強い放射指向性を有する、（２）低損失である、（３）ＶＳＷＲが小さく整合が容易である、（４）広帯域特性を有している、等の電気的な特徴を備えている。また、本ＮＶＩＳアンテナ１０は、高さが低く低姿勢の平面構造であるので、トラック２１の幌２２上に設置しても、車両高の制限を超える恐れはなく、公道外においても木の枝等に衝突する恐れは全くなく、且つ風圧の影響を受けにくく、高速移動中でも通信可能である。
【００４１】
なお、上記実施形態では、第１アンテナ素子１４ａ〜１４ｄ及び第２アンテナ素子１５ａ〜１５ｄからなる４組のアンテナ素子を用いて構成した場合について示したが、更にアンテナ素子固定シート１１の短辺とバラン１３との間に第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子を対とするアンテナ素子を追加して設置することも可能である。この場合、追加設置したアンテナ素子は、片側終端をトラック２１の車体にアースする。
【００４２】
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。
【符号の説明】
【００４３】
１０…移動通信用ＮＶＩＳアンテナ、１１…アンテナ素子固定シート、１２…シート固定タグ、１３…４：１バラン、１４ａ〜１４ｄ…第１アンテナ素子、１５ａ〜１５ｄ…第２アンテナ素子、１６ａ、１６ｂ…車体アース用リード線、１７…同軸ケーブル、２１…幌付トラック、２２…幌、２３…絶縁スペーサ、２４…ロープ。
【図１】
0005667860.tif 000002
【図２】
0005667860.tif 000003
【図３】
0005667860.tif 000004
【図４】
0005667860.tif 000005
【図５】
0005667860.tif 000006
【図６】
0005667860.tif 000007
【図７】
0005667860.tif 000008
【図８】
0005667860.tif 000009