(57)【要約】【課題】  小型軽量に構成して支柱への過重負担の軽減を図る。【解決手段】  扁平状のカバー(1)内に２個のダイポールアンテナ素子(5,5')を収容したアンテナユニット（AU）と、カバー(1)の中央部を垂直方向に貫通して、カバー(1)内を水平に支持する支柱(３)内とを備え、ダイポールアンテナ素子(5,5')は、支柱(３)を挟んで対向する形態でカバー(1)内に水平に配置されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
扁平状のカバー内に２個のダイポールアンテナ素子を収容したアンテナユニットと、
前記カバーの中央部を垂直方向に貫通して、前記カバーを水平に支持する支柱とを備え、
前記２個のダイポールアンテナ素子は、前記支柱を挟んで対向する形態で前記カバー内に水平に配置されていることを特徴とする水平偏波用アンテナ装置。
【請求項２】
前記アンテナユニットを垂直方向に複数個配列してアレー化したことを特徴とする水平偏波用アンテナ装置。
【請求項３】
前記２個のダイポールアンテナ素子は、端部に向かうほど相互の間隔が狭くなるような形状を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の水平偏波用アンテナ装置。
【請求項４】
前記カバーは平面円形状に形成され、前記２個のダイポールアンテナ素子は、該カバーの内周に沿う形状を有していることを特徴とする請求項３に記載の水平偏波用アンテナ装置。
【請求項５】
前記カバー内にＶＳＷＲ改善用の無給電素子を配設したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の水平偏波用アンテナ装置。
【請求項６】
前記２個のダイポールアンテナ素子間に、それら相互間の結合を低減する金属製のポストを配設したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の水平偏波用アンテナ装置。
【請求項７】
前記２個のダイポールアンテナ素子は、誘電体基板にプリント形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の水平偏波用アンテナ装置。
【請求項８】
前記２個のダイポールアンテナ素子は、前記誘電体基板にプリント形成されたバラン組込み構造の給電線路を介して給電されることを特徴とする請求項７に記載の水平偏波用アンテナ装置。
【請求項９】
前記２個のダイポールアンテナ素子の素子導体は、第１の周波数に共振する第１の素子導体と、前記第１の素子導体内に切り込みにより形成されて第２の周波数に共振する第２の素子導体とを備える複合構造を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の水平偏波用アンテナ装置。
【請求項１０】
前記複数個配列するアンテナユニットとして、前記２個のダイポールアンテナ素子を第１の周波数に共振するように構成した第１のアンテナユニットと、前記２個のダイポールアンテナ素子を第２の周波数に共振するように構成した第２のアンテナユニットとを使用し、これらを交互に配列させたことを特徴とする請求項２に記載の水平偏波用アンテナ装置。
【請求項１１】
前記支柱が管状構造を有し、前記アンテナユニットに接続する給電ケーブルを該支柱内に通すようにしたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の水平偏波用アンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水平偏波用アンテナ装置に関し、特にテレビ中継局用として好適な水平偏波用ンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水平偏波で運用する従来の地上テレビ放送中継局用送信アンテナ装置は、反射板上に双ループアンテナやダイポールアンテナを配置した構成を有するパネル型アンテナユニットを、鉄塔等の支持構造物の周囲の３面以上に配置することによって無指向性を得ている（例えば、非特許文献1参照）。なお、上記パネル型アンテナユニットを特定の方向に配置して任意の指向性を得るようにしたアンテナ装置も実用されている。
【０００３】
【非特許文献１】「アンテナ工学ハンドブック」、昭和５５年１０月３０日、株式会社オーム社発行、第１３０〜１３３頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来のアンテナ装置は、パネル型アンテナユニット単体の自重や受風荷重が大きいため、既設の支持構造物を利用して配設する場合、この支持構造物を補強することが必要となる。また、パネル型アンテナユニットの配置個数によっては、新たに必要強度を満たす新たな支持構造物を建設する必要が生じる。したがって、この従来のアンテナ装置は、例えば地上テレビ放送中継局に適用した場合に、この中継局の建設コストの増大をもたらす。
なお、支持構造物への負荷が小さい低コストのアンテナ装置としては、例えば、円筒形状のスロットアンテナ装置がある。しかし、この種のアンテナ装置は、使用可能周波数帯域が狭いため、広い周波数チャンネルを共用する上記中継局用のアンテナ装置としては不向きである。
【０００５】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、小型軽量に構成して支柱への過重負担の軽減を図ることが可能な水平偏波用アンテナ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するため、扁平状のカバー内に２個のダイポールアンテナ素子を収容したアンテナユニットと、前記カバーの中央部を垂直方向に貫通して、前記カバーを水平に支持する支柱とを備え、前記２個のダイポールアンテナ素子が前記支柱を挟んで対向する形態で前記カバー内に水平に配置されていることを特徴とする水平偏波用アンテナ装置を提供する。
また、本発明は、前記アンテナユニットを垂直方向に複数個配列してアレー化した水平偏波用アンテナ装置を提供する。
【０００７】
前記２個のダイポールアンテナ素子は、端部に向かうほど相互の間隔が狭くなるような形状を有することが望ましい。例えば、前記カバーを平面円形状に形成し、前記２個のダイポールアンテナ素子に該カバーの内周に沿う形状を持たせることができる。
【０００８】
前記カバー内にＶＳＷＲ改善用の無給電素子を配設すれば、より広帯域化を図ることができる。また、前記２個のダイポールアンテナ素子間に、それら相互間の結合を低減する金属製のポストを配設してもよい。
【０００９】
前記２個のダイポールアンテナ素子を誘電体基板にプリント形成することにより、より小型化を図ることが可能になる。そして、前記２個のダイポールアンテナ素子は、前記誘電体基板にプリント形成されたバラン内蔵型給電線路を介して給電されるように構成してもよい。
また、前記２個のダイポールアンテナ素子の素子導体は、第１の周波数に共振する第１の素子導体と、前記第１の素子導体内に切り込みにより形成されて第２の周波数に共振する第２の素子導体とを備える複合構造を持たせてもよい。
【００１０】
前記アレー化された水平偏波用アンテナ装置は、アンテナユニットとして、前記２個のダイポールアンテナ素子を第１の周波数に共振するように構成した第１のアンテナユニットと、前記２個のダイポールアンテナ素子を第２の周波数に共振するように構成した第２のアンテナユニットとを使用し、これらが交互に配列するように構成することができる。
さらに、前記支柱に管状構造のものを用い、前記アンテナユニットに接続する給電ケーブルを該支柱内に通すようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る水平偏波用アンテナ装置は、扁平状のカバー内に２個のダイポールアンテナ素子を水平かつ対向する形態で収容した小型軽量アンテナユニットを用いて構成されるので、支柱への過重負担が少なく、このため、既設の支持構造物にも支障なく取付けることが可能である。したがって、例えば地上テレビ放送中継局に適用する場合、新たな支持構造物の建設や上記既設の支持構造物に対する補強工事等が不要になって、この中継局の建設コストを大幅に低減することができる。
また、各ダイポールアンテナ素子へ給電する電力の位相および振幅を調整することにより、構成および外観形状を変えることなく任意の水平面指向性を得ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係る水平偏波用アンテナ装置を示す平面図である。また、図２および図３は、それぞれ図１をＡ方向およびＢ方向から見た側面図である。
本実施形態に係る水平偏波用アンテナ装置は、電気絶縁性材料からなる扁平状のカバー１内に２個のダイポールアンテナ素子５、５'を収容したアンテナユニットＡＵと、カバー１の中央部を垂直方向に貫通して該カバー１を水平に支持する管状構造（図示の例では円管）の支柱３とを備えている。
【００１３】
カバー１は、平面円形状に形成され、適宜な取付け手段を用いて支柱３に固定されている。このカバー１は、図４に示す円板状の誘電体基板７を収容している。誘電体基板７は、カバー１の内周径より若干小さい径を有し、その中央部には、支柱３を貫通させるための孔部７ａが形成されている。なお、この誘電体基板７は、適宜な支持手段を介してカバー１に水平に支持されている。
【００１４】
上記ダイポールアンテナ素子５，５'は、上記誘電体基板７の上面にプリント形成されている。つまり、これらのアンテナ素子５、５'は、誘電体基板７の上面に貼着された金属箔によって形成されている。
各ダイポールアンテナ素子５、５'は、円弧状の平面を有し、カバー１の内周に沿うように、かつ、支柱３を挟んで互いに対向する形態で配置されている。したがって、各ダイポールアンテナ素子５、５'は、同一の水平面内に位置し、端部に向かうほど相互の間隔が狭くなっている。
【００１５】
図４に示すように、ダイポールアンテナ素子５は、第１の周波数ｆ1（例えば、５００ＭＨｚ）に共振する第１の素子導体５１ａ，５１ｂと、第２の周波数ｆ2（例えば、７００ＭＨｚ）に共振する第２の素子導体５２ａ，５２ｂとを備える複合構造を有している。第２の素子導体５２ａ，５２ｂは、第１の素子導体５１ａ，５１ｂを構成する円弧状の金属箔内に該素子導体５１ａ，５１ｂに沿う切り込み部を形成することによって構成されている。
ダイポールアンテナ素子５'も、上記素子導体５１ａ，５１ｂおよび５２ａ，５２ｂに対応する素子導体５１ａ'，５１ｂ'および５２ａ'，５２ｂ'を有する。
【００１６】
誘電体基板７の上面には、さらに、支柱３の周囲に位置する環状接地導体部９と、該接地導体部９からダイポールアンテナ５（５'）の素子導体５１ａ，５２ａ（５１ａ'，５２ａ'）の給電部位に至る接地導体部１１ａ（１１ａ'）と、環状接地導体部９からダイポールアンテナ５（５'）の素子導体５１ｂ，５２ｂの給電点部位（素子導体５１ｂ'，５２ｂ'の給電点部位）に至る接地導体部１１ｂ（１１ｂ'）と、環状接地導体部９からそれぞれ左方および右方に延びる接地導体部１３ａおよび１３ｂとが形成されている。
上記接地導体部１１ａ，１１ｂ（１１ａ'，１１ｂ'）相互は、ダイポールアンテナ５（５'）の中央部を通って環状接地導体部９の近傍まで延びるスリット１３（１３'）によって分離されている。
【００１７】
誘電体基板７の下面には、給電線路導体１５，１５'が形成されている。給電線路導体１５（１５'）は、環状接地導体部９の背面および接地導体部１１ｂ（１１ａ'）の背面に沿って素子導体５１ｂ，５２ｂ（５１ａ'，５２ａ'）の給電点部位の背面まで延び、さらに、そこから先の部分が上記スリット１３（１３'）の上部を横切った後、素子導体５１ａ，５２a（５１ｂ'，５２ｂ'）の給電点部位の背面および接地導体部１１ａ（１１ｂ'）の背面に沿って延びるように形成されている。つまり、給電線路導体１５（１５'）は、ダイポールアンテナ５（５'）の給電点部位を頂上として折返す形状を有している。
【００１８】
誘電体基板７の上面側には、平面が矩形状の無給電素子１７，１７'が水平に配設され、また、該基板７の下面側には、平面が環状の無給電素子１９および平面が矩形状の無給電素子２１ａ、２１ｂが水平に配設されている。これらの無給電素子１７，１７'および無給電素子１９，２１ａ、２１ｂは、金属板からなり、いずれもＶＳＷＲ（定在波比）特性を改善する目的で設けられている。
【００１９】
無給電素子１７（１７'）は、一端部および他端部がダイポールアンテナ素子５（５'）上に位置するように、該ダイポールアンテナ素子５（５'）に沿って配設されている。図３に示すように、この無給電素子１７（１７'）は、必要に応じて垂直方向に複数段（本実施形態では２段）配列される。
環状無給電素子１９は、支柱３に対して同心状に、かつ、ダイポールアンテナ素子５，５'の内側に隣接する形態で配設されている。また、無給電素子２１ａ，２１ｂは、それぞれ接地導体部１３ａ，１３ｂに直交し、かつ、ダイポールアンテナ素子５，５'の一端部間および他端部間に亘る形態で配設されている。
【００２０】
ダイポールアンテナ素子５，５'の一方の端部間および他方の端部間には、金属製のポスト２３ａおよび２３ｂがそれぞれ配設されている。このポスト２３ａおよび２３ｂは、ダイポールアンテナ素子５，５'相互の結合を抑制する目的で設けたものであり、それぞれ接地導体部１３ａおよび１３ｂに植設されている。
【００２１】
前記給電線路導体１５（１５'）の基端および環状接地導体部９には、適宜な接続手段を介して図示していない同軸ケーブルの中心導体および外部導体がそれぞれ接続されている。そして、同軸ケーブルは、支柱３内を通って該支柱３の基部内に設けられた図示していない電力分配器に接続されている。
したがって、ダイポールアンテナ素子５（５'）は、上記接地導体部１１ａ、１１ｂ（１１ａ'、１１ｂ'）および給電線路導体１５（１５'）を介して給電される。このとき、接地導体部１１ａ、１１ｂ（１１ａ'、１１ｂ'）がスリット１３（１３'）によって分けられているので、これらの接地導体部１１ａ、１１ｂ（１１ａ'、１１ｂ'）に流れる電流の向きは逆になる。そして、相互に結合された接地導体部１１ａ、１１ｂ（１１ａ'、１１ｂ'）の基端部には電流が流れない。それゆえ、接地導体部１１ａ、１１ｂ（１１ａ'、１１ｂ'）と給電線路導体１５（１５'）からなる給電系は、電位を変換するバラン（平衡・不平衡変換器）を構成することになる。
【００２２】
本実施形態に係る水平偏波用アンテナ装置によれば、図５および図６にそれぞれ例示するような良好な水平面指向性（水直面無指向特性）および水直面指向性を得ることができる。そして、ダイポールアンテナ素子５，５'へ給電する電力の位相および振幅を調整することにより、例えば、図７に示すような水平面有指向特性を実現することが可能である。つまり、構成および外観形状を変えることなく任意の水平面指向性を得ることができる。
しかも、無給電素子１７，１７'，１９，２１ａ，２１ｂによってより広帯域を図れ、また、ポスト２３ａおよび２３ｂによって、ダイポールアンテナ素子５，５'相互間の回り込み結合を抑制することができる。
【００２３】
一方、本実施形態に係る水平偏波用アンテナ装置は、扁平状のカバー１内に２個のダイポールアンテナ素子５，５'を収容した小型軽量アンテナユニットＡＵを用いて構成されるので、支柱３への過重負担が少なく、このため、既設の支持構造物にも支障なく取付けることが可能である。したがって、例えば地上テレビ放送中継局に適用する場合、新たな支持構造物の建設や上記既設の支持構造物に対する補強工事等が不要になって、この中継局の建設コストを大幅に低減することができる。
なお、上記のように、同軸ケーブルおよび電力分配器を支柱３内に設置するようにすれば、風雨や紫外線等によるこれらの劣化を防止することができる。
【００２４】
図８は、前記アンテナユニットＡＵを垂直方向に複数個（本例では４個）配列してアレー化した本発明に係る水平偏波用アンテナ装置の他の実施形態を示す。このアレー化した水平偏波用アンテナ装置によれば、利得を向上することができる。なお、アンテナユニットＡＵの配列段数は、必要とする利得に応じて設定される。
【００２５】
本発明は上記の実施形態に限定されず、以下に例示するような種々の変形例を含むものである。
ａ）上記実施形態では、誘電体基板７にプリント形成したダイポールアンテナ素子５，５'を使用しているが、プリント化されていない薄肉の金属板によってこのダイポールアンテナ素子５，５'を形成してもよい。
ｂ）２周波数帯域に共用するため、ダイポールアンテナ素子５，５'に複合構造を持たせているが、このダイポールアンテナ素子５，５'としてこのよう複合構造を持たない通常構成のものを用いてもよい。
この場合、例えば、図８のアレー化アンテナ装置における第１、第３段目のアンテナユニットＡＵのダイポールアンテナ素子５，５'を前記周波数ｆ1に共振するように構成し、第２、第４段目のアンテナユニットＡＵのダイポールアンテナ素子５，５'を前記周波数ｆ2に共振するように構成することにより、このアレー化アンテナ装置を２周波数帯域に共用することが可能になる。
ｃ）上記実施形態では、バランを組込んだ構成の給電系を誘電体基板７に形成しているが、このバランを外付けするようにしてもよい。
ｄ）ダイポールアンテナ素子５（５'）は円弧形状に限定されず、直線形状であってもよい。また、例えば素子導体５１ａ，５１ｂ（５１ａ'，５１ｂ'）の先端部もしくは素子導体５１ａ，５１ｂ（５１ａ'，５１ｂ'）および５２ａ，５２ｂ（５２ａ'，５２ｂ'）の先端部をカバー１の内周に沿うように折り曲げ、他の部分を接地導体部１１ａ、１１ｂ（１１ａ'、１１ｂ'）に対して直角な方向に直線状に延びるように形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る水平偏波用アンテナ装置を示す平面図である。
【図２】図１のアンテナ装置を矢印Ａ方向から見た側面図である。
【図３】図１のアンテナ装置を矢印Ｂ方向から見た側面図である。
【図４】誘電体基板にプリント形成されたダイポールアンテナ素子および接地導体部を示す平面図である。
【図５】本発明に係る水平偏波用アンテナ装置の水平面指向性の一例を示すグラフである。
【図６】本発明に係る水平偏波用アンテナ装置の垂直面指向性の一例を示すグラフである。
【図７】本発明に係る水平偏波用アンテナ装置の水平面指向性の他の例を示すグラフである。
【図８】本発明に係るアレー化された水平偏波用アンテナ装置の実施形態を示す側面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  カバー
３  支柱
５，５'  ダイポールアンテナ素子
５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ  素子導体
５１ａ'，５１ｂ'，５２ａ'，５２ｂ'  素子導体
７  誘電体基板
９，１１ａ、１１ｂ，１１ａ'，１１ｂ'  接地導体部
１３，１３'  スリット
１５，１５'  給電線路導体
１７，１７'，１９，２１ａ，２１ｂ  無給電素子
【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】
2008219487.tif 000007
【図６】
2008219487.tif 000008
【図７】
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【図８】
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