(57)【要約】【課題】簡易な構造で目的とする一定範囲の方角で電界強度を低下させた指向性を作り出すことができる放送用アンテナ装置を提供すること。【解決手段】副アンテナ部分２５を構成するパネルアンテナ２５ａには、主アンテナ部分２１を構成するパネルアンテナ２１ａ〜２１ｄから放射される電波に対してπの位相差が設けてある。これにより、パネルアンテナ２５ａが向く方向の合成の電界強度を弱めることができるので、パネルアンテナ２５ａが向かう、方向ＤＢ及び方向ＤＣの中間方向に電波が放射されなくなるとともに、必要な方位における放射特性を滑らかなものとすることができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのパネルアンテナを有し、第１の放射特性を有する主アンテナ部分と、少なくとも１つのパネルアンテナを有し、前記第１の放射特性において所定以上の強度を与える角度範囲内のいずれかの所定の角度方向に指向性を与えた第２の放射特性を有する副アンテナ部分と、
前記主アンテナ部分に対し第１送信信号を出力して電波を放射させるともに、前記副アンテナ部分に対し第２送信信号を出力して前記所定の角度方向の電波放射レベルを低下させた指向性を作り出す給電手段
を備えたことを特徴とする放送用アンテナ装置。
【請求項２】
前記給電手段は、送信装置から出力された送信信号を分岐するとともに分岐された各送信信号間に所定位相成分を与えて前記第１及び第２送信信号として前記主アンテナ部分及び前記副アンテナ部分にそれぞれ出力することを特徴とする請求項１記載の放送用アンテナ装置。
【請求項３】
前記主アンテナ部分は、水平面内に関して異なる方向に指向性を有する複数のパネルアンテナからなり、前記副アンテナ部分は、前記所定の角度方向に指向性を有する単一のパネルアンテナからなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の放送用アンテナ装置。
【請求項４】
前記主アンテナ部分と前記副アンテナ部分とは、近接して配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項記載の放送用アンテナ装置。
【請求項５】
前記主アンテナ部分と前記副アンテナ部分とは、それぞれ略同一の単体放射特性を有するパネルアンテナで構成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項記載の放送用アンテナ装置。
【請求項６】
請求項１〜５いずれか一項記載の放送用アンテナ装置を所定の地上高さに設置したことを特徴とする放送用鉄塔。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地上波テレビ電波等の送信に利用される放送用アンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放送用アンテナは、一般に無指向性放射パターンを有することが望ましく、鉄塔の側面に複数のパネルアンテナを配置するとともに、これらに適当な位相差を与えることによって、アンテナの周囲の全方向に略均等な電波を放射させている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３０７３３８号公報
【特許文献２】
特開２００１−１６８６３６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、放送用アンテナであっても指向性を持たせたい場合がある。例えば、特定の方角に同一チャンネルの放送用アンテナが存在する場合、両放送用アンテナの延長線上やこれらの間にある受信装置では、両放送用アンテナの干渉作用によって十分な強度で安定した放送電波を受信することができなくなることがある。このため、干渉する可能性が大きな放送用アンテナが存在する特定の狭い方角だけに関して電界強度を低下させることができれば、放送用アンテナ相互間の干渉を回避して良好な受信状態を各地域に実現することができる。
【０００５】
このように、特定の狭い方角だけに電界強度を低下させる方法として、例えば放送用アンテナを設置した鉄塔に高い指向性を有するパラボラアンテナを追加的に設置して、その方角に本体の放送用アンテナとは逆位相の電波を放射させる方法が考えられる。
【０００６】
しかしながら、パラボラアンテナを用いる場合、目的とする狭い方角の電界強度を低下させることができるが、例えば近接した方角に複数の放送用アンテナが存在する場合、近接した各方角に向けた複数のパラボラアンテナをそれぞれ設置する必要がある。この結果、放送用アンテナの構造が複雑化するだけでなく、放送用アンテナのコストを増大させることになる。
【０００７】
また、パラボラアンテナを用いる場合、本体の放送用アンテナの放射特性を乱す可能性がある。特にパラボラアンテナは、風等の影響を受け易いので鉄塔の下部に配置されるが、このようにパラボラアンテナを本体の放送用アンテナから離れて設置すると放射特性が乱れ易くなる。特に、垂直方向の指向性に関し、所望の角度以外の角度にも放射レベルの乱れが生じてしまう。
【０００８】
また、パラボラアンテナを用いる場合、パラボラアンテナに供給する信号を大きく減衰させる必要があり、信号の分岐や減衰が複雑なものとなり、調整も容易で無い。
【０００９】
また、パラボラアンテナを用いる場合、異なる特性を有する２種以上のアンテナを用いるため、周波数によってその効果に差を生じる。特にデジタル放送などで採用されている周波数分割多重方式（ＦＤＭ）送信波では、周波数特性に乱れが生じないことが要求される。
【００１０】
そこで、本発明は、簡易な構造で目的とする一定範囲の方角について電界強度を低下させることができる放送用アンテナ装置を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、特定の方角で電界強度を低下させた場合にも放射特性に乱れが生じない放送用アンテナ装置を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、信号の簡単な分岐等によって特定の方角で電界強度を確実に低下させることができる放送用アンテナ装置を提供することを目的とする。
【００１３】
また、本発明は、周波数によって、その効果に差異が少ない放送用アンテナ装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る放送用アンテナ装置は、（ａ）少なくとも１つのパネルアンテナを有し、第１の放射特性を有する主アンテナ部分と、（ｂ）少なくとも１つのパネルアンテナを有し、第１の放射特性において所定以上の強度を与える角度範囲内のいずれかの所定の角度方向に指向性を与えた第２の放射特性を有する副アンテナ部分と、（ｃ）主アンテナ部分に対し第１送信信号を出力して電波を放射させるとともに、副アンテナ部分に対し第２送信信号を出力して主アンテナ部分からの電波を所定の角度方向の電波放射レベルを低下させた指向性を作り出す給電手段を備える。
【００１５】
上記放送用アンテナ装置では、給電手段が副アンテナ部分に対し第２送信信号を出力して主アンテナ部分からの電波を所定の角度方向に関して打ち消す電波を放射させるので、所定の角度方向における放射特性を所望の強度に低減することができる。つまり、放送用アンテナに対して所定の角度方向にある受信装置で受信される信号を、競合する別の放送用アンテナからの電波に比較して所望の程度に弱めて電波の安定した受信を可能にすることができる。この際、主アンテナ部分だけでなく副アンテナ部分もパネルアンテナで構成されるので、一定の広がりを有する角度方向で電界強度を低下させることができる。よって、近接した方角に複数の放送用アンテナが存在する場合であっても、単一の副アンテナ部分のみで干渉の発生を確実に防止することができる。また、主アンテナ部分及び副アンテナ部分がともにパネルアンテナで構成されるので、パネルアンテナ単位での放射特性のパターンを一致させやすく、乱れが少ない良好な放射特性を有する放送用アンテナ装置を提供することができる。また、主アンテナ部分及び副アンテナ部分がともにパネルアンテナで構成されるので、主アンテナ部分や副アンテナ部分に供すべき放送信号の分岐や減衰が簡単になり、放送用アンテナ装置の構造を簡単なものとすることができる。
【００１６】
また、上記放送用アンテナ装置の具体的な態様では、給電手段が、送信装置から出力された送信信号を分岐するとともに分岐された各送信信号間に所定位相成分を与えて第１及び第２送信信号として主アンテナ部分及び副アンテナ部分にそれぞれ出力する。この場合、各送信信号間に与える所定位相成分の調整によって簡易に所定の角度方向における放射レベルを調整し、希望の指向性を得ることができる。
【００１７】
また、上記放送用アンテナ装置の具体的な態様では、主アンテナ部分が、水平面内に関して異なる方向に指向性を有する複数のパネルアンテナからなり、副アンテナ部分が、所定の角度方向に指向性を有する単一のパネルアンテナからなる。この場合、主アンテナ部分によって放送用アンテナ装置の周囲の広い角度範囲に亘って電波を送信することができるとともに、副アンテナ部分のパネルアンテナによって干渉が発生する上記所定の角度方向及びその前後の角度方向で放射レベルを低下させた指向性を得ることもできる。
【００１８】
また、上記放送用アンテナ装置の別の具体的な態様では、主アンテナ部分と副アンテナ部分とは、近接して配置されている。特に主アンテナ部分と副アンテナ部分を同一の取付柱に配置、あるいはアンテナ間をパネルアンテナ開口幅以内の位置に配置させることができれば、乱れが少ない良好な放射特性を実現することができる。即ち、ある特定の水平角度方向に関して、他の俯角方向の放射レベルを乱すことなく、所望の俯角方向のみ電界強度を極端に低下させた指向性を作り出すことができる。
【００１９】
また、上記放送用アンテナ装置の別の具体的な態様では、主アンテナ部分と副アンテナ部分とは、それぞれ略同一の単体放射特性を有するパネルアンテナで構成される。この場合、略同一の特性を持つアンテナを組み合わせて全体の放送用アンテナ装置を組み上げることになるので、周波数に関して差異の少ない略均一な放射レベルの調整、すなわち良好な周波数特性の指向性調整を可能にする。
【００２０】
また、本発明の放送用鉄塔は、前記いずれかの放送用アンテナ装置を所定の地上高さに設置したものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る放送用アンテナ装置の外観を示す正面図である。図示のように、局舎１２の上部には、鉄塔１４が立設されており、鉄塔１４の先端から延びる支柱１６の適所には、５つのパネルアンテナからなる送信アンテナセット２０が取り付けられている。
【００２２】
この送信アンテナセット２０のうち、上段及び中段は、周囲の３方向を含む適当な指向性を有する主アンテナ部分２１を構成し、下段は、主アンテナ部分２１から放射される電波のうち特定方角の電波を調整する副アンテナ部分２５を構成する。
【００２３】
前者の主アンテナ部分２１は、４つのパネルアンテナ２１ａ〜２１ｄからなる。各パネルアンテナ２１ａ〜２１ｄは同一の放射特性を有する。このうち、第１のパネルアンテナ２１ａは、紙面上で右側の方角である方向ＤＡに向けて配置されており、第２のパネルアンテナ２１ｂは、紙面に垂直な方角である方向ＤＢに向けて配置されており、第３及び第４のパネルアンテナ２１ｃ、２１ｄは、紙面上で左側の方角である方向ＤＣに向けて配置されている。
【００２４】
後者の副アンテナ部分２５は、単一のパネルアンテナ２５ａからなる。このパネルアンテナ２５ａも、主アンテナ部分２１のパネルアンテナ２１ａ〜２１ｄと同一の放射特性を有し、方向ＤＢと方向ＤＣの略中間方向に向けて配置されている。
【００２５】
図２は、図１に示す送信アンテナセット２０の平面図である。主アンテナ部分２１を構成する４つのパネルアンテナ２１ａ〜２１ｄは、それぞれ支持部材４１を利用して支柱１６に取り付けられている。また、副アンテナ部分２５を構成するパネルアンテナ２５ａも、支持部材４１を利用して支柱１６に取り付けられている。各パネルアンテナ２１ａ〜２１ｄ、２５ａは、アンテナ素子３１と、反射板３２と、カバー３３とをそれぞれ備える。このうちアンテナ素子３１は、例えば一対のループ状のアンテナ導体からなり、具体的な実施例では、４Ｌ双ループアンテナと呼ばれるものを用いている。
【００２６】
図３は、放送用アンテナ装置の配線を説明する図である。局舎１２内に設けた放送機５１から延びる主給電線Ｃ１は、図１の鉄塔１４に沿って上に延びるとともに、分岐部６１を経て５つの分岐給電線Ｃ１１〜Ｃ１５に分岐される。このうち、分岐給電線Ｃ１１〜Ｃ１３は、上段の３つのパネルアンテナ２１ａ〜２１ｃにそれぞれ接続される。また、分岐給電線Ｃ１４は、中段のパネルアンテナ２１ｄに接続される。さらに、分岐給電線Ｃ１５は、下段の指向性調整用のパネルアンテナ２５ａに接続される。
【００２７】
分岐部６１は、第１〜第４分配器６１ａ〜６１ｄと、副アンテナ放射特性調整部６１ｆとを備える。第１分配器６１ａは、主給電線Ｃ１からの信号を、主アンテナ部分２１側の分岐ポートＢＰ１１と副アンテナ部分２５側の分岐ポートＢＰ１２とに例えば３対１の電力比で分配する。また、第１分配器６１ａの主アンテナ部分２１側の分岐ポートＢＰ１１には、第２分配器６１ｂが接続されている。この第２分配器６１ｂは、第１分配器６１ａからの信号を、第１及び第２のパネルアンテナ２１ａ、２１ｂ側の分岐ポートＢＰ２１と、第３及び第４のパネルアンテナ２１ｃ、２１ｄ側の分岐ポートＢＰ２２とに例えば２対１の電力比で分配する。第２分配器６１ｂの分岐ポートＢＰ２１には、第３分配器６１ｃが接続されている。この第３分配器６１ｃは、第２分配器６１ｂからの信号を、第１及び第２のパネルアンテナ２１ａ、２１ｂにそれぞれ接続された一対の分岐給電線Ｃ１１、Ｃ１２に対し例えば１対１の電力比で分配する。一方、第２分配器６１ｂの分岐ポートＢＰ２２には、第４分配器６１ｄが接続されている。この第４分配器６１ｄは、第２分配器６１ｂからの信号を、第３及び第４のパネルアンテナ２１ｃ、２１ｄにそれぞれ接続された一対の分岐給電線Ｃ１３、Ｃ１４に対し例えば３対７の電力比で分配する。以上により、各分岐給電線Ｃ１１〜Ｃ１５（すなわち各パネルアンテナ２１ａ〜２１ｄ、２５ａ）には、１：１：０．３：０．７：１の分岐比で電力が供給される。
【００２８】
なお、最初の第１分配器６１ａの分岐ポートＢＰ１２に接続された副アンテナ放射特性調整部６１ｆは、この場合、特別の機能を持たせていないダミー部材であるが、分岐給電線Ｃ１５に供給する信号を適宜減衰させるアッテネータや、分岐給電線Ｃ１５に供給する信号に位相ずれを適宜生じさせる位相調整器に置き換えることができる。これにより、主アンテナ部分２１側の第１〜第４パネルアンテナ２１ａ〜２１ｄに供給する信号と、副アンテナ部分２５側のパネルアンテナ２５ａに供給する信号との強度比や位相差を適宜調節することができる。
【００２９】
以下、図１〜図３に示す放送用アンテナ装置の動作について説明する。放送機５１から出力された放送信号は、分岐部６１を経て各パネルアンテナ２１ａ〜２１ｃ、２５ａにそれぞれ供給される。この際、方向ＤＡのパネルアンテナ２１ａと、方向ＤＢのパネルアンテナ２１ｂと、方向ＤＣの一対のパネルアンテナ２１ｃ、２１ｄと、指向性調整用のパネルアンテナ２５ａとに対して、それぞれ等しい強度比で放送信号が供給される。
【００３０】
この結果、第１パネルアンテナ２１ａは、方向ＤＡに指向性を有する一定の放射特性で電波を放出し、第２パネルアンテナ２１ｂも、方向ＤＢに指向性を有する同様の放射特性で電波を放出する。第３及び第４パネルアンテナ２１ｃ、２１ｄは、方向ＤＣに指向性を有する同様の放射特性で電波を放出するが、両者を合せて単独のパネルアンテナ２１ａ、２１ｂと等しい出力となるので、指向性が高まる結果として方向ＤＣにおける電界強度は相対的に強くなる。このような放送用アンテナ装置から放射される電波は、各パネルアンテナ２１ａ〜２１ｄ、２５ｄから放射される電波を合成したものになる。ここで、以下に説明する副アンテナ部分２５がないとした場合、主アンテナ部分２１を構成する各パネルアンテナ２１ａ〜２１ｄから放射される電波のみを考慮すれば足る。ここで、各パネルアンテナ２１ａ〜２１ｄから放射される電波に位相差がないものとすると、放送用アンテナ装置の周囲には、四方すなわち４方位のうち１方位を除いた各方向ＤＡ〜ＤＣに電波が漏れなく放射される。
【００３１】
一方、副アンテナ部分２５を構成するパネルアンテナ２５ａには、パネルアンテナ２１ａ〜２１ｄから放射される電波に対してπの位相差が設けてある。これにより、パネルアンテナ２５ａが向く方向に関して各パネルアンテナ２１ａ〜２１ｄによる合成の電界強度を弱めることができるので、パネルアンテナ２５ａが向かう、方向ＤＢ及び方向ＤＣの中間方向に関しては電波が見かけ上放射されなくなる。
【００３２】
図４及び図５は、放送用アンテナ装置の具体的動作例を示す図である。ここで、図４は、水平の指向性を示すグラフであり、図５は、パネルアンテナ２５ａが向かう、方向ＤＢ、ＤＣの中間方向における垂直指向性を示すグラフである。この場合、主アンテナ部分２１側の各パネルアンテナ２１ａ〜２１ｄの給電点には同一位相の信号が与えられ、副アンテナ部分２５側のパネルアンテナ２５ａの給電点には、これに対して適当な位相差が与えられた。
【００３３】
グラフからも明らかなように、副アンテナ部分２５を構成するパネルアンテナ２５ａが向く２４０°〜２７０°の方向で電界強度が極めて弱まる。しかも、パネルアンテナ２５ａの放射特性が他のパネルアンテナ２１ａ〜２１ｄの放射特性と近似するので、電界強度のパターンは、方向２４０°〜２７０°の近辺でも極めて滑らかなものとなっている。このことは、図５の垂直指向性のパターンを見ても明らかである。この場合俯角０度方向のみ、鋭角にレベルを低下させた指向性を実現させている。この結果、パネルアンテナ２５ａが向く２４０°〜２７０°の方向に他の送信アンテナがあっても、これとの間で干渉の弊害が生じることを防止でき、方向２４０°〜２７０°において、安定で良質な放送電波を供給することができる。
【００３４】
なお、パネルアンテナ２５ａに与える位相差は、分岐給電線Ｃ１５の長さを調節することで簡単に設けることができ、或いは副アンテナ放射特性調整部６１ｆに位相調整器を組み込むことで簡単に達成することができる。また、パネルアンテナ２５ａの給電点と、他のパネルアンテナ２１ａ〜２１ｄの給電点とにおける位相差は、必ずしもπではなく、各パネルアンテナ２１ａ〜２１ｄ、２５ｄの配置を考慮して例えば９０°進んだ位相に調整される。これは、各パネルアンテナ２１ａ〜２１ｄ、２５ｄの配置に起因して実際の電波に付与する位相差の効果が異なるからである。
【００３５】
図６及び図７は、副アンテナ部分２５を動作させなかった比較例を説明する図である。ここで、図６は、水平の指向性を示すグラフであり、図７は、方向ＤＢ及び方向ＤＣの中間方向における垂直指向性を示すグラフである。グラフからも明らかなように、副アンテナ部分２５を構成するパネルアンテナ２５ａが向く２４０°〜２７０°の方向の電界強度がその前後と概ね等しくなる。この結果、パネルアンテナ２５ａが向く２４０°〜２７０°の方向に他の送信アンテナがあった場合、これとの間で干渉の弊害が生じる。
【００３６】
図８は、図１等に示す放送用アンテナ装置から適当に離れた地点に受信装置を配置した場合の電波の受信状態を示す実験結果を示すグラフである。この場合、横軸は周波数を示し、縦軸は受信電界強度を示す。
【００３７】
一方、図９は、比較例の放送用アンテナ装置であって、図１等に示す放送用アンテナ装置から指向性調整用の副アンテナ部分２５を除いた装置の電波の受信状態を示す実験結果を示すグラフである。なお、実験において、副アンテナ部分２５の有無を除き、受信装置の配置場所等の他の条件は全て同じとした。
【００３８】
両グラフの比較からも明らかなように、実施例の放送用アンテナ装置では、周波数特性に関して良好な放射レベル調整が達成されることが分かる。
【００３９】
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば主アンテナ部分２１を構成するパネルアンテナの個数やその方位は、目的に応じて適宜変更することができる。また、副アンテナ部分２５を構成するパネルアンテナの個数も１つに限らず複数とすることができる。
【００４０】
また、副アンテナ部分２５に与える位相差や分配比等は、干渉が生じる他の送信アンテナとの関係等を考慮して適宜変更することができる。
【００４１】
また、各パネルアンテナ２１ａ〜２１ｄ、２５ａの構造は同一であることが望ましいが、多少の差ならば動作上の支障を生じない。例えば特定のパネルアンテナを双ループアンテナ素子で構成し、他のパネルアンテナをダイポールアンテナ素子で構成することも可能である。その他、例えばパネルアンテナ２５ａの素子構造を多素子とした場合は、より狭い範囲で電界強度を弱めることができる。
【００４２】
また、以上の放送用アンテナ装置は、鉄塔の所定の地上高さに設置することで、エリアの所定の角度方向の電波放射レベルを調整できるので、中継局用に限らず、例えば関東、近畿等の広域圏、あるいは各県毎に設置される基幹局用の送信アンテナ装置及び放送用鉄塔として用いることができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る放送用アンテナ装置によれば、所定の角度方向における放射特性を所望の強度に低減することができ、所望の指向性を作り出すことができる。この際、主アンテナ部分だけでなく副アンテナ部分もパネルアンテナで構成されるので、一定の広がりを有する角度方向で電界強度を低下させた指向性を作り出すことができる。また、主アンテナ部分及び副アンテナ部分がともにパネルアンテナで構成されるので、乱れが少ない良好な放射特性を有する放送用アンテナ装置を提供することができ、しかも、放送用アンテナ装置の構造を簡単なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る放送用アンテナ装置の外観を示す図である。
【図２】図１に示す送信アンテナセット２０の平面図である。
【図３】図１に示す放送用アンテナの配線を説明する図である。
【図４】実施例の放送用アンテナ装置に関する水平の放射特性を示すグラフである。
【図５】実施例の放送用アンテナ装置に関する垂直の放射特性を示すグラフである。
【図６】比較例の放送用アンテナ装置に関する水平の放射特性を示すグラフである。
【図７】比較例の放送用アンテナ装置に関する垂直の放射特性を示すグラフである。
【図８】実施例の放送用アンテナ装置による受信状態の周波数特性を表すグラフである。
【図９】比較例の放送用アンテナ装置による受信状態の周波数特性を表すグラフである。
【符号の説明】
１２  局舎
１４  鉄塔
１６  支柱
２０  送信アンテナセット
２１  主アンテナ部分
２１ａ〜２１ｄ  パネルアンテナ
２５  副アンテナ部分
２５ａ  パネルアンテナ
５１  放送機
６１  分岐部
６１ａ〜６１ｄ  第１〜第４分配器
６１ｆ  副アンテナ放射特性調整部
【図１】
2004260587.tif 000003
【図２】
2004260587.tif 000004
【図３】
2004260587.tif 000005
【図４】
2004260587.tif 000006
【図５】
2004260587.tif 000007
【図６】
2004260587.tif 000008
【図７】
2004260587.tif 000009
【図８】
2004260587.tif 000010
【図９】
2004260587.tif 000011