(57)【要約】【課題】ＵＨＦ帯域用双ループアンテナの広帯域化を図る。【解決手段】各ループ部２の内側に無給電素子６を配設し、ループ部２と無給電素子６の共振作用によって広帯域化を図る。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各ループ部の内側に無給電素子を配設し、前記ループ部と無給電素子の共振作用によって広帯域化を図るようにしたことを特徴とするＵＨＦ帯域用双ループアンテナ。
【請求項２】
前記無給電素子を前記各ループ部の中心を通るライン上に位置させたことを特徴とする請求項１に記載のＵＨＦ帯域用双ループアンテナ。
【請求項３】
前記無給電素子が前記ラインを中心として対称な形状を有することを特徴とするＵＨＦ帯域用双ループアンテナ。
【請求項４】
前記無給電素子が金属板からなり、この無給電素子を前記各ループ部が含まれる平面内に位置させたことを特徴とする請求項２または３に記載のＵＨＦ帯域用双ループアンテナ。
【請求項５】
前記無給電素子が円板からなることを特徴とする請求項４に記載のＵＨＦ帯域用双ループアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＴＶ・ＵＨＦ帯送信用アンテナとして広く適用されているＵＨＦ帯域用双ループアンテナの広帯域化に関し、特に、ＴＶ放送のデジタル化に伴って必要になるアナログ／アナログ変更アンテナシステムや、デジタル／アナログ共用アンテナシステムに用いて好適なＵＨＦ広帯域用双ループアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＵＨＦ帯域用双ループアンテナとして、２Ｌ双ループアンテナ、４Ｌ双ループアンテナおよび６Ｌ双ループアンテナが使用されている。
図８（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ従来の２Ｌ双ループアンテナの構成を例示した平面図、正面図および側面図である。
この２Ｌ双ループアンテナは、反射板１と、この反射板１の上方に配設した２つのループ部２と、これらのループ部２を直列接続する平行給電線４とを備え、この平行給電線４の中央部４ａ（以下、給電部という）から励振される。（例えば、非特許文献１参照）。
なお、１波長双ループアンテナにおいて、適用周波数帯域内の中心周波数の波長をλ０とすると、上記ループ部２の直径はほぼλ０／πに設定される。
【０００３】
【非特許文献１】
遠藤  敬二、佐藤  源貞、永井  淳  著「アンテナ工学」総合電子出版社、昭和５５年２月２０日、ｐ．１３８
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記２Ｌ双ループアンテナは、ループ部２が放射部として動作し、平行給電線４がインピーダンスの整合回路として動作するので、このループ部２および平行給電線４がその入力インピーダンスの周波数特性を決定する要素になる。この２Ｌ双ループアンテナは、上記入力インピーダンスＺ０を用いて等価的に図９のように示される。そして、上記入力インピーダンスＺ０は、下式によって与えられる。
Ｚ０＝ｒ＋ｊＡ［（ｆ／ｆ０）−（ｆ０／ｆ）］・・・（１）
ここで、ｒ：  抵抗
ｆ：信号源５の出力周波数
ｆ０：  共振周波数（設計周波数）
Ｌ：２Ｌ双ループアンテナの電気的特性で決定される定数
【０００５】
上記共振周波数ｆ０は、例えば５５０ＭＨｚに設定される。図１０から明らかなように、上記２Ｌ双ループアンテナは入力インピーダンスＺ０の周波数偏差が大きく、このため、例えば、Ｖ．Ｓ．Ｗ．Ｒ．（定在波比）１．０５が確保されるＵＨＦ帯比帯域が１０％程度に制限される。なお、図１０において、Ｚｋは、Ｖ．Ｓ．Ｗ．Ｒ．１．０５以下が保証される上限入力インピーダンス値である。このような比帯域の狭いアンテナでは、広帯域に亘ってチャンネルの共用を行うことが困難である。
【０００６】
本発明は、このような状況に鑑み、広帯域にチャンネルの共用を行うことが可能な、つまり、ＴＶ放送のデジタル化に対応し得るＵＨＦ帯域用双ループアンテナを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るＵＨＦ広帯域用双ループアンテナは、各ループ部の内側に無給電素子を配設し、前記ループ部と無給電素子の共振作用によって広帯域化を図るようにしている。
このＵＨＦ帯域用双ループアンテナによれば、上記無給電素子の共振作用によって入力インピーダンスの周波数偏差が抑制され、その結果、帯域の拡大が図られる。
【０００８】
前記無給電素子は、前記各ループ部の中心を通るライン上に位置させることが望ましい。また、前記無給電素子は、前記ラインを中心として対称な形状を有することが望ましい。
好ましい実施の形態では、前記無給電素子として金属板、例えば金属円板を使用し、この無給電素子を前記各ループ部が含まれる平面内に位置させるようにしている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態に係る２Ｌ構成のＵＨＦ広帯域用双ループアンテナを示している。なお、この図１においては、図８に示した従来の双ループアンテナの構成要素と共通する要素に対して同一の符号を付してある。また、この図１では、反射板等の周辺要素を省略して要部のみを示してある。
【００１０】
この実施の形態に係る双ループアンテナは、各ループ部２の内部にそれぞれ金属製の円板からなる無給電素子６を配設してある。個々の無給電素子６は、各ループ部２の中心を通るライン７上に位置するように、かつ、給電部４ａを中心として対称に位置するように設けられている。なお、無給電素子６は、非金属材料（例えば、ＦＲＰ等の樹脂）からなる図示していない支持手段によってループ部２等に支持される。
上記無給電素子６として円以外の形状（例えば、楕円形状や多角形状等）を有した金属板を使用しても良い。しかし、できれば、上記ライン７を対称軸として左右対称な形状を呈し得るものが望ましい。もちろん、無給電素子６として、例えば、円柱状、多角柱状等の金属ブロックを使用することも可能である。
上記無給電素子６は、双方のループ部２を含む平面内に位置させることが望ましいが、該平面から外れた位置に変位していてもよい。
【００１１】
この実施の形態に係る双ループアンテナは、前述した従来の２Ｌ双ループアンテナに上記無給電素子６を付加した構成を有するので、等価的に図２に示すように表される。すなわち、このアンテナの入力インピーダンスは、平行給電線４とループ部２に基づく入力インピーダンスＺ０と、平行給電線４と無給電素子６に基づく入力インピーダンスＺ１とを並列接続したものになる。
【００１２】
上記入力インピーダンスＺ０，Ｚ１を合成したインピーダンスは、例えば、図３に示すような周波数特性を示す。この周波数特性において、ｆ０はループ部２に基づく共振周波数であり、ｆ１（＞ｆ０）は無給電素子６に基づく共振周波数である。このように、この実施の形態に係るアンテナは、周波数ｆ０と周波数ｆ１に同調する複同調回路を構成する。
【００１３】
上記共振周波数ｆ１は、無給電素子６の大きさ（円板の場合には、その径Ｄ）や給電部４ａからの該無給電素子６の距離Ｘによって変化させることができるので、上記大きさおよび／または上記距離Ｘを調整することによって設定することができる。
【００１４】
この実施の形態に係るアンテナでは、図３に例示したように、周波数ｆ０と周波数ｆ１との間における入力インピーダンスのピーク値がＶ．Ｓ．Ｗ．Ｒ．１．０５を確保し得る値Ｚｋになるように共振周波数ｆ１を設定してあるので、入力インピーダンスの周波数偏差が抑制されて、適用帯域が拡大される。
すなわち、無給電素子６を設けない場合には、図１０に示したように、Ｖ．Ｓ．Ｗ．Ｒ．１．０５を確保し得る周波数帯域がｆａ〜ｆｂである。これに対して、無給電素子６を用いて図３に示す入力インピーダンス特性を持たせたこの実施の形態の双ループアンテナによれば、Ｖ．Ｓ．Ｗ．Ｒ．１．０５を確保し得る周波数帯域をｆａ〜ｆｃに拡大することができる。
【００１５】
図４において、実線曲線はこの実施の形態に係るアンテナのＶ．Ｓ．Ｗ．Ｒ．特性の実測例を示している。この特性に示すように、この実施の形態に係るアンテナによれば、Ｖ．Ｓ．Ｗ．Ｒ．が１．０５以下という条件下で比帯域２５％を確保すること、つまり、広帯域化を図ることが可能である。
Ｖ．Ｓ．Ｗ．Ｒ．が１．１５以下で良いという条件下では、図５に実線で示すようなＶ．Ｓ．Ｗ．Ｒ．特性を実現することが可能である。このＶ．Ｓ．Ｗ．Ｒ．特性は、ＵＨＦの全帯域でＶ．Ｓ．Ｗ．Ｒ．１．１５の確保が可能であることを示している。中継局等に適用するＵＨＦ帯双ループアンテナでは、Ｖ．Ｓ．Ｗ．Ｒ．が１．１５以下でも実用上充分である。
なお、図４および図５における点線曲線は、それぞれ無給電素子６を設けない場合のＶ．Ｓ．Ｗ．Ｒ．の実測例を示している。
【００１６】
図６は、図４のＶ．Ｓ．Ｗ．Ｒ．特性を有する２Ｌ双ループアンテナの４７０ＭＨｚおよび６２０ＭＨｚについての水平面指向性の実測結果をそれぞれ実線および点線で示したものである。また図７は、同アンテナの４７０ＭＨｚおよび６２０ＭＨｚについての垂直面指向性の実測結果をそれぞれ実線および点線で示している。
これらの実測結果から、同アンテナが周波数帯域４７０ＭＨｚ〜６２０ＭＨｚにおいて偏差の少ない良好な水平面指向性および垂直面指向性を有することを確認することができた。もちろん、図５のＶ．Ｓ．Ｗ．Ｒ．特性を有する２Ｌ双ループアンテナもほぼ同様の良好な水平面指向性および垂直面指向性を得ることができる。
【００１７】
なお、上記２Ｌ構成の双ループアンテナを２個配列することによって４Ｌ双ループアンテナを構成することができ、また、上記２Ｌ構成の双ループアンテナを３個配列することによって６Ｌ双ループアンテナを構成することができる。
もちろん、無給電素子６を用いて広帯域化を図るという本発明の技術は、４個のループ部を平行給電線で直列接続した構成の４Ｌ双ループアンテナ、あるいは、６個のループ部を平行給電線で直列接続した構成の６Ｌ双ループアンテナにも適用可能である。この場合も、上記無給電素子は、各ループ部内にそれぞれ位置される。すなわち、個々の無給電素子は、各ループ部の中心を通る直線上であって、かつ給電部を中心とする対称な位置に設けられる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明に係るＵＨＦ帯域用双ループアンテナによれば、各ループ部の内側に無給電素子を配設してあるので、この無給電素子の共振作用により入力インピーダンスの周波数偏差を抑制して、広帯域化を図ることができる。したがって、ＴＶ放送のデジタル化に伴って必要になるアナログ／アナログ変更、デジタル／アナログ共用アンテナシステムに用いるＵＨＦ帯域用双ループアンテナとして好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＵＨＦ帯域用２Ｌ双ループアンテナの要部を概念的に示す平面図である。
【図２】本発明に係るＵＨＦ帯域用２Ｌ双ループアンテナの等価回路図である。
【図３】本発明に係るＵＨＦ帯域用２Ｌ双ループアンテナの入力インピーダンスの周波数特性を例示したグラフである。
【図４】本発明に係るＵＨＦ帯域用２Ｌ双ループアンテナのＶ．Ｓ．Ｗ．Ｒ．特性と、無給電素子を設けていないＵＨＦ帯域用２Ｌ双ループアンテナの同特性の一例をそれぞれ示したグラフである。
【図５】本発明に係るＵＨＦ帯域用２Ｌ双ループアンテナのＶ．Ｓ．Ｗ．Ｒ．特性と、無給電素子を設けていないＵＨＦ帯域用２Ｌ双ループアンテナの同特性の他の例をそれぞれ示したグラフである。
【図６】本発明に係るＵＨＦ帯域用２Ｌ双ループアンテナの水平面指向性を例示したグラフである。
【図７】本発明に係るＵＨＦ帯域用２Ｌ双ループアンテナの垂直面指向性を例示したグラフである。
【図８】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ従来のＵＨＦ帯域用２Ｌ双ループアンテナの構成を例示した平面図、正面図および側面図である。
【図９】図８の２Ｌ双ループアンテナの等価回路図である。
【図１０】図８に示す２Ｌ双ループアンテナの入力インピーダンスの周波数特性を例示したグラフである。
【符号の説明】
１  反射板
２  ループ部
４  給電線
４ａ  給電部
６  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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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