(57)【要約】      （修正有）【課題】同一周波数を用いて中継する同一周波数中継システムにおいて，受信アンテナと送信アンテナとの間の回り込みによる発振を無くし，前後比の良いアンテナ装置を提供する。【解決手段】誘電体６と，当該誘電体６の一方の面に装着された放射導体部材２と，誘電体６の他方の面に装着された接地導体部材３とからなるマイクロストリップアンテナ１において，上記誘電体６には，上記放射導体部材２を取り囲むように導体壁１０が備えられ，上記マイクロストリップアンテナ１の共振周波数の波長をλとすると，上記導体壁１０は，上記接地導体部材３から波長λの１／５〜１／２の寸法となるように，上記放射導体部材側３に突出させたアンテナ装置１。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体と，当該誘電体の一方の面に装着された放射導体部材と，誘電体の他方の面に装着された接地導体部材とからなるアンテナ装置において，
上記誘電体には，上記放射導体部材を取り囲むように備えられ，上記誘電体の一方の面側に導体壁を突出させたことを特徴としたアンテナ装置。
【請求項２】
前記導体壁は，上記放射導体部材を取り囲むように備えられ，上記接地導体部材から上記放射導体部材側に突出させたことを特徴とした請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
上記アンテナ装置の共振周波数の波長をλとすると，上記導体壁は，上記接地導体部材から波長λの１／５〜１／２の寸法となるように，上記放射導体部材側に突出させるように設けたことを特徴とした請求項１若しくは請求項２のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項４】
放射器と反射器と導波器とからなるアンテナ装置において，
一方を開放した断面が円又は多角形の筒状の導体筒の軸線上に，上記アンテナの導波器側が前記導体筒の開放部側と合致するように，上記アンテナを備えさせたことを特徴としたアンテナ装置。
【請求項５】
衛星からの信号を受信して，当該衛星からの信号を受信不能なエリアを含む特定エリア向けに，上記衛星からの信号と同一の周波数でもって信号を中継するギャップフィラーシステムにおいて，
上記衛星からの信号の受信アンテナと，上記中継用のアンテナは，請求項１乃至請求項４に記載のアンテナ装置を用いたことを特徴とした同一周波数中継システム。
【請求項６】
上記同一周波数中継システムは，
衛星からの信号の受信アンテナと，受信アンテナで受信した信号を増幅する増幅器と，増幅された信号を中継する中継用のアンテナとからなり，
上記受信アンテナの利得をＧ１，増幅器の利得をＧ２，中継用のアンテナの利得をＧ３，受信アンテナと中継用のアンテナとの間の回り込みによる結合量をＧ４とすると，
（Ｇ１＋Ｇ２＋Ｇ３）＞Ｇ４
となるよう構成された請求項５に記載の同一周波数中継システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，アンテナ装置に関し，詳しくは前後比の良い構造を備えたアンテナ装置と，当該アンテナ装置を用いた同一周波数中継システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
衛星を利用して，移動体向けに音声放送を中心とした衛星デジタル音声放送が開始される。衛星からはＳバンド（２．６ＧＨｚ帯）とＫｕバンド（１２ＧＨｚ帯）で同一内容の放送が送信される。これらの衛星放送波の内，衛星放送波を直接受信可能な場所ではＳバンドの放送波を受信するのであるが，都市部におけるビル影やトンネル等の直接受信できないような場所では，ギャップフィラーシステムを用いることでサービスの提供を行う。このギャップフィラーシステムは，上記Ｋｕバンドの信号をビルの屋上等で受信して，当該受信信号をＳバンドに変換して，衛星波からの信号でサービスを得られない地域に再送信するシステムである。
ところが上述のＫｕバンドを受信してＳバンドに変換して再送信するギャップフィラーシステムでは，Ｋｕバンドは信号形式がＴＤＭ（時分割多重）方式であり，Ｓバンドは信号形式がＣＤＭ（符号分割荷重）方式であるので，ギャップフィラーシステムには，ＴＤＭ／ＣＤＭ変換部等が必要となる。
ギャップフィラーシステムは，広範囲の地域をカバーする広域ギャップフィラーと，当該広域ギャップフィラーでカバーできない地域をカバーする狭域ギャップフィラーがあり，何れのギャップフィラーシステムも送信電力の大小にかかわらず，上記ＴＭＤ／ＣＤＭ変換部等を備える必要があった。
このため，上記衛星デジタル音楽放送のシステムを簡単な構成で低コストにすることが望ましい。その為に，広域ギャップフィラーでカバーできない地域に対して，衛星から送信されたＳバンドの信号を直接受信して，当該受信信号を同一周波数のＳバンドで再送信する方法が考えられた。
また，同様に地上波デジタル放送におけるＳＦＮ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）方式においても，親局からの送信波と，中継局からの送信波が，同一周波数で中継するようシステムが構成されている。（例えば，特許文献参照）
【０００３】
【特許文献】
特開２０００−３２４０３３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし，従来の同一周波数で中継する方法は，例えば上述のギャップフィラーシステムのように，衛星からの非常に弱いＳバンドの電波を受信して再送信するためには，きわめて大きな利得を有した増幅器が必要であった。このとき中継用のアンテナからも同一周波数であるＳバンドで信号が送信されることから，この信号が受信アンテナに回り込むことによって，このギャップフィラーシステムが発振するといった問題があった。
これに対して，上述の特許文献のように，中継局の受信用アンテナと送信アンテナをアレーアンテナ系で構成する素子アンテナの，振幅及び位相を調整して回り込みの受信レベルを低減する方法等が考えられたが，複雑な回路構成が必要となり，コスト低減が難しかった。また，調整が必要となるため設置の容易性にも問題があった。
そこで本発明においては，上記従来の技術の問題点を解決するためになされたものであり，
その目的は，前後比の良いアンテナ装置を提供することにある。
他の目的は，マイクロストリップアンテナにおいて前後比の良いアンテナを提供することにある。
他の目的は，棒状アンテナにおいて前後比の良いアンテナシステムを提供することにある。
他の目的は，同一周波数を中継するシステムにおいて，受信アンテナと送信アンテナとの間の回り込みによる発振障害を無くすシステムを提供することにある。
他の目的は，衛星からの信号を受信して，当該信号が直接受信できないビル影等の地域に同一周波数で中継するギャップフィラーシステムにおいて，受信アンテナと送信アンテナとの間の回り込みによる発振障害を無くした同一周波数中継システムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために，請求項１の発明は，誘電体と，当該誘電体の一方の面に装着された放射導体部材と，誘電体の他方の面に装着された接地導体部材とからなるアンテナ装置において，上記誘電体には，上記放射導体部材を取り囲むように備えられ，上記誘電体の一方の面側に導体壁を突出させるよう構成される。
【０００６】
請求項２の発明は，前記導体壁は，上記放射導体部材を取り囲むように備えられ，上記接地導体部材から上記放射導体部材側に突出させるよう構成される。
【０００７】
請求項３の発明は，上記アンテナ装置の共振周波数の波長をλとすると，上記導体壁は，上記接地導体部材から波長λの１／５〜１／２の寸法となるように，上記放射導体部材側に突出させる構成とする。
【０００８】
請求項４の発明は，放射器と反射器と導波器とからなるアンテナにおいて，一方を開放した断面が円又は多角形の筒状の導体筒の軸線上に，上記アンテナの導波器側が前記導体筒の開放部側と合致するように，上記アンテナを備えさせるように構成される。
【０００９】
請求項５の発明は，衛星からの信号を受信して，当該衛星からの信号を受信不能なエリアを含む特定エリア向けに，上記衛星からの信号と同一の周波数でもって信号を中継する同一周波数中継システムにおいて，上記衛星からの信号の受信アンテナと，上記中継用のアンテナは，請求項１乃至請求項４に記載のアンテナ装置を用いて構成される。
【００１０】
請求項６の発明は，上記同一周波数中継システムは，衛星からの信号の受信アンテナと，受信アンテナで受信した信号を増幅する増幅器と，増幅された信号を中継する中継用のアンテナとからなり，  上記受信アンテナの利得をＧ１，増幅器の利得をＧ２，中継用のアンテナの利得をＧ３，受信アンテナと中継用のアンテナとの間の回り込みによる結合量をＧ４とすると，
（Ｇ１＋Ｇ２＋Ｇ３）＞Ｇ４
となるよう構成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に，本発明を具体化した実施形態の例を示し，図面を基に詳細に説明する。
図１は本発明の実施例を示し，図２は図１におけるＡーＡ線断面図を示す。
【００１２】
図１は本発明のアンテナ装置１を示し，この図において，２は放射導体部材であってマイクロストリップアンテナからなる放射素子である。この放射素子２は平面状の接地導体部材３の上方に，誘電体としての空気層６を介して，当該接地導体部材３と平行に設けられている。
４は給電点であり，上記放射素子２に対して，接地導体部材３の裏面側から同軸ケーブル５を介して給電して，上記放射素子２から２．６ＧＨｚ帯の電波を放射するように構成されている。
【００１３】
上記接地導体部材３の四方向の端部には，導体壁１０が上記放射素子２を取り囲むように，上記接地導体部材３の上方に向けて組みつけられている。
この導体壁１０は，本発明のアンテナ装置１の特長とするところで，上記導体壁１０を用いることで，放射素子２から接地導体部材３の裏面側への電界の回り込みをなくすことができ，これによって本発明のアンテナ装置は，指向特性，特に前後比の良いアンテナ装置を実現することが可能となる。
【００１４】
本発明のアンテナ装置１について更に詳細に説明する。この例において放射素子２は金属性材料をプレス成形したものであり，当該放射素子２の略中心点において，上記接地導体部材３と固定手段７で組みつけられている。固定手段７はこの例ではビスやスペーサー等で構成されている。
【００１５】
接地導体部材３は，本発明においてはアンテナ装置１の軽量化と加工費，材料費等のコスト削減のために両面に導体箔を備えたプリント基板を用いて形成されている。
【００１６】
導体壁１０は，上記接地導体部材３の４方向の端面に，上記放射素子２を取り囲むよう，上記接地導体部材の上方に向けて取付けられている。この導体壁１０は，本発明の実施例において，上記接地導体部材３と同じ理由から，当該接地導体部材３と同様にプリント基板を用いて形成されている。
この導体壁１０は一方側を，上記接地導体部材３に固着されている。更にこの導体壁１０は高さｈとすると，接地導体部材３から上方に向けてｈだけ突出するように取付けられ，これによって上述のように上記放射素子２を取り囲むと共に，当該放射素子２より上方に飛び出すように設置されている。
【００１７】
図４は上記に説明したごとく構成されたアンテナ装置において，導体壁１０の高さｈを異ならせたときの前後比の変化を示す実験結果を示している。尚，実験に用いたアンテナ装置は，２．６ＧＨｚ帯の直線偏波であり，放射素子２が５１．６×５１．６ｍｍの大きさで，空気層からなる誘電体の厚みは３ｍｍである。そして導体壁１０の寸法ｈが０ｍｍ（導体壁なし），２０ｍｍ，３０ｍｍ，４０ｍｍのものに対して測定を行った。
この実験結果からも分かるように，導体壁１０がない場合（ｈ＝０ｍｍ）においては，前後比は水平面が１６ｄＢ，垂直面が１４．５ｄＢであるが，導体壁１０を取付けた場合（例えばｈ＝３６．５ｍｍ）においては，水平面，垂直面夫々２４．５ｄＢとなり，この導体壁によって，本発明のアンテナ装置の前後比が８．５〜１０ｄＢ改善されることが確認できた。本実施例では直線偏波で実験したが，円偏波でも同様の効果が得られる。
【００１８】
尚，上述の実施例は，接地導体部材３をプリント基板を用いて構成したが，金属性材料を用いて，プレス成形したものでもよく，これによって，より強度の強いアンテナ装置が提供できる。また，プリント基板と金属性材料を組み合わせて構成しても良い。
また上述の実施例では，放射素子２には金属材料をプレス成形したものを，誘電体として空気層を用いる例を示したが，この実施例の変わりに，両面に導電材を備えた誘電体基板を用いて，一方の側に放射素子２を形成する方法でも良い。この実施例の場合は，上記導体壁１０は，上記誘電体である基板に固着する方法でも良い。
また，導体壁１０は，上記接地導体部材から波長λの１／５〜１／２の寸法となるように説明したが，この寸法に４分の１波長の奇数倍の寸法を加えても良い。
導体壁１０は，プリント基板で構成した例を示したが，金属性材料を用いてプレス成形したものでも良い。更にいえば，上記接地導体部材３と一体に形成しても良いことは言うまでもない。また、導体壁１０は電波吸収体でも良いし，金属性材料と電波吸収体との組み合わせでも良い。
【００１９】
次に本願の第２の実施例について図５にもとづいて説明する。この実施例においては，マイクロストリップアンテナの代わりに棒状アンテナ２０を用いたものである。
例えばこの棒状アンテナは反射器２０ａと放射器２０ｂと導波器２０ｃとからなるアンテナであり，このアンテナには，  一方を開放した断面が円又は多角形の筒状の導体筒の軸線上に，上記アンテナの導波器側が前記導体筒の開放部側と合致するように，上記アンテナを備えさせるように構成されたアンテナ装置である。この筒状体が，上述の導体壁１０と同じ効果を有し，本発明の第２の実施例のアンテナ装置の前後比を改善するのである。
【００２０】
次に本発明のアンテナ装置を用いて行う，同一周波数中継システムについて説明する。
このシステム１００は，衛星１０１からの信号を受信する衛星放送システムである。この実施例のシステムでは，衛星からの信号はＳバンドである２，６ＧＨｚ帯を用い，この信号を直接，移動体１０５や携帯端末において受信して，音楽放送等を受信するものである。
ところが，都市部のビル１０６の影やトンネル等により，電波が直接届かずに，直接受信できない地域において，上記サービスを受けるために，衛星からの信号を見通しの良い場所で受信し，改めて，直接電波がとどかない地域に中継する必要がある。
この中継方式には，広い地域をカバーする広域用と，狭い地域をカバーする狭域用があり，いずれも，上記衛星からＳバンドと放送内容が同じであるが，送信周波数がＫｕバンドで送信された信号を受信して，更にこの信号をＳバンドに変換して，直接受信できない地域に中継する方法があった。しかしながらこのシステムにおいては，変調方式がＫｕバンドはＴＤＭ方式であり，ＳバンドはＣＤＭ方式と変調方式が異なり，中継装置において変換する必要があった。
【００２１】
そこで，例えば狭い地域をカバーする中継方式において，上記衛星からの信号である，Ｓバンドの信号を直接受信して，同一周波数でもって，ビル影等の直接受信できない地域に中継する方法が考えられたが，衛星からのＳバンドの信号は微弱であるために，受信した信号を増幅度の大きい増幅器（例えば１００ｄＢ）を必要とした。ところが中継用のアンテナから出力される信号の周波数が，衛星からの信号と同一であるため，中継装置１０３の受信アンテナ１０２と送信アンテナ１０４との間で，回り込みによる結合を起こして，中継システムが発振する問題があった。
【００２２】
本発明の同一周波数中継システムにおいては，上記実施例で述べた，指向特性の優れた，特に，簡単な構成で，しかも安価に作成できる，前後比の優れたアンテナ装置を送信アンテナと受信アンテナに用いることで，回り込みによる結合量を低減することができ，結果として中継システムの設置場所等の制限がより少なくなると共に，このシステムの発振防止が可能となるのである。
なお，本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく，本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更して実施可能である。
【００２３】
【発明の効果】
以上詳述したように，請求項１の発明によれば，誘電体と，当該誘電体の一方の面に装着された放射導体部材と，誘電体の他方の面に装着された接地導体部材とからなるアンテナ装置において，上記誘電体には，上記放射導体部材を取り囲むように備えられ，上記誘電体の一方の面側に導体壁を突出させるよう構成したので，簡単な取付方法を用いて上記導体壁を取付可能であると共に，この導体壁によって，前後比の優れたアンテナ装置が提供できる。
【００２４】
請求項２の発明は，前記導体壁は，上記放射導体部材を取り囲むように備えられ，上記接地導体部材から上記放射導体部材側に突出させるよう構成したので，例えば導体壁を接地導体部材と一体に形成できるので，組立ての容易性や，部材の使用点数等の点において有用性の高いアンテナ装置が提供できると共に，当該導体壁によって，前後比の優れたアンテナ装置を提供できる。
【００２５】
請求項３の発明は，上記アンテナ装置の共振周波数の波長をλとすると，上記導体壁は，上記放射導体部材の中心点から波長λの略１／２離れた位置で，上記接地導体部材から波長λの１／５〜１／２の寸法となるように，上記放射導体部材側に突出させて構成したので，簡単な構成で，前後比がおよそ１０ｄＢ改善したアンテナ装置が提供できる。
【００２６】
請求項４の発明は，放射器と反射器と導波器とからなるアンテナにおいて，一方を開放した断面が円又は多角形の筒状の導体筒の軸線上に，上記アンテナの導波器側が前記導体筒の開放部側と合致するように，上記棒状アンテナを備えさせたので，棒状においても前後比の優れたアンテナ装置が提供できる。
【００２７】
請求項５の発明は，衛星からの信号を受信して，当該衛星からの信号を受信不能なエリアを含む特定エリア向けに，上記衛星からの信号と同一の周波数でもって信号を中継する同一周波数中継システムにおいて，上記衛星からの信号の受信アンテナと，上記中継用のアンテナは，請求項１乃至請求項４に記載の指向特性の良いアンテナ装置を用いて構成させたので，受信アンテナと送信アンテナとの間の回り込みの結合による発振が防止できると共に，従来のアンテナを使用する場合と比べて，設置場所の制限が少なくなるといった有効性の高い同一周波数中継システムが提供できる。
【００２８】
請求項６の発明は，上記同一周波数中継システムは，衛星からの信号の受信アンテナと，受信アンテナで受信した信号を増幅する増幅器と，増幅された信号を中継する中継用のアンテナとからなり，  上記受信アンテナの利得をＧ１，増幅器の利得をＧ２，中継用のアンテナの利得をＧ３，受信アンテナと中継用のアンテナとの間の回り込みによる結合量をＧ４とすると，
（Ｇ１＋Ｇ２＋Ｇ３）＞Ｇ４
となるよう構成させたので，本願のアンテナを用いれば，指向特性，特に前後比が優れているため，回り込みによる結合量に影響する，アンテナ間の取り付け位置に対する余裕ができるため，より使いやすい同一周波数中継システムが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施例のアンテナ装置の斜視図を示す。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図を示す。
【図３】第１の実施例の他の実施例を示す。
【図４】図１に示す実施例において，導体壁の寸法を変化させたときの前後比の特性変化。
【図５】本発明の第２の実施例を示す。
【図６】本発明のアンテナ装置を用いた同一周波数中継システムを示す。
【符号の説明】
１…アンテナ装置，２…放射導体部材（放射素子），３…接地導体部材，４…給電点，５…同軸ケーブル，６…誘電体部材（空気層），７…固定手段，２０…棒状アンテナ，１００…同一周波数中継システム，１０１…衛星，１０２…受信アンテナ，１０３…増幅器，１０４…送信アンテナ，１０５…移動体，１０６…ビル。
【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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