(57)【要約】【課題】アンテナ間の干渉を防止して広帯域で良好な水平面無指向性が得られると共に低コストな多系統アンテナを提供する。【解決手段】鉄塔の上部側面に多系統例えば２系統のアンテナユニット３ａ〜３ｄ、４ａ〜４ｄを略円筒状又は略正多角形状に等角度または等間隔で配置し、設定周波数を同じにする。第１系統のアンテナユニット３ａ〜３ｄは、常時使用の系統であり、第２系統のアンテナユニット４ａ〜４ｄは非常用の系統である。第１系統のアンテナユニット３ａ〜３ｄの放射素子７ａ、７ｂは同相給電で、アンテナユニット３ａ〜３ｄも同相給電である。第２系統のアンテナユニット４ａ〜４ｄは、放射素子９ａ、９ｂ毎に位相差給電を行ない、給電位相差ｘ°を「ｘ°＝（３６０°×Ａ）／（Ｎ×ｎ）」の式に基づいて設定する。上記Ａは整数、Ｎは１系統でのアンテナ面数、ｎは１アンテナ当りの放射素子列数である。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数系統のアンテナを同一高さで略円筒状又は略多角形状に交互に等角度又は等間隔で配置し、前記各系統のアンテナを合成して水平面無指向性とし、１系統は同相給電、他系統は放射素子毎に位相差給電を行なうことを特徴とする多系統アンテナ。
【請求項２】
前記１系統のアンテナと他系統のアンテナは、同一周波数に設定したことを特徴とする請求項１記載の多系統アンテナ。
【請求項３】
前記１系統のアンテナと他系統のアンテナは、異なる周波数に設定したことを特徴とする請求項１記載の多系統アンテナ。
【請求項４】
放射素子毎に位相差給電する系統のアンテナにおける放射素子の給電位相差を、（３６０×Ａ）／（Ｎ×ｎ）（但し、Ａは整数、Ｎはアンテナ面数、ｎはアンテナ１面当りの放射素子列数）としたことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の多系統アンテナ。
【請求項５】
給電位相が１８０°〜３６０°の整数倍になる放射素子は、給電点における信号の符号「＋」、「−」を対向して位置する放射素子と逆に設定したことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の多系統アンテナ。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れかに記載の多系統アンテナを多段に設置したことを特徴とする多系統アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信、放送等に用いられる複数のアンテナユニットからなる水平面無指向性の多系統アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
通信やテレビ放送等で用いられる水平面無指向性の送受信アンテナは、通常鉄塔またはコンクリート柱に取り付けられる。この場合、アンテナスペースの有効活用または同一送受信高を確保するために、２系統の同一周波数または異なる周波数の複数のアンテナを鉄塔やコンクリート柱に取り付けることが必要になる。
【０００３】
鉄塔の有効利用を図るテレビ放送用のアンテナ装置としては、従来、鉄塔上部の側面に２系統のアンテナを交互に多面配置して水平面無指向性としたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２２３９４１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように鉄塔上部の側面に２系統のアンテナを交互に多面配置する場合、２系統のアンテナを同一周波数に設定し、１系統を常時使用し、他の系統を非常時に使用する場合が考えられるが、２系統のアンテナを同一周波数に設定すると、隣接のアンテナとの干渉により電波の回り込みが発生し、良好な無指向性とすることができないという問題があった。
【０００６】
また、各系統のアンテナに異なる周波数を設定する場合においても、上記の場合と同様に隣接のアンテナとの干渉により電波の回り込みが発生し、良好な無指向性とすることができないという問題があった。
【０００７】
従来、上記系統の異なるアンテナ間の干渉を防ぐ方法として、各系統のアンテナに位相差給電することが行なわれているが、この場合にはアンテナの放射素子間での干渉が発生する。このような放射素子間での干渉を防ぐために、各アンテナの放射素子に対して位相差給電を行なうことが考えられるが、この場合には給電系が複雑になり、コストが高くなるという問題がある。
【０００８】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、複数系統のアンテナを交互に多面配置する場合においても、アンテナ間の干渉を防止して広帯域で良好な水平面無指向性が得られると共に低コストな多系統アンテナを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る多系統アンテナは、複数系統のアンテナを同一高さで略円筒状又は略多角形状に交互に等角度又は等間隔で配置し、前記各系統のアンテナを合成して水平面無指向性とし、１系統は同相給電、他系統は放射素子毎に位相差給電を行なうことを特徴とする。
【００１０】
上記のように多系統アンテナにおいて、１系統は同相給電、他系統は放射素子毎に位相差給電を行なうことにより、放射素子間の干渉を低減し、電波の回り込みを防止して良好な水平面無指向性とすることができる。また、１系統のアンテナユニットに対して同相給電を行なうことにより、その給電系統を簡易化でき、低コストを実現することができる。そして、他系統のアンテナに対して放射素子毎に位相差給電を行なうことで、より広帯域で良好な水平面無指向性を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る水平面無指向性の多系統アンテナを鉄塔に装着した状態を示す正面図、図２は上記多系統アンテナの構成例を示す平面図である。
【００１２】
上記図１は鉄塔１の上部側面に多系統のアンテナ２ａ〜２ｃを同軸に３段配置した場合の例を示し、図２は上記アンテナ２ａ〜２ｃとして、第１系統のアンテナユニット３ａ〜３ｄと第２系統のアンテナユニット４ａ〜４ｄを８面配置した場合の構成例を示している。
【００１３】
上記第１系統及び第２系統のアンテナユニット３ａ〜３ｄ、４ａ〜４ｄとしては、例えばパネルアンテナが使用され、その放射素子としては双ループアンテナやダイポールアンテナ等が用いられる。
【００１４】
上記各アンテナ２ａ〜２ｃを構成する２系統のアンテナユニット３ａ〜３ｄ、４ａ〜４ｄは、それぞれ鉄塔１の同一高さ位置において、その周囲に略円筒状又は略正多角形状に配置され、各系統毎にアンテナの多面合成により水平面無指向性となるように設定される。上記２系統のアンテナユニット３ａ〜３ｄ、４ａ〜４ｄは、設定周波数が同じであり、鉄塔１を中心として同一径で交互に等角度θまたは等間隔で配置される。上記第１系統のアンテナユニット３ａ〜３ｄは、常時使用の系統であり、第２系統のアンテナユニット４ａ〜４ｄは、第１系統のアンテナユニット３ａ〜３ｄが故障した場合等に使用される非常用の系統である。
【００１５】
上記第１系統のアンテナユニット３ａ〜３ｄは、図２に示すように反射板６に複数列例えば２列にスタックした放射素子７ａ、７ｂにより構成される。上記放射素子７ａ、７ｂは、同相給電で、アンテナユニット３ａ〜３ｄも同相給電である。また、第２系統のアンテナユニット４ａ〜４ｄは、反射板８に複数列例えば２列にスタックした放射素子９ａ、９ｂにより構成される。
【００１６】
上記第２系統のアンテナユニット４ａ〜４ｄは、放射素子９ａ、９ｂ毎に位相差給電を行なう。すなわち、アンテナユニット４ａ〜４ｄの放射素子９ａ、９ｂ毎の給電位相差ｘ°を次式
ｘ°＝（３６０°×Ａ）／（Ｎ×ｎ）    ・・・（１）
に基づいて設定し、合成処理することで水平面無指向性を実現する。上記（１）式において、Ａは整数、Ｎは１系統でのアンテナ面数、ｎは１アンテナ当りの放射素子列数である。なお、上記Ａの整数は、通常、「１」あるいは「２」程度の値が用いられる。
【００１７】
今、例えば図２において、第２系統のアンテナユニット４ａの放射素子９ａに対する給電位相を「０°」とすると、同ユニットにおける放射素子９ｂの給電位相差は「−ｘ°」、アンテナユニット４ａにおける放射素子９ａの給電位相差は「−２ｘ°」、同ユニットにおける放射素子９ｂの給電位相差は「−３ｘ°」となる。以下、同様に第２系統のアンテナユニット４ａ、４ｂ、…の放射素子９ａ、９ｂに対して順次「ｘ°」の位相差で給電される。上記第２系統のアンテナユニット４ａ、４ｂ、…の放射素子９ａ、９ｂに対する給電位相差は、右回りでも左回りでも効率は同じである。
【００１８】
上記アンテナ２ａ〜２ｃを図２に示したように各系統で４面（Ｎ＝４）のアンテナユニット３ａ〜３ｄ、４ａ〜４ｄにより構成し、各アンテナユニット４ａ〜４ｄをそれぞれ２つの放射素子９ａ、９ｂ（ｎ＝２）によって構成した場合、整数の値Ａを「１」とすると、第２系統のアンテナユニット４ａ〜４ｄの放射素子９ａ、９ｂの給電位相差「ｘ°」は、上記１式から
2004312658.tif 000003
となる。従って、アンテナユニット４ａ〜４ｄの放射素子９ａ、９ｂには、図３に示すように順次４５°の位相差、すなわち、０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０、３１５°で給電する。なお、アンテナユニット３ａ〜３ｄの放射素子７ａ、７ｂには、全て同相で給電する。
【００１９】
また、上記多系統アンテナにおいて、給電位相差が１８０°〜３６０°の整数倍になる放射素子は、放射素子の給電点における信号の符号「＋」、「−」を対向して位置する放射素子と逆に設定しても良い。
図４は、上記図３に示した給電を行なう場合において、給電位相差が１８０°〜３６０°の整数倍になる放射素子、この例ではアンテナユニット４ｃ、４ｄの放射素子９ａ、９ｂの給電点における信号の符号「＋」、「−」を逆に設定した場合について示したものである。すなわち、アンテナユニット４ｃの放射素子９ａはアンテナユニット４ａの放射素子９ａと対向しているので給電位相差を「０°」、アンテナユニット４ｃの放射素子９ｂはアンテナユニット４ａの放射素子９ｂと対向しているので給電位相差を「＋４５°」、アンテナユニット４ｄの放射素子９ａはアンテナユニット４ｂの放射素子９ａと対向しているので給電位相差を「＋９０°」、アンテナユニット４ｄの放射素子９ｂはアンテナユニット４ｂの放射素子９ｂと対向しているので給電位相差を「＋１３５°」に設定する。
【００２０】
放射素子の給電位相差を上記のように設定することにより、例えばアンテナユニット４ｃにおける放射素子９ｂへの給電位相差「＋４５°」は、「−１３５°」の信号を反転（±１８０°）すれば良いので、「−１３５°」の信号を供給する１対の信号線を入れ替えてアンテナユニット４ｃにおける放射素子９ｂの給電端子に接続するだけで目的を達成することができる。従って、給電ケーブルの種別を少なく、あるいは分配器の構造を簡素化することができる。
【００２１】
次に、上記アンテナユニット３ａ〜３ｄ、４ａ〜４ｄとして双ループアンテナによりパネルアンテナ１０を構成した場合の例について図５を参照して説明する。
【００２２】
図５（ａ）に示すパネルアンテナ１０は、反射板１１上に放射素子である双ループアンテナ１２ａ、１２ｂを例えば６個ずつ２列に配列してスタックした場合の例（２列６Ｌ双ループアンテナ）を示したものである。
【００２３】
上記反射板１１の上面及びこの反射板１１上に設けられる２列の双ループアンテナ１２ａ、１２ｂは、防雪カバー１３によって保護されている。また、上記２列の双ループアンテナ１２ａ、１２ｂは、それぞれ中央に設けられた給電部１４ａ、１４ｂから給電されるが、この給電部１４ａ、１４ｂは給電路を介して反射板１１より外部に導出される。そして、上記給電部１４ａ、１４ｂに対して、送信機（図示せず）から出力される送信信号が同相給電あるいは順次「ｘ°」の位相差で給電される。
【００２４】
図５（ｂ）に示すパネルアンテナ１０は、反射板１１上に放射素子である双ループアンテナ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを例えば６個ずつ３列に配列してスタックした場合の例（３列６Ｌ双ループアンテナ）を示したものである。
【００２５】
上記反射板１１の上面及びこの反射板１１上に設けられる３列の双ループアンテナ１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、それぞれ中央に設けられた給電部１４ａ、１４ｂ、１４ｃから同相あるいは順次「ｘ°」の位相差で給電される。その他の構成は、図５（ａ）に示す２列６Ｌ双ループアンテナと同様の構成であるので、詳細な説明は省略する。
【００２６】
上記図５では、パネルアンテナ１０として、双ループアンテナを６個ずつ２列に配列してなる６Ｌ双ループアンテナを用いた場合について示したが、その他、例えば２Ｌ双ループアンテナ（２個のループアンテナ）、あるいは４Ｌ双ループアンテナ（４個のループアンテナ）を用いても上記実施形態と同様に実施し得るである。
【００２７】
上記実施形態では、第１系統のアンテナユニット３ａ〜３ｄに対して同相給電を行なっているので、その給電系統は非常に簡単なものとなり、低コストを実現することができる。また、第１系統のアンテナユニット３ａ〜３ｄに隣接する第２系統のアンテナユニット４ａ〜４ｄでは、放射素子９ａ、９ｂ毎に位相差給電を行なっているので、より広帯域で良好な水平面無指向性を得ることができる。
【００２８】
また、第１系統のアンテナユニット３ａ〜３ｄに対して同相給電を行ない、第２系統のアンテナユニット４ａ〜４ｄに対して位相差給電を行なうことにより、放射素子間の干渉を低減し、電波の回り込みを防止して良好な水平面無指向性とすることができる。また、鉄塔１にアンテナ２ａ、２ｂ…を多段に設けることにより、その合成利得を向上することができる。
【００２９】
なお、上記第１実施形態では、２系統のアンテナユニット３ａ〜３ｄ、４ａ〜４ｄを同一周波数に設定した場合について示したが、第１系統のアンテナユニット３ａ〜３ｄと第２系統のアンテナユニット４ａ〜４ｄとを異なる周波数に設定しても良い。このように異なる周波数に設定した場合には、第１系統のアンテナユニット３ａ〜３ｄと第２系統のアンテナユニット４ａ〜４ｄとを同時に使用することが可能になる。
【００３０】
上記本発明による多系統アンテナは、アナログ信号及びデジタル信号の何れにも対応できるものであり、アナログ信号同士、あるいはデジタル信号同士、更にはアナログ信号とデジタル信号の組み合わせ等、任意の組み合わせが可能である。
【００３１】
また、上記実施形態では、アンテナユニットを３段８面配置して多系統アンテナを構成した場合について示したが、アンテナ段数は任意であり、また、アンテナ面数も任意に設定することができる。
【００３２】
また、上記実施形態では、パネルアンテナ１０の放射素子として、双ループアンテナを用いた場合について示したが、その他、ダイポールアンテナを用いても良い。
【００３３】
更に、上記実施形態では、２系統のアンテナユニットを設けた場合について示したが、３系統以上のアンテナユニットを設ける場合においても、上記実施形態と同様にして実施し得るものである。
【００３４】
また、上記実施形態では、送信用アンテナに実施した場合について示したが、受信用アンテナにおいても同様にして実施し得るものである。
【００３５】
また、上記実施形態では、鉄塔１にアンテナを設置した場合について示したが、その他、例えばコンクリート柱等の支柱にアンテナを設置しても良い。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、多系統アンテナにおいて、１系統は同相給電、他系統は放射素子毎に位相差給電を行なうことにより、放射素子間の干渉を低減し、電波の回り込みを防止して良好な水平面無指向性とすることができる。また、第１系統のアンテナに対しては同相給電を行なっているので、その給電系統は非常に簡単なものとなり、低コストを実現することができる。そして、他系統のアンテナに対しては、放射素子毎に位相差給電を行なっているので、より広帯域で良好な水平面無指向性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る同多系統アンテナを鉄塔に装着した状態を示す正面図。
【図２】同実施形態における多系統アンテナの構成例を示す平面図。
【図３】同実施形態における多系統アンテナに対する給電位相差の設定例を示す図。
【図４】同実施形態における多系統アンテナに対する給電位相差の他の設定例を示す図。
【図５】（ａ）は同実施形態における２列６Ｌ双ループアンテナを用いたパネルアンテナの一部を断面して示す正面図、（ｂ）は３列６Ｌ双ループアンテナを用いたパネルアンテナの一部を断面して示す正面図。
【符号の説明】
１…鉄塔
２ａ〜２ｃ…多段構成のアンテナ
３ａ〜３ｄ…第１系統のアンテナユニット
４ａ〜４ｄ…第２系統のアンテナユニット
６…反射板
７ａ、７ｂ…放射素子
８…反射板
９ａ、９ｂ…放射素子
１０…パネルアンテナ
１１…反射板
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ…双ループアンテナ
１３…防雪カバー
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ…給電部
【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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