(57)【要約】【課題】簡易な構成でヌルを埋めることができるヌルレスアンテナを提供する。【解決手段】複数の単位アンテナを有するヌルレスアンテナであって、前記単位アンテナは、複数の放射素子部１１と、各放射素子部１１の間に配置される給電点１３と、前記給電点１３と放射素子部１１とをつなぐ給電線路１２とを具える。そして、前記単位アンテナ１０における給電点１３から一方の放射素子部までの給電線路長ａと他の放射素子部までの給電線路長ｂとが異なる。各単位アンテナ１０の指向性を非対称にすることで、ヌルの発生を抑制することができる。【選択図】　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単位アンテナを有するヌルレスアンテナであって、
前記単位アンテナは、
２つの放射素子部と、
各放射素子部の間に配置される給電点と、
前記給電点と放射素子部とをつなぐ給電線路とを具え、
前記単位アンテナにおける給電点から一方の放射素子部までの給電線路長と他の放射素子部までの給電線路長とが異なることを特徴とするヌルレスアンテナ。
【請求項２】
前記単位アンテナが双ループアンテナであることを特徴とする請求項１に記載のヌルレスアンテナ。
【請求項３】
前記給電点から一方の放射素子部までの給電線路長と他の放射素子部までの給電線路長との差が０．０１〜０．２λであることを特徴とする請求項１に記載のヌルレスアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電波の放射が極小になるヌルを埋めることのできるヌルレスアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＶＨＦやＵＨＦの送信用アンテナとして、双ループアンテナが用いられている。これは、２つの一波長ループアンテナ（放射素子部）を互いに平行な給電線路で接続し、両放射素子部の中央に位置する給電点から給電線路を介して給電するものである（２Ｌループアンテナ）。
【０００３】
通常、上記双ループアンテナを単位アンテナとし、この単位アンテナを複数、例えば２段に配置してアンテナアレイを構成している。その際、単位アンテナには、給電点から各放射素子部までの給電線路長が同じ長さに設計された双ループアンテナが用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のアンテナアレイでは、単位アンテナ同士のアレイ間隔（各単位アンテナの給電点同士の距離）によっては垂直面内で電波の放射が極小になる角度（ヌル）が発生するという問題があった。
【０００５】
図１１にヌルの発生原理を示す。ここでは、給電点１３から各放射素子部１１までの給電線路１２の長さが同じ長さに設計された双ループアンテナを単位アンテナ１０とし、２つの単位アンテナ１０を鏡像となるように上下に配置したアンテナアレイを例に説明する。また、アンテナからの電界強度の観測方向を斜め下方とする。
【０００６】
同図に示すように、直線上に並べられた単位アンテナから放出される電波は、正面方向以外では行路差を生じる。この行路差がλ／２（λは設計中心周波数の波長）のとき、すなわち電気的な長さでπ（ｒａｄ）になると電波は互いに逆相になり打ち消しあう。つまり、行路差がλ／２のとき観測方向の電界強度はα−α´となるが、その際、両単位アンテナの指向性が同じであれば、α＝α´であるため、観測方向の電界強度は０となる。従来のアンテナにおける水平方向に対する俯角と電界強度との関係を図１２のグラフに示す。このグラフに示すように、俯角が２０°あたりで電界強度が０となってヌルの発生が認められる。
【０００７】
従って、本発明の主目的は、簡易な構成でヌルを埋めることができるヌルレスアンテナを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、単位アンテナの形態に工夫を施して各単位アンテナの指向性を非対称にすることで上記の目的を達成する。
【０００９】
すなわち、本発明ヌルレスアンテナは、複数の単位アンテナを有するヌルレスアンテナであって、前記単位アンテナは、２つの放射素子部と、各放射素子部の間に配置される給電点と、前記給電点と放射素子部とをつなぐ給電線路とを具える。そして、前記単位アンテナにおける給電点から一方の放射素子部までの給電線路長と他の放射素子部までの給電線路長とが異なることを特徴とする。
【００１０】
給電点から一方の放射素子部までの給電線路長と、給電点から他方の放射素子部までの給電線路長とが異なれば、各単位アンテナの指向性を非対称にすることができる。そのため、各単位アンテナの行路差がλ／２における観測方向の電界強度が相殺されることがなく、ヌルの発生を抑制することができる。
【００１１】
ここで用いる単位アンテナは、ダイポールアンテナでもループアンテナでも良いし、その他の形式でも良い。すなわち、棒状の放射素子部を持つダイポールアンテナや、ループ状の放射素子部を持つループアンテナを利用することができる。特に、双ループアンテナを単位アンテナとすることが好適である。
【００１２】
単位アンテナ同士の配列は、例えば、垂直方向に並べて配置することが挙げられる。特に、両単位アンテナを鏡像配置となるように配列することが好適である。
【００１３】
また、給電点から一方の放射素子部までの給電線路長と他の放射素子部までの給電線路長との差が０．０１〜０．２λであることが好適である。ここでのλは設計中心周波数の波長を示している。このような線路長差を設けることで、ヌルの発生を効果的に抑制することができる。
【００１４】
単位アンテナに双ループアンテナを用いる場合、通常、単位アンテナは、反射板上に一定間隔をもって保持される。例えば、給電点を構成する給電トランスを介して単位アンテナの中央部を支持し、単位アンテナの両端部は絶縁体で反射板上に支持する構成が挙げられる。
【００１５】
本発明ヌルレスアンテナの使用周波数帯域は、周波数帯が９０〜１０８，１７０〜２２２ＭＨｚのＶＨＦや周波数帯が４７０〜７７０ＭＨｚのＵＨＦにおける放送・通信用に好適である。もちろん、本発明アンテナの適用範囲が、この周波数帯域に限定されるわけではない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明ヌルレスアンテナの平面図、図２は図１のアンテナを側面方向から見たヌルレス効果の説明図である。
【００１７】
図１に示すように、ヌルレスアンテナ１は、一対の単位アンテナ１０を縦方向に鏡像配置した構成である。この単位アンテナ１０は、ループ状に形成された一対の放射素子部１１と、両放射素子部１１をつなぐ平行直線状の給電線路１２とを有し、この給電線路１２に給電点１３を具えている。
【００１８】
このような単位アンテナ１０は反射板２０上に一定の間隔をもって支持されている（図２）。反射板２０は単位アンテナ１０の出力を放射素子部１１の軸方向の一方に出力するための矩形の金属板である。ここでは反射板２０に鋼板を用いた。
【００１９】
単位アンテナ１０は給電トランス３０および絶縁支持棒４０を介して反射板上に支持されている。すなわち、反射板２０上に棒状の給電トランス３０が設けられ、給電線路１２を支持している。給電トランス３０は平行に配置された一対のパイプの各々に内導体を同軸状に収納した構成である。給電トランス３０の上端部は、一対のパイプをジャンパーで接続している。さらに、単位アンテナ１０の両端部（ループ状の放射素子部１１）は絶縁支持棒４０を介して反射板２０に支持されている。
【００２０】
ここで、給電点１３から一方の放射素子部１１までの給電線路長と、給電点１３から他方の放射素子部１１までの給電線路長とを異なる長さに構成する。
【００２１】
図２に本発明アンテナによるヌルの抑制原理を示す。ここでは、各単位アンテナの出力行路がλ／２の行路差となる斜め下方を観測方向とする。このλは設計中心周波数の波長である。
【００２２】
同図に示すように、直線上に並べられた単位アンテナ１０から放出される電波は、正面方向以外では行路差を生じる。この行路差がλ／２のとき、すなわち電気的な長さでπ（ｒａｄ）になっても、給電点１３を中心とする給電線路１２の長さが非対称であるため各単位アンテナの指向性も非対称となり、電波は互いに打ち消しあうことがない。つまり、行路差がλ／２のとき観測方向の電界強度はα−α´となるが、その際、両単位アンテナの指向性が異なるためα≠α´となり、観測方向の電界強度は０とならず、ヌルが抑制されることになる。
【００２３】
（計算例１）
図３に示すように、２Ｌ双ループアンテナ５０（ループ状放射素子部への給電位相差０．０４λ）２つを同一の反射板２０上に配置し、その垂直面指向性を試算して求めた。ここでのアンテナ５０の条件は次の通りである。
【００２４】
設計中心周波数：６００ＭＨｚ
給電点から一方の放射素子部までの給電線路の長さａ：０．２２λ
給電点から他方の放射素子部までの給電線路の長さｂ：０．１８λ
両単位アンテナの給電点間距離ｄ：１．２λ
両単位アンテナの配置：鏡像配置
【００２５】
以上の条件にて、種々の周波数における俯角（図２のθ）と電界強度との関係を図４〜図８のグラフに示す。
【００２６】
これらのグラフから明らかなように、いずれの周波数においても−２０ｄＢ以上の電界強度が得られており、ヌルの抑制を実現できていることが確認された。
【００２７】
（計算例２）
計算例１で用いたヌルレスアンテナを構成する単位アンテナの各周波数における指向性を試算してみた。その結果を図９のチャートに示す。このチャートから明らかなように、周波数が高い方がメインローブの指向性が鋭く、このような単位アンテナを鏡像配置した場合に、周波数が高いほど指向性の非対称性が強まってヌルレス効果が大きくなることがわかる。
【００２８】
また、比較のため、上記単位アンテナのａ＝ｂ＝０．２λとした場合において周波数とヌルの角度（図１１のθ）との関係を調べてみた。その結果を図１０のグラフに示す。このグラフから明らかなように、周波数が高いほどヌルの角度は小さくなることがわかる。
【００２９】
従って、本発明をテレビ送信アンテナなどへ利用することを想定した場合、θを俯角とすると、周波数が高くなるほどヌルとなる俯角に対応した受信サービスエリアは遠方になり、広い範囲に影響をおよぼすので、ヌルの角度が小さくなるほどヌルレス効果が高いというのは好ましいことである。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明ヌルレスアンテナによれば、給電点から一方の放射素子部への給電線路と、他方の放射素子部への給電線路との長さを異なるように構成することで、各単位アンテナの指向性を非対称として、ヌルを抑制することができる。特に、非常に簡単な構成により効果的にヌルを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明ヌルレスアンテナの平面図である。
【図２】図１のアンテナを側面方向から見たヌルレス効果の説明図である。
【図３】本発明ヌルレスアンテナの平面図である。
【図４】４７０ＭＨｚにおけるヌルの角度と電界強度との関係を示すグラフである。
【図５】５３０ＭＨｚにおけるヌルの角度と電界強度との関係を示すグラフである。
【図６】５９０ＭＨｚにおけるヌルの角度と電界強度との関係を示すグラフである。
【図７】６５０ＭＨｚにおけるヌルの角度と電界強度との関係を示すグラフである。
【図８】７１０ＭＨｚにおけるヌルの角度と電界強度との関係を示すグラフである。
【図９】単位アンテナの指向性を示すチャートである。
【図１０】周波数によるヌルの角度を示すグラフである。
【図１１】ヌルの発生原理を示す説明図である。
【図１２】ヌルの角度と電界強度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１　　ヌルレスアンテナ
１０　　単位アンテナ
１１　　放射素子部
１２　　給電線路
１３　　給電点
２０　　反射板
３０　　給電トランス
４０　　絶縁支持棒
５０　　双ループアンテナ
【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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【図１１】
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【図１２】
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