(57)【要約】【課題】双ループアンテナの広帯域性を維持しつつ、単位面積辺りの利得を向上させること。【解決手段】それぞれ２Ｎ（Ｎは自然数）個のループを形成する複数のループアンテナ素子ＬＰ１〜ＬＰ４を有したアンテナユニット１０であって、各ループアンテナ素子ＬＰ１〜ＬＰ４のループに対応して設けられた無給電の導波素子ＬＰ１１〜ＬＰ１４と、ループアンテナ素子ＬＰ１〜ＬＰ４と導波素子ＬＰ１１〜Ｌｐ１４との間の位置関係を保持し、誘電体材料から形成された保持部材７とを備える。【選択図】　　　　図１
2004096323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ２Ｎ（Ｎは自然数）個のループを形成する複数のループアンテナ素子を有したアンテナユニットにおいて、
各ループアンテナ素子のループに対応して設けられた無給電の導波素子と、
前記ループアンテナ素子と前記導波素子との間の位置関係を保持し、誘電体材料から形成された保持部材と、
を備えたことを特徴とするアンテナユニット。
【請求項２】
反射板をさらに備え、
前記ループアンテナ素子および前記導波素子は、前記反射板上に所定の距離を置いて配置されることを特徴とする請求項１に記載のアンテナユニット。
【請求項３】
それぞれ２Ｎ（Ｎは自然数）個のループを形成する複数のループアンテナ素子と、
各ループアンテナ素子のループに対応して設けられた無給電の導波素子と、
前記ループアンテナ素子と前記導波素子との間の位置関係を保持し、誘電体材料から形成された保持部材と、
前記ループアンテナ素子および前記導波素子に対して所定の距離を置いて配置される反射板と、
を備えた複数のアンテナユニットを円環状に均等に配列し、各アンテナユニットから放射される電波を合成して略無指向放射パターンを得ることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載のアンテナユニットまたは請求項３に記載のアンテナ装置を、所定の地上高に設置したことを特徴とする放送塔。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＵＨＦ帯で広帯域特性を有する２Ｎ（Ｎは自然数）個のループを形成するループアンテナ素子自体の広帯域特性を維持しつつ、設置場所を広げずに利得を向上させることができるアンテナユニット、アンテナ装置および放送塔に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近い将来、地上波ディジタル放送がＵＨＦ帯において開始される。現在のアナログ放送におけるＵＨＦ帯の送信アンテナは、双ループアンテナが多用され、各周波数に合わせて設計されている。ＵＨＦ帯のディジタル化は、アナログ放送と違い同じ時間軸上でネットワークの整備が進められていると考えられる。このため、サテライト局では、各社共同でアンテナシステムを建設する傾向がある。したがって、アンテナコストを下げるためには、複数のチャネルをカバーできる広帯域アンテナが有効である。一方、このディジタル放送開始前の過渡期におけるアナログ／アナログ変換を考えると、広帯域アンテナは必須のものと考える。
【０００３】
図１７は、従来の双ループアンテナの平面図であり、図１８は、従来の双ループアンテナの右側面図である。双ループアンテナ１００は、長手方向に沿う両縁部を略４５°に折り曲げて、主面を形成した平板状の反射器１０６上に、その周長が送信周波数の略波長λとなる円弧状のループアンテナ素子１０１，１０２およびループアンテナ素子１０３，１０４を有した双ループアンテナを、この主面に垂直な方向に、単一指向性を持たせて送信する。
【０００４】
この双ループアンテナは、広帯域特性を有するが、双ループアンテナ素子１０１，１０２および双ループアンテナ素子１０３，１０４は、平行線路であり、給電線側は、特性インピーダンスが５０Ωあるいは７５Ωの同軸線路が用いられるため、双ループアンテナ素子１０１〜１０４と給電線１０８との間にバラン（ｂａｌａｎｃｅ−ｕｎｂａｌａｎｃｅ変換回路：ｂａｌｕｎ）回路が設けられる。
【０００５】
また、双ループアンテナ素子１０１〜１０４と給電線１０８とのインピーダンス整合をとるために、双ループアンテナ素子１０１〜１０４と給電線１０８との間にインピーダンス整合回路が設けられる。
【０００６】
これらのバラン回路やインピーダンス整合回路は、回路１０５として、双ループアンテナ素子１０１〜１０４と給電線１０８との間に設けられる。ここで、インピーダンス整合回路は、内部導体の径を変えることで、長さを１／４λに変換するインピーダンス整合を行っている。なお、インピーダンス整合回路としては、その他トラップなどのスタブを挿入するものが多い。
【０００７】
しかし、このインピーダンス整合回路では、中心周波数において完全に整合するが、他の周波数に対しては整合せず、リターンロスが大きくなるという問題点があった。この場合、複数のインピーダンス整合回路を、たとえば３個ぐらい用いて、徐々にインピーダンスを変換すれば、その周波数特性は小さくなり、広帯域化を図ることができるが、給電部がいきおい長くなるという問題点を生じることになる。
【０００８】
そこで、図１９に示すように、給電線を２分岐し、２つのループアンテナ素子からなる２Ｌアンテナ素子１，２に対して、給電線を直接結合するアンテナユニット２００がある。このアンテナユニット２００では、給電線とアンテナ素子とを直接結合しているので、大きなインピーダンス整合を行わずとも、広帯域性が維持できる。すなわち、２Ｌアンテナ素子１，２のインピーダンスは約１００Ωであり、５０Ωの同軸ケーブルを２分岐した同軸管３のインピーダンスはそれぞれ約１００Ωであるため、インピーダンス整合回路は必要ない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１９に示したアンテナユニットは、２Ｌアンテナ素子を２つ用い、簡易な構成でループを４つにしているため、利得が増大することになるが、この利得の増大に伴って、アンテナの設置面積が大きくなるという問題点があった。さらに、アンテナの設置面積が大きくなると、放送塔などの建物自体も大きくせざるを得ないという問題点もある。
【００１０】
この発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、双ループアンテナの広帯域性を維持しつつ、単位面積辺りの利得を向上させることができるアンテナユニット、アンテナ装置および放送塔を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１にかかるアンテナユニットは、それぞれ２Ｎ（Ｎは自然数）個のループを形成する複数のループアンテナ素子を有したアンテナユニットにおいて、各ループアンテナ素子のループに対応して設けられた無給電の導波素子と、前記ループアンテナ素子と前記導波素子との間の位置関係を保持し、誘電体材料から形成された保持部材とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
この請求項１の発明によれば、各ループアンテナ素子のループに対応して設けられた無給電の導波素子が、前記ループアンテナ素子との間の位置関係を保持して設けられ、この導波素子によってアンテナの指向性が鋭くなり、アンテナの主ビーム方向における利得を増大させることができる。
【００１３】
また、請求項２にかかるアンテナユニットは、上記の発明において、反射板をさらに備え、前記ループアンテナ素子および前記導波素子は、前記反射板上に所定の距離を置いて配置されることを特徴とする。
【００１４】
この請求項２の発明によれば、さらに備えた反射板によって、前記ループアンテナ素子および前記導波素子は、前記反射板上に所定の距離を置いて配置され、この反射板によっても利得を向上させることができる。
【００１５】
また、請求項３にかかるアンテナ装置は、それぞれ２Ｎ（Ｎは自然数）個のループを形成する複数のループアンテナ素子と、各ループアンテナ素子のループに対応して設けられた無給電の導波素子と、前記ループアンテナ素子と前記導波素子との間の位置関係を保持し、誘電体材料から形成された保持部材と、前記ループアンテナ素子および前記導波素子に対して所定の距離を置いて配置される反射板とを備えた複数のアンテナユニットを円環状に均等に配列し、各アンテナユニットから放射される電波を合成して略無指向放射パターンを得ることを特徴とする。
【００１６】
この請求項３の発明によれば、導波素子によって少ないアンテナ配置面積で高い利得を得ることができるとともに、複数のアンテナユニットが円環状に均等に配列されるので、各アンテナユニットから放射される電波を合成した略無指向放射パターンを得ることができる。
【００１７】
また、請求項４にかかる放送塔は、請求項１または２に記載のアンテナユニットまたは請求項３に記載のアンテナ装置を、所定の地上高に設置したことを特徴とする。
【００１８】
この請求項４の発明によれば、請求項１または２に記載のアンテナユニットまたは請求項３に記載のアンテナ装置を、所定の地上高に設置して、広帯域性を維持しつつ、少ないアンテナ設置面積で高い利得を得ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、この発明にかかるアンテナユニット、アンテナ装置および放送塔の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１であるアンテナユニットの概要構成を示す模式図である。図１において、このアンテナユニット１０は、２Ｌアンテナ素子１，２を有し、２Ｌアンテナ素子１は、２つのループアンテナ素子ＬＰ１，ＬＰ２を有し、各ループアンテナ素子ＬＰ１，ＬＰ２の上部にはさらに、各ループアンテナ素子ＬＰ１，ＬＰ２と同じ形状を有した無給電の導波素子ＬＰ１１，ＬＰ１２が設けられる。また、２Ｌアンテナ素子２は、同様にして、２つのループアンテナ素子ＬＰ３，ＬＰ４を有し、各ループアンテナ素子ＬＰ３，ＬＰ４の上部にはさらに、各ループアンテナ素子ＬＰ３，ＬＰ４と同じ形状を有した無給電の導波素子ＬＰ１３，ＬＰ１４が設けられる。各ループアンテナ素子ＬＰ１〜ＬＰ４および導波素子ＬＰ１１〜ＬＰ１４は、直線上に配置される。なお、各２Ｌアンテナ素子１，２自体のインピーダンスは、略１００Ωである。また、各ループアンテナ素子ＬＰ１〜ＬＰ４および各導波素子ＬＰ１１〜ＬＰ１４の各周長は、送信周波数の波長λに設定される。
【００２１】
各２Ｌアンテナ素子１，２は、各ループアンテナ素子ＬＰ１，ＬＰ２および各ループアンテナ素子ＬＰ３，ＬＰ４の平行線路に給電点をそれぞれ有し、それぞれ特性インピーダンス１００Ωの同軸管３ａ，３ｂが接続される。同軸管３（３ａ，３ｂ）の中央の分岐点Ｄ１には、特性インピーダンス５０Ωの同軸ケーブル４が接続される。そして、同軸ケーブル４および同軸管３を介して各２Ｌアンテナ素子１，２に対して給電される。同軸管３の中点の分岐点Ｄ１によって２分岐された同軸管３ａは、２Ｌアンテナ素子１側に延び、同軸管３ａの内部導体１１ａが平行線路の一方に直接接続される。また、同軸管３の中点の分岐点Ｄ１によって２分岐された同軸管３ｂは、２Ｌアンテナ素子２側に延び、同軸管３ｂの内部導体１１ｂが平行線路の一方に直接接続される。なお、同軸管３ａ，３ｂの外部導体は、図２，３に示す反射板５を介して各２Ｌアンテナ素子１，２のアンテナ端部に接続される。
【００２２】
なお、同軸ケーブル４には、同軸管３ａ，３ｂが２分岐して接続され、並列となった同軸管３ａ，３ｂの合成インピーダンスを考慮すると、１００Ωの特性インピーダンスをもつ同軸管３ａ，３ｂと同軸ケーブル４とは、単純にインピーダンス整合する。また、各２Ｌアンテナ素子１，２は、インピーダンスが略１００Ωであるため、特性インピーダンスが１００Ωの各同軸管３ａ，３ｂとも、容易にインピーダンス整合する。したがって、インピーダンス整合回路を設ける必要がない。また、複雑なインピーダンス調整も必要ない。
【００２３】
また、導波素子ＬＰ１１〜ＬＰ１４は、各ループアンテナ素子ＬＰ１〜ＬＰ４の輻射に対応した共振状態を形成し、各ループアンテナ素子ＬＰ１〜ＬＰ４自体が有するアンテナ指向性を主ビーム方向に鋭くし、主ビーム方向における利得を増大させている。
【００２４】
ここで、図２〜図４を参照して、アンテナユニット１０の構成について説明する。図２は、アンテナユニット１０の構成を示す正面図であり、図３は、アンテナユニット１０の構成を示す右側面図であり、図４は、アンテナユニット１０のＡ−Ａ線断面図である。
【００２５】
図２および図３において、２Ｌアンテナ素子１，２は、長手方向に沿う両縁部を略４５°に折り曲げて、主面を形成した平板状の反射板５上に、略波長λとなる円弧状のループアンテナ素子を有した双ループアンテナである。２Ｌアンテナ素子１は、素子１ａ，１ｂが対向配置することによって形成され、２Ｌアンテナ素子２は、素子２ａ，２ｂが対向配置することによって形成される。また、導波素子ＬＰ１１〜ＬＰ１４は、それぞれ素子２１ａ，２１ｂ、２２ａ，２２ｂ、２３ａ，２３ｂ、２４ａ，２４ｂが対向配置されることによって形成される。２Ｌアンテナ素子１，２のループアンテナ素子ＬＰ１〜ＬＰ４は、反射板５の面に対して高さＬ３ａの位置に平行に設置される。導波素子ＬＰ１１〜ＬＰ１４は、各ループアンテナ素子ＬＰ１〜ＬＰ４との間を保持部材７によって平行関係を維持しつつ保持される。この導波素子ＬＰ１１〜ＬＰ１４は、各ループアンテナ素子ＬＰ１〜ＬＰ４に対して高さＬ３ｂが保持される。各Ｌ３ａ，Ｌ３ｂは、たとえばλ／４に設定される。なお、各ループ間距離は「Ｌ１」であり、各２Ｌアンテナ素子１，２間距離は「Ｌ２」であり、所望の位置関係が設定される。
【００２６】
保持部材７は、たとえばＦＲＰなどの誘電体材料によって形成され、それぞれループアンテナ素子ＬＰ１〜ＬＰ４と導波素子ＬＰ１１〜ＬＰ１４との間の４箇所に設けられる。この保持部材７によって、各ループアンテナ素子ＬＰ１〜ＬＰ４と各導波素子ＬＰ１１〜ＬＰ１４との間の高さＬ３ｂが維持され、その位置関係を強固に保持される。
【００２７】
同軸管３は、断面が矩形であり、各一端の内部導体１１ａ，１１ｂが各２Ｌアンテナ素子１，２の中央の平行線路の一方に直接接続される。同軸管３は、反射板５の裏面を通り、中央部において、同軸ケーブル４に接続される。なお、上述したように、同軸管３は、特性インピーダンスが１００Ωに設定されている。また、同軸管３は、反射板５の表面に配設するようにしてもよい。この場合、反射板５の裏面に凸部が形成されず、アンテナユニットの取り付けを容易かつ堅固に行うことができる。
【００２８】
図４において、内部導体１１ａは、２Ｌアンテナ素子１の中央部分の平行線路間を通り、その先端とアンテナエレメント１ａとの間は、導通部材１ｃによってＬ字型に橋渡され、導通される。一方、外部導体は、他方のアンテナエレメント１ｂに接続される。なお、内部導体１１ａには、リング部材１１ｃが環装され、２Ｌアンテナ素子１と同軸管３とのインピーダンス調整が行われる。なお、各ループアンテナ素子ＬＰ１〜ＬＰ４および各導波素子ＬＰ１１〜ＬＰ１４は、断面形状が矩形の角柱であるが、円柱であってもよい。角柱で形成する場合、円柱素子に比して加工しやすいという利点がある。
【００２９】
また、上述した各ループ間距離「Ｌ１」、各２Ｌアンテナ素子１，２間距離「Ｌ２」、反射板５に対する各２Ｌアンテナ素子１，２の高さ「Ｌ３ａ」、各２Ｌアンテナ素子１，２に対する導波素子ＬＰ１１〜ＬＰ１４の高さ「Ｌ３ｂ」などは、さらに調整することによって、放射パターン、利得などをさらに向上させることができる。さらに、上述した同軸ケーブル４の特性インピーダンスは５０Ωであったが、給電線としての同軸ケーブルの特性インピーダンスが７５Ωである場合には、７５Ω→５０Ω変換を行えばよい。
【００３０】
ここで、図５を参照して、保持部材の詳細構成について説明する。図５は、保持部材の断面構造を示すＢ−Ｂ線断面図である。図５に示すように、保持部材７は、両端部がコの字型形状を有し、素子２ａ，２４ａが把持される。素子２ａ，２４ａへの取り付け時には、コの字の開放端側から素子２ａ，２４ａに押圧することによって把持状態になる。これによって、素子２ａを含むループアンテナ素子ＬＰ１〜ＬＰ４と素子２４ａを含む導波素子ＬＰ１１〜ＬＰ１４とが所定の間隔を保持する。
【００３１】
図６は、保持部材７の変形例を示す図である。保持部材７は、素子２ａ，２４ａの横方向から押圧して保持状態を維持するようにしていたが、図６に示すように、素子２ａ，２４ａの内側から押圧して保持状態を維持する形状をもつ保持部材７Ａとしてもよい。
【００３２】
また、図７は、保持部材７の他の変形例を示す図である。図７に示した保持部材７Ｂは、保持部材７と同じように、素子２ａ，２４ａの横方向から押圧するが、さらに開放端側をボルト７ａとナット７ｂとで締め付けるようにして固定してもよい。もちろん、ボルト７ａとナット７ｂとは、いずれもＦＲＰなどの誘電体材料によって形成されている。
【００３３】
さらに、図８に示すように、導波素子ＬＰ１１，ＬＰ１２間および導波素子ＬＰ１３，ＬＰ１４間を、それぞれ繋ぐように保持部材８によって固定するようにしてもよい。この保持部材８もＦＲＰなどの誘電体材料によって形成され、断面形状は保持部材７，７Ａ，７Ｂのようにすることができる。
【００３４】
このように導波素子ＬＰ１１〜ＬＰ１４を設けることによって、図９に示すように、導波素子ＬＰ１１〜ＬＰ１４を設けない場合の水平方向のアンテナ指向性Ｌａは、主ビーム方向に鋭くなったパターンを有するアンテナ指向性Ｌｂになり、主ビーム方向の利得は増大する。
【００３５】
なお、上述した導波素子ＬＰ１１〜ＬＰ１４は、ループアンテナ素子ＬＰ１〜ＬＰ４に対して１段の構成であったが、これに限らず、多段構成の導波素子としてもよい。これによって、さらに主ビーム方向の利得が増大する。しかも、この場合におけるアンテナユニット１０の設置面積は、導波素子ＬＰ１１〜ＬＰ１４を設けない場合と同じである。なお、上述した実施の形態１では、すべてのループアンテナ素子ＬＰ１〜ＬＰ４に対応した導波素子ＬＰ１１〜ＬＰ１４を設けたが、これに限らず、一部の導波素子のみを設けるようにしても、利得の向上を図ることができる。
【００３６】
さらに、上述した２Ｌアンテナ素子１，２自体のインピーダンスは略１００Ωであるとしたが、たとえば、２Ｌアンテナ素子１，２自体のインピーダンスが略１５０Ωである場合には、同軸ケーブル４の特性インピーダンスを７５Ωとし、同軸管３の特性インピーダンスを１５０Ωとすればよい。また、同様にして、２Ｌアンテナ素子１，２自体のインピーダンスがたとえば２００Ωである場合には、同軸管３を多段接続すればよい。たとえば、各２Ｌアンテナ素子のインピーダンスが２００Ωである場合、特性インピーダンス５０Ωの同軸ケーブル４に１００Ωの同軸管を２分岐して接続し、さらにこの１００Ωの同軸管に、特性インピーダンスが２００Ωの同軸管を２分岐して、４つの各２Ｌアンテナ素子にそれぞれ直接接続すればよい。
【００３７】
また、図１０に示すように、２Ｌアンテナ素子１，２に対応した１つの２Ｌアンテナ素子２１に同軸ケーブル４を直接接続したアンテナユニットも形成することができる。このような最小限の構成をもった２Ｌアンテナ素子２１を用いることによって、柔軟なアンテナ利得調整を行うことができるとともに、スペースの有効利用も図ることができる。
【００３８】
なお、各アンテナユニットは、レドームを設け、風雨に対する強度を持たせるようにするのが好ましい。
【００３９】
この実施の形態１では、導波素子ＬＰ１１〜ＬＰ１４を設けているので、双ループアンテナの広帯域性を維持しながら、少ないアンテナ設置面積で利得の高いアンテナユニットを実現することができる。
【００４０】
（実施の形態２）
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、２つの２Ｌアンテナ素子１，２をもつアンテナユニットであったが、この実施の形態２では、２つの４Ｌアンテナ素子３１，３２をもつアンテナユニットとしている。
【００４１】
図１１は、この発明の実施の形態２であるアンテナユニットの概要構成を示す模式図である。図１１において、それぞれ導波素子を有する２つの２Ｌアンテナ素子１，２に代えて、それぞれ導波素子を有する２つの４Ｌアンテナ素子３１，３２を設けている。この４Ｌアンテナ素子３１，３２は、それぞれ４つのループアンテナ素子を有し、長手方向に４つのループが形成され、各ループ上には導波素子が設けられる。また、同軸管３に代えて同軸管３３を設けている。この同軸管３３は、同軸管３と同じく、特性インピーダンスが１００Ωである。ただし、４Ｌアンテナ素子３１，３２は、２Ｌアンテナ素子１，２に比してループアンテナ素子を多く有しているため、同軸管３３は、同軸管３に比して長い。なお、同軸管３３は、実施の形態１と同様に、特性インピーダンス５０Ωの同軸ケーブル４に接続され、同軸管３３の内部導体は、それぞれ４Ｌアンテナ素子３１，３２に直接接続される。ここで、４Ｌアンテナ素子３１，３２のインピーダンスは、それぞれ略１００Ωであるため、実施の形態１と同様に、インピーダンス整合回路は不要となり、バラン回路も不要となる。
【００４２】
なお、上述した実施の形態２では、４Ｌアンテナ素子３１，３２について説明したが、これに限らず、それぞれ６つのループアンテナ素子を有する６Ｌアンテナ素子に対しても適用することができる。すなわち、２の倍数のループアンテナ素子を有するものに、適用することができる。
【００４３】
この実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、導波素子を設けているので、双ループアンテナの広帯域性を維持しつつ、利得の高いアンテナユニットを実現することができる。
【００４４】
（実施の形態３）
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。上述した実施の形態１では、各２Ｌアンテナ素子１，２を長手方向に直列に配置したアンテナユニットとしていたが、この実施の形態３では、各２Ｌアンテナ素子１，２に対応する各２Ｌアンテナ素子４１，４２の長手方向に沿って並列に配置したアンテナユニットとしている。
【００４５】
図１２は、この発明の実施の形態３であるアンテナユニットの概要構成を示す模式図である。図１２において、２つの２Ｌアンテナ素子４１，４２は、長手方向に沿って並列に配置される。その他の構造は、実施の形態１と同じである。すなわち、特性インピーダンス５０Ωの同軸ケーブル４から２分岐する特性インピーダンス１００Ωの同軸管４３は、インピーダンスが１００Ωの各２Ｌアンテナ素子４１，４２の一方のアンテナエレメントに直接接続される。
【００４６】
図１３は、この発明の実施の形態３の応用例であるアンテナユニットの概要構成を示す模式図である。図１３において、２つの４Ｌアンテナ素子５１，５２は、長手方向に沿って並列に配置される。その他の構造は、実施の形態１と同じである。すなわち、各４Ｌアンテナ素子５１，５２は、導波素子が設けられ、特性インピーダンス５０Ωの同軸ケーブル４から２分岐する特性インピーダンス１００Ωの同軸管５３は、インピーダンスが１００Ωの各２Ｌアンテナ素子５１，５２の一方のアンテナエレメントに直接接続される。
【００４７】
この実施の形態３によれば、実施の形態１と同様に、ループアンテナの広帯域性を維持しつつ、少ない設置面積で利得の高いアンテナユニットを実現することができる。特に、この実施の形態３によれば、後述するように、水平面における各２Ｌアンテナ素子４１，４２のアンテナ指向性を合成することができ、水平方向におけるアンテナ利得をさらに上げることができるとともに、水平指向性を鋭くすることができる。
【００４８】
（実施の形態４）
つぎに、この発明の実施の形態４について説明する。上述した実施の形態１〜３では、いずれもループアンテナ素子が偶数の場合であったが、この実施の形態４では、奇数のループアンテナ素子を一括給電し、それぞれ導波素子を設けるようにしている。
【００４９】
図１４は、この発明の実施の形態４であるアンテナユニットの概要構成を示す模式図である。図１４において、このアンテナユニットは、それぞれ導波素子をもった３つの２Ｌアンテナ素子６１〜６３を有し、各２Ｌアンテナ素子６１〜６３は、同軸ケーブル４から分岐点Ｄ６１によって同軸管６３ｃ，６３ｄに２分岐し、同軸管６３ｄを２Ｌアンテナ素子６３に直接接続するとともに、同軸管６３ｃをさらに分岐点Ｄ６２によって同軸管６３ａ，６３ｂに２分岐し、各同軸管６３ａ，６３ｂをそれぞれ２Ｌアンテナ素子６１，６２に直接接続される。このような２分岐を繰り返す木構造をもつ給電線を形成することによって複数の２Ｌアンテナ素子を柔軟に一括給電することができる。特に、図１４に示した給電構成において、分岐点Ｄ６１と２Ｌアンテナ素子６３との間の距離を「２Ｌ」とし、分岐点Ｄ６１，Ｄ６２間、分岐点Ｄ６２と各２Ｌアンテナ素子６１，６２間の距離を「Ｌ」とすることによって、各２Ｌアンテナ素子６１〜６３に対する給電を同位相とすることができ、効率的な給電が可能となる。
【００５０】
このような奇数の双ループアンテナを有したアンテナユニットでは、実施の形態１〜３に示したアンテナユニットと同様に、双ループアンテナの広帯域性を維持しつつ、少ない設置面積で高い利得を得ることができるとともに、たとえば図１に示したアンテナユニットを複数設置した場合における余剰領域を簡易な構成でなくすことができる。なお、各２Ｌアンテナ素子６１〜６３に対して分岐点Ｄ６１によって３分岐する場合、分岐点Ｄ６１から２Ｌアンテナ素子６２に対する電気長が、分岐点Ｄ６１から２Ｌアンテナ素子６１，６３に対する電気長に比して短くなってしまう場合、分岐点Ｄ６１から２Ｌアンテナ素子６２への同軸管をフレキシブルなケーブルに置き換え、迂回させる等によって電気長を同じにすればよい。
【００５１】
（実施の形態５）
つぎに、この発明の実施の形態５について説明する。この実施の形態５では、上述した実施の形態１〜４で示したアンテナユニットを用いたアンテナ装置および放送塔を実現している。
【００５２】
図１５は、この発明の実施の形態５であるアンテナ装置を含む放送塔の概要構成を示す図である。図１５において、放送塔は、鉄骨材を組み上げたタワー状の骨格フレーム体７１と、その上端に垂直に設けたポール部７２とを有する。ポール部７２、および骨格フレーム体７１の比較的断面の小さい円筒部７５に、上述したアンテナユニット１０に対応するアンテナユニット７３，７４が取り付けられる。
【００５３】
このアンテナユニット７３，７４の取付は、ポール部７２あるいは円筒部７５の周囲に水平かつ均等に配置することによって実現される。ただし、アンテナユニット７３，７４の取付数は、ポール部７２あるいは円筒部７５の断面の大きさ、すなわち円周の長さによって決定され、水平方向に送信利得の落ち込みのある部分を形成しないように密に配置する。したがって、ポール部７２には、少ないアンテナユニット７３の数で済み、円筒部７５には、比較的多くの個数のアンテナユニット７４が必要となる。
【００５４】
ここで、図１６を参照して、放送塔に設置されるアンテナ装置の一例について説明する。図１６は、ポール部７２に設置されるアンテナ装置の構成を示す図であり、図１６（ａ）は、アンテナ装置の正面図であり、図１６（ｂ）は、Ｃ−Ｃ線断面図である。図１６において、４つのアンテナユニット７３−１〜７３−４は、ポール部７２の周縁であって同一周上に設けられ、各アンテナユニット７３−１〜７３−４は、９０°ずつ均等に配置される。なお、各アンテナユニット７３−１〜７３−４は、図２に示したアンテナユニットである。
【００５５】
これによって、９０°毎、全周に配置した４つのアンテナユニット７３−１〜７３−４であっても、比較的無指向の水平指向性を得ることができる。
【００５６】
なお、各アンテナユニット７３−１〜７３−４は、ポール部の内縁部に配置された給電装置７６によって一括して給電される。なお、ポール部７２の設置されるその他のアンテナ装置および円筒部７５に配置されるアンテナ装置も、給電装置７６によって、一括して給電するようにしてもよい。
【００５７】
また、上述したアンテナ装置は、親局の放送塔に限らず、中継機能をもった子局の放送塔にも適用することができる。この放送塔では、親局の放送塔あるいは上位の子局である放送塔からの電波を受信する受信アンテナ装置と、上述したアンテナ装置である送信アンテナ装置とが設置され、放送塔の下部に受信アンテナ装置が設けられ、放送塔の上部に送信アンテナ装置が設けられ、互いに干渉しないようにしている。
【００５８】
なお、各アンテナユニットは、レドームを設け、風雨に対する強度を持たせるようにするのが好ましい。
【００５９】
この実施の形態５によれば、双ループアンテナの広帯域性を維持しつつ、少ない設置面積で高い利得を得るアンテナユニットを実現できるとともに、円環状にアンテナユニットを配置しているので、比較的無指向の水平指向性を得ることができる。
【００６０】
なお、上述した実施の形態１〜５に示したアンテナユニット、アンテナ装置あるいは放送塔は、送信アンテナとして用いていたが、もちろん、受信アンテナとしても用いることができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、各ループアンテナ素子のループに対応して設けられた無給電の導波素子が、ループアンテナ素子との間の位置関係を保持して設けられ、この導波素子によってアンテナの指向性が鋭くなり、アンテナの主ビーム方向における利得を増大させることができ、双ループアンテナの広帯域性を維持しつつ、少ない設置面積であっても利得の高いアンテナユニット、アンテナ装置および放送塔を実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１であるアンテナユニットの概要構成を示す模式図である。
【図２】図１に示したアンテナユニットの正面図である。
【図３】図１に示したアンテナユニットの右側面図である。
【図４】図２に示したアンテナユニットのＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図２に示したアンテナユニットのＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】保持部材の変形例を示す断面図である。
【図７】保持部材の他の変形例を示す断面図である。
【図８】保持部材の応用例を示す図である。
【図９】図１に示したアンテナユニットの水平指向性を示す図である。
【図１０】図１に示したアンテナユニットの応用例の概要構成を示す模式図である。
【図１１】この発明の実施の形態２であるアンテナユニットの概要構成を示す模式図である。
【図１２】この発明の実施の形態３であるアンテナユニットの概要構成を示す模式図である。
【図１３】この発明の実施の形態３の応用例であるアンテナユニットの概要構成を示す模式図である。
【図１４】この発明の実施の形態４であるアンテナユニットの概要構成を示す模式図である。
【図１５】この発明の実施の形態５であるアンテナ装置を含む放送塔の概要構成を示す図である。
【図１６】図１５に示したアンテナ装置の一例を示す図である。
【図１７】従来のアンテナユニットの構成を示す平面図である。
【図１８】図１７に示したアンテナユニットの構成を示す右側面図である。
【図１９】２Ｌアンテナ素子を２つ直列に配置したアンテナユニットの概要構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１，２，２１，４１，４２，６１〜６３　２Ｌアンテナ素子
３，３ａ，３ｂ，２３，２４，３３，３３ａ，３３ｂ，４３，５３，６３ａ〜６３ｃ　同軸管
４　同軸ケーブル
５　反射板
１０，７３，７３−１〜７３−４，７４　アンテナユニット
１１ａ，１１ｂ　内部導体
１１ｃ　リング部材
３１，３２，５１，５２　４Ｌアンテナ素子
７１　骨格フレーム体
７２　ポール部
７５　円筒部
７６　給電装置
ＬＰ１〜ＬＰ４　ループアンテナ素子
ＬＰ１１〜ＬＰ１４　導波素子
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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