(57)【要約】【課題】水平偏波用広帯域対数周期型ダイポールアンテナの電気的特性を劣化させることなく設置面積の縮小を図る。また、特定周波数帯域の垂直面内指向性の変更を可能にする。【解決手段】長さおよび配列間隔が対数周期的に変化するダイポール素子群をそれぞれ有しかつ互いの使用周波数帯域が異なるように構成された複数のアンテナ部（１，３，５）を備える。各アンテナ部（１，３，５）は、多段状に配置され、かつ、電気的に直列接続されて給電される。【選択図】      図１
2005311489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長さおよび配列間隔が対数周期的に変化するダイポール素子群をそれぞれ有しかつ互いの使用周波数帯域が異なるように構成された複数のアンテナ部を備え、
前記各アンテナ部を多段状に配置するとともに、該各アンテナ部を電気的に直列接続して給電するように構成したことを特徴とする多段式対数周期型ダイポールアンテナ。
【請求項２】
前記アンテナ部の数が２以上であることを特徴とする請求項１に記載の多段式対数周期型ダイポールアンテナ。
【請求項３】
前記各アンテナ部の内の少なくとも１つのアンテナ部の垂直面内指向性が他のアンテナ部の垂直面内指向性と異なるように前記各アンテナ部の地上高を設定したことを特徴とする請求項１または２に記載の多段式対数周期型ダイポールアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線周波数帯域で使用する水平偏波用広帯域アンテナとして好適な多段式対数周期型第ポールアンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図８は、無線周波数帯域で使用する従来の水平偏波用対数周期型ダイポールアンテナの構成例を示している。この対数周期型ダイポールアンテナは、長さと配列間隔が対数周期的に変化するダイポール素子群１００1〜１００kを備えている（例えば、非特許文献１参照）。
ダイポール素子群１００1〜１００kは、それらの両側に設けられた各吊架線１０１によって支持されている。また、ダイポール素子群１００1〜１００kの給電点には、平衡給電電線１０２がそれぞれ接続されている。周知のように、平衡給電電線１０２は、ダイポール素子群１００1〜１００kが位相反転給電されるように接続される。
【非特許文献１】「アンテナ工学」遠藤敬二、佐藤源貞、永井淳  著  昭和５５年２月２０日  総合電子出版社発行  第１０７頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記対数周期型ダイポールアンテナは、広い周波数帯域において優れたインピーダンス特性および輻射特性を有するという利点を持つものの、使用周波数帯域を低周波帯域の方へ拡大するに伴ってより広大な設置面積が必要になるという問題点を有している。
また、この対数周期型ダイポールアンテナは、垂直面内指向性が使用周波数帯域内で均一（単一指向性）であるので、この使用周波数帯域内の特定周波数帯域の垂直面内指向性のみを変更することが困難である。
【０００４】
本発明の目的は、このような状況に鑑み、電気的特性を劣化させることなく設置面積の縮小を図れ、かつ、特定周波数帯域の垂直面内指向性を変更することが可能な多段式対数周期型ダイポールアンテナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係る多段式対数周期型ダイポールアンテナは、長さおよび配列間隔が対数周期的に変化するダイポール素子群をそれぞれ有しかつ互いの使用周波数帯域が異なるように構成された複数のアンテナ部を備え、前記各アンテナ部を多段状に配置するとともに、該各アンテナ部を電気的に直列接続して給電するように構成されている。
【０００６】
実施例においては、前記アンテナ部の数を３に設定しているが、このアンテナ部の数は２以上の任意の数に設定することができる。
また、各アンテナ部の垂直面内指向性はそれらの地上高さで決定されるので、例えば各アンテナ部の垂直面内指向性の内の少なくとも１つが他のアンテナ部の垂直面内指向性と異なるように前記各アンテナ部の地上高を設定することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る多段式対数周期型ダイポールアンテナによれば、互いの使用周波数帯域が異なるように構成された複数の対数周期型アンテナ部を多段状に配置した構成を有するので、電気的特性を劣化させることなく設置面積の縮小を図れ、かつ、特定周波数帯域の垂直面内指向性を変更することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態ついて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る水平偏波用多段式対数周期型ダイポールアンテナの側面図である。また、図２、図３および図４は、それぞれ図１をＡ−Ａ矢視方向、Ｂ−Ｂ矢視方向およびＣ−Ｃ矢視方向に見た図である。
【０００９】
本実施形態に係る対数周期型ダイポールアンテナは、アンテナ部１、３および５をそれぞれ上、中および下段にそれぞれ配設した多段構造を有する。
アンテナ部１，３および５は、長さと配列間隔が対数周期的に変化するダイポール素子群７1〜７i、７i〜７jおよび７j〜７kをそれぞれ備えている（図２、図３および図４参照）。
なお、上段アンテナ部１における最短のダイポール素子と中段アンテナ部３における最長のダイポール素子は同一の長さを有するので、それらに対して共通の符号７iを付してある。同様に、中段アンテナ部３における最短のダイポール素子と下段アンテナ部５における最長のダイポール素子は同一の長さを有するので、それらに対して共通の符号７jを付してある。
【００１０】
上段アンテナ部１を構成するダイポール素子群７1〜７iは、支持柱９，１１間に張設された吊架線１３と、支持柱９'，１１'間に張設された吊架線１３'とによってその一側と他側が支持されている。また、中段アンテナ部３を構成するダイポール素子群７i〜７jおよび下段アンテナ部５を構成するダイポール素子群７j〜７kは、上記吊架線１３，１３'に対応する吊架線１５，１５'および１７，１７'によってそれぞれその一側と他側が支持されている。
【００１１】
一方、ダイポール素子群７1〜７i、７i〜７jおよび７j〜７kの給電点は、一条の平衡給電電線１９に順次接続されている。すなわち、平衡給電電線１９は、支持柱２１で折り返されながら上段アンテナ部１のダイポール素子７1から下段アンテナ部５のダイポール素子７kまで延びた後、図１に示す広帯域整合器２３に接続されている。
なお、平衡給電電線１９は、支持柱９，９'間に張設された吊架線２５，２７および２９によっても支持されている。また、上記ダイポール素子群７1〜７i、７i〜７jおよび７j〜７kは、碍子３１群によって周辺の部材と電気的に絶縁されている。
【００１２】
アンテナ部１、３および５は、それらを構成するダイポール素子群７1〜７i、７i〜７jおよび７j〜７kが上記の形態で平衡給電電線１９に接続されていることから、互いに電気的に直列接続されている。したがって、広帯域整合器２３を介して平衡給電電線１９に電力を入力することにより、アンテナ部１、３および５を一体的に励振することができる。
なお、この実施の形態に係る対数周期型ダイポールアンテナは、もちろん、受信アンテナとしての機能も有する。
【００１３】
上記ダイポール素子群７1〜７i、７i〜７jおよび７j〜７kのうち、ｎ番目のダイポール素子の長さｌn（ｎ＝１，２，・・・ｋ）は、次式で与えられる。
ｌn＝ｌ1ρn-1
ただし、ρは、ｎ番目のダイポール素子の長さからｎ＋１番目のダイポール素子の長さを決定するための係数である。この係数ρを１に近づける程、ダイポール素子数が多くなって、利得および指向性が向上することになる。
【００１４】
１番目のダイポール素子７1の長さｌ1およびｋ番目のダイポール素子７kの長さｌkは、以下のように設定される。
ｌ1＝Ｋ・λL／４
ｌk＝（１／Ｋ）・λH／４
ただし、λL：使用周波数帯域の最低周波数の波長
λH：使用周波数帯域の最高周波数の波長
Ｋ：設計係数
【００１５】
ここで、仮に使用周波数帯域を２ＭＨｚ〜２０ＭＨｚとすると、ｌ1＝Ｋ・３７．５（ｍ），ｌk＝（１／Ｋ）・３．７５（ｍ）である。したがって、Ｋ＝１．３とすると、ｌ1＝４８．７５（ｍ），ｌk＝２．８８（ｍ）となる。
図８に示した従来の対数周期型ダイポールアンテナも、同一の条件下で設計する場合には、最長のダイポール素子１００1と最短のダイポール素子１００kの長さが上記長さｌ1およびｌkにそれぞれ設定されることになる。
【００１６】
上述したように、本実施形態に係る対数周期型ダイポールアンテナは、アンテナ部１、３および５をそれぞれ上、中および下段にそれぞれ配設した多段構造を有するので、上記従来の対数周期型ダイポールアンテナと同じ電気的特性を得るように設計した場合、その設置面積を従来アンテナのそれの１／２以下に縮小することができる。
【００１７】
しかも、多段構成を有する本実施形態に係る対数周期型ダイポールアンテナは、第１の周波数帯域を受け持つ上段アンテナ部１の垂直面内指向特性、第２の周波数帯域を受け持つ中段アンテナ部３の垂直面内指向特性および第３の周波数帯域を受け持つ下段アンテナ部５の垂直面内指向特性を、それらのアンテナ部１,３および３の地上高さを調整することによって個別に設定することが可能であるという利点を有する。
【００１８】
図５および図６は、それぞれ本実施形態に係る対数周期型ダイポールアンテナの水平面内指向特性および垂直面内指向特性を例示したものである。図６において、Ａは上段アンテナ部１と下段アンテナ部５の垂直面内指向特性を、Ｂは中段アンテナ部３の同特性をそれぞれ例示している。もちろん、各アンテナ部１，３および５の垂直面内指向特性は、上記地上高の調整によって互いに異ならせることも可能である。
【００１９】
図７は、本実施形態に係る対数周期型ダイポールアンテナの定在波比（ＶＳＷＲ）−周波数特性を示している。この図７から明らかなように、本実施形態のアンテナは、従来の同種アンテナ以上の優れた定在波比（ＶＳＷＲ）−周波数特性を有している。
【００２０】
なお、上記実施形態では、アンテナ部の数を３に設定しているが、このアンテナ部の数は２以上の任意の数に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る水平偏波用多段式対数周期型ダイポールアンテナの側面図である。
【図２】図１をＡ−Ａ矢視方向に見た平面図である。
【図３】図１をＢ−Ｂ矢視方向に見た平面図である。
【図４】図１をＣ−Ｃ矢視方向に見た平面図である。
【図５】図1に示すアンテナの水平面内指向特性を例示したグラフである。
【図６】図1に示すアンテナのス直面内指向特性を例示したグラフである。
【図７】図1に示すアンテナの定在波比（ＶＳＷＲ）−周波数特性を例示したグラフである。
【図８】従来の水平偏波用対数周期型ダイポールアンテナの構成例を示した斜視図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  上段アンテナ部
３  中段アンテナ部
５  下段アンテナ部
７1〜７１k  ダイポール素子
１３，１５，１７，１３'，１５'，１７'  吊架線
１９  平衡給電電線
【図１】
2005311489.tif 000003
【図２】
2005311489.tif 000004
【図３】
2005311489.tif 000005
【図４】
2005311489.tif 000006
【図５】
2005311489.tif 000007
【図６】
2005311489.tif 000008
【図７】
2005311489.tif 000009
【図８】
2005311489.tif 000010