(57)【要約】【課題】水平方向無指向性ながらＵＨＦ帯で高利得を有し、かつＶＨＦ帯での受信機能も併せ持つ、車載用テレビアンテナを提供する。【解決手段】エレメントに対して直角に突き出されたＵ字形半波長位相反転エレメント３を有し、その一端が給電点である積重ね段数１のコリニアアレーアンテナ２つ（４ａ・４ｂ（４ｃ・４ｄ））が、左右エレメントとして前記給電点を介して水平かつ、１８０度回転した位置に配置された変形２段コリニアアレーアンテナ２本５ａ・５ｂを、水平面で直角を成すように配置した構造を有する車載用テレビアンテナ１０であり、車両１５の屋根中央付近において、前記車両１５の屋根面より約７００ＭＨｚにおける４分の１波長相当離れて立設されることを特徴とする。これにより、水平方向無指向性ながらＵＨＦ帯で高利得を有し、かつＶＨＦ帯での受信機能も併せ持つ。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレメントに対して直角に突き出されたＵ字形半波長位相反転エレメントを有し、その一端が給電点である積重ね段数１のコリニアアレーアンテナ２つが、各々左右エレメントとして前記給電点を介して水平に配置されると共に、その水平配置において２つの前記積み重ね段数１のコリニアアレーアンテナ各々が、前記給電点より見て１８０度回転した位置に配置された変形２段コリニアアレーアンテナ２本を、水平面で直角を成すように配置した構造を有する車載用テレビアンテナであり、車両の屋根中央付近において、前記車両の屋根面より約７００ＭＨｚにおける４分の１波長相当離れて立設されることを特徴とする車載用テレビアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車外に装着する車載用テレビアンテナの技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
現在実用に供している車載用テレビアンテナの多くは、移動に伴うレイリーフェージングやマルチパスフェージングに因る急激な受信電界の変化を吸収し安定な受信を行う目的で、４本の独立アンテナ（ロッドアンテナが多い。）を用いたダイバーシティー受信を行っているが、各アンテナが車両に装備される状態、及びアンテナの共振条件は必ずしも最適とは言えず、結果としてアンテナ自体に所要の利得が持てない為に受信効率が低下しているのが現状である。
【０００３】
ところで、公知の車載用テレビアンテナとして、下記［特許文献１］の考案には、図７に示されるような従来の一基の八木アンテナに複数組の導波器２を組み込んで図７における左右方向に指向性を持たせた変形八木アンテナと、その複数の組み合わせ構造が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１１２２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
市販の車載用テレビアンテナは、前述のようにダイバーシティー受信の為に４本の独立したアンテナを各々各方向に配置しているのが一般的であるが、水平偏波で送信されているテレビ電波に対して必ずしも最適な配備で装着されているとは言えず、且つ各アンテナは広帯域受信の為に空中線利得を殆ど有していないという難点があった。
【０００６】
この点、上記［特許文献１］に記載されたテレビアンテナの技術においては、図７に示されるような従来の八木アンテナに複数組の導波器２を組み込んで図７における左右方向に指向性を持たせた変形八木アンテナの構造が開示されているが、これは図７における左右方向に鋭い指向性を有する反面、図７における上下方向では極めて利得の低い不感方向が広範囲に存在した。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、水平方向無指向性ながらＵＨＦ帯で高利得を有し、かつＶＨＦ帯での受信機能も併せ持つ、ＶＨＦ帯からＵＨＦ帯までの広帯域性を両立させた車載用テレビアンテナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、エレメントに対して直角に突き出されたＵ字形半波長位相反転エレメント３を有し、その一端が給電点である積重ね段数１のコリニアアレーアンテナ２つ（４ａ・４ｂ（４ｃ・４ｄ））が、各々左右エレメントとして前記給電点を介して水平に配置されると共に、その水平配置において２つの前記積み重ね段数１のコリニアアレーアンテナ４ａ・４ｂ（４ｃ・４ｄ）各々が、前記給電点より見て１８０度回転した位置に配置された変形２段コリニアアレーアンテナ２本５ａ・５ｂを、水平面で直角を成すように配置した構造を有する車載用テレビアンテナ１０であり、車両１５の屋根中央付近において、前記車両１５の屋根面より約７００ＭＨｚにおける４分の１波長相当離れて立設されることを特徴とする車載用テレビアンテナ１０を提供することにより、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る車載用テレビアンテナは、上記のような構成のため、
（１）バスや自家用車等の移動体に装備したテレビ受信機の用に供する、車外に装着するテレビアンテナの一種に関し、ＵＨＦ帯に於いては絶対利得１０ｄＢを超える利得を有しつつ水平面無指向性を具現化したため、放送局に対する移動体の向きに係わらず高品位且つ安定したテレビ受像が可能となる。
（２）テレビ放送周波数帯において、電波伝播上で不利なＵＨＦ帯での利得を著しく高めた構造及び配置条件を実現したため、放送局に対する移動体の相対方向に依存しない、安定した受信状態を実現できる。
（３）テレビチューナーがダイバーシティー選択機能を有していない場合でも、放送局に対する移動体の向きに依存しない、一定な受信指向性を得ることが可能となるため、テレビチューナーにダイバーシティー選択機能を有さずとも良く、テレビチューナー自体の価格低減も図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に係る車載用テレビアンテナの実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は本発明に係る車載用テレビアンテナを構成する積重ね段数１のコリニアアレーアンテナの上面構造図である。図２は本発明に係る車載用テレビアンテナを構成する変形２段コリニアアレーアンテナの上面構造図である。図３は本発明に係る車載用テレビアンテナの上面構造図である。図４は本発明に係る車載用テレビアンテナの車両への設置の例を説明するための斜視図である。図５は本発明に係る車載用テレビアンテナの、受信機側にダイバーシティー選択機能を有する場合の給電線接続図である。図６は本発明に係る車載用テレビアンテナの、受信機側にダイバーシティー選択機能を有しない場合の給電線接続図である。
【００１２】
図1乃至図６に示される車載用テレビアンテナ１０は、エレメントに対して直角に突き出されたＵ字形半波長位相反転エレメント３を有し、その一端が給電点である積重ね段数１のコリニアアレーアンテナ２つ（４ａ・４ｂ（４ｃ・４ｄ））が、各々左右エレメントとして前記給電点を介して水平に配置されると共に、その水平配置において２つの前記積み重ね段数１のコリニアアレーアンテナ４ａ・４ｂ（４ｃ・４ｄ）各々が、前記給電点より見て１８０度回転した位置に配置された変形２段コリニアアレーアンテナ２本５ａ・５ｂを、水平面で直角を成すように配置した構造を有する車載用テレビアンテナ１０であり、車両１５の屋根中央付近において、前記車両１５の屋根面より約７００ＭＨｚにおける４分の１波長相当離れて立設されることを特徴とする。
【００１３】
図１に示される、エレメントに対して直角に突き出されたＵ字形半波長位相反転エレメント３を有し、その一端が給電点である積重ね段数１のコリニアアレーアンテナ４ａは、次の３つの部位により構成される。１つ目は４分の１波長エレメントＥＭ１１でありその長さは波長の４分の１に相当する１０．５ｃｍとなる。２つ目はＵ字形半波長位相反転エレメント３を構成するＥＰ１１、ＥＰ１２、ＥＰ１３でありその総合長は半波長の長さに相当する２１ｃｍとなる。３つ目はスタックエレメントＥＳ１１でありその長さは波長の半分に相当する２１ｃｍとなる。
【００１４】
尚、前記の各エレメントの寸法値は、変形２段コリニアアレーアンテナの共振周波数をＵＨＦテレビ放送周波数帯の中心周波数である７００ＭＨｚとし、この７００ＭＨｚにおける計算上の波長にアンテナ短縮率０．９８を掛けて求めたものである。
【００１５】
次に、変形２段コリニアアレーアンテナ５ａは、図２に示すとおり、前記コリニアアレーアンテナ４ａとそれと全く同等のコリニアアレーアンテナ４ｂとを左右のエレメントとして前記給電点を介して水平に配置されると共に、その水平配置においてそれら２つの前記積み重ね段数１のコリニアアレーアンテナ４ａ・４ｂ各々が、前記給電点より見て１８０度回転した位置に配置される構造をなしている。尚、コリニアアレーアンテナ４ｂの各部の機能及び寸法は図１に示した前記コリニアアレーアンテナ４ａと全く同等であり、各々ＥＭ２１＝ＥＭ１１、ＥＰ２１＝ＥＰ１１、ＥＰ２２＝ＥＰ１２、ＥＰ２３＝ＥＰ１３、ＥＳ２１＝ＥＳ１１に対応している。
【００１６】
次に、車載用テレビアンテナ１０は、図３に示されるように、前記変形２段コリニアアレーアンテナ５ａと、前記コリニアアレーアンテナ４ａ・４ｂと全く同等のコリニアアレーアンテナ４ｃ・４ｄを両エレメントに持つ前記変形２段コリニアアレーアンテナ５ｂとから成り、且つこれら２つの変形２段コリニアアレーアンテナ５ａ・５ｂを水平面で直角を成すように配置した構造を有している。尚、コリニアアレーアンテナ４ｃ・４ｄの各部の機能及び寸法は図１に示した前記コリニアアレーアンテナ４ａと全く同等であり、各々ＥＭ３１＝ＥＭ４１＝ＥＭ２１＝ＥＭ１１、ＥＰ３１＝ＥＰ４１＝ＥＰ２１＝ＥＰ１１、ＥＰ３２＝ＥＰ４２＝ＥＰ２２＝ＥＰ１２、ＥＰ３３＝ＥＰ４３＝ＥＰ２３＝ＥＰ１３、ＥＳ３１＝ＥＳ４１＝ＥＳ２１＝ＥＳ１１に対応しており、故に変形２段コリニアアレーアンテナ５ａ・５ｂはその配置が異なるだけで、各部の機能及び寸法は全く同等のものとなる。
【００１７】
次に、前記車載用テレビアンテナ１０は、図４に示されるように、車両１５の屋根中央付近において、前記車両１５の屋根面より約７００ＭＨｚにおける４分の１波長相当離れて立設される。
【００１８】
上記構成による車載用テレビアンテナ１０によれば、車載用テレビアンテナ１０のエレメント上のコリニアアレーアンテナ４ａにおいて、ＥＳ１１の半波長エレメントに誘起した受信電力は、ＥＰ１１とＥＰ１２とＥＰ１３で構成される半波長位相反転エレメントを経由する結果、同相でＥＭ１１に重畳されることとなる。これと同等の効果がコリニアアレーアンテナ４ｂ・４ｃ・４ｄに関しても発生し、各々の半波長エレメントＥＳ２１・ＥＳ３１・ＥＳ４１に誘起した受信電力は、各々の半波長位相反転エレメントを経由し、同相で各々ＥＭ２１・ＥＭ３１・ＥＭ４１に重畳される。前記積み重ね段数２の変形２段コリニアアレーアンテナ５ａ・５ｂは、これらの効果を有するコリニアアレーアンテナが両エレメントとして１対を成すことで構成されているため、個々のエレメントに誘起した受信電圧はそれぞれ同相で重畳され、その結果、単一型アンテナより約６ｄＢ高い利得を有することができるのである。
【００１９】
また、前記変形２段コリニアアレーアンテナ５ａの片方の４分の１波長エレメントＥＭ１１に着目した場合、直角を成すように配置されたもう一方の変形２段コリニアアレーアンテナ５ｂの部位のうちＥＰ３１及びＥＰ３３は、ＥＭ３１の長さつまり４分の１波長分離れてＥＭ１１と平行に配置されており、その長さが必ずＥＭ１１の長さよりＥＰ３２の長さ分だけ短くなっているため、ＥＭ１１より見てＥＰ３１及びＥＰ３３はあたかも２エレメント八木型アンテナのディレクターエレメントの如く機能する。この効果により、ＥＭ１１に誘起する受信電力は更に高まることとなる。これと同様の効果が、ＥＭ２１に対するＥＰ４１とＥＰ４３、ＥＭ３１に対するＥＰ２１とＥＰ２３、ＥＭ４１に対するＥＰ１１とＥＰ１３間において各々成り立つため、４方向各面に等しく受信電力の向上が可能となり、車載用テレビアンテナ１０は更に高い利得を有することができるのである。
【００２０】
また、テレビ電波は一部地域を除き一般的に水平偏波である故、上記構成の車載用テレビアンテナ１０は、図４に示されるように、車両１５の屋根部外面に水平に配置される。この時、前記車両１５の屋根部が金属体であり、且つ前記車載用テレビアンテナ１０が、車両上方から見て前記車両１５屋根部のほぼ中央の位置に設置される場合、前記車両１５の金属体屋根部は事実上の大地と見なすことができる。このため、前記車載用テレビアンテナ１０を金属体屋根部より約７００ＭＨｚにおいて４分の１波長相当離れた高さに立設することで、前記車載用テレビアンテナ１０は前記車両１５の金属体屋根部からの大地反射波との相互作用により、更なる利得の向上が得られることができるのである。
【００２１】
これらの効果により、上記構成の車載用テレビアンテナ１０の最終的なアンテナ利得は絶対利得で１０ｄＢを超え、かつダイポールアンテナとの相対利得でも８ｄＢを上回る高い利得を得ることが可能となったのである。
【００２２】
本発明の車載用テレビアンテナ１０をテレビチューナーヘ給電する方法は、接続するテレビチューナーがダイバーシティー選択機能を有しているか否かで異なる。
【００２３】
テレビチューナーがダイバーシティー選択機能を有している場合の給電線接続方法は図５に示されるように、水平面で直交する２つの変形２段コリニアアレーアンテナ５ａ・５ｂが各々独立した給電線で受信機側へ接続され、受信機側のダイバーシティー選択機能に適応する。尚、ＣＣ０１及びＣＣ０２は７５Ω同軸ケーブルであり、ＣＮ０１及びＣＮ０２はコネクターである。
【００２４】
テレビチューナーがダイバーシティー選択機能を有していない場合の給電線接続方法は図６に示されるように、水平面で直交する２つの変形２段コリニアアレーアンテナ５ａ・５ｂが約７００ＭＨｚにおいて４分の１波長相当の電気長の特性インピーダンス７５Ωの給電線ＣＣ０３及びＣＣ０４により各々接続され、他端は並列接続された後、更に任意長の特性インピーダンス５０Ωの給電線ＣＣ０５で受信機側へＣＮ０３のコネクターにより接続される。この接続手法は所謂ウイルキンソン・コンバイナー法であり、各アンテナに同位相の信号が受電された場合、約３ｄＢの合成利得を有するが、この条件を満たす方向は、各アンテナより水平方向に４５度回転した位置に存在する。本発明の車載用テレビアンテナ１０の２つの変形２段コリニアアレーアンテナ５ａ・５ｂが単独で最大利得を得る方向は、各変形２段コリニアアレーアンテナ５ａ・５ｂに直交する方向であり、その指向性は四葉のクローバ型を呈するが、上記ウイルキンソン・コンバイナー法で接続された場合、前記指向性の方向と水平方向に４５度回転した方向に同一位相条件を満たす８の字指向性が更に現れ、これらが合成される結果、完全な円形には成らないが、ほぼ水平面無指向性を示す。その結果、放送局に対する移動車両の向きに係わらず、一定な受信指向性を得ることが可能となり、その結果、当該構造に措いてはテレビチューナーにダイバーシティー選択機能を有さずとも良く、テレビチューナー自体の価格低減も図ることができるのである。
【００２５】
上記においては、主にＵＨＦ帯の受信利得の向上及び指向性に対して説明したが、ＶＨＦ帯ではアンテナの共振モードが変わり、受信利得及び指向性も変化する。
【００２６】
ＶＨＦ帯電波を受信する場合、車載用テレビアンテナ１０の変形２段コリニアアレーアンテナ５ａ・５ｂのエレメントを構成するコリニアアレーアンテナ４ａ・４ｂ・４ｃ・４ｄの１つの総延長は５２．５ｃｍであるため、短縮率を考慮すると５３．５７ｃｍを４分の１波長とする１４ＯＭＨｚ付近の周波数に共振することとなる。これはＶＨＦテレビ放送周波数帯の中心周波数である１６０ＭＨｚよりやや低い周波数ではあるが、既存の車載用テレビアンテナ相当の受信利得を有することができると共に、水平面指向性は四葉のクローバ型を呈する。
【００２７】
ただし、前記ウイルキンソン・コンバイナー接続はＶＨＦ帯では機能しないため、ＶＨＦ帯では単に直交する２種のアンテナをアンテナ直下で並列接続したにすぎない。
【００２８】
以上のことから、車載用テレビアンテナ１０の変形２段コリニアアレーアンテナ５ａ・５ｂのエレメントを構成するコリニアアレーアンテナ４ａ・４ｂ・４ｃ・４ｄの構成要素ＥＭ、ＥＰ、ＥＳの各々の寸法値は、前述のようにＵＨＦテレビ放送周波数帯の中心周波数である７００ＭＨｚに共振するように設計されていると同時に、構成要素ＥＭ、ＥＰ、ＥＳの総延長ＥＭ+ＥＰ+ＥＳに着目すれば、その寸法値はＶＨＦテレビ放送周波数帯の中心周波数に近い１４０ＭＨｚに共振するように設計されているため、前記車載用テレビアンテナ１０はＵＨＦ帯で高利得を有し、かつＶＨＦ帯での受信機能も併せ持つことができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る車載用テレビアンテナを構成する積重ね段数１のコリニアアレーアンテナの上面構造図である。
【図２】本発明に係る車載用テレビアンテナを構成する変形２段コリニアアレーアンテナの上面構造図である。
【図３】本発明に係る車載用テレビアンテナの上面構造図である。
【図４】本発明に係る車載用テレビアンテナの車両への設置の例を説明するための斜視図である。
【図５】本発明に係る車載用テレビアンテナの、受信機側にダイバーシティー選択機能を有する場合の給電線接続図である。
【図６】本発明に係る車載用テレビアンテナの、受信機側にダイバーシティー選択機能を有しない場合の給電線接続図である。
【図７】［特許文献１］に記載された公知技術の複数方向に指向性を有する変形八木アンテナの基本構成図である。
【符号の説明】
【００３０】
２    導波器
３    Ｕ字形半波長位相反転エレメント
４ａ〜４ｄ    積重ね段数１のコリニアアレーアンテナ
５ａ〜５ｄ    変形２段コリニアアレーアンテナ
１０    車載用テレビアンテナ
１５    車両
ＣＣ０１〜ＣＣ０４    ７５Ω同軸ケーブル
ＣＣ０５    ５０Ω同軸ケーブル
ＣＮ０１〜ＣＮ０３    コネクター
ＥＭ    ４分の１波長エレメント
ＥＰ    位相反転エレメント
ＥＳ    半波長スタックエレメント
【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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