(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の大きさの平板状のアンテナ反射板上に複数のアンテナ素子を配列した放送波受信用平面アンテナであって、
少なくとも前記アンテナ反射板の所定の端部と対向する側に導体表面を有し、前記端部の方向から電波が入射して所定の受信波と干渉するのを防止する円柱体形状の干渉防止体を、
前記端部に近接して長手方向が前記端部と平行となるように設ける
ことを特徴とする放送波受信用平面アンテナ。
【請求項２】
所定の大きさの平板状のアンテナ反射板上に複数のアンテナ素子を配列した放送波受信用平面アンテナであって、
少なくとも前記アンテナ反射板の所定の端部と対向する側に導体表面を有し、前記端部の方向から電波が入射して所定の受信波と干渉するのを防止する円管形状の干渉防止体を、
前記端部に近接して長手方向が前記端部と平行となるように設ける
ことを特徴とする放送波受信用平面アンテナ。
【請求項３】
所定の大きさの平板状のアンテナ反射板上に複数のアンテナ素子を配列した放送波受信用平面アンテナであって、
少なくとも前記アンテナ反射板の所定の端部と対向する側に導体表面を有し、前記端部の方向から電波が入射して所定の受信波と干渉するのを防止する断面が八角形以上の多角柱体形状の干渉防止体を、
前記端部に近接して長手方向が前記端部と平行となるように設ける
ことを特徴とする放送波受信用平面アンテナ。
【請求項４】
所定の大きさの平板状のアンテナ反射板上に複数のアンテナ素子を配列した放送波受信用平面アンテナであって、
少なくとも前記アンテナ反射板の所定の端部と対向する側に導体表面を有し、前記端部の方向から電波が入射して所定の受信波と干渉するのを防止する断面が円弧で該円弧の膨出部を前記端部側に向けた半円管形状の干渉防止体を、
前記端部に近接して長手方向が前記端部と平行となるように設ける
ことを特徴とする放送波受信用平面アンテナ。
【請求項５】
所定の大きさの平板状のアンテナ反射板上に複数のアンテナ素子を配列した放送波受信用平面アンテナであって、
少なくとも前記アンテナ反射板の所定の端部と対向する側に導体表面を有し、前記端部の方向から電波が入射して所定の受信波と干渉するのを防止する断面が半円で該半円の膨出部を前記端部側に向けた半円柱形状の干渉防止体を、
前記端部に近接して長手方向が前記端部と平行となるように設ける
ことを特徴とする放送波受信用平面アンテナ。
【請求項６】
前記干渉防止体は、前記アンテナ反射板の端部の幅と略同等の長さを有し、その長手方向を前記アンテナ反射板の端部に合わせて設けられて該アンテナ反射板に電気的に接続されるものである請求項１乃至５に記載の放送波受信用平面アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばテレビジョン放送波の中継に用いるに好適な放送波受信用平面アンテナに関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
複数の放送局や中継局から隣接した地域に対して、同一の送信周波数で同じテレビジョン放送波をサービスするＳＮＦ（Single Frequency Network）中継においては、例えば図５に示すように放送局の送信アンテナ１から送られてくる放送波を中継局の受信アンテナ２にて受信し、受信した放送波を該中継局の送信アンテナ３から更に次の中継局に向けて送信したり、或いはその中継局が受け持つ地域に放送することによって行われる。特に地上波デジタル放送においては、干渉（ゴースト）に強いＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing；直交周波数分割多重化）変調方式を用いるので、上記ＳＮＦ中継を効果的に行うことができ、また周波数の有効利用を図ることが可能となる。
【０００３】
このような中継局における受信アンテナ２と送信アンテナ３は、専ら、放送塔４の上部に近接させて設けられる。これ故、送信アンテナ３から放射される放送波（電波）の受信アンテナ２への回り込みの影響を、つまりアンテナ２,３間のアイソレーションを確保することが重要となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところでアンテナ２,３間のアイソレーションを確保するには、その受信アンテナ２としてパラボラアンテナ等の、所謂ペンシルビーム・アンテナを用いれば良い。しかし受信アンテナ２として図６に示すような構造の平面アレイアンテナを用いる場合には、例えば複数のアンテナ素子５の電力分布と位相分布とがチェビシェフ分布等となるように調整して±９０°方向のサイドローブレベルを低減したり、或いはアンテナ反射板６を極力大きくして±９０°方向の不要放射をなくす等の工夫が必要となる。尚、この平面アレイアンテナは、接地体をなすアンテナ反射板６上に、例えば誘電体層７を介して複数のアンテナ素子（マイクロストリップアンテナからなる放射素子）５を所定の間隔で配列して構成される。
【０００５】
しかしながら±９０°方向のサイドローブレベルを低減するべく、その電力分布と位相分布とを調整することは理論的（計算上）には可能であるが、実際には製造上の形状・寸法誤差に対する許容範囲が狭く、アンテナ素子５間でのアイソレーションによって電力分布や位相分布が乱されるので、所望とするアンテナ特性を得ることが困難である。
【０００６】
またアンテナ放射板６を大きくして９０°方向の不要放射をなくすには、理論的には無限遠の反射板が必要である。仮に十分大きなアンテナ反射板６を用いたとしても、その大きさ（反射板６の開口面）に対して十分な利得を得ることが困難である。更にはアンテナ形状が相当大型化すると言う問題がある。またアンテナ放射板６の端部に、該アンテナ反射板６の主面に対して直角に補助反射板８を設けることも考えられているが、この補助反射板８としても相当大きなものが必要となる。
【０００７】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、コンパクトな形状でありながら９０°方向のサイドローブレベルを低減させ、送信アンテナと並べて近接して設けられる場合であっても電波の回り込みの影響を大幅に軽減することのできる放送波受信用平面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】
上述した目的を達成するべく本発明に係る放送波受信用平面アンテナは、所定の大きさの平板状のアンテナ反射板上に複数のアンテナ素子を配列してなり、例えばテレビジョン放送波の中継に用いるに好適なものであって、
少なくとも前記アンテナ反射板の所定の端部と対向する側に導体表面を有し、前記端部の方向から電波が入射して所定の受信波と干渉するのを防止する円柱体形状の干渉防止体を、前記端部に近接して長手方向が前記端部と平行となるように設けることを特徴としている。
【０００９】
好ましくは請求項２に示すように、前記干渉防止体を、前記アンテナ反射板の端部の幅と略同等の長さを有し、その長手方向を前記アンテナ反射板の端部に合わせて設けられて該アンテナ反射板に電気的に接続して設ける。ちなみに略円柱状の導体表面を有する干渉防止体としては、金属製の円柱や円筒管であっても良く、また適宜材料の円柱や円筒管の表面に金属膜を皮膜形成したり、メッキ形成したものであっても良い。更にはその断面形状が８角形や１０角形をなし、実質的に略円柱状の表面を形成していると看做し得る多角柱体であっても良い。
【００１０】
また前記アンテナ反射板の端部に干渉防止体を離間させることなく設けることも可能であるが、若干の距離Ｌを隔てて設けることも可能である。
【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に係る放送波受信用平面アンテナについて説明する。
この放送波受信用平面アンテナは、例えばテレビジョン放送波の中継に用いるに好適なもので、概略的には図１(ａ)(ｂ)にその平面構成と側面構成とを示すように、矩形状をなす所定の大きさの平板状のアンテナ反射板１１上に、例えばマイクロストリップアンテナからなる複数のアンテナ素子（放射素子）１２を配列して構成され、特にアンテナ反射板１１の端部に、略円柱状の導体表面を有する干渉防止体１３を、該端部と平行に設けた構造を有する。尚、図中１４はアンテナ素子（放射素子）１２を覆ってアンテナ反射板１１の上面に設けられた、例えばＦＲＰ樹脂製のレドームである。また図中１５は、アンテナ反射板１１の端部に干渉防止体１３を取り付ける為のステーである。
【００１２】
具体的にはこの放送波受信用平面アンテナは、例えばＵＨＦ帯域である４７０〜７７０ＭＨz帯のデジタル地上放送波の受信用であって、前記アンテナ反射板１１は縦寸法（垂直方向）Ｈが１２００ｍｍ、横寸法（水平方向）Ｗが１２００ｍｍの大きさの矩形状の導体（金属板）からなる。またこのアンテナ反射板１１上に設けられる複数の、例えば４個のアンテナ素子（マイクロストリップアンテナ）１２は、垂直方向に０.５λ、水平方向に０.８λの設置間隔で四角形状に配列される。
【００１３】
尚、これらのアンテナ素子（マイクロストリップアンテナ）１２は、実際的には、例えば厚みが１０〜２５ｍｍ程度の誘電体基板（図示せず）上に形成され、この誘電体基板の裏面側に前記アンテナ反射板１１が形成される。しかし誘電体基板を用いないものであっても良い。具体的にはアンテナ素子１２を金属板にて形成し、これをアンテナ反射板１１上に所定の高さを持たせて配列することも可能である。この場合には、アンテナ反射板１１とアンテナ素子１２との間には所定厚みの空気層が設けられることになる。
【００１４】
しかして前記アンテナ反射板１１の端部、例えば垂直方向の両端部にそれぞれ設けられる干渉防止体１３は、該アンテナ反射板１１の端部の幅と略同じ長さを有し、外径８０ｍｍφの略円柱状の導体表面を有する棒状体からなる。この干渉防止体１３は、その素材自体が金属等の導電性を有するものであっても良いが、絶縁性素材の表面に導電性の金属膜を皮膜形成したり、メッキ形成したものであっても良い。また干渉防止体１３の構造としては、図２(ａ)〜(ｃ)にその断面構造例を示すように、円柱体や円管体（パイプ）、更には実質的に略円柱状の表面を形成していると看做し得る８角形や更に面数の多い多角柱体であっても良い。また図２(ｄ)に示すようにアンテナ反射板１１側に対してのみ略円柱状の表面を形成する半円弧（半円柱）状のものであっても良い。
【００１５】
そしてこの干渉防止体１３は、その長手方向をアンテナ反射板１１の端部と平行にして、該アンテナ反射板１１の端部に直接、またはステー１５を介して所定の距離Ｌを隔てて取り付けられて該アンテナ反射板１１に電気的に結合される。尚、干渉防止体１３の取り付け高さ位置は、アンテナ反射板１１がなす面、およびアンテナ素子１２がなすアンテナ面が、該干渉防止体１３の径Ｄによって特定される干渉防止体１３の高さの範囲内に含まれるように設定される。
【００１６】
図３は径Ｄの異なる干渉防止体１３のそれぞれ備えた放送波受信用平面アンテナ（４０ｍｍφ,８０ｍｍφ,１２０ｍｍφ）と、干渉防止体１３を備えていない放送波受信用平面アンテナ（干渉防止体１３なし）とにおける垂直方向のアンテナ特性のシミュレーション結果を対比して示したものである。但し、このシミュレーションは、アンテナ反射板１１の端部に干渉防止体１３を直接取り付け、また前述したように４個のアンテナ素子１２を備えたものを準備して行った。また干渉防止体１３の径Ｄとしては、実際には２０ｍｍφ,８０ｍｍφ,４０ｍｍφ,６０ｍｍφ,８０ｍｍφ,１００ｍｍφ,１２０ｍｍφ,１４０ｍｍφ,０（干渉防止体１３なし）のものを準備し、これらのアンテナ特性について検証した。
【００１７】
このシミュレーション結果に示されるように、アンテナ反射板１１の端部に干渉防止体１３を備えることで、その垂直方向（干渉防止体１３を設けた方向）のアンテナ特性が、特に±９０°方向のサイドローブレベルが略１０dＢ程度改善されることが明らかとなった。しかも干渉防止体１３の径Ｄが或る程度の大きさを有するとき、この例では８０ｍｍφであるとき、アンテナ特性の最も良好な改善効果が期待できることが確認できた。
【００１８】
また図４は上述した８０ｍｍφの干渉防止体１３を備えた放送波受信用平面アンテナについて、該干渉防止体１３のアンテナ反射板１１に対する取り付け間隔（離間距離）Ｌを、０ｍｍ,４０ｍｍ,８０ｍｍ,２００ｍｍとして変化させたときの垂直方向のアンテナ特性のシミュレーション結果を対比して示している。但し、このシミュレーションは、実際には干渉防止体１３の取り付け間隔Ｌを２０ｍｍステップで変化させて行い、これらのアンテナ特性について検証した。
【００１９】
このシミュレーション結果から、干渉防止体１３の取り付け間隔Ｌを０ｍｍとした場合、略９０°方向のサイドローブレベルを全体的に低減することができるのに対して、アンテナ反射板１１の端部から干渉防止体１３を４０〜８０ｍｍ程度離して取り付けると９０°方向のサイドローブレベルを局部的に大きく低減し得ることが確認できた。
【００２０】
ちなみにアンテナ反射板１１の端部に干渉防止体１３を設けることにより、９０°方向のサイドローブが低減することは、アンテナ反射板１１の端部に生じる電波の回折が、略円柱状の導体表面を有する干渉防止体１３によって様々な方向への電波の反射成分により乱される為であると考えられる。何故ならば四角柱形状の棒状導体を、上記干渉防止体１３と同様にしてアンテナ反射板１１の端部に設けても、９０°方向のサイドローブレベルの低減効果をさほど期待することができなかったことを考慮すると、この四角柱形状の導体を用いた場合、アンテナ反射板１１の端部に生じる電波の反射成分が一定方向に揃い、この結果、その回折が殆ど乱されていないと考えられるからである。
【００２１】
これ故、アンテナ反射板１１の端部に設ける棒状導体を干渉防止体１３として機能させるには、該棒状導体が略円柱状の導体表面を有し、電波の反射成分を様々な方向へ生じさせてアンテナ反射板１１の端部に生じる電波の回折を乱す役割を果たすことが必要であると考えられる。従って前述したようにその断面形状が多面体をなし、実質的に略円柱状の導体表面をなしていると看做し得るものであっても、干渉防止体１３として機能させ得る。
【００２２】
かくして上述した構成の放送波受信用平面アンテナによれば、アンテナ反射板１１の端部に干渉防止体１３を備えるだけで、該干渉防止体１３が取り付けられた側における９０°方向のサイドローブを１０dＢ程度低減することができる。しかもアンテナ反射板１１を大きくすることなく、換言すればアンテナ反射板１１の形状が小さい場合であっても、その端部に取り付けた干渉防止体１３により９０°方向のサイドローブを小さくし、不要反射成分を抑えることができる。この結果、該放送波受信用平面アンテナを送信アンテナと並べて設ける場合であっても、送信アンテナとのアイソーレーションを十分に確保することができ、またそのコンパクト化を図ることが可能となる。従って隣接して設置される同一周波数帯のアンテナとの干渉を抑えることも容易であり、例えば前述したＳＦＮ中継用のアンテナとして用いるのに極めて有用である。
【００２３】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えばアンテナ反射板１１上に設けるアンテナ素子１２の数やその配列パターンについては、放送波の周波数や、要求されるアンテナ利得等の仕様に応じて定めれば良いものである。またアンテナ素子１２についても、マイクロストリップアンテナ以外のものを用いることも可能である。更には干渉防止体１３として、アンテナ反射板１１の端部の幅よりも長いものを用いても良いが、アンテナ形状のコンパクト化を図ると言う観点からは、若干不利となる。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、アンテナ反射板の端部に、略円柱状の導体表面を有する干渉防止体を、該端部と平行に備えるだけで、この干渉防止体を設けた側の９０°方向のサイドローブレベルを効果的に低減することができ、その形状のコンパクト化も図り得る。従ってこの放送波受信用平面アンテナを送信アンテナと並べて設ける場合であっても、これらのアンテナ間の干渉を効果的に抑制することができるので、例えばＳＦＮ中継用のアンテナとして用いるのに極めて有用である等の効果が奏せられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る放送波受信用平面アンテナの概略構成図。
【図２】図１に示す放送波受信用平面アンテナで用いられる干渉防止体の構造例を示す図。
【図３】図１に示す放送波受信用平面アンテナにおいて、干渉防止体の大きさ（径Ｄ）を変えたときのアンテナ特性の変化を示す図。
【図４】図１に示す放送波受信用平面アンテナにおいて、アンテナ反射板の端部と干渉防止体との離間距離Ｌを変えたときのアンテナ特性の変化を示す図。
【図５】テレビジョン放送波を中継するアンテナ系の概略構成図。
【図６】平面アレイアンテナの一般的な構成例を示す図。
【符号の説明】
１１  アンテナ反射板
１２  アンテナ素子（マイクロストリップアンテナ）
１３  干渉防止体
１４  レドーム
１５  ステー
【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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