(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面状の基体と，
当該基体の一方の面側に誘電体を介して装着された放射素子と，
を備えたアンテナ装置において，
前記基体には，前記放射素子を覆って，当該基体との間で防水・防塵を施すための合成樹脂製のカバーが設けられ，
前記基体の他方の面側には，
当該基体より大きく形成された導体部材と，
前記カバーを挟んで前記放射素子の周囲を囲むように，前記導体部材の端面全周に連設された導体壁と，
からなるフードが着脱自在に固着され，
しかも，前記導体壁には，当該導体壁の先端部から前記導体部材にかけて連通させた切欠部が設けられていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記放射素子の基本共振周波数の波長をλとすると，前記導体壁は，前記導体部材からの突出寸法が，当該波長λの０．２〜０．５倍の寸法となるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
衛星からの信号を受信して，当該衛星からの信号を受信不能なエリアを含む特定エリア向けに，前記衛星からの信号と同一の周波数若しくは異なる周波数でもって信号を中継するギャップフィラーシステムにおいて，
前記衛星からの信号の受信アンテナと，前記中継用のアンテナとに，請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置を用いたことを特徴とするギャップフィラーシステム。
【請求項４】
前記衛星からの信号は２．６ＧＨｚ帯であり，再送信の信号は２．６ＧＨｚ帯であり，
前記衛星からの信号の受信アンテナ及び前記中継用のアンテナは，請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置からなることを特徴とする請求項３に記載のギャップフィラーシステム。
【請求項５】
前記衛星からの信号は１２ＧＨｚ帯であり，再送信の信号は２．６ＧＨｚ帯であり，
前記中継用のアンテナは，請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置からなることを特徴とする請求項３に記載のギャップフィラーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，アンテナ装置に関し，詳しくは前後比の良い構造を備えたアンテナ装置と，当該アンテナ装置を用いたギャップフィラーシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星を利用して，移動体向けに音声放送を中心とした衛星デジタル音声放送が開始される。衛星からはＳバンド（２．６ＧＨｚ帯）とＫｕバンド（１２ＧＨｚ帯）で同一内容の放送が送信される。これらの衛星放送波の内，衛星放送波を直接受信可能な場所ではＳバンドの放送波を受信するのであるが，都市部におけるビル影やトンネル等の直接受信できないような場所では，ギャップフィラーシステムを用いることでサービスの提供を行う。  このギャップフィラーシステムは，上記Ｋｕバンドの信号をビルの屋上等で受信して，当該受信信号をＳバンドに変換して，衛星波からの信号でサービスを得られない地域に再送信するシステムである。
ところが上述のＫｕバンドを受信してＳバンドに変換して再送信するギャップフィラーシステムでは，Ｋｕバンドは信号形式がＴＤＭ（時分割多重）方式であり，Ｓバンドは信号形式がＣＤＭ（符号分割荷重）方式であるので，ギャップフィラーシステムには，ＴＤＭ／ＣＤＭ変換部等が必要となる。
ギャップフィラーシステムは，中・広範囲の地域をカバーする中・広域ギャップフィラーと，当該ギャップフィラーでカバーできない地域をカバーする狭域ギャップフィラーがあり，何れのギャップフィラーシステムも送信電力の大小にかかわらず，上記ＴＭＤ／ＣＤＭ変換部等を備える必要があった。
このため，上記衛星デジタル音楽放送のシステムを簡単な構成で低コストにすることが望ましい。その為に，広域ギャップフィラーでカバーできない地域に対して，衛星から送信されたＳバンドの信号を直接受信して，当該受信信号を同一周波数のＳバンドで再送信する方法が考えられた。
また，同様に地上波デジタル放送におけるＳＦＮ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）方式においても，親局からの送信波と，中継局からの送信波が，同一周波数で中継するようシステムが構成されている。（例えば，特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３２４０３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし，従来の同一周波数で中継する方法は，例えば上述のギャップフィラーシステムのように，衛星からの非常に弱いＳバンドの電波を受信して再送信するためには，きわめて大きな利得を有した増幅器が必要であった。このとき中継用のアンテナからも同一周波数であるＳバンドで信号が送信されることから，この信号が受信アンテナに回り込むことによって，このギャップフィラーシステムが発振するといった問題があった。
これに対して，上述の特許文献に記載のように，中継局の受信用アンテナと送信アンテナをアレーアンテナ系で構成する素子アンテナの，振幅及び位相を調整して回り込みの受信レベルを低減する方法等が考えられたが，複雑な回路構成が必要となり，コスト低減が難しかった。また，調整が必要となるため設置の容易性にも問題があった。
本発明は，こうした問題を解決するためになされたものであり，前後比が良く，水滴や埃，砂粒等に対して信頼性の高いアンテナ装置を提供し，延いては，受信アンテナと送信アンテナとの間の回り込みによる発振障害の無いギャップフィラーシステムを実現できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は，
平面状の基体と，
当該基体の一方の面側に誘電体を介して装着された放射素子と，
を備えたアンテナ装置において，
前記基体には，前記放射素子を覆って，当該基体との間で防水・防塵を施すための合成樹脂製のカバーが設けられ，
前記基体の他方の面側には，
当該基体より大きく形成された導体部材と，
前記カバーを挟んで前記放射素子の周囲を囲むように，前記導体部材の端面全周に連設された導体壁と，
からなるフードが着脱自在に固着され，
しかも，前記導体壁には，当該導体壁の先端部から前記導体部材にかけて連通させた切欠部が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
また請求項２に記載の発明は，請求項１に記載のアンテナ装置において，前記放射素子の基本共振周波数の波長をλとすると，前記導体壁は，前記導体部材からの突出寸法が，当該波長λの０．２〜０．５倍の寸法となるように形成されていることを特徴とする。
【０００９】
一方，請求項３に記載の発明は，衛星からの信号を受信して，当該衛星からの信号を受信不能なエリアを含む特定エリア向けに，前記衛星からの信号と同一の周波数若しくは異なる周波数でもって信号を中継するギャップフィラーシステムにおいて，
前記衛星からの信号の受信アンテナと，前記中継用のアンテナとに，請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置を用いたことを特徴とする。
【００１０】
次に，請求項４に記載の発明は，請求項３に記載のギャップフィラーシステムにおいて，前記衛星からの信号は２．６ＧＨｚ帯であり，再送信の信号は２．６ＧＨｚ帯であり，前記衛星からの信号の受信アンテナ及び前記中継用のアンテナは，請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置からなることを特徴とする。
【００１１】
また，請求項５に記載の発明は，請求項３に記載のギャップフィラーシステムにおいて，前記衛星からの信号は１２ＧＨｚ帯であり，再送信の信号は２．６ＧＨｚ帯であり，前記中継用のアンテナは，請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば，基体には，放射素子を覆って，当該基体との間で防水・防塵を施すための合成樹脂製のカバーが設けられており，しかも，そのカバーの周囲は，フードの導体壁に囲まれている。このため，放射素子はカバーにより保護され，しかも，その前後比は，フードによって向上される。
また，フードは，基体に対し着脱自在であるので，必要ないときは取り外すことによってより軽量化を図ることができる。
【００１３】
また，導体壁は，カバーを挟んで放射素子の周囲を囲むように，導体部材の端面全周に連設されている。このため，例えば，金型成形によって，フードを円形状にも成形することができ，デザインの多様性を有するアンテナ装置を提供できる。
【００１４】
また，導体壁には，先端部から導体部材にかけて連通させた切欠部が形成されているので，例えば，アンテナ装置を取り付けたときに切欠部が下方向になるようにすることで，フードとカバーとの間に付着する水滴等を排水できることになり，信頼性の高いアンテナ装置を提供できる。また，フードとカバーとの間に付着した埃や砂粒等を切欠部から落とすことができ，掃除が簡単になるといった優れた効果が得られる。また特に，本発明では，放射素子をカバーで覆った防滴構造としているので，アンテナ装置の信頼性をより向上することができる。
【００１５】
次に，請求項２に記載のアンテナ装置によれば，放射素子の基本共振周波数の波長をλとしたとき，導体壁の導体部材からの突出寸法が，その波長λの０．２〜０．５倍の寸法となるように形成されているので，簡単な構成で，前後比が略１０ｄＢ改善したアンテナ装置が提供できる。
【００１６】
一方，請求項３に記載のギャップフィラーシステムにおいては，衛星からの信号の受信アンテナ及び中継用のアンテナとして，それぞれ，本発明（請求項１，２）のアンテナ装置を用いることから，例えば，受信アンテナと送信アンテナとの間の回り込み状態等，設置場所の状況にあわせて，フードを着脱することにより，これら各アンテナの前後比特性を設定することができ，従来のアンテナ装置を使用する場合と比べて，設置場所の制限が少ないギャップフィラーシステムを提供できる。
【００１７】
次に，請求項４に記載のギャップフィラーシステムは，衛星からの信号と再送信の信号とが共に２．６ＧＨｚ帯である同一周波数再送信用のシステムであり，衛星からの信号の受信アンテナ及び中継用のアンテナには，本発明（請求項１又は請求項２）のアンテナ装置が使用される。従って，これら各アンテナの前後比特性をフードの着脱によって設定することにより，受信アンテナと送信アンテナとの間の回り込みの結合による発振を防止することができ，従来のアンテナを使用する場合と比べて，設置場所の制限を少なくすることができる。
【００１８】
また，請求項５に記載のギャップフィラーシステムは，衛星からの信号が１２ＧＨｚ帯，再送信の信号が２．６ＧＨｚ帯であり，中継用のアンテナに，本発明（請求項１又は請求項２）のアンテナ装置が使用される。従って，中継用のアンテナの前後比特性をフードの着脱により設定することにより，送信アンテナの指向性を制限したり，外来のノイズの影響をなくしたりすることができるようになり，従来のアンテナを使用する場合と比べて，設置場所の制限を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に，本発明を具体化した実施形態の例を示し，図面を基に詳細に説明する。
図１は本発明の実施例を示す斜視図である。図２は図１におけるＡ−Ａ線一部断面概略図を示す。図３は異なる実施例を示す。図４は本発明のアンテナ装置の特性を示す。図５は本発明の第２の実施例である。図６は本発明のその他の実施例を示す概略斜視図である。図７は本発明のアンテナ装置を用いたシステム図である。
【実施例１】
【００２０】
図１，図２は本発明のアンテナ装置１を示し，この図において，２は放射導体部材であってマイクロストリップアンテナからなる放射素子である。この放射素子２は平面状の基体３の上方に，誘電体としての空気層６を介して，当該基体３と平行に設けられている。この基体３は例えばアルミダイカスト等の導電材料を用いて成型されたものである。
４は給電点であり，上記放射素子２に対して，基体３の裏面側から同軸コネクタ５を介して給電して，上記放射素子２から例えば２．６ＧＨｚ帯の電波を放射するように構成されている。１４は放射素子を覆うと共に，前記基体３とでもってアンテナの防水，防塵等を施すためのカバーであり，合成樹脂材を用いて金型で成形したものである。
【００２１】
次に，本発明の実施例では，基体３は略四角形をしており，この基体３の裏面側から１０に示すフードが着脱自在に固着されている。
このフード１０は金属等の導電材料をプレス成型したものであり，導体部材１０ａと導体壁１１とからなる。前記導体部材１０ａは前記基体３よりやや大きくなるように外形が形成されており，この導体部材１０ａと基体３とは任意の手段によって着脱自在に構成してある。この実施例における係止方法は螺子棒等の固着手段を用いており，基体３の裏面と導体部材１０ａとを固着させている。
この基体３の四方向の端部には，当該端部から連設させた導体壁１１が前記放射素子２を取り囲むように，前記基体３の上方に向けて突設されている。
この導体壁１１は，本発明のアンテナ装置１の特長とするところで，この導体壁１１を用いることで，放射素子２から基体３の裏面側への電界の回り込みをなくすことができ，これによって本発明によれば，指向特性，特に前後比の良いアンテナ装置１を実現することが可能となる。
【００２２】
また，本発明のフード１０の導体壁１１には，当該導体壁１１の先端から前記基体３の達する範囲内の寸法で切欠部１２が形成されている。この切欠部１２は本発明のフード１０の成形を容易にすると共に，例えばアンテナ装置１を設置した状態において，前記切欠部１２の配置が適切な位置となるように形成すればと，フード１０とアンテナとがなすの空間に入った水分が排水可能になるし，埃・砂等が入ったとしても容易に取り除くことができるといった効果を持つものである。
尚，この例には切欠部１２を四隅に設ける例を示したがこれに限定されるものではなく，切欠部１２を設けず導体壁１１を連設させて設けてもよい。
【００２３】
本発明のアンテナ装置１について更に詳細に説明する。この例において放射素子２は金属材料をプレス成形したものであり，当該放射素子２の略中心点において，前記基体３と固定手段７で組みつけられている。固定手段７はこの例ではビスやスペーサー等で構成されている。
尚，上述の実施例では，放射素子２には金属材料をプレス成形したものを，誘電体としての空気層介して配設したアンテナの例を示したが，この実施例の変わりに，図３に示す如く，両面に導電材を備えた誘電体基板８を用いて，一方の側に放射素子２を形成する方法でもよい。
【００２４】
次に本願の実施例につ入れさらに詳しく説明する。図４は上記に説明したごとく構成されたアンテナ装置１において，導体壁１１の高さｈを異ならせたときの前後比の変化を示す実験結果を示している。尚，実験に用いたアンテナ装置は，２．６ＧＨｚ帯の直線偏波であり，放射素子２が５１．６×５１．６ｍｍの大きさで，空気層からなる誘電体の厚みは３ｍｍである。そして導体壁１０の寸法ｈが０ｍｍ（導体壁を取り外した状態。），２０ｍｍ，３０ｍｍ，４０ｍｍのものに対して測定を行った。
この実験結果からも分かるように，導体壁１１がない場合（ｈ＝０ｍｍ）においては，前後比は水平面が１６ｄＢ，垂直面が１４．５ｄＢであるが，導体壁１１を取付けた場合（例えばｈ＝３６．５ｍｍ）においては，水平面，垂直面夫々２４．５ｄＢとなり，この導体壁１１によって，本発明のアンテナ装置１の前後比が８．５〜１０ｄＢ改善されることが確認できた。本実施例では直線偏波で実験したが，円偏波でも同様の効果が得られる。
また，導体壁１１は，上記基体３から波長λの０．２〜０．５倍の寸法となるように説明したが，この寸法に４分の１波長の奇数倍の寸法を加えてもよい。
【実施例２】
【００２５】
図５に示す実施例では，アンテナを複数個備えたアンテナ装置を示す。尚，前記実施例と同様な構成を示すものは同一番号を付し，詳細な説明は省略する。この実施例では基体３の裏面に，夫々の放射素子部材を合成するための合成回路９を備えている。この合成回路９は例えばプリント配線板等で構成されており，同軸コネクタ５によって外部との信号の接続を行う。また，この基体３の裏面には，前記合成回路９等を覆うための蓋体１５が備えられており，前記フード１０を取り外した状態においても，このアンテナ装置１を屋外で使用できるように構成されている。
【００２６】
次に本発明のアンテナ装置１を用いて行う，ギャップフィラーシステムについて図７を用いて説明する。
このシステム１００は，衛星１０１からの信号を受信する衛星放送システムである。この実施例のシステムでは，衛星からの信号はＳバンドである２．６ＧＨｚ帯を用い，この信号を直接，移動体１０５や携帯端末において受信して，音楽放送等を受信するものである。
ところが，都市部のビル１０６の影やトンネル等により，電波が直接届かずに，直接受信できない地域において，上記サービスを受けるために，衛星からの信号を見通しの良い場所で受信し，改めて，直接電波がとどかない地域に中継する必要がある。
この中継方式には，広い地域をカバーする中・広域用と，狭い地域をカバーする狭域用があり，いずれも，上記衛星からＳバンドと放送内容が同じであるが，送信周波数がＫｕバンドで送信された信号を受信して，更にこの信号をＳバンドに変換して，直接受信できない地域に中継する方法があった。しかしながらこのシステムにおいては，変調方式がＫｕバンドはＴＤＭ方式であり，ＳバンドはＣＤＭ方式と変調方式が異なり，中継装置において変換する必要があった。
【００２７】
そこで，例えば狭い地域をカバーする中継方式において，上記衛星からの信号である，Ｓバンドの信号を直接受信して，同一周波数でもって，ビル影等の直接受信できない地域に中継する方法が考えられたが，衛星からのＳバンドの信号は微弱であるために，受信した信号を増幅度の大きい増幅器（例えば１００ｄＢ）を必要とした。ところが中継用のアンテナから出力される信号の周波数が，衛星からの信号と同一であるため，中継装置１０３の受信アンテナ１０２と送信アンテナ１０４との間で，回り込みによる結合を起こして，中継システムが発振する問題があった。
【００２８】
本発明のギャップフィラーシステムにおいては，上記実施例で述べた，指向特性の優れた，特に，簡単な構成で，しかも安価に作成できる，前後比の優れたアンテナ装置を送信アンテナと受信アンテナに用いることで，回り込みによる結合量を低減することができ，結果として中継システムの設置場所等の制限がより少なくなると共に，このシステムの発振防止が可能となるのである。
更に，本発明のアンテナ装置はこの例に示すように同一周波数中継に使用するばかりでなく，ＫｕバンドからＳバンドに変換して行う中継システムにも利用できる事は言うまでもない。
尚，本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく，例えば図６（ａ）に示すように円形状のアンテナに対応させてもよい。また，（ｂ）に示すように一対の導体壁を基体の端部対向させて備えさせたアンテナ装置でもよい等，本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更して実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る第１の実施例のアンテナ装置の斜視図を示す。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図を示す。
【図３】第１の実施例の他の実施例を示す。
【図４】図１に示す実施例において，導体壁の寸法を変化させたときの前後比の特性変化。
【図５】本発明の第２の実施例を示す。
【図６】本発明のアンテナ装置のその他の形状を示す概略斜視図である。
【図７】本発明のアンテナ装置を用いた同一周波数中継システムを示す。
【符号の説明】
【００３０】
１…アンテナ装置，２…放射導体部材（放射素子），３…接地導体部材，４…給電点，５…同軸コネクタ，６…誘電体部材（空気層），７…固定手段，２０…棒状アンテナ，１００…同一周波数中継システム，１０１…衛星，１０２…受信アンテナ，１０３…増幅器，１０４…送信アンテナ，１０５…移動体，１０６…ビル。
【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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