(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信電波周波数の異なる複数の多面合成アンテナをそれぞれ構成する３面以上の同一面数のアンテナユニットを、支柱を中心とする水平面内において所定の順序で円環状に等角度間隔で巡回配列した送信アンテナ装置であって、
前記複数の多面合成アンテナをそれぞれ構成する複数のアンテナユニットを、前記送信電波周波数の異なる複数の多面合成アンテナの各多面合成アンテナ間において上下方向にアンテナ面の角度が異なるようにチルトさせて設けたことを特徴とする送信アンテナ装置。
【請求項２】
前記複数の多面合成アンテナをそれぞれ構成する複数のアンテナユニットは、前記送信電波周波数毎に定められた角度で上下方向に前記アンテナ面がチルトされて設けられている請求項１に記載の送信アンテナ装置。
【請求項３】
前記複数の多面合成アンテナをそれぞれ構成する複数のアンテナユニットは、それぞれその送信電波周波数に応じて定まる径の円周面上に等角度間隔に配列されるものである請求項１または請求項２に記載の送信アンテナ装置。
【請求項４】
前記複数の多面合成アンテナをそれぞれ構成する複数のアンテナユニットは、その送信電波周波数に応じて定まる径の円周面上の等角度間隔に区分して定められた各位置において、それぞれ上下方向に多段に設けられるものである請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の送信アンテナ装置。
【請求項５】
前記各アンテナユニットは、送信電波周波数に応じたアンテナ長の所定数の双ループアンテナを、平板状の反射板上にアンテナ面を該反射板の主面と平行に設けて構成され、前記反射板の主面に対して垂直な向きにメインローブを有する電波を放射するものである請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の送信アンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電波周波数の異なる複数の放送波の送信に適した多面合成型の送信アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のＴＶ放送波の送信に適した送信アンテナ装置として、送信電波周波数の異なる複数の多面合成アンテナをそれぞれ構成する３面以上の同一面数のアンテナユニットを、放送塔の上部における支柱を中心とした平面内において所定の順序で円環状に等角度間隔で巡回配列した送信アンテナ装置が知られている（例えば特許文献１を参照）。この種の送信アンテナ装置は、同じ高さ位置（地上高）に送信電波周波数の異なる複数の多面合成アンテナを設置可能であり、スペース共用型アンテナとして注目されている。
【０００３】
また前記複数の多面合成アンテナをそれぞれ構成する複数のアンテナユニットの配列径（アンテナを支持する支柱の中心からの距離）を、その送信電波周波数に応じて変えることで、各多面合成アンテナの水平面指向性を保証することも提唱されている（例えば特許文献２を参照）。
【特許文献１】特許第３３７４１１１号公報
【特許文献２】特許第３５００３８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら複数の多面合成アンテナをそれぞれ構成する複数のアンテナユニットの配列径を、その送信電波周波数に応じて変えた場合、特に上記各送信電波周波数の差が大きい場合には、複数のアンテナユニットの配列径が小さい側の多面合成アンテナの水平面指向性が大きく劣化すると言う不具合がある。即ち、上記の場合には、配列径の小さい側のアンテナユニットの前方両側部に、配列径の大きい側のアンテナユニットがそれぞれ位置付けられることになる。すると配列径の小さい側のアンテナユニットにおける個々のアンテナ特性自体が、配列径の大きいアンテナユニットの影響を受けて変化する。この結果、配列径の小さい側のアンテナユニットによって構成される多面合成アンテナの水平面指向性が劣化することが否めない。特に上記アンテナユニットの配列径が小さい多面合成アンテナの水平面における電界強度が、例えばその向きによって略６ｄＢも変動すると言う不具合が生じる。
【０００５】
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、送信電波周波数の異なる複数の多面合成アンテナをそれぞれ構成する複数のアンテナユニットを、同一の高さ位置に所定の順序で円環状に等角度間隔で配列した構成の送信アンテナ装置において、特に上記各多面合成アンテナ間での送信電波周波数の差が大きい場合であっても、これらの各多面合成アンテナの水平面指向性をそれぞれ良好に保つことのできる送信アンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した目的を達成するべく本発明は、送信電波周波数の異なる複数の多面合成アンテナをそれぞれ構成する３面以上の同一面数のアンテナユニットを、放送塔等の支柱を中心とする水平面内において所定の順序で円環状に等角度間隔で巡回配列した送信アンテナ装置において、
前記複数の多面合成アンテナをそれぞれ構成する複数のアンテナユニットを、前記送信電波周波数の異なる複数の多面合成アンテナの各多面合成アンテナ間において上下方向にアンテナ面の角度が互いに異なるようにチルトさせて設けたことを特徴としている。
なお、前記複数の多面合成アンテナをそれぞれ構成する複数のアンテナユニットは、前記送信電波周波数毎に定められた角度で上下方向に前記アンテナ面がチルトされて設けられていてもよい。
【０００７】
ちなみに前記複数の多面合成アンテナをそれぞれ構成する複数のアンテナユニットは、それぞれその送信電波周波数に応じて定まる径の円周面上に等角度間隔に配列される。この場合、上記複数のアンテナユニットを、その送信電波周波数に応じて定まる径の円周面上の等角度間隔に区分して定められた各位置において、それぞれ上下方向に多段に設けるようにしても良い。
【０００８】
また前記各アンテナユニットについては、例えば送信電波周波数に応じたアンテナ長の所定数の双ループアンテナを、平板状の反射板上にアンテナ面を該反射板の主面と平行に設けて構成され、前記反射板の主面に対して垂直な向きにメインローブを有する電波を放射するものとして実現すれば良い。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成の送信アンテナ装置によれば、複数の多面合成アンテナをそれぞれ構成する複数のアンテナユニットが、上記各多面合成アンテナ間においてそのアンテナ面が上下方向に異なる角度をなすようにチルトさせて設けているので、これらのアンテナユニット間の干渉を効果的に抑えることができる。特に配列径の小さいアンテナユニットの前方側部に位置付けられる配列径の大きいアンテナユニットの影響を受けて、上記配列径の小さいアンテナユニットのアンテナ特性自体が変化することがなくなるので、該配列径の小さいアンテナユニットによって構成される多面合成アンテナの水平面指向性の劣化を効果的に防ぐことができる。
【００１０】
従って複数のアンテナユニットの配列径が小さい側の多面合成アンテナであっても、その周方向における電波強度の変化が少ない滑らかな無指向性を有する水平面指向性を持たせることができる。故に、同一の高さ位置に設置される送信電波周波数の異なる複数の多面合成アンテナの各水平面指向性をほぼ同一に揃えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る送信アンテナ装置について説明する。
この送信アンテナ装置は、基本的には送信電波周波数の異なる複数の多面合成アンテナをそれぞれ構成する３面以上の同一面数のアンテナユニットを、放送塔等の上部に設けられた支柱Ｐを中心とする水平面内において所定の順序で円環状に等角度間隔で巡回配列して構成される。具体的には、例えばＵＨＦ帯の放送チャネルを異にする２つの多面合成アンテナＡ,Ｂをそれぞれ構成する各２０個のアンテナユニットａ,ｂを、図１に示すように円環状に交互に等角度間隔に配列して構成される。
【００１２】
ちなみに上記２つの多面合成アンテナＡ,Ｂの放送チャネルがＵＨＦ帯の２９ｃｈと３４ｃｈである場合、例えば２９ｃｈの多面合成アンテナＡを構成する２０個のアンテナユニットａは支柱Ｐの中心から３４１０ｍｍの距離を隔てた円周面上に１８°間隔で配列される。また３４ｃｈの多面合成アンテナＢを構成する２０個のアンテナユニットｂは、上記アンテナユニットａの取り付け位置から９°のずれを持たせて、例えば前記支柱Ｐの中心から３２３０ｍｍの距離を隔てた円周面上に１８°間隔で配列される。即ち、これらのアンテナユニットａ,ｂは、前記支柱Ｐからの配列径を異にするが該支柱Ｐの周囲に円環状に９°間隔で交互に配列される。
【００１３】
より具体的には上述した２つの多面合成アンテナＡ,Ｂは、例えば図２に示すように上下方向に４段に亘って配列したアンテナユニットａ,ｂの組をそれぞれ２０組準備し、これらの各アンテナユニットａ,ｂの組を、前述したように支柱Ｐを中心として周方向に９°間隔で交互に配列して構成される。尚、これらの各アンテナユニットａ,ｂの組は、各アンテナユニットａ,ｂを相互に協働させてそのアンテナ利得を高める作用を呈するものであり、等価的にはアンテナ利得の高い１つのアンテナユニットａ,ｂとして捉えることができる。
【００１４】
さてこのようにして複数のアンテナユニットａ,ｂを、周方向に等角度間隔で交互に配列して、送信周波数の異なる２個の多面合成アンテナＡ,Ｂを同一高さ位置に形成して構成される送信アンテナ装置において、この発明が特徴とするところは図２に示すように、多面合成アンテナＡを形成する複数のアンテナエレメントａと、多面合成アンテナＢを形成する複数のアンテナエレメントｂとを、そのアンテナ面が向く角度が上下方向に異なるように前記支柱Ｐに対してチルトさせて取り付けたことを特徴としている。尚、一方の多面合成アンテナＡ（Ｂ）におけるアンテナエレメントａ（ｂ）のアンテナ面だけを上下方向にチルトすることも勿論可能である。
【００１５】
この例においては、一方の多面合成アンテナＡを形成する複数のアンテナエレメントａのアンテナ面を上向きに５°チルトし、他方の多面合成アンテナＢを形成する複数のアンテナエレメントｂのアンテナ面を下向きに５°チルトしている。そしてこれらのアンテナエレメントａ,ｂのアンテナ面の向きに１０°のずれ角を持たせている。このずれ角については２つの多面合成アンテナＡ,Ｂにそれぞれ割り当てられる放送チャネルの差、つまり送信電波周波数の差や、各アンテナエレメントａ,ｂの大きさ、更にはアンテナエレメントａ,ｂ間の配列間隔等に応じて定めれば良いものであり、例えば３〜１０°程度の範囲で設定すれば十分である。
【００１６】
尚、上述した如く支柱Ｐの周囲に円環状に配列されるアンテナエレメントａ,ｂは、例えば図３(ａ),(ｂ)にその平面構成と断面構成とを示すように、基本的にはその長手方向両縁部を略４５°に折り曲げて主面を形成した平板状の反射器１１上に、その周長Ｌが前記各電波周波数ｆａ,ｆｂの略１波長λとなる円弧状のループアンテナ素子部１２を形成した２素子双ループアンテナ１３のループ面を上記主面と平行に設けたものからなる。このような構成のアンテナエレメントａ,ｂは、前記双ループアンテナ１３を励磁することで該双ループアンテナ１３から前記反射器１１の主面（ループアンテナ素子部１２のループ面）に垂直な方向に電波を放射する。そして水平面方向に、例えば図４に示すような単一指向性を有するアンテナエレメントａ,ｂとして実現される。尚、図中１４は双ループアンテナ１３を覆って設けられる保護カバー（レイドーム）である。この保護カバー１４により前記双ループアンテナ１３が雨風や雪、更には粉塵等から保護される。
【００１７】
尚、複数の双ループアンテナ１３を平行に設けることで、アンテナエレメントａ,ｂから放射される電波の指向性を強めるようにしても良い。また４素子双ループアンテナ１３のみならず、２素子双ループアンテナや６素子双ループアンテナ等を用いてアンテナエレメントａ,ｂを実現することも勿論可能である。また保護カバー１４については、その縁部を前記反射器１１の両端に取り付けることでその全体的な凹凸を少なくし、外観的には平板状のアンテナとして実現することも可能である。
【００１８】
図５は上述した如く構成した送信アンテナ装置における多面合成アンテナＢの水平面内における指向特性を示している。また図６は前記送信アンテナ装置における多面合成アンテナＡの水平面内における指向特性を示している。これらの図５,６にそれぞれ示すように、同一の高さ位置に配置した送信電波周波数の異なる２つの多面合成アンテナＡ,Ｂの各指向特性は、その周方向の全体に亘って相対電界強度の変化が−３ｄＢ以下に抑えられて、全体的に滑らかで良好な無指向性を示すことが確認された。
【００１９】
尚、図５にはアンテナエレメントａ,ｂのアンテナ面をチルトしないとき、つまりアンテナエレメントａ,ｂのアンテナ面を平行に設けたときの前記多面合成アンテナＢの指向特性を破線Ｙで示している。この場合、支柱からの配置径が小さく、２９ｃｈの多面合成アンテナＡの各アンテナエレメントａの内側にアンテナエレメントｂを配列して構成される３４ｃｈの多面合成アンテナＢの指向特性Ｙは、連接するアンテナエレメントｂ間の向き（アンテナエレメントａが配置された向き）毎に略−５ｄＢもの相対電界強度の変化が生じ、全体的には凹凸変化の大きい指向特性を示し、実用性の点で課題が残される。
【００２０】
このような３４ｃｈの多面合成アンテナＢの指向特性の劣化は、該多面合成アンテナＢのアンテナエレメントｂよりも配列径の大きい２９ｃｈの多面合成アンテナＡのアンテナエレメントａが、前記多面合成アンテナＢのアンテナエレメントｂの前方側部に位置付けられるが故に、この多面合成アンテナＡのアンテナエレメントａの反射板の影響を受ける為であると考えられる。
【００２１】
この点、本発明に係る送信アンテナ装置によれば、３４ｃｈの多面合成アンテナＢのアンテナエレメントｂが、２９ｃｈの多面合成アンテナＡの各アンテナエレメントａの内側に配列されるといえども、図６に示す２９ｃｈの多面合成アンテナＡの水平面内指向特性と略同程度の特性を実現することができた。しかも２つの多面合成アンテナＡ,Ｂをそれぞれ構成する各アンテナエレメントａ,ｂのアンテナ面をチルトし、これらのアンテナ面の垂直方向の向きを若干異ならせるだけで、上記アンテナエレメントａからの影響を軽減して多面合成アンテナＢの水平面指向特性を大幅に改善することができた。また上述した如くアンテナエレメントａ,ｂのアンテナ面をチルトしても、その垂直方向の指向特性は図７に示すように殆ど問題がないことも確認できた。
【００２２】
ところで前述した如く上下に４段に亘って設けたアンテナエレメントａ（ｂ）をそれぞれチルトして場合、図８に模式的に示すように各アンテナエレメントａ（ｂ）のアンテナ面間に空間的な距離のずれが生じることになる。従って上記距離のずれを見込み、例えば給電線路長を調整することによって各アンテナエレメントａ（ｂ）をそれぞれ所定の位相差を与えて励磁するようにすれば、これによって上記各アンテナエレメントａ（ｂ）からそれぞれ放射される電波の位相（波面）を空間的に合わせることができる。この結果、各アンテナエレメントａ（ｂ）からそれぞれ放射された電波を効果的に合成し、その電波強度を高めて送信することが可能となるので、前述したチルトが送信アンテナ装置にとって大きな問題となることはない。
【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。ここではＵＨＦ２９ｃｈの多面合成アンテナＡとＵＨＦ３４ｃｈの多面合成アンテナＢとを、同一高さ位置に設置したスペース共用型送信アンテナ装置について例示したが、その送信電波周波数は仕様に応じて定めれば良いものである。また３つ以上の多面合成アンテナを同一高さ位置に設置する場合にも本発明を同様に適用できることは言うまでもない。また多面合成アンテナを構成するアンテナエレメントの面数（個数）や、各アンテナエレメントの大きさ・配列間隔等は放送塔等の仕様に合わせて定めれば良い。
【００２４】
またここでは上下に多段に設けるアンテナエレメントを、その配置位置にてそれぞれチルトしたが、上下に多段に設けられる複数のアンテナエレメントのアンテナ面を一定に保ちにながら、その全体をチルトすることも勿論可能である。但し、この場合には、チルトによってその上端部における支柱中心からの距離と、下端部における支柱中心からの距離との差が大きくなるので、チルトさせる角度を十分に考慮することが必要である。
【００２５】
また前述した２つの多面合成アンテナＡ,Ｂの一方のアンテナ面だけをチルトすることも勿論可能であり、要は複数の多面合成アンテナにおける各アンテナエレメントのアンテナ面に、上下方向の角度のずれを持たせるようにすれば十分である。更には各アンテナエレメントの構成や大きさについても種々変形し得ることは言うまでもない。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。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る送信アンテナ装置の概略構成を示す平面図。
【図２】図１に示す送信アンテナ装置の横断面構成を示す図。
【図３】図１に示す送信アンテナ装置に用いられるアンテナエレメントの構成例を示す図。
【図４】図３に示すアンテナエレメントの水平面内指向特性を示す図。
【図５】図１に示す送信アンテナ装置におけるＵＨＦ３４ｃｈの多面合成アンテナの水平面内指向特性を示す図。
【図６】図１に示す送信アンテナ装置におけるＵＨＦ２９ｃｈの多面合成アンテナの水平面内指向特性を示す図。
【図７】図１に示す送信アンテナ装置におけるＵＨＦ３４ｃｈの多面合成アンテナの垂直方向指向特性を示す図。
【図８】上下方向にチルトさせた複数のアンテナエレメントに対する励磁手法の例を示す図。
【符号の説明】
【００２７】
Ａ,Ｂ  多面合成アンテナ
ａ,ｂ  アンテナエレメント
Ｐ  支柱
【図１】
0004927677.tif 000002
【図２】
0004927677.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004927677.tif 000007
【図７】
0004927677.tif 000008
【図８】
0004927677.tif 000009