(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環部と、
前記円環部につながる給電部と、
前記円環部と間隔をあけて配置される反射板とを具える反射板付きループアンテナであって、
前記円環部には、電圧最大点を電流最大点よりも前記反射板方向に近づけた下降部が設けられており、
前記下降部は、円環部の一部を1/6λ〜1/4λの長さにわたって反射板方向に折り曲げて構成したことを特徴とする反射板付きループアンテナ。
【請求項２】
前記下降部は、電流最大点同士をつなぐ軸を中心に対称に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の反射板付きループアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放送または通信の電波の送信などに好適な反射板付きループアンテナに関するものである。特に、バックローブを効果的に抑制できるループアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、VHFやUHFの送信用アンテナとして、双ループアンテナが用いられている。これは、２つの一波長ループアンテナを互いに並行給電線で接続し、その中央から給電したものである。通常、高電力利得にするため4個または6個の一波長ループアンテナを並行給電線で接続して使用し、これらをループ数により4L形、6L形双ループアンテナと呼んでいる。また、一般に一波長ループアンテナでは、電波はループの軸方向の両側に放射される。そこで、一方向にのみ電波を放射させたいときには、ループの後方0.2〜0.3波長の位置に反射板をおく。
【０００３】
その一例を図9に示す。この双ループアンテナは、環状に成型した一対の円環部110と、両円環部110の中央に位置する給電点120と、給電点と円環部110とをつなぐ直線状の並行給電線部とを具えている。円環部110、並行給電線部130のいずれも真鍮パイプで構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のループアンテナでは、反射板を回り込んでアンテナ背面に電波が放出されるバックローブが生じ、放送エリアの干渉が起こる。
【０００５】
バックローブが生じるのは、ループアンテナの反射板が小さいためである。反射板を大きくすればバックローブは改善するが、アンテナ取り付け構造物の強度に限界があり、十分に大きくすることができない。
【０００６】
従って、本発明の主目的は、反射板を大きくすることなくバックローブを効果的に抑制できる反射板付きループアンテナを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、円環部の一部を反射板方向に接近させることで上記の目的を達成する。
【０００８】
すなわち、本発明ループアンテナは、円環部と、円環部につながる給電部と、円環部と間隔をあけて配置される反射板とを具える反射板付きループアンテナである。そして、この円環部に、電圧最大点を電流最大点よりも反射板方向に近づけた下降部が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
従来のループアンテナでは、一般にパイプ状円環部の一周の長さを目標周波数となる信号の波長（目標波長λ）に対応されている。例えば、440〜770MHzの全UHF帯域用には、この帯域の位相変化を考慮した中心周波数として602MHzを目標周波数とし、これに対応する目標波長に円環部の周長を対応させている。また、1波長ループアンテナでは、電波は円環部の軸方向の両側に放射されるため、一方向にのみ電波を放射させたいときには、一般に円環部の後方0.2〜0.3目標波長の位置に反射板をおいている。
【００１０】
ここで、円環部全体を反射板に近づけると入力インピーダンス特性（VSWR特性）が狭帯域になり、円環部全体を反射板から遠ざけるとバックローブが大きくなる。本発明ループアンテナでは、円環部の全体ではなく、一部を反射板に近づけた構成とすることで、入力インピーダンス特性が狭帯域になることなくバックローブの抑制を実現することができる。もちろん、反射板自体を大型化する必要はないため、アンテナの取付構造物の強度増加を見込む必要もない。
【００１１】
電流最大点は、通常、円環部における給電端とそれに対向する個所となる。一般に、双ループアンテナは、図9に示したように、環状に成型した一対の円環部110と、両円環部110の中央に位置する給電点120と、給電点と円環部110とをつなぐ直線状の並行給電線部とを具えている。この場合、円環部と並行給電線部の接続個所が電流最大点となり、さらにこれと対向する個所も電流最大点となる。一方、電圧最大点は、通常、電流最大点同士をつなぐ軸と直交する軸が円環部と交差する個所となる。すなわち、電流最大点と電圧最大点とはほぼ90°ずれた位置になる。
【００１２】
下降部は、電流最大点同士をつなぐ軸を中心に対称に設けることが好ましい。電流最大点同士をつなぐ軸を中心に対称に下降部を設けることで、特性のバランスがとれたループアンテナを得ることができる。
【００１３】
下降部の具体的な形態としては、次のようなものが挙げられる。
▲１▼円環部の一部を1/6λ〜1/4λの長さにわたって反射板方向に折り曲げて下降部を構成する。
この円環部の折り曲げ方は、ほぼ直角に折り曲げて円環部の一部を凹状に形成したり、非直角に折り曲げて円環部の一部をＶ型に形成するなど、種々の形態が考えられる。その他、階段状に折り曲げて下降部を形成しても良い。
【００１４】
▲２▼電流最大点同士をつなぐ軸を中心として円環部を反射板方向に折り曲げて下降部を構成する。
これは、電流最大点同士をつなぐ軸を山折り線として、円環部全体をＶ型に形成したものである。
【００１５】
円環部の周長は、目標波長λに対して0.9λ〜1.2λ程度が好適である。また、非下降部下端と反射板との距離は目標波長λに対して0.2λ〜0.25λであることが好ましい。さらに、下降部の最下端（反射板との最接近部）と下降部以外の円環部（非下降部）上端との距離は、目標波長λに対して0.03〜0.1λとすることが好ましい。下降部を反射板側に大きく下げればバックローブの抑制には効果的であるが、下降部が反射板に近づきすぎると、アンテナの出力特性が横方向に広がる指向性を持つため、これらのバランスを考慮したためである。
【００１６】
下降部を含む円環部は導体で構成する。例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属が好適である。特に、アルミニウム、アルミニウム合金は軽量化の点で好ましい。
【００１７】
本発明ループアンテナの円環部は、銀ロウ付け、溶接、型を用いた鋳造あるいはプレス成型などにより得ることが好適である。銀ロウ付けや溶接を用いる場合、例えばパイプ材や多角形の中実棒材で円弧片と直線片を用意し、これら円弧片や直線片を銀ロウ付けや溶接で接合して円環部を形成する。鋳造であれば、金型の形状により種々の形態の円環部を容易に得ることができる。プレス成型では、予めパイプ材や断面が多角形の中実棒材で環状片を用意し、この環状片をプレスで折り曲げて下降部を持った円環部とする。プレス成型では、凹型の下降部よりもＶ型の下降部の成型に向いている。
【００１８】
本発明ループアンテナの使用周波数帯域は、周波数帯が90〜108，170〜222MHzのVHFや周波数帯が470〜770MHzのUHFにおける放送・通信用に好適である。もちろん、本発明アンテナの適用範囲が、この周波数帯域に限定されるわけではない。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
（実施例１）
図１は、本発明反射板付きループアンテナの平面図、図２は同正面図、図３は同アンテナの円環部を示す斜視図である。
【００２０】
（全体構成）
図1に示すように、このループアンテナは、中央部に給電部10を両端に支柱20を具え、給電部10と支柱20との各間隔に合計2つのアンテナ素子30が固定されたものである。アンテナ素子30は、環状の円環部31、32と、円環部31、32に連続する直線部33、34からなる。そして、給電部10および支柱20の下端が反射板40に固定されている。
【００２１】
（アンテナ素子）
このアンテナ素子30は、第１および第２円環部31、32と、両円環部31、32をつなぐ第1直線部33、および第２円環部32と給電部10をつなぐ第２直線部34とからなる。第１円環部31が支柱20に支持され、第２円環部32は第２直線部34を介して給電部10に支持される。第１円環部31の一部には切欠35があり、この切欠端から一対の第１直線部33が伸延されている。一対の第１直線部33は平行に配置されて、第２円環部32につながる。第２円環部32は、対向する位置に切欠36が形成され、この切欠端から一対の第２直線部34が伸延されている。一対の第２直線部34も平行に配置されている。
【００２２】
本例では、16mm角のアルミ合金材を用い、両円環部および両直線部を銀ロー付けにより接合してアンテナ素子を製造した。第１・第２円環部31、32の外径は159mmである。この円環部の周長は、全UHF帯域用に602MHzを目標周波数とし、これに対応する目標波長λに適合するように設計した。また、両円環部31、32の中心間距離は450mm、第２円環部32の中心と給電部10との距離は219mmである。
【００２３】
＜円環部の電流最大点と電圧最大点＞
第１円環部31において、電流最大点は、第１円環部31と支柱20との接合部および第１円環部31と第１直線部33との接合部となる。また、電圧最大点は電流最大点同士をつなぐ軸と第１円環部31が交差する個所、すなわち電流最大点から90°ずれた個所となる。
【００２４】
また、第２円環部32において、電流最大点は、第２円環部32と両直線部33、34との接合部となる。また、電圧最大点は電流最大点同士をつなぐ軸と第２円環部32が交差する個所、すなわち電流最大点から90°ずれた個所となる。
からなる。
【００２５】
各円環部31、32における電流の向きと大きさを図４の模式図に示す。図４における矢印が電流の方向を示し、矢印の長さが電流の大きさを模式している。また、交流記号（給電端）および白丸が電流最大点、黒丸が電圧最大点である。
【００２６】
＜円環部の下降部と非下降部＞
このような円環部31、32は、反射板40に近接した下降部37と、反射板40から離れた非下降部38とからなる。本例では、図２、図３に示すように、円環部の一部を凹型に折り曲げた形状の下降部37を形成した。この円環部は、非下降部38の円弧片、下降部37の円弧片、並びに両円弧片の直線連結片を用意し、これらを銀ロー付けで接合することにより製造した。
【００２７】
下降部37の周方向の長さは1/6λ〜1/4λが好ましい。本例では各下降部37の周方向の長さを1/6λとした。また、非下降部38の上端から下降部37の下端までの距離は0.07λとした。さらに非下降部下端と反射板40との距離は目標波長λに対して0.25λ（125mm）とした。
【００２８】
（給電部）
給電部10はアンテナ素子に電力供給を行う個所である（図1、図2）。ここでは垂直方向に伸びる一対のトラップ11を用い、短絡片12で接合して給電部10を構成した。トラップ上端は第２直線部34に溶接にて直角状態に固定される。
【００２９】
（支柱）
支柱20は給電部10を中心として対称に配置されたアンテナ素子30の端部を支持する。第１円環部31と支柱上端との接続は、ボルト21の締め付けにより行った。
【００３０】
（反射板）
反射板40はループアンテナの出力を円環部31、32の軸方向の一方に出力するための矩形の金属板である。ここでは、400×1650mmの鋼板を用いた。
【００３１】
（実施例２）
図５は実施例１とは異なる形状の本発明ループアンテナの円環部を示すもので、(A)は平面図、(B)は正面図、(C)は右側面図である。円環部における下降部の形状が異なる点を除いて実施例１と共通するため、主に相違点のみ説明する。
【００３２】
この円環部51も下降部57と非下降部58とを具えている。下降部57は、電流最大点同士をつなぐ軸を山折り線として円環部を折り曲げることで構成している。非下降部58は電流最大点（給電部つながる個所）に相当する個所である。すなわち、円環部51を前記山折り線方向に見るとＶ字型になり、山折り線と直交する方向（正面）から見るとＵ字型となる。そして、正面から見た際のＵ字の底部が電圧最大点に相当する。本例では、厚さが16mmのアルミニウム合金板から円環部を切削で切り出し、この円環部51をプレスで折り曲げ加工して下降部57を形成した。この実施例２でも円環部51の周長は、全UHF帯域用に602MHzを目標周波数とし、これに対応する目標波長λに適合するように設計した。また、非下降部58の上端から下降部57の下端までの距離は0.07λとした。
【００３３】
（試験例）
実施例１に示したアンテナ素子の円環部について指向特性をシミュレーションで調べた。指向性は、円環部の並列方向を垂直方向とし、水平方向の指向性を調べることで行った。周波数は470MHzとした。実施例アンテナの円環部における非下降部と反射板との距離は110mm、非下降部と下降部との距離は20mmである。併せて、図６に示す従来のループアンテナの円環部39についても定在波比の周波数特性を求めた。この比較例アンテナの円環部39は、全周にわたって反射板40との距離が同一となっている。比較例アンテナの円環部39と反射板40との距離は110mmである。実施例アンテナの試験結果を図７に、比較例アンテナの試験結果を図８に示す。
【００３４】
両図を比較して明らかなように、実施例の方が比較例に比べて図のX軸よりも下方（アンテナの背面）側への広がりが小さくなっており、本発明ループアンテナがバックローブの低減に有効であることが確認された。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明ループアンテナによれば、円環部の一部を反射板方向に近接させることで、ループアンテナから反射板端に向かって放射される電波を抑制する。それにより、アンテナ背面に電波が回りこむバックローブを低減することができる。
【００３６】
また、アンテナの円環部自体の改良によりバックローブを低減するため、反射板を大型化する必要もなく、アンテナの取付構造物の強度増加を考慮する必要もない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明ループアンテナの平面図である。
【図２】本発明ループアンテナの正面図である。
【図３】本発明ループアンテナの円環部の斜視図である。
【図４】円環部における電流の向きと大きさを示す模式図である。
【図５】実施例１とは異なる形状の本発明ループアンテナの円環部を示すもので、(A)は平面図、(B)は正面図、(C)は右側面図である。
【図６】比較例ループアンテナの円環部を示す斜視図である。
【図７】本発明ループアンテナの水平面指向性図である。
【図８】比較例ループアンテナの水平面指向性図である。
【図９】従来のループアンテナの平面図である。
【符号の説明】
10  給電部
11  トラップ
12  短絡片
20  支柱
21  ボルト
30  アンテナ素子
31  第１円環部
32  第２円環部
33  第１直線部
34  第２直線部
35  切欠
36  切欠
37  下降部
38  非下降部
39  円環部
40  反射板
51  円環部
57  下降部
58  非下降部
110  円環部
120  給電部
130  並行給電線部
【図１】
0003840133.tif 000002
【図２】
0003840133.tif 000003
【図３】
0003840133.tif 000004
【図４】
0003840133.tif 000005
【図５】
0003840133.tif 000006
【図６】
0003840133.tif 000007
【図７】
0003840133.tif 000008
【図８】
0003840133.tif 000009
【図９】
0003840133.tif 000010