JP2002124823A - アンテナユニット、アンテナ装置および放送塔 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 現在多用されている双ループアンテナの指向
性を維持しつつ、双ループアンテナ素子自体の広帯域性
を十分に発揮すること。 【解決手段】 ２個のループアンテナ素子を形成する２
つの２Ｌアンテナ素子１，２と、各２Ｌアンテナ素子
１，２に対する電力を伝送する同軸ケーブル４と、各２
Ｌアンテナ素子１，２と同軸ケーブル４との間に配置さ
れ、同軸ケーブル４を２分岐し、各分岐先を各２Ｌアン
テナ素子１，２の給電点に直接接続し、同軸ケーブル４
の特性インピーダンスの２倍の特性インピーダンスであ
って各２Ｌアンテナ素子１，２のインピーダンスに略等
しい特性インピーダンスを有する同軸管３とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＵＨＦ帯で広帯
域特性を有する２Ｎ（Ｎは自然数）個のループを形成す
る２Ｌアンテナ素子自体の広帯域特性を発揮させること
ができるアンテナユニット、アンテナ装置および放送塔
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近い将来、地上波ディジタル放送がＵＨ
Ｆ帯において開始される。現在のアナログ放送における
ＵＨＦ帯の送信アンテナは、双ループアンテナが多用さ
れ、各周波数に合わせて設計されている。ＵＨＦ帯のデ
ィジタル化は、アナログ放送と違い同じ時間軸上でネッ
トワークの整備が進められていると考えられる。このた
め、サテライト局では、各社共同でアンテナシステムを
建設する傾向がある。したがって、アンテナコストを下
げるためには、複数のチャネルをカバーできる広帯域ア
ンテナが有効である。一方、このディジタル放送開始前
の過渡期におけるアナログ／アナログ変換を考えると、
広帯域アンテナは必須のものと考える。

【０００３】図１８は、従来の双ループアンテナの平面
図であり、図１９は、従来の双ループアンテナの右側面
図である。双ループアンテナ１００は、長手方向に沿う
両縁部に略４５°に折り曲げて、主面を形成した平板状
の反射器１０６上に、その周長が送信周波数の略波長λ
となる円弧状のループアンテナ素子１０１，１０２およ
びループアンテナ素子１０３，１０４を有した双ループ
アンテナを、この主面に垂直な方向に、単一指向性を持
たせて送信する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、双ループア
ンテナは、広帯域特性を有するが、双ループアンテナ素
子１０１，１０２および双ループアンテナ素子１０３，
１０４は、平行線路であり、給電線側は、特性インピー
ダンスが５０Ωあるいは７５Ωの同軸線路が用いられた
め、図２０（ａ）に示すように、双ループアンテナ素子
１０１〜１０４と給電線との間にバラン（balance-unba
lance変換回路：balun）回路２０２が設けられる。な
お、通常のアンテナ素子と給電線との間には、このバラ
ン回路２０２が設けられないが、双ループアンテナ素子
１０１，１０３と双ループアンテナ素子１０２，１０４
とが略平行線路を形成するため、双ループアンテナは、
同軸線路である給電線との間にバラン回路２０２を設け
なければならないという特殊性を有する。

【０００５】このバラン回路２０２は、図２０（ｂ）に
示すように不平衡線路（同軸線路）と平衡線路（平行線
路）とを変換接続する整合回路である。これは、双ルー
プアンテナ素子１０１〜１０４によって形成される不平
衡線路と、給電線が形成する平行線路とをそのまま接続
すると、接続点で必ず電流の不平衡分が生じるからであ
る。

【０００６】図２１は、図１８に示した双ループアンテ
ナのＣ−Ｃ線断面図であり、給電線１０８の内部導体３
０１は、接続部３０４を介して外部導体３０２に平行に
配置された外部導体３０３に接続される。外部導体３０
２，３０３は、接続部３０４で接続されるとともに、略
１／４λのところで短絡部３０５によって短絡されてい
る。この外部導体３０２，３０３、接続部３０４、およ
び短絡部３０５がバラン回路である。なお、バラン回路
には、種々の形態のものがあり、たとえばＵバランやシ
ュペルトッフ（阻止套管）などがある。

【０００７】しかし、このバラン回路２０２を設けるこ
とによって、給電部を含めた双ループアンテナのインピ
ーダンスの周波数特性は、バラン回路２０２自体が有す
る周波数特性を含んだものとなり、結果として狭帯域と
なってしまうという問題点があった。

【０００８】一方、双ループアンテナ素子１０１〜１０
４と給電線１０８とのインピーダンス整合をとるため
に、図２０（ａ）に示すインピーダンス整合回路２０１
を、双ループアンテナ素子１０１〜１０４と給電側との
間に形成しなければならない。図１８および図１９に示
した双ループアンテナでは、内部導体の径を変えること
で、長さを１／４λに変換するインピーダンス整合を行
っている。なお、インピーダンス整合回路２０１として
は、その他トラップなどのスタブを挿入するものが多
い。

【０００９】しかし、このインピーダンス整合回路２０
１では、中心周波数において完全に整合するが、他の周
波数に対しては整合せず、リターンロスが大きくなると
いう問題点があった。

【００１０】この場合、複数のインピーダンス整合回路
２０１を、たとえば３個ぐらい用いて、徐々にインピー
ダンスを変換すれば、その周波数特性は小さくなり、広
帯域化を図ることができるが、給電部がいきおい長くな
るという問題点を生じることになる。

【００１１】したがって、従来の双ループアンテナで
は、上述したバラン回路２０１およびインピーダンス整
合回路２０２を双ループアンテナ素子１０１〜１０４の
接続点に接続させることから、その周波数特性が劣化
し、双ループアンテナ素子自体の広帯域性を十分に生か
しきれていない。

【００１２】一方、上述した双ループアンテナの指向性
を崩すと、新たな受信不感地帯が発生し、この受信不感
地帯をなくすために新たな放送塔などの適地を探し出
し、建設する必要が生じるため、地上波ディジタル放送
の実現に向けて、現在多用されている双ループアンテナ
の指向性を維持しつつ、その広帯域性を用いたアンテナ
の開発が強く要望されているのが現実である。

【００１３】この発明は上記に鑑みてなされたもので、
現在多用されている双ループアンテナの指向性を維持し
つつ、双ループアンテナ素子自体の広帯域性を十分に発
揮することができるアンテナユニット、アンテナ装置お
よび放送塔を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１にかかるアンテナユニットは、それぞれ２
Ｎ（Ｎは自然数）個のループを形成する２のｍ乗（ｍは
自然数）個のループアンテナ素子と、前記ループアンテ
ナ素子に対する電力を伝送する第１の給電線と、前記各
ループアンテナ素子と前記第１の給電線との間に配置さ
れ、前記第１の給電線に対して２分岐をｍ段繰り返し、
前記第１の給電線の特性インピーダンスの２のｍ乗倍の
特性インピーダンスであって前記各ループアンテナ素子
のインピーダンスに略等しい特性インピーダンスを有す
る２のｍ乗個のアンテナ側端点を形成し、各アンテナ側
端点が２のｍ乗個の前記各ループアンテナ素子の給電点
に直接接続する第２の給電線とを備えたことを特徴とす
る。

【００１５】この請求項１の発明によれば、第１の給電
線から伝送された電力は、第２の給電線によって２分岐
が繰り返され、各ループアンテナ素子の給電点に供給さ
れる。この際、第２の給電線の最終段の特性インピーダ
ンスは、各ループアンテナ素子のインピーダンスに略等
しくして、インピーダンス整合調整をなくし、バラン回
路を設けなくても特性上の変化がないようにしている。

【００１６】また、請求項２にかかるアンテナユニット
は、上記の発明において、反射板をさらに備え、前記ル
ープアンテナ素子は、前記反射板上に所定の距離を置い
て配置され、前記第２の給電線は、前記反射板の裏面あ
るいは表面に配設されることを特徴とする。

【００１７】この請求項２の発明によれば、反射板を用
いて、一層効率的なアンテナ指向性を得ることができ、
第２給電線の設置あるいはアンテナユニットの取り付け
も容易に行うことができる。

【００１８】また、請求項３にかかるアンテナユニット
は、上記の発明において、前記第２の給電線は、前記第
１の給電線の接続点から各ループアンテナ素子の給電点
までの長さを異ならせたことを特徴とする。

【００１９】この請求項３の発明によれば、第２の給電
線において、前記第１の給電線の接続点から各ループア
ンテナ素子のアンテナ側端点までの長さを異ならせ、こ
れによって各ループアンテナに対する給電に位相差をも
たせ、合成アンテナ指向性をシフトさせることによって
ヌル点を所望の方向に移動させることができる。

【００２０】また、請求項４にかかるアンテナユニット
は、上記の発明において、前記第２の給電線は、前記ア
ンテナ側端点が３つ以上ある場合に、少なくとも３つ以
上、前記第１の給電線の接続点から各ループアンテナ素
子の前記アンテナ側端点までの長さを異ならせたことを
特徴とする。

【００２１】この請求項４の発明によれば、前記第２の
給電線において、前記アンテナ側端点が３つ以上ある場
合に、少なくとも３つ以上、前記第１の給電線の接続点
から各ループアンテナ素子の前記アンテナ側端点までの
長さを異ならせ、これによって各ループアンテナ素子に
対する給電に位相差をもたせ、たとえ、２つのループア
ンテナ素子によるヌル点が生じる場合であっても、他の
ループアンテナ素子による電界強度の存在によってヌル
点をなくすようにしている。

【００２２】また、請求項５にかかるアンテナ装置は、
それぞれ２Ｎ（Ｎは自然数）個のループを形成する２の
ｍ乗（ｍは自然数）個のループアンテナ素子と、前記ル
ープアンテナ素子に対する電力を伝送する第１の給電線
と、前記各ループアンテナ素子と前記第１の給電線との
間に配置され、前記第１の給電線に対して２分岐をｍ段
繰り返し、前記第１の給電線の特性インピーダンスの２
のｍ乗倍の特性インピーダンスであって前記各ループア
ンテナ素子のインピーダンスに略等しい特性インピーダ
ンスを有する２のｍ乗個のアンテナ側端点を形成し、各
アンテナ側端点が２のｍ乗個の前記各ループアンテナ素
子の給電点に直接接続する第２の給電線と、所定の距離
を置いて各ループアンテナ素子を配置する反射板と、を
備えた複数のアンテナユニットを円環状に均等に配列
し、各アンテナユニットから放射される電波を合成して
略無指向放射パターンを得ることを特徴とする。

【００２３】この請求項５の発明によれば、複数のアン
テナユニットを円環状に均等に配列し、各アンテナユニ
ットから放射される電波を合成して略無指向放射パター
ンを得るようにしている。

【００２４】また、請求項６にかかるアンテナ装置は、
上記の発明において、前記第２の給電線は、前記第１の
給電線の接続点から各ループアンテナ素子の給電点まで
の長さを異ならせたことを特徴とする。

【００２５】この請求項６の発明によれば、第２の給電
線において、前記第１の給電線の接続点から各ループア
ンテナ素子のアンテナ側端点までの長さを異ならせ、こ
れによって各ループアンテナに対する給電に位相差をも
たせ、合成アンテナ指向性をシフトさせることによって
ヌル点を所望の方向に移動させることができる。

【００２６】また、請求項７にかかるアンテナ装置は、
上記の発明において、前記第２の給電線は、前記アンテ
ナ側端点が３つ以上ある場合に、少なくとも３つ以上、
前記第１の給電線の接続点から各ループアンテナ素子の
前記アンテナ側端点までの長さを異ならせたことを特徴
とする。

【００２７】この請求項７の発明によれば、前記第２の
給電線において、前記アンテナ側端点が３つ以上ある場
合に、少なくとも３つ以上、前記第１の給電線の接続点
から各ループアンテナ素子の前記アンテナ側端点までの
長さを異ならせ、これによって各ループアンテナ素子に
対する給電に位相差をもたせ、たとえ、２つのループア
ンテナ素子によるヌル点が生じる場合であっても、他の
ループアンテナ素子による電界強度の存在によってヌル
点をなくすようにしている。

【００２８】また、請求項８にかかる放送塔は、上記の
発明において、請求項１〜７のいずれか一つに記載のア
ンテナユニットまたはアンテナ装置を、所定の地上高に
設置したことを特徴とする。

【００２９】この請求項８の発明によれば、上述した請
求項１〜７のアンテナユニットまたはアンテナ装置を、
所定の地上高に設置して、広帯域性をもち、かつ従来の
アンテナ指向性を少なくとも維持した電波を放射するこ
とができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、この
発明にかかるアンテナユニット、アンテナ装置および放
送塔の好適な実施の形態を詳細に説明する。

【００３１】（実施の形態１）図１は、この発明の実施
の形態１であるアンテナユニットの概要構成を示す模式
図である。図１において、このアンテナユニット１０
は、２つのループアンテナ素子からなる２Ｌアンテナ素
子１，２を２つ有している。すなわち、４つのループア
ンテナ素子を備える。各２Ｌアンテナ素子１，２は、各
２Ｌアンテナ素子１，２の長手方向に直列に配置され
る。また、各２Ｌアンテナ素子１，２自体のインピーダ
ンスは、略１００Ωである。各ループアンテナ素子の周
長は、送信周波数の波長λに設定される。

【００３２】各２Ｌアンテナ素子１，２の給電点には、
それぞれ特性インピーダンス１００Ωの同軸管３が接続
され、同軸管３の中央（中点）には、特性インピーダン
ス５０Ωの同軸ケーブル４が接続され、同軸ケーブル４
および同軸管３を介して各２Ｌアンテナ素子１，２に対
して給電される。同軸管３の中点によって分岐された同
軸管３ａは、２Ｌアンテナ素子１側に延び、同軸管３ａ
の内部導体１１ａが２Ｌアンテナ素子１の一方のエレメ
ントに直接接続される。また、同軸管３の中点によって
分岐された同軸管３ｂは、２Ｌアンテナ素子２側に延
び、同軸管３ｂの内部導体１１ｂが２Ｌアンテナ素子２
の一方のエレメントに直接接続される。なお、同軸管３
ａ，３ｂの外部導体は、図４に示す反射板５を介して各
２Ｌアンテナ素子１，２のアンテナ端部に接続される。

【００３３】なお、同軸ケーブル４には、同軸管３ａ，
３ｂが２分岐して接続され、並列となった同軸管３ａ，
３ｂの合成インピーダンスを考慮すると、１００Ωの特
性インピーダンスをもつ同軸管３ａ，３ｂと同軸ケーブ
ル４とは、単純にインピーダンス整合する。また、各２
Ｌアンテナ素子１，２は、インピーダンスが略１００Ω
であるため、特性インピーダンスが１００Ωの各同軸管
３ａ，３ｂとも、容易にインピーダンス整合する。した
がって、インピーダンス整合回路を設ける必要がない。
また、複雑なインピーダンス調整も必要ない。

【００３４】ここで、図２は、図１に示した同軸管３を
直接取り付けた各２Ｌアンテナ素子１，２のインピーダ
ンスの周波数特性を示した図である。図２に示すよう
に、抵抗成分の特性Ｌ１１およびリアクタンス成分の特
性Ｌ１２は、ともに４５０ＭＨｚ〜８５０ＭＨｚの帯域
において、平坦な特性を示しているとともに、抵抗成分
の特性Ｌ１１が、ほぼ１００Ωであり、リアクタンス成
分の特性がほぼ零であり、良好なインピーダンス特性を
呈している。このように、同軸管３を直接取り付けた場
合には、バラン回路の取り付けによる周波数特性が全く
影響されないため、広帯域の平坦な特性を得ることがで
きる。

【００３５】また、図１に示したアンテナユニット１０
の各２Ｌアンテナ素子１，２のアンテナ指向性は、図３
に示す特性Ｌ２１，Ｌ２２を示す。図３（ａ）は、周波
数が６００ＭＨｚの時の水平指向性を示し、図３（ｂ）
は、周波数が６００ＭＨｚの時の垂直指向性を示してい
る。ここで、図３に示す特性（破線）Ｌ３１，Ｌ３２
は、図１８に示したアンテナユニット１００によるバラ
ン回路を取り付けた場合における２Ｌアンテナ素子の水
平指向性および垂直指向性を示している。図３に示すよ
うに、図１に示したアンテナユニット１０の各２Ｌアン
テナ素子１，２のアンテナ指向性は、バラン回路を取り
付けた場合におけるアンテナ指向性と比較して、殆ど変
化がないことがわかる。

【００３６】ここで、図４〜図６を参照して、アンテナ
ユニット１０の構成について説明する。図４は、アンテ
ナユニット１０の構成を示す正面図であり、図５は、ア
ンテナユニット１０の構成を示す右側面図であり、図６
は、アンテナユニット１０のＡ−Ａ線断面図である。

【００３７】図４および図５において、２Ｌアンテナ素
子１，２は、長手方向に沿う両縁部に略４５°に折り曲
げて、主面を形成した平板状の反射板５上に、略波長λ
となる円弧状のループアンテナ素子を有した双ループア
ンテナである。２Ｌアンテナ素子１，２は、反射板５の
面に対して高さＬ３の位置に平行に設置される。各ルー
プ間距離は「Ｌ１」であり、各２Ｌアンテナ素子１，２
間距離は「Ｌ２」である。

【００３８】同軸管３は、断面が矩形であり、各一端の
内部導体１１ａ，１１ｂが各２Ｌアンテナ素子１，２の
中央の一方に直接接続される。同軸管３は、反射板５の
裏面を通り、中央部において、同軸ケーブル４に接続さ
れる。なお、上述したように、同軸管３は、特性インピ
ーダンスが１００Ωに設定されている。また、同軸管３
は、反射板５の表面に配設するようにしてもよい。この
場合、反射板５の裏面に凸部が形成されず、アンテナユ
ニットの取り付けを容易かつ堅固に行うことができる。

【００３９】図６において、内部導体１１ａは、２Ｌア
ンテナ素子１の中央部分の平行線路間を通り、その先端
とアンテナエレメント１ａとの間は、導通部材１ｃによ
ってＬ字型に橋渡され、導通される。一方、外部導体
は、他方のアンテナエレメント１ｂに接続される。な
お、内部導体１１ａには、リング部材１１ｃが環装さ
れ、２Ｌアンテナ素子１と同軸管３とのインピーダンス
調整が行われる。

【００４０】また、上述した各ループ間距離「Ｌ１」、
各２Ｌアンテナ素子１，２間距離「Ｌ２」、反射板５に
対する各２Ｌアンテナ素子１，２の高さ「Ｌ３」など
は、さらに調整することによって、放射パターン、利得
などをさらに向上させることができる。さらに、上述し
た同軸ケーブル４の特性インピーダンスは５０Ωであっ
たが、給電線としての同軸ケーブルの特性インピーダン
スが７５Ωである場合には、７５Ω→５０Ω変換を行え
ばよい。

【００４１】さらに、上述した２Ｌアンテナ素子１，２
自体のインピーダンスは略１００Ωであるとしたが、た
とえば、２Ｌアンテナ素子１，２自体のインピーダンス
が略１５０Ωである場合には、同軸ケーブル４の特性イ
ンピーダンスを７５Ωとし、同軸管３の特性インピーダ
ンスを１５０Ωとすればよい。また、同様にして、２Ｌ
アンテナ素子１，２自体のインピーダンスがたとえば２
００Ωである場合には、同軸管３を多段接続すればよ
い。たとえば、図７に示すように、各２Ｌアンテナ素子
２１，２２，２６，２７のインピーダンスが２００Ωで
ある場合、特性インピーダンス５０Ωの同軸ケーブル４
に１００Ωの同軸管２３を接続し、さらにこの１００Ω
の同軸管２３に、特性インピーダンスが２００Ωの同軸
管を接続し、この２００Ωの同軸管の内部導体を４つの
各２Ｌアンテナ素子２１，２２，２６，２７に直接接続
すればよい。

【００４２】なお、各アンテナユニットは、レドームを
設け、風雨に対する強度を持たせるようにするのが好ま
しい。

【００４３】この実施の形態１では、２Ｌアンテナ素子
１，２と、給電線としての同軸ケーブル４との間に接続
され、２Ｌアンテナ素子１，２のインピーダンスに略等
しく、同軸ケーブル４の特性インピーダンスの２倍の特
性インピーダンスを有し、同軸ケーブル４を２分岐し、
同軸管３の内部導体を直接２Ｌアンテナ素子１，２に接
続した同軸管３を設けるようにしているので、バラン回
路やインピーダンス整合回路を必要とせず、これが存在
しないことによって、バラン回路やインピーダンス整合
回路によって制限されていた２Ｌアンテナ素子１，２自
体の広帯域性を得ることができる。また、バラン回路や
インピーダンス回路を設けない場合であっても、アンテ
ナ指向性が変化しないので、従来のアンテナユニットの
もつアンテナ指向性をそのまま維持することができる。

【００４４】（実施の形態２）つぎに、この発明の実施
の形態２について説明する。上述した実施の形態１で
は、２つの２Ｌアンテナ素子１，２をもつアンテナユニ
ットであったが、この実施の形態２では、２つの４Ｌア
ンテナ素子３１，３２をもつアンテナユニットとしてい
る。

【００４５】図８は、この発明の実施の形態２であるア
ンテナユニットの概要構成を示す模式図である。図８に
おいて、２つの２Ｌアンテナ素子１，２に代えて２つの
４Ｌアンテナ素子３１，３２を設けている。この４Ｌア
ンテナ素子３１，３２は、それぞれ４つのループアンテ
ナ素子を有し、長手方向に４つのループが形成される。
また、同軸管３に代えて同軸管３３を設けている。この
同軸管３３は、同軸管３と同じく、特性インピーダンス
が１００Ωである。ただし、４Ｌアンテナ素子３１，３
２は、２Ｌアンテナ素子１，２に比してループアンテナ
素子を多く有しているため、同軸管３３は、同軸管３に
比して長い。なお、同軸管３３は、実施の形態１と同様
に、特性インピーダンス５０Ωの同軸ケーブル４に接続
され、同軸管３３の内部導体は、それぞれ４Ｌアンテナ
素子３１，３２に直接接続される。ここで、４Ｌアンテ
ナ素子３１，３２のインピーダンスは、それぞれ略１０
０Ωであるため、実施の形態１と同様に、インピーダン
ス整合回路は不要となり、バラン回路も不要となる。

【００４６】なお、上述した実施の形態２では、４Ｌア
ンテナ素子３１，３２について説明したが、これに限ら
ず、それぞれ６つのループアンテナ素子を有する６ｌア
ンテナ素子に対しても適用することができる。すなわ
ち、２の倍数のループアンテナ素子を有するものに、適
用することができる。

【００４７】この実施の形態２によれば、実施の形態１
と同様に、バラン回路やインピーダンス整合回路を必要
とせず、これが存在しないことによって、バラン回路や
インピーダンス整合回路によって制限されていた４Ｌア
ンテナ素子３１，３２自体の広帯域性を得ることができ
る。また、バラン回路やインピーダンス回路を設けない
場合であっても、アンテナ指向性が変化しないので、従
来のアンテナユニットのもつアンテナ指向性をそのまま
維持することができる。

【００４８】（実施の形態３）つぎに、この発明の実施
の形態３について説明する。上述した実施の形態１で
は、各２Ｌアンテナ素子１，２を長手方向に直列に配置
したアンテナユニットとしていたが、この実施の形態３
では、各２Ｌアンテナ素子１，２に対応する各２Ｌアン
テナ素子４１，４２の長手方向に沿って並列に配置した
アンテナユニットとしている。

【００４９】図９は、この発明の実施の形態３であるア
ンテナユニットの概要構成を示す模式図である。図９に
おいて、２つの２Ｌアンテナ素子４１，４２は、長手方
向に沿って並列に配置される。その他の構造は、実施の
形態１と同じである。すなわち、特性インピーダンス５
０Ωの同軸ケーブル４から２分岐する特性インピーダン
ス１００の同軸管４３は、インピーダンスが１００Ωの
各２Ｌアンテナ素子４１，４２の一方のアンテナエレメ
ントに直接接続される。

【００５０】図１０は、この発明の実施の形態３の応用
例であるアンテナユニットの概要構成を示す模式図であ
る。図１０において、２つの４Ｌアンテナ素子５１，５
２は、長手方向に沿って並列に配置される。その他の構
造は、実施の形態１と同じである。すなわち、特性イン
ピーダンス５０Ωの同軸ケーブル４から２分岐する特性
インピーダンス１００の同軸管５３は、インピーダンス
が１００Ωの各２Ｌアンテナ素子５１，５２の一方のア
ンテナエレメントに直接接続される。

【００５１】この実施の形態３によれば、実施の形態１
と同様に、バラン回路やインピーダンス整合回路を必要
とせず、これが存在しないことによって、バラン回路や
インピーダンス整合回路によって制限されていた２Ｌア
ンテナ素子４１，４２自体の広帯域性を得ることができ
る。また、バラン回路やインピーダンス回路を設けない
場合であっても、アンテナ指向性が変化しないので、従
来のアンテナユニットのもつアンテナ指向性をそのまま
維持することができる。特に、この実施の形態３によれ
ば、後述するように、水平面における各２Ｌアンテナ素
子４１，４２のアンテナ指向性を合成することができ、
水平方向におけるアンテナ利得を上げることができると
ともに、水平指向性を鋭くすることができる。

【００５２】（実施の形態４）つぎに、この発明の実施
の形態４について説明する。上述した実施の形態１〜３
では、いずれも同軸ケーブル４から２Ｌアンテナ素子
１，２、２Ｌアンテナ素子２１，２２，２６，２７、４
Ｌアンテナ素子３１，３２、２Ｌアンテナ素子４１，４
２、あるいは４Ｌアンテナ素子５１，５２の接続点まで
の長さが等しく、同位相によって各２Ｌアンテナ素子
１，２、２Ｌアンテナ素子２１，２２，２６，２７、４
Ｌアンテナ素子３１，３２、２Ｌアンテナ素子４１，４
２、あるいは４Ｌアンテナ素子５１，５２を給電してい
たが、この実施の形態３では、各２Ｌアンテナ素子１，
２、２Ｌアンテナ素子２１，２２，２６，２７、４Ｌア
ンテナ素子３１，３２、２Ｌアンテナ素子４１，４２、
あるいは４Ｌアンテナ素子５１，５２に対して異なる位
相で給電するようにしている。

【００５３】図１１は、この発明の実施の形態４である
アンテナユニットの概要構成を示す模式図である。図１
１において、同軸ケーブル４から２分岐する同軸管６３
ａの長さＬ６１と同軸管６３ｂの長さＬ６２とは異な
る。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構
成部分には同一符号を付している。

【００５４】このようにして同軸管６３ａの長さＬ６１
と、同軸管６３ｂの長さＬ６２とを異ならせると、各２
Ｌアンテナ素子１，２に給電される位相が異なることに
なる。この結果、各２Ｌアンテナ素子１，２のアンテナ
指向性は、同相の場合におけるアンテナ指向性を傾けた
特性をもつ。図１２は、各２Ｌアンテナ素子１，２に対
する給電が同相の場合と位相が異なる場合との合成垂直
指向性を示した図である。なお、図１２に示した周波数
は、６００ＭＨｚである。

【００５５】図１２において、アンテナ指向性Ｌ５１
は、各２Ｌアンテナ素子１，２に対する給電を同相した
場合における合成垂直指向性を示し、アンテナ指向性Ｌ
５２は、各２Ｌアンテナ素子１，２に対する給電の位相
を異ならせた場合の合成垂直指向性を示す。各アンテナ
指向性Ｌ５１，Ｌ５２は、２Ｌアンテナ素子１，２間の
距離を０．８４ｍとしている。また、アンテナ指向性Ｌ
５２は、２Ｌアンテナ素子１，２間に４５度の位相差を
与えている。図１２において、アンテナ指向性Ｌ５２
は、アンテナ指向性Ｌ５１を約５度シフトした特性を示
し、合成垂直指向性が下に傾いた（チルト）した形状と
なっている。したがって、ヌル点Ｐ５１もヌル点Ｐ５２
にシフトし、メインローブの最大値もシフトしている。
このようなシフトが生じるのは、各２Ｌアンテナ素子
１，２が形成する同一方向における電磁波の波面が干渉
し、１／２波長差の距離をもつ場合に各電磁波の強度が
零となるからである。このように各２Ｌアンテナ素子
１，２間に位相差を持たせることによって、ヌル点が生
じる一定の俯角の方向、すなわち不感地帯を変更するこ
とができ、受信地域に合わせた柔軟なアンテナ指向性を
形成することができる。

【００５６】ところで、２つの２Ｌアンテナ素子１，２
の場合には、電磁波の発生源を各２つのループによる２
点としてとらえることができるが、２Ｌアンテナ素子２
１，２２，２６，２７、４Ｌアンテナ素子３１，３２な
どの場合には、電磁波の発生源を各２つのループによる
４点としてとらえることができる。この場合、各２つの
ループに対する位相差を少なくとも３つの各２つのルー
プに対して与えると、たとえ２つの各２つのループの位
相差が１／２波長となるヌル点（角度）が存在しても、
他の１つ以上の各２つのループの位相差が異なるため、
ヌル点を形成することがなくなる。すなわち、３つ以上
の各２つのループ、換言すれば、３以上の最終の給電点
を形成する場合、各最終の給電点に対する位相差を異な
らせるように同軸管の長さを設定すればよい。

【００５７】たとえば、図７に示した２Ｌアンテナ素子
２１，２２，２６，２７に対する同軸管の長さを、２Ｌ
アンテナ素子２６に対する位相を基準として、２Ｌアン
テナ素子２１，２２，２７の位相差が−１５度、４５
度、−１５度となるように設定すると、図１３に示した
アンテナ指向性を得ることができる。図１３において、
アンテナ指向性Ｌ６１は、各２Ｌアンテナ素子２１，２
２，２６，２７に対する位相差が零となるように、同軸
管の長さを同じにした場合のアンテナ指向性であり、ヌ
ル点Ｐ６１，Ｐ６２などのヌル点を形成するが、アンテ
ナ指向性Ｌ６２は、上述したように、各２Ｌアンテナ素
子２１，２２，２６，２７に対して位相差を与えるよう
な同軸管の長さに設定するため、ヌル点が生じない。な
お、図１３に示した各アンテナ指向性は、周波数が５０
０ＭＨｚであり、各２Ｌアンテナ素子２１，２２，２
６，２７間の間隔は、１．２ｍとしている。

【００５８】したがって、２Ｌアンテナ素子に対する最
終の給電点に対する位相差が３つ以上異ならせるように
同軸管の長さを設定することによって、ヌル点がなくな
り、しかもアンテナ指向性全体をシフトすることができ
るので、柔軟かつ確実にヌル点が生じる一定の俯角の方
向における不感地帯をなくすことができる。なお、２Ｌ
アンテナ素子が２つの場合に位相差を与える場合、各２
Ｌアンテナ素子を形成する各２つのループ間の距離が、
ヌル点が生じる角度に対して周波数的に無視できない程
度である場合、各ループが３つ以上生成されることにな
るため、実質的にヌル点ななくなる。

【００５９】この実施の形態４によれば、同軸管の長さ
を調整して、給電の位相を容易に変化させることがで
き、この位相の変化によって各２Ｌアンテナ素子のアン
テナ指向性をシフトすることができ、さらに３つ以上の
２Ｌアンテナ素子に対する最終の給電点に対する位相差
を異ならせることによって、ヌル点をなくすことができ
るため、従来のアンテナ指向性に比して一層、柔軟かつ
確実に不感地帯をなくすことができるアンテナ指向性を
得ることができる。

【００６０】（実施の形態５）つぎに、この発明の実施
の形態５について説明する。この実施の形態５では、上
述した実施の形態１〜４で示したアンテナユニットを用
いたアンテナ装置および放送塔を実現している。

【００６１】図１４は、この発明の実施の形態５である
アンテナ装置を含む放送塔の概要構成を示す図である。
図１４において、放送塔は、鉄骨材を組み上げたタワー
状の骨格フレーム体７１と、その上端に垂直に設けたポ
ール部７２とを有する。ポール部７２、および骨格フレ
ーム体７１の比較的断面の小さい円筒部７５に、上述し
たアンテナユニット１０に対応するアンテナユニット７
３，７４が取り付けられる。

【００６２】このアンテナユニット７３，７４の取付
は、ポール部７２あるいは円筒部７５の周囲に水平かつ
均等に配置することによって実現される。ただし、アン
テナユニット７３，７４の取付数は、ポール部７２ある
いは円筒部７５の断面の大きさ、すなわち円周の長さに
よって決定され、水平方向に送信利得の落ち込みのある
部分を形成しないように密に配置する。したがって、ポ
ール部７２には、少ないアンテナユニット７３の数で済
み、円筒部７５には、比較的多くの個数のアンテナユニ
ット７４が必要となる。

【００６３】ここで、図１５を参照して、放送塔に設置
されるアンテナ装置の一例について説明する。図１５
は、ポール部７２に設置されるアンテナ装置の構成を示
す図であり、図１５（ａ）は、アンテナ装置の正面図で
あり、図１５（ｂ）は、Ｂ−Ｂ線断面図である。図１５
において、４つのアンテナユニット７３−１〜７３−４
は、ポール部７２の周縁であって同一周上に設けられ、
各アンテナユニット７３−１〜７３−４は、９０°ずつ
均等に配置される。なお、各アンテナユニット７３−１
〜７３−４は、図４に示したアンテナユニットである。

【００６４】図１６は、図１５に示したアンテナ装置の
水平指向性を示す図である。なお、アンテナユニット７
３−４が配置される方向を０度とし、アンテナユニット
７３−３が配置される方向を９０度としている。各アン
テナユニット７３−１〜７３−４の間には、アンテナ指
向性の高い部分が形成される。たとえば、アンテナユニ
ット７３−３，７３−４間には、ピークＰ７１が形成さ
れる。このピークＰ７１は、アンテナユニット７３−
３，７３−４のメインローブの裾部分で、左右４５度方
向が強め合ってできたピークである。各アンテナユニッ
ト７３−１〜７３−４は、２つの２Ｌアンテナ素子を合
成した利得をもち、比較的鋭いアンテナ指向性をもつた
め、図１６に示すように、ピークＰ７１を極端に大きく
することはない。これによって、９０度毎、全周に配置
した４つのアンテナユニット７３−１〜７３−４であっ
ても、比較的無指向の水平指向性を得ることができる。

【００６５】なお、各アンテナユニット７３−１〜７３
−４は、ポール部の内縁部に配置された給電装置７６に
よって一括して給電される。なお、ポール部７２の設置
されるその他のアンテナ装置および円筒部７５に配置さ
れるアンテナ装置も、給電装置７６によって、一括して
給電するようにしてもよい。

【００６６】また、上述したアンテナ装置は、図１４に
示した親局の放送塔に限らず、図１７に示す中継機能を
もった子局の放送塔にも適用することができる。図１７
に示した放送塔では、図１７に示した親局の放送塔ある
いは上位の子局である放送塔からの電波を受信する受信
アンテナ装置８１と、上述したアンテナ装置である送信
アンテナ装置８２とが設置され、放送塔の下部に受信ア
ンテナ装置８１が設けられ、放送塔の上部に送信アンテ
ナ装置８２が設けられ、互いに干渉しないようにしてい
る。

【００６７】なお、各アンテナユニットは、レドームを
設け、風雨に対する強度を持たせるようにするのが好ま
しい。

【００６８】この実施の形態５によれば、現用の双ルー
プアンテナのアンテナ指向性を少なくとも維持し、さら
には向上したアンテナ指向性を得ることができ、しかも
実施の形態１〜４で述べたように広帯域性をもったアン
テナ装置および放送塔を実現することができる。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１にかかる
発明によれば、第１の給電線から伝送された電力は、第
２の給電線によって２分岐が繰り返され、各ループアン
テナ素子の給電点に供給される。この際、第２の給電線
の最終段の特性インピーダンスは、各ループアンテナ素
子のインピーダンスに略等しくして、インピーダンス整
合調整をなくし、バラン回路を設けなくても特性上の変
化がないようにしている。この結果、バラン回路および
インピーダンス整合回路を取り除くことができ、しか
も、バラン回路およびインピーダンス整合回路によって
制限されていた広帯域性も確保することができ、現在多
様されている双ループアンテナによってカバーされてい
る受信地域を変化させずに、しかも広帯域性をもったア
ンテナユニットを実現することができるという効果を奏
する。

【００７０】また、請求項２にかかる発明によれば、反
射板を用いて、一層効率的なアンテナ指向性を得ること
ができ、第２給電線の設置あるいはアンテナユニットの
取り付けも容易に行うことができるという効果を奏す
る。

【００７１】また、請求項３にかかる発明によれば、第
２の給電線において、前記第１の給電線の接続点から各
ループアンテナ素子のアンテナ側端点までの長さを異な
らせ、これによって各ループアンテナに対する給電に位
相差をもたせ、合成アンテナ指向性をシフトさせること
によってヌル点を所望の方向に移動させることができる
ので、不感地帯をなくすことができるという効果を奏す
る。

【００７２】また、請求項４にかかる発明によれば、前
記第２の給電線において、前記アンテナ側端点が３つ以
上ある場合に、少なくとも３つ以上、前記第１の給電線
の接続点から各ループアンテナ素子の前記アンテナ側端
点までの長さを異ならせ、これによって各ループアンテ
ナ素子に対する給電に位相差をもたせ、たとえ、２つの
ループアンテナ素子によるヌル点が生じる場合であって
も、他のループアンテナ素子による電界強度の存在によ
ってヌル点をなくすようにしているので、常にヌル点を
なくし、しかもヌル点を所望の方向にシフトさせること
ができ、確実かつ柔軟に不感地帯をなくし、受信地域の
拡大を図ることができるという効果を奏する。

【００７３】また、請求項５にかかる発明によれば、複
数のアンテナユニットを円環状に均等に配列し、各アン
テナユニットから放射される電波を合成して略無指向放
射パターンを得るようにしているので、従来のアンテナ
ユニットでは実現できなかった広帯域性を現状のアンテ
ナ指向性を維持したまま得ることができるという効果を
奏する。

【００７４】また、請求項６にかかる発明によれば、第
２の給電線において、前記第１の給電線の接続点から各
ループアンテナ素子のアンテナ側端点までの長さを異な
らせ、これによって各ループアンテナに対する給電に位
相差をもたせ、合成アンテナ指向性をシフトさせること
によってヌル点を所望の方向に移動させることができる
ので、不感地帯をなくすことができるという効果を奏す
る。

【００７５】また、請求項７にかかる発明によれば、前
記第２の給電線において、前記アンテナ側端点が３つ以
上ある場合に、少なくとも３つ以上、前記第１の給電線
の接続点から各ループアンテナ素子の前記アンテナ側端
点までの長さを異ならせ、これによって各ループアンテ
ナ素子に対する給電に位相差をもたせ、たとえ、２つの
ループアンテナ素子によるヌル点が生じる場合であって
も、他のループアンテナ素子による電界強度の存在によ
ってヌル点をなくすようにしているので、常にヌル点を
なくし、しかもヌル点を所望の方向にシフトさせること
ができ、確実かつ柔軟に不感地帯をなくし、受信地域の
拡大を図ることができるという効果を奏する。

【００７６】また、請求項８にかかる発明によれば、上
述した請求項１〜７のアンテナユニットまたはアンテナ
装置を、所定の地上高に設置して、広帯域性をもち、か
つ従来のアンテナ指向性を少なくとも維持した電波を放
射することができるので、新たな放送塔の設置場所を探
し、さらに建設する必要がなく、既存の施設を有効利用
することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１であるアンテナユニッ
トの概要構成を示す模式図である。

【図２】図１に示したアンテナユニットの周波数特性を
示す図である。

【図３】図１に示したアンテナユニットの各２Ｌアンテ
ナ素子のアンテナ指向性を示す図である。

【図４】図１に示したアンテナユニットの正面図であ
る。

【図５】図１に示したアンテナユニットの右側面図であ
る。

【図６】図１に示したアンテナユニットのＡ−Ａ線断面
図である。

【図７】この発明の実施の形態１の応用例であるアンテ
ナユニットの概要構成を示す模式図である。

【図８】この発明の実施の形態２であるアンテナユニッ
トの概要構成を示す模式図である。

【図９】この発明の実施の形態３であるアンテナユニッ
トの概要構成を示す模式図である。

【図１０】この発明の実施の形態３の応用例であるアン
テナユニットの概要構成を示す模式図である。

【図１１】この発明の実施の形態４であるアンテナユニ
ットの概要構成を示す模式図である。

【図１２】図１１に示したアンテナユニットによる垂直
指向性を示す図である。

【図１３】図７に示したアンテナユニットにこの発明の
実施の形態４を適用した場合の垂直指向性を示す図であ
る。

【図１４】この発明の実施の形態５であるアンテナ装置
を含む放送塔の概要構成を示す図である。

【図１５】図１４に示したアンテナ装置の一例を示す図
である。

【図１６】図１５に示したアンテナ装置の水平指向性を
示す図である。

【図１７】子局の放送塔に適用したアンテナ装置の一例
を示す図である。

【図１８】従来のアンテナユニットの構成を示す正面図
である。

【図１９】図１８に示したアンテナユニットの構成を示
す右側面図である。

【図２０】図１８に示したアンテナユニットの概要回路
構成を示す図である。

【図２１】図１８に示したアンテナユニットの給電接続
点近傍を示すＣ−Ｃ線断面図である。

【符号の説明】

１，２，２１，２２，２６，２７，４１，４２ ２Ｌア
ンテナ素子 ３，３ａ，３ｂ，２３，２４，３３，３３ａ，３３ｂ，
４３，４３ａ，４３ｂ，５３，６３ａ，６３ｂ 同軸管 ４ 同軸ケーブル ５ 反射板 １０，７３，７３−１〜７３−４，７４ アンテナユニ
ット １１ａ，１１ｂ 内部導体 ３１，３２，５１，５２ ４Ｌアンテナ素子 Ｌ５１，Ｌ５２，Ｌ６１，Ｌ６２ アンテナ指向性 ７１ 骨格フレーム体 ７２ ポール部 ７５ 円筒部 ７６ 給電装置 ８１ 受信アンテナ装置 ８２ 送信アンテナ装置 Ｌ１１，Ｌ１２ インピーダンスの周波数特性 Ｌ６１，Ｌ６２ 長さ Ｐ５１，Ｐ５２，Ｐ６１，Ｐ６２ ヌル点

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ２Ｎ（Ｎは自然数）個のループ
   を形成する２のｍ乗（ｍは自然数）個のループアンテナ
   素子と、 前記ループアンテナ素子に対する電力を伝送する第１の
   給電線と、 前記各ループアンテナ素子と前記第１の給電線との間に
   配置され、前記第１の給電線に対して２分岐をｍ段繰り
   返し、前記第１の給電線の特性インピーダンスの２のｍ
   乗倍の特性インピーダンスであって前記各ループアンテ
   ナ素子のインピーダンスに略等しい特性インピーダンス
   を有する２のｍ乗個のアンテナ側端点を形成し、各アン
   テナ側端点が２のｍ乗個の前記各ループアンテナ素子の
   給電点に直接接続する第２の給電線と、 を備えたことを特徴とするアンテナユニット。
2. 【請求項２】 反射板をさらに備え、 前記ループアンテナ素子は、前記反射板上に所定の距離
   を置いて配置され、 前記第２の給電線は、前記反射板の裏面あるいは表面に
   配設されることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ
   ユニット。
3. 【請求項３】 前記第２の給電線は、前記第１の給電線
   の接続点から各ループアンテナ素子のアンテナ側端点ま
   での長さを異ならせたことを特徴とする請求項１または
   ２に記載のアンテナユニット。
4. 【請求項４】 前記第２の給電線は、前記アンテナ側端
   点が３つ以上ある場合に、少なくとも３つ以上、前記第
   １の給電線の接続点から各ループアンテナ素子の前記ア
   ンテナ側端点までの長さを異ならせたことを特徴とする
   請求項１〜３のいずれか一つに記載のアンテナユニッ
   ト。
5. 【請求項５】 それぞれ２Ｎ（Ｎは自然数）個のループ
   を形成する２のｍ乗（ｍは自然数）個のループアンテナ
   素子と、 前記ループアンテナ素子に対する電力を伝送する第１の
   給電線と、 前記各ループアンテナ素子と前記第１の給電線との間に
   配置され、前記第１の給電線に対して２分岐をｍ段繰り
   返し、前記第１の給電線の特性インピーダンスの２のｍ
   乗倍の特性インピーダンスであって前記各ループアンテ
   ナ素子のインピーダンスに略等しい特性インピーダンス
   を有する２のｍ乗個のアンテナ側端点を形成し、各アン
   テナ側端点が２のｍ乗個の前記各ループアンテナ素子の
   給電点に直接接続する第２の給電線と、 所定の距離を置いて各ループアンテナ素子を配置する反
   射板と、 を備えた複数のアンテナユニットを円環状に均等に配列
   し、各アンテナユニットから放射される電波を合成して
   略無指向放射パターンを得ることを特徴とするアンテナ
   装置。
6. 【請求項６】 前記第２の給電線は、前記第１の給電線
   の接続点から各ループアンテナ素子の給電点までの長さ
   を異ならせたことを特徴とする請求項５に記載のアンテ
   ナ装置。
7. 【請求項７】 前記第２の給電線は、前記アンテナ側端
   点が３つ以上ある場合に、少なくとも３つ以上、前記第
   １の給電線の接続点から各ループアンテナ素子の前記ア
   ンテナ側端点までの長さを異ならせたことを特徴とする
   請求項５または６に記載のアンテナ装置。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか一つに記載のア
   ンテナユニットまたはアンテナ装置を、所定の地上高に
   設置したことを特徴とする放送塔。