JP2002280827A

JP2002280827A - アンテナユニット、アンテナ装置および放送塔

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Publication number: JP2002280827A
Application number: JP2001073046A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Muto; 正晴武藤; Reiji Fukuhara; 黎児福原; Kazuo Shigeta; 和夫茂田; Kazuyuki Yamamori; 一之山森
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2001-03-14
Filing date: 2001-03-14
Publication date: 2002-09-27
Anticipated expiration: 2021-03-14
Also published as: JP4014812B2

Abstract

(57)【要約】【課題】簡易な構成で各双ループアンテナからの合成
指向性を任意に変更設定すること。【解決手段】２個のループを形成する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
電力を伝送する給電線４と、各２Ｌアンテナ素子１，２
と給電線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、給電線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給
電線３ａ，３ｂと、同軸ケーブル４と給電線３ａ，３ｂ
との分岐点から各２Ｌアンテナ素子１，２側をみたイン
ピーダンスＺ_B，Ｚ_Aを電力配分に対応したインピーダン
スとし、各２Ｌアンテナ素子１，２のインピーダンスＺ
₁に変換するトランスフォーマ１０ａ，１０ｂ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
るループアンテナ素子からのアンテナ指向性を自在に改
善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
図である。双ループアンテナ１００は、長手方向に沿う
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によ
って形成されるループＬＰ１０１およびループアンテナ
素子１０３，１０４によって形成されるループＬＰ１０
２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】ところで、図１８に示された双ループアン
テナは、放送塔などに多数配置されて使用される。各双
ループアンテナの合成指向性にヌル点が存在すると、不
感地帯が発生し、この不感地帯に対する改善のために合
成指向性を変更設定する必要がある。一般に、複数アン
テナの合成指向性は、各アンテナに供給される電力比に
差を設けたり、給電位相に位相差を設けることによって
変更することができる。

【０００５】たとえば、図１９に示すように、給電線４
００から供給される電力を、一端、電力分配器５００に
入力し、この電力分配器５００によって、各双ループア
ンテナ２００，３００に電力を給電する給電線４００
ａ，４００ｂへの電力分配比を適切に設定し、この電力
分配によって各双ループアンテナ２００，３００の合成
指向性を変更設定するようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の双ループアンテナ２００，３００の合成指向性
を変更設定する方式では、電力分配器５００を必要と
し、アンテナ装置全体の小型軽量化を阻害するととも
に、電力分配器５００を介するため、給電線の本数が多
くなるという問題点があった。

【０００７】また、電力分配のみならず、給電位相に位
相差を設けて合成指向性を変更設定する場合では、異な
る電気長すなわち異なる長さの給電線を複数設ける必要
があり、このための労力と時間がかかるという問題点が
あった。

【０００８】この発明は上記に鑑みてなされたもので、
簡易な構成で各双ループアンテナからの合成指向性を任
意に変更設定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。

【０００９】

【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、前記２分岐される分岐
点から前記ループアンテナ素子側をみたそれぞれのイン
ピーダンスを異ならせ、次段の分岐点あるいは前記アン
テナ側端点をみたそれぞれのインピーダンスに変換する
複数のトランスフォーマと、前記各ループアンテナ素子
との間に所定の距離を置いて配置される反射板とを備え
たことを特徴とする。

【００１０】この請求項１の発明によれば、第２の給電
線が、反射板上に所定距離を置いて配置される各ループ
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
接続し、複数のトランスフォーマが、前記２分岐される
分岐点から前記ループアンテナ素子側をみたそれぞれの
インピーダンスを異ならせ、次段の分岐点あるいは前記
アンテナ側端点をみたそれぞれのインピーダンスに変換
して、各ループアンテナ素子に対する電力分配をインピ
ーダンス整合しつつ行い、合成指向性のヌル点をなくす
ようにしている。

【００１１】また、請求項２にかかるアンテナユニット
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、前記
各ループアンテナ素子との間に所定の距離を置いて配置
される反射板とを備え、前記２分岐される分岐点は、該
分岐点から前記ループアンテナ素子までの間の電気長を
異ならせて接続したことを特徴とする。

【００１２】この請求項２の発明によれば、第２の給電
線が、反射板上に所定距離を置いて配置される各ループ
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
接続し、前記２分岐される分岐点を、該分岐点から前記
ループアンテナ素子までの間の電気長を異ならせて接続
し、各ループアンテナ素子に対して位相差給電を行うこ
とによって、合成指向性のヌル点を変更設定するように
している。

【００１３】また、請求項３にかかるアンテナユニット
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、前記
各ループアンテナ素子との間に所定の距離を置いて配置
される反射板とを備え、前記各ループアンテナ素子を形
成する２Ｎ個のループのうち、少なくとも３つのループ
間距離を異ならせて前記反射板上に配置したことを特徴
とする。

【００１４】この請求項３の発明によれば、第２の給電
線が、反射板上に所定距離を置いて配置される各ループ
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
接続し、各ループアンテナ素子を形成する２Ｎ個のルー
プのうち、少なくとも３つのループ間距離を異ならせて
前記反射板上に配置し、合成指向性のヌル点をなくすよ
うにしている。

【００１５】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２分岐される分岐点から
前記ループアンテナ素子側をみたそれぞれのインピーダ
ンスを異ならせ、次段の分岐点あるいは前記アンテナ側
端点をみたインピーダンスにそれぞれ変換する複数のト
ランスフォーマをさらに備えたことを特徴とする。

【００１６】この請求項４の発明によれば、複数のトラ
ンスフォーマによって、前記２分岐される分岐点から前
記ループアンテナ素子側をみたそれぞれのインピーダン
スを異ならせ、次段の分岐点あるいは前記アンテナ側端
点をみたインピーダンスにそれぞれ変換し、合成指向性
のヌル点をなくすようにしている。

【００１７】また、請求項５にかかるアンテナユニット
は、上記の発明において、前記各ループアンテナ素子を
形成する２Ｎ個のループのうち、少なくとも３つのルー
プ間距離を異ならせて前記反射板上に配置したことを特
徴とする。

【００１８】この請求項５の発明によれば、前記各ルー
プアンテナ素子を形成する２Ｎ個のループのうち、少な
くとも３つのループ間距離を異ならせて前記反射板上に
配置し、合成指向性のヌル点をなくすようにしている。

【００１９】また、請求項６にかかるアンテナユニット
は、上記の発明において、分岐側の中心導体を摺動し、
分岐元の中心導体に接合されるリング部材によって分岐
接続され、該リング部材は、固定部材によって固定され
ることを特徴とする。

【００２０】この請求項６の発明によれば、リング部材
によって、分岐側の中心導体に摺動可能に接合され、固
定部材によって固定されるようにし、分岐点の位置を柔
軟に設定できるようにしている。

【００２１】また、請求項７にかかるアンテナ装置は、
請求項１〜６のいずれか一つに記載の複数のアンテナユ
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の水平放射パター
ンを得ることを特徴とする。

【００２２】この請求項７の発明によれば、請求項１〜
６のいずれか一つに記載の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の水平放射パターンを得るよ
うにしている。

【００２３】また、請求項８にかかる放送塔は、請求項
７に記載のアンテナ装置を、所定の地上高に設置したこ
とを特徴とする。

【００２４】この請求項８の発明によれば、請求項７に
記載のアンテナ装置を、所定の地上高に設置し、これに
よって、任意の垂直合成指向性に変更設定できるととも
に、略無指向の水平指向性が得られる放送塔を実現でき
る。

【００２５】

【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。

【００２６】（実施の形態１）図１および図２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
を示す図であり、図１は、このアンテナユニットの正面
図を示し、図２は、このアンテナユニットの右側面図を
示す。

【００２７】図１および図２において、このアンテナユ
ニットは、２つのアンテナエレメントからなる２Ｌアン
テナ素子１，２を有する。すなわち、４つのアンテナエ
レメント１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを有する。２Ｌアンテ
ナ素子１は、２つのアンテナエレメント１ａ，１ｂから
なり、それぞれが対向して２つのループＬＰ１，ＬＰ２
を形成する。また、２Ｌアンテナ素子２は、２つのアン
テナエレメント２ａ，２ｂからなり、それぞれが対向し
て２つのループＬＰ３，ＬＰ４を形成する。各ループ長
は、ほぼ送信信号の波長λにほぼ等しく設定される。各
２Ｌアンテナ素子１，２は、それぞれ長手方向に直列に
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。

【００２８】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が１００Ωの給電線３（３
ａ，３ｂ）が接続され、給電線３の中央（中点）には、
特性インピーダンスが５０Ωの同軸ケーブル４が接続さ
れ、同軸ケーブル４および給電線３を介して各２Ｌアン
テナ素子１，２に対して給電される。給電線３の中点に
よって分岐された給電線３ａは、２Ｌアンテナ素子１側
に延び、給電線３ａの内部導体１１ａが２Ｌアンテナ素
子１の一方のアンテナエレメント１ａに直接接続され
る。また、給電線３の中点によって分岐された給電線３
ｂは、２Ｌアンテナ素子２側に延び、給電線３ｂの内部
導体１１ｂが２Ｌアンテナ素子２の他方のアンテナエレ
メント２ｂに直接接続される。なお、給電線３ａ，３ｂ
の外部導体は、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。

【００２９】なお、同軸ケーブル４には、給電線３ａ，
３ｂが２分岐して接続され、並列となった給電線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給電線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１００Ωの
各給電線３ａ，３ｂとも、容易にインピーダンス整合す
る。したがって、複雑なインピーダンス整合を行わなく
ても済む。ただし、後述するように、各２Ｌアンテナ素
子１，２に対する電力分配比を異ならせるために、同軸
ケーブル４と給電線３ａ，３ｂとの接続点から、各２Ｌ
アンテナ素子１，２側にトランスフォーマを設けてい
る。

【００３０】上述したように、２Ｌアンテナ素子１，２
は、長手方向に沿う両縁部を略４５°該２Ｌアンテナ素
子１，２側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。ループＬＰ１，ＬＰ２間の距離は、「Ｌ１」
であり、ループＬＰ３，ＬＰ４間の距離は、「Ｌ２」で
あり、距離Ｌ２は、たとえば距離Ｌ１と同じ０．７λで
ある。なお、各２Ｌアンテナ素子１，２間の距離Ｌ３
は、たとえば１．４λである。

【００３１】給電線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。給電線３は、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、給電線３は、特性インピーダンスが１００Ωに設
定されている。

【００３２】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、Ｌ字型に橋渡され、導通される。
一方、給電線３ａの外部導体は、他方のアンテナエレメ
ント１ｂに接続される。同様にして、給電線３ｂと２Ｌ
アンテナ素子２とが接続される。

【００３３】ここで、上述したトランスフォーマについ
て図３を参照して説明する。図３は、図１および図２に
示したアンテナユニットのインピーダンス関係を示す模
式図である。図３において、同軸ケーブル４の特性イン
ピーダンスＺ₀は５０Ωであり、電力Ｐが供給される。
同軸ケーブル４は、給電線３ａ，３ｂに分岐するが、こ
の分岐点には、トランスフォーマ１０ａ，１０ｂが設け
られる。この分岐点から２Ｌアンテナ素子１側をみたイ
ンピーダンスをＺ_Bとし、分岐点から２Ｌアンテナ素子
２側をみたインピーダンスをＺ_Aとし、２Ｌアンテナ素
子１側に供給される電力をＰ₂とし、２Ｌアンテナ素子
２側に供給される電力をＰ₁とすると、Ｐ₁：Ｐ₂＝１／Ｚ_A：１／Ｚ_B の関係を持たせる必要がある。

【００３４】また、分岐点から先の、給電線３ａ，３ｂ
および各２Ｌアンテナ素子１，２の回路は、並列となっ
ているので、１／Ｚ₀＝１／Ｚ_A＋１／Ｚ_B を満足する必要がある。

【００３５】この結果、各２Ｌアンテナ素子１，２側に
供給される電力をＰ１：Ｐ２とするには、分岐点から各
２Ｌアンテナ素子１，２側をみたインピーダンスＺ_A，
Ｚ_Bを、Ｚ_A＝（Ｐ₁＋Ｐ₂）／Ｐ₁・Ｚ₀ Ｚ_B＝（Ｐ₁＋Ｐ₂）／Ｐ₂・Ｚ₀ として設定すればよい。このために、上述したトランス
フォーマ１０ａ，１０ｂを設けている。トランスフォー
マ１０ａは、インピーダンスＸ_Bを２Ｌアンテナ素子１
のインピーダンスＺ₁に変換し、トランスフォーマ１０
ｂは、インピーダンスＸ_Aを２Ｌアンテナ素子２のイン
ピーダンスＺ₁に変換し、これによって、分岐点と各２
Ｌアンテナ素子１，２との間のインピーダンス整合がな
される。

【００３６】たとえば、Ｐ₁：Ｐ₂＝１：２の電力分配に
設定したい場合、インピーダンスＺＡを７５Ωに設定
し、インピーダンスＺＢを１５０Ωに設定すればよいの
で、トランスフォーマ１０ａは、７５Ω→１００Ω変換
を実現する１段もしくは多段のトランスフォーマとすれ
ばよい。また、トランスフォーマ１０ｂは、１５０Ω→
１００Ω変換を実現する１段もしく多段のトランスフォ
ーマとすればよい。

【００３７】図４は、上述したトランスフォーマ１０
ａ，１０ｂの挿入による電力分配を行った場合の２Ｌア
ンテナ素子１，２の垂直合成指向性を示す図である。図
４において、パターンＬＮ１は、トランスフォーマ１０
ａ，１０ｂを用いずに、Ｐ₁：Ｐ₂＝１：１の電力比とし
た場合を示し、俯角２１度でヌル点が生じている。これ
に対し、パターンＬＮ２は、トランスフォーマ１０ａ，
１０ｂを用いて、Ｐ₁：Ｐ₂＝１：２の電力分配を行った
場合を示し、ヌル点がなくした合成指向性を実現してい
る。

【００３８】ここで、図５を参照して、ヌル点が解消さ
れる理由について説明する。図５（ａ）は、電力分配が
Ｐ₁：Ｐ₂＝１：１のときを示し、俯角θ方向、たとえば
２１度のときに、位相差ｄ＝（２ｎ＋１）λ／２（ｎは
自然数）となった場合、各２Ｌアンテナ素子１，２から
送信される電磁波の位相差は逆相となっているため、各
２Ｌアンテナ素子１，２の合成電磁波の電界強度は
「０」となる。

【００３９】一方、図５（ｂ）に示すように、電力分配
比を異ならせ、たとえば電力分配比Ｐ₁：Ｐ₂＝１：１と
した場合、たとえ、位相差ｄ＝（２ｎ＋１）λ／２とな
る角度が生じても、各２Ｌアンテナ素子１，２からの各
電界強度が異なるため、各２Ｌアンテナ素子１，２の合
成電磁波の電界強度は、「０」とならず、合成指向性に
ヌル点は生じない。

【００４０】なお、電力分配比については任意であり、
単に、電力分配比に対応したインピーダンス変換を行う
トランスフォーマ１０ａ，１０ｂを挿入すればよい。ま
た、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、１つの反射板５に設ける場合について説明
したが、これに限らず、反射板５上に、２のｍ乗個の２
Ｌアンテナ素子を配列した場合でも、同様にして適用す
ることができる。この場合、任意の分岐点にトランスフ
ォーマを設ければよい。

【００４１】さらに、上述した実施の形態１では、２Ｌ
アンテナ素子１，２を一例として説明したが、これに限
らず、ループを４つ有する４Ｌアンテナ素子など、複数
のループを有したアンテナ素子に対しても適用できる。

【００４２】この実施の形態１では、電力分配比に対応
したトランスフォーマ１０ａ，１０ｂを分岐点から２Ｌ
アンテナ素子１，２側に設け、インピーダンス整合をと
り、各２Ｌアンテナ素子１，２に所望の電力分配を行う
ようにし、簡易な構成で、合成指向性のヌル点をなくす
ことができる。

【００４３】（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、トランスフォーマを用いて各２Ｌアンテナ素子に対
する電力分配を行って合成指向性のヌル点をなくす合成
指向性を得るようにしていたが、この実施の形態２で
は、給電線３ａ，３ｂの電気長を異ならせて、各２Ｌア
ンテナ素子１，２に対して位相差給電を行い、これによ
って合成指向性のヌル点を移動させるようにしている。

【００４４】図６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６に
おいて、２つの２Ｌアンテナ素子１，２の給電線３ａ，
３ｂと、同軸ケーブル４との分岐点の位置を変え、各給
電線３ａ，３ｂとの長さをＬ１０，Ｌ１１として、電気
長を変化させるようにしている。なお、電気長を変化さ
せて位相差給電を行うのであり、各給電線３ａ，３ｂの
長さが異なっても、同相となる電気長であってはならな
い。その他の構成は、実施の形態１と同じあり、同一構
成部分には同一符号を付している。ただし、トランスフ
ォーマ１０ａ，１０ｂは設けられていない。したがっ
て、各２Ｌアンテナ素子１，２に対する電力分配比も
１：１である。

【００４５】図７は、上述した給電線３ａ，３ｂの電気
長を代えて位相差給電を行った場合の垂直合成指向性を
示す図である。図７において、パターンＬＮ１は、位相
差給電を行わない場合を示し、俯角２１度でヌル点が生
じている。これに対し、パターンＬＮ２は、位相差を４
５度つけた位相差給電を行った場合を示し、ヌル点が２
６．５度にシフトした合成指向性に変更設定されてい
る。なお、位相差Δφは、波長をλとすると、 Δλ＝２π／λ・｜Ｌ１０−Ｌ１１｜である。

【００４６】なお、上述した実施の形態２では、同軸ケ
ーブル４と、各給電線３ａ，３ｂとの分岐点を固定接続
するようにしていたが、図８に示すように分岐点を任意
の位置に接続できる構成としてもよい。図８は、図６に
示した分岐点近傍Ａの詳細構成を示す図である。図８に
おいて、摺動部材２１は、給電線３の中心導体２３を貫
通させる貫通孔を有し、給電線３と接続され、中心導体
２３に沿って摺動自在となっている。

【００４７】摺動部材２１の下部は、同軸ケーブル４の
中心導体に接続される。同軸ケーブル４の外部導体は、
接続平板に接続され、接続平板を介して給電線３の外部
導体に接続される。この場合、同軸ケーブル４の外部導
体下部には、中心導体２３に沿ってガイド２２が設けら
れ、同軸ケーブル４と摺動部材２１とが一体になって移
動できるようにしている。ここで、各２Ｌアンテナ素子
１，２に対して所望の位相差を与える分岐点の位置が決
定されると、この位置において、接続治具２５によって
接続平板を、給電線３の外部導体下部に締め付け、その
位置を固定する。このような構成とすることによって、
ヌル点を所望の位置にシフトさせる位相差給電を柔軟に
行うことができる。

【００４８】この実施の形態２では、各２Ｌアンテナ素
子１，２に対して任意の位相差を設けた位相差給電を行
うようにしているので、ヌル点を任意にシフトした合成
指向性を得ることができる。このヌル点のシフトによっ
て、不感帯を解消することができる。また、分岐点の位
置を任意に変更できる構成としているので、汎用性のあ
るアンテナユニットを実現できる。

【００４９】（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に対して電力分配を行っ
てヌル点をなくした合成指向性に変更設定し、実施の形
態２では、各２Ｌアンテナ素子１，２に対する電気長を
代えて位相差給電を行って合成指向性のヌル点をシフト
させるようにしていたが、この実施の形態３では、各２
Ｌアンテナ素子１，２のループ間位置を異ならせること
によって、各２Ｌアンテナ素子の合成指向性のヌル点を
なくすようにしている。

【００５０】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３１，３２は、上述し
た実施の形態１，２における２Ｌアンテナ素子１，２に
対応するが、ループＬＰ１，ＬＰ２間の距離Ｌ１と、ル
ープＬＰ３，ＬＰ４間の距離Ｌ２とが異なるようにして
いる。すなわち、距離Ｌ１は、０．７λであるが、距離
Ｌ２は、０．５λと短くしている。なお、各２Ｌアンテ
ナ素子３１，３２間の距離Ｌ３は、１．４λとしてい
る。このように図９に示したアンテナユニットでは、各
距離Ｌ１〜Ｌ３が異なる距離になるようにしている。そ
の他の構成は、実施の形態１におけるトランスフォーマ
１０ａ，１０ｂを設けない構成あるいは実施の形態２に
おける給電線３ａ，３ｂの電気長を同じにした構成と同
じである。なお、図９に示したアンテナユニットの構成
の比較のため、実施の形態１，２と同じループ配置にし
た場合、すなわち距離Ｌ１，Ｌ２を０．７λとし、距離
Ｌ３を１．４λとした構成を図１０に示している。ま
た、図１１は、距離Ｌ１，Ｌ２を０．５λとし、距離Ｌ
３を１．４λとしたアンテナユニットの構成を示してい
る。

【００５１】また、図１２は、図１０および図１１に示
したアンテナユニットに対する垂直合成指向性を示して
いる。パターンＬ１１は、図１０に示したアンテナユニ
ットに対する垂直合成指向性、すなわち距離Ｌ１，Ｌ２
を０．７λとした場合を示し、角度２３度でヌル点が発
生している。また、パターンＬ１２は、図１１に示した
アンテナユニットに対する垂直合成指向性、すなわち距
離Ｌ１，Ｌ２を０．５λとした場合を示し、角度２３度
および角度５２度の２点でヌル点が発生している。

【００５２】これに対し、図１３は、図９に示したアン
テナユニットに対する垂直合成指向性を示しており、２
３度近傍で、相対電界強度が落ち込むものの、ヌル点と
はなっておらず、角度０度から９０度までの間にヌル点
は全く発生していない。

【００５３】このループ配置によってヌル点が発生しな
い理由について、図１４を参照して説明する。図１４に
おいて、各２Ｌアンテナ素子３１，３２のループＬＰ１
〜ＬＰ４は、それぞれ独自のアンテナとして機能し、２
つの２Ｌアンテナ素子３１，３２は、ループＬＰ１〜Ｌ
Ｐ４による各アンテナが線上に配置された構成となる。
ここで、ループＬＰ１，ＬＰ２間の距離Ｌ１と、ループ
ＬＰ３，ＬＰ４間の距離Ｌ２とは、上述したように異な
る。また、ループＬＰ２，ＬＰ３間の距離Ｌ４は、Ｌ４＝Ｌ３−１／２（Ｌ１＋Ｌ２）である。この距離Ｌ４は、距離Ｌ１，Ｌ２と異なる距離
に設定される。これによって、各ループＬＰ１〜ＬＰ４
間の距離は、すべて異なることになる。

【００５４】この場合、たとえ、２つのループ間の位相
差が逆相となる角度θが生じても、他のループとの位相
差は逆相とならないため、これらループＬＰ１〜ＬＰ４
から発生する電磁波の角度θにおける合成電界強度は、
「０」とならず、どの角度においてもヌル点は発生しな
い。すなわち、少なくとも３つのループ間の距離を異な
らせることによって、ヌル点は発生しない。図１４に示
した例では、２Ｌアンテナ素子３１，３２がそれぞれル
ープを２つ形成しているため、４つのループ間距離を異
ならせていることになる。

【００５５】この実施の形態３によれば、各２Ｌアンテ
ナ素子３１，３２を形成するループＬＰ１〜ＬＰ４間の
距離を異ならせる配置とするという簡易な構成によっ
て、各２Ｌアンテナ素子３１，３２の合成指向性にヌル
点が発生しないようにすることができる。

【００５６】なお、上述した実施の形態１〜３は、適宜
組み合わせが可能であり、これによって、柔軟な合成指
向性に変更設定することができる。

【００５７】また、上述した実施の形態１〜３では、２
Ｌアンテナ素子１，２の各ループＬＰ１〜ＬＰ４が鉛直
線上に一列に並ぶ構成とし、合成垂直指向性を設定変更
できることを示したが、これに限らず、たとえば、２Ｌ
アンテナ素子１，２の各ループ対が鉛直線上に並び、各
２Ｌアンテナ素子１，２が水平配置された「Ｈ」形状の
アンテナユニットである場合にも適用できる。この場
合、実施の形態１，２を適用すると合成水平指向性の設
定変更が可能となり、実施の形態３を適用すると、垂
直、水平の合成指向性に限らず、あらゆる面の合成指向
性を設定変更することができる。

【００５８】（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。この実施の形態４では、上
述した実施の形態１〜３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。

【００５９】図１５は、この発明の実施の形態４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
た実施の形態１〜３で示したアンテナユニットに対応す
るアンテナユニット７３，７４が取り付けられる。

【００６０】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。

【００６１】ここで、図１６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１６
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１６（ａ）は、アンテナ装置の正面図で
あり、図１６（ｂ）は、Ｂ−Ｂ線断面図である。図１６
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１に示したアンテナユニットである。

【００６２】図１７は、図１４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１７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、上述した実施の形態１
〜３に示した垂直合成指向性を維持しつつ、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。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】この実施の形態４によれば、上述した実施
の形態１〜３に示したヌル点のない、あるいはヌル点が
シフトした垂直合成指向性が得られるとともに、水平指
向性に関しても、向上したアンテナ指向性を得ることが
できる。

【００６６】

【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２の給電線が、反射板上に所定距離を
置いて配置される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し、複数のトランスフォ
ーマが、前記２分岐される分岐点から前記ループアンテ
ナ素子側をみたそれぞれのインピーダンスを異ならせ、
次段の分岐点あるいは前記アンテナ側端点をみたそれぞ
れのインピーダンスに変換して、各ループアンテナ素子
に対する電力分配をインピーダンス整合しつつ行い、合
成指向性のヌル点をなくすようにしているので、電力分
配器を独立して設ける必要がないので、簡易な構成のア
ンテナユニットを実現できるという効果を奏する。

【００６７】また、請求項２にかかる発明によれば、第
２の給電線が、反射板上に所定距離を置いて配置される
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
電点に直接接続し、前記２分岐される分岐点を、該分岐
点から前記ループアンテナ素子までの間の電気長を異な
らせて接続し、各ループアンテナ素子に対して位相差給
電を行うことによって、合成指向性のヌル点を変更設定
するようにしているので、簡易な構成によって合成指向
性のヌル点変更を行うことができるという効果を奏す
る。

【００６８】また、請求項３にかかる発明によれば、第
２の給電線が、反射板上に所定距離を置いて配置される
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
電点に直接接続し、各ループアンテナ素子を形成する２
Ｎ個のループのうち、少なくとも３つのループ間距離を
異ならせて前記反射板上に配置し、合成指向性のヌル点
をなくすようにしているので、簡易な構成によって合成
指向性を変更設定することができるという効果を奏す
る。

【００６９】また、請求項４にかかる発明によれば、複
数のトランスフォーマによって、前記２分岐される分岐
点から前記ループアンテナ素子側をみたそれぞれのイン
ピーダンスを異ならせ、次段の分岐点あるいは前記アン
テナ側端点をみたインピーダンスにそれぞれ変換し、合
成指向性のヌル点をなくすようにしているので、ヌル点
の解消およびシフトを含めた所望のパターンをもつ合成
指向性に、柔軟に設定変更することができるという効果
を奏する。

【００７０】また、請求項５にかかる発明によれば、前
記各ループアンテナ素子を形成する２Ｎ個のループのう
ち、少なくとも３つのループ間距離を異ならせて前記反
射板上に配置し、合成指向性のヌル点をなくすようにし
ているので、ヌル点の解消およびシフトを含めた所望の
パターンをもつ合成指向性に、柔軟に設定変更すること
ができるという効果を奏する。

【００７１】また、請求項６にかかる発明によれば、リ
ング部材によって、分岐側の中心導体に摺動可能に接合
され、固定部材によって固定されるようにし、分岐点の
位置を柔軟に設定できるようにしているので、アンテナ
ユニットが設置される場所に適合した合成指向性を柔軟
かつ汎用的に変更設定することができるという効果を奏
する。

【００７２】また、請求項７にかかる発明によれば、請
求項１〜６のいずれか一つに記載の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の水平放射パターン
を得るようにしているので、任意の垂直合成指向性に変
更設定できるとともに、略無指向の水平指向性が得られ
るアンテナ装置を実現できるという効果を奏する。

【００７３】また、請求項８にかかる発明によれば、請
求項７に記載のアンテナ装置を、所定の地上高に設置
し、これによって、任意の垂直合成指向性に変更設定で
きるとともに、略無指向の水平指向性が得られる放送塔
を実現できるので、簡易な構成によって、設置場所に対
応した不感帯をなくす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
トの正面図である。

【図２】図１に示したアンテナユニットの右側面図であ
る。

【図３】図１に示したアンテナユニットに設けられるト
ランスフォーマおよびインピーダンス関係を示す模式図
である。

【図４】図１に示したアンテナユニットの垂直合成指向
性を示す図である。

【図５】図１に示したアンテナユニットによる垂直合成
指向性にヌル点が生じない理由を説明する図である。

【図６】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７】図７に示したアンテナユニットによる垂直合成
指向性を示す図である。

【図８】図７に示したアンテナユニットの分岐点近傍の
詳細構成を示す破断図である。

【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】ループ間距離が等しいアンテナユニットの一
例を示す模式図である。

【図１１】ループ間距離が等しいアンテナユニットの他
の一例を示す模式図である。

【図１２】図１０および図１１に示したアンテナユニッ
トの垂直合成指向性を示す図である。

【図１３】図９に示したアンテナユニットの垂直合成指
向性を示す図である。

【図１４】図９に示したアンテナユニットによる垂直合
成指向性にヌル点が発生しない理由を説明する図であ
る。

【図１５】この発明の実施の形態４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１６】図１５に示したアンテナ装置の一例を示す図
である。

【図１７】図１６に示したアンテナ装置の水平指向性を
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図であ
る。

【図１９】電力分配を行う従来のアンテナユニットの構
成を示す図である。

【符号の説明】

１，２，３１，３２２Ｌアンテナ素子１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂアンテナエレメント３，３ａ，３ｂ給電線４同軸ケーブル５反射板１０ａ，１０ｂトランスフォーマ１１ａ，１１ｂ内部導体２１摺動部材７１骨格フレーム体７２ポール部７３，７３−１〜７３−４，７４アンテナユニット７５円筒部７６給電装置ＬＰ１〜ＬＰ４ループ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者茂田和夫東京都千代田区丸の内２丁目６番１号古河電気工業株式会社内 (72)発明者山森一之東京都千代田区丸の内２丁目６番１号古河電気工業株式会社内Ｆターム(参考） 5J021 AA07 AA11 AB04 CA06 FA32 GA08 HA05 HA10

Claims

【特許請求の範囲】

【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、前記２分岐される分岐点から前記ループアンテナ素子側
をみたそれぞれのインピーダンスを異ならせ、次段の分
岐点あるいは前記アンテナ側端点をみたそれぞれのイン
ピーダンスに変換する複数のトランスフォーマと、前記各ループアンテナ素子との間に所定の距離を置いて
配置される反射板と、を備えたことを特徴とするアンテナユニット。
【請求項２】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、前記各ループアンテナ素子との間に所定の距離を置いて
配置される反射板と、を備え、前記２分岐される分岐点は、該分岐点から前記ループア
ンテナ素子までの間の電気長を異ならせて接続したこと
を特徴とするアンテナユニット。
【請求項３】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、前記各ループアンテナ素子との間に所定の距離を置いて
配置される反射板と、を備え、前記各ループアンテナ素子を形成する２Ｎ個のループの
うち、少なくとも３つのループ間距離を異ならせて前記
反射板上に配置したことを特徴とするアンテナユニッ
ト。
【請求項４】前記２分岐される分岐点から前記ループ
アンテナ素子側をみたそれぞれのインピーダンスを異な
らせ、次段の分岐点あるいは前記アンテナ側端点をみた
インピーダンスにそれぞれ変換する複数のトランスフォ
ーマをさらに備えたことを特徴とする請求項２または３
に記載のアンテナユニット。
【請求項５】前記各ループアンテナ素子を形成する２
Ｎ個のループのうち、少なくとも３つのループ間距離を
異ならせて前記反射板上に配置したことを特徴とする請
求項１、２または４のいずれか一つに記載のアンテナユ
ニット。
【請求項６】前記分岐点は、分岐側の中心導体を摺動
し、分岐元の中心導体に接合されるリング部材によって
分岐接続され、該リング部材は、固定部材によって固定
されることを特徴とする請求項２、４または５のいずれ
か一つに記載のアンテナユニット。
【請求項７】請求項１〜６のいずれか一つに記載の複数
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の水
平放射パターンを得ることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項８】請求項７に記載のアンテナ装置を、所定
の地上高に設置したことを特徴とする放送塔。