JP2004104638A - 双ループアンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】反射板の面積を大きくすることなく、水平面ビーム幅を調整することができる双ループアンテナを提供する。
【解決手段】反射板１０と双ループアンテナ素子８、９のループ２〜５との間に指向性制御板２１〜２４を設けたので、反射板１０の一部が双ループアンテナ素子８、９に接近した状態となる。このため、指向性制御板２１〜２４が無い場合に比べてループ２〜５における反射板１０からの反射波の位相が進み、双ループアンテナ２５の指向性が変化する。したがって、ループ２〜５と反射板１０とが接近した場合と同様にループ２〜５から反射板１０を見た場合の見掛け上の大きさが相対的に大きくなるため、開口面面積を大きくした場合と同様の効果が得られ、水平面ビーム幅を小さくすることができる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、双ループアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は双ループアンテナの従来例を示す外観斜視図である。
【０００３】
この双ループアンテナ１は、四つのループ２、３、４、５を二つずつ平行二線路６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂで接続した２Ｌ双ループアンテナ素子（双ループアンテナ素子）８、９が同一の反射板１０の一方の面側（図では表側）に支持部材１１、１２、１３、１４で、ループ面が反射板１０に平行、かつ両双ループアンテナ素子８、９が縦列になるようにそれぞれ支持された２Ｌ２段双ループアンテナである。
【０００４】
支持部材１１、１２の近傍にはバルン１５の給電線路１９が支持部材１１、１２に臨んで設けられており、支持部材１３、１４の近傍にはバルン１６の給電線路２０が支持部材１３、１４に臨んで設けられている。すなわち、バルン１５は、支持部材１１、１２と給電線路１９とで構成され、バルン１６は支持部材１３、１４と給電線路２０とで構成されている。
【０００５】
両バルン１５、１６は反射板１０の他方の面側（図では裏側）に配置された同軸給電線１７に接続されている。同軸給電線１７は内部導体と、内部導体の外周に設けられた絶縁体と、絶縁体の外周に設けられた外部導体とを有している（図示省略）。同軸給電線１７の中央には給電点１８が配置されている。
【０００６】
この双ループアンテナ１の給電点１８に図示しない送信器からの電力が供給されると、同軸給電線１７の両側（図では左右）に電力が分配され、バルン１５、１６でそれぞれ不平衡線路から平衡線路に変換され、双ループアンテナ素子８、９にそれぞれ至り、両双ループアンテナ素子８、９から反射板１０と垂直な方向（この場合上側）に電波が放射される（例えば、特願２００２−１２９８２６号参照。）。
【０００７】
なお、同軸給電線１７が反射板１０の一方の面側に配置される場合もある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図８に示した従来の双ループアンテナ１を反射板１０が鉛直になるように配置して水平面ビーム幅を所望の角度範囲内になるように調整するためには、ループ２〜５と反射板１０との間隔を変えたり、反射板１０の面積を変えたりする方法がある。特に、水平面ビーム幅を小さくしようとすると、反射板１０の面積を大きくして開口面面積を大きくしなければならないことが多い。しかし、反射板１０の面積を大きくすると、受風荷重が増加するという問題がある。また、反射板１０の面積が大きくなると、双ループアンテナ１を鉄塔等に多面配置する際に鉄塔から双ループアンテナ１までの突き出し距離を大きくせざるを得なくなり、その結果として水平面合成指向性のアンテナ正面方向（図では上方向）以外の電界強度の落ち込みが大きくなって無指向性を得るのが困難になるという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、反射板の面積を大きくすることなく、水平面ビーム幅を調整することができる双ループアンテナを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、二つのループを平行二線路で接続した複数の双ループアンテナ素子と、反射板と、反射板とループ面とが平行、かつ各双ループアンテナ素子が縦列になるように反射板に双ループアンテナ素子を支持する支持部材とを備えた双ループアンテナにおいて、複数のループ面のうちの少なくとも縦列の両端のループ面と反射板との間に指向性制御板が設けられているものである。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載の構成に加え、指向性制御板は、矩形状の金属板を対向する二辺が向かい合うように折り曲げてその二辺が平行二線路と平行になるように反射板に設けられたものであるのが好ましい。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の構成に加え、指向性制御板は、コの字断面形状、Ｖ字断面形状、Ｕ字断面形状若しくは台形断面形状に折り曲げられているのが好ましい。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の構成に加え、支持部材と、支持部材に臨んで給電線に接続される給電線路部材とでバルンが形成されていてもよい。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の構成に加え、給電線が反射板に配置された同軸給電線若しくはマイクロストリップラインであるのが好ましい。
【００１５】
本発明によれば、反射板と双ループアンテナ素子のループとの間に指向性制御板を設けたので、反射板の一部が双ループアンテナ素子に接近した状態となる。このため、指向性制御板が無い場合に比べてループにおける反射板からの反射波の位相が進み、双ループアンテナの指向性が変化する。したがって、ループ面と反射板とが接近した場合と同様にループから反射板を見た場合の見掛け上の大きさが相対的に大きくなるため、開口面面積を大きくした場合と同様の効果が得られ、水平面ビーム幅を小さくすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１７】
図１は本発明の双ループアンテナの一実施の形態を示す外観斜視図である。なお、図８に示した従来例と同様の部材には共通の符号を用いた。また、本実施の形態では２Ｌ２段双ループアンテナの場合について説明する。
【００１８】
１０は金属からなる反射板であり、反射板１０の一方の面側（図では表側）に支持部材１１〜１４が垂直に設けられている。一方の側（この場合左側）の支持部材１１、１２は、金属からなる角柱（円柱でもよい。）であり、その一端（この場合上端）には平行二線路６ａ、６ｂが反射板１０と平行になるように設けられている。平行二線路６ａ、６ｂの両端には二つのループ２、３がそのループ面が反射板１０と平行になるように接続されて双ループアンテナ素子８が構成されている。
【００１９】
他方の側（この場合右側）の支持部材１３、１４も支持部材１１、１２と同様に金属からなる角柱（円柱でもよい。）であり、その一端（この場合上端）には平行二線路７ａ、７ｂが反射板１０と平行、かつ双ループアンテナ素子８の平行二線路６ａ、６ｂと平行になるように設けられている。平行二線路７ａ、７ｂの両端には二つのループ４、５がそのループ面が反射板１０と平行になるように接続されて双ループアンテナ素子９が構成されている（両双ループアンテナ素子８、９が縦列になるように反射板１０上に支持部材１１〜１４で支持されている）。
【００２０】
支持部材１１、１２の近傍にはバルン１５の給電線路１９が支持部材１１、１２に臨んで設けられており、支持部材１３、１４の近傍にはバルン１６の給電線路２０が支持部材１３、１４に臨んで設けられている。バルン１５は、支持部材１１、１２と給電線路１９とで構成され、バルン１６は支持部材１３、１４と給電線路２０とで構成されている。
【００２１】
ここで、バルン１５、１６はループ側の電位と給電線側の電位とのバランスをとるためのものであり、バルン１５、１６と反射板１０との間は電気的に絶縁されている。
【００２２】
給電線路１９は一方の支持部材１１側から反射板１０より垂直に立ち上げた立ち上げ部と、立ち上げ部から他方の支持部材１２側に向けて延びた給電片とを有する。立ち上げ部と給電片とは、互いに直交する直線状に形成されているためＬ字形状を有するが、これに限定されるものではなく、Ｊ字形状であってよい。
【００２３】
バルン１６もバルン１５と同様に支持部材１３、１４と、給電線路部材２０とで構成されている。なお、図では理解しやすいように平行二線路７ｂの一部が破断されている。
【００２４】
反射板１０と両ループアンテナ素子８、９のループ２〜５との間には指向性制御板２１、２２、２３、２４がそれぞれ設けられている。
【００２５】
指向性制御板２１〜２４は、矩形状の金属板を対向する二辺が向かい合うように折り曲げてその二辺が平行二線路６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂと平行になるように反射板１０に設けられたものである。各指向性制御板２１〜２４の形状は、各双ループアンテナ素子８、９から放射される主ビームの形状が等しくなるように同一形状に形成されている。指向性制御板２１〜２４の反射板１０からの高さＨは本双ループアンテナ２５に給電される電力の波長の約０．１８倍であり、幅Ｗはその波長の約０．１８倍、長さＬは各ループ２〜５の直径に等しいのが好ましい。指向性制御板２１〜２４は、図ではコの字断面形状に折り曲げられているが、本発明はこれに限定されるものではなく、Ｖ字断面形状、Ｕ字断面形状若しくは台形断面形状に折り曲げられていてもよい。
【００２６】
反射板１０の他方の面側（この場合裏側）には同軸給電線１７が配置されている。同軸給電線１７の両端の内部導体（図示せず。）は両バルン１５、１６にそれぞれ接続され、両端の外部導体（図示せず。）は反射板１０に接続されている。同軸給電線１７の中央には給電点１８が配置されている。
【００２７】
これら反射板１０、支持部材１１〜１４、バルン１５、１６及び指向性制御板２１〜２４の材料には、銅、金めっき銅、銀めっき銅等の金属が用いられている。
【００２８】
次に、図１に示した双ループアンテナの作用について説明する。
【００２９】
図１に示した双ループアンテナ２５の給電点に図示しない送信器から電力が給電されると、同軸給電線１７の両側（図では左右）に電力が分配され、バルン１５、１６でそれぞれ不平衡線路から平衡線路に変換され、双ループアンテナ素子８、９にそれぞれ至り、両双ループアンテナ素子８、９から、ループ面に垂直な両方向に電波が放射される。その一方の側（図では下側）に放射される電波は反射板１０で反射され、他方の側（この場合上側）に放射される電波と共に前方（反射板１０の双ループアンテナ素子８、９側）に放射される。このとき、指向性制御板２１〜２４が反射板１０と各ループ２〜５との間にあるため、反射板１０の一部がループアンテナ素子８、９に接近した状態となっている。このため、指向性制御板２１〜２４が無い場合に比べて、各ループ２〜５における反射板１０からの反射波の位相が進み、指向性が変化する。この場合は、ループ２〜５と反射板１０とが接近した場合と同様にループ２〜５から反射板１０を見た場合の見掛け上の大きさが相対的に大きくなる効果があるため、双ループアンテナ２５の開口面面積を大きくした場合と同様に水平面ビーム幅を小さくすることができる。また、指向性制御板２１〜２４がある場合と無い場合とでは双ループアンテナ２５の電圧定在波比ＶＳＷＲ（ｖｏｌｔａｇｅ　ｓｔａｎｄｉｎｇ　ｗａｖｅ　ｒａｔｉｏ）が異なるが、同軸給電線１７の内部においてインピーダンス変換を行うことで調整することができる。
【００３０】
図２は図１に示した双ループアンテナを反射板が鉛直になるように配置したときの水平面指向性を示す図であり、図３は図１に示した双ループアンテナ四面を反射板が鉛直になると共に９０度ごとに向きが異なるように配置したときの水平面指向性を示す図である。図４は図８に示した双ループアンテナを反射板が鉛直になるように配置したときの水平面指向性を示す図であり、図５は図８に示した双ループアンテナ四面を反射板が鉛直になると共に９０度ごとに向きが異なるように配置したときの水平面指向性を示す図である。
【００３１】
図２〜５において原点から伸びた半直線の長さは双ループアンテナの指向性減衰量を示し、半直線の角度は双ループアンテナの水平面における角度を示す。
【００３２】
図２〜５より、双ループアンテナに指向性制御板を用いることにより、反射板の面積（開口面面積）を大きくすることなく、水平面ビーム幅を小さくすることができ、９０度ごとに向きが異なるように配置することで良好な無指向性が得られることが分かる。
【００３３】
図６は本発明の双ループアンテナの他の実施の形態を示す外観斜視図である。
【００３４】
図６に示した双ループアンテナの図１に示した双ループアンテナとの相違点は、同軸給電線の代わりにマイクロストリップラインを用いた点である。
【００３５】
図６に示す反射板１０上の一方の側（図では左側）に、一対の支持部材１１、１２が垂直に設けられている。支持部材１１、１２の一端（この場合上端）には双ループアンテナ素子８が反射板１０と平行になるように支持されている。同様にして反射板１０上の他方の側（この場合右側）に一対の支持部材１３、１４が反射板１０と垂直、かつ支持部材１１、１２と平行になるように設けられている。支持部材１３、１４の一端（この場合上端）には双ループアンテナ素子９が反射板１０と平行かつ、双ループアンテナ素子８と縦列になるように支持されている。
【００３６】
両双ループアンテナ素子８、９の外側のループ２、５と反射板１０との間には指向性制御板２１、２４がそれぞれ設けられている。
【００３７】
双ループアンテナ素子８の支持部材１１、１２の近傍にはバルン１５の給電線路１９が設けられてバルン１５を構成し、双ループアンテナ素子９の近傍にはバルン１６の給電線路２０が設けられてバルン１６を構成している。両バルン１５、１６はマイクロストリップライン３０で接続されている。
【００３８】
マイクロストリップライン３０は反射板１０との間に絶縁体（例えばセラミックス、ガラス、樹脂等）からなるスペーサ３１で固定されている。マイクロストリップライン３０の中央には反射板１０の裏面から給電するための給電点３２が設けられている。反射板１０上にはマイクロストリップライン３０及びバルン１５、１６の基部を覆うように略船型の遮蔽板（銅板、金めっき銅板、若しくは銀めっき銅板）３３ａ、３３ｂが設けられている（遮蔽板３３ａ、３３ｂの上には図示しない絶縁体からなるカバーが設けられていてもよい。）。
【００３９】
このような双ループアンテナ３４においても図１に示した双ループアンテナ２５と同様な効果が得られる。
【００４０】
図７は本発明の双ループアンテナの他の実施の形態を示す外観斜視図である。
【００４１】
図７に示した双ループアンテナの図６に示した双ループアンテナとの相違点は、全ループと反射板との間に指向性制御板を設けた点である。
【００４２】
なお、指向性制御板２１ａ〜２４ａの断面形状はコの字形状となっているが、遮蔽板３３ａ、３３ｂの幅と略等しいか広くなっている。
【００４３】
このような双ループアンテナ４０においても図１に示した双ループアンテナ２５と同様な効果が得られる。
【００４４】
なお、本実施の形態ではループの数が四つの２Ｌ２段双ループアンテナの場合で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ループの数が二つでも六つ以上でも偶数であればよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、反射板の面積を大きくすることなく、水平面ビーム幅を調整することができる双ループアンテナの提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の双ループアンテナの一実施の形態を示す外観斜視図である。
【図２】図１に示した双ループアンテナを反射板が鉛直になるように配置したときの水平面指向性を示す図である。
【図３】図１に示した双ループアンテナ四面を反射板が鉛直になると共に９０度ごとに向きが異なるように配置したときの水平面指向性を示す図である。
【図４】図８に示した双ループアンテナを反射板が鉛直になるように配置したときの水平面指向性を示す図である。
【図５】図８に示した双ループアンテナ四面を反射板が鉛直になると共に９０度ごとに向きが異なるように配置したときの水平面指向性を示す図である。
【図６】本発明の双ループアンテナの他の実施の形態を示す外観斜視図である。
【図７】本発明の双ループアンテナの他の実施の形態を示す外観斜視図である。
【図８】双ループアンテナの従来例を示す外観斜視図である。
【符号の説明】
２〜５　ループ
６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂ　平行二線路
８、９　双ループアンテナ素子（２Ｌ双ループアンテナ素子）
１０　反射板
１１〜１４　支持部材
１５、１６　バルン
１７　同軸給電線路
１８　給電点

Claims (5)

1. 二つのループを平行二線路で接続した複数の双ループアンテナ素子と、反射板と、該反射板とループ面とが平行、かつ各双ループアンテナ素子が縦列になるように該反射板に上記双ループアンテナ素子を支持する支持部材とを備えた双ループアンテナにおいて、上記複数のループ面のうちの少なくとも縦列の両端のループ面と上記反射板との間に指向性制御板が設けられていることを特徴とする双ループアンテナ。
2. 上記指向性制御板は、矩形状の金属板を対向する二辺が向かい合うように折り曲げてその二辺が上記平行二線路と平行になるように上記反射板に設けられたものである請求項１に記載の双ループアンテナ。
3. 上記指向性制御板は、コの字断面形状、Ｖ字断面形状、Ｕ字断面形状若しくは台形断面形状に折り曲げられている請求項１または２に記載の双ループアンテナ。
4. 上記支持部材と、上記支持部材に臨んで給電線に接続される給電線路部材とでバルンが形成されている請求項１から３のいずれかに記載の双ループアンテナ。
5. 上記給電線が上記反射板に配置された同軸給電線若しくはマイクロストリップラインである請求項４に記載の双ループアンテナ。

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