JP2004120653A

JP2004120653A - アンテナ装置

Info

Publication number: JP2004120653A
Application number: JP2002284510A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Sugiura; 杉浦　敏博
Original assignee: Maspro Denkoh Corp
Current assignee: Maspro Denkoh Corp
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】スペースダイバーシチー方式を採用する場合であっても，一つのアンテナを設置するだけで，スペースダイバーシチー方式の受信ができるアンテナ装置を提供することを目的とする
【解決手段】放送信号受信用アンテナにおいて，複数の受信要素を備え，前記各受信要素の間隔が受信する電波の波長の略４分の１の奇数倍に設定されており，前記複数の受信要素を一つの筐体内に収納させる。
また，前記筐体内に複数の受信要素の各出力信号を切換える切換器または合成器を備えさせると共に，前記切換器から出力する出力レベルを検出するレベル検出器を備え，出力レベルに基づき出力レベルの高い受信要素を選択するように前記切換器を制御するアンテナ制御装置を備えさせており，前記選択した受信要素の出力信号を一本の伝送線で出力し，前記伝送線を介して前記アンテナ制御装置等を動作させるための動作用電源を重畳して供給するよう構成する。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，放送波を受信するために移動体に取付けられたダイバーシチーアンテナを，受信電界に応じて自動的に切換えるアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放送波，例えばＴＶ放送や衛星デジタル音声放送の再送信等，移動体で放送を受信する場合，フェージングにより，画像に激しい乱れを生じたり，データが正しく復調されず画像がフリーズしたり，一部の画像が表示されない等の不具合を生じる。このようなフェージングによる画像の乱れを軽減するために，複数のアンテナを用いて空間的な無相関性や指向性の違いを利用したダイバーシチー方式が採り入れられている。（例えば，特許文献１参照）
つまり，このようにすれば移動体に設けた複数のアンテナを利用して，スペースダイバーシチー方式を採用することで，画像の乱れを軽減できることになる。
【０００３】
〔特許文献１〕
特開平０８−１０７３７８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが，スペースダイバーシチー方式を使用するためには，複数のアンテナを空間的に互いに相関性の無い状態に設置する必要があり，一般には，移動体のルーフの左右にそれぞれ別体のアンテナを設置したり，フロントバンパーとリアバンパーにそれぞれ別体のアンテナを設置していた。このため，複数のアンテナを別個に設置しなければならず，設置工事が複雑になるばかりでなく，アンテナと受信装置を電気的に接続するための伝送線が複数必要となり，配線工事を複雑にすると共に，配線後の見映えも見苦しいものとなっていた。また，別体アンテナが複数必要となることから，製品のコストも上がってしまうという問題が生じる。
本発明はこうした問題に鑑みなされたものであり，スペースダイバーシチー方式を採用する場合であっても，一つのアンテナを設置するだけでスペースダイバーシチー方式の受信ができるアンテナ装置を提供することを目的とする。
他の目的は，設置工事が簡単なアンテナ装置を提供することである。
他の目的は，配線工事が簡単なアンテナ装置を提供することである。
他の目的は，配線後の見映えが良好なアンテナ装置を提供することである。
他の目的は，設置コストの安いアンテナ装置を提供することである。
他の目的は，小型のアンテナ装置を提供することである。
他の目的は，ディジタル放送時にも有効なアンテナ装置を提供することである。
他の目的は，ＮＦ（雑音指数）の低いアンテナ装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために，請求項１の発明は，放送信号受信用アンテナにおいて，複数の受信要素を備え，前記各受信要素の間隔が受信する電波の波長の略４分の１の奇数倍に設定されており，前記複数の受信要素を一つの筐体内に収納するよう構成される。
【０００６】
請求項２の発明は，前記受信要素の間に，少なくとも増幅器を備えるように構成される。
【０００７】
請求項３の発明は，前記筐体内に複数の受信要素の各出力信号を切換える切換器または合成器を備えさせると共に，前記切換器から出力する出力レベルを検出するレベル検出器を備え，出力レベルに基づき出力レベルの高い受信要素を選択するように前記切換器を制御するアンテナ制御装置を備えさせており，前記選択した受信要素の出力信号を一本の伝送線で出力し，前記伝送線を介して前記アンテナ制御装置等を動作させるための動作用電源を重畳して供給するよう構成される。
【０００８】
請求項４の発明は，前記アンテナ制御装置を，前記切換器または合成器から出力された前記伝送線上に別体で備えさせ，前記アンテナ制御装置から前記伝送線を介して，制御信号を前記切換器または合成器に出力するよう構成される。
【０００９】
請求項５の発明は，前記アンテナ制御装置に，前記受信要素が出力した受信信号を復調する復調器を備えさせ，復調器が出力する当該信号の信号品質が高い受信要素を選択するよう構成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に，本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は，本発明が適用された実施例の衛星デジタル音声放送の再送信システム全体の構成図である。
１は衛星で，本実施例では衛星デジタル音声放送用の人工衛星である。本衛星からＳバンド及びＫｕバンドの衛星デジタル音声放送が，主に移動体に向けて送信されている。デジタル音声放送は，各種音楽・音声・画像が放送されている。本衛星１から送信されたＳバンドの信号は，移動体で直接受信される。しかし，建造物６等により衛星１からの電波（Ｓバンド）が受信できない場所でも同放送が受信できるようにするため，ギャップフィラー装置が，例えば建造物６等の屋上に設けられている。
【００１１】
次に，ギャップフィラー装置について簡単に説明する。
ギャップフィラー装置は，衛星１から送信されたＫｕバンドの信号を受信する受信アンテナ２と，受信アンテナ２で受信したＫｕバンドの信号を移動体１１で受信できるＳバンド信号に変換する変換装置３と，Ｓバンド信号に変換された信号を分配する分配器４と，分配されたＳバンド信号を移動体１１に向けて再送信する送信装置５と，前記変換装置３，分配器４，送信装置５を電気的に接続するための伝送線７で構成されている。
【００１２】
移動体１１では，送信装置５から送信されたＳバンドの衛星デジタル音声放送信号を受信アンテナ装置１０で受信して，受信装置１２に供給し，サービスを享受している。
ここで，受信アンテナ装置１０が受信する電波は，送信装置５からの直接波及び建造物６（道路・電波障害物等を含む）等により反射した反射波が合成されて受信するため，送受信点間の距離や高さにより，受信アンテナ装置近傍での電波の電界強度が変化する現象，いわゆるフェージングが大きく変化してしまう。
また，フェージングにおける電界強度の変化は，使用する電波の波長λの２分の１の間隔で周期的に変化することが分かっている。
【００１３】
次に，受信アンテナ装置１０について，図２・図３を用いて詳しく説明する。図２（Ａ）は，アンテナ装置１０の基盤配置図であり，図２（Ｂ）は，図２Ａ−Ａ線矢視断面図である。
受信アンテナ装置１０は，合成樹脂材料または金属材料で形成されたシャーシ１０ａと，電波の透過性の良好な合成樹脂材料で形成されたカバー１０ｂと，前記シャーシ１０ａの底部に接着剤等で貼着された脚部（磁石で形成された脚部本体１０ｃに保護シート１０ｆが貼着されている）で形成された筐体内に，両面に導電材料が貼着されたプリント配線板１０ｄが収納されている。
アンテナ装置１０は，移動体１１の例えば鉄等の金属で形成されたルーフの上に載置される。この場合，磁石１０ｃの吸着力により確実に固定される。尚，１０ｅは伝送線を示す。
【００１４】
次に，アンテナ装置１０の内部構成について説明する。
プリント配線板１０ｄ上には，受信要素２０ａ，２０ｂが設けられており，前記各受信要素の中心の間隔Ｌが使用する波長λの略４分の１の奇数倍になるよう設定されている。このように，波長λの略４分の１の奇数倍となるように形成されているため，フェージングによる電界強度の変化は前述の通り，波長の２分の１で発生しても，受信要素２０ａ，２０ｂいずれか一方の受信要素が前記衛星デジタル音声放送信号（再送信された信号）を確実に受信することができる。２１は信号切換器，２２は増幅器，２３はバンドパスフィルター，２４は電源分離フィルター，２５は受信信号レベル検出器，２６はアンテナ制御装置，２７は電源装置である。
尚，本実施例では受信要素にパッチアンテナとして説明したが，これに限定されるものではない。また，パッチアンテナの形状も方形に限定されるものではなく，円形であっても良い。
【００１５】
本実施例では，プリント配線板１０ｄの一方の面に前記受信要素２０，信号切換器２１，増幅器２２，バンドパスフィルター２３，電源分離フィルター２４，受信信号レベル検出器２５，アンテナ制御装置２６，電源装置２７を形成し，他方の面はアース面として形成したが，これに限定されるものではなく，受信要素２０の動作に影響の無い範囲で各構成要素を受信要素２０が形成された面と異なる面に形成しても良い。
【００１６】
次に，アンテナ装置１０の動作について図３を用いて説明する。
送信装置５から出力されたＫｕバンドから変換されたＳバンドの衛星デジタル音声放送信号は，受信要素２０ａ，２０ｂで受信され，切換器２１に供給される。
切換器２１は，アンテナ制御装置２６で選択されている（初期値は受信要素２０ａ側２１ａが選択される）受信要素２０が出力した信号を出力端子２１ｃに出力する。
切換器２１の出力端子２１ｃに出力された受信信号は，増幅器２２で所定レベルまで増幅し，不要信号成分をバンドパスフィルター２３で除去した後，電源分離フィルター２４及び伝送線１０ｅを介して受信装置１２に供給され，サービスを享受する。
【００１７】
また，前記バンドパスフィルター２３で不要信号成分を除去した受信信号は，周知のレベル検出器２５で受信信号レベルが計測され，アンテナ制御装置２６に供給される。アンテナ制御装置は，受信レベルを検知後，所定時間経過（例えば５秒）したら，現在選択している受信要素と異なる側の受信要素が選択されるように切換器を制御し，上記同様に受信レベルを検知する。
そして，受信信号レベルがいずれか高い方の受信要素を改めて選択し直すように動作する。
【００１８】
次に，アンテナ制御装置２６が検知している受信レベルが所定値以下になったら，改めて受信レベルの高い受信要素をサーチするように動作する。
また，受信装置１２からは，前記増幅器２２，アンテナ制御装置２６，レベル検出器２５を動作させるための動作用電源を供給できるようになっており，伝送線１０ｅを介してアンテナ装置１０に伝送され，電源分離フィルター２４で電源電圧が分離され，電源装置２７で動作電源を生成し，前記増幅器２２，アンテナ制御装置２６，レベル検出器２５に供給している。
尚，受信レベルの検知は受信要素から直接検知して比較し，高い方の受信要素を選択しても良い。
【００１９】
このように，一つの筐体内に複数の受信要素を受信する電波の波長λの４分の１の奇数倍に設定して設置したので，アンテナ装置１つでもってスペースダイバーシチー方式の受信が可能となり，設置工事のみならず配線工事も大幅に提言できる効果がある。これにより，設置コストも低減できる。
【００２０】
以上，本発明の１実施例について説明したが，本発明は上記実施例に限定されるものではなく，種々の態様を採ることができる。
例えば，本実施例ではアンテナ制御装置２６をアンテナ装置１０内に一体的に形成する例を示したが，図４，図５に示す通り，アンテナ装置１００と，アンテナ制御装置４０を別体で形成しても良い。
以下の説明では，上記第１の実施形態のアンテナ装置と同様の構成要素については同一符号を付与し，詳細な説明は省略する。
３０は制御器，３１は復調器，４１は分岐器，４２は混合器，４３はレベル検出器，４４は制御器，４５は変調器である。
【００２１】
次に動作を説明する。
受信要素２０ａ，２０ｂで受信した受信信号は，切換器２１で一方の受信要素が選択され，バンドパスフィルター２３で不要信号が除去された後，増幅器２２で所定レベルまで増幅され，電源分離フィルター２４と伝送線１０ｅを介してアンテナ制御装置４０に入力される。
アンテナ制御装置４０の入力端子４０ａに入力された受信信号は，出力端子４０ｂを介して受信装置１２に供給され，サービスが享受される。
【００２２】
一方，アンテナ制御装置４０ａに入力された受信信号の一部は，分岐器４１で分岐され，レベル検出器４３で受信レベルが計測され，制御器で受信要素番号が付加され，変調器で受信信号とは干渉しない信号（例えば１００ｋＨｚ）でかつ，伝送線を伝送できる信号に復調され，混合器４２を介して入力端子４０ａに至り，伝送線１０ｅを介してアンテナ装置１００に入力され，電源分離フィルター２４で受信信号と，上記実施例で説明した動作電源及び変調器４５からの信号（以下，変調信号という）を分離して出力し，動作電源は電源装置２７を介して各構成要素に供給され，一方変調信号は，復調器３１で復調され，制御器３０を駆動して切換器２１を制御する。
【００２３】
以後，上記実施例と同様に受信レベルの高い受信要素を選択するように動作する。
尚，上記実施例と本実施例では，バンドパスフィルター２３と増幅器２２の位置が逆転しているが，これは設計上のよるもので，前者の場合はＮＦ（雑音指数）重視の設計であり，後者は妨害波除去，すなわち歪率重視の設計例である。
また，４３をレベル検出器としたが，復調器に変更し，制御部４４にデータ分析機能を設けることにより，高精度なスペースダイバーシチーを実現することができる。
また，受信装置１２の中にアンテナ制御装置４０を内蔵しても良い。
【００２４】
データ分析の具体的な例としては，データ伝送のＢＥＲ（ビット誤り率）測定や，信号のＣＮ比測定等がある。
また，切換器，合成器を内蔵しない場合は，２条ケーブル等，受信要素の数だけケーブルを結束した多条ケーブルを使うと良い。
また，複数個の受信要素の受信対象とは異なる受信対象，例えばＧＰＳ（衛星測位システム）用アンテナやＥＴＣ（自動料金収受システム）用アンテナを内蔵しても良い。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳述したように，請求項１の発明によれば，放送信号受信用アンテナにおいて，複数の受信要素を備え，前記各受信要素の間隔が受信する電波の波長の略４分の１の奇数倍に設定されており，前記複数の受信要素を一つの筐体内に収納するよう構成されるので，設置工事が簡単で，設置コストが安く，小型のアンテナ装置を提供することができる。
【００２６】
請求項２の発明によれば，前記受信要素の間に，少なくとも増幅器を備えるように構成しているので，ＮＦ（雑音指数）の低いアンテナ装置を提供することができる。
【００２７】
請求項３の発明によれば，前記筐体内に複数の受信要素の各出力信号を切換える切換器または合成器を備えさせると共に，前記切換器から出力する出力レベルを検出するレベル検出器を備え，出力レベルに基づき出力レベルの高い受信要素を選択するように前記切換器を制御するアンテナ制御装置を備えさせており，前記選択した受信要素の出力信号を一本の伝送線で出力し，前記伝送線を介して前記アンテナ制御装置等を動作させるための動作用電源を重畳して供給するよう構成されるので，設置工事が簡単で，配線後の見映えも良いアンテナ装置を提供することができる。
【００２８】
請求項４の発明によれば，前記アンテナ制御装置を，前記切換器または合成器から出力された前記伝送線上に別体で備えさせ，前記アンテナ制御装置から前記伝送線を介して，制御信号を前記切換器または合成器に出力するよう構成されるので，小型のアンテナ装置を提供することができる。
【００２９】
請求項５の発明によれば，前記アンテナ制御装置に，前記受信要素が出力した受信信号を復調する復調器を備えさせ，復調器が出力する当該信号の信号品質が高い受信要素を選択するよう構成されるので，ディジタル放送時にも有効なアンテナ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例を採用した衛星デジタル音声放送再送信システムの構成図。
【図２】（Ａ）はアンテナ装置の基盤配置図。（Ｂ）はＡ−Ａ線断面図。
【図３】アンテナ装置の構成を示すブロック図。
【図４】異なる実施例のアンテナ装置の構成を示すブロック図。
【図５】異なる実施例のアンテナ制御装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１…衛星，２…受信アンテナ，３…変換装置，４…分配器，５…送信機，６…建造物（電波遮蔽体），７…伝送線，１０…アンテナ装置，１１…移動体，１２…受信装置，２０…受信要素，２１…切換器，２２…増幅器，２３…バンドバスフィルター，２４…電源分離フィルター，２５…レベル検出器，２６…アンテナ制御装置，２７…電源装置，３０…制御器，３１…復調器，４０…アンテナ制御装置，４１…分岐器，４２…混合器，４３…レベル検出器，４４…制御器，４５…変調器，１００…アンテナ装置，Ｌ…受信要素間距離。

Claims

放送信号受信用アンテナにおいて，複数の受信要素を備え，前記各受信要素の間隔が受信する電波の波長の略４分の１の奇数倍に設定されており，前記複数の受信要素を一つの筐体内に収納したことを特徴としたアンテナ装置。
前記受信要素の間に，少なくとも増幅器を備えたことを特徴とした請求項１に記載のアンテナ装置。
前記筐体内に複数の受信要素の各出力信号を切換える切換器または合成器を備えさせると共に，前記切換器から出力する出力レベルを検出するレベル検出器を備え，出力レベルに基づき出力レベルの高い受信要素を選択するように前記切換器を制御するアンテナ制御装置を備えさせており，前記選択した受信要素の出力信号を一本の伝送線で出力し，前記伝送線を介して前記アンテナ制御装置等を動作させるための動作用電源を重畳して供給するよう構成されていることを特徴とした，請求項１乃至請求項２のいずれかに記載のアンテナ装置。
前記アンテナ制御装置を，前記切換器または合成器から出力された前記伝送線上に別体で備えさせ，前記アンテナ制御装置から前記伝送線を介して，制御信号を前記切換器または合成器に出力したことを特徴とした，請求項３に記載のアンテナ装置。
前記アンテナ制御装置に，前記受信要素が出力した受信信号を復調する復調器を備えさせ，復調器が出力する当該信号の信号品質が高い受信要素を選択するように構成されていることを特徴とした，請求項４に記載のアンテナ装置。