JP2004336134A - ３ｌループアンテナ及びそれを用いたループアンテナ - Google Patents
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Abstract
【課題】ループアンテナの広帯域化を図る。
【解決手段】円環状に形成された３つのループ部１３ａ、１３ｂ、１４ａと、各ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ａに連続した給電線１３ｃ、１４ｂ、１５、１６と、給電線１３ｃ、１４ｂ、１５、１６に電力を分配供給する電力分配器１７とを備え、電力分配器１７から給電線１３ｃ、１４ｂ、１５、１６を介して各ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ａへ至る各給電路の長さの差は、０〜０．１λの範囲内としている。
【選択図】 図１
【解決手段】円環状に形成された３つのループ部１３ａ、１３ｂ、１４ａと、各ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ａに連続した給電線１３ｃ、１４ｂ、１５、１６と、給電線１３ｃ、１４ｂ、１５、１６に電力を分配供給する電力分配器１７とを備え、電力分配器１７から給電線１３ｃ、１４ｂ、１５、１６を介して各ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ａへ至る各給電路の長さの差は、０〜０．１λの範囲内としている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３Ｌループアンテナ及びそれを用いたループアンテナに関し、詳しくは、放送電波等を送信する広帯域のループアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＵＨＦ帯などの放送電波を送信するループアンテナとして、図１４に示すものが提案されている（特開２０００−３０７３２７号公報）。ループアンテナ５は、円環部１ａ、２ａから内方に延出した一対の給電導入部１ｂ、２ｂに直交方向より２線式の並行給電線４を接続している。並行給電線４は非平行とし、線路間距離が漸次変化するように傾斜配線して並行給電線４のインピーダンスを連続的に変化させ、並行給電線４の給電点Ｐおよび両端部におけるインピーダンスを整合させて広帯域化を図っている。
【０００３】
また、図１５に示すように、高電力利得を実現するために６個のループ部を有する１波長ループアンテナである６Ｌループアンテナ８が多く利用されている。
６Ｌループアンテナ８は、電力分配器Ｔを中心として両側にアンテナ素子６、７を接続しており、各アンテナ素子６、７は、第１給電線６ｄ〜ｆ、７ｄ〜ｆにより夫々３個づつループ部６ａ〜ｃ、７ａ〜ｃを連続させている。
各ループ部６ａ〜ｃ、７ａ〜ｃと電力分配器Ｔとの間の距離は、図１５の実線で概略的に示すように、予め想定された周波数の電流Ｗ１の位相が各ループ部７ａ〜ｃ毎にマッチングするように設定されている。例えば、ループ部７ａの電力分配器Ｔとの間の給電路の長さをａ、ループ部７ｃの電力分配器Ｔとの間の給電路の長さをｂとすると、ループ部７ａとループ部７ｃとの給電位相の差２π（ｂ−ａ）／λがゼロとなるように長さａ、ｂが夫々設定されている。（λは電力分配器Ｔによる給電波長）
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３０７３２７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１５に示す６Ｌループアンテナ８によると、電力分配器Ｔから各アンテナ素子６、７へと供給される電流の給電周波数ｆが変化した場合は、λ＝ｖｃ／ｆ（ｖｃ＝２．９９８×１０８ｍ／ｓ）の式より波長λも変化して給電位相の差２π（ｂ−ａ）／λがゼロでなくなり、図１６の点線の電流Ｗ２で示すように、各ループ部７ａ〜ｃでの給電位相にズレが発生してしまう。この位相ズレは、６Ｌループアンテナ等のように直列でループ部６ａ〜ｃ、７ａ〜ｃが設けられている場合には、電力分配器Ｔから近いループ部７ａに比べて、離れたループ部７ｃの方で位相ズレが累積して大きくなってしまい、各ループ部７ａ〜ｃの給電位相が不規則となる問題がある。
【０００６】
図１７は６Ｌループアンテナ８の垂直指向性の周波数特性を示すグラフであって、横軸が俯角［ｄｅｇ］、縦軸が相対電界強度［ｄＢ］を表している。このグラフからも明らかなように、６Ｌループアンテナ８から送信される電波の指向性は周波数ごとに大きく変動しており、狭帯域でしか安定した指向性を得られない欠点がある。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、複数のループ部を有するループアンテナにおいて、周波数変化による位相ズレが不規則に発生するのを防止して広帯域化を図ることを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、円環状に形成された３つのループ部と、
上記各ループ部に連続した給電線と、
上記給電線に電力を供給する電力分配器とを備え、
上記電力分配器から上記給電線を介して上記各ループ部へ至る各給電路の長さの差は、０〜０．１λの範囲内としていることを特徴とする３Ｌループアンテナを提供している。
【０００９】
上記構成とすると、上記電力分配器から上記各ループ部へ至る各給電路の長さの差をそれぞれ０〜０．１λの範囲で小さくしているので、給電周波数が変化しても各ループ部の間での位相差の変化を抑えることができ、アンテナを広帯域化することができる。つまり、各給電路長さの差を０．１λ以下の微小差とすることで、各ループ部間での位相差をアンテナの広帯域化に十分な範囲に抑えることができる。
【００１０】
上記電力分配器から上記各ループ部へ至る各給電路が並列回路となる構成としている。
即ち、図１６に示すように各ループ部が直列的に接続されている場合には、１つのループ部における位相変化が他のループ部における位相変化へ累積的に影響して位相調節が困難となり、結果として狭帯域化してしまうが、本発明の場合には、並列回路化された給電路の長さを調節することで各ループ部における給電位相の調整を容易に行うことができるため、広帯域化に対応し易くなる。
【００１１】
上記電力分配器から上記給電線を介して上記各ループ部へ至る上記各給電路の長さは同一としていると好適である。
【００１２】
各ループ部までの給電路の長さが同一とされていることにより、電力分配器から供給される電流の周波数が変化した場合でも各ループ部での給電位相は同一となる。よって、各ループ部からの電波の同一方向における波面の干渉が周波数ごとに不規則となることが防がれ、各ループ部からの合成である電波の指向性およびＶＳＷＲ特性を広帯域化することが可能となる。
【００１３】
また、各ループ部までの給電路の長さを相違させた場合には、各ループ部への給電位相を異ならせることができ、放射される電波の指向性を非対称とすることができる。したがって、例えば、この３Ｌループアンテナを２つ鏡面配置して用いた場合に、各３Ｌループアンテナから放射される各電波の行路差がλ／２となる観測方向において各電波の電界強度が異なり、電界強度の相殺によるヌルの発生を抑制することができる。
【００１４】
上記３つのループ部は直線上に配置され、
上記給電線は、上記各ループ部よりそれぞれ並行して延出した第１給電線と、上記第１給電線に上記電力分配器を接続する第２給電線とを備えている。
【００１５】
具体的には、上記３つのループ部のうち２つのループ部は、上記第１給電線で連結されて２Ｌループアンテナ素子としていると共に、上記第２給電線を上記第１給電線の略中央位置に接続している一方、
残りの１つのループ部より上記第１給電線を延出させて１Ｌループアンテナ素子としていると共に、上記電力分配器と接続された上記第２給電線を該第１給電線の端部に接続している。
【００１６】
上記構成とすると、２つのループ部を第１給電線で連結して一体化された２Ｌループアンテナ素子と、１つのループ部を有する１Ｌループアンテナ素子とが構成され、２Ｌループアンテナの第１給電線の略中央位置に第２給電線の端部を接続するだけで、２つのループ部に給電することができる。
【００１７】
上記電力分配器は、上記２Ｌループアンテナ素子と上記１Ｌループアンテナ素子との間に配置されると共に、上記２Ｌループアンテナと上記１Ｌループアンテナとに接続される上記第２給電線は同一部材とし、
上記第２給電線は、その中間部分を上記電力分配器に接続していると共に、その両端を上記各第１給電線に接続し、かつ、上記ループ部の上面側を通過させている。
【００１８】
上記構成とすると、上記２Ｌループアンテナ素子に接続される第２給電線と上記１Ｌループアンテナ素子に接続される第２給電線とを一部材で兼用することができ、部品コストを低減することができる。
また、電力分配器が各ループアンテナ素子よりも高背である場合に、第２給電線をループ部の上面側を通過させることで、第２給電線を複雑に屈曲加工せずに済む利点がある。
なお、１Ｌループアンテナに接続する第２給電線と、２Ｌループアンテナに接続する第２給電線とは別部材であってもよいことは言うまでもない。
【００１９】
上記給電線は並行したストリップラインとしていると好ましい。
また、上記給電線のうち、各ループ部に接続する第１給電線をエッジ対向ストリップラインとし、第２給電線を面対向ストリップラインとすると更に好適である。なお、第２給電線は同軸線等の他の形式でも構わない。
【００２０】
上記３Ｌループアンテナを反射板にＮ個（Ｎは自然数）配置しているループアンテナを提供している。
【００２１】
即ち、上記３ＬループアンテナをＮ個組み合せて１つの反射板上に配置することで（Ｎ）Ｌループアンテナを簡単に形成できる。
例えば、３つの２Ｌループアンテナを反射板に配置して６Ｌループアンテナを形成すると電力分配器も３つ必要になるが、本発明のように、２つの３Ｌループアンテナを反射板に配置して６Ｌループアンテナを形成すると、電力分配器が２つで済み、部品コストを低減することができる。
【００２２】
さらに、３つの２Ｌループアンテナを反射板に配置して６Ｌループアンテナを形成すると、両端に配置された各２Ｌループアンテナと、その中間に配置された２Ｌループアンテナとで電波干渉等の環境条件が異なるので、電力分配器でのインピーダンスの設定などが複雑になるが、本発明により形成された６Ｌループアンテナでは、反射板に配置された２つの３Ｌループアンテナは互いに電波干渉等の環境条件が同一であり、電力分配器でのインピーダンスの設定等が楽になる利点がある。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図４は第１実施形態の６Ｌループアンテナ１０を示す。
６Ｌループアンテナ１０は、１枚のアルミ製の反射板２０の上に２つの３Ｌループアンテナ素子１１、２１を鏡面配置している。
【００２４】
一方の３Ｌループアンテナ素子１１は、２つのループ部１３ａ、１３ｂを並行する第１給電線１３ｃで架橋している２Ｌループアンテナ素子１３と、１つのループ部１４ａから並行する第１給電線１４ｂを延出した１Ｌループアンテナ素子１４と、２Ｌループアンテナ素子１３と１Ｌループアンテナ素子１４との間の位置で反射板２０に立設された電力分配器１７と、２Ｌループアンテナ素子１３の第１給電線１３ｃの中点の給電点Ｐ１と電力分配器１７とを接続する第２給電線１５と、１Ｌループアンテナ素子１４の第１給電線１４ｂの端部の給電点Ｐ２と電力分配器１７とを接続する第２給電線１６と、反射板２０より立設して各ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ａを支持している絶縁支持棒１８とを備えている。
なお、第２給電線１５と１６は連続した同一部材とし、その中間部分を電力分配器１７に接続していると共に、その両端を給電点Ｐ１、Ｐ２に夫々接続し、ループ部１３ｂ、１４ａの上面側を通過させている。ただし、第２給電線１５と１６はそれぞれ別部材としても構わない。
また、電力分配器１７は、内部にトランスの役目を果たす導体を垂直配置しており、その導体の上端側を第２給電線１５、１６に接続して電力分配している。
【００２５】
１Ｌループアンテナ素子１４の第１給電線１４ｂは２Ｌループアンテナ１３と反対側を向いていると共に各ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ａは直線状に配置されている。なお、第１給電線１３ｃ、１４ｂは、ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ａと一体で形成されたエッジ対向ストリップライン（Ｅｄｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ ｓｔｒｉｐｌｉｎｅ）とし、第２給電線１５、１６は、面対向ストリップライン（Ｂｒｏａｄｓｉｄｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ ｓｔｒｉｐｌｉｎｅ）としているが、その他、同軸線路などでもよい。
【００２６】
電波発生源である各ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ａと電力分配器１７とを接続する給電路は、第２給電線１５、１６と第１給電線１３ｃ、１４ｂとにより構成されている。
第２給電線１５、１６の長さはＹ、１Ｌループアンテナ素子１４の第１給電線１４ｂの長さはＸ、２Ｌループアンテナ素子１３の第１給電線１３ｃの長さは２Ｘとされており、第２給電線１５は２Ｌループアンテナ素子１３の第１給電線１３ｃの中点に接続されている。
即ち、各ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ａと電力分配器１７とを接続する給電路は、全てＸ＋Ｙで同一長さとなる。
【００２７】
また、反射板２０に配置された他方の３Ｌループアンテナ素子２１は、上記３Ｌループアンテナ素子１１と対称同一形状である。
即ち、上記同様に、３Ｌループアンテナ素子２１は、２つのループ部２３ａ、２３ｂを並行する２本の第１給電線２３ｃで架橋している２Ｌループアンテナ素子２３と、１つのループ部２４ａから並行する２本の第１給電線２４ｂを延出した１Ｌループアンテナ素子２４と、２Ｌループアンテナ素子２３と１Ｌループアンテナ素子２４との間の位置で反射板２０に立設された電力分配器２７と、２Ｌループアンテナ素子２３の第１給電線２３ｃの中点の給電点Ｐ３と電力分配器２７とを接続する第２給電線２５と、１Ｌループアンテナ素子２４の第１給電線２４ｂの端部の給電点Ｐ４と電力分配器２７とを接続する第２給電線２６と、反射板２０より立設して各ループ部２３ａ、２３ｂ、２４ａを支持している絶縁支持棒１８とを備えている。
【００２８】
第２給電線２５、２６の長さはＹ、１Ｌループアンテナ素子２４の第１給電線２４ｂの長さはＸ、２Ｌループアンテナ素子２３の第１給電線２３ｃの長さは２Ｘとされており、第２給電線２５は２Ｌループアンテナ素子２３の第１給電線２３ｃの中点に接続されている。即ち、各ループ部２３ａ、２３ｂ、２４ａと電力分配器２７とを接続する給電路は、全てＸ＋Ｙで同一長さとなる。
【００２９】
上記構成とすると、６Ｌループアンテナ１０を構成する３Ｌループアンテナ素子１１、２１の各ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ａ、２３ａ、２３ｂ、２４ａがそれぞれ並列回路的に電力分配器１７、２７に接続されているので、個々の第２給電線１５、１６、２５、２６の長さや給電点Ｐ１、Ｐ２の設定位置を調節するだけで各ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ａ、２３ａ、２３ｂ、２４ａにおける給電位相の調整が比較的容易に行え、給電位相の調節の幅が拡がり広帯域化に対応できる。
【００３０】
また、各ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ａ、２３ａ、２３ｂ、２４ａまでの給電路の長さＸ＋Ｙを略同一としていることで、電力分配器１７、２７から供給される電流の周波数が変化した場合でも、各ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ａ、２３ａ、２３ｂ、２４ａでの給電位相は略同一となる。このように、給電周波数に依存することなく同相で給電することができることにより、各ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ａ、２３ａ、２３ｂ、２４ａからの電波の同一方向における波面の干渉が周波数ごとに不規則となることがなく、指向性およびＶＳＷＲ特性を広帯域化することが可能となる。
【００３１】
図７は第２実施形態を示す。
３Ｌループアンテナ素子１１、２１は、２Ｌループアンテナ素子１３、２３と１Ｌループアンテナ素子１４、２４とを第２給電線２８、２９で接続すると共に、第２給電線２８、２９の中点と電力分配器３０とを第３給電線３１、３２で接続している。
即ち、第２給電線２８、２９は、一端を２Ｌループアンテナ素子１３、２３の第１給電線１３ｃ、２３ｃの中点Ｐ１、Ｐ３に接続し、他端を１Ｌループアンテナ素子１４、２４の第１給電線１４ｂ、２４ｂの端部Ｐ２、Ｐ４に接続されている。
第３給電線３１、３２は、一端を第２給電線２８、２９の中点Ｐ５、Ｐ６に接続し、他端を電力分配器３０に接続している。
【００３２】
１Ｌループアンテナ素子１４、２４の第１給電線１４ｂ、２４ｂの長さはＸ、２Ｌループアンテナ素子１３、２３の第１給電線１３ｃ、２３ｃの長さは２Ｘ、第２給電線２８、２９の長さは２Ｙ、第３給電線３１、３２の長さはＺとされており、各ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ａ、２３ａ、２３ｂ、２４ａと電力分配器２７とを接続する給電路は、全てＸ＋Ｙ＋Ｚで同一長さとなる。
【００３３】
このように、電力分配器３０から各ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ａ、２３ａ、２３ｂ、２４ａまでの給電路の長さを全てＸ＋Ｙ＋Ｚと略同一としていることにより、給電周波数に依存することなく同相で給電でき、各ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ａ、２３ａ、２３ｂ、２４ａからの電波の同一方向における波面の干渉は周波数が変化しても規則的となり、指向性およびＶＳＷＲ特性の広帯域化を達成することができる。
しかも、２つの３Ｌループアンテナ素子１１、１２は同一の電力分配器３０に接続されているので、電力分配器の数が低減されコスト削減を図ることができる。
なお、他の構成は第１実施形態と同様であるため同一符号を付して説明を省略する。
【００３４】
図８は第３実施形態を示す。
第１実施形態との相違点は、１枚の反射板２０’に１つの３Ｌループアンテナ素子１１を配置した３Ｌループアンテナ４０としている点である。
即ち、１つの電力分配器１７から第２給電線１５、１６を介して２Ｌループアンテナ素子１３と１Ｌループアンテナ素子１４に給電していると共に、第１実施形態と同様に、電力分配器１７から各ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ａまでの給電路の長さを略同一としている。なお、第２給電線１５、１６は連続した一部材としているが、別部材で設けてもよい。なお、他の構成は第１実施形態と同様であるため同一符号を付して説明を省略する。
【００３５】
図９は第４実施形態を示す。
本実施形態の３Ｌループアンテナ４１は、円環状のループ部４２ａ、４３ａ、４４ａから第１給電線４２ｂ、４３ｂ、４４ｂを延出している３つの１Ｌループアンテナ素子４２、４３、４４を同方向に向けて直線上に配置している。
そして、電力分配器４５と各ループ部４２、４３、４４の第１給電線４２ｂ、４３ｂ、４４ｂとを同一長さの第２給電線４６、４７、４８で接続している。
即ち、第１実施形態と同様に、電力分配器４５から各ループ部４２ａ、４３ａ、４４ａまでの給電路長さを同一としている。
なお、各１Ｌループアンテナ素子４２、４３、４４の向きは上記形態に限定されるものではなく、異なる方向に向いていても構わない。
【００３６】
図１０は第５実施形態を示す。
図１０は第１実施形態および第２実施形態に記載された６Ｌループアンテナ１０−１〜３の使用例を表している。
２Ｌループアンテナ素子１３、２３および１Ｌループアンテナ素子１４、２４を有する３Ｌループアンテナ素子１１、２１を反射板２０に備えた３つの６Ｌループアンテナ１０−１〜３を放送塔（図示せず）に垂直状態として上下方向に並べて配置している。
【００３７】
給電方式は、３つの６Ｌループアンテナ１０−１〜３のうち中央に配置された６Ｌループアンテナ１０−２の中央部で上部（Ｉ）と下部（ＩＩ）に分け、２つの給電線５２、５３から上部（Ｉ）と下部（ＩＩ）を別々に給電する上下分割給電方式である。
詳しくは、電源５０から分岐された一方の給電線５２で、上部（Ｉ）に配置された各２Ｌループアンテナ素子１３、２３および各１Ｌループアンテナ素子１４、２４に接続されていると共に、分岐された他方の給電線５３で、下部（ＩＩ）に配置された各２Ｌループアンテナ素子１３、２３および各１Ｌループアンテナ素子１４、２４に接続されており、電源５０で上部（Ｉ）と下部（ＩＩ）とに電力供給の切替を可能としている。
【００３８】
上記構成とすると、上下に３つ配置された６Ｌループアンテナ１０−１〜３への給電を上部（Ｉ）と下部（ＩＩ）に二分割しているので、例えば、一方の給電線５２が損傷した場合でも電源５０で下部（ＩＩ）への給電のみに切替して動作維持することができ、稼動信頼性を向上させることができる。また、上部（Ｉ）と下部（ＩＩ）とで給電位相の設定を変えることもでき、全体として設定値の幅を拡げることもできる。
なお、このように、ループ部を６個配置してループアンテナを構成する場合に、２Ｌループアンテナや４Ｌループアンテナを組み合せて用いたのでは、中央位置で分割することができなくなる不都合があるが、本発明のように、ループ部の個数が奇数である３Ｌループアンテナを構成単位として用いることで、中央位置で分割して給電することが可能となる。
【００３９】
図１１および図１２は第６実施形態を示す。
第１実施形態との相違点は、各ループ部１３ａ’、１３ｂ’、１４ａ’、２３ａ’、２３ｂ’、２４ａ’と電力分配器１７、２７との間の給電路の長さを異ならせている点である。
【００４０】
本実施形態の６Ｌループアンテナ１０’は、第２給電線１５、１６、２５、２６の長さはＹ、２Ｌループアンテナ素子１３’２３’の第１給電線１３ｃ’、２３ｃ’におけるループ部１３ａ’２３ａ’と給電点Ｐ１’、Ｐ３’との間の長さはＸ、２Ｌループアンテナ素子１３’、２３’の第１給電線１３ｃ’２３ｃ’におけるループ部１３ｂ’、２３ｂ’と給電点Ｐ１’、Ｐ３’との間の長さはＸ’、１Ｌループアンテナ素子１４’、２４’の第１給電線１４ｂ’、２４ｂの長さはＸ”とされている。
即ち、ループ部１３ａ’、２３ａ’と電力分配器１７、２７との間の給電路の長さはＸ＋Ｙで、ループ部１３ｂ’、２３ｂ’と電力分配器１７、２７との間の給電路の長さはＸ’＋Ｙで、ループ部１４ａ’、２４’と電力分配器１７、２７との間の給電路の長さはＸ”＋Ｙと夫々異なる長さとしている。
ここで、各給電路の長さＸ＋ＹとＸ’＋ＹとＸ”＋Ｙの互いの差δは、それぞれ０＜δ≦０．１λの範囲内としている。
【００４１】
２つの３Ｌループアンテナ１１’、２１’から放射される２つの電波は、図１２に示すように、反射板２０と直交する方向以外は行路差を生じ、該行路差がλ／２（λは設計中心周波数の波長）となる観測方向では各電波が逆位相となるため、各電波の指向性が同一であれば相殺されて、電界強度が極小であるヌルが発生してしまう。
しかし、上記構成とすると、３Ｌループアンテナ素子１１’、２１’の各ループ部１３ａ’、１３ｂ’、１４ａ’、２３ａ’、２３ｂ’、２４ａ’への給電位相を異ならせることができ、図１２に示すように、一方の３Ｌループアンテナ素子１１’と他方の３Ｌループアンテナ素子２１’とで電波の指向性を異ならせることができる。したがって、各３Ｌループアンテナ素子１１’、２１’から放射される各電波の行路差がλ／２となる観測方向において各電波の電界強度が異なり、電界強度が完全に相殺されることが防止されて、ヌルの発生を抑制することができる。
なお、他の構成は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００４２】
（実施例１）
実施例１は図１乃至図４の第１実施形態に該当し、６Ｌループアンテナ１０の設計中心周波数ｆは６７４ＭＨｚとし、Ｘ＝０．１３λ、Ｙ＝０．５７λとしている。なお、λは設計中心周波数ｆの波長でλ＝ｖｃ／ｆ（ｖｃ＝２．９９８×１０８ｍ／ｓ）である。
また、ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ｂ、２３ａ、２３ｂ、２４ｂの内周径ｄ１＝０．２７λ、外周径ｄ２＝０．４λ、ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ｂ、２３ａ、２３ｂ、２４ｂの反射板２０からの高さｈ＝０．２５λ、反射板２０の中心Ｃからループ部１４ａ、２４ａまでの距離Ｌ１＝０．４３λ、ループ部１４ａ、２４ａとループ部１３ｂ、２３ｂとの距離Ｌ２＝０．４９λ、ループ部１３ａ、２３ａとループ部１３ｂ、２３ｂとの距離Ｌ３＝０．５８λ、反射板２０の幅ｗ＝０．８５λ、反射板２０の長さＬ＝４λとする。
【００４３】
図５のグラフは実施例１の６Ｌループアンテナ１０の垂直指向性を示している。これによると、周波数を変動させても指向性の変化は少なく、図１７に示す従来の６Ｌループアンテナ８の指向性に比べ、広帯域にわたって安定した垂直指向性が維持できることが分かる。
また、図６のグラフは実施例１の６Ｌループアンテナ１０と従来例の６Ｌループアンテナ８のＶＳＷＲ特性を比較している。これによると、従来の６Ｌループアンテナ８では、周波数６９０ＭＨｚ付近の前後でＶＳＷＲが増大してしまい利用可能な周波数帯が狭帯域となっているが、本発明の６Ｌループアンテナ１０のＶＳＷＲは、周波数が変化しても１．０８程度でほぼ一定値を示し、広帯域で利用できることが分かる。
【００４４】
（実施例２）
実施例２は図１１および図１２の第６実施形態に該当し、６Ｌループアンテナ１０’の設計中心周波数ｆは６７４ＭＨｚとし、Ｘ＝０．１３λ、Ｘ’＝０．１１λ、Ｘ”＝０．０９λ、Ｙ＝０．５７λとしている。
また、反射板２０の中心Ｃからループ部１４ａ’、２４ａ’までの距離Ｌ１＝０．４λ、ループ部１４ａ’、２４ａ’とループ部１３ｂ’、２３ｂ’との距離Ｌ２＝０．５６λ、ループ部１３ａ’、２３ａ’とループ部１３ｂ’、２３ｂ’との距離Ｌ３＝０．５６λとしている。
その他の寸法は実施例１と同様に、ループ部１３ａ’、１３ｂ’、１４ｂ’、２３ａ’、２３ｂ’、２４ｂ’の内周径ｄ１＝０．２７λ、外周径ｄ２＝０．４λ、ループ部１３ａ’、１３ｂ’、１４ｂ’、２３ａ’、２３ｂ’、２４ｂ’の反射板２０からの高さｈ＝０．２５λ、反射板２０の長さＬ＝４λ、反射板２０の幅ｗ＝０．８５λとする。
【００４５】
図１３のグラフは実施例２の６Ｌループアンテナ１０’の垂直指向性を示している。これによると、相対電界強度が最小となる俯角においてもヌルは発生しておらず、ヌルレスアンテナを実現していることが分かる。
また、各ループ部１３ａ’、１３ｂ’、１４ｂ’、２３ａ’、２３ｂ’、２４ｂ’への電力分配器１７、２７からの給電を並列回路的に行っているので、周波数を変動させても指向性の変化は少なく、広帯域にわたって安定した垂直指向性が維持されていることが分かる。
【００４６】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、上記電力分配器から上記各ループ部へ至る各給電路の長さの差をそれぞれ０〜０．１λの範囲で小さくしているので、給電周波数が変化しても各ループ部の間での位相差の変化を抑えることができ、アンテナを広帯域化することができる。また、各給電路を並列回路としているので、各ループ部への給電位相の調整が行い易くなる。
さらに、電力分配器と各ループ部とを繋ぐ給電路の長さとそれぞれ同一とすれば、電波の放射部となる各ループ部への給電位相が周波数に依存せずに同相となるので、各ループ部からの各電波の同一方向における波面の干渉が周波数ごとに不規則となることが防がれ、各ループ部からの各電波の合成である電波の指向性およびＶＳＷＲ特性を広帯域化することができる。一方、電力分配器と各ループ部とを繋ぐ給電路の長さとそれぞれ相違させれば、各ループ部への給電位相もそれぞれ相違させることができヌルレスアンテナを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の６Ｌループアンテナの模式図である。
【図２】第１実施形態の６Ｌループアンテナの斜視図である。
【図３】第１実施形態の６Ｌループアンテナの上面図である。
【図４】第１実施形態の６Ｌループアンテナの側面図である。
【図５】実施例１の垂直指向性を表すグラフである。
【図６】実施例１のＶＳＷＲ特性を表すグラフである。
【図７】第２実施形態の６Ｌループアンテナの模式図である。
【図８】第３実施形態の３Ｌループアンテナの斜視図である。
【図９】第４実施形態の３Ｌループアンテナの模式図である。
【図１０】第５実施形態の模式図である。
【図１１】第６実施形態の６Ｌループアンテナの模式図である。
【図１２】第６実施形態の６Ｌループアンテナの側面図である。
【図１３】実施例２の垂直指向性を表すグラフである。
【図１４】従来例を示す図面である。
【図１５】別の従来例の６Ｌループアンテナの模式図である。
【図１６】別の従来例の給電位相の説明図である。
【図１７】別の従来例の垂直指向性を表すグラフである。
【符号の説明】
１０ ６Ｌループアンテナ
１１、２１ ３Ｌループアンテナ素子
１３ ２Ｌループアンテナ素子
１４ １Ｌループアンテナ素子
１３ａ、１３ｂ、１４ａ、２３ａ、２３ｂ、２４ａ ループ部
１３ｃ、１４ｂ、２３ｃ、２４ｂ 第１給電線
２６ 第２給電線
１７、２７ 電力分配器
１８ 絶縁支持棒
２０ 反射板
４０ ３Ｌループアンテナ
Ｐ１〜Ｐ４ 給電点
【発明の属する技術分野】
本発明は、３Ｌループアンテナ及びそれを用いたループアンテナに関し、詳しくは、放送電波等を送信する広帯域のループアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＵＨＦ帯などの放送電波を送信するループアンテナとして、図１４に示すものが提案されている（特開２０００−３０７３２７号公報）。ループアンテナ５は、円環部１ａ、２ａから内方に延出した一対の給電導入部１ｂ、２ｂに直交方向より２線式の並行給電線４を接続している。並行給電線４は非平行とし、線路間距離が漸次変化するように傾斜配線して並行給電線４のインピーダンスを連続的に変化させ、並行給電線４の給電点Ｐおよび両端部におけるインピーダンスを整合させて広帯域化を図っている。
【０００３】
また、図１５に示すように、高電力利得を実現するために６個のループ部を有する１波長ループアンテナである６Ｌループアンテナ８が多く利用されている。
６Ｌループアンテナ８は、電力分配器Ｔを中心として両側にアンテナ素子６、７を接続しており、各アンテナ素子６、７は、第１給電線６ｄ〜ｆ、７ｄ〜ｆにより夫々３個づつループ部６ａ〜ｃ、７ａ〜ｃを連続させている。
各ループ部６ａ〜ｃ、７ａ〜ｃと電力分配器Ｔとの間の距離は、図１５の実線で概略的に示すように、予め想定された周波数の電流Ｗ１の位相が各ループ部７ａ〜ｃ毎にマッチングするように設定されている。例えば、ループ部７ａの電力分配器Ｔとの間の給電路の長さをａ、ループ部７ｃの電力分配器Ｔとの間の給電路の長さをｂとすると、ループ部７ａとループ部７ｃとの給電位相の差２π（ｂ−ａ）／λがゼロとなるように長さａ、ｂが夫々設定されている。（λは電力分配器Ｔによる給電波長）
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３０７３２７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１５に示す６Ｌループアンテナ８によると、電力分配器Ｔから各アンテナ素子６、７へと供給される電流の給電周波数ｆが変化した場合は、λ＝ｖｃ／ｆ（ｖｃ＝２．９９８×１０８ｍ／ｓ）の式より波長λも変化して給電位相の差２π（ｂ−ａ）／λがゼロでなくなり、図１６の点線の電流Ｗ２で示すように、各ループ部７ａ〜ｃでの給電位相にズレが発生してしまう。この位相ズレは、６Ｌループアンテナ等のように直列でループ部６ａ〜ｃ、７ａ〜ｃが設けられている場合には、電力分配器Ｔから近いループ部７ａに比べて、離れたループ部７ｃの方で位相ズレが累積して大きくなってしまい、各ループ部７ａ〜ｃの給電位相が不規則となる問題がある。
【０００６】
図１７は６Ｌループアンテナ８の垂直指向性の周波数特性を示すグラフであって、横軸が俯角［ｄｅｇ］、縦軸が相対電界強度［ｄＢ］を表している。このグラフからも明らかなように、６Ｌループアンテナ８から送信される電波の指向性は周波数ごとに大きく変動しており、狭帯域でしか安定した指向性を得られない欠点がある。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、複数のループ部を有するループアンテナにおいて、周波数変化による位相ズレが不規則に発生するのを防止して広帯域化を図ることを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、円環状に形成された３つのループ部と、
上記各ループ部に連続した給電線と、
上記給電線に電力を供給する電力分配器とを備え、
上記電力分配器から上記給電線を介して上記各ループ部へ至る各給電路の長さの差は、０〜０．１λの範囲内としていることを特徴とする３Ｌループアンテナを提供している。
【０００９】
上記構成とすると、上記電力分配器から上記各ループ部へ至る各給電路の長さの差をそれぞれ０〜０．１λの範囲で小さくしているので、給電周波数が変化しても各ループ部の間での位相差の変化を抑えることができ、アンテナを広帯域化することができる。つまり、各給電路長さの差を０．１λ以下の微小差とすることで、各ループ部間での位相差をアンテナの広帯域化に十分な範囲に抑えることができる。
【００１０】
上記電力分配器から上記各ループ部へ至る各給電路が並列回路となる構成としている。
即ち、図１６に示すように各ループ部が直列的に接続されている場合には、１つのループ部における位相変化が他のループ部における位相変化へ累積的に影響して位相調節が困難となり、結果として狭帯域化してしまうが、本発明の場合には、並列回路化された給電路の長さを調節することで各ループ部における給電位相の調整を容易に行うことができるため、広帯域化に対応し易くなる。
【００１１】
上記電力分配器から上記給電線を介して上記各ループ部へ至る上記各給電路の長さは同一としていると好適である。
【００１２】
各ループ部までの給電路の長さが同一とされていることにより、電力分配器から供給される電流の周波数が変化した場合でも各ループ部での給電位相は同一となる。よって、各ループ部からの電波の同一方向における波面の干渉が周波数ごとに不規則となることが防がれ、各ループ部からの合成である電波の指向性およびＶＳＷＲ特性を広帯域化することが可能となる。
【００１３】
また、各ループ部までの給電路の長さを相違させた場合には、各ループ部への給電位相を異ならせることができ、放射される電波の指向性を非対称とすることができる。したがって、例えば、この３Ｌループアンテナを２つ鏡面配置して用いた場合に、各３Ｌループアンテナから放射される各電波の行路差がλ／２となる観測方向において各電波の電界強度が異なり、電界強度の相殺によるヌルの発生を抑制することができる。
【００１４】
上記３つのループ部は直線上に配置され、
上記給電線は、上記各ループ部よりそれぞれ並行して延出した第１給電線と、上記第１給電線に上記電力分配器を接続する第２給電線とを備えている。
【００１５】
具体的には、上記３つのループ部のうち２つのループ部は、上記第１給電線で連結されて２Ｌループアンテナ素子としていると共に、上記第２給電線を上記第１給電線の略中央位置に接続している一方、
残りの１つのループ部より上記第１給電線を延出させて１Ｌループアンテナ素子としていると共に、上記電力分配器と接続された上記第２給電線を該第１給電線の端部に接続している。
【００１６】
上記構成とすると、２つのループ部を第１給電線で連結して一体化された２Ｌループアンテナ素子と、１つのループ部を有する１Ｌループアンテナ素子とが構成され、２Ｌループアンテナの第１給電線の略中央位置に第２給電線の端部を接続するだけで、２つのループ部に給電することができる。
【００１７】
上記電力分配器は、上記２Ｌループアンテナ素子と上記１Ｌループアンテナ素子との間に配置されると共に、上記２Ｌループアンテナと上記１Ｌループアンテナとに接続される上記第２給電線は同一部材とし、
上記第２給電線は、その中間部分を上記電力分配器に接続していると共に、その両端を上記各第１給電線に接続し、かつ、上記ループ部の上面側を通過させている。
【００１８】
上記構成とすると、上記２Ｌループアンテナ素子に接続される第２給電線と上記１Ｌループアンテナ素子に接続される第２給電線とを一部材で兼用することができ、部品コストを低減することができる。
また、電力分配器が各ループアンテナ素子よりも高背である場合に、第２給電線をループ部の上面側を通過させることで、第２給電線を複雑に屈曲加工せずに済む利点がある。
なお、１Ｌループアンテナに接続する第２給電線と、２Ｌループアンテナに接続する第２給電線とは別部材であってもよいことは言うまでもない。
【００１９】
上記給電線は並行したストリップラインとしていると好ましい。
また、上記給電線のうち、各ループ部に接続する第１給電線をエッジ対向ストリップラインとし、第２給電線を面対向ストリップラインとすると更に好適である。なお、第２給電線は同軸線等の他の形式でも構わない。
【００２０】
上記３Ｌループアンテナを反射板にＮ個（Ｎは自然数）配置しているループアンテナを提供している。
【００２１】
即ち、上記３ＬループアンテナをＮ個組み合せて１つの反射板上に配置することで（Ｎ）Ｌループアンテナを簡単に形成できる。
例えば、３つの２Ｌループアンテナを反射板に配置して６Ｌループアンテナを形成すると電力分配器も３つ必要になるが、本発明のように、２つの３Ｌループアンテナを反射板に配置して６Ｌループアンテナを形成すると、電力分配器が２つで済み、部品コストを低減することができる。
【００２２】
さらに、３つの２Ｌループアンテナを反射板に配置して６Ｌループアンテナを形成すると、両端に配置された各２Ｌループアンテナと、その中間に配置された２Ｌループアンテナとで電波干渉等の環境条件が異なるので、電力分配器でのインピーダンスの設定などが複雑になるが、本発明により形成された６Ｌループアンテナでは、反射板に配置された２つの３Ｌループアンテナは互いに電波干渉等の環境条件が同一であり、電力分配器でのインピーダンスの設定等が楽になる利点がある。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図４は第１実施形態の６Ｌループアンテナ１０を示す。
６Ｌループアンテナ１０は、１枚のアルミ製の反射板２０の上に２つの３Ｌループアンテナ素子１１、２１を鏡面配置している。
【００２４】
一方の３Ｌループアンテナ素子１１は、２つのループ部１３ａ、１３ｂを並行する第１給電線１３ｃで架橋している２Ｌループアンテナ素子１３と、１つのループ部１４ａから並行する第１給電線１４ｂを延出した１Ｌループアンテナ素子１４と、２Ｌループアンテナ素子１３と１Ｌループアンテナ素子１４との間の位置で反射板２０に立設された電力分配器１７と、２Ｌループアンテナ素子１３の第１給電線１３ｃの中点の給電点Ｐ１と電力分配器１７とを接続する第２給電線１５と、１Ｌループアンテナ素子１４の第１給電線１４ｂの端部の給電点Ｐ２と電力分配器１７とを接続する第２給電線１６と、反射板２０より立設して各ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ａを支持している絶縁支持棒１８とを備えている。
なお、第２給電線１５と１６は連続した同一部材とし、その中間部分を電力分配器１７に接続していると共に、その両端を給電点Ｐ１、Ｐ２に夫々接続し、ループ部１３ｂ、１４ａの上面側を通過させている。ただし、第２給電線１５と１６はそれぞれ別部材としても構わない。
また、電力分配器１７は、内部にトランスの役目を果たす導体を垂直配置しており、その導体の上端側を第２給電線１５、１６に接続して電力分配している。
【００２５】
１Ｌループアンテナ素子１４の第１給電線１４ｂは２Ｌループアンテナ１３と反対側を向いていると共に各ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ａは直線状に配置されている。なお、第１給電線１３ｃ、１４ｂは、ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ａと一体で形成されたエッジ対向ストリップライン（Ｅｄｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ ｓｔｒｉｐｌｉｎｅ）とし、第２給電線１５、１６は、面対向ストリップライン（Ｂｒｏａｄｓｉｄｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ ｓｔｒｉｐｌｉｎｅ）としているが、その他、同軸線路などでもよい。
【００２６】
電波発生源である各ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ａと電力分配器１７とを接続する給電路は、第２給電線１５、１６と第１給電線１３ｃ、１４ｂとにより構成されている。
第２給電線１５、１６の長さはＹ、１Ｌループアンテナ素子１４の第１給電線１４ｂの長さはＸ、２Ｌループアンテナ素子１３の第１給電線１３ｃの長さは２Ｘとされており、第２給電線１５は２Ｌループアンテナ素子１３の第１給電線１３ｃの中点に接続されている。
即ち、各ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ａと電力分配器１７とを接続する給電路は、全てＸ＋Ｙで同一長さとなる。
【００２７】
また、反射板２０に配置された他方の３Ｌループアンテナ素子２１は、上記３Ｌループアンテナ素子１１と対称同一形状である。
即ち、上記同様に、３Ｌループアンテナ素子２１は、２つのループ部２３ａ、２３ｂを並行する２本の第１給電線２３ｃで架橋している２Ｌループアンテナ素子２３と、１つのループ部２４ａから並行する２本の第１給電線２４ｂを延出した１Ｌループアンテナ素子２４と、２Ｌループアンテナ素子２３と１Ｌループアンテナ素子２４との間の位置で反射板２０に立設された電力分配器２７と、２Ｌループアンテナ素子２３の第１給電線２３ｃの中点の給電点Ｐ３と電力分配器２７とを接続する第２給電線２５と、１Ｌループアンテナ素子２４の第１給電線２４ｂの端部の給電点Ｐ４と電力分配器２７とを接続する第２給電線２６と、反射板２０より立設して各ループ部２３ａ、２３ｂ、２４ａを支持している絶縁支持棒１８とを備えている。
【００２８】
第２給電線２５、２６の長さはＹ、１Ｌループアンテナ素子２４の第１給電線２４ｂの長さはＸ、２Ｌループアンテナ素子２３の第１給電線２３ｃの長さは２Ｘとされており、第２給電線２５は２Ｌループアンテナ素子２３の第１給電線２３ｃの中点に接続されている。即ち、各ループ部２３ａ、２３ｂ、２４ａと電力分配器２７とを接続する給電路は、全てＸ＋Ｙで同一長さとなる。
【００２９】
上記構成とすると、６Ｌループアンテナ１０を構成する３Ｌループアンテナ素子１１、２１の各ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ａ、２３ａ、２３ｂ、２４ａがそれぞれ並列回路的に電力分配器１７、２７に接続されているので、個々の第２給電線１５、１６、２５、２６の長さや給電点Ｐ１、Ｐ２の設定位置を調節するだけで各ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ａ、２３ａ、２３ｂ、２４ａにおける給電位相の調整が比較的容易に行え、給電位相の調節の幅が拡がり広帯域化に対応できる。
【００３０】
また、各ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ａ、２３ａ、２３ｂ、２４ａまでの給電路の長さＸ＋Ｙを略同一としていることで、電力分配器１７、２７から供給される電流の周波数が変化した場合でも、各ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ａ、２３ａ、２３ｂ、２４ａでの給電位相は略同一となる。このように、給電周波数に依存することなく同相で給電することができることにより、各ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ａ、２３ａ、２３ｂ、２４ａからの電波の同一方向における波面の干渉が周波数ごとに不規則となることがなく、指向性およびＶＳＷＲ特性を広帯域化することが可能となる。
【００３１】
図７は第２実施形態を示す。
３Ｌループアンテナ素子１１、２１は、２Ｌループアンテナ素子１３、２３と１Ｌループアンテナ素子１４、２４とを第２給電線２８、２９で接続すると共に、第２給電線２８、２９の中点と電力分配器３０とを第３給電線３１、３２で接続している。
即ち、第２給電線２８、２９は、一端を２Ｌループアンテナ素子１３、２３の第１給電線１３ｃ、２３ｃの中点Ｐ１、Ｐ３に接続し、他端を１Ｌループアンテナ素子１４、２４の第１給電線１４ｂ、２４ｂの端部Ｐ２、Ｐ４に接続されている。
第３給電線３１、３２は、一端を第２給電線２８、２９の中点Ｐ５、Ｐ６に接続し、他端を電力分配器３０に接続している。
【００３２】
１Ｌループアンテナ素子１４、２４の第１給電線１４ｂ、２４ｂの長さはＸ、２Ｌループアンテナ素子１３、２３の第１給電線１３ｃ、２３ｃの長さは２Ｘ、第２給電線２８、２９の長さは２Ｙ、第３給電線３１、３２の長さはＺとされており、各ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ａ、２３ａ、２３ｂ、２４ａと電力分配器２７とを接続する給電路は、全てＸ＋Ｙ＋Ｚで同一長さとなる。
【００３３】
このように、電力分配器３０から各ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ａ、２３ａ、２３ｂ、２４ａまでの給電路の長さを全てＸ＋Ｙ＋Ｚと略同一としていることにより、給電周波数に依存することなく同相で給電でき、各ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ａ、２３ａ、２３ｂ、２４ａからの電波の同一方向における波面の干渉は周波数が変化しても規則的となり、指向性およびＶＳＷＲ特性の広帯域化を達成することができる。
しかも、２つの３Ｌループアンテナ素子１１、１２は同一の電力分配器３０に接続されているので、電力分配器の数が低減されコスト削減を図ることができる。
なお、他の構成は第１実施形態と同様であるため同一符号を付して説明を省略する。
【００３４】
図８は第３実施形態を示す。
第１実施形態との相違点は、１枚の反射板２０’に１つの３Ｌループアンテナ素子１１を配置した３Ｌループアンテナ４０としている点である。
即ち、１つの電力分配器１７から第２給電線１５、１６を介して２Ｌループアンテナ素子１３と１Ｌループアンテナ素子１４に給電していると共に、第１実施形態と同様に、電力分配器１７から各ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ａまでの給電路の長さを略同一としている。なお、第２給電線１５、１６は連続した一部材としているが、別部材で設けてもよい。なお、他の構成は第１実施形態と同様であるため同一符号を付して説明を省略する。
【００３５】
図９は第４実施形態を示す。
本実施形態の３Ｌループアンテナ４１は、円環状のループ部４２ａ、４３ａ、４４ａから第１給電線４２ｂ、４３ｂ、４４ｂを延出している３つの１Ｌループアンテナ素子４２、４３、４４を同方向に向けて直線上に配置している。
そして、電力分配器４５と各ループ部４２、４３、４４の第１給電線４２ｂ、４３ｂ、４４ｂとを同一長さの第２給電線４６、４７、４８で接続している。
即ち、第１実施形態と同様に、電力分配器４５から各ループ部４２ａ、４３ａ、４４ａまでの給電路長さを同一としている。
なお、各１Ｌループアンテナ素子４２、４３、４４の向きは上記形態に限定されるものではなく、異なる方向に向いていても構わない。
【００３６】
図１０は第５実施形態を示す。
図１０は第１実施形態および第２実施形態に記載された６Ｌループアンテナ１０−１〜３の使用例を表している。
２Ｌループアンテナ素子１３、２３および１Ｌループアンテナ素子１４、２４を有する３Ｌループアンテナ素子１１、２１を反射板２０に備えた３つの６Ｌループアンテナ１０−１〜３を放送塔（図示せず）に垂直状態として上下方向に並べて配置している。
【００３７】
給電方式は、３つの６Ｌループアンテナ１０−１〜３のうち中央に配置された６Ｌループアンテナ１０−２の中央部で上部（Ｉ）と下部（ＩＩ）に分け、２つの給電線５２、５３から上部（Ｉ）と下部（ＩＩ）を別々に給電する上下分割給電方式である。
詳しくは、電源５０から分岐された一方の給電線５２で、上部（Ｉ）に配置された各２Ｌループアンテナ素子１３、２３および各１Ｌループアンテナ素子１４、２４に接続されていると共に、分岐された他方の給電線５３で、下部（ＩＩ）に配置された各２Ｌループアンテナ素子１３、２３および各１Ｌループアンテナ素子１４、２４に接続されており、電源５０で上部（Ｉ）と下部（ＩＩ）とに電力供給の切替を可能としている。
【００３８】
上記構成とすると、上下に３つ配置された６Ｌループアンテナ１０−１〜３への給電を上部（Ｉ）と下部（ＩＩ）に二分割しているので、例えば、一方の給電線５２が損傷した場合でも電源５０で下部（ＩＩ）への給電のみに切替して動作維持することができ、稼動信頼性を向上させることができる。また、上部（Ｉ）と下部（ＩＩ）とで給電位相の設定を変えることもでき、全体として設定値の幅を拡げることもできる。
なお、このように、ループ部を６個配置してループアンテナを構成する場合に、２Ｌループアンテナや４Ｌループアンテナを組み合せて用いたのでは、中央位置で分割することができなくなる不都合があるが、本発明のように、ループ部の個数が奇数である３Ｌループアンテナを構成単位として用いることで、中央位置で分割して給電することが可能となる。
【００３９】
図１１および図１２は第６実施形態を示す。
第１実施形態との相違点は、各ループ部１３ａ’、１３ｂ’、１４ａ’、２３ａ’、２３ｂ’、２４ａ’と電力分配器１７、２７との間の給電路の長さを異ならせている点である。
【００４０】
本実施形態の６Ｌループアンテナ１０’は、第２給電線１５、１６、２５、２６の長さはＹ、２Ｌループアンテナ素子１３’２３’の第１給電線１３ｃ’、２３ｃ’におけるループ部１３ａ’２３ａ’と給電点Ｐ１’、Ｐ３’との間の長さはＸ、２Ｌループアンテナ素子１３’、２３’の第１給電線１３ｃ’２３ｃ’におけるループ部１３ｂ’、２３ｂ’と給電点Ｐ１’、Ｐ３’との間の長さはＸ’、１Ｌループアンテナ素子１４’、２４’の第１給電線１４ｂ’、２４ｂの長さはＸ”とされている。
即ち、ループ部１３ａ’、２３ａ’と電力分配器１７、２７との間の給電路の長さはＸ＋Ｙで、ループ部１３ｂ’、２３ｂ’と電力分配器１７、２７との間の給電路の長さはＸ’＋Ｙで、ループ部１４ａ’、２４’と電力分配器１７、２７との間の給電路の長さはＸ”＋Ｙと夫々異なる長さとしている。
ここで、各給電路の長さＸ＋ＹとＸ’＋ＹとＸ”＋Ｙの互いの差δは、それぞれ０＜δ≦０．１λの範囲内としている。
【００４１】
２つの３Ｌループアンテナ１１’、２１’から放射される２つの電波は、図１２に示すように、反射板２０と直交する方向以外は行路差を生じ、該行路差がλ／２（λは設計中心周波数の波長）となる観測方向では各電波が逆位相となるため、各電波の指向性が同一であれば相殺されて、電界強度が極小であるヌルが発生してしまう。
しかし、上記構成とすると、３Ｌループアンテナ素子１１’、２１’の各ループ部１３ａ’、１３ｂ’、１４ａ’、２３ａ’、２３ｂ’、２４ａ’への給電位相を異ならせることができ、図１２に示すように、一方の３Ｌループアンテナ素子１１’と他方の３Ｌループアンテナ素子２１’とで電波の指向性を異ならせることができる。したがって、各３Ｌループアンテナ素子１１’、２１’から放射される各電波の行路差がλ／２となる観測方向において各電波の電界強度が異なり、電界強度が完全に相殺されることが防止されて、ヌルの発生を抑制することができる。
なお、他の構成は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００４２】
（実施例１）
実施例１は図１乃至図４の第１実施形態に該当し、６Ｌループアンテナ１０の設計中心周波数ｆは６７４ＭＨｚとし、Ｘ＝０．１３λ、Ｙ＝０．５７λとしている。なお、λは設計中心周波数ｆの波長でλ＝ｖｃ／ｆ（ｖｃ＝２．９９８×１０８ｍ／ｓ）である。
また、ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ｂ、２３ａ、２３ｂ、２４ｂの内周径ｄ１＝０．２７λ、外周径ｄ２＝０．４λ、ループ部１３ａ、１３ｂ、１４ｂ、２３ａ、２３ｂ、２４ｂの反射板２０からの高さｈ＝０．２５λ、反射板２０の中心Ｃからループ部１４ａ、２４ａまでの距離Ｌ１＝０．４３λ、ループ部１４ａ、２４ａとループ部１３ｂ、２３ｂとの距離Ｌ２＝０．４９λ、ループ部１３ａ、２３ａとループ部１３ｂ、２３ｂとの距離Ｌ３＝０．５８λ、反射板２０の幅ｗ＝０．８５λ、反射板２０の長さＬ＝４λとする。
【００４３】
図５のグラフは実施例１の６Ｌループアンテナ１０の垂直指向性を示している。これによると、周波数を変動させても指向性の変化は少なく、図１７に示す従来の６Ｌループアンテナ８の指向性に比べ、広帯域にわたって安定した垂直指向性が維持できることが分かる。
また、図６のグラフは実施例１の６Ｌループアンテナ１０と従来例の６Ｌループアンテナ８のＶＳＷＲ特性を比較している。これによると、従来の６Ｌループアンテナ８では、周波数６９０ＭＨｚ付近の前後でＶＳＷＲが増大してしまい利用可能な周波数帯が狭帯域となっているが、本発明の６Ｌループアンテナ１０のＶＳＷＲは、周波数が変化しても１．０８程度でほぼ一定値を示し、広帯域で利用できることが分かる。
【００４４】
（実施例２）
実施例２は図１１および図１２の第６実施形態に該当し、６Ｌループアンテナ１０’の設計中心周波数ｆは６７４ＭＨｚとし、Ｘ＝０．１３λ、Ｘ’＝０．１１λ、Ｘ”＝０．０９λ、Ｙ＝０．５７λとしている。
また、反射板２０の中心Ｃからループ部１４ａ’、２４ａ’までの距離Ｌ１＝０．４λ、ループ部１４ａ’、２４ａ’とループ部１３ｂ’、２３ｂ’との距離Ｌ２＝０．５６λ、ループ部１３ａ’、２３ａ’とループ部１３ｂ’、２３ｂ’との距離Ｌ３＝０．５６λとしている。
その他の寸法は実施例１と同様に、ループ部１３ａ’、１３ｂ’、１４ｂ’、２３ａ’、２３ｂ’、２４ｂ’の内周径ｄ１＝０．２７λ、外周径ｄ２＝０．４λ、ループ部１３ａ’、１３ｂ’、１４ｂ’、２３ａ’、２３ｂ’、２４ｂ’の反射板２０からの高さｈ＝０．２５λ、反射板２０の長さＬ＝４λ、反射板２０の幅ｗ＝０．８５λとする。
【００４５】
図１３のグラフは実施例２の６Ｌループアンテナ１０’の垂直指向性を示している。これによると、相対電界強度が最小となる俯角においてもヌルは発生しておらず、ヌルレスアンテナを実現していることが分かる。
また、各ループ部１３ａ’、１３ｂ’、１４ｂ’、２３ａ’、２３ｂ’、２４ｂ’への電力分配器１７、２７からの給電を並列回路的に行っているので、周波数を変動させても指向性の変化は少なく、広帯域にわたって安定した垂直指向性が維持されていることが分かる。
【００４６】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、上記電力分配器から上記各ループ部へ至る各給電路の長さの差をそれぞれ０〜０．１λの範囲で小さくしているので、給電周波数が変化しても各ループ部の間での位相差の変化を抑えることができ、アンテナを広帯域化することができる。また、各給電路を並列回路としているので、各ループ部への給電位相の調整が行い易くなる。
さらに、電力分配器と各ループ部とを繋ぐ給電路の長さとそれぞれ同一とすれば、電波の放射部となる各ループ部への給電位相が周波数に依存せずに同相となるので、各ループ部からの各電波の同一方向における波面の干渉が周波数ごとに不規則となることが防がれ、各ループ部からの各電波の合成である電波の指向性およびＶＳＷＲ特性を広帯域化することができる。一方、電力分配器と各ループ部とを繋ぐ給電路の長さとそれぞれ相違させれば、各ループ部への給電位相もそれぞれ相違させることができヌルレスアンテナを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の６Ｌループアンテナの模式図である。
【図２】第１実施形態の６Ｌループアンテナの斜視図である。
【図３】第１実施形態の６Ｌループアンテナの上面図である。
【図４】第１実施形態の６Ｌループアンテナの側面図である。
【図５】実施例１の垂直指向性を表すグラフである。
【図６】実施例１のＶＳＷＲ特性を表すグラフである。
【図７】第２実施形態の６Ｌループアンテナの模式図である。
【図８】第３実施形態の３Ｌループアンテナの斜視図である。
【図９】第４実施形態の３Ｌループアンテナの模式図である。
【図１０】第５実施形態の模式図である。
【図１１】第６実施形態の６Ｌループアンテナの模式図である。
【図１２】第６実施形態の６Ｌループアンテナの側面図である。
【図１３】実施例２の垂直指向性を表すグラフである。
【図１４】従来例を示す図面である。
【図１５】別の従来例の６Ｌループアンテナの模式図である。
【図１６】別の従来例の給電位相の説明図である。
【図１７】別の従来例の垂直指向性を表すグラフである。
【符号の説明】
１０ ６Ｌループアンテナ
１１、２１ ３Ｌループアンテナ素子
１３ ２Ｌループアンテナ素子
１４ １Ｌループアンテナ素子
１３ａ、１３ｂ、１４ａ、２３ａ、２３ｂ、２４ａ ループ部
１３ｃ、１４ｂ、２３ｃ、２４ｂ 第１給電線
２６ 第２給電線
１７、２７ 電力分配器
１８ 絶縁支持棒
２０ 反射板
４０ ３Ｌループアンテナ
Ｐ１〜Ｐ４ 給電点
Claims (8)
- 円環状に形成された３つのループ部と、
上記各ループ部に連続した給電線と、
上記給電線に電力を供給する電力分配器とを備え、
上記電力分配器から上記給電線を介して上記各ループ部へ至る各給電路の長さの差は、０〜０．１λの範囲内としていることを特徴とする３Ｌループアンテナ。 - 上記電力分配器から上記各ループ部へ至る各給電路が並列回路となる構成としている請求項１に記載の３Ｌループアンテナ。
- 上記電力分配器から上記給電線を介して上記各ループ部へ至る上記各給電路の長さは同一としている請求項１または請求項２に記載の３Ｌループアンテナ。
- 上記３つのループ部は直線上に配置され、
上記給電線は、上記各ループ部よりそれぞれ並行して延出した第１給電線と、上記第１給電線に上記電力分配器を接続する第２給電線とを備えている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の３Ｌループアンテナ。 - 上記３つのループ部のうち２つのループ部は、上記第１給電線で連結されて２Ｌループアンテナ素子としていると共に、上記第２給電線を上記第１給電線の略中央位置に接続している一方、
残りの１つのループ部より上記第１給電線を延出させて１Ｌループアンテナ素子としていると共に、上記電力分配器と接続された上記第２給電線を該第１給電線の端部に接続している請求項４に記載の３Ｌループアンテナ。 - 上記電力分配器は、上記２Ｌループアンテナ素子と上記１Ｌループアンテナ素子との間に配置されると共に、上記２Ｌループアンテナと上記１Ｌループアンテナとに接続される上記第２給電線は同一部材とし、
上記第２給電線は、その中間部分を上記電力分配器に接続していると共に、その両端を上記各第１給電線に接続し、かつ、上記ループ部の上面側を通過させている請求項５に記載の３Ｌループアンテナ。 - 上記給電線は並行したストリップラインとしている請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の３Ｌループアンテナ。
- 請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の３Ｌループアンテナを反射板にＮ個（Ｎは自然数）配置しているループアンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003125415A JP2004336134A (ja) | 2003-04-30 | 2003-04-30 | ３ｌループアンテナ及びそれを用いたループアンテナ |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004336134A true JP2004336134A (ja) | 2004-11-25 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2004336134A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008050869A1 (fr) * | 2006-10-26 | 2008-05-02 | Masprodenkoh Kabushikikaisha | Guide d'ondes et dispositif d'antenne |
-
2003
- 2003-04-30 JP JP2003125415A patent/JP2004336134A/ja active Pending
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