JP2005159673A - 双ループアンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナユニットを機械的に傾けることなく主ビーム方向をチルトさせることができる双ループアンテナを提供する。
【解決手段】各双ループアンテナ素子２３ａ〜２３ｄは、約λ／２の間隔で配置され、結合線路２４ａ〜２４ｃにより結合されて素子列２５を構成する。この素子列２５は、双ループアンテナ素子２３ｂ、２３ｃ間の結合線路２４ｂにおいて給電部２６により給電される。この場合、主ビームの方向を水平方向より所定角度θ下方にチルトさせるには、給電点の位置を結合線路２４ｂの中心３１より、上方の双ループアンテナ素子２３ｂ側に距離Ｌａだけオフセットする。この結果、結合線路２４ｂは、給電点から上方の双ループアンテナ素子２３ｂまでよりも、下方の双ループアンテナ素子２３ｃまでの方が長くなって給電位相が遅れるので、主ビームの方向を水平方向より下方にチルトすることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばＵＨＦ帯の地上波デジタル放送用空中線として使用される親局及び中継局用の双ループアンテナに関する。

ＵＨＦ帯の放送波を送信するアンテナとしては、従来、双ループアンテナが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
図４は、従来の双ループアンテナ１の構成例を示したもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。なお、図４は、反射板２上に４個の双ループアンテナ素子３ａ〜３ｄを設けた場合について示したものである。上記双ループアンテナ素子３ａ〜３ｄは、反射板２上に所定の間隔ｄを保って同一面内に配置され、平行２線の結合線路４ａ〜４ｃによりそれぞれ結合される。上記双ループアンテナ素子３ａ〜３ｄの間隔ｄ、すなわち各結合線路４ａ〜４ｃの長さは、それぞれ約λ／２（λ：使用周波数の波長）に設定される。また、双ループアンテナ素子３ａ〜３ｄの長さＬは、約１λに設定される。

上記双ループアンテナ素子３ａ〜３ｄ及び結合線路４ａ〜４ｃからなる素子列５は、例えば両端部に位置する双ループアンテナ素子３ａ、３ｄの先端部が折曲げられて反射板２に取り付けられる。上記反射板２に対する素子列５の高さｈは、約λ／４に設定される。

そして、上記素子列５は、中央部、この場合には双ループアンテナ素子３ｂと３ｃ間の中央部、すなわち双ループアンテナ素子３ｂ、３ｃからそれぞれλ／４離れた中央位置において、給電部６により結合線路４ｂに給電される。上記給電部６は給電路７を介して反射板２より外部に導出され、給電端８となる。また、上記反射板２の上側には、素子列５を保護する保護カバー９が必要に応じて設けられる。
上記のように構成された双ループアンテナ１は、主ビームが正面方向に放射される。
特開２００３−２７３６３６号公報

上記双ループアンテナ１を使用して単体ユニットでビームチルトをかける場合、例えば所望の角度下方にビームチルトをかける場合、従来では図５に示すように支柱１１に対して双ループアンテナ１を取付金具１２より下方向に所定角度（θ）傾けて取付け、その主ビーム１３の方向が水平軸１４に対して所定角度（θ）下方に向くようにしている。

上記のように従来の双ループアンテナ１は、主ビーム方向が一定方向に固定されているので、ビームチルトをかける場合には、単体ユニットを機械的に傾けて取付けている。このため取付金具１２の構造が複雑になり、コストが掛かるという問題がある。また、複数のアンテナユニットを合成して１つのアンテナとして動作させる場合で、各ユニットの間に雪害対策用の防雪カバーを設ける必要がある場合には、ビームチルトをかけないアンテナユニットとビームチルトをかけたアンテナユニットに対してそれぞれ異なる防雪カバーが必要になり、その取付けも面倒である。このように従来の双ループアンテナ１は、ビームチルトをかける場合に、構造的に非常に複雑になると共に、その取付けも面倒であり、設置費用が高くなってしまうという問題がある。

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、アンテナユニットを機械的に傾けることなく主ビーム方向をチルトさせることができ、ビームチルトに際して特殊な取付金具を必要とせず、取付けが簡単でローコスト化が可能な双ループアンテナを提供することを目的とする。

第１の発明に係る双ループアンテナは、反射板と、前記反射板上に設けられる複数の双ループアンテナ素子及び該双ループアンテナ素子間を結合する結合線路からなるアンテナ素子列と、前記アンテナ素子列の中央部に位置する結合線路に給電する給電手段とを具備し、前記給電手段は、前記結合線路に対する給電点を該結合線路に接続されている一方の双ループアンテナ素子側にオフセットして主ビームの方向をチルトすることを特徴とする。

第２の発明に係る双ループアンテナは、反射板と、前記反射板上に設けられる複数の双ループアンテナ素子及び該双ループアンテナ素子間を結合する結合線路からなるアンテナ素子列と、前記アンテナ素子列の中央部に位置する結合線路に給電する給電手段とを具備し、前記給電手段により給電される結合線路において、前記給電手段による給電点と当該結合線路に接続される一方の双ループアンテナ素子との間に給電位相を遅延する絶縁体を設けて主ビームの方向をチルトすることを特徴とする。

第３の発明に係る双ループアンテナは、反射板と、前記反射板上に設けられる複数の双ループアンテナ素子及び該双ループアンテナ素子間を結合する結合線路からなるアンテナ素子列と、前記アンテナ素子列の中央部に位置する結合線路に給電する給電手段とを具備し、前記給電手段により給電される結合線路において、前記給電手段による給電点から一方の双ループアンテナ素子に接続される結合線路を湾曲させ、該湾曲部により給電位相を遅延させて主ビームの方向をチルトすることを特徴とする。

本発明によれば、双ループアンテナにおいて、双ループアンテナ素子間を結合する結合線路に対し、給電点の位置をオフセットして給電位相を遅延させることにより、そのオフセット距離に応じてビームチルトをかけることができる。従って、双ループアンテナを設置する際に機械的に傾けることなくビームチルトが可能であり、ビームチルト付きアンテナとビームチルトなしのアンテナで取付金具を共通化することができ、アンテナの設置が容易であると共にコストの低下を図ることができる。また、複数のアンテナユニットを合成して１つのアンテナとして動作させる場合で、各ユニットの間に雪害対策用の防雪カバーを設ける場合においても、ビームチルトの有無に関係なく同じ防雪カバーを使用でき、低コスト化が可能である。

また、結合線路に対して給電点の位置をオフセットする代わりに、結合線路の給電点と当該結合線路に接続される一方の双ループアンテナ素子との間に給電位相を遅延する絶縁体を設けたり、あるいは線路長を長くして給電位相を遅延する湾曲部を設けることによっても同様の効果を得ることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る双ループアンテナ２１の構成例を示したもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。なお、図１は、反射板２２上に４個の双ループアンテナ素子２３ａ〜２３ｄを設けた場合について示したものである。上記双ループアンテナ素子２３ａ〜２３ｄは、反射板２２上に所定の間隔ｄを保って同一面内に配置され、平行２線の結合線路２４ａ〜２４ｃによりそれぞれ結合される。上記双ループアンテナ素子２３ａ〜２３ｄの各間隔ｄ、すなわち各結合線路２４ａ〜２４ｃの長さは、それぞれ約λ／２（λ：使用周波数の波長）に設定される。また、双ループアンテナ素子２３ａ〜２３ｄの長さＬは、約１λに設定される。

上記双ループアンテナ素子２３ａ〜２３ｄ及び結合線路２４ａ〜２４ｃからなる素子列２５は、例えば両端部に位置する双ループアンテナ素子２３ａ、２３ｄの先端部が折曲げられて反射板２２に取り付けられる。上記反射板２２に対する素子列２５の高さｈは、約λ／４に設定される。また、各双ループアンテナ素子２３ａ〜２３ｄの直径は、例えば約λ／π程度に設定される。

上記素子列２５は、中央部、この場合には双ループアンテナ素子２３ｂと２３ｃ間の結合線路２４ｂにおいて給電部２６により給電される。この給電部２６は給電路２７を介して反射板２２より外部に導出され、給電端２８となる。また、上記反射板２２の上側には、素子列２５保護する保護カバー２９が必要に応じて設けられる。

上記双ループアンテナ２１において、主ビームの方向を水平方向より所定角度θ下方にチルトさせる場合には、給電部２６により給電される給電点の位置を結合線路２４ｂの中心３１より、上方に位置する双ループアンテナ素子２３ｂ側に距離Ｌａだけオフセットする。この距離Ｌａは、主ビームのチルト角度θに応じて設定する。

上記チルト角度θ及びオフセット距離Ｌａの値は、例えば図１に示したように４個の双ループアンテナ素子２３ａ〜２３ｄからなる双ループアンテナでは、
θ＝１°の場合、Ｌａ＝約０．０１７λ
θ＝２°の場合、Ｌａ＝約０．０３５λ
θ＝３°の場合、Ｌａ＝約０．０５１λ
のように設定する。

上記のように給電部２６を上方にオフセットした場合、給電部２６から双ループアンテナ素子２３ｂまでの結合線路の長さよりも、双ループアンテナ素子２３ｃまでの結合線路の長さの方が長くなって給電位相が遅れるので、そのオフセット量に応じて主ビームの方向を水平方向より下方にチルトすることができる。

なお、上記実施形態では、双ループアンテナ素子が４個の場合（４Ｌ）について示したが、その他、例えば双ループアンテナ素子が２個の２Ｌ、６個の６Ｌ等の場合においても、オフセット距離Ｌａの値を適宜に設定することにより、上記実施形態の場合と同様に所望のビームチルトをかけることができる。

上記実施形態で示したように本発明に係る双ループアンテナによれば、給電部２６の位置をオフセットすることにより、そのオフセット距離Ｌａに応じてビームチルトをかけることができるので、双ループアンテナを設置する際に機械的に傾けることなくビームチルトが可能であり、ビームチルト付きアンテナとビームチルトなしのアンテナで取付金具を共通化することができ、アンテナの設置が容易であると共にコストの低下を図ることができる。

また、複数のアンテナユニットを合成して１つのアンテナとして動作させる場合で、各ユニットの間に雪害対策用の防雪カバーを設ける場合においても、ビームチルトの有無に関係なく同じ防雪カバーを使用でき、低コスト化が可能である。

（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態について図２を参照して説明する。
この第２実施形態では、図２に示すように双ループアンテナ素子２３ｂと２３ｃの中央部、すなわち双ループアンテナ素子２３ｂ、２３ｃからそれぞれλ／４離れた中央位置に給電部２６を設けて結合線路２４ｂに給電する。

そして、結合線路２４ｂには、給電部２６より下側、すなわち給電部２６と双ループアンテナ素子２３ｃとの間において、その外側に例えばテフロン（Ｒ）などの誘電体、すなわち絶縁体４１を装着する。この絶縁体４１は、特に結合線路２４ｂを構成する平行２線間に介在するように設ける。その他の構成は、第１実施形態と同様であるので、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

上記のように結合線路２４ｂの下側に絶縁体４１を設けることにより、給電点から上側の双ループアンテナ素子２３ｂへの給電位相に対して、下側の双ループアンテナ素子２３ｃへの給電位相を遅らせることができ、第１実施形態と同様に水平方向に対して下方にビームチルトをかけることができる。

上記結合線路２４ｂに絶縁体４１を設けることにより、波長短縮効果によって結合線路２４ｂの長さ、すなわち絶縁体４１を設けた部分における結合線路２４ｂの電気的長さが長くなり、その分だけ給電位相が遅れることになる。この結果、結合線路２４ｂへの給電点から上側の双ループアンテナ素子２３ｂに対する給電位相に対して、下側の双ループアンテナ素子２３ｃに対する給電位相を遅らせることができ、水平方向に対して下方にビームチルトをかけることができる。

上記絶縁体４１による給電位相の遅れは、結合線路２４ｂに対する装着長さ及び絶縁体４１の誘電率等によって変化するので、絶縁体４１の材質及び結合線路２４ｂへの装着長さ等を調整することにより、ビームチルトの角度θを可変設定することができる。従って、上記第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、結合線路２４ｂに絶縁体４１を装着することにより、平行２線間の結合量が変化してインピーダンスが変化するので、結合線路２４ｂは絶縁体４１が装着されている部分の線径を変え、インピーダンスが絶縁体４１を装着する前と同じになるように調整することが望ましい。

（第３実施形態）
次に本発明の第３実施形態について図３を参照して説明する。
この第３実施形態は、図３に示すように、上記第２実施形態（図２参照）において、結合線路２４ｂに絶縁体４１を設ける代わりに、結合線路２４ｂを給電部２６より下側、すなわち給電部２６と双ループアンテナ素子２３ｃとの間において、例えば反射板２２側に湾曲させた湾曲部４２を設け、結合線路２４ｂにおける給電点から上側の双ループアンテナ素子２３ｂへの線路長に対して、下側の双ループアンテナ素子２３ｃへの線路長が長くなるようにしたものである。その他の構成は、上記第２実施形態と同様の構成であるので詳細な説明は省略する。

上記のように結合線路２４ｂの給電点より下側に湾曲部４２を設けて線路長を長く形成することにより、結合線路２４ｂの給電点から上側の双ループアンテナ素子２３ｂに対する給電位相に対して、下側の双ループアンテナ素子２３ｃに対する給電位相を遅らせることができ、水平方向に対して下方にビームチルトをかけることができる。

上記結合線路２４ｂは、湾曲部４２の大きさによって線路長を任意に可変設定することができるので、その線路長を調整することにより上記第１実施形態と同様にビームチルトの角度θを任意に設定することができる。従って、上記第３実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。

（ａ）は本発明の第１実施形態に係る双ループアンテナの正面図、（ｂ）は同側面図である。 （ａ）は本発明の第２実施形態に係る双ループアンテナの正面図、（ｂ）は同側面図である。 （ａ）は本発明の第３実施形態に係る双ループアンテナの正面図、（ｂ）は同側面図である。 （ａ）は従来の双ループアンテナの正面図、（ｂ）は同側面図である。 従来の双ループアンテナをビームチルトする場合の取付け例を示す図である。

符号の説明

１１…支柱、１２…取付金具、１３…主ビーム、１４…水平軸、２１…双ループアンテナ、２２…反射板、２３ａ〜２３ｄ…双ループアンテナ素子、２４ａ〜２４ｃ…結合線路、２５…素子列、２６…給電部、２７…給電路、２８…給電端、２９…保護カバー、３１…結合線路の中心、４１…絶縁体、４２…湾曲部。

Claims (3)

1. 反射板と、前記反射板上に設けられる複数の双ループアンテナ素子及び該双ループアンテナ素子間を結合する結合線路からなるアンテナ素子列と、前記アンテナ素子列の中央部に位置する結合線路に給電する給電手段とを具備し、
   前記給電手段は、前記結合線路に対する給電点を該結合線路に接続されている一方の双ループアンテナ素子側にオフセットして主ビームの方向をチルトすることを特徴とする双ループアンテナ。
2. 反射板と、前記反射板上に設けられる複数の双ループアンテナ素子及び該双ループアンテナ素子間を結合する結合線路からなるアンテナ素子列と、前記アンテナ素子列の中央部に位置する結合線路に給電する給電手段とを具備し、
   前記給電手段により給電される結合線路において、前記給電手段による給電点と当該結合線路に接続される一方の双ループアンテナ素子との間に給電位相を遅延する絶縁体を設けて主ビームの方向をチルトすることを特徴とする双ループアンテナ。
3. 反射板と、前記反射板上に設けられる複数の双ループアンテナ素子及び該双ループアンテナ素子間を結合する結合線路からなるアンテナ素子列と、前記アンテナ素子列の中央部に位置する結合線路に給電する給電手段とを具備し、
   前記給電手段により給電される結合線路において、前記給電手段による給電点から一方の双ループアンテナ素子に接続される結合線路を湾曲させ、該湾曲部により給電位相を遅延させて主ビームの方向をチルトすることを特徴とする双ループアンテナ。

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