JP2010028301A - アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】垂直偏波および水平偏波を良好な特性で受信することが可能なアンテナを提供する。
【解決手段】第一放射器３１は、第一放射器用保持部２１に着脱自在に取付けられて垂直偏波の受信に適した垂直偏波位置と水平偏波の受信に適した水平偏波位置とのいずれかに保持され、第二放射器３２は第二放射器用保持部２２に着脱自在に取付けられて垂直偏波の受信に適した垂直偏波位置と水平偏波受信に適した水平偏波位置とのいずれかに保持される。第一導波器用保持部４１は第一放射器用保持部２１に着脱自在に取付けられて垂直偏波の受信に適した垂直偏波位置と水平偏波の受信に適した水平偏波位置とのいずれかに保持される。第二導波器用保持部４２は第二放射器用保持部２２に着脱自在に取付けられて垂直偏波の受信に適した垂直偏波位置と水平偏波受信に適した水平偏波位置とのいずれかに保持される。
【選択図】図１

Description

この発明は、小型でかつ受信特性に優れたアンテナに関し、より特定的には、水平偏波と垂直偏波とを受信可能なアンテナに関するものである。

従来、利用目的に応じてさまざまなアンテナが提案されている。
たとえば、特開２００６−２１１６４３号公報（特許文献１）では、小型であるとともに従来のアンテナよりも優れた受信特性を有するアンテナを提供することを目的とし、伝送線路のうち平面部に平行な伝送線路および反射器の平面部は第一のストリップ線路を構成し、伝送線路のうち平面部に垂直な伝送線路および導電板も同様に第二のストリップ線路を構成する構成が開示されている。
特開２００６−２１１６４３号公報

従来のアンテナにおいて、たとえば共通の反射器を有する上記のようなアンテナで水平偏波を受信する場合は良好な受信特性が得られるが、垂直偏波を受信する場合にはアンテナ全体の設置角度を９０度回転させる必要があった。その場合、半値幅が劣化するなどの問題があった。そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、垂直偏波および水平偏波の両方の受信特性の良好なアンテナを提供することを目的とする。

この発明に従ったアンテナは、導電体により構成される反射器と、反射器に対向し、反射器から距離を隔てて配置された、導電体により構成される第一および第二放射器と、第一放射器を位置決めする第一放射器用保持部と、第二放射器を位置決めする第二放射器用保持部とを備える。第一放射器は第一放射器用保持部に着脱自在に取付けられて垂直偏波の受信に適した垂直偏波位置と水平偏波受信に適した水平偏波位置とのいずれかに保持される。第二放射器は第二放射器用保持部に着脱自在に取付けられて垂直偏波の受信に適した垂直偏波位置と水平偏波の受信に適した水平偏波位置とのいずれかに保持される。

このように構成されたアンテナでは、第一および第二放射器は、垂直偏波および水平偏波のいずれかを受信するのに適した位置に保持されるため、水平偏波および垂直偏波の両方の受信能力が高くなる。

好ましくは、第一放射器に対向して第一放射器から距離を隔てて配置される第一導波器と、第二放射器に対向して第二放射器から距離を隔てて配置される第二導波器と、第一放射器用保持部に係合して第一導波器を位置決めする第一導波器用保持部と、第二放射器用保持部に係合して第二導波器を位置決めする第二導波器用保持部とを備え、第一導波器用保持部は第一放射器用保持部に着脱自在に取付けられて垂直偏波の受信に適した垂直偏波位置と水平偏波受信に適した水平偏波位置とのいずれかに保持される。第二導波器用保持部は第二放射器用保持部に着脱自在に取付けられて垂直偏波の受信に適した垂直偏波位置と水平偏波受信に適した水平偏波位置とのいずれかに保持される。

好ましくは、第一放射器が第一放射器用保持部に嵌合した状態で第一放射器用保持部と第一導波器用保持部とで第一放射器を挟んで第一導波器用保持部を第一放射器用保持部に固定し、第二放射器が第二放射器用保持部に嵌合した状態で第二放射器用保持部と第二導波器用保持部とで第二放射器を挟んで第二導波器用保持部を第二放射器用保持部に固定する。

好ましくは、第一および第二放射器の合計の個数は２の倍数である。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。また、各実施の形態を組合せることも可能である。

図１は、この発明の実施の形態に従ったアンテナの斜視図である。図１を参照して、アンテナ１は、反射器１０と、反射器１０から距離を隔てて配置された第一放射器３１および第二放射器３２と、第一放射器３１および第二放射器３２から距離を隔てて配置された第一導波器５０Ａおよび第二導波器５０Ｂとを備えている。

反射器１０は、電波を反射するための平面部１１を含む。反射器１０は導体により構成される。平面部１１の周囲には、周辺部１２，１３が設けられている。周辺部１２の長さは周辺部１３の長さよりも長い。周辺部１２，１３は、平面部１１の厚み方向に延びるように構成されている。

第一放射器用保持部２１および第二放射器用保持部２２が平面部１１に取付けられている。第一放射器用保持部２１および第二放射器用保持部２２は、プラスチックなどの絶縁物により構成されている。第一放射器用保持部２１および第二放射器用保持部２２は、反射器１０の長手方向に互いに距離を隔てるように配置されている。

第一放射器用保持部２１および第二放射器用保持部２２は、ボルトなどの締結具により平面部１１に固定されている。なお、第一放射器用保持部２１および第二放射器用保持部２２の固定方法としてはボルトなどの締結具に限らず接着等が用いられてもよい。

第一放射器用保持部２１には第一放射器３１が取付けられている。第二放射器用保持部２２には第二放射器３２が取付けられている。第一放射器３１および第二放射器３２は平面部１１と平行に設けられている。第一放射器３１および第二放射器３２の内部には孔が設けられている。第一放射器３１および第二放射器３２は、アルミニウムなどの金属（導電性物質）により構成されている。

第一放射器用保持部２１に第一導波器用保持部４１が取付けられている。第二放射器用保持部２２には第二導波器用保持部４２が取付けられている。第一導波器用保持部４１は、第一導波器５０Ａを保持している。第一導波器５０Ａは、４つの導波板５１，５３，５５，５７を保持している。導波板５１，５３は互いに距離を隔てて平行に配置される。導波板５５，５７は、互いに距離を隔てて平行に配置される。

第二導波器５０Ｂは、導波板５２，５４，５６，５８を有する。導波板５２，５４は互いに距離を隔てて配置される。導波板５６，５８は互いに距離を隔てて配置される。

導波板５１〜５８はアルミニウムなどの金属（導電物質）により構成される。これらの導波板５１〜５８を保持する第一導波器用保持部４１と第二導波器用保持部４２とはプラスチックなどの絶縁物質により構成されている。

図１で示すように反射器１０の長手方向がＹ軸方向であり、長手方向と直交し、平面部１１内で延びる方向がＸ軸方向であり、Ｘ軸方向とＹ軸方向に直交する方向がＺ軸方向である。図１では、導波板５１から５８は、Ｙ軸方向（水平方向）に延びている。

図２は、垂直偏波を受信するためのアンテナ装置の斜視図である。図２を参照して、垂直偏波を受信するためのアンテナ１は、導波板５１から５８がＸ軸方向に延びるように、すなわち、垂直方向に延びるように配置されている。また、第一放射器３１および第二放射器３２に設けられた孔もＸ軸方向に延びるように配置されている。

このように、第一放射器３１および第二放射器３２および導波板５１から５６の向きを変えるために、第一導波器用保持部４１および第二導波器用保持部４２が第一放射器用保持部２１および第二放射器用保持部２２から着脱自在に設けられている。また、第一放射器３１および第二放射器３２も、第一放射器用保持部２１および第二放射器用保持部２２に対して着脱自在に設けられている。そのため、第一放射器３１および第一導波器用保持部４１を第一放射器用保持部２１から切り離し、図１で示す状態から第一放射器３１および第一導波器用保持部４１を９０度回転させることによって第一放射器３１および第一導波器用保持部４１を図２で示す鉛直方向に位置決めすることができる。同様に、第二放射器３２および第二導波器用保持部４２を第二放射器用保持部２２から取外して図１で示す状態から９０度回転させることで図２で示すような配置とすることができる。

図１では、導波板５１から５８が水平方向に延びているのに対し、図２では、導波板５１から５８が垂直方向に延びている。この垂直方向に延びる導波板５１から５８により、垂直偏波を効率よく受信できるようになる。

図３は、この発明に従ったアンテナの分解斜視図である。図３を参照して、アンテナ１を構成する第一導波器５０Ａは４枚の導波板５１，５３，５５，５７により構成されている。４枚の導波板５１，５３，５５，５７は第一導波器用保持部４１の先端に設けられた爪部に嵌め合わされることによってそれぞれが互いに距離を隔てて、互いに絶縁されるように位置決めされる。

第一放射器３１は開口１３３を有し、その開口１３３の両側に給電点３１Ａ，３１Ｂが設けられている。第一放射器３１には複数個の孔１３１が設けられており、この各々の孔が第一放射器用保持部２１の突起１２３と嵌まり合う。また、別の孔１３１にはねじ１３５が差込まれる。ねじ１３５は第一導波器用保持部４１の孔１４１を貫通し、さらに孔１３１を貫通し、第一放射器用保持部２１に設けられた孔１２１に捩じ込まれる。これにより、第一導波器用保持部４１および第一放射器３１を第一放射器用保持部２１に固定することが可能である。

図３では、導波板５１，５３，５５，５７が矢印Ｙで示す水平方向に延びる例を示している。また、開口１３３も水平方向に延びている。

これに対し、図２で示すように、図３で示す状態から第一放射器３１および第一導波器用保持部４１を９０度回転させた状態で孔１３１と突起１２３とを嵌合させることで、図２で示すような垂直偏波の受信に適したアンテナ１を得ることができる。

図３中の第二導波器用保持部４２、および第二放射器３２も、図３の分解斜視図で示す第一導波器用保持部４１および第一放射器３１と同様の構成とされている。

図４は、図３中の矢印ＩＶで示す方向から見た反射器および放射器の平面図である。図４を参照して、水平偏波を受信するアンテナ１では、第一放射器用保持部２１の孔１２１が第一放射器３１の孔１３１と連通している。また、第一放射器用保持部２１の突起１２３が第一放射器３１の孔１３１に嵌まり合っている。第二放射器用保持部２２の突起１２４が第二放射器３２の孔１３２に嵌まり合っている。また、第二放射器用保持部２２の孔１２２が第二放射器３２の孔１３２と連通している。

反射器１０は同軸ケーブルの外周導体と接続されており、伝送線路１１２が同軸ケーブルの中心導体１１１と接続されている。第一放射器３１において、給電点３１Ａ，３１Ｂのいずれか一方は反射器１０に接続され、他方は伝送線路１１２に接続されている。

第二放射器３２において、給電点３２Ａ，３２Ｂのいずれか一方は反射器１０に接続され、他方は伝送線路１１２に接続されている。第一放射器３１で受信した電波と第二放射器３２で受信した電波とを同位相で合成することができるように、給電点３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂと、伝送線路１１２と、反射器１０とが各々接続される。

図５は、垂直偏波を受信するためのアンテナの平面図である。図５を参照して、図４で示す位置から第一放射器３１および第二放射器３２を取外してこれらを９０度回転させることで図５で示す垂直偏波を受信するための形態を構成することができる。図４で示す位置から第一放射器３１および第二放射器３２を９０度回転させ、突起１２３を孔１３１に挿入する。また、突起１２４を孔１３２に挿入する。また、給電点３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂと伝送線路１１２と反射器１０とを接続する。このとき第一放射器３１で受信した電波と第二放射器３２で受信した電波とが同位相で合成されるように給電点３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂと、伝送線路１１２と、反射器１０とを接続する。

図６は、この発明に従ったアンテナの収容形態を説明するための図である。図６を参照して、アンテナ１を構成する反射器１０はケース１５内に設けられる。ケース１５は円筒形状であり、その中にアンテナ１が回動可能に配置されている。アンテナ１を、中心軸２を中心としてスムーズに回転させ最も受信感度の優れた位置に反射器１０を固定することができる。

図７および図８は、ケースに収納された、本発明に従ったアンテナの斜視図である。図７を参照して、円筒体であるケース１５内部にアンテナ１が収納されている。なお、ケース１５に代えて、角筒体を設けてもよい。ケース１５の材質としては、電波を透過することが可能な材料である必要がある。

図８で示すように、アンテナ１を所定位置に向けた後には、この位置でアンテナ１を固定するために、ピン３を用いて筒状体であるケース１５にアンテナ１を固定することができる。

図９は、比較例に従った、垂直偏波受信用のアンテナの斜視図である。図９を参照して、図１で示すアンテナ全体の向きを９０度変えることで、図９で示すように導波板５１から５８が垂直方向に向くように配置して、垂直偏波を受信することも考えられる。しかしながら、このような比較例に従ったアンテナ１では、垂直偏波における水平面内の半値幅が悪化する。

図１０は、本発明に従ったアンテナにおける各周波数でのＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）とゲインとの関係を示すグラフである。図９で示すように、本発明に従ったアンテナにおける特性は、垂直偏波および水平偏波ともに同等で特に半値幅で同等であり、良好な特性を示している。横軸は周波数の範囲を示し、縦軸はＶＳＷＲとゲイン（ｄＢ）を示している。ＶＳＷＲが２．５以下であれば、実用面で問題がないレベルとみなされる。本発明のアンテナでは、ＶＳＷＲは実用面で問題がないレベルである。さらに、ゲインに関しては、垂直偏波および水平偏波で同様のゲインが得られている。

図１１は、本発明に従ったアンテナにおける各周波数での半値幅と前後比とを示すグラフである。図１１を参照して、本発明に従ったアンテナでは、水平偏波および垂直偏波の前後比はともに同等であり、良好な特性を示している。また、半値幅に関しては垂直偏波および水平偏波ともほぼ同等であり、極めて優れた特性を示している。

図１２は、比較例に従ったアンテナにおける各周波数での半値幅と前後比との関係を示すグラフである。図１２を参照して、比較例に従ったアンテナでは、前後比は水平偏波と垂直偏波とで大きく変わることはないが、半値幅に関しては垂直偏波と水平偏波で全く異なる。

図１３は、複数の導波板を有するアンテナにおける垂直面指向性と水平面指向性との関係を示すグラフである。図１３を参照して、曲線３０１で示す水平面指向性は、曲線３０２で示す垂直面指向性に比べてシャープな形状である。すなわち、水平面では、狭い角度範囲においてのみ大きなゲインを得ることができる。

図１４は、水平面の指向性のイメージを示す図であり、図１５は、垂直面の指向性のイメージを示す図である。図１４および図１５を参照して、３素子２列スタックアンテナでは、反射器１０、第一および第二放射器３１，３２および第一および第二導波器５０Ａ，５０Ｂが積層されており、水平面の指向性がシャープであるのに対し、垂直面の指向性はブロードであることがわかる。

この発明に従ったアンテナ１は、導電体により構成される反射器１０と、反射器に対向し反射器１０から距離を隔てて配置された、導電体により構成される第一および第二放射器３１，３２と、第一放射器３１を位置決めする第一放射器用保持部２１と、第二放射器３２を位置決めする第二放射器用保持部２２と、第一放射器３１に対向して第一放射器３１から距離を隔てて配置される第一導波器５０Ａと、第二放射器３２に対向して第二放射器３２から距離を隔てて配置される第二導波器５０Ｂと、第一放射器用保持部に係合して第一導波器を位置決めする第一導波器用保持部４１と、第二放射器用保持部２２に係合して第二導波器５０Ｂを位置決めする第二導波器用保持部４２とを備え、第一放射器３１は第一放射器用保持部２１に着脱自在に取付けられて垂直偏波の受信に適した垂直偏波位置と水平偏波受信に適した水平偏波位置とのいずれかに保持され、第二放射器３２は第二放射器用保持部２２に着脱自在に取付けられて垂直偏波の受信に適した垂直偏波位置と水平偏波受信に適した水平偏波位置とのいずれかに保持され、第一導波器用保持部４１は第一放射器用保持部２１に着脱自在に取付けられて垂直偏波の受信に適した垂直偏波位置と水平偏波受信に適した水平偏波位置とのいずれかに保持され、第二導波器用保持部４２は第二放射器用保持部２２に着脱自在に取付けられて垂直偏波の受信に適した垂直偏波位置と水平偏波受信に適した水平偏波位置とのいずれかに保持される。第一および第二放射器３１，３２の合計の個数は２の倍数である。第一放射器３１が第一放射器用保持部２１に嵌合した状態で第一放射器用保持部２１と第一導波器用保持部４１とで第一放射器３１を挟んで第一導波器用保持部４１を第一放射器用保持部２１に固定し、第二放射器３２が第二放射器用保持部２２に嵌合した状態で第二放射器用保持部２２と第二導波器用保持部４２とで第二放射器３２を挟んで第二導波器用保持部４２を第二放射器用保持部２２に固定する。

以上のように、この発明に従ったアンテナ１では、水平偏波および垂直偏波の受信能力を向上させることができる。

また、アンテナを収納する筐体の高さ方向に制限がある場合には、幅方向に広がる従来の水平偏波受信用のアンテナを９０度回転させて垂直偏波受信用のアンテナとすることができない。これに対して、本発明ではアンテナを収納する筐体の高さ方向に制限がある場合でも、アンテナを構成する素子の向きを変更することで、アンテナを収納する筐体を変更することなく、垂直偏波を受信することができる。

さらに、上記の実施の形態では、アンテナを横１列に２基配置したが、Ｍ列Ｎ基（Ｍは自然数、Ｎは偶数）とすることが可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態に従ったアンテナの斜視図である。 垂直偏波を受信するためのアンテナ装置の斜視図である。 この発明に従ったアンテナの分解斜視図である。 図３中の矢印ＩＶで示す方向から見た反射器および放射器の平面図である。 垂直偏波を受信するためのアンテナの平面図である。 この発明に従ったアンテナの収容形態を説明するための図である。 ケースに収納された、本発明に従ったアンテナの斜視図である。 ケースに収納された、本発明に従ったアンテナの斜視図である。 比較例に従った、垂直偏波受信用のアンテナの斜視図である。 本発明に従ったアンテナにおける各周波数でのＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）とゲインとの関係を示すグラフである。 本発明に従ったアンテナにおける各周波数での半値幅と前後比とを示すグラフである。 比較例に従ったアンテナにおける各周波数での半値幅と前後比との関係を示すグラフである。 複数の導波板を有するアンテナにおける垂直面指向性と水平面指向性との関係を示すグラフである。 水平面の指向性のイメージを示す図である。 垂直面の指向性のイメージを示す図である。

符号の説明

１ アンテナ、２ 中心軸、３ ピン、１０ 反射器、１１ 平面部、１２，１３ 周辺部、１５ ケース、２１ 第一放射器用保持部、２２ 第二放射器用保持部、３１ 第一放射器、３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ 給電点、３２ 第二放射器、４１ 第一導波器用保持部、４２ 第二導波器用保持部、５０Ａ 第一導波器、５０Ｂ 第二導波器、
５１，５３，５５，５７ 導波板、１１１ 中心導体、１１２ 伝送線路、１２１，１２２ 孔、１２３，１２４ 突起。

Claims (4)

1. 導電体により構成される反射器と、
   前記反射器に対向し前記反射器から距離を隔てて配置された、導電体により構成される第一および第二放射器と、
   前記第一放射器を位置決めする第一放射器用保持部と、
   前記第二放射器を位置決めする第二放射器用保持部と、を備え、
   第一放射器は前記第一放射器用保持部に着脱自在に取付けられて垂直偏波の受信に適した垂直偏波位置と水平偏波受信に適した水平偏波位置とのいずれかに保持され、
   第二放射器は前記第二放射器用保持部に着脱自在に取付けられて垂直偏波の受信に適した垂直偏波位置と水平偏波受信に適した水平偏波位置とのいずれかに保持される、
   アンテナ。
2. 前記第一放射器に対向して前記第一放射器から距離を隔てて配置される第一導波器と、
   前記第二放射器に対向して前記第二放射器から距離を隔てて配置される第二導波器と、
   前記第一放射器用保持部に係合して前記第一導波器を位置決めする第一導波器用保持部と、
   前記第二放射器用保持部に係合して前記第二導波器を位置決めする第二導波器用保持部とをさらに備え、
   前記第一導波器用保持部は前記第一放射器用保持部に着脱自在に取付けられて垂直偏波の受信に適した垂直偏波位置と水平偏波受信に適した水平偏波位置とのいずれかに保持され、
   前記第二導波器用保持部は前記第二放射器用保持部に着脱自在に取付けられて垂直偏波の受信に適した垂直偏波位置と水平偏波受信に適した水平偏波位置とのいずれかに保持される、請求項１に記載のアンテナ。
3. 前記第一放射器が前記第一放射器用保持部に嵌合した状態で前記第一放射器用保持部と前記第一導波器用保持部とで前記第一放射器を挟んで前記第一導波器用保持部を前記第一放射器用保持部に固定し、前記第二放射器が前記第二放射器用保持部に嵌合した状態で前記第二放射器用保持部と前記第二導波器用保持部とで前記第二放射器を挟んで前記第二導波器用保持部を前記第二放射器用保持部に固定する、請求項２に記載のアンテナ。
4. 前記第一および第二放射器の合計の個数は２の倍数である、請求項１から３のいずれか１項に記載のアンテナ。

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