JP2012029142A

JP2012029142A - アンテナ装置

Info

Publication number: JP2012029142A
Application number: JP2010167115A
Authority: JP
Inventors: Shigemi Inoue; 茂美井上; Shotaro Horii; 正太郎堀井
Original assignee: DX Antenna Co Ltd
Current assignee: DX Antenna Co Ltd
Priority date: 2010-07-26
Filing date: 2010-07-26
Publication date: 2012-02-09

Abstract

【課題】衛星放送の電波よりも低い周波数の電波と衛星放送の電波を受信することが可能な小型のアンテナ装置を提供する。
【解決手段】このアンテナ装置は、衛星放送受信用のパラボラアンテナ１の反射鏡３に開口部３ａを形成し、その開口部３ａ内に、ＵＨＦ放送受信用のダイポールアンテナ２を設けたものである。ダイポールアンテナ２の向きは、回転支持部材８，９によって調整可能になっている。したがって、衛星放送とＵＨＦ放送の両方を受信することができ、装置の小型化を図ることができる。
【選択図】図２

Description

この発明はアンテナ装置に関し、特に、衛星放送とＵＨＦ（Ultra-High Frequency)放送の両方の電波を受信するアンテナ装置に関する。

近年、ＵＨＦ帯の電波を利用した地上波デジタル放送が実用化されている。地上波デジタル放送（ＵＨＦ放送）を受信するためにはＵＨＦアンテナが必要である。また、衛星放送を受信するためには、放送衛星（ＢＳ；Broadcasting Satellite)からの電波を受信するためのパラボラアンテナのようなＢＳアンテナが必要である。

また、ＵＨＦ放送と衛星放送の両方を受信するアンテナ装置として、オフセット型パラボラアンテナの反射鏡の焦点に配置された受信部にＵＨＦアンテナを固定したものがある（特許文献１参照）。

特開２００７−６０００９号公報

しかし、特許文献１のアンテナ装置では、オフセット型パラボラアンテナの受信部にＵＨＦアンテナを設けたので、装置寸法が大型化すると言う問題があった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、衛星放送の電波よりも低い周波数の電波と衛星放送の電波を受信することが可能な小型のアンテナ装置を提供することである。

この発明に係るアンテナ装置は、衛星放送の電波を受信するパラボラアンテナを備えたものである。パラボラアンテナは、開口部が形成された反射鏡と、該反射鏡の焦点に配置された受信部とを含む。このアンテナ装置は、さらに、反射鏡の正面から見て開口部内に設けられ、衛星放送の電波の周波数よりも低い周波数の電波を受信するダイポールアンテナを備える。

好ましくは、反射鏡に対してダイポールアンテナを回転可能に保持するとともに、ダイポールアンテナの向きを固定する回転支持機構を備える。

また好ましくは、反射鏡のうちの開口部の周りの部分は、衛星放送の電波の周波数よりも低い周波数の電波を反射する反射器を構成している。

また好ましくは、開口部は、反射鏡の正面から見て長方形状に形成され、ダイポールアンテナは開口部よりも小さな長方形状に形成されている。

また好ましくは、衛星放送の電波の周波数よりも低い周波数の電波はＵＨＦ放送の電波である。

この発明に係るアンテナ装置では、パラボラアンテナの反射鏡に開口部を形成し、その開口部内にダイポールアンテナを設けたので、装置の小型化を図ることができる。

この発明の一実施の形態によるアンテナ装置の構成を示す正面図である。図１に示したアンテナ装置の斜め後から見た図である。図２に示した回転支持部材の構成を示す図である。図１に示したダイポールアンテナの構成を示す図である。図１に示した開口部の寸法とダイポールアンテナの周波数特性との関係を説明するための図である。開口部の長さが２１０ｍｍで幅が８０ｍｍである場合におけるダイポールアンテナの利得およびＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。開口部の長さが２５０ｍｍで幅が１００ｍｍである場合におけるダイポールアンテナの利得およびＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。開口部の長さが２６０ｍｍで幅が１５６ｍｍである場合におけるダイポールアンテナの利得およびＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。図８で説明したダイポールアンテナの前後比および半値幅の周波数特性を示す図である。図８で説明したダイポールアンテナの指向性を示す図である。図１に示したダイポールアンテナを９０度回転させた状態を模式的に示す図である。図１１で説明したダイポールアンテナの利得とＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。図１１で説明したダイポールアンテナの利得とＶＳＷＲの周波数特性を示す他の図である。図１１で説明したダイポールアンテナの前後比と半値幅の周波数特性を示す図である。図１１で説明したダイポールアンテナの４７０〜６２０ＭＨｚにおける指向性を示す図である。図１１で説明したダイポールアンテナの６５０〜８００ＭＨｚにおける指向性を示す図である。図１に示したダイポールアンテナを４５度回転させた状態を模式的に示す図である。図１７で説明したダイポールアンテナの利得とＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。図１７で説明したダイポールアンテナの前後比と半値幅の周波数特性を示す図である。図１７で説明したダイポールアンテナの４７０〜６２０ＭＨｚにおける指向性を示す図である。図１７で説明したダイポールアンテナの６５０〜８００ＭＨｚにおける指向性を示す図である。

本発明の一実施の形態によるアンテナ装置は、図１および図２に示すように、衛星放送の電波を受信するオフセット型のパラボラアンテナ１と、ＵＨＦ放送の電波を受信するダイポールアンテナ２とを備える。

パラボラアンテナ１は、開口部３ａが形成された反射鏡３と、該反射鏡３の焦点に配置されたコンバータ（受信部）４とを含む。開口部３ａは、反射鏡３の正面から見て反射鏡３の上部に横長型の長方形状に形成されている。ダイポールアンテナ２は、開口部３ａよりも小さな横長型の長方形状に形成されている。ダイポールアンテナ２の中央部は、直方体状の給電ボックス５でカバーされている。給電ボックス５の上端面および下端面の中心には、それぞれ円柱状の回転軸６，７が垂直に立設されている。

回転軸６，７は、それぞれ回転支持部材８，９によって支持されている。回転支持部材８は、図３に示すように、長方形状の開口部３ａの上側の長辺の中央部に沿って反射鏡３の裏面にリベットまたはネジによって固定されている。回転支持部材９は、長方形状の開口部３ａの下側の長辺の中央部に沿って反射鏡３の裏面にリベットまたはネジによって固定されている。

回転支持部材８の下端面には、回転軸６の直径よりも若干大きな直径の円形の穴８ａが設けられている。回転支持部材９の上端面には、回転軸７の直径よりも若干大きな直径の円形の穴(図示せず)が設けられている。回転軸６の上端部は回転支持部材８の下端面の穴８ａに挿入され、回転軸７の下端部は回転支持部材９の上端面の穴に挿入されている。これにより、ダイポールアンテナ２は、回転支持部材８，９によって回転可能に支持されている。

また、回転支持部材８のうちの穴８ａの背面の部分には、穴８ａの深さ方向の切り欠き部８ｂが形成されている。回転支持部材８には、切り欠き部８ｂと直交する方向にネジ孔が形成されており、そのネジ孔に蝶ネジ１０が螺合されている。蝶ネジ１０を締め込むと、穴８ａの直径が小さくなり、穴８ａの内周面によって回転軸６が固定される。

したがって、蝶ネジ１０を緩めた状態でダイポールアンテナ２の向きを最適な向きに調整し、蝶ネジ１０を締めこむことによりダイポールアンテナ２の向きを最適な向きに固定することができる。

図２に戻って、反射鏡３の裏面の中央部には、取付部材１１が設けられている。取付部材１１は、反射鏡３の裏面に垂直に固定された２枚のベース板１２，１３と、２枚のベース板１２，１３に挟持された四角形の筒状の金具１４とを含む。２枚のベース板１２，１３は、地面に対して垂直になるように設けられ、所定の隙間を開けて互いに平行に配置されている。ベース板１２，１３と金具１４の角度は、それらの上端部の支点１５を中心として調整および設定可能となっている。金具１４の背面は、たとえばポール(図示せず)の上端部に当設されて固定される。この取付部材１１により、反射鏡３の方向および角度を調整し、反射鏡を放送衛星に向けることが可能となっている。

また、コンバータ４はＬ字型のアーム１６の先端に固定され、アーム１６の基端は取付部材１１に固定されている。コンバータ４のホーン４ａは、反射鏡３の焦点に配置されている。また、取付部材１１には、混合器１７が固定されている。コンバータ４と混合器１７は、同軸ケーブル１８によって互いに接続されている。給電ボックス５と混合器１７は、同軸ケーブル１９によって互いに接続されている。なお、開口部３ａを反射鏡３の上部に配置したのは、反射鏡３の正面方向からのＵＨＦ放送の電波をコンバータ４やアーム１６によって遮られることなく、ダイポールアンテナ２にて良好な受信感度を得ることができるからである。

放送衛星から送信された電波は、反射鏡３によってコンバータ４に収束され、コンバータ４によって衛星受信信号に変換される。衛星受信信号は、同軸ケーブル１８を介して混合器１７に与えられる。

一方、ＵＨＦ放送の電波は、ダイポールアンテナ２によって受信されて地上波受信信号となり、同軸ケーブル１９を介して混合器１７に与えられえる。混合器１７は、衛星受信信号と地上波受信信号を混合して出力端子１７ａに出力する。混合器１７の出力端子１７ａは、１本の同軸ケーブル(図示せず)によってテレビ受信機に接続される。

図４は、ダイポールアンテナ２の構成を示す図である。図４において、ダイポールアンテナ２は、長さが１９０ｍｍで幅が６０ｍｍの長方形状の金属板（たとえば銅板）で形成されている。

ダイポールアンテナ２は、２つの放射素子２１，２２と、２本の導線部２３，２４を含む。放射素子２１，２２は、垂直方向のＹ軸を中心線として左右に対称に形成されている。Ｙ軸は、回転軸６，７の中心を貫通している。また、放射素子２１，２２の各々は、水平方向のＸ軸を中心線として上下に対称に形成されている。このダイポールアンテナ２は、水平偏波用である。

放射素子２１，２２の各々のＸ軸方向の長さは９０ｍｍであり、Ｙ軸方向の幅は４６ｍｍである。放射素子２１，２２の互いに対向する部分は、二等辺三角形状に形成されている。その二等辺三角形のＸ軸方向の高さは、たとえば１３ｍｍである。放射素子２１，２２の頂点（二等辺三角形の頂点）の隙間は、１０ｍｍである。放射素子２１，２２の頂点の近傍には、それぞれ給電点Ｐ１，Ｐ２が設けられている。給電点Ｐ１，Ｐ２は、給電ボックス５内のバラン(図示せず)を介して同軸ケーブル１９に接続されている。

放射素子２１，２２の上側に所定の隙間（たとえば２ｍｍ）を開けて導線部２３が配置されている。導線部２３の左側端部は放射線素子２１に接合され、導線部２３の右側端部は放射線素子２２に接合されている。放射素子２１，２２の下側に所定の隙間（たとえば２ｍｍ）を開けて導線部２４が配置されている。導線部２４の左側端部は放射線素子２１に接合され、導線部２３の右側端部は放射線素子２２に接合されている。このようなダイポールアンテナ２は、折り返しダイポールアンテナと呼ばれる。

本アンテナ装置では、反射鏡３の開口部３ａ内にダイポールアンテナ２を設けたので、図５に示すように、反射鏡３のうちの開口部３ａの上下の長辺に沿った帯状の部分３ｂ，３ｃ（斜線を施した部分）がダイポールアンテナ２の反射器となる。このため、開口部３ａの寸法によって、ダイポールアンテナ２の周波数特性が変わる。

図６は、長さＬが２１０ｍｍで幅Ｗが８０ｍｍの開口部３ａ内に設けられたダイポールアンテナ２の利得とＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio：電圧定在波比）の周波数特性を示す図である。ダイポールアンテナ２と反射鏡３は同じ方向に向けられている（図１および図２の状態）。図６から分かるように、地上波デジタル放送で使用される周波数帯域（４７０〜７１０ＭＨｚ）のうちのハイチャンネルの周波数帯域（６２０〜７１０ＭＨｚ）において、０ｄＢ以上の高い利得が得られた。

また図７は、長さＬが２５０ｍｍで幅Ｗが１００ｍｍの開口部３ａ内に設けられたダイポールアンテナ２の利得とＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。ダイポールアンテナ２と反射鏡３は同じ方向に向けられている。図７から分かるように、ローチャンネルの周波数帯域（４７０〜６２０ＭＨｚ）において、図６の場合に比べて利得が２ｄＢ程度高くなった。したがって、開口部３ａの寸法が大きい場合の方が良好な特性が得られた。

さらに図８は、長さＬが２６０ｍｍで幅Ｗが１５６ｍｍの開口部３ａ内に設けられたダイポールアンテナ２の利得とＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。また、図９は、そのダイポールアンテナ２の前後比と半値幅の周波数特性を示す図である。また、図１０は、そのダイポールアンテナ２の５６０ＭＨｚにおける指向性を示す図である。ダイポールアンテナ２と反射鏡３は同じ方向に向けられている。

図８から分かるように、地上波デジタル放送で使用される全周波数帯域（４７０〜７１０ＭＨｚ）において、０．５ｄＢ以上の高い利得と、２以下の低いＶＳＷＲが得られた。図７の場合に比べ、ハイチャンネルの周波数帯域（６２０〜７１０ＭＨｚ）の利得は低下したが、ローチャンネルの周波数帯域（４７０〜６２０ＭＨｚ）の利得は大幅に高くなった。

また図９に示すように、４７０〜７１０ＭＨｚにおいて、前後比は０．５ｄＢ程度であり、半値幅は８０〜６５度程度であった。また、図１０に示すように、０度方向（反射鏡３の正面方向）と１８０度方向で利得が最大になる８の字型の指向性が得られた。

また、本アンテナ装置では、反射鏡３の開口部３ａ内にダイポールアンテナ２を設けたので、開口部３ａとダイポールアンテナ２の角度によって周波数特性が変わる。図１１は、上方から見たダイポールアンテナ２と開口部３ａを模式的に示す図である。図１１では、ダイポールアンテナ２を時計針の回転方向に９０度回転させた状態が示されている。この状態でダイポールアンテナ２の周波数特性を測定した。なお、開口部３ａの長さＬは２５０ｍｍであり、その幅Ｗは１００ｍｍである。

図１２および図１３は、そのダイポールアンテナ２の利得とＶＳＷＲの周波数特性を示す図であって、それぞれ反射鏡３の正面から見て左側および右側から測定したものである。また、図１４は、そのダイポールアンテナ２の前後比と半値幅の周波数特性を示す図である。また、図１５（ａ）〜（ｆ）および図１６（ａ）〜（ｆ）は、そのダイポールアンテナ２の４７０〜８００ＭＨｚにおける指向性を示す図である。

図１２および図１３から分かるように、図７で示した場合に比べ、４７０〜５００ＭＨｚで利得が約４ｄＢ上がり、５００〜７１０ＭＨｚでは利得が１〜４ｄＢ下がった。また図１４に示すように、４７０〜７１０ＭＨｚにおいて、前後比は−３〜０ｄＢ程度であり、半値幅は７０〜１００度程度であった。また、図１５（ａ）〜（ｆ）および図１６（ａ）〜（ｆ）に示すように、６０度方向と３００度方向で利得が最大になる８の字型の指向性が得られた。ただし、反射鏡３の正面の方向が０度方向であり、反射鏡３の正面から見て右の方向が２７０度方向であり、反射鏡３の正面から見て左の方向が９０度方向である。

また、図１７は、上方から見たダイポールアンテナ２と開口部３ａを模式的に示す図である。図１７では、ダイポールアンテナ２を時計針の回転方向に４５度回転させた状態が示されている。この状態でダイポールアンテナ２の周波数特性を測定した。なお、開口部３ａの長さＬは２５０ｍｍであり、その幅Ｗは１００ｍｍである。

図１８は、そのダイポールアンテナ２の利得とＶＳＷＲの周波数特性を示す図であって、それぞれ反射鏡３の正面から見て左側および右側から測定したものである。また、図１９は、そのダイポールアンテナ２の前後比と半値幅の周波数特性を示す図である。また、図２０（ａ）〜（ｆ）および図２１（ａ）〜（ｆ）は、そのダイポールアンテナ２の４７０〜８００ＭＨｚにおける指向性を示す図である。

図１８から分かるように、図７で示した場合に比べ、４７０〜５００ＭＨｚで利得が約１．５ｄＢ上がり、５００〜７１０ＭＨｚでは利得が約３ｄＢ下がった。また図１９に示すように、４７０〜７１０ＭＨｚにおいて、前後比は−１５〜−１ｄＢ程度であり、半値幅は６０〜８０度程度であった。また、図２０（ａ）〜（ｆ）および図２１（ａ）〜（ｆ）に示すように、４５度方向と２２５度方向で利得が最大になる８の字型の指向性が得られた。ただし、反射鏡３の正面の方向が０度方向であり、反射鏡３の正面から見て右の方向が２７０度方向であり、反射鏡３の正面から見て左の方向が９０度方向である。

以上のように、この実施の形態では、パラボラアンテナ１の反射鏡３に開口部３ａを形成し、その開口部３ａ内に、ＵＨＦ放送の電波を受信するダイポールアンテナ２を設けたので、装置の小型化を図ることができる。

また、衛星放送受信用のパラボラアンテナ１と地上波デジタル放送受信用のダイポールアンテナ２を一体化したので、ベランダなどにおけるアンテナ装置の取り付け状態の美観を良くすることができる。

なお、この実施の形態では、ダイポールアンテナ２によってＵＨＦ放送の電波を受信したが、これに限るものではなく、ダイポールアンテナ２によって衛星放送の電波よりも低い周波数の電波、たとえば、２．４ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮ（Local Area Network）の電波やＶＨＦ（Very High Frequency）放送の電波を受信してもよい。

また、開口部３ａを反射鏡３の上部に設けたが、開口部３ａは反射鏡３の任意の位置に設けることが可能である。ただし、上述したように、反射鏡３の裏面の中央部には取付部材１１が設けられているので、反射鏡３の中央部に開口部３ａを設けるためには取付部材１１の位置を変える必要がある。また、反射鏡３の下部では反射面の角度が上部よりも大きくなっており、また、コンバータ４やアーム１６によってＵＨＦ放送の電波が遮られるので、反射鏡３の下部に開口部３ａを設けた場合は、開口部３ａを上部に設けた場合に比べてダイポールアンテナ２の受信感度が多少低くなるが、実用上、問題のない受信感度が得られるのであれば、反射鏡３の下部に開口部３ａを配置することも可能である。

また、横長の長方形状の開口部３ａを設けたが、これに限るものではなく、他の形状、たとえば横長の楕円形状の開口部３ａを設けてもよい。

また、水平偏波用のダイポールアンテナ２を設けたが、垂直偏波用のダイポールアンテナを設けてもよい。ただし、この場合は開口部３ａを縦長形状にする必要がある。

また、開口部３の上下の長辺に沿った帯状の部分３ｂ，３ｃがダイポールアンテナ２の反射器を構成したが、反射鏡３の表面全体が樹脂層で覆われたパラボラアンテナ１を使用する場合は、開口部３ａの各長辺に沿って導電性テープを貼り付けてダイポールアンテナ２の反射器を形成してもよい。

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。

１パラボラアンテナ、２ダイポールアンテナ、３反射鏡、３ａ開口部、３ｂ，３ｃ部分（反射器）、４コンバータ、４ａホーン、５給電ボックス、６，７回転軸、８，９回転支持部材、８ａ穴、８ｂ切り欠き部、１０蝶ネジ、１１取付部材、１２，１３ベース板、１４金具、１５支点、１６アーム、１７混合器、１７ａ出力端子、１８，１９同軸ケーブル、２１，２２放射素子、２３，２４導線部、Ｐ１，Ｐ２給電点。

Claims

衛星放送の電波を受信するパラボラアンテナを備え、
前記パラボラアンテナは、開口部が形成された反射鏡と、該反射鏡の焦点に配置された受信部とを含み、
さらに、前記反射鏡の正面から見て前記開口部内に設けられ、前記衛星放送の電波の周波数よりも低い周波数の電波を受信するダイポールアンテナを備える、アンテナ装置。
前記反射鏡に対して前記ダイポールアンテナを回転可能に支持するとともに、前記ダイポールアンテナの向きを固定する回転支持機構を備える、請求項１に記載のアンテナ装置。
前記反射鏡のうちの前記開口部の周りの部分は、前記衛星放送の電波の周波数よりも低い周波数の電波を反射する反射器を構成している、請求項１または請求項２に記載のアンテナ装置。
前記開口部は、前記反射鏡の正面から見て長方形状に形成され、
前記ダイポールアンテナは前記開口部よりも小さな長方形状に形成されている、請求項１から請求項３までのいずれかに記載のアンテナ装置。
前記衛星放送の電波の周波数よりも低い周波数の電波はＵＨＦ放送の電波である、請求項１から請求項４までのいずれかに記載のアンテナ装置。