JP2018029218A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水平面指向性が所定の扇状パターンを示すことが可能であり、かつ、カバー部材の損傷を低減することが可能なアンテナ装置を提供する。【解決手段】非平行の関係にある複数の平面部を有する反射板と、複数の平面部のそれぞれに対応して配置された複数の放射素子ユニット部と、複数の放射素子ユニット部のそれぞれを個別に覆うように複数の平面部のそれぞれに固定された複数のカバー部材と、を備えてアンテナ装置を構成する。【選択図】図２

Description

本発明は、アンテナ装置に関する。

例えば、ラジオやテレビジョン等の放送波を送信するアンテナ装置として、双ループアンテナまたはダイポールアンテナ等からなる複数の放射素子ユニットを備え、放送塔の上部に設置されて用いられるものが知られている（例えば特許文献１参照）。また、アンテナ装置としては、例えば、相互に所定の開き角度をもって配置された複数の放射素子ユニットと、各放射素子ユニットの放射方向に向く形態で配設された反射板とを備えており、これらによって水平面指向性が所定の扇状パターンを示すように構成されたものもある（例えば特許文献２参照）。これらのアンテナ装置は、放射素子ユニットを風雪や粉塵等から保護するために、放射素子ユニットがカバー部材(保護カバー)によって覆われている。

特開２００１−１２７５３４号公報 特許第４８２３９８２号公報

しかしながら、特許文献１，２等に開示された従来のアンテナ装置では、複数の放射素子ユニットを一つのカバー部材で覆っているため、カバー部材が大型化してしまうことが懸念される。
カバー部材が大型化すると、放送塔の上部が強風や突風等の生じ易い環境であることから、強風や突風等の風圧でカバー部材が損傷し易くなってしまう。特に、特許文献２に開示されたような水平面指向性が所定の扇状パターンを示すように構成されたアンテナ装置では、例えば図３に示すように、反射板５１が折り曲げられた形態であるため、風圧を受ける方向（図中黒矢印参照）によっては、カバー部材５２に加わる負荷が過大になってしまい、反射板５１よりも低強度のカバー部材５２に損傷が生じる可能性が非常に高くなってしまう（図中×印参照）。
この点については、例えばカバー部材５２の厚さ増大や形成材料の変更等により、カバー部材５２の高強度化を図ることも考えられる。ところが、その場合には、カバー部材５２の重量増大や製造コストの上昇等を招き得るため、必ずしも好ましいとは言えない。

そこで、本発明は、水平面指向性が所定の扇状パターンを示すことが可能であり、かつ、カバー部材の損傷を低減することが可能なアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、
非平行の関係にある複数の平面部を有する反射板と、
前記複数の平面部のそれぞれに対応して配置された複数の放射素子ユニット部と、
前記複数の放射素子ユニット部のそれぞれを個別に覆うように前記複数の平面部のそれぞれに固定された複数のカバー部材と、
を備えるアンテナ装置が提供される。

本発明によれば、水平面指向性が所定の扇状パターンを示すことが可能であり、かつ、カバー部材の損傷を低減することが可能である。

本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の使用態様の一具体例を模式的に示す平面図である。 本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の構成例を模式的に示す説明図であり、（ａ）は放射方向からみた正面図、（ｂ）は平面図である。 従来のアンテナ装置におけるカバー部材の一具体例を模式的に示す説明図である。

＜本発明の一実施形態＞
以下、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置について、図面を参照しながら説明する。

（１）アンテナ装置の設置態様
先ず、本実施形態に係るアンテナ装置が使用される設置態様について具体例を挙げて簡単に説明する。

本実施形態に係るアンテナ装置は、例えば、地上デジタル放送用の信号電波の送信を行うもので、放送塔の上部に設置されて用いられるものである。

図１は、本実施形態に係るアンテナ装置の使用態様の一具体例を模式的に示す平面図である。
図例のように、本実施形態に係るアンテナ装置１は、平面視した断面形状が矩形状の放送塔２の四面のそれぞれに設置される。すなわち、放送塔２の四面のそれぞれには、同様に構成された四つのアンテナ装置１が配置（９０°開角）される。なお、アンテナ装置１は、放送塔２の垂直方向に多段配列されていてもよい。

四つのアンテナ装置１は、いずれも、詳細を後述するように、水平面指向性が所定の扇状パターンを示すように構成されたもの、より具体的には±４５°方向で急激に減衰する扇型ビームを形成するものである。したがって、このようなアンテナ装置１を放送塔２の四面のそれぞれに配し、それぞれから放射される電波を空間合成することで、これらのアンテナ装置１は、四面合成無指向性アンテナを構成することになる。

このような四面合成無指向性アンテナによれば、アンテナ装置１を放送塔２の四面に配設した構成を持つので、放送塔２の中心からの距離が使用する電波の波長の１／２よりも大きくなる設置条件下においても、指向性偏差の少ない良好な水平面指向性を得ることが可能になる。
また、四面合成無指向性アンテナによれば、多数個の放射素子ユニットを円環状に配列した多面合成無指向性アンテナに比べて、アンテナ装置１の設置数が少なくて済むため、放送塔２に負荷される荷重（風圧荷重を含む）の低減、工事期間やメンテナンス時間等の短縮を図ることができる。

（２）アンテナ装置の構成例
次に、四面合成無指向性アンテナを構成する各アンテナ装置１の構成例、すなわち本実施形態に係るアンテナ装置１の構成例を説明する。

（全体構成）
図２は、本実施形態に係るアンテナ装置の構成例を示す説明図である。
図例のように、アンテナ装置１は、主として、放射素子ユニット部１０と、反射板２０と、カバー部材３０と、を備えて構成されている。以下、これらの各構成要素について順に説明する。

（放射素子ユニット部）
アンテナ装置１は、相互に所定の開き角度θとなる関係を維持しつつ（図２（ｂ）参照）、所定の間隔で隣り合うように配列された、複数の放射素子ユニット部１０を備えている。ここでは、三つの放射素子ユニット部１０を備えている場合を例に挙げて、以下の説明を行う。

三つの放射素子ユニット部１０は、それぞれが、ループ形状の放射素子を備えた四素子双ループアンテナを構成するものである。すなわち、各放射素子ユニット部１０は、例えば黄銅（真鍮）またはアルミニウム等の金属材料からなり電波周波数の略１波長（λ）となる周長を有した円弧状のループアンテナ素子部（放射素子）１１を四素子分備えるとともに、各放射素子１１の間に略１／２波長（λ／２）の長さの平行給電部１２を配して構成されている。そして、各放射素子ユニット部１０が略１波長（０．９５λ）の間隔を隔てて隣り合うように配列されており、図示せぬ電力分配器を介してそれぞれに所定の電力比率で給電するとともに、図示せぬ位相器を介して所定の位相差給電することで、各放射素子ユニット部１０における放射素子１１が同時に励振され、上記の電波周波数の放送波を各放射素子１１のそれぞれから放射するものとなっている。

（反射板）
反射板２０は、非平行の関係にある複数の平面部２１、具体的には三つの放射素子ユニット部１０のそれぞれに対応する三つの平面部２１を有している。ここで、「非平行の関係」とは、各平面部２１が平行ではなく必ず交わるように配された関係にあること、さらに詳しくは各平面部２１の法線が相互に所定の開き角度θとなる関係にあることをいう（図２（ｂ）参照）。

このような関係にあることで、反射板２０における各平面部２１は、各放射素子ユニット部１０のそれぞれの裏面側において、各放射素子ユニット部１０がなすアンテナ面と平行に位置することになる。そして、各平面部２１は、各放射素子ユニット部１０から放射される電波を反射することで、その反射面の法線方向に単一指向性を持たせる役割を担う。

これら三つの平面部２１を有する反射板２０は、例えばステンレスまたはアルミニウム等の金属材料からなる矩形状の板状部材を折り曲げて形成されている。つまり、各平面部２１は、反射板２０を折り曲げ加工することによって一体形成されている。

反射板２０の折り曲げにあたり、その反射板２０は、各放射素子ユニット部１０による電波の放射先の側からみて、各平面部２１が閉じることになる方向に折り曲げられている。これにより、反射板２０は、電波の放射方向と直交する方向である放送塔２の垂直方向から平面視したときに、その断面が凹状を構成することになる。つまり、反射板２０は、各放射素子ユニット部１０が凹んだ側に配置された断面凹状に形成されているのである。ここでいう「凹状」とは、反射板２０を平面視したときの断面形状において、その反射板２０の端縁よりも中央近傍のほうが凹んだ位置にあることをいい、このような位置にあれば各平面部２１がなす角度が特に限定されることはない。

なお、反射板２０は、各平面部２１が図示しないフレームによって支持され、そのフレームを介して放送塔２に取り付けられるものとする。

（カバー部材）
カバー部材３０は、放射素子ユニット部１０および当該放射素子ユニット部１０に接続する図示しないケーブル類等を風雪や粉塵等から保護するために設けられたもので、電波透過性の良好なＦＲＰ（繊維強化プラスチック）や合成樹脂材料等によって一体成形されてなるものである。

カバー部材３０は、三つの放射素子ユニット部１０のそれぞれを個別に覆うように、三つのものが設けられている。そして、三つのカバー部材３０は、反射板２０における三つの平面部２１のそれぞれに固定されている。つまり、各カバー部材３０は、複数の平面部２１を跨ぐように配置されることがない。

各カバー部材３０は、放射素子ユニット部１０を覆って風雪や粉塵等から保護し得るものであり、かつ、反射板２０の平面部２１のそれぞれに固定されるものであれば、その形状が特に限定されるものではないが、放送塔２の垂直方向から平面視したときの断面形状が平面部２１から離れるほど幅狭となる断面台形状に形成されていることが好ましい。断面台形状であれば、反射板２０が断面凹状に形成されていても、隣り合う平面部２１に固定されたカバー部材３０同士が干渉してしまうことがない。また、断面台形状であれば、強風や突風等の風圧によりカバー部材３０が受ける負荷を軽減し得るようにもなる。

平面部２１へのカバー部材３０の固定は、ネジ等の締結具を用いて行うことが考えられるが、これに限定されることはなく、例えば接着剤を用いて行うといったように、他の公知の固定手法を用いても構わない。

平面部２１へのカバー部材３０の固定にあたり、平面部２１とカバー部材３０との間には、例えば発泡性ゴムシートからなるパッキン部材（ただし不図示）を介在させることが好ましい。風雪や粉塵等からの保護を確実なものとするためである。
なお、パッキン部材を介在させる場合には、カバー部材３０またはパッキン部材の少なくとも一方に、ドレイン穴やドレイン溝等を設けておくことが考えられる。その場合に、一つのカバー部材３０に対してドレイン穴やドレイン溝等を複数箇所に設けておけば、アンテナ装置１の放送塔２への設置角度が可変であっても、複数箇所のいずれかがドレインとしての機能を果たし得るようになる。

（電波放射）
以上のように、アンテナ装置１は、放射素子ユニット部１０、反射板２０の平面部２１、および、カバー部材３０を、それぞれ三つずつ有している。そして、各放射素子ユニット部１０の電波放射方向および各平面部２１の法線方向は、相互に所定の開き角度θとなる関係にある。

したがって、かかる構成のアンテナ装置１では、開き角度θを適宜設定し、各放射素子ユニット部１０に給電される電力の分配比および位相を調整することによって、正対方向に扇形ビームを形成することができる。すなわち、かかる構成のアンテナ装置１によれば、水平面指向性が所定の扇状パターンを示す扇形ビームを形成することができる。

開き角度θ、電力の分配比、放射素子ユニット部１０の放射素子１１と反射板２０の平面部２１との間の距離、各放射素子ユニット部１０の配列間隔等は、アンテナ装置１を設置する放送塔２の幅や使用周波数に応じて適宜調整すればよい。具体的には、例えば、開き角度θを１５°、各放射素子ユニット部１０への電力の分配比を４：３：４、各放射素子ユニット部１０の配列間隔を５１０ｍｍ、各放射素子ユニット部１０の放送塔２の中心からの距離を１．２ｍとした場合であれば、±４５°方向で急激に減衰する扇形ビームを形成することが可能である。このようなアンテナ装置１は、略±４５°の範囲にのみの放射を必要とする用途に使用して好適なものとなる。

（３）本実施形態にかかる効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。

（ａ）本実施形態のアンテナ装置１は、各カバー部材３０が各放射素子ユニット部１０のそれぞれを個別に覆うように構成されている。したがって、例えば各放射素子ユニット部を一つのカバー部材で纏めて覆う場合に比べると、カバー部材３０が大型化してしまうことがない。

（ｂ）また、本実施形態のアンテナ装置１は、各カバー部材３０が各平面部２１のそれぞれに固定されており、各カバー部材３０が複数の平面部２１を跨ぐように配置されることがない。したがって、アンテナ装置１が放送塔２の上部、すなわち強風や突風等の生じ易い環境に設置されて用いられる場合であっても、例えば各放射素子ユニット部を一つのカバー部材で纏めて覆う場合とは異なり、強風や突風等の風圧でカバー部材３０が損傷してしまうのを抑制することができる。つまり、反射板２０が折り曲げられた形態であり、風圧の影響を受け易い形状であっても、その折り曲げ箇所をカバー部材３０が跨いで配置されることがないので、風圧によってカバー部材３０に加わる負荷が過大になってしまうことがなく、反射板２０よりも低強度のカバー部材３０に損傷が生じるのを抑制できるのである。

（ｃ）また、本実施形態のアンテナ装置１は、強風や突風等の影響でカバー部材３０に損傷が生じるのを抑制できるので、その損傷抑制のためにカバー部材３０を高強度化する必要がない。したがって、高強度化によるカバー部材３０の重量増大や製造コスト上昇等を招いてしまうこともない。

（ｄ）また、本実施形態のアンテナ装置１は、放射素子ユニット部１０、反射板２０の平面部２１、および、カバー部材３０をそれぞれ三つずつ有しており、各放射素子ユニット部１０の電波放射方向および各平面部２１の法線方向が相互に所定の開き角度θとなる関係にある。したがって、水平面指向性が所定の扇状パターンを示す扇形ビームを形成することができ、例えば四面合成無指向性アンテナに用いて非常に好適なものとなる。

（ｅ）以上のように、本実施形態のアンテナ装置１によれば、水平面指向性が所定の扇状パターンを示すことが可能であり、かつ、カバー部材の損傷を低減することが可能である。

（ｆ）また、本実施形態のアンテナ装置１は、反射板２０が板状部材の折り曲げによって形成されている。そのため、反射板２０における各平面部２１および各平面部２１のそれぞれに対応して配置された各放射素子ユニット部１０について、これらの開き角度θが板状部材の折り曲げ加工時の角度設定に依存することになる。つまり、折り曲げ加工時の角度設定によって開き角度θが定まるので、扇形ビームを形成するための開き角度θの実現が容易かつ確実なものとなり、また製造コスト面でも有利なものとなる。

（ｇ）また、本実施形態のアンテナ装置１は、反射板２０が断面凹状に形成されており、その断面凹状の凹んだ側に各放射素子ユニット部１０が配置されている。したがって、凹んだ側に配置された各放射素子ユニット部１０が金属材料からなる反射板２０の各平面部２１によって囲われるようになるので、本実施形態とは逆に断面凸状に形成されている場合に比べると、各放射素子ユニット部１０等に対する保護効果が高くなる。

（ｈ）また、本実施形態のアンテナ装置１において、各カバー部材３０は、反射板２０の平面部２１から離れるほど幅狭となる断面台形状に形成されている。したがって、反射板２０が断面凹状に形成されていても、隣り合う平面部２１に固定されたカバー部材３０同士が干渉してしまうことがない。また、断面台形状であれば、強風や突風等の風圧によりカバー部材３０が受ける負荷を軽減し得るようにもなる。

＜本発明の他の実施形態＞
以上に、本発明の一実施形態を具体的に説明したが、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。

上述した実施形態では、アンテナ装置１が放射素子ユニット部１０、反射板２０の平面部２１、および、カバー部材３０をそれぞれ三つずつ有している場合を例に挙げたが、本発明がこれに限定されることはない。すなわち、複数の放射素子ユニット部１０等を有していれば、その数はアンテナ仕様に応じて設定されていればよく、例えば二つまたは三つ以上であってもよい。

また、上述した実施形態では、反射板２０が板状部材を折り曲げて形成されている場合を例に挙げたが、本発明がこれに限定されることはない。すなわち、反射板２０は、非平行の関係にある複数の平面部２１を有するものであればよく、例えば、各平面部２１が個別の金属板によって形成され、それぞれが分割配置されたものであってもよい。

また、上述した実施形態では、放射素子ユニット部１０が双ループアンテナを構成する場合を例に挙げたが、本発明がこれに限定されることはない。すなわち、放射素子ユニット部１０における放射素子１１としては、双ループ放射素子の他に、例えばダイポール放射素子を用いることができる。

１…アンテナ装置、２…放送塔、１０…放射素子ユニット部、２０…反射板、２１…平面部、３０…カバー部材

Claims (5)

1. 非平行の関係にある複数の平面部を有する反射板と、
   前記複数の平面部のそれぞれに対応して配置された複数の放射素子ユニット部と、
   前記複数の放射素子ユニット部のそれぞれを個別に覆うように前記複数の平面部のそれぞれに固定された複数のカバー部材と、
   を備えるアンテナ装置。
2. 前記反射板の前記平面部、前記放射素子ユニット部および前記カバー部材をそれぞれ三つずつ有しており、
   三つの前記放射素子ユニット部により水平面指向性が所定の扇型ビームを形成するように構成されている
   請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記反射板は、板状部材を折り曲げて形成されている
   請求項１または２に記載のアンテナ装置。
4. 前記反射板は、前記放射素子ユニット部が凹んだ側に配置された断面凹状に形成されている
   請求項１から３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
5. 前記カバー部材は、前記平面部から離れるほど幅狭となる断面台形状に形成されている
   請求項１から４のいずれか１項に記載のアンテナ装置。

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