JP3459637B2 - アンテナユニット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＵＨＦ帯で広帯
域特性を有する２Ｎ（Ｎは自然数）個のループを形成す
るループアンテナ素子自体の広帯域特性を発揮させるこ
とができるアンテナユニットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近い将来、地上波ディジタル放送がＵＨ
Ｆ帯において開始される。現在のアナログ放送における
ＵＨＦ帯の送信アンテナは、双ループアンテナが多用さ
れ、各周波数に合わせて設計されている。ＵＨＦ帯のデ
ィジタル化は、アナログ放送と違い同じ時間軸上でネッ
トワークの整備が進められていると考えられる。このた
め、サテライト局では、各社共同でアンテナシステムを
建設する傾向がある。したがって、アンテナコストを下
げるためには、複数のチャネルをカバーできる広帯域ア
ンテナが有効である。一方、このディジタル放送開始前
の過渡期におけるアナログ／アナログ変換を考えると、
広帯域アンテナは必須のものと考える。

【０００３】図１６は、従来の双ループアンテナの平面
図であり、図１７は、従来の双ループアンテナの右側面
図である。双ループアンテナ１００は、長手方向に沿う
両縁部を略４５°に折り曲げて、主面を形成した平板状
の反射器１０６上に、その周長が送信周波数の略波長λ
となる円弧状のループアンテナ素子１０１，１０２およ
びループアンテナ素子１０３，１０４を有した双ループ
アンテナを、この主面に垂直な方向に、単一指向性を持
たせて送信する。

【０００４】ところで、双ループアンテナは、広帯域特
性を有するが、双ループアンテナ素子１０１，１０２お
よび双ループアンテナ素子１０３，１０４は、平行線路
であり、給電線側は、特性インピーダンスが５０Ωある
いは７５Ωの同軸線路が用いられるため、図１８（ａ）
に示すように、双ループアンテナ素子１０１〜１０４と
給電線との間にバラン（balance-unbalance変換回路：b
alun）回路２０２が設けられる。

【０００５】このバラン回路２０２は、図１８（ｂ）に
示すように不平衡線路（同軸線路）と平衡線路（平行線
路）とを変換接続する整合回路である。これは、双ルー
プアンテナ素子１０１〜１０４によって形成される平衡
線路と、給電線が形成する不平衡線路とをそのまま接続
すると、接続点で必ず電流の不平衡分が生じるからであ
る。

【０００６】図１９は、図１６に示した双ループアンテ
ナのＣ−Ｃ線断面図であり、給電線１０８の内部導体３
０１は、接続部３０４を介して外部導体３０２に平行に
配置された外部導体３０３に接続される。外部導体３０
２，３０３は、接続部３０４で接続されるとともに、略
１／４λのところで短絡部３０５によって短絡されてい
る。この外部導体３０２，３０３、接続部３０４、およ
び短絡部３０５がバラン回路である。なお、バラン回路
には、種々の形態のものがあり、たとえばＵバランやシ
ュペルトッフ（阻止套管）などがある。

【０００７】しかし、このバラン回路２０２を設けるこ
とによって、給電部を含めた双ループアンテナのインピ
ーダンスの周波数特性は、バラン回路２０２自体が有す
る周波数特性を含んだものとなり、結果として狭帯域と
なってしまうという問題点があった。

【０００８】一方、双ループアンテナ素子１０１〜１０
４と給電線１０８とのインピーダンス整合をとるため
に、図１８（ａ）に示すインピーダンス整合回路２０１
を、双ループアンテナ素子１０１〜１０４と給電側との
間に形成しなければならない。図１６および図１７に示
した双ループアンテナでは、内部導体の径を変えること
で、長さを１／４λに変換するインピーダンス整合を行
っている。なお、インピーダンス整合回路２０１として
は、その他トラップなどのスタブを挿入するものが多
い。

【０００９】しかし、このインピーダンス整合回路２０
１では、中心周波数において完全に整合するが、他の周
波数に対しては整合せず、リターンロスが大きくなると
いう問題点があった。

【００１０】この場合、複数のインピーダンス整合回路
２０１を、たとえば３個ぐらい用いて、徐々にインピー
ダンスを変換すれば、その周波数特性は小さくなり、広
帯域化を図ることができるが、給電部がいきおい長くな
るという問題点を生じることになる。

【００１１】したがって、従来の双ループアンテナで
は、上述したバラン回路２０１およびインピーダンス整
合回路２０２を双ループアンテナ素子１０１〜１０４の
接続点に接続させることから、その周波数特性が劣化
し、双ループアンテナ素子自体の広帯域性を十分に生か
しきれていない。

【００１２】一方、図２０に示すように、双ループアン
テナである各２Ｌアンテナ素子４０１，４０２を給電す
る同軸ケーブル４０４を２分岐し、分岐された各給電線
４０３ａ、４０３ｂの特性インピーダンスを、同軸ケー
ブル４０４の２倍である１００Ωにし、各２Ｌアンテナ
素子４０１，４０２の特性インピーダンスとほぼ同じ値
にして直接接続し、双ループアンテナの広帯域性を保持
しようとするものがある。なお、２Ｌアンテナ素子の
「Ｌ」は、ループを意味し、「２Ｌ」は２つのループを
もつアンテナ素子であることを示している。

【００１３】これによれば、給電線４０３ａ，４０３ｂ
の内部導体４１１ａ，４１１ｂを２Ｌアンテナ素子４０
１，４０２に直接接続してもインピーダンスの不整合は
生じず、また、給電線４０３と同軸ケーブル４０４との
インピーダンス不整合も生じない。また、バラン回路も
必要とせず、広帯域性を確保することができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た給電線と２Ｌアンテナ素子とを直接接続する従来の双
ループアンテナでは、広帯域性を保持できるものの、図
２１に示すように、水平指向性のアンテナパターンにお
ける水平面内の左（０°〜−１８０°）と右（０°〜１
８０°）との対称性が劣化してしまう。すなわち、メイ
ンローブが水平面内において右に傾き、バックローブが
左右対称でなくなってしまう。この結果、たとえば、２
Ｌアンテナ素子を用いた複数のアンテナ装置を放送塔な
どに円環状に配置した場合、互いに干渉しあい、合成ア
ンテナパターンが歪み、無指向性の放射パターンを得る
ことができないという問題点がある。

【００１５】なお、上述した双ループアンテナの指向性
を崩すと、新たな受信不感地帯が発生し、この受信不感
地帯をなくすために新たな放送塔などの適地を探し出
し、建設する必要が生じるため、地上波ディジタル放送
の実現に向けて、現在多用されている双ループアンテナ
の指向性およびその広帯域性を維持しつつ、さらに反射
板を含めたアンテナサイズの大きさを略同一として既存
のアンテナと置き換えが可能なアンテナの開発が強く要
望されているのが現実である。

【００１６】この発明は上記に鑑みてなされたもので、
左右対称な水平面内指向性をもち、かつ双ループアンテ
ナ素子自体の広帯域性を可能な限り発揮することができ
るアンテナユニットを提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１にかかるアンテナユニットは、２Ｎ（Ｎは
自然数）個のループを形成する２Ｎループアンテナ素子
と、前記２Ｎループアンテナ素子のインピーダンスに略
等しい特性インピーダンスを有し、前記２Ｎループアン
テナ素子の給電点に直接接続して電力を伝送する給電線
と、前記２Ｎループアンテナ素子と前記給電線との接合
点近傍に設けられ、前記２Ｎループアンテナ素子のイン
ピーダンスに略等しいインピーダンスをもつバランと、
前記２Ｎループアンテナ素子との間に所定の位置を置い
て配置される反射板とを備えたことを特徴とする。

【００１８】この請求項１の発明によれば、給電線から
伝送された電力は、２Ｎループアンテナ素子に供給され
る。この際、給電線の特性インピーダンスは、給電線の
特性インピーダンスに略等しいインピーダンスであり、
インピーダンス整合調整を容易にし、また、バランは、
２Ｎループアンテナ素子と前記給電線との接合点近傍に
設けられ、前記２Ｎループアンテナ素子のインピーダン
スと略等しいインピーダンスをもち、これによって、広
帯域性と左右対称の指向性を得ている。

【００１９】また、請求項２にかかるアンテナユニット
は、それぞれ２Ｎ（Ｎは自然数）個のループを形成する
２のｍ乗（ｍは自然数）個のループアンテナ素子と、前
記ループアンテナ素子に対する電力を伝送する第１の給
電線と、前記各ループアンテナ素子と前記第１の給電線
との間に配置され、前記第１の給電線に対して２分岐を
ｍ段繰り返し、前記第１の給電線の特性インピーダンス
の２のｍ乗倍の特性インピーダンスであって前記各ルー
プアンテナ素子のインピーダンスに略等しい特性インピ
ーダンスを有する２のｍ乗個のアンテナ側端点を形成
し、各アンテナ側端点が２のｍ乗個の前記各ループアン
テナ素子の給電点に直接接続する第２の給電線と、前記
各ループアンテナ素子と前記第２の給電線との接合点近
傍に設けられ、前記各ループアンテナ素子のインピーダ
ンスと略等しいインピーダンスをもつバランと、前記各
ループアンテナ素子との間に所定の距離を置いて配置さ
れる反射板とを備えたことを特徴とする。

【００２０】この請求項２の発明によれば、第１の給電
線から伝送された電力は、第２の給電線によって２分岐
が繰り返され、各ループアンテナ素子の給電点に供給さ
れる。この際、第２の給電線の最終段の特性インピーダ
ンスを、各ループアンテナ素子のインピーダンスに略等
しくして、インピーダンス整合調整を容易にし、また、
バランは、各ループアンテナ素子と前記第２の給電線と
の接合点近傍に設けられ、前記各ループアンテナ素子の
インピーダンスと略等しいインピーダンスをもたせるよ
うにし、各ループアンテナ素子のインピーダンスに対応
した給電を簡易に実現している。

【００２１】また、請求項３にかかるアンテナユニット
は、上記の発明において、前記バランは、前記接合点か
ら前記反射板までの間の第２の給電線に対して平行配置
された平板によって形成され、該平板は、前記接合点と
前記反射板との間を接続することを特徴とする。

【００２２】この請求項３の発明によれば、前記接合点
から前記反射板までの間の第２の給電線に対して平行配
置された平板によってバランを形成するようにし、これ
によって、２Ｎループアンテナ素子あるいは各ループア
ンテナ素子のインピーダンスに略等しいインピーダンス
をもったバランを容易に形成することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、この
発明にかかるアンテナユニットの好適な実施の形態を詳
細に説明する。

【００２４】（実施の形態１）図１および図２は、この
発明の実施の形態１であるアンテナユニットの概要構成
を示す図であり、図１は、このアンテナユニットの正面
図を示し、図２は、このアンテナユニットの右側面図を
示す。

【００２５】図１および図２において、このアンテナユ
ニットは、２つのアンテナエレメントからなる２Ｌアン
テナ素子１，２を有する。すなわち、４つのアンテナエ
レメント１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを有する。たとえば、
２Ｌアンテナ素子１は、２つのアンテナエレメント１
ａ，１ｂからなり、それぞれが対向して２つのループを
形成する。各ループ長は、ほぼ送信信号の波長λにほぼ
等しく設定される。各２Ｌアンテナ素子１，２は、それ
ぞれ長手方向に直列に配置される。また、各２Ｌアンテ
ナ素子１，２自体のインピーダンスは、略１００Ωであ
る。

【００２６】各２Ｌアンテナ素子１，２の給電点には、
それぞれ特性インピーダンスが１００Ωの給電線３が接
続され、給電線３の中央（中点）には、特性インピーダ
ンスが５０Ωの同軸ケーブル４が接続され、同軸ケーブ
ル４および給電線３を介して各２Ｌアンテナ素子１，２
に対して給電される。給電線３の中点によって分岐され
た給電線３ａは、２Ｌアンテナ素子１側に延び、給電線
３ａの内部導体１１ａが２Ｌアンテナ素子１の一方のア
ンテナエレメント１ａに直接接続される。また、給電線
３の中点によって分岐された給電線３ｂは、２Ｌアンテ
ナ素子２側に延び、給電線３ｂの内部導体１１ｂが２Ｌ
アンテナ素子２の他方のアンテナエレメント２ｂに直接
接続される。なお、給電線３ａ，３ｂの外部導体は、反
射板５を介して各２Ｌアンテナ素子１，２のアンテナ端
部に接続される。

【００２７】なお、同軸ケーブル４には、給電線３ａ，
３ｂが２分岐して接続され、並列となった給電線３ａ，
３ｂの合成インピーダンスを考慮すると、１００Ωの特
性インピーダンスをもつ給電線３ａ，３ｂと同軸ケーブ
ル４とは、単純にインピーダンス整合する。また、各２
Ｌアンテナ素子１，２は、インピーダンスが１００Ωの
各給電線３ａ，３ｂとも、容易にインピーダンス整合す
る。したがって、複雑なインピーダンス整合を行わなく
ても済む。

【００２８】上述したように、２Ｌアンテナ素子１，２
は、長手方向に沿う両縁部を略４５°該２Ｌアンテナ素
子１，２側に折り曲げて主面を形成した平板状の反射板
５上に、略波長λとなる円弧状のループアンテナ素子を
有した双ループアンテナである。２Ｌアンテナ素子１，
２は、反射板５の面に対して高さＬ３の位置に平行に設
置される。各ループ間距離は「Ｌ１」であり、各２Ｌア
ンテナ素子１，２間距離は「Ｌ２」である。

【００２９】給電線３は、断面が矩形であり、各一端の
内部導体１１ａ，１１ｂが各２Ｌアンテナ素子１，２の
中央の一方に直接接続される。給電線３は、反射板５の
裏面を通り、中央部において、同軸ケーブル４に接続さ
れる。なお、上述したように、給電線３は、特性インピ
ーダンスが１００Ωに設定されている。

【００３０】内部導体１１ａは、２Ｌアンテナ素子１の
中央部分の平行線路間を通り、その先端とアンテナエレ
メント１ａとの間は、Ｌ字型に橋渡され、導通される。
一方、給電線３ａの外部導体は、他方のアンテナエレメ
ント１ｂに接続される。同様にして、給電線３ｂと２Ｌ
アンテナ素子２とが接続される。

【００３１】また、アンテナエレメント１ａと反射板５
との間には、給電線３ａに平行な導体平板１２ａが設け
られ、バランとして機能する。同様に、アンテナエレメ
ント２ａと反射板５との間には、給電線３ｂに平行な導
体平板１２ｂが設けられ、バランとして機能する。これ
らバランの挿入によって、水平指向性が左右対称とな
る。すなわち、このアンテナユニットの水平指向性は、
図３に示すようになる。ここで、図２１に示した水平指
向性と比較すると、メインローブの傾きもなく、バック
ローブも左右対称となっている。これによって、このア
ンテナユニットを備えた複数のアンテナ装置を用いて、
放送塔などに円環状に配置した場合であっても、合成水
平指向性は、容易に無指向性を得ることができる。

【００３２】ここで、給電線３ａ，３ｂの外部導体と導
体平板１２ａ，１２ｂと間のそれぞれの距離を「ｄ」と
し、導体平板１２ａ，１２ｂの幅を「ｗ」とすると、こ
のバランの特性インピーダンスＺ₀は、平行板線路の特
性インピーダンスによって近似することができる。すな
わち、 Ｚ０≒１２０πｄ／ｗ として近似できる。

【００３３】そこで、この距離「ｄ」と幅「ｗ」とを変
化させたとき、すなわち、バランの特性インピーダンス
Ｚ₀を変化させたときにおけるアンテナユニットのＶＳ
ＷＲの測定した。図４〜図８は、バランの特性インピー
ダンスを変化させたときのＶＳＷＲの周波数特性を示す
図である。図４〜図８の特性インピーダンスＺ₀は、そ
れぞれ、８５Ω、１７０Ω、３４０Ω、６８０Ω、２０
０Ωである。すなわち、図４〜図７では、特性インピー
ダンスを順次倍にした値としている。

【００３４】一般にＶＳＷＲの値は、１．１以下程度で
あることが望ましい。ＶＳＷＲの値が１．１以下となる
周波数範囲は、図４では、５４０〜５８０ＭＨｚであ
り、図５では、４７０〜６００ＭＨｚであり、図６で
は、４８０〜５９０ＭＨｚであり、図７では、４８０〜
５９０ＭＨｚである。この結果を考慮すると、バランの
特性インピーダンスＺ₀が、接合点においてインピーダ
ンスが１００Ωである各２Ｌアンテナ素子１，２がそれ
ぞれのループに分岐したそれぞれのループのインピーダ
ンスである２００Ωに近い場合、このアンテナユニット
は、双ループアンテナ本来の広帯域性を得ることができ
ると言える。

【００３５】実際に、図８は、特性インピーダンスＺ₀
が２００ΩのときのＶＳＷＲの周波数特性を示してお
り、特性インピーダンスＺ₀が２００Ωである場合、４
７０〜６００ＭＨｚの周波数範囲においてＶＳＷＲが
１．１以下であるという良好な広帯域性を得ることがで
きる。

【００３６】このような広帯域性を有したアンテナユニ
ットを周波数軸上で組み合わせることによって、一層広
帯域のアンテナを得ることができる。この場合、従来の
バランを備えたアンテナユニットを周波数軸上で組み合
わせる場合に比して、アンテナユニット数を格段に少な
くすることができる。

【００３７】なお、導体平板１２と給電線３の外部導体
との間を短絡するショートバーを設け、これによって、
導体平板１２の接合点からの長さを代えてバランのイン
ピーダンスを変化させるようにしてもよい。これによっ
て、汎用的なバランを形成することができる。さらに、
導体平板１２と外部導体との間に所定の誘電率をもつ材
料で詰めるようにしてもよい。これによって、バランの
インピーダンスを調整することができるとともに、構造
が強固になる。ただし、波長短縮され、ショートバーが
挿入されたときと同じになるので、留意する必要があ
る。

【００３８】また、上述した各ループ間距離「Ｌ１」、
各２Ｌアンテナ素子１，２間距離「Ｌ２」、反射板５に
対する各２Ｌアンテナ素子１，２の高さ「Ｌ３」など
は、さらに調整することによって、放射パターン、利得
などをさらに向上させることができる。さらに、上述し
た同軸ケーブル４の特性インピーダンスは５０Ωであっ
たが、給電線としての同軸ケーブルの特性インピーダン
スが７５Ωである場合には、７５Ω→５０Ω変換を行え
ばよい。

【００３９】さらに、上述した２Ｌアンテナ素子１，２
自体のインピーダンスは略１００Ωであるとしたが、た
とえば、２Ｌアンテナ素子１，２自体のインピーダンス
が略１５０Ωである場合には、同軸ケーブル４の特性イ
ンピーダンスを７５Ωとし、給電線３の特性インピーダ
ンスを１５０Ωとすればよい。また、同様にして、２Ｌ
アンテナ素子１，２自体のインピーダンスがたとえば２
００Ωである場合には、給電線３を多段接続すればよ
い。たとえば、図９に示すように、各２Ｌアンテナ素子
２１，２２，２６，２７のインピーダンスが２００Ωで
ある場合、特性インピーダンス５０Ωの同軸ケーブル４
に１００Ωの給電線２３を接続し、さらにこの１００Ω
の給電線２３に、特性インピーダンスが２００Ωの給電
線を接続し、この２００Ωの給電線の内部導体を４つの
各２Ｌアンテナ素子２１，２２，２６，２７に直接接続
すればよい。

【００４０】この実施の形態１では、２Ｌアンテナ素子
１，２と、給電線としての同軸ケーブル４との間に接続
され、２Ｌアンテナ素子１，２のインピーダンスに略等
しく、同軸ケーブル４の特性インピーダンスの２倍の特
性インピーダンスを有し、同軸ケーブル４を２分岐し、
給電線３の内部導体を直接２Ｌアンテナ素子１，２に接
続した給電線３を設けるとともに、各２Ｌアンテナ素子
の特性インピーダンスに略等しいバランを設けて広帯域
性を保持するとともに、左右対称な水平指向性を得るこ
とができる。

【００４１】（実施の形態２）つぎに、この発明の実施
の形態２について説明する。上述した実施の形態１で
は、２つの２Ｌアンテナ素子１，２をもつアンテナユニ
ットであったが、この実施の形態２では、２つの４Ｌア
ンテナ素子３１，３２をもつアンテナユニットとしてい
る。

【００４２】図１０は、この発明の実施の形態２である
アンテナユニットの概要構成を示す模式図である。図１
０において、２つの２Ｌアンテナ素子１，２に代えて２
つの４Ｌアンテナ素子３１，３２を設けている。この４
Ｌアンテナ素子３１，３２は、それぞれ４つのループア
ンテナ素子を有し、長手方向に４つのループが形成され
る。また、給電線３に代えて給電線３３を設けている。
この給電線３３は、給電線３と同じく、特性インピーダ
ンスが１００Ωである。ただし、４Ｌアンテナ素子３
１，３２は、２Ｌアンテナ素子１，２に比してループア
ンテナ素子を多く有しているため、給電線３３は、給電
線３に比して長い。なお、給電線３３は、実施の形態１
と同様に、特性インピーダンス５０Ωの同軸ケーブル４
に接続され、給電線３３の内部導体は、それぞれ４Ｌア
ンテナ素子３１，３２に直接接続される。ここで、４Ｌ
アンテナ素子３１，３２のインピーダンスは、それぞれ
略１００Ωであるため、実施の形態１と同様に、複雑な
インピーダンス整合の調整は不要となる。

【００４３】また、実施の形態１と同様に、給電線３３
ａ，３３ｂと４Ｌアンテナ素子３１，３２との接合点近
傍には、それぞれ４Ｌアンテナ素子３１，３２の各アン
テナエレメントのインピーダンスに略等しい特性インピ
ーダンスをもつバランが設けられている。これによっ
て、広帯域特性を確保できるとともに、左右対称な水平
指向性を得ることができる。

【００４４】なお、上述した実施の形態２では、４Ｌア
ンテナ素子３１，３２について説明したが、これに限ら
ず、それぞれ６つのループアンテナ素子を有する６Ｌア
ンテナ素子に対しても適用することができる。すなわ
ち、２の倍数のループアンテナ素子を有するものに、適
用することができる。

【００４５】この実施の形態２によれば、実施の形態１
と同様に、給電線３３の内部導体を直接４Ｌアンテナ素
子３１，３２に接続した給電線３３を設けるとともに、
各４Ｌアンテナ素子の特性インピーダンスに略等しいバ
ランを設けて広帯域性を保持するとともに、左右対称な
水平指向性を得ることができる。

【００４６】（実施の形態３）つぎに、この発明の実施
の形態３について説明する。上述した実施の形態１で
は、各２Ｌアンテナ素子１，２を長手方向に直列に配置
したアンテナユニットとしていたが、この実施の形態３
では、各２Ｌアンテナ素子１，２に対応する各２Ｌアン
テナ素子４１，４２の長手方向に沿って並列に配置した
アンテナユニットとしている。

【００４７】図１１は、この発明の実施の形態３である
アンテナユニットの概要構成を示す模式図である。図１
１において、２つの２Ｌアンテナ素子４１，４２は、長
手方向に沿って並列に配置される。その他の構造は、実
施の形態１と同じである。すなわち、特性インピーダン
ス５０Ωの給電線４から２分岐する特性インピーダンス
１００の給電線４３は、インピーダンスが１００Ωの各
２Ｌアンテナ素子４１，４２の一方のアンテナエレメン
トに直接接続される。

【００４８】図１２は、この発明の実施の形態３の応用
例であるアンテナユニットの概要構成を示す模式図であ
る。図１２において、２つの４Ｌアンテナ素子５１，５
２は、長手方向に沿って並列に配置される。その他の構
造は、実施の形態１と同じである。すなわち、特性イン
ピーダンス５０Ωの給電線４から２分岐する特性インピ
ーダンス１００の給電線５３は、インピーダンスが１０
０Ωの各４Ｌアンテナ素子５１，５２の一方のアンテナ
エレメントに直接接続される。

【００４９】この実施の形態３によれば、実施の形態１
と同様に、給電線５３の内部導体を直接４Ｌアンテナ素
子５１，５２に接続した給電線５３を設けるとともに、
各４Ｌアンテナ素子の特性インピーダンスに略等しいバ
ランを設けて広帯域性を保持するとともに、左右対称な
水平指向性を得ることができる。特に、この実施の形態
３によれば、後述するように、水平面における各４Ｌア
ンテナ素子５１，５２のアンテナ指向性を合成すること
ができ、水平方向におけるアンテナ利得を上げることが
できるとともに、水平指向性を鋭くすることができる。

【００５０】（実施の形態４）つぎに、この発明の実施
の形態４について説明する。この実施の形態４では、上
述した実施の形態１〜３で示したアンテナユニットを用
いたアンテナ装置および放送塔を実現している。

【００５１】図１３は、この発明の実施の形態４である
アンテナ装置を含む放送塔の概要構成を示す図である。
図１３において、放送塔は、鉄骨材を組み上げたタワー
状の骨格フレーム体７１と、その上端に垂直に設けたポ
ール部７２とを有する。ポール部７２、および骨格フレ
ーム体７１の比較的断面の小さい円筒部７５に、上述し
たアンテナユニット１０に対応するアンテナユニット７
３，７４が取り付けられる。

【００５２】このアンテナユニット７３，７４の取付
は、ポール部７２あるいは円筒部７５の周囲に水平かつ
均等に配置することによって実現される。ただし、アン
テナユニット７３，７４の取付数は、ポール部７２ある
いは円筒部７５の断面の大きさ、すなわち円周の長さに
よって決定され、水平方向に送信利得の落ち込みのある
部分を形成しないように密に配置する。したがって、ポ
ール部７２には、少ないアンテナユニット７３の数で済
み、円筒部７５には、比較的多くの個数のアンテナユニ
ット７４が必要となる。

【００５３】ここで、図１４を参照して、放送塔に設置
されるアンテナ装置の一例について説明する。図１４
は、ポール部７２に設置されるアンテナ装置の構成を示
す図であり、図１４（ａ）は、アンテナ装置の正面図で
あり、図１４（ｂ）は、Ｂ−Ｂ線断面図である。図１４
において、４つのアンテナユニット７３−１〜７３−４
は、ポール部７２の周縁であって同一周上に設けられ、
各アンテナユニット７３−１〜７３−４は、９０°ずつ
均等に配置される。なお、各アンテナユニット７３−１
〜７３−４は、図１に示したアンテナユニットである。

【００５４】図１５は、図１４に示したアンテナ装置の
水平指向性を示す図である。なお、アンテナユニット７
３−４が配置される方向を０度とし、アンテナユニット
７３−３が配置される方向を９０度としている。各アン
テナユニット７３−１〜７３−４の間には、アンテナ指
向性の高い部分が形成される。たとえば、アンテナユニ
ット７３−３，７３−４間には、ピークＰ７１が形成さ
れる。このピークＰ７１は、アンテナユニット７３−
３，７３−４のメインローブの裾部分で、左右４５度方
向が強め合ってできたピークである。各アンテナユニッ
ト７３−１〜７３−４は、２つの２Ｌアンテナ素子を合
成した利得をもち、比較的鋭いアンテナ指向性をもつた
め、図１５に示すように、ピークＰ７１を極端に大きく
することはない。これによって、９０度毎、全周に配置
した４つのアンテナユニット７３−１〜７３−４であっ
ても、比較的無指向の水平指向性を得ることができる。

【００５５】なお、各アンテナユニット７３−１〜７３
−４は、ポール部の内縁部に配置された給電装置７６に
よって一括して給電される。なお、ポール部７２の設置
されるその他のアンテナ装置および円筒部７５に配置さ
れるアンテナ装置も、給電装置７６によって、一括して
給電するようにしてもよい。

【００５６】なお、各アンテナユニットは、レドームを
設け、風雨に対する強度を持たせるようにするのが好ま
しい。

【００５７】この実施の形態４によれば、現用の双ルー
プアンテナのアンテナ指向性を少なくとも維持し、さら
には向上したアンテナ指向性を得ることができ、しかも
実施の形態１〜３で述べたように広帯域性をもったアン
テナ装置および放送塔を実現することができる。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１にかかる
発明によれば、給電線から伝送された電力は、２Ｎルー
プアンテナ素子に供給される。この際、給電線の特性イ
ンピーダンスは、給電線の特性インピーダンスに略等し
いインピーダンスであり、インピーダンス整合調整を容
易にし、また、バランは、２Ｎループアンテナ素子と前
記給電線との接合点近傍に設けられ、前記２Ｎループア
ンテナ素子のインピーダンスと略等しいインピーダンス
をもち、これによって、広帯域性と左右対称の指向性を
得るアンテナユニットを実現することができるという効
果を奏する。

【００５９】また、請求項２にかかる発明によれば、第
１の給電線から伝送された電力は、第２の給電線によっ
て２分岐が繰り返され、各ループアンテナ素子の給電点
に供給される。この際、第２の給電線の最終段の特性イ
ンピーダンスは、各ループアンテナ素子のインピーダン
スに略等しくして、インピーダンス整合調整を容易に
し、また、バランは、各ループアンテナ素子と前記第２
の給電線との接合点近傍に設けられ、前記各ループアン
テナ素子のインピーダンスと略等しいインピーダンスを
もたせるようにし、各ループアンテナ素子のインピーダ
ンスに対応した給電を簡易に実現しているので、広帯域
性の確保と左右対称の水平指向性をもったアンテナユニ
ットを簡易な構成で実現できるという効果を奏する。

【００６０】また、請求項３にかかる発明によれば、前
記接合点から前記反射板までの間の第２の給電線に対し
て平行配置された平板によってバランを形成するように
し、これによって、２Ｎループアンテナ素子あるいは各
ループアンテナ素子のインピーダンスに略等しいインピ
ーダンスをもったバランを容易に形成することができる
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１であるアンテナユニッ
トの正面図である。

【図２】図１に示したアンテナユニットの右側面図であ
る。

【図３】図１に示したアンテナユニットの水平指向性を
示す図である。

【図４】バランのインピーダンスが８５ΩのときのＶＳ
ＷＲの周波数特性を示す図である。

【図５】バランのインピーダンスが１７０ΩのときのＶ
ＳＷＲの周波数特性を示す図である。

【図６】バランのインピーダンスが３４０ΩのときのＶ
ＳＷＲの周波数特性を示す図である。

【図７】バランのインピーダンスが６８０ΩのときのＶ
ＳＷＲの周波数特性を示す図である。

【図８】バランのインピーダンスが２００ΩのときのＶ
ＳＷＲの周波数特性を示す図である。

【図９】この発明の実施の形態１の応用例であるアンテ
ナユニットの概要構成を示す模式図である。

【図１０】この発明の実施の形態２であるアンテナユニ
ットの概要構成を示す模式図である。

【図１１】この発明の実施の形態３であるアンテナユニ
ットの概要構成を示す模式図である。

【図１２】この発明の実施の形態３の応用例であるアン
テナユニットの概要構成を示す模式図である。

【図１３】この発明の実施の形態４であるアンテナ装置
を含む放送塔の概要構成を示す図である。

【図１４】図１３に示したアンテナ装置の一例を示す図
である。

【図１５】図１４に示したアンテナ装置の水平指向性を
示す図である。

【図１６】従来のアンテナユニットの構成を示す正面図
である。

【図１７】図１６に示したアンテナユニットの構成を示
す右側面図である。

【図１８】図１６に示したアンテナユニットの概要回路
構成を示す図である。

【図１９】図１６に示したアンテナユニットの給電接続
点近傍を示すＣ−Ｃ線断面図である。

【図２０】従来のアンテナユニットの他の構成を示す図
である。

【図２１】図２０に示したアンテナユニットの水平指向
性を示す図である。

【符号の説明】

１，２，２１，２２，２６，２７，４１，４２ ２Ｌア
ンテナ素子 ３，３ａ，３ｂ，２３，２４，３３，３３ａ，３３ｂ，
４３，４３ａ，４３ｂ，５３，６３ａ，６３ｂ 給電線 ４ 同軸ケーブル ５ 反射板 １０，７３，７３−１〜７３−４，７４ アンテナユニ
ット １１ａ，１１ｂ 内部導体 ３１，３２，５１，５２ ４Ｌアンテナ素子 ７１ 骨格フレーム体 ７２ ポール部 ７５ 円筒部 ７６ 給電装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野上 一三 東京都渋谷区神南二丁目２番１号 日本 放送協会 放送センター内 (72)発明者 藤田 浩 東京都渋谷区神南二丁目２番１号 日本 放送協会 放送センター内 (72)発明者 山下 隆之 東京都渋谷区神南二丁目２番１号 日本 放送協会 放送センター内 (56)参考文献 特開2000−307338（ＪＰ，Ａ) 特開2000−323916（ＪＰ，Ａ) 特開2000−307327（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01Q 21/06 H01Q 21/08 H01Q 7/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２Ｎ（Ｎは自然数）個のループを形成す
   る２Ｎループアンテナ素子と、 前記２Ｎループアンテナ素子のインピーダンスに略等し
   い特性インピーダンスを有し、前記２Ｎループアンテナ
   素子の給電点に直接接続して電力を伝送する給電線と、 前記２Ｎループアンテナ素子と前記給電線との接合点近
   傍に設けられ、前記２Ｎループアンテナ素子のインピー
   ダンスに略等しいインピーダンスをもつバランと、 前記２Ｎループアンテナ素子との間に所定の位置を置い
   て配置される反射板と、 を備えたことを特徴とするアンテナユニット。
2. 【請求項２】 それぞれ２Ｎ（Ｎは自然数）個のループ
   を形成する２のｍ乗（ｍは自然数）個のループアンテナ
   素子と、 前記ループアンテナ素子に対する電力を伝送する第１の
   給電線と、 前記各ループアンテナ素子と前記第１の給電線との間に
   配置され、前記第１の給電線に対して２分岐をｍ段繰り
   返し、前記第１の給電線の特性インピーダンスの２のｍ
   乗倍の特性インピーダンスであって前記各ループアンテ
   ナ素子のインピーダンスに略等しい特性インピーダンス
   を有する２のｍ乗個のアンテナ側端点を形成し、各アン
   テナ側端点が２のｍ乗個の前記各ループアンテナ素子の
   給電点に直接接続する第２の給電線と、 前記各ループアンテナ素子と前記第２の給電線との接合
   点近傍に設けられ、前記各ループアンテナ素子のインピ
   ーダンスと略等しいインピーダンスをもつバランと、 前記各ループアンテナ素子との間に所定の距離を置いて
   配置される反射板と、 を備えたことを特徴とするアンテナユニット。
3. 【請求項３】 前記バランは、前記接合点から前記反射
   板までの間の第２の給電線に対して平行配置された平板
   によって形成され、該平板は、前記接合点と前記反射板
   との間を接続することを特徴とする請求項１または２に
   記載のアンテナユニット。