JP3512382B2 - 複合アンテナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、円偏波および直線
偏波を共に用いる通信システムに使用するに好適な複合
アンテナに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】円偏波を使用する移動体通信を目的とし
た衛星通信システムが種々提案されている。低高度の衛
星を用いる衛星移動通信システムでは、多くの衛星が必
要ではあるものの通信の遅延時間がほぼ無視できるの
で、リアルタイムで音声やデータ等の通信が行える。さ
らに、端末の送信電力を低減できるため端末を携帯型と
することが可能である。したがって、衛星移動通信シス
テム用の携帯無線機を携帯していれば、全世界の電話や
携帯電話とリアルタイムで通話やデータ伝送を行うこと
が可能となる。

【０００３】ところで、デジタル音声放送を衛星を用い
て行う衛星デジタル音声放送システムが提案されてい
る。この衛星デジタル音声放送システムの概略構成を図
１４に示す。図１４に示すように、衛星デジタル音声放
送システムは複数の番組プロバイダーが作成したデジタ
ル音声放送番組を、地上局７１から放送衛星７０に送信
し、地上制御局の制御の基で放送衛星７０から地球の割
り当てられた地域に向けて送信する。この放送衛星７０
から送信されたデジタル音声放送の電波は円偏波とされ
ており、移動可能とされた移動体８２により受信される
ようになる。この場合、高層ビル等が立ち並んでいる都
市部においては放送衛星７０からの電波が届かない不感
地帯が生じる場合がある。

【０００４】そこで、不感地帯が生じやすい都市部にお
いて移動体８２が良好に音声放送を受信できるように、
地上放送局８１から地上放送を行うようにしている。地
上放送局８１から放送されるデジタル音声放送番組は、
放送衛星７０から放送されるデジタル音声放送番組と同
一とされており、地上放送と衛星放送とは同期されて放
送されている。また、地上放送局８１からは干渉を抑制
するために直線偏波で地上放送が送信される。地上放送
局８１には、図示しない地上制御局から地上放送するデ
ジタル音声放送番組が送られたり、地上局７１からデジ
タル音声放送番組が送られる。また、放送衛星７０から
送信される衛星放送から、地上放送するデジタル音声放
送番組を得るようにしてもよい。なお、地上放送の周波
数帯域は衛星放送の周波数帯域と同一あるいは隣接する
周波数帯域とされている。そして、衛星放送や地上放送
を受信する移動体８２は、円偏波アンテナおよび直線偏
波アンテナからなるアンテナ８２ａが取り付けられてお
り、両放送の受信電力等を検出することにより良好な受
信を行える放送を選択して受信するようにしている。こ
のような衛星デジタル音声放送システムは、シリウス衛
星ラジオやＸＭ衛星ラジオとして実用に供されようとし
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、放送衛星７
０から送信されたデジタル音声放送を移動受信端末にお
いて受信するには、円偏波を受信できる円偏波アンテナ
が必要となり、不感地帯が発生しやすい都市部において
もデジタル音声放送を受信する場合には、直線偏波を受
信できるアンテナがさらに必要となる。すなわち、衛星
系と地上系との２本のアンテナが必要となる。

【０００６】円偏波を受信可能なアンテナとしては、ク
ロスダイポールアンテナやマイクロストリップアンテナ
が知られている。クロスダイポールアンテナは、ダイポ
ールアンテナを十字形に直交配置した２つの半波長ダイ
ポールアンテナから構成されている。そして、２つの半
波長ダイポールアンテナを互いに位相を９０°ずらせて
励振することにより、２つの半波長ダイポールアンテナ
の面に垂直な方向に円偏波を発生させるようにしてい
る。この場合、２つの半波長ダイポールアンテナの面に
垂直な２方向では互いに逆方向の円偏波が発生するた
め、２つの半波長ダイポールアンテナの後方約１／４波
長の位置に反射板を置き、単方向として用いるのが一般
的とされている。さらに、広い仰角の範囲内において円
偏波を得るために、電界面と磁界面で指向性の変化の少
ない逆Ｖ字形や逆Ｕ字形のダイポールアンテナが用いら
れている。

【０００７】このような円偏波を受信可能な従来のクロ
スダイポールアンテナの原理的構成を図１５および図１
６に示す。図１５は、逆Ｖ字形のダイポールアンテナを
用いるようにしたクロスダイポールアンテナ１００の原
理的構成を示す図であり、図１６は逆Ｕ字形のダイポー
ルアンテナを用いるようにしたクロスダイポールアンテ
ナ２００の原理的構成を示す図である。図１５に示す逆
Ｖ字形のダイポールアンテナを用いるクロスダイポール
アンテナ１００は、反射板１０６と、反射板１０６上に
配置されたダイポールエレメント１０２ａ、１０２ｂと
からなる逆Ｖ字形の第１ダイポールアンテナと、第１ダ
イポールアンテナと略直交して配置されたダイポールエ
レメント１０２ｃ、１０２ｄとからなる逆Ｖ字形の第２
ダイポールアンテナとから構成されている。

【０００８】このクロスダイポールアンテナ１００は、
図示されていないが逆Ｖ字形の第１ダイポールアンテナ
と逆Ｖ字形の第２ダイポールアンテナに、互いに位相を
約９０度ずらせて励振するための移相回路を備えてい
る。これにより、クロスダイポールアンテナ１００は円
偏波を送受信可能なアンテナとすることができると共
に、逆Ｖ字形の第１ダイポールアンテナと逆Ｖ字形の第
２ダイポールアンテナとされていることから広い仰角の
範囲内において円偏波を得ることができるようになる。

【０００９】また、図１６に示す逆Ｕ字形のダイポール
アンテナを用いるクロスダイポールアンテナ２００は、
反射板２０６と、反射板２０６上に配置されたダイポー
ルエレメント２０２ａ、２０２ｂとからなる逆Ｕ字形の
第１ダイポールアンテナと、第１ダイポールアンテナと
略直交して配置されたダイポールエレメント１０２ｃ、
１０２ｄとからなる逆Ｕ字形の第２ダイポールアンテナ
とから構成されている。このクロスダイポールアンテナ
２００は、図示されていないが逆Ｕ字形の第１ダイポー
ルアンテナと逆Ｕ字形の第２ダイポールアンテナに、互
いに位相を約９０度ずらせて励振するための移相回路を
備えている。これにより、クロスダイポールアンテナ２
００は円偏波を送受信可能なアンテナとすることができ
ると共に、逆Ｕ字形の第１ダイポールアンテナと逆Ｕ字
形の第２ダイポールアンテナとされていることから広い
仰角の範囲内において円偏波を得ることができるように
なる。

【００１０】前記したクロスダイポールアンテナは、円
偏波を受信することができるが、直線偏波を受信するこ
とはできない。したがって、図１４に示す衛星デジタル
音声放送システムにおける移動受信端末におけるアンテ
ナとしては、衛星系のアンテナとしてクロスダイポール
アンテナを設置すると共に、地上系のアンテナとして例
えばホイップアンテナを別に設置しなければならないと
いう問題点があった。

【００１１】また、衛星通信システムにおいては、一般
に衛星が静止しておらず仰角が高い位置における見かけ
上の衛星の移動速度が大きくなるため、天頂方向を０°
とした場合約３０°〜９０°の低仰角において衛星の存
在確率が高いことになる。しかしながら、図１５および
図１６に示すクロスダイポールアンテナは、低仰角の方
向において、アンテナゲインが十分とれないと共に、低
仰角においては円偏波の軸比が劣化してしまうという問
題点があった。

【００１２】そこで、本発明は円偏波および直線偏波を
送受信することのできる複合アンテナを提供することを
目的としている。さらに、本発明は、低仰角における利
得および軸比を向上することのできるクロスダイポール
アンテナを備える複合アンテナを提供することを他の目
的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の複合アンテナは、円偏波を受信可能なクロ
スダイポールアンテナと、該円偏波と同一あるいは隣接
周波数帯域の直線偏波を受信可能なホイップアンテナと
が反射板上に設けられている複合アンテナであって、前
記クロスダイポールアンテナは、前記反射板上に所定間
隔を持って配置された第１のダイポールアンテナと、前
記反射板上に所定間隔を持って上記第１のダイポールア
ンテナに略直交するように配置された第２のダイポール
アンテナとからなり、前記ホイップアンテナは、使用周
波数帯域の中心周波数における波長の約１／４波長以上
前記クロスダイポールアンテナから離隔されて、前記反
射板上に固着されており、前記クロスダイポールアンテ
ナは、衛星から送信された円偏波の放送信号を受信可能
とされ、前記ホイップアンテナは、地上から送信された
前記放送信号と同一内容の直線偏波の放送信号を受信可
能とされている。

【００１４】次に、上記他の目的も達成することのでき
る本発明の他の複合アンテナは、円偏波を受信可能なク
ロスダイポールアンテナと、該円偏波と同一あるいは隣
接周波数帯域の直線偏波を受信可能なホイップアンテナ
とが反射板上に設けられている複合アンテナであって、
前記クロスダイポールアンテナは、前記反射板上に所定
間隔を持って配置された第１のダイポールアンテナと、
前記反射板上に所定間隔を持って上記第１のダイポール
アンテナに略直交するように配置された第２のダイポー
ルアンテナと、前記第１のダイポールアンテナと前記第
２のダイポールアンテナとを中心として、その周囲に配
置されると共に、前記反射板から起立して配置された複
数の無給電素子とからなり、前記ホイップアンテナは、
使用周波数帯域の中心周波数における波長の約１／４波
長以上前記クロスダイポールアンテナから離隔されて、
前記反射板上に固着されており、前記ホイップアンテナ
が、前記無給電素子と兼用されている。

【００１５】また、上記本発明の複合アンテナにおい
て、前記第１のダイポールアンテナと前記第２のダイポ
ールアンテナとが、前記反射板へ向かって折曲されて構
成されていてもよい。さらに、上記本発明の複合アンテ
ナにおいて、前記無給電素子が、絶縁体スペーサを介し
て前記反射板上に固着されていてもよい。さらにまた、
上記本発明の複合アンテナにおいて、前記反射板の中央
部が周縁部より突出するように反射面が傾斜されて形成
されていてもよい。さらにまた、上記本発明の複合アン
テナにおいて、前記クロスダイポールアンテナは、衛星
から送信された円偏波の放送信号を受信可能とされ、前
記ホイップアンテナは、地上から送信された前記放送信
号と同一内容の直線偏波の放送信号を受信可能とされて
いてもよい。さらにまた、上記本発明の複合アンテナに
おいて、前記複数の無給電素子が、前記クロスダイポー
ルアンテナを略中心とする円周上に配置されており、前
記ホイップアンテナが前記円周上より外側に配置されて
いてもよい。

【００１６】このような本発明によれば、クロスダイポ
ールアンテナを構成する反射板上に、直線偏波を送受信
可能なホイップアンテナを設けるようにしたので、１つ
の複合アンテナを設置することにより円偏波と直線偏波
とを受信することができるようになる。したがって、デ
ジタル音声放送を移動受信端末において受信する際に
も、衛星系のアンテナと地上系とのアンテナとの２本の
アンテナを設置することなく、１つの複合アンテナを設
置すればよいことになる。また、クロスダイポールアン
テナの周囲に複数の無給電素子を配置することにより、
低仰角におけるゲインを向上することができると共に、
円偏波の軸比特性を大幅に改善することができる。すな
わち、無給電素子が導波器として作用して、低仰角の方
向のアンテナ特性を改善することができる。そして、こ
の無給電素子として地上系のアンテナであるホイップア
ンテナを兼用して用いることができ、ほぼクロスダイポ
ールアンテナの構成だけにより複合アンテナを構成する
ことができる。従って、複合アンテナを小型化すること
ができる。さらに、反射板を中央部より周縁部が下に位
置するように下方へ傾斜させて形成することにより、さ
らに低仰角においてゲインを向上することができると共
に、円偏波の軸比特性を改善することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の複合アンテナは、図１４
に示すように衛星放送として円偏波が用いられ、地上放
送として直線偏波が用いられる衛星デジタル音声放送シ
ステムにおける移動体８２に搭載されるアンテナ８２ａ
に適用することのできるアンテナであり、実施の形態の
第１の構成を示す平面図を図１に、その正面図を図２に
示す。図１および図２に示す本発明の第１の実施の形態
にかかる複合アンテナ１は、略直交配置された２つのダ
イポールアンテナからなるクロスダイポールアンテナ１
０と、ホイップアンテナ２０と、反射板６とから構成さ
れている。反射板６は、略円形とされておりその直径Ｄ
は、使用周波数帯域における中心周波数の波長をλとし
た際に、約λ／２〜λとされている。クロスダイポール
アンテナ１０は、第１逆Ｕ字形ダイポールアンテナと第
２逆Ｕ字形ダイポールアンテナとが略直交配置されて構
成されている。第１逆Ｕ字形ダイポールアンテナは、そ
れぞれ逆Ｕ字形に折曲されたダイポールエレメント２ａ
とダイポールエレメント２ｂとから構成され、第２逆Ｕ
字形ダイポールアンテナは、それぞれ逆Ｕ字形に折曲さ
れたダイポールエレメント２ｃとダイポールエレメント
２ｄとから構成されている。２つの逆Ｕ字状ダイポール
アンテナを構成しているダイポールエレメント２ａ〜ダ
イポールエレメント２ｄは、金属板を加工して図２に示
すように折曲部からしだいに幅が広くなる板状に形成さ
れており、反射板６に向けて逆Ｕ字形となるよう折曲さ
れて、その先端は反射板６に向かうようになされてい
る。また、ダイポールエレメント２ａ〜ダイポールエレ
メント２ｄの長さは約λ／４とされている。すなわち、
第１逆Ｕ字形ダイポールアンテナと第２逆Ｕ字形ダイポ
ールアンテナは、半波長ダイポールアンテナとされてい
る。

【００１８】クロスダイポールアンテナ１０において、
ダイポールエレメント２ａ〜ダイポールエレメント２ｄ
の一端と、反射板６との図２に示す間隔Ｌ１は約０．２
５λ〜０．４λとされている。ただし、λは使用周波数
帯域における中心周波数の波長である。すなわち、ダイ
ポールエレメント２ａとダイポールエレメント２ｂとか
ら構成されている第１逆Ｕ字形ダイポールアンテナを励
振する同軸セミリジッドケーブル４ａの反射板６からの
長さは、約０．２５λ〜０．４λとされている。同様
に、ダイポールエレメント２ｃとダイポールエレメント
２ｄとから構成されている第２逆Ｕ字形ダイポールアン
テナを励振する同軸セミリジッドケーブル４ｄの反射板
６からの長さも、約０．２５λ〜０．４λとされてい
る。さらに、下端が反射板６へ短絡されているショート
ポール４ｂおよびショートポール４ｃの反射板６からの
長さも、約０．２５λ〜０．４λとされている。

【００１９】ダイポールエレメント２ａの一端は、同軸
セミリジッドケーブル４ａの先端における外被導体に接
続されて励振されており、ダイポールエレメント２ｂの
一端はショートポール４ｂの先端に接続されて励振され
ている。このショートポール４ｂの先端には同軸セミリ
ジッドケーブル４ａの中心導体２ｅが接続されている。
また、ダイポールエレメント２ｄの一端は、同軸セミリ
ジッドケーブル４ｄの先端における外被導体に接続され
て励振されており、ダイポールエレメント２ｃの一端は
ショートポール４ｃの先端に接続されて励振されてい
る。このショートポール４ｃの先端には同軸セミリジッ
ドケーブル４ｄの中心導体２ｆが接続されている。

【００２０】さらに、反射板６を貫通してその下に延伸
された同軸セミリジッドケーブル４ａ、４ｄは位相遅延
回路７に接続されて、同軸セミリジッドケーブル４ａに
は給電部８からの励振信号が０°位相遅延されて出力さ
れ、同軸セミリジッドケーブル４ｄには給電部８からの
励振信号が約９０°位相遅延されて出力されている。こ
れにより、給電部８からの励振信号により、第１逆Ｕ字
形ダイポールアンテナと第２逆Ｕ字形ダイポールアンテ
ナとが互いに位相が約９０°ずれるように励振されるた
め、クロスダイポールアンテナ１０の面に垂直な面、す
なわち反射板６の面に対してほぼ垂直方向に円偏波が放
射されるようになる。この場合、反射板６の方向に放射
された逆位相の円偏波成分は、反射板６により逆位相と
なるように反射されて同相とされて反射板６の面に対し
てほぼ垂直の上方向へ放射されるようになる。なお、位
相遅延回路７は衛星通信用無線機に接続される。

【００２１】また、垂直偏波で動作するホイップアンテ
ナ２０は、円偏波で動作するクロスダイポールアンテナ
１０と同一の周波数帯域あるいは隣接する周波数帯域で
動作するアンテナとされており、反射板６上の端部に固
着されている。そして、絶縁スペーサ２１により反射板
６から絶縁されてホイップエレメント２２がほぼ垂直に
設置されている。ホイップエレメント２２と、クロスダ
イポールアンテナ１０との間隔Ｌ３（図１参照）は、約
λ／４以上とされて相互に影響を与えない間隔とされて
いる。また、ホイップエレメント２２の長さＬ２は、例
えば約λ／４とされる。ただしＬ２は、約λ／４に限る
ものではない。すなわち、ホイップアンテナ２０は、図
１２（ａ）に示すλ／４ホイップアンテナに限るもので
はなく、図１２（ｂ）に示すようなλ／２ホイップアン
テナとしたり、図１２（ｃ）に示すような５λ／８ホイ
ップアンテナとしたり、図１２（ｄ）に示すような３λ
／４ホイップアンテナとしてもよい。さらに、ホイップ
アンテナ２０を図１２（ｃ）に示すようなヘリカルアン
テナとしたり、図１２（ｅ）に示すようなスリーブアン
テナとしてもよい。

【００２２】図１および図２に戻り、反射板６の裏側に
はホイップアンテナ２０に給電するセミリジッドケーブ
ル２３が延伸されている。セミリジッドケーブル２３
は、地上通信用無線機に接続される。これにより、ホイ
ップアンテナ２０は垂直偏波を送受信可能となる。次
に、以上説明した本発明の第１の実施の形態の複合アン
テナ１におけるクロスダイポールアンテナ１０の周波数
２．３２ＧＨｚにおける垂直面内指向性を図３に示し、
ホイップアンテナ２０の周波数２．３２ＧＨｚにおける
垂直面内指向性を図４に示す。図３を参照すると、クロ
スダイポールアンテナ１０は、θが−７０°〜＋７０°
の方向において十分なゲインとされていると共に、軸比
特性も良好とされている。また、図４を参照するとホイ
ップアンテナ２０は、低仰角においても十分な垂直偏波
におけるゲインが得られていることがわかる。

【００２３】以上のことから本発明の第１の実施の形態
の複合アンテナ１は、衛星系のアンテナとしてクロスダ
イポールアンテナ１０を用いて、衛星から送信された円
偏波を十分受信することができる。また、地上系のアン
テナとしてホイップアンテナ２０を用いて、衛星から送
信される信号と同一信号内容とされて地上において送信
された垂直偏波を十分受信することができる。すなわ
ち、本発明の第１の実施の形態に係る複合アンテナ１を
移動体に搭載することにより、図１４に示す衛星デジタ
ル音声放送通信システムにおける移動体８２のアンテナ
８２ａとして用いることができる。

【００２４】次に、本発明の複合アンテナの実施の形態
の第２の構成を示す平面図を図５に、その正面図を図６
に示す。この複合アンテナも、図１４に示すように衛星
放送として円偏波が用いられ、地上放送として直線偏波
が用いられる衛星デジタル音声放送システムにおける移
動体８２に搭載されるアンテナ８２ａに適用することの
できるアンテナとされている。図５および図６に示す本
発明の第２の実施の形態にかかる複合アンテナ４０は、
第１の実施の形態に係る複合アンテナ１において、クロ
スダイポールアンテナ１０を中心として、その周囲に複
数の無給電素子３ａ〜３ｇを配置するようにしたアンテ
ナである。この無給電素子３ａ〜３ｇの素子数は、例え
ば７本とされて、ホイップアンテナ２０が配置されてい
る円周上に略等間隔に配置されている。

【００２５】また、無給電素子３ａ〜３ｇは、反射板６
に対してほぼ垂直に起立されて固着されている。この無
給電素子３ａ〜３ｇとホイップアンテナ２０の長さＬ２
は約λ／４とされており、無給電素子３ａ〜３ｇの下端
に絶縁スペーサ５ａ〜５ｇがそれぞれ設けられて、反射
板６に絶縁されて設置されている。この絶縁スペーサ５
ａ〜５ｇの下端は反射板６に固着されている。また、無
給電素子３ａ〜３ｇとホイップアンテナ２０のクロスダ
イポールアンテナ１０の中心からの長さＬ３は約λ／４
以上とされている。この場合、クロスダイポールアンテ
ナ１０とホイップアンテナ２０とは相互に影響を及ぼさ
ないようになる。なお、無給電素子３ａ〜３ｇは、金属
パイプを加工して図５および図６に示すように棒状に形
成されている。この無給電素子３ａ〜３ｇは、クロスダ
イポールアンテナ１０の導波器として作用しており、ホ
イップアンテナ２０も導波器の１本として作用してい
る。すなわち、ホイップアンテナ２０は導波器を兼用し
ていることになる。第２の実施の形態に係る複合アンテ
ナ４０における無給電素子３ａ〜３ｇを除く他の構成
は、第１の実施の形態に係る複合アンテナ１と同様であ
るので、その説明は省略する。

【００２６】次に、本発明の第２の実施の形態の複合ア
ンテナ４０における無給電素子３ａ〜３ｇを含むクロス
ダイポールアンテナ１０の周波数２．３２ＧＨｚにおけ
る垂直面内指向性を図７に示し、ホイップアンテナ２０
の周波数２．３２ＧＨｚにおける垂直面内指向性を図８
に示す。図７を参照すると、低仰角においてゲインが大
幅に向上されていると共に、低仰角において軸比特性が
大幅に改善されていることが、図３に示す第１の実施の
形態に係る複合アンテナ１の垂直面内指向性との対比に
より理解することができる。また、図８を参照すると、
ホイップアンテナ２０の垂直面内指向性は、図４に示す
第１の実施の形態に係る複合アンテナ１とほぼ同様とさ
れており、導波器として兼用しても低仰角において十分
な垂直偏波のゲインが得られていることがわかる。

【００２７】以上のことから本発明の第２の実施の形態
の複合アンテナ４０は、衛星系のアンテナとしてクロス
ダイポールアンテナ１０を用いて、衛星から送信された
円偏波を十分受信することができる。また、地上系のア
ンテナとしてホイップアンテナ２０を用いて、衛星から
送信される信号と同一信号内容とされて地上において送
信された垂直偏波を十分受信することができる。すなわ
ち、本発明の第２の実施の形態に係る複合アンテナ４０
を移動体に搭載することにより、図１４に示す衛星デジ
タル音声放送通信システムにおける移動体８２のアンテ
ナ８２ａとして用いることができる。

【００２８】次に、本発明の複合アンテナの実施の形態
の第３の構成を示す平面図を図９に、その正面図を図１
０に示す。この複合アンテナも、図１４に示すように衛
星放送として円偏波が用いられ、地上放送として直線偏
波が用いられる衛星デジタル音声放送システムにおける
移動体８２に搭載されるアンテナ８２ａに適用すること
のできるアンテナとされている。図９および図１０に示
す本発明の第３の実施の形態にかかる複合アンテナ５０
は、略直交配置された２つのダイポールアンテナからな
るクロスダイポールアンテナ１０と、ホイップアンテナ
３０と、反射板６とから構成されている。反射板６は、
略円形とされておりその直径Ｄ２は、使用周波数帯域に
おける中心周波数の波長をλとした際に、約λ／２〜λ
とされている。クロスダイポールアンテナ１０の構成
は、本発明の第２の実施の形態に係る複合アンテナ４０
と同様であり、無給電素子３ａ〜３ｇを備えており、上
記説明したとおりであるので、その説明は省略する。

【００２９】また、ホイップアンテナ３０は、クロスダ
イポールアンテナ１０と同一の周波数帯域で動作するア
ンテナとされており、反射板６上の端部に固着されてい
る。そして、絶縁スペーサ３１により反射板６から絶縁
されてホイップエレメント３２がほぼ垂直に設置されて
いる。ホイップエレメント３２と、クロスダイポールア
ンテナ１０との間隔Ｌ４は、約λ／４を超えてλ以内と
されて相互の影響をより少なくした間隔とされて、無給
電素子３ａ〜３ｇより外側に配置されている。また、ホ
イップエレメント３２の長さは、例えば約λ／４とされ
る。ただしホイップエレメント３２の長さは、約λ／４
に限るものではなく、ホイップアンテナ３０を図１２
（ａ）〜（ｆ）に示すアンテナで置き換えるようにして
もよい。そして、ホイップアンテナ３０をクロスダイポ
ールアンテナ１０より、より離隔するように配置したの
で、ホイップアンテナ３０とクロスダイポールアンテナ
１０との相互影響を軽減することができる。

【００３０】本発明の第３の実施の形態の複合アンテナ
５０における無給電素子３ａ〜３ｇを含むクロスダイポ
ールアンテナ１０の垂直面内指向性は、ほぼ図７に示す
ようになり、ホイップアンテナ３０の垂直面内指向性は
ほぼ図８に示すようになる。。すなわち、低仰角におい
てゲインが大幅に向上されていると共に、低仰角におい
て軸比特性が大幅に改善されている。また、ホイップア
ンテナ３０の垂直面内指向性は、導波器として兼用して
も低仰角において十分なゲインが得られている。

【００３１】以上のことから本発明の第３の実施の形態
の複合アンテナ５０は、衛星系のアンテナとしてクロス
ダイポールアンテナ１０を用いて、衛星から送信された
円偏波を十分受信することができる。また、地上系のア
ンテナとしてホイップアンテナ３０を用いて衛星から送
信される信号と同一信号内容とされて地上において送信
された垂直偏波を十分受信することができる。すなわ
ち、本発明の第３の実施の形態に係る複合アンテナ５０
を移動体に搭載することにより、図１４に示す衛星デジ
タル音声放送通信システムにおける移動体８２のアンテ
ナ８２ａとして用いることができる。

【００３２】ところで、以上説明した本発明の第１の実
施の形態にかかる複合アンテナ１ないし第３の実施の形
態に係る複合アンテナ５０における反射板６は、平板状
に限らず図１１に示す形状としてもよい。平面図が図１
１（ａ）に示す形状とされ、正面図が図１１（ｂ）に示
す形状とされた反射板６ａは、球体を切り取った形状の
反射板６ａとされている。また、平面図が図１１（ｃ）
に示す形状とされ、正面図が図１１（ｄ）に示す形状と
された反射板６ｂは、２段階に傾斜が変化する円錐状の
反射板６ｂとされている。さらに、正面図が図１１
（ｅ）に示す形状とされた反射板６ｃは、円錐状の頂部
が平面状とされた台形形状の反射板６ｃとされている。
また、図示していないが反射板を円錐状としてもよい。
このような反射板のいずれの形状としても、低仰角にお
いてゲインを向上することができると共に円偏波の軸比
特性を改善することができる。

【００３３】また、前述したが本発明の第１の実施の形
態にかかる複合アンテナ１ないし第３の実施の形態に係
る複合アンテナ５０におけるホイップアンテナ２０（３
０）は、図１２（ａ）に示すλ／４ホイップアンテナに
限るものではなく、図１２（ｂ）に示すようなλ／２ホ
イップアンテナとしたり、図１２（ｃ）に示すような５
λ／８ホイップアンテナとしたり、図１２（ｄ）に示す
ような３λ／４ホイップアンテナとしてもよい。さら
に、ホイップアンテナ２０（３０）を図１２（ｃ）に示
すようなヘリカルアンテナとしたり、図１２（ｅ）に示
すようなスリーブアンテナとしてもよい。

【００３４】ところで、本発明の本発明の第１の実施の
形態にかかる複合アンテナ１ないし第３の実施の形態に
係る複合アンテナ５０におけるクロスダイポールアンテ
ナ１０においては、同軸セミリジッドケーブルによりダ
イポールエレメントを励振しているため、不平衡回路
（同軸セミリジッドケーブル）を平衡回路（ダイポール
エレメント）に変換する平衡−不平衡回路が備えられて
いる。この平衡−不平衡回路のいくつかの回路を図１３
（ａ）〜（ｄ）に示す。ただし、これらの平衡−不平衡
回路は、従来より用いられている回路である。図１３
（ａ）に示す平衡−不平衡回路は、本発明の第１の実施
の形態にかかる複合アンテナ１ないし第３の実施の形態
に係る複合アンテナ５０におけるクロスダイポールアン
テナ１０において採用されている平衡−不平衡回路であ
る。すなわち、同軸セミリジッドケーブル４ａ，４ｄは
同軸ケーブルｃ１に相当し、ショートポール４ｂ，４ｃ
は短絡線ｓ１に相当し、ダイポールエレメント２ａ，２
ｃはダイポールエレメントｅ１に相当し、ダイポールエ
レメント２ｂ，２ｄはダイポールエレメントｅ２に相当
している。この平衡−不平衡回路は従来より用いられて
いる回路であるので、その動作の説明は省略する。

【００３５】本発明に係るクロスダイポールアンテナ１
０では、図１３（ａ）に示す平衡−不平衡回路に限らず
図１３（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示す平衡−不平衡回路を採
用するようにしてもよい。以下、図１３（ｂ）（ｃ）
（ｄ）に示す平衡−不平衡回路を簡単に説明する。図１
３（ｂ）に示す平衡−不平衡回路は、ダイポールエレメ
ントｅ１１，ｅ１２がＬ字状に折曲され、折曲された端
部間が接続されてアースに短絡されている。端部間を接
続した位置から長さｔの位置に同軸ケーブルｃ１１の外
被導体が一方のダイポールエレメントｅ１２に接続さ
れ、その中心導体ｃ１２が他方のダイポールエレメント
ｅ１１に接続されている。長さｔを調節することにより
平衡となるよう調整を行うことができる。

【００３６】図１３（ｃ）に示す平衡−不平衡回路は、
ダイポールエレメントｅ２１，ｅ２２のそれぞれが、ア
ースに短絡されている約λ／４の長さの短絡線ｃ２２，
ｃ２３の先端に接続されている。さらに、ダイポールエ
レメントｅ２１，ｅ２２を励振するための同軸ケーブル
ｃ２１の外被導体が一方の短絡線ｃ２２の先端に接続さ
れ、その中心導体ｃ２４が他方の短絡線ｃ２３の先端に
接続されている。図１３（ｄ）に示す平衡−不平衡回路
は、ダイポールエレメントｅ３１，ｅ３２を励振するた
めの同軸ケーブルｃ３１の先端から約λ／４の位置の外
被導体に、長さλ／４のシュペルトップｂ１の下端が接
続されている。そして、ダイポールエレメントｅ３１が
同軸ケーブルｃ３１の外被導体の先端に接続され、ダイ
ポールエレメントｅ３２が同軸ケーブルｃ３１の中心導
体の先端に接続されている。なお、シュペルトップｂ１
の先端は解放されている。

【００３７】なお、上記の説明では本発明にかかるクロ
スダイポールアンテナ１０のダイポールエレメント２ａ
〜ダイポールエレメント２ｄは板状に形成されていると
したが、これに替えて棒状やパイプ状の線状素子として
もよい。また、同軸セミリジッドケーブル４ａ，４ｄお
よびショートポール４ｂ，４ｃと、ダイポールエレメン
ト２ａ〜ダイポールエレメント２ｄとの接続は、ハンダ
付けや溶接により行うことができる。さらに、ダイポー
ルエレメント２ａ〜ダイポールエレメント２ｄは逆Ｕ字
形としたが、これに替えて逆Ｖ字形のエレメントとして
もよい。さらにまた、本発明に係るクロスダイポールア
ンテナ１０は金属製とされていたが、これに替えて樹脂
表面にメッキ等により金属膜を形成したもので形成する
ようにしてもよい。

【００３８】さらにまた、本発明に係る絶縁スペーサ５
ａ〜５ｇおよび絶縁スペーサ２１（３１）は、無給電素
子３ａ〜３ｇおよびホイップエレメント２２（３２）を
絶縁して反射板６に取り付けられる高さが最小限必要と
されていると共に、無給電素子３ａ〜３ｇおよびホイッ
プエレメント２２（３２）が導波器として作用する任意
の高さとすることができる。

【００３９】以上説明した本発明にかかる複合アンテナ
において、クロスダイポールアンテナ１０により受信さ
れた円偏波を復号した信号と、ホイップアンテナ２０
（３０）により受信された直線偏波を復号した信号とは
同一信号内容とされていると共に、同期されている。そ
して、本発明にかかる複合アンテナによる受信信号が導
かれている衛星通信用無線機と地上通信用無線機では、
それぞれにおいて受信される受信信号の受信電力やＳＮ
比等を検出して、より良好に受信できる受信信号を選択
するようにしている。これにより、都市部等において衛
星からの送信信号が届かない地域においては、衛星から
の送信信号に替えて直線偏波の地上からの送信信号を受
信することにより、良好な受信を行うことができるよう
になる。

【００４０】

【発明の効果】上記説明したように本発明の複合アンテ
ナは、クロスダイポールアンテナを構成する反射板上
に、直線偏波を送受信可能なホイップアンテナを設ける
ようにしたので、１つの複合アンテナを設置することに
より円偏波と直線偏波とを受信することができる。した
がって、デジタル音声放送を移動受信端末において受信
する際にも、衛星系のアンテナと地上系とのアンテナと
の２本のアンテナを設置することなく、１つの複合アン
テナを設置すればよいことになる。また、クロスダイポ
ールアンテナの周囲に複数の無給電素子を配置すること
により、低仰角におけるゲインを向上することができる
と共に、円偏波の軸比特性を大幅に改善することができ
る。すなわち、無給電素子が導波器として作用して、低
仰角の方向のアンテナ特性を改善することができる。そ
して、この無給電素子として地上系のアンテナであるホ
イップアンテナを兼用して用いることができ、ほぼクロ
スダイポールアンテナの構成だけにより複合アンテナを
構成することができる。従って、複合アンテナを小型化
することができる。さらに、反射板を中央部より周縁部
が下に位置するように下方へ傾斜させて形成することに
より、さらに低仰角においてゲインを向上することがで
きると共に、円偏波の軸比特性を改善することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の複合アンテナの第１の実施の形態の構
成を示す平面図である。

【図２】本発明の複合アンテナの第１の実施の形態の構
成を示す正面図である。

【図３】本発明の複合アンテナの第１の実施の形態にお
けるクロスダイポールアンテナの垂直面内の指向特性を
示す図である。

【図４】本発明の複合アンテナの第１の実施の形態にお
けるホイップアンテナの垂直面内の指向特性を示す図で
ある。

【図５】本発明の複合アンテナの第２の実施の形態の構
成を示す平面図である。

【図６】本発明の複合アンテナの第２の実施の形態の構
成を示す正面図である。

【図７】本発明の複合アンテナの第２の実施の形態にお
けるクロスダイポールアンテナの垂直面内の指向特性を
示す図である。

【図８】本発明の複合アンテナの第２の実施の形態にお
けるホイップアンテナの垂直面内の指向特性を示す図で
ある。

【図９】本発明の複合アンテナの第３の実施の形態の構
成を示す平面図である。

【図１０】本発明の複合アンテナの第３の実施の形態の
構成を示す正面図である。

【図１１】本発明の複合アンテナの実施の形態に係る反
射板の構成例を示す図である。

【図１２】本発明の複合アンテナの実施の形態に係るホ
イップアンテナの構成例を示す図である。

【図１３】本発明の複合アンテナの実施の形態に採用す
ることのできる平衡−不平衡回路の例を示す図である。

【図１４】衛星デジタル音声放送システムの概略構成を
示す図である。

【図１５】従来のクロスダイポールアンテナの概略構成
を示す図である。

【図１６】従来の他のクロスダイポールアンテナの概略
構成を示す図である。

【符号の説明】

１ 複合アンテナ、２ａ ダイポールエレメント、２ｂ
ダイポールエレメント、２ｃ ダイポールエレメン
ト、２ｄ ダイポールエレメント、２ｅ 中心導体、２
ｆ 中心導体、３ａ〜３ｇ 無給電素子、４ｂ ショー
トポール、４ｃ ショートポール、４ａ 同軸セミリジ
ッドケーブル、４ｄ 同軸セミリジッドケーブル、５ａ
〜５ｇ 絶縁スペーサ、６ 反射板、６ａ 反射板、６
ｂ 反射板、６ｃ 反射板、７ 位相遅延回路、８ 給
電部、１０ クロスダイポールアンテナ、２０ ホイッ
プアンテナ、２１ 絶縁スペーサ、２２ ホイップエレ
メント、２３ セミリジッドケーブル、３０ ホイップ
アンテナ、３１ 絶縁スペーサ、３２ ホイップエレメ
ント、４０ 複合アンテナ、５０ 複合アンテナ、７０
放送衛星、７１ 地上局、８１ 地上放送局、８２ 移
動体、８２ａ アンテナ、１００ クロスダイポールア
ンテナ、１０２ａ ダイポールエレメント、１０２ｃ
ダイポールエレメント、１０６ 反射板、２００ クロ
スダイポールアンテナ、２０２ａ ダイポールエレメン
ト、２０６ 反射板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｑ 19/28 Ｈ０１Ｑ 19/28 21/24 21/24 (56)参考文献 特開 平12−124733（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−299925（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−133805（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−98019（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−90113（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−94940（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−126150（ＪＰ，Ａ) 特開2002−271134（ＪＰ，Ａ) 米国特許3742510（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01Q 21/24 - 21/30 H01Q 9/16 - 9/44 H01Q 19/28

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円偏波を受信可能なクロスダイポールア
   ンテナと、該円偏波と同一あるいは隣接周波数帯域の直
   線偏波を受信可能なホイップアンテナとが反射板上に設
   けられている複合アンテナであって、 前記クロスダイポールアンテナは、前記反射板上に所定
   間隔を持って配置された第１のダイポールアンテナと、
   前記反射板上に所定間隔を持って上記第１のダイポール
   アンテナに略直交するように配置された第２のダイポー
   ルアンテナとからなり、 前記ホイップアンテナは、使用周波数帯域の中心周波数
   における波長の約１／４波長以上前記クロスダイポール
   アンテナから離隔されて、前記反射板上に固着されてお
   り、 前記クロスダイポールアンテナは、衛星から送信された
   円偏波の放送信号を受信可能とされ、前記ホイップアン
   テナは、地上から送信された前記放送信号と同一内容の
   直線偏波の放送信号を受信可能とされていることを特徴
   とする複合アンテナ。
2. 【請求項２】 円偏波を受信可能なクロスダイポールア
   ンテナと、該円偏波と同一あるいは隣接周波数帯域の直
   線偏波を受信可能なホイップアンテナとが反射板上に設
   けられている複合アンテナであって、 前記クロスダイポールアンテナは、前記反射板上に所定
   間隔を持って配置された第１のダイポールアンテナと、
   前記反射板上に所定間隔を持って上記第１のダイポール
   アンテナに略直交するように配置された第２のダイポー
   ルアンテナと、前記第１のダイポールアンテナと前記第
   ２のダイポールアンテナとを中心として、その周囲に配
   置されると共に、前記反射板から起立して配置された複
   数の無給電素子とからなり、 前記ホイップアンテナは、使用周波数帯域の中心周波数
   における波長の約１／４波長以上前記クロスダイポール
   アンテナから離隔されて、前記反射板上に固着されてお
   り、 前記ホイップアンテナが、前記無給電素子と兼用されて
   いることを特徴とする複合アンテナ。
3. 【請求項３】 前記第１のダイポールアンテナと前記第
   ２のダイポールアンテナとが、前記反射板へ向かって折
   曲されて構成されていることを特徴とする請求項１ある
   いは２記載の複合アンテナ。
4. 【請求項４】 前記無給電素子が、絶縁体スペーサを介
   して前記反射板上に固着されていることを特徴とする請
   求項１あるいは２記載の複合アンテナ。
5. 【請求項５】 前記反射板の中央部が周縁部より突出す
   るように反射面が傾斜されて形成されていることを特徴
   とする請求項１あるいは２記載の複合アンテナ。
6. 【請求項６】 前記クロスダイポールアンテナは、衛星
   から送信された円偏波の放送信号を受信可能とされ、前
   記ホイップアンテナは、地上から送信された前記放送信
   号と同一内容の直線偏波の放送信号を受信可能とされて
   いることを特徴とする請求項２記載の複合アンテナ。
7. 【請求項７】 前記複数の無給電素子が、前記クロスダ
   イポールアンテナを略中心とする円周上に配置されてお
   り、前記ホイップアンテナが前記円周上より外側に配置
   されていることを特徴とする請求項２記載の複合アンテ
   ナ。