JP3563763B2 - 無指向性アンテナ、無指向性ｖｈｆアンテナ、無指向性ｕｈｆアンテナおよび無指向性ｖｈｆ／ｕｈｆアンテナ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はＶＨＦ帯およびＵＨＦ帯のテレビジョン放送等を受信する無指向性のアンテナに関するものであり、特に船舶等に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、船舶に用いられているＶＨＦおよびＵＨＦ帯のテレビジョン放送等を受信する無指向性のアンテナとしては、図１２に示すアンテナが知られている。
この図において、１０１はＵＨＦ帯（１３ｃＨ〜６２ｃＨ）受信用のクロスダイポールアンテナからなるＵＨＦアンテナであり、１０２はＶＨＦハイバンド（４ｃＨ〜１２ｃＨ）受信用のクロスダイポールアンテナからなるＶＨＦハイバンドアンテナであり、１０３はＦＭ帯とＶＨＦローバンド（１ｃＨ〜３ｃＨ）受信用のトップローディング方式のクロスダイポールアンテナからなるＦＭ／ＶＨＦローバンドアンテナである。
【０００３】
さらに、１０４は位相器でありクロスダイポールのＵＨＦアンテナ１０１の一方のダイポールアンテナに対し、他方のダイポールアンテナに９０゜の給電位相差を与えている。１０５も位相器であり、クロスダイポールのＶＨＦハイバンドアンテナ１０２の一方のダイポールアンテナに対し、他方のダイポールアンテナに９０゜の給電位相差を与えている。１０６も位相器であり、クロスダイポールのＦＭ／ＶＨＦローバンドアンテナ１０３の一方のダイポールアンテナに対し、他方のダイポールアンテナに９０゜の給電位相差を与えている。
このように、ＵＨＦアンテナ１０１、ＶＨＦハイバンドアンテナ１０２およびＦＭ／ＶＨＦローバンドアンテナ１０３を構成している一方のダイポールアンテナと他方のダイポールアンテナとの給電位相が９０゜とされているため、これらのアンテナは、いわゆるターンスタイルアンテナとして動作している。
【０００４】
また、１０７は混合器であり、ＵＨＦアンテナ１０１、ＶＨＦハイバンドアンテナ１０２およびＦＭ／ＶＨＦローバンドアンテナ１０３よりの受信信号を混合して出力しており、１０８は混合信号を増幅するブースタであり、１０９はブースタ１０８を使用しない場合のスルーラインである。
【０００５】
ＵＨＦアンテナ１０１、ＶＨＦハイバンドアンテナ１０２およびＦＭ／ＶＨＦローバンドアンテナ１０３は前記したようにターンスタイルアンテナとされているため、その水平面内の指向性は無指向性である。そして、これらの３本のアンテナがスタックされて一体型のアンテナとされているため、移動体に設置するマルチバンドアンテナとして好適な無指向性アンテナとされる。すなわち、このようにして一体化した無指向性アンテナを船舶に設置すると、ＦＭ，ＶＨＦおよびＵＨＦテレビジョン用のアンテナとして好適なものとなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする問題点】
しかしながら、従来のマルチバンドの無指向性アンテナにおいては、ケーブル長を変えることにより移相量を変えるようにした位相器としていたため、製造時に個々のダイポールアンテナにケーブルを接続し、ケーブル長を調整することによりクロスダイポール間の位相差調整を行わなければならず、製造が煩雑になるという問題があった。
また、３つのバンドの各々のアンテナからの受信信号を混合器により混合していることからケーブル本数が多くなり、一体化したアンテナを覆うカバー内にケーブルを収納する作業が大変であると共に、カバーが大型となるため大型のアンテナとなってしまっていた。
さらに、ケーブル長により位相差を調整していたため、個々のアンテナの帯域幅が狭くなるという問題もあった。
【０００７】
そこで、本発明は位相器が不必要な無指向性アンテナ、特にＶＨＦ帯あるいはＵＨＦ帯で動作するテレビジョン用の無指向性、かつ、小型の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、位相器が不必要であると共に、小型化されたＶＨＦ帯およびＵＨＦ帯で動作する無指向性のＶＨＦ／ＵＨＦアンテナを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の無指向性アンテナは、折り返しダイポールからなるアンテナ素子が、その先端部が前記アンテナ素子の給電点に対向するよう屈曲されていると共に、動作周波数帯域のハイバンドにおいて高インピーダンスとなるインピーダンス素子が折り返し部の中央部に接続されることにより、２周波において動作するアンテナ素子とされ、さらに、前記給電点と前記アンテナ素子の先端部との間であって、前記給電点と対向する前記アンテナ素子先端部近傍に、前記給電点と対向するよう無給電素子を配置するようにしたものであり、具体的には、前記屈曲されたアンテナ素子の形状が、円形、楕円形、菱形、多角形のいずれかの形状としたものであると共に、ＶＨＦ帯テレビジョン放送信号を受信できる帯域で動作する寸法としたものである。
【０００９】
さらに、本発明の無指向性アンテナは、略１／２波長のＶ型ダイポールからなるアンテナ素子の先端部を、水平面内において内側に折り曲げるようにしたものであり、具体的には、前記アンテナ素子を構成する導体が絶縁基板上に形成されているものであると共に、ＵＨＦ帯テレビジョン放送信号を受信できる帯域で動作する寸法としたものである。
【００１０】
また、本発明の無指向性ＶＨＦ／ＵＨＦアンテナは、前記ＶＨＦ帯の無指向性アンテナから垂直面内において所定間隔離して、前記ＵＨＦ帯の無指向性アンテナを配置すると共に、前記無指向性ＶＨＦアンテナの給電点と、前記無指向性ＵＨＦアンテナの給電点とを直交するよう配置したものである。
【００１１】
【作用】
本発明によれば、２周波で動作する折り返しダイポールからなるアンテナ素子の先端部を給電点に対向するよう屈曲すると共に、さらに無給電素子を配するようにしたため広帯域の無指向性のアンテナとすることができる。この無指向性アンテナをＶＨＦ帯のローバンドとハイバンドのテレビジョン放送受信用のアンテナとすると、小型のＶＨＦアンテナとすることができる。
また、本発明はＶ型ダイポールアンテナの先端部を内側に折り曲げるようにして構成したため、小型で広帯域の無指向性アンテナとすることができ、無指向性のＵＨＦ帯のテレビジョン放送のアンテナとして好適なアンテナとすることができる。
【００１２】
更に、前記ＶＨＦ帯で動作する無指向性ＶＨＦアンテナと、前記ＵＨＦ帯で動作する無指向性ＵＨＦアンテナとスタックして一体化することにより、小型の無指向性ＶＨＦ／ＵＨＦアンテナとすることができると共に、位相器が不必要なためケーブル数を少なくすることができると共に、ケーブル長を調整する必要がないので製造を容易に行うことができる。
【００１３】
【実施例】
図１に本発明の無指向性のＶＨＦアンテナと、本発明の無指向性のＵＨＦアンテナとを組み合わせた本発明のＶＨＦ／ＵＨＦアンテナの全体図を示す。
この図において、１は無指向性のＶＨＦアンテナ２と無指向性のＵＨＦアンテナ３とを組み合わせたＶＨＦ帯（１ｃＨ〜１２ｃＨ）およびＵＨＦ帯（１３ｃＨ〜６２ｃＨ）のテレビジョン放送を受信できるアンテナであり、２は９０〜２２２ＭＨｚのＶＨＦ帯のテレビジョン放送を受信する無指向性のアンテナであり、３は４７０〜７７０ＭＨｚのＵＨＦ帯のテレビジョン放送を受信する無指向性のアンテナである。
【００１４】
４はＶＨＦアンテナ２を構成するＶＨＦアンテナ素子であり、後述するように折り返しダイポールを円形状に折曲して構成されている。このＶＨＦアンテナ素子４は固定板１３と固定板１４とにその両側が固着され、さらに、固定板１３，１４はアーム１０により支持されている。そして、固定板１３上に固着されているＶＨＦアンテナ素子４の端部がＶＨＦ給電点６とされ、さらにＶＨＦアンテナ素子４の折り返された直線状の素子の中央部にはインピーダンス素子であるコイル８が接続されて固定板１３上に固着されている。
【００１５】
さらに、前記給電点６に対向するよう折曲され固定板１４に固着されているＶＨＦアンテナ素子４の先端部の近傍には、無給電素子９が配されており、この無給電素子９はブラケットによりアーム１０に固着されている。なお、無給電素子９の先端は小型化を達成するために、ＶＨＦアンテナ素子４に沿って折り曲げられている。
【００１６】
また、５はＵＨＦアンテナ素子であり、絶縁性の基板１２上に導体を貼着あるいは蒸着等により導電薄膜を形成することにより作製されている。ＵＨＦアンテナ素子５はＶ型ダイポールにより構成されており、その先端は内側に折り曲げられて小型化されている。このＵＨＦアンテナ素子５が形成された基板１２は、前記ＶＨＦアンテナ２と所定間隔離隔して配置されるよう、垂直のアーム１１によりアーム１０に支持されている。さらに、ＵＨＦアンテナ素子５端部のＵＨＦ給電点７は、前記ＶＨＦ給電点６と直交するように配置されている。
【００１７】
次に、本発明に係るＶＨＦアンテナ２およびＵＨＦアンテナ３を詳細に説明する。
本発明のＶＨＦアンテナ２を図２ないし図７を参照しながら説明する。図２（ａ）には折曲する前の折り返しダイポールからなるＶＨＦアンテナ素子４を示しており、その長さは約１３００ｍｍとされている。折り返された直線状のＶＨＦアンテナ素子４の中央部にはコイル８が端部１６間に接続されている。このコイル８は、ＶＨＦ帯のローバンドにおいてはインピーダンスが低く折り返し部の端部１６間を等価的に接続するようにし、ＶＨＦ帯のハイバンドにおいてはインピーダンスが高くなり、等価的に折り返し部の端部１６間の整合をとっているものである。これにより、ＶＨＦアンテナ素子４はＶＨＦ帯のローバンドとハイバンドの２周波において動作することができるようになる。
このコイル８は、例えば直径８ｍｍで６〜８ターンされたコイルとされている。
【００１８】
図２（ａ）に示す折り返しダイポールからなるＶＨＦアンテナ素子４を円形状に折曲した上面図を同図（ｂ）に示し、その側面図を同図（ｃ）に示す。このように折り返しダイポールを折曲すると、円形状のＶＨＦアンテナ素子４から電波が空間にむけて放射されるため、水平面内の放射特性が円形に近くなり、水平面内指向特性が無指向性となる。しかしながら、ＶＨＦ帯のテレビジョン放送の帯域は９０〜２２２ＭＨｚと広く、しかもローバンドとハイバンドとに分割されており、その波長とＶＨＦアンテナ素子４の長さとの関係等により、ＶＨＦ帯全体域にわたって良好な無指向特性とすることは困難である。
【００１９】
そこで、本発明者はＶＨＦアンテナ素子４に無給電素子９を配することにより、ＶＨＦ帯のローバンドおよびハイバンドにおいて良好な無指向特性を実現できることの知見を、実験により得ることができた。本発明のＶＨＦアンテナ２はこの知見に基づいてなされたものである。
すなわち、ＶＨＦ帯のローバンドのアンテナとする場合は、図３に示すように直径約４６０ｍｍの円形状に折曲されたＶＨＦアンテナ素子４の中央部に、長さ約８５０ｍｍの無給電素子Ａを図示するよう配すると、ＶＨＦ帯のローバンドにおいて水平面内指向特性を円形に近付けることができる。この様子を図４（ｂ）に示すが、無給電素子Ａを設けない場合の実線で示す水平面内指向特性が、無給電素子Ａを設けるようにすると破線で示す水平面内指向特性に改善されるのである。
【００２０】
また、前記ＶＨＦアンテナ素子４の給電点６と対向する側から約７０ｍｍ内側に約４００ｍｍの長さの無給電素子Ｂを設けると、ＶＨＦ帯のハイバンドにおいて水平面内指向性を円形に近付けることができるという改善効果がある。この様子を図４（ａ）に示すが、無給電素子Ｂを設けない場合の実線で示す水平面内指向特性が、無給電素子Ｂを設けるようにすると破線で示す水平面内指向特性に改善されるのである。
なお、無給電素子Ｂの長さ約４００ｍｍはＶＨＦ帯のハイバンドの波長の約１／４波長の長さであり、無給電素子Ａの長さ約８５０ｍｍはＶＨＦ帯のローバンドの約１／４波長より若干長い長さであるが、これらの長さはシビアとする必要はない。
【００２１】
さらに、長さ約４００ｍｍの無給電素子Ｂを図３に図示する無給電素子Ａの位置に配置すると、ＶＨＦ帯のハイバンドに置ける水平面内指向特性を改善することができるが、帯域内の１ポイントの水平面内指向特性は悪化する。してみると、ＶＨＦ帯のローバンドおよびハイバンドのオールバンドにおいて水平面内指向特性を改善するには、無給電素子Ｂを図３に示す位置に配設することが必要となる。
なお、無給電素子Ｂを給電点６側あるいは両側に配置すると、かえって指向特性を乱すようになる。
【００２２】
このようにして構成したＶＨＦアンテナ２の最終構造を図５に示す。この図において、無給電素子９の先端がＶＨＦアンテナ４内に収まるよう折り曲げられているが、これはＶＨＦアンテナ２の全体構造を小型化するためである。この無給電素子９の長さは略４００ｍｍとＶＨＦ帯のハイバンドの波長の約１／４波長とされており、給電点６と対向する側から約７０ｍｍ以内の間隔で配置されている。なお、ＶＨＦアンテナ素子４の直径は約４６０ｍｍとされている。
ＶＨＦアンテナ２は以上説明したように構成されているが、ＶＨＦアンテナ素子４の形状は円形と限らず、楕円形、菱形あるいは多角形でも良く、またＶＨＦアンテナ２のアンテナ導体をリード線で構成してもよいが、絶縁基板上にアンテナ導体を貼着あるいは蒸着等により形成することにより、ＶＨＦアンテナ２を作製するようにしても良い。
【００２３】
ここで、前記図５に示すＶＨＦアンテナの利得特性および水平面内指向特性を図６ないし図７に示す。
図６は利得特性であり、９０〜１０８ＭＨｚのローバンドにおいて約−８〜−１０ｄＢとされ、１７０〜２２２ＭＨｚのハイバンドにおいて約−３〜−４ｄＢとされ、ＶＨＦ帯のオールバンドにおいて良好な特性とされている。
図７（ａ）は９０〜１０８ＭＨｚのローバンドにおける水平面内指向特性の一例であり、同図（ｂ）は１７０〜２２２ＭＨｚのハイバンドにおける水平面内指向特性の一例であり、ＶＨＦ帯のオールバンドにおいて良好な特性とされている。
なお、図５に示すＶＨＦアンテナ２の寸法を変えることにより他の周波数においても動作させることができる。
【００２４】
次に、本発明のＵＨＦアンテナ３の構造を図８に示す。
ＵＨＦアンテナ３は図示するようにＶ型ダイポールを基本としており、その先端部が内側に折り曲げられた構造とされている。その寸法の一例を示すと、ＵＨＦアンテナ素子５を構成するＶ型ダイポールの給電点７から折り曲げられるまでの長さは約１４７ｍｍとされ、その先の折り曲げ部の長さは約４５ｍｍとされている。また、Ｖ型ダイポールを伸ばしていって互いにクロスする点から約２０ｍｍ前においてＶ型ダイポールを切り取るようにしてＵＨＦアンテナ素子５は形成されている。更に、ＵＨＦアンテナ３のなす角度は約９０°とされている。
【００２５】
このＵＨＦアンテナ素子５は絶縁性の基板１２上に導体を貼着あるいは蒸着等により導電性の薄膜を形成することにより作製されている。
なお、ＵＨＦアンテナ素子５の先端部が折り曲げられているのは、小型化するためでもあるが、Ｖ型ダイポールの先端部を折り曲げることにより水平面内指向特性が改善されるためである。
【００２６】
このＵＨＦアンテナ３の利得特性および水平面内指向特性を図９および図１０に示す。
図９に示すＵＨＦアンテナ３の利得特性において、４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚのＵＨＦ帯において−４．５〜−２．０ｄＢの良好な特性とされている。
図１０（ａ）は４７０ＭＨｚ〜５９０ＭＨｚのＵＨＦ帯のローバンドにおける水平面内指向特性の一例であり、同図（ｂ）は６５０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚのＵＨＦ帯のハイバンドにおける水平面内指向特性の一例であり、ＵＨＦ帯のオールバンドにおいて良好な特性とされている。
なお、図８に示すＵＨＦアンテナ３の寸法を変えることにより、他の周波数においても動作させることができる。
【００２７】
以上説明した本発明のＶＨＦアンテナ２と、本発明のＵＨＦアンテナ３とを組み合わせるとＶＨＦ帯およびＵＨＦ帯のテレビジョン放送受信用アンテナとすることができるが、組み合わせる場合にはお互いのアンテナが干渉しないように組み合わせなければならない。
そこで、本発明のＶＨＦアンテナ２と、本発明のＵＨＦアンテナ３とを組み合わせた態様を図１１を用いて説明する。
【００２８】
図１１（ａ）は本発明のＶＨＦ／ＵＨＦアンテナ１の上面図であり、ＶＨＦアンテナ２の中心部にその中心部が重なるようにＵＨＦアンテナ３が配置されている。同図（ｂ）はＶＨＦ／ＵＨＦアンテナ１の側面図であり、ＶＨＦアンテナ２とＵＨＦアンテナ３とは約２２５ｍｍ離隔して配置されている。
しかしながら、ＶＨＦアンテナ２とＵＨＦアンテナ３とを約２２５ｍｍ離隔して配置するだけでは互いにアンテナ同士が干渉し合い、水平面内指向特性が単独の場合に比較して悪化するようになる。そこで、本発明は図１１（ａ）に示すように、ＶＨＦアンテナ２のＶＨＦ給電点６とＵＨＦアンテナ３のＵＨＦ給電点７とを直交させて配置することにより、良好な水平面内指向特性が得られるようにしているのである。
【００２９】
このようにして構成した本発明のＶＨＦ／ＵＨＦアンテナ１の全体図は、前記図１に示した通りである。
本発明のＶＨＦ／ＵＨＦアンテナ１の利得特性および水平面内指向特性は、前記したＶＨＦアンテナ２とＵＨＦアンテナ３の単独の利得特性および水平面内指向特性とほぼ同じ良好な特性とされている。
なお、図１に示すＶＨＦ／ＵＨＦアンテナ１は小型化されているため、その全体をカバーで覆うようにして防水アンテナとすることができ、船舶には好適なＶＨＦ／ＵＨＦアンテナとすることができる。
なお、各アンテナの寸法を変えることにより、他のマルチバンドで動作するアンテナとすることもできる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は以上のように２周波で動作する折り返しダイポールのアンテナエレメントの先端部を給電点に対向するよう屈曲すると共に、さらに無給電素子を配するようにしたため、広帯域において無指向性のアンテナとすることができる。この無指向性アンテナはＶＨＦ帯のローバンドとハイバンドのテレビジョン放送のアンテナとして動作させることができ、小型のＶＨＦアンテナとすることができる。
【００３１】
また、Ｖ型ダイポールアンテナの先端部を内側に折り曲げるようにしたため小型で広帯域の無指向性アンテナとすることができ、ＵＨＦ帯のテレビジョン放送のアンテナとして好適なアンテナとすることができる。
【００３２】
さらに、前記ＶＨＦ帯で動作する無指向性のＶＨＦアンテナと、前記ＵＨＦ帯で動作する無指向性のＵＨＦアンテナとをスタックして一体化することにより、無指向性の小型のＶＨＦ／ＵＨＦアンテナとすることができると共に、ケーブルで構成する位相器が不必要なことからケーブル本数が少なく、さらに、ケーブル長を調整する必要がないのでアンテナの製造を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＶＨＦ／ＵＨＦアンテナの全体図である。
【図２】本発明のＶＨＦアンテナを説明するための図である。
【図３】本発明のＶＨＦアンテナの無給電素子を説明するための図である。
【図４】本発明のＶＨＦアンテナの無給電素子により水平面内指向特性が改善される様子を示す図である。
【図５】本発明のＶＨＦアンテナの構造を示す図である。
【図６】本発明のＶＨＦアンテナの周波数特性を示す図である。
【図７】本発明のＶＨＦアンテナの水平面内指向特性を示す図である。
【図８】本発明のＵＨＦアンテナの構造を示す図である。
【図９】本発明のＵＨＦアンテナの周波数特性を示す図である。
【図１０】本発明のＵＨＦアンテナの水平面内指向特性を示す図である。
【図１１】本発明のＶＨＦ／ＵＨＦアンテナの上面図および側面図である。
【図１２】従来のＦＭ／ＶＨＦ／ＵＨＦアンテナを示す図である。
【符号の説明】
１ ＶＨＦ／ＵＨＦアンテナ
２ ＶＨＦアンテナ
３ ＵＨＦアンテナ
４ ＶＨＦアンテナ素子
５ ＵＨＦアンテナ素子
６ ＶＨＦ給電点
７ ＵＨＦ給電点
８ コイル
９ 無給電素子
１０，１２ アーム
１２ 基板
１３，１４ 固定板
１５ ブラケット
１６ 端部

Claims (7)

1. 折り返しダイポールからなるアンテナ素子が、その先端部が前記アンテナ素子の給電点に対向するよう屈曲されていると共に、動作周波数帯域のハイバンドにおいて高インピーダンスとなるインピーダンス素子が折り返し部の中央部に接続されることにより、２周波において動作するアンテナ素子とされ、さらに、前記給電点と前記アンテナ素子の先端部との間であって、前記給電点と対向する前記アンテナ素子先端部近傍に、前記給電点と対向するよう無給電素子を配置することを特徴とする無指向性アンテナ。
2. 前記屈曲されたアンテナ素子の形状が、円形、楕円形、菱形、多角形のいずれかの形状とされていることを特徴とする請求項１記載の無指向性アンテナ。
3. 請求項１あるいは２記載の無指向性アンテナが、ＶＨＦ帯テレビジョン放送信号を受信できる帯域で動作する寸法とされていることを特徴とする無指向性ＶＨＦアンテナ。
4. 略１／２波長のＶ型ダイポールからなるアンテナ素子の先端部を、水平面内において内側に折り曲げるようにしたことを特徴とする無指向性アンテナ。
5. 前記アンテナ素子を構成する導体が、絶縁基板上に形成されていることを特徴とする請求項４記載の無指向性アンテナ。
6. 請求項４あるいは５記載の無指向性アンテナが、ＵＨＦ帯テレビジョン放送信号を受信できる帯域で動作する寸法とされていることを特徴とする無指向性ＵＨＦアンテナ。
7. 請求項３記載の無指向性ＶＨＦアンテナから垂直面内において所定間隔離して、請求項６記載の無指向性ＵＨＦアンテナを配置すると共に、前記無指向性ＶＨＦアンテナの給電点と、前記無指向性ＵＨＦアンテナの給電点とが直交するよう配置したことを特徴とする無指向性ＶＨＦ／ＵＨＦアンテナ。

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