JP4166709B2

JP4166709B2 - 複合八木形アンテナ

Info

Publication number: JP4166709B2
Application number: JP2004013910A
Authority: JP
Inventors: 義之板坂
Original assignee: Ｄｘアンテナ株式会社
Priority date: 2004-01-22
Filing date: 2004-01-22
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2024-01-22
Also published as: JP2005210348A

Description

本発明は、３つの異なる周波数帯、例えばＵＨＦ帯、ＶＨＦ帯高域及びＶＨＦ帯低域の電波を送信及び受信可能な複合八木形アンテナに関する。

従来、複合八木形アンテナとしては、例えば特許文献１に開示されているものがある。この特許文献１に開示されている複合八木形アンテナは、ＶＨＦ帯の高域及び低域の電波を受信するためのものである。このアンテナでは、アームの長さ方向に沿ってＶＨＦ帯高域用の複数の導波器が、アームの一端側から他端側に、所定の間隔をおいて取り付けられている。これら導波器のうち最もアームの他端側にあるものから、更に他端側に寄った位置にＶＨＦ帯高域及び低域共用の放射器が設けられている。この放射器からアームの一端側に予め定めた距離だけよった位置に、アームに垂直に補助アームが設けられ、このアームの先端に、ＶＨＦ帯低域用の導波器が設けられている。

特公昭５７−５３６８２号公報

上記の複合八木形アンテナは、ＶＨＦ帯高域及び低域の電波を受信するものであるが、上述したように１台のアンテナでＶＨＦ帯高域及び低域の他に、ＵＨＦ帯の電波も受信できるように要望されることがある。この場合に上記の技術を適用しようとすると、例えばアームにＵＨＦ帯用の導波器を設け、１つの補助アームにＶＨＦ帯高域用の導波器を設け、別の補助アームを新たに設け、この補助アームにＶＨＦ帯低域用の導波器を設けることが考えられる。

しかし、この構成では、２つの周波数帯の電波を受信するために複数の補助アームが必要となり、構成が複雑になる上に、組み立て工程が増加し、製造能率が低下する。

本発明は、構成が簡単で、且つ製造能率を向上させることができる３周波数帯の電波を受信可能な複合八木形アンテナを提供することを目的とする。

本発明の一態様による複合八木形アンテナは、第１の周波数帯、第１の周波数帯よりも低い周波数帯である第２の周波数帯及び、第２の周波数帯よりも低い周波数帯である第３の周波数帯の電波を送受信するものである。第１の周波数帯としては、例えばＵＨＦ帯のテレビジョン放送周波数帯が、第２の周波数帯としては、例えばＶＨＦのテレビジョン放送の高域周波数帯が、第３の周波数帯としては、例えばＶＨＦのテレビジョン放送の低域周波数帯が、それぞれ使用可能である。この八木形アンテナは、アームを有している。このアームの長さ方向に沿って一端側から他端側に互いに所定の間隔を隔てて、複数の第１の周波数帯用導波器が、アームとほぼ垂直にアームに取り付けられている。これら第１の周波数帯用導波器のうち、最もアームの他端側に位置するものよりもさらに他端側によったアーム上の位置に第１乃至第３の周波数帯用の放射器が設けられている。この放射器は、１つの筐体に、第１の周波数帯用の放射器と、第２及び第３の周波数帯用の放射器とを備えたものとすることができる。この放射器よりもアームの一端側に予め定めた距離をおいて、前記アーム及び第１の周波数帯用導波器とに対しほぼ垂直に、第１の腕木がアームに設けられている。第１の腕木の中途に、第１の周波数帯用導波器とほぼ平行に第２の周波数帯用導波器が設けられている。第１の腕木よりもアームの一端側に寄った位置にアーム及び第１の周波数帯用導波器とに対しほぼ垂直に第２の腕木が設けられている。第２の腕木に前記第２の周波数帯用導波器とほぼ同じ高さに、第１の周波数帯用導波器とほぼ平行に別の第２の周波数帯用導波器が設けられている。この別の第２の周波数帯用導波器よりもアームから離れた第２の腕木上の位置に、第１の周波数帯用導波器とほぼ平行に第３の周波数帯用導波器が、設けられている。アームの前記放射器を挟んで、第１乃至第３の周波数用の各導波器と反対側に順に第１乃至第３の周波数用の反射器が、設けられている。放射器と第２の腕木とは、第３の周波数帯の中心波長の１／４乃至１／１０の長さに相当する距離を隔てて位置し、第３の周波数帯用導波器とアームとは、第１の周波数帯の中心波長の１／５以上の長さに相当する距離を隔てて位置し、前記別の第２の周波数帯用導波器及び第３の周波数帯用導波器は、第１の周波数帯の中心波長の１／１０以上の長さに相当する距離を隔て位置する。

この複合八木形アンテナでは、第３の周波数帯用導波器が、別の第２の周波数帯用導波器と共通の第２の腕木に取り付けられている。従って、第３の周波数帯用導波器専用に腕木を設ける必要が無く、この複合八木形アンテナの構成を簡略化することができる上に、その組み立ても簡略化される。しかも、第２の腕木において、別の第２及び第３の周波数帯用の導波器は、それぞれ間隔を隔てて配置されているので、これら導波器が第１の周波数帯の電波の送受信に影響を与えることがない。更に、放射器と第３の周波数帯の導波器とが、八木形アンテナとして機能するのに適した距離に配置されているし、第３の周波数帯導波器が、第１の周波数帯の電波の送受信に与える影響を軽減させることができる。また、別の第２及び第３の周波数帯用導波器の間隔が上記のような間隔であるので、第１の周波数帯に対するこれら導波器の影響を少なくすることができる。

アームを挟んでアームの長さ方向に対して対称に、第２の周波数帯用導波器を第２の腕木に設けることも可能である。この構成では、第２の周波数帯における利得を向上させることができる。

アームを挟んでアームの長さ方向に対して対称に、第３の周波数帯用導波器を第２の腕木に設けることも可能である。この構成では、第３の周波数帯の利得を向上させることができる。

以上のように、本発明によれば、共通の腕木に間隔をあけて第２及び第３の周波数帯用導波器をそれぞれ設けることができるので、各導波器用に個別に腕木を設ける場合よりも構成を簡略化することができ、その製造も容易になる。

本発明の１実施形態の複合八木形アンテナは、第１の周波数帯、例えばＵＨＦ帯のテレビジョン放送周波数帯（４７０ＭＨｚ乃至５９０ＭＨｚ）、第２の周波数帯、例えばＶＨＦ帯高域のテレビジョン放送周波数帯（１７０ＭＨｚ乃至２２２ＭＨｚ）、第３の周波数帯、例えばＶＨＦ帯低域のテレビジョン放送周波数帯（９０ＭＨｚ乃至１０８ＭＨｚ）の電波を受信するためのものである。ＵＨＦ帯、ＶＨＦ帯高域及びＶＨＦ帯低域のテレビジョン放送電波は、同一の方向から到来する。

この複合八木形アンテナは、図１に示すように、アーム２を有している。このアーム２の一端、例えば図１における左端（ＵＨＦ帯、ＶＨＦ帯高域及びＶＨＦ帯低域のテレビジョン放送電波の到来方向）から、他端、例えば図１における右端に向けて、複数の第１の周波数帯用導波器、例えばＵＨＦ帯用導波器４ａ、４ｂが、アーム２に設けられている。

ＵＨＦ帯用導波器４ａは、例えばその長さが２００ｍｍ（ＵＨＦ帯の中心周波数５３０ＭＨｚの波長λｕ（約０．５４ｍ）の約０．３７倍）のもので、アーム２の左端から２本、例えば８０ｍｍ（約０．１５λｕ）の間隔を隔てて設けられている。また、ＵＨＦ帯用導波器４ｂは、例えばその長さが２１４ｍｍ（約０．４０λｕ）のもので、１０本が例えば７５ｍｍ（約０．１４λｕ）、７０ｍｍ（約０．１３λｕ）、７０ｍｍ、７５ｍｍ、７０ｍｍ、７０ｍｍ、６５ｍｍ（約０．１２λｕ）、６５ｍｍ、６０ｍｍ（約０．１１λｕ）の間隔を最も右側のＵＨＦ帯用導波器４ａから順にあけて、配置されている。これらＵＨＦ帯用導波器４ａ、４ｂは、アーム２の一方の側方から他方の側方へ貫通し、その中心がアーム２の軸線上にほぼ位置し、かつほぼアーム２に垂直となるようにアーム２に挿通されている。

ＵＨＦ帯用導波器４ｂのうち最もアーム２の他端側にあるものよりも更に他端側によった位置のアーム２上に、放射器用筐体６が取り付けられている。この筐体６の両側面（アーム２の長さ方向に沿う側面）のＵＨＦ帯導波器４ａ、４ｂ側に第１の周波数帯用、例えばＵＨＦ帯用の放射器８が設けられている。この放射器８は、図２に示すように、アーム２の両側に広がる概略Ｖ字状に形成されている。即ち、筐体６の両側面にエレメントの基端側があり、この基端から導波器４ｂ側に向かうに従ってエレメントの間隔が広がっている。このＵＨＦ帯用放射器８の基端と最も他端側にある導波器４ｂとの間には例えば３５ｍｍ（約０．０６λｕ）の間隔がある。また、この放射器８のエレメントの先端間の距離は、例えば３４８ｍｍ（約０．６４λｕ）である。

この放射器８からアーム２の他端側に例えば５０ｍｍ（約０．０９λｕ）離れた筐体６の位置に、第２及び第３周波数帯用放射器、例えばＶＨＦ帯用放射器１０が設けられている。この放射器１０は、導波器４ａ、４ｂと平行で、かつアーム２の長さ方向に対してほぼ直交するように筐体６に設けられた折り返し形のものである。即ち、筐体６の両側面の放射器８に近い部分からそれぞれ外方に向かって直線状にエレメントが伸び、先端側で円弧状に折り返され、筐体６の両側面にエレメントが戻っている。この２つの折り返されたエレメント間の間隔は例えば約５０ｍｍであり、円弧状部の最外方端間の距離（放射器１０の長さ）は例えば１３２０ｍｍ（ＶＨＦ帯高域の中心周波数１９６ＭＨｚの波長λｈ（＝約１．５３ｍ）の約０．８６倍、ＶＨＦ帯低域の中心周波数９９ＭＨｚの波長λｌ（＝約３．０３ｍ）の約０．４３倍）である。

この放射器１０のアーム２の他端側の折り返し部分から例えば１４５ｍｍ（約０．０９λｈ、約０．０５λｌ）だけアーム２の他端側によった位置に、第１周波数帯用、例えばＵＨＦ帯用反射器１２がＵＨＦ帯用導波器４ａ、４ｂと平行にかつアーム２にほぼ垂直に、またその中心がアーム２上に位置するように取り付けられている。この反射器１２の長さは例えば４００ｍｍ（約０．７４λｕ）である。

最もアーム２の他端側にあるＵＨＦ帯用導波器４ｂよりもアーム２の一端側に例えば３０ｍｍだけよった位置にアーム２とＵＨＦ帯導波器４ａ、４ｂとにそれぞれ垂直に腕木１４が設けられている。この腕木１４のほぼ中心がアーム２の側方に固定されている。この腕木１４は、例えば約３５０ｍｍ（約０．７３λｕ、約０．２３λｈ、約０．１２λｌ）の長さを有し、その両端、即ち、図１におけるアーム２の上下両端に、第２周波数帯用導波器、例えばＶＨＦ帯高域導波器１６、１６が取り付けられている。これら導波器１６、１６は、最もアーム２の他端側にあるＵＨＦ帯用導波器４ｂのほぼ上方に位置し、ＶＨＦ帯反射器１０と例えば約１１０ｍｍ（約０．０７２λｈ）の距離を隔てて位置し、その長さ寸法は例えば約６２０ｍｍ（約０．４１λｈ）で、その中心が腕木１４に取り付けられている。これらＶＨＦ帯高域導波器１６とアーム２とは例えば約１７５ｍｍ（約０．３２λｕ）の距離を隔てて位置している。なお、導波器１６は腕木１４に取付具を介して取り付けられているが、この取付具の図示は省略している。

この腕木１４からアーム２の一端側に寄った位置に別の腕木１８が、アーム２及びＵＨＦ帯導波器４ａ、４ｂにそれぞれ垂直に取り付けられている。この腕木１８は、ＶＨＦ帯反射器１０から例えば約３７０ｍｍ（約０．１λｌ、約０．２４λｈ）離れた位置に設けられている。この腕木１８において、ＶＨＦ帯高域導波器１６、１６と同じ位置に別の第２周波数帯用導波器、例えばＶＨＦ帯高域用導波器２０、２０がＶＨＦ帯高域用導波器１６と平行に設けられている。これらＶＨＦ帯高域導波器２０、２０は、例えば約５６０ｍｍ（約０．３６λｈ）の長さを有し、その中心が腕木１８に取り付けられている。なお、導波器２０も腕木１８に取付具を介して取り付けられているが、この取付具の図示は省略している。

ＶＨＦ帯放射器１０からアーム２の他端側に例えば約３７８ｍｍ（約０．２５λｈ）よった位置に腕木２２が、アーム２及びＵＨＦ帯導波器４ａ、４ｂにそれぞれ垂直に取り付けられている。この腕木２２は、例えば約５００ｍｍの長さで、その中心がアーム２に固定され、腕木２２の上下両端は、アーム２から例えば約２５０ｍｍ（約０．１６λｈ）の位置にある。これら両端に第２周波数帯用反射器、例えばＶＨＦ帯高域用反射器２４、２４がＶＨＦ帯用導波器４ａ、４ｂと平行に設けられている。これら反射器２４、２４の長さは例えば約９００ｍｍ（約０．５９λｈ）で、その中心が腕木２２に取り付けられている。なお、反射器２４、２４も腕木２２に取付具を介して取り付けられているが、この取付具の図示は省略している。

腕木１８の一方の先端（図１における上方端）は、アーム２から例えば約２５０ｍｍ（約０．４６λｕ）の位置にあり、この位置に図３に示すように１本のＶＨＦ帯低域用導波器２６が取り付けられている。このＶＨＦ帯低域用導波器２６は、例えば９２０ｍｍ（約０．３０λｌ）の長さを有し、ＵＨＦ帯導波器４ａ、４ｂと平行に配置されている。このように共通の腕木１８にＶＨＦ帯高域用導波器２０とＶＨＦ帯低域用導波器２６とが取り付けられている。ＶＨＦ帯高域用導波器２０とＶＨＦ帯低域用導波器２６との間隔は、例えば約７５ｍｍ（約０．１４λｕ）である。ＶＨＦ帯低域用導波器２６も腕木１８に取付具を介して取り付けられているが、この取付具の図示は省略している。

ＶＨＦ帯放射器１０からアーム２の他端側に例えば約５７０ｍｍ（約０．１９λｌ）よったアーム２の位置にＶＨＦ帯低域用反射器２８が取り付けられている。この反射器２８は、例えば約１６６０ｍｍ（約０．５６λｌ）の長さを有し、その中心がアーム２に固定されている。この反射器２８もアーム２に取付具を介して取り付けられているが、この取付具の図示は省略している。図１において点線で示してあるのは、アーム２が固定される支柱である。

図４は、ＶＨＦ帯低域におけるこの実施形態の複合八木形アンテナの周波数特性を符号ａで、２本のＶＨＦ帯低域用導波器２６をアーム２からそれぞれ高さ２５０ｍｍの上下位置に計設けたときの周波数特性を符号ｂで、１本のＶＨＦ帯低域用導波器２６をアームから１２５ｍｍの位置に設けたときの周波数特性を符号ｃで、ＶＨＦ帯低域用導波器２６を設けていないときの周波数特性を符号ｄで、それぞれ示したものである。この図から、ＶＨＦ帯低域用導波器２６を設けることによって、設けていない場合よりもＶＨＦ帯低域において利得が向上することが判る。また、この図から、２本のＶＨＦ帯低域用導波器２６を上下にアーム２から２５０ｍｍの位置に設けた場合に最も利得が高くなることも判る。但し、本実施の形態の場合と比較しても、最大でもその差は、約０．５ｄＢである。

図５は、ＶＨＦ帯高域におけるこの実施形態の複合八木形アンテナの周波数特性を符号ａで、２本のＶＨＦ帯低域用導波器２６をアーム２からそれぞれ高さ２５０ｍｍの上下位置に設けたときの周波数特性を符号ｂで、１本のＶＨＦ帯低域用導波器２６をアームから１２５ｍｍの位置に設けたときの周波数特性を符号ｃで、ＶＨＦ帯低域用導波器２６を設けていないときの周波数特性を符号ｄで、それぞれ示したものである。この図から、ＶＨＦ帯低域用導波器２６を設けることによって、設けていない場合よりもＶＨＦ帯高域においても利得が向上することが判る。また、ＶＨＦ帯低域用導波器２６を２本上下にアーム２から２５０ｍｍの位置に設けた場合に最も利得が高くなることが判る。

図６は、ＵＨＦ帯におけるこの実施形態の複合八木形アンテナの周波数特性を符号ａで、２本のＶＨＦ帯低域用導波器２６をアーム２からそれぞれ高さ２５０ｍｍの上下位置に設けたときの周波数特性を符号ｂで、１本のＶＨＦ帯低域用導波器２６をアームから１２５ｍｍの位置に設けたときの周波数特性を符号ｃで、ＶＨＦ帯低域用導波器２６を設けていないときの周波数特性を符号ｄで、それぞれ示したものである。この図からＶＨＦ低域用導波器２６を設けることによって、ＵＨＦ帯において利得低下が生じることがわかる。しかし、この実施の形態の場合、導波器２６を設けていない場合と比較して、利得の低下は、最大でも約０．３ｄＢである。一方、導波器２６を１本だけ設けた場合と、導波器２６を２本設けた場合とを、導波器２６を設けていない場合と比較するとかなり大きな利得低下が生じている。従って、この実施の形態が最も利得低下が少ない。

ＶＨＦ帯低域及び高域において利得を向上させ、ＵＨＦ帯における利得低下を最も低減させるために、この実施の形態の複合八木形アンテナが採用されている。

上記の実施の形態では、ＵＨＦ帯用反射器１２、ＶＨＦ帯高域用反射器２４、ＶＨＦ帯低域用反射器２８を設けたが、場合によってはこれらを省略することもできる。上記の実施の形態では、ＶＨＦ帯高域用導波器１６、１６を設けたが、場合によってはこれらを省略することもできる。また、ＶＨＦ帯高域用導波器１６、２０、反射器２４はそれぞれ２本ずつ設けたが、場合によっては１本ずつ設けることもできる。ＵＨＦ帯用導波器４ａ、４ｂは、合計１２本設けたが、場合によってはそれらの数は任意に変更することができる。また、ＶＨＦ帯低域用導波器２６は、腕木１８の図１における上側の端部側に１本だけ設けたが、腕木１８の図１における下側の端部に１本だけ設けることもできるし、腕木１８の上下両端に１本ずつ合計２本設けることもできる。ＶＨＦ帯低域用導波器２６とアーム２との間隔は、約０．４６λｕとしたが、上述したように１２５ｍｍ（約０．２３λｕ）とすることもできる。また、腕木１８とＶＨＦ帯用放射器１０との間隔は、約０．１２λｌとしたが、例えば約０．１λｌから約０．２５λｌまでの間の値とすることもできる。また、上記の実施の形態ではＵＨＦ帯の中心周波数を５３０ＭＨｚとしたが、ＵＨＦ帯テレビジョン放送の全域を受信する場合、ＵＨＦ帯は４７０ＭＨｚ乃至７７０ＭＨｚであり、その中心周波数６４０ＭＨｚを使用して、各素子の長さを選択してもよく、この場合でも、ＵＨＦ帯の利得低下を減少させた上で、ＶＨＦ帯低域及び高域の利得を向上させることができる。

本発明の１実施形態の複合八木形アンテナの側面図である。図１の複合八木形アンテナの平面図である。図１の複合八木形アンテナの正面図である。図１の複合八木形及びそれの各種変形例におけるＶＨＦ帯低域における利得対周波数特性図である。図１の複合八木形及びそれの各種変形例におけるＶＨＦ帯高域における利得対周波数特性図である。図１の複合八木形及びそれの各種変形例におけるＵＨＦ帯における利得対周波数特性図である。

符号の説明

２アーム
４ａ４ｂＵＨＦ帯導波器（第１の周波数帯用導波器）
８ＵＨＦ帯放射器（放射器）
１０ＶＨＦ帯放射器（放射器）
１８腕木
２０ＶＨＦ帯高域用導波器（第２の周波数帯用導波器）
２６ＶＨＦ帯低域用導波器（第３の周波数帯用導波器）

Claims

第１の周波数帯、第１の周波数帯よりも低い周波数帯である第２の周波数帯及び、第２の周波数帯よりも低い周波数帯である第３の周波数帯の電波を送受信する八木形アンテナであって、
アームと、
このアームの長さ方向に沿って一端側から他端側に互いに所定の間隔を隔てて前記アームとほぼ垂直に、前記アームに取り付けられた複数の第１の周波数帯用導波器と、
これら第１の周波数帯用導波器のうち最も前記他端側に位置するものよりもさらに他端側によった前記アーム上の位置に設けられた第１乃至第３の周波数帯用の放射器と、
この放射器よりも前記アームの一端側に予め定めた距離をおいて、前記アーム及び第１の周波数帯用導波器とに対しほぼ垂直に、前記アームに設けられた第１の腕木と、
第１の腕木の中途に、第１の周波数帯用導波器とほぼ平行に設けられた第２の周波数帯用導波器と、
第１の腕木よりも前記アームの一端側に寄った位置に前記アーム及び第１の周波数帯用導波器とに対しほぼ垂直に設けられた第２の腕木と、
第２の腕木に前記第２の周波数帯用導波器とほぼ同じ高さに第１の周波数帯用導波器とほぼ平行に設けられた別の第２の周波数帯用導波器と、
この別の第２の周波数帯用導波器よりも前記アームから離れた第２の腕木上の位置に、第１の周波数帯用導波器とほぼ平行に設けられた第３の周波数帯用導波器と、
前記アームの前記放射器を挟んで、第１乃至第３の周波数用の各導波器と反対側に順に設けられた第１乃至第３の周波数用の反射器とを、
具備し、前記放射器と前記第２の腕木とは、第３の周波数帯の中心波長の１／４乃至１／１０の長さに相当する距離を隔てて位置し、第３の周波数帯用導波器と前記アームとは、第１の周波数帯の中心波長の１／５以上の長さに相当する距離を隔てて位置し、前記別の
第２の周波数帯用導波器及び第３の周波数帯用導波器は、第１の周波数帯の中心波長の１／１０以上の長さに相当する距離を隔て位置する複合八木形アンテナ。
請求項１記載の複合八木形アンテナにおいて、前記アームを挟んで前記アームの長さ方向に対して対称に、第２の周波数帯用導波器が第２の腕木に設けられている複合八木形アンテナ。
請求項１記載の複合八木形アンテナにおいて、前記アームを挟んで前記アームの長さ方向に対して対称に、第３の周波数帯用導波器が第２の腕木に設けられている複合八木形アンテナ。