JP4181067B2

JP4181067B2 - 多周波数帯アンテナ

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Publication number: JP4181067B2
Application number: JP2004049087A
Authority: JP
Inventors: 敏明城阪
Original assignee: Ｄｘアンテナ株式会社
Priority date: 2003-09-18
Filing date: 2004-02-25
Publication date: 2008-11-12
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Also published as: US20050062667A1; JP2005117608A; US6965353B2

Description

本発明は、複数の周波数帯の電波を受信可能な多周波数帯アンテナに関し、特に、少なくとも１つの受信周波数帯において指向性を変更することができるものに関する。

電波の到来方向に指向性を向けるように、指向性を可変することができる指向性可変アンテナがある。この指向性の可変技術として、例えば非特許文献１に開示されている非対称給電装荷ダイポールアンテナがある。

この文献１の技術は、１．５乃至２波長のダイポールアンテナを複数の箇所で給電する多点給電ダイポールでは、給電系が複雑になる傾向があるので、本来給電すべき場所にインピーダンスを装荷し、その逆起電力を利用して、ダイポールアンテナ上の電流分布制御を行うものである。この文献１には、装荷インピーダンスの値を電気的に制御することによって可変指向性アンテナにすることが可能であることが開示されている。

社団法人電子情報通信学会編「アンテナ工学ハンドブック」平成１３年１月２５日第１版第１１刷発行第４３頁

上記文献１の技術では、可変指向性のアンテナを得ることができるが、１つの周波数帯で受信可能なものでしかなく、複数の周波数帯において使用可能なものではない。しかも、装荷インピーダンスを電気的に制御する必要があり、その制御が面倒である。

本発明は、少なくとも１つの周波数帯において容易に指向性が可変でき、かつ複数の周波数帯の電波を受信可能である多周波数帯アンテナを提供することを目的とする。

本発明の１態様による多周波数帯アンテナは、ダイポールアンテナを有している。このダイポールアンテナは、一直線上に配置されており、例えば２本の直線状ダイポールアンテナ素子からなる。このダイポールアンテナの両外方端から前記一直線上を外方に向かって少なくとも２つの延長素子がそれぞれ伸びている。これら延長素子は、ダイポールアンテナの一方の外方端に少なくとも１つ設けられ、他方の外方端に少なくとも１つ設けられる。ダイポールアンテナの一方の外方端に２個以上、他方の外方端に２個以上、それぞれ延長素子を設けることも可能である。ダイポールアンテナの全長は、第１の周波数帯の電波を送受信可能に決定され、前記ダイポールアンテナと前記延長素子との全長は、第１の周波数帯よりも低い第２の周波数帯の電波を送受信可能に決定されている。少なくとも２つの延長素子と第１のダイポールアンテナの外方端との間に第１及び第２の開閉素子が、設けられている。第１及び第２の開閉素子は、、制御信号が供給されたとき閉成し、前記制御信号が非供給のとき開放される。第１の周波数帯の電波の受信時に、第１及び第２の開閉素子を開放するように第１及び第２の開閉素子に前記制御信号を非供給とした第１の状態、第１の開閉素子を閉成するように第１の開閉素子に制御信号を供給し、かつ第２の開閉素子を開放するように第２の開閉素子に前記制御信号を非供給とした第２の状態、及び第１の開閉素子を開放するように第１の開閉素子に前記制御信号を非供給とし、かつ第２の開閉素子を閉成するように第２の開閉素子に前記制御信号を供給した第３の状態のいずれかに、制御手段が第１及び第２の開閉素子を制御する。

この多周波数帯アンテナでは、ダイポールアンテナと延長素子とが電気的に接続された状態、例えば第１及び第２の開閉素子を閉成した状態では、ダイポールアンテナ及び延長素子の全長は、第２の周波数帯に対応したものである。従って、第２の周波数帯の電波を受信することが可能である。また、第１及び第２の開閉素子が共に開放された第１の状態では、ダイポールアンテナ本来の指向特性を示す。第１の開閉素子が閉成され、かつ第２の開閉素子が開放された第２の状態では、一方の延長素子がダイポールアンテナに接続され、非対称給電装荷ダイポールアンテナが構成される。従って、第１の状態とは異なった指向性を示す。第１の開閉素子が開放され、かつ第２の開閉素子が閉成された第３の状態では、他方の延長素子がダイポールアンテナに接続され、やはり非対称給電装荷ダイポールアンテナが構成される。但し、他方の延長素子が、一方の延長素子とは反対側に接続されているので、第１及び第２の状態とは異なる指向性を示す。このように、第２の周波数帯の電波を受信可能である上に、第１の周波数帯において指向性を変化させることができる。しかも、この指向性の変化は、開閉素子の開閉という比較的容易に行える制御によって行える。

上記の態様において、第１及び第２の開閉素子に並列にリアクタンス素子が設けられている。このリアクタンス素子の値は、第１の周波数帯において前記ダイポールアンテナと前記延長素子とを実質的に開放し、第２の周波数帯において前記ダイポールアンテナと前記延長素子とを実質的に接続する値に選択されている。これに加えて、このリアクタンス素子の値は、延長素子とダイポールアンテナ素子との全長が、第２の周波数帯の電波を受信するために必要な長さよりも短い場合には、第２の周波数帯の電波を良好に受信することができるローディング効果を発揮するように選択することもできる。制御手段は、第２の周波数帯の電波の受信時に、第１及び第２の開閉素子を開放する。

このように構成すると、第２の周波数帯の電波を受信するときには、リアクタンス素子によって延長素子とダイポールアンテナとが接続されるので、第１及び第２の開閉素子を開放状態とすることができ、制御が容易になる。また、リアクタンス素子にローディング効果を持たせた場合には、延長素子の長さを本来必要な長さよりも短くすることができる。

上記の態様において、ダイポールアンテナを、直線状の２つのダイポールアンテナ素子から構成することができる。この場合、各ダイポールアンテナ素子は、間隔を隔てて平行に配置された２条の導体から構成する。これら２条の導体は、高周波的に結合されている。例えばコンデンサによって互いに結合する。第１及び第２の開閉素子は、２条の導体のうち１条の導体の外方端と、その外方端のさらに外方にある延長素子との間に設けられたＰＩＮダイオードと、残りの１条の導体の外方端とその外方端のさらに外方にある延長素子との間に設けられた直流電流経路とを、含んでいる。

例えばダイポールアンテナ素子を１条の導体で構成し、このダイポールアンテナ素子と延長素子との間にＰＩＮダイオードを設けた場合、直流電源を延長素子とダイポールアンテナ素子との間に設けなければならず、配線作業が複雑になり、これら配線が高周波的に影響して、アンテナとして動作しなくなることがある。しかし、上記のように構成すると、ダイポールアンテナ素子である２条の導体間に直流電源を接続すればよいので、配線作業が容易になり、延長素子とダイポールアンテナ素子とがアンテナとして確実に動作する。

本発明の他の態様の多周波数帯アンテナは、第１の周波数帯用の第１及び第２のダイポールアンテナを有している。第１及び第２のダイポールアンテナは、第１の周波数帯の波長の１／４よりも短い間隔を隔てて平行に位置している。第１のダイポールアンテナの両外方端から第１の直線上を外方に向かって少なくとも２つの第１の延長素子が伸びている。第２のダイポールアンテナの両外方端から第２の直線上を外方に向かってそれぞれ少なくとも２つの第２の延長素子が伸びている。第１のダイポールアンテナと第１の延長素子との全長及び第２のダイポールアンテナと第２の延長素子との全長は、第１の周波数帯よりも低い第２の周波数帯の電波を受信可能に決定されている。第１の延長素子と第１のダイポールアンテナの外方端との間に第１及び第２の開閉素子が設けられている。第２の延長素子と第２のダイポールアンテナの外方端との間に第３及び第４の開閉素子が設けられている。第３の開閉素子は第１の開閉素子に対応する位置にあり、第４の開閉素子は第２の開閉素子に対応する位置にある。第１乃至第４の開閉素子は、制御信号が供給されたとき閉成され、制御信号が非供給のとき開放される。第１乃至第４の開閉素子にそれぞれ並列にリアクタンス素子が、設けられ、これらリアクタンス素子の値が、第１の周波数帯において前記ダイポールアンテナと前記延長素子とを実質的に開放し、第２の周波数帯において前記ダイポールアンテナと前記延長素子とを実質的に接続する値に選択されている。第１の周波数帯の電波の受信時に、第１乃至第４の開閉素子を開放するように第１乃至第４の開閉素子に前記制御信号を非供給とした第１の状態、第１及び第３の開閉素子を閉成するように第１及び第３の開閉素子に前記制御を供給しかつ第２及び第４の開閉素子を開放するように第２及び第４の開閉素子に前記制御信号を非供給とした第２の状態、並びに第１及び第３の開閉素子を開放するように第１及び第３の開閉素子に前記制御信号を非供給としかつ第２及び第４の開閉素子を閉成するように第２及び第４の開閉素子に前記制御信号を供給した第３の状態のいずれかに、制御手段が、第１乃至第４の開閉素子を制御する。また、制御手段は、第２の周波数帯の電波の受信時に、第１乃至第４の開閉素子を開放状態とするように第１乃至第４の開閉素子に前記制御信号を非供給に制御する。第１及び第２のダイポールアンテナに合成手段が接続されている。第１及び第２のダイポールアンテナと前記合成手段との間に可変位相手段が設けられている。この可変位相手段は、第１及び第２のダイポールアンテナにおいて受信された第１及び第２のダイポールアンテナにほぼ垂直な第１の方向からの受信信号を同相で前記合成手段に供給し、第１及び第２のダイポールアンテナにおいて受信された第１の方向と反対の第２の方向からの信号を逆相で前記合成手段に供給する第１供給状態と、第１及び第２のダイポールアンテナにおいて受信された第１の方向からの受信信号を逆相で前記合成手段に供給し、第１及び第２のダイポールアンテナにおいて受信された第２の方向からの信号を同相で前記合成手段に供給する第２供給状態とに切換可能に構成されている。

この多周波数帯アンテナでは、平行に配置した第１及び第２のダイポールアンテナの受信信号を、可変位相手段を介して合成しているので、第１及び第２のダイポールアンテナからなるアンテナは、第１及び第２の周波数帯において特定の方向に指向性を持っている。そして、第１及び第２のダイポールアンテナに延長素子が接続された状態及び非接続の状態の切換、位相可変手段の第１及び第２の供給状態の切換に応じて、第１の周波数帯において特定の指向性を数多くの方向に可変することができる。しかも、指向性を変化させるために必要な制御は、開閉素子と可変位相手段との制御のみであるので、制御が容易に行える。また、第１の周波数帯の周波数が高いので、第１のアンテナの指向性が鋭く、可変指向性を持たる場合に振幅合成だけでは、全方向性の指向性が悪い。そのため、電気的に素子が片方だけ長い状態を作り出している。

この態様において、可変位相手段は、第１のダイポールアンテナと合成手段との間に、第１の固定位相変更手段と、これに並列に接続された開閉手段とを有している。また、第２のダイポールアンテナと前記合成手段との間に第２の固定位相変更手段を有している。第１の固定位相変更手段の位相量が、第２の固定位相変更手段の位相量の２倍に選択されている。

この構成では、開閉手段が閉成されている状態では、第１のダイポールアンテナの信号が遅延を受けずに合成手段に供給され、第２のダイポールアンテナの信号は、第２の固定位相変更手段による遅延を受けて合成手段に供給されるので、第２のダイポールアンテナの信号が第１のダイポールアンテナの信号よりも第２の固定位相変更手段の位相量に等しい量だけ遅延したものとなる。開閉手段が開放されている状態では、第１のダイポールアンテナの信号は、第１の固定位相変更手段によって遅延されて合成手段に供給され、第２のダイポールアンテナの信号は、第２の固定位相変更手段によって遅延されて合成手段に供給される。ここで、第１の固定位相変更手段の位相量は第１の固定位相変更手段の位相量の２倍であるので、合成手段において第１の受信信号は第２の受信信号より第２の固定位相変更手段の位相量に等しい位相だけ遅延したものとなる。このように、開閉手段の開閉によって、第１の受信信号が第２の受信信号よりも第２の固定位相変更手段の位相量に等しい量だけ遅延したものとも、第２の受信信号が第１の受信信号よりも第２の固定位相変更手段の位相量に等しい量だけ遅延したものともなる。従って、第２の固定位相変更手段の位相量を、両ダイポールアンテナの間隔に対応して適切に選択することによって、特定の方向、例えば第１のダイポールアンテナにほぼ垂直に第１のダイポールアンテナ側から第１のダイポールアンテナに向かってくる方向及びそれと逆の方向のいずれか選択された方向に指向性を持たせることができる。

上述した態様の多周波数帯アンテナからそれぞれがなる第１及び第２のアンテナを直交配置することができる。第１のアンテナからの信号と第２のアンテナからの信号をそれぞれレベル調整する第１及び第２のレベル調整手段が設けられている。第１及び第２のレベル調整手段の出力信号を合成手段が合成する。

このように構成すると、第１及び第２のレベル調整手段において適切にレベル調整を行い、かつ第１及び第２のアンテナの第１乃至第４の開閉素子並びに第１及び第２のアンテナの可変位相手段を適切に調整することによって、第１の周波数帯において様々な方向に指向性を可変することができる。また、第１及び第２のレベル調整手段及び第１及び第２のアンテナの可変位相手段を適切に調整することによって、第２の周波数帯においても様々な方向に指向性を可変することができる。

以上のように本発明によれば、少なくとも２つの周波数帯において使用可能な多周波数帯アンテナにおいて、簡単な構成によって高い周波数帯での指向性を可変することができる。

本発明の第１実施形態の多周波数帯アンテナは、第１の周波数帯、例えばＵＨＦ帯の電波、具体的には４７０MHz乃至７７０５MHｚと、第２の周波数帯、例えばＶＨＦ帯の電波、具体的には９０MHｚ乃至２２２MHｚとを受信可能とし、かつ、ＵＨＦ帯及びＶＨＦ帯において指向性を所定角度、例えば２２．５度ごとに、多段階、例えば１６段階に変更することができるものである。

この多周波数帯アンテナは、図１に示すように、第１のアンテナ２ａと、第２のアンテナ２ｂとからなるアンテナ群を備えている。

第１のアンテナ２ａは、例えばプリント基板（図示せず）上に形成されたものである。第１のアンテナ２ａは、第１及び第２のダイポールアンテナ４ａ、６ａを有している。

第１のダイポールアンテナ４ａは、１つの直線上に配置されたダイポールアンテナ素子８ａ、１０ａを有している。これらは、同じ長さであり、例えばＵＨＦ帯の所定波長λの約１／４の長さとなるようにそれぞれが形成されている。ダイポールアンテナ素子８ａは、平行に配置された２条の導体１２ａ、１４ａを有している。両導体１２ａ、１４ａ間には、所定の間隔ごとに複数のコンデンサ１６ａが接続され、高周波的に接続されている。これらコンデンサ１６ａによって、導体１２ａ、１４ａは高周波的に同電位にされている。ダイポールアンテナ素子１０ａも、同様に平行に配置された２条の導体１８ａ、２０ａを有している。これら導体１８ａ、２０ａも所定間隔ごとに設けられた複数のコンデンサ２２ａによって高周波的に結合されている。これらコンデンサ２２ａによって、導体１８ａ、２０ａは高周波的に同電位にされている。これらダイポールアンテナ素子８ａ、１０ａを併せた第１のダイポールアンテナ４ａの全長は、上記波長λの約１／２の長さである。

ダイポールアンテナ素子８ａの外方端に、ダイポールアンテナ素子８ａと同一直線上に位置するように延長素子２４ａが配置されている。同様にダイポールアンテナ素子１０ａの外方端にも、ダイポールアンテナ素子１０ａと同一直線上に位置するように延長素子２６ａが配置されている。ダイポールアンテナ素子８ａと延長素子２４ａとの全長は、ＶＨＦ帯の所定波長λ１の約１／４の長さよりも短くなるように選択され、同様にダイポールアンテナ素子１０ａと延長素子２６ａとの全長も、上記波長λ１の約１／４の長さよりも短くなるように選択されている。

ダイポールアンテナ素子８ａの導体１４ａと延長素子２４ａとの間には、開閉素子、例えばＰＩＮダイオード２８ａが接続されている。この接続では、ＰＩＮダイオード２８ａのアノードが延長素子２４ａ側に、カソードが導体１４ａ側に位置している。導体１２ａと延長素子２４ａとの間には、直流経路、例えば電流制限用抵抗器２９ａが接続されている。従って、導体１２ａ側を正極に、導体１４ａ側を負極とする状態で、導体１２ａ、１４ａ間に直流電圧を供給すると、ＰＩＮダイオード２８ａが導通する。このとき、延長素子２４ａと導体１２ａ、１４ａとが電気的に接続され、しかも導体１２ａ、１４ａは高周波的に接続されているので、高周波的には、延長素子２４ａと並列に接続された導体１２ａ、１４ａとが接続される。上記電圧を供給していないときには、ＰＩＮダイオード２８ａは非導通であり、延長素子２４ａと、高周波的に並列に接続された導体１２ａ、１４ａは、非接続状態にある。

但し、ＰＩＮダイオード２８ａには、並列にインダクタンス素子３０ａが直流カット用のコンデンサ３２ａと共に接続されており、これの値は、ＵＨＦ帯の周波数では、延長素子２４ａと、高周波的に並列に接続された導体１２ａ、１４ａとは、実質的に非接続状態とし、ＶＨＦ帯の周波数では、延長素子２４ａと、高周波的に並列に接続された導体１２ａ、１４ａとは、実質的に接続状態とし、かつダイポールアンテナ素子８ａと延長素子２４ａとの電気長がＶＨＦ帯の所定波長λ１の約１／４の長さとなる値に選択されている。従って、ＶＨＦ帯の周波数では、ＰＩＮダイオード２８ａが非導通の状態でも、延長素子２４ａと、高周波的に並列に接続された導体１２ａ、１４ａとは、実質的に接続状態である。

ダイポールアンテナ素子１０ａの導体１８ａ、２０ａと延長素子２６ａとの間には、上述したのと同様に、ＰＩＮダイオード３４ａ、電流制限用抵抗器３６ａ、インダクタンス素子３８ａ、直流カット用コンデンサ４０ａが接続されている。延長素子２６ａの長さは延長素子２４ａと同様に選択され、インダクタンス素子３８ａの値もインダクタンス素子３０ａと同様に選択されている。

第２のダイポールアンテナ６ａも、上述した第１のダイポールアンテナ４ａと同一の構成であって、ダイポールアンテナ素子４２ａ、４４ａを含み、これらダイポールアンテナ素子４２ａ、４４ａは、導体４６ａ、４８ａ、５０ａ、５２ａから構成されている。導体４６ａ、４８ａ間はコンデンサ５４ａによって、導体５０ａ、５２ａ間はコンデンサ５６ａによって高周波的に接続されている。さらに、ダイポールアンテナ素子４２ａ、４４ａの外方には、延長素子５８ａ、６０ａが設けられている。ダイポールアンテナ素子４２ａと延長素子５８ａとの間には、ＰＩＮダイオード６２ａ、電流制限用抵抗器６４ａ、インダクタンス素子６６ａ、直流カット用コンデンサ６８ａが接続されている。同様に、ダイポールアンテナ素子４４ａと延長素子６０ａとの間には、ＰＩＮダイオード７０ａ、電流制限用抵抗器７２ａ、インダクタンス素子７４ａ、直流カット用コンデンサ７６ａが接続されている。延長素子５８ａ、６０ａの長さは、延長素子２４ａ、２６ａと同様に選択され、インダクタンス素子６６ａ、７４ａの値も、インダクタンス素子３０ａ、３８ａと同様に選択されている。

第２のダイポールアンテナ６ａは、第１のダイポールアンテナ４ａと平行に配置され、両者の間隔は、ＵＨＦ帯の波長λの１／４よりも短く選択されている。

第１のダイポールアンテナ４ａのダイポールアンテナ素子８ａ、１０ａの内方端部が給電点とされ、導体１４ａ、２０ａの内方端部が整合器、例えばバラン７８ａに接続されている。同様に、第２のダイポールアンテナ６ａのダイポールアンテナ素子４２ａ、４４ａの内方端部が給電点とされ、導体４６ａ、５０ａの内方端部が整合器、例えばバラン８０ａに接続されている。

導体１２ａ、４８ａ間には、直列に高周波阻止コイル８２ａ、８４ａが接続され、両者の接続点と基準電位点との間にはコンデンサ８６ａ、８８ａが接続されている。さらに、これらコイル８２ａ、８４ａの接続点には、ＰＩＮダイオード２８ａ、６２ａを導通させるために正電圧が供給される電圧供給部９０ａが設けられている。導体１８ａと５２ａとの間にも、同様に高周波阻止コイル９２ａ、９４ａが接続され、これらの接続点と基準電位点との間にコンデンサ９６ａ、９８ａが接続され、これらの接続点には、ＰＩＮダイオード３４ａ、７０ａを導通させるための電圧供給部１００ａが設けられている。なお、バラン７８ａ、８０ａには、基準電位点に接続された箇所があるので、電圧供給部９６ａまたは１００ａに正電圧が印加されると、これに基づく電流はバラン７８ａ、８０ａから基準電位点に流れる。

第２のアンテナ２ｂは、第１のアンテナ２ａと実質的に同一の構成であって、第１のアンテナ２ａとは別のプリント基板上に形成されている。同等部分には、符号の添え字ａをｂに変更した符号を付して、その説明を省略する。第２のアンテナ２ｂは、それの中心が、第１のアンテナ２ａの中心と重なった状態で、第１のアンテナ２ａとほぼ直交するように、かつ非接触の状態に配置されている。

図２に示すように、第１のアンテナ２ａにおけるバラン７８ａ、８０ａの出力信号は、増幅器１０２ａ、１０４ａによって増幅され、可変位相器１０６ａに供給されている。

可変位相器１０６ａにおいて、増幅器１０２ａの出力信号は、第１の位相回路に供給されている。この第１の位相回路は、固定位相器１０８ａの両端に開閉素子、例えばＰＩＮダイオード１１０ａ、１１２ａを接続した直列回路を有している。この直列回路に並列に別の直列回路が接続されている。この直列回路は、開閉素子、例えばＰＩＮダイオード１１４ａ、１１６ａを直列に接続したものである。固定位相器１０８ａは、例えば遅延線路、具体的には所定長さの同軸ケーブルまたはマイクロストリップラインからなる。

即ち、ＰＩＮダイオード１１０ａのアノードが固定位相器１０８ａの入力側に接続され、カソードは、増幅器１０２ａの出力側に接続されている。固定位相器１０８ａの出力側にＰＩＮダイオード１１２ａのアノードが接続され、カソードが合成器１１８ａに接続されている。ＰＩＮダイオード１１０ａと固定位相器１０８ａとの接続点は、抵抗器１２０ａを介して電圧供給部１２２ａに接続され、かつ、ＰＩＮダイオード１１０ａ、１１２ａのカソードは、高周波阻止コイル１２４ａ、１２６ａを介して基準電位点に接続されている。従って、ＰＩＮダイオード１１４ａ、１１６ａが非導通の状態において、電圧供給部１２２ａに正の電圧が供給されたとき、ＰＩＮダイオード１１０ａ、１１２ａが導通し、増幅器１０２ａの出力は固定位相器１０８ａによって遅延されて、合成器１１８ａに供給される。

また、ＰＩＮダイオード１１４ａ、１１６ａは、互いのアノードが接続され、ＰＩＮダイオード１１４ａのカソードは、ＰＩＮダイオード１１０ａのカソードに接続され、ＰＩＮダイオード１１６ａのカソードはＰＩＮダイオード１１２ａのカソードに接続されている。ＰＩＮダイオード１１４ａ、１１６ａのアノードは、抵抗器１２８ａを介して電圧供給部１３０ａに接続されている。従って、電圧供給部１３０ａに正の直流電圧が供給されたとき、ＰＩＮダイオード１１４ａ、１１６ａが導通し、増幅器１０２ａの出力信号は、そのまま合成器１１８ａに供給される。

可変位相器１０６ａにおいて、増幅器１０４ａの出力信号は、第２の位相回路を構成する固定位相器１３２ａ及び減衰器１３４ａを介して合成器１１８ａに供給されている。固定位相器１３２ａも、位相器１０８ａと同様な構成である。

ここで、固定位相器１０８ａが増幅器１０２ａの出力信号を遅延させる量は、固定位相器１３２ａが増幅器１０４ａの出力信号を遅延させる量の２倍になるように選択されている。そして、固定位相器１３２ａの遅延量は、第１のアンテナ２ａが特定の方向に、例えばＵＨＦ帯において指向性を有するように選択されている。

即ち、今、ダイポールアンテナ４ａ側を前方、ダイポールアンテナ６ａ側を後方とすると、前方から到来した電波は、ダイポールアンテナ４ａ、６ａで受信されるが、ダイポールアンテナ６ａでの受信信号は、ダイポールアンテナ４ａの受信信号よりも、両ダイポールアンテナ４ａ、６ａの間隔に基づいて遅延している。そこで、ダイポールアンテナ６ａの受信信号を更に所定量遅延させて、ダイポールアンテナ６ａの受信信号を合計で約λ／２だけ遅延させれば、ダイポールアンテナ６ａの受信信号をダイポールアンテナ４ａの受信信号とほぼ逆相とすることができる。この状態で両者を合成すると、第１のアンテナ２ａは、前方に指向性を持たない。一方、後方から到来する電波も、ダイポールアンテナ４ａ、６ａにおいて受信されるが、ダイポールアンテナ４ａの受信信号は、ダイポールアンテナ６ａの受信信号よりも、両アンテナ４ａ、６ａ間の間隔に基づく遅延を受けている。そこで、ダイポールアンテナ６ａの受信信号を所定量遅延させることによって、両受信信号の位相差が少なくなり、実質的に同相とすることができ、後方に指向性を持つようになる。このように制御できるように、固定位相器１３２ａの遅延量が決定されている。

従って、後方に指向性を持たせる場合、ＰＩＮダイオード１１４ａ、１１６ａを導通させ、ＰＩＮダイオード１１０ａ、１１２ａを非導通とすればよい。

一方、前方に指向性を持たせる場合には、固定位相器１３２ａによる遅延を１８０度反転させればよい。そこで、固定位相器１０８ａの遅延量が固定位相器１３２ａの遅延量の２倍とされ、ＰＩＮダイオード１１０ａ、１１２ａを導通させ、ＰＩＮダイオード１１４ａ、１１６ａを非導通とする。これによって、増幅器１０２ａの出力信号は、固定位相器１０８ａによって、固定位相器１３２ａでの遅延の２倍の遅延を受ける。一方、増幅器１０４ａの受信信号は固定位相器１３２ａで遅延される。両者が合成器１１８ａで合成されると、前方からの電波に基づくダイポールアンテナ４ａ、６ａの受信信号はほぼ同相となり、後方からの電波に基づくダイポールアンテナ４ａ、６ａの受信信号はほぼ逆相となり、前方に指向性を持つ。このようにＰＩＮダイオード１１０ａ、１１２ａ、１１４ａ、１１６ａの切換によって指向性を前方または後方に切り換えることができる。

第２のアンテナ２ｂの受信信号も可変位相器１０６ｂにおいて同様に処理されて、右側または左側に指向性を切り換えることができる。なお、可変位相器１０６ｂの構成は、可変位相器１０６ａと同一であるので、同等部分には符号の末尾の添え字をａからｂに変更した同一符号を付して、その説明を省略する。但し、バラン７８ｂは増幅器１０４ｂに接続され、バラン８０ｂは増幅器１０２ｂに接続されている。

可変位相器１０６ａから前方または後方に指向性を持つ信号が出力され、可変位相器１０６ｂから右側または左側に指向性を持つ信号が出力される。従って、可変位相器１０６ａ、１０６ｂからの信号の指向性を適切に選択し、これら信号をレベル調整手段、例えば可変減衰器１３６ａ、１３６ｂによって適切に調整して、合成すれば、任意の方向に指向性を向けることができる。可変減衰器１３６ａ、１３６ｂでは、減衰量を０ｄＢ、７ｄＢ及び∞の３つのうち選択されたものに調整可能に構成されている。そして、この可変減衰器１３６ａ、１３６ｂの減衰量の調整と、第１及び第２のアンテナの指向性の可変位相器１０６ａ、１０６ｂとによる調整との組合せによって、指向性が前方を向いているときを０度とし、所定角度間隔、例えば２２．５度間隔に合計１６段階に指向性を調整できる。

そのため、可変減衰器１３６ａは、合成器１１８ａと１３８との間に直列に接続された開閉素子、例えばＰＩＮダイオード１４０ａ、１４２ａを有している。ＰＩＮダイオード１４０ａのカソードが合成器１１８ａの出力に接続され、ＰＩＮダイオード１４０ａ、１４２ａのアノードが相互に接続され、ＰＩＮダイオード１４２ａのカソードが合成器１３８の入力に接続されている。ＰＩＮダイオード１４０ａ、１４２ａのアノードは、抵抗器１４４ａを介して電圧供給部１４６ａに接続され、ＰＩＮダイオード１４０ａ、１４２ａのカソードは高周波阻止コイル１４８ａ、１５０ａを介して基準電位点に接続されている。従って、電圧供給部１４６ａに正の電圧が供給されたとき、ＰＩＮダイオード１４０ａ、１４２ａが導通し、可変位相器１０６ａからの信号は減衰されずに、合成器１３８に供給される。

可変減衰器１３６ａは、固定減衰器、例えばＴ型減衰器１５４ａを有している。この減衰器１５４ａは、３本の抵抗器１５２ａからなり、減衰量が７ｄＢである。この減衰器１５４ａの入力側に開閉素子、例えばＰＩＮダイオード１５６ａのアノードが接続され、カソードはＰＩＮダイオード１４０ａのカソードに接続されている。同様に可変減衰器１５４ａの出力側に、開閉素子、例えばＰＩＮダイオード１５８ａのアノードが接続され、カソードは、ＰＩＮダイオード１４２ａのカソードに接続されている。Ｔ型減衰器１５４ａの３本の抵抗器の相互接続点は、抵抗器１６０ａを介して電圧供給部１６２ａに接続されている。従って、電圧供給部１６２ａに正の電圧を供給すると、ＰＩＮダイオード１５６ａ、１５８ａが導通し、Ｔ型減衰器１５４ａが合成器１１８ａと１３８との間に接続され、可変位相器１０６ａからの信号は、７ｄＢの減衰を受ける。

可変減衰器１３６ａは、更に、第１のアンテナ２ａのインピーダンスに等しいインピーダンスを持つ整合用抵抗器１６４ａを有し、その一端は基準電位点に接続され、その他端は、開閉素子、例えばＰＩＮダイオード１６６ａのアノードに直流阻止コンデンサ１７０ａを介して接続されている。このＰＩＮダイオード１６６ａのカソードは、ＰＩＮダイオード１４０ａのカソードに接続されている。また、このＰＩＮダイオード１６６ａのカソードは、抵抗器１７２ａを介して電圧供給部１７４ａに接続されている。従って、電圧供給部１７４ａに正の電圧を供給すると、ＰＩＮダイオード１６６ａが導通し、合成器１１８ａの出力側は整合用抵抗器１６４ａを介して基準電位点に接続され、無限大に減衰される。

可変減衰器１３６ｂも、可変減衰器１３６ａと同様に構成されているので、同等部分には、符号の添え字をａからｂに変更した符号を付して、その説明を省略する。

上記のように指向性を可変するために、この多周波数帯アンテナは、図３に示すように、１６方位スイッチ１７６を有している。このスイッチ１７６は、０度から２２．５度間隔ごとに合計１６個の方位に対応した出力信号を発生するように構成されている。この出力信号は、エンコーダ１７８に供給され、図４に示すように各方位に対応した「００００」から「１１１１」までの１６種類の４ビットの符号化信号に変換され、制御部１８０に供給される。制御部１８０は、入力された符号化信号に対応して各電圧供給部１２２ａ、１３０ａ、１２２ｂ、１３０ｂ、１４６ａ、１６２ａ、１７４ａ、１４６ｂ、１６２ｂ、１７４ｂに電圧を供給する。図４においてＡは電圧供給部１３０ａに、ａは電圧供給部１２２ａに、Ｂは電圧供給部１３０ｂに、ｂは電圧供給部１２２ｂに、Ｃは電圧供給部１４６ａに、Ｄは電圧供給部１６２ａに、Ｅは電圧供給部１７４ａに、Ｆは電圧供給部１４６ｂに、Ｇは電圧供給部１６２ｂに、Ｈは電圧供給部１７４ｂにそれぞれ対応する、また、図４におけるＡ、ａ、Ｂ、ｂ、Ｃ乃至Ｈの欄に示す「１」は正の電圧を供給することを表し、「０」は電圧非供給を表す。

方位角が０度から４５度までの間では、可変減衰器１５４ａは、減衰が０であるが、６７．５度から９０度までは７ｄＢ、無限大と減衰量が増加し、１１２．５度から１３５度までは７ｄＢ、０と減衰量が減少し、１５７．５度から２２５度までは減衰量は０を維持する。２４７．５度から２７０度までは、７ｄＢ、無限大と減衰量が増加し、２９２．５度から３１５度まで減衰量は７ｄＢ、０と減少し、３３７．５度では減衰量を０とする。

一方、可変減衰器１５４ｂでは、方位角が０度から４５度までは減衰量が無限大から７ｄＢ、０と減少し、６７．５度から１３５度までは減衰量０を維持する。方位角１５７．５度から１８０度までは減衰量が７ｄＢ、無限大と増加し、２０２．５度から２２５度までは減衰量が７ｄＢ、０と減少する。２４７．５度から３１５度までは減衰量０を維持し、３３７．５度では７ｄＢの減衰量となる。このように一方の減衰量が０であるとき、他方の減衰量は増加または減少する。

この制御は、ＵＨＦ帯の受信の場合でも、ＶＨＦ帯の受信の場合でも同様である。なお、ＶＨＦ帯の場合、インダクタンス素子３０ａ、３０ｂ、３８ａ、３８ｂ、６６ａ、６６ｂ、７４ａ、７４ｂの作用によって延長素子２４ａ、２４ｂ、２６ａ、２６ｂ、５８ａ、５８ｂ、６０ａ、６０ｂは、対応するダイポールアンテナ素子８ａ、８ｂ、１０ａ、１０ｂ、４２ａ、４２ｂ、４４ａ、４４ｂに接続されている。

このようにして、ＶＨＦ帯及びＵＨＦ帯においても指向性を可変することができる。ところが、ＵＨＦ帯において、第１及び第２のアンテナ２ａ、２ｂにおいて、ダイポールアンテナ４ａ、６ａ、４ｂ、６ｂの間隔をそれぞれλ／４よりも小さくしている関係上、その指向特性は、ダイポールアンテナ４ａ、６ａ、４ｂ、６ｂの間隔をλ／４とした場合の指向特性よりも鋭くなっている。そのため、上述したように合成した場合、０度、９０度、１８０度、２７０度以外の角度に指向性を向けた場合に、これら角度の位置で指向性が図５に示すように窪むことが判った。

この点を改善するために、延長素子２４ａ、２６ａ、５８ａ、６０ａを使用する。例えば、第１のアンテナ２ａにおいて、可変位相器１０６ａの調整によって、図６（ａ）に符号２００で示すように前側に指向性が向いているとき、延長素子２６ａ、６０ａを、ダイポールアンテナ素子１０ａ、４４ａにＰＩＮダイオード３４ａ、７０ａを導通状態とすることによって接続すると、これらは、いずれも従来技術の項で説明した非対称給電装荷ダイポールアンテナとなり、その指向性は符号２０２で示すように右側に傾く。逆に延長素子２４ａ、５８ａをダイポールアンテナ素子８ａ、４２ａにＰＩＮダイオード２８ａ、６２ａを導通状態とすることによって接続すると、符号２０４で示すように左側に傾く。同様に、指向性を符号２０６で示すように後側に向けた状態で、延長素子２６ａ、６０ａを、ダイポールアンテナ素子１０ａ、４４ａにＰＩＮダイオード３４ａ、７０ａを導通状態とすることによって接続すると、その指向性は符号２０８で示すように右側に傾き、逆に延長素子２４ａ、５８ａをダイポールアンテナ素子８ａ、４２ａにＰＩＮダイオード２８ａ、６２ａを導通状態とすることによって接続すると、符号２１０で示すように左側に傾く。

同様に、アンテナ素子２ｂにおいて、可変位相器１０６ｂの調整によって、図６（ｂ）に符号２１２で示すように指向性が右側を向いているとき、延長素子２６ｂ、６０ｂをダイポールアンテナ素子１０ｂと４４ｂとにＰＩＮダイオード３４ｂ、７０ｂを非導通状態にすることによって接続すると、その指向性は符号２１４で示すように右に傾く。同様に、延長素子２４ｂ、５８ｂをダイポールアンテナ素子８ｂと４２ｂとにＰＩＮダイオード２８ｂ、６２ｂを非導通状態にすることによって接続すると、その指向性は符号２１６で示すように、左に傾く。同様に指向性を符号２１８で示すように左側に向けている状態で、延長素子２６ｂ、６０ｂをダイポールアンテナ素子８ｂと４２ｂとにＰＩＮダイオード３４ｂ、７０ｂを非導通状態にすることによって接続すると、その指向性は符号２２０で示すように右に傾く。同様に、延長素子２４ｂ、５８ｂをダイポールアンテナ素子８ｂと４２ｂとにＰＩＮダイオード２８ｂ、６２ｂを非導通状態にすることによって接続すると、その指向性は符号２２２で示すように、左に傾く。

例えば方位角を２２．５度から６７．５度までの範囲で変化させる場合、図６（ｃ）に示すように、第１のアンテナ２ａの方位角を本来の方位角よりも右に傾け、第２のアンテナ２ｂの方位角を本来の方位角よりも左側に傾けた状態で、第１及び第２のアンテナ２ａ、２ｂの出力を上述したように合成すると、第１及び第２のアンテナ２ａ、２ｂ間の指向性間の角度が近づき、その結果、図７（ａ）乃至（ｅ）に示すようにいずれの角度においても、指向性に窪みが生じていない。他の角度においても同様である。

そのため、制御部１８０は、図８に示すように各エンコーダ１７８からの信号に応じて、電圧供給部９０ａ、９０ｂ、１００ａ、１００ｂにも電圧を供給する。図８におけるＩは電圧供給部９０ａに対応し、Ｊは電圧供給部１００ａに対応し、Ｋは電圧供給部９０ｂに対応し、Ｌは電圧供給部１００ｂに対応する。図８におけるＩ、Ｊ、Ｋ、Ｌの欄に示す「１」は正の電圧を供給することを意味し、「０」は電圧非供給を表す。図８から明らかなように、２２．５度から６７．５度の間では、第１のアンテナ２ａの指向性が左に傾けられ、第２のアンテナ２ｂの指向性が右に傾けられ（符号２１４参照）、１１２．５度から１５７．５度の間では、第１のアンテナ２ａの指向性が右に（符号２０８参照）に傾けられ、第２のアンテナ２ｂの指向性も右に傾けられている（符号２１４参照）。２０２．５度から２４７．５度の間では第１のアンテナ２ａの指向性は左に傾けられ（符号２１０参照）、第２のアンテナ２ｂの指向性は右に傾けられている（符号２２０参照）。方位角２９２．５度から３３７．５度の間では、第１のアンテナ２ａでは指向性は左に傾けられ（符号２０４参照）、第２のアンテナ２ｂでは指向性は左に傾けられている（符号２２２参照）。

この多周波数帯アンテナでは、本来はＶＨＦ帯でも受信可能とするための延長素子２４ａ、２４ｂ、２６ａ、２６ｂ、５８ａ、５８ｂ、６０ａ、６０ｂを利用して、ＵＨＦ帯の指向性を可変させている。従って、ＵＨＦ帯での指向性を変化させるために特別な部品を使用する必要が無い。しかも、このように指向性を変化させるために必要な制御は、制御部１８０における制御をごくわずか改変するだけでよいので、制御部１８０の構成を大きく変更する必要がない。

本発明の第２の実施形態を、図９乃至図１１に示す。第２の実施形態の多周波数帯アンテナでは、バラン４ａ、８０ａの接続関係、バラン４ｂ、８０ｂの接続関係が第１の実施の形態と異なり、新たに可変位相器３００ａ、３００ｂが設けられている。他の構成は、第１の実施の形態とほぼ同様であるので、同等部分には、同一符号を付して、その説明を省略する。

図９に示すようにバラン４ａのダイポールアンテナ素子１４ａ、２０ａへの接続が、バラン８０ａのダイポールアンテナ素子４６ａ、５０ａへの接続と逆になっている。同様に、バラン７８ｂのダイポールアンテナ素子１４ｂ、２０ｂへの接続も、バラン８０ｂのダイポールアンテナ素子４６ｂ、５０ｂへの接続と逆になっている。これによって、バラン７８ａに生じる信号と、バラン８０ａに生じる信号とは、ダイポールアンテナ４ａ、６ａ間の距離差に基づく位相差を除いて考えた場合、逆相となる。同様に、バラン７８ｂ、バラン８０ｂに生じる信号は、ダイポールアンテナ４ｂ、６ｂ間の距離差に基づく位相差を除いて考えた場合、逆相となる。このようにバラン８０ａ、８０ｂを接続しているので、図１１に示すようにＡは電圧供給部１３０ａに供給される電圧Ａ、ａは電圧供給部１２２ａに供給される電圧ａとは、第１の実施の形態の場合と逆になり、Ｂは電圧供給部１３０ｂに供給される電圧Ｂと、電圧供給部１２２ｂに供給される電圧ｂとは、第１の実施の形態の場合と逆になる。

また、図１０に示すように、この実施の形態では、可変減衰器１３６ａの出力と混合器１３８の入力との間に可変位相器３００ａが設けられている。同様に、可変減衰器１３６ｂの出力と混合器１３８の入力との間にも可変位相器３００ｂが設けられている。

可変位相器３００ａ、３００ｂは、可変位相器１０６ａにおける第１の位相回路と同様に構成されている。従って、可変位相器３００ａでは、電圧供給部３０２ａにＨレベルの電圧が供給されると、抵抗器３０４ａを介してＰＩＮダイオード３０６ａ、３０８ａに電流が流れ、可変減衰器１３６ａの出力信号がそのまま混合器１３８に入力される。一方、電圧供給部３１０ａにＨレベルの電圧が供給されたとき、抵抗器３１２ａ、ＰＩＮダイオード３１４ａ、高周波阻止コイル３１６ａに電流が流れると共に、抵抗器３１２ａ、位相器３１８ａ、ＰＩＮダイオード３２０ａ、高周波阻止コイル３２２ａに電流が流れ、可変減衰器１３６ａの出力信号の位相が、位相器３１８ａによって調整されて、混合器１３８に入力される。なお、電圧供給部３０２ａにＨレベルの電圧が供給されるとき、電圧供給部３１０ａにはＨレベルの電圧は供給されず、電圧供給部３１０ａにＨレベルの電圧が供給されているとき、電圧供給部３０２ａにはＨレベルの電圧は供給されない。可変位相器３００ｂも、可変位相器３００ａと同様に構成されているので、同等部分には、同一符号の末尾の添え字ａをｂに代えた符号を付して説明を省略する。

この多周波数帯アンテナにおいて指向性を０度よりも大きく９０度よりも小さい範囲で変化させる場合、アンテナ２ａ側では、位相器１３２ａが使用されているだけであるが、アンテナ２ｂ側では位相器１３４ｂ、１０８ｂが使用されている。そのため、合成器１３８に入力されるアンテナ２ａの信号に基づく可変減衰器１３６ａの信号と、アンテナ２ｂの信号に基づく可変減衰器１３６ｂの信号とでは、位相差が生じている。その影響によって指向特性に好ましくない影響が生じている。同じことが、指向性を１８０度より大きく２７０度よりも小さい範囲で変化させる場合にも生じる。一方、９０度よりも大きく１８０度よりも小さい範囲で変化させる場合、アンテナ２ａ側でも、２ｂ側でも、位相器１３４ａ、１３４ｂ、１０８ａ、１０８ｂが使用されるので、合成器１８３に入力されるアンテナ２ａ、２ｂの信号に基づく可変減衰器１３６ａ、１３６ｂの信号には位相差が生じていない。２７０度よりも大きく３６０度よりも小さい範囲で指向性を変化させる場合には、アンテナ２ａ、２ｂでは位相器１３４ａ、１３４ｂが使用されるだけであるので、混合器１３８に入力される信号に位相差は生じない。

そこで、上述した位相差を打ち消すように可変位相器３００ａ、３００ｂの位相量が設定されている。指向性を０度よりも大きく９０度よりも小さい範囲で変化させる場合、電圧供給部３１０ａにＨレベルの電圧を供給し、可変位相器３００ａによって可変減衰器１３６ａの信号の位相を調整して、混合器１３８に供給し、一方、電圧供給部３０２ｂにＨレベルの電圧を供給し、アンテナ２ｂの信号に基づく可変減衰器１３６ｂの信号は、そのまま混合器１３８に供給している。指向性を９０度よりも大きく１８０度よりも小さい範囲で変化させる場合には、電圧供給部３０２ａ、３０２ｂにＨレベルの電圧を供給し、可変減衰器１３６ａ、１３６ｂの信号をそのまま混合器１３８に供給する。指向性を１８０度よりも大きく２７０よりも小さい範囲で変化させる場合には、電圧供給部３１０ｂにＨレベルの電圧を供給し、可変位相器３００ｂによって可変減衰器１３６ｂの信号の位相を調整して、混合器１３８に供給し、一方、電圧供給部３０２ａにＨレベルの電圧を供給し、可変減衰器１３６ａの信号は、そのまま混合器１３８に供給している。指向性を２７０度よりも大きく３６０度よりも小さい範囲で変化させる場合には、電圧供給部３０２ａ、３０２ｂにＨレベルの電圧を供給し、可変減衰器１３６ａ、１３６ｂの信号をそのまま混合器１３８に供給する。このようなＨレベルの電圧も、制御部１８０によって生成する。

上記の実施の形態は、種々に可変可能である。例えばダイポールアンテナ４ａと延長素子２４ａ、２６ａ、ＰＩＮダイオード２８ａ、３４ａ、抵抗器２９ａ、３６ａ、インダクタンス素子３０ａ、３８ａ、直流阻止コンデンサ３２ａ、４０ａ、高周波阻止コイル８２ａ、９２ａ、電圧供給部９０ａ、１００ａのみを設け、８の字指向性のダイポールアンテナにおいて、延長素子２４ａ、２６ａの一方を接続することによってＵＨＦ帯の指向性を変化させ、かつＶＨＦ帯の所定の方向からの電波のみを受信するように構成することもできる。或いは、第１のアンテナ素子２ａのみを設ける構成とすることもできる。また、ダイポールアンテナ素子４ａと延長素子との間で直流電圧を印加するように構成するなら、ダイポールアンテナ素子８ａ、１０ａをそれぞれ２条の導体から構成する必要はなく、１条の導体によってダイポールアンテナ素子を構成することもできる。

また、上記の実施の形態では、各ダイポールアンテナのアンテナ素子、例えばアンテナ素子８ａの外方端に１つの延長素子、例えば延長素子２４ａのみを設けたが、例えば、延長素子２４ａのさらに外方に別の延長素子を設け、この別の延長素子と延長素子２４ａとの間に開閉素子を設けて、第２の周波数帯よりも更に低い第３の周波数帯の電波を受信するように構成することもできる。また、第１の周波数帯において指向性を傾ける場合に、延長素子２４ａのみをダイポールアンテナ素子８ａに接続した状態と、延長素子２４ａと別の延長素子とをダイポールアンテナ素子８ａに接続した状態との２種類に指向性を傾けることができる。

上記の実施の形態では、この多周波数帯アンテナに設けた１６方位スイッチ１７６を操作して、指向性を変化させたが、例えば、この多周波数帯アンテナと共に使用されるチューナに、アンテナ制御指令器を設け、このアンテナ制御指令器からの制御指令を、チューナとこの多周波数帯アンテナとを接続する同軸ケーブルを介して多周波数帯アンテナに供給して、指向性を変化させることもできる。この場合、制御指令は、ＵＨＦ帯及びＶＨＦ帯において受信しようとする複数の周波数の電波それぞれに対応しており、それらのうち受信を希望する電波に対応するものを多周波数帯アンテナに供給する。多周波数帯アンテナでは、制御部１８０は、この指令を受けると、この指令を基に受信しようとする電波に対応する指向性を決定する。予め各指令ごとに指向性を定めたテーブルが制御部１８０内に設けられており、指令に対応する指向性を検索することで指向性が決定され、この指向性となるように、上述したように制御が行われる。

本発明の１実施形態の多周波数帯アンテナの一部の構成を示す図である。図１のアンテナの残りの部分の構成を示す図である。図１のアンテナの制御部の構成を示す図である。図１のアンテナの各部の通常の制御状態を示す図である。図１のアンテナにおいてＵＨＦ帯での通常の制御状態を示す図である。図１のアンテナにおけるＵＨＦ帯用の制御の原理の説明図である。図１のアンテナにおけるＵＨＦ帯の指向性の可変状態の説明図である。図１のアンテナにおけるＵＨＦ帯の指向性の制御状態を示す図である。本発明の第２実施形態の多周波数帯アンテナの一部の構成を示す図である。図９のアンテナの残りの部分の構成を示す図である。図９のアンテナにおけるＵＨＦ帯の指向性の制御状態を示す図である。

符号の説明

２ａ第１のアンテナ
２ｂ第２のアンテナ
４ａ４ｂ６ａ６ｂダイポールアンテナ
２４ａ２４ｂ２６ａ２６ｂ５８ａ５８ｂ６０ａ６０ｂ延長素子
２８ａ２８ｂ３４ａ３４ｂ６２ａ６２ｂ７０ａ７０ｂＰＩＮダイオード（開閉素子）
１８０制御部

Claims

一直線上に配置されたダイポールアンテナと、
このダイポールアンテナの両外方端から前記一直線上を外方に向かってそれぞれ伸びた少なくとも２つの延長素子とを、
含み、前記ダイポールアンテナの全長は、第１の周波数帯の電波を送受信可能に決定され、前記ダイポールアンテナと前記２つの延長素子との全長は、第１の周波数帯よりも低い第２の周波数帯の電波を送受信可能に決定され、さらに、
前記２つの延長素子と前記ダイポールアンテナの外方端との間にそれぞれ設けられ、制御信号が供給されたとき閉成し、前記制御信号が非供給のとき開放される第１及び第２の開閉素子と、
第１及び第２の開閉素子に並列に設けられ、値が、第１の周波数帯において前記ダイポールアンテナと前記延長素子とを実質的に開放し、第２の周波数帯において前記ダイポールアンテナと前記延長素子とを実質的に接続する値に選択されたリアクタンス素子と、
第１の周波数帯の電波の受信時に、第１及び第２の開閉素子を開放するように第１及び第２の開閉素子に前記制御信号を非供給とした第１の状態、第１の開閉素子を閉成するように第１の開閉素子に制御信号を供給し、かつ第２の開閉素子を開放するように第２の開閉素子に前記制御信号を非供給とした第２の状態、及び第１の開閉素子を開放するように第１の開閉素子に前記制御信号を非供給とし、かつ第２の開閉素子を閉成するように第２の開閉素子に前記制御信号を供給した第３の状態のいずれかに、第１及び第２の開閉素子を制御し、第２の周波数帯の電波の受信時に、第１及び第２の開閉素子を開放するように第１及び第２の開閉素子に前記制御信号を非供給とする制御手段とを、
具備する多周波数帯アンテナ。
請求項１記載の多周波数帯アンテナにおいて、前記ダイポールアンテナは、直線状の２つのダイポールアンテナ素子からなり、各ダイポールアンテナ素子は、間隔を隔てて平行に配置された２条の導体からなり、これら２条の導体は、高周波的に結合され、前記第１及び第２の開閉素子は、前記２条の導体のうち１条の導体の外方端と、その外方端のさらに外方にある前記延長素子との間に設けられたＰＩＮダイオードと、残りの１条の導体の外方端と、その外方端のさらに外方にある前記延長素子との間に設けられた直流電流経路とを、含む多周波数帯アンテナ。
第１の周波数帯の波長の１／４よりも短い間隔を隔てて平行に配置された第１及び第２のダイポールアンテナと、
第１のダイポールアンテナの両外方端から第１の直線上を外方に向かってそれぞれ伸びた少なくとも２つの第１の延長素子と、
第２のダイポールアンテナの両外方端から第２の直線上を外方に向かってそれぞれ伸びた少なくとも２つの第２の延長素子とを、含み、第１のダイポールアンテナと第１の延長素子との全長及び第２のダイポールアンテナと第２の延長素子との全長は、第１の周波数帯よりも低い第２の周波数帯の電波を受信可能に決定された延長素子群と、
第１の延長素子と第１のダイポールアンテナの外方端との間にそれぞれ設けられた第１及び第２の開閉素子と、第２の延長素子と第２のダイポールアンテナの外方端との間にそれぞれ設けられた第３及び第４の開閉素子とを、含み、第３の開閉素子は第１の開閉素子に対応する位置にあり、第４の開閉素子は第２の開閉素子に対応する位置にあり、第１乃至第４の開閉素子は、制御信号が供給されたとき閉成し、前記制御信号が非供給のとき開放される開閉素子群と
第１乃至第４の開閉素子にそれぞれ並列に設けられ、値が、第１の周波数帯において前記ダイポールアンテナと前記延長素子とを実質的に開放し、第２の周波数帯において前記ダイポールアンテナと前記延長素子とを実質的に接続する値に選択されたリアクタンス素子と、
第１の周波数帯の電波の受信時に、第１乃至第４の開閉素子を開放するように第１乃至第４の開閉素子に前記制御信号を非供給とした第１の状態、第１及び第３の開閉素子を閉成するように第１及び第３の開閉素子に前記制御信号を供給しかつ第２及び第４の開閉素子を開放するように第２及び第４の開閉素子に前記制御信号を非供給とした第２の状態、並びに第１及び第３の開閉素子を開放するように第１及び第３の開閉素子に前記制御信号を非供給とし、かつ第２及び第４の開閉素子を閉成するように第２及び第４の開閉素子に前記制御信号を供給した第３の状態のいずれかに、第１乃至第４の開閉素子を制御し、第２の周波数帯の電波の受信時に、第１乃至第４の開閉素子を開放するように第１乃至第４の開閉素子に前記制御信号を非供給状態に制御する制御手段と、
第１及び第２のダイポールアンテナに接続された合成手段と、
第１のダイポールアンテナ及び第２のダイポールアンテナと前記合成手段との間に設けられ、第１及び第２のダイポールアンテナにおいて受信された第１及び第２のダイポールアンテナにほぼ垂直な第１の方向からの受信信号を同相で前記合成手段に供給し、第１及び第２のダイポールアンテナにおいて受信された第１の方向と反対の第２の方向からの信号を逆相で前記合成手段に供給する第１供給状態と、第１及び第２のダイポールアンテナにおいて受信された第１の方向からの受信信号を逆相で前記合成手段に供給し、第１及び第２のダイポールアンテナにおいて受信された第２の方向からの信号を同相で前記合成手段に供給する第２供給状態とに切換可能に構成された可変位相手段とを、
具備する多周波数帯アンテナ。
請求項３記載の多周波数帯アンテナにおいて、前記可変位相手段は、第１のアンテナと前記合成手段との間に第１の固定位相変更手段と、これに並列に接続された開閉手段とを有し、第２のアンテナと前記合成手段との間に第２の固定位相変更手段を有し、第１の固定位相変更手段の位相量が、第２の固定位相変更手段の位相量の２倍である多周波数帯アンテナ。
請求項３記載の多周波数帯アンテナからそれぞれがなる第１及び第２のアンテナを含み、第１及び第２のアンテナが直交配置されたアンテナ群と、
第１のアンテナからの信号と第２のアンテナからの信号をそれぞれレベル調整する第１及び第２のレベル調整手段と、
第１及び第２のレベル調整手段の出力信号を合成する合成手段とを、
具備する多周波数帯アンテナ。