JP4327514B2

JP4327514B2 - Phase adjuster and antenna device

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Publication number: JP4327514B2
Application number: JP2003167187A
Authority: JP
Inventors: 徹坂本; 元和濱野
Original assignee: Maspro Denkoh Corp
Current assignee: Maspro Denkoh Corp
Priority date: 2003-06-11
Filing date: 2003-06-11
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2023-06-11
Also published as: JP2005006032A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，主にテレビジョン放送の受信に利用されるアンテナに関し，詳しくは妨害波を排除する指向性を得るためのアンテナの位相調整器及びアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の妨害波を排除する指向性を持つアンテナとして，２つのアンテナで受信した信号を逆位相で合成することにより，ヌルアングルを得るヌルアングルアンテナがあった。（例えば，特許文献1参照）
【０００３】
【参考文献】
登録実用新案公報第３０２１２４１号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この従来のアンテナによると，２つのアンテナで受信した信号を逆位相で合成することにより，特定の方向にヌルアングルを設けることはできるものの，任意の方向に対してヌルアングルを得ることができるような構成とはなっていなかった。
これに対して，任意の方向にヌルアングルを得るためには，各アンテナからの給電線の線路長の差を細かく調整したり，２つアンテナの間隔を細かく調整する必要があり，調整作業に多くの時間を要していた。
本発明は，こうした問題点に鑑みなされたものであり，スイッチの操作のみでヌルアングルを広範囲に簡単に調整でき，しかも，ヌルアングルを調整する際に，２つのアンテナの接続を換えることなく，希望する電波の到来方向に対して左右どちらにでもヌルアングルを設定できる位相調整器及びアンテナ装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は，
２つのアンテナからの出力を位相合成して出力する位相調整器であって，
上記各アンテナに接続される２つの入力端子と，
第１の伝送経路及び第２の伝送経路と，
上記２つの入力端子に接続された２つのアンテナからの信号を，それぞれ，上記第１の伝送経路及び第２の伝送経路に入力すると共に，各アンテナからの信号の入力先を，上記第１の伝送経路と第２の伝送経路との何れかに相互に切り替え可能な切替手段と，
上記各伝送経路から出力された信号を合成する合成回路と，
該合成回路にて合成された信号を出力する出力端子と，
を備え，
上記第１の伝送経路上には，任意の長さに形成された複数の線路長を有する伝送線路をそれぞれ直列に挿入するか否かを切り換える複数の選択手段が直列に設けられており，
上記第２の伝送経路の線路長は，上記複数の選択手段により切換可能な上記第１の伝送経路全体の線路長の内の一番短い線路長よりも長く，しかも，上記複数の選択手段が特定の切り替え状態に設定される特定条件下で，当該第２の伝送経路の線路長と上記第１の伝送経路の線路長とが等しくなるように設定されていることを特徴とする。
【０００６】
また，請求項２に記載の発明は，請求項１に記載の位相調整器において，前記複数の選択手段を介して接続される複数の伝送線路の線路長は，上記各選択手段の切り替えによって，当該第１の伝送線路を通過する信号の位相を一定間隔で変更できるように設定されていることを特徴とする。
【０００７】
次に，請求項３に記載の発明は，請求項１又は請求項２に記載の位相調整器において，上記切替手段及び上記第１の伝送経路における伝送線路の選択手段は，それぞれ，スライドスイッチで構成されていることを特徴とする。
【０００８】
一方，請求項４に記載の発明は，アンテナを水平方向に２つ配置し，当該アンテナからの出力を位相合成して出力する位相調整器を備えたアンテナ装置において，
上記位相調整器として，請求項１〜請求項３の何れかに記載の位相調整器を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また，請求項５に記載の発明は，請求項４に記載のアンテナ装置において，上記２つのアンテナのブームには導波器及び反射器が設けられており，各アンテナの導波器側の端部若しくは反射器側の端部，又は両方の端部には，各アンテナブームを一定間隔で平行配置するための補助ブームが設けられていることを特徴とする。
【００１０】
また更に，請求項６に記載の発明は，請求項４又は請求項５に記載のアンテナ装置において，上記各アンテナの受信周波数の波長をλとすると，上記各アンテナの間隔は，０．８〜１．１λであり，上記各アンテナからの信号を上記位相調整器でもって同相で合成したときに当該アンテナ装置の中心から第１ヌルポイントの方向を見たヌルアングルは，２５〜３５°となるように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
テレビジョン放送の受信に利用されるアンテナに関して，当該アンテナを距離Ｌ離して平行に配置した場合，アンテナの方向に対する妨害波の到来方向の角度をθとすると，２つのアンテナに到来する妨害波の経路差はＬsinθとなり，受信した信号に位相のずれを生じる。この２つのアンテナの信号を合成するとき，合成される信号の位相差を１８０°にすることにより，妨害波の到来方向の感度を小さくするアンテナがヌルアングルアンテナとして知られている。
本願の発明は，簡単な構成でしかもアイソレーションのよい切替手段を用いて，特性の安定性を損なわずに，ヌルアングルの調整が可能になアンテナを提供ことで妨害波よる影響を排除できるようにするものであり，簡単な構成でもって設置時の強度をもたせたアンテナを提供する。
【００１２】
以下にこのようなアンテナ関して，本発明を具体化した実施形態の例を，図面を基に詳細に説明する。
図１は本発明に係るアンテナ１を用いたシステム構成例を示す。
１ａと１ｂはアンテナを示し，通常は同じ性能のものを平行に設置される。２０は位相調整器を示す。５と６は位相調整器の入力端子，７は出力端子を示す。４と３は同軸ケーブルを示し，上記アンテナ１と位相調整器２０を接続している。通常，これら２本の同軸ケーブルは同じ性能で同じ長さのものが使用される。位相調整器２０の出力端子７には同軸ケーブル２が接続され，テレビジョン受像機８に出力信号を伝送する。
【００１３】
次に，図２を用いて位相調整器２０の回路図を説明する。
位相調整器２０には，水平に配置されたアンテナを後側方向から見たときに，右側に配置されるアンテナ１ｂにおいて受信した信号を入力する右側アンテナ入力端子５と，同様に左側に配置されるアンテナ１ａにおいて受信した信号を入力する左側アンテナ入力端子６が備えられている。当該各入力端子５，６から入力された信号は，入力切換手段２０１を介して，第１の伝送経路２１６に接続されるか，第２の伝送経路２１７に接続される。本願の実施例では，上記入力切替手段２０１は例えばスライドスイッチで構成され，当該スイッチを左側に切替えることで右側アンテナ入力端子５は，第２の伝送経路２１７に接続されるし，左側アンテナ入力端子６は，第１の伝送経路２１６に接続されるように構成されており，上記スライドスイッチ２０１を切替えることで入力された信号の伝送経路を切替可能にしている。次に各伝送経路２１６，２１７を通過した信号は，周知の混合器２０７等により合成されて出力端子７から出力される。
【００１４】
次に上記第１の伝送経路２１６について詳しく説明する。この第１の伝送経路２１６には任意の長さに形成された複数の伝送線路２０２ａ，２０３ａ，２０４ａ，２０５ａが回路基板（図示されていない）上にストリップラインで形成されている。上記位相調整器の第１の伝送経路及び第２の伝送経路はプリント基板や誘電体基板等によるストリップラインで構成されている。
上記伝送線路２１６には夫々伝送線路の選択手段２０２，２０３，２０４，２０５が接続されている。上記選択手段には夫々更に伝送線路２０２ｂ，２０３ｂ，２０４ｂ，２０５ｂが接続されており，上記選択手段によって上記第１の伝送経路２１６の線路長を選択することができる。例えば，伝送線路２０２ａ，２０３ａ，２０４ａ，２０５ａの線路長を一定長さ毎に異なるように形成すると，例えばスライドスイッチ２０２をＯＮ，スライドスイッチ２０３，２０４，２０５をＯＦＦにしたときの第１の伝送経路２１６の線路長と，スライドスイッチ２０３をＯＮ，スライドスイッチ２０２，２０４，２０５をＯＦＦにしたときの第１の伝送経路２１６の線路長とは，当該第１の伝送経路２１６を通過する信号の位相が一定間隔で変化することになる。
【００１５】
次に上記第２に伝送線路２１７について説明する。本願の実施例においては，この第２の伝送経路２１７の線路長は，上記第１の伝送経路２１６の線路長を最短に選択した時，即ちスライドスイッチ２０２，２０３，２０４，２０５をＯＦＦにした時の第１の伝送経路２１６の線路長より長く，上記第1の伝送経路２１６の線路長を最短より次に長くなるように選択した時，即ちスライドスイッチ２０２をＯＮ，２０３，２０４，２０５をＯＦＦにした時の第1の伝送経路２１６の線路長と等しくなるように形成されている。図２はこのときの様子を模式的に理解できるように書いた回路図であり，第２の伝送経路２１７は伝送線路２１１，２１２，２１３，２１４といった伝送線路を介して，上記第１の伝送経路２１６の選択手段の特定条件における線路長と等しい長さに形成されているのである。上記第２の伝送経路２１７もプリント基板上にストリップラインで形成されている。上記伝送経路を形成したプリント基板は金属製のシールドケース２１８に収納されて高周波信号や妨害波による影響を防止している。この金属製のシールドケース２１８は樹脂ケース２１９に収納されて位相調整器２０を構成している。
【００１６】
上述のようにこのアンテナ１においては，アンテナ１ｂで受信された信号は同軸ケーブル４により位相調整器２０の入力端子５へ入力され，アンテナ１ａで受信された信号は同軸ケーブル３により位相調整器２０の入力端子６へ入力される。
位相調整器２０へ入力されたそれぞれの信号は，入力切換手段２０１を経てそれぞれ第１の伝送経路２１６，及び第２の伝送経路２１７を通り，それぞれの電気長に応じた位相差をもって合成される。第１の伝送経路２１６には任意に設定された複数の伝送線路とそれらに対応した複数の伝送線路切換手段が設けられ，調整するヌルアングルに応じて適宜選択できるようになっている。
【００１７】
本発明の実施例によれば，入力切替手段２０１を左側にした時に，水平に配置された２つのアンテナを後側方向から見たときに，右側に配置されるアンテナ１ｂにおいて受信した信号は，上記第２の伝送経路２１７に接続され，左側に配置されるアンテナ１ａにおいて受信した信号は，上記第１の伝送経路２１６に接続される。これによって，ヌルアングルはアンテナ１の取り付け方向（言い換えれば，希望波信号の到来方向）に対して右側に形成され，右側方向からの妨害波に対応できる。また入力切替手段２０１を右側にした時に，水平に配置された２つのアンテナを後側方向から見たときに，右側に配置されるアンテナ１ｂにおいて受信した信号は，上記第１の伝送経路２１６に接続され，左側に配置されるアンテナ１ａにおいて受信した信号は，上記第２の伝送経路２１７に接続される。これによって，ヌルアングルはアンテナ１の取り付け方向（言い換えれば，希望波信号の到来方向）に対して左側に形成され，左側方向からの妨害波に対応できる。
【００１８】
このようなアンテナ装置１では，ヌルアングルを例えば１０°より小さく調整できるように設計すると，主ビームの利得が３ｄＢ以上下がり，１本のアンテナを使用する場合の利得を下回ってしまい受信レベルが下がってしまって問題がある。また，ヌルアングルを例えば４０°より大きく調整できるように設計すると，１本のアンテナを使用する場合と比較しても妨害波除去能力の改善度がそれほど変わらないことから考えてメリットが無い。
【００１９】
そこで本願の実施例においては，ヌルアングルが１０〜４０°の範囲で調整でき，しかも，調整を簡単にするため，延いてはアンテナのコストを安価にすることができるよう，位相合成器２０７へ入力される信号の位相差を切り換えるステップ数（即ちスライドスイッチの数であり，ヌルアングルの可変ステップ数である。）をなるべく少なくすると共に，このスイッチによって，たとえヌルアングルを妨害波の方向に最適に向けられなくても，このアンテナ１の妨害波排除能力が適度な値となって（即ち取り付け，調整の容易性）妨害波が除去できるように構成し，更に，位相差を切替えるための切替手段においては,従来のロータリースイッチにおいて問題となったアイソレーションの悪さによって帯域内にトラップが生じるなどの特性の劣化といった問題を避けるために，伝送線路の切替にはスライドスイッチを用い，更に互いに最適な間隔を置いて配設させて特性の安定したアンテナとなるように構成したものである。
【００２０】
本案のアンテナ１はヌルアングルを左右それぞれ１０〜４０°の範囲で調整できるように構成している。この実施例においては，２つのアンテナ１ａ，１ｂの間隔を０.８〜１.１λ（例えば,１λ）とし，２つのアンテナからの信号が同相（位相差０°）で合成されたときのヌルアングルを２５〜３５°（例えば，３０°）になるように設計されている。
【００２１】
更に，アンテナ１を構成する位相調整器２０においては，第１の伝送経路２１６に備えさせた伝送線路の選択手段２０２〜２０５により，位相調整器２０を構成する合成器２０７へ入力する信号（即ち，第１の伝送経路を通過した信号）の位相差を略３０°ステップで選択できるように位相調整器２０の伝送線路の長さが形成されている。即ち，第１の伝送経路２１６に備えさせた，伝送線路２０２ａ，２０３ａ，２０４ａ，２０５ａの線路長が，上記第１の伝送経路を通過する信号の位相を３０°ずつ変化するように形成されているので，選択手段２０２，２０３，２０４，２０５を適宜選択することで位相を３０°ステップで切換えて選択できるのである。
【００２２】
さらに，上記合成器へ入力する時の位相差が０°を超えるような場合（例えば＋３０°）にも対応できるように，第２の伝送経路２１７は第１の伝送経路２１６に備えさせた選択手段によって構成される複数の伝送経路の内で一番短い線路長よりも長い線路長に構成している。例えば本願の実施例では，第１の伝送経路２１６の選択手段２０２，２０３，２０４，２０５をＯＦＦに設定すると，第２の伝送経路２１７は，伝送線路２１１の線路長分だけ第２の伝送経路２１７のほうが線路長が長くなるように構成させてある。
【００２３】
これによって，位相調整器２０を構成する合成器２０７に入力される２つの伝送経路の位相差を，位相差無しの０°を基準として−９０°，−６０°，−３０°，０°，＋３０°と広範囲に調整でき，これに対応して，ヌルアングルを１０〜４０°の広い範囲内において例えば５°間隔で調整することができると共に，上記ヌルアングルの可変範囲において，また，合成器２０７へ入力する時の位相差を略３０°ステップで選択できるように，位相調整器２０の伝送線路の長さを設計しているので，妨害波の到来方向がヌルアングルに完全に一致しない時でも，その近傍に合わせることにより，十分な妨害波除去能力（単体のアンテナからの改善度）１０ｄＢを有することができるように構成されているのである。
【００２４】
２つの伝送線路の位相差と２つのアンテナのヌルアングルの変化の様子を図３に示す。
図２の回路図において，
伝送線路切換手段２０２から伝送線路切換手段２０５を全てＯＦＦ側に操作すると，第１の伝送経路に対する第２の伝送経路の位相差は−３０°となる。このときのヌルアングルは略２０°である。
伝送線路切換手段２０２をＯＮ側に，他の伝送線路切換手段を全てＯＦＦ側に操作すると，第１の伝送経路２１６に対する第２の伝送経路２１７の位相差は０°となる。このときのヌルアングルは略３０°である。
伝送線路切換手段２０３をＯＮ側に，他の伝送線路切換手段全てＯＦＦ側に操作すると，第１の伝送経路２１６に対する第２の伝送経路２１７の位相差は＋３０°となる。このときのヌルアングルは略１５°である。
伝送線路切換手段２０４をＯＮ側に，他の伝送線路切換手段全てＯＦＦ側に操作すると，第１の伝送経路に対する第２の伝送経路の位相差は＋６０°となる。このときのヌルアングルは略１５°である。
伝送線路切換手段２０５をＯＮ側に，他の伝送線路切換手段全てＯＦＦ側に操作すると，第１の伝送経路に対する第２の伝送経路の位相差は＋９０°となる。このときのヌルアングルは略１０°である。
【００２５】
なお，上記の説明では，ＯＮ側に操作する伝送線路切換手段２０２〜２０５の中から１つの伝送線路切換手段を操作する例で示したが，複数の伝送線路切換手段を適宜組み合わせて操作しても良い。
また，上記の説明は希望波の到来方向へアンテナを向けたとき，右側のヌルアングルを調整する例を示したが，入力切換手段２０１を右側に操作することにより，希望波の到来方向へアンテナを向けたとき，同様に左側のヌルアングルを調整することができる。
【００２６】
ここで，合成器２０７へ入力する時の位相差のステップを３０°より大きくすると，
十分な妨害波除去能力が得られなくなり，逆に合成器２０７へ入力する時の位相差のステップを３０°より小さくすると伝送線路切換手段と伝送線路の数が多くなるため，位相調整器２０が複雑になり，コストも上がる。
図４に示すアンテナは，当該アンテナの受信周波数の波長をλとすると，アンテナ１ａ，アンテナ１ｂの間隔は略１λである。また，図２に示す位相調整器２０の回路図において伝送線路切換手段２０２をＯＮ側に，他の送線路切換手段を全てＯＦＦ側に操作すると，第１の伝送経路２１６に対する第２の伝送経路２１７の位相差は０°となり同相で合成される。このとき上記アンテナの中心からの第1ヌルポイントの方向を見たヌルアングルは略２８°である。
なお，図４に示すアンテナは１４素子のものを示したが，これに限らず他の素子数のアンテナでも良い。
【００２７】
図４において２２１，２２２はアンテナのブームを示す。図５において，２２３は反射器を示し，２２４は導波器を示す。２２０は補助ブームを示す。補助ブーム２２０は樹脂などの電波が透過する材料で作られていてその端部には，アンテナのブームに固定するための図示されていない周知の固定手段が設けられている。図５に示すように，補助ブーム２２０を各アンテナのブームの反射器側の端部のようにマストから離れた位置に取付けることにより，風や外力の影響により２つのアンテナの角度のずれや，捩れを防止している。更に加えて，アンテナの間隔を平行に維持できるため，ヌルアングルの調整が正確にできる。なお，補助ブーム２２０を取付ける位置は各アンテナのブームの反射器側の端部のみに限らず，各アンテナのブームの導波器側の端部または，その両方に取付けても良い。
なお，入力切換手段２０１及び伝送線路切換手段２０２〜２０５は，スライドスイッチを使用することにより，各切換手段の間隔を離して配置できるので，各伝送線路切換手段及び各伝送線路における信号のアイソレーションの劣化を防止している。
尚，本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく，本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することも可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳述したように，請求項１に記載の位相調整器によれば，２つの入力端子に接続された２つのアンテナからの信号は，それぞれ，切替手段を介して，第１の伝送経路及び第２の伝送経路に入力される。そして，切替手段の切り替えにより，各アンテナからの信号の入力先を，第１の伝送経路と第２の伝送経路との何れかに相互に切り替えることができる。よって，本発明の位相調整器によれば，切替手段を用いて，希望する電波の到来方向に対して左右どちらにでもアンテナのヌルアングルを設定できる。
また，第１の伝送経路上には，任意の長さに形成された複数の線路長を有する伝送線路をそれぞれ直列に挿入するか否かを切り換える複数の選択手段が直列に設けられており，第２の伝送経路の線路長は，複数の選択手段により切換可能な第１の伝送経路全体の線路長の内の一番短い線路長よりも長く，しかも，複数の選択手段が特定の切り替え状態に設定される特定条件下で，第２の伝送経路の線路長と第１の伝送経路の線路長とが等しくなるように設定されている。
このため，本発明の位相調整器によれば，入力端子に入力された各アンテナからの信号を同相で出力することができると共に，同相を基準として各信号の位相差をマイナス（−）側及びプラス（＋）側に広範囲に調整することができ，ヌルアングルの調整を簡単に行うことができる。
【００２９】
次に，請求項２に記載の位相調整器によれば，複数の選択手段を介して第１の伝送経路に接続される複数の伝送線路の線路長は，各選択手段の切り替えによって，第１の伝送線路を通過する信号の位相を一定間隔で変更できるように設定されている。このため，ヌルアングルの調整をより簡単に行うことができる。また，ヌルアングルを妨害波の方向に最適に向けられなくても，妨害波排除能力が適度な値にすることができる。
【００３０】
また，請求項３に記載の位相調整器によれば，切替手段及び第１の伝送経路に設けられる複数の選択手段が，スライドスイッチで構成されることから，第１の伝送経路と第２の伝送経路との間，及び，第１の伝送経路を構成する各伝送線路における信号のアイソレーションの劣化を防止することができる。
【００３１】
次に，請求項４に記載のアンテナ装置によれば，水平方向に配置された２つのアンテナからの出力を位相合成して出力する位相調整器として，請求項１〜請求項３の何れかに記載の位相調整器が備えられることから，ヌルアングルの調整を簡単に行うことのできるアンテナ装置を提供することが可能となる。
【００３２】
また次に，請求項５に記載のアンテナ装置によれば，２つのアンテナのブームには導波器及び反射器が設けられており，各アンテナの導波器側の端部若しくは反射器側の端部，又は両方の端部には，各アンテナブームを一定間隔で平行配置するための補助ブームが設けられていることから，風や外力の影響により２つのアンテナの角度のずれや，捩れを防止できる。また，アンテナの間隔を平行に維持できるため，ヌルアングルの調整が正確にできる。
【００３３】
また，請求項６に記載のアンテナ装置によれば，各アンテナの受信周波数の波長をλとすると，２つのアンテナの間隔は，０．８〜１．１λに設定され，各アンテナからの信号を位相調整器でもって同相で合成したときに当該アンテナ装置の中心から第１ヌルポイントの方向を見たヌルアングルは，２５〜３５°となるように構成されている。このため，第１の伝送経路に設ける切換手段と伝送線路の数を少なくすることができ，位相調整器をシンプルに構成でき，そのコストも下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願アンテナを用いたシステム例を示す。
【図２】本願のアンテナを構成する位相調整器の回路図を示す。
【図３】本願のアンテナにおいて，位相調整器の位相調整とその調整に伴うヌルアングルの変化を示す。
【図４】本願のアンテナの取付例を示す斜視図である。
【図５】本願のアンテナを上方から見た図であり，希望波と妨害波との関係を示す図である。
【図６】本願の位相調整器の構成を示す図である。
【符号の説明】
１…アンテナ装置，１ａ…左側アンテナ，１ｂ…右側アンテナ，２…同軸ケーブル，３…同軸ケーブル，４…同軸ケーブル，５…右側アンテナ入力端子，６…左側アンテナ入力端子，７…出力端子，８…テレビジョン受像機，２０…位相調整器，２０１…伝送経路切替手段，２０２〜２０５…伝送線路選択手段，２０２ａ〜２０５ａ…伝送線路，２０２ｂ〜２０５ｂ…伝送線路，２０６…コンデンサ，２０７…合成回路，２０８…コンデンサ，２１１〜２１４…伝送線路，２１５…コンデンサ，２１６…第１の伝送経路，２１７…第２の伝送経路，２１８…シールドケース，２１９…樹脂ケース，２２０…補助ブーム，２２１…ブーム，２２２…ブーム，２２３…反射器，２２４…導波器，３０１…位相差−９０°の時の方位角と相対利得，３０２…位相差−６０°の時の方位角と相対利得，３０３…位相差−３０°の時の方位角と相対利得，３０４…位相差０°の時の方位角と相対利得，３０５…位相差＋３０°の時の方位角と相対利得[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an antenna mainly used for receiving television broadcasts, and more particularly to an antenna phase adjuster and an antenna device for obtaining directivity for eliminating interference waves .
[0002]
[Prior art]
As a conventional antenna having directivity that eliminates interference waves, there has been a null angle antenna that obtains a null angle by combining signals received by two antennas with opposite phases. (For example, see Patent Document 1)
[0003]
[References]
Registered Utility Model Publication No. 3021241 [0004]
[Problems to be solved by the invention]
According to this conventional antenna, a null angle can be obtained in an arbitrary direction although a null angle can be provided in a specific direction by combining signals received by two antennas with opposite phases. It was not a proper composition.
On the other hand, in order to obtain a null angle in any direction, it is necessary to finely adjust the difference in the line length of the feed line from each antenna or finely adjust the distance between the two antennas. It took a lot of time.
The present invention has been made in view of these problems, and it is possible to easily adjust the null angle over a wide range only by operating the switch , and when adjusting the null angle, the connection between the two antennas is not changed. It is an object of the present invention to provide a phase adjuster and an antenna device capable of setting a null angle on either the left or right side with respect to a desired radio wave arrival direction .
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The invention described in claim 1 made to achieve such an object,
A phase adjuster that synthesizes and outputs the outputs from the two antennas,
Two input terminals connected to each antenna,
A first transmission path and a second transmission path;
The signals from the two antennas connected to the two input terminals are input to the first transmission path and the second transmission path, respectively, and the input destination of the signal from each antenna is set to the first transmission path. Switching means that can switch between the transmission path and the second transmission path;
A synthesis circuit for synthesizing signals output from the transmission paths,
An output terminal for outputting a signal synthesized by the synthesis circuit;
With
On the first transmission path, a plurality of selection means for switching whether or not to insert transmission lines having a plurality of line lengths having arbitrary lengths in series are provided in series.
The line length of the second transmission path is longer than the shortest line length among the line lengths of the entire first transmission path that can be switched by the plurality of selection means, and the plurality of selection means are The line length of the second transmission path is set to be equal to the line length of the first transmission path under a specific condition set to a specific switching state.
[0006]
According to a second aspect of the present invention, in the phase adjuster according to the first aspect, the line lengths of the plurality of transmission lines connected via the plurality of selection means are changed by switching the selection means. It is set so that the phase of the signal passing through the first transmission line can be changed at regular intervals.
[0007]
Next, the invention according to claim 3 is the phase adjuster according to claim 1 or 2, wherein the switching means and the transmission line selection means in the first transmission path are each a slide switch. It is configured .
[0008]
On the other hand, the invention according to claim 4 is an antenna device comprising a phase adjuster that arranges two antennas in the horizontal direction and outputs the combined outputs of the antennas in phase.
The phase adjuster according to any one of claims 1 to 3 is provided as the phase adjuster.
[0009]
According to a fifth aspect of the present invention, in the antenna device according to the fourth aspect, a director and a reflector are provided on the booms of the two antennas. An auxiliary boom for arranging the antenna booms in parallel at regular intervals is provided at the end of the antenna, the reflector side, or both ends.
[0010]
Still further, the invention according to claim 6 is the antenna device according to claim 4 or claim 5, wherein when the wavelength of the reception frequency of each antenna is λ, the interval between the antennas is 0.8 to 0.8. 1.1λ, and when the signals from the antennas are combined in phase with the phase adjuster, the null angle of the direction of the first null point from the center of the antenna device is 25 to 35 °. It is comprised as follows.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
For antennas used for receiving television broadcasts, when the antennas are arranged in parallel at a distance L, if the angle of the arrival direction of the interference wave with respect to the direction of the antenna is θ, The path difference becomes Lsinθ, and a phase shift occurs in the received signal. When combining the signals of these two antennas, an antenna that reduces the sensitivity in the direction of arrival of an interference wave by setting the phase difference of the combined signals to 180 ° is known as a null angle antenna.
The invention of the present application can eliminate the influence of the interference wave by providing an antenna that can adjust the null angle without losing the stability of the characteristics by using a switching means having a simple configuration and good isolation. An antenna with a simple structure and strength at the time of installation is provided.
[0012]
Hereinafter, with respect to such an antenna, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a system configuration example using an antenna 1 according to the present invention.
Reference numerals 1a and 1b denote antennas, which are usually installed in parallel with the same performance. Reference numeral 20 denotes a phase adjuster. Reference numerals 5 and 6 denote input terminals of the phase adjuster, and 7 denotes an output terminal. Reference numerals 4 and 3 denote coaxial cables, which connect the antenna 1 and the phase adjuster 20. Usually, these two coaxial cables have the same performance and the same length. The coaxial cable 2 is connected to the output terminal 7 of the phase adjuster 20 and transmits an output signal to the television receiver 8.
[0013]
Next, a circuit diagram of the phase adjuster 20 will be described with reference to FIG.
The phase adjuster 20 is arranged on the left side in the same manner as the right antenna input terminal 5 for inputting a signal received by the antenna 1b arranged on the right side when the horizontally arranged antenna is viewed from the rear side. The left antenna input terminal 6 is provided for inputting a signal received by the antenna 1a. Signals input from the input terminals 5 and 6 are connected to the first transmission path 216 or the second transmission path 217 via the input switching unit 201. In the embodiment of the present application, the input switching means 201 is composed of, for example, a slide switch. By switching the switch to the left side, the right antenna input terminal 5 is connected to the second transmission path 217 and the left antenna input terminal. 6 is configured to be connected to the first transmission path 216, and the transmission path of the input signal can be switched by switching the slide switch 201. Next, the signals that have passed through the transmission paths 216 and 217 are combined by a known mixer 207 or the like and output from the output terminal 7.
[0014]
Next, the first transmission path 216 will be described in detail. In the first transmission path 216, a plurality of transmission lines 202a, 203a, 204a, and 205a formed to have an arbitrary length are formed as strip lines on a circuit board (not shown). The first transmission path and the second transmission path of the phase adjuster are configured by strip lines such as a printed board and a dielectric board.
Transmission line selection means 202, 203, 204, 205 are connected to the transmission line 216, respectively. Transmission lines 202b, 203b, 204b, and 205b are further connected to the selection means, and the line length of the first transmission path 216 can be selected by the selection means. For example, if the transmission lines 202a, 203a, 204a, and 205a are formed to have different line lengths for each fixed length, for example, the first transmission when the slide switch 202 is turned on and the slide switches 203, 204, and 205 are turned off. The line length of the path 216 and the line length of the first transmission path 216 when the slide switch 203 is turned on and the slide switches 202, 204, and 205 are turned off are the signals of the signal passing through the first transmission path 216. The phase will change at regular intervals.
[0015]
Next, the second transmission line 217 will be described. In the embodiment of the present application, the line length of the second transmission path 217 is set to the minimum when the line length of the first transmission path 216 is selected, that is, the slide switches 202, 203, 204, and 205 are turned off. When the length of the first transmission path 216 is longer than that of the first transmission path 216 and the length of the first transmission path 216 is selected to be longer than the minimum of the first transmission path 216, that is, the slide switch 202 is turned ON, 203, 204, 205 It is formed to be equal to the line length of the first transmission path 216 when turned off. FIG. 2 is a circuit diagram written so that the situation at this time can be schematically understood. The second transmission path 217 is connected to the first transmission line via transmission lines 211, 212, 213, 214. The path 216 is formed to have a length equal to the line length under the specific condition of the selection means. The second transmission path 217 is also formed as a strip line on the printed board. The printed circuit board on which the transmission path is formed is housed in a metal shield case 218 to prevent the influence of high-frequency signals and interference waves. The metal shield case 218 is housed in a resin case 219 and constitutes a phase adjuster 20.
[0016]
As described above, in this antenna 1, the signal received by the antenna 1 b is input to the input terminal 5 of the phase adjuster 20 by the coaxial cable 4, and the signal received by the antenna 1 a is input by the coaxial cable 3. Input terminal 6.
Each signal input to the phase adjuster 20 passes through the first switching path 216 and the second transmission path 217 via the input switching means 201, and is synthesized with a phase difference corresponding to each electrical length. . The first transmission path 216 is provided with a plurality of arbitrarily set transmission lines and a plurality of transmission line switching means corresponding thereto, and can be appropriately selected according to the null angle to be adjusted.
[0017]
According to the embodiment of the present invention, when the input switching means 201 is set to the left side, when two horizontally arranged antennas are viewed from the rear side, the signal received by the antenna 1b arranged on the right side is A signal connected to the second transmission path 217 and received by the antenna 1 a disposed on the left side is connected to the first transmission path 216. Thus, the null angle is formed on the right side with respect to the mounting direction of the antenna 1 (in other words, the arrival direction of the desired wave signal), and can cope with the interference wave from the right direction. When the input switching unit 201 is set to the right side, when the two horizontally arranged antennas are viewed from the rear side, the signal received by the antenna 1b arranged on the right side is transmitted to the first transmission path 216. The signal received by the antenna 1a connected and disposed on the left side is connected to the second transmission path 217. Accordingly, the null angle is formed on the left side with respect to the mounting direction of the antenna 1 (in other words, the arrival direction of the desired wave signal), and can cope with the interference wave from the left direction.
[0018]
In such an antenna device 1, if the null angle is designed to be adjusted to be smaller than 10 °, for example, the gain of the main beam is lowered by 3 dB or more, which is lower than the gain when using one antenna, and the reception level is lowered. There is a problem. Also, if the null angle is designed to be adjusted to be larger than 40 °, for example, there is no merit because the degree of improvement of the interference wave removal capability does not change much compared to the case where one antenna is used.
[0019]
Therefore, in the embodiment of the present application, the null angle can be adjusted in the range of 10 to 40 °, and in order to simplify the adjustment, the antenna cost can be reduced to the phase combiner 207. The number of steps for switching the phase difference of the input signal (ie, the number of slide switches and the variable number of null angles) is minimized, and this switch optimizes the null angle even in the direction of the interference wave. Even if the antenna 1 is not directed to the antenna 1, the interference wave rejection capability of the antenna 1 becomes an appropriate value (that is, easy to install and adjust) so that the interference wave can be removed, and further, switching for switching the phase difference This means that traps are generated in the band due to poor isolation, which is a problem with conventional rotary switches. To avoid the problem of reduction, the switching of the transmission line using a slide switch, which is constituted so as to further the stable antenna characteristics by arranged at an optimum distance from each other.
[0020]
The antenna 1 of this proposal is configured so that the null angle can be adjusted in the range of 10 to 40 degrees on the left and right. In this embodiment, the interval between the two antennas 1a and 1b is set to 0.8 to 1.1λ (for example, 1λ), and the null is obtained when the signals from the two antennas are combined in phase (phase difference 0 °). The angle is designed to be 25 to 35 ° (for example, 30 °).
[0021]
Further, in the phase adjuster 20 constituting the antenna 1, signals (that is, signals) input to the combiner 207 constituting the phase adjuster 20 by the transmission line selection means 202 to 205 provided in the first transmission path 216 (that is, The length of the transmission line of the phase adjuster 20 is formed so that the phase difference of the signal transmitted through the first transmission path) can be selected in approximately 30 ° steps. That is, the line lengths of the transmission lines 202a, 203a, 204a, and 205a provided in the first transmission path 216 are formed so that the phase of the signal passing through the first transmission path changes by 30 °. Therefore, the phase can be switched and selected in 30 ° steps by appropriately selecting the selection means 202, 203, 204, 205.
[0022]
Further, the second transmission path 217 is a selection provided in the first transmission path 216 so as to cope with a case where the phase difference when input to the combiner exceeds 0 ° (for example, + 30 °). The line length is longer than the shortest line length among the plurality of transmission paths constituted by the means. For example, in the embodiment of the present application, when the selection means 202, 203, 204, 205 of the first transmission path 216 is set to OFF, the second transmission path 217 is the second transmission path by the line length of the transmission line 211. 217 is configured to have a longer line length.
[0023]
As a result, the phase difference between the two transmission paths input to the combiner 207 constituting the phase adjuster 20 is set to −90 °, −60 °, −30 °, 0 °, 0 ° with no phase difference as a reference. + 30 ° can be adjusted over a wide range. Correspondingly, the null angle can be adjusted within a wide range of 10 to 40 °, for example, at intervals of 5 °, and the variable range of the null angle can be adjusted. Since the length of the transmission line of the phase adjuster 20 is designed so that the phase difference at the time of input to 207 can be selected in approximately 30 ° steps, the arrival direction of the disturbing wave does not completely match the null angle. However, it is configured to have sufficient interference wave removal capability (improvement from a single antenna) of 10 dB by adjusting to the vicinity thereof.
[0024]
FIG. 3 shows how the phase difference between the two transmission lines and the null angle of the two antennas change.
In the circuit diagram of FIG.
When all the transmission line switching means 205 are operated from the transmission line switching means 202 to the OFF side, the phase difference of the second transmission path with respect to the first transmission path becomes −30 °. The null angle at this time is approximately 20 °.
When the transmission line switching unit 202 is operated to the ON side and all other transmission line switching units are operated to the OFF side, the phase difference of the second transmission path 217 with respect to the first transmission path 216 becomes 0 °. The null angle at this time is approximately 30 °.
When the transmission line switching means 203 is operated to the ON side and all other transmission line switching means are operated to the OFF side, the phase difference of the second transmission path 217 with respect to the first transmission path 216 is + 30 °. The null angle at this time is approximately 15 °.
When the transmission line switching means 204 is operated to the ON side and all other transmission line switching means are turned to the OFF side, the phase difference of the second transmission path with respect to the first transmission path is + 60 °. The null angle at this time is approximately 15 °.
When the transmission line switching unit 205 is operated to the ON side and all other transmission line switching units are operated to the OFF side, the phase difference of the second transmission path with respect to the first transmission path is + 90 °. The null angle at this time is approximately 10 °.
[0025]
In the above description, an example is shown in which one transmission line switching means is operated from among the transmission line switching means 202 to 205 operated to the ON side, but a plurality of transmission line switching means are operated in an appropriate combination. Also good.
Further, the above description shows an example of adjusting the null angle on the right side when the antenna is directed in the direction of arrival of the desired wave. However, by operating the input switching means 201 to the right side, the antenna is moved in the direction of arrival of the desired wave. Similarly, the left-side null angle can be adjusted.
[0026]
Here, if the phase difference step when inputting to the combiner 207 is larger than 30 °,
If sufficient interference wave removal capability cannot be obtained, and the phase difference step when inputting to the combiner 207 is made smaller than 30 °, the number of transmission line switching means and transmission lines increases. It becomes complicated and the cost increases.
In the antenna shown in FIG. 4, when the wavelength of the reception frequency of the antenna is λ, the interval between the antenna 1a and the antenna 1b is approximately 1λ. Further, in the circuit diagram of the phase adjuster 20 shown in FIG. 2, when the transmission line switching means 202 is operated to the ON side and all other transmission line switching means are operated to the OFF side, the second transmission path with respect to the first transmission path 216 is obtained. The phase difference of 217 becomes 0 ° and is synthesized in phase. At this time, the null angle when viewing the direction of the first null point from the center of the antenna is approximately 28 °.
Although the antenna shown in FIG. 4 has 14 elements, the present invention is not limited to this, and an antenna having another number of elements may be used.
[0027]
In FIG. 4, reference numerals 221 and 222 denote antenna booms. In FIG. 5, 223 indicates a reflector, and 224 indicates a director. Reference numeral 220 denotes an auxiliary boom. The auxiliary boom 220 is made of a material that transmits radio waves such as resin, and a known fixing means (not shown) for fixing the auxiliary boom 220 to the antenna boom is provided at the end thereof. As shown in FIG. 5, by attaching the auxiliary boom 220 at a position away from the mast, such as the end of each antenna on the reflector side, the angle of the two antennas may be shifted due to the influence of wind or external force. Prevents twisting. In addition, since the antenna spacing can be maintained in parallel, the null angle can be adjusted accurately. The position where the auxiliary boom 220 is attached is not limited to the end of each antenna on the reflector side of the boom, but may be attached to the end of the boom of each antenna on the director side or both.
Note that the input switching means 201 and the transmission line switching means 202 to 205 can be arranged at intervals of each switching means by using slide switches, so that the signal isolation in each transmission line switching means and each transmission line is possible. Prevents deterioration.
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0028]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the phase adjuster described in claim 1, signals from the two antennas connected to the two input terminals are respectively transmitted through the switching means to the first transmission path and Input to the second transmission path. Then, by switching the switching means, the input destination of the signal from each antenna can be switched to either the first transmission path or the second transmission path. Therefore, according to the phase adjuster of the present invention, the null angle of the antenna can be set to either the left or right with respect to the direction of arrival of the desired radio wave by using the switching means.
Further, on the first transmission path, a plurality of selection means for switching whether or not to insert transmission lines having a plurality of line lengths having arbitrary lengths in series are provided in series. The line length of the second transmission path is longer than the shortest line length of the entire first transmission path that can be switched by a plurality of selection means, and the plurality of selection means are in a specific switching state. Is set so that the line length of the second transmission path is equal to the line length of the first transmission path.
Therefore, according to the phase adjuster of the present invention, the signals from the respective antennas input to the input terminal can be output in the same phase, and the phase difference of each signal with respect to the same phase is set to the minus (−) side and It can be adjusted over a wide range on the plus (+) side, making it easy to adjust the null angle.
[0029]
Next, according to the phase adjuster of the second aspect, the line lengths of the plurality of transmission lines connected to the first transmission path via the plurality of selecting means are changed to the first by switching each selecting means. It is set so that the phase of the signal passing through the transmission line can be changed at regular intervals. For this reason, the null angle can be adjusted more easily . Even if the null angle is not optimally directed in the direction of the interference wave, the interference wave rejection capability can be set to an appropriate value.
[0030]
According to the phase adjuster of the third aspect, since the switching means and the plurality of selection means provided in the first transmission path are configured by the slide switch , the first transmission path and the second transmission path It is possible to prevent deterioration of signal isolation between the transmission paths and in each transmission line constituting the first transmission path .
[0031]
Next, according to the antenna device of the fourth aspect, the phase adjuster that outputs the synthesized signals from the two antennas arranged in the horizontal direction by phase synthesis is provided. Since the described phase adjuster is provided, it is possible to provide an antenna device that can easily adjust the null angle.
[0032]
Further, according to the antenna device of claim 5, the booms of the two antennas are provided with a director and a reflector, and the end of each antenna on the director side or the reflector side is provided. At the end, or at both ends, there is an auxiliary boom for arranging the antenna booms in parallel at regular intervals, so that the two antennas are not misaligned or twisted due to wind and external forces. Can be prevented. Also, since the antenna spacing can be kept parallel, the null angle can be adjusted accurately.
[0033]
According to the antenna device of the sixth aspect, when the wavelength of the reception frequency of each antenna is λ, the distance between the two antennas is set to 0.8 to 1.1λ, and the signal from each antenna is The null angle of the direction of the first null point from the center of the antenna device when combined in phase with the phase adjuster is configured to be 25 to 35 °. For this reason, the number of switching means and transmission lines provided in the first transmission path can be reduced, the phase adjuster can be configured simply, and the cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an example of a system using an antenna of the present application.
FIG. 2 shows a circuit diagram of a phase adjuster constituting the antenna of the present application.
FIG. 3 shows the phase adjustment of the phase adjuster and the change in the null angle associated with the adjustment in the antenna of the present application.
FIG. 4 is a perspective view showing an example of attachment of the antenna of the present application.
FIG. 5 is a diagram of the antenna of the present application as viewed from above, showing the relationship between a desired wave and an interfering wave.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a phase adjuster of the present application.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Antenna device, 1a ... Left antenna, 1b ... Right antenna, 2 ... Coaxial cable, 3 ... Coaxial cable, 4 ... Coaxial cable, 5 ... Right antenna input terminal, 6 ... Left antenna input terminal, 7 ... Output terminal, 8 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Television receiver, 20 ... Phase adjuster, 201 ... Transmission path switching means, 202-205 ... Transmission line selection means, 202a-205a ... Transmission line, 202b-205b ... Transmission line, 206 ... Capacitor, 207 ... Synthesis circuit , 208 ... Capacitor, 211 to 214 ... Transmission line, 215 ... Capacitor, 216 ... First transmission path, 217 ... Second transmission path, 218 ... Shield case, 219 ... Resin case, 220 ... Auxiliary boom, 221 ... Boom , 222 ... boom, 223 ... reflector, 224 ... director, 301 ... azimuth and relative gain when the phase difference is -90 °, 02: Azimuth angle and relative gain when phase difference is -60 °, 303: Azimuth angle and relative gain when phase difference is -30 °, 304: Azimuth angle and relative gain when phase difference is 0 °, 305 ... Azimuth and relative gain when the phase difference is + 30 °

Claims

A phase adjuster that synthesizes and outputs the outputs from the two antennas,
Two input terminals connected to each antenna,
A first transmission path and a second transmission path;
The signals from the two antennas connected to the two input terminals are input to the first transmission path and the second transmission path, respectively, and the input destination of the signal from each antenna is set to the first transmission path. Switching means that can be switched to either the transmission path or the second transmission path;
A synthesis circuit for synthesizing signals output from the transmission paths,
An output terminal for outputting a signal synthesized by the synthesis circuit;
With
On the first transmission path, a plurality of selection means for switching whether or not to insert transmission lines having a plurality of line lengths having arbitrary lengths in series are provided in series.
The line length of the second transmission path is longer than the shortest line length among the line lengths of the entire first transmission path that can be switched by the plurality of selection means, and the plurality of selection means are A phase adjuster characterized in that the line length of the second transmission path is set to be equal to the line length of the first transmission path under a specific condition set to a specific switching state. .

In the first transmission path , the line lengths of the plurality of transmission lines connected via the plurality of selection means are constant in the phase of the signal passing through the first transmission line by switching the selection means. The phase adjuster according to claim 1, wherein the phase adjuster is set so as to be changed at intervals .

The plurality of selection means provided in said switching means and said first transmission path, respectively, the phase adjuster according to claim 1 or claim 2, characterized in that it consists of a slide switch.

In an antenna apparatus equipped with a phase adjuster that arranges two antennas in the horizontal direction and outputs the combined outputs of the antennas in phase,
An antenna device comprising the phase adjuster according to claim 1 as the phase adjuster.

The above two antenna booms are provided with a director and a reflector, and each antenna boom is attached to the end of each antenna on the director side, the end on the reflector side, or both ends. The antenna device according to claim 4, wherein an auxiliary boom for parallel arrangement at a constant interval is provided.

When the wavelength of the reception frequency of each antenna is λ, the interval between the antennas is 0.8 to 1.1λ, and when the signals from the antennas are combined in phase by the phase adjuster, The antenna apparatus according to claim 4 or 5, wherein a null angle when the direction of the first null point is viewed from the center of the antenna apparatus is 25 to 35 degrees.