JP4549580B2 - 位相差給電アンテナ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばＵＨＦ帯やＶＨＦ帯のテレビジョン放送受信用に使用する位相差給電アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＵＨＦ帯、ＶＨＦ帯のテレビジョン放送受信用アンテナとしては、八木形アンテナを使用することがある。この八木形アンテナにおいて、ＦＢ比を良好にするために、反射器、放射器及び導波器と３素子以上の素子を使用したり、放射器をＶ字状とすることが行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、素子数を増加させた場合、アンテナ全体が大型になっていた。また、放射器をＶ字状とした場合、受信に必要なアンテナ長が短くなるので、アンテナ素子の長さを長くしなければならず、やはりアンテナ全体が大型になっていた。
【０００４】
本発明は、ＦＢ比を良好にした上に、小型化したアンテナを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様の位相差給電アンテナでは、第１及び第２の放射器が平行に配置されている。第１の合成器に第１及び第２の伝送路が第１及び第２の放射器を接続している。第１及び第２の伝送路は、第１放射器側から到来する電波を同相で第１合成器において合成するように長さが選択されている。第３及び第４の伝送路は、第２の合成器に第１及び第２の放射器を接続する。第３及び第４の伝送路は、第２放射器側から到来する電波を同相で第２合成器において合成するように長さが選択されている。第１及び第２の伝送路が第１合成器に接続され、第３及び第４伝送路が第２合成器から分離された状態と、第１及び第２の伝送路が第１合成器から分離され、第３及び第４伝送路が第２合成器に接続された状態とのうち、一方に切換手段が切り換える。
【００１１】
この態様の位相差給電アンテナでは、切換手段を切り換えることによって、第１の放射器の方向から到来する電波に対してＦＢ比を良好にすることもできるし、第２の放射器の方向から到来する電波に対してＦＢ比を良好にすることもできる。
【００１２】
本発明の別の態様の位相差給電アンテナは、中心周波数が異なる２つの直線状の放射器を有している。合成器に入力される前記２本の放射器の所定の方向から到来する電波に基づく受信出力が同相となるように、２本の伝送路が異なる長さに選択され、前記２本の放射器と前記合成器とを接続している。
【００１３】
このように構成すると、２本の放射器の中心周波数を異ならせているので、広帯域で、かつ所定の方向から到来する電波に対して良好なＦＢ比を持つアンテナとすることができる。
【００１４】
前記２つの放射器の先端をそれぞれ折り曲げることができる。このように構成すると、放射器の幅方向寸法を短くすることができ、アンテナ全体を小型化することができる。
【００１５】
さらに、２つの放射器の折り曲げを、互いに反対方向に行っている。さらに、２つの放射器の間隔が、前記２つの異なる中心周波数の間にある受信中心周波数の波長の約１／５である。このように構成すると、互いに干渉することがなく、良好なＦＢ比を得ることができ、また、２つの放射器の間隔を狭めることもでき、アンテナ全体を小型化することができる。
【００１６】
本発明の更に別の態様の位相差給電アンテナは、ＶＨＦ帯受信用アンテナと、ＵＨＦ帯受信用アンテナとを、有している。ＶＨＦ帯受信用アンテナは、互いに所定の間隔をあけて平行に配置された第１及び第２の直線状の放射器と、第１の合成器と、この第１の合成器に入力される第１及び第２の放射器の所定の方向から到来するＶＨＦ帯の電波に基づく受信出力が同相となるように、それぞれ異なる長さに選択され、前記２本の放射器と前記合成器とを接続する第１及び第２の伝送路とを、具備し、前記２本の放射器の間隔が、λ（前記２本の放射器の中心波長）／８よりも短く選択されている。ＵＨＦ帯受信用アンテナは、第１及び第２の放射器よりも前方に配置された、中心周波数が異なる第３及び第４の直線状の放射器と、第２の合成器と、この第２の合成器に入力される第３及び第４の放射器の前記所定の方向から到来するＵＨＦ帯の電波に基づく受信出力が同相となるように、それぞれ異なる長さに選択され、前記２本の放射器と前記合成器とを接続する第３及び第４の伝送路とを具備し、第３及び第４の放射器の両端が互いに反対方向に折り曲げられている。第３及び第４の放射器の間隔が、前記第３及び第４の放射器の中心周波数の間にある受信中心周波数の波長の約１／５である。
【００１７】
このように構成された位相差給電アンテナでは、ＶＨＦ帯用の第１及び第２の放射器よりも前方に、これらよりも長さの短いＵＨＦ帯用の第３及び第４の放射器が平行に配置され、しかも、ＶＨＦ帯用の第１及び第２の放射器の間隔は狭く選択され、ＵＨＦ帯用の第３及び第４の放射器も両端が互いに反対方向に折り曲げられて間隔が短くされているので、小型のＶＨＦ帯及びＵＨＦ帯のアンテナとすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の１実施の形態のＵＨＦ帯及びＶＨＦ帯受信用アンテナは、図１に示すように、筐体２を有している。この筐体２の平面形状は、複数の異なる周波数帯の電波、例えばＵＨＦ帯及びＶＨＦ帯のテレビジョン放送用の電波の到来方向Ａ側（先端側）の幅寸法が最も短く選択され、電波の進行方向に沿って進むにつれて幅寸法が徐々に大きくなる第１の台形状部２ａと、この第１の台形状部２ａの底辺から電波の進行方向に向かって進むにつれて幅寸法が徐々に小さくなる第２の台形状部２ｂとを備えている。第１の台形状部２ａの長さ寸法が、第２の台形状部２ｂの長さ寸法よりも長く選択されている。
【００１９】
第２の台形状部２ｂ内にＶＨＦ帯受信用の位相差給電アンテナ４が収容されている。一方、第１の台形状部２ａ内にＵＨＦ帯受信用の変形八木形アンテナ６が収容されている。
【００２０】
ＶＨＦ帯受信用の位相差給電アンテナ４は、図２に示すように、２本の放射器４ａ、４ｂを有している。これら２本の放射器４ａ、４ｂは、例えばその長さを伸縮することができるロッドアンテナによって構成された中央給電型の直線状素子である。これら放射器４ａ、４ｂは、電波の到来方向Ａに対して垂直に配置され、かつ放射器４ａ、４ｂが互いに平行に配置されている。これら放射器４ａ、４ｂは、その受信中心周波数λが約１６０ＭＨｚとなるように、給電点から先端までの距離Ｌ１が約７１５ｍｍに選択されている。これら放射器４ａ、４ｂの給電点には、バルーン８ａ、８ｂが接続され、これらバルーン８ａ、８ｂは、伝送路、例えば同軸ケーブル１０ａ、１０ｂを介して合成器、具体的には位相合成器、一例として２分配器１２に接続されている。
【００２１】
同軸ケーブル１０ａ、１０ｂの長さは異ならせてある。例えば放射器４ａのバルーン８ａと２分配器１２とを接続している同軸ケーブル１０ａの長さは約８０ｍｍに選択されている。一方、放射器４ｂのバルーン８ｂと２分配器１２とを接続している同軸ケーブル１０ｂの長さは約２２０ｍｍに選択されている。このように長さを異ならせてあるのは、放射器４ａ、４ｂの間隔をλ／８よりも短く、例えば１００ｍｍとしても、２分配器１２に２つの放射器４ａ、４ｂから伝送される到来方向Ａからの受信信号が同相となり、到来方向Ａとは反対方向からの受信信号が逆相となる位相差給電アンテナとするためである。
【００２２】
低ＶＨＦ帯用の位相差給電アンテナにおいて放射器間の距離は約５００ｍｍとされることがあり、高ＶＨＦ帯用の位相差給電アンテナにおいて放射器間の距離は約１９０ｍｍとされることがある。これと比較して、放射器間の距離が１００ｍｍというのは、低及び高ＶＨＦ帯用であるにも拘わらず、非常に小さく、この位相差給電アンテナにおいて、電波の到来方向の寸法を短くすることができる。
【００２３】
また、放射器４ａ、４ｂは、ロッドアンテナによって構成されているので、この位相差給電アンテナを不使用の場合には、放射器４ａ、４ｂの長さを短くすることができ、筐体２の第２台形状部２ｂの斜辺部分から殆ど突出しない状態にまで短縮することができる。また、位相差給電アンテナであるので、良好なＦＢ比が得られる。図６（ａ）は高ＶＨＦ帯、例えば１９８．５ＭＨｚにおけるこのアンテナの指向特性図で、この図からも明らかなように、約１３．２ｄＢと良好なＦＢ比が得られる。同図（ｂ）は低ＶＨＦ帯、例えば１１２ＭＨｚにおけるこのアンテナの指向特性図で、この図からも明らかなように、約１２．６ｄＢと良好なＦＢ比が得られている。
【００２４】
図１に示すようにＵＨＦ帯用の変形八木アンテナは、ＶＨＦ帯用位相差給電アンテナ４ａの近傍に反射器１４を有し、これよりも筐体２の先端側によった位置に位相差給電アンテナからなる放射器群１６を有し、この放射器群１６よりも更に筐体２の先端側によった位置に導波器１８を有している。
【００２５】
反射器１４は、筐体２の先端側に凸をなす円弧状に形成され、その全長は約３００ｍｍである。円弧状としているのは、筐体２内に収容するためである。
【００２６】
この反射器１４の最も突出している位置から約４０ｍｍ、筐体２の先端側によった位置に、放射器群１６の放射器１６ａの中心が位置している。この放射器１６ａは、図３に示すように、中央給電型の直線状のもので、両先端部が反射器１４側に折り返されている。この放射器１６ａの直線状部は、電波の到来方向Ａに対してほぼ垂直に配置されている。
【００２７】
この放射器１６ａの給電点間の距離は約２０ｍｍに設定され、この給電点から折り曲げ点までの直線状部の長さは約１１０ｍｍで、折り曲げ部分の長さは、約４０ｍｍである。この放射器１６ａは、受信中心周波数の約６８０ＭＨｚで共振するように、直線状部及び折り曲げ部の長さが選択されている。折り曲げ部の折り曲げ角度は、この実施の形態では、図１に示すように筐体２の第１台形状部２ａの斜辺とほぼ平行になるように直線状部に対して鈍角をなすように折り曲げられている。しかし、直線状部に対して９０度までの角度をなすように折り曲げることができる。このように折り曲げ部を有しているので、所望の受信中心周波数で良好に受信できる上に、筐体２の第１台形状部２ａ内に放射器１６ａを収容することができる。
【００２８】
この放射器１６ａの直線状部よりも筐体２の先端側に例えば約９０ｍｍよった位置に、放射器１６ｂの直線状部が配置されている。放射器１６ｂも、中央給電型の直線状のもので、その給電点間の距離が約１５ｍｍに設定され、両端部が、反射器１４とは反対に筐体２の先端部側に折り曲げられている。この放射器１６ｂの直線状部は、放射器１６ａの直線状部と平行に配置されている。この放射器１６ｂの直線状部の長さは約８０ｍｍに選択され、折り返し部の長さは約２０ｍｍに選択されている。この放射器１６ｂは、受信中心周波数の約８００ＭＨｚで共振するように直線状部及び折り曲げ部の長さが選択されている。折り曲げ部は、インピーダンス調整としての機能も果たす。この折り曲げ部は、筐体２の第１の台形状部に斜辺に沿うように折り曲げられている。この折り曲げ部は直線状部となす角度が約６０度となるまで折り曲げることもできる。このように折り曲げ部を有しているので、所望の受信中心周波数で良好に受信できる上に、筐体２内に放射器１６ｂを収容することができる。しかも、放射器１６ａと１６ｂとでは、折り曲げ部の折り曲げ方向は、互いに反対方向であるので、両放射器１６ａ、１６ｂの折り曲げ部同士が、干渉を生じることがない。
【００２９】
放射器１６ａ、１６ｂの給電点には、それぞれバルーン１８ａ、１８ｂが接続されている。これらバルーン１８ａ、１８ｂは、長さが異なる伝送路、例えば同軸ケーブル２０ａ、２０ｂを介して合成器、例えば位相合成器、一例として２分配器２２に接続されている。放射器１６ａのバルーン１８ａを２分配器２２に接続している同軸ケーブル２０ａは、その長さが約７５ｍｍに選択されている。また、放射器１６ｂのバルーン１８ｂを２分配器２２に接続している同軸ケーブル２０ｂを２分配器２２に接続している同軸ケーブル２０ｂは、その長さが１９０ｍｍに選択されている。同軸ケーブル２０ａ、２０ｂの長さをこのように選択しているのは、放射器１６ａの受信中心周波数約８００ＭＨｚと、放射器１６ｂの受信中心周波数約６８０ＭＨｚとの中間の周波数、例えば７４０ＭＨｚの周波数の信号で、到来方向Ａから伝搬されたものが、放射器１６ａ、１６ｂの間隔が上述した約９０ｍｍの場合に、同相で２分配器２２に供給され、到来方向Ａと反対方向から伝搬したものが逆相で２分配器２２に供給されるようにするためである。この９０ｍｍの間隔は、受信中心周波数７４０ＭＨｚの波長の約１／５であり、１／４波長よりも短い。
【００３０】
２つの放射器１６ａ、１６ｂの受信中心周波数を異ならせてあるので、この放射器群１６を広帯域化することができる。しかも、位相差給電を放射器１６ａ、１６ｂが行っているので、良好なＦＢ比が得られる。また、放射器１６ａ、１６ｂの間隔は、受信中心周波数の１／４波長よりも短い間隔とされ、さらに放射器１６ａ、１６ｂの先端部がそれぞれ折り曲げられているので、筐体２内に放射器１６ａ、１６ｂをコンパクトに収容することができる。
【００３１】
放射器１６ｂから、筐体２の先端側に約２５ｍｍよった位置に、導波器１８が設けられている。この導波器１８は、その長さが約１２０ｍｍである。このように反射器１４と、放射器群１６と、導波器１８とを用いた変形八木形アンテナでは、放射器群１６が上述したように広帯域であり、かつ良好なＦＢ比を持つので、この変形八木形アンテナも、広帯域で良好なＦＢ比を有している。図７は、ＵＨＦ帯、例えば６３０ＭＨｚにおけるこのアンテナの指向特性図で、この図からも明らかなように、約１７．４ｄＢと良好なＦＢ比が得られている。また、この実施の形態では、ＶＨＦ帯の受信アンテナの放射器４ａ、４ｂの前方に（電波到来方向に近い方向に）ＵＨＦ帯用の変形八木アンテナが存在し、それの反射器１４と、ＶＨＦ帯の放射器４ａとの距離は約５０乃至１００ｍｍであり、ＵＨＦ帯の受信において、放射器４ａも放射器として機能するので、更にＦＢ比を良好にしている。
【００３２】
なお、図１では図示を省略しているが、実際には、ＵＨＦ帯及びＶＨＦ帯用受信アンテナには増幅器が設けられ、いわゆるアクティブアンテナに構成されている。しかも、図４に示すように、ＶＨＦ帯用の放射器４ａ、４ｂの受信出力は、増幅器２４ａ、２４ｂで増幅された後に、同軸ケーブル１０ａ、１０ｂを介して２分配器１２に供給されて、合成されている。同様に、ＵＨＦ帯用の放射器１６ａ、１６ｂの受信出力も、増幅器２６ａ、２６ｂで増幅された後に、同軸ケーブル２０ａ、２０ｂを介して２分配器２２に供給され、合成されている。これは、２分配器１２、２２で合成後に増幅するよりも、Ｓ／Ｎ比を改善することができるからである。
【００３３】
なお、上記の実施の形態では、ＶＨＦ帯の受信用アンテナでは、到来方向Ａからの電波に対してＦＢ比を良好にするように構成したが、同軸ケーブル１０ａ、１０ｂの長さを選択することによって、逆に到来方向Ａとは反対の方向から到来する電波に対してＦＢ比を良好にすることもできる。
【００３４】
さらに、これを発展させて、例えば図５に示すように、到来方向Ａからの電波に対するＦＢ比を良好にするように、到来方向Ａとは反対方向のＢからの電波に対するＦＢ比を良好にするように、切り換えられるように構成することもできる。
【００３５】
即ち、到来方向Ａからの電波に対するＦＢ比を良好にするように長さを選択した同軸ケーブル１０ａ、１０ｂの他に、方向Ｂからの電波に対するＦＢ比を良好にするように長さを選択した同軸ケーブル１１０ａ、１１０ｂとを準備する。さらに１つの２分配器１２に代えて、２つの２分配器１２ａ、１２ｂを準備する。２分配器１２ａに同軸ケーブル１０ａ、１０ｂの心線の一端を接続し、それぞれの心線の他端を切換手段、例えばＰＩＮダイオード１２０ａ、１２０ｂを介して放射器４ａ、４ｂのバルーン８ａ、８ｂの一端に接続する。同軸ケーブル１０ａ、１０ｂの外部導体、バルーン８ａ、８ｂの他端は、アース板１２２ａ、１２２ｂによって接地する。同様に、２分配器１２ｂに同軸ケーブル１１０ａ、１１０ｂの心線の一端を接続し、それぞれの心線の他端を切換手段、例えばＰＩＮダイオード１２０ｃ、１２０ｄを介して放射器４ａ、４ｂのバルーン８ａ、８ｂの一端に接続する。同軸ケーブル１１０ａ、１１０ｂの外部導体もアース板１２２ａ、１２２ｂによって接地してある。
【００３６】
そして、到来方向Ａからの電波を良好なＦＢ比で受信する場合、２分配器１２ａ側から適切な直流電流を供給して、ＰＩＮダイオード１２０ａ、１２０ｂを導通させる。また、到来方向Ｂからの電波を良好なＦＢ比で受信する場合、２分配器１２ｂ側から適切な直流電流を供給して、ＰＩＮダイオード１２０ｃ、１２０ｄを導通させる。即ち、ＰＩＮダイオード１２０ａ、１２０ｂの組が導通しているときには、ＰＩＮダイオード１２０ｃ、１２０ｄの組が導通しないように、逆にＰＩＮダイオード１２０ａ、１２０ｂの組が導通していないときには、ＰＩＮダイオード１２０ｃ、１２０ｄの組が導通するように、制御が行われる。
【００３７】
上記の実施の形態では、ＶＨＦ帯用の受信アンテナ４と、ＵＨＦ帯用の受信アンテナ６とを、筐体２内に設けて、ＶＨＦ帯及びＵＨＦ帯の受信アンテナとしたが、ＶＨＦ帯用の受信アンテナ４と、ＵＨＦ帯用の受信アンテナ６とを、それぞれ個別に使用することもできる。また、ＶＨＦ帯用の受信アンテナ４は、低ＶＨＦ帯及び高ＶＨＦ帯兼用に構成したが、放射器４ａ、４ｂの長さを適切に選択して、低ＶＨＦ帯専用または高ＶＨＦ帯専用に構成することもできる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、小型で、ＦＢ比が良好な位相差給電アンテナを得ることができる。さらに、広帯域でＦＢ比が良好な位相差給電アンテナを得ることもできるし、ＦＢ比を良好にできる方向を切り換えることができる位相差給電アンテナを提供することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態のアンテナの概略構成図である。
【図２】図１のアンテナに使用されているＶＨＦ帯用受信アンテナの概略構成図である。
【図３】図１のアンテナに使用されているＵＨＦ帯用受信アンテナに使用されている放射器の概略構成図である。
【図４】図１のアンテナのブロック図である。
【図５】図２のＶＨＦ帯用受信アンテナの変形例の概略構成図である。
【図６】図１のアンテナにおける低ＶＨＦ帯及び高ＶＨＦ帯の指向特性図である。
【図７】図１のアンテナにおけるＵＨＦ帯の指向特性図である。
【符号の説明】
２ 筐体
４ ＶＨＦ帯用受信アンテナ
４ａ ４ｂ 放射器
１０ａ １０ｂ ２０ａ ２０ｂ 同軸ケーブル（伝送路）
１２ ２分配器（合成器）
１６ ＵＨＦ帯用受信アンテナの放射器群
１６ａ １６ｂ 放射器

Claims (3)

1. 平行に配置された第１及び第２の放射器と、
   第１及び第２の合成器と、
   第１の合成器に第１及び第２の放射器を接続し、第１放射器側から到来する電波を同相で第１合成器において合成するように長さが選択された第１及び第２の伝送路と、
   第２の合成器に第１及び第２の放射器を接続し、第２放射器側から到来する電波を同相で第２合成器において合成するように長さが選択された第３及び第４の伝送路と、
   第１及び第２の伝送路が第１合成器に接続され、第３及び第４伝送路が第２合成器から分離された状態と、第１及び第２の伝送路が第１合成器から分離され、第３及び第４伝送路が第２合成器に接続された状態とのうち、一方に切り換える切換手段とを、
   具備する位相差給電アンテナ。
2. 中心周波数が異なる２つの直線状の放射器と、
   合成器と、
   この合成器に入力される前記２本の放射器の所定の方向から到来した電波に基づく受信出力が同相となるように、それぞれ異なる長さに選択され、前記２本の放射器と前記合成器とを接続する２本の伝送路とを、
   具備し、前記２つの放射器の両端がそれぞれ折り曲げられ、前記２つの放射器の両端の折り曲げが、互いに反対方向に行われ、前記２本の放射器の間隔が、前記２つの異なる中心周波数の間にある受信中心周波数の波長の約１／５である位相差給電アンテナ。
3. 互いに所定の間隔をあけて平行に配置された第１及び第２の直線状の放射器と、第１の合成器と、この第１の合成器に入力される第１及び第２の放射器の所定の方向からのＶＨＦ帯の電波に基づく受信出力が同相となるように、それぞれ異なる長さに選択され、前記２本の放射器と前記合成器とを接続する第１及び第２の伝送路とを、具備し、前記２本の放射器の間隔が、λ（前記２本の放射器の中心波長）／８以下であるＶＨＦ帯受信用アンテナと、
   第１及び第２の放射器よりも前方に配置された、中心周波数が異なる第３及び第４の直線状の放射器と、第２の合成器と、この第２の合成器に入力される第３及び第４の放射器の前記所定の方向から到来するＵＨＦ帯の電波に基づく受信出力が同相となるように、それぞれ異なる長さに選択され、前記２本の放射器と前記合成器とを接続する第３及び第４の伝送路とを具備し、第３及び第４の放射器の先端が互いに反対方向に折り曲げられ、第３及び第４の放射器の間隔が、前記第３及び第４の放射器の中心周波数の間にある受信中心周波数の波長の約１／５であるＵＨＦ帯受信用アンテナとを、
   具備する位相差給電アンテナ。

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