JP4634194B2 - 広帯域双ループアンテナ - Google Patents

Description

本発明は、例えばＵＨＦ帯の地上波デジタル用空中線として使用される親局及び中継局用の広帯域双ループアンテナに関する。

ＵＨＦ帯の放送波を送信するアンテナとしては、従来、２つのループ素子を有する双ループアンテナが知られている。
従来の双ループアンテナは、丸パイプまたは丸棒を円形に曲げ加工してループ状のアンテナ素子を形成し、必要に応じて溶接加工等を施している。

上記のように従来の双ループアンテナは、丸棒を円形に曲げ加工し、溶接等を施して製作しているので、製作工程が煩雑であり、コストが高く重量も重いという問題があった。

このような問題を解決するため、最近では丸棒の代わりに帯状の金属板を使用して双ループアンテナを構成したものが考えられている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
特開昭６３−１３８８０３号公報 特開２００３−１３３８４０号公報

上記のように帯状の金属板を使用して双ループアンテナを製作することにより、製作工程を簡易化して軽量化及びコストの低下を図ることができる。

しかし、従来の双ループアンテナでは広帯域化が困難であり、このため４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚのＴＶ帯域を４つの帯域に分割し、各帯域に適合させた双ループアンテナを製作していた。従って、従来では、４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚのＴＶ帯域をカバーするのに４種類のアンテナが必要であり、アンテナの設置が面倒であると共に設置費用が高くなるという問題があった。

また、広帯域形の双ループアンテナは、２素子形の２Ｌ双ループアンテナが基本構成となるので、この２Ｌ双ループアンテナを２つ並列に設置して４素子形の４Ｌ双ループアンテナを構成することが考えられる。しかし、複数の２Ｌ双ループアンテナを並列に設置する場合、給電線路を各２Ｌ双ループアンテナ対応して分岐することになるので、分岐する数により分岐点から双ループ素子側を見たインピーダンスが異なった値となる。このため２Ｌ双ループアンテナをそのまま４Ｌ双ループアンテナとして使用することができないという問題がある。

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、広帯域化が可能であり、４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚのＵＨＦ−ＴＶ帯域を２種類のアンテナでカバーできる広帯域双ループアンテナを提供することを目的とする。
また、本発明は、２Ｌ双ループアンテナをそのまま使用して４Ｌ双ループアンテナを構成することができる広帯域４素子形双ループアンテナを提供することを目的とする。

本発明に係る広帯域双ループアンテナは、反射板と、前記反射板上に所定の間隔で設けられる板状部材を使用した双ループアンテナ素子及び該双ループアンテナ素子間を結合する平行２線の結合線路からなるアンテナ部と、前記双ループアンテナ素子における前記結合線路と反対側の側部に近接して設けられる容量板と、前記各双ループアンテナ素子の両側部に前記結合線路と平行して設けられる直線状の平行素子部と、前記平行２線の結合線路の両側を該結合線路の面と略直角の方向に折り曲げて形成した折曲げ部と、前記結合線路の中央位置に給電する給電部とを具備し、前記平行素子部は双ループアンテナ素子の上方もしくは下方に略直角に所定幅折曲げ、前記結合線路の折曲げ部は内側と外側で曲げ方向を上方と下方に異ならせたことを特徴とする。

本発明によれば、双ループアンテナの広帯域化が可能であり、例えば４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚのＵＨＦ−ＴＶ帯域を２種類の広帯域双ループアンテナでカバーすることができる。このためＵＨＦ−ＴＶ帯域をカバーする際、アンテナの種類を少なくでき、アンテナの設置が容易になると共に設置費用を低減することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る広帯域双ループアンテナの構成例を示したもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。この第１実施形態は、２Ｌ双ループアンテナ１０に実施した場合を例として示している。

図１において、１１は例えば長方形に形成された反射板で、この反射板１１上に所定の間隔、例えば約λ_０／４（λ_０：設定周波数帯の中心周波数における波長）を保ってアンテナ部１２が設けられる。このアンテナ部１２は、上記反射板１１上に給電部１３を介して設けられる。この給電部１３は、上記アンテナ部１２を支持する支持部を兼ねたもので、その詳細は後述する。

上記アンテナ部１２は、帯状の金属板すなわち板状部材によって形成したもので、ループ状のアンテナ素子１４ａ、１４ｂと、このループ状のアンテナ素子１４ａ、１４ｂ間を結合する平行２線の結合線路（レッヘル線）１５からなり、この結合線路１５の中央部に上記給電部１３により給電される。上記アンテナ部１２は、例えば板材を打ち抜くことによって形成される。上記アンテナ素子１４ａ、１４ｂは、中心間隔ｄが約０．６λ_０、直径φが約λ_０／πに設定される。上記アンテナ素子１４ａ、１４ｂは、相対向する側が開口しており、その開口端が結合線路１５により結合される。

そして、上記ループ状のアンテナ素子１４ａ、１４ｂには、そのループ内において、結合線路１５と反対側の側部に所定幅ｗを有する容量板１６ａ、１６ｂが一体に設けられる。この容量板１６ａ、１６ｂとアンテナ素子１４ａ、１４ｂとの間隔ａ及び上記容量板１６ａ、１６ｂの幅ｗは、約０．０１〜０．１λ_０の範囲で設定される。

次に、上記給電部１３の詳細な構成について図２、図３を参照して説明する。図２は給電部１３の構成例を示したもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は同側面図、（ｃ）は同平面図である。また、図３は給電部１３と反射板１１及び結合線路１５との接続例を示したもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は給電用接栓の取付け状態を示す図である。

給電部１３は、３枚の金属板によって構成されるもので、＋側給電板２１、アース板２２、トラップ側給電板２３が所定の間隔を保って平行に配置される。上記給電部１３には、＋側給電板２１の下端部に送信出力の＋信号が給電され、アース板２２及びトラップ側給電板２３の下端部に送信出力の−信号が給電される。

上記給電部１３は、例えば高さが約λ_０／４、アース板２２及びトラップ側給電板２３の幅Ａが４０ｍｍ、＋側給電板２１の幅Ｂが約２０ｍｍに設定される。また、＋側給電板２１は、中央部にインピーダンス調整部２４が設けられ、その幅Ｃは他の部分幅Ｂより広く形成されている。また、上記＋側給電板２１とアース板２２との間隔ｂ、アース板２２とトラップ側給電板２３との間隔ｃは、負荷側のインピーダンス、すなわちアンテナ素子１４ａ、１４ｂのインピーダンスに応じて設定される。

上記アース板２２及びトラップ側給電板２３には、ショートトラップ２５が上下方向に摺動移動できるように設けられる。上記給電部１３の上端とショートトラップ２５との間隔Ｌ_Ｔは、アンテナ素子１４ａ、１４ｂのインピーダンスに応じて設定される。

なお、上記ショートトラップ２５は、特に設けなくても反射板１１で代用することが可能である。この場合、給電部１３の全体の高さをＬ_Ｔとしてアンテナ素子１４ａ、１４ｂのインピーダンスに応じて予め設定する。ショートトラップ２５を省略することによってコスト低減と無調整化を図ることができる。

そして、上記トラップ側給電板２３は、図２（ｃ）、図３（ａ）に示すように上端中央部を＋側給電板２１側に折曲げて＋側接続線路２３ａを形成し、この＋側接続線路２３ａを＋側給電板２１を経由して結合線路１５の＋側に接続する。また、アース板２２は、上端両側をトラップ側給電板２３側に折曲げて−側接続線路２２ａ、２２ｂを形成し、この−側接続線路２２ａ、２２ｂを結合線路１５の−側に接続する。このときトラップ側給電板２３の上端両側部を上記−側接続線路２２ａ、２２ｂより低く形成し、トラップ側給電板２３の上端部が−側接続線路２２ａ、２２ｂに接触しないようにする。なお、上記−側接続線路２２ａ、２２ｂ及び＋側接続線路２３ａは、図３（ａ）に示すように予め結合線路１５と一体に形成しておき、その後、アース板２２、トラップ側給電板２３にそれぞれ接続するようにしても良い。

また、上記アース板２２及びトラップ側給電板２３は、下端部を図３（ａ）に示すように折曲げて支持部２６、２７を形成し、この支持部２６、２７を反射板１１にネジ止め等により固定する。

また、上記＋側給電板２１は、下端部を側方に折曲げ、その折曲げ部２８と反射板１１との間に所定の間隔を設ける。そして、図３（ｂ）に示すように上記折曲げ部２８の先端部に対向するように反射板１１の下側に例えばＮ形接栓等の給電用接栓２９をネジ３０により取付ける。更に、反射板１１には、給電用接栓２９を取り付けた部分の中央部に透孔３１を設け、接栓２９の接続ピン２９ａを上記透孔３１を介して上記＋側給電板２１の折曲げ部２８に接続する。上記のように給電用接栓２９から給電部１３を介して結合線路１５に給電する。
なお、上記反射板１１の上側には、アンテナ部１２を保護する保護カバーが必要に応じて設けられる。

上記のように帯状の金属板によりループ状のアンテナ素子１４ａ、１４ｂを構成し、このアンテナ素子１４ａ、１４ｂに容量板１６ａ、１６ｂを設けることで、非常に広帯域な特性とすることができ、４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚのＵＨＦ−ＴＶ帯域を例えば４７０〜６５６ＭＨｚ（１３〜４３チャンネル）のＬ（ロー）バンドと、５４８〜７７０ＭＨｚ（２６〜６２チャンネル）のＨ（ハイ）バンドに分割し、Ｌバンド用、Ｈバンド用の２種類の広帯域双ループアンテナでＵＨＦ−ＴＶ帯を全てカバーすることができる。

また、＋側給電板２１のインピーダンスは、アース板２２の幅Ａと＋側給電板２１のＢまたはインピーダンス調整部２４の幅Ｃの比で決まるため、＋側給電板２１のＢまたはインピーダンス調整部２４の幅Ｃの値を変えることで任意にインピーダンス変換が可能であり、使用周波数帯及びアンテナ素子１４ａ、１４ｂに合わせてインピーダンスを最適値に設定することができる。

また、＋側給電板２１とアース板２２との間隔ｂ、及びアース板２２とトラップ側給電板２３との間隔ｃについても同様であり、その間隔ｂ、ｃを変えることで、＋側給電板２１のインピーダンスを任意に設定することができる。

図４は、上記第１実施形態において、アンテナ素子１４ａ、１４ｂの間隔ｄを０．６λ_０に設定して製作したＬバンド用、Ｈバンド用の２種類の広帯域双ループアンテナの水平偏波水平面指向性（ｄＢ目盛極座標）を示したもので、図中に示すＦＬはＬ、Ｈの各バンドにおける低域測定周波数、ＦＭは中域測定周波数、ＦＨは高域測定周波数を示している。

Ｌバンド用広帯域双ループアンテナの場合、ＦＬは４７０ＭＨｚ、ＦＭは５６３ＭＨｚ、ＦＨは６５６ＭＨｚである。
Ｈバンド用広帯域双ループアンテナの場合、ＦＬは５４８ＭＨｚ、ＦＭは６５９ＭＨｚ、ＦＨは７７０ＭＨｚである。
また、図５は、上記のようにアンテナ素子１４ａ、１４ｂの間隔ｄを０．６λ_０に設定した場合のインピーダンス特性を示すスミスチャートで、
Ｌバンド用広帯域双ループアンテナの場合、ＦＬは４７０ＭＨｚ、ＦＨは６５６ＭＨｚである。
Ｈバンド用広帯域双ループアンテナの場合、ＦＬは５４８ＭＨｚ、ＦＨは７７０ＭＨｚである。なお、上記図５は、結合線路の中央からアンテナ部１２を見た入力インピーダンスであり、給電部１３を含まないアンテナ部１２のみの特性を示している。

上記図５に示されているように、上記実施形態に係るＬバンド及びＨバンドの広帯域双ループアンテナ素子は、それぞれ４７０〜６５６ＭＨｚ、５４８ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚの帯域に亘ってインピーダンス変化が少なく、非常に広帯域となっていることが分かる。

なお、図６は、アンテナ素子１４ａ、１４ｂの間隔ｄを０．７λ_０に設定した場合のスミスチャートであり、参考のために示したものである。その他の条件は、図５の場合と同じであり、給電部１３を含まないアンテナ部１２のみの特性を示している。アンテナ素子１４ａ、１４ｂの間隔ｄを０．７λ_０に設定した場合には、図６に示したようにＦＬ〜ＦＨの範囲でインピーダンスが大きく変化しており、良好な特性を得ることができない。

上記第１実施形態によれば、双ループアンテナの広帯域化が可能であり、４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚのＵＨＦ−ＴＶ帯域を２種類の広帯域双ループアンテナでカバーすることができる。また、板状のループ素子（アンテナ素子１４ａ、１４ｂ）及び給電部１３を使用しているため、従来よりも重量を大幅に低減させることが可能であることからアンテナの設置が容易になると共に設置費用を低減することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る広帯域双ループアンテナについて、図７を参照して説明する。図７は本発明を２素子形の２Ｌ双ループアンテナ１０Ａに実施した場合の構成例を示したもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は下側面図、（ｃ）は右側面図である。

この第２実施形態に係る２Ｌ双ループアンテナ１０Ａは、第１実施形態に示した２Ｌ双ループアンテナ１０において、アンテナ素子１４ａ、１４ｂの側部、すなわち、結合線路１５に対してほぼ直角方向の両側部を図７（ｃ）に示すように反射板１１の方向に所定角度θ、例えば１０〜３５°程度、好ましくは約２０°折曲げたものである。

その他の構成は、第１実施形態に示した２Ｌ双ループアンテナ１０と同じであるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
上記のようにアンテナ素子１４ａ、１４ｂの側部を反射板１１の方向に所定角度折曲げることにより、各バンド帯域内の低い周波数と高い周波数の偏差を少なくすることができる。

図８は、上記第２実施形態、すなわちアンテナ素子１４ａ、１４ｂの側部を反射板１１の方向に２０°折曲げて製作した場合のＬバンド用、Ｈバンド用の２種類の広帯域双ループアンテナの水平偏波水平面指向性（ｄＢ目盛極座標）を示したものである。また、測定周波数は、上記第１実施形態の場合と同様に、Ｌバンド用広帯域双ループアンテナの場合、ＦＬは４７０ＭＨｚ、ＦＭは５６３ＭＨｚ、ＦＨは６５６ＭＨｚである。
また、Ｈバンド用広帯域双ループアンテナの場合、ＦＬは５４８ＭＨｚ、ＦＭは６５９ＭＨｚ、ＦＨは７７０ＭＨｚである。

上記第２実施形態に係る２Ｌ双ループアンテナ１０Ａでは、ＦＬ、ＦＭ、ＦＨの各周波数における水平偏波水平面指向性の偏差を少なくでき、異なる周波数帯において略同等の指向性とすることができる。また、上記水平偏波水平面指向性は、正面から４５°方向の振幅値が正面方向に対して約−６ｄＢとなり、４面合成した場合に良好な水平面無指向性を得ることができる。

また、図９は、上記第２実施形態に係る２Ｌ双ループアンテナ１０Ａを４７０〜６５６ＭＨｚ（１３〜４３チャンネル）のＬ（ロー）バンドに設定した場合のＶ．Ｓ．Ｗ．Ｒ（電圧定在波比）特性であり、横軸に周波数（ＭＨｚ）、縦軸にＶ．Ｓ．Ｗ．Ｒを取って示した。また、図中のａ点は４７０ＭＨｚ、ｂ点は６５６ＭＨｚの周波数位置を示している。

上記２Ｌ双ループアンテナ１０Ａでは、図９に示したように４７０〜６５６ＭＨｚの広帯域に亘って良好なＶ．Ｓ．Ｗ．Ｒ特性を得ることができた。また、図示していないが、上記２Ｌ双ループアンテナ１０Ａを５４８〜７７０ＭＨｚ（２６〜６２チャンネル）のＨ（ハイ）バンドに設定した場合においても、Ｌ（ロー）バンドに設定した場合と同様に良好なＶ．Ｓ．Ｗ．Ｒ特性を得ることができた。

なお、上記実施形態では、反射板１１上に１つのアンテナ部１２を設けた場合について示したが、複数のアンテナ部１２を設けても良い。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る広帯域双ループアンテナについて説明する。図１０は本発明を２素子形の２Ｌ双ループアンテナ１０Ｂに実施した場合の構成例を示したもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は右側面図である。

図１０において、１１は例えば長方形に形成された反射板で、その両側部に副反射板１１ａ、１１ｂが設けられる。この副反射板１１ａ、１１ｂは、反射板１１の両側部に所定の角度で斜めに設けられるもので、反射板１１と一体に形成しても、あるいは図１０に示したようにボルト及びナットにより反射板１１に取り付けても良い。上記副反射板１１ａ、１１ｂの角度は、広帯域双ループアンテナを例えば９０°配置の４面合成とした場合には約４５°の角度で設けられ、更に多面合成とする場合には４５°よりも大きい角度で設けられる。

そして、上記反射板１１上には、所定の間隔例えば約λ_０／４の間隔を保ってアンテナ部１２Ａが給電部１３Ａを介して設けられる。この給電部１３Ａは、上記アンテナ部１２Ａを支持する支持部を兼ねたもので、その詳細は後述する。

上記アンテナ部１２Ａは、帯状の金属板すなわち板状部材によって形成したもので、ループ状のアンテナ素子１４ａ、１４ｂと、このアンテナ素子１４ａ、１４ｂ間を結合する平行２線の結合線路１５からなり、この結合線路１５の中央部に上記給電部１３Ａにより給電される。上記ループ状に形成されたアンテナ素子１４ａ、１４ｂは、相対向する側が開口しており、その開口端が結合線路１５により結合される。

そして、上記アンテナ素子１４ａ、１４ｂには、第１実施形態で示したように、そのループ内において結合線路１５と反対側の側部に容量板１６ａ、１６ｂが一体に設けられる。更に、アンテナ素子１４ａ、１４ｂには、容量板１６ａ、１６ｂの両端部が位置する側部外側を下方に折り曲げてインピーダンス調整用の平行素子部１７ａ〜１７ｄを形成している。この平行素子部１７ａ、１７ｂと１７ｃ、１７ｄは、それぞれ反射板１１の長手方向に沿って位置し、相互に平行するように設けられる。上記アンテナ素子１４ａ、１４ｂは、絶縁部材を用いて形成された素子サポート１８によって反射板１１上に支持される。

上記給電部１３Ａには、反射板１１の外側に設けられたレデューサ１９及び給電用接栓２０を介して給電される。この給電用接栓２０としては、インピーダンスが例えば５０Ωのものが使用される。この給電用接栓２０には、例えば５０Ω系の同軸ケーブルが接続される。更に、上記反射板１１の上側には、アンテナ部１２Ａを保護する保護カバー４０が設けられる。

次に、上記給電部１３Ａの詳細な構成について図１１、図１２を参照して説明する。図１１は給電部１３Ａの構成例を示したもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は同側面図、（ｃ）は同平面図である。また、図１２は上記給電部１３Ａの要部を拡大して示したもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図である。

給電部１３Ａは、３枚の金属板によって構成されるもので、−側給電板４１、＋側給電板４２、トラップ側給電板４３が所定の間隔を保って平行に配置される。上記−側給電板４１、＋側給電板４２、トラップ側給電板４３の高さ、幅、間隔等は、上記第１実施形態の場合と同様にインピーダンスが最適値となるように調整される。また、＋側給電板４２は、例えば下部に近接してインピーダンス調整部４４が設けられ、その幅は他の部分より広く形成される。

上記−側給電板４１及び＋側給電板４２は、スペーサ４５によって所定の間隔に保持され、＋側給電板４２及びトラップ側給電板４３は、スペーサ４６によって所定の間隔に保持される。

上記−側給電板４１及びトラップ側給電板４３は、下端部がＬ字状に折り曲げられ、接合フランジ４７を介して反射板１１にボルト等により取り付けられる。この場合、−側給電板４１とトラップ側給電板４３を反射板１１に直接接続することにより、給電部１３Ａの高さ自体をショートトラップの高さとして利用している。この事により、−側給電板４１及びトラップ側給電板４３の途中にショートトラップを取り付ける必要がなくなり、特性を安定化させ、更に無調整化することを可能としている。なお、給電部１３Ａの高さは、詳細を後述するように約λ_０／４に設定されるが、ショートトラップとしての効果が得られるように−側給電板４１及びトラップ側給電板４３の幅や間隔等が最適値に調整される。

また、反射板１１の下側には、上記接合フランジ４７に対応する部分に給電路４８が取り付けられる。この給電路４８には、上記レデューサ１９を介して給電用接栓２０が取り付けられる。上記給電路４８の内導体は、図示しないが上記反射板１１及び接合フランジ４７に設けられた透孔を通って＋側給電板４２の下端部に接続される。

そして、−側給電板４１は、図１２に示すように上側部が一方の結合線路１５側に延長されて、その上端部が結合線路１５の下面に沿って折り曲げられ、その折曲げ部５１が結合線路１５にネジ止めされる。また、トラップ側給電板４３は、上側部が他方の結合線路１５側に延長されて、その上端部が結合線路１５の下面に沿って折り曲げられ、その折曲げ部５２が結合線路１５にネジ止めされる。＋側給電板４２の上端部は、トラップ側給電板４３側に折り曲げられ、その折曲げ部５３がトラップ側給電板４３の上部折曲げ部５４にネジ止めされる。

上記のように構成された給電部１３Ａは、１段トランス回路付き平衡−不平衡変換回路を構成しており、＋側給電板４２とアースとの間のインピーダンスが、例えば給電点で約５０Ω、中央部で約６２Ω、上端部の結合線路１５との接続部で約７８Ωに設定される。この場合、給電部１３Ａの高さを約λ_０／４に設定することによって、＋側給電板４２の中央部におけるインピーダンスを約６２Ωに設定することができる。例えば給電点で約５０Ω、上端部の結合線路１５との接続部で約７８Ωに設定されている場合、その中央部（１段トランス部）の特性インピーダンスＺを
Ｚ＝√（５０×７８）≒６２Ω
とし、その長さを約λ_０／４とすることで、約７８Ωから約５０Ωへの１段トランスによるインピーダンス変換を行なっている。

更に、上記給電部１３Ａの給電点のインピーダンス（５０Ω）及び中央部におけるインピーダンス（６２Ω）は、インピーダンス調整部４４の幅や、−側給電板４１、＋側給電板４２、トラップ側給電板４３の間隔等によって調整することができる。

また、給電部１３Ａと結合線路１５との接続部におけるインピーダンス（７８Ω）は、アンテナ素子１４ａ、１４ｂの大きさと幅、容量板１６ａ、１６ｂの幅とアンテナ素子１４ａ、１４ｂとの接続位置、結合線路１５の幅及び間隔等によって調整することができる。

上記第３実施形態によれば、第１実施形態及び第２実施形態の場合と同様に双ループアンテナの広帯域化が可能であり、４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚのＵＨＦ−ＴＶ帯域を２種類の広帯域双ループアンテナでカバーすることができる。
なお、上記給電部１３Ａにおける各部のインピーダンスは、上記の値に限定されるものではなく、その他の値に設定することも可能である。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る広帯域双ループアンテナについて説明する。この第４実施形態は、上記第３実施形態の図１２に示した給電部１３Ａにおいて、平行２線の結合線路１５と給電部１３Ａとの接続点における位相のずれを補正できるようにしたものである。

平板にて構成された双ループアンテナの給電部１３Ａにおいて、平行２線の結合線路１５との接続点で、＋，−の位相がずれた場合には、水平面指向性が左右非対称となる。双ループアンテナ単体の水平面指向性が左右非対称のままであると、多面合成した場合に合成面方向のレベルが左右非対称となり、受信エリアに障害が生じる恐れがある。従って、双ループアンテナ単体の水平面指向性は、左右対称であることが望ましい。

図１３は第４実施形態に係る給電部１３Ａの構成例を示したもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は給電点に接栓を接続した例を示す要部の側面図ある。
給電部１３Ａは、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように＋側給電板４２の上部がトラップ側給電板４３側に折り曲げられ、その折曲げ部５３がトラップ側給電板４３の上部折曲げ部５４にネジ止めされるが、第４実施形態に係る給電部１３Ａでは、＋側結合線路１５ａにおける＋の給電位相を遅らせたい場合に、＋側給電板４２の折曲げ部５３に長さＬの切欠き５５を設ける。この場合、切欠き５５は、＋側結合線路１５ａ側が開口するように設定する。また、＋側結合線路１５ａにおける＋の給電位相を進ませたい場合には、＋側給電板４２の折曲げ部５３を＋の結合線路１５ａ側に所定幅延長して延長部を形成する。

上記給電部１３Ａのその他の構成は、第３実施形態で示した給電部１３Ａと同様の構成であるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。なお、給電部１３Ａは、平行２線の結合線路１５に接続されるが、トラップ側給電板４３の折曲げ部５２が接続される結合線路を＋側結合線路１５ａ、−側給電板４１の折曲げ部５１が接続される結合線路を−側結合線路１５ｂとする。上記切欠き５５は、長さＬの値を大きくすると位相差の補正量が大きくなり、長さＬの値を小さくすると位相差の補正量が小さくなる。
なお、図１３（ｃ）は、給電部１３Ａの給電点に反射板１１の下側に装着した給電用接栓５６を接続した場合の例を示したものである。

次に、上記＋側給電板４２の折曲げ部５３に設けた切欠き５５及び延長部による具体的な位相の調整について、図１４（ａ）〜（ｃ）により説明する。
平行二線の＋側結合線路１５ａ及び−側結合線路１５ｂと給電部１３Ａとの接続点における＋，−の位相のずれがない場合には、図１４（ａ）に示すように＋側給電板４２の折曲げ部５３に切欠き５５を設ける必要はない。このときの給電部１３Ａは、第３実施形態の図１２に示したものと同じである。

平行二線の＋側結合線路１５ａと給電部１３Ａとの接続点における＋の位相を遅らせたい場合は、図１４（ｂ）に示すように＋側給電板４２の折曲げ部５３に切欠き５５を設ける。この場合、図１４（ａ）に比較して切欠き５５の長さＬの分だけ、＋側結合線路１５ａにおける＋の位相を遅らせることができる。上記＋の位相の遅れを更に大きくしたい場合には、折曲げ部５３を−側結合線路１５ｂ側に延長して延長部５３ａを形成する。この延長部５３ａを形成することにより切欠き５５の長さＬを長く設定でき、＋の位相の遅れを大きくすることができる。

また、平行二線の＋側結合線路１５ａと給電部１３Ａとの接続点における＋の位相を進ませたい場合は、図１４（ｃ）に示すように＋側給電板４２の折曲げ部５３を＋側結合線路１５ａ側に所定幅延長して延長部５３ｂを形成する。図１４（ａ）の場合に比較して、上記延長部５３ｂの長さＬａ分だけ＋側結合線路１５ａに対する＋の位相を進めることができる。

上記のように＋側給電板４２の上部折曲げ部５３に切欠き５５を設け、あるいは上記折曲げ部５３を＋側結合線路１５ａ側に延長して延長部５３ｂを形成することにより、＋側結合線路１５ａに対する＋電流の位相を意図的に遅らせ、又は進ませて、＋，−の位相のずれを補正することができる。この場合、平行二線の＋側結合線路１５ａ及び−側結合線路１５ｂと給電部１３Ａとの接続点における＋，−の位相は、＋側給電板４２の折曲げ部５３に設けた切欠き５５の長さＬあるいは延長部５３ｂによって補正することが可能となり、−側給電板４１とトラップ側給電板４３は変更する必要がない。このため２Ｌ、４Ｌ、６Ｌの双ループアンテナにおいて、各々補正する位相差の値が異なった場合でも、＋側給電板４２の折曲げ部５３に設けた切欠き５５の長さＬあるいは延長部５３ｂを変更することにより、＋側結合線路１５ａにおける＋，−の位相差を補正することができる。

また、位相差の補正を行なうのは、＋側給電板４２の折曲げ部５３に設けた切欠き５５の長さＬあるいは延長部５３ｂの調整だけで良いので、−側給電板４１、トラップ側給電板４３は、２Ｌ、４Ｌ、６Ｌの双ループアンテナにおいて共通に使用することができ、ロット生産するなどして、コスト低減を図ることが可能となる。

また、切欠き５５及び延長部５３ｂを形成する＋側給電板４２は、平板にて構成されているため、レーザーカット、金型使用によるパンチプレス等により容易に加工することが可能である。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態に係る広帯域双ループアンテナについて説明する。図１５は、第５実施形態に係る広帯域双ループアンテナにおけるアンテナ部１２Ａ部分のみを示したもので、その他の構成は上記第３実施形態と同様の構成であるので、詳細な説明は省略する。

図１５（ａ）は本発明の第５実施形態に係るアンテナ部１２Ａの平面図、（ｂ）は下側面図、（ｃ）は右側面図である。この第５実施形態は、上記第３実施形態におけるアンテナ部１２Ａにおいて、アンテナ素子１４ａ、１４ｂの両側部及び結合線路１５の両側部に折り曲げ部を設けることにより、インピーダンス調整を可能として広帯域化を図ったものである。

上記アンテナ部１２Ａは、図１５に示すように帯状の金属板すなわち板状部材によって形成したもので、ループ状のアンテナ素子１４ａ、１４ｂと、このアンテナ素子１４ａ、１４ｂ間を結合する平行２線の結合線路１５からなり、この結合線路１５の中央部に給電部により給電される。上記ループ状に形成されたアンテナ素子１４ａ、１４ｂは、相対向する側が開口しており、その開口端が結合線路１５により結合される。

そして、上記アンテナ素子１４ａ、１４ｂには、そのループ内において結合線路１５と反対側の側部に容量板１６ａ、１６ｂが一体に設けられる。更に、アンテナ素子１４ａ、１４ｂには、容量板１６ａ、１６ｂの両端部が位置する側部外側にインピーダンス調整用の平行素子部１７ａ〜１７ｄを形成している。この平行素子部１７ａ〜１７ｄは、その長さｄ１を約０．１〜０．３５λ _０ に亘って円周形状から直線形状とし、その幅ｗ１、ｗ２を他の平行素子部１７ａ〜１７ｄの素子幅と異なる約０．０２〜０．１５λ _０ とすることで、広帯域化を図っている。

また、上記アンテナ素子１４ａ、１４ｂは、平行素子部１７ａと１７ｂ、１７ｃと１７ｄでそれぞれ平行２線を形成しており、対向する部分の線路間の距離ｄ２を約０．２５〜０．５λ _０ の範囲で設定することにより、部分的にインピーダンスを異ならせることができる。この結果、インピーダンス調整が可能となり、広帯域化を図ることができる。

また、上記平行素子部１７ａ〜１７ｄを上方もしくは下方に折り曲げた構造とすることで、更に広帯域化を図ることができる。この平行素子部１７ａ〜１７ｄの折曲げ幅ｗ３は、約０．０１〜０．０３λ _０ の範囲で設定することが好ましい。上記平行素子部１７ａ〜１７ｄを折曲げた部分も、対向するループ両端で平行２線を形成しており、折曲げ幅ｗ３を調整することにより、インピーダンス調整が可能である。

また、上記アンテナ素子１４ａ、１４ｂの両端に形成した平行素子部１７ａ〜１７ｄを折り曲げることにより、薄い平板にて構成された素子の強度を向上させることができる。

更に、アンテナ素子１４ａ、１４ｂの結合線路１５においても、例えば内側を上方に折曲げて折曲げ部３２ａ、３２ｂを形成すると共に、外側を下側に折り曲げて折曲げ部３３ａ、３３ｂを形成している。上記折曲げ部３２ａ、３２ｂは、折曲げ幅ｗ４を約０．００５〜０．０２λ _０ の範囲で設定し、また、折曲げ部３３ａ、３３ｂは、折曲げ幅ｗ５を約０．０１〜０．０５λ _０ の範囲で設定し、インピーダンス調整を行なう。

上記のように平行２線の結合線路１５においても、内側と外側で曲げ方向の異なる曲げ構造を採用し、インピーダンス調整を可能とすると共に、薄い平板であっても、異なる方向の折曲げにより、ねじれ剛性等の強度も向上させることが可能となる。

図１６は、上記平行素子部１７ａ〜１７ｄ等を設けていない円周形状のままのアンテナ素子１４ａ、１４ｂを用いて広帯域２Ｌ双ループアンテナを構成した場合におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートである。

図１７は、アンテナ素子１４ａ、１４ｂに平行素子部１７ａ〜１７ｄを設け、その幅ｗ１、ｗ２を変えた場合におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートである。このように平行素子部１７ａ〜１７ｄを設け、その幅ｗ１、ｗ２を変えることによって、図１７に示されているようにインピーダンス特性が改善され、周波数特性が広帯域化される。

図１８は、アンテナ素子１４ａ、１４ｂに平行素子部１７ａ〜１７ｄを設け、その幅ｗ１、ｗ２を変えると共に、平行素子部１７ａ〜１７ｄの外側を下方に折り曲げた場合におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートである。図１８では、上記図１７の場合に比較して更にインピーダンス特性が改善され、周波数特性が広帯域化されていることが分かる。

上記のようにアンテナ素子１４ａ、１４ｂに平行素子部１７ａ〜１７ｄを設け、その幅ｗ１、ｗ２を変えると共に、平行素子部１７ａ〜１７ｄの外側を下方に折り曲げる等の手段により、アンテナ部１２Ａのインピーダンスを調整して広帯域化を図ることができる。

（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態に係る広帯域双ループアンテナについて説明する。図１９は本発明を４素子形の４Ｌ双ループアンテナ１０Ｃに実施した場合の構成例を示したもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。図２０（ａ）は図１９（ａ）の要部（給電系統）を拡大して示す平面図、図２０（ｂ）は同側面図である。

この第６実施形態に係る４Ｌ双ループアンテナ１０Ｃは、１つの反射板１１上に上記第３実施形態に係る２Ｌ双ループアンテナ１０Ｂと同様の構造を有する２つの２Ｌ双ループアンテナ１０Ｂ−１、１０Ｂ−２を並列に設けて構成したものであり、第３実施形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。なお、上記２Ｌ双ループアンテナ１０Ｂ−１、１０Ｂ−２は、第３実施形態に係る２Ｌ双ループアンテナ１０Ｂに対し、給電部１３Ａの＋側給電板４２に対する給電手段が異なるだけであり、その他は同一構造となっている。

第６実施形態に係る４Ｌ双ループアンテナ１０Ｃは、反射板１１の中央部に接合フランジ４７を設け、この接合フランジ４７の下面に給電路４８、レデューサ１９を介して給電用接栓２０を接続している。また、接合フランジ４７及び反射板１１の上面には、上記給電路４８を２分配する２分配器６０が設けられる。この２分配器６０は、２分配部６１及びこの２分配部６１の分配出力側にネジ止め等により接続される分配線路６２により構成される。２分配部６１は、接合フランジ４７の上部にスペーサ６３を介してネジ止め等により取り付けられ、分配出力端から各分配線路６２側、すなわち、２Ｌ双ループアンテナ１０Ｂ−１、１０Ｂ−２側を見たインピーダンスが約１００Ωに設定される。

また、分配線路６２は、反射板１１の上面にスペーサ６４を介してネジ止め等により取り付けられる。上記分配線路６２の先端は、図２０に示すように２Ｌ双ループアンテナ１０Ｂ−１、１０Ｂ−２に設けられている給電部１３Ａの＋側給電板４２に接続される。

上記分配線路６２は、例えば第１線路６２ａ、第２線路６２ｂ、第３線路６２ｃによりストリップライン構造の２段トランス回路を構成している。また、分配線路６２を構成する第１線路６２ａはインピーダンスが約８５Ωとなるように幅が狭く、第２線路６２ｂはインピーダンスが約６０Ωとなるように幅が広く、第３線路６２ｃはインピーダンスが約５０Ωとなるように更に広い幅に設定される。この場合、第１線路６２ａと第２線路６２ｂの境界Ａでは、インピーダンスが約７２Ωとなっている。また、第１線路６２ａは、２分配部６１との接続部におけるインピーダンスを調整するために少し広くなっている。なお、２Ｌ双ループアンテナ１０Ｂ−１、１０Ｂ−２は、上記第３実施形態で説明したように給電部１３Ａにおける＋側給電板４２の給電点のインピーダンスが約５０Ωに設定されている。

上記のように１段目のトランス線路である第１線路６２ａのインピーダンスを約８５Ωとして１００Ωから約７２Ωへのインピーダンス変換を行ない、次に２段目のトランス線路である第２線路６２ｂのインピーダンスを６０Ωとして７２Ωから５０Ωへインピーダンス変換を行なう。すなわち、２段階の変換処理により１００Ωから５０Ωへのインピーダンス変換を行なっている。

上記のように構成された４Ｌ双ループアンテナ１０Ｃは、給電用接栓２０に給電されると、その給電電力が２分配部６１により２分配され、それぞれ分配線路６２を介して２Ｌ双ループアンテナ１０Ｂ−１、１０Ｂ−２の給電部１３Ａに給電される。このとき給電用接栓２０のインピーダンスが５０Ωであるが、２分配部６１から各分配出力側を見たインピーダンスが約１００Ωとなっているので、両者のインピーダンスを整合することができる。また、２分配部６１のインピーダンスが約１００Ω、給電部１３Ａにおける＋側給電板４２の給電点のインピーダンスが約５０Ωとなっているが、両者のインピーダンスは分配線路６２によって整合される。

すなわち、分配線路６２は、２分配部６１側に設けられている第１線路６２ａのインピーダンスが約８５Ω、第１線路６２ａと第２線路６２ｂとの境界Ａのインピーダンスが約７２Ω、第２線路６２ｂのインピーダンスが約６０Ω、給電部１３Ａ側の第３線路６２ｃのインピーダンスが約５０Ωとなっており、２分配部６１と給電部１３Ａとの間のインピーダンスを整合する。

上記第６実施形態によれば、第３実施形態に係る２Ｌ双ループアンテナ１０Ｂと同じ構造の２つの２Ｌ双ループアンテナ１０Ｂ−１、１０Ｂ−２をそのまま使用して４Ｌ双ループアンテナ１０Ｃを容易に構成することができる。この場合、給電用接栓２０と給電部１３Ａとの間のインピーダンスは、２分配器６０によって整合することができる。また、上記第６実施形態に係る４Ｌ双ループアンテナ１０Ｃでは、上記各実施形態の場合と同様に双ループアンテナの広帯域化が可能であり、かつ、利得を向上することができる。

なお、上記第６実施形態では、２つの２Ｌ双ループアンテナ１０Ｂ−１、１０Ｂ−２を組み合わせた場合について示したが、更に多数の２Ｌ双ループアンテナを組み合わせても良いことは勿論である。

また、上記第６実施形態における２分配器６０の各部のインピーダンスは、上記の値に限定されるものではなく、その他の値に設定することも可能である。

また、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。

（ａ）は本発明の第１実施形態に係る２Ｌ双ループアンテナの平面図、（ｂ）は同側面図である。 （ａ）は同実施形態における給電部の正面図、（ｂ）は同側面図、（ｃ）は同平面図である。 （ａ）は同実施形態における給電部の斜視図、（ｂ）は給電用接栓の取付け状態を示す図である。 同実施形態における２Ｌ双ループアンテナの水平偏波水平面指向性を示す図である。 同実施形態において、アンテナ素子の間隔を０．６λ_０に設定した場合のインピーダンス特性を示すスミスチャートである。 同実施形態において、アンテナ素子の間隔を０．７λ_０に設定した場合のスミスチャートである。 （ａ）は本発明の第２実施形態に係る２Ｌ双ループアンテナの平面図、（ｂ）は下側面図、（ｃ）は右側面図である。 同実施形態における２Ｌ双ループアンテナの水平偏波水平面指向性を示す図である。 同実施形態における２Ｌ双ループアンテナのＶ．Ｓ．Ｗ．Ｒ特性を示す図である。 （ａ）は本発明の第３実施形態に係る２Ｌ双ループアンテナの平面図、（ｂ）は下側面図、（ｃ）は右側面図である。 （ａ）は同実施形態における給電部の正面図、（ｂ）は同側面図、（ｃ）は同平面図である。 （ａ）は同実施形態における給電部を拡大して示す正面図、（ｂ）は同側面図、（ｃ）は同平面図である。 本発明の第４実施形態に係る給電部の構成例を示したもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は給電点に接栓を接続した例を示す要部の側面図ある。 同実施形態における＋側給電板の折曲げ部に設けた切欠き及び延長部による具体的な位相調整を説明するための図である。 本発明の第５実施形態に係る広帯域双ループアンテナにおけるアンテナ部のみを示したもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は下側面図、（ｃ）は右側面図である。 同実施形態において、アンテナ素子に平行素子部を設けていない円周形状のままのアンテナ部におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートである。 同実施形態において、アンテナ素子に平行素子部を設け、その幅を変えた場合のアンテナ部におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートである。 同実施形態において、アンテナ素子に平行素子部を設け、その幅を変えると共に、平行素子部の外側を下方に折り曲げた場合のアンテナ部におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートである。 （ａ）は本発明の第６実施形態に係る４Ｌ双ループアンテナの平面図、（ｂ）は同側面図である。 （ａ）は同実施形態における要部を拡大して示す平面図、（ｂ）は同側面図である。

符号の説明

１０…第１実施形態に係る２Ｌ双ループアンテナ、１０Ａ…第２実施形態に係る２Ｌ双ループアンテナ、１０Ｂ…第３実施形態に係る２Ｌ双ループアンテナ、１０Ｃ…第６実施形態に係る４Ｌ双ループアンテナ、１１…反射板、１１ａ、１１ｂ…副反射板、１２…アンテナ部、１２Ａ…アンテナ部、１３、１３Ａ…給電部、１４ａ、１４ｂ…アンテナ素子、１５…平行２線の結合線路、１５ａ…＋側結合線路、１５ｂ…−側結合線路、１６ａ、１６ｂ…容量板、１７ａ〜１７ｄ…インピーダンス調整用の平行素子部、１８…素子サポート、１９…レデューサ、２０…給電用接栓、２１…＋側給電板、２２…アース板、２２ａ、２２ｂ…−側接続線路、２３…トラップ側給電板、２３ａ…＋側接続線路、２４…インピーダンス調整部、２５…ショートトラップ、２６、２７…支持部、２９…給電用接栓、２９ａ…接続ピン、３０…ネジ、３１…透孔、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ…結合線路の折曲げ部、４０…保護カバー、４１…−側給電板、４２…＋側給電板、４３…トラップ側給電板、４４…インピーダンス調整部、４５、４６…スペーサ、４７…接合フランジ、４８…給電路、５１〜５４…折曲げ部、５３ａ、５３ｂ…＋側給電板の折曲げ部に設けた延長部、５５…＋側給電板の折曲げ部に形成した切欠き、５６…給電用接栓、６０…２分配器、６１…２分配部、６２…分配線路、６２ａ…第１線路、６２ｂ…第２線路、６２ｃ…第３線路、６３、６４…スペーサ。

Claims (1)

1. 反射板と、前記反射板上に所定の間隔で設けられる板状部材を使用した双ループアンテナ素子及び該双ループアンテナ素子間を結合する平行２線の結合線路からなるアンテナ部と、前記双ループアンテナ素子における前記結合線路と反対側の側部に近接して設けられる容量板と、前記各双ループアンテナ素子の両側部に前記結合線路と平行して設けられる直線状の平行素子部と、前記平行２線の結合線路の両側を該結合線路の面と略直角の方向に折り曲げて形成した折曲げ部と、前記結合線路の中央位置に給電する給電部とを具備し、
   前記平行素子部は双ループアンテナ素子の上方もしくは下方に略直角に所定幅折曲げ、前記結合線路の折曲げ部は内側と外側で曲げ方向を上方と下方に異ならせたことを特徴とする広帯域双ループアンテナ。

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