JP4766036B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

この発明は、比較的に長身で、屋外に設置される線状のアンテナ素子を有する簡易構造のアンテナ装置に関するものである。

従来、屋外に設置するアンテナ装置には、アンテナのメインマストである支柱に耐環境カバーを設けて、この耐環境カバーの内部にループアンテナと反射板とが配置されたものがある（例えば、特許文献１参照）。なお、特許文献１には、風によるアンテナ装置の振動対策として、耐環境カバー（カバー４）の外部表面に沿った空気の剥離点を最適化することによって低減することができる。図６に示すように耐環境カバーの形状は、正２４角形の方が円形に比して揚力係数が小さく、振動が小さいことがわかる。したがって、断面形状が円形の場合に比して正多角形、特に正２４角形にする場合の方が、振動が小さいカバーを実現することができる。この多角形の角数が４すなわち正方形の場合には、風荷重の低減が十分でなくなることから好ましくなく、角数が５以上の正多角形であることが好ましい旨の記載がある。

また、特許文献１には、カバー４の断面形状が円形あるいは略円形である場合であっても、空気の剥離点を最適化することができる。すなわち、カバー４の外部表面側に、断面形状が半径０．５〜１０ｍｍ程度の半球上のくぼみ（ディンプル）を設けるようにする。このくぼみによって、カバー４の外部表面に沿った空気の剥離点を最適化し、変動揚力の発生の低減し、風荷重および着雪量の低減を図ることができる（図７、図８）旨の記載もある。

さらに、屋外に設置するアンテナ装置には、アンテナ取付柱を含む支持塔上のアンテナ部の長さと重さに対応した制振能力を持つ制振装置を備えたものがある（例えば、特許文献２参照）。なお、特許文献２には、風によるアンテナ装置の振動対策として、渦（カルマン渦）よけの螺旋状の突起物（ひれ、リブ等）を取付けてカルマン渦の効果を低減する旨の記載がある。

従来、簡易構造のアンテナ装置には、導体パターンを誘電体シートに設け、この誘電体シートを誘電体支持体に巻き付けて被着し、導体パターンがアンテナ素子としてプリントモノポールによるダイバーシチアンテナを構成したものがあった（例えば、特許文献３）。

特開２００３−２０９４２３号公報（段落番号「００３０」〜「００４１」、第１図、第２図、第６図〜第８図）

特平９−２９１９６８号公報（段落番号「０００１」〜「００１４」、「００３２」第１図〜第３図）

特平１１−３３０８３３号公報（段落番号「００５６」〜「００６０」、第３図）

しかし、特許文献１に記載のアンテナ装置は、耐環境カバーの内部にループアンテナと反射板とが配置する構造を採っているので構造が複雑となり、装置全体が大型化してしまう可能性があるという課題があった。また、屋外に設置する比較的に長身のアンテナ装置では、必然的に風に対する対策を求められるために、その対策のために耐環境カバーの構造が複雑となりアンテナ装置全体がさらに複雑化してしまうという課題もある。同様に、特許文献２に記載のアンテナ装置にも、アンテナ取付柱を含む支持塔上のアンテナ部の長さと重さに対応した制振能力を持つ制振装置を備えており、アンテナ装置全体が複雑化してしまうという課題がある。

なお、特許文献１及び２に代表される柱状（線状）の構造であるアンテナ装置の放射素子は、導電性の高い金属材料を用いており、軽量化の必要がある場合は、素子に用いている柱状（線状）の構造物の薄肉化や多段化構造することで対応してきたが、さらなる軽量化や支線などの支持部材を十分に設けられない際には、外風による振動等に対する強度・剛性を確保することが困難となる課題があった。

一方、特許文献３に記載されたアンテナ装置は、モノポールアンテナとして動作する導体パターンを誘電体シートに被着した軽量なものであるが、屋外に設置し、比較的に長身のアンテナ装置に特許文献３に記載されたアンテナ装置を適用すると、屋外の温度変化が激しい環境下では、導体パターンと誘電体シートとの線膨張係数の違いから、導体パターンが誘電体シートから剥離してしまう可能性があるという課題がある。また、風によるアンテナ装置の振動対策として、特許文献１及び２に記載されたアンテナ装置に用いられている手法を特許文献３に記載されたアンテナ装置に採用すると、特許文献１及び２と同じにようにアンテナ装置全体の構造が複雑になるという課題が生じる可能性が高いが、その課題を避けるために、アンテナ装置を支線により保持するようにアンテナ装置を構成すると、支線が取付が困難な環境にアンテナ装置を設置することが困難となるという課題が生じてしまう。

この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、アンテナパターン（放射素子）が設けられたメインマストである構造物の軽量化を図りつつ、強度・剛性も確保し、支線が取付が困難な環境においても屋外に設置すること可能である簡易構造を有する新規なアンテナ装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明に係るアンテナ装置は、屋外に設置し、モノポールアンテナとして動作するアンテナ装置であって、設置面に建てられ、メインマストとなる柱状誘電体と、この柱状誘電体に沿って先端から基端に亘り張られた導電性素線と、この導電性素線と一端が接続され、前記柱状誘電体が設置された設置面に他端が接続された給電部と、前記柱状誘電体に沿って先端から基端に亘り張られた少なくとも４本の素線とを備え、前記柱状誘電体の周囲に前記導電性素線及び前記少なくとも４本の素線が、それぞれ所定の間隔で前記柱状誘電体に保持されていることを特徴とするものである。

請求項２の発明に係るアンテナ装置は、前記少なくとも４本の素線が、導電性のものを含む請求項１に記載のものである。

請求項３の発明に係るアンテナ装置は、前記柱状誘電体に前記導電性素線及び前記少なくとも４本の素線を縛着する複数の絶縁性又は導電性の固定具を有し、前記導電性素線及び前記少なくとも４本の素線の一部が前記柱状誘電体から離隔可能に設けられた請求項１又は２に記載のものである。

請求項４の発明に係るアンテナ装置は、屋外に設置し、モノポールアンテナとして動作するアンテナ装置であって、設置面に建てられ、メインマストとなる柱状誘電体と、この柱状誘電体に沿って先端から基端に亘り、前記柱状誘電体に対して突起状に設けられた導電性多角柱と、この導電性多角柱と一端が接続され、前記柱状誘電体が設置された設置面に他端が接続された給電部と、前記柱状誘電体に沿って先端から基端に亘り、前記柱状誘電体に対して突起状に設けられた少なくとも４本の多角柱とを備え、前記柱状誘電体の周囲に前記導電性多角柱及び前記少なくとも４本の多角柱が、それぞれ所定の間隔で前記柱状誘電体に保持されていることを特徴とするものである。

請求項５の発明に係るアンテナ装置は、前記少なくとも４本の多角柱が、導電性のものを含む請求項４に記載のものである。

請求項６の発明に係るアンテナ装置は、屋外に設置し、モノポールアンテナとして動作するアンテナ装置であって、設置面に建てられ、メインマストとなる柱状誘電体と、この柱状誘電体に沿って先端から基端に亘り、前記柱状誘電体に対して突起状に設けられた導電性多角柱と、この導電性多角柱と一端が接続され、前記柱状誘電体が設置された設置面に他端が接続された給電部と、前記柱状誘電体に沿って先端から基端に亘り、前記柱状誘電体に対して突起状に設けられた少なくとも４本の多角柱とを備え、前記柱状誘電体の周囲に前記導電性多角柱及び前記少なくとも４本の多角柱が、それぞれ所定の間隔で前記柱状誘電体に固着され、少なくとも１本の前記多角柱と前記柱状誘電体とが一体化されたことを特徴とするものである。

以上のように、請求項１に係る発明によれば、簡易構造で自立し、導電性素線及び素線の総数が５本以上、柱状誘電体の周囲に、それぞれ所定の間隔で張られているので、風による振動の軽減も可能である屋外設置用のアンテナ装置を得ることができる。

請求項２に係る発明によれば、モノポールアンテナとして動作させる導電性素線の本数を選択できる簡易構造で自立し、導電性素線及び素線の総数が５本以上、柱状誘電体の周囲に、それぞれ所定の間隔で張られているので、風による振動の軽減も可能である屋外設置用のアンテナ装置を得ることができる。

請求項３に係る発明によれば、導電性素線及び素線を縛着する複数の絶縁性又は導電性の固定具を有するので、導電性素線及び素線の柱状誘電体への固定が容易な簡易構造で自立し、導電性素線及び素線の総数が５本以上、柱状誘電体の周囲に、それぞれ所定の間隔で張られているので、風による振動の軽減も可能である屋外設置用のアンテナ装置を得ることができる。

請求項４に係る発明によれば、簡易構造で自立し、導電性多角柱及び多角柱の総数が５本以上、柱状誘電体の周囲に、それぞれ所定の間隔で設けられているので、風による振動の軽減も可能である屋外設置用のアンテナ装置を得ることができる。

請求項５に係る発明によれば、モノポールアンテナとして動作させる導電性多角柱の数を選択できる簡易構造で自立し、導電性多角柱及び多角柱の総数が５本以上、柱状誘電体の周囲に、それぞれ所定の間隔で設けられているので、風による振動の軽減も可能である屋外設置用のアンテナ装置を得ることができる。

請求項６に係る発明によれば、簡易構造で自立し、導電性多角柱及び多角柱の総数が５本以上、柱状誘電体の周囲に、それぞれ所定の間隔で設けられているので、風による振動の軽減も可能である屋外設置用のアンテナ装置を得ることができる。

実施の形態に記載する本発明の構成はその１例であり、実施の形態に示すもののみに本発明が拘束されるものではない。
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について図１〜４を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係るアンテナ装置の構成図、図２は、実施の形態１に係るアンテナ装置の構成図、図２（ａ）は、アンテナ装置の全体図、図２（ｂ）は、アンテナ装置に設けられたバインダ間の拡大図、図３は、実施の形態１に係るアンテナ装置の断面図（図１の点線ＡＢの断面）図４は、実施の形態１に係るアンテナ装置の断面図（図２（ａ）、（ｂ）の点線ＡＢの断面）である。ただし、図４は、柱状誘電体に設けられた素線の一部が柱状誘電体から離隔可能に設けられている場合である図２に記載のアンテナ装置の断面図である。図１〜４において、１は地面などの設置面に建てられ、メインマストとなる柱状誘電体、２は柱状誘電体１に沿って先端から基端に亘り張られた導電性素線、３は導電性素線２と一端が接続され、柱状誘電体１が設置された設置面に他端が接続（接地）されたアンテナ装置の給電部、４は柱状誘電体１に沿って先端から基端に亘り、柱状誘電体の周囲に導電性素線２に加え、それぞれ所定の間隔で張られた少なくとも４本の素線、５は柱状誘電体１の基端の周囲に導電性素線２を縛着する導電性の給電用バインダ、６は給電部３と給電用バインダ５とを電気的に接続する給電線、７は柱状誘電体１に導電性素線２及び素線４を縛着する複数の絶縁性又は導電性の固定具であるバインダ、８はバインダ７の締め具合を調整する調整具である。なお、導電性素線２及び素線４の径は、柱状誘電体１の径のほぼ１／１０である。もちろん、導電性素線２及び素線４の総数が５本以上であってもよい。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

次に、構造と動作について説明する。柱状誘電体１には、繊維強化プラスチック（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ：ＦＲＰ）などを用いることにより強度や剛性等が確保され、アンテナ装置の設置上の制約等から支線を張ることができない環境にある設置面（地面など）においても、支線を設けることなしにアンテナ装置を設置することができる。また、ＦＲＰなどの強度や剛性等が確保された誘電体を柱状誘電体１（メインマスト）に採用すると、従来の金属製アンテナ素子（メインマスト）では、薄肉化や段付き構造等により実現してきた軽量化が、材料面のみで実現可能となる。図１に示すアンテナ装置では、直線状の導電性素線２及び素線４は、柱状誘電体１に接着剤などで固定されており、図２に示すアンテナ装置では、波状の導電性素線２と素線４とは、固定具であるバインダ７で固定されているが、ぞれぞれの固定（縛着）方法を入れ換えて実施してもよいし、併用してもよい。

図１に示すように柱状誘電体１の外表面に２本の導電性素線２を柱状誘電体１の基端から先端に沿って取り付け、給電部３を接続することにより、導電性素線２がモノポールアンテナの放射素子として動作する。接続関係を説明すると、２本の導電性素線２を柱状誘電体１の基端に導電性の給電用バインダ５により縛着又は固定して、２本の導電性素線２同士を電気的に接続し、給電用バインダ５と給電部３とを給電線６により接続している。また、図１では、１本だけ見えているが、図３から分かるように、実際は導電性素線２の他に３本の絶縁性の素線４が柱状誘電体１に設けられている。素線４は、導電性素線２と同じように、柱状誘電体１の外表面に３本の素線４を柱状誘電体１の基端から先端に沿って取り付けている。なお、素線４は給電用バインダに縛着又は固定されていてもされていなくてもよく、柱状誘電体１に縛着又は固定されていればよい。

このように、予め、素線４を柱状誘電体１へ設けておくことで、アンテナ装置に求めるアンテナ特性の変更が求められ、素線４の何本か又は全てを導電性素線２に入れ換える必要が生じたとしても、アンテナ装置の外観に大きな変化を与えること無く、また、導電性素線２と素線４との重量が近い物を利用しておけば、アンテナ装置の重量を変更することなくアンテナ特性の調整が行える。また、素線４は導電性素線２と同じ素材で構成しておけば、素線４の何本か又は全てを導電性素線２に入れ換える必要がなくなる。ただし、導電性素線を素線４として運用する場合は、その導電性素線を給電用バインダ５（給電線６）と絶縁しておく必要がある。言い換えれば、この絶縁状態と導通状態とを可変が容易にできるようにアンテナ装置（給電用バインダ５）を構成しておけば、アンテナ特性の切り換えが容易となる。もちろん、モノポールアンテナとして動作させる導電性素線２は、１本だけでもよい。さらに、図１及び２では給電部３をアンテナ素子に接続した場合を例にあげて説明を行っているが、導電性素線２上に放射に寄与する電流が流れる構造となっていればそれで構わない。要は、図１及び２に示した給電部３はアンテナ素子への電圧印加点を示すもので、電源としての特別な構造を示すものではない。

素線４を全て導電性素線２と交換又は切り換えを行い、５本の導電性素線２がともに給電部３に電気的に接続されるアンテナ装置として運用する際には、断面が図３の点線括弧内に示すような「理想的な素線の配置」である正５角形にできるだけ近づくように、それぞれの素線を所定の間隔を空けて設けるようにすれば、アンテナ装置の各素線の美観が保たれる。さらに、柱状誘電体１に設けられる素線４が２本、導電性素線２が３本ときは導電性素線２同士のみの断面が正３角形になるように導電性素線２を配置し、素線４が１本、導電性素線２が４本ときは導電性素線２同士のみの断面が正方形（正４角形）になるように導電性素線２を配置すれば、アンテナ装置の導電性素線２の美観が保たれる。もちろん、導電性素線２及び素線４の総数が５本以上の場合も、導電性素線２同士のみの断面が正多角形になるようにすればよい。また、導電性素線２が１本や２本の場合は、断面形状に特段の制約もなく、アンテナ装置の導電性素線２の美観が保たれる。なお、導電性素線２同士の長さを相互に変えることで、異なる周波数成分の電流が流れ易くなるため、広帯域のアンテナ特性を得ることができる。

図１では、直線状の導電性素線２と素線４とを図示しているが、直線以外の形状でもアンテナ特性が許す範囲であればよい。また、あえて導電性素線２の形状を複雑なものにして特性インピーダンスの調整に利用してもよい。なお、所望のアンテナ特性が得られるのであれば、導電性素線２は柱状誘電体１に全長に亘って取り付ける必要は無く、柱状誘電体１の一部に導電性素線２を設けてもよい。この場合は、導電性素線２の設置面側の端部を柱状誘電体１の基端みなし、導電性素線２の設置面と反対側の端部を柱状誘電体１の先端としてみなすこともできる。

また、実施の形態１に係るアンテナ装置は、図２に示すように、導電性素線２と素線４とをバインダ７により、柱状誘電体１に固定してもよい。この場合、バインダ７は、図２（ａ）に示すように７つに限定せずに、数を変更してもよく、柱状誘電体１の先端だけにバインダ７を設けて、導電性素線２をすだれ状に垂らす構成にしてもよい。このように、バインダ７を使用することにより、導電性素線２と素線４とを接着剤等で柱状誘電体１に固定する必要はなく、屋外の温度変化が激しい環境下により適用したアンテナ装置を得ることができる。また、図２（ｂ）のように、調整具８を有するバインダ７を使用すれば、導電性素線２と素線４の取り外しや交換性が向上するのでメンテナンス性が高まる。もちろん、設置環境によっては、接着剤等の固定手段とバインダ７とを併用してもよい。

以上のように、実施の形態１では、２本の導電性素線２を導電性の給電用バインダ５により相互に電気的に接続させた上で、給電部３により高周波電圧を印加するアンテナ装置を説明したが、前述のように導電性素線２の１本のみに高周波電圧を印加することでもアンテナ素子として動作することは可能である。アンテナ装置の構成としては、この場合は、給電用バインダ５と導電性素線２の１本だけと電気的に接続するか、給電用バインダ５を廃して、給電線６と導電性素線２とを給電用バインダ５介さずに電気的に接続すればよい。ただし、アンテナ素子としての長さが十分に確保できない場合は（モノポール系アンテナでは使用周波数の４分の１波長以下の長さ）、アンテナの放射抵抗は小さくなるため、導電性素線２が保有する抵抗値が無視できなくなる場合がある。その場合は図２に示すバインダ７の一部又は全てを導電性のものを使用して、複数本の導電性素線２を相互に短絡させることで、合成抵抗値が低減できるため、抵抗分に消費される熱損失などを低減することができる。

図３及び４を用いて、アンテナ装置を屋外に設置した場合に関して説明する。アンテナ装置のメインマストを構成する支柱を屋外に設置する場合、様々な気象条件によって風速０〜４０ｍ／ｓ程度の風が吹く可能性がある。この風が吹いてくる方向に対し、図３、４の上側の点線括弧内に示すように、支柱の後方にはカルマン渦が左右対称に渦列として発生し、これらの渦の周波数が支柱の固有振動数と一致するとロックイン状態となり支柱に励振振動が生じ、支柱と設置面との支持部には過大な負荷が生じる可能性があり、ロックイン状態にならないような振動低減対策を講じる必要がある。次に、実施の形態１に係るアンテナ装置を屋外に設置した場合に関して説明する。実施の形態１に係るアンテナ装置は、その構成を成すために元から設けられている合計本数５本の導電性素線２及び素線４が風振動を軽減する効果を有している。具体的に説明すると、図３に示すように、柱状誘電体１に設けられている導電性素線２及び素線４が風の流路を遮るので、柱状誘電体１の後方に生じるカルマン渦の左右対称性が乱れる確率が高まり、ロックイン状態に入り難くすることができるので風による振動を軽減する効果が生じる。なお、図３及び４を含めてカルマン渦に関する以降の図面全てに記載されたカルマン渦を模式的に示したものであるので、実際に生じるカルマン渦の形状とは必ずしも一致しない。

実施の形態１に係るアンテナ装置の風による振動軽減の効果は、導電性素線２及び素線４は柱状誘電体１に全長に渡って取り付けなくとも得ることができる。例えば、アンテナ特性に関係が比較的薄い素線４だけを柱状誘電体１の一部に取り付けた場合、つまり、素線４の長さが導電性素線３と異なる場合でも、風による振動の低減効果は得ることができ、アンテナ特性も導電性素線２の長さや形状に見合った特性を得ることがきる。また、アンテナ装置の導電性素線２の美観を保つためには、導電性素線２同士の断面形状が正多角形であればよかったが、風による振動低減のためには、柱状誘電体１に取り付けた合計本数５本の導電性素線２と素線４の断面が、図３の下側の点線括弧内に示すような「理想的な素線の配置」である正５角形にできるだけ近づくように、それぞれの素線を所定の間隔を空けて設けるようにすれば、風による振動を軽減する効果が向上し、導電性素線２及び素線４の径が柱状誘電体１の径のほぼ１／１０であれは、より風による振動を軽減する効果が向上する。なお、導電性素線２及び素線４の総数が５本以上であるｎ＋４本（ｎは自然数）であれば、導電性素線２と素線４の断面が、正（ｎ＋４）角形にできるだけ近づくようにすればよい。

図４に示すように、実施の形態１に係るアンテナ装置の風による振動軽減の効果は、導電性素線２及び素線４は、図１及び２に記載されているような形状さえ確保しておれば、柱状誘電体１に密着又は固定している必要はなく、緩みがあり密着していない状態、つまり、導電性素線２及び素線４の一部が柱状誘電体１から離隔可能に設けられていてもよい。その理由は、図４のように、図面上、柱状誘電体１の上と下にある素線４、４と柱状誘電体１との隙間に風が通り、カルマン渦の左右対称性を乱す効果があるためである。図４では点線で示した矢印の方向に素線４が離隔可能になっている様子が示されているが、もちろん、その他の素線４や導電性素線２が離隔可能になっていてもよい。このように、導電性素線２及び素線４の一部が柱状誘電体１から離隔可能に設けられた場合でも、アンテナ特性が確保でき、容易でかつ低コストな振動抑制対策が可能となる。ただし、風速により、導電性素線２の図１及び２に記載されているような形状が大幅に乱れてしまわない程度の取り付けが必要である。図１に示すものであれば、導電性素線２及び素線４を固定する間隔を調整すればよく、図２に示すものであれば、導電性素線２と素線４とを固定するバインダ７の数により調整するか、固定手段としてバインダ７以外の別の固定手段とバインダ７とを併用した場合は、導電性素線２と素線４とを固定するバインダ７の数に加え、バインダ７と併用した別の固定手段による電性素線２及び素線４を固定する間隔を調整すればよい。

また、図３と同じく、導電性素線２及び素線４の一部が柱状誘電体１から離隔可能に設けられているアンテナ装置でも、柱状誘電体１に取り付けた合計本数５本の導電性素線２と素線４の断面が、図４の下側の点線括弧内に示すような「理想的な素線の配置」である正５角形にできるだけ近づくように、それぞれの素線を所定の間隔を空けて設けるようにすれば、風による振動を軽減する効果が向上し、導電性素線２及び素線４の径が柱状誘電体１の径のほぼ１／１０であれは、より風による振動を軽減する効果が向上する。なお、導電性素線２及び素線４の総数が５本以上であるｎ＋４本（ｎは自然数）であれば、導電性素線２と素線４の断面が、正（ｎ＋４）角形にできるだけ近づくようにすればよい。

実施の形態１に係るアンテナ装置において、以上のようなアンテナ特性や風による振動の抑制効果を得るためには、導電性素線２を２本、素線４を３本の計５本の素線によりアンテナ装置を構成する必要はなく、前述のように、導電性素線２は１本以上であればアンテナ素子としての動作は確保できる。また、風による振動の抑制効果は、柱状誘電体１に設ける素線の数が５本以上であればよく、前述のように柱状誘電体１及び素線の断面形状は、できるだけ正多角形に近づくように、それぞれの素線を所定の間隔を空けて設けるようにすれば、風による振動を軽減する効果が向上する。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２について図５及び６を用いて説明する。図５は、実施の形態２に係るアンテナ装置の構成図、図６は、実施の形態２に係るアンテナ装置の断面図（図５の点線ＡＢの断面）であり、図５及び６において、９は柱状誘電体１の天頂に先端部の内側を対向させ、柱状誘電体１を覆い、基端部を給電用バインダ５により柱状誘電体１に固定されたモノポールアンテナのアンテナ素子として動作する網状放射体である。なお、網状放射体９は両端が開放された管状であってもいいし、片端が開放された筒状であってもよい。図５に記載された網状放射体９は先端部を閉じ、基端部を開放した筒状になっており、この筒状の網状放射体９を柱状誘電体１に帽子のように被せた構造のアンテナ装置になっているが、網状放射体９の先端部を閉じずに管状として、柱状誘電体１の任意の位置に管状の網状放射体９を固定してもよい。図示はしてないが、この場合は、実施の形態１において説明したバインダ７で網状放射体９を固定すればよい。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。基本的な構造やアンテナの動作原理は、実施の形態１に係るアンテナ装置と同様である。

図５に示される網状放射体９は１４本の縦糸と１０本の横糸により構成されている。縦糸と横糸とは、それぞれ全ての糸が導電性であってもよいし、一部に絶縁性の糸を含めてもよく、求められるアンテナ性能に合わせて選択すればよい。実施の形態２に係るアンテナ装置と実施の形態１に係るアンテナ装置とを比較して説明すると、網状放射体９の縦糸は導電性素線２又は素線４に対応し、網状放射体９の横糸はバインダ７に対応するので、実施の形態１で説明した導電性素線２及び素線４、又は、導電性素線２のみが柱状誘電体１に設けられたアンテナ装置と実施の形態２に係るアンテナ装置とは、同じ効果を有する。ただし、網状放射体９の縦糸と導電性素線２又は素線４、網状放射体９の横糸とバインダ７は、それぞれ、本数が異なるので図２と図６に示されるアンテナ装置が完全に同じ効果を有しているわけでないが、発明の概念は同じである。したがって、実施の形態２に係るアンテナ装置は、実施の形態１に係るアンテナ装置の変形例でもあるともいえるのでアンテナ装置としての動作・効果の説明や網状放射体９の縦糸や横糸の本数や位置に関しての説明は、後段の説明に関する箇所を除き省略する。

図６を用いて実施の形態２に係るアンテナ装置を屋外に設置した場合に関して説明する。支柱及びカルマン渦（図６の上側の点線括弧内）の説明は、実施の形態１と同様なので省略する。柱状誘電体１に設けられている網状放射体９が風の流路を遮るので、柱状誘電体１の後方に生じるカルマン渦の左右対称性が乱れる確率が高まり、ロックイン状態に入り難くすることができるので風による振動を軽減する効果が生じる。実施の形態２に係るアンテナ装置の風による振動軽減の効果は、網状放射体９は柱状誘電体１に全長に渡って取り付けなくとも得ることができる。これは、網状放射体９にアンテナ特性に比較的関連性が低い絶縁性の縦糸が含まれているのであれば、絶縁性の縦糸だけを柱状誘電体１の一部に取り付けた場合、つまり、絶縁性の縦糸の長さが導電性の縦糸と異なる場合においてもいえることである。アンテナ特性や風による振動の低減効果は、網状放射体９の導電性部分の長さや形状に見合った特性を得ることができる。導電性の縦糸よりも絶縁性の縦糸が長い場合は、網状放射体９の端部の一部から糸が延びたようになり、絶縁性の縦糸よりも絶縁性の縦糸が短い場合は、網状放射体９の網目の密度が一部粗くなっている部分ができる。もちろん、導電性の縦糸同士の長さが異なっていてもよく、実施の形態１において説明した導電性素線２同士の長さを相互に変えることで、異なる周波数成分の電流が流れ易くなるため、広帯域のアンテナ特性を得ることができるという効果も、導電性の縦糸同士の長さを相互に変えることで得ることができる。

アンテナ装置に設けられた網状放射体９の縦糸の美観を保つためには、実施の形態１で説明した導電性素線２同士の配置と同じく、網状放射体９の縦糸同士の断面形状が正多角形であればよかったが、風による振動低減のためには、柱状誘電体１に取り付けた合計本数１４本の網状放射体９の縦糸の断面が、図６の中ほどの点線括弧内に示すような「理想的な縦糸の配置」である正１４角形にできるだけ近づくように、それぞれの素線を所定の間隔を空けて設けるようにすれば、風による振動を軽減する効果が向上し、網状放射体９の縦糸の径が柱状誘電体１の径のほぼ１／１０であれは、より風による振動を軽減する効果が向上し、網状放射体９の縦糸を柱状誘電体１に全て固定すれば、図３に示すようなカルマン渦を生じさせ、網状放射体９の縦糸を柱状誘電体１に一部固定すれば、図４に示すようなカルマン渦を生じさせることになるので、実施の形態１のような風による振動を軽減する効果が得られる。また、網状放射体９の縦糸の総数が５本以上であるｎ＋４本（ｎは自然数）であれば、導電性素線２と素線４の断面が、正（ｎ＋４）角形にできるだけ近づくようにすればよいので、実施の形態１に記載されたアンテナ装置のように、網状放射体９の縦糸（導電性素線２及び素線４に対応）を５本としてもよい。その場合の断面図は、図６の下側の点線括弧内に示される物である。つまり、図５及び６に示す網状放射体９は、縦糸が１４本、横糸が１０本の場合を示しているが、実施の形態１と同様に縦糸は５本以上でよく、横糸はバインダ７と同じで任意の本数でよい。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３について図７〜９を用いて説明する。図７は、実施の形態３に係るアンテナ装置の構成図、図７（ａ）は、アンテナ装置の全体図、図７（ｂ）は、アンテナ装置の柱状誘電体の天頂（先端）部付近拡大図、図８は、実施の形態３に係るアンテナ装置の断面図（図７の点線ＡＢの断面）、図９は、実施の形態３に係るアンテナ装置の柱状誘電体への導電性多角柱形成工程図（一例）、図９（ａ）は、柱状誘電体断面図（導電性多角柱前）、図９（ｂ）は、柱状誘電体断面図（導電性多角柱後）であり、図７〜９において、１０は柱状誘電体１に沿って先端から基端に亘り、柱状誘電体１に対して突起状に設けられた導電性多角柱、１１は柱状誘電体１に沿って先端から基端に亘り、柱状誘電体１の周囲に導電性多角柱１０に加え、それぞれ所定の間隔で、柱状誘電体１に対して突起状に設けられた少なくとも４つの多角柱である。なお、多角柱１１（導電性多角柱１０）と柱状誘電体１とは一体化してもよい。給電用バインダ５は、導電性多角柱１１とともに多角柱１１を柱状誘電体１に縛着することが一般的であるが、多角柱１１は、絶縁性であるので必ずしも給電用バインダ５である必要ない。また、導電性多角柱１０が柱状誘電体１に接着剤や螺子等で固定されている場合は、給電用バインダ５を設けずに、給電線６と導電性多角柱１０と直接接続してもよい。さらに、図７及び８に示す導電性多角柱１０及び多角柱１１は３角柱であるが、柱状誘電体１に固定できる形状であれば、どのような多角柱であってもよいし、円柱であってもよいが、その場合の構造は、実施の形態１で説明したアンテナ装置と同等の構成となるので、実施の形態３での説明は省略する。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

図７に示す実施の形態３に係るアンテナ装置と実施の形態１に係るアンテナ装置とを比較して説明すると、導電性多角柱１０は導電性素線２に対応し、多角柱１１は素線４に対応するので、図７に示すアンテナ装置は、実施の形態１で説明した導電性素線２及び素線４、又は、導電性素線２のみが柱状誘電体１に設けられたアンテナ装置と同じ効果を有する。したがって、実施の形態３に係るアンテナ装置は、実施の形態１及び２に係るアンテナ装置の変形例でもあるともいえるのでアンテナ装置としての動作・効果の説明や導電性多角柱１０や多角柱１１の本数や位置に関しての説明は、後段の説明に関する箇所を除き省略する。

実施の形態３に係るアンテナ装置を屋外に設置した場合に関して説明する。支柱及びカルマン渦（図８の上側の点線括弧内）の説明は、実施の形態１及び２と同様なので省略する。実施の形態３に係るアンテナ装置は、その構成を成すために元から設けられている合計本数５本の導電性多角柱１０及び多角柱１１が風振動を軽減する効果を有している。具体的に説明すると、図８に示すように、柱状誘電体１に設けられている導電性多角柱１０及び多角柱１１が風の流路を遮るので、柱状誘電体１の後方に生じるカルマン渦の左右対称性が乱れる確率が高まり、ロックイン状態に入り難くすることができるので風による振動を軽減する効果が生じる。実施の形態３に係るアンテナ装置の風による振動軽減の効果は、導電性多角柱１０及び多角柱１１は柱状誘電体１に全長に渡って取り付けなくとも得ることができる。例えば、アンテナ特性に関係が比較的薄い多角柱１１だけを柱状誘電体１の一部に取り付けた場合、つまり、多角柱１１の長さが導電性多角柱１０と異なる場合でも、風による振動の低減効果は得ることができ、アンテナ特性も導電性多角柱１０の長さや形状に見合った特性を得ることがきる。また、アンテナ装置の導電性多角柱１０の美観を保つためには、実施の形態１で説明した導電性素線２同士の配置と同じく、導電性多角柱１０同士の断面形状が正多角形であればよかったが、風による振動低減のためには、柱状誘電体１に取り付けた合計本数５本の導電性多角柱１０と多角柱１１の断面が、図８の点線括弧内に示すような「理想的な素線の配置」である正５角形にできるだけ近づくように、それぞれの素線を所定の間隔を空けて設けるようにすれば、風による振動を軽減する効果が向上し、導電性多角柱１０及び多角柱１１の突起部の高さが柱状誘電体１の径のほぼ１／１０であれは、より風による振動を軽減する効果が向上する。突起部の高さに関し、図１１を用いて詳しく説明すると、風方向のほぼ正面に配置された多角柱１１の矢印の長さが突起部の高さを示している。なお、導電性多角柱１０及び多角柱１１の総数が５本以上であるｎ＋４本（ｎは自然数）であれば、導電性多角柱１０及び多角柱１１の断面が、正（ｎ＋４）角形にできるだけ近づくようにすればよい。もちろん、導電性多角柱１０同士の長さが異なっていてもよく、実施の形態１において説明した導電性素線２同士の長さを相互に変えることで、異なる周波数成分の電流が流れ易くなるため、広帯域のアンテナ特性を得ることができるという効果も、導電性多角柱１０同士の長さを相互に変えることで得ることができる。

図９を用いて、実施の形態３に係るアンテナ装置の柱状誘電体１と多角柱１１との一体化を図るために、柱状誘電体１と多角柱１１とを一体成形加工により製造する方法に関して説明する。この場合は、導電性多角柱１０の形成方法が大きく分けて二通りある。まず、図９に示していない方法を説明する。柱状誘電体１と多角柱１１との形状を施した金型等を用いて柱状誘電体１と多角柱１１とを一体成形により製造した後に、柱状誘電体１に導電性多角柱１０を固定する。次に、図９に示した方法を説明する。この方法では、図９（ａ）に示すように最終的に導電性多角柱１０となる突起部、最終的に多角柱１１となる突起部及び柱状誘電体１の形状を施した金型等を用いて柱状誘電体１と突起部とを一体成形により製造した後に、最終的に導電性多角柱１０となる突起部に導体を固定することより、導電性多角柱１０を形成する。導電性多角柱１０の形成方法は、図９（ｂ）に示す金属などの導体板を曲げた導体を突起部にあてがい固定すればよい。固定方法は、接着剤等や給電用バインダ５により固定してもよいし、図２に示すバインダ７を用いてもよい。その他の方法を導電性多角柱１０の形成に採用してもよいが、特許文献３に記載されたアンテナ装置のように、導体を誘電体に被着させる方法を採用する場合は、屋外の温度変化が激しい環境下では、導体膜と棒状誘電体１（突起部）との線膨張係数の違いから、導体が棒状誘電体１（突起部）から剥離してしまう可能性があるので、導電性多角柱１０の表面に保護膜を別途設ける必要がある。

実施の形態４．
この発明の実施の形態４について図１０を用いて説明する。図１０は、実施の形態４に係るアンテナ装置の構成図、図１０（ａ）は、ログペリアンテナ構成図、図１０（ｂ）は、ログペリアンテナ模式図であり、図１０において、１２は給電部３の接地線、１３は給電線６及び接地線１２を短絡しないように保持するログペリアンテナ支柱、１４はログペリアンテナ支柱１３に形成されたログペリアンテナのアンテナ素子、１５はログペリアンテナ支柱１３に形成されたアンテナ素子であり、接地線１２は実施の形態１〜３に係るアンテナ装置では、モノポールアンテナであるので設置面に接続されて接地されており、図示していない。アンテナ素子１４，１５は実施の形態１〜３に係るアンテナ装置（放射素子を備えた柱状誘電体１）のいずれかにより構成されている。つまり、アンテナ素子１４、１５は、柱状誘電体１、導電性素線２（網状放射体９、導電性多角柱１０）、素線４（多角柱１１）、給電用バインダ７等から構成されている。ただし、アンテナ素子１４は給電線６と電気的に接続されているが、アンテナ素子１５は接地線１２と電気的に接続されている。なお、図１０に記載のログペリアンテナは、例として実施の形態１に係るアンテナ装置（モノポールアンテナ）によりアンテナ素子１４、１５を構成している。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

実施の形態１〜３に係るアンテナ装置は、モノポールアンテナを例にあげたが、この発明は、線状のアンテナ素子を有するログペリオディックアンテナ（ログペリアンテナ）、ダイポールアンテナやオープンスリーブアンテナ等を構成するアンテナ素子に本発明の技術を適用することもできる。図１０（ｂ）に示すようなアンテナ素子１４とアンテナ素子１５とを交互に設ける必要がある複雑な構造であるログペリアンテナに適用することにより（図１０（ａ））、その複雑な構造を簡易なものにすることができるという効果がある。

この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成図である。 この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成図である。 この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の断面図である。 この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の断面図である。 この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の構成図である。 この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の断面図（図５の点線ＡＢの断面）である。 この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の構成図である。 この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の断面図（図７の点線ＡＢの断面）である。 この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の柱状誘電体への導電性多角柱形成工程図（一例）である。 この発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の構成図である。

符号の説明

１…柱状誘電体、２…導電性素線、３…給電部、４…素線、５…給電用バインダ、
６…給電線、７…バインダ、８…調整具、９…網状放射体、１０…導電性多角柱、
１１…多角柱、１２…接地線、１３ログペリアンテナ支柱、１４…アンテナ素子、
１５…アンテナ素子

Claims (6)

1. 屋外に設置し、モノポールアンテナとして動作するアンテナ装置であって、設置面に建てられ、メインマストとなる柱状誘電体と、この柱状誘電体に沿って先端から基端に亘り張られた導電性素線と、この導電性素線と一端が接続され、前記柱状誘電体が設置された設置面に他端が接続された給電部と、前記柱状誘電体に沿って先端から基端に亘り張られた少なくとも４本の素線とを備え、前記柱状誘電体の周囲に前記導電性素線及び前記少なくとも４本の素線が、それぞれ所定の間隔で前記柱状誘電体に保持されていることを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記少なくとも４本の素線は、導電性のものを含む請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記柱状誘電体に前記導電性素線及び前記少なくとも４本の素線を縛着する複数の絶縁性又は導電性の固定具を有し、前記導電性素線及び前記少なくとも４本の素線の一部が前記柱状誘電体から離隔可能に設けられた請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
4. 屋外に設置し、モノポールアンテナとして動作するアンテナ装置であって、設置面に建てられ、メインマストとなる柱状誘電体と、この柱状誘電体に沿って先端から基端に亘り、前記柱状誘電体に対して突起状に設けられた導電性多角柱と、この導電性多角柱と一端が接続され、前記柱状誘電体が設置された設置面に他端が接続された給電部と、前記柱状誘電体に沿って先端から基端に亘り、前記柱状誘電体に対して突起状に設けられた少なくとも４本の多角柱とを備え、前記柱状誘電体の周囲に前記導電性多角柱及び前記少なくとも４本の多角柱が、それぞれ所定の間隔で前記柱状誘電体に保持されていることを特徴とするアンテナ装置。
5. 前記少なくとも４本の多角柱は、導電性のものを含む請求項４に記載のアンテナ装置。
6. 屋外に設置し、モノポールアンテナとして動作するアンテナ装置であって、設置面に建てられ、メインマストとなる柱状誘電体と、この柱状誘電体に沿って先端から基端に亘り、前記柱状誘電体に対して突起状に設けられた導電性多角柱と、この導電性多角柱と一端が接続され、前記柱状誘電体が設置された設置面に他端が接続された給電部と、前記柱状誘電体に沿って先端から基端に亘り、前記柱状誘電体に対して突起状に設けられた少なくとも４本の多角柱とを備え、前記柱状誘電体の周囲に前記導電性多角柱及び前記少なくとも４本の多角柱が、それぞれ所定の間隔で前記柱状誘電体に固着され、少なくとも１本の前記多角柱と前記柱状誘電体とが一体化されたことを特徴とするアンテナ装置。

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