JP5003337B2 - Broadcast antenna device - Google Patents
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Description
本発明は、電波周波数の異なる複数の放送波の送信に適した、無指向性の放送アンテナ装置に関するものである。 The present invention relates to an omnidirectional broadcast antenna apparatus suitable for transmitting a plurality of broadcast waves having different radio wave frequencies.
従来の放送アンテナ装置は、半径Rの円筒面C上に等角度間隔に配列した複数(N個)のアンテナエレメントA,Bをそれぞれ備え、そして互いに異なる電波周波数が割り当てられた第1および第2の多面合成アンテナの各アンテナエレメントA,Bは、円筒面C上に交互に配列されている。またアンテナエレメントは、各多面合成アンテナ毎に定められた位相差を与えて位相差給電することにより、多面合成アンテナ間での干渉を抑え、周波数の異なる2つの放送波をそれぞれ無指向に放射することが記載されている(例えば特許文献1の図4、特許文献2の図1参照)。 The conventional broadcasting antenna apparatus includes a plurality of (N) antenna elements A and B arranged at equal angular intervals on a cylindrical surface C having a radius R, and first and second antennas assigned different radio frequencies. The antenna elements A and B of the multi-plane synthetic antenna are alternately arranged on the cylindrical surface C. Also, the antenna element gives a phase difference determined for each polyhedral synthetic antenna and feeds the phase difference, thereby suppressing interference between the polyhedral synthetic antennas and radiating two broadcast waves having different frequencies omnidirectionally. (For example, refer to FIG. 4 of Patent Document 1 and FIG. 1 of Patent Document 2).
しかし従来の放送アンテナ装置では、半径Rの円筒面上に、異なる電波周波数が割り当てられた複数の多面合成アンテナから構成されるアンテナエレメントを、円筒面上に所定の順序で巡回配列している。そして各アンテナエレメントからそれぞれ放射される電波を空中にて合成して得られる電波の無指向放射パターンは、アンテナエレメントの配置が異なる電波周波数間で違うため、無指向放射パターンのレベルの偏差が方位によって違ってくる。そのため受信側ではレベルの大きい電波と小さい電波を受信することになり、受信状態によってはテレビに映る周波数と映らない周波数が出てくることがあり得る。 However, in a conventional broadcast antenna apparatus, antenna elements each composed of a plurality of multi-plane synthetic antennas to which different radio frequencies are assigned are circularly arranged on a cylindrical surface in a predetermined order on a cylindrical surface having a radius R. And since the omnidirectional radiation pattern of radio waves obtained by combining the radio waves radiated from each antenna element in the air differs between radio frequencies with different antenna element arrangements, the deviation of the level of the omnidirectional radiation pattern is It depends on the type. Therefore, the reception side receives radio waves with high and low levels, and depending on the reception state, frequencies that appear on the TV and frequencies that do not appear may appear.
上記課題を達成するため、本発明は次のように構成したものである。 In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
請求項1の発明に係る放送アンテナ装置は、互いに異なる電波周波数が割り当てられた複数のパネルアンテナから構成される多面合成アンテナを、それぞれ異なる半径(Ra、Rb)の円筒面上に円筒面外側に向けて所定の角度で配置し、一方の半径Raの円筒面上の多面合成アンテナの1つと右または左に隣り合う他方の半径Rbの円筒面上の多面合成アンテナの1つとが円筒面外側に向けてほぼ同一方向を向くと共に、上記一方の半径Raの円筒面上の多面合成アンテナの1つと左または右に隣り合う他方の半径Rbの円筒面上の多面合成アンテナの1つは円筒面外側に向けて方向が異なるようにしたものである。
The broadcast antenna device according to the first aspect of the present invention provides a multi-plane composite antenna composed of a plurality of panel antennas to which different radio frequencies are assigned, on the cylindrical surface of different radii (Ra, Rb), respectively, on the outer side of the cylindrical surface. And one of the multi-surface synthetic antennas on the cylindrical surface of one radius Ra and one of the multi-surface synthetic antennas on the other cylindrical surface of the other radius Rb adjacent to the left or right is located outside the cylindrical surface. One of the multi-surface synthetic antennas on the cylindrical surface with the one radius Ra and one of the multi-surface synthetic antennas on the cylindrical surface with the other radius Rb adjacent to the left or right is the outside of the cylindrical surface. The direction is different for the.
請求項2の発明は請求項1に記載の放送アンテナ装置において、前記多面合成アンテナをそれぞれ構成する複数のアンテナエレメントは、中心周波数において18°または36°の位相差給電されるものである
In the invention of claim 2 broadcast antenna device according to claim 1, a plurality of antenna element constituting the polygon synthetic antenna respectively is 18 ° or 36 ° of those feeding phase difference at the center frequency
請求項3の発明は請求項1または2に記載の放送アンテナ装置において、互いに異なる電波周波数が割り当てられた前記複数の多面合成アンテナは、それぞれ同軸に多段に設けられて上記各電波周波数毎に多段多面合成アンテナを形成するものである。 According to a third aspect of the present invention, in the broadcast antenna device according to the first or second aspect , the plurality of multi-surface composite antennas to which different radio frequencies are assigned are provided in multiple stages on the same axis, and are provided in multiple stages for each radio frequency. A multi-sided synthetic antenna is formed.
以上説明したように本発明によれば、電波周波数の異なる2つの放送波をそれぞれ送信する第1、および第2の多面合成アンテナを交互に配置した場合でも、異なる周波数間の無指向パターンを小さくした放送アンテナ装置を構築することができる。 As described above, according to the present invention, the omnidirectional pattern between different frequencies can be reduced even when the first and second multi-surface synthetic antennas that transmit two broadcast waves having different radio frequencies are alternately arranged. The broadcast antenna device can be constructed.
本発明の実施例1を以下、図面を参照して説明する。
図1は放送アンテナ装置の概略構成図である。ここでは第1および第2の多面合成アンテナとして、図2に分解して示すように、20個のアンテナエレメントA(A1〜A20)を備えた無指向性の第1の20面合成アンテナ10(図2(a)参照)と、20個のアンテナエレメントB(B1〜B20)を備えた無指向性の第2の20面合成アンテナ50(図2(b)参照)とを、それぞれ同一周面に、そして各周面は同軸に配置して構成される。
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a broadcast antenna apparatus. Here, as the first and second multi-plane synthetic antennas, as shown in an exploded view in FIG. 2, the omnidirectional first 20-plane synthetic antenna 10 (with 20 antenna elements A (A1 to A20)) ( 2 (see FIG. 2 (a)) and a non-directional second 20-plane synthetic antenna 50 (see FIG. 2 (b)) having 20 antenna elements B (B1 to B20), respectively. In addition, each peripheral surface is arranged coaxially.
図3にアンテナ配置の一部を示すように、第1および第2の20面合成アンテナ10,50は、各20個のアンテナエレメントA1〜A20,B1〜B20をそれぞれ半径Ra、Rbなる同一中心軸の円筒面C1、C2上にそのアンテナ面を外側に向けている。
As shown in a part of the antenna arrangement in FIG. 3, the first and second 20-
そして第1の20面合成アンテナ10は、アンテナエレメントA1〜A10を外側に向かって左側に円筒面の接線方向に所定寸法daだけオフセットさせ、第2の20面合成アンテナ50はアンテナエレメントB1〜B20を外側に向かって右側に円筒面の接線方向に所定寸法dbだけオフセットさせている。
The first 20-
更に、第1の20面多面合成アンテナ10、および第2の20面多面合成アンテナ50は等角度間隔(18°間隔)に配置したもので、第1アンテナと第2アンテナは同一方向か、Θ2またはΘ3の所定の角度を設けて交互に配置して構成される。
ここで角度Θ2、およびΘ3は0°であってもよい。尚、上記円筒面C1、C2は、空間的に規定される面である。
Further, the first 20-sided polyhedral
Here, the angles Θ2 and Θ3 may be 0 °. The cylindrical surfaces C1 and C2 are spatially defined surfaces.
図1に示すように、第1および第2の20面合成アンテナ10,50は、アンテナエレメントのオフセット分を補正するため、それぞれ移相器11〜30,51〜70を介して位相差給電され、互いに異なる電波周波数fa,fbの放送波をそれぞれ送信する如く設定されている。尚、図中31,71は上記各電波周波数fa,fbからなる放送波の送信機を示している。
As shown in FIG. 1, the first and second 20-plane combined
次に、各20面合成アンテナ10,50を構成する各アンテナエレメントA,Bの内部構成に関して、本実施例では、4素子双ループアンテナを用いた場合について以下説明する。
Next, regarding the internal configuration of each of the antenna elements A and B constituting each of the 20-plane combined
図4(a)(b)(c)にその平面構成、側面構成および断面構成を示す。
4素子双ループアンテナ74は、長手方向両縁部を略45°に折り曲げた平板状の反射器72を有する。この反射器72上に、その周長Lが各電波周波数fa,fbの略1波長λとなる円弧状のループアンテナ素子部73が形成される。このループアンテナ素子部73を4素子ずつ形成した双ループアンテナ74は、主面に対して平行に設けられている。これにより、双ループアンテナ74から放射される電波は、反射器72の主面に対し垂直な方向に単一指向性を持たせて送信するように構成される。
4 (a), 4 (b), and 4 (c) show the planar configuration, side surface configuration, and cross-sectional configuration.
The four-element twin-
図4の保護カバー(レイドーム)75は、双ループアンテナ74を覆うように設けられるものであり、双ループアンテナ74の内部構造をわかりやすくするため、保護カバー(レイドーム)75の一部を削除した図となっている。この保護カバー75により、双ループアンテナ74が雨風や雪、更には粉塵等から保護される。なお、ループアンテナ素子は、反射器主面の中心より所定寸法オフセットして設けることも可能である。
The protective cover (raidome) 75 in FIG. 4 is provided so as to cover the
第1および第2の20面合成アンテナ10,50の各アンテナエレメントA,Bは、前述したように移相器11〜30,51〜70をそれぞれ介して位相差給電されて電波周波数の異なる放送波を放射し、その放射電波をそれぞれ合成して無指向の放射パターンを得ている。
As described above, the antenna elements A and B of the first and second 20-plane combined
具体的には、例えば第1の20面合成アンテナ10を構成する20個のアンテナエレメントAを、それぞれA1からA20周りに+18°または+36°の位相差を与えて給電される。これに対し、第2の20面合成アンテナ50を構成する20個のアンテナエレメントBを、それぞれB1からB20回りに−18°または−36°の位相差を与えて給電される。
このようにして構成した放送アンテナ装置によれば、第1および第2の20面合成アンテナ10,50から、互いに電波周波数fa,fbと異ならせた2つの放送波をそれぞれ独立に、且つそれぞれの無指向パターンの偏差を小さくして送信することができる。
Specifically, for example, 20 antenna elements A constituting the first 20-
According to the broadcast antenna device configured as described above, the two broadcast waves, which are different from the radio wave frequencies fa and fb, from the first and second 20-
一方、各多面合成アンテナの送信電力を高めるには、第1および第2の20面合成アンテナを交互に配列してなる放送アンテナ装置において、放送アンテナ装置の縦方向に多段に同軸配置して多段多面合成アンテナ(4段20面合成アンテナ等)とし、各電波周波数毎にそのアンテナ面積を広げてそのアンテナ利得を高めるようにすれば良い(図5参照)。 On the other hand, in order to increase the transmission power of each multi-plane synthetic antenna, in the broadcast antenna apparatus in which the first and second 20-plane synthetic antennas are alternately arranged, the multi-stage coaxial antenna is arranged in multiple stages in the vertical direction of the broadcast antenna apparatus. What is necessary is just to make it a multi-surface synthetic | combination antenna (4 steps | paragraphs 20 surface synthetic | combination antenna etc.), and to enlarge the antenna area for every radio wave frequency, and to raise the antenna gain (refer FIG. 5).
第1の20面アンテナおよび第2の20面アンテナに4素子双ループアンテナを用い、第1アンテナは521MHzの周波数、第2アンテナは545MHzの周波数とした。
そして、第1の20面アンテナの取付半径Raは3.78m、オフセットdaは0.24m、とし、第2の20面アンテナの取付半径Rbは3.61m、オフセットdbは0.21mとした。また、角度Θ2を3°とし、位相差給電を第1の20面アンテナは−18°、第2の20面アンテナは+18°として水平指向性を計算した。
A four-element twin loop antenna was used for the first 20-plane antenna and the second 20-plane antenna. The first antenna had a frequency of 521 MHz, and the second antenna had a frequency of 545 MHz.
The mounting radius Ra of the first 20-plane antenna is 3.78 m and the offset da is 0.24 m, the mounting radius Rb of the second 20-plane antenna is 3.61 m, and the offset db is 0.21 m. Further, the horizontal directivity was calculated by setting the angle Θ2 to 3 °, the phase difference feeding to -18 ° for the first 20-plane antenna, and + 18 ° for the second 20-plane antenna.
計算した結果を図6に示す。実線が周波数521MHz、破線が周波数545MHzである。従来の配置による水平指向性(図7)と比べると、521MHzと545MHz双方の周波数の指向性の偏差が小さくなっていることが判る。
ここで図6、図7は、電界強度比で表されている。従って、パワーで表す(dB表示)ためには、20logをとる必要がある。
なお、本発明は上述した実施形態の数値に限定されるものではない。例えば、図6のようにして得られた指向性を基に、各パラメータ(角度Θ2,Θ3、取付半径Ra,Rb、オフセットda,db、ループアンテナ素子部の周長Lなど)を適宜選択し、所望の特性を得るようにすれば良い。
The calculated result is shown in FIG. The solid line has a frequency of 521 MHz and the broken line has a frequency of 545 MHz. Compared with the horizontal directivity (FIG. 7) according to the conventional arrangement, it can be seen that the deviation in directivity between the frequencies of 521 MHz and 545 MHz is small.
Here, FIG. 6 and FIG. 7 are represented by the electric field strength ratio. Therefore, it is necessary to take 20 logs in order to express with power (dB display).
In addition, this invention is not limited to the numerical value of embodiment mentioned above. For example, each parameter (angle Θ2, Θ3, mounting radius Ra, Rb, offset da, db, loop antenna element circumference L, etc.) is appropriately selected based on the directivity obtained as shown in FIG. What is necessary is just to obtain a desired characteristic.
10 第1の20面合成アンテナ
11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30 移相器(位相差給電用)
31 送信機(電波周波数fa)
50 第2の20面合成アンテナ
51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,68,69,70 移相器(位相差給電用)
71 送信機(電波周波数fb)
72 反射器
73 ループアンテナ素子部
74 双ループアンテナ
76 アンテナ取付柱
A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8,A9,A10,A11,A12,A13,A14,A15,A16,A17,A18,A19,A20 アンテナエレメント
B1,B2,B3,B4,B5,B6,B7,B8,B9,B10,B11,B12,B13,B14,B15,B16,B17,B18,B19,B20 アンテナエレメント
C1 半径Raの円筒面
C2 半径Rbの円筒面
10 1st 20 surface synthetic |
31 Transmitter (Radio Frequency fa)
50 Second 20-
71 Transmitter (Radio Frequency fb)
72
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