JP5099172B2 - アンテナユニット及びアンテナシステム - Google Patents

Description

本発明は、ダイポールアンテナを有するアンテナユニット及びアンテナシステムに関するものである。

ダイポールアンテナは、例えば、ＶＨＦ帯の送信アンテナとして適している。このため、ダイポールアンテナは、これまでＶＨＦ帯の地上アナログテレビ放送の送信アンテナとして用いられている。従来のＶＨＦ帯のテレビ放送用の送信アンテナでは、ダイポールアンテナを４面配置して無指向性を確保しつつ、高さ方向に多段設置したものが一般的である。このようなＶＨＦ帯の地上アナログテレビ放送の送信アンテナは、例えば、非特許文献１に記載されている。

清水 保定、写真で学ぶアンテナ、財団法人電気通信振興会、２００２年５月２７日

従来のテレビ放送用の送信アンテナは、アンテナ１面の重量が約７５ｋｇと重く、また、アンテナ１面の幅が１ｍ程度あるため、このようなアンテナを高さ方向に多段に組み付けるためには、巨大な鉄塔が必要であり、ビルなどの屋上に簡易にアンテナを設置したり、小鉄塔に設置したりすることは困難であった。
ただし、テレビ放送用の送信アンテナは、それほど多数設置されるものではないため、アンテナが組み付けられる鉄塔が、巨大であっても許容されていた。

一方、テレビ放送が、地上アナログ放送から地上デジタル放送に移行するのに伴って、ＶＨＦ帯が他の用途に開放されると、テレビ放送の場合よりも、アンテナを多くの場所に設置することが求められる可能性がある。ところが、上述のように、従来は、巨大な鉄塔にアンテナを組み付けたものしかなく、ビルなどの屋上に簡易にアンテナを設置したり、小鉄塔に設置したりするための技術が存在しなかった。
そこで、本発明は、アンテナシステムを小型化するための新たな技術を提供することを目的とする。

（１）本発明は、複数のダイポールアンテナと、複数の前記ダイポールアンテナを取付支柱の周囲に取り付ける保持部材と、同軸給電線が接続され複数の前記ダイポールアンテナそれぞれに給電を行う給電線接続部とを備えたアンテナユニットであって、複数の前記ダイポールアンテナそれぞれは、第１のアンテナエレメントと、第２のアンテナエレメントと、前記給電線接続部に接続された前記同軸給電線の内部導体と電気的に接続され前記第１のアンテナエレメントに給電する第１端子部と、前記給電線接続部に接続された前記同軸給電線の外部導体と電気的に接続され前記第２のアンテナエレメントに給電する第２端子部と、前記第１端子部から延びている第１平行導体と、前記第１平行導体と平行になって前記第２端子部から延びている第２平行導体と、前記第１平行導体と前記第２平行導体とを短絡している短絡導体とを有していることを特徴とする。

ダイポールアンテナは平衡モードの負荷であるが、このダイポールアンテナに不平衡系である同軸給電線を直接接続すると、伝送モードの違いから不要放射が多く発生し、交叉偏波の成分が大きくなり、所望のアンテナ性能が得られないおそれがある。
そこで、前記本発明は、複数のダイポールアンテナそれぞれにおいて、第１端子部から延びている第１平行導体と、この第１平行導体と平行になって第２端子部から延びている第２平行導体と、第１平行導体と第２平行導体とを短絡している短絡導体とを備えることによって、同軸給電線の内部導体及び外部導体を平衡伝送線路でダイポールアンテナに接続した構成としている。そして、この構成により、交叉偏波を低減し、所望のアンテナ性能を得ることが可能となることが見出された。
この結果、保持部材によって取付支柱の周囲に取り付けられる複数のダイポールアンテナそれぞれと、給電線接続部との間に、従来知られている平衡不平衡変換回路部を設ける必要がなくなるため、例えば複数のダイポールアンテナを給電線接続部に近づけて設置することができ、所望のアンテナ性能を得ながらにして、アンテナユニットの小型化が可能となる。

（２）また、前記アンテナユニットに無指向性が要求される場合は特に、複数の前記ダイポールアンテナそれぞれは、前記アンテナエレメントと電気的に接続された折り返し部を有する折り返しダイポールアンテナであるのが好ましい。そして、折り返しダイポールアンテナの各部の形状や、アンテナエレメントと折り返し部との間隔を調整すれば、ダイポールアンテナのインピーダンスを調整することが可能となり、また、その調整が容易となる。

（３）また、前記第１平行導体及び前記第２平行導体は、前記アンテナエレメントと前記折り返し部との間に配置されており、前記第１平行導体及び前記第２平行導体は前記アンテナエレメントの長手方向と直交する方向に延びているのが好ましい。
この場合、第１平行導体及び第２平行導体は、折り返しダイポールアンテナと同一面上であって、当該折り返しダイポールアンテナの範囲内に設置された構成となり、アンテナユニットの小型化に貢献することができる。
また、交叉偏波の成分を小さくするために、複数のダイポールアンテナ間に、従来知られている平衡不平衡変換回路部を設置すると、その回路部の構成によっては、主偏波の指向性に大きな影響を与えるが、この場合、交叉偏波の成分を小さくすると共に、主偏波の指向性に与える影響を抑えることができる。

（４）また、前記短絡導体による前記第１平行導体と前記第２平行導体との短絡位置は、当該第１平行導体及び当該第２平行導体の長手方向に変更可能である場合、ダイポールアンテナの形状等を変更する以外の手段として、ダイポールアンテナのインピーダンスを調整することができ、ＶＳＷＲが良好な範囲を有する周波数帯の調整が可能となる。

（５）また、前記保持部材は、複数の前記ダイポールアンテナを、前記取付支柱の中心線を通る仮想鉛直面を挟んで左右対称に配置して取り付けることができ、前記仮想鉛直面を挟んで隣り合う一対の前記ダイポールアンテナの前記第１平行導体同士、及び、前記第２平行導体同士は、当該仮想鉛直面を挟んで左右対称に配置されているのが好ましく、この場合、前記隣り合う一対のダイポールアンテナの指向性を等しくすることができ、水平面の指向性を無指向にしやすくなる。
（６）また、複数の前記ダイポールアンテナそれぞれにおいて、前記第１平行導体と前記第２平行導体とは、前記第１端子部及び前記第２端子部によって構成される給電部を中心として上下対称の配置であるのが好ましく、この場合、ダイポールアンテナ上の電流分布も上下対称となり、効率的な電波放射が可能となる。

（７）また、短絡部材による短絡位置が給電部に近い場合、当該短絡位置が変わるとインピーダンスの変化が大きくなり、インピーダンスの微妙な調整（整合）が難しくなることがある。そこで、前記第１端子部及び前記第２端子部によって構成される給電部から前記短絡導体による短絡位置までの長さは、λ／３５（ただし、λは送信電波の波長）以上であるのが好ましい。この場合、ダイポールアンテナのインピーダンスの調整が容易となる。

（８）また、前記第１平行導体と前記第２平行導体との間隔は、λ／６（ただし、λは送信電波の波長）以下であるのが好ましく、この場合、平衡伝送線路となる第１平行導体と第２平行導体とを近づけることができ、平衡不平衡変換回路部（バルン）と同様の機能を効果的に発揮させることができる。
（９）また、前記第１平行導体と前記第１端子部とは単一の部材からなり、前記第２平行導体と前記第２端子部とは単一の部材からなる場合、ダイポールアンテナの組み立てが簡単となる。さらに、第１平行導体と第２平行導体とを近づけることが可能となる。

（１０）また、折り返しダイポールアンテナである場合（前記（２）の場合）において、アンテナユニットは、前記折り返し部と前記保持部材との間を接続していると共に、途中部で前記短絡導体を支持している導電性を有した補強部材を備えているのが好ましい。
この場合、折り返し部が補強部材によって保持部材から支えられた構成となり、アンテナの剛性を高めることができ、また、この補強部材は前記短絡部材を支持した状態となるため、当該短絡部材を補強することもできる。また、この補強部材が導電性を有していることにより、ダイポールアンテナが、当該補強部材及び保持部材を介して、取付支柱に電気的に接続された状態となることができ、アンテナの耐雷特性が良好となる。

（１１）本発明は、複数のアンテナユニットを、取付支柱の高さ方向に並べて設けたアンテナシステムであって、前記アンテナユニットは、前記（１）から（９）のいずれか一項に記載のアンテナユニットであることを特徴とする。
本発明によれば、各アンテナユニットは小型化されるため、アンテナシステムも小型化が可能となる。また、複数のアンテナユニットを取付支柱の高さ方向に並べて多段化しており、利得を高くすることができる。

本発明によれば、小型化したアンテナユニット及びアンテナシステムが得られる。

建物の屋上に設置されたアンテナシステムを示す斜視図である。 複数のアンテナユニットへの主給電線の配線を示す図である。 アンテナユニットの斜視図である。 折り返しダイポールアンテナの一部を示した斜視図である。 図３の右側にある折り返しダイポールアンテナの側面図である。 アンテナユニットを上から見た断面図である。 アンテナユニットの一部を示している正面図である。 分岐導体を用いた平衡不平衡変換回路部を示している説明図である。 本実施形態のダイポールアンテナに対応した構成の模式図である。 本実施形態のアンテナの水平面指向性を示しているグラフである。 比較例の構成による水平面指向性を示しているグラフである。 周波数とＶＳＷＲとの関係を示しているグラフである。 短絡位置とインピーダンスの変化との関係を示すポーラチャートである。 取付支柱を座標中心とする水平面のＸＹ直交座標系を示す図である。 アンテナユニットの他の実施形態を示している斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［１．アンテナシステムの全体構成］
図１は、本発明に係るアンテナシステム１を、建物Ｂの屋上に設置した例を示している。このアンテナシステム１は、ＶＨＦ帯の垂直偏波無指向アンテナであり、利得を高くするため、取付支柱２の高さ方向に、複数のアンテナユニット３を設けて構成されている。

前記取付支柱２は、直径が４０〜１１４．３ｍｍ程度であって、高さが５〜６ｍ程度の円柱状の金属性ポールであり、従来のテレビ用鉄塔に比べて小型化されている。なお、支柱の形状は円形に限定されず、四角柱などであってもよい。
この支柱２は、複数の分割支柱２ａ，２ｂを高さ方向に接続して構成されている。したがって、複数の分割支柱２ａ，２ｂを分離させた状態で、アンテナシステムの設置現場まで運搬することが可能である。

図１に示す本実施形態では、アンテナユニット３は、取付支柱２に上下方向４段（４個）設けられている。図２にも示すように、アンテナシステム１は、無線機（送受信機）４の給電線端子（同軸ケーブル端子）４ａから各アンテナユニット３の間を並列的に接続する給電線（主給電線）５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを有している。これらの主給電線５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、それぞれ、同軸給電線（以下、同軸ケーブルともいう）によって構成されている。なお、主給電線５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄのうちの一つを用いて代表して説明する際、主給電線の符号を５とする。

複数の主給電線５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、これら複数の主給電線５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの一端側をまとめて無線機４の給電線端子４ａに接続するための無線機側端部（アンテナシステムの入力原点）６ｅと、各主給電線５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの他端側を、複数のアンテナユニット３それぞれに設けられた給電線接続部（同軸ケーブル端子）３５に接続するためのアンテナユニット側端部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄと、を備えている。なお、本実施形態では、入力原点６ｅから、複数の主給電線５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが、スター型（放射状）に延びているが、入力原点６ｅから１本の主給電線が延び、その先で、２本の主給電線に分岐し、その２本の主給電線がさらにそれぞれ２本に分岐して計４本の主給電線となるトーナメント型であってもよい。

［２．アンテナユニットの構成］
各アンテナユニット３は、図３に示すように、複数（本実施形態では２個）の折り返しダイポールアンテナ３１，３２を有している。折り返しダイポールアンテナ３１，３２は、それぞれ、平行に配置されたダイポール本体部３１ａ，３２ａと、折り返し部（折り返しエレメント）３１ｂ，３２ｂと、を有している。ダイポール本体部３１ａ，３２ａと、折り返し部３１ｂ，３２ｂとは、その長手方向両端側（上下両端）において、接続部（第１の接続部材）３１ｃ，３２ｃを介して、接続されている。
なお、ダイポール本体部３１ａ，３２ａ、折り返し部３１ｂ，３２ｂ、及び接続部３１ｃ、３２ｃは、アルミ、真鍮等の銅合金、又は鉄などの金属材料（導電体）の棒材又は板材よりなる。

この折り返しダイポールアンテナ３１，３２の長手方向（上下方向）の長さは、０．３７λ（ただし、λは送信電波の波長）の長さに設定されている。例えば、ＶＨＦ帯である２１４ＭＨｚの場合、波長λ＝約１４００ｍｍ（１４００．９）であるから、折り返しダイポールアンテナ３１，３２の長手方向の長さは、５２０ｍｍ程度となる。
各折り返しダイポールアンテナ３１，３２は、長手方向が、垂直方向（鉛直方向）に向けられており、それぞれ垂直偏波アンテナとして機能する。

前記ダイポール本体部３１ａ，３２ａは、それぞれ、長手方向中央（上下方向中央）に給電部３１ｄ，３２ｄを有している。
図３では左側の給電部３１ｄは、主給電線側と接続される一対の第１と第２の端子部３１ｄ−１，３１ｄ−２が、ダイポール本体部３１ａの長手方向に間隔を持って配置されることで構成されている。そして、右側の給電部３２ｄは、主給電線側と接続される一対の第１と第２の端子部３２ｄ−１，３２ｄ−２が、ダイポール本体部３２ａの長手方向に間隔を持って配置されることで構成されている。

したがって、ダイポール本体部３１ａ，３２ａは、それぞれ、給電部３１ｄ，３１ｄを挟んで、長手方向一方側にある第１のアンテナエレメント３１ａ−１，３２ａ−１と、長手方向他方側にある第２のアンテナエレメント３１ａ−２，３２ａ−２とを有している。
第１のアンテナエレメント３１ａ−１，３２ａ−１及び第２のアンテナエレメント３１ａ−２，３２ａ−２それぞれは、接続部３１ｃ，３２ｃを通じて、折り返し部３１ｂ，３２ｂに電気的に接続されている。
そして、第１のアンテナエレメント３１ａ−１，３２ａ−１の第２のアンテナエレメント３１ａ−２，３２ａ−２側端部には、前記第１端子部３１ｄ−１，３２ｄ−１が設けられ、第１のアンテナエレメント３１ａ−１，３２ａ−１と第１端子部３１ｄ−１，３２ｄ−１とは電気的に接続されており、第２のアンテナエレメント３１ａ−２，３２ａ−２の第１のアンテナエレメント３１ａ−１，３２ａ−１側端部には、第２端子部３１ｄ−２，３２ｄ−２が設けられており、第２のアンテナエレメント３１ａ−２，３２ａ−２と第２端子部３１ｄ−２，３２ｄ−２とは電気的に接続されている。

第１端子部３１ｄ−１，３２ｄ−１と第２端子部３１ｄ−２，３２ｄ−２との間には、絶縁部材（合成樹脂材）３１ｅ，３２ｅが取り付けられている。絶縁部材３１ｅ，３２ｅが設けられていることにより、第１端子部３１ｄ−１，３２ｄ−１と第２端子部３１ｄ−２，３２ｄ−２との間で間隔が確保されつつも、ダイポール本体部３１ａ，３２ａそれぞれは１本の連続した棒状となり、また、折り返しダイポールアンテナ３１，３２全体としては、開放部が存在しない閉じたループ状となり、簡易な構造で高い強度が得られる。

また、絶縁部材３１ｅ，３２ｅと、折り返し部３１ｂ，３２ｂの長手方向中央部３１ｈ，３２ｈとの間には、補強部材（第２接続部材）３１ｆ，３２ｆが設けられている。この補強部材３１ｆ，３２ｆは、ダイポール本体部３１ａ，３１ｂなどと同様にアルミ、真鍮等の銅合金、又は鉄などの金属材料（導電体）の棒材又は板材よりなり、折り返しダイポールアンテナ３１，３２の長手方向中央部３１ｈ，３２ｈにおいて折り返し部３１ｄ，３２ｄと直角に配置され、電気的に接続されている。
この補強部材３１ｆ，３２ｆによって折り返しダイポールアンテナ３１，３２全体の強度が更に向上すると共に、後にも説明するが、補強部材３１ｆ，３２ｆは、金属材料（導電体）の棒材や板材よりなる保持部材３３を介して、取付支柱２と電気的に接続されており、避雷機能を有している。
なお、補強部材３１ｆ，３２ｆは、導電性であるが、折り返しダイポールアンテナ３１，３２の長手方向中央に位置するため、補強部材３１ｆ，３２の存在がアンテナ性能に与える影響は少ない。

前記絶縁部材３１ｅ，３２ｅには、保持部材３３が取り付けられており、この保持部材３３は第１と第２の折り返しダイポールアンテナ３１，３２を保持している。
保持部材３３は、２個の折り返しダイポールアンテナ３１，３２を一体的に固定して、アンテナユニット３を一体的に取付支柱２に取り付けるためのものである。本実施形態では、保持部材３３は、取付支柱２に取り付けられた状態において水平方向（横方向）に延びる棒状の部材であり、その長手方向両端に折り返しダイポールアンテナ３１，３２の絶縁部材３１ｅ，３２ｅが取り付けられている。
したがって、保持部材３３によって、アンテナユニット３が取付支柱２に取り付けられたときに、複数の折り返しダイポールアンテナ３１，３２は、取付支柱２の周囲に取り付けられていると共に、取付支柱２の略同じ高さに位置する。なお、保持部材３３は、例えば、溶接や、ボルト（Ｕボルト）等の締結具によって、取付支柱２に固定される。

金属製である保持部材３３は、絶縁部材３１ｅ，３２ｅを介して折り返しダイポールアンテナ３１，３２に取り付けられているため、保持部材３３は、ダイポール本体部３１ａ，３１ｂに対して電気的に絶縁状態にあり、アンテナ性能への悪影響が回避されている。
また、補強部材３１ｆ，３２ｆは、その長手方向一端側が、折り返し部３１ｂ，３２ｂの長手方向中央部３１ｈ，３２ｈに電気的（ＤＣ的）に接続されているとともに、その長手方向他端が、保持部材３３に電気的（ＤＣ的）に接続されている。そして、保持部材３３は、取付支柱２に取り付けられたときに、取付支柱２の金属製の部分に接触するため、補強部材３１ｆ，３２ｆは、取付支柱２に接地された状態となる。このため、折り返しダイポールアンテナ３１，３２は、補強部材３１ｆ，３２ｆ及び保持部材３３を介して、取付支柱２に電気的に接続され、当該取付支柱２に接地されていることになる。これにより、耐雷特性が良好となる。

図４は、左右の折り返しダイポールアンテナ３１，３２の一部を示した斜視図である。なお、この図４では、説明のために、第１のアンテナエレメント３１ａ−１，３２ａ−１を第１端子部３１ｄ−１，３２ｄ−１から取り外した状態としている。左右の折り返しダイポールアンテナ３１，３２は、左右対称ではあるが、同じ構成であるため、代表して図３の右側にある折り返しダイポールアンテナ３２について説明する。図５は、右側にある折り返しダイポールアンテナ３２の側面図である。

折り返しダイポールアンテナ３２は、第１のアンテナエレメント３２ａ−１に給電する前記第１端子部３２ｄ−１を有しており、この第１端子部３２ｄ−１は、前記給電線接続部３５に接続された主給電線（同軸ケーブル）５の内部導体５ｉと、後に説明する給電ユニット３４の内部導体３４ｉを介して、電気的に接続されている。
また、この折り返しダイポールアンテナ３２は、第２のアンテナエレメント３２ａ−２に給電する前記第２端子部３２ｄ−２を有しており、この第２端子部３２ｄ−２は、前記給電線接続部３５に接続された主給電線（同軸ケーブル）５の外部導体５ｏと、後に説明する給電ユニット３４の外部導体３４ｏを介して、電気的に接続されている。

さらに、折り返しダイポールアンテナ３２は、前記第１端子部３２ｄ−１から、給電線接続部３５と離れる方向へと、延びている第１平行導体１２ａと、この第１平行導体１２ａと平行になって第２端子部３２ｄ−２から延びている第２平行導体１２ｂと、これら第１平行導体１２ａと第２平行導体１２ｂとを短絡している短絡導体１２ｃとを有しており、第１平行導体１２ｂと第２平行導体１２ｂとにより平衡伝送線路を構成している。
第１平行導体１２ａと第２平行導体１２ｂとは同じ形状（同じ断面形状であり同じ長さ）であり、また、本実施形態では、図４に示しているように、第１平行導体１２ａと第１端子部３２ｄ−１とは単一の部材からなり、第２平行導体１２ｂと第２端子部３２ｄ−２とは単一の部材からなり、ダイポールアンテナ３２の組み立てを容易としている。

直線部材である第１平行導体１２ａは、第１のアンテナエレメント３２ａ−１と折り返し部３２ｂとの間に配置されており、直線部材である第２平行導体１２ｂは、第２のアンテナエレメント３２ａ−２と折り返し部３２ｂとの間に配置されている。そして、これら第１平行導体１２ａ及び第２平行導体１２ｂは、第１及び第２のアンテナエレメント３２ａ−１，３２ａ−２の長手方向と直交する方向に延びている。
第１平行導体１２ａ、第２平行導体１２ｂ及び短絡導体１２ｃは、ダイポール本体部３２ａなどと同様にアルミ、真鍮等の銅合金、又は鉄などの金属材料（導電体）よりなる。

また、短絡導体１２ｃは、同一直線上に配置されている第１及び第２のアンテナエレメント３２ａ−１，３２ａ−２の長手方向と平行な方向に向けられた直線部材であり、第１及び第２のアンテナエレメント３２ａ−１，２１ａ−２と折り返し部３２ｂとの間に配置されている。
このため、図４に示しているように、補強部材３２ｆには孔（長孔）３２ｇが形成されており、短絡導体１２ｃはこの孔３２ｇを通過している。この構成により、短絡部材１２ｃは、孔３２ｇに沿って移動可能であると共に、補強部材３２ｆの途中部で支持された状態となる。また、短絡導体１２ｃと補強部材３２ｆとは接触しており電気的に接続された状態にある。

この折り返しダイポールアンテナ３２によれば、第１平行導体１２ａ、第２平行導体１２ｂ及び短絡導体１２ｃは、当該折り返しダイポールアンテナ３２と同一面上であって、当該折り返しダイポールアンテナ３２の範囲内（枠内）に設置された構成となり、アンテナユニットの小型化に貢献することができる。
また、後に説明するが、第１平行導体１２ａ、第２平行導体１２ｂ及び短絡導体１２ｃによって、主給電線（同軸ケーブル）５の内部導体５ｉ及び外部導体５ｏを、平衡伝送線路でアンテナ３２に接続した構成となるため、平衡不平衡変換回路部（バルン）と同様の機能を有することができる。

また、本実施形態では、短絡導体１２ｃは位置変化可能に構成されており、短絡導体１２ｃによる、第１平行導体１２ａとの短絡位置１２ａ−１、及び、第２平行導体１２ｂとの短絡位置１２ｂ−１を、当該第１平行導体１２ａ及び当該第２平行導体１２ｂの長手方向に変更することができる。このために、第１平行導体１２ａ及び第２平行導体１２ｂには、長孔１２ａ−２及び長孔１２ｂ−２が形成されており、短絡導体１２ｃの両端部が、これら長孔１２ａ−２，１２ｂ−２に沿って移動可能となっている。
さらに、短絡導体１２ｃは、その両端部が例えばねじ部材によって締め付けられることで、第１平行導体１２ａ及び第２平行導体１２ｂに固定され、短絡導体１２ｃは、第１平行導体１２ａ及び第２平行導体１２ｂに位置決めされ、また、このねじ部材を緩めることで移動可能となる。

なお、本実施形態では、短絡導体１２ｃは、第１平行導体１２ａ及び第２平行導体１２ｂに沿って連続的に位置変化することができる構成としたが、長孔１２ａ−２，１２ｂ−２の代わりに、図示しないが、間欠的に独立孔を形成し、短絡導体１２ｃを、段階的に位置変化させることのできる構成であってもよい。

このように、短絡導体１２ｃを移動させることで、後にも説明するが、折り返しダイポールアンテナ３２のインピーダンスを調整することができる。
このように、短絡導体１２ｃを給電部３２ｄに近づけたり離したりできるが、給電部３２ｄに近づけすぎないように構成するのが好ましい。具体的に説明すると、例えば、使用周波数が２１４ＭＨｚである場合（波長λは約１４００ｍｍ）、第１平行導体１２ａと第２平行導体１２ｂとによる平衡伝送線路の端部（給電部３２ｄと接続されている端部）から、短絡導体１２ｃによる短絡位置１２ａ−１，１２ｂ−１までの長さＬ（図５参照）は、λ／３５（４０ｍｍ）以上であるのが好ましい。
これは、短絡導体１２ｃが本実施形態のように移動可能であっても、固定型であっても同様である。なお、図３の実施形態では、前記長さＬ（図５参照）の最大値は、短絡導体１２ｃが折り返し部３２ｂに接触しない位置として制限されるが、長さＬの最大値は、短絡部材１２ｃが折り返し部３２ｂに接触する位置までとすることができる。
また、前記長さＬの最大値を得るためには、第１平行導体１２ａと第２平行導体１２ｂとを折り返し部３２ｂに接触するまで延長すればよい。なお、短絡部材１２ｃを移動させるための長孔（長孔１２ａ−２、長孔１２ｂ−２、及び長孔３２ｇ：図４参照）は、折り返し部３２ｂまで延長して形成される。そして、短絡部材１２ｃを取り外し可能である構成とし、当該短絡部材１２ｃを取り外した場合に、前記長さＬの最大値を得ることができる。つまり、この場合、折り返し部３１ｂの一部が、短絡部材１２ｃを兼ねることとなる。

つまり、第１平行導体１２ａの第１端子部３２ｄ−１側の端部から短絡導体１２ｃによる短絡位置１２ａ−１まで距離（長さＬ）が、λ／３５（４０ｍｍ）未満とならないように、またこれと同様に、第２平行導体１２ｂの第２端子部３２ｄ−２側の端部から短絡導体１２ｃによる短絡位置１２ｂ−１まで距離（長さＬ）が、λ／３５（４０ｍｍ）未満とならないように、図４の長孔１２ａ−２，１２ｂ−２（又は孔３２ｇ）の端部位置が設定されている。なお、この構成の技術的意義については、後に説明する。

また、図５に示しているように、第１平行導体１２ａと第２平行導体１２ｂとは、第１端子部３２ｄ−１及び第２端子部３２ｄ−２によって構成されている給電部３２ｄを中心として上下対称の配置にある。つまり、第１平行導体１２ａと第２平行導体１２ｂとは、折り返しダイポールアンテナ３２の長手方向（上下方向）の中心点を通る水平面を挟んで、上下対称の配置である。なお、補強部材３２ｆは、前記水平面上に沿って配置されている。この構成によれば、折り返しダイポールアンテナ３２における電流分布が上下対称となり、効率的な電波放射が可能となる。

さらに、本実施形態では、第１平行導体１２ａと第２平行導体１２ｂとの上下方向の間隔が、λ／６以下となるようにして、当該第１平行導体１２ａは第１端子部３２ｄ−１から延びており、当該第２平行導体１２ｂは第２端子部３２ｄ−２から延びている。これにより、平衡伝送線路となる第１平行導体１２ａと第２平行導体１２ｂとを近づけることができ、前記のとおり、平衡不平衡変換回路部（バルン）と同様の機能を効果的に発揮させることができる。

なお、本実施形態では、第１端子部３２ｄ−１（第２端子部３２ｄ−２）と第１平行導体１２ａ（第２平行導体１２ｂ）とは同一面上に配置した構成であるが、第１平行導体１２ａと第２平行導体１２ｂとを近づけることが困難である場合、第１端子部３２ｄ−１（第２端子部３２ｄ−２）と第１平行導体１２ａ（第２平行導体１２ｂ）との間に上下方向に段差（折り曲げ部）を設けて、近づけてもよい。

図６は、アンテナユニット３を上から見た断面図である。２つの折り返しダイポールアンテナ３１，３２は、前記保持部材３３によって、取付支柱２の中心線Ｏを通る仮想鉛直面Ｆを挟んで左右対称に配置された状態として、当該取付支柱２に取り付けられている。
そして、この仮想鉛直面Ｆを挟んで左右に隣り合う一対の折り返しダイポールアンテナ３１，３２の、左右の第１平行導体１１ａ，１２ａ同士は、当該仮想鉛直面Ｆを挟んで左右対称に配置されており、第２平行導体同士１１ｂ，１２ｂは、当該仮想鉛直面Ｆを挟んで左右対称に配置されている。
この構成によれば、隣り合う一対の折り返しダイポールアンテナ３１，３２の指向性を等しくすることができ、水平面の指向性を無指向にしやすくなる。なお、左右の短絡導体１１ｃ，１２ｃの配置は、図６ではＸ軸方向に位置調整されるため、仮想鉛直面Ｆを挟んで左右対称とならない場合がある。

［２．１ アンテナユニットの給電ユニットの構成（第１の形態）］
図７は、アンテナユニット３の一部を示している正面図である。アンテナユニット３は、２個の折り返しダイポールアンテナ３１，３２にそれぞれ給電するための給電ユニット３４を、アンテナ３１，３２間に備えている。
給電ユニット３４は、無線機４（図１参照）から延びる主給電線（同軸ケーブル）５のアンテナユニット側端部６が接続される給電線接続部３５と、この給電線接続部３５から分岐して複数のダイポールアンテナ３１，３２それぞれの給電部３１ｄ，３２ｄに並列的に延びる分岐給電線３６と、を有している。この給電線接続部３５に主給電線（同軸ケーブル）５が接続されることにより、前記分岐給電部３６と共同して、折り返しダイポールアンテナ３１，３２それぞれに給電を行うことができる。

本実施形態では、一つのアンテナユニット３は、２つのダイポールアンテナ３１，３２を有しているが、これらダイポールアンテナ３１，３２のための共通の給電線接続部３５を有しているため、無線機４から並列的に延びた給電線（主給電線）としては、ダイポールアンテナ３１，３２の全数に応じた本数（本実施形態では８本）が必要なわけではなく、アンテナユニット３の全数に応じた本数（本実施形態では４本）があれば足りる。

主給電線５が同軸ケーブルであるため、給電線接続部３５は、当該同軸ケーブルの接続端子（アンテナユニット側端部６）が接続可能な同軸端子３５ａを有しているとともに、当該同軸端子３５ａから分岐給電線３６に延びる主幹給電線３５ｂを有している。この主幹給電線３５ｂは、同軸ケーブル５と同様に内部導体及び外部導体を有しており、これらの内部導体及び外部導体が同軸状に配置された同軸管として形成されている。主幹給電線３５ｂの内部導体及び外部導体には、主給電線５の内部導体及び外部導体が、同軸端子３５ａを介して接続される。

この主幹給電線３５ｂのインピーダンスは、主給電線５のインピーダンスと略一致するように設定されており、例えば、主給電線５のインピーダンスが５０Ωであれば、主幹給電線３５ｂも５０Ωとされている。したがって、主幹給電線３５ｂと主給電線５とはインピーダンス整合がとれており、これらの間に整合トランスは不要である。このため、主幹給電線３５ｂは、波長に関係なく短くでき、取り付けに必要な最低限の寸法まで短くすることができる。なお、一般的に、同軸ケーブルのインピーダンスは、５０Ωか７５Ωである。

前記分岐給電線３６は、分岐部３７を介して、前記主幹給電線３５ｂから二股分岐している。分岐給電線３６は、第１折り返しダイポールアンテナ３１側へ分岐する第１分岐給電線３６ａと、第２折り返しダイポールアンテナ３２側へ分岐する第２分岐給電線３６ｂとを有している。第１及び第２分岐給電線３６ａ，３６ｂは、それぞれ、主幹給電線３５ｂと同様に、内部導体及び外部導体を有しており、これらの内部導体及び外部導体が同軸状に配置された同軸管として形成されている。第１分岐給電線３６ａ及び第２分岐給電線３６ｂそれぞれは、給電線接続部３５からアンテナ３１，３２それぞれの給電部３１ｄ，３２ｄへと電気的に並列となって設けられている中継給電部となっている。

第１及び第２分岐給電線３６ａ，３６ｂそれぞれのインピーダンスは、主幹給電線３５ｂ又は主給電線５のインピーダンスの略２倍に設定されている。例えば、前記のように、主給電線５及び主幹給電線３５ｂのインピーダンスが５０Ωであれば、第１及び第２分岐給電線３６ａ，３６ｂそれぞれのインピーダンスは、１００Ωとなる。

ここで、主幹給電線３５ｂないし主給電線５からみて、第１及び第２分岐給電線３６ａ，３６ｂは、並列的に接続されている。したがって、主幹給電線３５ｂないし主給電線５からみた、第１及び第２分岐給電線３６ａ，３６ｂの合成インピーダンスは５０Ωとなる。
よって、主幹給電線３５ｂと分岐給電線３６とはインピーダンス整合がとれており、これらの間に整合トランスは不要である。
なお、同軸管（主幹給電線３５ｂ・分岐給電線３６ａ，３６ｂ）のインピーダンスは、内部導体の径と外部導体の径との比率によって決まる。したがって、内部導体ないし外部導体の径を適宜設定すれば、上記のような所望のインピーダンスが得られる。

第１及び第２分岐給電線３６ａ，３６ｂの先端は、それぞれ、２個の折り返しダイポールアンテナ３１，３２の給電部３１ｄ，３２ｄに接続されている。具体的には、第１及び第２給電部３６ａ，３６ｂの内部導体は、給電部３１ｄ，３２ｄの第１端子部３１ｄ−１，３２ｄ−１に接続されており、第１及び第２給電部３６ａ，３６ｂの外部導体は、給電部３１ｄ，３２ｄの第２端子部３１ｄ−２，３２ｄ−２に接続されている。

第１分岐給電線３６ａの長さ（電気長）と、第２分岐給電線３６ｂの長さ（電気長）は、略一致するように設定されている。このように、長さを略一致させることで、両アンテナ３１，３２が等位相となる。
また、第１分岐給電線３６ａ（第１折り返しダイポールアンテナ３１）のインピーダンスと、第２分岐給電線３６ｂ（第２折り返しダイポールアンテナ３２）のインピーダンスとは、等しいため、第１分岐給電線３６ａと第２分岐給電線３６ｂとには電力が均等に分配される。また、電力分配比を代えるには、分配したい比率の逆数でかつ合成インピーダンスが５０Ωとなるように、第１分岐給電線３６ａ（第１折り返しダイポールアンテナ３１）のインピーダンスと、第２分岐給電線３６ｂ（第２折り返しダイポールアンテナ３２）のインピーダンスとを設定すればよい。
なお、折り返しダイポールアンテナ３１，３２の数は、本実施形態の２個に限定されるものではないが、複数の分岐給電線３６ａ，３６ｂへの均等分配を確保するには、２個が有利である。

前記第１分岐給電線３６ａに接続された第１折り返しダイポールアンテナ３１、及び前記第２分岐給電線３６ｂに接続された第２折り返しダイポールアンテナ３２それぞれのインピーダンスは、第１分岐給電線３６ａないし第２分岐給電線３６ｂと略一致するように設定されている。例えば、前記のように、第１及び第２分岐給電線３６ａ，３６ｂそれぞれのインピーダンスが１００Ωであれば、第１及び第２折り返しダイポールアンテナ３１，３２それぞれのインピーダンスも１００Ωとなる。
よって、各折り返しダイポールアンテナ３１，３２と各分岐給電線３６ａ，３６ｂとはインピーダンス整合がとれており、これらの間に整合トランスは不要である。

また、各主給電線５側から、折り返しダイポールアンテナ３１，３２をみると、各折り返しダイポールアンテナ３１，３２のインピーダンス（１００Ω）は、主給電線のインピーダンス（５０Ω）の略２倍となっている。
したがって、並列接続された２個の折り返しダイポールアンテナ３１，３２の合成インピーダンスは５０Ωであり、主給電線５のインピーダンス（５０Ω）と略一致する。このため、主給電線５と折り返しダイポールアンテナ３１，３２との間には、整合トランスは不要である。

なお、折り返しダイポールアンテナ３１，３２のインピーダンスは、アンテナを構成する部材の大きさを調整したり間隔を調整したりすることで調整できる。具体的には、ダイポール本体３１ａ，３２ａ及び折り返し部３１ｂ，３２ｂの径、間隔、それぞれの長さ、接続部３１ｃ，３２ｃの位置（高さ（アンテナの長手）方向位置）を調整することで、インピーダンスを調整できる。また、ダイポール本体３１ａ，３２ａ及び折り返し部３１ｂ，３２ｂの長さを個別に調整することで、インピーダンスの調整がさらに容易になる。

［２．２ 第１平行導体、第２平行導体及び短絡導体の機能について］
ここで、図８は、分岐導体８１を用いた一般的な平衡不平衡変換回路部を示している説明図である。この平衡不平衡変換回路部は、同軸給電線（同軸ケーブル）８２と平行であって、当該同軸給電線８２と同径の分岐導体８１が配置されている。この分岐導体８１の一端側は、同軸給電線８２の外部導体８２ｏと第１短絡線８３によって短絡されており、分岐導体８１の他端側は、同軸給電線８２の内部導体８２ｉと第２短絡線８４によって短絡された構成である。そして、分岐導体８１の他端側に負荷としてアンテナエレメント８５が接続されており、同軸給電線８２の外部導体８２ｏの端部にアンテナエレメント８６が接続されている。
この回路部を用いることにより、同軸線路の伝送モードである不平衡モードを、ダイポールアンテナの伝送モードである平衡モードに変換するので、不要放射を抑制することができる。なお、この回路部による平衡不平衡変換機能に関しては、文献［遠藤敬二、佐藤源貞、永井淳 著者、「アンテナ工学」２５７頁、総合電子出版社、昭和５９年３月２１日（第３版）］に記載されている。

そして、図９は、本実施形態のダイポールアンテナ３２（図５の右側にある折り返しダイポールアンテナ３２）に対応した構成の模式図である。この図９では、前記給電ユニット３４の同軸管からなる分岐給電線３６ｂ（以下、同軸給電線部３６ｂという）、第１端子部３２ｄ−１、第２端子部３２ｄ−２、第１平行導体１２ａ、第２平行導体１２ｂ、短絡導体１２ｃ、及びその周囲の構成を示している。なお、前記同軸給電線部３６ｂの内部導体３６ｂｉは、給電線接続部３５（図７参照）において、同軸ケーブル５の内部導体と電気的に接続されており、また、同軸給電線部３６ｂの外部導体３６ｂｏは、給電線接続部３５において、同軸ケーブル５の外部導体と電気的に接続されている。

図９において、同軸給電線部３６ｂの外部導体３６ｂｏが電気的に延長されている部分となる第２平行導体１２ｂと平行であって、当該第２平行導体１２ｂと同じ形状である第１平行導体１２ａが配置されている。この第１平行導体１２ａの一端側は、同軸給電線部３６ｂの外部導体３６ｂｏと短絡導体１２ｃ（及び第２平行導体１２ｂ）によって接続されており、第１平行導体１２ａの他端側は、同軸給電線部３６ｂの内部導体３６ｂｉと接続された構成である。そして、第１平行導体１２ａの一端側に負荷として第１のアンテナエレメント３２ａ−１が接続されており、同軸給電線部３６ｂの外部導体３６ｂｏの端部に第２のアンテナエレメント３２ａ−２が接続されている。第１平行導体１２ａは、補強部材３２ｆ等を介して接地されている。

このように、図８と図９とにおいて、図８に示している平衡不平衡変換回路部と、図９の２点鎖線で囲っている部分Ｐとは、ほぼ等価であると考えられ、この場合、図９の２点鎖線で囲っている部分Ｐは、図８の平衡不平衡変換回路部とほぼ同様の機能を有することができる。

本実施形態（図３）のアンテナシステム３が備えている折り返しダイポールアンテナ３１，３２は、平衡モードの負荷であるが、このダイポールアンテナ３１，３２に不平衡系である同軸管からなる分岐給電線３６ａ，３６ｂを直接接続すると、伝送モードの違いから不要放射が多く発生し、交叉偏波の成分が大きくなり、所望のアンテナ性能が得られないおそれがある。
しかし、折り返しダイポールアンテナ３１，３２それぞれは、前記のとおり第１平行導体１２ａ、第２平行導体１２ｂ、及び短絡導体１２ｃを備えていることによって、平衡不平衡変換回路部と同様の機能を有することができ、交叉偏波を低減し、所望のアンテナ性能を得ることが可能となる。

したがって、図３において、給電ユニット３４（給電線接続部３５）と折り返しダイポールアンテナ３１，３２それぞれとの間に、図８に示しているような平衡不平衡変換回路部、つまり、同軸給電線の近くに分岐導体８１を設ける必要がない。例えば、分岐導体８１を、一方の折り返しダイポールアンテナ３１と給電ユニット３４（給電線接続部３５）との間に設ける必要がなく、さらに、他方の折り返しダイポールアンテナ３２と当該給電ユニット３４（給電線接続部３５）との間にも、分岐導体８１を設ける必要がない。
この結果、本実施形態によれば、２つの折り返しダイポールアンテナ３１，３２を相互に近づけて設置することが可能となり、アンテナユニット３の小型化が可能となる。

また、交叉偏波の成分を小さくするために、仮にダイポールアンテナ間に、図８に示しているような平衡不平衡変換回路部を設置すると、その回路部の構成によっては、主偏波の指向性に大きな影響を与えるおそれがある。しかし、本実施形態では、第１平行導体１２ａ（１１ａ）及び第２平行導体１２ｂ（１１ｂ）は、アンテナエレメント３２ａ−１（３１ａ−１）と折り返し部３２ｂ（３１ｂ）との間に配置されており、第１平行導体１２ａ（１１ａ）及び前記第２平行導体１２ｂ（１１ｂ）は、アンテナエレメント３２ａ−１（３１ａ−１）の長手方向、つまりアンテナの偏波方向と直交する方向に延びていることから、主偏波の指向性に与える影響を抑えることができる。

本実施形態によるダイポールアンテナ３１，３２の前記機能についてのシミュレーション結果を説明する。図１０は、図３の本実施形態のアンテナ３１，３２の水平面指向性を示している。これに対し、図１１は、図３に示しているアンテナユニット３から、第１平行導体１２ａ、第２平行導体１２ｂ及び短絡導体１２ｃを除いた比較例の構成による水平面指向性を示している。図１０と図１１とにおいて、実線は主偏波（垂直偏波）を示しており、破線は交叉偏波（水平偏波）を示している。

図１１の比較例では、主偏波と交叉偏波との成分の差が２０ｄＢ未満である方向（角度）が存在している。一般的なアンテナでは、交叉偏波は主偏波と比べて２０ｄＢ程度低くなっている必要がある。これは、例えば、水平偏波の電波を受信する地域と、垂直偏波の電波を受信する地域とを隣接して設けている場合に、受信側が水平偏波と垂直偏波とを充分に識別できなければ不都合が生じるためである。すなわち、本実施形態のアンテナユニット３は、垂直偏波として使用することができるが、交叉偏波である水平偏波の成分が大きいと、水平偏波で送信している地域の電波と混信するおそれがあるためである。
これに対し、図１０の本実施形態では、全ての方向（角度）において、主偏波と交叉偏波との成分の差が２０ｄＢ以上確保されている。このように、本実施形態によれば、交叉偏波を低減することができ、所望のアンテナ性能を得ることが可能となる。

折り返しダイポールアンテナ３１，３２において、アンテナエレメントの長さや直径、アンテナエレメントと折り返し部との径の比率、これらの間隔を調整することで、アンテナのインピーダンスを変化させ、ＶＳＷＲの調整を行うことは可能である。しかし、使用したい周波数帯域に良好なアンテナ特性を持たせることも重要であり、このために、本実施形態では、前記のとおり、短絡導体１２ｃ（１１ｃ）による第１平行導体１２ａ（１１ａ）と第２平行導体１２ｂ（１１ｂ）との短絡位置を変更することができる構成としている。これにより、折り返しダイポールアンテナ３２（３１）のインピーダンスをさらに調整することができる。なお、インピーダンスを調整するために、アンテナエレメントの長さを大きく変えると、指向性に大きな影響を与える可能性があるが、本実施形態では、アンテナエレメントの長さを変えないで、短絡部材１２ｃ（１１ｃ）の位置を調整すればよく、指向性に大きな影響を与えるのを防ぐことができる。

この短絡導体１２ｃによる機能について説明する。図１２は、周波数（横軸）とＶＳＷＲ（縦軸）との関係を示しているグラフであって、本実施形態のアンテナユニット３による実測結果を示しており、（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）の順番で、短絡部材１２ｃを給電部３２ｄから遠ざけている（図５参照）。具体的には、図１２（ａ）は、前記長さＬ（図５参照）が７０ｍｍの場合であり、図１２（ｂ）は８０ｍｍの場合であり、図１２（ｃ）は９０ｍｍの場合であり、図１２（ｄ）は１１０ｍｍの場合である。
この図１２それぞれのグラフに示しているように、ＶＳＷＲが最も低い周波数は、（ａ）が２１６ＭＨｚ、（ｂ）が２２７ＭＨｚ、（ｃ）が２３２ＭＨｚ、（ｄ）が２３６ＭＨｚである。なお、（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）それぞれにおいて、ＶＳＷＲが好ましい帯域（ＶＳＷＲが１．５以下である帯域）に、大きな変化はなく、狭くなることもない。
このように、短絡部材１２ｃの位置を変化させることにより、簡単に、折り返しダイポールアンテナ３２のインピーダンスを調整することができ、また、使用したい周波数帯においてＶＳＷＲを良好にすることができる。

また、本実施形態によれば、前記説明のとおり、平衡不平衡変換回路部と同様の機能を有することができ、アンテナユニット３からの不要放射を抑制することができる。このように不要放射を抑制することができるので、アンテナユニット３のＶＳＷＲが良好となる帯域を広く得ることができる。

さらに、本実施形態では、図５において、平衡不平衡変換回路部とほぼ同様の機能を有するために有効であると考えられる第１と第２の平行導体１２ａ，１２ｂによる平衡伝送線路を構成する部分、つまり、平衡伝送線路の給電部側の端部から短絡位置１２ａ−１，１２ｂ−１までの長さＬを、特に好ましい場合として前記のとおり、λ／３５（４０ｍｍ）以上となるように設定しているが、これは、インピーダンスの調整を容易とするためである。つまり、長さＬがλ／３５（４０ｍｍ）未満である場合、つまり、短絡位置１２ａ−１，１２ｂ−１が給電部３２ｄに近い場合、短絡位置１２ａ−１，１２ｂ−１を調整して変更するとインピーダンスの変化が大きくなり、インピーダンスの微妙な調整（整合）が難しくなるおそれがある。

この短絡位置についての具体例を説明する。図１３は、短絡位置とインピーダンスの変化との関係を示すポーラチャートである。図１３において、矢印の符号７１〜７８それぞれは、第１平行導体１２ａ（第２平行導体１２ｂ）の端部（図５の位置Ｘ１）から短絡位置１２ａ−１，１２ｂ−１（図５のＸ２）まで距離（長さＬ）が、０ｍｍ、１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ、６０ｍｍ、８０ｍｍ、１００ｍｍの場合を示している。
図１３において、符号７１（０ｍｍ）から符号７５（４０ｍｍ）までは、短絡位置１２ａ−１の移動ピッチは１０ｍｍであるが、移動ピッチ毎にインピーダンスの変化が大きい。これに対し、符号７６（６０ｍｍ）から符号７８（１００ｍｍ）までは、短絡位置１２ａ−１の移動ピッチは２０ｍｍであるにも関わらず、移動ピッチ毎のインピーダンスの変化は、移動ピッチが１０ｍｍである場合よりも、小さくなっている。
つまり、これは、前記距離（長さＬ）がλ／３５（４０ｍｍ）未満では、短絡導体１２ｃの位置変化に対して過敏にインピーダンスが変化していることを意味しており、インピーダンスの微妙な調整が難しくなるおそれがある。
そこで、前記距離つまり、前記長さＬはλ／３５（４０ｍｍ）以上であるのが好ましい。

［２．３ ダイポール本体部と折り返し部の詳細］
図１４は、図６の断面図からダイポール本体部３１ａ，３２ａ、折り返し部３２ａ，３ｂ、連結部３１ｃ，３２ｃ及び取付支柱２を抜き出して描いたものである。
図１４に示すように、取付支柱２の断面中心Ｏを座標中心とする水平面のＸＹ直交座標系を考える。このＸＹ直交座標系の４つの象限をそれぞれ、Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４とした場合、これらの４つの象限Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の全てに、ダイポール本体部３１ａ，３２ａ又は折り返し部３１ｂ，３２ｂのいずれかが存在している。

このような配置とすることで、取付支柱２の同一高さに配置されたアンテナ３１，３２のみからなるアンテナユニット３であっても、アンテナユニット３全体としては無指向性を確保できる。すなわち、本実施形態のように、ダイポール本体部３１ａ，３２ａ及び折り返し部３１ｂ，３２ｂの長手方向が略垂直方向を向くように配置した場合、それぞれの折り返しダイポールアンテナ３１，３２は、水平面において無指向な垂直偏波無指向アンテナとなる。

また、この配置において、ダイポール本体部３１ａ，３２ａ及び折り返し部３１ｂ，３２ｂ（並びに接続部３１ｃ，３２ｃ）によって囲まれた面４０は、地面に対して略垂直な面となる。本実施形態では、２個の折り返しダイポールアンテナ３１，３２が、取付支柱２を挟んで、対向配置となっており、２個の折り返しダイポールアンテナ３１，３２の略垂直な面４０は、それぞれ、取付支柱２の外周面に対向している。
したがって、個々のアンテナ３１，３２が無指向性であっても、取付支柱２が金属性である場合に、この取付支柱２が反射板として機能し、個々のアンテナ３１，３２から取付支柱２へ向かう方向への電波放射が阻害される。

ところが、上記のように、取付支柱２を座標中心とする直交座標系の４つの象限Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４それぞれに、ダイポール本体部３１ａ，３２ａ及び折り返し部３１ｂ，３２ｂのいずれかが少なくとも一つ存在するように配置することで、取付支柱２によって阻害される電波放射が、他のアンテナによって補完される。したがって、アンテナユニット３全体としては、全方向への指向性を確保して無指向性アンテナとすることができる。
つまり、例えば、一方のアンテナ３１のダイポール本体部３１ａから、他方のアンテナ３２の折り返し部３２ｂの方向へ放射される第１の電波は、取付支柱２により反射されて、他方のアンテナ３２の折り返し部３２ｂの方向へは伝わらないが、代わりに、他方のアンテナの折り返し部３２ｂから放射される第２の電波が、前記第１の電波の代わりとなるので、無指向性が確保できる。

また、図６のような配置を得るには、ダイポール本体部３１ａ，３２ａと折り返し部３１ｂ，３２ｂとの間隔（Ｘ方向の間隔；接続部３１ｃ，３２ｃの長さ）が、取付支柱２のＸ方向の横幅Ｗ２よりも大きくなるようにし、２個のダイポールアンテナ３１，３２の間隔（Ｙ方向の間隔）が、取付支柱２のＹ方向の間隔Ｗ１よりも大きくなるようにすればよい。
なお、ダイポール本体部３１ａ，３２ａと折り返し部３１ｂ，３２ｂとの間隔は、取付支柱２のＸ方向の横幅Ｗ２と略同程度であってもよいし、２個のダイポールアンテナ３１，３２の間隔（Ｙ方向の間隔）は、取付支柱２のＹ方向の間隔Ｗ１と略同程度であってもよい。

［２．４ アンテナユニットの給電ユニットの構成（第２の形態）］
図１５は、アンテナユニット３の他の実施形態を示している斜視図である。このアンテナユニット３は、前記実施形態（図３）と同様に、２個の折り返しダイポールアンテナ３１，３２と、これらアンテナ３１，３２にそれぞれ給電するための給電ユニット１３４を備えている。なお、図１５のアンテナユニット３と図３のアンテナユニット３との異なる点は、給電ユニット１３４と給電ユニット３４との構成である。また、図１５では、保持部材３３として、絶縁部材３１ｅ，３２ｅにそれぞれ取り付けられている左右のアーム部３３ａと、左右のアーム部３３ａの間に介在している板状部３３ｂとを有しており、この板状部３３ｂによってアンテナユニット３が取付支柱２に固定されている。

図１５の給電ユニット１３４について説明する。
この給電ユニット１３４はアンテナ３１，３２の間に設けられており、無線機４（図２参照）から延びる主給電線（同軸ケーブル）５の端部が接続される給電線接続部１３５と、この給電線接続部１３５から複数のダイポールアンテナ３１，３２それぞれの給電部３１ｄ，３２ｄへと電気的に並列となって設けられている給電中継部１３８とを有している。

給電線接続部１３５は、同軸給電線（同軸ケーブル）からなる主給電線５が挿し入れられ当該主給電線５の外部導体５ｏと電気的に接続される外部導体接続部１３５ｂと、当該主給電線５の内部導体５ｉが電気的に接続される内部導体接続部１３５ａとを有している。この給電線接続部１３５に主給電線（同軸ケーブル）５が接続されることにより、前記給電中継部１３８と共同して、折り返しダイポールアンテナ３１，３２それぞれに給電を行うことができる。

給電中継部１３８は、一対の中継部材１３８ａ，１３８ｂを有している。中継部材１３８ａ，１３８ｂそれぞれは導電部材からなり、本実施形態では、中継部材１３８ａ，１３８ｂは、水平方向に直線的に延びている平板部材であり、両者は平行に配置されている。

第１の中継部材１３８ａの一端部が、第１の折り返しダイポールアンテナ３１の第１端子部３１ｄ−１と電気的に接続されており、この第１の中継部材１３８ａの他端部が、第２の折り返しダイポールアンテナ３２の第１端子部３２ｄ−１と電気的に接続されている。そして、この第１の中継部材１３８ａの中央部に、主給電線５の内部導体５ｉが電気的に接続されている前記内部導体接続部１３５ａが設けられている。本実施形態では、内部導体接続部１３５ａは、第１の中継部材１３８ａの中央部に形成され、主給電線５の内部導体５ｉを挿通させかつ半田等によって固定するための孔からなる。

第２の中継部材１３８ｂの一端部が、第１の折り返しダイポールアンテナ３１の第２端子部３１ｄ−２と電気的に接続されており、この第２の中継部材１３８ｂの他端部が、第２の折り返しダイポールアンテナ３２の第２端子部３２ｄ−２と電気的に接続されている。そして、この第２の中継部材１３８ｂは、その中央部において、前記外部導体接続部１３５ｂと接続されており、主給電線５の外部導体５ｏと、外部導体接続部３５ｂを介して電気的に接続されている。

第１の中継部材１３８ａ及び第２の中継部材１３８ｂのうち、前記給電線接続部１３５（内部導体接続部１３５ａ、外部導体接続部１３５ｂ）よりも第１の折り返しダイポールアンテナ３１側が、第１中継給電部１４１であり、前記給電線接続部１３５（内部導体接続部１３５ａ、外部導体接続部１３５ｂ）よりも第２の折り返しダイポールアンテナ３２側が、第２中継給電部１４２である。第１中継給電部１４１及び第２中継給電部１４２それぞれのインピーダンスは、主給電線５のインピーダンスの略２倍に設定されている。例えば、主給電線５のインピーダンスが５０Ωであれば、第１中継給電部１４１及び第２中継給電部１４２それぞれのインピーダンスは１００Ωとなる。

ここで、主給電線５からみて、第１中継給電部１４１及び第２中継給電部１４２は、並列的に接続されている。したがって、主給電線５からみた、第１中継給電部１４１及び第２中継給電部１４２の合成インピーダンスは５０Ωとなる。よって、主給電線５と中継給電部１３８とはインピーダンス整合がとれており、これらの間に整合トランスは不要である。

また、第１中継給電部１４１は、第１中継部材１３８ａの一部（図１５では左半分）と、第２中継部材１３８ｂの一部（図１５では左半分）とによって、平行２線を構成しており、また、第２中継給電部１４２は、第１中継部材１３８ａの他部（図１５では右半分）と、第２中継部材１３８ｂの他部（図１５では右半分）とによって、平行２線を構成している。すなわち、第１中継給電部１４１と第２中継給電部１４２とからなる中継給電部は、アンテナ３１，３２の給電部３１ｄ，３２ｄ間に直線状に設けられた平行２線からなり、平行２線のうちの一方（第１中継部材１３８ａ）が内部導体５ｉと接続され、平行２線のうちの他方（第２中継部材１３８ｂ）が内部導体５ｉと接続されている。
なお、前記左側の平行２線（第１中継給電部１４１）は、その端部同士で短絡されておらず、また、前記右側の平行２線（第２中継給電部１４２）は、その端部同士で短絡されておらず、前記平衡不平衡回路部の平行２線（平衡伝送線路）とは異なる性質のものである。

また、第１中継給電部１４１（左側の平行２線）の長さ（電気長）と、第２中継給電部１４２（右側の平行２線）の長さ（電気長）は、略一致するように設定されている。このように、長さを略一致させることで、両アンテナ３１，３２が等位相となる。
また、第１中継給電部１４１（第１折り返しダイポールアンテナ３１）のインピーダンスと、第２中継給電部１４２（第２折り返しダイポールアンテナ３２）のインピーダンスとは、等しいため、第１中継給電部１４１と第２中継給電部１４２とには電力が均等に分配される。

第１中継給電部１４１に接続された第１折り返しダイポールアンテナ３１及び前記第２中継給電部１４２に接続された第２折り返しダイポールアンテナ３２それぞれのインピーダンスは、第１中継給電部１４１ないし第２中継給電部１４２と略一致するように設定されている。例えば、前記のように、第１及び第２中継給電部１４１，１４２それぞれのインピーダンスが１００Ωであれば、第１及び第２折り返しダイポールアンテナ３１，３２それぞれのインピーダンスも１００Ωとなる。よって、各折り返しダイポールアンテナ３１，３２と各中継給電部１４１，１４２とはインピーダンス整合がとれており、これらの間に整合トランスは不要である。

また、各主給電線５側から、折り返しダイポールアンテナ３１，３２をみると、各折り返しダイポールアンテナ３１，３２のインピーダンス（１００Ω）は、主給電線のインピーダンス（５０Ω）の略２倍となっている。したがって、並列接続された２個の折り返しダイポールアンテナ３１，３２の合成インピーダンスは５０Ωであり、主給電線５のインピーダンス（５０Ω）と略一致する。このため、主給電線５と折り返しダイポールアンテナ３１，３２との間には、整合トランスは不要である。

なお、この図１５の実施形態の折り返しダイポールアンテナ３１，３２は、前記実施形態（図３）の折り返しダイポールアンテナ３１，３２と同じであり、また、図１５の折り返しダイポールアンテナ３１，３２それぞれは、前記実施形態（図３）と同様に、第１端子部３１ｄ−１，３２ｄ−１から延びている第１平行導体１１ａ，１２ａと、この第１平行導体１１ａ，１２ａと平行になって第２端子部３１ｄ−２，３２ｄ−２から延びている第２平行導体１１ｂ，１２ｂと、これら第１平行導体１１ａ，１２ａと第２平行導体１１ｂ，１２ｂとを短絡している短絡導体１１ｃ，１２ｃとを有している。

このため、図１５の実施形態においても、平衡不平衡変換回路部と同様の機能を有することができ、交叉偏波を低減し、所望のアンテナ性能を得ることが可能となる。しかも、給電線接続部１３５とダイポールアンテナ３１，３２それぞれとの間に、従来知られている平衡不平衡変換回路部（λ／４の分岐導体）を設ける必要がなくなり、ダイポールアンテナ３１，３２を近づけて設置することが可能となるため、アンテナ性能を高めると共にアンテナユニット３の小型化が可能となる。

［３ 各実施形態のアンテナユニットを備えたアンテナシステム］
以上説明したように、前記各実施形態のアンテナユニット３によれば、当該アンテナユニット３を小型化することができ、また、軽量化することができる。このため、取付支柱２を細径化できる。
したがって、本実施形態のアンテナシステム１は、図１に示しているように、取付支柱２の他、前記アンテナユニット３を複数、取付支柱２の高さ方向に並べて設けた構成であるため、アンテナシステム１も小型化、軽量化が可能である。さらに、少ない数のアンテナ３１，３２で無指向性を確保でき、また、複数のアンテナユニット３を取付支柱２の高さ方向に並べて多段化しており、利得を高くすることができる。

また、本発明に関して、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
例えば、本発明のアンテナシステムは、建物の屋上に設置するものに限られず、あらゆる場所に設置が可能である。また、取付支柱に取り付けられるアンテナユニットの数も特に限定されない。

１：アンテナシステム ２：取付支柱 ３：アンテナユニット ４：無線機 ５ａ〜５ｃ：主給電線（同軸給電線） ５ｉ：内部導体 ５ｏ：外部導体 １１ａ：第１平行導体 １１ａ−１：短絡位置 １１ｂ：第２平行導体 １１ｂ−１：短絡位置 １１ｃ：短絡導体 １２ａ：第１平行導体 １２ａ−１：短絡位置 １２ａ−２：長孔 １２ｂ：第２平行導体 １２ｂ−１：短絡位置 １２ｃ：短絡導体 ３１：ダイポールアンテナ ３１ａ−１：第１のアンテナエレメント ３１ａ−２：第２のアンテナエレメント ３１ｂ：折り返し部 ３１ｄ−１：第１端子部 ３１ｄ−２：第２端子部 ３１ｆ：補強部材 ３２：ダイポールアンテナ ３２ａ−１：第１のアンテナエレメント ３２ａ−２：第２のアンテナエレメント ３２ｂ：折り返し部 ３２ｄ−１：第１端子部 ３２ｄ−２：第２端子部 ３２ｆ：補強部材 ３３：保持部材 ３５，１３５：給電線接続部 Ｏ：中心線 Ｆ：仮想鉛直面

Claims (11)

1. 複数のダイポールアンテナと、複数の前記ダイポールアンテナを取付支柱の周囲に取り付ける保持部材と、同軸給電線が接続され複数の前記ダイポールアンテナそれぞれに給電を行う給電線接続部と、を備えたアンテナユニットであって、
   複数の前記ダイポールアンテナそれぞれは、
   第１のアンテナエレメントと、
   第２のアンテナエレメントと、
   前記給電線接続部に接続された前記同軸給電線の内部導体と電気的に接続され前記第１のアンテナエレメントに給電する第１端子部と、
   前記給電線接続部に接続された前記同軸給電線の外部導体と電気的に接続され前記第２のアンテナエレメントに給電する第２端子部と、
   前記第１端子部から延びている第１平行導体と、
   前記第１平行導体と平行になって前記第２端子部から延びている第２平行導体と、
   前記第１平行導体と前記第２平行導体とを短絡している短絡導体と、
   を有していることを特徴とするアンテナユニット。
2. 複数の前記ダイポールアンテナそれぞれは、前記アンテナエレメントと電気的に接続された折り返し部を有する折り返しダイポールアンテナである請求項１に記載のアンテナユニット。
3. 前記第１平行導体及び前記第２平行導体は、前記アンテナエレメントと前記折り返し部との間に配置されており、
   前記第１平行導体及び前記第２平行導体は前記アンテナエレメントの長手方向と直交する方向に延びている請求項２に記載のアンテナユニット。
4. 前記短絡導体による前記第１平行導体と前記第２平行導体との短絡位置は、当該第１平行導体及び当該第２平行導体の長手方向に変更可能である請求項１から３のいずれか一項に記載のアンテナユニット。
5. 前記保持部材は、複数の前記ダイポールアンテナを、前記取付支柱の中心線を通る仮想鉛直面を挟んで左右対称に配置して取り付けることができ、
   前記仮想鉛直面を挟んで隣り合う一対の前記ダイポールアンテナの前記第１平行導体同士、及び、前記第２平行導体同士は、当該仮想鉛直面を挟んで左右対称に配置されている請求項１から４のいずれか一項に記載のアンテナユニット。
6. 複数の前記ダイポールアンテナそれぞれにおいて、前記第１平行導体と前記第２平行導体とは、前記第１端子部及び前記第２端子部によって構成される給電部を中心として上下対称の配置である請求項１から５のいずれか一項に記載のアンテナユニット。
7. 前記第１端子部及び前記第２端子部によって構成される給電部から前記短絡導体による短絡位置までの長さは、λ／３５（ただし、λは送信電波の波長）以上である請求項１から６のいずれか一項に記載のアンテナユニット。
8. 前記第１平行導体と前記第２平行導体との間隔は、λ／６（ただし、λは送信電波の波長）以下である請求項１から７のいずれか一項に記載のアンテナユニット。
9. 前記第１平行導体と前記第１端子部とは単一の部材からなり、前記第２平行導体と前記第２端子部とは単一の部材からなる請求項１から８のいずれか一項に記載のアンテナユニット。
10. 前記折り返し部と前記保持部材との間を接続していると共に、途中部で前記短絡導体を支持している導電性を有した補強部材を備えている請求項２に記載のアンテナユニット。
11. 複数のアンテナユニットを、取付支柱の高さ方向に並べて設けたアンテナシステムであって、前記アンテナユニットは、請求項１に記載のアンテナユニットであることを特徴とするアンテナシステム。
    

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