JP6645745B2 - スタックアンテナ - Google Patents

Description

本発明は、電波を受信する受信アンテナにおいて受信ハイトパターンの影響を抑制する技術に関する。

地上デジタル放送の難視対策等に使用されるテレビ共同受信施設やギャップフィラー（以下、ＧＦ）の受信点は、基本的には、送信点から電波の見通し状況が良い場所に設置される。このような受信点では、受信ハイトパターン（以下、ハイトパターン）の影響により受信レベルが変化し、受信チャンネルによっては受信不良になることがある。

このような状況において受信レベルを安定化させる技術として、受信アンテナを２基またはそれ以上のアンテナを用いて受信アンテナ出力を合成（スタック）するスタックアンテナが知られている（特許文献１参照）。

特開２０１０−６８１７４号公報

ところで、ハイトパターンは、送信点から受信点に直接する到達する直接波と、地面や海面等の大地に反射して到達する大地反射波とが干渉することによって生じる。このため、降雪や潮汐等により電波を反射する反射面、ひいては大地反射波の経路が変化すると、これに伴ってハイトパターンも変化するため、季節や時間帯によって合成のさせ方やアンテナの高さを調整する必要があり、受信レベルを安定させることが難しいという問題があった。

つまり、ハイトパターンを考慮して受信レベルが高いところで信号を受信するようにアンテナを調整しても、大地反射面が変化すると、その変化分だけハイトパターンが上下方向にシフトすることにより、ハイトパターンのヌル点付近で信号を受信するようになってしまう場合がある。

本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、受信ハイトパターンの変動に関わらず、スタックアンテナによる安定した受信を実現する技術を提供することを目的とする。

本発明のスタックアンテナは、アンテナ部と合成部とを備える。アンテナ部は、上下に設置された一対の受信アンテナからなる。合成部は、受信アンテナの出力を合成する合成器および一対の受信アンテナのそれぞれと合成器とを接続する一対の給電線からなる。但し、予め設定された周波数範囲内の電波を受信対象電波とし、該受信対象電波の送信源からアンテナ部に到達する直接波と大地反射波とが合成されたものを合成波とし、アンテナ部を構成する受信アンテナのそれぞれで受信される合成波間の位相差を垂直離隔位相とし、一対の給電線の線路長差による合成波の位相差を給電位相として、周波数範囲内に設定された基準周波数で生じる垂直離隔位相と給電位相の合計が１８０°となるように、一対の受信アンテナの配置間隔である垂直離隔距離、および一対の給電線の線路長が設定されている。

このような構成によれば、本発明のスタックアンテナの設置点における受信電界強度のハイトパターンに周期的なヌル点が存在していても、スタックアンテナから得られる受信電界強度は、ハイトパターンのヌル点の影響（即ち、高さ依存性）が抑制されたものとなる。その結果、アンテナ部の設置高さによらず、ほぼ均一な受信電界強度が得られるため、大地反射の反射面が変化する環境であっても、スタックアンテナの調整を必要とすることなく、安定した受信状態を実現することができる。

なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

スタックアンテナの構成を示すブロック図である。 理論値の算出に用いた電波伝搬モデルを示す説明図である。 （ａ）大地反射係数の特性、（ｂ）は大地反射係数の位相変移の特性を例示するグラフである。 ハイトパターンの算出例を示すグラフであり、（ａ）が水平偏波の場合、（ｂ）が垂直偏波の場合である。 ハイトパターンと電界ベクトルの関係を示す説明図であり、（ａ）がハイトパターン、（ｂ）が直接波の電界ベクトル、（ｃ）が大地反射波の電界ベクトル、（ｄ）が合成波の電界ベクトルである。 複素平面上での電界ベクトルの回転を示す説明図であり、（ａ）が電界ベクトルの回転と合成ベクトルを示し、（ｂ）が合成ベクトルの位相変化を示したものである。 上段アンテナおよび下段アンテナからの出力、両出力を合成した合成出力に関する説明図であり、（ａ）が単基アンテナ（上段および下段アンテナ）出力の電界強度、（ｂ）が単基アンテナ出力の位相、（ｃ）が単基アンテナ出力の電界ベクトル、（ｄ）が上段および下段アンテナの出力を同相合成した合成出力の電界ベクトル、（ｅ）が上段および下段アンテナの出力を移相合成した合成出力の電界ベクトルである。 給電位相を一定（９０°）とし垂直離隔位相を変化させた場合の合成出力をシミュレーションで求めた結果を示すグラフである。 垂直離隔位相を一定（９０°）とし給電位相を変化させた場合の合成出力をシミュレーションで求めた結果を示すグラフである。 垂直離隔位相と給電位相の合計を一定（１８０°）とし両者の割合を変化させた場合の合成出力をシミュレーションで求めた結果を示すグラフである。 垂直離隔位相と給電位相の合計を一定（１８０°）とした場合の垂直離隔位相と合成出力の振幅との関係をシミュレーションで求めた結果を示すグラフである。 上下段アンテナにレベル差がある場合の合成出力をシミュレーションで求めたグラフであり、（１）〜（３）はレベル差のみを変化させた場合、（４）〜（６）は垂直離隔位相および給電位相の合計が１８０°ではない場合である。

以下に本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［構成］
図１に示すスタックアンテナ１は、地上デジタル放送の難視対策等に使用されるテレビ共同受信施設やギャップフィラー（ＧＦ）等の受信点として構成されるものであり、アンテナ部２と合成部３とを備える。

アンテナ部２は、それぞれが受信対象電波を受信する一対の受信アンテナ２１，２２からなり、上下方向に間隔を空けて配置されている。以下では、上側の受信アンテナを上段アンテナ２１、下側の受信アンテナを下段アンテナ２２、両者の間隔を垂直離隔距離δと呼ぶ。また、受信アンテナ２１，２２は、所定の受信対象周波数範囲（ここでは地上デジタル放送に使用する周波数帯）内の信号の一部または全部を受信可能に構成されている。以下では、上記周波数範囲の中心周波数を基準周波数、この基準周波数の波長を基準波長λという。

合成部３は、一対の給電線３１，３２と、合成器３３とを備える。上段アンテナ２１と合成器３３を接続する給電線３１の線路長はＬ_１に設定され、下段アンテナ２２と合成器３３を接続する給電線３２の線路長はＬ_２に設定されている。合成器３３は、給電線３１，３２を介して供給される受信アンテナ２１，２２の出力を加算合成して受信信号を生成する。

ここで、受信アンテナ２１，２２は、それぞれが受信対象電波の送信点から直接到達する直接波と地面や海面等に反射して到達する大地反射波との合成波を受信するものとする。また、上段アンテナ２１が受信する上段合成波と下段アンテナ２２が受信する下段合成波の位相差を垂直離隔位相θ_δと呼び、給電線３１，３２の線路長差（Ｌ_１−Ｌ_２）によって、上段合成波と下段合成波との間に生じる位相差を給電位相θ_Ｌと呼ぶ。

そして、受信対象電波（ひいては合成波）の波長が基準波長であるものとして、受信アンテナ２１，２２の垂直離隔距離δは、垂直離隔位相がθ_δ＝９０°（＝π／２［ｒａｄ］）となるように設定され、給電線３１，３２の線路長Ｌ_１，Ｌ_２は、給電位相がθ_Ｌ＝９０°（＝π／２［ｒａｄ］）となるように設定されている。但し、線路長Ｌ_１，Ｌ_２の設定には、給電線３１，３２における波長短縮率が考慮されている。

具体的には、給電線３１，３２の線路長Ｌ_１，Ｌ_２は（１）式を満たすように設定し、垂直離隔距離δは、（２）式を満たすように設定すればよい。なお、式中のｄ，ｈ_１は、後述する電波伝搬モデルを参照のこと。

［電波伝搬モデル］
以下で説明する理論値の算出に用いた電波伝搬モデルについて説明する。

図２に示すように、受信対象電波の送信源（送信アンテナ）の設置位置を送信点、上段アンテナ２１の設置位置を受信点＃１、下段アンテナ２２の設置位置を受信点＃２とし、送信点の高さ（地上からの距離）をｈ_１、送信点から受信点＃１，＃２までの水平距離をｄ、受信点＃１の高さをｈ_２、受信点＃２の高さをｈ_２’、受信点＃１と受信点＃２の垂直離隔距離をδとする。

［ハイトパターン］
まず、本発明を理解するための前提となるハイトパターンについて説明する。
ハイトパターンは、アンテナの高さに応じて受信電界強度が周期的に変化する特性を表したものであり、電波の見通し状況が良い場所で観測される。この現象は、直接波と大地反射波とが干渉し合成されることで発生し、特に水平偏波では顕著となる。

ここで、送信点から受信点直下の地上点までの距離をｒ_０、受信点＃１における直接波の伝搬距離をｒ_１、大地反射波の伝搬距離をｒ_２とする。距離ｒ_０を基準とした直接波の伝搬路長差Δｒ_１および距離ｒ_０を基準とした大地反射波の伝搬路長差Δｒ_２は、ｄ＞＞ｈ_１，ｈ_２、２ｈ_１＞＞ｈ_２であるものとして、（３）（４）式で近似される。

つまり、距離ｒ_０を基準として考えたとき、直接波は伝搬路長差Δｒ_１だけ早く受信点＃１に到達し、大地反射波は伝搬路長差Δｒ_２だけ遅れて受信点＃１に到達し、これらを合成した合成波が受信点＃１にて受信される。この合成波の受信電界強度（以下、単に合成波ともいう）Ｅ_ｒは（５）式で表される。但し、θは伝搬路長差Δｒ_１，Δｒ_２によって生じる位相差であり（６）式で示される。また、Ｅ_０は自由空間電界強度であり（７）式で示される。また、Ｅ_１は直接波の受信電界強度（以下、単に直接波ともいう）、Ｅ_２は大地反射波の受信電界強度（以下、単に大地反射波ともいう）、Ｒは大地反射波の反射係数（以下、大地反射係数）、βは位相定数（＝２π／λ）、Ｐは送信点での実効放射電力である。

なお、大地反射波の反射係数Ｒは、図３に示すように、送信偏波や反射面の媒質、大地面への入射角（接地角）によって異なり、反射係数Ｒに応じて反射波の振幅や位相は変化するが、通常、水平偏波の大地反射係数はＲ＝−１で扱われる。これに従い、（５）式にＲ＝−１を代入することで（８）式が得られ、この（８）式を変形すると（９）式が得られる。なお、図３のグラフは、周波数６００ＭＨｚとし、フレネル反射公式を用いて求めたものである。

ハイトパターンは、受信点の高さｈ_２を変化させた時に得られる受信電界強度Ｅ_ｒのパターンである。従って（９）式から、ハイトパターンは、送受信点間の水平距離ｄや使用電波の波長λ、送信点の高さｈ_１によって決まることがわかる。（９）式に従って求めた水平偏波のハイトパターンの例を図４（ａ）に示す。参考までに、垂直偏波の場合、Ｒ＝−１と見なすことができないためフレネル反射公式により（５）式を用いてハイトパターンを求めることができる。この場合、直接波と大地反射波の受信電界強度は異なり、完全に打ち消しあうことがないため、図４（ｂ）に示すように、水平偏波と比較して、ヌル点でも比較的大きな受信電界強度が得られる。

ここで、直接波Ｅ_１、大地反射波Ｅ_２、合成波Ｅ_ｒの各電界ベクトルとハイトパターンの関係を、図５、図６を用いて説明する。ハイトパターンは、受信点の高さによって直接波Ｅ_１と大地反射波Ｅ_２の干渉状態が変化することで現れる。具体的には、（８）式からわかるように、直接波Ｅ_１の電界ベクトルと大地反射波Ｅ_２の電界ベクトルとは反対方向にベクトル回転し、これにより打ち消しあったり強めあったりする（図５（ｂ）（ｃ）、図６（ａ）参照）。そして、直接波Ｅ_１および大地反射波Ｅ_２の電界ベクトルを合成することで得られる合成波Ｅ_ｒの電界ベクトルは、±９０°の位相を交互に繰り返すことになる（図５（ｄ）、図６（ｂ）参照）。また、受信電界強度Ｅ_ｒの振幅値は、（９）式に示すようにｓｉｎ振動し、−２Ｅ_０〜２Ｅ_０の間で変化する。このとき、振幅値の絶対値の山（極大点）または谷（極小点）が出現する周期をハイトピッチという。なお、受信点の高さがハイトピッチだけ移動すると、受信点に誘起される受信波（合成波）の位相は半周期（π［ｒａｄ］＝１８０°）分だけずれる。以下では、受信波の周波数によらず一般的な取り扱いができるように、受信点の高さを、受信波の位相θで表す。

そして、例えば、θ＝２πに相当する受信点の高さをｈ_２＝ｈ_ａ、θ＝πに相当する受信点の高さをｈ_２＝ｈ_ｂとすると、これらの関係を（６）式に代入して変形することで高さｈ_ａ，ｈ_ｂを求めることができ、更に、その求めた高さｈ_ａ，ｈ_ｂを用いて、ハイトピッチＰＴは（１０）式で示される。

つまり、垂直離隔位相をθ_δ＝９０°とするには、垂直離隔距離をδ＝ＰＴ／２とする必要があることを考慮すると、この（１０）式から（２）式が導出される。

［受信アンテナの高さの違いによる受信電界強度］
上段アンテナ２１の設置高さをｈ_２、下段アンテナ２２の設置高さをｈ_２’とすると、両者は（１１）式に示す関係を有する。

上段アンテナ２１および下段アンテナ２２のそれぞれに誘起される合成波の位相（直接波Ｅ_１と大地反射波Ｅ_２の位相差）θ_１，θ_２は、（１２）（１３）式で示される。

従って、上段アンテナ２１および下段アンテナ２２のそれぞれに誘起される合成波の受信電界強度Ｅ_r1，Ｅ_r2は、（１４）（１５）式で示される。

ここで、垂直離隔距離δを、（１０）式に示すハイトピッチＰＴの半分（δ＝ＰＴ／２）とし、これを（１３）式に代入して整理すると、下段アンテナ２２の合成波の位相θ_２は（１６）式で示される。この場合、下段アンテナ２２の合成波の受信電界強度Ｅ_r2は、（１７）式で示される。

［上段および下段アンテナ出力の合成］
次に、上段アンテナ２１の出力Ｅ_r1と下段アンテナ２２の出力Ｅ_r2を同相合成した場合の受信電界強度Ｅ_ra、上段アンテナ２１の出力Ｅ_r1の位相をπ／２（＝９０°）進めて移相合成（上段進相合成）した場合の受信電界強度Ｅ_rb、上段アンテナ２１の出力Ｅ_r1の位相をπ／２（＝９０°）遅らせて移相合成（上段遅相合成）した場合の受信電界強度Ｅ_rc、下段アンテナ２２の出力Ｅ_r2の位相をπ／２（＝９０°）進めて移相合成（下段進相合成）した場合の受信電界強度Ｅ_rd、下段アンテナ２２の出力Ｅ_r2の位相をπ／２（＝９０°）遅らせて移相合成（下段遅相合成）した場合の受信電界強度Ｅ_reは、（１８）〜（２２）式で示される。なお、位相をπ／２進めるとは、数式的には＋ｊを乗じること、物理的には給電線の線路長を他方よりλ／４短くすることに相当する。また、位相をπ／２遅らせるとは、数式的には−ｊを乗じること、物理的には給電線の線路長を他方よりλ／４長くすることに相当する。

合成器の挿入損失を無視して考えると、合成器３３により加算合成された受信電界強度Ｅ_ra〜Ｅ_reにおいて、Ｅ_raのピーク時の値は、単基アンテナのハイトパターン（図５（ａ）参照）と比較して３ｄＢ上昇する。Ｅ_rb〜Ｅ_reの値は、単基アンテナのハイトパターン（図５（ａ）参照）のピーク時と同じになる。

同相合成した場合の受信電界強度Ｅ_raは、（１８）式に示すように、ｓｉｎ項の存在により振幅が振動的に変化してヌル点が生じる。但し、ヌル点は、単基アンテナのハイトパターンと比較して４５°（＝π／４［ｒａｄ］）シフトした位置に発生する。一方、移相合成した場合の受信電界強度Ｅ_rb〜Ｅ_reは、（１９）〜（２２）式に示すように、振幅を変化させる項が存在しないため、受信点ｈ_２の高さによらず一定の振幅が得られる。

図７は、上述の内容を、電界ベクトルを用いて視覚的に示したものである。即ち、単基アンテナ（上段アンテナ２１および下段アンテナ２２）の出力Ｅ_r1，Ｅ_r2を複素平面上で表現した電界ベクトルは±９０°の方向に存在し、且つ両者の垂直離隔位相は９０°ずれたものとなる（図７（ｂ）（ｃ）参照）。出力Ｅ_r1，Ｅ_r2を同相合成した合成出力Ｅ_raの電界ベクトルは、図中同一横ラインで上段アンテナの電界ベクトルと下段アンテナの電界ベクトルを単純に合成することで得られる（図７（ｄ）参照）。出力Ｅ_r1，Ｅ_r2を移相合成した合成出力Ｅ_rb〜Ｅ_reの電界ベクトルは、出力Ｅ_r1，Ｅ_r2のうち一方の電界ベクトルを、＋９０°回転（＋ｊを乗じる）または−９０°回転（−ｊを乗じる）して他方の電界ベクトルと合成することで得られる（図７（ｅ）参照）。同相合成では、受信点の高さに応じて振幅（電界ベクトルの大きさ）が変化し、移相合成では、受信点の高さに応じて位相（電界ベクトルの向き）は回転するが、振幅（電界ベクトルの大きさ）は一定であることがわかる。

なお、図７において、グラフの縦軸は上段アンテナ２１の高さを示す。また、下段アンテナ２２の受信電界強度および位相は、上段アンテナ２１の高さにシフトして表示している（以下図８〜図１０、図１２も同様）。

［効果］
以上説明したように、スタックアンテナ１では、垂直離隔位相がθ_δ＝９０°となるように垂直離隔距離δを設定すると共に、給電位相がθ_Ｌ＝９０°となるように線路長Ｌ_１，Ｌ_２を設定している。これにより、スタックアンテナ１の設置点における受信電界強度のハイトパターンに周期的なヌル点が存在していても、合成器３３から出力される受信信号の電界強度は、ハイトパターンのヌル点の影響が抑制されたもの、即ち、受信点の高さ依存性が抑制されたものとなる。その結果、アンテナ部２の設置高さによらず、ほぼ均一な受信電界強度が得られるため、大地反射面の高さが変化する環境であっても、スタックアンテナ１の調整を必要とすることなく、安定した受信状態を実現することができる。

［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得る。

（１）上記実施形態では、垂直離隔距離δおよび線路長Ｌ_１，Ｌ_２が、垂直離隔位相がθ_δ＝９０°、給電位相がθ_Ｌ＝９０°となるように設定されているが、これに限るものではなく、両位相とも、３０°〜１５０°の範囲にあり、かつ、合計１８０°になるように設定されていればよい。以下、その根拠について説明する。

給電位相をθ_Ｌ＝９０°に固定し、垂直離隔位相θ_δを変化させた場合、図８に示すように、垂直離隔位相がθ_δ＝９０°の時に、合成出力の受信電界強度は受信点の高さに依存せず一定となり、垂直離隔位相θ_δが９０°から離れるほど、合成出力の受信電界強度の変動幅（Ｐ−Ｐ値）が大きく（ハイトパターンのリップルが深く）なる。そして、垂直離隔位相がθ_δ＝１８０°の時に、上段アンテナ２１の出力と下段アンテナ２２の出力は逆相となり、ヌル点の影響を抑圧する効果が得られなくなる。なお、図中における合成出力の受信電界強度は、自由空間電界強度Ｅ_０を基準とした相対レベルで表している（以下、図９〜図１２でも同様）。

垂直離隔位相をθ_δ＝９０°に固定し、給電位相θ_Ｌを変化させた場合、図９に示すように、給電位相がθ_Ｌ＝９０°の時に、合成出力の受信電界強度は受信点の高さに依存せず一定となり、給電位相θ_Ｌが９０°から離れるほど、合成出力の受信電界強度の変動幅が大きく（ハイトパターンのリップルが深く）なる。そして、給電位相θ_Ｌが１８０°の時に、ヌル点の影響を抑圧する効果が得られなくなる。

これら図８，図９からわかるように、垂直離隔位相θ_δおよび給電位相θ_Ｌの９０°からのずれ量が、合成出力の受信電界強度の変動幅に与える影響はどちらも同じである。
垂直離隔位相θ_δと給電位相θ_Ｌの合計を１８０°として、両位相の割合だけを変化させた場合、図１０に示すように、いずれの割合でも合成出力の受信電界強度は高さ依存せず一定となる。但し、垂直離隔位相θ_δと給電位相θ_Ｌがいずれも９０°の時に、合成出力の受信電界強度は最大となり、両位相の差が大きくなるほど、合成出力の受信電界強度は低下する。そして、図１１に示すように、合成出力の受信電界強度は、垂直離隔位相θ_δが３０°〜１５０°の範囲では、自由空間電界強度Ｅ_０（相対合成レベル０ｄＢ）以上の大きさとなる。

このように、垂直離隔位相θ_δおよび給電位相θ_Ｌがいずれも３０°〜１５０°の範囲で合計１８０°となるように設定されていれば、ハイトパターンのヌル点の影響を十分に抑制することができる。

但し、上段アンテナ２１の出力と下段アンテナ２２の出力との間にレベル差がある場合、図１２に示すように、そのレベル差分だけ、合成出力の受信電界強度の変動幅（Ｐ−Ｐ値）が大きくなるため、このレベル差を考慮した設計を行うか、レベル差がなくなるよう両出力レベルを調整してから合成するように設計することが望ましい。

（２）上記実施形態では、垂直離隔位相θ_δおよび給電位相θ_Ｌを求める際に使用する基準周波数として、受信対象周波数範囲の中心周波数を採用しているが、これに限るものではなく、中心周波数からずれていてもよい。

（３）上記実施形態では、大地反射係数をＲ＝−１として扱っているが、送信点の近くや送信点の高さと受信点の高さの差が大きい場合など、大地反射波が大地面に入射する角度である接地角が大きくなる状況では、大地反射係数の絶対値が１より小さくなる。このため、垂直離隔位相θ_δや給電位相θ_Ｌを求める際に、図３を参照して、状況に応じた大地反射係数を用いることが望ましい。

（４）上記実施形態では、基準パスに対する直接波の伝搬路長差Δｒ_１と基準パスに対する大地反射波の伝搬路長差Δｒ_２を近似的に等しいものとして扱っているが、送信点の高さｈ_１と受信点の高さｈ_２の差が小さい場合や送受信点間距離ｄが短い場合は、伝搬路長差Δｒ_１，Δｒ_２を近似せずに扱うことが望ましい。なお、近似しない場合、Δｒ_１＜Δｒ_２であり、大地反射波の方が位相の変化量が大きくなる。

（５）上記実施形態では、送受信点の高さｈ_１，ｈ_２は、大地が平面であるものとして大地面からの高さを用いているが、送受信点間距離ｄが長い場合など、地球の丸みを無視できない場合は、大地反射波の反射点に接する平面に対する実効的な高さ（大地面からの高さより低い）を用いることが望ましい。更に、この実効的な高さの算出には、電波の伝搬が地球表面の大気の屈折率の影響を受けることを考慮して求めた地球の等価半径を用いることが望ましい。

（６）上記実施形態では、主として受信対象電波が水平偏波である場合について説明したが、受信対象電波は垂直偏波であってもよい。垂直偏波は、図４に示した通り、水平偏波と比較して、ハイトパターンの影響は少ないもののリップルは生じる。そして、例えば、将来、８Ｋスーパーハイビジョンの実用化等で検討されている偏波ＭＩＭＯ技術では、水平偏波および垂直偏波のいずれについてもハイトパターンの影響を抑制する必要があるため、本発明の技術は極めて有効に寄与するものと考えられる。

（７）上記実施形態における一つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分散させたり、複数の構成要素が有する機能を一つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加または置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。

（８）本発明は上述したスタックアンテナの他、当該スタックアンテナを構成要素とするシステムなどの形態で実現することもできる。

１…スタックアンテナ ２…アンテナ部 ３…合成部 ２１，２２…受信アンテナ ３１，３２…給電線 ３３…合成器

Claims (6)

1. 予め設定された周波数範囲内の電波を受信対象電波とし、前記受信対象電波の送信源から前記アンテナ部に到達する直接波と大地反射波とが干渉し合成されることで発生するハイトパターンの影響を受ける場所に設置されるスタックアンテナであって、
   上下に設置された一対の受信アンテナ（２１，２２）からなるアンテナ部（２）と、
   前記受信アンテナの出力を合成する合成器（３３）および前記一対の受信アンテナのそれぞれと前記合成器とを接続する一対の給電線（３１，３２）からなる合成部（３）と、
   を備え、
   前記直接波と前記大地反射波とが合成されたものを合成波とし、前記アンテナ部を構成する受信アンテナのそれぞれで受信され、前記受信対象電波の送信源の設置高さ、前記アンテナ部の設置高さ、前記周波数範囲内に設定される基準周波数の電波の波長、及び前記送信源から前記アンテナ部までの距離に応じて変化する前記合成波の位相差を垂直離隔位相とし、前記一対の給電線の線路長差による前記合成波の位相差を給電位相として、前記周波数範囲内に設定された基準周波数で生じる前記垂直離隔位相と前記給電位相の合計が１８０°となるように、前記一対の受信アンテナの配置間隔である垂直離隔距離、および前記一対の給電線の線路長が設定されていることを特徴とするスタックアンテナ。
2. 前記送信源の設置高さをｈ_１、前記基準周波数の電波の波長をλ、前記送信源から前記アンテナ部までの距離をｄとして、前記垂直離隔距離δは、前記垂直離隔位相が９０°に相当する次式に従って設定されていることを特徴とする請求項１に記載のスタックアンテナ。
   δ＝λ×ｄ／（４×ｈ_１）
3. 前記垂直離隔位相および前記給電位相は、いずれも９０°であることを特徴とする請求項１に記載のスタックアンテナ。
4. 前記垂直離隔位相および前記給電位相は、いずれも３０°以上１５０°以下の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載のスタックアンテナ。
5. 前記受信対象電波は、水平偏波または垂直偏波であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のスタックアンテナ。
6. 前記基準周波数は、前記周波数範囲の中心周波数であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のスタックアンテナ。