JPH1168452A - 多素子高利得アンテナ - Google Patents
多素子高利得アンテナInfo
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- JPH1168452A JPH1168452A JP22904197A JP22904197A JPH1168452A JP H1168452 A JPH1168452 A JP H1168452A JP 22904197 A JP22904197 A JP 22904197A JP 22904197 A JP22904197 A JP 22904197A JP H1168452 A JPH1168452 A JP H1168452A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＵＨＦやＶＨＦの多素子アンテナの利得を増
加するには、素子数を増やすか、複数のアンテナをスタ
ックにして使用するしかなかった。 【解決手段】 素子中央から給電される１／２波長のア
ンテナ素子２と給電が行われないほぼ１／２波長の複数
のアンテナ素子３とを、それらアンテナ素子２，３の各
中央が同一線上に並ぶように相互に平行配置してなる多
素子アンテナに、素子中央から給電されほぼＮ（Ｎは、
正の整数）波長のアンテナ素子１が、そのアンテナ素子
の素子中央が上記同一線上に位置され、かつ相互に絶縁
状態で上記１／２波長のアンテナ素子２に平行に近接配
置されるとともに、上記１／２波長のアンテナ素子２の
給電点と上記ほぼＮ波長のアンテナ素子１の給電点とが
相互に並列に接続されていることを特徴とする多素子高
利得アンテナ。
加するには、素子数を増やすか、複数のアンテナをスタ
ックにして使用するしかなかった。 【解決手段】 素子中央から給電される１／２波長のア
ンテナ素子２と給電が行われないほぼ１／２波長の複数
のアンテナ素子３とを、それらアンテナ素子２，３の各
中央が同一線上に並ぶように相互に平行配置してなる多
素子アンテナに、素子中央から給電されほぼＮ（Ｎは、
正の整数）波長のアンテナ素子１が、そのアンテナ素子
の素子中央が上記同一線上に位置され、かつ相互に絶縁
状態で上記１／２波長のアンテナ素子２に平行に近接配
置されるとともに、上記１／２波長のアンテナ素子２の
給電点と上記ほぼＮ波長のアンテナ素子１の給電点とが
相互に並列に接続されていることを特徴とする多素子高
利得アンテナ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＵＨＦ帯やＶＨＦ
帯で使用する多素子アンテナに関し、特に、従来の八木
アンテナでは得られない程大幅に、高利得化された多素
子高利得アンテナに関する。
帯で使用する多素子アンテナに関し、特に、従来の八木
アンテナでは得られない程大幅に、高利得化された多素
子高利得アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、ゴルフ中継などの放送番組制作
時には、コースの数カ所に配置された撮影画像伝送用送
信機から電波を受信して、その受信画像をもとに完成し
た番組を制作している。
時には、コースの数カ所に配置された撮影画像伝送用送
信機から電波を受信して、その受信画像をもとに完成し
た番組を制作している。
【０００３】このとき、送信機は、例えば、免許を必要
としない送信機を使用したいなどの理由から、微弱な電
波しか送信し得ないことがある。微弱な電波を受信する
にあたっては、従来、１つのアンテナを構成する素子
（導体棒）数を多くし、また、複数のアンテナをスタッ
クに構成するなどして、受信アンテナを高利得化してい
た。
としない送信機を使用したいなどの理由から、微弱な電
波しか送信し得ないことがある。微弱な電波を受信する
にあたっては、従来、１つのアンテナを構成する素子
（導体棒）数を多くし、また、複数のアンテナをスタッ
クに構成するなどして、受信アンテナを高利得化してい
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記方法にお
いては、スタックに構成できるアンテナの数には自ずと
制限があり、また素子数を多くするという点に関して
も、アンテナ素子数は、素子数が少ないうちは素子の増
加とともに利得も増加するが、素子数が多くなると、さ
らに素子を増加しても利得の増加は緩やかになり、従っ
て、受信アンテナの大幅な利得増加は望めなかった。
いては、スタックに構成できるアンテナの数には自ずと
制限があり、また素子数を多くするという点に関して
も、アンテナ素子数は、素子数が少ないうちは素子の増
加とともに利得も増加するが、素子数が多くなると、さ
らに素子を増加しても利得の増加は緩やかになり、従っ
て、受信アンテナの大幅な利得増加は望めなかった。
【０００５】本発明の目的は、従来の多素子アンテナ
に、素子中央から給電されほぼＮ（Ｎは、正の整数）波
長のアンテナ素子を１個追加するだけで、３ｄＢ以上高
い利得（電力利得）が得られるようにした多素子高利得
アンテナを提供するにことにある。
に、素子中央から給電されほぼＮ（Ｎは、正の整数）波
長のアンテナ素子を１個追加するだけで、３ｄＢ以上高
い利得（電力利得）が得られるようにした多素子高利得
アンテナを提供するにことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明多素子高利得アンテナは、素子中央から給電
される１／２波長のアンテナ素子と給電が行われないほ
ぼ１／２波長の複数のアンテナ素子とを、それらアンテ
ナ素子の各中央が同一線上に並ぶように相互に平行配置
してなる多素子アンテナに、素子中央から給電されほぼ
Ｎ（Ｎは、正の整数）波長のアンテナ素子が、該アンテ
ナ素子の素子中央が前記同一線上に位置され、かつ、相
互に絶縁状態で前記１／２波長のアンテナ素子に平行に
近接配置されるとともに、前記１／２波長のアンテナ素
子の給電点と前記ほぼＮ波長のアンテナ素子の給電点と
が相互に並列に接続されていることを特徴とするもので
ある。
め、本発明多素子高利得アンテナは、素子中央から給電
される１／２波長のアンテナ素子と給電が行われないほ
ぼ１／２波長の複数のアンテナ素子とを、それらアンテ
ナ素子の各中央が同一線上に並ぶように相互に平行配置
してなる多素子アンテナに、素子中央から給電されほぼ
Ｎ（Ｎは、正の整数）波長のアンテナ素子が、該アンテ
ナ素子の素子中央が前記同一線上に位置され、かつ、相
互に絶縁状態で前記１／２波長のアンテナ素子に平行に
近接配置されるとともに、前記１／２波長のアンテナ素
子の給電点と前記ほぼＮ波長のアンテナ素子の給電点と
が相互に並列に接続されていることを特徴とするもので
ある。
【０００７】また、本発明多素子高利得アンテナは、前
記ほぼＮ波長をほぼ１波長としたことを特徴とするもの
である。
記ほぼＮ波長をほぼ１波長としたことを特徴とするもの
である。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照し、発明の
実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。前述し
たように、本発明多素子高利得アンテナは、素子中央か
ら給電される１／２波長およびほぼＮ（Ｎは、正の整
数）波長のアンテナ素子（独立した２個の輻射器）を具
えた多素子アンテナであるが、いま、この本発明アンテ
ナを２個の輻射器をもった八木アンテナとして構成した
場合の指向特性を求めてみる。なお、以下の説明におい
ては、本発明多素子高利得アンテナが最も小型に実現で
きるという点で有利な、Ｎ＝１とした場合について説明
する。
実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。前述し
たように、本発明多素子高利得アンテナは、素子中央か
ら給電される１／２波長およびほぼＮ（Ｎは、正の整
数）波長のアンテナ素子（独立した２個の輻射器）を具
えた多素子アンテナであるが、いま、この本発明アンテ
ナを２個の輻射器をもった八木アンテナとして構成した
場合の指向特性を求めてみる。なお、以下の説明におい
ては、本発明多素子高利得アンテナが最も小型に実現で
きるという点で有利な、Ｎ＝１とした場合について説明
する。
【０００９】図１は、通常の５素子八木アンテナの各素
子の配置図（図中、θは指向角度）を示し、その指向特
性Ｅ5 （θ）は
子の配置図（図中、θは指向角度）を示し、その指向特
性Ｅ5 （θ）は
【数１】 によって表される。また、素子中央から給電される１／
２波長のアンテナ素子および１波長のアンテナ素子（１
波長ダイポール）の指向特性をそれぞれＥh （θ）およ
びＥf （θ）とすると、それらは
２波長のアンテナ素子および１波長のアンテナ素子（１
波長ダイポール）の指向特性をそれぞれＥh （θ）およ
びＥf （θ）とすると、それらは
【数２】 によって表される。
【００１０】次に、素子中央から給電される１／２波長
のアンテナ素子および１波長のアンテナ素子の双方を具
えた本発明アンテナの指向特性は、アンテナを送信アン
テナとし、受信点が波長に比較して十分遠方にあるもの
とすると、上記２個のアンテナ素子をもった八木アンテ
ナの合成電界となる。この場合、合成による損失はない
ものとする。
のアンテナ素子および１波長のアンテナ素子の双方を具
えた本発明アンテナの指向特性は、アンテナを送信アン
テナとし、受信点が波長に比較して十分遠方にあるもの
とすると、上記２個のアンテナ素子をもった八木アンテ
ナの合成電界となる。この場合、合成による損失はない
ものとする。
【００１１】本発明アンテナを５素子（近接配置した２
個の輻射器を１素子と数えた場合）に構成した場合、そ
の指向特性は、上記（１）式で表される５素子八木アン
テナの指向特性Ｅ5 （θ）、（２）式で表される１／２
波長のアンテナ素子の指向特性Ｅh （θ）、および
（３）式で表される１波長のアンテナ素子の指向特性Ｅ
f（θ）を用いて次式で表すことができる。
個の輻射器を１素子と数えた場合）に構成した場合、そ
の指向特性は、上記（１）式で表される５素子八木アン
テナの指向特性Ｅ5 （θ）、（２）式で表される１／２
波長のアンテナ素子の指向特性Ｅh （θ）、および
（３）式で表される１波長のアンテナ素子の指向特性Ｅ
f（θ）を用いて次式で表すことができる。
【数３】
【００１２】この（４）式に基づいて角度（θ）（図１
参照）を横軸にとって指向特性を計算すると図２に示す
ようになる。また、同じ指向特性を極座標表示すると、
図３に示すようになる。これに対し、（１）式に基づい
て５素子八木アンテナの指向特性を極座標表示すると図
４に示すようになる。図３（本発明による５素子アンテ
ナの指向特性）と図４（５素子八木アンテナの指向特
性）とを比較するに、本発明アンテナの方が約６ｄＢ利
得（電圧利得）が増加していることが分かる。
参照）を横軸にとって指向特性を計算すると図２に示す
ようになる。また、同じ指向特性を極座標表示すると、
図３に示すようになる。これに対し、（１）式に基づい
て５素子八木アンテナの指向特性を極座標表示すると図
４に示すようになる。図３（本発明による５素子アンテ
ナの指向特性）と図４（５素子八木アンテナの指向特
性）とを比較するに、本発明アンテナの方が約６ｄＢ利
得（電圧利得）が増加していることが分かる。
【００１３】しかし、以上の考察においては双方（１／
２波長と１波長）の輻射器の近接配置によるインピーダ
ンスの変化を無視しているため、以下にこれにつき検討
する。まず、多素子アンテナ一般の場合について説明す
る。ともに素子中央から給電される１／２波長のアンテ
ナ素子ＡとＢ（それぞれ、輻射器ＡとＢ、と呼ぶ）が図
５に示す位置関係、すなわち、輻射器Ａの給電点（図の
ｘ軸とｙ軸の交点（原点）にある）を基準として、輻射
器Ｂの給電点が図示のｘ軸方向にｘ1 ，ｙ軸方向にｙ1
だけ離れて互いに平行に配置されているものとして、輻
射器Ａのインピーダンスが輻射器Ｂによってどのように
影響されるかを調べる。
２波長と１波長）の輻射器の近接配置によるインピーダ
ンスの変化を無視しているため、以下にこれにつき検討
する。まず、多素子アンテナ一般の場合について説明す
る。ともに素子中央から給電される１／２波長のアンテ
ナ素子ＡとＢ（それぞれ、輻射器ＡとＢ、と呼ぶ）が図
５に示す位置関係、すなわち、輻射器Ａの給電点（図の
ｘ軸とｙ軸の交点（原点）にある）を基準として、輻射
器Ｂの給電点が図示のｘ軸方向にｘ1 ，ｙ軸方向にｙ1
だけ離れて互いに平行に配置されているものとして、輻
射器Ａのインピーダンスが輻射器Ｂによってどのように
影響されるかを調べる。
【００１４】図５において、ｘ1 ＝０，ｙ1 ＝１／２波
長とした場合の輻射器ＡとＢの相互インピーダンスＺAB
は、ＺAB＝26.4＋ｊ20.2（オーム）である。輻射器Ｂが
ない場合の輻射器ＡのインピーダンスをＺA とすると、
輻射器Ｂがあることにより、輻射器Ａのインピーダンス
ＺA ′は ＺA ′＝ＺA ＋ＺAB （５） になる。
長とした場合の輻射器ＡとＢの相互インピーダンスＺAB
は、ＺAB＝26.4＋ｊ20.2（オーム）である。輻射器Ｂが
ない場合の輻射器ＡのインピーダンスをＺA とすると、
輻射器Ｂがあることにより、輻射器Ａのインピーダンス
ＺA ′は ＺA ′＝ＺA ＋ＺAB （５） になる。
【００１５】一方、本発明アンテナの場合、１／２波長
の輻射器Ａに１波長の輻射器を近接配置しているため、
図５に示す１／２波長の輻射器Ｂが各アンテナ素子の中
央線を軸に２個対称に配置され、素子端から給電されて
いるものとみなすことができ、相互インピーダンスの影
響が輻射器Ｂが１個配置された場合の２倍になる。すな
わち、本発明アンテナの場合には、輻射器Ａのインピー
ダンスＺA ″は、 ＺA ″＝ＺA ＋２ＺAB （６） となる。ここで、本発明アンテナのインピーダンス
ＺA ″と輻射器Ｂがない場合の輻射器Ａのインピーダン
スＺA との違いは、本発明アンテナの給電線の整合に際
して考慮する必要がある。
の輻射器Ａに１波長の輻射器を近接配置しているため、
図５に示す１／２波長の輻射器Ｂが各アンテナ素子の中
央線を軸に２個対称に配置され、素子端から給電されて
いるものとみなすことができ、相互インピーダンスの影
響が輻射器Ｂが１個配置された場合の２倍になる。すな
わち、本発明アンテナの場合には、輻射器Ａのインピー
ダンスＺA ″は、 ＺA ″＝ＺA ＋２ＺAB （６） となる。ここで、本発明アンテナのインピーダンス
ＺA ″と輻射器Ｂがない場合の輻射器Ａのインピーダン
スＺA との違いは、本発明アンテナの給電線の整合に際
して考慮する必要がある。
【００１６】次に、本発明アンテナにおいて使用される
２個の輻射器の信号合成について説明する。いま、利得
Ｇの多素子アンテナに誘起される信号は、信号を取り出
す同一位置に利得ゼロの基準アンテナを置いた場合に取
り出せる信号のＧ倍であることがアンテナ利得の定義よ
り明らかである。従って、利得Ｇの多素子アンテナの全
素子の影響が及ぶ限られた空間で、輻射器が置かれた位
置の等価電界強度はＧ倍になっている。
２個の輻射器の信号合成について説明する。いま、利得
Ｇの多素子アンテナに誘起される信号は、信号を取り出
す同一位置に利得ゼロの基準アンテナを置いた場合に取
り出せる信号のＧ倍であることがアンテナ利得の定義よ
り明らかである。従って、利得Ｇの多素子アンテナの全
素子の影響が及ぶ限られた空間で、輻射器が置かれた位
置の等価電界強度はＧ倍になっている。
【００１７】当然のことであるが、２個の輻射器の信号
を損失なく合成しなければ、利得の増加は期待できな
い。このため、いま、アンテナインピーダンスの虚数部
は、素子の短縮、もしくは、反対符号の虚数部を持つ素
子で打ち消し、マッチングをとった状態とする。本発明
により新たに付加する輻射器の位置は、図５で目的方向
（ｘ方向）に対してｘ1 ＝０としなければ利得Ｇ倍の等
価電界強度を利用することができない。
を損失なく合成しなければ、利得の増加は期待できな
い。このため、いま、アンテナインピーダンスの虚数部
は、素子の短縮、もしくは、反対符号の虚数部を持つ素
子で打ち消し、マッチングをとった状態とする。本発明
により新たに付加する輻射器の位置は、図５で目的方向
（ｘ方向）に対してｘ1 ＝０としなければ利得Ｇ倍の等
価電界強度を利用することができない。
【００１８】まず１／２波長の輻射器２個を同一位置に
配置し、信号を合成した場合を考えてみる。図６にその
等価回路を示す。破線部分は電位が同じであるため接続
してもしなくても良い。１／２波長の輻射器が単独で存
在するときのアンテナインピーダンスを純抵抗Ｒとする
と、同一位置にもう１個の輻射器を配置した場合には、
相互インピーダンスの影響で２個の輻射器ともそのイン
ピーダンスは２Ｒとなる。
配置し、信号を合成した場合を考えてみる。図６にその
等価回路を示す。破線部分は電位が同じであるため接続
してもしなくても良い。１／２波長の輻射器が単独で存
在するときのアンテナインピーダンスを純抵抗Ｒとする
と、同一位置にもう１個の輻射器を配置した場合には、
相互インピーダンスの影響で２個の輻射器ともそのイン
ピーダンスは２Ｒとなる。
【００１９】多素子アンテナのインピーダンスは、給電
されるアンテナ素子（輻射器）および給電されないアン
テナ素子それぞれの大きさ、配置により複雑に変化する
ため簡単には特定できない。しかしここでは、輻射器の
みが単独に存在する場合、Ｒ＝７３（オーム）と仮定す
ると、多素子アンテナの場合にも重ねの定理が適用で
き、原理考察上の問題はない。従って、最大電力を取り
出すために付加したインピーダンスも２Ｒとなり、アン
テナ（１／２波長の輻射器）に誘起された電圧をＥとす
ると、受信電力Ｐr は次式で示される。
されるアンテナ素子（輻射器）および給電されないアン
テナ素子それぞれの大きさ、配置により複雑に変化する
ため簡単には特定できない。しかしここでは、輻射器の
みが単独に存在する場合、Ｒ＝７３（オーム）と仮定す
ると、多素子アンテナの場合にも重ねの定理が適用で
き、原理考察上の問題はない。従って、最大電力を取り
出すために付加したインピーダンスも２Ｒとなり、アン
テナ（１／２波長の輻射器）に誘起された電圧をＥとす
ると、受信電力Ｐr は次式で示される。
【数４】
【００２０】（７）式から分かるように受信機に与えら
れる電力は、１個の輻射器が単独にある場合と同一にな
る。このことは、１／２波長の輻射器を２個近接配置し
たのでは、高利得アンテナは実現し得ないことを意味し
ている。
れる電力は、１個の輻射器が単独にある場合と同一にな
る。このことは、１／２波長の輻射器を２個近接配置し
たのでは、高利得アンテナは実現し得ないことを意味し
ている。
【００２１】そこで、１／２波長と１波長の輻射器を近
接配置して、それら輻射器の信号合成を行う（本発明ア
ンテナ）ものとすると、１／２波長の輻射器のインピー
ダンスは、図５において、輻射器の配置がｘ1 ＝０，ｙ
1 ＝１／２波長である場合の相互インピーダンスＺABの
影響で、73.1＋ｊ42.5（オーム）から125.9 ＋ｊ82.7
（オーム）となり、虚数部を打ち消したとすると、1.7
Ｒとなる。また、１波長の輻射器は、１／２波長の輻射
器をその素子の長手方向に間隔ゼロで２個並べたものと
見なすことができるため、相互インピーダンスにより１
波長の輻射器内で抵抗分のみ２６（オーム）程度のイン
ピーダンスの増加を伴う。この影響は１／２波長の輻射
器で0.1 Ｒ程度であり、合計で1.8 Ｒのインピーダンス
となる。
接配置して、それら輻射器の信号合成を行う（本発明ア
ンテナ）ものとすると、１／２波長の輻射器のインピー
ダンスは、図５において、輻射器の配置がｘ1 ＝０，ｙ
1 ＝１／２波長である場合の相互インピーダンスＺABの
影響で、73.1＋ｊ42.5（オーム）から125.9 ＋ｊ82.7
（オーム）となり、虚数部を打ち消したとすると、1.7
Ｒとなる。また、１波長の輻射器は、１／２波長の輻射
器をその素子の長手方向に間隔ゼロで２個並べたものと
見なすことができるため、相互インピーダンスにより１
波長の輻射器内で抵抗分のみ２６（オーム）程度のイン
ピーダンスの増加を伴う。この影響は１／２波長の輻射
器で0.1 Ｒ程度であり、合計で1.8 Ｒのインピーダンス
となる。
【００２２】いま、１波長の輻射器の中央、電流節、電
圧腹から信号を取り出したとすると、アンテナインピー
ダンスは、純高抵抗Ｒf となる。また、取り出し点の電
圧をＥf とし、２個の１／２波長の輻射器を合成したと
きと同様に信号を加算すると、等価回路は図７に示すと
おりとなる。なお、ここでは、１波長の輻射器のインピ
ーダンスが高いため、負荷抵抗は１／２波長の輻射器に
整合させた1.8 Ｒとする。１／２波長の輻射器に誘起さ
れた電圧は、１／２波長の輻射器を２個使用した場合と
同様Ｅであるが、１波長の輻射器の給電点電圧はＥでは
なくＥf となり、受信電力Ｐr は次式で表される。
圧腹から信号を取り出したとすると、アンテナインピー
ダンスは、純高抵抗Ｒf となる。また、取り出し点の電
圧をＥf とし、２個の１／２波長の輻射器を合成したと
きと同様に信号を加算すると、等価回路は図７に示すと
おりとなる。なお、ここでは、１波長の輻射器のインピ
ーダンスが高いため、負荷抵抗は１／２波長の輻射器に
整合させた1.8 Ｒとする。１／２波長の輻射器に誘起さ
れた電圧は、１／２波長の輻射器を２個使用した場合と
同様Ｅであるが、１波長の輻射器の給電点電圧はＥでは
なくＥf となり、受信電力Ｐr は次式で表される。
【数５】
【００２３】（８）式においては、１波長の輻射器は１
／２波長の輻射器を素子の長手方向に間隔ゼロで２個並
べたものであり、流れる電流は１／２波長の輻射器に流
れる電流の２倍とした。いま、１波長の輻射器について
片側の電流最大点の電圧、電流および抵抗をそれぞれＥ
0 ，Ｉ0 およびＲ0 とすれば、最大点からｘｍだけ離れ
た位置の電圧Ｅx 、電流Ｉx および抵抗Ｒx は、それぞ
れ次式で表される。ただし、β＝２π／λ（ここに、λ
は使用電波の波長：ｍ）である。 Ｅx ＝Ｅ0 ／cos βｘ （９） Ｉx ＝Ｉ0 cos βｘ （10） Ｒx ＝Ｒ0 ／cos2βｘ （11）
／２波長の輻射器を素子の長手方向に間隔ゼロで２個並
べたものであり、流れる電流は１／２波長の輻射器に流
れる電流の２倍とした。いま、１波長の輻射器について
片側の電流最大点の電圧、電流および抵抗をそれぞれＥ
0 ，Ｉ0 およびＲ0 とすれば、最大点からｘｍだけ離れ
た位置の電圧Ｅx 、電流Ｉx および抵抗Ｒx は、それぞ
れ次式で表される。ただし、β＝２π／λ（ここに、λ
は使用電波の波長：ｍ）である。 Ｅx ＝Ｅ0 ／cos βｘ （９） Ｉx ＝Ｉ0 cos βｘ （10） Ｒx ＝Ｒ0 ／cos2βｘ （11）
【００２４】ここで、１／２波長の輻射器の電流最大点
の抵抗をＲ、給電点の電圧をＥとする。そして、（８）
式の右辺２項目の（Ｅf ／（1.8 Ｒ＋Ｒf ））2 項は、
Ｒfが1.8 Ｒに比較して十分大きいと仮定すると（Ｅf
／Ｒf ）2 となり、さらにＥ f とＲf をそれぞれＥx と
Ｒx で置き換えると次式の関係を得る。
の抵抗をＲ、給電点の電圧をＥとする。そして、（８）
式の右辺２項目の（Ｅf ／（1.8 Ｒ＋Ｒf ））2 項は、
Ｒfが1.8 Ｒに比較して十分大きいと仮定すると（Ｅf
／Ｒf ）2 となり、さらにＥ f とＲf をそれぞれＥx と
Ｒx で置き換えると次式の関係を得る。
【数６】 これから、（８）式は、さらに、次式によって表すこと
ができる。
ができる。
【数７】
【００２５】すなわち、cos2βｘ＝0.09936 となる素子
長を使用すれば、括弧内が２となり、これは、（７）式
で表される１／２波長の輻射器を２個使用した場合の受
信電力Ｅ2 ／４Ｒの２倍となり、従って、本発明アンテ
ナの利得は２倍となる。ここで、β＝２π／λであるか
ら、使用電波の波長λが定まれば、ｘは一義的に定ま
る。この関係から、１波長のアンテナ素子の素子長をco
s2（２π／λ）・ｘ＝0.09936 にすれば、すなわち、ア
ンテナ素子の素子長を調整する（この調整のために、１
波長のアンテナ素子は短縮、伸長されることがあり、厳
密には１波長でなくなる。この故をもって、特許請求の
範囲の記載においては、ほぼＮ波長、ほぼ１波長とし
た）ことにより、１／２波長のアンテナ素子に付加して
利得を２倍にすることができるアンテナとして、１波長
のアンテナ素子が使用できることになる。なお、給電点
に生ずるインピーダンスの虚数部は適宜の方法で打ち消
さなければならない。
長を使用すれば、括弧内が２となり、これは、（７）式
で表される１／２波長の輻射器を２個使用した場合の受
信電力Ｅ2 ／４Ｒの２倍となり、従って、本発明アンテ
ナの利得は２倍となる。ここで、β＝２π／λであるか
ら、使用電波の波長λが定まれば、ｘは一義的に定ま
る。この関係から、１波長のアンテナ素子の素子長をco
s2（２π／λ）・ｘ＝0.09936 にすれば、すなわち、ア
ンテナ素子の素子長を調整する（この調整のために、１
波長のアンテナ素子は短縮、伸長されることがあり、厳
密には１波長でなくなる。この故をもって、特許請求の
範囲の記載においては、ほぼＮ波長、ほぼ１波長とし
た）ことにより、１／２波長のアンテナ素子に付加して
利得を２倍にすることができるアンテナとして、１波長
のアンテナ素子が使用できることになる。なお、給電点
に生ずるインピーダンスの虚数部は適宜の方法で打ち消
さなければならない。
【００２６】本発明者は、全部が１／２波長のアンテナ
素子で構成される、９５０ＭＨｚ帯の５素子八木アンテ
ナに、図８に示すように、信号が給電されもしくは取り
出される１波長の輻射器１を、その中央が他のアンテナ
素子の中央と同一線上に並ぶようにするとともに、５素
子八木アンテナ中の信号が給電されもしくは取り出され
る１／２波長の輻射器２（その他の、１／２波長のアン
テナ素子を３で示す）に、相互に絶縁状態で近接配置さ
せたうえで、両輻射器１，２の給電点を並列接続して動
作させることにより、利得が２倍になることを確認し
た。
素子で構成される、９５０ＭＨｚ帯の５素子八木アンテ
ナに、図８に示すように、信号が給電されもしくは取り
出される１波長の輻射器１を、その中央が他のアンテナ
素子の中央と同一線上に並ぶようにするとともに、５素
子八木アンテナ中の信号が給電されもしくは取り出され
る１／２波長の輻射器２（その他の、１／２波長のアン
テナ素子を３で示す）に、相互に絶縁状態で近接配置さ
せたうえで、両輻射器１，２の給電点を並列接続して動
作させることにより、利得が２倍になることを確認し
た。
【００２７】なお、この動作確認のために試作したアン
テナは、新たに１波長の輻射器を近接配置したため、も
との１／２波長の輻射器のインピーダンスが前述の相互
インピーダンスに従って変化する。このため、本発明ア
ンテナと一般の５０オームの信号源（給電線）との間に
はインピーダンス変換が必要となるが、今回は、スタブ
とコンデンサを用いたガンママッチング回路を使用し
た。
テナは、新たに１波長の輻射器を近接配置したため、も
との１／２波長の輻射器のインピーダンスが前述の相互
インピーダンスに従って変化する。このため、本発明ア
ンテナと一般の５０オームの信号源（給電線）との間に
はインピーダンス変換が必要となるが、今回は、スタブ
とコンデンサを用いたガンママッチング回路を使用し
た。
【００２８】以上、本発明アンテナの実施形態において
は、１／２波長の輻射器に近接配置する輻射器としてほ
ぼ１波長のものを使用したが、これは、ほぼ１／２波長
の偶数倍（従って、ほぼ正の整数（特許請求の範囲で
は、Ｎで表記している）の波長）の輻射器であれば、両
輻射器（１／２波長の輻射器とこの輻射器のこと）の信
号合成に関し、前述の関係が生じて本発明多素子高利得
アンテナが得られることは論を待たない。
は、１／２波長の輻射器に近接配置する輻射器としてほ
ぼ１波長のものを使用したが、これは、ほぼ１／２波長
の偶数倍（従って、ほぼ正の整数（特許請求の範囲で
は、Ｎで表記している）の波長）の輻射器であれば、両
輻射器（１／２波長の輻射器とこの輻射器のこと）の信
号合成に関し、前述の関係が生じて本発明多素子高利得
アンテナが得られることは論を待たない。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
同一素子数の八木アンテナに比較して２倍の利得を有す
るＵＨＦ帯やＶＨＦ帯のアンテナが得られるため、従来
のように、アンテナを大形化ないし重量化したりあるい
は構成を複雑にすることは必要でなく、すなわち、素子
数をさらに増やすこと（これによる高利得化は殆ど期待
できないことは、前述した。）やスタックにする必要は
なく、従来の１／２波長の多素子アンテナに、１波長の
輻射器１個を付加するだけで、アンテナ利得を２倍にす
ることができる。
同一素子数の八木アンテナに比較して２倍の利得を有す
るＵＨＦ帯やＶＨＦ帯のアンテナが得られるため、従来
のように、アンテナを大形化ないし重量化したりあるい
は構成を複雑にすることは必要でなく、すなわち、素子
数をさらに増やすこと（これによる高利得化は殆ど期待
できないことは、前述した。）やスタックにする必要は
なく、従来の１／２波長の多素子アンテナに、１波長の
輻射器１個を付加するだけで、アンテナ利得を２倍にす
ることができる。
【００３０】また、本発明多素子高利得アンテナは、屋
外中継等の番組制作において使用されるだけでなく、一
般視聴者がＶＨＦやＵＨＦの地上テレビジョン放送を受
信するに際して、テレビジョン放送局の送信アンテナか
ら遠方にあり、現在長大な八木アンテナを使用している
ところでも、通常の八木アンテナの２倍の利得が得られ
る本発明アンテナを使用することで、アンテナ素子数を
少なくすることができ、これは、台風等に備えたアンテ
ナ取付け強度の点からも、現在に比べ非常に楽になる。
外中継等の番組制作において使用されるだけでなく、一
般視聴者がＶＨＦやＵＨＦの地上テレビジョン放送を受
信するに際して、テレビジョン放送局の送信アンテナか
ら遠方にあり、現在長大な八木アンテナを使用している
ところでも、通常の八木アンテナの２倍の利得が得られ
る本発明アンテナを使用することで、アンテナ素子数を
少なくすることができ、これは、台風等に備えたアンテ
ナ取付け強度の点からも、現在に比べ非常に楽になる。
【００３１】さらにまた、テレビジョン放送局の送信ア
ンテナから遠方にある場合だけでなく、送信アンテナに
近い場合でも、すべての八木アンテナ（集合アンテナを
含む）は、アンテナ素子数の少ない（現在に比べて）本
発明多素子高利得アンテナに置き替えられるわけで、そ
うした場合の経済的波及効果は計り知れない。
ンテナから遠方にある場合だけでなく、送信アンテナに
近い場合でも、すべての八木アンテナ（集合アンテナを
含む）は、アンテナ素子数の少ない（現在に比べて）本
発明多素子高利得アンテナに置き替えられるわけで、そ
うした場合の経済的波及効果は計り知れない。
【図１】通常の５素子八木アンテナのアンテナ素子の配
置図を示している。
置図を示している。
【図２】本発明アンテナの指向特性を示している。
【図３】同じく本発明アンテナの指向特性を極座標表示
で示している。
で示している。
【図４】５素子八木アンテナの指向特性を極座標表示で
示している。
示している。
【図５】２個の輻射器の隣接配置により、アンテナのイ
ンピーダンスがどのように変化するかを検討するため、
２個の輻射器の配置を示している。
ンピーダンスがどのように変化するかを検討するため、
２個の輻射器の配置を示している。
【図６】１／２波長の輻射器を２個近接配置し、信号を
合成した場合の等価回路を示している。
合成した場合の等価回路を示している。
【図７】１／２波長の輻射器と１波長の輻射器を近接配
置し、信号を合成した場合の等価回路を示している。
置し、信号を合成した場合の等価回路を示している。
【図８】本発明アンテナの動作確認のために試作したア
ンテナ（本発明アンテナ）を示している。
ンテナ（本発明アンテナ）を示している。
１ １波長の輻射器 ２ １／２波長の輻射器 ３ その他の、１／２波長のアンテナ素子
Claims (2)
- 【請求項１】 素子中央から給電される１／２波長のア
ンテナ素子と給電が行われないほぼ１／２波長の複数の
アンテナ素子とを、それらアンテナ素子の各中央が同一
線上に並ぶように相互に平行配置してなる多素子アンテ
ナに、素子中央から給電されほぼＮ（Ｎは、正の整数）
波長のアンテナ素子が、該アンテナ素子の素子中央が前
記同一線上に位置され、かつ、相互に絶縁状態で前記１
／２波長のアンテナ素子に平行に近接配置されるととも
に、前記１／２波長のアンテナ素子の給電点と前記ほぼ
Ｎ波長のアンテナ素子の給電点とが相互に並列に接続さ
れていることを特徴とする多素子高利得アンテナ。 - 【請求項２】 請求項１記載の多素子高利得アンテナに
おいて、前記ほぼＮ波長をほぼ１波長としたことを特徴
とする多素子高利得アンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22904197A JPH1168452A (ja) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | 多素子高利得アンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22904197A JPH1168452A (ja) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | 多素子高利得アンテナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1168452A true JPH1168452A (ja) | 1999-03-09 |
Family
ID=16885824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22904197A Withdrawn JPH1168452A (ja) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | 多素子高利得アンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1168452A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013051474A (ja) * | 2011-08-30 | 2013-03-14 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 組み合わせ空中線装置 |
-
1997
- 1997-08-26 JP JP22904197A patent/JPH1168452A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013051474A (ja) * | 2011-08-30 | 2013-03-14 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 組み合わせ空中線装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20041102 |