アンテナ装置
【課題】本発明は１組のダイポールアンテナを用いて所望の指向性を有する放射パターンを得ることを目的とするものである。
【解決手段】本発明は、この課題を解決するためアンテナ３で受信した信号を第１と第２の分配信号へと分配する分配器１２と、第１の分配信号が供給された移相器１４と、前記高周波信号を分配し第３と第４の分配信号を出力する分配器１３と、前記第４の分配信号が供給された移相器１５と、移相器１４の出力と第３の分配信号とが入力される合成器１６と、移相器１５の出力と前記第２の分配信号とが入力される合成器１７と、合成器１６の出力と合成器１７の出力とが供給される合成器２０を設け、合成器１６と合成器２０の間に移相器１８が挿入されたものである。これにより、移相器１８の移相量を変化することで、アンテナ３の指向性を容易に変化させることができる。
【解決手段】本発明は、この課題を解決するためアンテナ３で受信した信号を第１と第２の分配信号へと分配する分配器１２と、第１の分配信号が供給された移相器１４と、前記高周波信号を分配し第３と第４の分配信号を出力する分配器１３と、前記第４の分配信号が供給された移相器１５と、移相器１４の出力と第３の分配信号とが入力される合成器１６と、移相器１５の出力と前記第２の分配信号とが入力される合成器１７と、合成器１６の出力と合成器１７の出力とが供給される合成器２０を設け、合成器１６と合成器２０の間に移相器１８が挿入されたものである。これにより、移相器１８の移相量を変化することで、アンテナ３の指向性を容易に変化させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体機器などに用いる小型のアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来のアンテナ装置について説明する。従来のアンテナ装置では、指向性の異なるように配置された複数本のダイポールアンテナが設置される。例えば、２組のダイポールアンテナを十字状（水平と垂直方向）に配置したターンスタイルアンテナ（あるいはクロスダイポールとも言う）などが用いられる。
【０００３】
そして、これらそれぞれのダイポールアンテナの出力には、移相器が接続される。ここで移相器は制御信号によって、入力された信号の位相が変化する。この移相器の出力が合成器に接続され、合成器ではそれぞれの移相器から出力された信号を合成して出力する。
【０００４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−３３６１３０号公報
【特許文献２】特開昭５７−５６００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のアンテナ装置では、２組以上のダイポールアンテナを指向性が異なるように配置するため、小型化には適さないという課題を有していた。
【０００７】
そこで本発明は、この問題を解決したもので、１組のダイポールアンテナを用いて所望の指向性を有する放射パターンを得ることができるアンテナ装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために、モノポールアンテナ２個から成るダイポールアンテナの第１の給電点に接続される第１の接続端子と、この第１の接続端子に入力された高周波信号が入力され、前記高周波信号を分配し第１と第２の分配信号を出力する第１の分配器と、前記第１の分配信号が供給された第１の移相器と、前記ダイポールアンテナの第２の給電点に接続される第２の接続端子と、この第２の接続端子に入力された高周波信号が入力され、この高周波信号を分配し第３と第４の分配信号を出力する第２の分配器と、前記第４の分配信号が供給された第２の移相器と、前記第１の移相器の出力と前記第３の分配信号とが入力される第１の合成器と、前記第２の移相器の出力と前記第２の分配信号と出力とが入力される第２の合成器と、この第１の合成器の出力と前記第２の合成器の出力とが供給される第３の合成器と、この第３の合成器の出力が供給される出力端子を設け、前記第１の合成器と前記第３の合成器の間と、前記第２の合成器と前記第３の合成器の間のうちの少なくともいずれか一方には、第３の移相器が挿入されたものである。これにより所期の目的を達成することができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように本発明によれば、モノポールアンテナ２個から成るダイポールアンテナの第１の給電点に接続される第１の接続端子と、この第１の接続端子に入力された高周波信号が入力され、前記高周波信号を分配し第１と第２の分配信号を出力する第１の分配器と、前記第１の分配信号が供給された第１の移相器と、前記ダイポールアンテナの第２の給電点に接続される第２の接続端子と、この第２の接続端子に入力された高周波信号が入力され、この高周波信号を分配し第３と第４の分配信号を出力する第２の分配器と、前記第４の分配信号が供給された第２の移相器と、前記第１の移相器の出力と前記第３の分配信号とが入力される第１の合成器と、前記第２の移相器の出力と前記第２の分配信号と出力とが入力される第２の合成器と、この第１の合成器の出力と前記第２の合成器の出力とが供給される第３の合成器と、この第３の合成器の出力が供給される出力端子を設け、前記第１の合成器と前記第３の合成器の間と、前記第２の合成器と前記第３の合成器の間のうちの少なくともいずれか一方には、第３の移相器が挿入されたものであるので、１組のダイポールアンテナを用いて所望の指向性を有する放射パターンを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態における受信装置の回路ブロック図
【図２】同、アンテナ装置における合成信号の指向性を示すグラフ
【図３】同、アンテナ装置における合成信号の指向性を示すグラフ
【図４】同、第２の例における受信装置の回路ブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施の形態１）
以下、本実施の形態におけるアンテナ装置１を用いた受信装置２について、図面を用いて説明する。図１は、本実施の形態における受信装置の回路ブロック図であり、図２は同、受信装置における移相器の出力の指向性を示すグラフである。図１において、受信装置２は、アンテナ３と、アンテナ装置１と、受信部４と、復調部５と、制御部６により構成されている。アンテナ３で受信した高周波信号は受信部４へ供給され、受信部４によってＩＦ周波数信号へと変換されて出力される。受信部４から出力されたＩＦ周波数信号は復調部５へ供給され、復調部５で復調される。そして復調部５の出力は受信装置２の出力端子７へと接続され、復調された信号は出力端子７を介して外部回路である信号処理回路（図示せず）へ供給される。制御部６には受信部４や復調部５からの受信品質信号が供給される。そして、制御部６の出力はアンテナ装置１の制御端子へと接続され、制御部６は入力された受信品質信号に基づき、アンテナ装置１を制御する。これにより、アンテナ３の放射パターンが所望の特性となるように制御されるわけである。
【００１２】
次にそれぞれの構成について、詳細に説明する。最初にアンテナ３は、モノポールアンテナ２個から成るダイポールアンテナである。このアンテナ３はアンテナエレメント３ａ、とアンテナエレメント３ｂとが規定の距離を離して配置されている。一方のアンテナエレメント３ａの端部には給電点３ｃが設けられ、他方のアンテナエレメント３ｂの端部には給電点３ｄが設けられている。本実施の形態におけるアンテナ３は、４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚの周波数で放送されるデジタル地上波放送を受信するものであり、各アンテナエレメント３ａ、アンテナエレメント３ｂは直径が１ミリメートルで、長さが１００ミリメートルとしている。なお、アンテナ３はこれ以外にＩＴＳ（車路間通信）や特定小電力による機器などに用いるアンテナとして使用される。ただしその場合、アンテナエレメント３ａやアンテナエレメント３ｂの長さは、使用する周波数帯域に応じて適宜調整される。
【００１３】
次にアンテナ装置１について詳細に説明する。アンテナ装置１には、アンテナエレメント３ａの給電点３ｃに接続される接続端子１１ａと、アンテナエレメント３ｂの給電点３ｄに接続される接続端子１１ｂとを有している。これにより本実施の形態では、アンテナ３で受信したデジタル地上波放送の放送信号（高周波信号の一例として用いた）が、接続端子１１ａ、接続端子１１ｂに供給される。
【００１４】
分配器１２の入力端子１２ａには接続端子１１ａに入力された放送信号が供給される。この分配器１２は、入力された放送信号を２分配し、出力端子１２ｂと出力端子１２ｃとからそれぞれ分配信号を出力する。ここで分配器１２から出力される分配信号同士は互いに同じ位相である。一方分配器１３の入力端子１３ａには接続端子１１ｂに入力された放送信号が供給される。この分配器１３は、入力された放送信号を２分配し、出力端子１３ｂと出力端子１３ｃとからそれぞれ分配信号を出力する。また、分配器１３から出力される分配信号同士は互いに同じ位相である。
【００１５】
そして、分配器１２の出力端子１２ｂから出力された分配信号は、移相器１４へ供給される。一方、分配器１３の出力端子１３ｂから出力された分配信号は、移相器１５へ供給される。これら移相器１４や移相器１５は、入力された放送信号の位相を決められた位相（固定移相量）だけ変化させるものである。本実施の形態において、移相器１４は分配器１２から出力された分配信号の位相を９０度進めている。一方、移相器１５は、分配器１３から出力された分配信号の位相を９０度遅らせている。なお、移相器１４の移相量Φ１と移相器１５の移相量Φ２との差は、以下のような関係としておくとよい。
【００１６】
【数１】
【００１７】
ここでダイポールアンテナは、受信する波長の１／２の長さであれば、給電点３ｃと給電点３ｄの信号の位相差がちょうど１８０度となり、完全な平衡伝送となる。しかし、本実施の形態のように広帯域な信号（４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚ）を受信する場合、アンテナの長さは全ての周波数の波長に対して、１／２ではなく、給電点３ｃと給電点３ｄにおける信号の位相差が１８０度とならず、平衡が崩れてしまう。そこでこのように、移相器１４の移相量Φ１と移相器１５の移相量Φ２との差を［数１］の関係とすることにより、広い周波数帯域に対しても、アンテナの感度を高くできる。
【００１８】
合成器１６には入力端子１６ａと入力端子１６ｂとを有し、この入力端子１６ａに入力された信号と、入力端子１６ｂに入力された信号とを合成する。ここで一方の入力端子１６ａには移相器１４の出力が接続され、入力端子１６ｂには移相器１５の出力が接続される。これにより、入力端子１６ａに対しては、分配器１２の分配信号が移相器１４を介して供給され、入力端子１６ｂに対しては、分配器１３の分配信号が移相器１５を介して供給されることとなる。そしてこの合成器１６では、これらの分配信号が合成された合成信号を出力端子１６ｃから出力する。
【００１９】
一方、合成器１７には入力端子１７ａと入力端子１７ｂとを有し、この入力端子１７ａに入力された信号と、入力端子１７ｂに入力された信号とを合成する。ここで入力端子１７ａには分配器１３の出力端子１３ｃが接続され、入力端子１７ｂには分配器１２の出力端子１２ｃが接続される。これにより、入力端子１７ａには、分配器１３で分配された分配信号が供給され、入力端子１７ｂには分配器１２で分配された分配信号が供給されることとなる。そしてこの合成器１７では、これらの分配信号が合成された合成信号を出力端子１７ｃから出力する。
【００２０】
合成器１６の出力端子１６ｃには移相器１８が接続され、この移相器１８には合成器１６から出力された合成信号が入力され、合成信号の位相を変化させる。ここで移相器１８は可変移相器であり、入力された信号の位相の変化量（位相量）を任意に設定可能である。なおこの移相量は、位相制御端子１８ａに供給される移相量制御信号の電圧に応じて変化する。
【００２１】
移相器１８の出力には、増幅器１９が接続されており、この増幅器１９は可変利得増幅器であり、増幅器１９の利得を任意に設定が可能である。なお、この利得は、利得制御端子１９ａへ供給される利得制御信号の電圧に応じて変化する。
【００２２】
合成器２０は入力端子２０ａと入力端子２０ｂとを有し、この入力端子２０ａに入力された信号と、入力端子２０ｂに入力された信号とを合成する。ここで入力端子２０ａには増幅器１９の出力が接続され、入力端子２０ｂには合成器１７の出力端子１７ｃが接続される。これにより、入力端子２０ａには、合成器１６で合成された合成信号が、移相器１８と増幅器１９とを介して供給され、一方入力端子２０ｂには合成器１７で合成された合成信号が供給されることになる。そしてこの合成器２０では、これらの合成信号が合成されて、出力端子２１を介して受信部４へと出力する。
【００２３】
なお、本実施の形態では、合成器１６と合成器２０との間に移相器１８と増幅器１９とが設けられたが、これは合成器１７と合成器２０との間に設けても良い。また、それらの場合において、増幅器１９の後に移相器１８を設けても構わない。ただしいずれの場合においても、移相器１８と増幅器１９とが直列に接続される。さらに、増幅器１９を移相器１８と合成器２０の間ではなく、合成器１７と合成器２０との間に設けても良い。あるいは、移相器１８を合成器１７と合成器２０との間に設けても良い。また、増幅器１９を移相器１８と合成器２０との間に加えて、合成器１７と合成器２０との間にも設けてもかまわない。
【００２４】
次に、以上のように構成されたアンテナ装置１の動作について説明する。図２は、本実施の形態のアンテナ装置における合成信号の指向性を示すグラフである。図２において上方向を０度とし、左周りで角度が増加してゆく。そして半径方向の大きさは、その方向から信号を受信した時の合成器１６あるいは合成器１７から出力される合成信号の信号のレベル（アンテナの感度と同じ意味）である。
【００２５】
ここで発明者らは、本実施の形態におけるアンテナ装置１に対し、４７１ＭＨｚと７６１ＭＨｚでの指向特性について評価を行った。図２において、指向特性３１は、合成器１６からの出力の指向特性であり、指向特性３２は合成器１７からの出力の指向特性である。一方、図３において、指向特性３３が合成器１６からの出力の指向特性であり、指向特性３４が合成器１７からの出力の指向特性である。なお、図２における指向特性３１、指向特性３２は、４７３ＭＨｚの放送信号に対する特性グラフを示し、指向特性３３や指向特性３４は、７６１ＭＨｚの放送信号における特性グラフである。そして合成器２０で合成器１６と合成器１７から出力された合成信号が合成されることによって、アンテナ装置１は指向特性３１と指向特性３２とが合成された指向性をもつこととなる。
【００２６】
その結果、４７３ＭＨｚの周波数の放送信号に対しては、指向特性３１のヌル点３１ａ、ヌル点３１ｂと、指向特性３２のピーク点３２ａ、ピーク点３２ｂとがほぼ同じ角度（位置）となっている（ヌル点３１ａやヌル点３１ｂとヌル点３２ｃあるいはヌル点３２ｄが近い角度に存在せず、離れている）ので、ヌル点が存在しない。したがって、アンテナ３はどの方向からも放送信号を良好に受信（無指向性アンテナを実現）できることとなる。
【００２７】
一方、図３に示すように７６１ＭＨｚにおいては、指向特性３３のヌル点３３ａと指向特性３４のヌル点３４ａとは、非常に近い角度（位置）にある。したがってこのままで合成した場合、アンテナ３へ約２７０度の方向から入力された放送信号は、受信できなく（あるいは受信品質が非常に悪く）なる。そこで、このような場合、移相器１８及び、増幅器１９によって合成器１６から出力された分配信号の位相や振幅レベルを変化させ、合成器１７から出力される信号と合成させる事で、ヌル点のないアンテナ３を得ることができる。したがって、アンテナ３や受信装置２などの向きを変えなくても、良好に放送信号を受信できる受信装置２（アンテナ装置１）を得ることができる。
【００２８】
そしてたとえば、それぞれのチャンネルにおいて、ヌル点が存在しないような位相制御電圧や利得制御電圧を初期値として制御部６内に設けられたメモリ（図示せず）へ格納しておくと良い。このようにすれば、ヌル点が存在せず、受信部４の受信品質を高くできるアンテナ装置１を得ることができる。
【００２９】
また、時に無指向性よりも大きな感度が欲しいような場合には、移相器１８の移相量を変化させて、最大点同士を重ねればよい。あるいは、妨害信号が存在するのであれば、移相器１８の移相量を変化させて、その妨害信号が入力される方向に対して、ヌル点を形成すればよい。このようにアンテナ装置１を用いれば移相器１８の移相量を変化させることにより、１本のダイポール型のアンテナ３によって、適宜欲する指向特性を有するアンテナを容易に実現することができる。
【００３０】
次に、このようなアンテナ装置１をたとえば携帯電話などのような移動機器へ搭載した例について説明する。操作者が起動スイッチをオンにし、受信希望チャンネルの指示を行うと、制御部６はアンテナ装置１を動作させるとともに、位相制御端子１８ａと利得制御端子１９ａとに対し、メモリ内に格納された規定の初期の制御信号（電圧）を供給する。これにより、受信部４では受信したいチャンネルが受信され、表示部から映像が出力され、スピーカから音声が出力される。このとき、制御部６には受信部４あるいは復調部５から受信品質データが入力され、受信品質の判定が行われる。ここで受信品質の判定は、制御部６において、受信品質データとメモリに記憶された閾値とを比較することによって行われている。本実施の形態において受信品質データとしては、受信部４から入力されるＡＧＣ電圧や、復調回路から入力されるＡＧＣ電圧やＢＥＲ値やＣ／Ｎ比の値が用いられる。
【００３１】
これにより制御部６では、このような受信品質データとメモリに記憶された閾値とを比較し、受信品質データが閾値よりも良いと判定した場合には、そのままの制御信号（電圧）を維持する。しかし、このとき制御部６において受信品質データが閾値よりも悪いと判定する場合がある。あるいは、移動によって受信品質データが閾値より悪くなる場合がある。これは、受信部４における希望チャンネルの放送信号のレベルが小さい場合と、逆に妨害波のレベルが大きい場合がある。受信部４における希望チャンネルの放送信号のレベルが小さい場合には、たとえば放送局が遠方であり放送信号自体のレベルが小さいような場合や、放送局が受信装置２の受信感度の悪い方向にある場合や、希望波よりもレベルの大きな妨害波（例えば他人の携帯電話からの送信信号）のレベルによって受信部４のＡＧＣが制御され、その結果希望チャンネルの放送信号のレベルが小さくなる場合などが考えられる。
【００３２】
一方、妨害波のレベルが大きい場合には、逆に放送局が非常に近く、受信部４へ入力される放送信号などのレベルが大きすぎることにより、受信品質が悪化していることが考えられる。詳しくは、大きなレベルの妨害波によって、受信部４内の低雑音増幅器や混合器にひずみが生じることなどによって受信品質が悪化するわけである。
【００３３】
そこで、本実施の形態における受信装置２では、制御部６が移相器１８の移送量や増幅器１９の利得を制御して、受信品質の改善を図ることとなる。つまり、希望チャンネルの放送信号のレベルが小さい場合、たとえば図２において指向特性３１の最大点３１ｃと指向特性３２のピーク点３２ｂ（最大点でもある）との角度を近づけるようにすればよい。このようにすれば最大値同士が重なる方向３４ｃでアンテナ３の感度を最大とできる。そして、アンテナ３から放送局の方向が、常に最大点３１ｃ（あるいはピーク点３２ｂ）の方向になるように制御すればよい。逆に、大きな妨害波により受信品質が悪化している場合には、妨害波の方向にヌル点３２ｃが形成されるように移相器１８の移相量を制御すればよい。以上の構成において、移相器１８の移相量を制御することにより、ヌル点の角度やピーク点（あるいは最大点）の角度を変化させることができ、１本のダイポール型のアンテナだけで容易に所望の指向性を得ることができる。したがって、本実施の形態における受信装置２においては、このいずれの原因による受信品質の悪化に対しても、移相器１８によってアンテナ装置１の指向性を変化させることにより改善することができるので、指向性の異なる複数のアンテナを配置することなく、また、複雑な制御など不要であり、非常に容易に実現できる。
【００３４】
なお、本実施の形態ではヌル点３２ｃ（あるいはヌル点３２ｄ）を最大点３１ｃと合うように移相器１８の移相量を回転させたが、これは位相制御端子１８ａに対して周期的に電圧が変動する制御信号（たとえば三角波や正弦波）を供給し、常に位相を変化させておく。これにより時間により常にヌル点３２ｃ（あるいはヌル点３２ｄ）が移動し、アンテナ３の感度は時間的に平均され、結果的に無指向性のアンテナ３を得ることができることとなる。
【００３５】
では、以下にその具体的な制御について説明する。制御部６において受信品質データが閾値よりも悪いと判定した場合に、位相制御端子１８ａへ供給する位相制御信号（電圧）を規定電圧及び、任意周期で変化させて出力し、移相器１８の移相量を変化する。本実施の形態では、ＢＥＲ値によって受信品質の判定を行っており、ＢＥＲ値の閾値は０．０００２としている。これは、デジタル放送において、ＢＥＲ値が０．０００２以上であると、リードソロモン復号後に擬似エラーフリーとなるためである。そして、制御部６は位相制御信号を変化させて規定の時間が経過した後に、再度受信品質データを入力して受信品質の判定が行われ、受信品質が閾値を超えるまで上記動作が繰り返される。そして、制御部６は受信品質データが閾値を超えた状態となったときの位相制御信号（電圧）を維持する。なお、本実施の形態では受信品質データとしてＢＥＲ値を用いたが、これはＡＧＣ電圧やＣ／Ｎ比値などを用いても良い。
【００３６】
以上の制御によって、制御部６は移相器１８の移相量を変化させて、受信部４での受信品質が閾値よりも良くなる制御電圧をを探すように制御することとなるので、受信品質を悪化させた原因が上記のいずれの原因であっても、同じ制御によって容易に受信品質を改善できることとなる。
【００３７】
ただし、移相器１８の位相を３６０度回しても受信品質データが閾値を超えない場合、制御部６は受信品質データが最も良好な値となったときの位相制御信号（電圧）を出力する。そして今度は、利得制御端子１９ａへ供給する利得制御信号（電圧）を規定電圧だけ変化させて出力し、制御部６は増幅器１９の利得を変化させ、受信品質が最良となったときの電圧を維持する。このように増幅器１９を設けているので、合成器１６から出力される信号のレベルを大きくできる。たとえば、合成器１６から出力される信号がヌル点に近いような場合、増幅器１９で信号のレベルを大きくする。これにより、合成器２０で合成された信号のレベルを大きくでき、受信装置２は放送を良好に受信できることとなる。
【００３８】
なお、本実施の形態において、接続端子１１ａと分配器１２との間と、接続端子１１ｂと分配器１３との間には、それぞれ増幅器（図示せず）が挿入されている。なお、この増幅器の入力インピーダンスを大きくすることで、受信信号の波長に対して短いアンテナ３のインピーダンスとの整合を簡素化できる。これにより、アンテナ３で受信した放送信号の整合ロスを少なくできるので、受信品質の良いアンテナ装置１を得ることができる。さらに、分配器１２や分配器１３による分配で、放送信号にロスが生じるが、これらの増幅器を設けることにより、分配によるロスの影響を軽減したアンテナ装置１を得ることができる。
【００３９】
図４は、本実施の形態における第２の例の受信装置の回路ブロック図である。図４において、図１と同じものには同じ番号を用い、その説明は簡略化している。本例における受信装置２は、分配器１２の出力端子１２ｃと合成器１７の入力端子１７ｂとの間に移相器５１が挿入され、分配器１３の出力端子１３ｃと合成器１７の入力端子１７ａとの間に移相器５２が挿入されている。ここで、移相器５１の移相量Φ３と、移相器５２の移相量Φ４との移相量差は［数２］の関係にあるようにする。
【００４０】
【数２】
【００４１】
このようにすれば、広い周波数帯域に対しても、さらにノイズに対して強くでき、アンテナの感度を高くできる。
【００４２】
次に、本実施の形態におけるアンテナ装置１を自動車に搭載されるテレビ受信機に用いた例について説明する。自動車などにアンテナ３を設置する場合、自動車の車体（ボンネットやルーフ）がアンテナ３の地板として動作してしまう。したがって、アンテナ３単体としては所望の指向性を有していても、設置時に所望の指向性が得られない場合がある。さらに、車種が異なれば車体の形状も異なり、車種によってアンテナ３の指向性を適宜変えることも必要となる。そこで、自動車に設置されるアンテナ３と受信部４との間にアンテナ装置１を挿入する。これにより、移相器１８の移送量を変化させれば、容易にアンテナ装置１によってアンテナ３の指向性を変化させることができる。従って、車種（車体）が異なっても、それぞれ専用のアンテナ３を準備する必要がない。つまり、アンテナ３を設置した後に、アンテナ装置１で搭載される車体に適するように移相器１８の移送量や増幅器１９の利得を制御すればよい。また、このように所要の指向性を得るために、１本のダイポールアンテナ３によって実現できるので、運転者の視界を妨げにくくなり、非常に安全である。
【００４３】
次に、本実施の形態におけるアンテナ装置１の第３の使用例もアンテナ装置１を自動車用のテレビ受信機へ搭載した例である。アナログ放送の停波後、７７０ＭＨｚ帯の周波数は、車路間通信用途での利用が検討されている。ところが、車路間通信の周波数はデジタル地上波放送の周波数帯域と非常に近く、放送信号の妨害となる可能性を有している。
【００４４】
さらに、近年アンテナは車のフロントガラス内に埋め込まれて設置される。ところが車路間通信の基地局側アンテナは、街燈や信号機などに設置されることが有力視されており、車路間通信のアンテナは、自動車の前方斜め上方向の位置となる。したがって、配置的にも車路間通信の信号は、放送信号の受信に対して妨害を発生しやすくなると考えられる。
【００４５】
そこで、この例ではアンテナ装置１を用いて、このような車路間通信の信号による受信妨害を少なくするものである。つまり、アンテナ装置１の移相器１８で移相量を変化させて、車路間通信の信号（アンテナ）の方向に、アンテナ装置１でアンテナ３のヌル点が形成されるようにするわけである。これにより、容易に車路間通信の信号による妨害を生じにくくできる。
【００４６】
さらに、本実施の形態におけるアンテナ装置１を用いた第４の例を説明する。この例では、いわゆる特別小電力の通信用途に用いるものであり、アンテナ３では送受信が行われ、アンテナ装置１の給電点３ｃや給電点３ｄとアンテナ装置１との間に、デュプレクサや送受信信号を分離するためのフィルタなどが挿入される。そしてデュプレクサ（あるいはフィルタ）の入力端子には送信部が接続される構成となる。なおこの送信部は、送信信号を変調した信号の、周波数を変化して出力する。
【００４７】
ここでは、通信機能を有した火災報知機などに用いた例について説明する。このような火災報知機などにおいて、設置前状態では、通信相手の火災報知機が自分に対してどの方向に設置されるかが不明であるため、無指向性アンテナを用いることが望ましい。そこで、本実施の形態におけるアンテナ装置１を用いれば、簡単な構成で容易に無指向性のアンテナを得ることができる。そしてこれはアンテナ装置１において、合成器１６から出力される合成信号のヌル点と、合成器１７から出力される合成信号のヌル点とが離れた位置（角度）となるように、移相器１８の移送量を制御することによって容易に実現できる。したがって設置場所にかかわらず、安定した通信が可能となる。また１本のダイポールアンテナ３によって無指向性を得ることができるので、安価な火災報知機などを得ることができる。
【００４８】
また、このような火災報知機は一般的に一旦設置されると、以降設置場所を変更することはない。そこで、本実施の形態におけるアンテナ装置１を用い、通信する相手の設置方向に対して感度を大きくすることも可能となる。これにより、通信すべき他の火災報知機との通信を確実に行うことができる。そしてこれは、アンテナ装置１において、合成器１６から出力される合成信号のピーク点と、合成器１７から出力される合成信号のピーク点とを近い位置（角度）とし、かつそれらのピーク点が通信する相手の方向となるように、移相器１８の移送量を制御することによって容易に実現できる。
【００４９】
そしてこの場合の移相器１８の移相量の設定は以下のようにして行うことができる。既に設置され、通信すべき他の火災報知機から送信信号を送信する。なお、このときの送信はテストモードで行われる。このモードで送信される送信信号には、アンテナ３の指向性を設定するモードである旨を示す情報と、送信した火災報知機のＩＤ（識別番号）とを含んでいる。
【００５０】
一方アンテナ３の指向性を設定する対象の火災報知機は、アンテナの指向性を設定するモードで動作させる。このモードでは、制御部６は受信した送信信号の受信品質が最も良好となるように移相器１８や増幅器１９を制御する。具体的には、合成器１６から出力される合成信号のピーク点と、合成器１７から出力される合成信号のピーク点とを近い位置（角度）とするとともに、その合成された感度におけるピーク点が通信すべき相手の方向となるようにするわけである。そしてそのときに受信した送信信号に含まれたＩＤと、位相制御信号や利得制御信号の値をメモリに記憶させる。これにより、その通信相手から信号を受信するときには、メモリに記憶された位相制御信号や利得制御信号の値を用いて、アンテナ３の指向性が通信相手を向くように制御する。
【００５１】
ここで、火災報知機は各部屋に設置されるので、通信すべき相手が複数個存在することとなる。そこでこのような場合、それぞれの火災報知機に対し上記アンテナの指向性を設定するモードを実行し、それぞれの火災報知機において、アンテナ３の指向性が最適となるような位相制御信号や利得制御信号の値を設定し、通信すべき火災報知機のＩＤとともにメモリに記憶させる。
【００５２】
そして、火災を検知するモードでは、一定時間ごとに位相制御信号や利得制御信号の値を変化させて、順次他の火災報知機からの火災報知信号の有無を確認する。これにより、設置した複数個の火災報知機の中で１箇所でも火災を検知した場合、全ての火災報知機へ安定して情報を報知することができ、全ての火災報知機で確実に火災などの報知を行うことができる。したがって、非常に安全性が高い火災報知機を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明にかかるアンテナ装置は、小型化できるという効果を有し、移動用受信器等に用いると有用である。
【符号の説明】
【００５４】
３ アンテナ
３ｃ 給電点
３ｄ 給電点
１１ａ 接続端子
１１ｂ 接続端子
１２ 分配器
１３ 分配器
１４ 移相器
１５ 移相器
１６ 合成器
１７ 合成器
１８ 移相器
２０ 合成器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体機器などに用いる小型のアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来のアンテナ装置について説明する。従来のアンテナ装置では、指向性の異なるように配置された複数本のダイポールアンテナが設置される。例えば、２組のダイポールアンテナを十字状（水平と垂直方向）に配置したターンスタイルアンテナ（あるいはクロスダイポールとも言う）などが用いられる。
【０００３】
そして、これらそれぞれのダイポールアンテナの出力には、移相器が接続される。ここで移相器は制御信号によって、入力された信号の位相が変化する。この移相器の出力が合成器に接続され、合成器ではそれぞれの移相器から出力された信号を合成して出力する。
【０００４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−３３６１３０号公報
【特許文献２】特開昭５７−５６００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のアンテナ装置では、２組以上のダイポールアンテナを指向性が異なるように配置するため、小型化には適さないという課題を有していた。
【０００７】
そこで本発明は、この問題を解決したもので、１組のダイポールアンテナを用いて所望の指向性を有する放射パターンを得ることができるアンテナ装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために、モノポールアンテナ２個から成るダイポールアンテナの第１の給電点に接続される第１の接続端子と、この第１の接続端子に入力された高周波信号が入力され、前記高周波信号を分配し第１と第２の分配信号を出力する第１の分配器と、前記第１の分配信号が供給された第１の移相器と、前記ダイポールアンテナの第２の給電点に接続される第２の接続端子と、この第２の接続端子に入力された高周波信号が入力され、この高周波信号を分配し第３と第４の分配信号を出力する第２の分配器と、前記第４の分配信号が供給された第２の移相器と、前記第１の移相器の出力と前記第３の分配信号とが入力される第１の合成器と、前記第２の移相器の出力と前記第２の分配信号と出力とが入力される第２の合成器と、この第１の合成器の出力と前記第２の合成器の出力とが供給される第３の合成器と、この第３の合成器の出力が供給される出力端子を設け、前記第１の合成器と前記第３の合成器の間と、前記第２の合成器と前記第３の合成器の間のうちの少なくともいずれか一方には、第３の移相器が挿入されたものである。これにより所期の目的を達成することができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように本発明によれば、モノポールアンテナ２個から成るダイポールアンテナの第１の給電点に接続される第１の接続端子と、この第１の接続端子に入力された高周波信号が入力され、前記高周波信号を分配し第１と第２の分配信号を出力する第１の分配器と、前記第１の分配信号が供給された第１の移相器と、前記ダイポールアンテナの第２の給電点に接続される第２の接続端子と、この第２の接続端子に入力された高周波信号が入力され、この高周波信号を分配し第３と第４の分配信号を出力する第２の分配器と、前記第４の分配信号が供給された第２の移相器と、前記第１の移相器の出力と前記第３の分配信号とが入力される第１の合成器と、前記第２の移相器の出力と前記第２の分配信号と出力とが入力される第２の合成器と、この第１の合成器の出力と前記第２の合成器の出力とが供給される第３の合成器と、この第３の合成器の出力が供給される出力端子を設け、前記第１の合成器と前記第３の合成器の間と、前記第２の合成器と前記第３の合成器の間のうちの少なくともいずれか一方には、第３の移相器が挿入されたものであるので、１組のダイポールアンテナを用いて所望の指向性を有する放射パターンを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態における受信装置の回路ブロック図
【図２】同、アンテナ装置における合成信号の指向性を示すグラフ
【図３】同、アンテナ装置における合成信号の指向性を示すグラフ
【図４】同、第２の例における受信装置の回路ブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施の形態１）
以下、本実施の形態におけるアンテナ装置１を用いた受信装置２について、図面を用いて説明する。図１は、本実施の形態における受信装置の回路ブロック図であり、図２は同、受信装置における移相器の出力の指向性を示すグラフである。図１において、受信装置２は、アンテナ３と、アンテナ装置１と、受信部４と、復調部５と、制御部６により構成されている。アンテナ３で受信した高周波信号は受信部４へ供給され、受信部４によってＩＦ周波数信号へと変換されて出力される。受信部４から出力されたＩＦ周波数信号は復調部５へ供給され、復調部５で復調される。そして復調部５の出力は受信装置２の出力端子７へと接続され、復調された信号は出力端子７を介して外部回路である信号処理回路（図示せず）へ供給される。制御部６には受信部４や復調部５からの受信品質信号が供給される。そして、制御部６の出力はアンテナ装置１の制御端子へと接続され、制御部６は入力された受信品質信号に基づき、アンテナ装置１を制御する。これにより、アンテナ３の放射パターンが所望の特性となるように制御されるわけである。
【００１２】
次にそれぞれの構成について、詳細に説明する。最初にアンテナ３は、モノポールアンテナ２個から成るダイポールアンテナである。このアンテナ３はアンテナエレメント３ａ、とアンテナエレメント３ｂとが規定の距離を離して配置されている。一方のアンテナエレメント３ａの端部には給電点３ｃが設けられ、他方のアンテナエレメント３ｂの端部には給電点３ｄが設けられている。本実施の形態におけるアンテナ３は、４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚの周波数で放送されるデジタル地上波放送を受信するものであり、各アンテナエレメント３ａ、アンテナエレメント３ｂは直径が１ミリメートルで、長さが１００ミリメートルとしている。なお、アンテナ３はこれ以外にＩＴＳ（車路間通信）や特定小電力による機器などに用いるアンテナとして使用される。ただしその場合、アンテナエレメント３ａやアンテナエレメント３ｂの長さは、使用する周波数帯域に応じて適宜調整される。
【００１３】
次にアンテナ装置１について詳細に説明する。アンテナ装置１には、アンテナエレメント３ａの給電点３ｃに接続される接続端子１１ａと、アンテナエレメント３ｂの給電点３ｄに接続される接続端子１１ｂとを有している。これにより本実施の形態では、アンテナ３で受信したデジタル地上波放送の放送信号（高周波信号の一例として用いた）が、接続端子１１ａ、接続端子１１ｂに供給される。
【００１４】
分配器１２の入力端子１２ａには接続端子１１ａに入力された放送信号が供給される。この分配器１２は、入力された放送信号を２分配し、出力端子１２ｂと出力端子１２ｃとからそれぞれ分配信号を出力する。ここで分配器１２から出力される分配信号同士は互いに同じ位相である。一方分配器１３の入力端子１３ａには接続端子１１ｂに入力された放送信号が供給される。この分配器１３は、入力された放送信号を２分配し、出力端子１３ｂと出力端子１３ｃとからそれぞれ分配信号を出力する。また、分配器１３から出力される分配信号同士は互いに同じ位相である。
【００１５】
そして、分配器１２の出力端子１２ｂから出力された分配信号は、移相器１４へ供給される。一方、分配器１３の出力端子１３ｂから出力された分配信号は、移相器１５へ供給される。これら移相器１４や移相器１５は、入力された放送信号の位相を決められた位相（固定移相量）だけ変化させるものである。本実施の形態において、移相器１４は分配器１２から出力された分配信号の位相を９０度進めている。一方、移相器１５は、分配器１３から出力された分配信号の位相を９０度遅らせている。なお、移相器１４の移相量Φ１と移相器１５の移相量Φ２との差は、以下のような関係としておくとよい。
【００１６】
【数１】
【００１７】
ここでダイポールアンテナは、受信する波長の１／２の長さであれば、給電点３ｃと給電点３ｄの信号の位相差がちょうど１８０度となり、完全な平衡伝送となる。しかし、本実施の形態のように広帯域な信号（４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚ）を受信する場合、アンテナの長さは全ての周波数の波長に対して、１／２ではなく、給電点３ｃと給電点３ｄにおける信号の位相差が１８０度とならず、平衡が崩れてしまう。そこでこのように、移相器１４の移相量Φ１と移相器１５の移相量Φ２との差を［数１］の関係とすることにより、広い周波数帯域に対しても、アンテナの感度を高くできる。
【００１８】
合成器１６には入力端子１６ａと入力端子１６ｂとを有し、この入力端子１６ａに入力された信号と、入力端子１６ｂに入力された信号とを合成する。ここで一方の入力端子１６ａには移相器１４の出力が接続され、入力端子１６ｂには移相器１５の出力が接続される。これにより、入力端子１６ａに対しては、分配器１２の分配信号が移相器１４を介して供給され、入力端子１６ｂに対しては、分配器１３の分配信号が移相器１５を介して供給されることとなる。そしてこの合成器１６では、これらの分配信号が合成された合成信号を出力端子１６ｃから出力する。
【００１９】
一方、合成器１７には入力端子１７ａと入力端子１７ｂとを有し、この入力端子１７ａに入力された信号と、入力端子１７ｂに入力された信号とを合成する。ここで入力端子１７ａには分配器１３の出力端子１３ｃが接続され、入力端子１７ｂには分配器１２の出力端子１２ｃが接続される。これにより、入力端子１７ａには、分配器１３で分配された分配信号が供給され、入力端子１７ｂには分配器１２で分配された分配信号が供給されることとなる。そしてこの合成器１７では、これらの分配信号が合成された合成信号を出力端子１７ｃから出力する。
【００２０】
合成器１６の出力端子１６ｃには移相器１８が接続され、この移相器１８には合成器１６から出力された合成信号が入力され、合成信号の位相を変化させる。ここで移相器１８は可変移相器であり、入力された信号の位相の変化量（位相量）を任意に設定可能である。なおこの移相量は、位相制御端子１８ａに供給される移相量制御信号の電圧に応じて変化する。
【００２１】
移相器１８の出力には、増幅器１９が接続されており、この増幅器１９は可変利得増幅器であり、増幅器１９の利得を任意に設定が可能である。なお、この利得は、利得制御端子１９ａへ供給される利得制御信号の電圧に応じて変化する。
【００２２】
合成器２０は入力端子２０ａと入力端子２０ｂとを有し、この入力端子２０ａに入力された信号と、入力端子２０ｂに入力された信号とを合成する。ここで入力端子２０ａには増幅器１９の出力が接続され、入力端子２０ｂには合成器１７の出力端子１７ｃが接続される。これにより、入力端子２０ａには、合成器１６で合成された合成信号が、移相器１８と増幅器１９とを介して供給され、一方入力端子２０ｂには合成器１７で合成された合成信号が供給されることになる。そしてこの合成器２０では、これらの合成信号が合成されて、出力端子２１を介して受信部４へと出力する。
【００２３】
なお、本実施の形態では、合成器１６と合成器２０との間に移相器１８と増幅器１９とが設けられたが、これは合成器１７と合成器２０との間に設けても良い。また、それらの場合において、増幅器１９の後に移相器１８を設けても構わない。ただしいずれの場合においても、移相器１８と増幅器１９とが直列に接続される。さらに、増幅器１９を移相器１８と合成器２０の間ではなく、合成器１７と合成器２０との間に設けても良い。あるいは、移相器１８を合成器１７と合成器２０との間に設けても良い。また、増幅器１９を移相器１８と合成器２０との間に加えて、合成器１７と合成器２０との間にも設けてもかまわない。
【００２４】
次に、以上のように構成されたアンテナ装置１の動作について説明する。図２は、本実施の形態のアンテナ装置における合成信号の指向性を示すグラフである。図２において上方向を０度とし、左周りで角度が増加してゆく。そして半径方向の大きさは、その方向から信号を受信した時の合成器１６あるいは合成器１７から出力される合成信号の信号のレベル（アンテナの感度と同じ意味）である。
【００２５】
ここで発明者らは、本実施の形態におけるアンテナ装置１に対し、４７１ＭＨｚと７６１ＭＨｚでの指向特性について評価を行った。図２において、指向特性３１は、合成器１６からの出力の指向特性であり、指向特性３２は合成器１７からの出力の指向特性である。一方、図３において、指向特性３３が合成器１６からの出力の指向特性であり、指向特性３４が合成器１７からの出力の指向特性である。なお、図２における指向特性３１、指向特性３２は、４７３ＭＨｚの放送信号に対する特性グラフを示し、指向特性３３や指向特性３４は、７６１ＭＨｚの放送信号における特性グラフである。そして合成器２０で合成器１６と合成器１７から出力された合成信号が合成されることによって、アンテナ装置１は指向特性３１と指向特性３２とが合成された指向性をもつこととなる。
【００２６】
その結果、４７３ＭＨｚの周波数の放送信号に対しては、指向特性３１のヌル点３１ａ、ヌル点３１ｂと、指向特性３２のピーク点３２ａ、ピーク点３２ｂとがほぼ同じ角度（位置）となっている（ヌル点３１ａやヌル点３１ｂとヌル点３２ｃあるいはヌル点３２ｄが近い角度に存在せず、離れている）ので、ヌル点が存在しない。したがって、アンテナ３はどの方向からも放送信号を良好に受信（無指向性アンテナを実現）できることとなる。
【００２７】
一方、図３に示すように７６１ＭＨｚにおいては、指向特性３３のヌル点３３ａと指向特性３４のヌル点３４ａとは、非常に近い角度（位置）にある。したがってこのままで合成した場合、アンテナ３へ約２７０度の方向から入力された放送信号は、受信できなく（あるいは受信品質が非常に悪く）なる。そこで、このような場合、移相器１８及び、増幅器１９によって合成器１６から出力された分配信号の位相や振幅レベルを変化させ、合成器１７から出力される信号と合成させる事で、ヌル点のないアンテナ３を得ることができる。したがって、アンテナ３や受信装置２などの向きを変えなくても、良好に放送信号を受信できる受信装置２（アンテナ装置１）を得ることができる。
【００２８】
そしてたとえば、それぞれのチャンネルにおいて、ヌル点が存在しないような位相制御電圧や利得制御電圧を初期値として制御部６内に設けられたメモリ（図示せず）へ格納しておくと良い。このようにすれば、ヌル点が存在せず、受信部４の受信品質を高くできるアンテナ装置１を得ることができる。
【００２９】
また、時に無指向性よりも大きな感度が欲しいような場合には、移相器１８の移相量を変化させて、最大点同士を重ねればよい。あるいは、妨害信号が存在するのであれば、移相器１８の移相量を変化させて、その妨害信号が入力される方向に対して、ヌル点を形成すればよい。このようにアンテナ装置１を用いれば移相器１８の移相量を変化させることにより、１本のダイポール型のアンテナ３によって、適宜欲する指向特性を有するアンテナを容易に実現することができる。
【００３０】
次に、このようなアンテナ装置１をたとえば携帯電話などのような移動機器へ搭載した例について説明する。操作者が起動スイッチをオンにし、受信希望チャンネルの指示を行うと、制御部６はアンテナ装置１を動作させるとともに、位相制御端子１８ａと利得制御端子１９ａとに対し、メモリ内に格納された規定の初期の制御信号（電圧）を供給する。これにより、受信部４では受信したいチャンネルが受信され、表示部から映像が出力され、スピーカから音声が出力される。このとき、制御部６には受信部４あるいは復調部５から受信品質データが入力され、受信品質の判定が行われる。ここで受信品質の判定は、制御部６において、受信品質データとメモリに記憶された閾値とを比較することによって行われている。本実施の形態において受信品質データとしては、受信部４から入力されるＡＧＣ電圧や、復調回路から入力されるＡＧＣ電圧やＢＥＲ値やＣ／Ｎ比の値が用いられる。
【００３１】
これにより制御部６では、このような受信品質データとメモリに記憶された閾値とを比較し、受信品質データが閾値よりも良いと判定した場合には、そのままの制御信号（電圧）を維持する。しかし、このとき制御部６において受信品質データが閾値よりも悪いと判定する場合がある。あるいは、移動によって受信品質データが閾値より悪くなる場合がある。これは、受信部４における希望チャンネルの放送信号のレベルが小さい場合と、逆に妨害波のレベルが大きい場合がある。受信部４における希望チャンネルの放送信号のレベルが小さい場合には、たとえば放送局が遠方であり放送信号自体のレベルが小さいような場合や、放送局が受信装置２の受信感度の悪い方向にある場合や、希望波よりもレベルの大きな妨害波（例えば他人の携帯電話からの送信信号）のレベルによって受信部４のＡＧＣが制御され、その結果希望チャンネルの放送信号のレベルが小さくなる場合などが考えられる。
【００３２】
一方、妨害波のレベルが大きい場合には、逆に放送局が非常に近く、受信部４へ入力される放送信号などのレベルが大きすぎることにより、受信品質が悪化していることが考えられる。詳しくは、大きなレベルの妨害波によって、受信部４内の低雑音増幅器や混合器にひずみが生じることなどによって受信品質が悪化するわけである。
【００３３】
そこで、本実施の形態における受信装置２では、制御部６が移相器１８の移送量や増幅器１９の利得を制御して、受信品質の改善を図ることとなる。つまり、希望チャンネルの放送信号のレベルが小さい場合、たとえば図２において指向特性３１の最大点３１ｃと指向特性３２のピーク点３２ｂ（最大点でもある）との角度を近づけるようにすればよい。このようにすれば最大値同士が重なる方向３４ｃでアンテナ３の感度を最大とできる。そして、アンテナ３から放送局の方向が、常に最大点３１ｃ（あるいはピーク点３２ｂ）の方向になるように制御すればよい。逆に、大きな妨害波により受信品質が悪化している場合には、妨害波の方向にヌル点３２ｃが形成されるように移相器１８の移相量を制御すればよい。以上の構成において、移相器１８の移相量を制御することにより、ヌル点の角度やピーク点（あるいは最大点）の角度を変化させることができ、１本のダイポール型のアンテナだけで容易に所望の指向性を得ることができる。したがって、本実施の形態における受信装置２においては、このいずれの原因による受信品質の悪化に対しても、移相器１８によってアンテナ装置１の指向性を変化させることにより改善することができるので、指向性の異なる複数のアンテナを配置することなく、また、複雑な制御など不要であり、非常に容易に実現できる。
【００３４】
なお、本実施の形態ではヌル点３２ｃ（あるいはヌル点３２ｄ）を最大点３１ｃと合うように移相器１８の移相量を回転させたが、これは位相制御端子１８ａに対して周期的に電圧が変動する制御信号（たとえば三角波や正弦波）を供給し、常に位相を変化させておく。これにより時間により常にヌル点３２ｃ（あるいはヌル点３２ｄ）が移動し、アンテナ３の感度は時間的に平均され、結果的に無指向性のアンテナ３を得ることができることとなる。
【００３５】
では、以下にその具体的な制御について説明する。制御部６において受信品質データが閾値よりも悪いと判定した場合に、位相制御端子１８ａへ供給する位相制御信号（電圧）を規定電圧及び、任意周期で変化させて出力し、移相器１８の移相量を変化する。本実施の形態では、ＢＥＲ値によって受信品質の判定を行っており、ＢＥＲ値の閾値は０．０００２としている。これは、デジタル放送において、ＢＥＲ値が０．０００２以上であると、リードソロモン復号後に擬似エラーフリーとなるためである。そして、制御部６は位相制御信号を変化させて規定の時間が経過した後に、再度受信品質データを入力して受信品質の判定が行われ、受信品質が閾値を超えるまで上記動作が繰り返される。そして、制御部６は受信品質データが閾値を超えた状態となったときの位相制御信号（電圧）を維持する。なお、本実施の形態では受信品質データとしてＢＥＲ値を用いたが、これはＡＧＣ電圧やＣ／Ｎ比値などを用いても良い。
【００３６】
以上の制御によって、制御部６は移相器１８の移相量を変化させて、受信部４での受信品質が閾値よりも良くなる制御電圧をを探すように制御することとなるので、受信品質を悪化させた原因が上記のいずれの原因であっても、同じ制御によって容易に受信品質を改善できることとなる。
【００３７】
ただし、移相器１８の位相を３６０度回しても受信品質データが閾値を超えない場合、制御部６は受信品質データが最も良好な値となったときの位相制御信号（電圧）を出力する。そして今度は、利得制御端子１９ａへ供給する利得制御信号（電圧）を規定電圧だけ変化させて出力し、制御部６は増幅器１９の利得を変化させ、受信品質が最良となったときの電圧を維持する。このように増幅器１９を設けているので、合成器１６から出力される信号のレベルを大きくできる。たとえば、合成器１６から出力される信号がヌル点に近いような場合、増幅器１９で信号のレベルを大きくする。これにより、合成器２０で合成された信号のレベルを大きくでき、受信装置２は放送を良好に受信できることとなる。
【００３８】
なお、本実施の形態において、接続端子１１ａと分配器１２との間と、接続端子１１ｂと分配器１３との間には、それぞれ増幅器（図示せず）が挿入されている。なお、この増幅器の入力インピーダンスを大きくすることで、受信信号の波長に対して短いアンテナ３のインピーダンスとの整合を簡素化できる。これにより、アンテナ３で受信した放送信号の整合ロスを少なくできるので、受信品質の良いアンテナ装置１を得ることができる。さらに、分配器１２や分配器１３による分配で、放送信号にロスが生じるが、これらの増幅器を設けることにより、分配によるロスの影響を軽減したアンテナ装置１を得ることができる。
【００３９】
図４は、本実施の形態における第２の例の受信装置の回路ブロック図である。図４において、図１と同じものには同じ番号を用い、その説明は簡略化している。本例における受信装置２は、分配器１２の出力端子１２ｃと合成器１７の入力端子１７ｂとの間に移相器５１が挿入され、分配器１３の出力端子１３ｃと合成器１７の入力端子１７ａとの間に移相器５２が挿入されている。ここで、移相器５１の移相量Φ３と、移相器５２の移相量Φ４との移相量差は［数２］の関係にあるようにする。
【００４０】
【数２】
【００４１】
このようにすれば、広い周波数帯域に対しても、さらにノイズに対して強くでき、アンテナの感度を高くできる。
【００４２】
次に、本実施の形態におけるアンテナ装置１を自動車に搭載されるテレビ受信機に用いた例について説明する。自動車などにアンテナ３を設置する場合、自動車の車体（ボンネットやルーフ）がアンテナ３の地板として動作してしまう。したがって、アンテナ３単体としては所望の指向性を有していても、設置時に所望の指向性が得られない場合がある。さらに、車種が異なれば車体の形状も異なり、車種によってアンテナ３の指向性を適宜変えることも必要となる。そこで、自動車に設置されるアンテナ３と受信部４との間にアンテナ装置１を挿入する。これにより、移相器１８の移送量を変化させれば、容易にアンテナ装置１によってアンテナ３の指向性を変化させることができる。従って、車種（車体）が異なっても、それぞれ専用のアンテナ３を準備する必要がない。つまり、アンテナ３を設置した後に、アンテナ装置１で搭載される車体に適するように移相器１８の移送量や増幅器１９の利得を制御すればよい。また、このように所要の指向性を得るために、１本のダイポールアンテナ３によって実現できるので、運転者の視界を妨げにくくなり、非常に安全である。
【００４３】
次に、本実施の形態におけるアンテナ装置１の第３の使用例もアンテナ装置１を自動車用のテレビ受信機へ搭載した例である。アナログ放送の停波後、７７０ＭＨｚ帯の周波数は、車路間通信用途での利用が検討されている。ところが、車路間通信の周波数はデジタル地上波放送の周波数帯域と非常に近く、放送信号の妨害となる可能性を有している。
【００４４】
さらに、近年アンテナは車のフロントガラス内に埋め込まれて設置される。ところが車路間通信の基地局側アンテナは、街燈や信号機などに設置されることが有力視されており、車路間通信のアンテナは、自動車の前方斜め上方向の位置となる。したがって、配置的にも車路間通信の信号は、放送信号の受信に対して妨害を発生しやすくなると考えられる。
【００４５】
そこで、この例ではアンテナ装置１を用いて、このような車路間通信の信号による受信妨害を少なくするものである。つまり、アンテナ装置１の移相器１８で移相量を変化させて、車路間通信の信号（アンテナ）の方向に、アンテナ装置１でアンテナ３のヌル点が形成されるようにするわけである。これにより、容易に車路間通信の信号による妨害を生じにくくできる。
【００４６】
さらに、本実施の形態におけるアンテナ装置１を用いた第４の例を説明する。この例では、いわゆる特別小電力の通信用途に用いるものであり、アンテナ３では送受信が行われ、アンテナ装置１の給電点３ｃや給電点３ｄとアンテナ装置１との間に、デュプレクサや送受信信号を分離するためのフィルタなどが挿入される。そしてデュプレクサ（あるいはフィルタ）の入力端子には送信部が接続される構成となる。なおこの送信部は、送信信号を変調した信号の、周波数を変化して出力する。
【００４７】
ここでは、通信機能を有した火災報知機などに用いた例について説明する。このような火災報知機などにおいて、設置前状態では、通信相手の火災報知機が自分に対してどの方向に設置されるかが不明であるため、無指向性アンテナを用いることが望ましい。そこで、本実施の形態におけるアンテナ装置１を用いれば、簡単な構成で容易に無指向性のアンテナを得ることができる。そしてこれはアンテナ装置１において、合成器１６から出力される合成信号のヌル点と、合成器１７から出力される合成信号のヌル点とが離れた位置（角度）となるように、移相器１８の移送量を制御することによって容易に実現できる。したがって設置場所にかかわらず、安定した通信が可能となる。また１本のダイポールアンテナ３によって無指向性を得ることができるので、安価な火災報知機などを得ることができる。
【００４８】
また、このような火災報知機は一般的に一旦設置されると、以降設置場所を変更することはない。そこで、本実施の形態におけるアンテナ装置１を用い、通信する相手の設置方向に対して感度を大きくすることも可能となる。これにより、通信すべき他の火災報知機との通信を確実に行うことができる。そしてこれは、アンテナ装置１において、合成器１６から出力される合成信号のピーク点と、合成器１７から出力される合成信号のピーク点とを近い位置（角度）とし、かつそれらのピーク点が通信する相手の方向となるように、移相器１８の移送量を制御することによって容易に実現できる。
【００４９】
そしてこの場合の移相器１８の移相量の設定は以下のようにして行うことができる。既に設置され、通信すべき他の火災報知機から送信信号を送信する。なお、このときの送信はテストモードで行われる。このモードで送信される送信信号には、アンテナ３の指向性を設定するモードである旨を示す情報と、送信した火災報知機のＩＤ（識別番号）とを含んでいる。
【００５０】
一方アンテナ３の指向性を設定する対象の火災報知機は、アンテナの指向性を設定するモードで動作させる。このモードでは、制御部６は受信した送信信号の受信品質が最も良好となるように移相器１８や増幅器１９を制御する。具体的には、合成器１６から出力される合成信号のピーク点と、合成器１７から出力される合成信号のピーク点とを近い位置（角度）とするとともに、その合成された感度におけるピーク点が通信すべき相手の方向となるようにするわけである。そしてそのときに受信した送信信号に含まれたＩＤと、位相制御信号や利得制御信号の値をメモリに記憶させる。これにより、その通信相手から信号を受信するときには、メモリに記憶された位相制御信号や利得制御信号の値を用いて、アンテナ３の指向性が通信相手を向くように制御する。
【００５１】
ここで、火災報知機は各部屋に設置されるので、通信すべき相手が複数個存在することとなる。そこでこのような場合、それぞれの火災報知機に対し上記アンテナの指向性を設定するモードを実行し、それぞれの火災報知機において、アンテナ３の指向性が最適となるような位相制御信号や利得制御信号の値を設定し、通信すべき火災報知機のＩＤとともにメモリに記憶させる。
【００５２】
そして、火災を検知するモードでは、一定時間ごとに位相制御信号や利得制御信号の値を変化させて、順次他の火災報知機からの火災報知信号の有無を確認する。これにより、設置した複数個の火災報知機の中で１箇所でも火災を検知した場合、全ての火災報知機へ安定して情報を報知することができ、全ての火災報知機で確実に火災などの報知を行うことができる。したがって、非常に安全性が高い火災報知機を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明にかかるアンテナ装置は、小型化できるという効果を有し、移動用受信器等に用いると有用である。
【符号の説明】
【００５４】
３ アンテナ
３ｃ 給電点
３ｄ 給電点
１１ａ 接続端子
１１ｂ 接続端子
１２ 分配器
１３ 分配器
１４ 移相器
１５ 移相器
１６ 合成器
１７ 合成器
１８ 移相器
２０ 合成器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モノポールアンテナ２個から成るダイポールアンテナの第１の給電点に接続される第１の接続端子と、この第１の接続端子に入力された高周波信号が入力され、前記高周波信号を分配し第１と第２の分配信号を出力する第１の分配器と、前記第１の分配信号が供給された第１の移相器と、前記ダイポールアンテナの第２の給電点に接続される第２の接続端子と、この第２の接続端子に入力された高周波信号が入力され、この高周波信号を分配し第３と第４の分配信号を出力する第２の分配器と、前記第４の分配信号が供給された第２の移相器と、前記第１の移相器の出力と前記第２の移相器の出力とが入力される第１の合成器と、前記第１の分配器の出力と前記第２の分配器の出力とが入力される第２の合成器と、この第１の合成器の出力と前記第２の合成器の出力とが供給される第３の合成器と、この第３の合成器の出力が供給される出力端子を設け、前記第１の合成器と前記第３の合成器の間と、前記第２の合成器と前記第３の合成器の間のうちの少なくともいずれか一方には、第３の移相器が挿入されたアンテナ装置。
【請求項２】
第１の移相器の移相量（Φ１）と第２の移相器の移相量（Φ２）との差（Φ１−Φ２）は１８０度±３６０度×ｎ倍（ただしｎは整数）となる請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
第１の分配器と第２の合成器との間に第４の移相器が挿入され、第２の分配器と第２の合成器との間には第５の移相器が挿入された請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
第４の移相器の移相量（Φ４）と第５の移相器の移相量（Φ５）との差（Φ４−Φ５）は０度±３６０度×ｎ倍（ただしｎは整数）となる請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
第１の接続端子と、第１の分配器の間に挿入された第２の増幅器と、第２の接続端子と第２の分配器の間に挿入された第３の増幅器とが配置された、請求項４に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
第３の移相器は、制御信号によって移相量が設定可能とした請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
制御信号は、周期的に電圧が変動する信号とした請求項６に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
第１の合成器と第３の移相器の間と前記第３の移相器と第３の合成器の間と、第２の合成器と第３の合成器の間のいずれかに第１の増幅器が設けられた請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
第１の増幅器は、制御信号によって増幅量が設定可能とした請求項８に記載のアンテナ装置。
【請求項１】
モノポールアンテナ２個から成るダイポールアンテナの第１の給電点に接続される第１の接続端子と、この第１の接続端子に入力された高周波信号が入力され、前記高周波信号を分配し第１と第２の分配信号を出力する第１の分配器と、前記第１の分配信号が供給された第１の移相器と、前記ダイポールアンテナの第２の給電点に接続される第２の接続端子と、この第２の接続端子に入力された高周波信号が入力され、この高周波信号を分配し第３と第４の分配信号を出力する第２の分配器と、前記第４の分配信号が供給された第２の移相器と、前記第１の移相器の出力と前記第２の移相器の出力とが入力される第１の合成器と、前記第１の分配器の出力と前記第２の分配器の出力とが入力される第２の合成器と、この第１の合成器の出力と前記第２の合成器の出力とが供給される第３の合成器と、この第３の合成器の出力が供給される出力端子を設け、前記第１の合成器と前記第３の合成器の間と、前記第２の合成器と前記第３の合成器の間のうちの少なくともいずれか一方には、第３の移相器が挿入されたアンテナ装置。
【請求項２】
第１の移相器の移相量（Φ１）と第２の移相器の移相量（Φ２）との差（Φ１−Φ２）は１８０度±３６０度×ｎ倍（ただしｎは整数）となる請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
第１の分配器と第２の合成器との間に第４の移相器が挿入され、第２の分配器と第２の合成器との間には第５の移相器が挿入された請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
第４の移相器の移相量（Φ４）と第５の移相器の移相量（Φ５）との差（Φ４−Φ５）は０度±３６０度×ｎ倍（ただしｎは整数）となる請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
第１の接続端子と、第１の分配器の間に挿入された第２の増幅器と、第２の接続端子と第２の分配器の間に挿入された第３の増幅器とが配置された、請求項４に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
第３の移相器は、制御信号によって移相量が設定可能とした請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
制御信号は、周期的に電圧が変動する信号とした請求項６に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
第１の合成器と第３の移相器の間と前記第３の移相器と第３の合成器の間と、第２の合成器と第３の合成器の間のいずれかに第１の増幅器が設けられた請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
第１の増幅器は、制御信号によって増幅量が設定可能とした請求項８に記載のアンテナ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−２４４２３４（Ｐ２０１１−２４４２３４Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１４９０７（Ｐ２０１０−１１４９０７）
【出願日】平成２２年５月１９日（２０１０．５．１９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１９日（２０１０．５．１９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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