アンテナ装置
【課題】アンテナ本体の落雷対策を施し、小型化を図り、良好な水平偏波無指向性を得ることが可能なアンテナ装置を提供する。
【解決手段】アンテナ装置１は、導電性を有し、第１の接続部と、第１の接続部の反対側に設けられた第２の接続部とを含むアンテナ本体１００と、第１の接続部に機械的に接続された避雷針７と、導電性を有し、第２の接続部に機械的に接続され、アンテナ本体１００が鉛直方向に延伸するように支持するための支持部材４，８，９と、避雷針７に機械的かつ電気的に接続された第１端と、支持部材４，８，９に機械的かつ電気的に接続された第２端とを有し、互いに対向して設けられた少なくとも１対の避雷導線ＬＴ１，ＬＴ３とを備える。
【解決手段】アンテナ装置１は、導電性を有し、第１の接続部と、第１の接続部の反対側に設けられた第２の接続部とを含むアンテナ本体１００と、第１の接続部に機械的に接続された避雷針７と、導電性を有し、第２の接続部に機械的に接続され、アンテナ本体１００が鉛直方向に延伸するように支持するための支持部材４，８，９と、避雷針７に機械的かつ電気的に接続された第１端と、支持部材４，８，９に機械的かつ電気的に接続された第２端とを有し、互いに対向して設けられた少なくとも１対の避雷導線ＬＴ１，ＬＴ３とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置に関し、特に、避雷針を備えるアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アンテナ本体を雷の被害から防護するための避雷構造を備えたアンテナ装置が提案されている。たとえば特開２００５−１７５６３７号公報（特許文献１）には、アンテナ本体を避雷針の保護範囲に配置させる避雷構造が開示されている。
【０００３】
また、特開平１０−９８３２８号公報（特許文献２）には、筒状の放射素子と、その放射素子の内部に挿入されたリング状の絶縁スペーサと、そのリング状の絶縁スペーサの穴に挿入された支柱と、その支柱の先端に取り付けられた避雷針とを含む無指向性アンテナが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１７５６３７号公報
【特許文献２】特開平１０−９８３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
避雷構造を備えた従来のアンテナ装置としては、円筒スロット形状のアンテナ素子において、その中央部分に避雷針が配置されているもの、クロスダイポールアンテナの中央部分に避雷針を配置したもの、およびスーパーターンスタイルアンテナ等がある。
【０００６】
しかしながら、これらのアンテナ装置では、アンテナ装置の先端に取り付けられている避雷針に落雷すると、アンテナの中央部分に設けられた避雷針に接続される避雷導線に大電流が流れて磁界が発生し、避雷導線の外側に配置されているアンテナ素子および給電回路に誘導電流が流れて損傷等が生じる場合がある。また、給電線に発生した誘導電流が送信機等に流れ込んでしまう場合がある。さらに、誘導雷の影響も受けやすくなってしまう。
【０００７】
また、円筒スロットアンテナでは、水平面における指向性のリップルが大きくなるため、水平偏波の良好な無指向性を得ることが困難である。
【０００８】
また、クロスダイポールアンテナおよびスーパーターンスタイルアンテナでは、良好な無指向性を得ることが可能であるが、アンテナ装置全体の径が極端に太くなってしまい、小型化を図ることが困難である。
【０００９】
この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、アンテナ本体の落雷対策を施し、小型化を図り、良好な水平偏波無指向性を得ることが可能なアンテナ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わるアンテナ装置は、導電性を有し、第１の接続部と、上記第１の接続部の反対側に設けられた第２の接続部とを含むアンテナ本体と、上記第１の接続部に機械的に接続された避雷針と、導電性を有し、上記第２の接続部に機械的に接続され、上記アンテナ本体が鉛直方向に延伸するように支持するための支持部材と、上記避雷針に機械的かつ電気的に接続された第１端と、上記支持部材に機械的かつ電気的に接続された第２端とを有し、互いに対向して設けられた少なくとも１対の避雷導線とを備える。
【００１１】
好ましくは、上記アンテナ装置は、水平偏波の送信用または受信用であり、上記１対の避雷導線は、上記アンテナ本体の延伸方向に沿って延伸している。
【００１２】
好ましくは、上記１対の避雷導線は、上記アンテナ本体を挟むように対向して設けられている。
【００１３】
好ましくは、上記アンテナ本体は、上記避雷針と電気的に絶縁されている。
好ましくは、上記アンテナ装置は、上記避雷導線を複数対備える。
【００１４】
好ましくは、上記アンテナ本体は、第１の長辺導体、第２の長辺導体、第１の短辺導体および第２の短辺導体を有し、略矩形状に周回している第１のループアンテナ素子と、第３の長辺導体、第４の長辺導体、上記第１の短辺導体と交差している第３の短辺導体および上記第２の短辺導体と交差している第４の短辺導体を有し、略矩形状に周回している第２のループアンテナ素子と、上記第１の長辺導体の延伸方向における中心から上記第１の短辺導体への方向に離れた位置において上記第１の長辺導体に接続された第１端と、上記第１端の反対側かつ上記第１の長辺導体および上記第２の長辺導体の間に位置する第２端とを有する第１の給電線路と、上記第２の長辺導体の延伸方向における中心から上記第１の短辺導体への方向に離れた位置において上記第２の長辺導体に接続された第１端と、上記第１端の反対側かつ上記第１の長辺導体および上記第２の長辺導体の間に位置する第２端とを有する第２の給電線路と、上記第３の長辺導体の延伸方向における中心から上記第３の短辺導体への方向に離れた位置において上記第３の長辺導体に接続された第１端と、上記第１端の反対側かつ上記第３の長辺導体および上記第４の長辺導体の間に位置する第２端とを有する第３の給電線路と、上記第４の長辺導体の延伸方向における中心から上記第３の短辺導体への方向に離れた位置において上記第４の長辺導体に接続された第１端と、上記第１端の反対側かつ上記第３の長辺導体および上記第４の長辺導体の間に位置する第２端とを有する第４の給電線路とを含み、上記第１の長辺導体ないし上記第４の長辺導体は上記アンテナ本体の共振波長の略１／２の長さを有し、上記第１の短辺導体ないし上記第４の短辺導体は上記アンテナ本体の共振波長の略１／６の長さを有し、上記第１の接続部は、上記第１の短辺導体および上記第３の短辺導体の第１の交差部に対応し、上記第２の接続部は、上記第２の短辺導体および上記第４の短辺導体の第２の交差部に対応する。
【００１５】
より好ましくは、上記１対の避雷導線は、上記第１の交差部および上記第２の交差部を挟むように対向して設けられ、上記アンテナ本体の延伸方向に沿って延伸している。
【００１６】
好ましくは、上記アンテナ装置は、さらに、上記アンテナ本体を収納し、上記避雷針および上記支持部材に機械的に接続された収納部材を備え、上記１対の避雷導線は、上記収納部材の内側、または外側表面上を上記アンテナ本体の延伸方向に沿って延伸している。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、アンテナ本体の落雷対策を施し、小型化を図り、良好な水平偏波無指向性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ装置１の外観図である。
【図２】図１に示したアンテナ装置１の内部構造斜視図である。
【図３】図１に示したアンテナ装置１の内部構造断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ装置１の上部の内部構造を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ装置１の下部の内部構造を示す図である。
【図６】避雷導線を固定する構造を示す図である。
【図７】図３に示したアンテナユニット１０１の斜視図である。
【図８】図７に示したアンテナユニット１０１を図７のＡ３方向から見た図である。
【図９】図７に示したアンテナユニット１０１を図７のＡ１方向から見た図である。
【図１０】図７に示したアンテナユニット１０１を図７のＡ２方向から見た図である。
【図１１】避雷導線を通して流れる電流によって生じる磁界を示す図である。
【図１２】避雷導線を通して流れる電流によって生じる磁界および力を示す図である。
【図１３】本実施の形態に係るアンテナ装置の利得特性を示す図である。
【図１４】本実施の形態に係るアンテナ装置のＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図１５】本実施の形態に係るアンテナ装置の水平面指向性を示す図である。
【図１６】本実施の形態に係るアンテナ装置の水平面指向性を示す図である。
【図１７】本実施の形態に係るアンテナ装置が避雷導線を備えない場合の水平面指向性を示す図である。
【図１８】本実施の形態に係るアンテナ装置が避雷導線を備えない場合の水平面指向性を示す図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態に係るアンテナ装置７１の外観図である。
【図２０】本発明の第２の実施の形態に係るアンテナ装置７１の水平方向の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２０】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ装置１の外観図である。図２は、図１に示したアンテナ装置１の内部構造斜視図である。図３は、図１に示したアンテナ装置１の内部構造断面図である。図１〜図３を参照して、アンテナ装置１は、アンテナ本体１００を収納した筒状のレドーム２と、導電体により形成され、レドーム２の２つの開口端の一方および他方にそれぞれ取り付けられた先端キャップ３および下部金具４と、アンテナ装置１を所定の場所に取り付けるための取付金具５，６と、避雷針７と、導電体により形成された支柱８と、導電体により形成された固定金具９とを備える。
【００２１】
アンテナ装置１は、たとえば電柱の先端、鉄塔の先端、高層建築物の屋上等に取り付けられる。このためにアンテナ装置１は、取付金具５，６を備える。
【００２２】
本明細書では「電気的かつ機械的に接続される」とは、２つの導電体が導通しかつ機械的に固定された状態を意味する。このための接続方法としては、たとえば金属製のネジによって、２つの導電体を機械的に接触させるとともにこれら２つの導電体を固定する方法がある。
【００２３】
避雷針７は先端キャップ３に取り付けられる。すなわち、避雷針７は先端キャップ３に電気的かつ機械的に接続される。アンテナ本体１００は、支柱１５を介して先端キャップ３に取り付けられる。また、アンテナ本体１００は、支柱８に取り付けられる。すなわち、アンテナ本体１００は、支柱１５を介して先端キャップ３に機械的に接続された第１の接続部と、この第１の接続部の反対側に設けられ、支柱８に機械的に接続された第２の接続部とを有する。これにより、アンテナ本体１００は、先端キャップ３を介して避雷針７に機械的に接続される。
【００２４】
支柱８は、固定金具９に取り付けられる。さらに固定金具９は下部金具４に取り付けられる。
【００２５】
支柱８、固定金具９および下部金具４は、アンテナ本体１００に接続された避雷針７が鉛直方向に沿う方向に延びるようにアンテナ本体１００を支持するための支持部材を構成する。
【００２６】
アンテナ本体が避雷針からある程度の距離を隔てて設けられる場合には、アンテナ本体および避雷針を個別に支持する必要が生じる。この場合には、アンテナ本体および避雷針の各々を支持するための支持部材が必要となるのでアンテナ装置の部品点数が増加する。さらに、アンテナ本体と避雷針とが離れているために、アンテナ装置の全体のサイズが大きくなる。
【００２７】
一方、本実施の形態によれば、アンテナ本体１００が避雷針７および支持部材に機械的に接続されるため、アンテナ本体１００と避雷針７と支持部材とが一体化される。したがってアンテナ本体と避雷針とを個別に支持しなくてもよいので、アンテナ装置の部品点数の増加を抑制できる。さらに、本実施の形態によればアンテナ本体１００と避雷針７とが一体化されているので、避雷構造を有するアンテナ装置の小型化を図ることができる。
【００２８】
アンテナ装置１は、さらに、避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４を備える。避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４は、先端キャップ３および下部金具４に取り付けられる。すなわち、避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４は、先端キャップ３を介して避雷針７に機械的かつ電気的に接続された第１端と、下部金具４に機械的かつ電気的に接続された第２端とをそれぞれ有し、互いに対向して設けられている。
【００２９】
なお、図１〜図３には示していないが、避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４とは別の避雷導線が下部金具４に接続される。この避雷導線は大地（アース）に電気的に接続される。
【００３０】
アンテナ本体１００は、アンテナユニット１０１および１０２と、連結部材１０３とを備える。後に詳細に説明するように、アンテナユニット１０１，１０２の各々は、２つのループアンテナ素子により構成された無指向性アンテナである。連結部材１０３は、導電体により形成される。アンテナユニット１０１および１０２は連結部材１０３に電気的かつ機械的に接続される。なお、本実施の形態では、アンテナ本体１００は送信アンテナとして適用されるものとするが、受信アンテナとして適用されてもよい。
【００３１】
アンテナ装置１は、さらに、同軸ケーブルＣＢＬ１〜ＣＢＬ７と、合成器５１，５２，５３と、取付部材６１，６２，６３と、コネクタＣＮＣとを備える。
【００３２】
同軸ケーブルＣＢＬ１およびＣＢＬ２はアンテナユニット１０１の２つのループアンテナ素子にそれぞれ接続される。合成器５１は、同軸ケーブルＣＢＬ１およびＣＢＬ２を通してそれぞれ伝達される電気信号を合成する。同軸ケーブルＣＢＬ４およびＣＢＬ５はアンテナユニット１０２の２つのアンテナ素子にそれぞれ接続される。合成器５２は、同軸ケーブルＣＢＬ４およびＣＢＬ５を通してそれぞれ伝達される電気信号を合成する。
【００３３】
同軸ケーブルＣＢＬ３は合成器５１の出力を合成器５３に伝達する。同軸ケーブルＣＢＬ６は合成器５２の出力を合成器５３に伝達する。同軸ケーブルＣＢＬ３，ＣＢＬ６の電気長は略同一となるように調整されている。合成器５３は、同軸ケーブルＣＢＬ３およびＣＢＬ６を通してそれぞれ伝達される電気信号を合成する。同軸ケーブルＣＢＬ７は、下部金具４に設けられたコネクタＣＮＣに合成器５３の出力を伝達する。
【００３４】
合成器５１，５２，５３は、取付部材６１，６２，６３に取り付けられる。取付部材６１には連結部材１０３を通すための貫通孔が形成される。この貫通孔に連結部材１０３を通すことによって取付部材６１が連結部材１０３に固定される。同様に取付部材６２，６３の各々には貫通孔が形成され、貫通孔に支柱８が通されることにより取付部材６２，６３が支柱８に固定される。また、取付部材６１，６２，６３は樹脂材によって形成されているため、合成器５１，５２，５３とは電気的に絶縁されている。なお、アンテナ装置１が取付部材６３を備えず、合成器５３が取付部材６２において合成器５２の反対側に取り付けられる構成であってもよい。
【００３５】
図４は、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ装置１の上部の内部構造を示す図である。図４を参照して、避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４は、金属製のネジによって先端キャップ３と電気的に接続され、かつ先端キャップ３に固定されている。
【００３６】
支柱１５は、固定金具１６に取り付けられる。先端キャップ３と固定金具１６との間に樹脂材等の絶縁部材９１が設けられている。これにより、アンテナ本体１００と先端キャップ３とが電気的に絶縁される。
【００３７】
図５は、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ装置１の下部の内部構造を示す図である。図５を参照して、避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４は、金属製のネジによって下部金具４と電気的に接続され、かつ下部金具４に固定されている。
【００３８】
また、下部金具４と固定金具９との間に樹脂材等の絶縁部材９２が設けられている。これにより、固定金具９と下部金具４が電気的に絶縁される。
【００３９】
すなわち、絶縁部材９１および絶縁部材９２により、アンテナ本体１００と避雷針７とが電気的に絶縁され、アンテナ本体１００と避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４とが電気的に絶縁される。
【００４０】
図６は、避雷導線を固定する構造を示す図である。図６を参照して、アンテナ装置１は、さらに、避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４を支持する複数のリブＲＢを備える。リブＲＢは絶縁物で形成される。リブＲＢには貫通孔が設けられており、リブＲＢは、支柱８および連結部材１０３にたとえばＬ字金具等によって固定されている。避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４は、リブＲＢの貫通孔を通って延伸している。
【００４１】
次にアンテナユニット１０１の構成について詳しく説明する。なおアンテナユニット１０２の構成は以下に説明する構成と同様であるので、アンテナユニット１０２の構成に関する詳細な説明は繰り返さない。
【００４２】
図７は、図３に示したアンテナユニット１０１の斜視図である。図７を参照して、アンテナユニット１０１は、ループアンテナ素子１１，１２と、給電線路ＬＮ３１，ＬＮ３２，ＬＮ４１，ＬＮ４２と、固定金具２１，２２とを備える。
【００４３】
ループアンテナ素子１１は、長辺導体ＬＰ３１、長辺導体ＬＰ３２、短辺導体ＳＰ３１および短辺導体ＳＰ３２を有し、略矩形状に周回している。
【００４４】
ループアンテナ素子１２は、長辺導体ＬＰ４１、長辺導体ＬＰ４２、短辺導体ＳＰ３１と交差する短辺導体ＳＰ４１、および短辺導体ＳＰ３２と交差する短辺導体ＳＰ４２を有し、略矩形状に周回している。
【００４５】
ループアンテナ素子１１の各導体およびループアンテナ素子１２の各導体、ならびに給電線路ＬＮ３１，ＬＮ３２，ＬＮ４１，ＬＮ４２は、たとえば導体板すなわち平板状の導体である。
【００４６】
固定金具２１（第１の接続部）は、導電体により形成され、短辺導体ＳＰ４１に電気的かつ機械的に接続される。同様に、固定金具２２（第２の接続部）は、導電体により形成され、短辺導体ＳＰ４２に電気的かつ機械的に接続される。固定金具２１は、先端キャップ３をアンテナユニット１０１に機械的に接続するためのものである。固定金具２２は、連結部材１０３をアンテナユニ
ット１０１に電気的かつ機械的に接続するためのものである。
【００４７】
なお、アンテナユニット１０２においては、固定金具２１は、連結部材１０３をアンテナユニット１０２に電気的かつ機械的に接続するためのものであり、固定金具２２は、支柱８をアンテナユニット１０２に電気的かつ機械的に接続するためのものである。
【００４８】
図３および図７から分かるように、アンテナユニット（１０１，１０２）は、連結可能に構成される。すなわち、本実施の形態では、アンテナ本体１００は、多段（具体的には２段）のアンテナユニットによって構成される。ただし、アンテナユニットの段数を３以上としてもよいし、１としてもよい。なお、アンテナユニットの段数が１の場合には、先端キャップ３がアンテナユニットの固定金具２１に機械的に接続されるとともに支柱８がアンテナユニットの固定金具２２に電気的かつ機械的に接続される。
【００４９】
軸Ｚは、アンテナユニット１０１の中心軸である。アンテナユニット１０１は、軸Ｚが鉛直方向に沿って延びるように、支持部材（支柱８、固定金具９および下部金具４）により設置される。この状態では、短辺導体ＳＰ３１およびＳＰ４１はアンテナユニット１０１の上側に位置し、短辺導体ＳＰ３２およびＳＰ４２はアンテナユニット１０１の下側に位置する。これによりアンテナユニット１０１，１０２の各々の偏波面は水平面となる。
【００５０】
図７に示したＡ１方向およびＡ２方向は、軸Ｚに沿った方向であり、かつ互いに逆の方向である。詳細にはＡ１方向はアンテナユニット１０１の上部から下部に向かう方向であり、Ａ２方向はアンテナユニット１０１の下部から上部に向かう方向である。さらにＡ３方向は、軸Ｚに直交する方向である。図７のＡ４方向は、軸Ｚに直交し、かつ方向Ａ３と直交する方向である。
【００５１】
図８は、図７に示したアンテナユニット１０１を図７のＡ３方向から見た図である。図９は、図７に示したアンテナユニット１０１を図７のＡ１方向から見た図である。図１０は、図７に示したアンテナユニット１０１を図７のＡ２方向から見た図である。また、図９および図１０では、避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４も示しており、避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４がレドーム２の内側にあることも示している。
【００５２】
図７〜図１０を参照して、短辺導体ＳＰ３１および短辺導体ＳＰ４１は略直角に交差し、かつ短辺導体ＳＰ３２および短辺導体ＳＰ４２が略直角に交差する。
【００５３】
以下、長辺導体ＬＰ３１、長辺導体ＬＰ３２、長辺導体ＬＰ４１および長辺導体ＬＰ４２の延伸方向、すなわちＺ軸に平行な方向を「アンテナユニット１０１の垂直方向」とも称する。また、Ｚ軸に対して垂直な方向（たとえばＡ３方向およびその逆方向、ならびにＡ４方向およびその逆方向）を「アンテナユニット１０１の水平方向」とも称する。また、図７に示したアンテナユニット１０１の設置状態におけるＡ１方向を「垂直下方向」とも称し、その反対方向、すなわちＡ２方向を「垂直上方向」とも称する。
【００５４】
給電線路ＬＮ３１は、長辺導体ＬＰ３１に接続された第１端と、その第１端の反対側かつ長辺導体ＬＰ３１および長辺導体ＬＰ３２の間に位置する第２端とを有する。上記給電線路ＬＮ３１の第１端は、長辺導体ＬＰ３１の延伸方向（アンテナユニット１０１の垂直方向）における中心からその延伸方向たとえば垂直下方向に離れた所定の位置において長辺導体ＬＰ３１に接続される。
【００５５】
給電線路ＬＮ３２は、長辺導体ＬＰ３２に接続された第１端と、その第１端の反対側かつ長辺導体ＬＰ３１および長辺導体ＬＰ３２の間に位置する第２端とを有する。上記給電線路ＬＮ３２の第１端は、長辺導体ＬＰ３２の延伸方向（アンテナユニット１０１の垂直方向）における中心からその延伸方向たとえば垂直下方向に離れた所定の位置において長辺導体ＬＰ３２に接続される。
【００５６】
給電線路ＬＮ４１は、長辺導体ＬＰ４１に接続された第１端と、その第１端の反対側かつ長辺導体ＬＰ４１および長辺導体ＬＰ４２の間に位置する第２端とを有する。上記給電線路ＬＮ４１の第１端は、長辺導体ＬＰ４１の延伸方向（アンテナユニット１０１の垂直方向）における中心からその延伸方向たとえば垂直下方向に離れた所定の位置において長辺導体ＬＰ４１に接続される。
【００５７】
給電線路ＬＮ４２は、長辺導体ＬＰ４２に接続された第１端と、その第１端の反対側かつ長辺導体ＬＰ４１および長辺導体ＬＰ４２の間に位置する第２端とを有する。上記給電線路ＬＮ４２の第１端は、長辺導体ＬＰ４２の延伸方向（アンテナユニット１０１の垂直方向）における中心からその延伸方向たとえば垂直下方向に離れた位置において長辺導体ＬＰ４２に接続される。
【００５８】
長辺導体ＬＰ３１、長辺導体ＬＰ３２は、軸Ｚに沿って延伸し、かつ略平行となるように対向して配置される。長辺導体ＬＰ４１、長辺導体ＬＰ４２は、軸Ｚに沿って延伸し、かつ略平行となるように対向して配置される。長辺導体ＬＰ３１，ＬＰ３２，ＬＰ４１，ＬＰ４２のＺ軸方向の長さは略同じである。
【００５９】
短辺導体ＳＰ３１は、長辺導体ＬＰ３１の一方端とその一方端に対向する長辺導体ＬＰ３２の一方端とを接続する。短辺導体ＳＰ３２は長辺導体ＬＰ３１の他方端とその他方端に対向する長辺導体ＬＰ３２の他方端とを接続する。短辺導体ＳＰ４１は、長辺導体ＬＰ４１の一方端とその一方端に対向する長辺導体ＬＰ４２の一方端とを接続する。短辺導体ＳＰ４２は長辺導体ＬＰ４１の他方端とその他方端に対向する長辺導体ＬＰ４２の他方端とを接続する。
【００６０】
短辺導体ＳＰ３１，ＳＰ３２はＡ４方向に延伸するよう配置される。一方、短辺導体ＳＰ４１，ＳＰ４２はＡ３方向に延伸するよう配置される。短辺導体ＳＰ３１，ＳＰ３２の各々のＡ４方向の長さ、および、短辺導体ＳＰ４１，ＳＰ４２の各々のＡ３方向の長さは略同じである。
【００６１】
短辺導体ＳＰ３１および短辺導体ＳＰ３２は、ループアンテナ素子１１で囲まれた空間の体積を減じる方向に屈曲している。短辺導体ＳＰ４１および短辺導体ＳＰ４２は、ループアンテナ素子１２で囲まれた空間の体積を減じる方向に屈曲している。言い換えれば、短辺導体ＳＰ３１および短辺導体ＳＰ３２の各々は、ループアンテナ素子１１で囲まれた空間の方向に凹んだ凹み部を有している。短辺導体ＳＰ４１および短辺導体ＳＰ４２の各々は、ループアンテナ素子１２で囲まれた空間の方向に凹んだ凹み部を有している。
【００６２】
短辺導体ＳＰ３１およびＳＰ４１は、両者の交差部に対応する位置、すなわち短辺導体ＳＰ３１およびＳＰ４１の略中央においてネジ４１により固定される。固定金具２１は、短辺導体ＳＰ４１の中央部、すなわち短辺導体ＳＰ３１およびＳＰ４１の交差部に対応する位置に設置される。
【００６３】
図１０に示すように、短辺導体ＳＰ３２およびＳＰ４２は、両者の交差部に対応する位置、すなわち短辺導体ＳＰ３２およびＳＰ４２の略中央においてネジ４２により固定される。固定金具２２は、短辺導体ＳＰ４２の中央部、すなわち短辺導体ＳＰ３２およびＳＰ４２の交差部に対応する位置に設置される。また、短辺導体ＳＰ３１と短辺導体ＳＰ４１の交差部には絶縁物が挟まれている。同様に、短辺導体ＳＰ３２と短辺導体ＳＰ４２の交差部には絶縁物が挟まれている。ただし、これらの絶縁物をなくすことも可能である。
【００６４】
給電線路ＬＮ３１およびＬＮ３２は、たとえば、短辺導体ＳＰ３２の下端から同じ高さにおいて長辺導体ＬＰ３１および長辺導体ＬＰ３２とそれぞれ接続されている。給電線路ＬＮ４１，ＬＮ４２は、たとえば、短辺導体ＳＰ３２の下端から略同じ高さかつ給電線路
ＬＮ３１およびＬＮ３２と比べて低い位置において長辺導体ＬＰ４１および長辺導体ＬＰ４２とそれぞれ接続されている。
【００６５】
また、給電線路ＬＮ３１，ＬＮ３２，ＬＮ４１，ＬＮ４２は、アンテナユニット１０１の水平方向すなわち長辺導体ＬＰ３１，ＬＰ３２，ＬＰ４１，ＬＰ４２と略垂直な方向に延伸している。給電線路ＬＮ３１は長辺導体ＬＰ３１から長辺導体ＬＰ３２への方向に延伸し、給電線路ＬＮ３２は長辺導体ＬＰ３２から長辺導体ＬＰ３１への方向に延伸し、給電線路ＬＮ４１は長辺導体ＬＰ４１から長辺導体ＬＰ４２への方向に延伸し、給電線路ＬＮ４２は長辺導体ＬＰ４２から長辺導体ＬＰ４１への方向に延伸している。
【００６６】
また、給電線路ＬＮ３１，ＬＮ３２，ＬＮ４１，ＬＮ４２の各々の第２端は他の給電線路の第２端と接触しないように、長辺導体ＬＰ３１および長辺導体ＬＰ３２間の中心付近かつ長辺導体ＬＰ４１および長辺導体ＬＰ４２間の中心付近に設けられている。
【００６７】
なお、給電線路ＬＮ３１，ＬＮ３２，ＬＮ４１，ＬＮ４２は導体板であるとしたが、給電線路ＬＮ３１，ＬＮ３２を１枚のプリント基板状に形成することも可能である。この場合、給電線路ＬＮ３１の第２端と給電線路ＬＮ３２の第２端は、プリント基板状で絶縁される。同様に、給電線路ＬＮ４１，ＬＮ４２を１枚のプリント基板状に形成することが可能である。この場合、給電線路ＬＮ４１の第２端と給電線路ＬＮ４２の第２端は、プリント基板状で絶縁される。
【００６８】
図７に戻り、ループアンテナ素子１１および１２は「ヘンテナ」と称されるループアンテナである。すなわち、長辺導体ＬＰ３１、長辺導体ＬＰ３２、長辺導体ＬＰ４１および長辺導体ＬＰ４２は、Ｚ軸方向に、アンテナユニット１０１の共振波長λ（すなわちアンテナユニット１０１が送信または受信すべき波長）の略１／２の長さを有する。短辺導体ＳＰ３１、短辺導体ＳＰ３２は、Ａ４方向に、上記波長λの略１／６の長さを有する。短辺導体ＳＰ４１、短辺導体ＳＰ４２は、Ａ３方向に、上記波長λの略１／６の長さを有する。
【００６９】
同軸ケーブルＣＢＬ１は、給電線路ＬＮ３１の第２端における給電点ＦＤ１に接続された内部導体ＣＩ１と、給電線路ＬＮ３２の第２端における給電点ＦＤ２に接続された外部導体ＣＯ１とを有する。
【００７０】
同軸ケーブルＣＢＬ２は、給電線路ＬＮ４１の第２端における給電点ＦＤ３に接続された内部導体ＣＩ２と、給電線路ＬＮ４２の第２端における給電点ＦＤ４に接続された外部導体ＣＯ２とを有する。同軸ケーブルＣＢＬ１，ＣＢＬ２の電気長は互いにλ／４異なるように調整されている。
【００７１】
なお、図示しないが、給電点ＦＤ１およびＦＤ２には、たとえばバランがインピーダン
スマッチングのために接続される。さらに、給電点ＦＤ３およびＦＤ４には、たとえばバランがインピーダンスマッチングのために接続される。これらのバランはたとえばＵバランである。ただし図が複雑になるのを回避するため、図７ではバランを示していない。
【００７２】
図９および図１０を参照して、アンテナ装置１の水平面において、避雷導線ＬＴ１と避雷導線ＬＴ３とを結ぶ線と、避雷導線ＬＴ２と避雷導線ＬＴ４とを結ぶ線とは略直交する。また、避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４は、短辺導体ＳＰ３１およびＳＰ４１の交差部および短辺導体ＳＰ３２およびＳＰ４２の交差部を中心とする略同一円周上に配置されている。
【００７３】
アンテナ装置１が電波を送信または受信する際、アンテナユニット１０１のループアンテナ素子を通して流れる電流およびアンテナユニット１０２のループアンテナ素子を通して流れる電流によってそれぞれ磁界が生じ、これらの磁界に直交する方向に電界が生じる、すなわち、図９および図１０の矢印で示すような回転方向を有する電界が生じる。
【００７４】
そして、アンテナ装置１では、避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４はこの電界と直交する方向に延伸していることから、避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４がアンテナ装置１の特性に影響を及ぼすことを防ぐことができる。
【００７５】
図１１は、避雷導線を通して流れる電流によって生じる磁界を示す図である。図１１および後述する図１２では、避雷導線ＬＴ１，ＬＴ３を代表的に示している。図１１を参照して、落雷によって避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４を通して電流Ｉが流れると、アンペールの右ねじの法則に従い、磁界ＭＦが生じる。
【００７６】
ここで、避雷導線ＬＴ１およびＬＴ３は、アンテナ本体１００を挟んで互いに対向して延伸している。また、図示しない避雷導線ＬＴ２およびＬＴ４は、アンテナ本体１００を挟んで互いに対向して延伸している。このような構成により、避雷導線ＬＴ１およびＬＴ３の各々によって生じる磁界ＭＦはアンテナ本体１００の位置において互いに打ち消し合い、また、避雷導線ＬＴ２およびＬＴ４の各々によって生じる磁界ＭＦはアンテナ本体１００の位置において互いに打ち消し合うことから、これらの磁界がアンテナ装置１の特性に及ぼす影響を低減することができ、良好な特性を得ることができる。また、アンテナ本体１００が２対の避雷導線を備える構成により、磁界の打ち消し合う領域が１対の避雷導線を備える構成と比べて広がることにより、磁界がアンテナ装置１の特性に及ぼす影響をさらに低減することができる。
【００７７】
さらに、前述のようにアンテナ本体１００と避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４とは電気的に絶縁されていることから、誘導電流がアンテナ本体１００に流れてアンテナ本体１００が破損することを防ぐことができる。
【００７８】
図１２は、避雷導線を通して流れる電流によって生じる磁界および力を示す図である。図１２を参照して、落雷によって避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４を通して電流Ｉが流れると、前述のように磁界が打ち消し合う。そうすると、フレミングの左手の法則に従い、磁界の弱まった領域への方向、すなわち対向する避雷導線へ向かう力Ｆが生じる。
【００７９】
この力Ｆが避雷導線に作用することにより、避雷導線が歪む可能性がある。しかしながら、図６において説明したように、避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４は、リブＲＢの貫通孔を通って延伸している。このような構成により、避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４の歪みを防止することができる。
【００８０】
次に、上記のように構成されたアンテナ装置の性能を具体的に説明する。なお、以下に説明するアンテナ装置の性能は、日本におけるＵＨＦテレビ放送の周波数帯（４７０〜７７０ＭＨｚ）の電波が送受信可能なようにアンテナ装置１を構成することによって得られたものである。具体的には、アンテナ装置１が上記ＵＨＦ帯、特に日本における地上デジタル放送の周波数帯（４７０〜７１０ＭＨｚ）のうちのＬ帯域（４７０ＭＨｚ〜５８４ＭＨｚ）の電波の送受信に好適なアンテナ装置となるよう、アンテナ装置１（アンテナユニット１０１，１０２）における各部位の長さ、幅、および距離のパラメータを設計した。
【００８１】
また、以下では、アンテナ装置１の性能として利得、ＶＳＷＲおよび指向性パターンを
示す。利得を示す数値が高いほどアンテナの性能が優れている。また、ＶＳＷＲを示す数値が低いほどアンテナの特性が優れている。さらに、本実施の形態に係るアンテナ装置は水平偏波無指向性アンテナであるので、指向性パターンは円形に近いほど好ましい。
【００８２】
図１３は、本実施の形態に係るアンテナ装置の利得特性を示す図である。図１３において、グラフＧ１はアンテナ装置１の特性を示し、グラフＧ２は避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４を備えない場合のアンテナ装置１の特性を示す。
【００８３】
図１３を参照して、上述した４７０〜５８４ＭＨｚでの周波数帯では、アンテナ装置１の利得は、約＋１．０ｄＢ〜約＋２．０ｄＢであり、避雷導線を備えない構成と同等の良好な特性が実現されている。
【００８４】
図１４は、本実施の形態に係るアンテナ装置のＶＳＷＲ特性を示す図である。図１４において、グラフＧ１はアンテナ装置１の特性を示し、グラフＧ２は避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４を備えない場合のアンテナ装置１の特性を示す。図１４を参照して、上述した４７０〜５８４ＭＨｚでの周波数帯では、アンテナ装置のＶＳＷＲはほぼ１．０〜１．５の範囲内である。一般的には実用的な観点からはＶＳＷＲは１．５以下であることが好ましいとされている。したがって、アンテナ装置１では、４７０〜５８４ＭＨｚでの周波数帯において、避雷導線を備えない構成と同等の良好なＶＳＷＲ特性が実現されている。
【００８５】
図１５および図１６は、本実施の形態に係るアンテナ装置の水平面指向性を示す図である。図１７および図１８は、本実施の形態に係るアンテナ装置が避雷導線を備えない場合の水平面指向性を示す図である。
【００８６】
図１５〜図１８を参照して、アンテナ装置１では、避雷導線を備えない構成と同様に、４７０ＭＨｚ〜５８４ＭＨｚの範囲の各周波数において良好な無指向性すなわち略楕円状または略円状の無指向性が実現される。このことから、４７０ＭＨｚ〜５８４ＭＨｚの周波数帯において、安定した水平面の無指向性が実現されていることが分かる。
【００８７】
図１に示すようにアンテナ本体１００は、レドーム２に収納される。レドーム２は筒状である。アンテナ装置１の小型化の観点からは、レドーム２の径、すなわちアンテナ本体の水平方向の長さが短いほど好ましい。
【００８８】
レドーム２の径を小さくすることが可能な構造を有するアンテナとしては、たとえば円筒の一部にスロットが形成されたスロットアンテナ、２巻き先端開放ループアンテナなどが考えられる。しかしながらこれらのアンテナの場合、水平面指向性が良好な無指向性になりにくい。一方、良好な無指向性（水平面無指向性）を得るためのアンテナとしては、たとえばアルホードアンテナ、クローバーリーフアンテナ、クロスダイポールアンテナなどが知られている。ただし、これらのアンテナの場合、水平方向の長さが大きくなるとい
う課題が生じる。
【００８９】
本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ装置では、２つのループアンテナ素子の各々がヘンテナであるので、長辺導体ＬＰ３１、長辺導体ＬＰ３２、長辺導体ＬＰ４１および長辺導体ＬＰ４２が、アンテナユニット１０１の共振波長の略１／２の長さを有するとともに、短辺導体ＳＰ３１、短辺導体ＳＰ３２、短辺導体ＳＰ４１および短辺導体ＳＰ４２は、アンテナユニット１０１の共振波長の略１／６の長さを有する。つまり短辺導体は長辺導体よりも短い。
【００９０】
そして、短辺導体の延伸方向が略水平方向となるように（長辺導体の延伸方向が略鉛直方向となるように）アンテナユニットが支持される。このように、ループアンテナ素子１１および１２をそれぞれヘンテナとし、かつ、そのヘンテナの短辺の延伸方向が略水平方向となるようにヘンテナを配置することによって水平方向の長さを小さくすることができる。さらに、２つのヘンテナは、各々の短辺導体が互いに直交するように配置される。これにより、アンテナユニットは、特性として、水平偏波無指向性を有する。
【００９１】
なお、本実施の形態では、固定金具２１，２２が、Ｚ軸方向（第１の方向）に沿って配置された第１および第２の接続部にそれぞれ対応する。ただし、固定金具２１，２２を設けずに、ループアンテナ素子１１，１２の２つの交差部の一方に避雷針７が直接的に接続され、他方の交差部に支柱８（または連結部材１０３）が接続されても良い。この場合の２つの交差部は、第１および第２の接続部にそれぞれ対応する。
【００９２】
また、本実施の形態では、ループアンテナ素子に含まれる短辺導体が屈曲しているが、短辺導体を屈曲させることは必須ではなく、真っ直ぐな導電板を短辺導体として用いてもよい。
【００９３】
本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ装置では、避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４により、避雷針７に落ちた雷を大地に逃がすことが可能となる。より詳細には、アンテナ装置１では、ループアンテナ素子の間の４箇所に対称に避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４を設ける。これにより、アンテナ装置１の先端に取り付けられた避雷針７から流れてくる直撃雷電流をアンテナ本体１００の外部へ４分配して流す。
【００９４】
ここで、避雷針または避雷導線の断面積は、ＪＩＳ規格 Ａ４２０１によると、材質がアルミニウムの場合には５０ｍｍ2確保する必要があるが、上記のように避雷導線を４本設ける構成により、各避雷導線は最低１２．５ｍｍ2の太さすなわち４ｍｍの径を有するアルミニウム棒とすることが可能となる。
【００９５】
このように、避雷導線を細くすることが可能であるため、避雷導線を設けることによるアンテナ装置の指向特性への影響を極力小さくすることができる。また、避雷導線をアンテナ装置の中央部に配置する必要がなくなる。
【００９６】
アンテナ装置１では、前述のように避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４を配置することにより、放射電界に影響を与えること無く、避雷導線に発生する磁界が打ち消し合うようにしてアンテナおよび給電回路への影響を押えつつ、雷電流を接地側に流すことが可能となる。
【００９７】
また、アンテナ装置１は、比較的外径を細くして小型にすることができる。また、水平偏波指向性も比較的リップルの小さい綺麗な指向性にすることができる。
【００９８】
したがって、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ装置では、アンテナ本体の落雷対策を施し、小型化を図り、良好な水平偏波無指向性を得ることができる。
【００９９】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【０１００】
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係るアンテナ装置と比べて避雷導線の配置を変更したアンテナ装置に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係るアンテナ装置と同様である。
【０１０１】
図１９は、本発明の第２の実施の形態に係るアンテナ装置７１の外観図である。図２０は、本発明の第２の実施の形態に係るアンテナ装置７１の水平方向の断面図である。図１９および図２０を参照して、アンテナ装置７１は、レドーム２の代わりにレドーム７２を備える。アンテナ装置７１では、避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４は、レドーム７２の内側ではなくレドーム７２の外側表面上をアンテナ本体１００の延伸方向に沿って延伸している。より詳細には、避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４は、レドーム７２の内側における先端キャップ３からレドーム７２の外側上部へ貫通し、レドーム７２の外側表面において下部金具４の方向へ延伸し、レドーム７２の外側下部からレドーム７２の内側へ貫通し、下部金具４に固定される。
【０１０２】
このような構成により、図１２において説明したような力Ｆが避雷導線に作用しても、避雷導線が歪むことを防ぐことができる。したがって、リブＲＢが不要となる。
【０１０３】
なお、避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４がレドーム７２を貫通する構成に限らず、レドーム７２と先端キャップ３を固定するためのネジによって避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４が固定される構成であってもよい。
【０１０４】
その他の構成および動作は第１の実施の形態に係るアンテナ装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０１０５】
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説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味およ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。
【符号の説明】
【０１０６】
１，７１ アンテナ装置、２，７２ レドーム、３ 先端キャップ、４ 下部金具、５，６ 取付金具、７ 避雷針、８ 支柱、９ 固定金具、１１，１２ ループアンテナ素子、２１，２２ 固定金具、４１，４２ ネジ、５１〜５３ 合成器、６１，６２，６３ 取付部材、９１，９２ 絶縁部材、１００ アンテナ本体、１０１，１０２ アンテナユニット、１０３ 連結部材、ＣＢＬ１〜ＣＢＬ７ 同軸ケーブル、ＣＩ１〜ＣＩ３ 内部導体、ＣＬ１〜ＣＬ３ コイル、ＣＮＣ コネクタ、ＣＯ１，ＣＯ２ 外部導体、ＦＤ１〜ＦＤ４ 給電点、ＬＴ１〜ＬＴ４ 避雷導線、ＬＮ３１，ＬＮ３２，ＬＮ４１，ＬＮ４２ 給電線路、ＬＰ３１，ＬＰ３２，ＬＰ４１，ＬＰ４２ 長辺導体、Ｒ 抵抗素子、ＲＢ リブ、ＳＰ３１，ＳＰ３２，ＳＰ４１，ＳＰ４２ 短辺導体。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置に関し、特に、避雷針を備えるアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アンテナ本体を雷の被害から防護するための避雷構造を備えたアンテナ装置が提案されている。たとえば特開２００５−１７５６３７号公報（特許文献１）には、アンテナ本体を避雷針の保護範囲に配置させる避雷構造が開示されている。
【０００３】
また、特開平１０−９８３２８号公報（特許文献２）には、筒状の放射素子と、その放射素子の内部に挿入されたリング状の絶縁スペーサと、そのリング状の絶縁スペーサの穴に挿入された支柱と、その支柱の先端に取り付けられた避雷針とを含む無指向性アンテナが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１７５６３７号公報
【特許文献２】特開平１０−９８３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
避雷構造を備えた従来のアンテナ装置としては、円筒スロット形状のアンテナ素子において、その中央部分に避雷針が配置されているもの、クロスダイポールアンテナの中央部分に避雷針を配置したもの、およびスーパーターンスタイルアンテナ等がある。
【０００６】
しかしながら、これらのアンテナ装置では、アンテナ装置の先端に取り付けられている避雷針に落雷すると、アンテナの中央部分に設けられた避雷針に接続される避雷導線に大電流が流れて磁界が発生し、避雷導線の外側に配置されているアンテナ素子および給電回路に誘導電流が流れて損傷等が生じる場合がある。また、給電線に発生した誘導電流が送信機等に流れ込んでしまう場合がある。さらに、誘導雷の影響も受けやすくなってしまう。
【０００７】
また、円筒スロットアンテナでは、水平面における指向性のリップルが大きくなるため、水平偏波の良好な無指向性を得ることが困難である。
【０００８】
また、クロスダイポールアンテナおよびスーパーターンスタイルアンテナでは、良好な無指向性を得ることが可能であるが、アンテナ装置全体の径が極端に太くなってしまい、小型化を図ることが困難である。
【０００９】
この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、アンテナ本体の落雷対策を施し、小型化を図り、良好な水平偏波無指向性を得ることが可能なアンテナ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わるアンテナ装置は、導電性を有し、第１の接続部と、上記第１の接続部の反対側に設けられた第２の接続部とを含むアンテナ本体と、上記第１の接続部に機械的に接続された避雷針と、導電性を有し、上記第２の接続部に機械的に接続され、上記アンテナ本体が鉛直方向に延伸するように支持するための支持部材と、上記避雷針に機械的かつ電気的に接続された第１端と、上記支持部材に機械的かつ電気的に接続された第２端とを有し、互いに対向して設けられた少なくとも１対の避雷導線とを備える。
【００１１】
好ましくは、上記アンテナ装置は、水平偏波の送信用または受信用であり、上記１対の避雷導線は、上記アンテナ本体の延伸方向に沿って延伸している。
【００１２】
好ましくは、上記１対の避雷導線は、上記アンテナ本体を挟むように対向して設けられている。
【００１３】
好ましくは、上記アンテナ本体は、上記避雷針と電気的に絶縁されている。
好ましくは、上記アンテナ装置は、上記避雷導線を複数対備える。
【００１４】
好ましくは、上記アンテナ本体は、第１の長辺導体、第２の長辺導体、第１の短辺導体および第２の短辺導体を有し、略矩形状に周回している第１のループアンテナ素子と、第３の長辺導体、第４の長辺導体、上記第１の短辺導体と交差している第３の短辺導体および上記第２の短辺導体と交差している第４の短辺導体を有し、略矩形状に周回している第２のループアンテナ素子と、上記第１の長辺導体の延伸方向における中心から上記第１の短辺導体への方向に離れた位置において上記第１の長辺導体に接続された第１端と、上記第１端の反対側かつ上記第１の長辺導体および上記第２の長辺導体の間に位置する第２端とを有する第１の給電線路と、上記第２の長辺導体の延伸方向における中心から上記第１の短辺導体への方向に離れた位置において上記第２の長辺導体に接続された第１端と、上記第１端の反対側かつ上記第１の長辺導体および上記第２の長辺導体の間に位置する第２端とを有する第２の給電線路と、上記第３の長辺導体の延伸方向における中心から上記第３の短辺導体への方向に離れた位置において上記第３の長辺導体に接続された第１端と、上記第１端の反対側かつ上記第３の長辺導体および上記第４の長辺導体の間に位置する第２端とを有する第３の給電線路と、上記第４の長辺導体の延伸方向における中心から上記第３の短辺導体への方向に離れた位置において上記第４の長辺導体に接続された第１端と、上記第１端の反対側かつ上記第３の長辺導体および上記第４の長辺導体の間に位置する第２端とを有する第４の給電線路とを含み、上記第１の長辺導体ないし上記第４の長辺導体は上記アンテナ本体の共振波長の略１／２の長さを有し、上記第１の短辺導体ないし上記第４の短辺導体は上記アンテナ本体の共振波長の略１／６の長さを有し、上記第１の接続部は、上記第１の短辺導体および上記第３の短辺導体の第１の交差部に対応し、上記第２の接続部は、上記第２の短辺導体および上記第４の短辺導体の第２の交差部に対応する。
【００１５】
より好ましくは、上記１対の避雷導線は、上記第１の交差部および上記第２の交差部を挟むように対向して設けられ、上記アンテナ本体の延伸方向に沿って延伸している。
【００１６】
好ましくは、上記アンテナ装置は、さらに、上記アンテナ本体を収納し、上記避雷針および上記支持部材に機械的に接続された収納部材を備え、上記１対の避雷導線は、上記収納部材の内側、または外側表面上を上記アンテナ本体の延伸方向に沿って延伸している。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、アンテナ本体の落雷対策を施し、小型化を図り、良好な水平偏波無指向性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ装置１の外観図である。
【図２】図１に示したアンテナ装置１の内部構造斜視図である。
【図３】図１に示したアンテナ装置１の内部構造断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ装置１の上部の内部構造を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ装置１の下部の内部構造を示す図である。
【図６】避雷導線を固定する構造を示す図である。
【図７】図３に示したアンテナユニット１０１の斜視図である。
【図８】図７に示したアンテナユニット１０１を図７のＡ３方向から見た図である。
【図９】図７に示したアンテナユニット１０１を図７のＡ１方向から見た図である。
【図１０】図７に示したアンテナユニット１０１を図７のＡ２方向から見た図である。
【図１１】避雷導線を通して流れる電流によって生じる磁界を示す図である。
【図１２】避雷導線を通して流れる電流によって生じる磁界および力を示す図である。
【図１３】本実施の形態に係るアンテナ装置の利得特性を示す図である。
【図１４】本実施の形態に係るアンテナ装置のＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図１５】本実施の形態に係るアンテナ装置の水平面指向性を示す図である。
【図１６】本実施の形態に係るアンテナ装置の水平面指向性を示す図である。
【図１７】本実施の形態に係るアンテナ装置が避雷導線を備えない場合の水平面指向性を示す図である。
【図１８】本実施の形態に係るアンテナ装置が避雷導線を備えない場合の水平面指向性を示す図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態に係るアンテナ装置７１の外観図である。
【図２０】本発明の第２の実施の形態に係るアンテナ装置７１の水平方向の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２０】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ装置１の外観図である。図２は、図１に示したアンテナ装置１の内部構造斜視図である。図３は、図１に示したアンテナ装置１の内部構造断面図である。図１〜図３を参照して、アンテナ装置１は、アンテナ本体１００を収納した筒状のレドーム２と、導電体により形成され、レドーム２の２つの開口端の一方および他方にそれぞれ取り付けられた先端キャップ３および下部金具４と、アンテナ装置１を所定の場所に取り付けるための取付金具５，６と、避雷針７と、導電体により形成された支柱８と、導電体により形成された固定金具９とを備える。
【００２１】
アンテナ装置１は、たとえば電柱の先端、鉄塔の先端、高層建築物の屋上等に取り付けられる。このためにアンテナ装置１は、取付金具５，６を備える。
【００２２】
本明細書では「電気的かつ機械的に接続される」とは、２つの導電体が導通しかつ機械的に固定された状態を意味する。このための接続方法としては、たとえば金属製のネジによって、２つの導電体を機械的に接触させるとともにこれら２つの導電体を固定する方法がある。
【００２３】
避雷針７は先端キャップ３に取り付けられる。すなわち、避雷針７は先端キャップ３に電気的かつ機械的に接続される。アンテナ本体１００は、支柱１５を介して先端キャップ３に取り付けられる。また、アンテナ本体１００は、支柱８に取り付けられる。すなわち、アンテナ本体１００は、支柱１５を介して先端キャップ３に機械的に接続された第１の接続部と、この第１の接続部の反対側に設けられ、支柱８に機械的に接続された第２の接続部とを有する。これにより、アンテナ本体１００は、先端キャップ３を介して避雷針７に機械的に接続される。
【００２４】
支柱８は、固定金具９に取り付けられる。さらに固定金具９は下部金具４に取り付けられる。
【００２５】
支柱８、固定金具９および下部金具４は、アンテナ本体１００に接続された避雷針７が鉛直方向に沿う方向に延びるようにアンテナ本体１００を支持するための支持部材を構成する。
【００２６】
アンテナ本体が避雷針からある程度の距離を隔てて設けられる場合には、アンテナ本体および避雷針を個別に支持する必要が生じる。この場合には、アンテナ本体および避雷針の各々を支持するための支持部材が必要となるのでアンテナ装置の部品点数が増加する。さらに、アンテナ本体と避雷針とが離れているために、アンテナ装置の全体のサイズが大きくなる。
【００２７】
一方、本実施の形態によれば、アンテナ本体１００が避雷針７および支持部材に機械的に接続されるため、アンテナ本体１００と避雷針７と支持部材とが一体化される。したがってアンテナ本体と避雷針とを個別に支持しなくてもよいので、アンテナ装置の部品点数の増加を抑制できる。さらに、本実施の形態によればアンテナ本体１００と避雷針７とが一体化されているので、避雷構造を有するアンテナ装置の小型化を図ることができる。
【００２８】
アンテナ装置１は、さらに、避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４を備える。避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４は、先端キャップ３および下部金具４に取り付けられる。すなわち、避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４は、先端キャップ３を介して避雷針７に機械的かつ電気的に接続された第１端と、下部金具４に機械的かつ電気的に接続された第２端とをそれぞれ有し、互いに対向して設けられている。
【００２９】
なお、図１〜図３には示していないが、避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４とは別の避雷導線が下部金具４に接続される。この避雷導線は大地（アース）に電気的に接続される。
【００３０】
アンテナ本体１００は、アンテナユニット１０１および１０２と、連結部材１０３とを備える。後に詳細に説明するように、アンテナユニット１０１，１０２の各々は、２つのループアンテナ素子により構成された無指向性アンテナである。連結部材１０３は、導電体により形成される。アンテナユニット１０１および１０２は連結部材１０３に電気的かつ機械的に接続される。なお、本実施の形態では、アンテナ本体１００は送信アンテナとして適用されるものとするが、受信アンテナとして適用されてもよい。
【００３１】
アンテナ装置１は、さらに、同軸ケーブルＣＢＬ１〜ＣＢＬ７と、合成器５１，５２，５３と、取付部材６１，６２，６３と、コネクタＣＮＣとを備える。
【００３２】
同軸ケーブルＣＢＬ１およびＣＢＬ２はアンテナユニット１０１の２つのループアンテナ素子にそれぞれ接続される。合成器５１は、同軸ケーブルＣＢＬ１およびＣＢＬ２を通してそれぞれ伝達される電気信号を合成する。同軸ケーブルＣＢＬ４およびＣＢＬ５はアンテナユニット１０２の２つのアンテナ素子にそれぞれ接続される。合成器５２は、同軸ケーブルＣＢＬ４およびＣＢＬ５を通してそれぞれ伝達される電気信号を合成する。
【００３３】
同軸ケーブルＣＢＬ３は合成器５１の出力を合成器５３に伝達する。同軸ケーブルＣＢＬ６は合成器５２の出力を合成器５３に伝達する。同軸ケーブルＣＢＬ３，ＣＢＬ６の電気長は略同一となるように調整されている。合成器５３は、同軸ケーブルＣＢＬ３およびＣＢＬ６を通してそれぞれ伝達される電気信号を合成する。同軸ケーブルＣＢＬ７は、下部金具４に設けられたコネクタＣＮＣに合成器５３の出力を伝達する。
【００３４】
合成器５１，５２，５３は、取付部材６１，６２，６３に取り付けられる。取付部材６１には連結部材１０３を通すための貫通孔が形成される。この貫通孔に連結部材１０３を通すことによって取付部材６１が連結部材１０３に固定される。同様に取付部材６２，６３の各々には貫通孔が形成され、貫通孔に支柱８が通されることにより取付部材６２，６３が支柱８に固定される。また、取付部材６１，６２，６３は樹脂材によって形成されているため、合成器５１，５２，５３とは電気的に絶縁されている。なお、アンテナ装置１が取付部材６３を備えず、合成器５３が取付部材６２において合成器５２の反対側に取り付けられる構成であってもよい。
【００３５】
図４は、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ装置１の上部の内部構造を示す図である。図４を参照して、避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４は、金属製のネジによって先端キャップ３と電気的に接続され、かつ先端キャップ３に固定されている。
【００３６】
支柱１５は、固定金具１６に取り付けられる。先端キャップ３と固定金具１６との間に樹脂材等の絶縁部材９１が設けられている。これにより、アンテナ本体１００と先端キャップ３とが電気的に絶縁される。
【００３７】
図５は、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ装置１の下部の内部構造を示す図である。図５を参照して、避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４は、金属製のネジによって下部金具４と電気的に接続され、かつ下部金具４に固定されている。
【００３８】
また、下部金具４と固定金具９との間に樹脂材等の絶縁部材９２が設けられている。これにより、固定金具９と下部金具４が電気的に絶縁される。
【００３９】
すなわち、絶縁部材９１および絶縁部材９２により、アンテナ本体１００と避雷針７とが電気的に絶縁され、アンテナ本体１００と避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４とが電気的に絶縁される。
【００４０】
図６は、避雷導線を固定する構造を示す図である。図６を参照して、アンテナ装置１は、さらに、避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４を支持する複数のリブＲＢを備える。リブＲＢは絶縁物で形成される。リブＲＢには貫通孔が設けられており、リブＲＢは、支柱８および連結部材１０３にたとえばＬ字金具等によって固定されている。避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４は、リブＲＢの貫通孔を通って延伸している。
【００４１】
次にアンテナユニット１０１の構成について詳しく説明する。なおアンテナユニット１０２の構成は以下に説明する構成と同様であるので、アンテナユニット１０２の構成に関する詳細な説明は繰り返さない。
【００４２】
図７は、図３に示したアンテナユニット１０１の斜視図である。図７を参照して、アンテナユニット１０１は、ループアンテナ素子１１，１２と、給電線路ＬＮ３１，ＬＮ３２，ＬＮ４１，ＬＮ４２と、固定金具２１，２２とを備える。
【００４３】
ループアンテナ素子１１は、長辺導体ＬＰ３１、長辺導体ＬＰ３２、短辺導体ＳＰ３１および短辺導体ＳＰ３２を有し、略矩形状に周回している。
【００４４】
ループアンテナ素子１２は、長辺導体ＬＰ４１、長辺導体ＬＰ４２、短辺導体ＳＰ３１と交差する短辺導体ＳＰ４１、および短辺導体ＳＰ３２と交差する短辺導体ＳＰ４２を有し、略矩形状に周回している。
【００４５】
ループアンテナ素子１１の各導体およびループアンテナ素子１２の各導体、ならびに給電線路ＬＮ３１，ＬＮ３２，ＬＮ４１，ＬＮ４２は、たとえば導体板すなわち平板状の導体である。
【００４６】
固定金具２１（第１の接続部）は、導電体により形成され、短辺導体ＳＰ４１に電気的かつ機械的に接続される。同様に、固定金具２２（第２の接続部）は、導電体により形成され、短辺導体ＳＰ４２に電気的かつ機械的に接続される。固定金具２１は、先端キャップ３をアンテナユニット１０１に機械的に接続するためのものである。固定金具２２は、連結部材１０３をアンテナユニ
ット１０１に電気的かつ機械的に接続するためのものである。
【００４７】
なお、アンテナユニット１０２においては、固定金具２１は、連結部材１０３をアンテナユニット１０２に電気的かつ機械的に接続するためのものであり、固定金具２２は、支柱８をアンテナユニット１０２に電気的かつ機械的に接続するためのものである。
【００４８】
図３および図７から分かるように、アンテナユニット（１０１，１０２）は、連結可能に構成される。すなわち、本実施の形態では、アンテナ本体１００は、多段（具体的には２段）のアンテナユニットによって構成される。ただし、アンテナユニットの段数を３以上としてもよいし、１としてもよい。なお、アンテナユニットの段数が１の場合には、先端キャップ３がアンテナユニットの固定金具２１に機械的に接続されるとともに支柱８がアンテナユニットの固定金具２２に電気的かつ機械的に接続される。
【００４９】
軸Ｚは、アンテナユニット１０１の中心軸である。アンテナユニット１０１は、軸Ｚが鉛直方向に沿って延びるように、支持部材（支柱８、固定金具９および下部金具４）により設置される。この状態では、短辺導体ＳＰ３１およびＳＰ４１はアンテナユニット１０１の上側に位置し、短辺導体ＳＰ３２およびＳＰ４２はアンテナユニット１０１の下側に位置する。これによりアンテナユニット１０１，１０２の各々の偏波面は水平面となる。
【００５０】
図７に示したＡ１方向およびＡ２方向は、軸Ｚに沿った方向であり、かつ互いに逆の方向である。詳細にはＡ１方向はアンテナユニット１０１の上部から下部に向かう方向であり、Ａ２方向はアンテナユニット１０１の下部から上部に向かう方向である。さらにＡ３方向は、軸Ｚに直交する方向である。図７のＡ４方向は、軸Ｚに直交し、かつ方向Ａ３と直交する方向である。
【００５１】
図８は、図７に示したアンテナユニット１０１を図７のＡ３方向から見た図である。図９は、図７に示したアンテナユニット１０１を図７のＡ１方向から見た図である。図１０は、図７に示したアンテナユニット１０１を図７のＡ２方向から見た図である。また、図９および図１０では、避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４も示しており、避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４がレドーム２の内側にあることも示している。
【００５２】
図７〜図１０を参照して、短辺導体ＳＰ３１および短辺導体ＳＰ４１は略直角に交差し、かつ短辺導体ＳＰ３２および短辺導体ＳＰ４２が略直角に交差する。
【００５３】
以下、長辺導体ＬＰ３１、長辺導体ＬＰ３２、長辺導体ＬＰ４１および長辺導体ＬＰ４２の延伸方向、すなわちＺ軸に平行な方向を「アンテナユニット１０１の垂直方向」とも称する。また、Ｚ軸に対して垂直な方向（たとえばＡ３方向およびその逆方向、ならびにＡ４方向およびその逆方向）を「アンテナユニット１０１の水平方向」とも称する。また、図７に示したアンテナユニット１０１の設置状態におけるＡ１方向を「垂直下方向」とも称し、その反対方向、すなわちＡ２方向を「垂直上方向」とも称する。
【００５４】
給電線路ＬＮ３１は、長辺導体ＬＰ３１に接続された第１端と、その第１端の反対側かつ長辺導体ＬＰ３１および長辺導体ＬＰ３２の間に位置する第２端とを有する。上記給電線路ＬＮ３１の第１端は、長辺導体ＬＰ３１の延伸方向（アンテナユニット１０１の垂直方向）における中心からその延伸方向たとえば垂直下方向に離れた所定の位置において長辺導体ＬＰ３１に接続される。
【００５５】
給電線路ＬＮ３２は、長辺導体ＬＰ３２に接続された第１端と、その第１端の反対側かつ長辺導体ＬＰ３１および長辺導体ＬＰ３２の間に位置する第２端とを有する。上記給電線路ＬＮ３２の第１端は、長辺導体ＬＰ３２の延伸方向（アンテナユニット１０１の垂直方向）における中心からその延伸方向たとえば垂直下方向に離れた所定の位置において長辺導体ＬＰ３２に接続される。
【００５６】
給電線路ＬＮ４１は、長辺導体ＬＰ４１に接続された第１端と、その第１端の反対側かつ長辺導体ＬＰ４１および長辺導体ＬＰ４２の間に位置する第２端とを有する。上記給電線路ＬＮ４１の第１端は、長辺導体ＬＰ４１の延伸方向（アンテナユニット１０１の垂直方向）における中心からその延伸方向たとえば垂直下方向に離れた所定の位置において長辺導体ＬＰ４１に接続される。
【００５７】
給電線路ＬＮ４２は、長辺導体ＬＰ４２に接続された第１端と、その第１端の反対側かつ長辺導体ＬＰ４１および長辺導体ＬＰ４２の間に位置する第２端とを有する。上記給電線路ＬＮ４２の第１端は、長辺導体ＬＰ４２の延伸方向（アンテナユニット１０１の垂直方向）における中心からその延伸方向たとえば垂直下方向に離れた位置において長辺導体ＬＰ４２に接続される。
【００５８】
長辺導体ＬＰ３１、長辺導体ＬＰ３２は、軸Ｚに沿って延伸し、かつ略平行となるように対向して配置される。長辺導体ＬＰ４１、長辺導体ＬＰ４２は、軸Ｚに沿って延伸し、かつ略平行となるように対向して配置される。長辺導体ＬＰ３１，ＬＰ３２，ＬＰ４１，ＬＰ４２のＺ軸方向の長さは略同じである。
【００５９】
短辺導体ＳＰ３１は、長辺導体ＬＰ３１の一方端とその一方端に対向する長辺導体ＬＰ３２の一方端とを接続する。短辺導体ＳＰ３２は長辺導体ＬＰ３１の他方端とその他方端に対向する長辺導体ＬＰ３２の他方端とを接続する。短辺導体ＳＰ４１は、長辺導体ＬＰ４１の一方端とその一方端に対向する長辺導体ＬＰ４２の一方端とを接続する。短辺導体ＳＰ４２は長辺導体ＬＰ４１の他方端とその他方端に対向する長辺導体ＬＰ４２の他方端とを接続する。
【００６０】
短辺導体ＳＰ３１，ＳＰ３２はＡ４方向に延伸するよう配置される。一方、短辺導体ＳＰ４１，ＳＰ４２はＡ３方向に延伸するよう配置される。短辺導体ＳＰ３１，ＳＰ３２の各々のＡ４方向の長さ、および、短辺導体ＳＰ４１，ＳＰ４２の各々のＡ３方向の長さは略同じである。
【００６１】
短辺導体ＳＰ３１および短辺導体ＳＰ３２は、ループアンテナ素子１１で囲まれた空間の体積を減じる方向に屈曲している。短辺導体ＳＰ４１および短辺導体ＳＰ４２は、ループアンテナ素子１２で囲まれた空間の体積を減じる方向に屈曲している。言い換えれば、短辺導体ＳＰ３１および短辺導体ＳＰ３２の各々は、ループアンテナ素子１１で囲まれた空間の方向に凹んだ凹み部を有している。短辺導体ＳＰ４１および短辺導体ＳＰ４２の各々は、ループアンテナ素子１２で囲まれた空間の方向に凹んだ凹み部を有している。
【００６２】
短辺導体ＳＰ３１およびＳＰ４１は、両者の交差部に対応する位置、すなわち短辺導体ＳＰ３１およびＳＰ４１の略中央においてネジ４１により固定される。固定金具２１は、短辺導体ＳＰ４１の中央部、すなわち短辺導体ＳＰ３１およびＳＰ４１の交差部に対応する位置に設置される。
【００６３】
図１０に示すように、短辺導体ＳＰ３２およびＳＰ４２は、両者の交差部に対応する位置、すなわち短辺導体ＳＰ３２およびＳＰ４２の略中央においてネジ４２により固定される。固定金具２２は、短辺導体ＳＰ４２の中央部、すなわち短辺導体ＳＰ３２およびＳＰ４２の交差部に対応する位置に設置される。また、短辺導体ＳＰ３１と短辺導体ＳＰ４１の交差部には絶縁物が挟まれている。同様に、短辺導体ＳＰ３２と短辺導体ＳＰ４２の交差部には絶縁物が挟まれている。ただし、これらの絶縁物をなくすことも可能である。
【００６４】
給電線路ＬＮ３１およびＬＮ３２は、たとえば、短辺導体ＳＰ３２の下端から同じ高さにおいて長辺導体ＬＰ３１および長辺導体ＬＰ３２とそれぞれ接続されている。給電線路ＬＮ４１，ＬＮ４２は、たとえば、短辺導体ＳＰ３２の下端から略同じ高さかつ給電線路
ＬＮ３１およびＬＮ３２と比べて低い位置において長辺導体ＬＰ４１および長辺導体ＬＰ４２とそれぞれ接続されている。
【００６５】
また、給電線路ＬＮ３１，ＬＮ３２，ＬＮ４１，ＬＮ４２は、アンテナユニット１０１の水平方向すなわち長辺導体ＬＰ３１，ＬＰ３２，ＬＰ４１，ＬＰ４２と略垂直な方向に延伸している。給電線路ＬＮ３１は長辺導体ＬＰ３１から長辺導体ＬＰ３２への方向に延伸し、給電線路ＬＮ３２は長辺導体ＬＰ３２から長辺導体ＬＰ３１への方向に延伸し、給電線路ＬＮ４１は長辺導体ＬＰ４１から長辺導体ＬＰ４２への方向に延伸し、給電線路ＬＮ４２は長辺導体ＬＰ４２から長辺導体ＬＰ４１への方向に延伸している。
【００６６】
また、給電線路ＬＮ３１，ＬＮ３２，ＬＮ４１，ＬＮ４２の各々の第２端は他の給電線路の第２端と接触しないように、長辺導体ＬＰ３１および長辺導体ＬＰ３２間の中心付近かつ長辺導体ＬＰ４１および長辺導体ＬＰ４２間の中心付近に設けられている。
【００６７】
なお、給電線路ＬＮ３１，ＬＮ３２，ＬＮ４１，ＬＮ４２は導体板であるとしたが、給電線路ＬＮ３１，ＬＮ３２を１枚のプリント基板状に形成することも可能である。この場合、給電線路ＬＮ３１の第２端と給電線路ＬＮ３２の第２端は、プリント基板状で絶縁される。同様に、給電線路ＬＮ４１，ＬＮ４２を１枚のプリント基板状に形成することが可能である。この場合、給電線路ＬＮ４１の第２端と給電線路ＬＮ４２の第２端は、プリント基板状で絶縁される。
【００６８】
図７に戻り、ループアンテナ素子１１および１２は「ヘンテナ」と称されるループアンテナである。すなわち、長辺導体ＬＰ３１、長辺導体ＬＰ３２、長辺導体ＬＰ４１および長辺導体ＬＰ４２は、Ｚ軸方向に、アンテナユニット１０１の共振波長λ（すなわちアンテナユニット１０１が送信または受信すべき波長）の略１／２の長さを有する。短辺導体ＳＰ３１、短辺導体ＳＰ３２は、Ａ４方向に、上記波長λの略１／６の長さを有する。短辺導体ＳＰ４１、短辺導体ＳＰ４２は、Ａ３方向に、上記波長λの略１／６の長さを有する。
【００６９】
同軸ケーブルＣＢＬ１は、給電線路ＬＮ３１の第２端における給電点ＦＤ１に接続された内部導体ＣＩ１と、給電線路ＬＮ３２の第２端における給電点ＦＤ２に接続された外部導体ＣＯ１とを有する。
【００７０】
同軸ケーブルＣＢＬ２は、給電線路ＬＮ４１の第２端における給電点ＦＤ３に接続された内部導体ＣＩ２と、給電線路ＬＮ４２の第２端における給電点ＦＤ４に接続された外部導体ＣＯ２とを有する。同軸ケーブルＣＢＬ１，ＣＢＬ２の電気長は互いにλ／４異なるように調整されている。
【００７１】
なお、図示しないが、給電点ＦＤ１およびＦＤ２には、たとえばバランがインピーダン
スマッチングのために接続される。さらに、給電点ＦＤ３およびＦＤ４には、たとえばバランがインピーダンスマッチングのために接続される。これらのバランはたとえばＵバランである。ただし図が複雑になるのを回避するため、図７ではバランを示していない。
【００７２】
図９および図１０を参照して、アンテナ装置１の水平面において、避雷導線ＬＴ１と避雷導線ＬＴ３とを結ぶ線と、避雷導線ＬＴ２と避雷導線ＬＴ４とを結ぶ線とは略直交する。また、避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４は、短辺導体ＳＰ３１およびＳＰ４１の交差部および短辺導体ＳＰ３２およびＳＰ４２の交差部を中心とする略同一円周上に配置されている。
【００７３】
アンテナ装置１が電波を送信または受信する際、アンテナユニット１０１のループアンテナ素子を通して流れる電流およびアンテナユニット１０２のループアンテナ素子を通して流れる電流によってそれぞれ磁界が生じ、これらの磁界に直交する方向に電界が生じる、すなわち、図９および図１０の矢印で示すような回転方向を有する電界が生じる。
【００７４】
そして、アンテナ装置１では、避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４はこの電界と直交する方向に延伸していることから、避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４がアンテナ装置１の特性に影響を及ぼすことを防ぐことができる。
【００７５】
図１１は、避雷導線を通して流れる電流によって生じる磁界を示す図である。図１１および後述する図１２では、避雷導線ＬＴ１，ＬＴ３を代表的に示している。図１１を参照して、落雷によって避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４を通して電流Ｉが流れると、アンペールの右ねじの法則に従い、磁界ＭＦが生じる。
【００７６】
ここで、避雷導線ＬＴ１およびＬＴ３は、アンテナ本体１００を挟んで互いに対向して延伸している。また、図示しない避雷導線ＬＴ２およびＬＴ４は、アンテナ本体１００を挟んで互いに対向して延伸している。このような構成により、避雷導線ＬＴ１およびＬＴ３の各々によって生じる磁界ＭＦはアンテナ本体１００の位置において互いに打ち消し合い、また、避雷導線ＬＴ２およびＬＴ４の各々によって生じる磁界ＭＦはアンテナ本体１００の位置において互いに打ち消し合うことから、これらの磁界がアンテナ装置１の特性に及ぼす影響を低減することができ、良好な特性を得ることができる。また、アンテナ本体１００が２対の避雷導線を備える構成により、磁界の打ち消し合う領域が１対の避雷導線を備える構成と比べて広がることにより、磁界がアンテナ装置１の特性に及ぼす影響をさらに低減することができる。
【００７７】
さらに、前述のようにアンテナ本体１００と避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４とは電気的に絶縁されていることから、誘導電流がアンテナ本体１００に流れてアンテナ本体１００が破損することを防ぐことができる。
【００７８】
図１２は、避雷導線を通して流れる電流によって生じる磁界および力を示す図である。図１２を参照して、落雷によって避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４を通して電流Ｉが流れると、前述のように磁界が打ち消し合う。そうすると、フレミングの左手の法則に従い、磁界の弱まった領域への方向、すなわち対向する避雷導線へ向かう力Ｆが生じる。
【００７９】
この力Ｆが避雷導線に作用することにより、避雷導線が歪む可能性がある。しかしながら、図６において説明したように、避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４は、リブＲＢの貫通孔を通って延伸している。このような構成により、避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４の歪みを防止することができる。
【００８０】
次に、上記のように構成されたアンテナ装置の性能を具体的に説明する。なお、以下に説明するアンテナ装置の性能は、日本におけるＵＨＦテレビ放送の周波数帯（４７０〜７７０ＭＨｚ）の電波が送受信可能なようにアンテナ装置１を構成することによって得られたものである。具体的には、アンテナ装置１が上記ＵＨＦ帯、特に日本における地上デジタル放送の周波数帯（４７０〜７１０ＭＨｚ）のうちのＬ帯域（４７０ＭＨｚ〜５８４ＭＨｚ）の電波の送受信に好適なアンテナ装置となるよう、アンテナ装置１（アンテナユニット１０１，１０２）における各部位の長さ、幅、および距離のパラメータを設計した。
【００８１】
また、以下では、アンテナ装置１の性能として利得、ＶＳＷＲおよび指向性パターンを
示す。利得を示す数値が高いほどアンテナの性能が優れている。また、ＶＳＷＲを示す数値が低いほどアンテナの特性が優れている。さらに、本実施の形態に係るアンテナ装置は水平偏波無指向性アンテナであるので、指向性パターンは円形に近いほど好ましい。
【００８２】
図１３は、本実施の形態に係るアンテナ装置の利得特性を示す図である。図１３において、グラフＧ１はアンテナ装置１の特性を示し、グラフＧ２は避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４を備えない場合のアンテナ装置１の特性を示す。
【００８３】
図１３を参照して、上述した４７０〜５８４ＭＨｚでの周波数帯では、アンテナ装置１の利得は、約＋１．０ｄＢ〜約＋２．０ｄＢであり、避雷導線を備えない構成と同等の良好な特性が実現されている。
【００８４】
図１４は、本実施の形態に係るアンテナ装置のＶＳＷＲ特性を示す図である。図１４において、グラフＧ１はアンテナ装置１の特性を示し、グラフＧ２は避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４を備えない場合のアンテナ装置１の特性を示す。図１４を参照して、上述した４７０〜５８４ＭＨｚでの周波数帯では、アンテナ装置のＶＳＷＲはほぼ１．０〜１．５の範囲内である。一般的には実用的な観点からはＶＳＷＲは１．５以下であることが好ましいとされている。したがって、アンテナ装置１では、４７０〜５８４ＭＨｚでの周波数帯において、避雷導線を備えない構成と同等の良好なＶＳＷＲ特性が実現されている。
【００８５】
図１５および図１６は、本実施の形態に係るアンテナ装置の水平面指向性を示す図である。図１７および図１８は、本実施の形態に係るアンテナ装置が避雷導線を備えない場合の水平面指向性を示す図である。
【００８６】
図１５〜図１８を参照して、アンテナ装置１では、避雷導線を備えない構成と同様に、４７０ＭＨｚ〜５８４ＭＨｚの範囲の各周波数において良好な無指向性すなわち略楕円状または略円状の無指向性が実現される。このことから、４７０ＭＨｚ〜５８４ＭＨｚの周波数帯において、安定した水平面の無指向性が実現されていることが分かる。
【００８７】
図１に示すようにアンテナ本体１００は、レドーム２に収納される。レドーム２は筒状である。アンテナ装置１の小型化の観点からは、レドーム２の径、すなわちアンテナ本体の水平方向の長さが短いほど好ましい。
【００８８】
レドーム２の径を小さくすることが可能な構造を有するアンテナとしては、たとえば円筒の一部にスロットが形成されたスロットアンテナ、２巻き先端開放ループアンテナなどが考えられる。しかしながらこれらのアンテナの場合、水平面指向性が良好な無指向性になりにくい。一方、良好な無指向性（水平面無指向性）を得るためのアンテナとしては、たとえばアルホードアンテナ、クローバーリーフアンテナ、クロスダイポールアンテナなどが知られている。ただし、これらのアンテナの場合、水平方向の長さが大きくなるとい
う課題が生じる。
【００８９】
本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ装置では、２つのループアンテナ素子の各々がヘンテナであるので、長辺導体ＬＰ３１、長辺導体ＬＰ３２、長辺導体ＬＰ４１および長辺導体ＬＰ４２が、アンテナユニット１０１の共振波長の略１／２の長さを有するとともに、短辺導体ＳＰ３１、短辺導体ＳＰ３２、短辺導体ＳＰ４１および短辺導体ＳＰ４２は、アンテナユニット１０１の共振波長の略１／６の長さを有する。つまり短辺導体は長辺導体よりも短い。
【００９０】
そして、短辺導体の延伸方向が略水平方向となるように（長辺導体の延伸方向が略鉛直方向となるように）アンテナユニットが支持される。このように、ループアンテナ素子１１および１２をそれぞれヘンテナとし、かつ、そのヘンテナの短辺の延伸方向が略水平方向となるようにヘンテナを配置することによって水平方向の長さを小さくすることができる。さらに、２つのヘンテナは、各々の短辺導体が互いに直交するように配置される。これにより、アンテナユニットは、特性として、水平偏波無指向性を有する。
【００９１】
なお、本実施の形態では、固定金具２１，２２が、Ｚ軸方向（第１の方向）に沿って配置された第１および第２の接続部にそれぞれ対応する。ただし、固定金具２１，２２を設けずに、ループアンテナ素子１１，１２の２つの交差部の一方に避雷針７が直接的に接続され、他方の交差部に支柱８（または連結部材１０３）が接続されても良い。この場合の２つの交差部は、第１および第２の接続部にそれぞれ対応する。
【００９２】
また、本実施の形態では、ループアンテナ素子に含まれる短辺導体が屈曲しているが、短辺導体を屈曲させることは必須ではなく、真っ直ぐな導電板を短辺導体として用いてもよい。
【００９３】
本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ装置では、避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４により、避雷針７に落ちた雷を大地に逃がすことが可能となる。より詳細には、アンテナ装置１では、ループアンテナ素子の間の４箇所に対称に避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４を設ける。これにより、アンテナ装置１の先端に取り付けられた避雷針７から流れてくる直撃雷電流をアンテナ本体１００の外部へ４分配して流す。
【００９４】
ここで、避雷針または避雷導線の断面積は、ＪＩＳ規格 Ａ４２０１によると、材質がアルミニウムの場合には５０ｍｍ2確保する必要があるが、上記のように避雷導線を４本設ける構成により、各避雷導線は最低１２．５ｍｍ2の太さすなわち４ｍｍの径を有するアルミニウム棒とすることが可能となる。
【００９５】
このように、避雷導線を細くすることが可能であるため、避雷導線を設けることによるアンテナ装置の指向特性への影響を極力小さくすることができる。また、避雷導線をアンテナ装置の中央部に配置する必要がなくなる。
【００９６】
アンテナ装置１では、前述のように避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４を配置することにより、放射電界に影響を与えること無く、避雷導線に発生する磁界が打ち消し合うようにしてアンテナおよび給電回路への影響を押えつつ、雷電流を接地側に流すことが可能となる。
【００９７】
また、アンテナ装置１は、比較的外径を細くして小型にすることができる。また、水平偏波指向性も比較的リップルの小さい綺麗な指向性にすることができる。
【００９８】
したがって、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ装置では、アンテナ本体の落雷対策を施し、小型化を図り、良好な水平偏波無指向性を得ることができる。
【００９９】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【０１００】
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係るアンテナ装置と比べて避雷導線の配置を変更したアンテナ装置に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係るアンテナ装置と同様である。
【０１０１】
図１９は、本発明の第２の実施の形態に係るアンテナ装置７１の外観図である。図２０は、本発明の第２の実施の形態に係るアンテナ装置７１の水平方向の断面図である。図１９および図２０を参照して、アンテナ装置７１は、レドーム２の代わりにレドーム７２を備える。アンテナ装置７１では、避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４は、レドーム７２の内側ではなくレドーム７２の外側表面上をアンテナ本体１００の延伸方向に沿って延伸している。より詳細には、避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４は、レドーム７２の内側における先端キャップ３からレドーム７２の外側上部へ貫通し、レドーム７２の外側表面において下部金具４の方向へ延伸し、レドーム７２の外側下部からレドーム７２の内側へ貫通し、下部金具４に固定される。
【０１０２】
このような構成により、図１２において説明したような力Ｆが避雷導線に作用しても、避雷導線が歪むことを防ぐことができる。したがって、リブＲＢが不要となる。
【０１０３】
なお、避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４がレドーム７２を貫通する構成に限らず、レドーム７２と先端キャップ３を固定するためのネジによって避雷導線ＬＴ１〜ＬＴ４が固定される構成であってもよい。
【０１０４】
その他の構成および動作は第１の実施の形態に係るアンテナ装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０１０５】
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説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味およ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。
【符号の説明】
【０１０６】
１，７１ アンテナ装置、２，７２ レドーム、３ 先端キャップ、４ 下部金具、５，６ 取付金具、７ 避雷針、８ 支柱、９ 固定金具、１１，１２ ループアンテナ素子、２１，２２ 固定金具、４１，４２ ネジ、５１〜５３ 合成器、６１，６２，６３ 取付部材、９１，９２ 絶縁部材、１００ アンテナ本体、１０１，１０２ アンテナユニット、１０３ 連結部材、ＣＢＬ１〜ＣＢＬ７ 同軸ケーブル、ＣＩ１〜ＣＩ３ 内部導体、ＣＬ１〜ＣＬ３ コイル、ＣＮＣ コネクタ、ＣＯ１，ＣＯ２ 外部導体、ＦＤ１〜ＦＤ４ 給電点、ＬＴ１〜ＬＴ４ 避雷導線、ＬＮ３１，ＬＮ３２，ＬＮ４１，ＬＮ４２ 給電線路、ＬＰ３１，ＬＰ３２，ＬＰ４１，ＬＰ４２ 長辺導体、Ｒ 抵抗素子、ＲＢ リブ、ＳＰ３１，ＳＰ３２，ＳＰ４１，ＳＰ４２ 短辺導体。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有し、第１の接続部と、前記第１の接続部の反対側に設けられた第２の接続部とを含むアンテナ本体と、
前記第１の接続部に機械的に接続された避雷針と、
導電性を有し、前記第２の接続部に機械的に接続され、前記アンテナ本体が鉛直方向に延伸するように支持するための支持部材と、
前記避雷針に機械的かつ電気的に接続された第１端と、前記支持部材に機械的かつ電気的に接続された第２端とを有し、互いに対向して設けられた少なくとも１対の避雷導線とを備えるアンテナ装置。
【請求項２】
前記アンテナ装置は、水平偏波の送信用または受信用であり、
前記１対の避雷導線は、前記アンテナ本体の延伸方向に沿って延伸している請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記１対の避雷導線は、前記アンテナ本体を挟むように対向して設けられている請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記アンテナ本体は、前記避雷針と電気的に絶縁されている請求項１から３のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記アンテナ装置は、前記避雷導線を複数対備える請求項１から４のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記アンテナ本体は、
第１の長辺導体、第２の長辺導体、第１の短辺導体および第２の短辺導体を有し、略矩形状に周回している第１のループアンテナ素子と、
第３の長辺導体、第４の長辺導体、前記第１の短辺導体と交差している第３の短辺導体および前記第２の短辺導体と交差している第４の短辺導体を有し、略矩形状に周回している第２のループアンテナ素子と、
前記第１の長辺導体の延伸方向における中心から前記第１の短辺導体への方向に離れた位置において前記第１の長辺導体に接続された第１端と、前記第１端の反対側かつ前記第１の長辺導体および前記第２の長辺導体の間に位置する第２端とを有する第１の給電線路と、
前記第２の長辺導体の延伸方向における中心から前記第１の短辺導体への方向に離れた位置において前記第２の長辺導体に接続された第１端と、前記第１端の反対側かつ前記第１の長辺導体および前記第２の長辺導体の間に位置する第２端とを有する第２の給電線路と、
前記第３の長辺導体の延伸方向における中心から前記第３の短辺導体への方向に離れた位置において前記第３の長辺導体に接続された第１端と、前記第１端の反対側かつ前記第３の長辺導体および前記第４の長辺導体の間に位置する第２端とを有する第３の給電線路と、
前記第４の長辺導体の延伸方向における中心から前記第３の短辺導体への方向に離れた位置において前記第４の長辺導体に接続された第１端と、前記第１端の反対側かつ前記第３の長辺導体および前記第４の長辺導体の間に位置する第２端とを有する第４の給電線路とを含み、
前記第１の長辺導体ないし前記第４の長辺導体は前記アンテナ本体の共振波長の略１／２の長さを有し、
前記第１の短辺導体ないし前記第４の短辺導体は前記アンテナ本体の共振波長の略１／６の長さを有し、
前記第１の接続部は、前記第１の短辺導体および前記第３の短辺導体の第１の交差部に対応し、
前記第２の接続部は、前記第２の短辺導体および前記第４の短辺導体の第２の交差部に対応する請求項１から５のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記１対の避雷導線は、前記第１の交差部および前記第２の交差部を挟むように対向して設けられ、前記アンテナ本体の延伸方向に沿って延伸している請求項６に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記アンテナ装置は、さらに、
前記アンテナ本体を収納し、前記避雷針および前記支持部材に機械的に接続された収納部材を備え、
前記１対の避雷導線は、前記収納部材の内側、または外側表面上を前記アンテナ本体の延伸方向に沿って延伸している請求項１から７のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項１】
導電性を有し、第１の接続部と、前記第１の接続部の反対側に設けられた第２の接続部とを含むアンテナ本体と、
前記第１の接続部に機械的に接続された避雷針と、
導電性を有し、前記第２の接続部に機械的に接続され、前記アンテナ本体が鉛直方向に延伸するように支持するための支持部材と、
前記避雷針に機械的かつ電気的に接続された第１端と、前記支持部材に機械的かつ電気的に接続された第２端とを有し、互いに対向して設けられた少なくとも１対の避雷導線とを備えるアンテナ装置。
【請求項２】
前記アンテナ装置は、水平偏波の送信用または受信用であり、
前記１対の避雷導線は、前記アンテナ本体の延伸方向に沿って延伸している請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記１対の避雷導線は、前記アンテナ本体を挟むように対向して設けられている請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記アンテナ本体は、前記避雷針と電気的に絶縁されている請求項１から３のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記アンテナ装置は、前記避雷導線を複数対備える請求項１から４のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記アンテナ本体は、
第１の長辺導体、第２の長辺導体、第１の短辺導体および第２の短辺導体を有し、略矩形状に周回している第１のループアンテナ素子と、
第３の長辺導体、第４の長辺導体、前記第１の短辺導体と交差している第３の短辺導体および前記第２の短辺導体と交差している第４の短辺導体を有し、略矩形状に周回している第２のループアンテナ素子と、
前記第１の長辺導体の延伸方向における中心から前記第１の短辺導体への方向に離れた位置において前記第１の長辺導体に接続された第１端と、前記第１端の反対側かつ前記第１の長辺導体および前記第２の長辺導体の間に位置する第２端とを有する第１の給電線路と、
前記第２の長辺導体の延伸方向における中心から前記第１の短辺導体への方向に離れた位置において前記第２の長辺導体に接続された第１端と、前記第１端の反対側かつ前記第１の長辺導体および前記第２の長辺導体の間に位置する第２端とを有する第２の給電線路と、
前記第３の長辺導体の延伸方向における中心から前記第３の短辺導体への方向に離れた位置において前記第３の長辺導体に接続された第１端と、前記第１端の反対側かつ前記第３の長辺導体および前記第４の長辺導体の間に位置する第２端とを有する第３の給電線路と、
前記第４の長辺導体の延伸方向における中心から前記第３の短辺導体への方向に離れた位置において前記第４の長辺導体に接続された第１端と、前記第１端の反対側かつ前記第３の長辺導体および前記第４の長辺導体の間に位置する第２端とを有する第４の給電線路とを含み、
前記第１の長辺導体ないし前記第４の長辺導体は前記アンテナ本体の共振波長の略１／２の長さを有し、
前記第１の短辺導体ないし前記第４の短辺導体は前記アンテナ本体の共振波長の略１／６の長さを有し、
前記第１の接続部は、前記第１の短辺導体および前記第３の短辺導体の第１の交差部に対応し、
前記第２の接続部は、前記第２の短辺導体および前記第４の短辺導体の第２の交差部に対応する請求項１から５のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記１対の避雷導線は、前記第１の交差部および前記第２の交差部を挟むように対向して設けられ、前記アンテナ本体の延伸方向に沿って延伸している請求項６に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記アンテナ装置は、さらに、
前記アンテナ本体を収納し、前記避雷針および前記支持部材に機械的に接続された収納部材を備え、
前記１対の避雷導線は、前記収納部材の内側、または外側表面上を前記アンテナ本体の延伸方向に沿って延伸している請求項１から７のいずれかに記載のアンテナ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１１−９７４３３（Ｐ２０１１−９７４３３Ａ）
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５０６５７（Ｐ２００９−２５０６５７）
【出願日】平成２１年１０月３０日（２００９．１０．３０）
【出願人】（０００１０９６６８）ＤＸアンテナ株式会社 (394)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月３０日（２００９．１０．３０）
【出願人】（０００１０９６６８）ＤＸアンテナ株式会社 (394)
【Ｆターム（参考）】
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