アンテナ装置
【課題】取付支柱の中段にスーパーターンスタイルアンテナを設置する場合に、水平面内の全方向に対してレベル偏差を小さく抑えることができるアンテナ装置を提供する。
【解決手段】スーパーターンスタイルアンテナ３０は、４基のバットウィング３２ａ〜３２ｄを取付支柱３１の円周上に９０°開角で取付け、取付支柱３１と各バットウィング３２ａ〜３２ｄとの間に給電管３４ａ〜３４ｄを設ける。上記バットウィング３２ａ〜３２ｄの素子寸法を最適化し、上部ウィング５２ａにおける中央放射素子５３ａの長さｈ１を約０．０７６λ、上部放射素子５３ｄの長さｈ４を従来仕様より短い約０．１７８λに設定し、それに合わせて中間放射素子５３ｂ、５３ｃの長さｈ２、ｈ３を短く設定する。下部ウィング５２ｂの各部の寸法は、上部ウィング５２ａと同じ値に設定する。また、バットウィング３２ａ〜３２ｄの内側導体５１と取付支柱３１との間隔Ｗ０を約０．０５λに設定する。
【解決手段】スーパーターンスタイルアンテナ３０は、４基のバットウィング３２ａ〜３２ｄを取付支柱３１の円周上に９０°開角で取付け、取付支柱３１と各バットウィング３２ａ〜３２ｄとの間に給電管３４ａ〜３４ｄを設ける。上記バットウィング３２ａ〜３２ｄの素子寸法を最適化し、上部ウィング５２ａにおける中央放射素子５３ａの長さｈ１を約０．０７６λ、上部放射素子５３ｄの長さｈ４を従来仕様より短い約０．１７８λに設定し、それに合わせて中間放射素子５３ｂ、５３ｃの長さｈ２、ｈ３を短く設定する。下部ウィング５２ｂの各部の寸法は、上部ウィング５２ａと同じ値に設定する。また、バットウィング３２ａ〜３２ｄの内側導体５１と取付支柱３１との間隔Ｗ０を約０．０５λに設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スーパーターンスタイルアンテナを使用し、水平面内の全方向に対する水平面指向性のレベル偏差が小さくなるように構成したアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＶＨＦ帯の送信用アンテナとしてスーパーターンスタイルアンテナが一般に用いられている（例えば、特許文献１、２参照。）。
上記スーパーターンスタイルアンテナを取付ける取付支柱は、充分な強度を保つために上部の直径は小さく、下方に行くに従って直径が大きくなるように設定されている。スーパーターンスタイルアンテナを取付支柱の上部に取付けて使用する場合、取付支柱の直径は例えば１６５ｍｍ程度と小さく、アンテナ素子間隔を狭くできるので、水平面内の全方向に対する水平面指向性のレベル偏差を小さくすることができる。
【０００３】
しかし、アンテナを設置する際、設置場所や設置費用等の関係から新しい取付支柱を設置することができず、既設の取付支柱を利用する場合がある。このように既設の取付支柱を利用する場合、取付支柱の上部には例えば地上デジタル放送用アンテナ等が既に取付けられているので、既設アンテナの下方部位すなわち取付支柱の中段にスーパーターンスタイルアンテナを取付けることになる。このためアンテナ取付部における取付支柱の直径は、最大で３１８．５ｍｍ程度と太くなり、アンテナ素子間隔が広くなって水平面内の全方向に対する水平面指向性のレベル偏差が大きくなってしまう。
【０００４】
上記従来のスーパーターンスタイルアンテナは、図１１及び図１２に示すように構成されている。
図１１はＶＨＦ帯例えば２００ＭＨｚ帯で使用される従来のスーパーターンスタイルアンテナ（１段）を取付支柱に取付けた状態を示す上面図、図１２は同スーパーターンスタイルアンテナのバットウィングの詳細な構成を示す側面図である。
【０００５】
図１１に示すようにスーパーターンスタイルアンテナ１０は、直径Ｄを有する円筒状の取付支柱１１の円周上に４基（２対）のバットウィング１２ａ〜１２ｄが９０°開角の等間隔で取付けられる。上記４基のバットウィング１２ａ〜１２ｄは、時計方向に９０°ずつ位相が回転するように給電される。従って、対向配置されて対をなすバットウィング１２ａ、１２ｃ間、及びバットウィング１２ｂ、１２ｄ間は、それぞれ１８０°の位相差で給電される。上記スーパーターンスタイルアンテナ１０の給電インピーダンスは、一般に７２Ωに設定されている。
【０００６】
上記バットウィング１２ａ〜１２ｄは、図１２に示すように構成される。図１２はバットウィング１２ａの構成を示したものであるが、他のバットウィング１２ｂ〜１２ｄも同様の構成となっている。
バットウィング１２ａは、所定長さの角柱状の内側導体２１に対し、略Ｍの字形状のウィング素子２２がＭの字を横にした状態で上下両端が取付けられ、上部ウィング２２ａと下部ウィング２２ｂを構成している。そして、ウィング素子２２の中央位置と内側導体２１との間に中央放射素子２３ａが設けられる。また、上部ウィング２２ａの最上部において水平方向に位置する素子部分は、上部放射素子２３ｄとして作用する。更に上部ウィング２２ａには、中央放射素子２３ａと平行し、且つウィング素子２２と内側導体２１との間を接続する２つの中間放射素子２３ｂ、２３ｃが所定の間隔で設けられる。
【０００７】
また、下部ウィング２２ｂにおいても、上部ウィング２２ａと同様に構成される。すなわち、下部ウィング２２ｂの最下部において水平方向に位置する素子部分は、下部放射素子２３ｄ’として作用する。そして、下部ウィング２２ｂには、中央放射素子２３ａと平行し、且つウィング素子２２と内側導体２１との間を接続する２つの中間放射素子２３ｂ’、２３ｃ’が所定の間隔で設けられる。上記上部ウィング２２ａと下部ウィング２２ｂとは、各部の寸法が同じ値に設定される。
【０００８】
そして、上記のように構成されたバットウィング１２ａは、内側導体２１の上下両端部が取付金具（図示せず）により取付支柱１１に所定の間隔Ｗ０で取付けられる。また、内側導体２１と取付支柱１１との間に給電用同軸ケーブル１３が設けられる。上記給電用同軸ケーブル１３は、上端部近傍において上下両端が取付金具１５ａ、１５ｂにより内側導体２１に取付けられる。このとき給電用同軸ケーブル１３の外部導体が取付金具１５ａ、１５ｂを介して内側導体２１に電気的に接続される。また、給電用同軸ケーブル１３は、中心導体１３ａがジャンパー（図示せず）により取付支柱１１に電気的に接続される。
【０００９】
上記バットウィング１２ａの各部の寸法、すなわち、放射素子２３ａ〜２３ｄの長さｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４、放射素子２３ａ〜２３ｄの各間隔ｄ１、ｄ２、ｄ３、ウィング素子２２の全高Ｈ０、内側導体２１と取付支柱１１との間隔Ｗ０は、次のように設定される。
【００１０】
中央放射素子２３ａの長さｈ１：約０．０７６λ
中間放射素子２３ｂの長さｈ２：約０．１２８λ
中間放射素子２３ｃの長さｈ３：約０．１８２λ
上部放射素子２３ｄの長さｈ４：約０．２３８λ
放射素子２３ａ、２３ｂの間隔ｄ１：約０．１０６λ
放射素子２３ｂ、２３ｃの間隔ｄ２：約０．１１０λ
放射素子２３ｃ、２３ｄの間隔ｄ３：約０．１１２λ
ウィング素子２２の全高Ｈ０：約０．６５７λ
内側導体２１と取付支柱１１との間隔Ｗ０：約０．１λ
なお、上記λは使用周波数帯の中心周波数における波長を示している。
【００１１】
図１３は、上記のように構成された従来のスーパーターンスタイルアンテナ１０を直径Ｄが３１８．５ｍｍの取付支柱１１に取付けた場合の水平偏波水平面指向性を示したもので、この場合の水平面内のレベル偏差は約５ｄＢとなっている。
上記従来のスーパーターンスタイルアンテナ１０は、バットウィング寸法の最適化が充分でなく、取付支柱１１の径が細い場合には、対向するバットウィングの間隔が狭くなって水平面内のレベル偏差を小さく抑えることが可能であるが、取付支柱１１の径が太くなると、対向するバットウィングの間隔が広くなって水平面内のレベル偏差が大きくなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−１５１９４６号公報
【特許文献２】実開昭４８−８６７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記のように従来のスーパーターンスタイルアンテナ１０は、バットウィング寸法の最適化が充分でなく、このため取付支柱１１の径が細い場合には、対向するバットウィングの間隔が狭くなって水平面内のレベル偏差を小さく抑えることが可能であるが、取付支柱１１の径が太くなると、対向するバットウィングの間隔が広くなって水平面内のレベル偏差が大きくなってしまうという問題がある。
【００１４】
また、上記従来のスーパーターンスタイルアンテナ１０は、７２Ω系のインピーダンスで整合されており、７２Ω系の分岐ケーブルを使用する必要があった。７２Ω系の分岐ケーブルは、５０Ωの一般的な分岐ケーブルに比較して高価であり、また、購入時には絶縁体ヘッド容量を指定する必要があり、購入から数十年経過してしまってから部品保守のため、新品に交換しようとしても、設置当時の資料を紛失してしまい、絶縁体ヘッド容量を確認できない場合も多々あった。
【００１５】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、取付支柱の中段等、径の太い位置にアンテナを設置する場合においても、アンテナ素子寸法の最適化により、水平面内の全方向に対して水平面指向性のレベル偏差を小さく抑えることができるアンテナ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
第１の発明に係るアンテナ装置は、取付支柱の円周上に４基のバットウィングが略９０°開角で取付けられるＶＨＦ帯用のスーパーターンスタイルアンテナにおいて、
前記４基のバットウィングと前記取付支柱との間に設けられて給電インピーダンスが７２Ωの前記各バットウィングに給電する第１ないし第４の給電管を備え、前記４基の各バットウィングは、前記取付支柱に沿って所定の間隔で略垂直に配置される内側導体と、前記内側導体に装着されるウィング素子と、前記内側導体と前記ウィング素子の中央位置との間に略水平に設けられる中央放射素子と、前記ウィング素子の上部位置に略水平に設けられる上部放射素子と、前記ウィング素子の下部位置に略水平に設けられる下部放射素子と、前記上部放射素子と前記下部放射素子との間に所定の間隔で平行に設けられる複数の中間放射素子とを具備し、
前記中央放射素子の長さを約０．０７６波長、
前記上部放射素子及び前記下部放射素子の長さ約０．１７８波長、
前記ウィング素子の全長を約０．６５７波長、
前記取付支柱と前記内側導体との間隔を約０．０５波長、
に設定したことを特徴とする。
【００１７】
第２の発明は、前記第１の発明に係るアンテナ装置において、前記取付支柱の円周上で、前記バットウィングの上下にそれぞれ４本の無給電のパターン調整素子を９０°開角で、且つ前記４基の各バットウィングとの開角が略４５°となるように放射状に配置し、
前記パターン調整素子は、
前記バットウィングの中心との間隔を約０．３６波長、
前記取付支柱の中心と素子先端との長さを約０．４３４波長、
に設定して水平面内の全方向に対するレベル偏差が小さくなるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、取付支柱の中段等、径の太い位置にアンテナを設置する場合においても、アンテナ素子寸法の最適化により、水平面内の全方向に対して水平面指向性のレベル偏差を小さく抑えることができる。
また、取付支柱の円周上で、バットウィングの上下にそれぞれ４本の無給電のパターン調整素子を放射状に配置することにより、水平面指向性のレベル偏差を更に小さく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１に係るスーパーターンスタイルアンテナの構成を示す側面図である。
【図２】同実施例１に係るスーパーターンスタイルアンテナの上面図である。
【図３】同実施例１に係るスーパーターンスタイルアンテナの給電系統の構成例を示すブロック図である。
【図４】同実施例１におけるバットウィングの詳細な構成を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。
【図５】同記実施例１に係るスーパーターンスタイルアンテナを径の太い取付支柱に取付けた場合の水平偏波水平面指向性を示す図である。
【図６】本発明の実施例２に係るスーパーターンスタイルアンテナの構成を示す側面図である。
【図７】同実施例２に係るスーパーターンスタイルアンテナにおける各素子の概略的な配置構成を示す上面図である。
【図８】同実施例２に係るスーパーターンスタイルアンテナを径の太い取付支柱に取付けた場合の水平偏波水平面指向性を示す図である。
【図９】本発明の実施例３に係るスーパーターンスタイルアンテナの給電系統の構成例を示すブロック図である。
【図１０】同実施例３に係るスーパーターンスタイルアンテナのＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図１１】従来のスーパーターンスタイルアンテナの構成を示す上面図である。
【図１２】従来のスーパーターンスタイルアンテナのバットウィングの詳細な構成を示す側面図である。
【図１３】従来のスーパーターンスタイルアンテナを径の太い取付支柱に取付けた場合の水平偏波水平面指向性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は本発明の実施例１に係るアンテナ装置、すなわち取付支柱の中段に１段のスーパーターンスタイルアンテナ３０を設置した場合の側面図、図２は同スーパーターンスタイルアンテナ３０の上面図である。
図１において、３１は鉄柱等の取付支柱で、充分な強度を保つために直径Ｄが上部では細く、下方に行くに従って順次太くなるように設定されている。この取付支柱３１には、中段位置にＶＨＦ帯例えば２００ＭＨｚ帯の電波を送信するスーパーターンスタイルアンテナ３０が装着される。スーパーターンスタイルアンテナ３０は、４基のバットウィング３２ａ（Ｎ面：北面）、３２ｂ（Ｅ面：東面）、３２ｃ（Ｓ面：南面）、３２ｄ（Ｗ面：西面）で構成され、図２に示すように取付支柱３１の円周上に上部取付金具３３ａ及び下部取付金具３３ｂにより９０°開角の等間隔で垂直にかつ同一の高さで取付けられる。上記バットウィング３２ａ〜３２ｄの詳細については後述する。
【００２２】
また、取付支柱３１と各バットウィング３２ａ〜３２ｄとの間に給電管３４ａ〜３４ｄが設けられる。各給電管３４ａ〜３４ｄは、下端部に給電用コネクタ３７ａ〜３７ｄを備え、図３に示すように送信機４１からの送信信号を４基のバットウィング３２ａ〜３２ｄに対し時計方向に９０°ずつ位相が回転するように給電する。従って、対向配置されて対をなすバットウィング３２ａ、３２ｃ間、及びバットウィング３２ｂ、３２ｄ間は、それぞれ１８０°の位相差で給電される。
【００２３】
図３は上記スーパーターンスタイルアンテナ３０の各バットウィングへの給電系統例を示すブロック図である。送信機４１から出力される送信信号は、給電線４２、４分配器４３、分岐ケーブル４４ａ〜４４ｄを介して給電管３４ａ〜３４ｄへ送られ、この給電管３４ａ〜３４ｄにより各バットウィング３２ａ〜３２ｄに給電される。上記バットウィング３２ａ〜３２ｄの給電インピーダンスは、７２Ωとなっている。
【００２４】
上記分岐ケーブル４４ａ〜４４ｄは、例えばＮ面バットウィング３２ａに給電する分岐ケーブル４４ａを基準（０°給電）とし、Ｅ面バットウィング３２ｂへの分岐ケーブル４４ｂを１／４・λ長く（−９０°給電）、Ｓ面バットウィング３２ｃへの分岐ケーブル４４ｃを２／４・λ長く（−１８０°給電）、Ｗ面バットウィング３２ｄへの分岐ケーブル４４ｄを３／４・λ長く（−２７０°給電）設定し、バットウィング３２ａ〜３２ｄに対して時計方向に９０°ずつ位相が回転するように給電する。上記λは使用周波数帯の中心周波数における波長を示している。
【００２５】
次にバットウィング３２ａ〜３２ｄの詳細について説明する。
バットウィング３２ａ〜３２ｄは、同様の構成であるので、以下、Ｎ面のバットウィング３２ａについて図４を参照して説明する。図４はバットウィング３２ａの詳細な構成を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。
【００２６】
バットウィング３２ａは、取付支柱１１と平行して略垂直に設けられる所定長さの略角棒状の内側導体５１を備え、この内側導体５１に対し、略Ｍの字状に形成されたウィング素子５２がＭの字を横にした状態で上下両端において取付けられる。上記ウィング素子５２は、上部ウィング５２ａと下部ウィング５２ｂとが上下対称（線対称）に構成され、両ウィング間の中央位置と内側導体５１との間に中央放射素子５３ａが設けられる。また、上部ウィング５２ａの最上部において水平方向に位置する素子部分は、上部放射素子５３ｄとして作用する。更に上部ウィング５２ａには、中央放射素子５３ａと平行し、且つウィング素子５２と内側導体５１との間を接続する２つの中間放射素子５３ｂ、５３ｃが所定の間隔で設けられる。
【００２７】
また、下部ウィング５２ｂにおいても、上部ウィング５２ａと同様に構成される。すなわち、下部ウィング５２ｂの最下部において水平方向に位置する素子部分は、下部放射素子５３ｄ’として作用する。なお、中央放射素子５３ａは、上部ウィング５２ａと下部ウィング５２ｂに共通の放射として設けられる。そして、下部ウィング５２ｂには、中央放射素子５３ａと平行し、且つウィング素子５２と内側導体５１との間を接続する２つの中間放射素子５３ｂ’、５３ｃ’が所定の間隔で設けられる。上記上部ウィング５２ａと下部ウィング５２ｂとは、各部の寸法が同じ値に設定される。
【００２８】
そして、上記のように構成されたバットウィング３２ａは、内側導体５１の上下両端部が取付金具（図示せず）により取付支柱３１に所定の間隔Ｗ０で取付けられる。また、内側導体５１と取付支柱３１との間に給電管３４ａが設けられる。この給電管３４ａの下端部には、給電用コネクタ３７ａが取付けられている。上記給電管３４ａは、外導体３５の上下両端が取付金具３８ａ、３８ｂにより内側導体５１に取付けられ、外導体３５と内側導体５１との間が電気的に接続される。また、給電管３４ａの中心導体３６は、ジャンパー３９及び取付金具４０（図１参照）を介して取付支柱３１に取付けられる。
【００２９】
上記バットウィング３２ａの各部の寸法、すなわち、放射素子５３ａ〜５３ｄの長さｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４、放射素子５３ａ〜５３ｄの各間隔ｄ１、ｄ２、ｄ３、ウィング素子５２の全高Ｈ０、内側導体５１と取付支柱３１との間隔Ｗ０は、次のように設定される。なお、各放射素子の直径は、例えば約１６ｍｍのものが使用される。
【００３０】
中央放射素子５３ａの長さｈ１：約０．０７６λ
中間放射素子５３ｂの長さｈ２：約０．１０９λ
中間放射素子５３ｃの長さｈ３：約０．１４３λ
上部放射素子５３ｄの長さｈ４：約０．１７８λ
放射素子５３ａ、５３ｂの間隔ｄ１：約０．１０６λ
放射素子５３ｂ、５３ｃの間隔ｄ２：約０．１１０λ
放射素子５３ｃ、５３ｄの間隔ｄ３：約０．１１２λ
ウィング素子５２の全高Ｈ０：約０．６５７λ
内側導体５１と取付支柱３１との間隔Ｗ０：約０．０５λ
上記実施例１に係るスーパーターンスタイルアンテナ３０は、４基のバットウィング３２ａ〜３２ｄの素子寸法を最適化したもので、中央放射素子５３ａの長さｈ１は約０．０７６λで従来と同じ長さとなっているが、上部放射素子５３ｄ及び下部放射素子５３ｄ’の長さｈ４を約０．１７８λとして従来の長さ約０．２３８λより短く設定すると共に、それに合わせて中間放射素子５３ｂ、５３ｃの長さｈ２、ｈ３を短く設定している。放射素子５３ａ〜５３ｄ、５３ａ、５３ｂ’〜５３ｄ’の各間隔ｄ１〜ｄ３及びウィング素子５２の全高Ｈ０は従来と同じである。そして、バットウィング３２ａの内側導体５１と取付支柱３１との間隔Ｗ０を約０．０５λとし、従来の約１／２の値に設定している。
【００３１】
図５は、上記実施例１に示したようにバットウィング寸法を最適化したスーパーターンスタイルアンテナ３０を直径Ｄが３１８．５ｍｍの取付支柱３１に取付けた場合の水平偏波水平面指向性を示している。この実施例１に係るスーパーターンスタイルアンテナ３０では、図５から明らかなように水平面内のレベル偏差を約３．５ｄＢに抑えることが可能である。
【００３２】
上記実施例１に係るスーパーターンスタイルアンテナ３０によれば、取付支柱３１の径が太くなっても水平面内の全方向に対してレベル偏差を小さくすることが可能となり、例えば直径Ｄが３１８．５ｍｍの取付支柱３１に取付けた場合には水平面内のレベル偏差を約３．５ｄＢに抑えることができる。
【実施例２】
【００３３】
次に本発明の実施例２に係るアンテナ装置について説明する。
図６は本発明の実施例２に係るアンテナ装置の側面図、図７は同アンテナ装置における素子の概略的な配置構成を示す上面図である。この実施例２に係るアンテナ装置は、図６及び図７に示すように、実施例１に係るスーパーターンスタイルアンテナ３０の上下に２段の例えば棒状の導電性部材からなる無給電のパターン調整素子６１ａ〜６１ｄを９０°開角で、且つ４基の各バットウィング３２ａ〜３２ｄとの開角が４５°となるように取付金具６２ａ、６２ｂにより取付け、水平面内のレベル偏差が更に小さくなるように改善したものである。
【００３４】
上記パターン調整素子６１ａ〜６１ｄは、例えば直径が約１０〜２０ｍｍの棒状の導電性部材を用いて構成したもので、バットウィング３２ａ〜３２ｄの中心との間隔Ｈ１が約０．３６０λ±０．０７８λに設定される。上記パターン調整素子６１ａ〜６１ｄとしては、例えば直径が約１０〜２０ｍｍの棒状の導電性部材が使用されるが、指向性とは無関係である。また、パターン調整素子６１ａ〜６１ｄは、取付支柱３１の中心と素子先端との長さＬ１が約０．４３４λに設定される。
【００３５】
そして、上記４基のバットウィング３２ａ〜３２ｄには、実施例１の図３に示したように送信機４１から出力される送信信号が給電線４２、４分配器４３、ウィング給電用分岐ケーブル４４ａ〜４４ｄ、給電管３４ａ〜３４ｄを介して時計方向に９０°ずつ位相が回転するように給電される。
【００３６】
上記のようにスーパーターンスタイルアンテナ３０の上下に２段のパターン調整素子６１ａ〜６１ｄを９０°開角で、且つ各バットウィング３２ａ〜３２ｄとの開角が４５°となるように配置することにより、水平面内のレベル偏差を実施例１の場合より更に小さくすることができる。
【００３７】
図８は、上下に２段のパターン調整素子６１ａ〜６１ｄを備えたスーパーターンスタイルアンテナ３０を直径Ｄが３１８．５ｍｍの取付支柱３１に取付けた場合の水平偏波水平面指向性を示したもので、水平面内のレベル偏差は約２．５ｄＢに抑えられている。
【００３８】
上記実施例２に係るアンテナ装置によれば、取付支柱３１の径が太くなっても水平面内の全方向に対してレベル偏差を小さくすることが可能となり、スーパーターンスタイルアンテナ３０を例えば直径Ｄが３１８．５ｍｍの取付支柱３１に取付けた場合においても水平面内のレベル偏差を約２．５ｄＢ以内に抑えることができる。
【実施例３】
【００３９】
次に本発明の実施例３に係るアンテナ装置について説明する。
この実施例３は、実施例１に示したアンテナ装置、すなわちバットウィング寸法を最適化したスーパーターンスタイルアンテナ３０において、給電インピーダンスが７２Ωのバットウィング３２ａ〜３２ｄを給電管３４ａ〜３４ｄにより５０Ωのインピーダンスで整合させ、実施例１の図３に示した４分配器４３及び分岐ケーブル４４ａ〜４４ｄを５０Ω系の標準的なものを使用できるようにしたものである。
【００４０】
図９は、上記スーパーターンスタイルアンテナ３０の各バットウィング３２ａ〜３２ｄへの給電系統例を示すブロック図である。給電管３４ａ〜３４ｄは、同様の構成であるので、図９では給電管３４ａの給電系統について示している。
給電管３４ａは、５０Ωのインピーダンスを７２Ωに変換するインピーダンス変換機能を備えている。このインピーダンス変換機能は、入力側に設けられるインピーダンス５０Ωの中心導体３６１と、出力側すなわちバットウィング接続側に設けられて５０Ωと７２Ωのインピーダンスを整合する中心導体３６２が直列に接続されており、この中心導体３６２の直径及び長さにより５０Ωと７２Ωのインピーダンスを整合する。
【００４１】
また、４分配器４３としては５０Ω系の標準的な分配器を使用し、この４分配器４３と給電管３４ａ〜３４ｄとの間は５０Ωの標準的な分岐ケーブル４４ａ〜４４ｄにより接続する。上記４分配器４３は、入力インピーダンスが５０／４Ω、各分配端子のインピーダンスが５０Ωに設定されている。
【００４２】
そして、送信機４１と４分配器４３との間を接続する給電線４２は、４分配器４３側にインピーダンス変換部４２Ａを備えている。インピーダンス変換部４２Ａは、２段編成でのインピーダンス変換を行う場合、インピーダンス
【数１】
の長さａが約λ／４の同軸ケーブル４２１と、インピーダンス
【数２】
の長さｂが約λ／４の同軸ケーブル４２２が直列に接続されてなり、同軸ケーブル４２１、４２２の太さと長さａ、ｂによって５０Ωと５０／４Ωのインピーダンスを整合する。
【００４３】
図１０は、上記実施例３に示したアンテナ装置のＶＳＷＲ特性であり、横軸に周波数をとり、縦軸にＶＳＷＲをとって示した。図１０において、マーカーｍ１は「中心周波数ｆ０−７．０％」、マーカ−ｍ２は「中心周波数ｆ０−３．５％」、マーカ−ｍ３は「中心周波数ｆ０」、マーカ−ｍ４は「中心周波数ｆ０＋３．５％」、マーカーｍ５は「中心周波数ｆ０＋７．０％」の周波数を示している。具体的な周波数としては、例えばマーカーｍ１が２００ＭＨｚ、マーカ−ｍ２が２０７．５ＭＨｚ、マーカ−ｍ３が２１４ＭＨｚ、マーカ−ｍ４が２２２ＭＨｚ、マーカ−ｍ５が２３０ＭＨｚであり、２０７．５ＭＨｚ（ｍ２）〜２２２ＭＨｚ（ｍ４）の範囲が使用周波数帯となっている。この使用周波数帯におけるＶＳＷＲは、１．０６以下であり、良好な値が得られている。
【００４４】
上記実施例３に示したように各バットウィング３２ａ〜３２ｄの給電管３４ａ〜３４ｄに分岐ケーブル４４ａ〜４４ｄのインピーダンス５０Ωとバットウィング３２ａ〜３２ｄのインピーダンス７２Ωを整合するインピーダンス変換機能を設けることにより、インピーダンスが５０Ω系の安価で標準的な４分配器４３及び分岐ケーブル４４ａ〜４４ｄを使用することが可能となる。
【００４５】
また、４分配器４３により４分配した信号を分岐ケーブル４４ａ〜４４ｄ及び給電管３４ａ〜３４ｄを介してバットウィング３２ａ〜３２ｄに給電することにより、分岐ケーブル４４ａ〜４４ｄに絶縁体ヘッド容量を設ける必要はなく、一般的な同軸ケーブルを使用することが可能となり、部品の保守管理が容易となる。
【００４６】
なお、本発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。
【符号の説明】
【００４７】
３０…スーパーターンスタイルアンテナ、３１…取付支柱、３２ａ〜３２ｄ…バットウィング、３３ａ…上部取付金具、３３ｂ…下部取付金具、３４ａ〜３４ｄ…給電管、３５…外導体、３６、３６１、３６２…中心導体、３７ａ〜３７ｄ…給電用コネクタ、３８ａ、３８ｂ…取付金具、３９ａ…ジャンパー、４０…取付金具、４１…送信機、４２…給電線、４２Ａ…インピーダンス変換部、４２１、４２２…同軸ケーブル、４３…４分配器、４４ａ〜４４ｄ…ウィング給電用分岐ケーブル、５１…内側導体、５２…ウィング素子、５２ａ…上部ウィング、５２ｂ…下部ウィング、５３ａ…中央放射素子、５３ｄ…上部放射素子、５３ｂ、５３ｃ…中間放射素子、５３ｂ’、５３ｃ’…中間放射素子、５３ｄ’…下部放射素子、６１ａ〜６１ｄ…パターン調整素子、６２ａ、６２ｂ…取付金具。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スーパーターンスタイルアンテナを使用し、水平面内の全方向に対する水平面指向性のレベル偏差が小さくなるように構成したアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＶＨＦ帯の送信用アンテナとしてスーパーターンスタイルアンテナが一般に用いられている（例えば、特許文献１、２参照。）。
上記スーパーターンスタイルアンテナを取付ける取付支柱は、充分な強度を保つために上部の直径は小さく、下方に行くに従って直径が大きくなるように設定されている。スーパーターンスタイルアンテナを取付支柱の上部に取付けて使用する場合、取付支柱の直径は例えば１６５ｍｍ程度と小さく、アンテナ素子間隔を狭くできるので、水平面内の全方向に対する水平面指向性のレベル偏差を小さくすることができる。
【０００３】
しかし、アンテナを設置する際、設置場所や設置費用等の関係から新しい取付支柱を設置することができず、既設の取付支柱を利用する場合がある。このように既設の取付支柱を利用する場合、取付支柱の上部には例えば地上デジタル放送用アンテナ等が既に取付けられているので、既設アンテナの下方部位すなわち取付支柱の中段にスーパーターンスタイルアンテナを取付けることになる。このためアンテナ取付部における取付支柱の直径は、最大で３１８．５ｍｍ程度と太くなり、アンテナ素子間隔が広くなって水平面内の全方向に対する水平面指向性のレベル偏差が大きくなってしまう。
【０００４】
上記従来のスーパーターンスタイルアンテナは、図１１及び図１２に示すように構成されている。
図１１はＶＨＦ帯例えば２００ＭＨｚ帯で使用される従来のスーパーターンスタイルアンテナ（１段）を取付支柱に取付けた状態を示す上面図、図１２は同スーパーターンスタイルアンテナのバットウィングの詳細な構成を示す側面図である。
【０００５】
図１１に示すようにスーパーターンスタイルアンテナ１０は、直径Ｄを有する円筒状の取付支柱１１の円周上に４基（２対）のバットウィング１２ａ〜１２ｄが９０°開角の等間隔で取付けられる。上記４基のバットウィング１２ａ〜１２ｄは、時計方向に９０°ずつ位相が回転するように給電される。従って、対向配置されて対をなすバットウィング１２ａ、１２ｃ間、及びバットウィング１２ｂ、１２ｄ間は、それぞれ１８０°の位相差で給電される。上記スーパーターンスタイルアンテナ１０の給電インピーダンスは、一般に７２Ωに設定されている。
【０００６】
上記バットウィング１２ａ〜１２ｄは、図１２に示すように構成される。図１２はバットウィング１２ａの構成を示したものであるが、他のバットウィング１２ｂ〜１２ｄも同様の構成となっている。
バットウィング１２ａは、所定長さの角柱状の内側導体２１に対し、略Ｍの字形状のウィング素子２２がＭの字を横にした状態で上下両端が取付けられ、上部ウィング２２ａと下部ウィング２２ｂを構成している。そして、ウィング素子２２の中央位置と内側導体２１との間に中央放射素子２３ａが設けられる。また、上部ウィング２２ａの最上部において水平方向に位置する素子部分は、上部放射素子２３ｄとして作用する。更に上部ウィング２２ａには、中央放射素子２３ａと平行し、且つウィング素子２２と内側導体２１との間を接続する２つの中間放射素子２３ｂ、２３ｃが所定の間隔で設けられる。
【０００７】
また、下部ウィング２２ｂにおいても、上部ウィング２２ａと同様に構成される。すなわち、下部ウィング２２ｂの最下部において水平方向に位置する素子部分は、下部放射素子２３ｄ’として作用する。そして、下部ウィング２２ｂには、中央放射素子２３ａと平行し、且つウィング素子２２と内側導体２１との間を接続する２つの中間放射素子２３ｂ’、２３ｃ’が所定の間隔で設けられる。上記上部ウィング２２ａと下部ウィング２２ｂとは、各部の寸法が同じ値に設定される。
【０００８】
そして、上記のように構成されたバットウィング１２ａは、内側導体２１の上下両端部が取付金具（図示せず）により取付支柱１１に所定の間隔Ｗ０で取付けられる。また、内側導体２１と取付支柱１１との間に給電用同軸ケーブル１３が設けられる。上記給電用同軸ケーブル１３は、上端部近傍において上下両端が取付金具１５ａ、１５ｂにより内側導体２１に取付けられる。このとき給電用同軸ケーブル１３の外部導体が取付金具１５ａ、１５ｂを介して内側導体２１に電気的に接続される。また、給電用同軸ケーブル１３は、中心導体１３ａがジャンパー（図示せず）により取付支柱１１に電気的に接続される。
【０００９】
上記バットウィング１２ａの各部の寸法、すなわち、放射素子２３ａ〜２３ｄの長さｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４、放射素子２３ａ〜２３ｄの各間隔ｄ１、ｄ２、ｄ３、ウィング素子２２の全高Ｈ０、内側導体２１と取付支柱１１との間隔Ｗ０は、次のように設定される。
【００１０】
中央放射素子２３ａの長さｈ１：約０．０７６λ
中間放射素子２３ｂの長さｈ２：約０．１２８λ
中間放射素子２３ｃの長さｈ３：約０．１８２λ
上部放射素子２３ｄの長さｈ４：約０．２３８λ
放射素子２３ａ、２３ｂの間隔ｄ１：約０．１０６λ
放射素子２３ｂ、２３ｃの間隔ｄ２：約０．１１０λ
放射素子２３ｃ、２３ｄの間隔ｄ３：約０．１１２λ
ウィング素子２２の全高Ｈ０：約０．６５７λ
内側導体２１と取付支柱１１との間隔Ｗ０：約０．１λ
なお、上記λは使用周波数帯の中心周波数における波長を示している。
【００１１】
図１３は、上記のように構成された従来のスーパーターンスタイルアンテナ１０を直径Ｄが３１８．５ｍｍの取付支柱１１に取付けた場合の水平偏波水平面指向性を示したもので、この場合の水平面内のレベル偏差は約５ｄＢとなっている。
上記従来のスーパーターンスタイルアンテナ１０は、バットウィング寸法の最適化が充分でなく、取付支柱１１の径が細い場合には、対向するバットウィングの間隔が狭くなって水平面内のレベル偏差を小さく抑えることが可能であるが、取付支柱１１の径が太くなると、対向するバットウィングの間隔が広くなって水平面内のレベル偏差が大きくなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−１５１９４６号公報
【特許文献２】実開昭４８−８６７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記のように従来のスーパーターンスタイルアンテナ１０は、バットウィング寸法の最適化が充分でなく、このため取付支柱１１の径が細い場合には、対向するバットウィングの間隔が狭くなって水平面内のレベル偏差を小さく抑えることが可能であるが、取付支柱１１の径が太くなると、対向するバットウィングの間隔が広くなって水平面内のレベル偏差が大きくなってしまうという問題がある。
【００１４】
また、上記従来のスーパーターンスタイルアンテナ１０は、７２Ω系のインピーダンスで整合されており、７２Ω系の分岐ケーブルを使用する必要があった。７２Ω系の分岐ケーブルは、５０Ωの一般的な分岐ケーブルに比較して高価であり、また、購入時には絶縁体ヘッド容量を指定する必要があり、購入から数十年経過してしまってから部品保守のため、新品に交換しようとしても、設置当時の資料を紛失してしまい、絶縁体ヘッド容量を確認できない場合も多々あった。
【００１５】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、取付支柱の中段等、径の太い位置にアンテナを設置する場合においても、アンテナ素子寸法の最適化により、水平面内の全方向に対して水平面指向性のレベル偏差を小さく抑えることができるアンテナ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
第１の発明に係るアンテナ装置は、取付支柱の円周上に４基のバットウィングが略９０°開角で取付けられるＶＨＦ帯用のスーパーターンスタイルアンテナにおいて、
前記４基のバットウィングと前記取付支柱との間に設けられて給電インピーダンスが７２Ωの前記各バットウィングに給電する第１ないし第４の給電管を備え、前記４基の各バットウィングは、前記取付支柱に沿って所定の間隔で略垂直に配置される内側導体と、前記内側導体に装着されるウィング素子と、前記内側導体と前記ウィング素子の中央位置との間に略水平に設けられる中央放射素子と、前記ウィング素子の上部位置に略水平に設けられる上部放射素子と、前記ウィング素子の下部位置に略水平に設けられる下部放射素子と、前記上部放射素子と前記下部放射素子との間に所定の間隔で平行に設けられる複数の中間放射素子とを具備し、
前記中央放射素子の長さを約０．０７６波長、
前記上部放射素子及び前記下部放射素子の長さ約０．１７８波長、
前記ウィング素子の全長を約０．６５７波長、
前記取付支柱と前記内側導体との間隔を約０．０５波長、
に設定したことを特徴とする。
【００１７】
第２の発明は、前記第１の発明に係るアンテナ装置において、前記取付支柱の円周上で、前記バットウィングの上下にそれぞれ４本の無給電のパターン調整素子を９０°開角で、且つ前記４基の各バットウィングとの開角が略４５°となるように放射状に配置し、
前記パターン調整素子は、
前記バットウィングの中心との間隔を約０．３６波長、
前記取付支柱の中心と素子先端との長さを約０．４３４波長、
に設定して水平面内の全方向に対するレベル偏差が小さくなるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、取付支柱の中段等、径の太い位置にアンテナを設置する場合においても、アンテナ素子寸法の最適化により、水平面内の全方向に対して水平面指向性のレベル偏差を小さく抑えることができる。
また、取付支柱の円周上で、バットウィングの上下にそれぞれ４本の無給電のパターン調整素子を放射状に配置することにより、水平面指向性のレベル偏差を更に小さく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１に係るスーパーターンスタイルアンテナの構成を示す側面図である。
【図２】同実施例１に係るスーパーターンスタイルアンテナの上面図である。
【図３】同実施例１に係るスーパーターンスタイルアンテナの給電系統の構成例を示すブロック図である。
【図４】同実施例１におけるバットウィングの詳細な構成を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。
【図５】同記実施例１に係るスーパーターンスタイルアンテナを径の太い取付支柱に取付けた場合の水平偏波水平面指向性を示す図である。
【図６】本発明の実施例２に係るスーパーターンスタイルアンテナの構成を示す側面図である。
【図７】同実施例２に係るスーパーターンスタイルアンテナにおける各素子の概略的な配置構成を示す上面図である。
【図８】同実施例２に係るスーパーターンスタイルアンテナを径の太い取付支柱に取付けた場合の水平偏波水平面指向性を示す図である。
【図９】本発明の実施例３に係るスーパーターンスタイルアンテナの給電系統の構成例を示すブロック図である。
【図１０】同実施例３に係るスーパーターンスタイルアンテナのＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図１１】従来のスーパーターンスタイルアンテナの構成を示す上面図である。
【図１２】従来のスーパーターンスタイルアンテナのバットウィングの詳細な構成を示す側面図である。
【図１３】従来のスーパーターンスタイルアンテナを径の太い取付支柱に取付けた場合の水平偏波水平面指向性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は本発明の実施例１に係るアンテナ装置、すなわち取付支柱の中段に１段のスーパーターンスタイルアンテナ３０を設置した場合の側面図、図２は同スーパーターンスタイルアンテナ３０の上面図である。
図１において、３１は鉄柱等の取付支柱で、充分な強度を保つために直径Ｄが上部では細く、下方に行くに従って順次太くなるように設定されている。この取付支柱３１には、中段位置にＶＨＦ帯例えば２００ＭＨｚ帯の電波を送信するスーパーターンスタイルアンテナ３０が装着される。スーパーターンスタイルアンテナ３０は、４基のバットウィング３２ａ（Ｎ面：北面）、３２ｂ（Ｅ面：東面）、３２ｃ（Ｓ面：南面）、３２ｄ（Ｗ面：西面）で構成され、図２に示すように取付支柱３１の円周上に上部取付金具３３ａ及び下部取付金具３３ｂにより９０°開角の等間隔で垂直にかつ同一の高さで取付けられる。上記バットウィング３２ａ〜３２ｄの詳細については後述する。
【００２２】
また、取付支柱３１と各バットウィング３２ａ〜３２ｄとの間に給電管３４ａ〜３４ｄが設けられる。各給電管３４ａ〜３４ｄは、下端部に給電用コネクタ３７ａ〜３７ｄを備え、図３に示すように送信機４１からの送信信号を４基のバットウィング３２ａ〜３２ｄに対し時計方向に９０°ずつ位相が回転するように給電する。従って、対向配置されて対をなすバットウィング３２ａ、３２ｃ間、及びバットウィング３２ｂ、３２ｄ間は、それぞれ１８０°の位相差で給電される。
【００２３】
図３は上記スーパーターンスタイルアンテナ３０の各バットウィングへの給電系統例を示すブロック図である。送信機４１から出力される送信信号は、給電線４２、４分配器４３、分岐ケーブル４４ａ〜４４ｄを介して給電管３４ａ〜３４ｄへ送られ、この給電管３４ａ〜３４ｄにより各バットウィング３２ａ〜３２ｄに給電される。上記バットウィング３２ａ〜３２ｄの給電インピーダンスは、７２Ωとなっている。
【００２４】
上記分岐ケーブル４４ａ〜４４ｄは、例えばＮ面バットウィング３２ａに給電する分岐ケーブル４４ａを基準（０°給電）とし、Ｅ面バットウィング３２ｂへの分岐ケーブル４４ｂを１／４・λ長く（−９０°給電）、Ｓ面バットウィング３２ｃへの分岐ケーブル４４ｃを２／４・λ長く（−１８０°給電）、Ｗ面バットウィング３２ｄへの分岐ケーブル４４ｄを３／４・λ長く（−２７０°給電）設定し、バットウィング３２ａ〜３２ｄに対して時計方向に９０°ずつ位相が回転するように給電する。上記λは使用周波数帯の中心周波数における波長を示している。
【００２５】
次にバットウィング３２ａ〜３２ｄの詳細について説明する。
バットウィング３２ａ〜３２ｄは、同様の構成であるので、以下、Ｎ面のバットウィング３２ａについて図４を参照して説明する。図４はバットウィング３２ａの詳細な構成を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。
【００２６】
バットウィング３２ａは、取付支柱１１と平行して略垂直に設けられる所定長さの略角棒状の内側導体５１を備え、この内側導体５１に対し、略Ｍの字状に形成されたウィング素子５２がＭの字を横にした状態で上下両端において取付けられる。上記ウィング素子５２は、上部ウィング５２ａと下部ウィング５２ｂとが上下対称（線対称）に構成され、両ウィング間の中央位置と内側導体５１との間に中央放射素子５３ａが設けられる。また、上部ウィング５２ａの最上部において水平方向に位置する素子部分は、上部放射素子５３ｄとして作用する。更に上部ウィング５２ａには、中央放射素子５３ａと平行し、且つウィング素子５２と内側導体５１との間を接続する２つの中間放射素子５３ｂ、５３ｃが所定の間隔で設けられる。
【００２７】
また、下部ウィング５２ｂにおいても、上部ウィング５２ａと同様に構成される。すなわち、下部ウィング５２ｂの最下部において水平方向に位置する素子部分は、下部放射素子５３ｄ’として作用する。なお、中央放射素子５３ａは、上部ウィング５２ａと下部ウィング５２ｂに共通の放射として設けられる。そして、下部ウィング５２ｂには、中央放射素子５３ａと平行し、且つウィング素子５２と内側導体５１との間を接続する２つの中間放射素子５３ｂ’、５３ｃ’が所定の間隔で設けられる。上記上部ウィング５２ａと下部ウィング５２ｂとは、各部の寸法が同じ値に設定される。
【００２８】
そして、上記のように構成されたバットウィング３２ａは、内側導体５１の上下両端部が取付金具（図示せず）により取付支柱３１に所定の間隔Ｗ０で取付けられる。また、内側導体５１と取付支柱３１との間に給電管３４ａが設けられる。この給電管３４ａの下端部には、給電用コネクタ３７ａが取付けられている。上記給電管３４ａは、外導体３５の上下両端が取付金具３８ａ、３８ｂにより内側導体５１に取付けられ、外導体３５と内側導体５１との間が電気的に接続される。また、給電管３４ａの中心導体３６は、ジャンパー３９及び取付金具４０（図１参照）を介して取付支柱３１に取付けられる。
【００２９】
上記バットウィング３２ａの各部の寸法、すなわち、放射素子５３ａ〜５３ｄの長さｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４、放射素子５３ａ〜５３ｄの各間隔ｄ１、ｄ２、ｄ３、ウィング素子５２の全高Ｈ０、内側導体５１と取付支柱３１との間隔Ｗ０は、次のように設定される。なお、各放射素子の直径は、例えば約１６ｍｍのものが使用される。
【００３０】
中央放射素子５３ａの長さｈ１：約０．０７６λ
中間放射素子５３ｂの長さｈ２：約０．１０９λ
中間放射素子５３ｃの長さｈ３：約０．１４３λ
上部放射素子５３ｄの長さｈ４：約０．１７８λ
放射素子５３ａ、５３ｂの間隔ｄ１：約０．１０６λ
放射素子５３ｂ、５３ｃの間隔ｄ２：約０．１１０λ
放射素子５３ｃ、５３ｄの間隔ｄ３：約０．１１２λ
ウィング素子５２の全高Ｈ０：約０．６５７λ
内側導体５１と取付支柱３１との間隔Ｗ０：約０．０５λ
上記実施例１に係るスーパーターンスタイルアンテナ３０は、４基のバットウィング３２ａ〜３２ｄの素子寸法を最適化したもので、中央放射素子５３ａの長さｈ１は約０．０７６λで従来と同じ長さとなっているが、上部放射素子５３ｄ及び下部放射素子５３ｄ’の長さｈ４を約０．１７８λとして従来の長さ約０．２３８λより短く設定すると共に、それに合わせて中間放射素子５３ｂ、５３ｃの長さｈ２、ｈ３を短く設定している。放射素子５３ａ〜５３ｄ、５３ａ、５３ｂ’〜５３ｄ’の各間隔ｄ１〜ｄ３及びウィング素子５２の全高Ｈ０は従来と同じである。そして、バットウィング３２ａの内側導体５１と取付支柱３１との間隔Ｗ０を約０．０５λとし、従来の約１／２の値に設定している。
【００３１】
図５は、上記実施例１に示したようにバットウィング寸法を最適化したスーパーターンスタイルアンテナ３０を直径Ｄが３１８．５ｍｍの取付支柱３１に取付けた場合の水平偏波水平面指向性を示している。この実施例１に係るスーパーターンスタイルアンテナ３０では、図５から明らかなように水平面内のレベル偏差を約３．５ｄＢに抑えることが可能である。
【００３２】
上記実施例１に係るスーパーターンスタイルアンテナ３０によれば、取付支柱３１の径が太くなっても水平面内の全方向に対してレベル偏差を小さくすることが可能となり、例えば直径Ｄが３１８．５ｍｍの取付支柱３１に取付けた場合には水平面内のレベル偏差を約３．５ｄＢに抑えることができる。
【実施例２】
【００３３】
次に本発明の実施例２に係るアンテナ装置について説明する。
図６は本発明の実施例２に係るアンテナ装置の側面図、図７は同アンテナ装置における素子の概略的な配置構成を示す上面図である。この実施例２に係るアンテナ装置は、図６及び図７に示すように、実施例１に係るスーパーターンスタイルアンテナ３０の上下に２段の例えば棒状の導電性部材からなる無給電のパターン調整素子６１ａ〜６１ｄを９０°開角で、且つ４基の各バットウィング３２ａ〜３２ｄとの開角が４５°となるように取付金具６２ａ、６２ｂにより取付け、水平面内のレベル偏差が更に小さくなるように改善したものである。
【００３４】
上記パターン調整素子６１ａ〜６１ｄは、例えば直径が約１０〜２０ｍｍの棒状の導電性部材を用いて構成したもので、バットウィング３２ａ〜３２ｄの中心との間隔Ｈ１が約０．３６０λ±０．０７８λに設定される。上記パターン調整素子６１ａ〜６１ｄとしては、例えば直径が約１０〜２０ｍｍの棒状の導電性部材が使用されるが、指向性とは無関係である。また、パターン調整素子６１ａ〜６１ｄは、取付支柱３１の中心と素子先端との長さＬ１が約０．４３４λに設定される。
【００３５】
そして、上記４基のバットウィング３２ａ〜３２ｄには、実施例１の図３に示したように送信機４１から出力される送信信号が給電線４２、４分配器４３、ウィング給電用分岐ケーブル４４ａ〜４４ｄ、給電管３４ａ〜３４ｄを介して時計方向に９０°ずつ位相が回転するように給電される。
【００３６】
上記のようにスーパーターンスタイルアンテナ３０の上下に２段のパターン調整素子６１ａ〜６１ｄを９０°開角で、且つ各バットウィング３２ａ〜３２ｄとの開角が４５°となるように配置することにより、水平面内のレベル偏差を実施例１の場合より更に小さくすることができる。
【００３７】
図８は、上下に２段のパターン調整素子６１ａ〜６１ｄを備えたスーパーターンスタイルアンテナ３０を直径Ｄが３１８．５ｍｍの取付支柱３１に取付けた場合の水平偏波水平面指向性を示したもので、水平面内のレベル偏差は約２．５ｄＢに抑えられている。
【００３８】
上記実施例２に係るアンテナ装置によれば、取付支柱３１の径が太くなっても水平面内の全方向に対してレベル偏差を小さくすることが可能となり、スーパーターンスタイルアンテナ３０を例えば直径Ｄが３１８．５ｍｍの取付支柱３１に取付けた場合においても水平面内のレベル偏差を約２．５ｄＢ以内に抑えることができる。
【実施例３】
【００３９】
次に本発明の実施例３に係るアンテナ装置について説明する。
この実施例３は、実施例１に示したアンテナ装置、すなわちバットウィング寸法を最適化したスーパーターンスタイルアンテナ３０において、給電インピーダンスが７２Ωのバットウィング３２ａ〜３２ｄを給電管３４ａ〜３４ｄにより５０Ωのインピーダンスで整合させ、実施例１の図３に示した４分配器４３及び分岐ケーブル４４ａ〜４４ｄを５０Ω系の標準的なものを使用できるようにしたものである。
【００４０】
図９は、上記スーパーターンスタイルアンテナ３０の各バットウィング３２ａ〜３２ｄへの給電系統例を示すブロック図である。給電管３４ａ〜３４ｄは、同様の構成であるので、図９では給電管３４ａの給電系統について示している。
給電管３４ａは、５０Ωのインピーダンスを７２Ωに変換するインピーダンス変換機能を備えている。このインピーダンス変換機能は、入力側に設けられるインピーダンス５０Ωの中心導体３６１と、出力側すなわちバットウィング接続側に設けられて５０Ωと７２Ωのインピーダンスを整合する中心導体３６２が直列に接続されており、この中心導体３６２の直径及び長さにより５０Ωと７２Ωのインピーダンスを整合する。
【００４１】
また、４分配器４３としては５０Ω系の標準的な分配器を使用し、この４分配器４３と給電管３４ａ〜３４ｄとの間は５０Ωの標準的な分岐ケーブル４４ａ〜４４ｄにより接続する。上記４分配器４３は、入力インピーダンスが５０／４Ω、各分配端子のインピーダンスが５０Ωに設定されている。
【００４２】
そして、送信機４１と４分配器４３との間を接続する給電線４２は、４分配器４３側にインピーダンス変換部４２Ａを備えている。インピーダンス変換部４２Ａは、２段編成でのインピーダンス変換を行う場合、インピーダンス
【数１】
の長さａが約λ／４の同軸ケーブル４２１と、インピーダンス
【数２】
の長さｂが約λ／４の同軸ケーブル４２２が直列に接続されてなり、同軸ケーブル４２１、４２２の太さと長さａ、ｂによって５０Ωと５０／４Ωのインピーダンスを整合する。
【００４３】
図１０は、上記実施例３に示したアンテナ装置のＶＳＷＲ特性であり、横軸に周波数をとり、縦軸にＶＳＷＲをとって示した。図１０において、マーカーｍ１は「中心周波数ｆ０−７．０％」、マーカ−ｍ２は「中心周波数ｆ０−３．５％」、マーカ−ｍ３は「中心周波数ｆ０」、マーカ−ｍ４は「中心周波数ｆ０＋３．５％」、マーカーｍ５は「中心周波数ｆ０＋７．０％」の周波数を示している。具体的な周波数としては、例えばマーカーｍ１が２００ＭＨｚ、マーカ−ｍ２が２０７．５ＭＨｚ、マーカ−ｍ３が２１４ＭＨｚ、マーカ−ｍ４が２２２ＭＨｚ、マーカ−ｍ５が２３０ＭＨｚであり、２０７．５ＭＨｚ（ｍ２）〜２２２ＭＨｚ（ｍ４）の範囲が使用周波数帯となっている。この使用周波数帯におけるＶＳＷＲは、１．０６以下であり、良好な値が得られている。
【００４４】
上記実施例３に示したように各バットウィング３２ａ〜３２ｄの給電管３４ａ〜３４ｄに分岐ケーブル４４ａ〜４４ｄのインピーダンス５０Ωとバットウィング３２ａ〜３２ｄのインピーダンス７２Ωを整合するインピーダンス変換機能を設けることにより、インピーダンスが５０Ω系の安価で標準的な４分配器４３及び分岐ケーブル４４ａ〜４４ｄを使用することが可能となる。
【００４５】
また、４分配器４３により４分配した信号を分岐ケーブル４４ａ〜４４ｄ及び給電管３４ａ〜３４ｄを介してバットウィング３２ａ〜３２ｄに給電することにより、分岐ケーブル４４ａ〜４４ｄに絶縁体ヘッド容量を設ける必要はなく、一般的な同軸ケーブルを使用することが可能となり、部品の保守管理が容易となる。
【００４６】
なお、本発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。
【符号の説明】
【００４７】
３０…スーパーターンスタイルアンテナ、３１…取付支柱、３２ａ〜３２ｄ…バットウィング、３３ａ…上部取付金具、３３ｂ…下部取付金具、３４ａ〜３４ｄ…給電管、３５…外導体、３６、３６１、３６２…中心導体、３７ａ〜３７ｄ…給電用コネクタ、３８ａ、３８ｂ…取付金具、３９ａ…ジャンパー、４０…取付金具、４１…送信機、４２…給電線、４２Ａ…インピーダンス変換部、４２１、４２２…同軸ケーブル、４３…４分配器、４４ａ〜４４ｄ…ウィング給電用分岐ケーブル、５１…内側導体、５２…ウィング素子、５２ａ…上部ウィング、５２ｂ…下部ウィング、５３ａ…中央放射素子、５３ｄ…上部放射素子、５３ｂ、５３ｃ…中間放射素子、５３ｂ’、５３ｃ’…中間放射素子、５３ｄ’…下部放射素子、６１ａ〜６１ｄ…パターン調整素子、６２ａ、６２ｂ…取付金具。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
取付支柱の円周上に４基のバットウィングが略９０°開角で取付けられるＶＨＦ帯用のスーパーターンスタイルアンテナにおいて、
前記４基のバットウィングと前記取付支柱との間に設けられて給電インピーダンスが７２Ωの前記各バットウィングに給電する第１ないし第４の給電管を備え、
前記４基の各バットウィングは、
前記取付支柱に沿って所定の間隔で略垂直に配置される内側導体と、前記内側導体に装着されるウィング素子と、前記内側導体と前記ウィング素子の中央位置との間に略水平に設けられる中央放射素子と、前記ウィング素子の上部位置に略水平に設けられる上部放射素子と、前記ウィング素子の下部位置に略水平に設けられる下部放射素子と、前記上部放射素子と前記下部放射素子との間に所定の間隔で平行に設けられる複数の中間放射素子とを具備し、
前記中央放射素子の長さを約０．０７６波長、
前記上部放射素子及び前記下部放射素子の長さ約０．１７８波長、
前記ウィング素子の全長を約０．６５７波長、
前記取付支柱と前記内側導体との間隔を約０．０５波長、
に設定したことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナ装置において、
前記取付支柱の円周上で、前記バットウィングの上下にそれぞれ４本の無給電のパターン調整素子を９０°開角で、且つ前記４基の各バットウィングとの開角が略４５°となるように放射状に配置し、
前記パターン調整素子は、
前記バットウィングの中心との間隔を約０．３６波長、
前記取付支柱の中心と素子先端との長さを約０．４３４波長、
に設定して水平面内の全方向に対するレベル偏差が小さくなるようにしたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１】
取付支柱の円周上に４基のバットウィングが略９０°開角で取付けられるＶＨＦ帯用のスーパーターンスタイルアンテナにおいて、
前記４基のバットウィングと前記取付支柱との間に設けられて給電インピーダンスが７２Ωの前記各バットウィングに給電する第１ないし第４の給電管を備え、
前記４基の各バットウィングは、
前記取付支柱に沿って所定の間隔で略垂直に配置される内側導体と、前記内側導体に装着されるウィング素子と、前記内側導体と前記ウィング素子の中央位置との間に略水平に設けられる中央放射素子と、前記ウィング素子の上部位置に略水平に設けられる上部放射素子と、前記ウィング素子の下部位置に略水平に設けられる下部放射素子と、前記上部放射素子と前記下部放射素子との間に所定の間隔で平行に設けられる複数の中間放射素子とを具備し、
前記中央放射素子の長さを約０．０７６波長、
前記上部放射素子及び前記下部放射素子の長さ約０．１７８波長、
前記ウィング素子の全長を約０．６５７波長、
前記取付支柱と前記内側導体との間隔を約０．０５波長、
に設定したことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナ装置において、
前記取付支柱の円周上で、前記バットウィングの上下にそれぞれ４本の無給電のパターン調整素子を９０°開角で、且つ前記４基の各バットウィングとの開角が略４５°となるように放射状に配置し、
前記パターン調整素子は、
前記バットウィングの中心との間隔を約０．３６波長、
前記取付支柱の中心と素子先端との長さを約０．４３４波長、
に設定して水平面内の全方向に対するレベル偏差が小さくなるようにしたことを特徴とするアンテナ装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−９８７９８（Ｐ２０１３−９８７９８Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４０５５１（Ｐ２０１１−２４０５５１）
【出願日】平成２３年１１月１日（２０１１．１１．１）
【出願人】（５０４３７８８１４）八木アンテナ株式会社 (190)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１日（２０１１．１１．１）
【出願人】（５０４３７８８１４）八木アンテナ株式会社 (190)
【Ｆターム（参考）】
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