受信アンテナ装置および妨害波除去方法
【課題】 妨害波を安定して抑圧することが可能な受信アンテナ装置を提供する。
【解決手段】 スタックアンテナ１は、放送波を受信する複数の要素アンテナ１０と、この要素アンテナ１０を並列配置して支柱３０に支持する支持部材２０とを備え、要素アンテナ１０のアンテナ軸を中心に、当該要素アンテナ１０の偏波面が受信対象の放送波である希望波の偏波面に対して所定角度傾くように、支持部材２０が要素アンテナ１０を支持していることを特徴とする。
【解決手段】 スタックアンテナ１は、放送波を受信する複数の要素アンテナ１０と、この要素アンテナ１０を並列配置して支柱３０に支持する支持部材２０とを備え、要素アンテナ１０のアンテナ軸を中心に、当該要素アンテナ１０の偏波面が受信対象の放送波である希望波の偏波面に対して所定角度傾くように、支持部材２０が要素アンテナ１０を支持していることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放送波である希望波を受信するための受信アンテナ装置および当該受信アンテナ装置を用いて前記放送波から妨害波を除去する妨害波除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、地上波テレビ放送では、放送波が互いに干渉することを避けるため、予め定められた地域ごとに、隣接する地域における放送波の使用周波数が異なるようにチャンネルが割り当てられている。
また、使用周波数が過密な地域においては、さらに、放送波の交差偏波（垂直偏波および水平偏波）を使用することで互いの干渉を抑圧した上で、同一周波数を近接地域で使用する場合がある。例えば、ＵＨＦ（Ultra High Frequency）３０チャンネルが垂直偏波でアナログテレビ放送に利用されている地域の隣接地域では、ＵＨＦ３０チャンネルが水平偏波でデジタルテレビ放送に利用される場合がある。ここで、交差偏波識別度（正偏波成分と逆偏波成分の比）が、十数ｄＢ程度あった場合、当該地域では、隣接地域の電波からこの十数ｄＢ分差し引いたレベルの妨害を受けることになる。通常、隣接地域の電波は伝播していく過程で減衰するため、妨害波となることは少ないが、一方の地域における放送波の電力が大きくなると、他方の地域の妨害波となることは避けられない。
【０００３】
そこで、一般的には、図３に示すような、スタックアンテナ１Ｃによって、妨害波Ｕを抑圧している（例えば、特許文献１参照）。図３は、従来のスタックアンテナの構成を説明するための図であって、（ａ）はスタックアンテナを構成するアンテナ部の斜視図および回路部の構成図、（ｂ）はアンテナ部を希望波の到来方向からみたときの正面図である。
【０００４】
このスタックアンテナ１Ｃは、導波器１１、ダイポール給電部１２および反射器１３を備えた、並列に配置された複数（ここでは２つ）の要素アンテナ１０と、要素アンテナ１０を支持する支持部材２０と、支持部材２０を支持する地平面に対して垂直方向に立設した支柱３０とからなるアンテナ部２Ｃと、減衰器３１（３１ａ，３１ｂ）、位相調節器３２および合成器３３を備えた回路部３とを備えている。
このスタックアンテナ１Ｃは、各要素アンテナ１０で受信した受信信号を減衰器３１で減衰し、位相調節器３２で各受信信号の位相を調節し、さらに、合成器３３で位相が調節された受信信号を合成することで、妨害波Ｕの到来方向（図中「β°」）に不感帯となる角度（ヌル点）を一致させて妨害波Ｕを抑圧している（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、希望波と妨害波とにそれぞれ向けたアンテナを用意し、それぞれの受信信号を妨害波がキャンセルされるように重み付けして加算する妨害波除去受信アンテナシステムが開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開昭５３−１６５６０号公報（図１）
【特許文献２】特開平１１−２５１８２０号公報（段落０００８〜００１７、図１および図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図３に示したような一般的なスタックアンテナ１Ｃでは、要素アンテナ１０の偏波面と、同一偏波の到来波に対しては、すべての角度（電波到来角）において、ほぼ同等の振幅・位相特性を得ることができる。一方、要素アンテナ１０の偏波面と、直交する偏波（交差偏波）の到来波に対しては、いずれの電波到来角においても、ほとんど相関のない振幅・位相となる。
【０００７】
したがって、希望波Ｄに対して任意の方位角（β°）から到来する妨害波Ｕにおいて、希望波Ｄと同一の偏波成分に対しては、減衰器３１（３１ａ，３１ｂ）の減衰量［ｄＢ］と、位相調節器３２の移相量［度（°）］とを“０”近傍の値としたまま要素アンテナのアンテナ間隔ｄを適切に選ぶことで、妨害波Ｕの到来方向（方位角β°）に、不感帯となる角度（ヌル点）を一致させて妨害波Ｕの成分を抑圧することはできる。
【０００８】
しかし、妨害波Ｕが交差偏波成分を持つ場合、減衰器３１（３１ａ，３１ｂ）の減衰量［ｄＢ］と、位相調節器３２の移相量［度］とを広範囲に調節しなければ、妨害波を抑圧することができない。例えば、交差偏波を含む妨害波成分を抑圧できる条件が、減衰器３１（３１ａ，３１ｂ）の減衰量がともに０ｄＢで、位相調節器３２の移相量が１８０°であった場合、妨害波を抑圧することはできても、希望波方向の感度もゼロになってしまうため、希望波が受信不能となってしまうという問題がある。
【０００９】
また、従来の妨害波除去受信アンテナシステムは、重み付けの条件が環境によって左右され、非常に不安定なものである。例えば、その条件は、電波伝搬を伴う偏波面の回転、風等によるアンテナの揺らぎ等の影響を受けやすく、その条件に適さなければ妨害波を除去することができないという問題がある。
【００１０】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、同一周波数の妨害波が問題となる地域において、当該妨害波を安定して抑圧することが可能な受信アンテナ装置および妨害波除去方法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】
【００１１】
本発明は、前記目的を達成するために創案されたものであり、まず、請求項１に記載の受信アンテナ装置は、放送波を受信する複数の要素アンテナと、この要素アンテナを並列配置して支柱に支持する支持部材とを備えた受信アンテナ装置において、前記要素アンテナのアンテナ軸を中心に、当該要素アンテナの偏波面が受信対象の放送波である希望波の偏波面に対して所定角度傾くように、前記支持部材が前記要素アンテナを支持する構成とした。
【００１２】
かかる構成によれば、受信アンテナ装置は、放送波を受信する要素アンテナの偏波面が、希望波の偏波面に対して、所定角度の傾きを持っている。この傾きを設けることで、任意の到来方向から到来する妨害波が、希望波の偏波面に対する交差偏波であった場合でも、妨害波の到来方向にヌル点を一致させる位相の調節量（移相量）が１８０°になることがなく、希望波方向の感度を確保することができる。
【００１３】
また、請求項２に記載の受信アンテナ装置は、放送波を受信する複数の要素アンテナと、この要素アンテナを並列配置して支柱に支持する支持部材とを備えた受信アンテナ装置において、前記要素アンテナのアンテナ軸を中心に、当該要素アンテナの偏波面が受信対象の放送波である希望波の偏波面に対して所定角度傾くように、前記支持部材が前記支柱に対して前記所定角度傾けて当該支柱に連接される構成とした。
【００１４】
かかる構成によれば、受信アンテナ装置は、要素アンテナを支持する支持部材のみを、支柱に対して所定角度傾けることで、個々の要素アンテナがそれぞれアンテナ軸を中心に、当該要素アンテナの偏波面が受信対象の放送波である希望波の偏波面に対して所定角度傾くことになる。これによって、任意の到来方向から到来する妨害波が、希望波の偏波面に対する交差偏波であった場合でも、妨害波の到来方向にヌル点を一致させる位相の調節量（移相量）が１８０°になることがなく、希望波方向の感度を確保することができる。
【００１５】
さらに、請求項３に記載の受信アンテナ装置は、請求項１または請求項２に記載の受信アンテナ装置において、前記所定角度であるαが、０°＜α＜４５°の範囲であることを特徴とする。
【００１６】
かかる構成によれば、受信アンテナ装置は、放送波を受信する要素アンテナの偏波面の、希望波の偏波面に対する傾き角度αを、０°＜α＜４５°の範囲とする。この傾き角度の範囲は、妨害波が希望波の交差偏波である場合であっても、希望波の到来方向への利得を確保する範囲となる。この傾き角度が４５°以上である場合は、逆に妨害波の利得を高めることになってしまう。
【００１７】
また、請求項４に記載の妨害波除去方法は、放送波を複数の要素アンテナで受信する受信アンテナ装置における、妨害波を除去する妨害波除去方法であって、前記要素アンテナのアンテナ軸を中心に、当該要素アンテナの偏波面を受信対象の放送波である希望波の偏波面に対して所定角度傾けた状態で、前記放送波を前記要素アンテナで受信する受信工程と、この受信工程で受信された各受信信号の信号レベルを減衰する減衰工程と、この減衰工程で減衰された各受信信号の位相を調節するとともに、前記各受信信号を合成する位相調節・合成工程と、を含んでいることを特徴とする。
【００１８】
かかる手順によれば、妨害波除去方法は、受信工程において、受信対象の放送波である希望波の偏波面に対して所定角度傾けられた要素アンテナから放送波を受信する。そして、妨害波除去方法は、減衰工程において、放送波の信号レベルを回路処理可能な受信レベルに減衰する。
そして、妨害波除去方法は、位相調節・合成工程において、減衰工程で減衰された各受信信号の位相を、妨害波の到来方向にヌル点を一致させるように調節し、合成する。このとき、受信信号は、予め受信工程において、要素アンテナの偏波面を希望波の偏波面に対して所定角度傾けた状態で受信されたものであるため、調節量（移相量）が１８０°になることがない。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、以下に示す優れた効果を奏するものである。
請求項１または請求項４に記載の発明によれば、各要素アンテナで受信した受信信号の位相調節量が１８０°になることがなく、確実に希望波方向の感度を確保することができるため、希望波の感度を確保したまま、妨害波を安定して抑圧することができる。また、偏波面に傾きを持たせているため、位相を調節するための移相量が少なくて済み、設置、調整を容易に行うことができる。
【００２０】
請求項２に記載の発明によれば、各要素アンテナで受信した受信信号の位相調節量が１８０°になることがなく、確実に希望波方向の感度を確保することができるため、希望波の感度を確保したまま、妨害波を安定して抑圧することができる。また、偏波面に傾きを持たせているため、位相を調節するための移相量が少なくて済み、設置、調整を容易に行うことができる。さらに、本発明によれば、支持部材のみに傾きを持たせるため、個々の要素アンテナに同じ傾きを持たせる場合に比べて、傾きを設定する部位が一箇所で済むため、精度の安定性、製造コストの低減が図れる。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、妨害波が希望波の交差偏波である場合、妨害波への利得よりも希望波への利得を高めた状態を確保できるため、安定して希望波を受信することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［スタックアンテナ（受信アンテナ装置）の構成：第１実施形態］
まず、図１を参照して、本発明に係るスタックアンテナ（受信アンテナ装置）の構成について説明する。図１は、本発明に係る第１実施形態のスタックアンテナの構成を説明するための図であって、（ａ）はスタックアンテナを構成するアンテナ部の斜視図および回路部の構成図、（ｂ）はスタックアンテナを希望波の到来方向からみたときの正面図である。
図１に示したスタックアンテナ１は、地上波として放送される放送波（放送信号）を受信するものである。図１（ａ）に示すように、スタックアンテナ１は、アンテナ部２と、回路部３とを備えている。なお、ここでは、希望波Ｄが水平偏波、妨害波Ｕが垂直偏波であるものとして説明を行う。
【００２３】
アンテナ部２は、同一構成の複数（ここでは２つ）の要素アンテナ１０と、各要素アンテナ１０を支持する支持部材２０と、支柱３０とを備えている。
要素アンテナ１０は、放送波（放送信号）を受信するアンテナであって、主に、導波器１１と、ダイポール給電部１２と、反射器１３とを備える一般的なダイポールアンテナである。各要素アンテナ１０は、接続金具（図示せず）等を介して支持部材２０に固定されている。
【００２４】
この要素アンテナ１０は、受信すべき希望波Ｄの到来方向に指向された状態で、その到来方向とは直交する方向に沿って、所定のアンテナ間隔ｄだけ離間して平行に配置（並列配置）される。また、要素アンテナ１０は、アンテナ軸を中心に、受信の対象となる希望波Ｄの偏波面に対して所定の角度α（°）傾くように支持されている。すなわち、要素アンテナ１０は、要素アンテナ１０のすべての構成素子（導波器１１、ダイポール給電部１２、反射器１３等）が、図１（ｂ）に示すように、希望波Ｄの偏波面（ここでは、水平偏波）に対して、等しく所定角度α（°）傾いて支持されている。この理由については後記することとする。
なお、要素アンテナ１０のダイポール給電部１２には、当該要素アンテナ１０が受信した放送信号を伝送するための伝送ケーブルが接続され、その伝送ケーブルの他端は、後記する回路部３に接続されている。
【００２５】
支持部材２０は、要素アンテナ１０を固定して支持するものであって、要素アンテナ１０と同数のアンテナ支持材２１と、中間支持材２２とを備え、各支持材（アンテナ支持材２１、中間支持材２２）は、ステンレス鋼等で構成されている。
アンテナ支持材２１は、要素アンテナ１０をアンテナ軸を中心に前記した所定角度だけ傾けて、図示を省略した接続器具によって、固定して支持するものである。
【００２６】
中間支持材２２は、各アンテナ支持材２１が、受信すべき希望波Ｄの到来方向とは直交する方向に沿って、所定のアンテナ間隔ｄだけ離間して平行となるように、各アンテナ支持材２１の下端部を固定して支持するものである。
【００２７】
支柱３０は、要素アンテナ１０と、支持部材２０とを支持するものであって、軸線が地平面に対して垂直となるように立設して配置され、家屋の屋上等に固定される。ここでは、支柱３０は、中間支持材２２の軸線（長尺方向）において中間となる位置に、接続金具等を介して、中間支持材２２を固定する。
【００２８】
回路部３は、複数の要素アンテナ１０で受信した放送波（放送信号）の位相を調節し、合成することで、妨害波Ｕの成分を抑圧した受信信号を出力するものである。ここでは、回路部３は、要素アンテナ１０の数に対応した減衰器３１（ここでは、減衰器３１ａ，３１ｂ）と、位相調節器３２と、合成器３３とを備えている。なお、回路部３は、支柱３０や屋内に取り付けられるものである。
【００２９】
減衰器３１は、要素アンテナ１０から、伝送ケーブルを介して入力される放送信号の信号レベル（高周波レベル）を減衰させるもので、一般的なアッテネータである。
なお、ここでは、要素アンテナ１０ａから入力される放送信号を位相の基準となる放送信号とし、減衰器３１ａは、要素アンテナ１０ａから入力された放送信号を減衰したのち、合成器３３に出力する。
また、減衰器３１ｂは、要素アンテナ１０ｂから入力された放送信号を減衰したのち、位相調節器３２に出力する。
【００３０】
位相調節器３２は、要素アンテナ１０ａで受信された放送信号の位相を調節するものである。ここでは、位相調節器３２は、減衰器３１ａで減衰された放送信号の位相を調節し、合成器３３に出力する。
【００３１】
合成器３３は、減衰器３１で減衰された位相の基準となる放送信号と、位相調節器３２で位相が調節された放送信号とを合成するものである。この合成器３３で合成された受信信号が、テレビ受像機（図示せず）等に出力される。
すなわち、スタックアンテナ１では、当該スタックアンテナ１の設置者が、位相調節器３２で移相量を調節することで、妨害波Ｕの到来方向（β°）に、不感帯となる角度（ヌル点）を一致させる。これによって、妨害波Ｕの成分を抑圧することができる。
【００３２】
（要素アンテナの希望波偏波面に対する傾き（角度α）の存在理由）
以下、図１、図４および図５を参照して、要素アンテナ１０に傾きを設ける理由について説明を行う。図４は、２アンテナ出力の合成原理を示す図である。図５は、位相を調節した際の２アンテナ出力の合成原理を示す図であって、（ａ）は従来のスタックアンテナにおいて位相を調節したときの合成原理、（ｂ）は本発明に係るスタックアンテナにおいて位相を調節したときの合成原理を示している。
【００３３】
スタックアンテナ１は、図１に示すように、要素アンテナ１０が、指向方向（アンテナ軸方向）において、受信の対象となる希望波Ｄの偏波面に対して所定の角度α°傾くように支持されている。
このように、要素アンテナ１０に所定角度の傾きを設けることで、任意の方位角（到来方向）β°から到来する妨害波Ｕが、希望波Ｄの偏波面に対する交差偏波であった場合でも、位相調節器３２の移相量が１８０°になることがなく、希望波Ｄ方向の感度がゼロになることがない。このため、スタックアンテナ１では、希望波Ｄが受信不能となることがない。
【００３４】
また、妨害波Ｕが、希望波Ｄと直交する場合、各要素アンテナ１０の指向性は、水平偏波の指向性とほぼ等しくなるとともに、各要素アンテナ１０の指向特性の差（位相調整量）が小さくなる。このため、位相調節器３２における移相量が少なくて済み、位相の調節時間を短縮させることができる。
さらに、妨害波Ｕの偏波面が回転したとしても、各要素アンテナ１０から出力される妨害波成分は、同じ割合で出力レベルが変動するため、妨害波成分の抑圧性能はほとんど変わらない。
【００３５】
ここで、図４および図５を参照して、要素アンテナ１０に傾きを設けることで、位相調整量が少なくなる原理を説明する。図４は、一般的な２アンテナ出力の合成原理を示し、（ａ）と（ｂ）とにそれぞれの異なるアンテナ（要素アンテナ）の垂直・水平偏波成分を示している。このように、（ａ）と（ｂ）とでは、垂直偏波成分に関しては逆位相となっているが、水平偏波成分に関しては無相関となっているため、（ｃ）に示すように、水平偏波成分の合成ベクトルＶHのみが合成出力として出力されることになる。
【００３６】
図５（ａ）は、一方のアンテナの振幅と位相とを調節し、水平偏波成分が等振幅、逆位相となるように調節したときの合成原理を示している。ここでは、（ａ−１）と（ａ−２）とにそれぞれの異なるアンテナ（要素アンテナ）の垂直・水平偏波成分を示し、（ａ−３）に、（ａ−２）で示した水平偏波成分の振幅と位相とを調節（移相量φ）した垂直・水平偏波成分を示している。この場合、（ａ−１）と（ａ−３）との各成分を合成することで、垂直偏波成分の合成ベクトルＶV1（ａ−４）が合成出力として出力されることになる。
【００３７】
図５（ｂ）は、本発明のスタックアンテナ１における合成原理であって、図５（ａ）と同様に、一方のアンテナの振幅と位相とを調節し、水平偏波成分が等振幅、逆位相となるように調節したときの合成原理を示している。この場合、（ｂ−１）、（ｂ−２）に示すように、両アンテナから出力される水平偏波成分の振幅（矢印の長さ）は、図５（ａ）に比べ大きくなるが、水平偏波成分の垂直偏波成分に対する位相差（水平偏波成分と垂直偏波成分のなす角）は両アンテナでほぼ等しくなる。したがって、（ｂ−３）に示すように、（ｂ−２）のアンテナ出力の水平偏波成分の振幅・移相を（ｂ−１）のアンテナに合わせる際の移相量φ（位相調整量）は、（ａ−３）の場合に比べて小さくなる。なお、この場合、（ｂ−１）と（ｂ−３）との各成分を合成することで、垂直偏波成分の合成ベクトルＶV2（ｂ−４）が合成出力として出力されることになる。
【００３８】
以上、要素アンテナ１０に所定角度の傾きを設ける理由について説明したが、この所定角度αは、希望波Ｄの偏波面に対して０°＜α＜４５°の範囲であることが望ましい。角度αが０°の場合は、図３で説明した従来のスタックアンテナ１Ｃと同様となり、希望波Ｄが受信不能となってしまうという問題が発生してしまう。また、角度αが４５°以上となると、妨害波Ｕが、希望波Ｄの交差偏波である場合に、逆に妨害波Ｕへの利得を高めることになり、希望波Ｄの偏波の利得が低下し、受信レベルが劣化してしまうためである。なお、角度αは、好ましくは５°〜４０°の範囲、さらに好ましくは１０°〜３０°の範囲である。
【００３９】
以上、スタックアンテナ１の構成について説明したが、本発明は、この構成に限定されるものではない。例えば、ここでは、希望波Ｄの偏波が水平偏波であることとして説明を行ったが、希望波Ｄの偏波が垂直偏波である場合は、各要素アンテナ１０を、アンテナ軸を中心に９０°回転させて取り付けることで、同様の効果を得ることができる。また、ここでは、各要素アンテナ１０のアンテナ高を同じ高さとしているが、高度差を設けることとしてもよい。さらに、ここでは、要素アンテナの数を２としたが、３以上としてもよい。
また、図１では、各要素アンテナ１０をアンテナ軸を中心に所定角度回転させた状態としたが、要素アンテナ１０を回転させるのではなく、支持部材２０を所定角度回転させた状態で支持することとしてもよい。あるいは、支持部材２０を所定角度を有した取り付け金具で支柱３０に連結することとしてもよい。
【００４０】
［スタックアンテナ（受信アンテナ装置）の構成：第２実施形態］
ここで、図２を参照して、図１の支持部材２０を所定角度（α）回転させたスタックアンテナの構成について説明する。図２は、本発明に係る第２実施形態のスタックアンテナの構成を説明するための図であって、（ａ）はスタックアンテナを構成するアンテナ部の斜視図および回路部の構成図、（ｂ）はアンテナ部を希望波の到来方向からみたときの正面図である。
なお、図２に示したスタックアンテナ１Ｂの個々の構成については、図１で説明したものと同一であるため、同一の符号を付し、説明を省略する。以下、スタックアンテナ１Ｂと、図１のスタックアンテナ１との差異点のみを説明する。
【００４１】
図２（ａ）に示すように、スタックアンテナ１Ｂにおいて、各要素アンテナ１０の偏波面が、アンテナ支持材２１の要素アンテナ１０に接続される軸方向と垂直となるように、アンテナ支持材２１が要素アンテナ１０を支持している。
また、スタックアンテナ１Ｂにおいて、中間支持材２２が、支柱３０に対して所定角度αだけ傾いた状態で、支柱３０に支持されている。
このように、中間支持材２２を傾けることで、要素アンテナ１０と、支持部材２０とが、所定角度αだけ傾いて支持されることになる。すなわち、図２（ｂ）に示すように、個々の要素アンテナ１０を個別に傾けなくても、要素アンテナ１０の偏波面が個々に所定角度αだけ回転した状態となる。
【００４２】
このスタックアンテナ１Ｂは、個々の要素アンテナ１０をアンテナ軸を中心として回転させず、支持部材２０のみを支柱３０に対して回転させるため、所定角度αを形成する場合に、１軸のみが回転対象となる。このため、スタックアンテナ１Ｂは、個々の要素アンテナ１０を同一の角度に形成する場合に比べて、製造が容易で、製造コストを削減することができる。
【００４３】
［スタックアンテナによる妨害波除去方法］
次に、図１を参照して、スタックアンテナ１を用いた妨害波の除去方法の動作手順について説明する。なお、本動作は、図２のスタックアンテナ１Ｂにおいても同様の動作となる。
また、ここでは、スタックアンテナ１は、各要素アンテナ１０が、放送波を送出している放送局（中継基地局）の方向に予め調整して設置されているものとする。
【００４４】
〔受信工程〕
まず、スタックアンテナ１は、受信対象の放送波である希望波Ｄの偏波面に対して所定角度傾けた状態で支持されている要素アンテナ１０によって、放送波を受信する。この放送波には、当該スタックアンテナ１が設置されている地域を対象としたチャンネル（希望波Ｄ）に、隣接地域を対象としたチャンネル（妨害波Ｕ）が混入している。
【００４５】
〔減衰工程〕
そして、スタックアンテナ１は、各要素アンテナ１０で受信した放送波（放送信号）である高周波を、減衰器３１によって回路で処理可能な信号レベルに減衰させる。
【００４６】
〔位相調節・合成工程〕
そして、スタックアンテナ１は、位相調節器３２によって、減衰器３１ｂで減衰された放送信号の位相を調節し、合成器３３によって、減衰器３１ｂで減衰された放送信号と、位相調節器３２で位相が調節された放送信号とを合成する。
このとき、スタックアンテナ１の設置者は、位相調節器３２の調節により、妨害波Ｕの到来方向（β）に、不感帯となる角度（ヌル点）を一致させる。
これによって、スタックアンテナ１は、放送波を受信する際に、放送波から希望波Ｄ以外の妨害波Ｕを抑圧した受信信号を出力することができる。
このとき、要素アンテナ１０が、希望波Ｄの偏波面に対して所定角度傾けた状態で支持されているため、位相調節器３２における移相量の調節が少なくて済む。
【００４７】
［スタックアンテナの性能評価］
ここで、図６を参照（適宜図１、図２参照）して、実験によるスタックアンテナ１の性能評価について説明する。図６は、スタックアンテナの性能評価表を示し、（ａ）は、従来のスタックアンテナにおける性能評価、（ｂ）は、本実施形態のスタックアンテナにおける性能評価を示している。また、ここでは、スタックアンテナ１（１Ｂ）における要素アンテナ１０が、希望波Ｄの偏波面に対して、１７°回転したものを使用している。
【００４８】
また、条件として、アンテナ高３．８ｍの位置にスタックアンテナを取り付け、ＵＨＦ１６チャンネル（水平偏波）を受信したときの受信信号の電圧（受信端子電圧）を求めている。また、妨害波が存在しない場合のＵＨＦ１６チャンネルの水平偏波の基準端子電圧が、７４．３４［ｄＢμ］であったとする。
また、ここでは、要素アンテナ１０の指向方向（アンテナ軸方向）に対して、３０°および１５０°のそれぞれの方向から妨害波Ｕとして垂直偏波を混入している。
【００４９】
このとき、図６（ａ）に示すように、従来のスタックアンテナでは、３０°方向から妨害波Ｕが混入したとき、受信端子電圧が３７．４３［ｄＢμ］となり、垂直偏波妨害を抑圧した度合いを示す交差偏波妨害抑圧度（基準値−受信端子電圧）が３６．９１［ｄＢ］となった。なお、このときの位相の調節を行った移相量はマイナス１２６．３［°］であった。
また、１５０°方向から妨害波Ｕが混入したとき、受信端子電圧が３３．３１［ｄＢμ］となり、交差偏波妨害抑圧度が４１．０１［ｄＢ］となった。なお、このときの位相の調節を行った移相量はマイナス１６９．０［°］であった。
【００５０】
一方、図６（ｂ）に示すように、本発明のスタックアンテナ１（１Ｂ）では、３０°方向から妨害波Ｕが混入したとき、受信端子電圧が４８．５７［ｄＢμ］となり、交差偏波妨害抑圧度が２５．７７［ｄＢ］となった。なお、このときの位相の調節を行った移相量はプラス２９．６［°］であった。
また、１５０°方向から妨害波Ｕが混入したとき、受信端子電圧が４６．３６［ｄＢμ］となり、交差偏波妨害抑圧度が２７．９８［ｄＢ］となった。なお、このときの位相の調節を行った移相量はプラス９７．６［°］であった。
【００５１】
この図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、交差偏波妨害抑圧度においては、本発明のスタックアンテナ１（１Ｂ）は、従来のスタックアンテナに比べて劣化しているが、位相の調節を行った移相量は、大きく減少している。このように、本発明は、移相量を減少させることができ、妨害波Ｕを抑圧することはできても、希望波方向の感度がゼロになってしまうという従来の問題を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係る第１実施形態のスタックアンテナの構成を説明するための図であって、（ａ）はスタックアンテナを構成するアンテナ部の斜視図および回路部の構成図、（ｂ）はアンテナ部を希望波の到来方向からみたときの正面図である。
【図２】本発明に係る第２実施形態のスタックアンテナの構成を説明するための図であって、（ａ）はスタックアンテナを構成するアンテナ部の斜視図および回路部の構成図、（ｂ）はアンテナ部を希望波の到来方向からみたときの正面図である。
【図３】従来のスタックアンテナの構成を説明するための図であって、（ａ）はスタックアンテナを構成するアンテナ部の斜視図および回路部の構成図、（ｂ）はアンテナ部を希望波の到来方向からみたときの正面図である。
【図４】２アンテナ出力の合成原理を示す図である。
【図５】位相を調節した際の２アンテナ出力の合成原理を示す図であって、（ａ）は従来のスタックアンテナにおいて位相を調節したときの合成原理、（ｂ）は本発明に係るスタックアンテナにおいて位相を調節したときの合成原理を示している。
【図６】スタックアンテナの性能評価表を示し、（ａ）は、従来のスタックアンテナにおける性能評価、（ｂ）は、本実施形態のスタックアンテナにおける性能評価を示している。
【符号の説明】
【００５３】
１ スタックアンテナ（受信アンテナ装置）
２ アンテナ部
３ 回路部
１０ 要素アンテナ
１１ 導波器
１２ ダイポール給電部
１３ 反射器
２０ 支持部材
２１ アンテナ支持材
２２ 中間支持材
３０ 支柱
３１ 減衰器
３２ 位相調節器
３３ 合成器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放送波である希望波を受信するための受信アンテナ装置および当該受信アンテナ装置を用いて前記放送波から妨害波を除去する妨害波除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、地上波テレビ放送では、放送波が互いに干渉することを避けるため、予め定められた地域ごとに、隣接する地域における放送波の使用周波数が異なるようにチャンネルが割り当てられている。
また、使用周波数が過密な地域においては、さらに、放送波の交差偏波（垂直偏波および水平偏波）を使用することで互いの干渉を抑圧した上で、同一周波数を近接地域で使用する場合がある。例えば、ＵＨＦ（Ultra High Frequency）３０チャンネルが垂直偏波でアナログテレビ放送に利用されている地域の隣接地域では、ＵＨＦ３０チャンネルが水平偏波でデジタルテレビ放送に利用される場合がある。ここで、交差偏波識別度（正偏波成分と逆偏波成分の比）が、十数ｄＢ程度あった場合、当該地域では、隣接地域の電波からこの十数ｄＢ分差し引いたレベルの妨害を受けることになる。通常、隣接地域の電波は伝播していく過程で減衰するため、妨害波となることは少ないが、一方の地域における放送波の電力が大きくなると、他方の地域の妨害波となることは避けられない。
【０００３】
そこで、一般的には、図３に示すような、スタックアンテナ１Ｃによって、妨害波Ｕを抑圧している（例えば、特許文献１参照）。図３は、従来のスタックアンテナの構成を説明するための図であって、（ａ）はスタックアンテナを構成するアンテナ部の斜視図および回路部の構成図、（ｂ）はアンテナ部を希望波の到来方向からみたときの正面図である。
【０００４】
このスタックアンテナ１Ｃは、導波器１１、ダイポール給電部１２および反射器１３を備えた、並列に配置された複数（ここでは２つ）の要素アンテナ１０と、要素アンテナ１０を支持する支持部材２０と、支持部材２０を支持する地平面に対して垂直方向に立設した支柱３０とからなるアンテナ部２Ｃと、減衰器３１（３１ａ，３１ｂ）、位相調節器３２および合成器３３を備えた回路部３とを備えている。
このスタックアンテナ１Ｃは、各要素アンテナ１０で受信した受信信号を減衰器３１で減衰し、位相調節器３２で各受信信号の位相を調節し、さらに、合成器３３で位相が調節された受信信号を合成することで、妨害波Ｕの到来方向（図中「β°」）に不感帯となる角度（ヌル点）を一致させて妨害波Ｕを抑圧している（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、希望波と妨害波とにそれぞれ向けたアンテナを用意し、それぞれの受信信号を妨害波がキャンセルされるように重み付けして加算する妨害波除去受信アンテナシステムが開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開昭５３−１６５６０号公報（図１）
【特許文献２】特開平１１−２５１８２０号公報（段落０００８〜００１７、図１および図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図３に示したような一般的なスタックアンテナ１Ｃでは、要素アンテナ１０の偏波面と、同一偏波の到来波に対しては、すべての角度（電波到来角）において、ほぼ同等の振幅・位相特性を得ることができる。一方、要素アンテナ１０の偏波面と、直交する偏波（交差偏波）の到来波に対しては、いずれの電波到来角においても、ほとんど相関のない振幅・位相となる。
【０００７】
したがって、希望波Ｄに対して任意の方位角（β°）から到来する妨害波Ｕにおいて、希望波Ｄと同一の偏波成分に対しては、減衰器３１（３１ａ，３１ｂ）の減衰量［ｄＢ］と、位相調節器３２の移相量［度（°）］とを“０”近傍の値としたまま要素アンテナのアンテナ間隔ｄを適切に選ぶことで、妨害波Ｕの到来方向（方位角β°）に、不感帯となる角度（ヌル点）を一致させて妨害波Ｕの成分を抑圧することはできる。
【０００８】
しかし、妨害波Ｕが交差偏波成分を持つ場合、減衰器３１（３１ａ，３１ｂ）の減衰量［ｄＢ］と、位相調節器３２の移相量［度］とを広範囲に調節しなければ、妨害波を抑圧することができない。例えば、交差偏波を含む妨害波成分を抑圧できる条件が、減衰器３１（３１ａ，３１ｂ）の減衰量がともに０ｄＢで、位相調節器３２の移相量が１８０°であった場合、妨害波を抑圧することはできても、希望波方向の感度もゼロになってしまうため、希望波が受信不能となってしまうという問題がある。
【０００９】
また、従来の妨害波除去受信アンテナシステムは、重み付けの条件が環境によって左右され、非常に不安定なものである。例えば、その条件は、電波伝搬を伴う偏波面の回転、風等によるアンテナの揺らぎ等の影響を受けやすく、その条件に適さなければ妨害波を除去することができないという問題がある。
【００１０】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、同一周波数の妨害波が問題となる地域において、当該妨害波を安定して抑圧することが可能な受信アンテナ装置および妨害波除去方法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】
【００１１】
本発明は、前記目的を達成するために創案されたものであり、まず、請求項１に記載の受信アンテナ装置は、放送波を受信する複数の要素アンテナと、この要素アンテナを並列配置して支柱に支持する支持部材とを備えた受信アンテナ装置において、前記要素アンテナのアンテナ軸を中心に、当該要素アンテナの偏波面が受信対象の放送波である希望波の偏波面に対して所定角度傾くように、前記支持部材が前記要素アンテナを支持する構成とした。
【００１２】
かかる構成によれば、受信アンテナ装置は、放送波を受信する要素アンテナの偏波面が、希望波の偏波面に対して、所定角度の傾きを持っている。この傾きを設けることで、任意の到来方向から到来する妨害波が、希望波の偏波面に対する交差偏波であった場合でも、妨害波の到来方向にヌル点を一致させる位相の調節量（移相量）が１８０°になることがなく、希望波方向の感度を確保することができる。
【００１３】
また、請求項２に記載の受信アンテナ装置は、放送波を受信する複数の要素アンテナと、この要素アンテナを並列配置して支柱に支持する支持部材とを備えた受信アンテナ装置において、前記要素アンテナのアンテナ軸を中心に、当該要素アンテナの偏波面が受信対象の放送波である希望波の偏波面に対して所定角度傾くように、前記支持部材が前記支柱に対して前記所定角度傾けて当該支柱に連接される構成とした。
【００１４】
かかる構成によれば、受信アンテナ装置は、要素アンテナを支持する支持部材のみを、支柱に対して所定角度傾けることで、個々の要素アンテナがそれぞれアンテナ軸を中心に、当該要素アンテナの偏波面が受信対象の放送波である希望波の偏波面に対して所定角度傾くことになる。これによって、任意の到来方向から到来する妨害波が、希望波の偏波面に対する交差偏波であった場合でも、妨害波の到来方向にヌル点を一致させる位相の調節量（移相量）が１８０°になることがなく、希望波方向の感度を確保することができる。
【００１５】
さらに、請求項３に記載の受信アンテナ装置は、請求項１または請求項２に記載の受信アンテナ装置において、前記所定角度であるαが、０°＜α＜４５°の範囲であることを特徴とする。
【００１６】
かかる構成によれば、受信アンテナ装置は、放送波を受信する要素アンテナの偏波面の、希望波の偏波面に対する傾き角度αを、０°＜α＜４５°の範囲とする。この傾き角度の範囲は、妨害波が希望波の交差偏波である場合であっても、希望波の到来方向への利得を確保する範囲となる。この傾き角度が４５°以上である場合は、逆に妨害波の利得を高めることになってしまう。
【００１７】
また、請求項４に記載の妨害波除去方法は、放送波を複数の要素アンテナで受信する受信アンテナ装置における、妨害波を除去する妨害波除去方法であって、前記要素アンテナのアンテナ軸を中心に、当該要素アンテナの偏波面を受信対象の放送波である希望波の偏波面に対して所定角度傾けた状態で、前記放送波を前記要素アンテナで受信する受信工程と、この受信工程で受信された各受信信号の信号レベルを減衰する減衰工程と、この減衰工程で減衰された各受信信号の位相を調節するとともに、前記各受信信号を合成する位相調節・合成工程と、を含んでいることを特徴とする。
【００１８】
かかる手順によれば、妨害波除去方法は、受信工程において、受信対象の放送波である希望波の偏波面に対して所定角度傾けられた要素アンテナから放送波を受信する。そして、妨害波除去方法は、減衰工程において、放送波の信号レベルを回路処理可能な受信レベルに減衰する。
そして、妨害波除去方法は、位相調節・合成工程において、減衰工程で減衰された各受信信号の位相を、妨害波の到来方向にヌル点を一致させるように調節し、合成する。このとき、受信信号は、予め受信工程において、要素アンテナの偏波面を希望波の偏波面に対して所定角度傾けた状態で受信されたものであるため、調節量（移相量）が１８０°になることがない。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、以下に示す優れた効果を奏するものである。
請求項１または請求項４に記載の発明によれば、各要素アンテナで受信した受信信号の位相調節量が１８０°になることがなく、確実に希望波方向の感度を確保することができるため、希望波の感度を確保したまま、妨害波を安定して抑圧することができる。また、偏波面に傾きを持たせているため、位相を調節するための移相量が少なくて済み、設置、調整を容易に行うことができる。
【００２０】
請求項２に記載の発明によれば、各要素アンテナで受信した受信信号の位相調節量が１８０°になることがなく、確実に希望波方向の感度を確保することができるため、希望波の感度を確保したまま、妨害波を安定して抑圧することができる。また、偏波面に傾きを持たせているため、位相を調節するための移相量が少なくて済み、設置、調整を容易に行うことができる。さらに、本発明によれば、支持部材のみに傾きを持たせるため、個々の要素アンテナに同じ傾きを持たせる場合に比べて、傾きを設定する部位が一箇所で済むため、精度の安定性、製造コストの低減が図れる。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、妨害波が希望波の交差偏波である場合、妨害波への利得よりも希望波への利得を高めた状態を確保できるため、安定して希望波を受信することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［スタックアンテナ（受信アンテナ装置）の構成：第１実施形態］
まず、図１を参照して、本発明に係るスタックアンテナ（受信アンテナ装置）の構成について説明する。図１は、本発明に係る第１実施形態のスタックアンテナの構成を説明するための図であって、（ａ）はスタックアンテナを構成するアンテナ部の斜視図および回路部の構成図、（ｂ）はスタックアンテナを希望波の到来方向からみたときの正面図である。
図１に示したスタックアンテナ１は、地上波として放送される放送波（放送信号）を受信するものである。図１（ａ）に示すように、スタックアンテナ１は、アンテナ部２と、回路部３とを備えている。なお、ここでは、希望波Ｄが水平偏波、妨害波Ｕが垂直偏波であるものとして説明を行う。
【００２３】
アンテナ部２は、同一構成の複数（ここでは２つ）の要素アンテナ１０と、各要素アンテナ１０を支持する支持部材２０と、支柱３０とを備えている。
要素アンテナ１０は、放送波（放送信号）を受信するアンテナであって、主に、導波器１１と、ダイポール給電部１２と、反射器１３とを備える一般的なダイポールアンテナである。各要素アンテナ１０は、接続金具（図示せず）等を介して支持部材２０に固定されている。
【００２４】
この要素アンテナ１０は、受信すべき希望波Ｄの到来方向に指向された状態で、その到来方向とは直交する方向に沿って、所定のアンテナ間隔ｄだけ離間して平行に配置（並列配置）される。また、要素アンテナ１０は、アンテナ軸を中心に、受信の対象となる希望波Ｄの偏波面に対して所定の角度α（°）傾くように支持されている。すなわち、要素アンテナ１０は、要素アンテナ１０のすべての構成素子（導波器１１、ダイポール給電部１２、反射器１３等）が、図１（ｂ）に示すように、希望波Ｄの偏波面（ここでは、水平偏波）に対して、等しく所定角度α（°）傾いて支持されている。この理由については後記することとする。
なお、要素アンテナ１０のダイポール給電部１２には、当該要素アンテナ１０が受信した放送信号を伝送するための伝送ケーブルが接続され、その伝送ケーブルの他端は、後記する回路部３に接続されている。
【００２５】
支持部材２０は、要素アンテナ１０を固定して支持するものであって、要素アンテナ１０と同数のアンテナ支持材２１と、中間支持材２２とを備え、各支持材（アンテナ支持材２１、中間支持材２２）は、ステンレス鋼等で構成されている。
アンテナ支持材２１は、要素アンテナ１０をアンテナ軸を中心に前記した所定角度だけ傾けて、図示を省略した接続器具によって、固定して支持するものである。
【００２６】
中間支持材２２は、各アンテナ支持材２１が、受信すべき希望波Ｄの到来方向とは直交する方向に沿って、所定のアンテナ間隔ｄだけ離間して平行となるように、各アンテナ支持材２１の下端部を固定して支持するものである。
【００２７】
支柱３０は、要素アンテナ１０と、支持部材２０とを支持するものであって、軸線が地平面に対して垂直となるように立設して配置され、家屋の屋上等に固定される。ここでは、支柱３０は、中間支持材２２の軸線（長尺方向）において中間となる位置に、接続金具等を介して、中間支持材２２を固定する。
【００２８】
回路部３は、複数の要素アンテナ１０で受信した放送波（放送信号）の位相を調節し、合成することで、妨害波Ｕの成分を抑圧した受信信号を出力するものである。ここでは、回路部３は、要素アンテナ１０の数に対応した減衰器３１（ここでは、減衰器３１ａ，３１ｂ）と、位相調節器３２と、合成器３３とを備えている。なお、回路部３は、支柱３０や屋内に取り付けられるものである。
【００２９】
減衰器３１は、要素アンテナ１０から、伝送ケーブルを介して入力される放送信号の信号レベル（高周波レベル）を減衰させるもので、一般的なアッテネータである。
なお、ここでは、要素アンテナ１０ａから入力される放送信号を位相の基準となる放送信号とし、減衰器３１ａは、要素アンテナ１０ａから入力された放送信号を減衰したのち、合成器３３に出力する。
また、減衰器３１ｂは、要素アンテナ１０ｂから入力された放送信号を減衰したのち、位相調節器３２に出力する。
【００３０】
位相調節器３２は、要素アンテナ１０ａで受信された放送信号の位相を調節するものである。ここでは、位相調節器３２は、減衰器３１ａで減衰された放送信号の位相を調節し、合成器３３に出力する。
【００３１】
合成器３３は、減衰器３１で減衰された位相の基準となる放送信号と、位相調節器３２で位相が調節された放送信号とを合成するものである。この合成器３３で合成された受信信号が、テレビ受像機（図示せず）等に出力される。
すなわち、スタックアンテナ１では、当該スタックアンテナ１の設置者が、位相調節器３２で移相量を調節することで、妨害波Ｕの到来方向（β°）に、不感帯となる角度（ヌル点）を一致させる。これによって、妨害波Ｕの成分を抑圧することができる。
【００３２】
（要素アンテナの希望波偏波面に対する傾き（角度α）の存在理由）
以下、図１、図４および図５を参照して、要素アンテナ１０に傾きを設ける理由について説明を行う。図４は、２アンテナ出力の合成原理を示す図である。図５は、位相を調節した際の２アンテナ出力の合成原理を示す図であって、（ａ）は従来のスタックアンテナにおいて位相を調節したときの合成原理、（ｂ）は本発明に係るスタックアンテナにおいて位相を調節したときの合成原理を示している。
【００３３】
スタックアンテナ１は、図１に示すように、要素アンテナ１０が、指向方向（アンテナ軸方向）において、受信の対象となる希望波Ｄの偏波面に対して所定の角度α°傾くように支持されている。
このように、要素アンテナ１０に所定角度の傾きを設けることで、任意の方位角（到来方向）β°から到来する妨害波Ｕが、希望波Ｄの偏波面に対する交差偏波であった場合でも、位相調節器３２の移相量が１８０°になることがなく、希望波Ｄ方向の感度がゼロになることがない。このため、スタックアンテナ１では、希望波Ｄが受信不能となることがない。
【００３４】
また、妨害波Ｕが、希望波Ｄと直交する場合、各要素アンテナ１０の指向性は、水平偏波の指向性とほぼ等しくなるとともに、各要素アンテナ１０の指向特性の差（位相調整量）が小さくなる。このため、位相調節器３２における移相量が少なくて済み、位相の調節時間を短縮させることができる。
さらに、妨害波Ｕの偏波面が回転したとしても、各要素アンテナ１０から出力される妨害波成分は、同じ割合で出力レベルが変動するため、妨害波成分の抑圧性能はほとんど変わらない。
【００３５】
ここで、図４および図５を参照して、要素アンテナ１０に傾きを設けることで、位相調整量が少なくなる原理を説明する。図４は、一般的な２アンテナ出力の合成原理を示し、（ａ）と（ｂ）とにそれぞれの異なるアンテナ（要素アンテナ）の垂直・水平偏波成分を示している。このように、（ａ）と（ｂ）とでは、垂直偏波成分に関しては逆位相となっているが、水平偏波成分に関しては無相関となっているため、（ｃ）に示すように、水平偏波成分の合成ベクトルＶHのみが合成出力として出力されることになる。
【００３６】
図５（ａ）は、一方のアンテナの振幅と位相とを調節し、水平偏波成分が等振幅、逆位相となるように調節したときの合成原理を示している。ここでは、（ａ−１）と（ａ−２）とにそれぞれの異なるアンテナ（要素アンテナ）の垂直・水平偏波成分を示し、（ａ−３）に、（ａ−２）で示した水平偏波成分の振幅と位相とを調節（移相量φ）した垂直・水平偏波成分を示している。この場合、（ａ−１）と（ａ−３）との各成分を合成することで、垂直偏波成分の合成ベクトルＶV1（ａ−４）が合成出力として出力されることになる。
【００３７】
図５（ｂ）は、本発明のスタックアンテナ１における合成原理であって、図５（ａ）と同様に、一方のアンテナの振幅と位相とを調節し、水平偏波成分が等振幅、逆位相となるように調節したときの合成原理を示している。この場合、（ｂ−１）、（ｂ−２）に示すように、両アンテナから出力される水平偏波成分の振幅（矢印の長さ）は、図５（ａ）に比べ大きくなるが、水平偏波成分の垂直偏波成分に対する位相差（水平偏波成分と垂直偏波成分のなす角）は両アンテナでほぼ等しくなる。したがって、（ｂ−３）に示すように、（ｂ−２）のアンテナ出力の水平偏波成分の振幅・移相を（ｂ−１）のアンテナに合わせる際の移相量φ（位相調整量）は、（ａ−３）の場合に比べて小さくなる。なお、この場合、（ｂ−１）と（ｂ−３）との各成分を合成することで、垂直偏波成分の合成ベクトルＶV2（ｂ−４）が合成出力として出力されることになる。
【００３８】
以上、要素アンテナ１０に所定角度の傾きを設ける理由について説明したが、この所定角度αは、希望波Ｄの偏波面に対して０°＜α＜４５°の範囲であることが望ましい。角度αが０°の場合は、図３で説明した従来のスタックアンテナ１Ｃと同様となり、希望波Ｄが受信不能となってしまうという問題が発生してしまう。また、角度αが４５°以上となると、妨害波Ｕが、希望波Ｄの交差偏波である場合に、逆に妨害波Ｕへの利得を高めることになり、希望波Ｄの偏波の利得が低下し、受信レベルが劣化してしまうためである。なお、角度αは、好ましくは５°〜４０°の範囲、さらに好ましくは１０°〜３０°の範囲である。
【００３９】
以上、スタックアンテナ１の構成について説明したが、本発明は、この構成に限定されるものではない。例えば、ここでは、希望波Ｄの偏波が水平偏波であることとして説明を行ったが、希望波Ｄの偏波が垂直偏波である場合は、各要素アンテナ１０を、アンテナ軸を中心に９０°回転させて取り付けることで、同様の効果を得ることができる。また、ここでは、各要素アンテナ１０のアンテナ高を同じ高さとしているが、高度差を設けることとしてもよい。さらに、ここでは、要素アンテナの数を２としたが、３以上としてもよい。
また、図１では、各要素アンテナ１０をアンテナ軸を中心に所定角度回転させた状態としたが、要素アンテナ１０を回転させるのではなく、支持部材２０を所定角度回転させた状態で支持することとしてもよい。あるいは、支持部材２０を所定角度を有した取り付け金具で支柱３０に連結することとしてもよい。
【００４０】
［スタックアンテナ（受信アンテナ装置）の構成：第２実施形態］
ここで、図２を参照して、図１の支持部材２０を所定角度（α）回転させたスタックアンテナの構成について説明する。図２は、本発明に係る第２実施形態のスタックアンテナの構成を説明するための図であって、（ａ）はスタックアンテナを構成するアンテナ部の斜視図および回路部の構成図、（ｂ）はアンテナ部を希望波の到来方向からみたときの正面図である。
なお、図２に示したスタックアンテナ１Ｂの個々の構成については、図１で説明したものと同一であるため、同一の符号を付し、説明を省略する。以下、スタックアンテナ１Ｂと、図１のスタックアンテナ１との差異点のみを説明する。
【００４１】
図２（ａ）に示すように、スタックアンテナ１Ｂにおいて、各要素アンテナ１０の偏波面が、アンテナ支持材２１の要素アンテナ１０に接続される軸方向と垂直となるように、アンテナ支持材２１が要素アンテナ１０を支持している。
また、スタックアンテナ１Ｂにおいて、中間支持材２２が、支柱３０に対して所定角度αだけ傾いた状態で、支柱３０に支持されている。
このように、中間支持材２２を傾けることで、要素アンテナ１０と、支持部材２０とが、所定角度αだけ傾いて支持されることになる。すなわち、図２（ｂ）に示すように、個々の要素アンテナ１０を個別に傾けなくても、要素アンテナ１０の偏波面が個々に所定角度αだけ回転した状態となる。
【００４２】
このスタックアンテナ１Ｂは、個々の要素アンテナ１０をアンテナ軸を中心として回転させず、支持部材２０のみを支柱３０に対して回転させるため、所定角度αを形成する場合に、１軸のみが回転対象となる。このため、スタックアンテナ１Ｂは、個々の要素アンテナ１０を同一の角度に形成する場合に比べて、製造が容易で、製造コストを削減することができる。
【００４３】
［スタックアンテナによる妨害波除去方法］
次に、図１を参照して、スタックアンテナ１を用いた妨害波の除去方法の動作手順について説明する。なお、本動作は、図２のスタックアンテナ１Ｂにおいても同様の動作となる。
また、ここでは、スタックアンテナ１は、各要素アンテナ１０が、放送波を送出している放送局（中継基地局）の方向に予め調整して設置されているものとする。
【００４４】
〔受信工程〕
まず、スタックアンテナ１は、受信対象の放送波である希望波Ｄの偏波面に対して所定角度傾けた状態で支持されている要素アンテナ１０によって、放送波を受信する。この放送波には、当該スタックアンテナ１が設置されている地域を対象としたチャンネル（希望波Ｄ）に、隣接地域を対象としたチャンネル（妨害波Ｕ）が混入している。
【００４５】
〔減衰工程〕
そして、スタックアンテナ１は、各要素アンテナ１０で受信した放送波（放送信号）である高周波を、減衰器３１によって回路で処理可能な信号レベルに減衰させる。
【００４６】
〔位相調節・合成工程〕
そして、スタックアンテナ１は、位相調節器３２によって、減衰器３１ｂで減衰された放送信号の位相を調節し、合成器３３によって、減衰器３１ｂで減衰された放送信号と、位相調節器３２で位相が調節された放送信号とを合成する。
このとき、スタックアンテナ１の設置者は、位相調節器３２の調節により、妨害波Ｕの到来方向（β）に、不感帯となる角度（ヌル点）を一致させる。
これによって、スタックアンテナ１は、放送波を受信する際に、放送波から希望波Ｄ以外の妨害波Ｕを抑圧した受信信号を出力することができる。
このとき、要素アンテナ１０が、希望波Ｄの偏波面に対して所定角度傾けた状態で支持されているため、位相調節器３２における移相量の調節が少なくて済む。
【００４７】
［スタックアンテナの性能評価］
ここで、図６を参照（適宜図１、図２参照）して、実験によるスタックアンテナ１の性能評価について説明する。図６は、スタックアンテナの性能評価表を示し、（ａ）は、従来のスタックアンテナにおける性能評価、（ｂ）は、本実施形態のスタックアンテナにおける性能評価を示している。また、ここでは、スタックアンテナ１（１Ｂ）における要素アンテナ１０が、希望波Ｄの偏波面に対して、１７°回転したものを使用している。
【００４８】
また、条件として、アンテナ高３．８ｍの位置にスタックアンテナを取り付け、ＵＨＦ１６チャンネル（水平偏波）を受信したときの受信信号の電圧（受信端子電圧）を求めている。また、妨害波が存在しない場合のＵＨＦ１６チャンネルの水平偏波の基準端子電圧が、７４．３４［ｄＢμ］であったとする。
また、ここでは、要素アンテナ１０の指向方向（アンテナ軸方向）に対して、３０°および１５０°のそれぞれの方向から妨害波Ｕとして垂直偏波を混入している。
【００４９】
このとき、図６（ａ）に示すように、従来のスタックアンテナでは、３０°方向から妨害波Ｕが混入したとき、受信端子電圧が３７．４３［ｄＢμ］となり、垂直偏波妨害を抑圧した度合いを示す交差偏波妨害抑圧度（基準値−受信端子電圧）が３６．９１［ｄＢ］となった。なお、このときの位相の調節を行った移相量はマイナス１２６．３［°］であった。
また、１５０°方向から妨害波Ｕが混入したとき、受信端子電圧が３３．３１［ｄＢμ］となり、交差偏波妨害抑圧度が４１．０１［ｄＢ］となった。なお、このときの位相の調節を行った移相量はマイナス１６９．０［°］であった。
【００５０】
一方、図６（ｂ）に示すように、本発明のスタックアンテナ１（１Ｂ）では、３０°方向から妨害波Ｕが混入したとき、受信端子電圧が４８．５７［ｄＢμ］となり、交差偏波妨害抑圧度が２５．７７［ｄＢ］となった。なお、このときの位相の調節を行った移相量はプラス２９．６［°］であった。
また、１５０°方向から妨害波Ｕが混入したとき、受信端子電圧が４６．３６［ｄＢμ］となり、交差偏波妨害抑圧度が２７．９８［ｄＢ］となった。なお、このときの位相の調節を行った移相量はプラス９７．６［°］であった。
【００５１】
この図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、交差偏波妨害抑圧度においては、本発明のスタックアンテナ１（１Ｂ）は、従来のスタックアンテナに比べて劣化しているが、位相の調節を行った移相量は、大きく減少している。このように、本発明は、移相量を減少させることができ、妨害波Ｕを抑圧することはできても、希望波方向の感度がゼロになってしまうという従来の問題を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係る第１実施形態のスタックアンテナの構成を説明するための図であって、（ａ）はスタックアンテナを構成するアンテナ部の斜視図および回路部の構成図、（ｂ）はアンテナ部を希望波の到来方向からみたときの正面図である。
【図２】本発明に係る第２実施形態のスタックアンテナの構成を説明するための図であって、（ａ）はスタックアンテナを構成するアンテナ部の斜視図および回路部の構成図、（ｂ）はアンテナ部を希望波の到来方向からみたときの正面図である。
【図３】従来のスタックアンテナの構成を説明するための図であって、（ａ）はスタックアンテナを構成するアンテナ部の斜視図および回路部の構成図、（ｂ）はアンテナ部を希望波の到来方向からみたときの正面図である。
【図４】２アンテナ出力の合成原理を示す図である。
【図５】位相を調節した際の２アンテナ出力の合成原理を示す図であって、（ａ）は従来のスタックアンテナにおいて位相を調節したときの合成原理、（ｂ）は本発明に係るスタックアンテナにおいて位相を調節したときの合成原理を示している。
【図６】スタックアンテナの性能評価表を示し、（ａ）は、従来のスタックアンテナにおける性能評価、（ｂ）は、本実施形態のスタックアンテナにおける性能評価を示している。
【符号の説明】
【００５３】
１ スタックアンテナ（受信アンテナ装置）
２ アンテナ部
３ 回路部
１０ 要素アンテナ
１１ 導波器
１２ ダイポール給電部
１３ 反射器
２０ 支持部材
２１ アンテナ支持材
２２ 中間支持材
３０ 支柱
３１ 減衰器
３２ 位相調節器
３３ 合成器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放送波を受信する複数の要素アンテナと、この要素アンテナを並列配置して支柱に支持する支持部材とを備えた受信アンテナ装置において、
前記要素アンテナのアンテナ軸を中心に、当該要素アンテナの偏波面が受信対象の放送波である希望波の偏波面に対して所定角度傾くように、前記支持部材が前記要素アンテナを支持していることを特徴とする受信アンテナ装置。
【請求項２】
放送波を受信する複数の要素アンテナと、この要素アンテナを並列配置して支柱に支持する支持部材とを備えた受信アンテナ装置において、
前記要素アンテナのアンテナ軸を中心に、当該要素アンテナの偏波面が受信対象の放送波である希望波の偏波面に対して所定角度傾くように、前記支持部材が前記支柱に対して前記所定角度傾けて当該支柱に連接されていることを特徴とする受信アンテナ装置。
【請求項３】
前記所定角度であるαは、０°＜α＜４５°の範囲であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の受信アンテナ装置。
【請求項４】
放送波を複数の要素アンテナで受信する受信アンテナ装置における、妨害波を除去する妨害波除去方法であって、
前記要素アンテナのアンテナ軸を中心に、当該要素アンテナの偏波面を受信対象の放送波である希望波の偏波面に対して所定角度傾けた状態で、前記放送波を前記要素アンテナで受信する受信工程と、
この受信工程で受信された各受信信号の信号レベルを減衰する減衰工程と、
この減衰工程で減衰された各受信信号の位相を調節するとともに、前記各受信信号を合成する位相調節・合成工程と、
を含んでいることを特徴とする妨害波除去方法。
【請求項１】
放送波を受信する複数の要素アンテナと、この要素アンテナを並列配置して支柱に支持する支持部材とを備えた受信アンテナ装置において、
前記要素アンテナのアンテナ軸を中心に、当該要素アンテナの偏波面が受信対象の放送波である希望波の偏波面に対して所定角度傾くように、前記支持部材が前記要素アンテナを支持していることを特徴とする受信アンテナ装置。
【請求項２】
放送波を受信する複数の要素アンテナと、この要素アンテナを並列配置して支柱に支持する支持部材とを備えた受信アンテナ装置において、
前記要素アンテナのアンテナ軸を中心に、当該要素アンテナの偏波面が受信対象の放送波である希望波の偏波面に対して所定角度傾くように、前記支持部材が前記支柱に対して前記所定角度傾けて当該支柱に連接されていることを特徴とする受信アンテナ装置。
【請求項３】
前記所定角度であるαは、０°＜α＜４５°の範囲であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の受信アンテナ装置。
【請求項４】
放送波を複数の要素アンテナで受信する受信アンテナ装置における、妨害波を除去する妨害波除去方法であって、
前記要素アンテナのアンテナ軸を中心に、当該要素アンテナの偏波面を受信対象の放送波である希望波の偏波面に対して所定角度傾けた状態で、前記放送波を前記要素アンテナで受信する受信工程と、
この受信工程で受信された各受信信号の信号レベルを減衰する減衰工程と、
この減衰工程で減衰された各受信信号の位相を調節するとともに、前記各受信信号を合成する位相調節・合成工程と、
を含んでいることを特徴とする妨害波除去方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−２８４０６（Ｐ２００７−２８４０６Ａ）
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２１０１４０（Ｐ２００５−２１０１４０）
【出願日】平成１７年７月２０日（２００５．７．２０）
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月２０日（２００５．７．２０）
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【Ｆターム（参考）】
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