導波器およびアンテナ
【課題】複数の導波器（導波素子）を備えたアンテナにおいて、利得の低下を抑制しつつ、アンテナの小型化および低コスト化を可能にする。
【解決手段】導波器２は、導波素子１１，１２と、接続部１３と、取付部１４，１５とを備える。導波素子１１および導波素子１２は第１の方向（Ｙ方向）に延在するように形成され、かつ第２の方向（Ｚ方向）に沿って並べられる。接続部１３は第２の方向に延在するとともに導波素子１１，１２を接続する。導波素子１１，１２と、接続部１３と、取付部１４，１５とは、板状の導電体により一体的に形成される。
【解決手段】導波器２は、導波素子１１，１２と、接続部１３と、取付部１４，１５とを備える。導波素子１１および導波素子１２は第１の方向（Ｙ方向）に延在するように形成され、かつ第２の方向（Ｚ方向）に沿って並べられる。接続部１３は第２の方向に延在するとともに導波素子１１，１２を接続する。導波素子１１，１２と、接続部１３と、取付部１４，１５とは、板状の導電体により一体的に形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は導波器およびアンテナに関し、特に、導波器の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射器の前後に導波器および反射器を配置した構成を有する八木・宇田アンテナは、高利得および鋭い指向性という特徴を有するため、テレビ電波の受信用アンテナとして広く用いられている。実用的な八木・宇田アンテナは、一般に複数の導波器を備えている。
【０００３】
複数の導波器を備える八木・宇田アンテナは、たとえば特開２００８−４７９８８号公報（特許文献１）に開示されている。この文献では、導波器として直線状（棒状）の導体が示されている。
【０００４】
一方、４つの直線状の導体をＸ字状に組み合わせた構成を有する導波器も知られている。このような構成の導波器は、パラスタック導波器とも呼ばれている。また、パラスタック導波器を備えた八木・宇田アンテナは、パラスタックアンテナとも呼ばれている。パラスタックアンテナの場合にも、導波器の数を増やすことにより、アンテナの指向性が鋭くなるとともに利得が高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−４７９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図２２は、従来の八木・宇田アンテナに用いられる導波器の例を説明するための図である。図２２（Ａ）は、従来の導波器の第１の例を示している。図２２（Ｂ）は、従来の導波器の第２の例を示している。
【０００７】
図２２を参照して、第１の例は、パラスタック導波器であり、４本の導波素子１０２Ａが樹脂パーツ１１０によってＸ字状に配置された状態で固定される。このパラスタック導波器をアンテナのブームに設置するためには、さらにブーム固定台が必要となる。したがって、１つのパラスタック導波器を構成するためには６つの部品が必要となる。
【０００８】
従来のパラスタック導波器では多くの部品を要するため、部品全体のコストが高くなるだけでなく、導波器を組み立てるためのコストも高くなる。さらに、実用的な八木・宇田アンテナは一般に複数の導波器を備えているので、各々の導波器のコストの上昇がアンテナ全体のコストに大きく影響する。
【０００９】
さらに従来のパラスタック導波器では、４本の直線状の導体がＸ字状に組みあわさるので導波器のサイズが大きくなるという課題も生じる。
【００１０】
一方、第２の例では、１本の金属製の棒（あるいは管）が１つの導波器として用いられる。図２２（Ｂ）に示されるように、導波器１０２Ｂとしての金属棒は、ブーム１０３にかしめて固定され、あるいはブーム固定台に固定される。
【００１１】
図２２（Ｂ）に示した構成によれば、１本の金属棒そのものが導波器であるので、導波器の構成部品の数を少なくすることができる。しかしながら、パラスタック導波器を用いた場合に比べて利得が低下する。導波器の数を増やすことによって利得を高めることは可能である。しかし、ブームの軸線方向のアンテナの全長が長くなる。
【００１２】
このように、複数の導波器（導波素子）を備えた従来のアンテナ（代表的には八木・宇田アンテナ）の構成では、利得の低下を抑制しつつ、アンテナの小型化および低コスト化を図ることは困難であった。
【００１３】
本発明は、上述の課題を解決するためのものであり、その目的は、複数の導波器（導波素子）を備えたアンテナにおいて、利得の低下を抑制しつつ、アンテナの小型化および低コスト化を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のある局面に係る導波器は、アンテナに用いられる導波器であって、第１および第２の導波素子と、第１および第２の導波素子を接続するための接続部とを備える。第１および第２の導波素子は、互いに直交する第１および第２の方向のうちの第１の方向に沿って並べられ、かつ第２の方向に沿って延在するように各々形成される。第１および第２の導波素子ならびに接続部は、導電板によって一体的に形成される。
【００１５】
好ましくは、導波器は、第１の取付部と、第２の取付部とをさらに備える。第１の取付部は、第１の導波素子から、第１および第２の方向の両方に垂直な第３の方向に突出するように形成される。第２の取付部は、第２の導波素子から、第３の方向に突出し、かつ第１の取付部と対向するように形成される。
【００１６】
好ましくは、第１および第２の方向の各々は、導電板の主表面に平行な方向である。接続部から第２の方向に突出するように形成された、接続部に対する第１の導波素子の両側の部分および、接続部に対する第２の導波素子の両側の部分は、少なくとも、互いに逆向きに折り曲げられる。
【００１７】
好ましくは、第１および第２の導波素子ならびに接続部は、同一平面上に配置される。
本発明の他の局面に係るアンテナは、上記のいずれかに記載された、少なくとも１つの導波器と、その少なくとも１つの導波器と並べて配置された放射器とを備える。
【００１８】
好ましくは、アンテナは、放射器に対して導波器と反対側に配置された反射器をさらに備える。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、複数の導波器（導波素子）を備えるアンテナにおいて、利得の低下を抑制しつつ、アンテナの小型化および低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１によるアンテナの上面図である。
【図２】本発明の実施の形態１によるアンテナの側面図である。
【図３】本発明の実施の形態１による導波器の正面図である。
【図４】本発明の実施の形態１による導波器の側面図である。
【図５】本発明の実施の形態１による導波器の下面図である。
【図６】本発明の実施の形態１による導波器を複数備えたアンテナ、およびその比較例の特性を示した図である。
【図７】本発明の実施の形態２によるアンテナの上面図である。
【図８】本発明の実施の形態２によるアンテナの側面図である。
【図９】本発明の実施の形態２による導波器の上面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２による導波器の側面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２による導波器の正面図である。
【図１２】本発明の実施の形態３によるアンテナの上面図である。
【図１３】本発明の実施の形態３によるアンテナの側面図である。
【図１４】本発明の実施の形態３による導波器の上面図である。
【図１５】本発明の実施の形態３による導波器の側面図である。
【図１６】本発明の実施の形態３によるアンテナの他の構成を説明するための図である。
【図１７】本発明の実施の形態１から実施の形態３の各々によるアンテナの利得、および、その比較例の利得を示した図である。
【図１８】本発明の実施の形態の変形例によるアンテナの上面図である。
【図１９】本発明の実施の形態の変形例によるアンテナの側面図である。
【図２０】本発明の実施の形態の変形例による導波器の上面図である。
【図２１】本発明の実施の形態の変形例によるアンテナの他の構成を説明するための図である。
【図２２】従来の八木・宇田アンテナに用いられる導波器の例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。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返さない。
【００２２】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１によるアンテナの上面図である。図２は、本発明の実施の形態１によるアンテナの側面図である。
【００２３】
図１および図２を参照して、本発明の実施の形態１によるアンテナ１は、いわゆる八木・宇田アンテナとして構成され、複数の導波器２と、放射器４と、反射器５と、ブーム３とを備える。複数の導波器２と、放射器４と、反射器５とは、ブーム３の軸線上に配置された状態でブーム３に取付けられる。複数の導波器２は、互いに適切な間隔を隔ててブーム３の軸線上に配置される。放射器４は、複数の導波器２と並べて配置される。反射器５は、放射器４に対して複数の導波器２と反対側に配置される。
【００２４】
ブーム３はたとえば中空のパイプであり、その素材、断面形状等は特に限定されるものではない。なお、以後の説明では、ブーム３の断面形状は円形とする。
【００２５】
本発明の実施の形態１によるアンテナ１は、たとえばＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯のテレビ電波を受信するためのアンテナとして構成される。アンテナ１は、たとえば建造物の上に樹立させたマストの上方に装着される。
【００２６】
図１および図２に示すアンテナ１の構成では、アンテナ１は８個の導波器２を備えている。ただし、導波器２は少なくとも１つあればよく、その個数は特に限定されるものではない。
【００２７】
なお、図１および図２では、ブーム３の軸線方向をＸ方向と示す。また、図１に示したＹ方向および図２に示したＺ方向は、ともにＸ方向に垂直な方向である。なおＹ方向およびＺ方向は互いに垂直な方向である。Ｘ方向は、アンテナ１が受信すべき電波の到来方向となる。なお、以後に説明する図に示されるＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向についても上記の通りであるので、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向の定義に関する説明は、これ以後繰返さないものとする。
【００２８】
次に、本発明の実施の形態１による導波器についてより詳しく説明する。図３は、本発明の実施の形態１による導波器の正面図である。図４は、本発明の実施の形態１による導波器の側面図である。図５は、本発明の実施の形態１による導波器の下面図である。
【００２９】
図３〜図５を参照して、導波器２は、導波素子１１，１２と、接続部１３と、取付部１４，１５とを備える。導波素子１１，１２と、接続部１３と、取付部１４，１５とは、導電板により一体的に形成される。導波器２は、たとえば板金をプレス加工することによって形成される。
【００３０】
導波素子１１および導波素子１２は第１の方向に沿って並べられる。導波素子１１および導波素子１２は、その第１の方向に垂直な第２の方向に延在するように形成される。具体的には、導波器２がブーム３に取付けられた状態において、導波素子１１および導波素子１２はＺ方向に沿って並べられ、かつＹ方向に延在する。接続部１３は、導波素子１１，１２を接続する。
【００３１】
取付部１４，１５は、ブーム３を挟むことによって導波器２をブーム３に取付ける。図４に示すように、取付部１４はＸ方向に沿って導波素子１１から突出するように形成されるとともに、取付部１５はＸ方向に沿って導波素子１２から突出し、かつ取付部１４と対向するように形成される。
【００３２】
取付部１４のうちの導波素子１１から突出した部分に貫通孔が形成されるとともに、取付部１５のうちの導波素子１２から突出した部分に貫通孔が形成される。さらにブーム３の管壁にも、取付部１４の貫通孔および取付部１５の貫通孔に対応して、その管壁を貫通する貫通孔が形成される。ボルト２１を取付部１４の貫通孔、ブーム３の貫通孔および取付部１５の貫通孔を通し、かつ、ナット２２をボルト２１に締結することで、導波器２がブーム３に固定される。
【００３３】
この実施の形態では、導波器２はボルト２１およびナット２２によってブーム３に固定される。しかしながら、ボルトおよびナット以外の手段によって導波器２をブーム３に固定してもよい。たとえば取付部１４，１５の間隔を適切に定めることにより、取付部１４，１５がブーム３を挟むだけで導波器２がブーム３に固定されてもよい。
【００３４】
本発明の実施の形態１によれば、上記の構成によって、図２２（Ａ）に示したパラスタック導波器よりも小型化された導波器を実現できる。これにより複数の導波器を備えるアンテナの小型化および軽量化を図ることができる。
【００３５】
さらに、本発明の実施の形態１によれば、複数の導波素子を有する導波器を１枚の金属板によって形成できるので、導波器の部品点数を少なくすることができる。従来のパラスタック導波器の場合には４本の導波素子と、それら４本の導波素子を固定するための樹脂パーツおよび、その樹脂パーツをブームに固定するための固定台の合計６つの部品が必要である。これに対して本発明の実施の形態１では、導波器２は、２つの導波素子１１，１２を有しているが、１枚の金属板によって形成されるため、部品点数が１となる。したがって本発明の実施の形態１によれば、複数の導波素子を備える導波器のコストを低減でき、その結果、アンテナのコストを低減できる。
【００３６】
さらに本発明の実施の形態１によれば、導波器の個数が同じであれば、直線状の導波器（図２２（Ｂ）参照）を備えた従来の八木・宇田アンテナよりも高い利得を達成することができる。
【００３７】
図６は、本発明の実施の形態１による導波器を複数備えたアンテナ、およびその比較例の特性を示した図である。図６を参照して、グラフ上の線Ａ１は、本発明の実施の形態１による導波器２を７つ備える９素子アンテナの利得を示す。グラフ上の線Ａ２は、本発明の実施の形態１の第１の比較例によるアンテナの利得であり、パラスタック導波器を７つ備える９素子アンテナの利得を示す。グラフ上の線Ａ３は、本発明の実施の形態１の第２の比較例によるアンテナの利得であり、棒状の導波器を８つ備える１０素子アンテナの利得を示す。アンテナの性能としては利得が高いほど好ましい。
【００３８】
グラフ上の線Ｂ１は、本発明の実施の形態１による上記９素子アンテナのＶＳＷＲ（Voltage standing wave ratio）を示す。グラフ上の線Ｂ２は、上記の第１の比較例によるアンテナのＶＳＷＲを示す。グラフ上の線Ｂ２は、上記の第２の比較例によるアンテナのＶＳＷＲを示す。アンテナの性能としてはＶＳＷＲが低いほど好ましい。
【００３９】
上記の本発明の実施の形態１によるアンテナ、その第１の比較例および第２の比較例は、いずれもＵＨＦアンテナである。図６に示した周波数範囲は、日本におけるＵＨＦテレビ放送の周波数帯（４７０〜７７０ＭＨｚ）を含むものであり、特に日本における地上デジタル放送の周波数帯（４７０〜７１０ＭＨｚ）を含んでいる。
【００４０】
線Ａ１，Ａ３を比較すると、日本におけるＵＨＦテレビ放送の周波数帯では、本発明の実施の形態１によるアンテナの利得が、第２の比較例のアンテナよりも総じて高い。また線Ａ１，Ａ２を比較すると、日本におけるＵＨＦテレビ放送の周波数帯では、本発明の実施の形態１によるアンテナの利得は、第１の比較例のアンテナの利得よりも０．５ｄＢの差しかなく、ほぼ同等の利得を得られることが分かる。
【００４１】
線Ａ１，Ａ３の比較から分かるように、本発明の実施の形態１によれば、直線状の導波素子を複数備える従来の八木・宇田アンテナよりも素子数を少なくしつつ高利得を得ることができる。また、線Ａ１，Ａ２の比較から分かるように、本発明の実施の形態１によれば、パラスタックアンテナよりも小型でありながらほぼ同等の利得を得ることができる。
【００４２】
以上のように、本発明の実施の形態１によれば、導波器２は、導波素子１１，１２と、導波素子を接続するための接続部１３とを備える。導波素子１１，１２は、互いに直交する第１および第２の方向のうちの第１の方向（Ｚ方向）に沿って並べられ、かつ第２の方向（Ｙ方向）に沿って延在するように各々形成される。導波素子１１，１２および接続部１３は、導電板によって一体化される。本発明の実施の形態１によれば、このような構成によって、導波器の小型化、軽量化およびコスト低減を図ることができるので、複数の導波器（導波素子）素子を備えるアンテナの小型化、軽量化および低コスト化を図ることができる。さらに、図６に示されるように、本発明の実施の形態１によるアンテナは、パラスタックアンテナと同等の利得を達成できるので、小型化しても利得の低下を抑制できる。
【００４３】
なお、図２２（Ｂ）に示した構成の場合、アンテナを軽くするために金属製の管（たとえばアルミパイプ）が導波器に用いられることが多い。強い風が吹いた場合には、アルミパイプの内部で空気が振動することによって、アルミパイプが笛のように鳴ることが起こる。このときに発生する音がユーザにとって耳障りとなる可能性がある。本発明の実施の形態１では、導波器２が導電板によって形成されるため、強い風が吹いたときに、笛の鳴る音に似た音が発生することを防止するという効果も得られる。
【００４４】
［実施の形態２］
図７は、本発明の実施の形態２によるアンテナの上面図である。図８は、本発明の実施の形態２によるアンテナの側面図である。
【００４５】
図７および図８を参照して、本発明の実施の形態２によるアンテナ１Ａは、導波器２Ａと、放射器４と、反射器５と、ブーム３とを備える。実施の形態１と実施の形態２とでは導波器の形状が異なる。この点においてアンテナ１Ａは、本発明の実施の形態１によるアンテナ１と異なる。アンテナ１Ａの他の部分の構成は、アンテナ１の対応する部分の構成と同様である。
【００４６】
次に図９〜図１１を参照して、本発明の実施の形態２による導波器についてより詳しく説明する。図９は、本発明の実施の形態２による導波器の上面図である。図１０は、本発明の実施の形態２による導波器の側面図である。図１１は、本発明の実施の形態２による導波器の正面図である。
【００４７】
図９〜図１１に示されるように、導波器２Ａは、導波素子３１〜３４と、接続部３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃとを含む。実施の形態１と同様に、導波素子３１〜３４と、接続部３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃとは１枚の導体板によって一体的に形成される。
【００４８】
ブーム３に導波器２Ａを取付けた状態では、導波素子３１〜３４はＸ方向に沿って並べられ、かつ、Ｙ方向に延在する。実施の形態２においては、Ｘ方向およびＹ方向の各々は、導波器２Ａとして形成された導電板の主表面に平行な方向である。
【００４９】
接続部３５Ａは導波素子３１，３２を接続する。接続部３５Ｂは導波素子３２，３３を接続する。接続部３５Ｃは導波素子３３，３４を接続する。
【００５０】
導波器２Ａ（導体板）の２箇所に、導体板の厚み方向に導体板を貫通する貫通孔が形成される。その２箇所のうちの一方の箇所の貫通孔および、ブーム３の対応する位置に形成された貫通孔にはボルト３７が通され、ボルト３７がナット３８と締結される。同様に、上記導波器２Ａ（導体板）の他方の箇所の貫通孔および、ブーム３の対応する位置に形成された貫通孔にはボルト３９が通され、ボルト３９がナット４０と締結される。
【００５１】
図９〜図１１に示されるように、導波素子３１は、接続部３５Ａから＋Ｙ方向に突出するように形成された部分と、接続部３５Ａから−Ｙ方向に突出するように形成された部分とを有している。導波素子３１において接続部３５Ａから＋Ｙ方向に突出するように形成された部分は、＋Ｙ方向に沿って導波素子３１の中央部（ブーム３上に位置する部分）から先端部に向かうに従い、＋Ｚ方向に折り曲げられ、さらに水平方向（すなわち＋Ｙ方向）に延在するように折り曲げられる。導波素子３１において接続部３５Ａから−Ｙ方向に突出するように形成された部分は、−Ｙ方向に沿って導波素子３１の中央部（ブーム３上に位置する部分）から先端部に向かうに従い、＋Ｚ方向に折り曲げられ、さらに水平方向（すなわち−Ｙ方向）に延在するように折り曲げられる。
【００５２】
導波素子３２は、接続部３５Ａ（３５Ｂ）から＋Ｙ方向に突出するように形成された部分と、接続部３５Ａ（３５Ｂ）から−Ｙ方向に突出するように形成された部分とを有している。導波素子３２において接続部３５Ａ（３５Ｂ）から＋Ｙ方向に突出するように形成された部分は、＋Ｙ方向に沿って導波素子３２の中央部（ブーム３上に位置する部分）から先端部に向かうに従い、−Ｚ方向に折り曲げられ、さらに水平方向（すなわち＋Ｙ方向）に延在するように折り曲げられる。導波素子３２において接続部３５Ａ（３５Ｂ）から−Ｙ方向に突出するように形成された部分は、−Ｙ方向に沿って導波素子３２の中央部（ブーム３上に位置する部分）から先端部に向かうに従い、−Ｚ方向に折り曲げられ、さらに水平方向（すなわち−Ｙ方向）に延在するように折り曲げられる。
【００５３】
導波素子３３についても導波素子３１と同様に、接続部３５Ｂ（３５Ｃ）から＋Ｙ方向に突出するように形成された部分は、＋Ｙ方向に沿って導波素子３３の中央部（ブーム３上に位置する部分）から先端部に向かうに従い、＋Ｚ方向に折り曲げられ、さらに水平方向（すなわち＋Ｙ方向）に延在するように折り曲げられる。一方、導波素子３３において接続部３５Ｂ（３５Ｃ）から−Ｙ方向に突出するように形成された部分は、−Ｙ方向に沿って導波素子３３の中央部（ブーム３上に位置する部分）から先端部に向かうに従い、＋Ｚ方向に折り曲げられ、さらに水平方向（すなわち−Ｙ方向）に延在するように折り曲げられる。
【００５４】
また、導波素子３４についても導波素子３２と同様に、接続部３５Ｃから＋Ｙ方向に突出するように形成された部分は、＋Ｙ方向に沿って導波素子３４の中央部（ブーム３上に位置する部分）から先端部に向かうに従い、−Ｚ方向に折り曲げられ、さらに水平方向（すなわち＋Ｙ方向）に延在するように折り曲げられる。導波素子３４において接続部３５Ｃから−Ｙ方向に突出するように形成された部分は、−Ｙ方向に沿って導波素子３４の中央部（ブーム３上に位置する部分）から先端部に向かうに従い、−Ｚ方向に折り曲げられ、さらに水平方向（すなわち−Ｙ方向）に延在するように折り曲げられる。
【００５５】
＋Ｚ方向および−Ｚ方向は、互いに逆向きであり、かつ図８に示したＺ方向と平行な方向である。より具体的には、＋Ｚ方向および−Ｚ方向は、導波器２Ａとして形成された導電板の主表面に垂直な方向である。＋Ｙ方向および−Ｙ方向は、互いに逆向きであり、かつ図７に示したＹ方向と平行な方向であり、かつＸ方向に直交する方向である。すなわち、本発明の実施の形態２では、接続部からＹ方向に突出するように形成された、接続部に対する第１の導波素子の両側の部分および、接続部に対する第２の導波素子の両側の部分は、少なくとも、互いに逆向きに折り曲げられる。
【００５６】
本発明の実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、複数の導波素子およびそれらを接続する接続部が一体的に形成される。したがって実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
さらに本発明の実施の形態２によれば、Ｘ方向に隣り合う２つの導波素子が互いに逆向き（＋Ｚ方向および−Ｚ方向）に折り曲げられる。したがって、隣り合う２つの導波素子の間隔（特にＺ方向の間隔）を広げることができる。これにより、隣り合う２つの導波素子の一方の動作が他方の動作に影響を及ぼすことを抑制しつつ、それら２つの導波素子を近づけて配置することができる。したがって本発明の実施の形態２によれば、複数の導波素子を備える導波器を一層小型化できる。
【００５８】
なお、図７〜１１に示した導波器２Ａは４つの導波素子を備えているが、導波素子の数は複数であれば特に限定されるものではない。また、Ｘ方向に隣り合う２つの導波素子が互いに逆向きに折り曲げられていればよいので、各導波素子の両側の部分は少なくとも１回折り曲げられていればよく、２回折り曲げることが必要と限定されるものではない。
【００５９】
［実施の形態３］
図１２は、本発明の実施の形態３によるアンテナの上面図である。図１３は、本発明の実施の形態３によるアンテナの側面図である。
【００６０】
図１２および図１３を参照して、本発明の実施の形態３によるアンテナ１Ｂは、導波器２Ｂと、放射器４と、反射器５と、ブーム３とを備える。実施の形態２と実施の形態３とでは導波器の形状が異なる。この点においてアンテナ１Ｂは、本発明の実施の形態２によるアンテナ１Ａと異なる。アンテナ１Ｂの他の部分の構成は、アンテナ１Ａの対応する部分の構成と同様である。
【００６１】
次に図１４および図１５を参照して、本発明の実施の形態３による導波器についてより詳しく説明する。図１４は、本発明の実施の形態３による導波器の上面図である。図１５は、本発明の実施の形態３による導波器の側面図である。
【００６２】
導波器２Ｂは、導波素子３１Ａ〜３４Ａと、接続部３５Ａ１，３５Ｂ１，３５Ｃ１とを含む。導波素子３１Ａ〜３４Ａと、接続部３５Ａ１，３５Ｂ１，３５Ｃ１とは１枚の導体板によって一体的に形成される。
【００６３】
導波器２Ｂと導波器２Ａとを比較すると、導波器２Ｂは、導波素子３１Ａ〜３４Ａが＋Ｚ方向あるいは−Ｚ方向に折り曲げられていない点において導波器２Ａと異なる。すなわち導波素子３１Ａ〜３４Ａと、接続部３５Ａ１，３５Ｂ１，３５Ｃ１とは同一平面上に配置される。
【００６４】
導波器２Ｂのその他の部分の構成は導波器２Ａの対応する部分の構成と同様である。すなわちブーム３に導波器２Ｂを取付けた状態では、導波素子３１Ａ〜３４ＡはＸ方向に沿って並べられ、かつ、Ｙ方向に延在する。接続部３５Ａ１は導波素子３１Ａ，３２Ａを接続する。接続部３５Ｂ１は導波素子３２Ａ，３３Ａを接続する。接続部３５Ｃ１は導波素子３３Ａ，３４Ａを接続する。
【００６５】
図１６に示すように、アンテナ１Ｂは、導波器２Ｂだけでなく、導波器２Ｂと同じ構成を有する導波器２Ｂ１を備えることもできる。導波器２Ｂ，２Ｂ１は、ブーム３を挟んで対向するように配置される。導波器２Ｂ，２Ｂ１は、ともにボルト３７，３９およびナット３８，４０によってブーム３に固定される。
【００６６】
図１７は、本発明の実施の形態１から実施の形態３の各々によるアンテナの利得、および、その比較例の利得を示した図である。図１７を参照して、グラフ上の線Ｃ１は、実施の形態１によるアンテナ１において、導波器２の個数を４個とした構成での利得を示す。なお、この構成では、導波器全体のＸ方向の長さは約１４０ｍｍであった。
【００６７】
グラフ上の線Ｃ２は、実施の形態２によるアンテナ１Ａにおいて、導波器２ＡのＸ方向の長さを約４０ｍｍとした構成での利得を示す。
【００６８】
グラフ上の線Ｃ３は、実施の形態３によるアンテナ１Ｂにおいて、導波器２ＢのＸ方向の長さを約１１５ｍｍとした構成での利得を示す。
【００６９】
グラフ上の線Ｃ４は、直線状の導波素子の個数を１とした従来構成の八木・宇田アンテナでの利得を示す。なお、上記４つのアンテナの各々は、いずれもＵＨＦアンテナとして構成されたものである。
【００７０】
線Ｃ１〜Ｃ４に示されるように、本発明の実施の形態１から３のいずれのアンテナも従来の八木・宇田アンテナより高利得を達成できる。たとえば４７０〜７１０（ＭＨｚ）の周波数帯域で線Ｃ１とＣ４とを比較すると、実施の形態３によるアンテナの構成において導波器２ＢのＸ方向の長さを約１００ｍｍとすることにより、従来の八木・宇田アンテナの利得よりも約１（ｄＢ）高い利得を得ることができる。
【００７１】
従来の八木・宇田アンテナの構成では、アンテナの利得を１（ｄＢ）高めるためには、導波器の数を増やさなければならない。導波器の数を増やすことによってブームの軸線方向にアンテナが長くなるため、アンテナ全体のサイズが大きくなる。
【００７２】
これに対して、本発明の実施の形態３によれば、アンテナのサイズの増加を抑制しつつ利得を高めることができる。すなわち本発明の実施の形態３によれば、アンテナを小型化しても利得の低下を抑制することができる。
【００７３】
さらに本発明の実施の形態３によれば、たとえば板金をプレス加工によって所望の形状に加工するだけで導波器を製造できる。したがって本発明の実施の形態３によれば、実施の形態１および実施の形態２に比較して、製造コストを低減することが可能となる。
【００７４】
［変形例］
図１８は、本発明の実施の形態の変形例によるアンテナの上面図である。図１９は、本発明の実施の変形例によるアンテナの側面図である。
【００７５】
図１８および図１９を参照して、本発明の実施の形態の変形例によるアンテナ１Ｃは、導波器２Ｃと、放射器４と、反射器５と、ブーム３とを備える。実施の形態１〜３とこの変形例とでは導波器の形状が異なる。この点においてアンテナ１Ｃは本発明の実施の形態１によるアンテナ１と異なる。アンテナ１Ｃの他の部分の構成は、アンテナ１の対応する部分の構成と同様である。
【００７６】
図２０は、本発明の実施の形態の変形例による導波器の上面図である。図２０を参照して、導波器２Ｃは、一枚の導電板によって形成される。
【００７７】
導波器２Ｃ（導体板）の２箇所に、導体板の厚み方向に導体板を貫通する貫通孔が形成される。その２箇所のうちの一方の箇所の貫通孔および、ブーム３の対応する位置に形成された貫通孔にはボルト４７が通され、ボルト４７がナット（図示せず）と締結される。同様に、上記導波器２Ｃ（導体板）の他方の箇所の貫通孔および、ブーム３の対応する位置に形成された貫通孔にはボルト４９が通され、ボルト４９がナット（図示せず）と締結される。
【００７８】
本発明の実施の形態３による導波器２Ｂでは、２つの導波素子が接続部によって接続されているものの、これら２つの導波素子の間には隙間が存在する。これに対して本発明の実施の形態の変形例によれば、１枚の導電板を所望の形状に加工することによって導波器２Ｃが形成される。
【００７９】
また、図２１に示すように、アンテナ１Ｃは、導波器２Ｃだけでなく、導波器２Ｃと同じ構成を有する導波器２Ｃ１を備えることもできる。導波器２Ｃ，２Ｃ１は、ブーム３を挟んで対向するように配置される。導波器２Ｃ，２Ｃ１は、ともにボルト４７とナット４８およびボルト４９とナット５０とによってブーム３に固定される。
【００８０】
本発明の実施の形態２または実施の形態３によるアンテナでは、２つの導波素子が接続部によって接続されているものの、これら２つの導波素子の間には隙間が存在する。このような構成の場合、水滴（雨あるいは雪など）が導波器に付着することによってアンテナの共振周波数が変動する可能性が考えられる。この変形例によれば、１枚の導電板を所望の形状に加工することによって導波器２Ｃが形成される。すなわち導波器２Ｃは板状である。
【００８１】
これにより本発明の実施の形態の変形例によれば、実施の形態１による効果に加えて、水滴（雨あるいは雪など）が導波器に付着してもアンテナの性能の変動（アンテナの共振周波数の変動）を抑制することができるという効果も得ることができる。
【００８２】
なお、上記の各実施の形態では、アンテナの周波数帯域をＵＨＦ帯として説明したが、本発明のアンテナの使用周波数帯はＵＨＦ帯に限定されるものではない。たとえば本発明のアンテナの使用周波数帯はＶＨＦ（Very High Frequency）帯でもよい。
【００８３】
また、上記の各実施の形態では、本発明のアンテナの一実施形態として受信アンテナを例示したが、本発明によるアンテナは受信アンテナにのみ適用されるものと限定されず、送信アンテナにも適用可能である。
【００８４】
また、上記の各実施の形態では、アンテナは反射器を備えるよう構成される。ただし、本発明によるアンテナは、反射器を含まず、導波器および放射器によって構成されていてもよい。
【００８５】
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】
【００８６】
１，１Ａ〜１Ｃ アンテナ、２，２Ａ〜２Ｃ，２Ｂ１，２Ｃ１，１０２Ｂ 導波器、３，１０３ ブーム、４ 放射器、５ 反射器、１１，１２，３１〜３４，３１Ａ〜３４Ａ，１０２Ａ 導波素子、１３，３５Ａ〜３５Ｃ，３５Ａ１，３５Ｂ１，３５Ｃ１ 接続部、１４，１５ 取付部、２１，３７，３９，４７，４９ ボルト、２２，３８，４０，４８，５０ ナット、１１０ 樹脂パーツ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は導波器およびアンテナに関し、特に、導波器の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射器の前後に導波器および反射器を配置した構成を有する八木・宇田アンテナは、高利得および鋭い指向性という特徴を有するため、テレビ電波の受信用アンテナとして広く用いられている。実用的な八木・宇田アンテナは、一般に複数の導波器を備えている。
【０００３】
複数の導波器を備える八木・宇田アンテナは、たとえば特開２００８−４７９８８号公報（特許文献１）に開示されている。この文献では、導波器として直線状（棒状）の導体が示されている。
【０００４】
一方、４つの直線状の導体をＸ字状に組み合わせた構成を有する導波器も知られている。このような構成の導波器は、パラスタック導波器とも呼ばれている。また、パラスタック導波器を備えた八木・宇田アンテナは、パラスタックアンテナとも呼ばれている。パラスタックアンテナの場合にも、導波器の数を増やすことにより、アンテナの指向性が鋭くなるとともに利得が高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−４７９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図２２は、従来の八木・宇田アンテナに用いられる導波器の例を説明するための図である。図２２（Ａ）は、従来の導波器の第１の例を示している。図２２（Ｂ）は、従来の導波器の第２の例を示している。
【０００７】
図２２を参照して、第１の例は、パラスタック導波器であり、４本の導波素子１０２Ａが樹脂パーツ１１０によってＸ字状に配置された状態で固定される。このパラスタック導波器をアンテナのブームに設置するためには、さらにブーム固定台が必要となる。したがって、１つのパラスタック導波器を構成するためには６つの部品が必要となる。
【０００８】
従来のパラスタック導波器では多くの部品を要するため、部品全体のコストが高くなるだけでなく、導波器を組み立てるためのコストも高くなる。さらに、実用的な八木・宇田アンテナは一般に複数の導波器を備えているので、各々の導波器のコストの上昇がアンテナ全体のコストに大きく影響する。
【０００９】
さらに従来のパラスタック導波器では、４本の直線状の導体がＸ字状に組みあわさるので導波器のサイズが大きくなるという課題も生じる。
【００１０】
一方、第２の例では、１本の金属製の棒（あるいは管）が１つの導波器として用いられる。図２２（Ｂ）に示されるように、導波器１０２Ｂとしての金属棒は、ブーム１０３にかしめて固定され、あるいはブーム固定台に固定される。
【００１１】
図２２（Ｂ）に示した構成によれば、１本の金属棒そのものが導波器であるので、導波器の構成部品の数を少なくすることができる。しかしながら、パラスタック導波器を用いた場合に比べて利得が低下する。導波器の数を増やすことによって利得を高めることは可能である。しかし、ブームの軸線方向のアンテナの全長が長くなる。
【００１２】
このように、複数の導波器（導波素子）を備えた従来のアンテナ（代表的には八木・宇田アンテナ）の構成では、利得の低下を抑制しつつ、アンテナの小型化および低コスト化を図ることは困難であった。
【００１３】
本発明は、上述の課題を解決するためのものであり、その目的は、複数の導波器（導波素子）を備えたアンテナにおいて、利得の低下を抑制しつつ、アンテナの小型化および低コスト化を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のある局面に係る導波器は、アンテナに用いられる導波器であって、第１および第２の導波素子と、第１および第２の導波素子を接続するための接続部とを備える。第１および第２の導波素子は、互いに直交する第１および第２の方向のうちの第１の方向に沿って並べられ、かつ第２の方向に沿って延在するように各々形成される。第１および第２の導波素子ならびに接続部は、導電板によって一体的に形成される。
【００１５】
好ましくは、導波器は、第１の取付部と、第２の取付部とをさらに備える。第１の取付部は、第１の導波素子から、第１および第２の方向の両方に垂直な第３の方向に突出するように形成される。第２の取付部は、第２の導波素子から、第３の方向に突出し、かつ第１の取付部と対向するように形成される。
【００１６】
好ましくは、第１および第２の方向の各々は、導電板の主表面に平行な方向である。接続部から第２の方向に突出するように形成された、接続部に対する第１の導波素子の両側の部分および、接続部に対する第２の導波素子の両側の部分は、少なくとも、互いに逆向きに折り曲げられる。
【００１７】
好ましくは、第１および第２の導波素子ならびに接続部は、同一平面上に配置される。
本発明の他の局面に係るアンテナは、上記のいずれかに記載された、少なくとも１つの導波器と、その少なくとも１つの導波器と並べて配置された放射器とを備える。
【００１８】
好ましくは、アンテナは、放射器に対して導波器と反対側に配置された反射器をさらに備える。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、複数の導波器（導波素子）を備えるアンテナにおいて、利得の低下を抑制しつつ、アンテナの小型化および低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１によるアンテナの上面図である。
【図２】本発明の実施の形態１によるアンテナの側面図である。
【図３】本発明の実施の形態１による導波器の正面図である。
【図４】本発明の実施の形態１による導波器の側面図である。
【図５】本発明の実施の形態１による導波器の下面図である。
【図６】本発明の実施の形態１による導波器を複数備えたアンテナ、およびその比較例の特性を示した図である。
【図７】本発明の実施の形態２によるアンテナの上面図である。
【図８】本発明の実施の形態２によるアンテナの側面図である。
【図９】本発明の実施の形態２による導波器の上面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２による導波器の側面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２による導波器の正面図である。
【図１２】本発明の実施の形態３によるアンテナの上面図である。
【図１３】本発明の実施の形態３によるアンテナの側面図である。
【図１４】本発明の実施の形態３による導波器の上面図である。
【図１５】本発明の実施の形態３による導波器の側面図である。
【図１６】本発明の実施の形態３によるアンテナの他の構成を説明するための図である。
【図１７】本発明の実施の形態１から実施の形態３の各々によるアンテナの利得、および、その比較例の利得を示した図である。
【図１８】本発明の実施の形態の変形例によるアンテナの上面図である。
【図１９】本発明の実施の形態の変形例によるアンテナの側面図である。
【図２０】本発明の実施の形態の変形例による導波器の上面図である。
【図２１】本発明の実施の形態の変形例によるアンテナの他の構成を説明するための図である。
【図２２】従来の八木・宇田アンテナに用いられる導波器の例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。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返さない。
【００２２】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１によるアンテナの上面図である。図２は、本発明の実施の形態１によるアンテナの側面図である。
【００２３】
図１および図２を参照して、本発明の実施の形態１によるアンテナ１は、いわゆる八木・宇田アンテナとして構成され、複数の導波器２と、放射器４と、反射器５と、ブーム３とを備える。複数の導波器２と、放射器４と、反射器５とは、ブーム３の軸線上に配置された状態でブーム３に取付けられる。複数の導波器２は、互いに適切な間隔を隔ててブーム３の軸線上に配置される。放射器４は、複数の導波器２と並べて配置される。反射器５は、放射器４に対して複数の導波器２と反対側に配置される。
【００２４】
ブーム３はたとえば中空のパイプであり、その素材、断面形状等は特に限定されるものではない。なお、以後の説明では、ブーム３の断面形状は円形とする。
【００２５】
本発明の実施の形態１によるアンテナ１は、たとえばＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯のテレビ電波を受信するためのアンテナとして構成される。アンテナ１は、たとえば建造物の上に樹立させたマストの上方に装着される。
【００２６】
図１および図２に示すアンテナ１の構成では、アンテナ１は８個の導波器２を備えている。ただし、導波器２は少なくとも１つあればよく、その個数は特に限定されるものではない。
【００２７】
なお、図１および図２では、ブーム３の軸線方向をＸ方向と示す。また、図１に示したＹ方向および図２に示したＺ方向は、ともにＸ方向に垂直な方向である。なおＹ方向およびＺ方向は互いに垂直な方向である。Ｘ方向は、アンテナ１が受信すべき電波の到来方向となる。なお、以後に説明する図に示されるＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向についても上記の通りであるので、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向の定義に関する説明は、これ以後繰返さないものとする。
【００２８】
次に、本発明の実施の形態１による導波器についてより詳しく説明する。図３は、本発明の実施の形態１による導波器の正面図である。図４は、本発明の実施の形態１による導波器の側面図である。図５は、本発明の実施の形態１による導波器の下面図である。
【００２９】
図３〜図５を参照して、導波器２は、導波素子１１，１２と、接続部１３と、取付部１４，１５とを備える。導波素子１１，１２と、接続部１３と、取付部１４，１５とは、導電板により一体的に形成される。導波器２は、たとえば板金をプレス加工することによって形成される。
【００３０】
導波素子１１および導波素子１２は第１の方向に沿って並べられる。導波素子１１および導波素子１２は、その第１の方向に垂直な第２の方向に延在するように形成される。具体的には、導波器２がブーム３に取付けられた状態において、導波素子１１および導波素子１２はＺ方向に沿って並べられ、かつＹ方向に延在する。接続部１３は、導波素子１１，１２を接続する。
【００３１】
取付部１４，１５は、ブーム３を挟むことによって導波器２をブーム３に取付ける。図４に示すように、取付部１４はＸ方向に沿って導波素子１１から突出するように形成されるとともに、取付部１５はＸ方向に沿って導波素子１２から突出し、かつ取付部１４と対向するように形成される。
【００３２】
取付部１４のうちの導波素子１１から突出した部分に貫通孔が形成されるとともに、取付部１５のうちの導波素子１２から突出した部分に貫通孔が形成される。さらにブーム３の管壁にも、取付部１４の貫通孔および取付部１５の貫通孔に対応して、その管壁を貫通する貫通孔が形成される。ボルト２１を取付部１４の貫通孔、ブーム３の貫通孔および取付部１５の貫通孔を通し、かつ、ナット２２をボルト２１に締結することで、導波器２がブーム３に固定される。
【００３３】
この実施の形態では、導波器２はボルト２１およびナット２２によってブーム３に固定される。しかしながら、ボルトおよびナット以外の手段によって導波器２をブーム３に固定してもよい。たとえば取付部１４，１５の間隔を適切に定めることにより、取付部１４，１５がブーム３を挟むだけで導波器２がブーム３に固定されてもよい。
【００３４】
本発明の実施の形態１によれば、上記の構成によって、図２２（Ａ）に示したパラスタック導波器よりも小型化された導波器を実現できる。これにより複数の導波器を備えるアンテナの小型化および軽量化を図ることができる。
【００３５】
さらに、本発明の実施の形態１によれば、複数の導波素子を有する導波器を１枚の金属板によって形成できるので、導波器の部品点数を少なくすることができる。従来のパラスタック導波器の場合には４本の導波素子と、それら４本の導波素子を固定するための樹脂パーツおよび、その樹脂パーツをブームに固定するための固定台の合計６つの部品が必要である。これに対して本発明の実施の形態１では、導波器２は、２つの導波素子１１，１２を有しているが、１枚の金属板によって形成されるため、部品点数が１となる。したがって本発明の実施の形態１によれば、複数の導波素子を備える導波器のコストを低減でき、その結果、アンテナのコストを低減できる。
【００３６】
さらに本発明の実施の形態１によれば、導波器の個数が同じであれば、直線状の導波器（図２２（Ｂ）参照）を備えた従来の八木・宇田アンテナよりも高い利得を達成することができる。
【００３７】
図６は、本発明の実施の形態１による導波器を複数備えたアンテナ、およびその比較例の特性を示した図である。図６を参照して、グラフ上の線Ａ１は、本発明の実施の形態１による導波器２を７つ備える９素子アンテナの利得を示す。グラフ上の線Ａ２は、本発明の実施の形態１の第１の比較例によるアンテナの利得であり、パラスタック導波器を７つ備える９素子アンテナの利得を示す。グラフ上の線Ａ３は、本発明の実施の形態１の第２の比較例によるアンテナの利得であり、棒状の導波器を８つ備える１０素子アンテナの利得を示す。アンテナの性能としては利得が高いほど好ましい。
【００３８】
グラフ上の線Ｂ１は、本発明の実施の形態１による上記９素子アンテナのＶＳＷＲ（Voltage standing wave ratio）を示す。グラフ上の線Ｂ２は、上記の第１の比較例によるアンテナのＶＳＷＲを示す。グラフ上の線Ｂ２は、上記の第２の比較例によるアンテナのＶＳＷＲを示す。アンテナの性能としてはＶＳＷＲが低いほど好ましい。
【００３９】
上記の本発明の実施の形態１によるアンテナ、その第１の比較例および第２の比較例は、いずれもＵＨＦアンテナである。図６に示した周波数範囲は、日本におけるＵＨＦテレビ放送の周波数帯（４７０〜７７０ＭＨｚ）を含むものであり、特に日本における地上デジタル放送の周波数帯（４７０〜７１０ＭＨｚ）を含んでいる。
【００４０】
線Ａ１，Ａ３を比較すると、日本におけるＵＨＦテレビ放送の周波数帯では、本発明の実施の形態１によるアンテナの利得が、第２の比較例のアンテナよりも総じて高い。また線Ａ１，Ａ２を比較すると、日本におけるＵＨＦテレビ放送の周波数帯では、本発明の実施の形態１によるアンテナの利得は、第１の比較例のアンテナの利得よりも０．５ｄＢの差しかなく、ほぼ同等の利得を得られることが分かる。
【００４１】
線Ａ１，Ａ３の比較から分かるように、本発明の実施の形態１によれば、直線状の導波素子を複数備える従来の八木・宇田アンテナよりも素子数を少なくしつつ高利得を得ることができる。また、線Ａ１，Ａ２の比較から分かるように、本発明の実施の形態１によれば、パラスタックアンテナよりも小型でありながらほぼ同等の利得を得ることができる。
【００４２】
以上のように、本発明の実施の形態１によれば、導波器２は、導波素子１１，１２と、導波素子を接続するための接続部１３とを備える。導波素子１１，１２は、互いに直交する第１および第２の方向のうちの第１の方向（Ｚ方向）に沿って並べられ、かつ第２の方向（Ｙ方向）に沿って延在するように各々形成される。導波素子１１，１２および接続部１３は、導電板によって一体化される。本発明の実施の形態１によれば、このような構成によって、導波器の小型化、軽量化およびコスト低減を図ることができるので、複数の導波器（導波素子）素子を備えるアンテナの小型化、軽量化および低コスト化を図ることができる。さらに、図６に示されるように、本発明の実施の形態１によるアンテナは、パラスタックアンテナと同等の利得を達成できるので、小型化しても利得の低下を抑制できる。
【００４３】
なお、図２２（Ｂ）に示した構成の場合、アンテナを軽くするために金属製の管（たとえばアルミパイプ）が導波器に用いられることが多い。強い風が吹いた場合には、アルミパイプの内部で空気が振動することによって、アルミパイプが笛のように鳴ることが起こる。このときに発生する音がユーザにとって耳障りとなる可能性がある。本発明の実施の形態１では、導波器２が導電板によって形成されるため、強い風が吹いたときに、笛の鳴る音に似た音が発生することを防止するという効果も得られる。
【００４４】
［実施の形態２］
図７は、本発明の実施の形態２によるアンテナの上面図である。図８は、本発明の実施の形態２によるアンテナの側面図である。
【００４５】
図７および図８を参照して、本発明の実施の形態２によるアンテナ１Ａは、導波器２Ａと、放射器４と、反射器５と、ブーム３とを備える。実施の形態１と実施の形態２とでは導波器の形状が異なる。この点においてアンテナ１Ａは、本発明の実施の形態１によるアンテナ１と異なる。アンテナ１Ａの他の部分の構成は、アンテナ１の対応する部分の構成と同様である。
【００４６】
次に図９〜図１１を参照して、本発明の実施の形態２による導波器についてより詳しく説明する。図９は、本発明の実施の形態２による導波器の上面図である。図１０は、本発明の実施の形態２による導波器の側面図である。図１１は、本発明の実施の形態２による導波器の正面図である。
【００４７】
図９〜図１１に示されるように、導波器２Ａは、導波素子３１〜３４と、接続部３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃとを含む。実施の形態１と同様に、導波素子３１〜３４と、接続部３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃとは１枚の導体板によって一体的に形成される。
【００４８】
ブーム３に導波器２Ａを取付けた状態では、導波素子３１〜３４はＸ方向に沿って並べられ、かつ、Ｙ方向に延在する。実施の形態２においては、Ｘ方向およびＹ方向の各々は、導波器２Ａとして形成された導電板の主表面に平行な方向である。
【００４９】
接続部３５Ａは導波素子３１，３２を接続する。接続部３５Ｂは導波素子３２，３３を接続する。接続部３５Ｃは導波素子３３，３４を接続する。
【００５０】
導波器２Ａ（導体板）の２箇所に、導体板の厚み方向に導体板を貫通する貫通孔が形成される。その２箇所のうちの一方の箇所の貫通孔および、ブーム３の対応する位置に形成された貫通孔にはボルト３７が通され、ボルト３７がナット３８と締結される。同様に、上記導波器２Ａ（導体板）の他方の箇所の貫通孔および、ブーム３の対応する位置に形成された貫通孔にはボルト３９が通され、ボルト３９がナット４０と締結される。
【００５１】
図９〜図１１に示されるように、導波素子３１は、接続部３５Ａから＋Ｙ方向に突出するように形成された部分と、接続部３５Ａから−Ｙ方向に突出するように形成された部分とを有している。導波素子３１において接続部３５Ａから＋Ｙ方向に突出するように形成された部分は、＋Ｙ方向に沿って導波素子３１の中央部（ブーム３上に位置する部分）から先端部に向かうに従い、＋Ｚ方向に折り曲げられ、さらに水平方向（すなわち＋Ｙ方向）に延在するように折り曲げられる。導波素子３１において接続部３５Ａから−Ｙ方向に突出するように形成された部分は、−Ｙ方向に沿って導波素子３１の中央部（ブーム３上に位置する部分）から先端部に向かうに従い、＋Ｚ方向に折り曲げられ、さらに水平方向（すなわち−Ｙ方向）に延在するように折り曲げられる。
【００５２】
導波素子３２は、接続部３５Ａ（３５Ｂ）から＋Ｙ方向に突出するように形成された部分と、接続部３５Ａ（３５Ｂ）から−Ｙ方向に突出するように形成された部分とを有している。導波素子３２において接続部３５Ａ（３５Ｂ）から＋Ｙ方向に突出するように形成された部分は、＋Ｙ方向に沿って導波素子３２の中央部（ブーム３上に位置する部分）から先端部に向かうに従い、−Ｚ方向に折り曲げられ、さらに水平方向（すなわち＋Ｙ方向）に延在するように折り曲げられる。導波素子３２において接続部３５Ａ（３５Ｂ）から−Ｙ方向に突出するように形成された部分は、−Ｙ方向に沿って導波素子３２の中央部（ブーム３上に位置する部分）から先端部に向かうに従い、−Ｚ方向に折り曲げられ、さらに水平方向（すなわち−Ｙ方向）に延在するように折り曲げられる。
【００５３】
導波素子３３についても導波素子３１と同様に、接続部３５Ｂ（３５Ｃ）から＋Ｙ方向に突出するように形成された部分は、＋Ｙ方向に沿って導波素子３３の中央部（ブーム３上に位置する部分）から先端部に向かうに従い、＋Ｚ方向に折り曲げられ、さらに水平方向（すなわち＋Ｙ方向）に延在するように折り曲げられる。一方、導波素子３３において接続部３５Ｂ（３５Ｃ）から−Ｙ方向に突出するように形成された部分は、−Ｙ方向に沿って導波素子３３の中央部（ブーム３上に位置する部分）から先端部に向かうに従い、＋Ｚ方向に折り曲げられ、さらに水平方向（すなわち−Ｙ方向）に延在するように折り曲げられる。
【００５４】
また、導波素子３４についても導波素子３２と同様に、接続部３５Ｃから＋Ｙ方向に突出するように形成された部分は、＋Ｙ方向に沿って導波素子３４の中央部（ブーム３上に位置する部分）から先端部に向かうに従い、−Ｚ方向に折り曲げられ、さらに水平方向（すなわち＋Ｙ方向）に延在するように折り曲げられる。導波素子３４において接続部３５Ｃから−Ｙ方向に突出するように形成された部分は、−Ｙ方向に沿って導波素子３４の中央部（ブーム３上に位置する部分）から先端部に向かうに従い、−Ｚ方向に折り曲げられ、さらに水平方向（すなわち−Ｙ方向）に延在するように折り曲げられる。
【００５５】
＋Ｚ方向および−Ｚ方向は、互いに逆向きであり、かつ図８に示したＺ方向と平行な方向である。より具体的には、＋Ｚ方向および−Ｚ方向は、導波器２Ａとして形成された導電板の主表面に垂直な方向である。＋Ｙ方向および−Ｙ方向は、互いに逆向きであり、かつ図７に示したＹ方向と平行な方向であり、かつＸ方向に直交する方向である。すなわち、本発明の実施の形態２では、接続部からＹ方向に突出するように形成された、接続部に対する第１の導波素子の両側の部分および、接続部に対する第２の導波素子の両側の部分は、少なくとも、互いに逆向きに折り曲げられる。
【００５６】
本発明の実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、複数の導波素子およびそれらを接続する接続部が一体的に形成される。したがって実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
さらに本発明の実施の形態２によれば、Ｘ方向に隣り合う２つの導波素子が互いに逆向き（＋Ｚ方向および−Ｚ方向）に折り曲げられる。したがって、隣り合う２つの導波素子の間隔（特にＺ方向の間隔）を広げることができる。これにより、隣り合う２つの導波素子の一方の動作が他方の動作に影響を及ぼすことを抑制しつつ、それら２つの導波素子を近づけて配置することができる。したがって本発明の実施の形態２によれば、複数の導波素子を備える導波器を一層小型化できる。
【００５８】
なお、図７〜１１に示した導波器２Ａは４つの導波素子を備えているが、導波素子の数は複数であれば特に限定されるものではない。また、Ｘ方向に隣り合う２つの導波素子が互いに逆向きに折り曲げられていればよいので、各導波素子の両側の部分は少なくとも１回折り曲げられていればよく、２回折り曲げることが必要と限定されるものではない。
【００５９】
［実施の形態３］
図１２は、本発明の実施の形態３によるアンテナの上面図である。図１３は、本発明の実施の形態３によるアンテナの側面図である。
【００６０】
図１２および図１３を参照して、本発明の実施の形態３によるアンテナ１Ｂは、導波器２Ｂと、放射器４と、反射器５と、ブーム３とを備える。実施の形態２と実施の形態３とでは導波器の形状が異なる。この点においてアンテナ１Ｂは、本発明の実施の形態２によるアンテナ１Ａと異なる。アンテナ１Ｂの他の部分の構成は、アンテナ１Ａの対応する部分の構成と同様である。
【００６１】
次に図１４および図１５を参照して、本発明の実施の形態３による導波器についてより詳しく説明する。図１４は、本発明の実施の形態３による導波器の上面図である。図１５は、本発明の実施の形態３による導波器の側面図である。
【００６２】
導波器２Ｂは、導波素子３１Ａ〜３４Ａと、接続部３５Ａ１，３５Ｂ１，３５Ｃ１とを含む。導波素子３１Ａ〜３４Ａと、接続部３５Ａ１，３５Ｂ１，３５Ｃ１とは１枚の導体板によって一体的に形成される。
【００６３】
導波器２Ｂと導波器２Ａとを比較すると、導波器２Ｂは、導波素子３１Ａ〜３４Ａが＋Ｚ方向あるいは−Ｚ方向に折り曲げられていない点において導波器２Ａと異なる。すなわち導波素子３１Ａ〜３４Ａと、接続部３５Ａ１，３５Ｂ１，３５Ｃ１とは同一平面上に配置される。
【００６４】
導波器２Ｂのその他の部分の構成は導波器２Ａの対応する部分の構成と同様である。すなわちブーム３に導波器２Ｂを取付けた状態では、導波素子３１Ａ〜３４ＡはＸ方向に沿って並べられ、かつ、Ｙ方向に延在する。接続部３５Ａ１は導波素子３１Ａ，３２Ａを接続する。接続部３５Ｂ１は導波素子３２Ａ，３３Ａを接続する。接続部３５Ｃ１は導波素子３３Ａ，３４Ａを接続する。
【００６５】
図１６に示すように、アンテナ１Ｂは、導波器２Ｂだけでなく、導波器２Ｂと同じ構成を有する導波器２Ｂ１を備えることもできる。導波器２Ｂ，２Ｂ１は、ブーム３を挟んで対向するように配置される。導波器２Ｂ，２Ｂ１は、ともにボルト３７，３９およびナット３８，４０によってブーム３に固定される。
【００６６】
図１７は、本発明の実施の形態１から実施の形態３の各々によるアンテナの利得、および、その比較例の利得を示した図である。図１７を参照して、グラフ上の線Ｃ１は、実施の形態１によるアンテナ１において、導波器２の個数を４個とした構成での利得を示す。なお、この構成では、導波器全体のＸ方向の長さは約１４０ｍｍであった。
【００６７】
グラフ上の線Ｃ２は、実施の形態２によるアンテナ１Ａにおいて、導波器２ＡのＸ方向の長さを約４０ｍｍとした構成での利得を示す。
【００６８】
グラフ上の線Ｃ３は、実施の形態３によるアンテナ１Ｂにおいて、導波器２ＢのＸ方向の長さを約１１５ｍｍとした構成での利得を示す。
【００６９】
グラフ上の線Ｃ４は、直線状の導波素子の個数を１とした従来構成の八木・宇田アンテナでの利得を示す。なお、上記４つのアンテナの各々は、いずれもＵＨＦアンテナとして構成されたものである。
【００７０】
線Ｃ１〜Ｃ４に示されるように、本発明の実施の形態１から３のいずれのアンテナも従来の八木・宇田アンテナより高利得を達成できる。たとえば４７０〜７１０（ＭＨｚ）の周波数帯域で線Ｃ１とＣ４とを比較すると、実施の形態３によるアンテナの構成において導波器２ＢのＸ方向の長さを約１００ｍｍとすることにより、従来の八木・宇田アンテナの利得よりも約１（ｄＢ）高い利得を得ることができる。
【００７１】
従来の八木・宇田アンテナの構成では、アンテナの利得を１（ｄＢ）高めるためには、導波器の数を増やさなければならない。導波器の数を増やすことによってブームの軸線方向にアンテナが長くなるため、アンテナ全体のサイズが大きくなる。
【００７２】
これに対して、本発明の実施の形態３によれば、アンテナのサイズの増加を抑制しつつ利得を高めることができる。すなわち本発明の実施の形態３によれば、アンテナを小型化しても利得の低下を抑制することができる。
【００７３】
さらに本発明の実施の形態３によれば、たとえば板金をプレス加工によって所望の形状に加工するだけで導波器を製造できる。したがって本発明の実施の形態３によれば、実施の形態１および実施の形態２に比較して、製造コストを低減することが可能となる。
【００７４】
［変形例］
図１８は、本発明の実施の形態の変形例によるアンテナの上面図である。図１９は、本発明の実施の変形例によるアンテナの側面図である。
【００７５】
図１８および図１９を参照して、本発明の実施の形態の変形例によるアンテナ１Ｃは、導波器２Ｃと、放射器４と、反射器５と、ブーム３とを備える。実施の形態１〜３とこの変形例とでは導波器の形状が異なる。この点においてアンテナ１Ｃは本発明の実施の形態１によるアンテナ１と異なる。アンテナ１Ｃの他の部分の構成は、アンテナ１の対応する部分の構成と同様である。
【００７６】
図２０は、本発明の実施の形態の変形例による導波器の上面図である。図２０を参照して、導波器２Ｃは、一枚の導電板によって形成される。
【００７７】
導波器２Ｃ（導体板）の２箇所に、導体板の厚み方向に導体板を貫通する貫通孔が形成される。その２箇所のうちの一方の箇所の貫通孔および、ブーム３の対応する位置に形成された貫通孔にはボルト４７が通され、ボルト４７がナット（図示せず）と締結される。同様に、上記導波器２Ｃ（導体板）の他方の箇所の貫通孔および、ブーム３の対応する位置に形成された貫通孔にはボルト４９が通され、ボルト４９がナット（図示せず）と締結される。
【００７８】
本発明の実施の形態３による導波器２Ｂでは、２つの導波素子が接続部によって接続されているものの、これら２つの導波素子の間には隙間が存在する。これに対して本発明の実施の形態の変形例によれば、１枚の導電板を所望の形状に加工することによって導波器２Ｃが形成される。
【００７９】
また、図２１に示すように、アンテナ１Ｃは、導波器２Ｃだけでなく、導波器２Ｃと同じ構成を有する導波器２Ｃ１を備えることもできる。導波器２Ｃ，２Ｃ１は、ブーム３を挟んで対向するように配置される。導波器２Ｃ，２Ｃ１は、ともにボルト４７とナット４８およびボルト４９とナット５０とによってブーム３に固定される。
【００８０】
本発明の実施の形態２または実施の形態３によるアンテナでは、２つの導波素子が接続部によって接続されているものの、これら２つの導波素子の間には隙間が存在する。このような構成の場合、水滴（雨あるいは雪など）が導波器に付着することによってアンテナの共振周波数が変動する可能性が考えられる。この変形例によれば、１枚の導電板を所望の形状に加工することによって導波器２Ｃが形成される。すなわち導波器２Ｃは板状である。
【００８１】
これにより本発明の実施の形態の変形例によれば、実施の形態１による効果に加えて、水滴（雨あるいは雪など）が導波器に付着してもアンテナの性能の変動（アンテナの共振周波数の変動）を抑制することができるという効果も得ることができる。
【００８２】
なお、上記の各実施の形態では、アンテナの周波数帯域をＵＨＦ帯として説明したが、本発明のアンテナの使用周波数帯はＵＨＦ帯に限定されるものではない。たとえば本発明のアンテナの使用周波数帯はＶＨＦ（Very High Frequency）帯でもよい。
【００８３】
また、上記の各実施の形態では、本発明のアンテナの一実施形態として受信アンテナを例示したが、本発明によるアンテナは受信アンテナにのみ適用されるものと限定されず、送信アンテナにも適用可能である。
【００８４】
また、上記の各実施の形態では、アンテナは反射器を備えるよう構成される。ただし、本発明によるアンテナは、反射器を含まず、導波器および放射器によって構成されていてもよい。
【００８５】
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】
【００８６】
１，１Ａ〜１Ｃ アンテナ、２，２Ａ〜２Ｃ，２Ｂ１，２Ｃ１，１０２Ｂ 導波器、３，１０３ ブーム、４ 放射器、５ 反射器、１１，１２，３１〜３４，３１Ａ〜３４Ａ，１０２Ａ 導波素子、１３，３５Ａ〜３５Ｃ，３５Ａ１，３５Ｂ１，３５Ｃ１ 接続部、１４，１５ 取付部、２１，３７，３９，４７，４９ ボルト、２２，３８，４０，４８，５０ ナット、１１０ 樹脂パーツ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナに用いられる導波器であって、
互いに直交する第１および第２の方向のうちの前記第１の方向に沿って並べられ、かつ前記第２の方向に沿って延在するように各々形成された第１および第２の導波素子と、
前記第１および第２の導波素子を接続するための接続部とを備え、
前記第１および第２の導波素子ならびに前記接続部が、導電板によって一体的に形成された、導波器。
【請求項２】
前記導波器は、
前記第１の導波素子から、前記第１および第２の方向の両方に垂直な第３の方向に突出するように形成された第１の取付部と、
前記第２の導波素子から、前記第３の方向に突出し、かつ前記第１の取付部と対向するように形成された第２の取付部とをさらに備える、請求項１に記載の導波器。
【請求項３】
前記第１および第２の方向の各々は、前記導電板の主表面に平行な方向であり、
前記接続部から前記第２の方向に突出するように形成された、前記接続部に対する前記第１の導波素子の両側の部分および、前記接続部に対する前記第２の導波素子の両側の部分は、少なくとも、互いに逆向きに折り曲げられる、請求項２に記載の導波器。
【請求項４】
前記第１および第２の導波素子ならびに前記接続部は、同一平面上に配置される、請求項２に記載の導波器。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の、少なくとも１つの導波器と、
前記少なくとも１つの導波器と並べて配置された放射器とを備える、アンテナ。
【請求項６】
前記放射器に対して前記導波器と反対側に配置された反射器をさらに備える、請求項５に記載のアンテナ。
【請求項１】
アンテナに用いられる導波器であって、
互いに直交する第１および第２の方向のうちの前記第１の方向に沿って並べられ、かつ前記第２の方向に沿って延在するように各々形成された第１および第２の導波素子と、
前記第１および第２の導波素子を接続するための接続部とを備え、
前記第１および第２の導波素子ならびに前記接続部が、導電板によって一体的に形成された、導波器。
【請求項２】
前記導波器は、
前記第１の導波素子から、前記第１および第２の方向の両方に垂直な第３の方向に突出するように形成された第１の取付部と、
前記第２の導波素子から、前記第３の方向に突出し、かつ前記第１の取付部と対向するように形成された第２の取付部とをさらに備える、請求項１に記載の導波器。
【請求項３】
前記第１および第２の方向の各々は、前記導電板の主表面に平行な方向であり、
前記接続部から前記第２の方向に突出するように形成された、前記接続部に対する前記第１の導波素子の両側の部分および、前記接続部に対する前記第２の導波素子の両側の部分は、少なくとも、互いに逆向きに折り曲げられる、請求項２に記載の導波器。
【請求項４】
前記第１および第２の導波素子ならびに前記接続部は、同一平面上に配置される、請求項２に記載の導波器。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の、少なくとも１つの導波器と、
前記少なくとも１つの導波器と並べて配置された放射器とを備える、アンテナ。
【請求項６】
前記放射器に対して前記導波器と反対側に配置された反射器をさらに備える、請求項５に記載のアンテナ。
【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２１】
【図２２】
【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２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１１−１３９３２６（Ｐ２０１１−１３９３２６Ａ）
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９８４０８（Ｐ２００９−２９８４０８）
【出願日】平成２１年１２月２８日（２００９．１２．２８）
【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７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２８日（２００９．１２．２８）
【出願人】（０００１０９６６８）ＤＸアンテナ株式会社 (394)
【Ｆターム（参考）】
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