説明

放送アンテナ装置

【課題】同一中心の円筒面上に異なる電波周波数が割り当てられた複数の多面合成アンテナを配列し、各多面合成アンテナからの放射パターンを合成して無指向放射パターンの周波数間の偏差を小さくする、無指向性の放送アンテナ装置を提供することにある。
【解決手段】本発明の放送アンテナ装置は、互いに異なる電波周波数が割り当てられた複数のパネルアンテナから構成される多面合成アンテナを、それぞれ異なる半径(Ra、Rb)の円筒面上に円筒面外側に向けてほぼ同一方向を向けて所定の角度で配置する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電波周波数の異なる複数の放送波の送信に適した、無指向性の放送アンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来の放送アンテナ装置は、半径Rの円筒面C上に等角度間隔に配列した複数(N個)のアンテナエレメントA,Bをそれぞれ備え、そして互いに異なる電波周波数が割り当てられた第1および第2の多面合成アンテナの各アンテナエレメントA,Bは、円筒面C上に交互に配列されている。またアンテナエレメントは、各多面合成アンテナ毎に定められた位相差を与えて位相差給電することにより、多面合成アンテナ間での干渉を抑え、周波数の異なる2つの放送波をそれぞれ無指向に放射することが記載されている(例えば特許文献1の図4、特許文献2の図1参照)。
【0003】
【特許文献1】特開2001−127541号公報
【特許文献2】特開2000−223941号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし従来の放送アンテナ装置では、半径Rの円筒面上に、異なる電波周波数が割り当てられた複数の多面合成アンテナから構成されるアンテナエレメントを、円筒面上に所定の順序で巡回配列している。そして各アンテナエレメントからそれぞれ放射される電波を空中にて合成して得られる電波の無指向放射パターンは、アンテナエレメントの配置が異なる電波周波数間で違うため、無指向放射パターンのレベルの偏差が方位によって違ってくる。そのため受信側ではレベルの大きい電波と小さい電波を受信することになり、受信状態によってはテレビに映る周波数と映らない周波数が出てくることがあり得る。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題を達成するため、本発明は次のように構成したものである。
【0006】
請求項1の発明に係る放送アンテナ装置は、互いに異なる電波周波数が割り当てられた複数のパネルアンテナから構成される多面合成アンテナを、それぞれ異なる半径(Ra、Rb)の円筒面上に円筒面外側に向けてほぼ同一方向を向けて所定の角度で配置したものである。
【0007】
請求項2の発明に係る放送アンテナ装置は、互いに異なる電波周波数が割り当てられた複数のパネルアンテナから構成される多面合成アンテナを、それぞれ異なる半径(Ra、Rb)の円筒面上に円筒面外側に向けて同一方向を向けて所定の角度で配置し、互いに異なる周波数の同一方向のアンテナエレメントを円筒面の異なる接線方向に所定量だけオフセットしたものである。
【0008】
請求項3の発明に係る放送アンテナ装置は、互いに異なる電波周波数が割り当てられた複数のパネルアンテナから構成される多面合成アンテナを、それぞれ異なる半径(Ra、Rb)の円筒面上に円筒面外側に向けて所定の角度で配置し、一方の半径Raの円筒面上の多面合成アンテナの1つと右または左に隣り合う他方の半径Rbの円筒面上の多面合成アンテナの1つとが円筒面外側に向けてほぼ同一方向を向くと共に、上記一方の半径Raの円筒面上の多面合成アンテナの1つと左または右に隣り合う他方の半径Rbの円筒面上の多面合成アンテナの1つは円筒面外側に向けて方向が異なるようにしたものである。
【0009】
請求項4の発明は請求項1から3いずれかに記載の放送アンテナ装置において、前記多面合成アンテナをそれぞれ構成する複数のアンテナエレメントは、中心周波数において18°または36°の位相差給電されるものである。
【0010】
請求項5の発明は請求項1から4いずれかに記載の放送アンテナ装置において、互いに異なる電波周波数が割り当てられた前記複数の多面合成アンテナは、それぞれ同軸に多段に設けられて上記各電波周波数毎に多段多面合成アンテナを形成するものである。
【発明の効果】
【0011】
以上説明したように本発明によれば、電波周波数の異なる2つの放送波をそれぞれ送信する第1、および第2の多面合成アンテナを交互に配置した場合でも、異なる周波数間の無指向パターンを小さくした放送アンテナ装置を構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
本発明の実施例1を以下、図面を参照して説明する。
図1は放送アンテナ装置の概略構成図である。ここでは第1および第2の多面合成アンテナとして、図2に分解して示すように、20個のアンテナエレメントA(A1〜A20)を備えた無指向性の第1の20面合成アンテナ10(図2(a)参照)と、20個のアンテナエレメントB(B1〜B20)を備えた無指向性の第2の20面合成アンテナ50(図2(b)参照)とを、それぞれ同一周面に、そして各周面は同軸に配置して構成される。
【0013】
図3にアンテナ配置の一部を示すように、第1および第2の20面合成アンテナ10,50は、各20個のアンテナエレメントA1〜A20,B1〜B20をそれぞれ半径Ra、Rbなる同一中心軸の円筒面C1、C2上にそのアンテナ面を外側に向けている。
【0014】
そして第1の20面合成アンテナ10は、アンテナエレメントA1〜A10を外側に向かって左側に円筒面の接線方向に所定寸法daだけオフセットさせ、第2の20面合成アンテナ50はアンテナエレメントB1〜B20を外側に向かって右側に円筒面の接線方向に所定寸法dbだけオフセットさせている。
【0015】
更に、第1の20面多面合成アンテナ10、および第2の20面多面合成アンテナ50は等角度間隔(18°間隔)に配置したもので、第1アンテナと第2アンテナは同一方向か、Θ2またはΘ3の所定の角度を設けて交互に配置して構成される。
ここで角度Θ2、およびΘ3は0°であってもよい。尚、上記円筒面C1、C2は、空間的に規定される面である。
【0016】
図1に示すように、第1および第2の20面合成アンテナ10,50は、アンテナエレメントのオフセット分を補正するため、それぞれ移相器11〜30,51〜70を介して位相差給電され、互いに異なる電波周波数fa,fbの放送波をそれぞれ送信する如く設定されている。尚、図中31,71は上記各電波周波数fa,fbからなる放送波の送信機を示している。
【0017】
次に、各20面合成アンテナ10,50を構成する各アンテナエレメントA,Bの内部構成に関して、本実施例では、4素子双ループアンテナを用いた場合について以下説明する。
【0018】
図4(a)(b)(c)にその平面構成、側面構成および断面構成を示す。
4素子双ループアンテナ74は、長手方向両縁部を略45°に折り曲げた平板状の反射器72を有する。この反射器72上に、その周長Lが各電波周波数fa,fbの略1波長λとなる円弧状のループアンテナ素子部73が形成される。このループアンテナ素子部73を4素子ずつ形成した双ループアンテナ74は、主面に対して平行に設けられている。これにより、双ループアンテナ74から放射される電波は、反射器72の主面に対し垂直な方向に単一指向性を持たせて送信するように構成される。
【0019】
図4の保護カバー(レイドーム)75は、双ループアンテナ74を覆うように設けられるものであり、双ループアンテナ74の内部構造をわかりやすくするため、保護カバー(レイドーム)75の一部を削除した図となっている。この保護カバー75により、双ループアンテナ74が雨風や雪、更には粉塵等から保護される。なお、ループアンテナ素子は、反射器主面の中心より所定寸法オフセットして設けることも可能である。
【0020】
第1および第2の20面合成アンテナ10,50の各アンテナエレメントA,Bは、前述したように移相器11〜30,51〜70をそれぞれ介して位相差給電されて電波周波数の異なる放送波を放射し、その放射電波をそれぞれ合成して無指向の放射パターンを得ている。
【0021】
具体的には、例えば第1の20面合成アンテナ10を構成する20個のアンテナエレメントAを、それぞれA1からA20周りに+18°または+36°の位相差を与えて給電される。これに対し、第2の20面合成アンテナ50を構成する20個のアンテナエレメントBを、それぞれB1からB20回りに−18°または−36°の位相差を与えて給電される。
このようにして構成した放送アンテナ装置によれば、第1および第2の20面合成アンテナ10,50から、互いに電波周波数fa,fbと異ならせた2つの放送波をそれぞれ独立に、且つそれぞれの無指向パターンの偏差を小さくして送信することができる。
【0022】
一方、各多面合成アンテナの送信電力を高めるには、第1および第2の20面合成アンテナを交互に配列してなる放送アンテナ装置において、放送アンテナ装置の縦方向に多段に同軸配置して多段多面合成アンテナ(4段20面合成アンテナ等)とし、各電波周波数毎にそのアンテナ面積を広げてそのアンテナ利得を高めるようにすれば良い(図5参照)。
【実施例】
【0023】
第1の20面アンテナおよび第2の20面アンテナに4素子双ループアンテナを用い、第1アンテナは521MHzの周波数、第2アンテナは545MHzの周波数とした。
そして、第1の20面アンテナの取付半径Raは3.78m、オフセットdaは0.24m、とし、第2の20面アンテナの取付半径Rbは3.61m、オフセットdbは0.21mとした。また、角度Θ2を3°とし、位相差給電を第1の20面アンテナは−18°、第2の20面アンテナは+18°として水平指向性を計算した。
【0024】
計算した結果を図6に示す。実線が周波数521MHz、破線が周波数545MHzである。従来の配置による水平指向性(図7)と比べると、521MHzと545MHz双方の周波数の指向性の偏差が小さくなっていることが判る。
ここで図6、図7は、電界強度比で表されている。従って、パワーで表す(dB表示)ためには、20logをとる必要がある。
なお、本発明は上述した実施形態の数値に限定されるものではない。例えば、図6のようにして得られた指向性を基に、各パラメータ(角度Θ2,Θ3、取付半径Ra,Rb、オフセットda,db、ループアンテナ素子部の周長Lなど)を適宜選択し、所望の特性を得るようにすれば良い。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本発明の一実施形態に係る、放送アンテナ装置の概略的な構成を示すアンテナエレメントの配置図。
【図2】図1に示す放送アンテナ装置の等価的な構成図。
【図3】図1に示す放送アンテナ装置の配置を示す図。
【図4】多面合成アンテナを構成するアンテナエレメントの構成例を示す図。
【図5】多段多面合成アンテナを構成するアンテナエレメントの別の配置例を示す図。
【図6】本発明において、周波数521MHzと545MHzでの指向性を表すグラフである。
【図7】従来の多面合成アンテナにおける、周波数521MHzと545MHzでの指向性を表すグラフである。
【符号の説明】
【0026】
10 第1の20面合成アンテナ
11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30 移相器(位相差給電用)
31 送信機(電波周波数fa)
50 第2の20面合成アンテナ
51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,68,69,70 移相器(位相差給電用)
71 送信機(電波周波数fb)
72 反射器
73 ループアンテナ素子部
74 双ループアンテナ
76 アンテナ取付柱
A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8,A9,A10,A11,A12,A13,A14,A15,A16,A17,A18,A19,A20 アンテナエレメント
B1,B2,B3,B4,B5,B6,B7,B8,B9,B10,B11,B12,B13,B14,B15,B16,B17,B18,B19,B20 アンテナエレメント
C1 半径Raの円筒面
C2 半径Rbの円筒面

【特許請求の範囲】
【請求項1】
互いに異なる電波周波数が割り当てられた複数のパネルアンテナから構成される多面合成アンテナを、それぞれ異なる半径(Ra、Rb)の円筒面上に円筒面外側に向けてほぼ同一方向を向けて所定の角度で配置したことを特徴とする放送アンテナ装置。
【請求項2】
互いに異なる電波周波数が割り当てられた複数のパネルアンテナから構成される多面合成アンテナを、それぞれ異なる半径(Ra、Rb)の円筒面上に円筒面外側に向けて同一方向を向けて所定の角度で配置し、互いに異なる周波数の同一方向のアンテナエレメントを円筒面の異なる接線方向に所定量だけオフセットしたことを特徴とする放送アンテナ装置。
【請求項3】
互いに異なる電波周波数が割り当てられた複数のパネルアンテナから構成される多面合成アンテナを、それぞれ異なる半径(Ra、Rb)の円筒面上に円筒面外側に向けて所定の角度で配置し、一方の半径Raの円筒面上の多面合成アンテナの1つと右または左に隣り合う他方の半径Rbの円筒面上の多面合成アンテナの1つとが円筒面外側に向けてほぼ同一方向を向くと共に、上記一方の半径Raの円筒面上の多面合成アンテナの1つと左または右に隣り合う他方の半径Rbの円筒面上の多面合成アンテナの1つは円筒面外側に向けて方向が異なることを特徴とする放送アンテナ装置。
【請求項4】
前記多面合成アンテナをそれぞれ構成する複数のアンテナエレメントは、中心周波数において18°または36°の位相差給電されることを特徴とする請求項1から3いずれかに記載の放送アンテナ装置。
【請求項5】
互いに異なる電波周波数が割り当てられた前記複数の多面合成アンテナは、それぞれ同軸に多段に設けられて上記各電波周波数毎に多段多面合成アンテナを形成することを特徴とする請求項1から4いずれかに記載の送信アンテナ装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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