送信アンテナ装置および放送塔
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】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送信アンテナ装置および放送塔に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】ラジオやテレビジョン等の放送波は、例えば放送塔の上部に設置された無指向性の送信アンテナから放射される。この種の送信アンテナは、電波到達距離を確保する上でできる限り地上高が高い位置に設置することが望ましい。また複数の放送波を受信する側にとっては、上記各放送波の到来方向が揃っていることが望ましいので、一般的には前記各放送波の送信アンテナは同一の放送塔に取り付けられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで放送塔は、例えば図１０に示すように鉄骨材を組み上げたタワー状の骨格フレーム体１と、その上端に垂直に設けたポール部２とからなる。そしてターンスタイルアンテナ３等の無指向性の送信アンテナは、専ら、上記ポール部２に取り付けられる。しかしながらポール部２に取り付け得る送信アンテナの数は、該ポール部２の長さによる制限を受けるので自ずと限界がある。
【０００４】そこで前記骨格フレーム体１の比較的断面の小さい上端部の周面に多面合成アンテナ４からなる送信アンテナを取り付けることが試みられている。この多面合成アンテナ４は、双ループアンテナ等からなる複数のアンテナエレメントを上記骨格フレーム体１の周囲に等角度間隔に配置し、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おいて合成することで該電波の無指向放射パターンを得るもので、アンテナエレメントを配置した面数により４面合成アンテナ、８面合成アンテナ等と称される。しかしこのような多面合成アンテナ４を併用すると雖も、放送塔に取り付け得る送信アンテナ数が限られるので、今後、益々増加すると見込まれる多数の放送波への対応に課題が残される。
【０００５】本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、例えば放送塔の上部における限られた設備スペースに取り付けるに適し、電波周波数の異なる複数の放送波を送信するに好適な無指向性の送信アンテナ装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成するべく本発明に係る送信アンテナ装置は、半径Ｒの円筒面上に等角度間隔に配列した複数のアンテナエレメントを備え、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該電波の無指向放射パターンを得る多面合成アンテナを複数備えたものであって、互い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それぞれ構成する前記各アンテナエレメントを、前記円筒面上に所定の順序で巡回配列したことを特徴としている。
【０００７】好ましくは請求項２に記載するように前記複数の多面合成アンテナを、それぞれ３面以上の同一面数のアンテナエレメントをそれぞれ備えたものとし、これらの全てのアンテナエレメントを前記円筒面上に等角度間隔に配列してなることを特徴としている。具体的には、例えば４つのアンテナエレメントを備えた２つの４面合成アンテナの上記各アンテナエレメントを交互に等角度間隔に配置することで、見掛け上、１つの８面合成アンテナをなす如くアンテナ構造を実現し、このアンテナ構造体から電波周波数を異にする２つの放送波をそれぞれ無指向に放射するようにしたことを特徴としている。
【０００８】また本発明の好ましい態様は、請求項３に記載するように前記複数の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を、前記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し、これによって隣接するアンテナエレメント間の電波の廻り込みを防止することを特徴としている。更に本発明の好ましい態様は、請求項４に記載するように前記各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を、平板状の反射器に沿って複数のアンテナ素子、例えば双ループアンテナを平行に配列したｎ素子双ループアンテナとしてそれぞれ実現し、これらのアンテナエレメントを前記円筒面の接線方向にそれぞれ所定のオフセットを与えて配置することで、アンテナエレメントから放射された電波と、空中にて合成された電波との境界部での電波強度の落ち込みを防いで、優れた無指向放射パターンを得ることを特徴としている。
【０００９】また本発明は請求項５に記載するように、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をそれぞれ同軸に多段に設け、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で、そのアンテナ利得を高めることを特徴としている。この際、例えば各段における多面合成アンテナの各アンテナエレメントの面を、互いに異なる向きに設定する等の工夫を施すことも可能である。
【００１０】尚、前記各多面合成アンテナとしては、８面または９面合成アンテナとして、或いは１５面または１６面合成アンテナとして実現することが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る送信アンテナ装置について説明する。図１は一実施形態に係る送信アンテナ装置の概略構成図で、ここでは第１および第２の多面合成アンテナとして、図２R>２に分解して示すように４個のアンテナエレメントＡ（Ａ1,Ａ2,Ａ3,Ａ4）を備えた無指向性の第１の４面合成アンテナ１０と、４個のアンテナエレメントＢ（Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4）を備えた無指向性の第２の４面合成アンテナ２０とを同一周面をなして同軸に配置して構成される。即ち、第１および第２の４面合成アンテナ１０,２０は、各４個のアンテナエレメントＡ1,Ａ2,Ａ3,Ａ4,Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4を半径Ｒなる円筒面Ｃ上に、そのアンテナ面を外側に向けてそれぞれ等角度間隔（９０°間隔）に配置したもので、特に上記各アンテナエレメントＡ（Ａ1,Ａ2,Ａ3,Ａ4）,Ｂ（Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4）を４５°間隔で交互に配置して構成される。尚、上記円筒面Ｃは、空間的に規定される面である。
【００１２】しかして第１および第２の４面合成アンテナ１０,２０は、それぞれ移相器１１,１２,１３,１４,２１,２２,２３,２４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１５,２５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。上記各４面合成アンテナ１０,２０を構成する前記各アンテナエレメントＡ,Ｂは、例えば４素子双ループアンテナを用いて実現する場合について示すと、図３(ａ)(ｂ)にその平面構成と断面構成とを示すように、基本的にはその長手方向両縁部を略４５°に折り曲げて主面を形成した平板状の反射器３１上に、その周長Ｌが前記各電波周波数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３２を４素子ずつ形成した双ループアンテナ３３を上記主面と平行に設け、該双ループアンテナ３３から放射される電波を前記主面に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。尚、図中３４は双ループアンテナ３３を覆って設けられる保護カバー（レイドーム）である。この保護カバー３４により前記双ループアンテナ３３が雨風や雪、更には粉塵等から保護される。
【００１３】尚、図４(ａ)(ｂ)に示すように２素子双ループアンテナ３３を２本または３本等として複数の双ループアンテナ３３を平行に設けることで、アンテナエレメントＡ,Ｂから放射される電波の指向性を強めるようにしても良い。また２素子双ループアンテナ３３のみならず、１素子双ループアンテナや４素子双ループアンテナ等を用いてアンテナエレメントＡ,Ｂを実現することも勿論可能である。また保護カバー３４を反射器３１の両端に取り付けることで、その全体的な凹凸を少なくすることも可能である。
【００１４】ここで４個のアンテナエレメントＡ,Ｂを等角度間隔に配置して構成される４面合成アンテナの指向性について簡単に説明すると、図５に模式的に示すようにそのアンテナ面を外側に向けて９０°間隔に配置された４個のアンテナエレメントは、それぞれその電波をアンテナ面（主面）と直角な方向に放射してメインローブＭ1,Ｍ2,Ｍ3,Ｍ4を形成する。同時に各アンテナエレメントは前記各メインローブＭ1,Ｍ2,Ｍ3,Ｍ4の中間方向に、隣接するアンテナエレメントからそれぞれ放射された電波を合成した合成ローブＣ12,Ｃ23,Ｃ34,Ｃ41を形成する。そして上記メインローブの方向と合成ローブの方向との間の方向に対する電波強度の落ち込みが、一般的に無指向性パターンと言われている３ｄＢ以下の、全体として全方向に対する電波強度が略均一となる無指向の電波放射パターンを実現している。
【００１５】ちなみに一般的には、Ｎ個のアンテナエレメントを備えた多面（Ｎ面）合成アンテナは、図６に示すように各アンテナエレメントを半径Ｒの円筒面Ｃ上に［２π／Ｎ］の間隔で配置して実現される。この際、上記円筒面Ｃをなす半径Ｒは多面（Ｎ面）合成アンテナが設置される放送塔の支柱部の大きさ、例えば横断面正方形状をなすポール部や骨格フレーム体の大きさ（一辺の長さＷ）を考慮し、該骨格フレーム体を内包する大きさで各アンテナエレメントの取り付けに必要な寸法を含み、且つ各アンテナエレメントをできる限り近接配置し得るように決定される。なぜならば一般的には、前記円筒面Ｃをなす半径Ｒが小さい程、前述した電波強度の落ち込みを低減し得るからである。
【００１６】また各アンテナエレメントを前記円筒面Ｃの接線方向にそれぞれｄo ＝ λ／｛Ｎ・sin（２π／Ｎ）｝
だけ変位（オフセット）させ、隣接するアンテナエレメント間で合成されて無指向性の放射特性をなす放送波の前述した電波強度の落ち込みを低減するようにしても良い。
【００１７】しかして本発明の実施形態に係る送信アンテナ装置は、前述したように互いに異なる電波周波数ｆａ,ｆｂが割り当てられた第１および第２の４面合成アンテナ１０,２０の各アンテナエレメントＡ,Ｂを交互に４５°の角度を隔てて配置してなり、見掛け上、８面合成アンテナをなす如く構成される。換言すれば８面合成アンテナを構成する８個のアンテナエレメントを配置する位置に、前記第１および第２の４面合成アンテナ１０,２０を構成する各アンテナエレメントＡ,Ｂを交互に配置することにより、送信アンテナ装置が実現される。
【００１８】しかして第１および第２の４面合成アンテナ１０,２０の各アンテナエレメントＡ,Ｂは、前述したように移相器１１,１２,１３,１４,２１,２２,２３,２４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。特に上記位相差給電により、隣接するアンテナエレメントＡ,Ｂ間で互いに廻り込む電波にそれぞれ所定の位相差を与えることで、アンテナエレメントＡ,Ｂ間での干渉を防止するものとなっている。
【００１９】具体的には、例えば第１の４面合成アンテナ１０を構成する４個のアンテナエレメントＡをそれぞれ［２π／４］の位相差を与えて給電し、第２の４面合成アンテナ２０を構成する４個のアンテナエレメントをそれぞれ［０］の位相差を与えて給電する。ちなみに第１および第２の４面合成アンテナ１０,２０は、それぞれ均等配置されているので、第１の４面合成アンテナ１０と第２の４面合成アンテナとの間の空間における結合位相は、各アンテナエレメントＡ,Ｂ間で同相となる。この結果、第１および第２の４面合成アンテナ１０,２０に対する異なる位相差給電により、第１の４面合成アンテナ１０から放射された電波周波数ｆａの、第２の４面合成アンテナ２０に廻り込んで受電されて合成出力される上記電波周波数ｆａの成分は、第１の４面合成アンテナ１０の各アンテナエレメントＡにおける位相差で合成されるので零［０］となる。同様にして第２の４面合成アンテナ２０から放射された電波周波数ｆｂの、第１の４面合成アンテナ１０に廻り込んで受電されて合成出力される上記電波周波数ｆｂの成分も零［０］となる。
【００２０】即ち、隣接するアンテナエレメントＡ,Ｂを介して互いに廻り込む放射電波に対して所定の位相差［２π／４］を与えることで、第１の４面合成アンテナ１０から放射される電波周波数ｆａの放送波の、第２の４面合成アンテナ２０の４個のアンテナエレメントＢ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4にそれぞれ廻り込んで受電される成分ｆａ1,ｆａ2,ｆａ3,ｆａ4の各位相が［０］,［π／２］,［π］,［３π／２］と互いに異なり、その合成出力成分が零［０］となるように設定されている。また同様に第２の４面合成アンテナ２０から放射される電波周波数ｆｂの放送波の、第１の４面合成アンテナ１０の４個のアンテナエレメントＡ1,Ａ2,Ａ3,Ａ4に廻り込んでそれぞれ受電される成分ｆｂ1,ｆｂ2,ｆｂ3,ｆｂ4の各位相が［０］,［π／２］,［π］,［３π／２］と互いに異なり、その合成出力成分が零［０］となるように設定されている。つまり上述した如く第１および第２の４面合成アンテナ１０,２０をそれぞれ位相差給電し、隣接するアンテナエレメント間に所定の位相差を与えることで、上記第１および第２の４面合成アンテナ１０,２０間の干渉が防止されるようになっている。
【００２１】かくしてこのようにして隣接するアンテナエレメントＡ,Ｂ間の干渉を抑えた送信アンテナ装置によれば、形状的には８面合成アンテナをなす如くアンテナエレメントＡ,Ｂを配置した第１および第２の４面合成アンテナ１０,２０から、互いに電波周波数ｆａ,ｆｂを異ならせた２つの放送波をそれぞれ独立に、且つそれぞれ無指向パターンで効率的に送信することができる。特に第１および第２の４面合成アンテナ１０,２０をそれぞれ構成するアンテナエレメントＡ,Ｂを同一の円筒面Ｃ上に交互に配置しているので、全体的にコンパクトなアンテナ形状とすることができる。従って放送塔等におけるアンテナ設備スペースが限られている場合であっても、その限られたスペースを有効利用して電波周波数の異なる数多くの放送波を効果的に送信することが可能となる。
【００２２】また上述した如く構成された送信アンテナ装置によれば、例えば異なる電波周波数ｆａ,ｆｂの２つの放送波をそれぞれ送信する第１および第２の４面合成アンテナ１０,２０を同一アンテナ高（地上高）に配置することが可能となる等の効果が奏せられる。更には放送塔におけるアンテナの設置スペースが高さ方向に限られる場合であっても、高さの異なるアンテナ取り付け位置毎に上記構成の送信アンテナ装置を設けることができるので、より多くの放送波を送信することが可能となる等の効果が奏せられる。
【００２３】尚、アンテナエレメントＡ,Ｂを交互に配置したことにより、第１および第２の４面合成アンテナ１０,２０のそれぞれにおけるアンテナエレメントＡ,Ｂ間の間隔が離れることになる。そして前述したように各アンテナエレメントの間隔が離れた場合には、メインローブと合成ローブとの間での電波強度の落ち込みが大きくなる。しかしその影響については、例えば第１および第２の多面合成アンテナ１０,２０を５面アンテナ、６面面アンテナ等としてそれぞれ更に多面化し、各アンテナエレメントＡ,Ｂの指向性を鋭くすることにより、またアンテナエレメントＡ,Ｂの取り付け位置を前述した如くオフセットすることにより電波合成面での強度の落ち込みを低減することができるので、実質的に問題とならない程度に抑えることができる。従って同一円筒面Ｃ上に交互に配置した第１および第２の４面合成アンテナ１０,２０毎に、従来一般的な単純な構成の１波用の４面合成アンテナと同程度のアンテナ特性を実現することが可能となる。
【００２４】ところで上述した実施形態においては、第１および第２の多面合成アンテナ１０,２０をそれぞれ４面合成アンテナとして実現する例について示したが、電波強度の落ち込みの少ない無指向パターンを得るには、一般的に、その面数が多いほど有利である。その反面、面数が増えるに従って複数のアンテナエレメントを配置するアンテナ取付面の径が大きくなる。特に上述した如く同一円筒面内に第１および第２の多面合成アンテナ１０,２０を実現する場合、実質的に２倍の数のアンテナエレメントを同一円筒面内に配列することが必要であり、アンテナ取付面の径が大きくなることが否めない。
【００２５】図９は、単独の８面合成アンテナにおけるアンテナ取付面の径（波長比）を種々変えたときの、その放射パターンにおける電波強度の最大落ち込み量との関係を示したもので、矢印Ｘは前述した如く同一円筒面内に２種類の８面合成アンテナを配列可能なアンテナ取付面の径の領域を示している。即ち、この場合には、アンテナ取付面の径を略３.４λ以上に設定することにより、８面合成アンテナからなる第１および第２の多面合成アンテナ１０,２０を、そのアンテナ取付面を揃えて同一の水平面内に実現することが可能となる。
【００２６】しかしてこの場合、電波強度の落ち込みを小さくした無指向パターン特性を得るには、アンテナ取付面の径を略３.５λ程度にすることが望ましいが、個々のアンテナエレメントの大きさを考慮した場合、隣接するアンテナエレメント間の設置間隔が狭くなることが否めない。しかし図９に示す特性に示されるように、この場合にはアンテナ取付面の径を略５.０λ程度に設定しても、ほぼ同程度の無指向パターン特性を実現することが可能である。従って８面合成アンテナを実現する場合には、例えばアンテナ取付面の径を略５.０λ程度に設定すれば、隣接するアンテナエレメントの間隔に余裕を持たせながら、電波強度の落ち込みの小さい良好な無指向パターンを得ることが可能となる。
【００２７】このような観点に立脚して多面合成アンテナについて考察してみると、放送塔における比較的断面の小さい上端部の骨格フレーム体１の一辺が２５０〜２８０ｃｍ程度の四角形状の大きさを有する場合、実際的にはアンテナ取付面の径（直径）としては４４０〜４６０ｃｍ程度を確保すれば良い。従って波長λが５５０ｍｍ程度のＵＨＦ帯の放送波を送信する送信アンテナ装置を実現する場合には、前述した第１および第２の多面合成アンテナをそれぞれ８面または９面合成アンテナとして実現し、合計１６面または１８面のアンテナエレメントを円環状に配列したアンテナ構成とすれば、電波強度の落ち込みの小さい無指向パターン特性の良好な放送用の送信アンテナ装置をコンパクトに実現することができる。尚、アンテナ装置の取り付けスペースに制限がない場合には、アンテナ取付面の径を略３.５λ程度に設定しても良いことは言うまでもない。
【００２８】また骨格フレーム体１の一辺が７００ｃｍ程度の比較的大きな四角形状の大きさを有する場合には、アンテナ取付面の径（直径）としては１７００ｃｍ程度を確保すれば良い。この場合、波長λが５５０ｍｍ程度のＵＨＦ帯用の第１および第２の多面合成アンテナを上述したように８面または９面合成アンテナとして実現すると、各アンテナエレメント間の設置間隔が拡がり、電波強度の落ち込み量が大きくなる。従ってこの場合には、前述した第１および第２の多面合成アンテナをそれぞれ１５面または１６面合成アンテナとして実現し、合計３０面または３２面のアンテナエレメントを円環状に配列したアンテナ構成とすれば、各アンテナエレメント間の設置間隔を適度に設定して電波強度の落ち込みの小さい無指向パターン特性をそれぞれ得ることが可能となる。
【００２９】またこのような送信アンテナ装置を組み込んでなる放送塔によれば、複数のアンテナエレメントが円環状にコンパクトに設けられ、またその表面が防護カバー４３により覆われて凹凸の少ない円筒形状をなすので、雨圧に対する強度的な負担を軽減することができる。また同時に放送塔に対する風圧荷重も軽減することができる。従って数多くの放送波を送信可能な送信アンテナ装置を組み込んだと雖も、強度的に安定した放送塔を実現することが可能となる。
【００３０】尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。実施形態においては２個の４面合成アンテナ１０,２０からなる、見掛け上、８面合成アンテナの形状をなす送信アンテナ装置を実現したが、前述したように２個の５面合成アンテナを交互に配置して、見掛け上、１０面合成アンテナの形状をなす送信アンテナ、或いは２個の６面合成アンテナを交互に配置して、見掛け上、１２面合成アンテナの形状をなす送信アンテナ装置等とすることも可能である。また３つの異なる電波周波数ｆａ,ｆｂ,ｆｃが割り当てられた３つの４面合成アンテナの各アンテナエレメントを所定の順序で巡回配列し、見掛け上、１２面合成アンテナの形状をなす送信アンテナ装置等として実現することも可能である。要は互いに異なる電波周波数が割り当てられたＭ個のＮ面合成アンテナをそれぞれ構成する各アンテナエレメントを、［２π／Ｍ・Ｎ］なる角度間隔で所定の半径Ｒなる円筒面Ｃ上に所定の順序で巡回配列するようにすれば良い。
【００３１】また各多面合成アンテナの送信電力を高めるには、例えば図７(ａ)および図８(ａ)にそれぞれ示すように、前述した如く第１および第２の４面合成アンテナを交互に配列してなる複数の送信アンテナ装置を縦方向に多段（３段乃至５段）に同軸配置して多段多面合成アンテナ（３段４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。この場合、各段におけるアンテナエレメントＡ,Ｂの向きを図７(ｂ)ように交互に入れ替えたり、或いは図８(ｂ)に示すようにそのエレメント配列間隔の１／２のピッチで順次ずらすことにより、各電波周波数ｆａ,ｆｂの放送波における合成面での電波強度が落ち込む向きを異ならせることも有効である。即ち、各段の４面合成アンテナから得られる電波を上下方向に合成してなる全体的な電波の放射強度が全方向に亘って略均一となるように設定することが好ましい。またこのようにして各段のアンテナエレメントの向きを異ならせれば、送信アンテナ装置から送信される各電波周波数ｆａ,ｆｂの垂直方向に対する指向性の偏り（バラツキ）を抑えることも可能となる等の効果が奏せられる。
【００３２】更には第１および第２の４面合成アンテナ１０,２０を、それぞれ複数の電波の送信用として共用することも可能である。例えば上記各４面合成アンテナ１０,２０毎にそれぞれ周波数の異なる３つの放送波、或いは４つの放送波を共用して送信するようにしても良い。この場合には、各アンテナ毎に共用される電波に対する許容電力を高めるべく、例えば給電線を１回り太くする等の工夫が必要となるが、多波共用の点でその利点が大きくなる。また前述したようにアンテナの取付部位の大きさに応じて定まるアンテナ取付面の径に応じて、その電波強度の落ち込みが最小となるように、各多面合成アンテナを構成するアンテナエレメントの数を設定すれば良い。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、見掛け上、１つの多面合成アンテナを形成する複数のアンテナエレメントが、例え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として機能するので、送信アンテナ装置としての全体的な形状をコンパクト化することができ、放送塔等への設置を容易化し得る等の効果が奏せられる。
【００３４】特に複数の多面合成アンテナをそれぞれ構成するアンテナエレメントを、所定の位相差を持たせてそれぞれ位相差給電するので、上記多面合成アンテナ間の干渉を抑えて各アンテナをそれぞれ有効に機能させることができる等の効果が奏せられる。また実用的には、各多面合成アンテナを８面または９面合成アンテナとして、或いは１５面または１６面合成アンテナとして実現すれば、電波放射特性に優れた無指向パターンを有するコンパクトな送信アンテナ装置を構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る送信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に示す送信アンテナ装置の等価的な構成図。
【図３】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４】アンテナエレメントの他の構成例を示す図。
【図５】４面合成アンテナの電波放射パターンを概念的に示す図。
【図６】多面合成アンテナを構成する複数のアンテナエレメントの一般的な配置例を示す図。
【図７】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配置例を示す図。
【図８】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９】単独の８面合成アンテナにおけるアンテナ取付面の径（波長比）を種々変えたときの、その放射パターンにおける電波強度の最大落ち込み量との関係を示す図。
【図１０】放送用の送信アンテナが設置される放送塔の例を示す図。
【符号の説明】
１０ 第１の４面合成アンテナ
１１,１２,１３,１４ 移相器（位相差給電用）
１５ 送信機（電波周波数ｆａ）
２０ 第２の４面合成アンテナ
２１,２２,２３,２４ 移相器（位相差給電用）
２５ 送信機（電波周波数ｆｂ）
３１ 反射器
３２ ループアンテナ素子部
３３ 双ループアンテナ
Ａ1,Ａ2,Ａ3,Ａ4 アンテナエレメント
Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4 アンテナエレメント
Ｃ 半径Ｒの円筒面
【０００１】
【発明の属する技術分野】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送信アンテナ装置および放送塔に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】ラジオやテレビジョン等の放送波は、例えば放送塔の上部に設置された無指向性の送信アンテナから放射される。この種の送信アンテナは、電波到達距離を確保する上でできる限り地上高が高い位置に設置することが望ましい。また複数の放送波を受信する側にとっては、上記各放送波の到来方向が揃っていることが望ましいので、一般的には前記各放送波の送信アンテナは同一の放送塔に取り付けられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで放送塔は、例えば図１０に示すように鉄骨材を組み上げたタワー状の骨格フレーム体１と、その上端に垂直に設けたポール部２とからなる。そしてターンスタイルアンテナ３等の無指向性の送信アンテナは、専ら、上記ポール部２に取り付けられる。しかしながらポール部２に取り付け得る送信アンテナの数は、該ポール部２の長さによる制限を受けるので自ずと限界がある。
【０００４】そこで前記骨格フレーム体１の比較的断面の小さい上端部の周面に多面合成アンテナ４からなる送信アンテナを取り付けることが試みられている。この多面合成アンテナ４は、双ループアンテナ等からなる複数のアンテナエレメントを上記骨格フレーム体１の周囲に等角度間隔に配置し、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おいて合成することで該電波の無指向放射パターンを得るもので、アンテナエレメントを配置した面数により４面合成アンテナ、８面合成アンテナ等と称される。しかしこのような多面合成アンテナ４を併用すると雖も、放送塔に取り付け得る送信アンテナ数が限られるので、今後、益々増加すると見込まれる多数の放送波への対応に課題が残される。
【０００５】本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、例えば放送塔の上部における限られた設備スペースに取り付けるに適し、電波周波数の異なる複数の放送波を送信するに好適な無指向性の送信アンテナ装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成するべく本発明に係る送信アンテナ装置は、半径Ｒの円筒面上に等角度間隔に配列した複数のアンテナエレメントを備え、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該電波の無指向放射パターンを得る多面合成アンテナを複数備えたものであって、互い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それぞれ構成する前記各アンテナエレメントを、前記円筒面上に所定の順序で巡回配列したことを特徴としている。
【０００７】好ましくは請求項２に記載するように前記複数の多面合成アンテナを、それぞれ３面以上の同一面数のアンテナエレメントをそれぞれ備えたものとし、これらの全てのアンテナエレメントを前記円筒面上に等角度間隔に配列してなることを特徴としている。具体的には、例えば４つのアンテナエレメントを備えた２つの４面合成アンテナの上記各アンテナエレメントを交互に等角度間隔に配置することで、見掛け上、１つの８面合成アンテナをなす如くアンテナ構造を実現し、このアンテナ構造体から電波周波数を異にする２つの放送波をそれぞれ無指向に放射するようにしたことを特徴としている。
【０００８】また本発明の好ましい態様は、請求項３に記載するように前記複数の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を、前記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し、これによって隣接するアンテナエレメント間の電波の廻り込みを防止することを特徴としている。更に本発明の好ましい態様は、請求項４に記載するように前記各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を、平板状の反射器に沿って複数のアンテナ素子、例えば双ループアンテナを平行に配列したｎ素子双ループアンテナとしてそれぞれ実現し、これらのアンテナエレメントを前記円筒面の接線方向にそれぞれ所定のオフセットを与えて配置することで、アンテナエレメントから放射された電波と、空中にて合成された電波との境界部での電波強度の落ち込みを防いで、優れた無指向放射パターンを得ることを特徴としている。
【０００９】また本発明は請求項５に記載するように、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をそれぞれ同軸に多段に設け、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で、そのアンテナ利得を高めることを特徴としている。この際、例えば各段における多面合成アンテナの各アンテナエレメントの面を、互いに異なる向きに設定する等の工夫を施すことも可能である。
【００１０】尚、前記各多面合成アンテナとしては、８面または９面合成アンテナとして、或いは１５面または１６面合成アンテナとして実現することが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る送信アンテナ装置について説明する。図１は一実施形態に係る送信アンテナ装置の概略構成図で、ここでは第１および第２の多面合成アンテナとして、図２R>２に分解して示すように４個のアンテナエレメントＡ（Ａ1,Ａ2,Ａ3,Ａ4）を備えた無指向性の第１の４面合成アンテナ１０と、４個のアンテナエレメントＢ（Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4）を備えた無指向性の第２の４面合成アンテナ２０とを同一周面をなして同軸に配置して構成される。即ち、第１および第２の４面合成アンテナ１０,２０は、各４個のアンテナエレメントＡ1,Ａ2,Ａ3,Ａ4,Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4を半径Ｒなる円筒面Ｃ上に、そのアンテナ面を外側に向けてそれぞれ等角度間隔（９０°間隔）に配置したもので、特に上記各アンテナエレメントＡ（Ａ1,Ａ2,Ａ3,Ａ4）,Ｂ（Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4）を４５°間隔で交互に配置して構成される。尚、上記円筒面Ｃは、空間的に規定される面である。
【００１２】しかして第１および第２の４面合成アンテナ１０,２０は、それぞれ移相器１１,１２,１３,１４,２１,２２,２３,２４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１５,２５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。上記各４面合成アンテナ１０,２０を構成する前記各アンテナエレメントＡ,Ｂは、例えば４素子双ループアンテナを用いて実現する場合について示すと、図３(ａ)(ｂ)にその平面構成と断面構成とを示すように、基本的にはその長手方向両縁部を略４５°に折り曲げて主面を形成した平板状の反射器３１上に、その周長Ｌが前記各電波周波数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３２を４素子ずつ形成した双ループアンテナ３３を上記主面と平行に設け、該双ループアンテナ３３から放射される電波を前記主面に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。尚、図中３４は双ループアンテナ３３を覆って設けられる保護カバー（レイドーム）である。この保護カバー３４により前記双ループアンテナ３３が雨風や雪、更には粉塵等から保護される。
【００１３】尚、図４(ａ)(ｂ)に示すように２素子双ループアンテナ３３を２本または３本等として複数の双ループアンテナ３３を平行に設けることで、アンテナエレメントＡ,Ｂから放射される電波の指向性を強めるようにしても良い。また２素子双ループアンテナ３３のみならず、１素子双ループアンテナや４素子双ループアンテナ等を用いてアンテナエレメントＡ,Ｂを実現することも勿論可能である。また保護カバー３４を反射器３１の両端に取り付けることで、その全体的な凹凸を少なくすることも可能である。
【００１４】ここで４個のアンテナエレメントＡ,Ｂを等角度間隔に配置して構成される４面合成アンテナの指向性について簡単に説明すると、図５に模式的に示すようにそのアンテナ面を外側に向けて９０°間隔に配置された４個のアンテナエレメントは、それぞれその電波をアンテナ面（主面）と直角な方向に放射してメインローブＭ1,Ｍ2,Ｍ3,Ｍ4を形成する。同時に各アンテナエレメントは前記各メインローブＭ1,Ｍ2,Ｍ3,Ｍ4の中間方向に、隣接するアンテナエレメントからそれぞれ放射された電波を合成した合成ローブＣ12,Ｃ23,Ｃ34,Ｃ41を形成する。そして上記メインローブの方向と合成ローブの方向との間の方向に対する電波強度の落ち込みが、一般的に無指向性パターンと言われている３ｄＢ以下の、全体として全方向に対する電波強度が略均一となる無指向の電波放射パターンを実現している。
【００１５】ちなみに一般的には、Ｎ個のアンテナエレメントを備えた多面（Ｎ面）合成アンテナは、図６に示すように各アンテナエレメントを半径Ｒの円筒面Ｃ上に［２π／Ｎ］の間隔で配置して実現される。この際、上記円筒面Ｃをなす半径Ｒは多面（Ｎ面）合成アンテナが設置される放送塔の支柱部の大きさ、例えば横断面正方形状をなすポール部や骨格フレーム体の大きさ（一辺の長さＷ）を考慮し、該骨格フレーム体を内包する大きさで各アンテナエレメントの取り付けに必要な寸法を含み、且つ各アンテナエレメントをできる限り近接配置し得るように決定される。なぜならば一般的には、前記円筒面Ｃをなす半径Ｒが小さい程、前述した電波強度の落ち込みを低減し得るからである。
【００１６】また各アンテナエレメントを前記円筒面Ｃの接線方向にそれぞれｄo ＝ λ／｛Ｎ・sin（２π／Ｎ）｝
だけ変位（オフセット）させ、隣接するアンテナエレメント間で合成されて無指向性の放射特性をなす放送波の前述した電波強度の落ち込みを低減するようにしても良い。
【００１７】しかして本発明の実施形態に係る送信アンテナ装置は、前述したように互いに異なる電波周波数ｆａ,ｆｂが割り当てられた第１および第２の４面合成アンテナ１０,２０の各アンテナエレメントＡ,Ｂを交互に４５°の角度を隔てて配置してなり、見掛け上、８面合成アンテナをなす如く構成される。換言すれば８面合成アンテナを構成する８個のアンテナエレメントを配置する位置に、前記第１および第２の４面合成アンテナ１０,２０を構成する各アンテナエレメントＡ,Ｂを交互に配置することにより、送信アンテナ装置が実現される。
【００１８】しかして第１および第２の４面合成アンテナ１０,２０の各アンテナエレメントＡ,Ｂは、前述したように移相器１１,１２,１３,１４,２１,２２,２３,２４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。特に上記位相差給電により、隣接するアンテナエレメントＡ,Ｂ間で互いに廻り込む電波にそれぞれ所定の位相差を与えることで、アンテナエレメントＡ,Ｂ間での干渉を防止するものとなっている。
【００１９】具体的には、例えば第１の４面合成アンテナ１０を構成する４個のアンテナエレメントＡをそれぞれ［２π／４］の位相差を与えて給電し、第２の４面合成アンテナ２０を構成する４個のアンテナエレメントをそれぞれ［０］の位相差を与えて給電する。ちなみに第１および第２の４面合成アンテナ１０,２０は、それぞれ均等配置されているので、第１の４面合成アンテナ１０と第２の４面合成アンテナとの間の空間における結合位相は、各アンテナエレメントＡ,Ｂ間で同相となる。この結果、第１および第２の４面合成アンテナ１０,２０に対する異なる位相差給電により、第１の４面合成アンテナ１０から放射された電波周波数ｆａの、第２の４面合成アンテナ２０に廻り込んで受電されて合成出力される上記電波周波数ｆａの成分は、第１の４面合成アンテナ１０の各アンテナエレメントＡにおける位相差で合成されるので零［０］となる。同様にして第２の４面合成アンテナ２０から放射された電波周波数ｆｂの、第１の４面合成アンテナ１０に廻り込んで受電されて合成出力される上記電波周波数ｆｂの成分も零［０］となる。
【００２０】即ち、隣接するアンテナエレメントＡ,Ｂを介して互いに廻り込む放射電波に対して所定の位相差［２π／４］を与えることで、第１の４面合成アンテナ１０から放射される電波周波数ｆａの放送波の、第２の４面合成アンテナ２０の４個のアンテナエレメントＢ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4にそれぞれ廻り込んで受電される成分ｆａ1,ｆａ2,ｆａ3,ｆａ4の各位相が［０］,［π／２］,［π］,［３π／２］と互いに異なり、その合成出力成分が零［０］となるように設定されている。また同様に第２の４面合成アンテナ２０から放射される電波周波数ｆｂの放送波の、第１の４面合成アンテナ１０の４個のアンテナエレメントＡ1,Ａ2,Ａ3,Ａ4に廻り込んでそれぞれ受電される成分ｆｂ1,ｆｂ2,ｆｂ3,ｆｂ4の各位相が［０］,［π／２］,［π］,［３π／２］と互いに異なり、その合成出力成分が零［０］となるように設定されている。つまり上述した如く第１および第２の４面合成アンテナ１０,２０をそれぞれ位相差給電し、隣接するアンテナエレメント間に所定の位相差を与えることで、上記第１および第２の４面合成アンテナ１０,２０間の干渉が防止されるようになっている。
【００２１】かくしてこのようにして隣接するアンテナエレメントＡ,Ｂ間の干渉を抑えた送信アンテナ装置によれば、形状的には８面合成アンテナをなす如くアンテナエレメントＡ,Ｂを配置した第１および第２の４面合成アンテナ１０,２０から、互いに電波周波数ｆａ,ｆｂを異ならせた２つの放送波をそれぞれ独立に、且つそれぞれ無指向パターンで効率的に送信することができる。特に第１および第２の４面合成アンテナ１０,２０をそれぞれ構成するアンテナエレメントＡ,Ｂを同一の円筒面Ｃ上に交互に配置しているので、全体的にコンパクトなアンテナ形状とすることができる。従って放送塔等におけるアンテナ設備スペースが限られている場合であっても、その限られたスペースを有効利用して電波周波数の異なる数多くの放送波を効果的に送信することが可能となる。
【００２２】また上述した如く構成された送信アンテナ装置によれば、例えば異なる電波周波数ｆａ,ｆｂの２つの放送波をそれぞれ送信する第１および第２の４面合成アンテナ１０,２０を同一アンテナ高（地上高）に配置することが可能となる等の効果が奏せられる。更には放送塔におけるアンテナの設置スペースが高さ方向に限られる場合であっても、高さの異なるアンテナ取り付け位置毎に上記構成の送信アンテナ装置を設けることができるので、より多くの放送波を送信することが可能となる等の効果が奏せられる。
【００２３】尚、アンテナエレメントＡ,Ｂを交互に配置したことにより、第１および第２の４面合成アンテナ１０,２０のそれぞれにおけるアンテナエレメントＡ,Ｂ間の間隔が離れることになる。そして前述したように各アンテナエレメントの間隔が離れた場合には、メインローブと合成ローブとの間での電波強度の落ち込みが大きくなる。しかしその影響については、例えば第１および第２の多面合成アンテナ１０,２０を５面アンテナ、６面面アンテナ等としてそれぞれ更に多面化し、各アンテナエレメントＡ,Ｂの指向性を鋭くすることにより、またアンテナエレメントＡ,Ｂの取り付け位置を前述した如くオフセットすることにより電波合成面での強度の落ち込みを低減することができるので、実質的に問題とならない程度に抑えることができる。従って同一円筒面Ｃ上に交互に配置した第１および第２の４面合成アンテナ１０,２０毎に、従来一般的な単純な構成の１波用の４面合成アンテナと同程度のアンテナ特性を実現することが可能となる。
【００２４】ところで上述した実施形態においては、第１および第２の多面合成アンテナ１０,２０をそれぞれ４面合成アンテナとして実現する例について示したが、電波強度の落ち込みの少ない無指向パターンを得るには、一般的に、その面数が多いほど有利である。その反面、面数が増えるに従って複数のアンテナエレメントを配置するアンテナ取付面の径が大きくなる。特に上述した如く同一円筒面内に第１および第２の多面合成アンテナ１０,２０を実現する場合、実質的に２倍の数のアンテナエレメントを同一円筒面内に配列することが必要であり、アンテナ取付面の径が大きくなることが否めない。
【００２５】図９は、単独の８面合成アンテナにおけるアンテナ取付面の径（波長比）を種々変えたときの、その放射パターンにおける電波強度の最大落ち込み量との関係を示したもので、矢印Ｘは前述した如く同一円筒面内に２種類の８面合成アンテナを配列可能なアンテナ取付面の径の領域を示している。即ち、この場合には、アンテナ取付面の径を略３.４λ以上に設定することにより、８面合成アンテナからなる第１および第２の多面合成アンテナ１０,２０を、そのアンテナ取付面を揃えて同一の水平面内に実現することが可能となる。
【００２６】しかしてこの場合、電波強度の落ち込みを小さくした無指向パターン特性を得るには、アンテナ取付面の径を略３.５λ程度にすることが望ましいが、個々のアンテナエレメントの大きさを考慮した場合、隣接するアンテナエレメント間の設置間隔が狭くなることが否めない。しかし図９に示す特性に示されるように、この場合にはアンテナ取付面の径を略５.０λ程度に設定しても、ほぼ同程度の無指向パターン特性を実現することが可能である。従って８面合成アンテナを実現する場合には、例えばアンテナ取付面の径を略５.０λ程度に設定すれば、隣接するアンテナエレメントの間隔に余裕を持たせながら、電波強度の落ち込みの小さい良好な無指向パターンを得ることが可能となる。
【００２７】このような観点に立脚して多面合成アンテナについて考察してみると、放送塔における比較的断面の小さい上端部の骨格フレーム体１の一辺が２５０〜２８０ｃｍ程度の四角形状の大きさを有する場合、実際的にはアンテナ取付面の径（直径）としては４４０〜４６０ｃｍ程度を確保すれば良い。従って波長λが５５０ｍｍ程度のＵＨＦ帯の放送波を送信する送信アンテナ装置を実現する場合には、前述した第１および第２の多面合成アンテナをそれぞれ８面または９面合成アンテナとして実現し、合計１６面または１８面のアンテナエレメントを円環状に配列したアンテナ構成とすれば、電波強度の落ち込みの小さい無指向パターン特性の良好な放送用の送信アンテナ装置をコンパクトに実現することができる。尚、アンテナ装置の取り付けスペースに制限がない場合には、アンテナ取付面の径を略３.５λ程度に設定しても良いことは言うまでもない。
【００２８】また骨格フレーム体１の一辺が７００ｃｍ程度の比較的大きな四角形状の大きさを有する場合には、アンテナ取付面の径（直径）としては１７００ｃｍ程度を確保すれば良い。この場合、波長λが５５０ｍｍ程度のＵＨＦ帯用の第１および第２の多面合成アンテナを上述したように８面または９面合成アンテナとして実現すると、各アンテナエレメント間の設置間隔が拡がり、電波強度の落ち込み量が大きくなる。従ってこの場合には、前述した第１および第２の多面合成アンテナをそれぞれ１５面または１６面合成アンテナとして実現し、合計３０面または３２面のアンテナエレメントを円環状に配列したアンテナ構成とすれば、各アンテナエレメント間の設置間隔を適度に設定して電波強度の落ち込みの小さい無指向パターン特性をそれぞれ得ることが可能となる。
【００２９】またこのような送信アンテナ装置を組み込んでなる放送塔によれば、複数のアンテナエレメントが円環状にコンパクトに設けられ、またその表面が防護カバー４３により覆われて凹凸の少ない円筒形状をなすので、雨圧に対する強度的な負担を軽減することができる。また同時に放送塔に対する風圧荷重も軽減することができる。従って数多くの放送波を送信可能な送信アンテナ装置を組み込んだと雖も、強度的に安定した放送塔を実現することが可能となる。
【００３０】尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。実施形態においては２個の４面合成アンテナ１０,２０からなる、見掛け上、８面合成アンテナの形状をなす送信アンテナ装置を実現したが、前述したように２個の５面合成アンテナを交互に配置して、見掛け上、１０面合成アンテナの形状をなす送信アンテナ、或いは２個の６面合成アンテナを交互に配置して、見掛け上、１２面合成アンテナの形状をなす送信アンテナ装置等とすることも可能である。また３つの異なる電波周波数ｆａ,ｆｂ,ｆｃが割り当てられた３つの４面合成アンテナの各アンテナエレメントを所定の順序で巡回配列し、見掛け上、１２面合成アンテナの形状をなす送信アンテナ装置等として実現することも可能である。要は互いに異なる電波周波数が割り当てられたＭ個のＮ面合成アンテナをそれぞれ構成する各アンテナエレメントを、［２π／Ｍ・Ｎ］なる角度間隔で所定の半径Ｒなる円筒面Ｃ上に所定の順序で巡回配列するようにすれば良い。
【００３１】また各多面合成アンテナの送信電力を高めるには、例えば図７(ａ)および図８(ａ)にそれぞれ示すように、前述した如く第１および第２の４面合成アンテナを交互に配列してなる複数の送信アンテナ装置を縦方向に多段（３段乃至５段）に同軸配置して多段多面合成アンテナ（３段４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。この場合、各段におけるアンテナエレメントＡ,Ｂの向きを図７(ｂ)ように交互に入れ替えたり、或いは図８(ｂ)に示すようにそのエレメント配列間隔の１／２のピッチで順次ずらすことにより、各電波周波数ｆａ,ｆｂの放送波における合成面での電波強度が落ち込む向きを異ならせることも有効である。即ち、各段の４面合成アンテナから得られる電波を上下方向に合成してなる全体的な電波の放射強度が全方向に亘って略均一となるように設定することが好ましい。またこのようにして各段のアンテナエレメントの向きを異ならせれば、送信アンテナ装置から送信される各電波周波数ｆａ,ｆｂの垂直方向に対する指向性の偏り（バラツキ）を抑えることも可能となる等の効果が奏せられる。
【００３２】更には第１および第２の４面合成アンテナ１０,２０を、それぞれ複数の電波の送信用として共用することも可能である。例えば上記各４面合成アンテナ１０,２０毎にそれぞれ周波数の異なる３つの放送波、或いは４つの放送波を共用して送信するようにしても良い。この場合には、各アンテナ毎に共用される電波に対する許容電力を高めるべく、例えば給電線を１回り太くする等の工夫が必要となるが、多波共用の点でその利点が大きくなる。また前述したようにアンテナの取付部位の大きさに応じて定まるアンテナ取付面の径に応じて、その電波強度の落ち込みが最小となるように、各多面合成アンテナを構成するアンテナエレメントの数を設定すれば良い。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、見掛け上、１つの多面合成アンテナを形成する複数のアンテナエレメントが、例え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として機能するので、送信アンテナ装置としての全体的な形状をコンパクト化することができ、放送塔等への設置を容易化し得る等の効果が奏せられる。
【００３４】特に複数の多面合成アンテナをそれぞれ構成するアンテナエレメントを、所定の位相差を持たせてそれぞれ位相差給電するので、上記多面合成アンテナ間の干渉を抑えて各アンテナをそれぞれ有効に機能させることができる等の効果が奏せられる。また実用的には、各多面合成アンテナを８面または９面合成アンテナとして、或いは１５面または１６面合成アンテナとして実現すれば、電波放射特性に優れた無指向パターンを有するコンパクトな送信アンテナ装置を構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る送信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に示す送信アンテナ装置の等価的な構成図。
【図３】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４】アンテナエレメントの他の構成例を示す図。
【図５】４面合成アンテナの電波放射パターンを概念的に示す図。
【図６】多面合成アンテナを構成する複数のアンテナエレメントの一般的な配置例を示す図。
【図７】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配置例を示す図。
【図８】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９】単独の８面合成アンテナにおけるアンテナ取付面の径（波長比）を種々変えたときの、その放射パターンにおける電波強度の最大落ち込み量との関係を示す図。
【図１０】放送用の送信アンテナが設置される放送塔の例を示す図。
【符号の説明】
１０ 第１の４面合成アンテナ
１１,１２,１３,１４ 移相器（位相差給電用）
１５ 送信機（電波周波数ｆａ）
２０ 第２の４面合成アンテナ
２１,２２,２３,２４ 移相器（位相差給電用）
２５ 送信機（電波周波数ｆｂ）
３１ 反射器
３２ ループアンテナ素子部
３３ 双ループアンテナ
Ａ1,Ａ2,Ａ3,Ａ4 アンテナエレメント
Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3,Ｂ4 アンテナエレメント
Ｃ 半径Ｒの円筒面
【特許請求の範囲】
【請求項１】 半径Ｒの円筒面上に円環状に配列された複数のアンテナエレメントを備え、各アンテナエレメントからそれぞれ放射される電波を合成して該電波の無指向放射パターンを得る多面合成アンテナを具備し、互い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それぞれ構成する前記各アンテナエレメントを、前記円筒面上に所定の順序で巡回配列したことを特徴とする送信アンテナ装置。
【請求項２】 前記複数の多面合成アンテナは、３面以上の同一面数のアンテナエレメントをそれぞれ備え、これらの全てのアンテナエレメントを前記円筒面上に等角度間隔に配列してなることを特徴とする請求項１に記載の送信アンテナ装置。
【請求項３】 前記複数の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、前記多面合成アンテナ毎に定められた位相差が与えられて位相差給電されることを特徴とする請求項１に記載の送信アンテナ装置。
【請求項４】 前記各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、平板状の反射器に沿って複数のｎ素子アンテナを平行に配列して構成され、前記円筒面の接線方向にそれぞれ所定のオフセットが与えられて配置されることを特徴とする請求項１に記載の送信アンテナ装置。
【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に記載の送信アンテナ装置。
【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の送信アンテナ装置を、所定の地上高に設けてなる放送塔。
【請求項１】 半径Ｒの円筒面上に円環状に配列された複数のアンテナエレメントを備え、各アンテナエレメントからそれぞれ放射される電波を合成して該電波の無指向放射パターンを得る多面合成アンテナを具備し、互い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それぞれ構成する前記各アンテナエレメントを、前記円筒面上に所定の順序で巡回配列したことを特徴とする送信アンテナ装置。
【請求項２】 前記複数の多面合成アンテナは、３面以上の同一面数のアンテナエレメントをそれぞれ備え、これらの全てのアンテナエレメントを前記円筒面上に等角度間隔に配列してなることを特徴とする請求項１に記載の送信アンテナ装置。
【請求項３】 前記複数の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、前記多面合成アンテナ毎に定められた位相差が与えられて位相差給電されることを特徴とする請求項１に記載の送信アンテナ装置。
【請求項４】 前記各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、平板状の反射器に沿って複数のｎ素子アンテナを平行に配列して構成され、前記円筒面の接線方向にそれぞれ所定のオフセットが与えられて配置されることを特徴とする請求項１に記載の送信アンテナ装置。
【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に記載の送信アンテナ装置。
【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の送信アンテナ装置を、所定の地上高に設けてなる放送塔。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【特許番号】特許第３３７４１１０号（Ｐ３３７４１１０）
【登録日】平成１４年１１月２２日（２００２．１１．２２）
【発行日】平成１５年２月４日（２００３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１１−３０５４２２
【出願日】平成１１年１０月２７日（１９９９．１０．２７）
【公開番号】特開２０００−２２３９４１（Ｐ２０００−２２３９４１Ａ）
【公開日】平成１２年８月１１日（２０００．８．１１）
【審査請求日】平成１２年１１月１４日（２０００．１１．１４）
【早期審査対象出願】早期審査対象出願
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【参考文献】
【文献】特開 平４−７４００２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平１１−１８６８３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００−１５１２６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特公 昭３８−２０００９（ＪＰ，Ｂ１）
【登録日】平成１４年１１月２２日（２００２．１１．２２）
【発行日】平成１５年２月４日（２００３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１１年１０月２７日（１９９９．１０．２７）
【公開番号】特開２０００−２２３９４１（Ｐ２０００−２２３９４１Ａ）
【公開日】平成１２年８月１１日（２０００．８．１１）
【審査請求日】平成１２年１１月１４日（２０００．１１．１４）
【早期審査対象出願】早期審査対象出願
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【参考文献】
【文献】特開 平４−７４００２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平１１−１８６８３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００−１５１２６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特公 昭３８−２０００９（ＪＰ，Ｂ１）
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