高前側比アンテナ

【課題】小型でありながら、充分に側方からの電波を除去する。
【解決手段】それぞれ受信しようとする電波の中心波長の約１／２の長さのエレメントを水平方向に有する２つの八木形アンテナ２、４を、ほぼ前記中心波長の約１／２の間隔を水平方向にあけ、かつ垂直方向に前記電波のほぼ中心波長の間隔をあけて配置し、これら八木形アンテナ２、４の受信信号をそのまま混合器３６によって混合する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い前側比を有するアンテナに関し、特に複数のアンテナを組み合わせたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
高い前側比を有するアンテナとしては、例えばスタックアンテナがある。スタックアンテナの一例が非特許文献１に開示されている。このスタックアンテナは、３素子または５素子の２基のＶＨＦローチャンネル用八木形アンテナを同一水平面に所定の間隔を隔てて配置したものである。
【０００３】
【非特許文献１】ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｈ−ｋｏｋｕｓａｉ．ｃｏｍ／ｐｒｏｄｕｃｔ／ｙｇ／ｐｄｆ／２００４ｓｏｕｇｏｕ／ＷＥＢ＿Ｐ０２５−２８．ｐｄｆ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このように構成されたスタックアンテナでは、位相器を使用しないで両アンテナの受信信号を合成する場合には、両アンテナの間隔を受信波長の１／２の奇数倍にすることによって、側方から到来する電波を除去しようとしている。しかし、１／２波長の間隔とした場合、両八木アンテナの反射器素子の先端同士が物理的に干渉する。さらに両アンテナの間隔が狭いため電気的な干渉も生じる。そのため、充分に側方からの電波を除去することができない。両アンテナの間隔を１．５波長、３波長と広げると、上記のような問題は解消されるが、スタックアンテナが大型になる上に、受信帯域幅が狭くなると言う新たな問題が生じる。
【０００５】
本発明は、小型でありながら充分に側方からの電波を除去することができる高前側比アンテナ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】
【０００６】
本発明の一態様の高前側比アンテナは、少なくとも２つの同一特性の指向性アンテナを有している。これら指向性アンテナは、後述するように八木形アンテナとすることもできるし、ダイポールアンテナ、ループアンテナ、折り返しダイポールアンテナ等のように種々の指向性アンテナとすることができ、特に水平方向にエレメントを有するもので、少なくとも２つの指向性アンテナは、両者の指向性の方向を揃えて配置されている。エレメントは、受信しようとする電波の波長の約１／２の長さを有するものである。これら指向性アンテナは、受信しようとする電波の中心波長の約１／２の間隔を水平方向にあけて配置され、かつ垂直方向に前記電波のほぼ中心波長の間隔をあけて配置されている。合成手段が、前記少なくとも２つの指向性アンテナからの受信信号をそのまま合成する。
【０００７】
このように構成された高前側比アンテナでは、少なくとも２つの指向性アンテナは、水平方向に１／２波長の間隔しかあけてないにも拘わらず、垂直方向に約１波長の間隔をあけてあるので、少なくとも２つの指向性アンテナのエレメントが物理的に干渉することがなく、しかも電気的にも干渉することがない。そのため、水平方向での小型化を維持した上で、側方からの不要な電波を除去することができるし、受信周波数帯域幅が狭まることもない。さらに、少なくとも２つの指向性アンテナは垂直方向に間隔をあけて配置されているので、いずれの指向性アンテナも相手側のアンテナの影になることがないので、受信信号の振幅が同一となり、両受信信号の振幅を揃えるために減衰器等を挿入する必要がない。
【０００８】
前記少なくとも２つの指向性アンテナを八木形アンテナとすることができる。これら八木アンテナは、指向性の方向を揃えて配置されている。八木形アンテナを使用しているので、その指向性は、一方の方向に生じるので、側方からの不要な電波の除去がより効率的となる。
【０００９】
前記八木形アンテナが、水平方向に配置された反射器を有することが望ましく、その長さは前記中心波長の１／２以上である。八木形アンテナにおいて最も素子の長さが長いのは反射器であり、その反射器が物理的に干渉しないように構成することができる。
【００１０】
上述した少なくとも２つの指向性アンテナの他に、同一構成の指向性アンテナを複数設けることができる。その場合、新たに追加される指向性アンテナは、上記少なくとも２つの指向性アンテナのうち上側に位置するものから更に上側に間隔をあけて配置されるものと、下側に位置する指向性アンテナから更に下側に間隔をあけて配置されるものとを含む。
【００１１】
このように構成すると、使用される指向性アンテナの数を増加させることができるので、この高前側比アンテナの合成利得を向上させることができる。
【００１２】
前記少なくとも２つの指向性アンテナは、１つのアームに取り付けることができる。この場合、アームは、水平部と、この水平部の一端から上方に伸び、一方の指向性アンテナが取り付けられる第１垂直部と、前記水平部の他端部から下方に伸び、他方の指向性アンテナが取り付けられる第２垂直部とを、具備している。このアームは、絶縁体製とすることが望ましい。
【００１３】
このような水平部及び２つの垂直部を有するアームを使用しているので、前記少なくとも２つの指向性アンテナを水平方向及び垂直方向それぞれに上述したような間隔を維持して配置することが、容易に行える。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明による高前側比アンテナは、小型でありながら充分に側方からの電波を除去することができるし、高利得とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の第１の実施形態の高前側比アンテナは、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、複数本の指向性アンテナ、例えば２本の八木形アンテナ２、４を有している。これら八木形アンテナ２、４は、例えばＵＨＦ帯のテレビジョン放送信号を受信するためのもので、同一の構成のものである。
【００１６】
図２（ａ）、（ｂ）に八木形アンテナ２を単独で示す。この八木形アンテナ２は、絶縁体、例えばプラスチック製の直線状のアーム６を有している。
【００１７】
このアーム６の一端部から他端部に向けて、複数本、例えば１１本の導波エレメント８が、アーム６に直交するようにアーム６に挿通されている。これら導波エレメント８の長さは、例えば１６０ｍｍで、間隔は、アーム６の一方の端部側から例えば８５ｍｍ、８５ｍｍ、８０ｍｍ、８０ｍｍ、７０ｍｍ、６５ｍｍ、７０ｍｍ、６５ｍｍ、６０ｍｍ、５０ｍｍである。これら１１本の導波エレメント８のうちアーム６の最も他端部側にあるものから、例えば５５ｍｍの間隔をおいて別の導波エレメント１０がアーム６に直交するようにアームに挿通されている。この導波エレメント１０の長さは例えば１７６ｍｍである。
【００１８】
この導波エレメント１０よりもアーム６の他端部側によった位置に放射器ボックス１２が設けられている。この放射器ボックス１２には、放射エレメント１０と例えば３５ｍｍの間隔をおいて、例えば全長が２８２ｍｍの放射エレメント１４が取り付けられている。さらに、この放射エレメント１４から例えば５０ｍｍの間隔をおいて例えば全長が３３６ｍｍの放射エレメント１６が放射器ボックス１２に取り付けられている。
【００１９】
アーム６の他端部には、アーム６の一端部側に向かって広がった反射器アーム１８、１８が取り付けられている。これら反射器アーム１８、１８は、アーム６に対してそれぞれ約６０度の角度をなしている。反射器アーム１８、１８の先端間の距離は、例えば５１８ｍｍである。これら反射器アーム１８、１８のアーム６側には、放射器エレメント１６から例えば１０２ｍｍの間隔をおいて反射器エレメント２０、２０が放射器アーム１８、１８に直交するように挿通されている。これら反射器エレメント２０、２０の間隔は、例えば１１４ｍｍである。これら反射器エレメント２０、２０から反射器アーム１８、１８の長さ方向に１１０ｍｍずつ間隔をおいて別の反射器エレメント２２、２２が反射器アーム１８、１８にそれぞれ挿通されている。これら反射器エレメント２０、２２は、いずれも３４０ｍｍの長さを有している。このアンテナ２は、受信中心周波数が５００ＭＨｚのものであり、各反射器エレメント２０、２２は、ＵＨＦ帯受信低域周波数４７０ＭＨｚの半波長（３２０ｍｍ）よりも長く形成されている。
【００２０】
上述したように八木形アンテナ２、４は同一構成であるので、八木形アンテナ４の各構成要素にも、八木形アンテナ２の構成要素と同一の符号を付して、説明を省略する。
【００２１】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、上述した構成の八木形アンテナ２、４が、水平及び垂直方向にそれぞれ間隔をおいて配置されている。そのため、八木形アンテナ２、４は、図１（ｂ）に示すようなアーム２４に取り付けられている。このアーム２４は、水平部２４ａを有し、これの中央に支柱２６が取り付けられている。この水平部２４ａの一端部に、水平部２４ａと垂直に上方に伸びた垂直部２４ｂが一体に形成されている。同様に、水平部２４ａの他端部に、水平部２４ａと垂直に下方に伸びた垂直部２４ｃが一体に形成されている。このアーム２４は、絶縁体、例えばプラスチック製とすることが望ましい。
【００２２】
図１（ａ）に示すように、垂直部２４ｂの上端部に、概略Ｕ字状の絶縁体製補助アーム２８を介して八木形アンテナ２のアーム６が固定されている。このとき、アーム６はほぼ水平に配置されている。同様に、垂直部２４ｃの下端部に、概略Ｕ字状の絶縁体製補助アーム３０を介して八木形アンテナ４のアーム６が固定されている。このとき、八木形アンテナ４のアーム６も水平に配置され、しかも八木形アンテナ２、４は、それらのアーム６の一端部が同一方向を向くように、即ち同一の指向性を持つように、かつアーム６、６の一端部が同一の水平方向の位置に位置するように配置されている。
【００２３】
これら八木形アンテナ２、４の垂直方向の間隔（アーム６、６の中心間の距離）は、６００ｍｍ（中心受信周波数の１波長）である。また、八木形アンテナ２、４の水平方向の間隔は、３００ｍｍ（中心受信周波数の半波長）である。このように水平及び垂直方向に八木形アンテナ２、４を配置できるようにアーム２４の水平部２４ａ、垂直部２４ｂ、２４ｃの長さ寸法が設定されている。
【００２４】
これら八木形アンテナ２、４の各受信信号は、図３に示すように同一の長さの伝送線路、例えば同軸ケーブル３２、３４を介して混合器３６において混合され、出力端子３８から出力される。同軸ケーブル３２、３４中には移相器や減衰器は設置されていない。即ち、八木形アンテナ２、４の受信信号が、そのまま混合器３６において混合される。
【００２５】
図４乃至図６は、八木形アンテナ２または４単体の４７９ＭＨｚ、５００ＭＨｚ、５０９ＭＨｚにおける指向特性図で、妨害波が例えば前左側６０度方向の場合、Ｆ／Ｂ比、半値幅及び前側比が、順に図４では２１ｄＢ、５７度、１４ｄＢ、図５では２１．９ｄＢ、５５度、１４ｄＢ、図６では２１．９ｄＢ、５５度、１４ｄＢである。また、図７乃至図９は、この高前側比アンテナの４７９ＭＨｚ、５００ＭＨｚ、５０９ＭＨｚにおける指向特性図で、妨害波が例えば前左側６０度方向の場合、Ｆ／Ｂ比、半値幅及び前側比が、順に図７では２２．１ｄＢ、４３度、２５ｄＢ以下、図８では２４．５ｄＢ、４１度、２５ｄＢ以下、図９では２３．９ｄＢ、４１度、２５ｄＢ以下である。これらから明らかなようにＦ／Ｂ比及び半値幅が共にいずれの周波数においても改善しており、Ｆ／Ｂ比は最大で２．６ｄＢ改善し、半値幅はいずれも１４度も改善し、前側比が１４ｄＢから２５ｄＢ以下に大きく改善されている。従って、この高前側比アンテナでは、八木形アンテナ２または４を単体で使用している場合よりも、側方から到来する不要な電波を大幅に抑圧している。この実施形態では、妨害波が前左側６０度方向の場合について説明したが、９０度±３０度の範囲の方向からの妨害波を大幅に抑圧可能である。
【００２６】
このような改善が図れているのは、水平方向に約１／２波長の間隔を隔てて八木形アンテナ２、４を配置した上に、上下方向に約１波長の間隔をおいて配置しているからである。即ち、上下方向に約１波長の間隔をおいて八木形アンテナ２、４を配置しているので、それぞれ１／２波長よりも長い長さを持つ八木形アンテナ２、４の反射器エレメント２０、２２を物理的に干渉することなく配置することが可能となり、しかも、両八木形アンテナ２、４が電気的に干渉することもない。また、上下方向に間隔をおいて八木形アンテナ２、４が配置されているので、八木形アンテナ２が八木形アンテナ４の影になることがなく、逆に八木形アンテナ４が八木形アンテナ２の影になることもない。従って、どちらの八木形アンテナ２、４の側方から到来する電波も同じ振幅でどちらの八木形アンテナ２、４で受信される。従って、図３に示すように減衰器等を介さずに混合器３６に八木形アンテナ２、４の受信信号を供給することによって、側方からの電波を抑圧することができる。
【００２７】
図９は、この高前側比アンテナの周波数対利得特性を実線で、八木形アンテナ２または４単体の周波数対利得特性を破線で示したものである。この図から明らかなように、この八木形アンテナの方が約３ｄB利得が上昇している。
【００２８】
本発明の第２の実施形態の高前側比アンテナを図１０に示す。この高前側比アンテナでは、八木形アンテナが八木形アンテナ２ａ、２ｂ、４ａ、４ｂの４台とされている。これら八木形アンテナ２ａ、２ｂ、４ａ、４ｂは、第１の実施の形態における八木形アンテナ２、４と同一のものである。八木形アンテナ２ａ、２ｂは、アーム２４の垂直部２４ｂに上下方向に所定の間隔、例えば互いの反射器アーム１８が接触しない間隔、具体的には中心波長よりも短く、中心波長の１／２よりも長い間隔をおいて取り付けられている。八木形アンテナ４ａ、４ｂは、アーム２４の垂直部２４ｃに上下方向に、八木形アンテナ２ａ、２ｂと同じ間隔をおいて配置されている。但し、八木形アンテナ２ａ、４ａは、中心波長の間隔をおいて配置され、八木形アンテナ２ｂ、４ｂも中心波長の間隔をおいて配置されている。これら八木形アンテナ２ａ、２ｂ、４ａ、４ｂの受信信号は、図１２に示すように同一長さの同軸ケーブル３２ａ、３２ｂ、３４ａ、３４ｂを介してそのまま混合器３６に供給されて、混合され、出力端子３８から出力される。
【００２９】
この高前側比アンテナでは、使用している八木形アンテナの台数が第１の実施形態の高前側比アンテナの台数の２倍であるので、利得が増加している。無論、側方からの不要な電波の抑圧は、第１の実施形態の高前側比アンテナと同様に行える。
【００３０】
上記の両実施形態では、指向性アンテナとして八木形アンテナを使用したが、これに限ったものではなく、例えばダイポールアンテナ、折り返しダイポールアンテナ、ループアンテナ等の指向性アンテナを使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施形態の高前側比アンテナの側面図及び背面図である。
【図２】図１の高前側比アンテナに使用する八木形アンテナの平面図及び側面図である。
【図３】図１の高前側比アンテナのブロック図である。
【図４】図２の八木形アンテナの４７９ＭＨｚにおける指向特性図である。
【図５】図２の八木形アンテナの５００ＭＨｚにおける指向特性図である。
【図６】図２の八木形アンテナの５０９ＭＨｚにおける指向特性図である。
【図７】図１の高前側比アンテナの４７９ＭＨｚにおける指向特性図である。
【図８】図１の高前側比アンテナの５００ＭＨｚにおける指向特性図である。
【図９】図１の高前側比アンテナの５０９ＭＨｚにおける指向特性図である。
【図１０】図１の高前側比アンテナの周波数対利得特性図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態の高前側比アンテナの背面図である。
【図１２】図１０の高前側比アンテナのブロック図である。
【符号の説明】
【００３２】
２４２ａ２ｂ４ａ４ｂ八木形アンテナ（指向性アンテナ）
２４マスト
２４ａ水平部
２４ｂ２４ｃ垂直部
３６混合器（合成手段）

【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信しようとする電波の波長の約１／２の間隔を水平方向にあけ、かつ垂直方向に前記電波のほぼ中心波長の間隔をあけて配置され、それぞれ水平方向にほぼ前記中心波長の約１／２の長さのエレメントを有する少なくとも２つの同一特性の指向性アンテナと、
前記少なくとも２つの指向性アンテナからの受信信号を合成する合成手段とを、
具備する高前側比アンテナ。
【請求項２】
請求項１記載の高前側比アンテナにおいて、前記指向性アンテナが八木形アンテナである高前側比アンテナ。
【請求項３】
請求項２記載の高前側比アンテナにおいて、前記八木形アンテナが、水平方向に配置された反射器を有し、その長さが前記中心波長の１／２以上である高前側比アンテナ。
【請求項４】
請求項１記載の高前側比アンテナにおいて、上述した少なくとも２つの指向性アンテナの他に、同一構成の指向性アンテナが複数設けられ、新たに追加される指向性アンテナは、上記少なくとも２つの指向性アンテナのうち上側に位置するものから更に上側に間隔をあけて配置されるものと、下側に位置する指向性アンテナから更に下側に間隔をあけて配置されるものとを含む高前側比アンテナ。
【請求項５】
請求項１記載の前側比アンテナにおいて、前記少なくとも２つの指向性アンテナは、１つのアームに取り付けられ、このアームは、水平部と、この水平部の一端から上方に伸び、一方の指向性アンテナが取り付けられる第１垂直部と、前記水平部の他端部から下方に伸び、他方の指向性アンテナが取り付けられる第２垂直部とを、具備する高前側比アンテナ。

【図１】