JP2004056319A - Null-less antenna - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電波の放射が極小になるヌルを埋めることのできるヌルレスアンテナに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、VHFやUHFの送信用アンテナとして、双ループアンテナが用いられている。これは、2つの一波長ループアンテナ(放射素子部)を互いに平行な給電線路で接続し、両放射素子部の中央に位置する給電点から給電線路を介して給電するものである(2Lループアンテナ)。
【0003】
通常、上記双ループアンテナを単位アンテナとし、この単位アンテナを複数、例えば2段に配置してアンテナアレイを構成している。その際、単位アンテナには、給電点から各放射素子部までの給電線路長が同じ長さに設計された双ループアンテナが用いられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のアンテナアレイでは、単位アンテナ同士のアレイ間隔(各単位アンテナの給電点同士の距離)によっては垂直面内で電波の放射が極小になる角度(ヌル)が発生するという問題があった。
【0005】
図11にヌルの発生原理を示す。ここでは、給電点13から各放射素子部11までの給電線路12の長さが同じ長さに設計された双ループアンテナを単位アンテナ10とし、2つの単位アンテナ10を鏡像となるように上下に配置したアンテナアレイを例に説明する。また、アンテナからの電界強度の観測方向を斜め下方とする。
【0006】
同図に示すように、直線上に並べられた単位アンテナから放出される電波は、正面方向以外では行路差を生じる。この行路差がλ/2(λは設計中心周波数の波長)のとき、すなわち電気的な長さでπ(rad)になると電波は互いに逆相になり打ち消しあう。つまり、行路差がλ/2のとき観測方向の電界強度はα−α´となるが、その際、両単位アンテナの指向性が同じであれば、α=α´であるため、観測方向の電界強度は0となる。従来のアンテナにおける水平方向に対する俯角と電界強度との関係を図12のグラフに示す。このグラフに示すように、俯角が20°あたりで電界強度が0となってヌルの発生が認められる。
【0007】
従って、本発明の主目的は、簡易な構成でヌルを埋めることができるヌルレスアンテナを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、単位アンテナの形態に工夫を施して各単位アンテナの指向性を非対称にすることで上記の目的を達成する。
【0009】
すなわち、本発明ヌルレスアンテナは、複数の単位アンテナを有するヌルレスアンテナであって、前記単位アンテナは、2つの放射素子部と、各放射素子部の間に配置される給電点と、前記給電点と放射素子部とをつなぐ給電線路とを具える。そして、前記単位アンテナにおける給電点から一方の放射素子部までの給電線路長と他の放射素子部までの給電線路長とが異なることを特徴とする。
【0010】
給電点から一方の放射素子部までの給電線路長と、給電点から他方の放射素子部までの給電線路長とが異なれば、各単位アンテナの指向性を非対称にすることができる。そのため、各単位アンテナの行路差がλ/2における観測方向の電界強度が相殺されることがなく、ヌルの発生を抑制することができる。
【0011】
ここで用いる単位アンテナは、ダイポールアンテナでもループアンテナでも良いし、その他の形式でも良い。すなわち、棒状の放射素子部を持つダイポールアンテナや、ループ状の放射素子部を持つループアンテナを利用することができる。特に、双ループアンテナを単位アンテナとすることが好適である。
【0012】
単位アンテナ同士の配列は、例えば、垂直方向に並べて配置することが挙げられる。特に、両単位アンテナを鏡像配置となるように配列することが好適である。
【0013】
また、給電点から一方の放射素子部までの給電線路長と他の放射素子部までの給電線路長との差が0.01〜0.2λであることが好適である。ここでのλは設計中心周波数の波長を示している。このような線路長差を設けることで、ヌルの発生を効果的に抑制することができる。
【0014】
単位アンテナに双ループアンテナを用いる場合、通常、単位アンテナは、反射板上に一定間隔をもって保持される。例えば、給電点を構成する給電トランスを介して単位アンテナの中央部を支持し、単位アンテナの両端部は絶縁体で反射板上に支持する構成が挙げられる。
【0015】
本発明ヌルレスアンテナの使用周波数帯域は、周波数帯が90〜108,170〜222MHzのVHFや周波数帯が470〜770MHzのUHFにおける放送・通信用に好適である。もちろん、本発明アンテナの適用範囲が、この周波数帯域に限定されるわけではない。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図1は本発明ヌルレスアンテナの平面図、図2は図1のアンテナを側面方向から見たヌルレス効果の説明図である。
【0017】
図1に示すように、ヌルレスアンテナ1は、一対の単位アンテナ10を縦方向に鏡像配置した構成である。この単位アンテナ10は、ループ状に形成された一対の放射素子部11と、両放射素子部11をつなぐ平行直線状の給電線路12とを有し、この給電線路12に給電点13を具えている。
【0018】
このような単位アンテナ10は反射板20上に一定の間隔をもって支持されている(図2)。反射板20は単位アンテナ10の出力を放射素子部11の軸方向の一方に出力するための矩形の金属板である。ここでは反射板20に鋼板を用いた。
【0019】
単位アンテナ10は給電トランス30および絶縁支持棒40を介して反射板上に支持されている。すなわち、反射板20上に棒状の給電トランス30が設けられ、給電線路12を支持している。給電トランス30は平行に配置された一対のパイプの各々に内導体を同軸状に収納した構成である。給電トランス30の上端部は、一対のパイプをジャンパーで接続している。さらに、単位アンテナ10の両端部(ループ状の放射素子部11)は絶縁支持棒40を介して反射板20に支持されている。
【0020】
ここで、給電点13から一方の放射素子部11までの給電線路長と、給電点13から他方の放射素子部11までの給電線路長とを異なる長さに構成する。
【0021】
図2に本発明アンテナによるヌルの抑制原理を示す。ここでは、各単位アンテナの出力行路がλ/2の行路差となる斜め下方を観測方向とする。このλは設計中心周波数の波長である。
【0022】
同図に示すように、直線上に並べられた単位アンテナ10から放出される電波は、正面方向以外では行路差を生じる。この行路差がλ/2のとき、すなわち電気的な長さでπ(rad)になっても、給電点13を中心とする給電線路12の長さが非対称であるため各単位アンテナの指向性も非対称となり、電波は互いに打ち消しあうことがない。つまり、行路差がλ/2のとき観測方向の電界強度はα−α´となるが、その際、両単位アンテナの指向性が異なるためα≠α´となり、観測方向の電界強度は0とならず、ヌルが抑制されることになる。
【0023】
(計算例1)
図3に示すように、2L双ループアンテナ50(ループ状放射素子部への給電位相差0.04λ)2つを同一の反射板20上に配置し、その垂直面指向性を試算して求めた。ここでのアンテナ50の条件は次の通りである。
【0024】
設計中心周波数:600MHz
給電点から一方の放射素子部までの給電線路の長さa:0.22λ
給電点から他方の放射素子部までの給電線路の長さb:0.18λ
両単位アンテナの給電点間距離d:1.2λ
両単位アンテナの配置:鏡像配置
【0025】
以上の条件にて、種々の周波数における俯角(図2のθ)と電界強度との関係を図4〜図8のグラフに示す。
【0026】
これらのグラフから明らかなように、いずれの周波数においても−20dB以上の電界強度が得られており、ヌルの抑制を実現できていることが確認された。
【0027】
(計算例2)
計算例1で用いたヌルレスアンテナを構成する単位アンテナの各周波数における指向性を試算してみた。その結果を図9のチャートに示す。このチャートから明らかなように、周波数が高い方がメインローブの指向性が鋭く、このような単位アンテナを鏡像配置した場合に、周波数が高いほど指向性の非対称性が強まってヌルレス効果が大きくなることがわかる。
【0028】
また、比較のため、上記単位アンテナのa=b=0.2λとした場合において周波数とヌルの角度(図11のθ)との関係を調べてみた。その結果を図10のグラフに示す。このグラフから明らかなように、周波数が高いほどヌルの角度は小さくなることがわかる。
【0029】
従って、本発明をテレビ送信アンテナなどへ利用することを想定した場合、θを俯角とすると、周波数が高くなるほどヌルとなる俯角に対応した受信サービスエリアは遠方になり、広い範囲に影響をおよぼすので、ヌルの角度が小さくなるほどヌルレス効果が高いというのは好ましいことである。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明ヌルレスアンテナによれば、給電点から一方の放射素子部への給電線路と、他方の放射素子部への給電線路との長さを異なるように構成することで、各単位アンテナの指向性を非対称として、ヌルを抑制することができる。特に、非常に簡単な構成により効果的にヌルを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明ヌルレスアンテナの平面図である。
【図2】図1のアンテナを側面方向から見たヌルレス効果の説明図である。
【図3】本発明ヌルレスアンテナの平面図である。
【図4】470MHzにおけるヌルの角度と電界強度との関係を示すグラフである。
【図5】530MHzにおけるヌルの角度と電界強度との関係を示すグラフである。
【図6】590MHzにおけるヌルの角度と電界強度との関係を示すグラフである。
【図7】650MHzにおけるヌルの角度と電界強度との関係を示すグラフである。
【図8】710MHzにおけるヌルの角度と電界強度との関係を示すグラフである。
【図9】単位アンテナの指向性を示すチャートである。
【図10】周波数によるヌルの角度を示すグラフである。
【図11】ヌルの発生原理を示す説明図である。
【図12】ヌルの角度と電界強度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 ヌルレスアンテナ
10 単位アンテナ
11 放射素子部
12 給電線路
13 給電点
20 反射板
30 給電トランス
40 絶縁支持棒
50 双ループアンテナ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a nullless antenna capable of filling a null where radio wave radiation is minimized.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a dual loop antenna has been used as a VHF or UHF transmission antenna. In this method, two one-wavelength loop antennas (radiation element portions) are connected by feed lines parallel to each other, and power is supplied from a feed point located at the center of both radiator element portions via a feed line (2L loop antenna). ).
[0003]
Usually, the above-mentioned twin loop antenna is used as a unit antenna, and a plurality of unit antennas, for example, arranged in two stages, constitute an antenna array. At this time, a twin-loop antenna designed to have the same feed line length from the feed point to each radiating element unit is used as the unit antenna.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional antenna array has a problem that an angle (null) at which radiation of a radio wave is minimized in a vertical plane occurs depending on an array interval between unit antennas (distance between feed points of each unit antenna). .
[0005]
FIG. 11 shows the principle of generation of nulls. Here, a twin loop antenna designed so that the length of the
[0006]
As shown in the figure, radio waves emitted from unit antennas arranged on a straight line cause a path difference except in the front direction. When the path difference is λ / 2 (λ is the wavelength of the design center frequency), that is, when the electrical length becomes π (rad), the radio waves are in opposite phases and cancel each other. That is, when the path difference is λ / 2, the electric field strength in the observation direction is α−α ′. At this time, if the directivity of both unit antennas is the same, α = α ′. The electric field strength becomes zero. FIG. 12 is a graph showing the relationship between the depression angle with respect to the horizontal direction and the electric field strength in the conventional antenna. As shown in this graph, when the depression angle is around 20 °, the electric field intensity becomes 0 and generation of null is recognized.
[0007]
Accordingly, a main object of the present invention is to provide a null-less antenna capable of filling a null with a simple configuration.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention achieves the above object by devising the form of the unit antenna to make the directivity of each unit antenna asymmetric.
[0009]
That is, the nullless antenna according to the present invention is a nullless antenna having a plurality of unit antennas, wherein the unit antenna includes two radiating element units, a feeding point disposed between the radiating element units, And a feed line connecting the point and the radiating element section. The feed line length from the feed point to one radiating element portion of the unit antenna is different from the feed line length from the other radiating element portion.
[0010]
If the feed line length from the feed point to one radiating element unit is different from the feed line length from the feed point to the other radiating element unit, the directivity of each unit antenna can be made asymmetric. Therefore, the electric field strength in the observation direction when the path difference between the unit antennas is λ / 2 is not offset, and the generation of nulls can be suppressed.
[0011]
The unit antenna used here may be a dipole antenna, a loop antenna, or another type. That is, a dipole antenna having a rod-shaped radiating element portion or a loop antenna having a loop-shaped radiating element portion can be used. In particular, it is preferable to use a twin loop antenna as a unit antenna.
[0012]
The arrangement of the unit antennas may be, for example, arranged in the vertical direction. In particular, it is preferable to arrange both unit antennas in a mirror image arrangement.
[0013]
Further, it is preferable that the difference between the feed line length from the feed point to one radiating element unit and the feed line length from the other radiating element unit is 0.01 to 0.2λ. Here, λ indicates the wavelength of the design center frequency. By providing such a line length difference, the occurrence of nulls can be effectively suppressed.
[0014]
When a dual loop antenna is used as the unit antenna, the unit antenna is usually held on the reflector at regular intervals. For example, there is a configuration in which a central portion of the unit antenna is supported via a power supply transformer constituting a power supply point, and both end portions of the unit antenna are supported on a reflector by an insulator.
[0015]
The frequency band used by the null-less antenna of the present invention is suitable for broadcasting / communication in VHF having a frequency band of 90 to 108 or 170 to 222 MHz or UHF having a frequency band of 470 to 770 MHz. Of course, the applicable range of the antenna of the present invention is not limited to this frequency band.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 is a plan view of a null-less antenna of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram of a null-less effect when the antenna of FIG. 1 is viewed from a side.
[0017]
As shown in FIG. 1, the nullless antenna 1 has a configuration in which a pair of
[0018]
Such a
[0019]
The
[0020]
Here, the feed line length from the
[0021]
FIG. 2 shows the principle of null suppression by the antenna of the present invention. Here, the obliquely downward direction where the output path of each unit antenna has a path difference of λ / 2 is defined as the observation direction. This λ is the wavelength of the design center frequency.
[0022]
As shown in the figure, the radio waves emitted from the
[0023]
(Calculation example 1)
As shown in FIG. 3, two 2L dual-loop antennas 50 (feeding phase difference to the loop-shaped radiating element unit: 0.04λ) are arranged on the
[0024]
Design center frequency: 600MHz
Feed line length a from the feed point to one radiating element a: 0.22λ
Feeding line length b from the feeding point to the other radiating element: b: 0.18λ
Distance d between feed points of both unit antennas: 1.2λ
Arrangement of both unit antennas: mirror image arrangement
Under the above conditions, the relationship between the depression angle (θ in FIG. 2) and the electric field strength at various frequencies is shown in the graphs of FIGS.
[0026]
As is clear from these graphs, an electric field strength of -20 dB or more was obtained at any frequency, and it was confirmed that null suppression was realized.
[0027]
(Calculation example 2)
The directivity at each frequency of the unit antenna forming the nullless antenna used in Calculation Example 1 was calculated. The results are shown in the chart of FIG. As is clear from this chart, the higher the frequency, the sharper the directivity of the main lobe, and when such a unit antenna is arranged in a mirror image, the higher the frequency, the stronger the asymmetry of the directivity and the greater the nullless effect. You can see that.
[0028]
For comparison, the relationship between the frequency and the null angle (θ in FIG. 11) was examined when a = b = 0.2λ of the unit antenna. The results are shown in the graph of FIG. As is clear from this graph, the higher the frequency, the smaller the null angle.
[0029]
Therefore, assuming that the present invention is applied to a television transmission antenna or the like, if θ is a depression angle, the reception service area corresponding to the depression angle that becomes null as the frequency becomes higher becomes distant and affects a wide range. It is preferable that the smaller the angle of the null, the higher the nullless effect.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the nullless antenna of the present invention, the feed line from the feed point to one radiating element unit and the feed line to the other radiating element unit are configured to have different lengths. The nullity can be suppressed by making the directivity of each unit antenna asymmetric. In particular, null can be effectively suppressed by a very simple configuration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a nullless antenna of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a nullless effect when the antenna of FIG. 1 is viewed from the side.
FIG. 3 is a plan view of the null-less antenna of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a null angle and an electric field intensity at 470 MHz.
FIG. 5 is a graph showing a relationship between a null angle and an electric field intensity at 530 MHz.
FIG. 6 is a graph showing a relationship between a null angle and an electric field intensity at 590 MHz.
FIG. 7 is a graph showing a relationship between a null angle and an electric field intensity at 650 MHz.
FIG. 8 is a graph showing a relationship between a null angle and an electric field intensity at 710 MHz.
FIG. 9 is a chart showing the directivity of a unit antenna.
FIG. 10 is a graph showing null angles according to frequency.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing the principle of generation of nulls.
FIG. 12 is a graph showing a relationship between a null angle and an electric field intensity.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1
Claims (3)
前記単位アンテナは、
2つの放射素子部と、
各放射素子部の間に配置される給電点と、
前記給電点と放射素子部とをつなぐ給電線路とを具え、
前記単位アンテナにおける給電点から一方の放射素子部までの給電線路長と他の放射素子部までの給電線路長とが異なることを特徴とするヌルレスアンテナ。A nullless antenna having a plurality of unit antennas,
The unit antenna,
Two radiating elements,
A feeding point arranged between each radiating element section,
A feed line connecting the feed point and the radiating element unit,
A nullless antenna, wherein a feed line length from a feed point in the unit antenna to one radiating element is different from a feed line length from another radiating element.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002208880A JP2004056319A (en) | 2002-07-17 | 2002-07-17 | Null-less antenna |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication Number | Publication Date |
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JP (1) | JP2004056319A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005159673A (en) * | 2003-11-25 | 2005-06-16 | Yagi Antenna Co Ltd | Stacked loop antenna |
US7215289B2 (en) | 2004-06-14 | 2007-05-08 | Nec Corporation | Antenna device and portable radio terminal |
JP2010021836A (en) * | 2008-07-11 | 2010-01-28 | Yazaki Corp | Foldable dipole antenna, and dipole antenna |
-
2002
- 2002-07-17 JP JP2002208880A patent/JP2004056319A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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