JP2006014007A - Antenna unit for multi-plane synthetic antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多面合成アンテナ用のアンテナユニットに関し、特にTV放送の送信用アンテナなどに使用される多面合成アンテナに採用して好適なアンテナユニットに関するものである。 The present invention relates to an antenna unit for a multi-plane synthetic antenna, and more particularly to an antenna unit suitable for use in a multi-plane synthetic antenna used for a TV broadcast transmission antenna or the like.
多面合成アンテナは、TV放送の送信用アンテナなどに使用されている。この多面合成アンテナは、例えば、図7に示すように、四角鉄塔100の各側面にアンテナユニット200を配設した構成を有する。この場合、各アンテナユニット200は、同心円上に90度間隔で配列されて4面合成アンテナを構成する。(例えば、非特許文献1参照)
The multi-sided synthetic antenna is used as an antenna for transmitting TV broadcasts. For example, as shown in FIG. 7, the multi-sided composite antenna has a configuration in which an
上記各アンテナユニット200は、図8に示すように、ダイポール素子等の放射素子201と、その背部に設けられた平板からなる主反射板202とを備えている。このアンテナユニット200では、必要に応じて、副反射板203が付加されるとともにレドーム204が覆着される。副反射板203は、主反射板202の両端延長部を放射素子201側に折り曲げることにより形成されている。
As shown in FIG. 8, each
2面以上の面を有する多面合成アンテナでは、設置場所の状況(鉄塔の強度や局舎の状態等)により鉄塔中心からの突き出し距離を大きくしなければならない場合がある。しかし、突き出し距離を大きくすると、合成指向性における落ち込み量が大きくなって、サービスエリアに不感地帯が発生するという問題を生じる。 In the case of a polyhedral synthetic antenna having two or more surfaces, the protruding distance from the center of the tower may have to be increased depending on the situation of the installation location (the strength of the tower, the state of the station, etc.). However, when the protrusion distance is increased, the amount of drop in the combined directivity increases, which causes a problem that a dead zone occurs in the service area.
図7に例示したような4面合成アンテナを構成した場合、アンテナユニット200の設置方向の面における指向レベルと、その設置方向から約45度相違した方向の合成面における指向レベルとの差は、図8に示した副反射板203の大きさの調整(振幅指向性による3dB半値幅等の調整)等によって均衡させることができる。
When a four-plane synthetic antenna as illustrated in FIG. 7 is configured, the difference between the directivity level on the plane in the installation direction of the
一方、アンテナユニット200の設置方向から約22.5度ずれた方向に生じる合成指向性の落ち込み量(図4の実線参照)は、該アンテナユニット200の突き出し距離に起因するものであるため、上記振幅指向性のみの調整では改善することができない。
しかし、現実的には、鉄塔の強度や局舎の状態などの諸条件により、アンテナユニットの突き出し距離を大きくとらざるを得ない場合が多々あり、その場合でも、サービスエリアを確保する必要がある。そのため、上記合成指向性の落ち込み量を低減することが要望されている。
On the other hand, the amount of drop in combined directivity (see the solid line in FIG. 4) that occurs in a direction deviated by about 22.5 degrees from the installation direction of the
However, in reality, there are many cases in which the protruding distance of the antenna unit must be increased depending on various conditions such as the strength of the steel tower and the state of the station building. Even in such a case, it is necessary to secure a service area. . For this reason, it is desired to reduce the amount of drop in the synthesis directivity.
本発明の目的は、このような実状に鑑み、突き出し距離に起因した多面合成アンテナの合成指向性の落ち込み量を低減することができる多面合成アンテ用アンテナユニットを提供することにある。 In view of such a situation, an object of the present invention is to provide an antenna unit for a multi-surface synthetic antenna that can reduce the amount of decrease in the combined directivity of the multi-surface synthetic antenna due to the protruding distance.
本発明は、放射素子と該放射素子の背部に設けられた主反射板とを備える多面合成アンテナ用アンテナユニットであって、前記多面合成アンテナの合成指向性の落ち込み量を低減するために、前記主反射板の一部または全部に凹面または凸面もしくは凹凸面を形成している。 The present invention is an antenna unit for a multi-plane synthetic antenna comprising a radiating element and a main reflector provided on the back of the radiating element, in order to reduce the amount of drop in the synthetic directivity of the multi-plane synthetic antenna, A concave surface, a convex surface, or an uneven surface is formed on a part or all of the main reflector.
前記主反射板には、副反射板を付加することができる。この副反射板も、前記多面合成アンテナの合成指向性の落ち込み量を低減するために、一部または全部に凹面または凸面もしくは凹凸面を形成することができる。 A sub reflector can be added to the main reflector. This sub-reflector can also be formed with a concave surface, a convex surface, or an uneven surface in part or in whole in order to reduce the amount of drop in the combined directivity of the multi-surface combined antenna.
前記主反射板に形成される凹面または凸面もしくは凹凸面は、断面形状が多角状、円弧曲線状、放物曲線状、楕円曲線状のいずれかであってよい。前記副反射板に形成される凹面または凸面もしくは凹凸面も同様である。 The concave surface, the convex surface, or the concave-convex surface formed on the main reflector may have a cross-sectional shape that is polygonal, arcuate, parabolic, or elliptical. The same applies to a concave surface, a convex surface, or an uneven surface formed on the sub-reflection plate.
前記放射素子として、ダイポール素子、ループアンテナ素子、パッチアンテナ素子等を使用することができる。
また、前記主反射板の凹面または凸面または凹凸面で構成される空間を利用して給電回路を配設することができる。この場合、給電回路は、同軸線路、平衡線路、マイクロストリップ線路、トリプレート線路のいずれかで構成することができる。
As the radiating element, a dipole element, a loop antenna element, a patch antenna element, or the like can be used.
In addition, the power feeding circuit can be arranged using a space formed by a concave surface, a convex surface, or an uneven surface of the main reflector. In this case, the feeding circuit can be configured by any of a coaxial line, a balanced line, a microstrip line, and a triplate line.
本発明に係るアンテナユニットによれば、多面合成アンテナの合成指向性の落ち込み量を低減するために、主反射板の一部または全部に凹面または凸面もしくは凹凸面を形成している。したがって、突き出し距離に起因した多面合成アンテナの合成指向性の落ち込み量を低減して、充分なサービスエリアを確保することが可能な多面合成アンテナを構成することが可能になる。 According to the antenna unit of the present invention, a concave surface, a convex surface, or an uneven surface is formed on a part or all of the main reflector in order to reduce the amount of decrease in the combined directivity of the multi-surface synthetic antenna. Therefore, it is possible to reduce the amount of drop in the combined directivity of the multi-plane synthetic antenna due to the protruding distance, and to configure a multi-plane synthetic antenna that can secure a sufficient service area.
図9は、前記従来のアンテナユニット200の突き出し距離を0mmおよび330mmに設定した場合の該アンテナユニット200単体での振幅指向性をそれぞれ実線および破線で示したものである。この図9から明らかなように、上記アンテナユニット200単体での振幅指向性は、上記突き出し距離の変化の影響をほとんど受けない。
一方、アンテナユニット200単体の位相特性は、上記突き出し距離の変化に伴って図10に例示するように変化する。
FIG. 9 shows the amplitude directivity of the
On the other hand, the phase characteristics of the
上記アンテナユニット200の位相特性は、放射素子201から直接放射される電波の位相特性と、主反射板202および副反射板203に反射されてから放射される電波の位相特性とを合成したものである。
したがって、上記主反射板202の形状、あるいは、該主反射板202および副反射板203の形状を変化させて、主反射板202あるいは該主反射板202および副反射板203から反射されて放射される電波の位相を変化させれば、上記アンテナユニット200の位相特性が変化されることになる。
The phase characteristics of the
Therefore, the shape of the
それゆえ、上記アンテナユニット200を用いて多面合成アンテナを構成する場合において、該アンテナユニット200の主反射板202の形状、あるいは、該主反射板202および副反射板203の形状を適宜に変更すれば、突き出し距離を短くしたのと等価な位相特性、つまり、落ち込み量の少ない位相特性を得ることが可能である。
Therefore, when a multi-plane synthetic antenna is configured using the
図1は、以上の考察に基づいて構成された本発明に係る多面合成アンテナ用アンテナユニットの実施の形態を示している。
このアンテナユニット20は、放射素子21と、その背部に設けられた主反射板22とを備え、必要に応じて、副反射板23とレドーム24が付加される。上記放射素子21としては、ダイポール素子、ループアンテナ素子、パッチアンテナ素子等が適用される。また、副反射板23は、主反射板22の両端延長部をそれぞれ放射素子21側に折り曲げることにより形成することができる。なお、符号25は給電路を示している。
FIG. 1 shows an embodiment of an antenna unit for a polyhedral synthetic antenna according to the present invention configured based on the above consideration.
The
上記アンテナユニット20を用いて例えば4面合成アンテナを構成する場合には、このアンテナユニット20が同一円周上に90度間隔で配設される。そして、この場合、例えば、適用周波数が491MHzに設定され、かつ、各アンテナユニット20の突き出し距離が330mmに設定される。
このような4面合成アンテナでアンテナユニット20を等振幅動作させて、水平面の放射を合成する場合、上記突き出し距離に起因する振幅指向性の落ち込み量を低減するためには、例えば、図示のように放射素子21側に向う凸面22aが主反射板22に形成される。
For example, when a four-plane synthetic antenna is configured using the
When the
上記凸面22aは、給電路25を中心として対称な形状になるように主反射板22を多角状(台形状)に曲げ形成することにより形成されている。
しかし、主反射板22に凸面、凹面、凹凸面のいずれを形成するかという点、この凸面、凹面、凹凸面にどのような形状を持たせるかという点、この凸面、凹面、凹凸面を主反射板22のどの位置に形成するかという点、この凸面、凹面,凹凸面を主反射板22の全体に形成するか一部に形成するかという点は、多面合成アンテナにおけるこのアンテナユニット20の配置形態等を勘案して適宜決定される。
すなわち、以上の各点は、多面合成アンテナの面数、アンテナユニット20の突き出し距離、放射素子21の種類などの諸条件を考慮して、上記落ち込み量が抑制されるような位相変化が主反射板22によって効果的にもたらされるように決定される。
The
However, the
That is, each of the above points has a main reflection due to a phase change that suppresses the sagging amount in consideration of various conditions such as the number of faces of the multi-surface synthetic antenna, the protruding distance of the
図2において、点線は上記凸面22aを有する主反射板22を備えたアンテナユニット20単体の突き出し距離0mmでの振幅指向性を示し、実線は従来のアンテナユニット(主反射板を平板状に形成した以外はアンテナユニット20と同一な構成を有する)の突き出し距離0mmでの振幅指向性を示している。
In FIG. 2, the dotted line indicates the amplitude directivity at a protruding distance of 0 mm of the
また、図3において、点線は上記凸面22aを有する主反射板22を備えたアンテナユニット20単体の突き出し距離0mmでの位相指向性を示し、実線は従来のアンテナユニットの突き出し距離0mmでの位相指向性を示している。
図3における実線と破線の比較から明らかなように、上記凸面22aを有する主反射板22を使用することによって、位相指向性を意図的に変化させることができる。
In FIG. 3, the dotted line indicates the phase directivity at a protruding distance of 0 mm of the
As is clear from the comparison between the solid line and the broken line in FIG. 3, the phase directivity can be intentionally changed by using the
上記のような振幅位相性および位相指向性を有する上記実施形態に係るアンテナユニット20を突き出し距離330mmで4面に配して、4面合成アンテナを構成した場合、図4に示すような合成指向性を得ることができる。この図4における実線は、主反射板を平板状に形成した上記従来のアンテナユニットを使用した場合の合成指向性である。
When the
実線特性と破線特性との比較から明らかなように、上記実施形態に係るアンテナユニット20を用いた4面合成アンテナによれば、矢印27で示すように、22.5度方向の振幅指向性の落ち込み量が大幅に低減され(この例では、約1.8dB程度)、これによって、突き出し距離が330mmであるにもかかわらず、充分なサービスエリアが確保されることになる。
As is clear from the comparison between the solid line characteristic and the broken line characteristic, according to the four-plane composite antenna using the
上記凸面22aを有する主反射板22を備えたアンテナユニット20は、レドーム24を含めた外観を変えることなく位相特性を変化させることができる。したがって、従来のアンテナユニットと受風面積等を同じにすることができ、これによって、鉄塔等の支持体への負荷も従来のアンテナユニットと同じにすることが可能になる。なお、外観の変更が許されるのであれば、上記以上の指向性改善効果が得られるように構成することが可能である。
The
一方、上記アンテナユニット20は、主反射板22の背面側に上記凸面22aによって形成された空間26を有する。そこで、必要に応じて、この空間26に給電回路を配置することもできる。すなわち、放射素子21が多列配置される場合には、それらの放射素子に分配給電する給電回路が使用されるので、この給電回路を上記記空間26内に収容することができる。
上記給電回路は、例えば、同軸線路、平衡線路、マイクロストリップ線路、トリプレート線路等で構成される。
On the other hand, the
The power feeding circuit includes, for example, a coaxial line, a balanced line, a microstrip line, a triplate line, and the like.
また、この種のアンテナユニットでは、一般に主反射板の背面側に給電口が設けられるので、該給電口と鉄塔等の支持体との干渉を回避するために、突き出し距離を余分に取るようにしているが、上記アンテナユニット20によれば、上記空間25を利用して上記給電口を放射素子側に寄せて設けることが可能であるので、突き出し距離を増すことなく上記干渉を回避することができる。したがって、従来のアンテナユニットよりも突き出し距離を低減して、合成指向性をさらに改善することが可能になる。
In addition, in this type of antenna unit, a power feeding port is generally provided on the back side of the main reflector. Therefore, in order to avoid interference between the power feeding port and a support such as a steel tower, an extra protruding distance is taken. However, according to the
多面合成アンテナの面数、突き出し距離、放射素子の種類などの諸条件によっては、例えば、図5に示すように、放射素子21から離れる方向に膨らむ凹面22bを有した主反射板22が使用される。上記凹面22bは、給電路25を中心として対称な形状になるように、断面弧状に形成されている。
また、上記諸条件によっては、図6に示すように、凸面22cと凹面22dを有した主反射板22を使用することができる。
Depending on various conditions such as the number of faces of the multi-surface synthetic antenna, the protruding distance, and the type of the radiating element, for example, as shown in FIG. 5, a
Further, depending on the above various conditions, as shown in FIG. 6, a
図5に示すアンテナユニット20は、上記凹面22bによって囲まれた空間28を有するので、必要に応じて、この空間28に前記した給電回路を配置することができる。同様に、図6に示すアンテナユニット20は、上記凸面22cよって囲まれた空間29および凹面22dによって囲まれた空間30を有するので、必要に応じて、この空間29および/または30に前記した給電回路を配置することができる。
Since the
20 アンテナユニット
21 放射素子
22 主反射板
22a,22c 凸面
22b,22d 凹面
23 副反射板
24 レドーム
26,28,29,30 空間
20
Claims (13)
前記多面合成アンテナの合成指向性の落ち込み量を低減するために、前記主反射板の一部または全部に凹面または凸面もしくは凹凸面を形成したことを特徴とする多面合成アンテナ用アンテナユニット。 An antenna unit for a multi-plane synthetic antenna comprising a radiating element and a main reflector provided on the back of the radiating element,
An antenna unit for a multi-plane synthetic antenna, wherein a concave surface, a convex surface, or a concave-convex surface is formed on a part or all of the main reflector in order to reduce a drop in the composite directivity of the multi-surface composite antenna.
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