JP2007201601A

JP2007201601A - 給電合成装置

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Publication number: JP2007201601A
Application number: JP2006015111A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Konno; 昭宏金野
Original assignee: Nippon Antenna Co Ltd
Current assignee: Nippon Antenna Co Ltd
Priority date: 2006-01-24
Filing date: 2006-01-24
Publication date: 2007-08-09
Anticipated expiration: 2026-01-24
Also published as: JP4651545B2

Abstract

【課題】第１のアンテナで受信された受信信号と、第２のアンテナで受信された受信信号とを効率よく合成して出力することのできる給電合成装置とする。
【解決手段】折り返しダイポールエレメントとされる第１アンテナ１０と第２アンテナ１１は、約２００Ωの給電ケーブル１５ａ、１５ｂを介して給電合成部１３に接続されている。給電合成部１３は、給電ケーブル１５ａおよび給電ケーブル１５ｂの一方に第１整合アンテナ１３ａが接続されていると共に、他方に第２整合アンテナ１３ｂが接続されている。そして、並列に接続された給電ケーブル１５ａおよび給電ケーブル１５ｂは１対１のバラン１３ｃにより約７５Ωの不平衡のインピーダンスに変換される。給電合成部１３において合成された第１アンテナ１０および第２アンテナ１１の受信信号は、バラン１３ｃに接続された同軸ケーブル１５ｃを介して同軸端子１４から出力される。
【選択図】図２

Description

本発明は、２基のアンテナで受信された受信信号を合成する給電合成装置に関するものである。

従来、アンテナの利得を向上させる手段として、アンテナ素子数を増やすことによりアンテナ利得を向上させることが行われている。しかし、アンテナ素子数が増えるとサイズ（奥行き）が大きくなり、風速による荷重が大きくなることから耐風速等の強度問題が生じる。また、設置空間も大きくなることから設置場所の問題が生じるようになる。
また、アンテナの利得を向上させる他の手段として、小型アンテナを複数設置して混合器（分配器）により複数の小型アンテナで受信された受信信号を合成することにより、アンテナ利得を向上させることが行われている。

図１９に、小型アンテナを２基設置して分配器により２基の小型アンテナで受信された受信信号を合成する構成の一例を示す。
図１９に示すように、第１アンテナ１１０の受信信号は給電ケーブル１１５ａを介して分配器１１３に供給され、第２アンテナ１１１の受信信号は給電ケーブル１１５ｂを介して分配器１１３に供給される。分配器１１３では、第１アンテナ１１０の受信信号と第２アンテナ１１１の受信信号とが合成されて出力され、同軸端子１１４から出力されるようになる。

図１９に示す構成の詳細な構成を図２０に示す。図２０に示すように、第１アンテナ１１０はエレメント１１０ａとバラン１１０ｂとから構成されている。エレメント１１０ａは、約３００Ωの平衡のインピーダンスとされ４対１のバラン１１０ｂにより約７５Ωの不平衡のインピーダンスに変換されている。また、第２アンテナ１１１はエレメント１１１ａとバラン１１１ｂとから構成されている。エレメント１１１ａは、約３００Ωの平衡のインピーダンスとされ４対１のバラン１１１ｂにより約７５Ωの不平衡のインピーダンスに変換されている。そして、同軸ケーブル等の不平衡ケーブルにより第１アンテナ１１０と第２アンテナ１１１とが分配トランス１１３ｃからなる分配器１１３に接続されている。これにより、第１アンテナ１１０の受信信号と第２アンテナ１１１の受信信号が分配器１１３で合成されて約７５Ωの同軸ケーブル１１５ｃを介して同軸端子１１４から出力されるようになる。

第１アンテナ１１０および第２アンテナ１１１は小型アンテナとされているが、小型アンテナは動作利得が低いため、分配器１１３で合成すると動作利得に対する合成損失の割合が多くなる。例えば、利得約３．０［ｄＢｄ］とされた場合の第１アンテナ１１０および第２アンテナ１１１の合成出力は倍の約６．０［ｄＢｄ］なる。しかし、合成損失は一般に約１．０［ｄＢｄ］とされるため、総合すると約５．０［ｄＢｄ］になる。この結果、第１アンテナ１１０および第２アンテナ１１１の２基のアンテナを設置して受信された受信信号を合成しても動作利得は約２．０［ｄＢｄ］しか向上せず、利点が少ないという問題点があった。

そこで、本発明は第１のアンテナで受信された受信信号と、第２のアンテナで受信された受信信号とを効率よく合成して出力することのできる給電合成装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の給電合成装置は対向配置された第１整合アンテナ手段と第２整合アンテナ手段とが対向している縁部間に、第１の入力端子と出力端子と第２の入力端子とが設けられており、第１の入力端子に第１のアンテナで受信された受信信号が入力されると共に、第２の入力端子に第２のアンテナで受信された受信信号が入力され、これらの２つの受信信号を合成した合成出力が出力端子から出力されるようにしたことを最も主要な特徴としている。

本発明は、対向配置された第１整合アンテナ手段と第２整合アンテナ手段とが対向している縁部間に、第１の入力端子と出力端子と第２の入力端子とが設けられており、第１の入力端子に第１のアンテナで受信された受信信号が入力されると共に、第２の入力端子に第２のアンテナで受信された受信信号が入力され、これらの２つの受信信号を合成した合成出力が出力端子から出力されるようにしたことから、第１のアンテナで受信された受信信号と、第２のアンテナで受信された受信信号とを効率よく合成して出力することができるようになる。

本発明の実施例にかかる給電合成装置を適用したアンテナシステムの構成例を図１に示す。
図１に示すアンテナシステム１は、例えば地上デジタル放送を受信可能なＵＨＦ帯で動作するアンテナシステムとされている。アンテナシステム１において、第１アンテナ１０の受信信号は給電ケーブル１５ａを介して本発明にかかる給電合成装置である給電合成部１３に供給され、第２アンテナ１１の受信信号は給電ケーブル１５ｂを介して給電合成部１３に供給される。給電合成部１３は、第１整合アンテナ１３ａおよび第２整合アンテナ１３ｂを備えており、第１整合アンテナ１３ａおよび第２整合アンテナ１３ｂにより給電ケーブル１５ａが接続された第１アンテナ１０および給電ケーブル１５ｂが接続された第２アンテナ１１に給電合成部１３を整合させている。これにより、第１アンテナ１０と第２アンテナ１１が給電合成部１３に整合されることから、第１アンテナ１０の受信信号と第２アンテナ１１の受信信号とは、給電合成部１３において効率よく合成されるようになる。合成された受信信号は、同軸端子１４から出力されるようになる。

図１に示すアンテナシステム１の詳細な構成を図２に示す。図２に示すように、第１アンテナ１０は折り返しダイポールエレメントからなり、例えば、第１アンテナ１０のインピーダンスは約３００Ωとなっている。この第１アンテナ１０には特性インピーダンスが約２００Ωの平衡ケーブルとされる給電ケーブル１５ａの一端が接続され、給電ケーブル１５ａの他端は給電合成部１３に接続されている。また、第２アンテナ１１も折り返しダイポールエレメントからなり、例えば、第２アンテナ１１のインピーダンスも約３００Ωとなっている。この第２アンテナ１１には特性インピーダンスが約２００Ωの平衡ケーブルとされる給電ケーブル１５ｂの一端が接続され、給電ケーブル１５ｂの他端は給電合成部１３に接続されている。給電合成部１３は、第１整合アンテナ１３ａと第２整合アンテナ１３ｂと１対１のバラン１３ｃとを備え、並列に接続された給電ケーブル１５ａおよび給電ケーブル１５ｂの一方に第１整合アンテナ１３ａが接続されていると共に、他方に第２整合アンテナ１３ｂが接続されている。そして、並列に接続された給電ケーブル１５ａおよび給電ケーブル１５ｂは１対１のバラン１３ｃにより約７５Ωの不平衡のインピーダンスに変換されている。給電合成部１３において合成された第１アンテナ１０および第２アンテナ１１の受信信号は、バラン１３ｃに接続された不平衡ケーブルである特性インピーダンスが約７５Ωとされる同軸ケーブル１５ｃを介して同軸端子１４から出力される。

給電合成部１３においては、約２００Ωの特性インピーダンスとされる給電ケーブル１５ａおよび給電ケーブル１５ｂとが並列接続されて約１００Ωのインピーダンスとなる。そして、給電ケーブル１５ａおよび給電ケーブル１５ｂの一方に第１整合アンテナ１３ａを接続すると共に、他方に第２整合アンテナ１３ｂを接続することにより整合をとるようにしている。このように、第１アンテナ１０および第２アンテナ１１のインピーダンスより低いインピーダンスの給電ケーブル１５ａ，１５ｂを用いて合成していると共に、整合アンテナ１３ａ，１３ｂにより整合をとっているのは次の理由による。

インピーダンスが約３００Ωとされる第１アンテナ１０および第２アンテナ１１に、約３００Ωの給電ケーブルを接続して合成するようにすると、給電合成部１３において並列接続されることからインピーダンスは約１５０Ωになる。このインピーダンスを約７５Ωにインピーダンス変換すれば変換損失が少なくなる。しかし、第１アンテナ１０および第２アンテナ１１のインピーダンスと同じインピーダンスの給電ケーブルを使用して配線、合成すると、給電ケーブルが第１アンテナ１０および第２アンテナ１１の一部として作用するようになりアンテナ特性に大きな影響を及ぼすことになる。これを回避するには、第１アンテナ１０および第２アンテナ１１のインピーダンスとは異なるインピーダンスの給電ケーブルを使用して合成する必要がある。この場合、異なるインピーダンスは第１アンテナ１０および第２アンテナ１１のインピーダンスである３００Ωより低いインピーダンスとするのが望ましい。しかし、低すぎると給電ケーブルで反射損失が発生し整合を取ることが困難となる。また、整合手段として整合コイルや分配コイルから構成される整合器を使用すると整合損失が発生する。

そこで、第１整合アンテナ１３ａおよび第２整合アンテナ１３ｂを用いて整合をとることにより、整合損失を最小減にすることができるようになる。この整合において、給電ケーブル１５ａ、１５ｂはある程度の長さがあるためインダクティブのインピーダンスとなる。そこで、第１整合アンテナ１３ａおよび第２整合アンテナ１３ｂをキャパシティブのインピーダンスとなるようにして整合をとっている。ここで、第１整合アンテナ１３ａおよび第２整合アンテナ１３ｂのインピーダンスは、その形状及び寸法を変化させることにより調整することができ、第１整合アンテナ１３ａおよび第２整合アンテナ１３ｂの長さや幅を調整することにより、整合に適合するキャパシティブのインピーダンスとなるようにしている。

次に、本発明にかかる給電合成装置を適用した具体的なアンテナシステム２の構成を図３に示す。図３に示すアンテナシステム２は、ＵＨＦ用の八木アンテナを２基設けて、２基の八木アンテナで受信した受信信号を本発明にかかる給電合成装置である給電合成部２３において合成するようにしている。第１八木アンテナ２０および第２八木アンテナ２１は、５素子の八木アンテナとされており、第１八木アンテナ２０および第２八木アンテナ２１の詳細な構成が図４および図５に示されている。
図４は、八木アンテナ２０（２１）の構成を示す平面図であり、図５は八木アンテナ２０（２１）の構成を示す側面図である。これらの図に示すように、八木アンテナ２０（２１）は３素子の導波器２５と、放射器２６と、反射器２７とからなる５素子の八木アンテナとされている。３素子の導波器２５と、放射器２６と、反射器２７とは、各素子とほぼ直交して配置されたブーム２８に所定間隔を置いて固着されており、ブーム２８の後部には八木アンテナ２０（２１）を支柱１６に取り付けるための取付具２９が設けられている。放射器２６は折り返しダイポールとされており、そのインピーダンスは約２００Ωとなっている。

第１八木アンテナ２０と第２八木アンテナ２１は垂直に配設された支柱１６に所定間隔離隔されて取り付けられている。第１八木アンテナ２０の放射器には特性インピーダンスが約２００Ωの平衡ケーブルとされる給電ケーブル２５ａの一端が接続され、給電ケーブル２５ａの他端は給電合成部２３に接続されている。また、第２八木アンテナ２１には特性インピーダンスが約２００Ωの平衡ケーブルとされる給電ケーブル２５ｂの一端が接続され、給電ケーブル２５ｂの他端は給電合成部２３に接続されている。この場合、アンテナシステム２の使用周波数帯域における中心周波数の波長をλとした際に、第１八木アンテナ２０と給電合成部２３との間隔は約λ／４の間隔になるように配置され、第２八木アンテナ２１と給電合成部２３との間隔も約λ／４の間隔になるように配置される。

給電合成部２３はプリント基板から構成されており、プリント基板上に第１整合アンテナと第２整合アンテナとがプリントされていると共に、１対１のバランが設けられている。給電合成部２３における第１整合アンテナと第２整合アンテナの指向方向は、第１八木アンテナ２０および第２八木アンテナ２１の指向方向にほぼ一致するよう向けられている。これは、第１整合アンテナと第２整合アンテナも、アンテナシステム２のアンテナとして機能するからである。この場合の第１整合アンテナと第２整合アンテナおよびバランとの接続形態は図２に示すとおりとされ、並列接続された給電ケーブル２５ａおよび給電ケーブル２５ｂの一方に第１整合アンテナが接続されていると共に、他方に第２整合アンテナが接続されている。そして、並列に接続された給電ケーブル２５ａおよび給電ケーブル２５ｂは１対１のバランにより約７５Ωの不平衡のインピーダンスに変換されている。給電合成部２３において合成された第１八木アンテナ２０および第２八木アンテナ２１の受信信号は、バランに接続されている不平衡ケーブルである特性インピーダンスが約７５Ωとされる同軸ケーブルを介して出力されるようになる。なお、給電合成部２３を防水ケースに収納するようにしてもよい。また、給電ケーブル２５ａ、２５ｂのインピーダンスは約２００Ωとしたが、２００Ωより低いインピーダンスとするのが好適である。

次に、本発明にかかる給電合成装置を適用した具体的なアンテナシステム３の他の構成を図６に示す。図６に示すアンテナシステム３は、ＵＨＦ帯で動作するループアンテナを２基設けて、２基のループアンテナで受信した受信信号を本発明にかかる給電合成装置である給電合成部３３において合成するようにしている。第１ループアンテナ３０および第２ループアンテナ３１は、ループ素子と反射板から構成されており、第１ループアンテナ３０および第２ループアンテナ３１の詳細な構成が図８および図９に示されている。
図８は、ループアンテナ３０（３１）の構成を示す上面図であり、図９はループアンテナ３０（３１）の構成を示す正面図である。これらの図に示すように、ループアンテナ３０（３１）は矩形のループの中央部をＶ字状に内側に折曲することにより近接した給電部３７が形成されていると共に、上下のエレメント幅が広くされているループ素子３５と、ループ素子３５に離隔されて配置され両側の縁部がループ素子３５に近接するようコ字状に折曲された反射板３６から構成されている。ループ素子３５のインピーダンスは約３００Ωとなっている。

第１ループアンテナ３０と第２ループアンテナ３１とは所定間隔離隔されて垂直に配置されている。第１ループアンテナ３０の給電部には特性インピーダンスが約２００Ωの平衡ケーブルとされる給電ケーブル３５ａの一端が接続され、給電ケーブル３５ａの他端は給電合成部３３に接続されている。また、第２ループアンテナ３１の給電部には特性インピーダンスが約２００Ωの平衡ケーブルとされる給電ケーブル３５ｂの一端が接続され、給電ケーブル３５ｂの他端は給電合成部３３に接続されている。この場合、アンテナシステム３の使用周波数帯域における中心周波数の波長をλとした際に、第１ループアンテナ３０と給電合成部３３との間隔は約λ／４の間隔になるように配置され、第２ループアンテナ３１と給電合成部３３との間隔も約λ／４の間隔になるように配置される。

給電合成部３３はプリント基板から構成されており、プリント基板上に第１整合アンテナと第２整合アンテナとがプリントされていると共に、１対１のバランが設けられている。給電合成部３３における第１整合アンテナと第２整合アンテナの指向方向は、第１ループアンテナ３０および第２ループアンテナ３１の指向方向にほぼ一致するよう向けられている。これは、第１整合アンテナと第２整合アンテナも、アンテナシステム３のアンテナとして機能するからである。この場合の第１整合アンテナと第２整合アンテナおよびバランとの接続形態は図２に示すとおりとされ、並列接続された給電ケーブル３５ａおよび給電ケーブル３５ｂの一方に第１整合アンテナが接続されていると共に、他方に第２整合アンテナが接続されている。そして、並列に接続された給電ケーブル３５ａおよび給電ケーブル３５ｂは１対１のバランにより約７５Ωの不平衡のインピーダンスに変換されている。給電合成部３３において合成された第１ループアンテナ３０および第２ループアンテナ３１の受信信号は、バランに接続されている不平衡ケーブルである特性インピーダンスが約７５Ωとされる同軸ケーブルを介して出力されるようになる。なお、給電合成部３３を防水ケースに収納するようにしてもよい。

図６に示すアンテナシステム３においては、給電合成部３３における第１整合アンテナと第２整合アンテナの指向方向は、第１ループアンテナ３０および第２ループアンテナ３１の指向方向にほぼ一致するよう向けられていた。図７に、給電合成部３３における第１整合アンテナと第２整合アンテナの指向方向を、第１ループアンテナ３０および第２ループアンテナ３１の指向方向とほぼ直交する方向へ向けるようにしたアンテナシステム４の構成を示す。図７に示すように、給電合成部３３を約９０度回転して配置するようにすると、後述するがアンテナシステム４の電気的特性はアンテナシステム３の電気的特性と異なるようになる。これは、第１整合アンテナと第２整合アンテナも、アンテナシステム３のアンテナとして機能しているからである。

次に、本発明にかかる給電合成装置である給電合成部１３の周辺の構成を図１０に示す。給電合成部１３はプリント基板から構成されており、プリント基板上に図示していない第１整合アンテナ１３ａと第２整合アンテナ１３ｂとがプリントされていると共に、１対１のバラン１３ｃが設けられている。給電合成部１３には、特性インピーダンスが約２００Ωの平衡ケーブルとされる約λ／４の長さの給電ケーブル１５ａおよび給電ケーブル１５ｂとが接続されている。給電ケーブル１５ａおよび給電ケーブル１５ｂの一方には、第１整合アンテナ１３ａが接続されていると共に、他方に第２整合アンテナ１３ｂが接続されている。そして、給電ケーブル１５ａの先端の第１給電接続部１５ｄが第１アンテナ１０の給電部に接続され、給電ケーブル１５ｂの先端の第２給電接続部１５ｅが第２アンテナ１１の給電部に接続される。並列に接続された給電ケーブル１５ａおよび給電ケーブル１５ｂは１対１のバラン１３ｃにより約７５Ωの不平衡のインピーダンスに変換されている。給電合成部１３において合成された第１アンテナ１０および第２アンテナ１１の受信信号は、バラン１３ｃに接続されている不平衡ケーブルである特性インピーダンスが約７５Ωとされる同軸ケーブルを介して出力されるようになる。

次に、給電合成部１３に設けられている第１整合アンテナ１３ａと第２整合アンテナ１３ｂの詳細構成を図１１に示す。
図１１に示すように、給電合成部１３はプリント基板により構成されており、プリント基板の一面において中央部から両側にわたって第１整合アンテナ１３ａと第２整合アンテナ１３ｂとがほぼ全面に形成されている。第１整合アンテナ１３ａと第２整合アンテナ１３ｂとは、線対称の形状とされておりそれぞれコ字状のエレメントとされている。第１整合アンテナ１３ａと第２整合アンテナ１３ｂとが対向するプリント基板の中央部において３組の端子が形成されている。３組の端子は、第１入力端子１３ｄ、第２入力端子１３ｅおよび出力端子１３ｆとされている。第１入力端子１３ｄには給電ケーブル１５ａが接続され、第２入力端子１３ｅには給電ケーブル１５ｂが接続される。また、出力端子１３ｆにはバラン１３ｃが接続される。第１整合アンテナ１３ａと第２整合アンテナ１３ｂの共振周波数に関連するエレメント長は破線で図示する長さＬとされ、エレメント長のパラメータを一辺の長さｘで示すものとする。

給電合成部１３に設けられている第１整合アンテナ１３ａと第２整合アンテナ１３ｂの形状は、図１１に示す形状に限るものではなく図１２（ａ）〜（ｄ）に示す形状としてもよい。図１２（ａ）に示す第１整合アンテナ１３ａ−２と第２整合アンテナ１３ｂ−２の形状は、矩形の形状とされている。また、図１２（ｂ）に示す第１整合アンテナ１３ａ−３と第２整合アンテナ１３ｂ−３の形状は、Ｔ字状の形状とされている。さらに、図１２（ｃ）に示す第１整合アンテナ１３ａ−４と第２整合アンテナ１３ｂ−４の形状は、Ｔ字状とされているが幅が広くされた形状とされている。さらにまた、図１２（ｄ）に示す第１整合アンテナ１３ａ−５と第２整合アンテナ１３ｂ−５の形状は、ロ字状の形状とされている。

次に、本発明にかかる給電合成装置を適用したアンテナシステムの電気的特性を、図１９，２０に示す従来のアンテナシステムの電気的特性と対比して図１３、図１４に示す。この場合、給電合成部１３における第１整合アンテナおよび第２整合アンテナの形状は図１１に示す形状とされており、第１整合アンテナと第２整合アンテナの長さｘが約４５ｍｍとされている。
図１３は第１アンテナおよび第２アンテナとして図４，５に示す八木アンテナを用いた場合の動作利得の周波数特性を示している。図１３において、●で示すデータ１−１は八木アンテナ単体の動作利得特性を示しており、◆で示すデータ１−２は従来のアンテナシステムの動作利得性を示しており、■で示すデータ１−３は本発明にかかるアンテナシステムの動作利得特性を示している。図１３を参照すると、本発明のアンテナシステムでは合成したことにより動作利得特性が大幅に向上しており、特に低域の動作利得特性が従来のアンテナシステムより改善されていることがわかる。なお、第１整合アンテナおよび第２整合アンテナの形状は図１１に示す形状とされており、アンテナシステムの使用周波数帯域は地上デジタル放送の周波数帯域（４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚ）とされている。

図１４は第１アンテナおよび第２アンテナとして図８，９に示すループアンテナを用いた場合の動作利得の周波数特性を示している。図１４において、●で示すデータ２−１はループアンテナ単体の動作利得特性を示しており、◆で示すデータ２−２は従来のアンテナシステムの動作利得性を示しており、■で示すデータ２−３は本発明にかかるアンテナシステムの動作利得特性を示している。また、▲で示すデータ２−４は本発明にかかるアンテナシステムにおいて給電合成部の指向方向を図７に示すように約９０°回転させた場合の動作利得特性を示している。図１４を参照すると、本発明のアンテナシステムでは合成したことにより動作利得特性が大幅に向上しており、従来のアンテナシステムより使用周波数帯域である４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚの全体にわたり動作利得特性が改善されていることがわかる。ただし、給電合成部の指向方向を図７に示すように約９０°回転させると、約６５０ＭＨｚ以上の高域において動作利得が低減するようになる。これは、アンテナシステムのアンテナとして機能している第１整合アンテナと第２整合アンテナが約９０°回転されて、その利得が低下したからである。なお、第１整合アンテナおよび第２整合アンテナの形状は図１１に示す形状とされている。

次に、本発明にかかる給電合成装置を適用したアンテナシステムにおいて、第１整合アンテナおよび第２整合アンテナの長さをパラメータとした際の動作利得の周波数特性を図１５に示す。この場合、第１整合アンテナおよび第２整合アンテナの形状は図１１に示す形状とされており、長さｘがパラメータとされている。
図１５において、●で示すデータ３−１は図１１に示す第１整合アンテナおよび第２整合アンテナの長さｘを８０ｍｍとした際の本発明にかかるアンテナシステムの動作利得特性を示しており、◆で示すデータ３−２は長さｘを７０ｍｍとした際の本発明にかかるアンテナシステムの動作利得特性を示しており、■で示すデータ３−３は長さｘを６０ｍｍとした際の本発明にかかるアンテナシステムの動作利得特性を示しており、▲で示すデータ３−４は長さｘを５０ｍｍとした際の本発明にかかるアンテナシステムの動作利得特性を示しており、データ３−５は長さｘを４０ｍｍとした際の本発明にかかるアンテナシステムの動作利得特性を示しており、データ３−６は長さｘを３０ｍｍとした際の本発明にかかるアンテナシステムの動作利得特性を示している。第１整合アンテナおよび第２整合アンテナの長さｘを短くするにつれて高域の動作利得特性が改善されるようになり、長さｘが５０ｍｍ以下とされた際に使用周波数帯域において良好な動作利得特性を示すようになることがわかる。これは、アンテナシステムのアンテナとして機能している第１整合アンテナと第２整合アンテナのエレメント長Ｌが、長さｘが短くされて短くなることにより、その共振周波数が高域に移動するからと考えられる。

次に、本発明にかかる給電合成装置を適用したアンテナシステムにおいて、第１整合アンテナおよび第２整合アンテナの形状を変えた際の動作利得の周波数特性を図１６に示す。この場合、第１整合アンテナと第２整合アンテナの長さｘは約４５ｍｍとされている。
図１６において、●で示すデータ４−１は第１整合アンテナおよび第２整合アンテナの形状を図１１に示す形状とした際の本発明にかかるアンテナシステムの動作利得特性を示しており、◆で示すデータ４−２は図１２（ａ）に示す形状とした際の本発明にかかるアンテナシステムの動作利得特性を示しており、■で示すデータ４−３は図１２（ｂ）に示す形状とした際の本発明にかかるアンテナシステムの動作利得特性を示しており、▲で示すデータ４−４は図１２（ｃ）に示す形状とした際の本発明にかかるアンテナシステムの動作利得特性を示しており、データ４−５は図１２（ｄ）に示す形状とした際の本発明にかかるアンテナシステムの動作利得特性を示している。図１６を参照すると、第１整合アンテナおよび第２整合アンテナの形状を変えても動作利得特性はほぼ同じとなることがわかる。

次に、本発明にかかる給電合成装置を適用したアンテナシステムにおいて、給電ケーブルのインピーダンスを変えた際の動作利得の周波数特性を図１７に示す。この場合、給電合成部１３における第１整合アンテナおよび第２整合アンテナの形状は図１１に示す形状とされており、第１整合アンテナと第２整合アンテナの長さｘが約４５ｍｍとされている。
図１７において、●で示すデータ５−１は第１アンテナおよび第２アンテナに接続されている給電ケーブルのインピーダンスを約３００Ωとした際の本発明にかかるアンテナシステムの動作利得特性を示しており、◆で示すデータ５−２は給電ケーブルのインピーダンスを約２００Ωとした際の本発明にかかるアンテナシステムの動作利得特性を示しており、■で示すデータ５−３は給電ケーブルのインピーダンスを約７５Ωとしてアースが浮いている際の本発明にかかるアンテナシステムの動作利得特性を示しており、▲で示すデータ５−４は給電ケーブルのインピーダンスを約７５Ωとしてアースした際の本発明にかかるアンテナシステムの動作利得特性を示している。図１７を参照すると、給電ケーブルのインピーダンスを約２００Ωとした際に、使用周波数帯域の全体にわたって動作利得特性は良好になることがわかる。また、給電ケーブルのインピーダンスを約７５Ωとした際には、高域における動作利得特性が低減するようになり、特にアースを浮かせると動作利得特性が不安定になることがわかる。
図１８は、本発明にかかる給電合成装置を適用したアンテナシステムの代表的な動作利得の周波数特性を示す図であり、図１４におけるデータ２−３に相当している。なお、第１整合アンテナおよび第２整合アンテナの形状は図１１に示す形状とされ、第１整合アンテナと第２整合アンテナの長さｘは約４５ｍｍとされている。

なお、以上の説明では地上デジタル放送を受信するＵＨＦアンテナの受信信号を合成する給電合成装置としたが、本発明は、これに限るものではなく所望の周波数帯域で動作する複数のアンテナの受信信号を合成する給電合成装置に適用することができる。

本発明の実施例にかかる給電合成装置を適用したアンテナシステムの構成例を示す図である。本発明の実施例にかかる給電合成装置を適用したアンテナシステムの構成の詳細を示す図である。本発明にかかる給電合成装置を適用したアンテナシステムの具体的な構成を示す図である。本発明にかかる給電合成装置を適用した図３に示すアンテナシステムにおける八木アンテナの構成を示す平面図である。本発明にかかる給電合成装置を適用した図３に示すアンテナシステムにおける八木アンテナの構成を示す側面図である。本発明にかかる給電合成装置を適用した他のアンテナシステムの具体的な構成を示す図である。本発明にかかる給電合成装置を適用した図６に示す他のアンテナシステムの構成の変形例を示す図である。本発明にかかる給電合成装置を適用した図６に示すアンテナシステムにおけるループアンテナの構成を示す上面図である。本発明にかかる給電合成装置を適用した図６に示すアンテナシステムにおけるループアンテナの構成を示す正面図である。本発明にかかる給電合成装置を適用したアンテナシステムにおける給電整合部の周辺の構成を示す図である。本発明にかかる給電合成装置を適用したアンテナシステムにおける給電整合部にかかる整合アンテナの構成を示す図である。本発明にかかる給電合成装置を適用したアンテナシステムにおける給電整合部にかかる整合アンテナの他の構成を示す図である。本発明にかかる給電合成装置を適用したアンテナシステムの電気的特性を従来のアンテナシステムの電気的特性と対比して示す図である。本発明にかかる給電合成装置を適用した他のアンテナシステムの電気的特性を従来のアンテナシステムの電気的特性と対比して示す図である。本発明にかかる給電合成装置を適用したアンテナシステムにおいて整合アンテナの長さをパラメータとした際の電気的特性を示す図である。本発明にかかる給電合成装置を適用したアンテナシステムにおいて整合アンテナの形状を変えた際の電気的特性を示す図である。本発明にかかる給電合成装置を適用したアンテナシステムにおいて給電ケーブルのインピーダンスを変えた際の電気的特性を示す図である。本発明にかかる給電合成装置を適用したアンテナシステムにおける代表的な電気的特性を示す図である。小型アンテナを２基設置して分配器により２基の小型アンテナで受信された受信信号を合成する従来のアンテナシステムの構成を示す図である。図１９に示す従来のアンテナシステムの構成の詳細を示す図である。

符号の説明

１アンテナシステム、２アンテナシステム、３アンテナシステム、４アンテナシステム、１０第１アンテナ、１１第２アンテナ、１３給電合成部、１３ａ第１整合アンテナ、１３ｂ第２整合アンテナ、１３ｃバラン、１３ｄ第１入力端子、１３ｅ第２入力端子、１３ｆ出力端子、１４同軸端子、１５ａ給電ケーブル、１５ｂ給電ケーブル、１５ｃ同軸ケーブル、１５ｄ第１給電接続部、１５ｅ第２給電接続部、１６支柱、２０第１八木アンテナ、２１第２八木アンテナ、２３給電合成部、２５導波器、２５ａ給電ケーブル、２５ｂ給電ケーブル、２６放射器、２７反射器、２８ブーム、２９取付具、３０第１ループアンテナ、３１第２ループアンテナ、３３給電合成部、３５ループ素子、３５ａ給電ケーブル、３５ｂ給電ケーブル、３６反射板、３７給電部、１１０第１アンテナ、１１０ａエレメント、１１０ｂバラン、１１１第２アンテナ、１１１ａエレメント、１１１ｂバラン、１１３分配器、１１３ｃ分配トランス、１１４同軸端子、１１５ａ給電ケーブル、１１５ｂ給電ケーブル、１１５ｃ同軸ケーブル

Claims

第１のアンテナで受信された受信信号と、第２のアンテナで受信された受信信号とを合成して出力する給電合成装置であって、
所定間隔を置いて対向するよう配置された第１整合アンテナ手段と、第２整合アンテナ手段とを備え、
前記第１整合アンテナ手段と前記第２整合アンテナ手段とが対向している縁部間に、第１の入力端子と出力端子と第２の入力端子とが設けられており、前記第１の入力端子に前記第１のアンテナで受信された受信信号が入力されると共に、前記第２の入力端子に前記第２のアンテナで受信された受信信号が入力され、これらの２つの受信信号を合成した合成出力が前記出力端子から出力されるようにしたことを特徴とする給電合成装置。
前記第１のアンテナと前記第１の入力端子とを接続している第１ケーブルのインピーダンスが、前記第１のアンテナのインピーダンスより低いインピーダンスとされていると共に、前記第２のアンテナと前記第２の入力端子とを接続している第２ケーブルのインピーダンスが、前記第２のアンテナのインピーダンスより低いインピーダンスとされていることを特徴とする請求項１記載の給電合成装置。
前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとの指向方向に、前記第１整合アンテナと前記第２のアンテナの指向方向が向けられていることを特徴とする請求項１記載の給電合成装置。
前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとが、使用周波数帯域における中心周波数の波長のほぼ１／４波長の間隔で配置されていることを特徴とする請求項１記載の給電合成装置。