JP4147210B2 - 八木・宇田式アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は，八木・宇田式アンテナ装置に関する。

従来，八木・宇田式アンテナ装置は放射器，導波器および反射器が備えられており，放射器，導波器，反射器は受信周波数および受信周波数帯域幅に応じて，それぞれ寸法が決定される。一般に高利得と所定の帯域幅を得るために同一寸法の導波器が複数本用いられる。（例えば，特許文献１参照）。

また，ＵＨＦ用アンテナはローバンド用（ｃｈ１３−４４），ハイバンド用（ｃｈ３０−６２），オールバンド用（ｃｈ１３−６２）というように，それぞれの受信帯域において最大の受信動作利得を得られるように設計されている。（例えば，非特許文献１参照）。

実開昭５９−１６４３０５号公報 マスプロ電工株式会社発行，ゼネラルカタログ２００２．３，Ｐ．４３−５６

しかし，上記特許文献１提案の技術では所定の帯域幅で均一な受信感度を得られるものの，所定の高感度を得るためには導波器の数を増やす必要があり，アンテナ装置が大型化するという問題があった。また，アンテナの大型化に伴い，美観も問題になっている。

また，上記非特許文献１提案の技術では，新たに地上波ディジタル放送が開始されると，受信アンテナを追加・交換しなければならないという問題があった。なぜなら，地上波ディジタル放送は３大都市圏でサービスが開始されたが，地上波ディジタル放送はＵＨＦ帯で放送され，しかもその大半はＣｈ１３〜Ｃｈ３２の低い周波数帯に集中していることから，ローバンド用のアンテナを使用している場合は問題ないが，ローバンド以外のアンテナを使用している場合は，この帯域が受信できるアンテナを追加するか，または交換する必要がある。また，地上波ディジタル放送開始時には既存の地上波アナログ放送に対する妨害を考慮して，定常時出力の１００分の１程度の低い送信電力で送信されている。このため，地上波ディジタル放送を安定受信するためにはアンテナの動作利得が重要になってくる。したがって，地上ディジタル放送の周波数帯域の動作利得が高いアンテナに交換しなければならないのである。
また，従来，アンテナを選択する場合，将来放送局が追加される可能性を見込んで，全帯域（オールバンド）用のアンテナが選択されることが多かった。ところが，オールバンドのアンテナを使用している場合，受信帯域は合致するものの，広帯域であるために動作利得が低く，所要の受信レベルを得るためには素子数（特に導波器の数）の多い高利得なアンテナに交換しなければならず，アンテナが大型化してしまうという問題があった。

そこで本願においては，こうした問題点を解決するためになされたものであり，その目的は，小型なアンテナであっても，第１の所定帯域の受信感度が高くかつ，第２の所定帯域の受信感度が所定値以上得られる八木・宇田式アンテナ装置を提供することである。
他の目的は共通部品が使用でき，製造コストの低減が図れる八木・宇田式アンテナ装置を提供することである。
他の目的は３大都市圏で放送される地上ディジタル放送信号および，地上アナログ放送信号を効率よく受信できる八木・宇田式アンテナ装置を提供することである。

上記課題を解決するために，請求項１の発明は，放射器と反射器と導波器を備えた八木・宇田式アンテナ装置において，同じ長さの複数の導波器を１組とし，長さの異なる複数組の導波器を備えると共に，前記導波器の長さが前記放射器側ほど長くなるように設定するように構成される。

請求項２の発明は，請求項１に記載の八木・宇田式アンテナ装置において，前記導波器は２組からなり，各組を構成する導波素子の数が略等しい数に設定するように構成される。

請求項３の発明は，請求項２に記載の八木・宇田式アンテナ装置において，前記２組の導波器は各導波素子の長さが略２１０ｍｍと略２２０ｍｍに設定するように構成される。

請求項１の発明によれば，放射器と反射器と導波器を備えた八木・宇田式アンテナ装置において，同じ長さの複数の導波器を１組とし，長さの異なる複数組の導波器を備えると共に，前記導波器の長さが前記放射器側ほど長くなるように設定するように構成したので，
小型なアンテナであっても，第１の所定帯域の受信感度が高くかつ，第２の所定帯域の受信感度が所定値以上得られる八木・宇田式アンテナ装置を提供することができる。

請求項２の発明によれば，請求項１に記載の八木・宇田式アンテナ装置において，前記導波器は２組からなり，各組を構成する導波素子の数が略等しい数に設定するように構成したので，
共通部品が使用でき，製造コストの低減が図れる八木・宇田式アンテナ装置を提供することができる。

請求項３の発明によれば，請求項２に記載の八木・宇田式アンテナ装置において，前記２組の導波器は各導波素子の長さが略２１０ｍｍと略２２０ｍｍに設定するように構成したので，
３大都市圏で放送される地上ディジタル放送信号および，地上アナログ放送信号を効率よく受信できる八木・宇田式アンテナ装置を提供することができる。

以下に，本発明を具体化した実施形態の例を，図面を基に詳細に説明する。

図１は本発明を適用した八木・宇田式アンテナ装置の説明図を示しており，図１（ａ）は正面図，図１（ｂ）は側面図である。
１は八木・宇田式アンテナ装置であり，反射器４，放射器３，導波器２がそれぞれ所定の間隔でブーム６に固定されている。また，ブーム６には八木・宇田式アンテナ装置１をマスト等に固定するためのアンテナ支持金具５が備えられている。７は給電部，２０・２１は導波素子である。

導波器２は複数組の導波器２Ａ，２Ｂで構成されている。そして，導波器２Ａ，２Ｂはそれぞれ長さの異なる導波素子２０，２１が複数本所定の間隔になるようにブーム６上に配置してある。
導波器の長さは後述する放射器の長さより短くなるように形成されており，放射器側の長さが長くなるように配置してある。

本実施例では，導波素子２０，２１をそれぞれ６本使用したが，これに限定されることはなく，所定の利得が得られるように各本数を適宜決定すればよい。

また，導波器２（詳しくは導波素子２０，２１）をブーム６に固定する手段としては，周知のネジ締めや，カシメによる固定方法を採用すればよい。また，導波素子の素材としては直径８ｍｍ，肉厚０．５ｍｍ程度のアルミパイプが好適に使用されるが，例えば，合成樹脂材料の表面に導電性材料をメッキまたは蒸着して使用しても良い。

放射器３は図１に示すように，給電部７を備えており，同軸ケーブル（図示せず）が接続されている。放射器３はビームダイポールアンテナとして形成され放射器のみで単一指向特性を有するようになっている。そして，その長さは受信する電波の波長の約２分の１に設定してある。なお，給電部７は合成樹脂材料で形成されたケース内に整合回路が備えられており，前記半波長ダイポールアンテナで受信した受信信号を効率よく伝送線である同軸ケーブルに供給している。
また，給電部７はブーム６への固定部材としても機能しており，周知の固定手段でもって，ブーム６に固定されている。

反射器４は，ブームの端部に周知の固定手段でもって固定されている。また，反射器の長さは，前記放射器の長さより長くなるように設定されている。
また，放射器３，反射器４の素材としては，導波素子の素材と同様に直径８ｍｍ，肉厚０．５ｍｍ程度のアルミパイプが好適に使用されるが，例えば，合成樹脂材料の表面に導電性材料をメッキまたは蒸着して使用しても良い。

次に，図1に示した八木・宇田式アンテナ装置１の導波器２，放射器３および反射器４の具体的な寸法と周波数特性について図２，図３を用いて説明する。
放射器３の第１エレメントの長さＬ３１は２５０ｍｍで，受信帯域の略中心周波数６００ＭＨｚにおける波長の２分の１に設定してある。第２エレメントの長さＬ３２は前記第１エレメントの長さＬ３１よりも長い値である３８０ｍｍに設定してある。

次に，第１組の導波器２Ａの長さＬ２０は２１０ｍｍ，第２組の導波器２Ｂの長さＬ２１は２２０ｍｍであり，前記放射器３のエレメントの長さよりも短い値に設定してある。
尚，本実施例ではＬ２０＝２１０ｍｍ，Ｌ２１＝２２０ｍｍに設定したが，この値に限定されるものではなく，それぞれプラス１０％・マイナス１０％の範囲内であれば同様の効果が得られる。

次に，反射器４の長さＬ４は３１０ｍｍであり，前記放射器３のエレメントの長さよりも長い値に設定してある。

また，各エレメントは次の寸法でブーム上に配置されている。Ｄ１〜Ｄ１２は受信帯域の中心周波数６００ＭＨｚにおける波長の１３分の１〜５分の１に設定してある。具体的には，Ｄ１＝９０ｍｍ，Ｄ２＝８０ｍｍ，Ｄ３＝８０ｍｍ，Ｄ４＝８０ｍｍ，Ｄ５＝８０ｍｍ，Ｄ６＝８０ｍｍ，Ｄ７＝７０ｍｍ，Ｄ８＝７０ｍｍ，Ｄ９＝６０ｍｍ，Ｄ１０＝５０ｍｍ，Ｄ１１＝４０ｍｍ，Ｄ１２＝４０ｍｍに設定されている。Ｄ１３は受信帯域の中心周波数６００ＭＨｚにおける波長の約３分の１に設定してあり，具体的にはＤ１３＝１６０ｍｍに設定されている。

次に，本発明のＵＨＦアンテナと従来のオールバンドのＵＨＦアンテナにおける動作利得の各周波数特性について図３を用いて詳細に説明する。図３に示すとおり，本発明のアンテナにおいては３大都市圏での地上ディジタル放送帯域（第１の所定帯域）であるｃｈ１３〜ｃｈ３２では９ｄＢ以上の動作利得が得られており，従来のオールバンドアンテナより２〜３ｄＢ向上していることがわかる。また，３大都市圏での地上アナログ放送帯域（第２の所定帯域）であるｃｈ１３〜ｃｈ３６では従来のオールバンドアンテナと同等以上の動作利得が得られていることがわかる。

このように，地上ディジタル放送帯域の動作利得が改善されているため，従来のオールバンドアンテナを使用している地域より，サービスエリアを１．６倍程度に広げることができる。また，地上ディジタル放送の送信出力が段階的に上昇する過程で，定格出力より低い場合であっても安定した受信が可能になる。

次に，八木・宇田式アンテナ装置の動作について説明する。
八木・宇田式アンテナ装置１の給電部７には八木・宇田式アンテナ装置１で受信したテレビ信号を端末機器としてのテレビ受像機まで伝送するための伝送線（本実施例では同軸ケーブル）が接続されている。

地上ディジタル放送および，アナログ放送の電波は複数の導波器２Ａ，２Ｂで放射器３に導波されると共に，放射器３を通過した放送電波は，反射器４で放射器側に反射され，その合成波が放射器３で受信される。放射器３で受信された上記放送信号は給電部７に内蔵された整合回路を介して，同軸ケーブルに出力され，前記同軸ケーブルの他端に接続されたテレビ受信機に供給され，画像や音声を楽しむことができる。

尚，本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく，以下に例示するように，本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部を適宜に変更して実施することも可能である。
たとえば，上記実施例では導波器を２組使用して，それぞれ導波素子を各６本使用したがこれに限定されるものではなく，要求仕様を満足すれば，これよりも多くても少なくても良い。また，本実施例では放射器として，ビームダイポールアンテナを使用したが，通常の半波長ダイポールアンテナであっても良い。また，本実施例では反射器として４本の反射素子を使用したが，これに代えて，網状の板材を使用しても良い。

本発明を適用した八木・宇田式アンテナ装置の説明図であり，（ａ）は正面図，（ｂ）は側面図である。 図１に示した八木・宇田式アンテナ装置の寸法図である。 図１に示した八木・宇田式アンテナ装置の周波数特性を示した説明図である。

符号の説明

１・１０…八木・宇田式アンテナ装置，２…導波器，３・３０…放射器，４・４０…反射器，５…アンテナ支持金具，６…ブーム，７・７０…給電部，２０・２１…導波素子。

Claims (3)

1. 放射器と反射器と導波器を備えた八木・宇田式アンテナ装置において，
   同じ長さの複数の導波器を１組とし，長さの異なる複数組の導波器を備えると共に，前記導波器の長さが前記放射器側ほど長くなるように設定されていることを特徴とした八木・宇田式アンテナ装置。
   
2. 前記導波器は２組からなり，各組を構成する導波素子の数が略等しい数に設定されていることを特徴とした請求項１に記載の八木・宇田式アンテナ装置。
   
3. 前記２組の導波器は各導波素子の長さが略２１０ｍｍと略２２０ｍｍに設定されていることを特徴とした請求項２に記載の八木・宇田式アンテナ装置。
   
   

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