JP6360742B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、所定周波数帯の電波の送受信を行うアンテナ装置に関するものである。

従来より、報道番組やスポーツ番組等の放送を行う際に、取材地点でテレビカメラによって撮影された映像データ等を放送中継車からマイクロ波や準マイクロ波等の搬送波（電波）を介して送信し、その送信波を例えば高所に設置された基地局で受信し、さらに本社へ伝送して収録または放送を行う放送事業用無線局（ＦＰＵ：Ｆｉｅｌｄ ＰｉｃｋｕｐＵｎｉｔ）を構成する伝送システムが用いられている。

ここで、放送事業用無線局の伝送システムにおいて、例えば、テレビカメラを搭載した移動中継車からの送信波、取材地点に設置されたテレビカメラからの送信波、あるいはカメラマンによって移動されるテレビカメラからの送信波を受信するためにＦＰＵ用のアンテナ装置が用いられる。

ＦＰＵ用のアンテナ装置に関する技術は種々提案されている（特許文献１等）。

特開平１１−１９５９１３号公報

従来のＦＰＵ用のアンテナ装置としては、パラボラアンテナや八木式アンテナ（八木−宇田アンテナ）などが用いられている。

ところで、ＦＰＵ用のアンテナ装置によって移動中継車やテレビカメラ等からの送信波を効率的に受信するために、当該アンテナ装置を移動中継車等が位置する方向に向けて受信面を手動あるいは機械的に動かして調整する必要がある。

しかし、従来のパラボラアンテナや八木式アンテナは、アンテナ特性の一種である半値角が比較的狭いため、移動中継車やテレビカメラの位置を正確に追跡することが難しいという不都合があった。

また、従来のアンテナ装置は上述のように比較的半値角が狭いため、受信対象である移動中継車やテレビカメラとの方向のズレにより、受信電界強度が大幅に低下し、十分な利得を得ることができない場合があるという問題もあった。

さらに、従来のアンテナ装置は、多数のアンテナ素子が外部に突出した形状を呈する場合が多く、美観性に劣り、また可搬性も乏しいという難点もあった。

本発明は上記の事情に鑑み、半値角を比較的広範とすることができ、方向ズレに対する電界強度の低下を抑制することができ、しかも美観性に優れ、可搬性を向上することができるアンテナ装置を提供することを目的としている。

前記課題を解決するため、本発明に係るアンテナ装置の第１の特徴は、給電部と接続される放射器と、前記放射器よりも電波の送受信面に近接する側に配置される導波器と、前記放射器よりも電波の送受信面から離間する側に配置される反射器とから構成される複数のアンテナユニットと、各アンテナユニットを収容する筒状の筐体とを備え、前記各アンテナユニットにおいて、前記導波器および前記放射器は、前記筐体の長手方向に所定長さで延設される棒状のアンテナ素子で構成され、前記反射器は、前記放射器を構成する前記アンテナ素子を中心として前記筒状の筐体内に収まるように設定される円弧上に設けられ、前記各アンテナユニットは、前記筐体内の長手方向に所定の間隔で取り付けられていることを要旨とする。

本発明に係るアンテナ装置の第２の特徴は、第１の特徴に係り、前記反射器は、前記円弧上に所定間隔で位置し、前記各アンテナユニットを貫くように長手方向に延設される複数本の棒状のアンテナ素子で構成されていることを要旨とする。

本発明に係るアンテナ装置の第３の特徴は、第１の特徴に係り、前記反射器は、前記円弧上に位置し、前記各アンテナユニットを貫くように長手方向に延設される導電性の反射板で構成されていることを要旨とする。

本発明に係るアンテナ装置の第４の特徴は、第１から第３の特徴に係り、前記各アンテナユニットにおいて、前記放射器を構成するアンテナ素子の途中に、前記給電部と接続するギャップが形成されていることを要旨とする。

本発明に係るアンテナ装置の第５の特徴は、第１から第４の特徴に係り、前記各アンテナユニットにおいて、前記導波器、前記放射器および前記反射器は、互いに平行に配置されていることを要旨とする。

本発明に係るアンテナ装置の第６の特徴は、第１から第５の特徴に係り、前記各アンテナユニットにおいて、前記導波器と前記放射器との距離Ｌ１と、前記放射器と前記反射器との距離Ｌ２との関係は、Ｌ１＜Ｌ２であることを要旨とする。

本発明に係るアンテナ装置の第７の特徴は、第１から第６の特徴に係り、前記各アンテナユニットが、前記筐体の長手方向に取り付けられる際の前記所定の間隔は、装置全体の利得が最大となる距離とされることを要旨とする。

本発明に係るアンテナ装置の第８の特徴は、第１から第７の特徴に係り、筒状の筐体は、上蓋部材と底蓋部材を備える円筒形状とされることを要旨とする。

本発明によれば、半値角を比較的広範とすることができ、方向ズレに対する電界強度の低下を抑制することができ、しかも美観性に優れ、可搬性を向上することができるアンテナ装置を提供することができる。

実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。 実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す断面図である。 実施形態に係るアンテナ装置に適用されるアンテナユニットの構成例を示す図２のＢ−Ｂ線断面図である。 実施形態に係るアンテナ装置の送受信面における指向性パターンを示す図である。 実施形態に係るアンテナ装置の設置例を示す正面図である。 実施形態に係るアンテナ装置に適用されるアンテナユニットの他の構成例を示す断面図である。 実施形態に係るアンテナ装置に適用されるアンテナユニットの他の構成例を示す断面図である。 実施形態に係るアンテナ装置の他の構成例を示す断面図である。 実施形態に係るアンテナ装置の他の構成例を示す断面図である。 実施形態に係るアンテナ装置を適用した伝送システムの構成例を示す説明図である。

以下、本発明の一例としての実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。

［アンテナ装置の構成例］
図１から図４を参照して、実施の形態に係るアンテナ装置Ａ１ａについて説明する。

なお、本実施の形態に係るアンテナ装置Ａ１ａは、例えば、放送事業用無線局（ＦＰＵ：Ｆｉｅｌｄ ＰｉｃｋｕｐＵｎｉｔ）を構成する伝送システム等において、電波の送信用または電波の受信用の何れにも適用可能である。

また、利用可能な周波数帯としては、１．２ＧＨｚ帯、２．３ＧＨｚ帯などを挙げることができる。

なお、本実施の形態に係るアンテナ装置Ａ１ａは、垂直偏波（Ｖ偏波）を受信するように構成されている。

図１は、実施形態に係るアンテナ装置Ａ１ａの概略構成を示す斜視図、図２は、アンテナ装置Ａ１ａに適用されるアンテナユニットＡＵ（ＡＵ１〜ＡＵ４）の構成例を示す断面図、図３は図２のＢ−Ｂ線断面図である。

図１に示す構成例では、上蓋部材１１と底蓋部材１２を備える樹脂で成形された円筒状の筐体１０の表面側に、入出力端子１３が設けられた形状となっている。

図２に示すように、本実施の形態に係るアンテナ装置Ａ１ａには、４つのアンテナユニットＡＵ（ＡＵ１〜ＡＵ４）が、筐体１０内の長手方向に所定の間隔で取り付けられている。

各アンテナユニットＡＵ１〜ＡＵ４は、給電部（図示せず）と接続される放射器１（１ａ、１ｂ）と、放射器１（１ａ、１ｂ）よりも電波の送受信面（図２等に示すように電波の送受信方向Ｃと垂直な面Ｄ）に近接する側に配置される導波器２と、放射器１（１ａ、１ｂ）よりも電波の送受信面Ｄから離間する側に配置される反射器３とから構成される。

そして、図２および図３に示すように、各アンテナユニットＡＵ１〜ＡＵ４において、導波器２および放射器１（１ａ、１ｂ）は、筐体１０の長手方向に所定長さ（具体例については後述する）で延設される棒状のアンテナ素子で構成されている。

また、図３に示すように、反射器３は、放射器１（１ａ、１ｂ）を構成するアンテナ素子を中心とする円弧５００上に設けられている。

図３に示す構成例では、反射器３は、円弧５００上に所定間隔（４５度ずつ）で位置し、各アンテナユニットＡＵ１〜ＡＵ４を貫くように長手方向に延設される５本の棒状のアンテナ素子３ａ〜３ｅで構成されている。

なお、図２に示すように、各アンテナユニットＡＵ１〜ＡＵ４を構成する導波器２、放射器１（１ａ、１ｂ）および反射器３は、発泡樹脂等で構成される絶縁性の支持部材２０によって保持されている。

また、各アンテナユニットＡＵ１〜ＡＵ４において、放射器１を構成するアンテナ素子の途中に、給電部（図示せず）と接続するギャップＧが形成されている。なお、ギャップの間隔は例えば１ｍｍ程度とされる。なお、図２に示すように、各アンテナユニットＡＵ１〜ＡＵ４において、導波器２、放射器１（１ａ、１ｂ）および反射器３は、互いに平行に配置されている。

また、図２に示すように、各アンテナユニットＡＵ１〜ＡＵ４において、導波器２と放射器１（１ａ、１ｂ）との距離Ｌ１と、放射器１（１ａ、１ｂ）と反射器３（３ａ〜３ｅ）との距離Ｌ２との関係は、Ｌ１＜Ｌ２となるように構成されている。

さらに、各アンテナユニットＡＵ１〜ＡＵ４が、筐体１０の長手方向に取り付けられる際の所定の間隔ｄは、装置全体の利得が最大となる距離とされている。

具体的には、周波数１．２７ＧＨｚに合わせて設計した場合において、Ｌ１＝３５ｍｍ、Ｌ２＝５９ｍｍとされる。また、間隔ｄは、１８９ｍｍとするとよい。

この場合において、図２に示す各部ａ、ｂ、ｃ、ｇの寸法は、ａ＝８７ｍｍ、ｂ＝１０８ｍｍ、ｃ＝６７５ｍｍ、ｇ＝１４０ｍｍとするとよい。

また、周波数２．３５ＧＨｚに合わせて設計した場合には、Ｌ１＝１９ｍｍ、Ｌ２＝３２ｍｍとされる。また、間隔ｄは、１０２ｍｍとするとよい。

この場合において、図２に示す各部ａ、ｂ、ｃ、ｇの寸法は、ａ＝４６ｍｍ、ｂ＝５９ｍｍ、ｃ＝３６５ｍｍ、ｇ＝１４０ｍｍとするとよい。

また、放射器１（１ａ、１ｂ）が備えるギャップＧには給電部を介してインピーダンス５０Ωの給電線（図示省略）が並列接続された場合に、１２．５Ωのインピーダンスを呈する。そして、１２．５Ωを５０Ωに変換するインピーダンス変換器に接続されて、５０Ωのインピーダンスとなるように調整される。

このような構成の実施の形態に係るアンテナ装置Ａ１ａは、図４に示すような指向性パターンを有する。

そして、受信する周波数１．２７ＧＨｚ、２．３５ＧＨｚにおいて、アンテナ利得は１２ｄＢｉ、半値角は水平：９０度、仰角：１５度であった。

このように本実施の形態に係るアンテナ装置Ａ１ａによれば、半値角を比較的広範とすることができ、方向ズレに対する電界強度の低下を抑制することができる。

［アンテナ装置の設置例］
実施の形態に係るアンテナ装置Ａ１ａは、例えば図５に示すように、三脚２００に、取付具２０１を介して取り付けられるようにできる。

そして、三脚２００が備えるハンドル２０２の操作により、水平方向や垂直方向の向きの調整が行われる。

これにより、移動中継車やテレビカメラ等の位置に合わせて、アンテナ装置Ａ１ａの送受信面の向きを調整して、効率的に電波の受信または放射を行うことができる。

なお、アンテナ装置Ａ１ａは三脚２００を用いて設置する場合に限らず、テレビカメラ４０１等に接続して操作者等が携行するようにしてもよい。

また、取付金具などを用いて、アンテナ装置Ａ１ａを建物の壁面等に固定するようにしてもよい。

［アンテナユニットの他の構成例］
図６および図７を参照して、本実施の形態に係るアンテナ装置Ａ１ａに適用し得るアンテナユニットの他の構成例について説明する。

図６に示す構成例（アンテナユニットＡＵ１１）では、反射器３０は、円弧５００上に所定間隔（３０度ずつ）で位置し、筐体の長手方向に延設される７本の棒状のアンテナ素子３０ａ〜３０ｇで構成されている。

また、図７に示す構成例（アンテナユニットＡＵ１２）では、反射器４０は、円弧５００上に位置し、各アンテナユニットを貫くように長手方向に延設される導電性の反射板で構成されている。

このような反射器３０、４０を備えるアンテナユニットＡＵ１１、ＡＵ１２を用いたアンテナ装置Ａ１ａも反射器３を備えた場合と同等の効果を奏することができる。

［アンテナ装置の他の構成例］
上述のアンテナ装置Ａ１ａでは、４個のアンテナユニットＡＵ１〜ＡＵ４を設ける構成例を示したが、実施の形態に係るアンテナ装置Ａ１はこれには限定されない。

例えば、図８に示すように、２個のアンテナユニットＡＵ１、ＡＵ２を筐体１０内の長手方向に所定間隔で取り付ける構成としてもよい。

また、図９に示すように、３個のアンテナユニットＡＵ１〜ＡＵ３を筐体１０内の長手方向に所定間隔で取り付ける構成としてもよい。

さらに、図示は省略するが、８個のアンテナユニットＡＵを所定間隔で取り付ける構成としてもよいし、その他任意の数のアンテナユニットＡＵを取り付ける構成としてもよい。

また、上述のアンテナユニットＡＵ１１、ＡＵ１２を用いるようにしてもよい。

［伝送システムへの適用例］
図１０を参照して、実施の形態に係るアンテナ装置Ａ１（Ａ１ａ〜Ａ１ｃ）をＦＰＵの伝送システムＳ１に適用した例について述べる。

図１０に示す伝送システムＳ１では、ハンディ型ＦＰＵ４００にアンテナ装置Ａ１（Ａ１ａ〜Ａ１ｃ）を適用している。

なお、車載型ＦＰＵ３００を構成する移動中継車３０１には、通常の無指向性アンテナ装置Ａ３が搭載される。

また、ハンディ型ＦＰＵ４００では、可搬型のテレビカメラ４０１にアンテナ装置Ａ１（Ａ１ａ〜Ａ１ｃ）を接続し、そのアンテナ装置Ａ１（Ａ１ａ〜Ａ１ｃ）を三脚に固定したり、操作者等が携行して移動するようにできる。

さらに、所定のビル５０１の屋上などに構築されるテレビ放送等の中継基地ＴＳ１に実施の形態に係るアンテナ装置Ａ１（Ａ１ａ〜Ａ１ｃ）を適用することができる。この場合においてはアンテナ装置Ａ１（Ａ１ａ〜Ａ１ｃ）は、手動または機械的に送受信面の向きを調整することができるように設置される。

なお、図１０に示す伝送システムＳ１では、収録や放送を行う放送スタジオ５０２等が用いられる。

そして、例えば移動中継車３０１を用いて、マラソン等の屋外競技のテレビ中継を行う場合には、車載カメラ３０２で競技者等の映像を撮影し、搭載されたアンテナ装置Ａ３から映像データを送信波として放射する。放射された送信波の一部Ｗ２ａは中継基地ＴＳ１を介して放送スタジオ５０２に送信波Ｗ３ａとして送信される。

この際に、中継基地ＴＳ１に設置されたアンテナ装置Ａ１（Ａ１ａ〜Ａ１ｃ）は、移動中継車３０１の移動に合わせて、送受信面Ｄのほぼ法線上に移動中継車３０１が位置するように手動または機械的に向きが調整される。なお、第１の実施の形態に係るアンテナ装置Ａ１（Ａ１ａ〜Ａ１ｃ）は、上述のように半値角が比較的広範であることから、移動中継車３０１が比較的近距離（例えば、２ｋｍ等）を移動する場合であっても、従来に比して比較的容易に位置合わせすることができる。

また、例えばハンディ型ＦＰＵ４００を用いて、ゴルフ等のテレビ中継を行う場合には、テレビカメラ４０１で映像を撮影し、接続されたアンテナ装置Ａ１（Ａ１ａ〜Ａ１ｃ）から映像データを送信波として放射する。放射された送信波の一部Ｗ１ａは中継基地ＴＳ１を介して放送スタジオ５０２に送信波Ｗ３ａとして送信される。

また、本例のように、ゴルフを中継する場合には、ゴルフ場内に複数のアンテナ装置Ａ１（Ａ１ａ〜Ａ１ｃ）を設置して、テレビカメラ４０１に接続されたアンテナ装置Ａ１（Ａ１ａ〜Ａ１ｃ）から送信される送信波を順次中継するようにしてもよい。この際に、テレビカメラ４０１の移動や切り替えに合わせて、送受信面Ｄのほぼ法線上にテレビカメラ４０１が位置するように手動または機械的に向きが調整される。なお、実施の形態に係るアンテナ装置Ａ１（Ａ１ａ〜Ａ１ｃ）は、上述のように半値角が比較的広範であることから、従来に比して比較的容易に位置合わせすることができる。

なお、アンテナ装置Ａ１（Ａ１ａ〜Ａ１ｃ）の向きを調整する際には、電界強度の測定機器等を用い、電界強度がより強い方向に調整するとよい。

このように、本実施の形態に係るアンテナ装置Ａ１（Ａ１ａ〜Ａ１ｃ）によれば、半値角を比較的広範とすることができ、方向ズレに対する電界強度の低下を抑制することができる。

しかも、従来のアンテナ装置のように、外部にアンテナ素子が突出することがないのでの美観性に優れ、可搬性を向上することができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって開示された技術に限定されるものではないと考えるべきである。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈すべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、本実施の形態に係るアンテナ装置Ａ１（Ａ１ａ〜Ａ１ｃ）の適用例として図１０に示すようなＦＰＵの伝送システムＳ１を示したがこれには限定されない。

具体的には、例えば劇場などの会場において、出演者が装着または携帯する各種ワイヤレス機器（ワイヤレスマイクやワイヤレスヘッドフォン等）に対して音声データ等を電波で送受信するために本実施の形態に係るアンテナ装置Ａ１（Ａ１ａ〜Ａ１ｃ）を用いることができる。この際に、アンテナ装置Ａ１（Ａ１ａ〜Ａ１ｃ）は三脚等に固定したり、壁等に固定するなどして会場の所定位置に設置するようにできる。

また、無線ＬＡＮやアマチュア無線における電波の送受信に本実施の形態に係るアンテナ装置Ａ１（Ａ１ａ〜Ａ１ｃ）を適用することもできる。

Ａ１（Ａ１ａ、Ａ１ｂ、Ａ１ｃ）、Ａ３…アンテナ装置
ＡＵ（ＡＵ１〜ＡＵ４、ＡＵ１１、ＡＵ１２）…アンテナユニット
１（１ａ、１ｂ）…放射器
２…導波器
３、３０、４０…反射器
３ａ〜３ｅ、３０ａ〜３０ｇ…アンテナ素子
１０…筐体
１１…上蓋部材
１２…底蓋部材
１３…入出力端子
２０…支持部材
２００…三脚
２０１…取付具
２０２…ハンドル
３００…車載型ＦＰＵ
３０１…移動中継車
３０２…車載カメラ
４００…ハンディ型ＦＰＵ
４０１…テレビカメラ
５０１…ビル
５０２…放送スタジオ
Ｄ…送受信面
Ｇ…ギャップ
Ｓ１…伝送システム
ＴＳ１…中継基地

Claims (8)

1. 給電部と接続される放射器と、
   前記放射器よりも電波の送受信面に近接する側に配置される導波器と、
   前記放射器よりも電波の送受信面から離間する側に配置される反射器と
   から構成される複数のアンテナユニットと、
   各アンテナユニットを収容する筒状の筐体と
   を備え、
   前記各アンテナユニットにおいて、前記導波器および前記放射器は、前記筐体の長手方向に所定長さで延設される棒状のアンテナ素子で構成され、
   前記反射器は、前記放射器を構成する前記アンテナ素子を中心として前記筒状の筐体内に収まるように設定される円弧上に設けられ、
   前記各アンテナユニットは、前記筐体内の長手方向に所定の間隔で取り付けられていることを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記反射器は、前記円弧上に所定間隔で位置し、前記各アンテナユニットを貫くように長手方向に延設される複数本の棒状のアンテナ素子で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記反射器は、前記円弧上に位置し、前記各アンテナユニットを貫くように長手方向に延設される導電性の反射板で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
4. 前記各アンテナユニットにおいて、前記放射器を構成するアンテナ素子の途中に、前記給電部と接続するギャップが形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載のアンテナ装置。
5. 前記各アンテナユニットにおいて、前記導波器、前記放射器および前記反射器は、互いに平行に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載のアンテナ装置。
6. 前記各アンテナユニットにおいて、前記導波器と前記放射器との距離Ｌ１と、前記放射器と前記反射器との距離Ｌ２との関係は、Ｌ１＜Ｌ２であることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載のアンテナ装置。
7. 前記各アンテナユニットが前記筐体の長手方向に取り付けられる際の前記所定の間隔は、装置全体の利得が最大となる距離とされることを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１項に記載のアンテナ装置。
8. 前記筒状の筐体は、上蓋部材と底蓋部材を備える円筒形状とされることを特徴とする請求項１から請求項７の何れか１項に記載のアンテナ装置。

Images