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技術 車載用テレビアンテナ

出願人 日本ビクター株式会社
発明者 亀田勝裕
出願日 2005年10月21日 (15年10ヶ月経過) 出願番号 2005-307522
公開日 2007年5月10日 (14年3ヶ月経過) 公開番号 2007-116547
状態 未査定
技術分野 可変指向性アンテナ、アンテナ配列 アンテナの支持 線状基本アンテナ
主要キーワード 積み重ね段数 両エレメント ダイバーシティー受信 空中線利得 VHFテレビ放送 大地反射波 価格低減 接続手法
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2007年5月10日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

水平方向無指向性ながらUHF帯で高利得を有し、かつVHF帯での受信機能も併せ持つ、車載用テレビアンテナを提供する。

解決手段

エレメントに対して直角に突き出されたU字形半波長位相反転エレメント3を有し、その一端が給電点である積重ね段数1のコリニアアレーアンテナ2つ(4a・4b(4c・4d))が、左右エレメントとして前記給電点を介して水平かつ、180度回転した位置に配置された変形2段コリニアアレーアンテナ2本5a・5bを、水平面で直角を成すように配置した構造を有する車載用テレビアンテナ10であり、車両15の屋根中央付近において、前記車両15の屋根面より約700MHzにおける4分の1波長相当離れて立設されることを特徴とする。これにより、水平方向無指向性ながらUHF帯で高利得を有し、かつVHF帯での受信機能も併せ持つ。

概要

背景

現在実用に供している車載用テレビアンテナの多くは、移動に伴うレイリーフェージングマルチパスフェージングに因る急激な受信電界の変化を吸収し安定な受信を行う目的で、4本の独立アンテナロッドアンテナが多い。)を用いたダイバーシティー受信を行っているが、各アンテナが車両に装備される状態、及びアンテナの共振条件は必ずしも最適とは言えず、結果としてアンテナ自体所要の利得が持てない為に受信効率が低下しているのが現状である。

ところで、公知の車載用テレビアンテナとして、下記[特許文献1]の考案には、図7に示されるような従来の一基八木アンテナ複数組導波器2を組み込んで図7における左右方向に指向性を持たせた変形八木アンテナと、その複数の組み合わせ構造が開示されている。

特開平11−112230号公報

概要

水平方向無指向性ながらUHF帯で高利得を有し、かつVHF帯での受信機能も併せ持つ、車載用テレビアンテナを提供する。エレメントに対して直角に突き出されたU字形半波長位相反転エレメント3を有し、その一端が給電点である積重ね段数1のコリニアアレーアンテナ2つ(4a・4b(4c・4d))が、左右エレメントとして前記給電点を介して水平かつ、180度回転した位置に配置された変形2段コリニアアレーアンテナ2本5a・5bを、水平面で直角を成すように配置した構造を有する車載用テレビアンテナ10であり、車両15の屋根中央付近において、前記車両15の屋根面より約700MHzにおける4分の1波長相当離れて立設されることを特徴とする。これにより、水平方向無指向性ながらUHF帯で高利得を有し、かつVHF帯での受信機能も併せ持つ。

目的

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、水平方向無指向性ながらUHF帯で高利得を有し、かつVHF帯での受信機能も併せ持つ、VHF帯からUHF帯までの広帯域性両立させた車載用テレビアンテナを提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

エレメントに対して直角に突き出されたU字形半波長位相反転エレメントを有し、その一端が給電点である積重ね段数1のコリニアアレーアンテナ2つが、各々左右エレメントとして前記給電点を介して水平に配置されると共に、その水平配置において2つの前記積み重ね段数1のコリニアアレーアンテナ各々が、前記給電点より見て180度回転した位置に配置された変形2段コリニアアレーアンテナ2本を、水平面で直角を成すように配置した構造を有する車載用テレビアンテナであり、車両の屋根中央付近において、前記車両の屋根面より約700MHzにおける4分の1波長相当離れて立設されることを特徴とする車載用テレビアンテナ。

技術分野

0001

本発明は、車外に装着する車載用テレビアンテナの技術分野に属する。

背景技術

0002

現在実用に供している車載用テレビアンテナの多くは、移動に伴うレイリーフェージングマルチパスフェージングに因る急激な受信電界の変化を吸収し安定な受信を行う目的で、4本の独立アンテナロッドアンテナが多い。)を用いたダイバーシティー受信を行っているが、各アンテナが車両に装備される状態、及びアンテナの共振条件は必ずしも最適とは言えず、結果としてアンテナ自体所要の利得が持てない為に受信効率が低下しているのが現状である。

0003

ところで、公知の車載用テレビアンテナとして、下記[特許文献1]の考案には、図7に示されるような従来の一基八木アンテナ複数組導波器2を組み込んで図7における左右方向に指向性を持たせた変形八木アンテナと、その複数の組み合わせ構造が開示されている。

0004

特開平11−112230号公報

発明が解決しようとする課題

0005

市販の車載用テレビアンテナは、前述のようにダイバーシティー受信の為に4本の独立したアンテナを各々各方向に配置しているのが一般的であるが、水平偏波で送信されているテレビ電波に対して必ずしも最適な配備で装着されているとは言えず、且つ各アンテナは広帯域受信の為に空中線利得を殆ど有していないという難点があった。

0006

この点、上記[特許文献1]に記載されたテレビアンテナの技術においては、図7に示されるような従来の八木アンテナに複数組の導波器2を組み込んで図7における左右方向に指向性を持たせた変形八木アンテナの構造が開示されているが、これは図7における左右方向に鋭い指向性を有する反面、図7における上下方向では極めて利得の低い不感方向が広範囲に存在した。

0007

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、水平方向無指向性ながらUHF帯で高利得を有し、かつVHF帯での受信機能も併せ持つ、VHF帯からUHF帯までの広帯域性両立させた車載用テレビアンテナを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

本発明は、エレメントに対して直角に突き出されたU字形半波長位相反転エレメント3を有し、その一端が給電点である積重ね段数1のコリニアアレーアンテナ2つ(4a・4b(4c・4d))が、各々左右エレメントとして前記給電点を介して水平に配置されると共に、その水平配置において2つの前記積み重ね段数1のコリニアアレーアンテナ4a・4b(4c・4d)各々が、前記給電点より見て180度回転した位置に配置された変形2段コリニアアレーアンテナ2本5a・5bを、水平面で直角を成すように配置した構造を有する車載用テレビアンテナ10であり、車両15の屋根中央付近において、前記車両15の屋根面より約700MHzにおける4分の1波長相当離れて立設されることを特徴とする車載用テレビアンテナ10を提供することにより、上記課題を解決する。

発明の効果

0009

本発明に係る車載用テレビアンテナは、上記のような構成のため、
(1)バス自家用車等の移動体に装備したテレビ受信機の用に供する、車外に装着するテレビアンテナの一種に関し、UHF帯に於いては絶対利得10dBを超える利得を有しつつ水平面無指向性具現化したため、放送局に対する移動体の向きに係わらず高品位且つ安定したテレビ受像が可能となる。
(2)テレビ放送周波数帯において、電波伝播上で不利なUHF帯での利得を著しく高めた構造及び配置条件を実現したため、放送局に対する移動体の相対方向に依存しない、安定した受信状態を実現できる。
(3)テレビチューナーダイバーシティ選択機能を有していない場合でも、放送局に対する移動体の向きに依存しない、一定な受信指向性を得ることが可能となるため、テレビチューナーにダイバーシティー選択機能を有さずとも良く、テレビチューナー自体の価格低減も図ることができる。

発明を実施するための最良の形態

0010

本発明に係る車載用テレビアンテナの実施の形態について図面に基づいて説明する。

0011

図1は本発明に係る車載用テレビアンテナを構成する積重ね段数1のコリニアアレーアンテナの上面構造図である。図2は本発明に係る車載用テレビアンテナを構成する変形2段コリニアアレーアンテナの上面構造図である。図3は本発明に係る車載用テレビアンテナの上面構造図である。図4は本発明に係る車載用テレビアンテナの車両への設置の例を説明するための斜視図である。図5は本発明に係る車載用テレビアンテナの、受信機側にダイバーシティー選択機能を有する場合の給電線接続図である。図6は本発明に係る車載用テレビアンテナの、受信機側にダイバーシティー選択機能を有しない場合の給電線接続図である。

0012

図1乃至図6に示される車載用テレビアンテナ10は、エレメントに対して直角に突き出されたU字形半波長位相反転エレメント3を有し、その一端が給電点である積重ね段数1のコリニアアレーアンテナ2つ(4a・4b(4c・4d))が、各々左右エレメントとして前記給電点を介して水平に配置されると共に、その水平配置において2つの前記積み重ね段数1のコリニアアレーアンテナ4a・4b(4c・4d)各々が、前記給電点より見て180度回転した位置に配置された変形2段コリニアアレーアンテナ2本5a・5bを、水平面で直角を成すように配置した構造を有する車載用テレビアンテナ10であり、車両15の屋根中央付近において、前記車両15の屋根面より約700MHzにおける4分の1波長相当離れて立設されることを特徴とする。

0013

図1に示される、エレメントに対して直角に突き出されたU字形半波長位相反転エレメント3を有し、その一端が給電点である積重ね段数1のコリニアアレーアンテナ4aは、次の3つの部位により構成される。1つ目は4分の1波長エレメントEM11でありその長さは波長の4分の1に相当する10.5cmとなる。2つ目はU字形半波長位相反転エレメント3を構成するEP11、EP12、EP13でありその総合長は半波長の長さに相当する21cmとなる。3つ目はスタックエレメントES11でありその長さは波長の半分に相当する21cmとなる。

0014

尚、前記の各エレメントの寸法値は、変形2段コリニアアレーアンテナの共振周波数UHFテレビ放送周波数帯の中心周波数である700MHzとし、この700MHzにおける計算上の波長にアンテナ短縮率0.98を掛けて求めたものである。

0015

次に、変形2段コリニアアレーアンテナ5aは、図2に示すとおり、前記コリニアアレーアンテナ4aとそれと全く同等のコリニアアレーアンテナ4bとを左右のエレメントとして前記給電点を介して水平に配置されると共に、その水平配置においてそれら2つの前記積み重ね段数1のコリニアアレーアンテナ4a・4b各々が、前記給電点より見て180度回転した位置に配置される構造をなしている。尚、コリニアアレーアンテナ4bの各部の機能及び寸法は図1に示した前記コリニアアレーアンテナ4aと全く同等であり、各々EM21=EM11、EP21=EP11、EP22=EP12、EP23=EP13、ES21=ES11に対応している。

0016

次に、車載用テレビアンテナ10は、図3に示されるように、前記変形2段コリニアアレーアンテナ5aと、前記コリニアアレーアンテナ4a・4bと全く同等のコリニアアレーアンテナ4c・4dを両エレメントに持つ前記変形2段コリニアアレーアンテナ5bとから成り、且つこれら2つの変形2段コリニアアレーアンテナ5a・5bを水平面で直角を成すように配置した構造を有している。尚、コリニアアレーアンテナ4c・4dの各部の機能及び寸法は図1に示した前記コリニアアレーアンテナ4aと全く同等であり、各々EM31=EM41=EM21=EM11、EP31=EP41=EP21=EP11、EP32=EP42=EP22=EP12、EP33=EP43=EP23=EP13、ES31=ES41=ES21=ES11に対応しており、故に変形2段コリニアアレーアンテナ5a・5bはその配置が異なるだけで、各部の機能及び寸法は全く同等のものとなる。

0017

次に、前記車載用テレビアンテナ10は、図4に示されるように、車両15の屋根中央付近において、前記車両15の屋根面より約700MHzにおける4分の1波長相当離れて立設される。

0018

上記構成による車載用テレビアンテナ10によれば、車載用テレビアンテナ10のエレメント上のコリニアアレーアンテナ4aにおいて、ES11の半波長エレメントに誘起した受信電力は、EP11とEP12とEP13で構成される半波長位相反転エレメントを経由する結果、同相でEM11に重畳されることとなる。これと同等の効果がコリニアアレーアンテナ4b・4c・4dに関しても発生し、各々の半波長エレメントES21・ES31・ES41に誘起した受信電力は、各々の半波長位相反転エレメントを経由し、同相で各々EM21・EM31・EM41に重畳される。前記積み重ね段数2の変形2段コリニアアレーアンテナ5a・5bは、これらの効果を有するコリニアアレーアンテナが両エレメントとして1対を成すことで構成されているため、個々のエレメントに誘起した受信電圧はそれぞれ同相で重畳され、その結果、単一型アンテナより約6dB高い利得を有することができるのである。

0019

また、前記変形2段コリニアアレーアンテナ5aの片方の4分の1波長エレメントEM11に着目した場合、直角を成すように配置されたもう一方の変形2段コリニアアレーアンテナ5bの部位のうちEP31及びEP33は、EM31の長さつまり4分の1波長分離れてEM11と平行に配置されており、その長さが必ずEM11の長さよりEP32の長さ分だけ短くなっているため、EM11より見てEP31及びEP33はあたかも2エレメント八木型アンテナのディレクターエレメントの如く機能する。この効果により、EM11に誘起する受信電力は更に高まることとなる。これと同様の効果が、EM21に対するEP41とEP43、EM31に対するEP21とEP23、EM41に対するEP11とEP13間において各々成り立つため、4方向各面に等しく受信電力の向上が可能となり、車載用テレビアンテナ10は更に高い利得を有することができるのである。

0020

また、テレビ電波は一部地域を除き一般的に水平偏波である故、上記構成の車載用テレビアンテナ10は、図4に示されるように、車両15の屋根部外面に水平に配置される。この時、前記車両15の屋根部が金属体であり、且つ前記車載用テレビアンテナ10が、車両上方から見て前記車両15屋根部のほぼ中央の位置に設置される場合、前記車両15の金属体屋根部は事実上の大地と見なすことができる。このため、前記車載用テレビアンテナ10を金属体屋根部より約700MHzにおいて4分の1波長相当離れた高さに立設することで、前記車載用テレビアンテナ10は前記車両15の金属体屋根部からの大地反射波との相互作用により、更なる利得の向上が得られることができるのである。

0021

これらの効果により、上記構成の車載用テレビアンテナ10の最終的なアンテナ利得は絶対利得で10dBを超え、かつダイポールアンテナとの相対利得でも8dBを上回る高い利得を得ることが可能となったのである。

0022

本発明の車載用テレビアンテナ10をテレビチューナーヘ給電する方法は、接続するテレビチューナーがダイバーシティー選択機能を有しているか否かで異なる。

0023

テレビチューナーがダイバーシティー選択機能を有している場合の給電線接続方法図5に示されるように、水平面で直交する2つの変形2段コリニアアレーアンテナ5a・5bが各々独立した給電線で受信機側へ接続され、受信機側のダイバーシティー選択機能に適応する。尚、CC01及びCC02は75Ω同軸ケーブルであり、CN01及びCN02はコネクターである。

0024

テレビチューナーがダイバーシティー選択機能を有していない場合の給電線接続方法は図6に示されるように、水平面で直交する2つの変形2段コリニアアレーアンテナ5a・5bが約700MHzにおいて4分の1波長相当の電気長特性インピーダンス75Ωの給電線CC03及びCC04により各々接続され、他端は並列接続された後、更に任意長の特性インピーダンス50Ωの給電線CC05で受信機側へCN03のコネクターにより接続される。この接続手法は所謂ウイルキンソンコンバイナー法であり、各アンテナに同位相の信号が受電された場合、約3dBの合成利得を有するが、この条件を満たす方向は、各アンテナより水平方向に45度回転した位置に存在する。本発明の車載用テレビアンテナ10の2つの変形2段コリニアアレーアンテナ5a・5bが単独で最大利得を得る方向は、各変形2段コリニアアレーアンテナ5a・5bに直交する方向であり、その指向性は四葉のクローバ型を呈するが、上記ウイルキンソン・コンバイナー法で接続された場合、前記指向性の方向と水平方向に45度回転した方向に同一位相条件を満たす8の字指向性が更に現れ、これらが合成される結果、完全な円形には成らないが、ほぼ水平面無指向性を示す。その結果、放送局に対する移動車両の向きに係わらず、一定な受信指向性を得ることが可能となり、その結果、当該構造に措いてはテレビチューナーにダイバーシティー選択機能を有さずとも良く、テレビチューナー自体の価格低減も図ることができるのである。

0025

上記においては、主にUHF帯の受信利得の向上及び指向性に対して説明したが、VHF帯ではアンテナの共振モードが変わり、受信利得及び指向性も変化する。

0026

VHF帯電波を受信する場合、車載用テレビアンテナ10の変形2段コリニアアレーアンテナ5a・5bのエレメントを構成するコリニアアレーアンテナ4a・4b・4c・4dの1つの総延長は52.5cmであるため、短縮率を考慮すると53.57cmを4分の1波長とする14OMHz付近周波数共振することとなる。これはVHFテレビ放送周波数帯の中心周波数である160MHzよりやや低い周波数ではあるが、既存の車載用テレビアンテナ相当の受信利得を有することができると共に、水平面指向性は四葉のクローバ型を呈する。

0027

ただし、前記ウイルキンソン・コンバイナー接続はVHF帯では機能しないため、VHF帯では単に直交する2種のアンテナをアンテナ直下で並列接続したにすぎない。

0028

以上のことから、車載用テレビアンテナ10の変形2段コリニアアレーアンテナ5a・5bのエレメントを構成するコリニアアレーアンテナ4a・4b・4c・4dの構成要素EM、EP、ESの各々の寸法値は、前述のようにUHFテレビ放送周波数帯の中心周波数である700MHzに共振するように設計されていると同時に、構成要素EM、EP、ESの総延長EM+EP+ESに着目すれば、その寸法値はVHFテレビ放送周波数帯の中心周波数に近い140MHzに共振するように設計されているため、前記車載用テレビアンテナ10はUHF帯で高利得を有し、かつVHF帯での受信機能も併せ持つことができるのである。

図面の簡単な説明

0029

本発明に係る車載用テレビアンテナを構成する積重ね段数1のコリニアアレーアンテナの上面構造図である。
本発明に係る車載用テレビアンテナを構成する変形2段コリニアアレーアンテナの上面構造図である。
本発明に係る車載用テレビアンテナの上面構造図である。
本発明に係る車載用テレビアンテナの車両への設置の例を説明するための斜視図である。
本発明に係る車載用テレビアンテナの、受信機側にダイバーシティー選択機能を有する場合の給電線接続図である。
本発明に係る車載用テレビアンテナの、受信機側にダイバーシティー選択機能を有しない場合の給電線接続図である。
[特許文献1]に記載された公知技術の複数方向に指向性を有する変形八木アンテナの基本構成図である。

符号の説明

0030

2導波器
3 U字形半波長位相反転エレメント
4a〜4d積重ね段数1のコリニアアレーアンテナ
5a〜5d 変形2段コリニアアレーアンテナ
10車載用テレビアンテナ
15 車両
CC01〜CC04 75Ω同軸ケーブル
CC05 50Ω同軸ケーブル
CN01〜CN03コネクター
EM4分の1波長エレメント
EP 位相反転エレメント
ES半波長スタックエレメント

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