JPS586406B2 - 接地鉄塔を用いた二波用中波放送アンテナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一個の接地鉄塔を用いて二種の異る波長の電
波を同時に放射することができる二波用中波放送アンテ
ナに関する。

中波放送用として、従来、最も良く使用されて来たタワ
ー・アンテナは、基部を絶縁した鉄塔を用いて該鉄塔の
基部から励振する方式のものが多い。

しかし、鉄塔の基部を絶縁することは施工上きわめて面
倒である。

また高い鉄塔に対しては航空障碍灯を点灯しなければな
らないが、上記のような基部絶縁型のタワー・アンテナ
では、点灯用ノ電源線にオースティン・トランスまたは
濾波器などを付設して中波励振に支障のないようにする
必要がある。

このようなことから、接地鉄塔を中波用のタワー・アン
テナとして使用できれば色々の点で便利であり、しかも
雷害を避ける上から好ましい。

従来、欧州、アフリカ等で実用されている接地鉄塔を用
いたアンテナは、第１図に示す如く、高さが略半波長の
接地鉄塔（図でＴを以て略示）を用い、この鉄塔の基部
Ｇから約四分の一波長登った点Ｂより放射工Ｖメントの
一部となる導線ＢＡを引き下し、その下端Ａより所定波
長の電力を給電するように構成されている。

なお同図に示すＥは送信機である。

ここでこのアンテナの動作原理について説明する。

いま上記Ｂ点で鉄塔上半部ＢＣを上向きに見たインピー
ダンスをＺｕ，Ｂ点で鉄塔下半部ＢＧを下向きに見たイ
ンピーダンスをＺｄとすると、ｚｕは先端の開放された
長さ四分の一波長の導線のインピーダンスであるので、
その値は実質的に０に近く、またＺｄは先端の短絡され
た長さ四分の一波長の導線の入力インピーダンスである
のでその値は無限大である。

従って送信機Ｅより送出される電流はＡからＢに進み、
こへで鉄塔下半部には進入田来ず専ら鉄塔上半部に向っ
て進み、鉄塔項部Ｃで完全反射しそれまでに来た路を逆
に進む。

この結果、ＡＢＣに示す部分に図示点線で示す分布の定
常波が発生し、この部分がアンテナ・エレメントとして
働くことゝなる。

すなわち区間ＣＢが半波長放射エレメントの上半分とし
て、また区間ＢＡが半波長放射エレメントの下半分とし
て働く。

（第１図に示した矢印はある瞬時における電流方向を示
す） 上記アンテナは、実施した結果や実験の結果、好成績を
収めている。

ただこのアンテナは一種類の電波にのみしか使用するこ
とができないという欠点がある。

本発明は上記従前のアンテナの欠点に鑑み、一本の接地
鉄塔を二種の異る波長の電波に使用できるように構成し
、それによって建設費ならびに用地の節約を期す二波用
中波放送アンテナを提供することを目的とする。

以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。

第２図は本発明によるアンテナの実施例を示す概略図で
ある。

なお基部接地型鉄塔Ｔは異なる二種の波長λ１およびλ
２ （λ１〈λ２ とする）に使用するため、その地上
高ｈを の範囲に選定することが好ましい。

例えば２００ｍおよび３００ｍの二種の波長が与えられ
た場合、鉄塔の高さｈは７５ｍから１３０ｍの間に任意
の値を取り得るが、実際には１００ｍ位にとるのがよい
。

鉄塔の基部よりλ１／４の高さの点Ｂ１ で鉄塔に腕金
Ｕ１ をまた基部よりλ２／４の高さのＢ２で鉄塔に腕
金Ｕ２ を腕金Ｕ１ と異る方向に取付ける。

λ１〈λ２であるので腕金Ｕ２ は腕金Ｕ１ より上
部にある。

腕金Ｕ１およびＵ２の先端よりは多数の電線を平行にケ
ージ状に集め一組の導線としたＫ１ および同様のケー
ジ状導線Ｋ２を鉄塔々体に沿い、かつこれと接触しない
よう地上まで引下す。

各導線の下端Ａ１およびＡ２は碍子工を経て大地に引止
める。

導線Ｋ１ およぴＫ２をそれぞれ腕金Ｕ１ およびＵ２
に取付ける際は電気的に良い接触を保つようにする。

導線Ｋ１およびＫ２は単に一本の電線で構成してもよい
が、鉄塔々体の等価半径が大きいためその波動抵抗が一
本のＷに較べれば小さいので、導線Ｋ１ およびＫ２は
多数の電線を平行にケージ状に集合したものとしてその
波動抵抗を小さくして塔体とのバランスを図るのがよい
（理由は後述）。

またかくすることはオーミツク・ロスの減少にも？立つ
。

導線Ｋ１ およびＫ２の下端Ａ１ およびＡ２ぱそれぞ
れ収納箱Ｈ１およびＨ２内に収められる回路（次に説明
する）を経てλ１を送出する送信機Ｅ１ およびλ２を
送出する送信機Ｅ２ に接続する。

箱Ｈ１ 内に収められる回路は第３図（Ｉ）、また箱Ｈ
２内に収められる回路は第３図■に示す構成を持つ。

これ等の回路でＬ１ ｚ Ｃｌは波長λ１に同調するコ
イルとコンデンサーである。

すなわちω１＝（ｃ＝３×１０８ｍ／ｓ）とすればであ
る。

同じくω２＝とすればである。

従って図の点線で囲まれた回路Ｐは、波長λ１は阻止し
波長λ２に対しては なるリアクタンスを呈する。

Ｘ２ぱλ２に対しＸ２なるリアクタンスを呈する回路素
子である。

点線で囲んだ回路Ｒは、λ１ を通過しλ２を阻止する
。

コイルＬＧはコイルＬ１とコンデンサーＣ１ とを直
列に接続した素子と並列になって波長λ２に対し並列同
調するように選定し、回路Ｒがλ２に対し無限大のイン
ピーダンスを呈するように決める。

Ｌ２の値はで与えられる。

次に点線で囲まれた回路Ｑはλ２を阻止しλ１に対して
は なるリアクタンスを呈する。

Ｘ１ は波長λ１ に対しＸ１ なる値のリアクタンス
素子である。

また点線で囲まれた回路Ｓはλ２を通過し、λ１を阻止
する。

コンデンｔ−ｃ′１はコイルＬ２ とコンデンサーＣ２
とを直列に接続した素子と並列になって波長λ１に対
し並列同調するように選定し、回路Ｓがλ１ に対し無
限大のインピーダンスを呈するように決める。

ＣＩ， の値はで与えられる。

Ｘ１およびＸ２の値を如何に選定すべきかは本アンテナ
の動作の説明のとき述べる。

上記した回路は第３図（Ｄおよび（社）で点線で示すよ
うに遮蔽した上収納箱内に装置すれば回路間の有害な結
合を防止する。

以上説明したアンテナを電気的に観察すれば、第４図に
示す線図と同じである。

第４図の記号は第２図および第３図のものと同じように
付してある。

第４図においてλ１用送信機Ｅ１より送出されるλ１の
電流は上述した（１）式の関係があるのでＤ１Ａ１間を
支障なく通過しＡ１ に達するが、こ瓦で回路Ｐの方へ
は侵入出来ずもっぱらＢ０ の方ヘ進む。

Ｂ１ から塔体Ｂ１Ｇを見たインピーダンスぱＢ１ａ−
’−であるので無限大であり、λ，の電流はＢ１ から
Ｂ１Ｇの方へは侵入不可能でもっぱらＢ１ から上の塔
体へ送られる。

λ１の電流が上方に送られる場合、途中Ｂ２点から導線
Ｋ２の方へ侵入する恐れがある。

しかし導線Ｋ２の下端Ａ２は波長λ１については上記（
５）式のリアクタンスを経て接地されている。

この場合Ａ２ に接続されている回路Ｓは前述したよう
にλ１に対しては無限大のインピーダンスを呈するので
、 Ａ２に接続されていないと同様である。

なお回路Ｓはλ１ の電流が送信機Ｅ２の方へ侵入する
のを防止する役目を持っている。

いま回路Ｑがλ１ に対し表わすリアクタンスをｊＸ１
とすればＢ２点から導線へを見たλ１についてのイン
ピーダンスは周知のように となる。

ただしＷ２＝導線への波動抵抗である。この値は のとき無限大になる。

（５）と（７）とよりＸ１ はを満足するように選定す
ればよい。

Ｘ１ をこのように選べば、λ１の電流はＢ２点から
導線Ｋ２の方へは侵入しないでもっぱらＢ２Ｃの方へ行
き、頂部Ｃで完全反射され、それまでに来た経路を逆に
戻りＣ−Ｂ２−Ｂ１−Ａ１上に定常波を発生し、第５図
Ｉの状態になる。

この図では点線で示した部分が実際には存在するが波長
λ１については無いのと同じで、ある瞬時の電流は図示
矢印の方向に流れ、その分布は鎖線で示すようになる。

再び第４図に戻り、波長λ２の場合の動作について述べ
る。

λ２送信機より送り出される電流はＤ２Ａ２を支障なく
通過しＡ２ に達するが、（２）の関係があるので、Ａ
２から大地の方へは侵入出来ず、もっぱらＢ２ の方へ
行く。

Ｂ２点では次に述べる理由で鉄塔々体の下方へは行けず
もっぱら塔体の上方Ｃに向う。

Ｃで完全反射されそれまでに来た経路を戻りＣ−Ｂ２−
Ａ２上に定常波を発生し、第５図（２）に示す状態にな
る。

この場合は波長が長いのでＣＧの区間に半波が乗れない
が、アンテナとして良く動作する。

波長λ２の電流がＢ２点から鉄塔々体下部の方へ侵入出
来ない理由は次の通りである。

先づ塔体Ｂ２Ｇ の途中Ｂ１ 点に導線Ｋ１ が接続さ
れている。

この導線の下端Ａ１ には回路ＰとＲとが並列に接続さ
れているが、回路Ｒはλ２に対しては無限大のインピー
ダンスを呈するので、いま考える必要がない。

ただし回路Ｒの別の役目としては波長λ２の電流が送信
機Ｅ１の方へ侵入するのを防止している。

Ａ１点は回路Ｐのリアクタンス ただしＷ１＝導線Ｋ１の波動抵抗を経て接地されている
ことになる。

ところで、Ｂ１点から導線Ｋ１ を見たインピーダンス
は となり、無限大である。

従って波長λ２については導線Ｋ１は塔体に接続されて
いないと同然である。

かくしてＢ２点から塔体の下部を見たλ２についてのイ
ンピーダンスはＢ２Ｇ＝一であるので無限大となる。

（３）と（９）より回路ＰのＸ２にはなる値を与えれば
よい。

上上記したＰおよびＱの回路はそれぞれ第６図■および
■の如くしてもよい。

第６図■のＬ２，０２ ｓ Ｃ１ は前述した回路Ｓと
、また■のＬ１，Ｃｌ ｓはＬ２′は回路Ｒと同じなの
で、製作のとき同一のものを２組宛作ればよい。

なお導線Ｋ１およびＫ２ の波動抵抗を小さ《して、鉄
塔々体の波動抵抗とバランスを図るのが望ましいことを
前述したが、これはλ１の電流がＢ１点で導線Ｋ１から
塔体上部Ｂ１ Ｂ２Ｃへ、またλ２の電流がＢ２点で導
線狗から塔体上部Ｂ２Ｃへそれぞれ流入する際波動抵抗
の差動による反射を出来るだけ減小させたいからである
。

上述した説明より明らかであるように、λ１の電流は送
信機鳥へは侵入出来ず、またλ２の電流は送信機Ｅ１へ
は侵入出来ないので、二つの送信機の間の相互干渉は避
けられる。

本発明の鉄塔の高さｈは０．６５λ１＞ｈ＞０．２５λ
２の範囲に選定するのが好ましいが、これは次の理由に
よる。

ｈ）０．６５λ１ とする波長λ１を使用するとき高さ
が高過ぎ、Ｔ〜テナの動作部分の内上部包の部分を除く
下の部分に上部と位相反対の電流が強く現われて来て高
仰角放射が強く現われてフエ−ディングを起し易くなる
。

またｈ＜０．２５λ２の場合は鉄塔基部よりの高さの点
にＢ２点をを設けようとしても不可能である。

ｈ＝０．２５λ２のときは丁度鉄塔々体と導線Ｋ２ と
で高さが折返しアンテナとして動作す６が、この状態で
波長を長くすれば、長くする程アンテナの動作は劣化す
る。

以上の如く本発明のアンテナによれば、与えられた二波
の波長が極端に接近している場合および極端に離隔して
いる場合を除き一本の鉄塔を二波に同時に使用し得る。

各波長毎に鉄塔を建設する必要がないので建設費の節約
が図れるし、アンテナ建設用地の節約にもなる。

さらに鉄塔に航空障害灯を設備する場合も、本発明のア
ンテナでは鉄塔が接地型であるので、基部絶縁型鉄塔を
用いるアンテナに比しはるかに容易である。

なお本発明の利点とする所は第７図■に示す従来の基部
絶縁アンテナ・マストを基部より給電する二波共用アン
テナ（無線工学ハンド・ブック、昭和２９年オーム社刊
、１３００頁参照）から容易に類推できる第７図■のア
ンテナと比較して行なう。

第７図の記法は今までに説明した図と同一であるので繰
返し説明するのを省略する。

第７図■のアンテナは基部接地のアンテナ・マストを異
る二種の波長λ１およびλ２に共用するため基部より高
さλ１／４およびλ２Ａ だけ登ったマスト上の点Ｂ１
およびＢ２ にそれぞれ本発明のアンテナに用いたと同
一の回路ＲおよびＳを設置し、これ等回路を通じてλ１
およびλ２の電流を導線Ｋ１およびＫ２によりマストに
供給するものである。

このアンテナも本発明のアンテナと同様に動作すること
は明かであるが、回路ＲおよびＳを手の届かない高所に
設置しなければならない点が好ましくない。

時々調整を必要とする回路が高所にあることは調整の際
も、その後の保守にも不便が多い。

さらにマスト上では風による微振動が起ることは避けら
れないので、回路に狂いを生じ易い。

これに対し本発明によるアンテナでは使用回路がすべて
地上に設置されるので以上の心配が全く

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の接地鉄塔を用いる中波放送アンテナの動
作を説明する図、第２図は本発明のアンテナの実施例を
示す。 また第３図は第２図の実施例に用いられる回路図である
。 第４図および第５図は本アンテナの動作説明図である。 第６図は本アンテナに用いる回路の他の例を示す。 また第７図は本発明のアンテナと比較するため従来のア
ンテナの概要を示す。 Ｅ１・・・λ１用送信機、Ｅ２・・・λ２用送信機、Ｔ
・・・基部接地鉄塔、Ｋ１ ・・・λ１用導線、Ｋ２・
・・λ２用導線、Ｘ１，Ｘ２・・・リアクタンス素子、
Ｐ，Ｑ，Ｒ， Ｓ・・・回路、■・・・碍子、Ｕ１，
Ｕ２・・・腕金。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 二つの異なる波長λ１，λ２ （λ１〈λ２ とす
   る）に使用するための接地鉄塔を用いた二波用中波放送
   アンテナにおいて、その接地鉄塔の基部より第一波長λ
   １の一の高さにある点Ｂ１ および第二波長λ２のーの
   簡さにある点Ｂ２ に短い腕金Ｕ１およびＵ２を異る方
   向に取付け、上記腕金からそれぞれ導線Ｋ１およびＫ２
   を上記鉄塔々体に沿いかつこれと接触せざるようまた相
   互に接触せざるよう大地まで引き下ろし、上記導線Ｋ１
   の下端Ａ１を波長λを阻止しかつ波長λ２に対して
   はＸ’２ ＝Ｗ１ｃｏｔ （− ） （ Ｗ１＝導線Ｋ
   １の波動抵抗）なるリアクタンスを呈する回路Ｐを経？
   接地するとともに、この下端Ａをλを通過しλ２を阻正
   する回路Ｒを経てλ１送出用送信機Ｅに接続し、さらに
   上記導線Ｋ２の下端Ａ２ を波長λ２を阻止しかつ波長
   λ１に対してはＸ１ ＝Ｗ２ｃｏｔ （ ” ”’
   ） （ Ｗ２ ＝導線Ｋ２の波動抵抗）なるリアクタン
   スを呈する回路Ｑを経て接地するとともに、この下端Ａ
   ２ をλ２を通過し？１を阻止する回路Ｓを経てλ２送
   出用送信機Ｅ２ に接続し、波長λ１ に対しては鉄塔
   の下部を除く上の部分と導線Ｋ とをアンテナ・工レメ
   ントとし、波長λ２に対しては鉄塔の下部一を除く上の
   部分と導線Ｋ２ とをアンテナ・工レメントとして動
   作せしむることを特徴とする接地鉄塔を用いた二波用中
   波放送アンテナ。