JP2001526481A - Vhf/uhf自己同調平面アンテナ・システム - Google Patents
Vhf/uhf自己同調平面アンテナ・システムInfo
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Abstract
Description
ステムに関する。
信する2つの別個のアンテナを備えている。VHF帯を受信するアンテナは1対
の伸縮性素子を使用してダイポールを形成し、各素子は4〜6フィート(1.5
〜2.5m)の最大長さを有する。2つの素子は通常、伸縮されてダイポールの
長さを増加または短縮させ、「ラビット・イヤー」と呼ばれている。典型的な屋
内UHFアンテナは直径約7.5インチ(20cm)を有するループである。
理的寸法は居間に据え付けるのに望ましくないほど長く、ダイポール素子の長さ
および方向は受信しているチャンネルに依り調節する必要があることである。第
2の問題は、このような従来の屋内VHF/UHFアンテナの性能は、アンテナ
素子周囲の物理的状態の変化に応じて変化することである。例えば、人体がアン
テナと接触すると、アンテナ素子に関連する電磁的な状態を変化させるので、使
用者がアンテナを適正に調節することは困難である。第3の問題は、従来の屋内
アンテナ・システムでは良好な受信のために十分な信号レベルが必ずしも得られ
ないことである。
信号を受信できるアンテナ・システム(コンパクト・サイズのアンテナを含む)
が必要とされる。更に、屋内でも屋外でも使用できるようなアンテナが必要とさ
れる。
は、平面アンテナと、同調装置を含むチューナ・ユニットから成る。必要な場合
には、利得を調整できる増幅器も含められる。平面アンテナは、同じ形状の1対
のアンテナ素子を備える。これらの素子は、誘電板のそれぞれの表面に配置され
る。同調装置は複数の放送周波数帯に対する複数の整合回路を含む。
ーナを備えているすべてのテレビジョン装置(例えば、テレビジョン受像機、V
CRなど)について述べるために使用される。
示す。この平面アンテナ・システムは、平面アンテナ10とチューナ・ユニット 30を備える。平面アンテナ10とチューナ・ユニット30は同軸ケーブル20 で結合される。この実施例では、同軸ケーブル20の特性インピーダンスは75
Ωである。
えている。利得制御可能増幅器33はオプションのもので、テレビジョン放送の
信号が十分に強力な場合、チューナ・ユニット30の中には含められない。同調
装置31は複数の放送周波数帯について複数のインピーダンス整合回路610(
例えば、帯域フィルタ)を備えている(詳細は図8を参照)。チューナ・ユニッ
ト30内の整合回路とテレビジョン装置50のチャンネルを同時に選択するため
に共通の赤外線(IR)リモコン(40)が使用される。もちろん、適正な整合
回路を個々に選択するために別個のIRリモコンを使用することもできる。増幅
器33の利得は内蔵された自動利得制御(AGC)装置によって自動的に調整さ
れる(図8〜図10を参照)。
テナ10は誘電材で作られた平面アンテナ・ケース11内に置かれている。アン
テナ・ケース11は、平面アンテナ10を含み、壁に掛けられ、チューナ・ユニ
ット30はテレビジョン装置50の上部に置かれている。同軸ケーブル20は平
面アンテナ10とチューナ・ユニット30間の結合に使用される。アンテナ・ケ
ース11は屋外使用のために防水性に作ることもできる。
ジョン装置50の上部に置かれているアンテナ・ケース11のそばに置かれてい
る。
す。平面アンテナ10のアンテナ素子は、従来のダイポール(ラビット・イヤー
)またはループ・アンテナの素子とは多くの点で異なる。特に、素子はマイクロ
ストリップ技術に基づいて開発され、この平面アンテナ・システムにより、図7
に示すアンテナの放射パターン特性から見られるように、素子のユニークなパタ
ーンにより、テレビジョン信号の全方向性受信が得られる。したがって、いった
ん据え付けられると、アンテナの方向を調節する必要がない。水平のプラットフ
ォームにおけるこの全方向性の特徴は、RF電流の大部分は平面アンテナの各素
子のエッジに沿って流れることから生じると考えられる。
dustrial Laminates社製のMC3D型中波ラミネート(厚さ
0.062″両面PCB板、誘電率3.53+/−0.08)のような、プリン
ト回路板(PCB)に直接エッチングされる。PCBの寸法は約12x12イン
チ(30x30 cm)である。VHFアンテナ素子とUHFアンテナ素子はい ずれもPCBの各面に形成され、一方の面におけるVHF素子およびUHF素子
は、PCBの他方の面におけるVHF素子およびUHF素子と、形状が同じであ
る。また、前者は後者に対して90度回転される。
子の各端はおよそ幅2.5インチ(6.5cm)長さ12インチ(30cm)で
ある。H形の両端は、およそ幅1インチ(2.5cm)長さ7インチ(17.5
cm)のマイクロストリップ伝送線で接続されて「H]形を形成している。上述
のように、PCBの両面にある2つの「H」形のVHF素子は形状が大体同じで
あり、PCB上面のVHF素子は底面のVHF素子から90度回転する。
れる(括弧内は底面にある対応する領域の参照番号): S形の主領域12 0(220); 第1の補足領域150(250); 第2の補足領域 160(260)。第1の補足領域150(250)はおよそ幅約2.5インチ
(6.5cm)長さ5.4インチ(13.7cm)であり、約10分の1インチ
(2.5mm)のギャップにより主領域120から隔てられる。第1の補足領域
150(250)は、インダクタ151(251)、例えば、100μH高Q表
面取付けチップ・インダクタ、を介して主領域に電気的に結合される。この構成
は主領域120(220)の有効電気長を拡張することが判明している。
大体同じである。第2の補足領域160(260)はコンデンサ161(261
)、例えば、15pF表面取付けチップ・コンデンサ、を介して主領域120(
220)に結合される。コンデンサ161(251)を介して結合された第2の
補足領域160(260)は、VHFテレビジョンの下方周波数帯域(50〜8
8MHz)について平面アンテナの総合的電圧定在波比(VSWR)特性を著し
く改善することが判明している。
足領域150のための反射器として機能する。反射器領域140はVHFテレビ
ジョンの上方周波数帯(174〜216MHz)における平面アンテナの総合的
性能を改善することが判明している。
れぞれの面に形成されている。上述のように、これらのUHF素子も形状が大体
同じであり、一方が他方から90度回転する。
長さ2.5インチ(6.5cm)である。2つの端は、およそ幅1インチ(2.
5cm)長さ1.5インチ(3.8cm)のマイクロストリップ伝送線で接続さ
れ、「H」形を形成する。UHF素子170(270)は、インダクタ171(
271)、例えば100μH高Q表面取付けチップ・インダクタ、を介してVH
F素子120(220)のマイクロチップ伝送線のほぼ中間点に結合される。
x2.5インチ(6.5cmx6.5cm)の正方形である。めす「F」コネク
タ131が接地板領域130に配置される。コネクタ131の脚(接地線)は、
接地板領域130に接続されると共に、PCBを貫通してPCBの底面にある別
の接地板領域230に接続される。接地板領域230の寸法はおよそ幅2.5イ
ンチ(6.5cm)長さ6.5インチ(16.5cm)である。コネクタ131
の信号線は、PCBの上面に形成された信号伝送線132に接続される。接地板
領域130、230はいずれも、平面アンテナ周囲の物理的な状態の変化にかか
わらず、平面アンテナ・システムの総合的性能の安定化に貢献することが判明し
ている。
ンテナ素子と同軸ケーブル20間のインピーダンス整合を行う。変成器133の
第1の巻線の端は接続点136と接続領域134にそれぞれ結合される。接続点
136はVHF素子120の伝送線のほぼ中間に位置している。接続領域134
は、2つの通し穴を介して、底面にあるVHF素子220の接続点234に接続
される。第2の巻線の端は、伝送線132と接地板130にそれぞれ結合される
。整合コンデンサ135(4pF)は、インピーダンス整合を改善するために第
2の巻線の中央と接地板130との間に結合される。あるいは、図8に示すよう
に、可変コンデンサ(2〜6pF)を第2の巻線の両端間に結合することもでき
る。
り、PCBの上面に形成されたアンテナ素子の領域全体を覆う平坦な接地板領域
がPCBの底面にないことである。従来のマイクロストリップ・アンテナでは、
このようなアンテナの帯域幅は、基板の一方の表面にあるアンテナ素子と基板の
他方の面の平坦な接地板領域との間の距離(すなわち、基板の厚さ)に比例する
。この平坦な接地板領域を排除すると、平面アンテナの広帯域特性に貢献するこ
とが判明している。参考文献として Munson、Robert E.「マイ
クロストリップ・アンテナ」(アンテナ工学ハンドブック;第3版1993 M
cGraw Hill)を参照のこと。
実施例では、5個の帯域フィルタ(BPF)が整合回路として使用され、5つの
異なる放送周波数帯のそれぞれに予め同調されている。これらの周波数帯は以下
のものである: VHF1: 54〜72MHz(米国でチャンネル2〜4) VHF2: 76〜88MHz(米国でチャンネル5〜6) VHF3: 174〜192MHz(米国でチャンネル7〜9) VHF4: 192〜216MHz(米国でチャンネル10〜13) UHF: 470〜800MHz(米国でUHFチャンネル)
される。ユーザはIRリモコンを使用して適正な周波数帯を選択する。しかしな
がら、この選択は、利得制御可能な増幅器33aに対する自動利得制御(AGC
)信号のレベルに応答して自動的に行うことができる。受信チャンネルに対して
適正な整合回路が選択されると、AGC信号は増幅器33aの利得を減少させる
ように働く。
レベルは、周波数帯全域で受信テレビジョン信号の強度の変動に関りなく、望ま
しい所定のレベルに維持される。
増幅段720;信号分配器710;直流整流器730;直流オフセット電圧補償
回路750を含んでいる。複数の選択可能なフロントエンド帯域フィルタ610
と後に続くAGC装置との組合せにより、VHF/UHFテレビジョン周波数帯
全域(50〜800MHz)にわたりAGCは適正に動作することが判明してい
る。
の放送チャンネルについて望ましいAGCレベルに情報を貯えるメモリと共に、
増幅器33aの利得を調整することができる。
よってユーザは、平面アンテナからのRF信号と他の信号源(例えば、衛星ディ
ッシュ、ケーブル、VCRなど)からのRF信号を選択することもできる。
イクロプロセッサ810、マルチプレクサ850、5個の発光ダイオード(LE
D)、および2個の手動制御スイッチRとLを備えている。
波数帯、すなわち、図8でVHF‐1、VHF‐2、VHF‐3、VHF‐4、
およびUHFのそれぞれの選択を表示する。すなわち、5個のLEDは5個の異
なるBPFをそれぞれ選択したことを示す。例えば、VHF‐1のBPFが選択
されると、LED1がオンになる。手動スイッチRとLは周波数帯選択用の「ア
ップ‐ダウン」スイッチとして機能し、ユーザはリモコンなしでも適正な周波数
帯を選択することができる。
信号を受信する。つぎにマイクイロプロセッサ810は制御信号を発生する。
応答して、帯域選択信号A、B、C、D、EをPINダイオードD1、D2、D
3、D4 D5にそれぞれ送る。マルチプレクサ850は、ディジタル制御され
る複数のアナログ・スイッチとして機能する。電源装置840は、2個の電圧調
整器870と890を含んでいる。
用語は説明のための用語であって、制限の用語ではない。本発明のアンテナ・シ
ステムについては、本発明の趣旨と範囲およびその原理と特徴から離れることな
く、数多くの変更または変形が当業者によって行われ得る。例えば、この平面ア
ンテナシステムは、ディジタルおよび/またはアナログ・テレビジョン信号の受
信のみならず、ディジタルおよび/またはアナログ・オーディオまたはデータ信
号の受信にも使用することができる。
ナ・ユニットから成る開示された平面アンテナ・システムの実施例を示す。
Hz)における平面アンテナの実施例の放射パターンを示す。
る利得制御可能増幅器とを含む、上述したチューナ・ユニットの実施例の概略図
である。
る利得制御可能増幅器とを含む、上述したチューナ・ユニットの実施例の概略図
である。
れる利得制御可能増幅器とを含む、上述したチューナ・ユニットの実施例の概略
図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 第1と第2の導電性パターンがそれぞれ配置される第1と第
2の表面を有する誘電性基板を備え、 前記第1と第2の導電性パターンがそれぞれ第1と第2のアンテナ素子を形成
し、 前記第1と第2のアンテナ素子が大体同じ形状である、VHF/UHF信号受
信用の平面アンテナ。 - 【請求項2】 第1のアンテナ素子が第2のアンテナ素子に対して90度回
転する、請求項1記載の平面アンテナ。 - 【請求項3】 前記第1と第2の導電性パターンがそれぞれ複数のアンテナ
素子を形成する、請求項1記載の平面アンテナ。 - 【請求項4】 前記第1と第2の導電性パターンの各々が更にそれぞれの接
地板領域を形成する、請求項1記載の平面アンテナ。 - 【請求項5】 第1と第2の表面にアンテナ素子がそれぞれ第1と第2のパ
ターンで形成され、テレビジョン信号の全方向性受信が得られる、請求項1記載
の平面アンテナ。 - 【請求項6】 第1と第2の各パターンがそれぞれ第1と第2のH形パター
ンを形成する素子を含んでいる、請求項1記載の平面アンテナ。 - 【請求項7】 第1と第2の表面を有する誘電性基板を備えている平面アン
テナと、 第1と第2の導電性パターンをそれぞれ有する前記第1と第2の表面と、 第1と第2のアンテナ素子をそれぞれ形成する前記第1と第2の導電性パター
ンと、 形状が大体同じである前記アンテナ素子と、 前記アンテナ素子によって受信される信号を増幅する増幅器と、 前記受信された信号のレベルに応答して前記増幅器の利得を制御する制御手段
と、 複数の周波数帯域内で前記アンテナ素子と前記増幅器間のインピーダンス整合
を行う複数の整合回路とから成る、VHF/UHF信号受信用の平面アンテナ。
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US60/100,743 | 1998-09-17 | ||
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