JP2005065075A

JP2005065075A - テレビ用平面アンテナ

Info

Publication number: JP2005065075A
Application number: JP2003295040A
Authority: JP
Inventors: Chikahiko Kondo; 親彦近藤
Original assignee: Sakae Riken Kogyo Co Ltd
Current assignee: Sakae Riken Kogyo Co Ltd
Priority date: 2003-08-19
Filing date: 2003-08-19
Publication date: 2005-03-10

Abstract

【課題】高利得のＴＶ用平面アンテナを提供する。
【解決手段】非導電性の基板を備え、その基板の両面の一方を第一面，他方を第二面として、第一面に導電体パターンによるＶＨＦ信号受信用のＶＨＦアンテナ素子およびＶＨＦ給電部が形成され、第二面に導電体パターンによるＵＨＦ信号受信用のＵＨＦアンテナ素子およびＵＨＦ給電部が形成され、第一面および第二面のうちのいずれか一方の面あるいは両方の面を用いて、ＶＨＦアンテナ素子およびＶＨＦ給電部，およびＵＨＦアンテナ素子およびＵＨＦ給電部が接続される整合部，接地線，および外部アンテナ線接続部が形成されることを特徴とするＴＶ用平面アンテナとして提供可能である。
【選択図】図２

Description

本発明は、テレビ用アンテナに関するもので、特にテレビ用平面アンテナに関するものである。

アンテナは無線通信において必要欠くべからざるものであり、無線通信の発達と共に、その開発は多岐にわたっており、八木アンテナ、ロッドアンテナ（棒状アンテナ）、ループ・アンテナ（環状アンテナ）、ダイポール・アンテナ（双極子アンテナ）等の各種のものが既に開発されて実用化されている。

一般に、ＴＶアンテナ・システムは、ＶＨＦ（Very High Frequency，波長：１０ｍ〜１ｍ）帯とＵＨＦ（Ultra High Frequency，波長：１０ｃｍ〜１ｍ）帯をそれぞれ受信する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１．５ｍ〜２．５ｍの最大長を有する。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。ＵＨＦ帯を受信する典型的な屋内アンテナは直径約２０ｃｍを有するループ・アンテナである。

ところで、近年においては、車載テレビジョン受像機等、小型のテレビジョン受像機が多く出現してきている。このような小型のテレビジョン受像機においては、アンテナも小型、縮小化が求められている。なおかつ、受信利得は向上させるよう求められる。

アンテナの小型、縮小化という面からは、平面アンテナが好ましい。この平面アンテナの一例として、閉ループ素子を有する複合形アンテナに関する技術が公開されている。このアンテナでは、所望の周波数帯域に対応するための閉ループ素子の大きさを小さくすることが可能であり、小型、縮小化に適している（特許文献１参照）。

また、受信利得を向上する方法としては、誘電性基板の両面にほぼ同一のアンテナ素子を備える平面アンテナに関する技術が公開されている（特許文献２参照）。

特許第３３２３４４２号公報特表２００１−５２６４８１号公報

特許文献１のアンテナでは、全てのアンテナ素子を同一平面上に形成しているため、小型化が難しくスペースの小さい場所に組み込むことが困難であるという欠点がある。また、導体パターンにより形成されるＶＨＦ／ＵＨＦアンテナの形状は、もう一方のアンテナに影響を及ぼさないように形成する必要があり、受信利得よりも大きさを重視した形状となってしまう。この結果、受信利得を思うように上げることができなくなる。

特許文献２のアンテナは、受信利得の向上が主目的で、平面アンテナのそれぞれの表面にある素子は形状および構成がほぼ同じである。これでは小型化が困難ある。さらに、このアンテナは、２枚の平面アンテナを背中合わせに張り合わせたことにほぼ等しく、通常の平面アンテナのほぼ２倍の製造コストを要してしまう。

上記問題を背景として、本発明の課題は、安価で小型化可能なテレビ用平面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および発明の効果

本発明は、上記課題を解決するためのテレビ用平面アンテナを提供するものである。即ち、
非導電性の基板を備え、その基板の両面の一方を第一面，他方を第二面として、基板の第一面に導電体パターンによるＶＨＦ信号受信用のＶＨＦアンテナ素子およびＶＨＦ給電部が形成され、基板の第二面に導電体パターンによるＵＨＦ信号受信用のＵＨＦアンテナ素子およびＵＨＦ給電部が形成され、基板の第一面および第二面のうちのいずれか一方の面あるいは両方の面を用いて、ＶＨＦアンテナ素子およびＶＨＦ給電部，およびＵＨＦアンテナ素子およびＵＨＦ給電部が接続される整合部，接地線，および外部アンテナ線接続部が形成されることを特徴とするテレビ用平面アンテナとして構成される。

より具体的には、
基板の第一面にはＶＨＦアンテナ素子，ＶＨＦアンテナ素子が接続されるＶＨＦ給電部，ＶＨＦ給電部が接続される整合部，および整合部が接続される接地線および外部アンテナ線接続部が形成され、
基板の第一面と基板の第二面との導通を可能とするための接続部が形成され、
基板の第二面にはＵＨＦアンテナ素子，ＵＨＦアンテナ素子が接続されるＵＨＦ給電部が形成され、ＵＨＦアンテナ素子は接続部を介して接地線に接続され、ＵＨＦ給電部は接続部を介して整合部に接続されるテレビ用平面アンテナとして構成される。

また、整合部，接地線，アンテナ線接続部，および接続部のうちの少なくとも一部が導電体パターンにより形成されるテレビ用平面アンテナという構成を採ってもよい。この構成によって、実装する部品点数が少なくなり、製造コストが低減される。また、アンテナの厚みが薄くなるので、アンテナを装着する場所に対する制約も少なくなる。

本発明者らが詳細に検討したところ、特許文献１の平面アンテナは、ＶＨＦ帯において受信利得が良くない周波数帯域があることが分かった。テレビ視聴者の大多数は都市部に集中し、都市部ではＶＨＦ帯のチャンネルが割り当てられているため、ＶＨＦ帯の受信利得の良し悪しは、そのまま製品（アンテナあるいはテレビ受像機）の良し悪しとなるほど重要である。本発明のＴＶ用平面アンテナでは、特許文献１の平面アンテナにおいて受信利得が良くない周波数帯域おいて受信利得が改善されていることが本発明者らにより確認されている。

本発明によって、従来は基板の片面にＶＨＦ／ＵＨＦ受信用のアンテナを構成していたものを、基板の両面を用いて該アンテナを構成することにより、導電体パターンにより形成されるアンテナ素子の形状の制約を受けることがなくなるため、アンテナの受信利得をより向上させるようなアンテナ素子を形成することが可能となる。

また、本発明の構成を採れば、ＶＨＦあるいはＵＨＦのアンテナ素子の形状を単独で改良することも可能である。これは、同一平面上に２つのアンテナ素子を形成する場合は、両方のアンテナ素子の形状を再設計しなければならないが、本発明のアンテナの場合は該当する面のアンテナ素子の形状のみの再設計で済むため、アンテナの設計および製造に関する期間あるいは設計・製造コストを短縮・低減可能である。

また、本発明によって、従来は基板の片面にＶＨＦ／ＵＨＦ受信用のアンテナを構成していた場合に発生するアンテナ間の電波干渉は生じにくくなる。電波干渉が発生したとしても、片面基板の場合に比べて、アンテナ素子のパターン設計の自由度が高いので電波干渉対策も容易となる。

さらに、本発明によって、基板の両面を用いて該アンテナを構成することにより、基板の面積を従来の半分程度までに縮小することが可能となる。この小型化により、本発明のテレビ用平面アンテナを用いたテレビシステムは、従来は搭載が困難であったものにも搭載が可能となる。また、本テレビシステムの搭載対象の空間利用の自由度が高まる。

基板の両面をなす第一面にＶＨＦ帯用アンテナおよびその他のＶＨＦ／ＵＨＦ共通回路を形成し、第二面にＵＨＦ帯用アンテナを形成することにより、テレビ用平面アンテナの小型化を実現した。

以下、本発明における実施例であるテレビ用平面アンテナ（以下、単に平面アンテナと称することもある）の第１の実施の形態について図面を用いて説明する。
図１は本発明の一実施例としての平面アンテナを用いたＶＨＦ／ＵＨＦ平面アンテナ・システムを示す。この平面アンテナ・システムは、平面アンテナ１とチューナ・ユニット３を備える。平面アンテナ１とチューナ・ユニット３は同軸ケーブル２で結合される。この実施例では、同軸ケーブル２の特性インピーダンスは７５Ωである。

チューナ・ユニット３は、同調装置４，利得制御可能な増幅器５，および図示しない赤外線リモコン６の受信部とを備えている。増幅器５の利得は内蔵された自動利得制御（ＡＧＣ：Automatic Gain Control）装置によって自動的に調整される。増幅器５は、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３に備えなくともよい。同調装置４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（例えば、帯域フィルタ）を備えている。チューナ・ユニット３は、赤外線リモコン６からの信号に基づき、ユニット内の整合回路を選択し、該当するチャンネルの映像および音声をテレビジョン装置７に出力する。チューナ・ユニット３がテレビジョン装置７に含まれる構成を採ってもよい。

図２を用いて、平面アンテナ１の構成について説明する。平面アンテナ１は、導電性を有しない基板の表面および裏面に形成される。基板は、剛性を有するものであってもよく、また、弾性（フレキシビリティ）を有するものであってもよく、その材質は問わない。なお、弾性を有する基板を採用した場合には、例えば、自動車のフロントガラスあるいはリアガラス等の緩やかな曲面に装着することもできる。

図２（ａ）は平面アンテナ１の基板の両面のうちの第一面の構成例で、ＶＨＦ受信部を含み、ダイポール・アンテナの技術に基づいて薄膜状の導体によるＶＨＦアンテナ素子１０が形成され同じく薄膜状の導体によるＶＨＦ給電部１１に接続されている。ＶＨＦ給電部１１は、電波（電磁波）のエネルギーを電気エネルギーに変換するだけではなく、電波に含まれるノイズを除去する役割もある。１２は周知の技術で構成された整合部で、基板上に実装されたコンデンサＣ１〜Ｃ５および薄膜状の導体によるコイルＬ１〜Ｌ７により構成される。整合部１２はＶＨＦ給電部１１からの電波信号から、第一面の裏面の第二面に形成されるＵＨＦアンテナ素子１６〜１９で受信したＵＨＦ電波の干渉により含まれるＵＨＦ電波成分を除去するとともに、出力端子部１４および１５に接続される同軸ケーブル２とのインピーダンス整合を行なう。また、１３は薄膜状の導体で形成される接地部である。

図２（ｂ）は平面アンテナ１において第一面の裏面に構成される第二面の構成例でＵＨＦ受信部を含み、ループ・アンテナの技術に基づいて薄膜状の導体によるＵＨＦアンテナ素子１６〜１９が形成され、ＵＨＦ給電部２０を介して基板を貫通するスルーホールＡにより図２（ａ）で示される第一面に形成される整合部１２に接続される。第一面に形成される整合部１２では、ＵＨＦ給電部２０からの電波信号から、第一面に形成されるＶＨＦアンテナ素子１０で受信したＶＨＦ電波の干渉により含まれるＶＨＦ電波成分を除去するとともに、出力端子部１４および１５に接続される同軸ケーブル２とのインピーダンス整合を行なう。また、スルーホールＢによって第一面に形成される接地部１３にも接続される。なお、スルーホールＡおよびＢは、本発明における接続部に相当する。

なお、平面アンテナ１の構成要素の全てを薄膜状の導体で形成してもよいし、その構成要素の一部を周知の面実装部品を用いて構成してもよい。

図３を用いて、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、この第２の実施の形態におけるＶＨＦ／ＵＨＦ平面アンテナ・システムは、図１に示す構成と同一であるため、図１おいて各構成に付した符号を用いて説明を行なう。

図３（ａ）は平面アンテナ１の基板の両面のうちの第一面の構成例でＶＨＦ受信部を含み、ダイポール・アンテナの技術に基づいて薄膜状の導体によるＶＨＦアンテナ素子３０が形成され、周知の技術で構成された薄膜状の導体による整合部３１に接続されている。基板上に実装されたコンデンサＣ２１〜Ｃ２７，薄膜状の導体によるコイルＬ２１〜Ｌ２４，および基板上に実装されたトランス３５により構成される。整合部３１はＶＨＦアンテナ素子３０からの電波信号から、第一面の裏面の第二面に形成されるＵＨＦアンテナ素子３６および３７で受信したＵＨＦ電波の干渉により含まれるＵＨＦ電波成分を除去するとともに、出力端子部３３および３４に接続される同軸ケーブル２とのインピーダンス整合を行なう。また、３２は薄膜状の導体で形成される接地部である。また、整合部３１はＶＨＦ給電部を含んでいる。

図３（ｂ）は平面アンテナ１の第一面の裏面に構成される第二面の構成例でＵＨＦ受信部を含み、ループ・アンテナの技術に基づいて薄膜状のＵＨＦアンテナ素子３６および３７が形成され、基板を貫通するスルーホールＣによって第一面に形成される整合部３１に接続される。整合部３１はＵＨＦアンテナ素子３６および３７からの電波信号からＶＨＦアンテナ素子３０で受信したＶＨＦ電波の干渉により含まれるＶＨＦ電波成分を除去するとともに、トランス３５により出力端子部１４および１５に接続される同軸ケーブル２とのインピーダンス整合を行なう。また、スルーホールＤによって接地部３２に接続される。なお、スルーホールＣおよびＤは、本発明における接続部に相当する。なお、本実施例では、ＵＨＦ給電部はＵＨＦアンテナ素子３６あるいは３７に含まれる。

図４を用いて、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、この第３の実施の形態におけるＶＨＦ／ＵＨＦ平面アンテナ・システムは、図１に示す構成と同一であるため、図１おいて各構成に付した符号を用いて説明を行なう。また、この第３の実施の形態は、本発明の第１の実施の形態において第二面に形成されるＵＨＦアンテナ素子（図２（ｂ）参照）の変形例である。よって、第一面に形成されるＶＨＦアンテナ素子，給電部，および整合部の構成は、本発明の第１の実施の形態（図２（ａ））と同様である。図４（ａ）〜（ｃ）は、図２（ｂ）で示される平面アンテナの裏面の第二面に形成されるＵＨＦアンテナ素子を置き換える構成例である。本実施の形態では、ＵＨＦアンテナ素子は、その薄膜上の導体で形成されるパターン内にＵＨＦ給電部を含み、スルーホールＡによって第一面に形成される整合部１２に接続され、スルーホールＢによって接地部１３に接続される。

また、図４（ａ）〜（ｃ）の例は、本発明の第２の実施の形態にも適用可能である。この場合、図４（ａ）〜（ｃ）のスルーホールＡおよびスルーホールＢの位置を図３（ｂ）のスルーホールＣおよびスルーホールＤの位置に合うように導電体パターンを形成すればよい。このときの平面アンテナ１の動作は本発明の第２の実施の形態と同様である。

なお、本発明の全ての実施の形態において、平面アンテナ１の構成要素の全てを薄膜状の導体で形成してもよいし、その構成要素の一部を周知の面実装部品を用いて構成してもよい。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらはあくまで例示にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づく種々の変更が可能である。

本発明の実施例としてのＴＶ用平面アンテナ・システムの全体構成を示すブロック図。ＴＶ用平面アンテナの実施例１の構成を説明するための図。ＴＶ用平面アンテナの実施例２の構成を説明するための図。ＴＶ用平面アンテナの実施例３の構成を説明するための図。

符号の説明

１平面アンテナ
２同軸ケーブル
３チューナ・ユニット
４同調装置
５増幅器
６赤外線リモコン
７テレビジョン装置
１０ＶＨＦアンテナ素子
１１ＶＨＦ給電部
１２整合部
１３接地部
１４，１５出力端子部
１６〜１９ＵＨＦアンテナ素子
２０ＵＨＦ給電部
３０ＶＨＦアンテナ素子
３１整合部
３２接地部
３３，３４出力端子部
３６，３７ＵＨＦアンテナ素子

Claims

非導電性の基板を備え、その基板の両面の一方を第一面，他方を第二面として、前記第一面に導電体パターンによるＶＨＦ信号受信用のＶＨＦアンテナ素子およびＶＨＦ給電部が形成され、前記第二面に導電体パターンによるＵＨＦ信号受信用のＵＨＦアンテナ素子およびＵＨＦ給電部が形成され、前記第一面および前記第二面のうちのいずれか一方の面あるいは両方の面を用いて、前記ＶＨＦアンテナ素子および前記ＶＨＦ給電部，および前記ＵＨＦアンテナ素子および前記ＵＨＦ給電部が接続される整合部，接地線，および外部アンテナ線接続部が形成されることを特徴とするテレビ用平面アンテナ。
前記第一面には前記ＶＨＦアンテナ素子，前記ＶＨＦアンテナ素子が接続される前記ＶＨＦ給電部，前記ＶＨＦ給電部が接続される前記整合部，および前記整合部が接続される前記接地線および前記外部アンテナ線接続部が形成され、
前記第一面と前記第二面との導通を可能とするための接続部が形成され、
前記第二面には前記ＵＨＦアンテナ素子，前記ＵＨＦアンテナ素子が接続される前記ＵＨＦ給電部が形成され、前記ＵＨＦアンテナ素子は前記接続部を介して前記接地線に接続され、前記ＵＨＦ給電部は前記接続部を介して前記整合部に接続される請求項１に記載のテレビ用平面アンテナ。
前記整合部，前記接地線，前記アンテナ線接続部，および前記接続部のうちの少なくとも一部が導電体パターンにより形成される請求項１または２に記載のテレビ用平面アンテナ。