JP2005203830A - プレートアンテナ及びそのアンテナを備えるテレビ受像機 - Google Patents

Abstract

【課題】金属板が近接して平行に配置されたときにも、入力周波数特性を正常に保持できるプレートアンテナの提供。
【解決手段】プレートアンテナ１は、信号源５に対応して、金属板により形成されたアンテナ素子２と、アンテナ素子２の金属板に切り込まれた長さＬ1、幅Ｌ2のスリット３と、スリット３の切り込み口に設けられた給電点４とを備えて形成される。スリット３は、アンテナ素子２の中心線より変位ＯＦ分ずらせて設定されており、変位ＯＦの値を適宜設定することにより、アンテナ素子２に対して近接して平行配置される金属板に起因するアンテナ機能障害が防止されるとともに、該金属板に対するプレートアンテナの背面挿入度をより深くすることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、平板型のテレビ受像機用の受信アンテナとして好適なプレートアンテナに関する。

従来のプレートアンテナの例としては、本願発明者が、携帯通信端末および放送受信装置に摘用されるアンテナとして、特許文献１記載のプレートアンテナを提案している。図６（ａ）および（ｂ）は、この特許文献１記載の発明のプレートアンテナを、例えば地上デジタルＴＶ放送において、周波数帯４７０ＭＨｚ〜６２０ＭＨｚの送受信用として使用する場合について示した図であり、それぞれそのプレートアンテナの三面図および斜視図である。図６（ａ）および（ｂ）において、１はプレートアンテナ、２は横幅がＷ＝２１０ｍｍ、縦幅がＴ＝２１０ｍｍ程度の大きさのアンテナ素子、３は長さがＬ1＝２００ｍｍ、幅がＬ2＝１０ｍｍ程度のスリット、４は給電点である。プレートアンテナ１は、スリット３が、給電点４よりアンテナ素子２の内部に縦に切り込まれて形成されており、送信時には所定の信号源５からの送信信号が給電点４を介してアンテナ素子２に給電され、受信時にはアンテナ素子２による受信信号が給電点４を介して受信側に出力される。なお図６には、アンテナ素子２として金属板を用いた例を示しているが、金属板の代わりに基板上に形成された銅箔または金属メッシュなども同様に使用することができる。

この特許文献１記載の発明のプレートアンテナは、第３世代携帯電話に適用されるＩＭＴ−２０００システム（周波数帯１９２０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚ）に対応して、十分な周波数帯域幅を有するとともに高い利得が得られており、また近年出現しているパーソナルコンピュータを含むＢｌｕｅｔｏｏｔｈシステム（周波数帯２４００ＭＨｚ〜２５００ＭＨｚ）、または２．４ＧＨｚ帯（周波数帯２４００ＭＨｚ〜２５００ＭＨｚ）の無線ＬＡＮシステムに対しても有効に適用される。

特開２００２−２４６８２１

上記の特許文献１記載の発明は、前述のように、携帯通信端末および放送受信装置などに摘用されるプレートアンテナとしては、極めて利用性が高く有効である。他方において、この特許文献１記載の発明のプレートアンテナを、液晶テレビ受像機またはプラズマテレビ受像機等の平板形状のテレビ受像機に適用し、受像機筐体内の背面部に近接して設置することができれば、プレートアンテナとテレビ受信機間に対応する信号伝送線路の配置が不要または簡略化され、極めて利便性の高い液晶テレビ受像機またはプラズマテレビ受像機等が実現される。しかしながら、この板状の広帯域アンテナとして有効な特許文献１記載の発明を、平板形状のテレビ受像機等に適用する場合には、該アンテナを、構成上テレビ受像機背面の金属板などに対し平行状態で近接して配置することが求められるが、その場合には、プレートアンテナの特性が、金属板による影響を受けて劣化するという問題がある。図７は、金属板６と、該金属板の背面に近接して平行配置されるプレートアンテナ１との間の配置関係を示した斜視図であり、金属板６のエッジとアンテナ素子２のエッジとの間のエッジ距離はＶＡとして示され、金属板６のエッジとスリット３のエッジとの間のエッジ距離はＧＡとして示される。また図８（ａ）および（ｂ）は、図７において、横幅Ｗを２１０ｍｍとし、スリット３の幅Ｌ2を１０mmとする特許文献１記載の発明のプレートアンテナ１と、金属板６との間の前後関係の配置間隔が１０ｍｍの場合において、プレートアンテナ１と金属板６と間の板面方向に対応する相対位置関係を示した模式図である。以下においては、図７および図８（ａ）および（ｂ）と、図９に示すプレートアンテナの入力周波数特性を参照して、金属板６に近接して平行配置されるプレートアンテナの特性劣化について説明する。

図８（ａ）は、金属板６のエッジとアンテナ素子２のエッジとの間のエッジ距離ＶＡを１２０ｍｍとした時の配置関係を示し、この配置関係においては、スリット３のエッジＥ2（金属板６のエッジＥに対応する側のエッジ）と金属板６のエッジＥとの間のエッジ距離ＧＡは、エッジＥの位置を基準として左側（プラスサイド）に１０ｍｍとなり、スリット３は金属板６の背面より開放された関係位置に置かれる。また図８（ｂ）は、金属板６のエッジとアンテナ素子２のエッジとの間のエッジ距離ＶＡを９０ｍｍとした時の配置関係を示し、この配置関係においては、スリット３のエッジＥ1（金属板６のエッジＥに対応する側のエッジ）と金属板６のエッジＥとの間のエッジ距離ＧＡは、エッジＥの位置を基準として右側（マイナスサイド）にー１０ｍｍとなり、スリット３は金属板６の背後に閉じ込められた関係位置に置かれる。

図９のグラフは、プレートアンテナの入力周波数特性を示す図であり、横軸は周波数を示し、縦軸は給電時におけるプレートアンテナの反射係数Ｓ11をデシベル表示にて示している。この反射係数Ｓ11のデシベル表示は以下のように示される。

Ｓ11［dＢ］
＝１０×常用対数｛（給電点４における反射電力）／（給電点４への入力電力）｝

図９において、特性曲線Ｃ0は、図８（ａ）に示す特許文献１記載の発明のプレートアンテナ１の単体としての入力周波数特性を示しており、特性曲線ＣＮ1およびＣＮ2は、それぞれ図８（ａ）および（ｂ）に示されるように、該プレートアンテナ１を金属板６の背面に近接して平行配置した場合のアンテナの入力周波数特性を示している。プレートアンテナ１の給電点４における反射係数Ｓ11の値は、定義上負の方向に大きいほど信号源５から給電される信号レベルの給電点４における反射レベルが少なくなり、該信号レベルが効率的にプレートアンテナ1に供給されることを意味している。一般に送受信用のアンテナにおいては、使用周波数帯域内における反射係数Ｓ11の値として、実用上−１０ｄＢ以下であることが有用性の高いものと判断される。

図９を参照して明らかなように、特性曲線Ｃ0およびＣＮ1の場合には、それぞれに反射係数Ｓ11の値が−１０ｄＢ以下となる有効な周波数領域が存在しているが、特性曲線ＣＮ2の場合には、周波数帯域の全域にわたり反射係数Ｓ11の値が−１０ｄＢ以上となっている。従って、図８（ｃ）に示すように、プレートアンテナ１のスリット３が金属板６の背後に置かれて、金属板６のエッジとスリット３のエッジとの間のエッジ距離ＧＡが、金属板６のエッジＥに対して右側のマイナスの値に転ずる状態においては、反射係数Ｓ11の値が−１０ｄＢ以下となる周波数領域が全く存在しなくなり、アンテナとしての実用性が失われることになる。従って、プレートアンテナを平板型デジタルテレビ受像機等に適用しようとする場合には、近接して平行配置される金属板に起因するアンテナ機能劣化を防止することが、必要条件として求められるとともに、該金属板に対するアンテナの背面挿入度をより深くすることにより、平板型テレビ受像機の小型化の実現に寄与するという改善が求められる。

本発明の目的は、平板型テレビ受像機等に適用するに際し、アンテナ素子面のスリットの配置位置を調整することにより、近接して平行配置される金属板によるアンテナ機能の劣化を防止するとともに、平板型テレビ受像機の小型化の実現を可能とするプレートアンテナを提供することにある。

前述の課題を解決するために、本発明は次の手段を提供する。

（１）所定形状の導電板の１外縁上の中心位置より変位した位置に設定される特定点から、該金属板内部に対する直線状の切込みにより形成される長さＬ1、幅Ｌ2（Ｌ2≪Ｌ1）のスリットと、前記特定点に対応して設定される給電点とを、アンテナ素子として備えることを特徴とするプレートアンテナ。

（２）前記導電板の形状は方形を呈し、前記特定点は該方形の１外縁の非中心位置に設定され、前記スリットは、該特定点から該外縁に直交する状態にて導電板内部に対する直線状の切込みにより形成されて、前記給電点は、前記特定点に対応して設定されることを特徴とする請求項1記載のプレートアンテナ。

（３）前記導電板として金属板を用いることを特徴とする請求項１または２記載のプレートアンテナ。

（４）前記導電板として基板上に形成された銅箔を用いることを特徴とする請求項１または２記載のプレートアンテナ。

（５）前記導電板として金属メッシュを用いることを特徴とする請求項１または２記載のプレートアンテナ。

（６）請求項１乃至５の何れか１つに記載されたプレートアンテナを備えたことを特徴とする液晶テレビ受像機。

（７）請求項１乃至５の何れか１つに記載されたプレートアンテナを備えたことを特徴とするプラズマテレビ受像機。

本発明のプレートアンテナによれば、該プレートアンテナに近接して平行配置される金属板に起因するアンテナ機能劣化を防止することが可能になるとともに、該金属板に対するプレートアンテナの背面挿入度をより深くすることができるという効果がある。また、金属板に対するプレートアンテナの背面挿入度をより深くすることが可能になることにより、平板型デジタルテレビ受像機のプレートアンテナとして、有効に適用することがきるという効果がある。

次に、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の実施形態のプレートアンテナを示した図であり、例えば平板型のデジタルテレビ受像機等において、周波数帯４７０ＭＨｚ〜６２０ＭＨｚの受信用として使用する場合に適用されるアンテナ素子を示した図である。図１(ａ)および(ｂ)は、それぞれプレートアンテナの三面図および斜視図であり、１は本発明の実施形態のプレートアンテナ、２は横幅がＷ＝２１０ｍｍ、縦幅がＴ＝２１０ｍｍ程度の大きさの金属板により形成されたアンテナ素子、３はアンテナ素子２の金属板に切り込まれた長さがＬ1＝２００ｍｍ、幅がＬ2＝１０ｍｍ程度のスリット、４はスリット３の切り込み口に設けられた給電点であり、５は給電点４に接続される信号源である。この実施形態においては、図１（ａ）に示すように、アンテナ素子２に切り込まれて形成されるスリット３は、図２（ａ）および（ｂ）に対比して示すように、アンテナ素子２の中心位置よりＯＦだけ変位した位置に設定される。

図３は、金属板６と、該金属板の背面に近接して平行配置されたプレートアンテナ１との間の配置関係を示した斜視図であり、前述のように、金属板６のエッジとアンテナ素子２のエッジとの間のエッジ距離はＶＡとして示され、金属板６のエッジとスリット３のエッジとの間のエッジ距離はＧＡとして示される。また図４（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、図３において、アンテナ素子２の横幅Ｗを２１０ｍｍとし、スリット３の幅Ｌ2を１０mmとするプレートアンテナ１と金属板６との間の前後関係の配置間隔を１０ｍｍに設定し、プレートアンテナ１のエッジと金属板６のエッジとの間のエッジ距離ＶＡを９０ｍｍに固定した状態において、スリット３の変位ＯＦの値が、それぞれ０ｍｍ、２０ｍｍおよび３０ｍｍという３種類のプレートアンテナ１と金属板６と間の板面方向に対応する相対位置関係を示した模式図である。以下においては、図３および図４（ａ）および（ｂ）と、図５に示すプレートアンテナの入力周波数特性を参照して、本実施形態におけるアンテナ素子２において、スリット３の配置位置として変位ＯＦを付与する理由について説明する。

図４（ａ）は、特許文献１記載の発明のプレートアンテナ（ＯＦ＝０ｍｍ）のアンテナ素子２を、金属板６に対して平行配置した場合の配置関係を示しており、この配置関係においては、スリット３のエッジＥ1（金属板６のエッジＥに対応する側のエッジ）と金属板６のエッジＥとの間のエッジ距離ＧＡは、金属板６のエッジＥの位置を基準として右側（マイナスサイド）にー１０ｍｍとなり、スリット３は金属板６の背後に閉じ込められた関係位置に置かれる。図４（ｂ）は、図２（ｂ）のアンテナ素子２において、スリット３の変位ＯＦの値を２０ｍｍとした場合の配置関係を示しており、この配置関係においては、スリット３のエッジＥ2（金属板６のエッジＥに対応する側のエッジ）と金属板６のエッジＥとの間のエッジ距離ＧＡはＧＡ＝０ｍｍとなり、スリット３のエッジＥ2と金属板６のエッジＥとは一致し、スリット３は金属板６の背面に対応してぎりぎり開放された関係位置に置かれる。また図４（ｃ）は、スリット３の変位ＯＦの値を３０ｍｍとした場合の配置関係を示しており、この配置関係においては、スリット３のエッジＥ2（金属板６のエッジＥに対応する側のエッジ）と金属板６のエッジＥとの間のエッジ距離ＧＡは、エッジＥの位置を基準として左側（プラスサイド）に１０ｍｍとなり、スリット３は金属板６の背面より開放された関係位置に置かれる。

また図５のグラフは、金属板６に近接して平行配置された、上記の３種類のプレートアンテナに対する入力周波数特性を示す図であり、横軸は周波数を示し、縦軸は給電時における反射係数Ｓ11をデシベル表示にて示している。この反射係数Ｓ11のデシベル表示は前述の場合と全く同様であり、その記載は省略する。図５において、特性曲線ＣＯ0は、特許文献１記載の発明のプレートアンテナ（ＯＦ＝０）を、金属板６に対して平行配置した場合の周波数特性を示しており、この場合におけるエッジ距離ＧＡはー１０ｍｍとなっている（図４（ａ）参照）。また特性曲線ＣＯ1は、アンテナ素子２において、スリット３の変位ＯＦの値を２０ｍｍに設定したプレートアンテナを、金属板６に対して平行配置した場合の周波数特性を示しており、この場合におけるエッジ距離ＧＡはＧＡ＝０である（図４（ｂ）参照）。更に特性曲線ＣＯ2は、スリット３の変位ＯＦの値を３０ｍｍに設定したプレートアンテナを、金属板６に対して平行配置した場合の周波数特性を示しており、この場合におけるエッジ距離ＧＡは１０ｍｍである（図４（ｃ）参照）。

図５を参照して明らかなように、特許文献１記載の発明に対応する特性曲線ＣＯ0の場合には、周波数帯域の全域にわたり反射係数Ｓ11の値が−１０ｄＢ以上となり、−１０ｄＢ以下となる周波数領域が全く存在しないため、アンテナとしての実用性が失われることになる。しかしながら図４（ｂ）および（ｃ）に示すように、本実施形態に則して、スリット３の変位ＯＦの値として２０ｍｍおよび３０ｍｍと変位させた場合には、特性曲線ＣＯ1およびＣＯ2に示すように、アンテナ素子２と金属板６の配置関係が、図４（ａ）の特許文献１記載の発明の場合と全く同一の関係（ＶＡ＝９０ｍｍ：一定）にあるにも拘わらず、それぞれに反射係数Ｓ11の値が−１０ｄＢ以下となる周波数領域が存在しており、この周波数領域においてはアンテナとして十分実用することが可能である。

即ち本実施形態においては、アンテナ素子２に近接して平行配置される金属板６に対応し、アンテナ素子２に形成するスリット３の配置位置として、図４（ｂ）および（ｃ）に示すように、スリット３のエッジＥ2（金属板６のエッジＥに対応する側のエッジ）と金属板６のエッジＥとの間のエッジ距離ＧＡの値を、エッジＥの位置を基準として“０”の値を限度とし、左側のプラス数値となるように設定することにより、金属板６に近接して平行配置される状態において発生するアンテナ機能劣化を防止することが可能になるとともに、金属板６の背面に対するアンテナの挿入度をより深くすることができる。従って本実施形態のプレートアンテナを平板型デジタルテレビ受像機等のプレートアンテナとして適用する場合には、該平板型デジタルテレビ受像機の小型化に対して有効に寄与することが期待される。

なお、上記の実施形態の説明においては、アンテナ素子として金属板を使用する場合を例として説明しているが、この金属板の代わりに、該金属板と同等の導電性を有する基板上に形成された銅箔を用いてもよく、或るいは金属メッシュなどを用いてもよい。

本発明の実施形態のプレートアンテナを示す三面図および斜視図である。 特許文献１記載の発明のプレートアンテナのアンテナ素子と、本発明の実施形態のプレートアンテナのアンテナ素子とを対比して示す図である。 プレートアンテナと、該プレートアンテナに対し平行配置される金属板との相対関係を示す斜視図である。 スリットの配置位置が異なる３種類のアンテナ素子と、近接して平行配置される金属板との間の相対位置関係を示す図である。 図４に示される相対位置関係において、３種類のプレートアンテナのスリットの配置変位に伴う入力周波数特性を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、この特許文献１記載の発明のプレートアンテナを、例えば地上デジタルＴＶ放送において、周波数帯４７０ＭＨｚ〜６２０ＭＨｚの送受信用として使用する場合について示した図である。 特許文献１記載の発明のプレートアンテナを示す三面図および斜視図である。 特許文献１記載の発明のプレートアンテナと、近接して平行配置される金属板との間の相対位置関係を示す図である。 図８に示される相対位置関係において、特許文献１記載の発明のプレートアンテナの位置移動に伴う入力周波数特性を示す図である。

符号の説明

１ プレートアンテナ
２ アンテナ素子
３ スリット
４ 給電点
５ 信号源
６ 金属板

Claims (7)

1. 所定形状の導電板の１外縁上の中心位置より変位した位置に設定される特定点から、該金属板内部に対する直線状の切込みにより形成される長さＬ1、幅Ｌ2（Ｌ2≪Ｌ1）のスリットと、前記特定点に対応して設定される給電点とを、アンテナ素子として備えることを特徴とするプレートアンテナ。
2. 前記導電板の形状は方形を呈し、前記特定点は該方形の１外縁の非中心位置に設定され、前記スリットは、該特定点から該外縁に直交する状態にて導電板内部に対する直線状の切込みにより形成されて、前記給電点は、前記特定点に対応して設定されることを特徴とする請求項1記載のプレートアンテナ。
3. 前記導電板として金属板を用いることを特徴とする請求項１または２記載のプレートアンテナ。
4. 前記導電板として基板上に形成された銅箔を用いることを特徴とする請求項１または２記載のプレートアンテナ。
5. 前記導電板として金属メッシュを用いることを特徴とする請求項１または２記載のプレートアンテナ。
6. 請求項１乃至５の何れか１つに記載されたプレートアンテナを備えたことを特徴とする液晶テレビ受像機。
7. 請求項１乃至５の何れか１つに記載されたプレートアンテナを備えたことを特徴とするプラズマテレビ受像機。

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