JP2005252406A - アンテナ構造体およびテレビ受像機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 給電素子と無給電素子とが並行に配され、それらの素子がループ型若しくは逆F型のアンテナ構造からなるとともに、無給電素子は、可変リアクタンス素子を含み、導波器と反射器とに特性を変更できる構成とされている。
【選択図】図2
Description
しかしこれらのアンテナは、ダイポール素子とかモノポール素子から構成されるため、送受信機の金属筐体や回路基盤から十分離して設置するか、それらを地板として、そこから起立する状態で設けざるを得ない。そのため、アンテナが送受信機から外側へ大きく突出し、持ち運びに不便な構成となってしまう。
本発明はかかる点に鑑み、逆Fアンテナやループアンテナといった低姿勢構造のアンテナにおいて指向性を可変とする技術を提案するものである。
本発明の他の目的は、そのようなアンテナを備えたテレビ受像機を提供することにある。
この構成により、給電素子を嵩低く構成できる。
また、前記無給電素子が、地板に平行な1本の長尺な導体部分と地板に垂直に交差する2本の導体部分とからなる、逆Fアンテナ構造とされ、地板に垂直な第1の導体部分に、可変リアクタンス素子が挿入された構成とすることができる。
また、前記無給電素子には地板に垂直な第2の導体部分が設けられ、この第2の導体部分にバイパスコンデンサが地板との間に挿入された構成とすることが出来る。
また、前記無給電素子は、2本あり、前記給電素子を挟んで両側に配置される形態で実施することができる。
前記給電素子は、地板に平行な長尺状の導体部分と、該導体部分の両端から地板まで垂下した短尺状導体部分とからなる接地型ループアンテナ構造をし、第1の短尺状導体部分に給電点が挿入された構成とすることができる。
前記可変リアクタンス素子が、可変容量ダイオードであり、第2の短尺状導体部分にバイパスコンデンサが挿入されて、長尺状導体部分が直流的に地板から浮かされると共に、当該長尺状導体部分に直流電位を印加して、可変容量ダイオードの容量を調整する構成とされている。
〔実施の形態1〕
<全体構成>
図1は、たとえばプラズマディスプレイパネル等の薄型テレビに本発明のアンテナ構造体が適用された例を示している。図中、1は、テレビ受像機筐体で、背面から見た状態を示している。2は、アンテナ構造体で、金属板(以下、地板という。)21上に、給電素子22を挟んで、その両側に無給電素子23、24を並設した構成をしている。給電素子22は、同軸ケーブル25により、テレビ受像機内部のチューナ回路(不図示)と接続され、無給電素子23、24は、制御信号線26、27により、テレビ受像機内部のコントロール回路(不図示)と接続されている。給電素子22、無給電素子23、24とも、この実施例では逆F型アンテナ構造のものを使用している。
<アンテナの構成>
図2は、アンテナ構造体2を説明する原理的な図である。
給電素子22は、地板21に対して平行な長尺導体部分22aと、地板21に垂直に交差する第1、第2の導体部分22b、22cとからなる。長尺な導体部分22aと第2の導体部分22cの長さの和は、(n/2+1/4)λ(ただし、λは、送信または受信周波数の空間波長、nは、0又は任意の正の整数)とされている。第1、第2の導体部分22b、22cの長さhは、アンテナの利得、尖鋭度Qとの兼ね合いで適宜調整することになるが、h/λを小さくするほど、利得、Qとも上がる。通常は、h/λを0.06〜0.08の範囲に設定するのが望ましい。この範囲に設定すると、給電系インピーダンスとして一般的な、50または75Ωに対して良好な整合特性が得られる。
無給電素子23、24は、給電素子22と略同一の形状をし、地板21と平行な長尺状の導体部分23a、24aと、地板に向けて垂下した第1、第2の導体部分23b、23c、24b、24cからなる。各部分の長さも給電素子22と同一である。
<動作>
上記構成において、無給電素子23、24にそれぞれ制御信号としてVa、Vbを与え、その値を変化すると、バリキャップダイオード29、30の容量が変化し、第1導体部分23b、24bの送受信周波数におけるインピーダンスが0からある値まで変化する。その結果、逆F型アンテナの地板21への短絡点が等価的に長尺導体部分23a、24aに沿って移動し、実質的にアンテナ長が変化する。アンテナ長が給電素子のそれより長くなると、反射器としての特性になり、短くなると導波器としての特性となる。したがって、左右の無給電素子23、24のアンテナ長を相反する方向へ変更することにより、アンテナ構造体2の指向性を可変することができる。
〔実施の形態1の変形〕
基本的な構成は、実施の形態1と同じであるが、細部においては異なった形で実施することのできる構成を列挙する。
2)実施の形態1では、長尺導体部分22a、23a、24aの一端は、遊端としてあったが、図5に示すように、先端を曲げ、垂下させて地板21に接地する構成とする。この場合は、給電素子22、無給電素子23、24の全長は、λ/2とする必要がある。また、無給電素子23、24にあっては、長尺導体部分23a、24aを直流的に浮かすために、先端の垂下部分23d、24dにも容量の大きなバイパスコンデンサ34、35を挿入する必要がある。これ以外の構成は、実施の形態1と同じであるので、構成、動作の説明は省略する。なお、長尺導体の先端は、地板に設置させずに、少し浮かして配置する形態で実施することも出来る。その場合は、バイパスコンデンサは不要である。
4)図7(a)に示すように、給電素子22全体を金属板35で構成する。この構成とすれば、方形パッチアンテナに類する構造となるので、電波受信性能が高まる。なお、図中、37は地板、38は給電点と接続する同軸ケーブルである。
6)図7aの変形として図7(c)に36で示すようにF型形状を、銅等の金属板から打ち抜いて形成する。給電素子、無給電素子ともこの形状とし、図2で示した導体と同様にして地板に配置する。このように打ち抜き形状とする場合は、大量生産に向き、コスト低減が図れ、実用的価値が高い。なお、打ち抜き型でなく、F型パターンを形成したプリント基板を用いることもできる。
〔実施の形態2〕
上記の実施の形態は、各素子が、逆F型アンテナ構造とされていたが、この実施例においては、接地型ループアンテナ構造としている。図8は、その構成を示している。図中、41は地板、42は給電素子、43、44は無給電素子である。給電素子42、無給電素子43、44とも、地板41に平行な導線42a、43a、44aの両端42b、42c、43b、43c、44b、44cを地板方向に垂下させたもので、全長はnλ/2である。いわゆる電気影像法から理解されるようにループアンテナと等価なアンテナとなっている。
バイパスコンデンサの働き、パリキャップダイオードの容量を変化させて、無給電素子43、44を導波器、反射器の特性を発揮させるのは、逆F型アンテナと同様であるので、説明は省略する。
〔実施の形態2の変形〕
1) 図9に一方の無給電素子だけを示すが、全長をnλ/4とし、素子一端を遊端とする。給電素子は図示しないが、バリキャップダイオードに変えて給電点とする以外は、図8に示した実施形態2と同一構成とする。
2) 図10に示すように、給電素子52、無給電素子53、54ともループアンテナ構造とする。この構成においては、地板は存在しない。電気影像法の下で実施の形態2と等価であることは理解される。したがって、ループ全長はλとなり、短辺部分52b、53b、54bの長さは、実施の形態2の垂下導体部分の長さの2倍となる。なお、コンデンサ55、56は、直流阻止のために用いられている。挿入位置は、長辺の中央部分とすると、その部分は高周波電流が少ない部分であるので、小容量のものを用いることができ、例えば撚り線で実施でき、便利である。図中、58・・・は、給電素子52、無給電素子53、54を壁面59から適当距離離して保持するための保持具である。壁面は、前の各実施の形態と異なり、地板である必要は無い。
電気的特性は実施の形態2と同じである。
〔実施の形態3〕
これまでの実施の形態と若干異なり、図11に示すように、給電素子62、無給電素子63、64を、いわゆるヘンテナフォーク構造としたものである。形状としては、図10のループアンテナの長辺導体の中央から上を切除し、下側だけで構成したものに等しい。やはり、電気影像法において図10のものと等価である。その意味で、ヘンテナフォーク型は、ループアンテナ型の範疇に含むこともできる。
最後に、上記各実施の形態は、給電素子、無給電素子はそれぞれ同一形状のものを使用しているが、本発明はこれに限られるものではなく、給電素子は、F型構造とし、無給電素子は、ループ型、或いはヘンテナフォーク型として実施することができる。或いは、2本の無給電素子の内の一方を、ループ型、他方をF型、或いはヘンテナフォーク型とすることもできる。また、無給電素子は、上記実施例のように、2本でなくても、給電素子の左右一方に1本配した構成とすることもできる。その場合も、無給電素子が、導波器、反射器へと特性変更されることにより、指向性が変化できる。さらに、無給電素子は、3本以上設けて実施できることは言うまでもない。
2 アンテナ構造体
21、41 地板
22、42、52、62 給電素子
22a、42a 長尺状導体部分
22b 第1の導体部分
22c 第2の導体部分
23、24、43、44、53、54、63、64 無給電素子
23a、24a 長尺状導体部分
23b、24b 第1の導体部分
23c、24c 第2の導体部分
25 同軸ケーブル
26、27 制御信号線
28 給電点
29、30 可変リアクタンス素子
31、32 バイパスコンデンサ
33、36 金属板
33a、b 耳部
Claims (12)
- 給電素子と少なくとも1本の無給電素子とが所定の間隔をおいて配置され、それらの素子がループ型若しくは逆F型からなるとともに、無給電素子は、可変リアクタンス素子を含み、電気長が変更できる構成とされていることを特徴とするアンテナ構造体。
- 前記給電素子が、地板に平行な1本の長尺な導体部分と地板に垂直に交差する2本の導体部分とからなる、逆Fアンテナ構造とされ、地板に垂直な第1の導体部分に給電点が挿入されていることを特徴とする請求項1記載のアンテナ構造体。
- 前記無給電素子が、地板に平行な1本の長尺な導体部分と地板に垂直に交差する2本の導体部分とからなる、逆Fアンテナ構造とされ、地板に垂直な第1の導体部分に、可変リアクタンス素子が挿入されていることを特徴とする請求項1または2に記載のアンテナ構造体。
- 前記無給電素子には地板に垂直な第2の導体部分が設けられ、この第2の導体部分にバイパスコンデンサが地板との間に挿入されていることを特徴とする請求項3記載のアンテナ構造体。
- 前記無給電素子は、2本あり、前記給電素子を挟んで両側に配置されることを特徴とする請求項1〜4記載のアンテナ構造体。
- 前記給電素子及び/又は無給電素子の長尺状導体部分の遊端側は、地板方向に折り曲げられていることを特徴とする請求項3〜5に記載のアンテナ構造体。
- 給電素子は、地板に平行な長尺状の導体部分と、該導体部分の両端から地板まで垂下した短尺状導体部分とからなる接地型ループアンテナ構造をし、第1の短尺状導体部分に給電点が挿入されていることを特徴とする請求項1記載のアンテナ構造体。
- 無給電素子は、地板に平行な長尺状の導体部分と、該導体部分の両端から地板まで垂下した短尺状導体部分とからなる接地型ループアンテナ構造をし、第1の短尺状導体部分に可変リアクタンス素子が挿入されていることを特徴とする請求項1または7に記載のアンテナ構造体。
- 可変リアクタンス素子が、可変容量ダイオードであり、第2の短尺状導体部分にバイパスコンデンサが挿入されて、長尺状導体部分が直流的に地板から浮かされると共に、当該長尺状導体部分に直流電位を印加して、可変容量ダイオードの容量を調整する構成とされていることを特徴とする請求項8記載のアンテナ構造体。
- 給電素子、無給電素子が、長方形状のループアンテナからなり、給電素子は、1の短辺に給電点が挿入され、無給電素子は、1の短辺に可変リアクタンス素子が挿入されていることを特徴とする請求項1記載のアンテナ構造体。
- 前記給電素子、無給電素子が、1の短尺導体の両端から、長尺導体を起立方向に延出させたヘンテナフォーク型をし、給電素子には、短尺導体に平行に、2本の長尺導体にまたがって、給電点が接続され、無給電素子には、短尺導体に可変リアクタンス素子が挿入されていることを特徴とする請求項1記載のアンテナ構造体。
- 請求項1〜11のいずれかに記載のアンテナ構造体を筐体背面に配しなるテレビ受像機。
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