JP2006211447A - Planar antenna - Google Patents
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Description
本発明は、UHF地上波デジタル放送受信アンテナに対応可能な平面アンテナに関する。 The present invention relates to a planar antenna that can accommodate a UHF terrestrial digital broadcast receiving antenna.
誘電体基板上に、放射器エレメント及び反射器エレメントを薄肉導体によって形成した平面アンテナは、既に種々のものが知られている。例えば、特許文献1には、互いに平行な表裏面を有する誘電体基板の表面にダイポールエレメントを、裏面に反射器エレメントを、それぞれ導体箔によって形成した折返しダイポールアンテナが開示されている。
この従来の平面アンテナでは、誘電体基板の表面に設けられた放射器エレメントに対して、反射器エレメントが誘電体の裏面側に位置しているため、平面ダイポールとしての放射指向性は、裏面側から表面方向へと向かう方向に改善されている。 In this conventional planar antenna, since the reflector element is located on the back side of the dielectric relative to the radiator element provided on the surface of the dielectric substrate, the radiation directivity as a planar dipole is It has been improved in the direction from the surface toward the surface.
このような指向性のアンテナは、受信アンテナとして用いる場合、受信機の筐体の一面において一体化するには適しているが、例えば、薄型の地上波デジタル放送受信用平面アンテナとしては、厚さを極限まで薄くすることができない。 Such a directional antenna, when used as a receiving antenna, is suitable for integration on one surface of a receiver casing. For example, a thin terrestrial digital broadcast receiving planar antenna has a thickness of Cannot be made as thin as possible.
本発明は、上記のような従来技術の課題を解決すべくなされたものであって、薄肉化が可能で、しかも垂直面(E面)の指向性を向上させ、指向方向の前後の利得を上げることができる、製作の容易な平面アンテナを提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems of the prior art, and can be made thin, improve the directivity of the vertical plane (E plane), and increase the gain before and after the directivity direction. It is an object of the present invention to provide a flat antenna that can be easily manufactured.
本発明の「平面アンテナ」は、誘電体基板上に形成された半波長ダイポール放射器エレメントと、この放射器エレメントの両端部を外側から囲んで誘電体基板上に互いに対向するように形成された一対の反射器エレメントとを備え、放射器エレメントと反射器エレメントがいずれも誘電体基板上の同一平面上に形成された薄肉導体ストリップからなり、両反射器エレメントを形成する薄肉導体ストリップが、放射器エレメントを間にして互いに離間して向かい合うコ字状のパターンに形成されていることを特徴としている。 The “planar antenna” of the present invention is formed so as to oppose each other on the dielectric substrate by surrounding the both ends of the half-wave dipole radiator element formed on the dielectric substrate from the outside. A pair of reflector elements, and each of the radiator element and the reflector element is composed of a thin conductor strip formed on the same plane on the dielectric substrate, and the thin conductor strip forming both reflector elements is radiated It is characterized by being formed in a U-shaped pattern facing each other with a vessel element in between.
尚、反射器エレメントの内周縁と、放射器エレメントの外周縁との間隔寸法は、放射器エレメントの共振波長λに対して0.1〜0.2λに相当する範囲内に設定することが好ましい。また、放射器エレメントは、折返しダイポールとして形成されていることが好ましい。 The distance between the inner peripheral edge of the reflector element and the outer peripheral edge of the radiator element is preferably set within a range corresponding to 0.1 to 0.2λ with respect to the resonance wavelength λ of the radiator element. . The radiator element is preferably formed as a folded dipole.
放射器エレメントの励振ギャップは、対向配置された両反射器エレメント間の離間間隙内に位置させることができる。従って、励振ギャップの両側に位置する給電端子及びそれに付属する接栓端子金具固定用の導体パッチを、両反射器エレメント間の離間間隙内に形成することが可能であって、これら給電端子及び導体パッチの形成も、各エレメントの薄肉導体ストリップの形成と共に、例えば、単純に一層の導体箔のエッチングによって同時処理が可能である。 The excitation gap of the radiator element can be located in the separation gap between the two reflector elements arranged opposite to each other. Therefore, it is possible to form a power supply terminal located on both sides of the excitation gap and a conductor patch for fixing the plug terminal fitting attached thereto in the gap between the reflector elements. The formation of the patch can be performed simultaneously with the formation of the thin conductor strip of each element, for example, simply by etching one layer of the conductor foil.
また、本発明に係るUHF地上波デジタル放送受信アンテナは、上記のような構成の平面アンテナからなることを特徴としている。 The UHF terrestrial digital broadcast receiving antenna according to the present invention is characterized by comprising a planar antenna configured as described above.
一般に、ダイポールアンテナ単体の利得は通常0dBであるが、本発明の平面アンテナでは、上述のような各エレメントの配置によって平面アンテナの垂直面指向性が向上し、所謂8字形の水平面指向性と共に、アンテナ表裏面方向の利得を上げることができる。加えて、一対のコ字状パターンの反射器エレメントが、互いの開口部側を向かい合わせにして放射器エレメントの両端部を外側から囲んでいるので、導体ストリップの幅寸法の適正な選定と共に、インピーダンス特性も向上し、例えば1〜2dBに利得を上げることが可能である。 In general, the gain of a single dipole antenna is usually 0 dB, but in the planar antenna of the present invention, the vertical plane directivity of the planar antenna is improved by the arrangement of the elements as described above, along with the so-called 8-shaped horizontal plane directivity, The gain in the antenna front and back direction can be increased. In addition, since a pair of U-shaped pattern of reflector elements surrounds both ends of the radiator element with the openings facing each other from the outside, along with proper selection of the width dimension of the conductor strip, Impedance characteristics are also improved, and the gain can be increased to, for example, 1 to 2 dB.
更に、本発明によれば、誘電体基板上に単一層の金属箔で全てのエレメント及び給電端子が形成できるため、シンプルな平面プレート形のアンテナを、僅かな工程数で容易に製作することができる。 Furthermore, according to the present invention, since all elements and feeding terminals can be formed on a dielectric substrate with a single layer of metal foil, a simple flat plate antenna can be easily manufactured with a small number of steps. it can.
以下、図面に沿って本発明の好適な実施形態について説明する。図1及び図2は、「UHF地上波デジタル放送受信アンテナ」として好適に用いることができる本発明の平面アンテナ100の主要構成部分を示す図である。この平面アンテナ100は、図示されているように、誘電体基板110の表面112上に形成された半波長ダイポール放射器エレメント120と、放射器エレメント120の両端部を外側から囲んで、誘電体基板110の同じ表面112上に互いに向かい合うように形成された一対の反射器エレメント130a,130bとを備えている。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 and FIG. 2 are diagrams showing main components of a planar antenna 100 of the present invention that can be suitably used as a “UHF terrestrial digital broadcast receiving antenna”. As shown in the figure, the planar antenna 100 includes a half-wavelength dipole radiator element 120 formed on the surface 112 of the dielectric substrate 110, and both ends of the radiator element 120 surrounded from the outside. A pair of reflector elements 130a and 130b formed on the same surface 112 of 110 so as to face each other.
これらの放射器エレメント120と反射器エレメント130a,130bは、いずれも誘電体基板110の同一平面112上に形成された薄肉導体ストリップからなり、これらの薄肉導体ストリップは、厚さ0.02〜0.5mm程度の金属箔(例えば、銅箔、アルミニウム箔)によって構成されている。 Each of the radiator element 120 and the reflector elements 130a and 130b is formed of a thin conductor strip formed on the same plane 112 of the dielectric substrate 110. The thin conductor strip has a thickness of 0.02 to 0. It is comprised by about 5 mm metal foil (for example, copper foil, aluminum foil).
誘電体基板110は、少なくとも一方の表面が、前記薄肉導体ストリップの被着形成に適した平坦な面を有し、誘電率が2〜6程度の合成樹脂(例えば、ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリエチレン等)によって構成されている。 The dielectric substrate 110 has at least one surface having a flat surface suitable for forming the thin conductor strip, and a synthetic resin having a dielectric constant of about 2 to 6 (for example, polystyrene, polyolefin, polyethylene, etc.) It is constituted by.
両反射器エレメント130a,130bを形成する薄肉導体ストリップは、放射器エレメント120を間にして互いに離間して向かい合うコ字状のパターンに形成されている。 The thin conductor strips forming the reflector elements 130a and 130b are formed in a U-shaped pattern facing the radiator element 120 with the radiator element 120 therebetween.
図示の例では、放射器エレメント120は、半波長折返しダイポールを構成しており、第1と第2のダイポールセグメント122a,122bと、これら両セグメントの先端同士を橋絡する連続アーム124とが平行に配列されてなる。これら両セグメント及びアームの断面積と平行配列の間隔とを適正に選ぶことにより、アンテナ系の放射特性を変えることなく、入力インピーダンスを最適に変換することができることは述べるまでもない。 In the illustrated example, the radiator element 120 forms a half-wave folded dipole, and the first and second dipole segments 122a and 122b and the continuous arm 124 that bridges the ends of these segments are parallel to each other. It is arranged in. It goes without saying that the input impedance can be optimally converted without changing the radiation characteristics of the antenna system by appropriately selecting the cross-sectional areas of these segments and arms and the interval between the parallel arrays.
放射器エレメント120のセグメント122a,122bの対向端部は、給電点としての給電端子125a,125bを構成しており、これら給電端子125a,125bの間が励振ギャップ140となっている。励振ギャップ140は、対向配置された両反射器エレメント間の離間間隙内に位置し、この間隙内には給電端子に付属する接栓端子金具固定用の導体パッチ150、及び、遮蔽用導電パッチ160も形成されている。これら導体パッチ150、及び、遮蔽用導電パッチ160の形成も、各エレメントの薄肉導体ストリップの形成と共に、単一層の導体箔のエッチングによって同時処理で果たされている。 The opposing ends of the segments 122a and 122b of the radiator element 120 constitute power supply terminals 125a and 125b as power supply points, and an excitation gap 140 is formed between the power supply terminals 125a and 125b. The excitation gap 140 is located in a separation gap between the reflector elements arranged opposite to each other, and in this gap, the conductor patch 150 for fixing the plug terminal fitting attached to the power supply terminal, and the shielding conductive patch 160. Is also formed. The conductor patch 150 and the shielding conductive patch 160 are formed simultaneously with the formation of the thin conductor strip of each element and the etching of a single layer conductor foil.
反射器エレメント130a,130bは、放射器エレメント120を間にして互いに向かい合うコ字状のパターンを形成しており、放射器エレメント120の両端部を外側から囲んでいる。両反射器エレメントは、互いのコ字状パターンの開口部同士が向かい合うように相互から離間しており、その離間間隔は、図示の例では、放射器エレメント120の連続アーム124側の方が、セグメント122a,122b側よりも若干広くなっている。 The reflector elements 130a and 130b form a U-shaped pattern facing each other with the radiator element 120 therebetween, and surround both ends of the radiator element 120 from the outside. Both reflector elements are spaced apart from each other such that the openings in the U-shaped pattern face each other, and in the example shown in the drawing, the distance between the reflector elements 120 on the side of the continuous arm 124 is It is slightly wider than the segments 122a and 122b.
コ字状パターンの反射器エレメント130a,130bの内周縁と、放射器エレメント120の外周縁との間隔寸法は、放射器エレメントの共振波長λに対して0.1〜0.2λに相当する範囲内とすることが好ましい。 The distance between the inner periphery of the U-shaped reflector elements 130a and 130b and the outer periphery of the radiator element 120 is a range corresponding to 0.1 to 0.2λ with respect to the resonance wavelength λ of the radiator element. It is preferable to be inside.
本実施形態における平面アンテナ100(UHF地上波デジタル放送受信アンテナ用平面アンテナ)の各部の寸法は、以下の通りである。尚、誘電体基板上の薄肉導体ストリップによる各エレメント等の表面には、適宜保護膜を形成しても良い。
ポリスチレン製誘電体基板の厚さ: 0.6mm
薄肉導体ストリップの幅W : 12mm
薄肉導体ストリップの厚さT: 0.2mm
折返しダイポール長L : 212mm
折返しダイポール中心間隔D: 28mm
反射器エレメントと放射器エレメントとの間隙G: 8mm
連続アーム側反射器エレメント間隔Sa: 110mm
ダイポールセグメント側反射器エレメント間隔Sb: 98mm
The dimensions of each part of the planar antenna 100 (a planar antenna for a UHF terrestrial digital broadcast receiving antenna) in the present embodiment are as follows. A protective film may be appropriately formed on the surface of each element or the like by the thin conductor strip on the dielectric substrate.
Polystyrene dielectric substrate thickness: 0.6mm
Thin conductor strip width W: 12 mm
Thin conductor strip thickness T: 0.2 mm
Folded dipole length L: 212mm
Folded dipole center distance D: 28mm
G between the reflector element and the radiator element G: 8 mm
Continuous arm side reflector element interval Sa: 110 mm
Dipole segment side reflector element spacing Sb: 98 mm
かかる仕様の平面アンテナ100の水平面指向特性を図3に、また、垂直面指向特性を図4に示す。尚、図5は、反射器エレメント130a,130bが設けていない同仕様の平面アンテナの垂直面指向特性線図である。これらの図からも明らかなように、特に垂直面指向特性において、反射器エレメントの存在による利得向上効果が明らかである。 The horizontal plane directivity of the planar antenna 100 having such a specification is shown in FIG. 3, and the vertical plane directivity is shown in FIG. FIG. 5 is a vertical plane directivity characteristic diagram of a planar antenna of the same specification in which the reflector elements 130a and 130b are not provided. As is apparent from these drawings, the gain improvement effect due to the presence of the reflector element is clear particularly in the vertical plane directivity.
また、本実施形態においては、折返しダイポールアンテナに本発明を適用した場合を述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々のダイポールアンテナに適用することができる。 In the present embodiment, the case where the present invention is applied to a folded dipole antenna has been described. However, the present invention is not limited to this and can be applied to various dipole antennas.
100:平面アンテナ、
110:誘電体基板、
120:放射器エレメント、
130a,130b:反射器エレメント、
140:励振ギャップ
100: planar antenna,
110: dielectric substrate,
120: radiator element,
130a, 130b: reflector elements,
140: Excitation gap
Claims (4)
前記放射器エレメントと前記反射器エレメントがいずれも、前記誘電体基板上の同一平面上に形成された薄肉導体ストリップからなり、
前記一対の反射器エレメントを形成する薄肉導体ストリップが、前記放射器エレメントを間にして互いに離間して向かい合うコ字状のパターンに形成されていることを特徴とする平面アンテナ。 A half-wave dipole radiator element formed on a dielectric substrate, and a pair of reflector elements formed on the dielectric substrate so as to face each other by surrounding both ends of the radiator element from the outside ,
Each of the radiator element and the reflector element comprises a thin conductor strip formed on the same plane on the dielectric substrate,
The planar antenna, wherein the thin conductor strips forming the pair of reflector elements are formed in a U-shaped pattern facing each other with the radiator elements interposed therebetween.
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