JP2007027906A

JP2007027906A - アンテナ

Info

Publication number: JP2007027906A
Application number: JP2005203738A
Authority: JP
Inventors: Toru Sakamoto; 徹坂本; Yutaka Ozawa; 裕小澤
Original assignee: Maspro Denkoh Corp
Current assignee: Maspro Denkoh Corp
Priority date: 2005-07-12
Filing date: 2005-07-12
Publication date: 2007-02-01

Abstract

【課題】従来のアンテナによると，ダイポールの形状を折り返しダイポールにしたり，蝶の羽のような形状にすることにより広帯域化を図っていた。しかし，所定の帯域を維持しつつ小型化することが容易ではなかった。

【解決手段】一対のアンテナ素子と，一対の給電端子と，1つのコイルと，２つのコンデンサーを備え，該一対のアンテナ素子はそれぞれコンデンサーを介してそれぞれの給電端子に接続すると共に，該給電端子間には該コイルを接続するように構成される。

【選択図】図１

Description

本発明は，主にテレビ放送の受信に利用されるアンテナに関し，詳しくはそのアンテナの回路に関する。

従来のアンテナは，ダイポールの形状を折り返しダイポールにしたり，蝶の羽のような形状にすることにより広帯域化を図っていた。（例えば，特許文献１参照）

実公昭５３−３３４８４号公報

しかし，従来のアンテナによると，従来のアンテナは，ダイポールの形状を折り返しダイポールにしたり，蝶の羽のような形状にすることにより広帯域化を図っていた。しかし，所定の帯域を維持しつつ小型化することが容易ではなかった。
そこで本願においては，こうした問題点を解決するためになされたものであり，その目的は，小型の広帯域なアンテナを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために，請求項１の発明は，一対のアンテナ素子と，一対の給電端子と，1つのコイルと，２つのコンデンサーを備え，該一対のアンテナ素子はそれぞれコンデンサーを介してそれぞれの給電端子に接続すると共に，該給電端子間には該コイルを接続するように構成される。

上記課題を解決するために，請求項２の発明は，請求項1のアンテナにおいて，前記一対のアンテナ素子の長さは，使用する周波数帯域の上限周波数で略１／２波長に構成され，前記コンデンサーのリアクタンス値は使用する周波数帯域の上限周波数で給電端子側のインピーダンスの値より小さく給電端子側のインピーダンスの値の１／３より大きい値であり，前記コイルのリアクタンス値は，使用する周波数帯域の上限周波数で給電端子側のインピーダンスの値より大きく給電端子側のインピーダンスの値の３倍より小さい値になるように構成される。

請求項１の発明によれば，一対のアンテナ素子と，一対の給電端子と，1つのコイルと，２つのコンデンサーを備え，該一対のアンテナ素子はそれぞれコンデンサーを介してそれぞれの給電端子に接続すると共に，該給電端子間には該コイルを接続するように構成したので，小型で広帯域のアンテナを提供できる。

請求項２の発明によれば，
請求項１のアンテナにおいて，前記一対のアンテナ素子の長さは，使用する周波数帯域の上限周波数で略１／２波長に構成され，前記コンデンサーのリアクタンス値は使用する周波数帯域の上限周波数で給電端子側のインピーダンスの値より小さく給電端子側のインピーダンスの値の１／３より大きい値であり，前記コイルのリアクタンス値は，使用する周波数帯域の上限周波数で給電端子側のインピーダンスの値より大きく給電端子側のインピーダンスの値の３倍より小さい値になるように構成したので，小型で広帯域のアンテナを提供できる。

以下に，本発明を具体化した実施形態の例を，図面を基に詳細に説明する。
図１，図２，は本発明に係るアンテナ１を示す。図３はアンテナ素子接続端子２１付近の断面図を示す。図４はアンテナ素子３から給電端子２２までの回路構成例を示す。図５は本発明に係るアンテナ１の動作説明図を示す。図６はアンテナ部分の利得の周波数特性を示す。

図１は本発明に係るアンテ１の分解斜視図であり，本実施例においてはＵＨＦ帯のテレビ信号を受信するアンテナの例を示す。
アンテナ１は，鉄板などの金属で作られた板状のアンテナ素子３と，コイル１０とコンデンサー７で構成される整合回路，トランジスターや集積回路などで構成される増幅回路９，信号出力端子５，前記増幅回路のための電源供給端子６などを備えたプリント基板４と，電波を透過させる材料で作られ，前記板状のアンテナ素子３，前記プリント基板を収容するスペースを有したケース２とで構成されている。尚，本実施例のコンデンサー７のキャパシタンスは３．９ｐＦ，コイル１０のインダクタンスは４０ｎＨである。また，増幅回路９は必要に応じてシールドケースに収められる。

板状のアンテナ素子３は，狭いスペースでも周波数特性を広帯域にするためにその形状は略三角形形成され，前記板状のアンテナ素子３の面を前記プリント基板４に略平行に，プリント基板４に形成されたアンテナ素子接続端子２１付近で相互に重なるように，ハンダ付けなどの周知の接続手段により，前記アンテナ素子接続端子２１に接続されている。本発明における接続の方法は，アンテナ素子接続端子２１に設けた孔１６に，先端を折り曲げた板状のアンテナ素子３を差込み，プリント基板４のアンテナ素子接続端子２１の銅箔に直接ハンダ２０により接続している。

このように，アンテナ素子３とプリント基板４の間には，リード線やラグ板などのように高周波信号に影響を及ぼす部品を介していない。なお，アンテナ素子接続端子２１の銅箔の補強のために，先端を折り曲げた板状のアンテナ素子３を差込む孔１６はスルーホールにしている。アンテナ素子接続端子２１付近の断面図を図３（ａ）に示す。

それぞれのアンテナ素子接続端子２１はコンデンサー７を介して給電端子２２に接続される。更に給電端子２２間にはコイル１０が接続され，コンデンサー７とコイル１０とで整合回路を形成している。次に給電端子２２にはバルン８が接続され，平衡不平衡の変換を行い，増幅回路９に接続される。増幅回路９で必要な大きさに増幅された信号は信号出力コネクター１４から図には示されない同軸ケーブル等でテレビジョン受像機などに接続される。

このように組みつけられたアンテナ素子３は，ケース２の所定の位置に所定の方法で取り付けられている。本発明の実施例では，このケース２は例えば金型などで成形された合成樹脂材によるケース本体２ａとケースカバー２ｂとで構成されている。ケース本体２ａは収納空間を有するように１方を開口した箱体で構成される。収納空間の底部には，アンテナ素子３やプリント基板４を支持するための支持片１８を適宜に設けている。アンテナ素子３は支持片１８で支持されると共にビス１１によりケース本体２ａに固着されている。このように，合成樹脂材で作られたケース２に対して空間を設けて，アンテナ素子３を配置しているので，ケース２による電気的性能の影響を受けにくくしている。背面側には前記信号出力コネクター１４を突出させるように孔を設け，更には電源供給コネクター１３に電源供給器を接続するための孔を設けている。また，背面側には図２に示すように，アンテナ１をテレビジョン受像機やテーブルの上に置いて使用できるようにスタンド１５が設けられている。なお，アンテナ１の背面にはアンテナ１を壁面や支柱などにも取り付けたり，図２に示すスタンド１５の代わりに別のスタンドを取り付けたりするための図示されないアダプターを取り付けるための取り付け孔１７を設けている。
ケースカバー２ｂは前記ケース２ａ本体の開口部を周知の固着手段で閉塞するためのものである。

このようにして構成されたアンテナ１は，板状のアンテナ素子３がプリント基板４上のアンテナ素子接続端子２１に直接接続されているので，リード線やラグ板などによる損失や不整合などの影響を無くすることができ，しかも，リード線やラグ板などの部品点数と工数を減らしている。また，リード線のような可動部分が無いので，安定な受信ができる。更に，アンテナ素子３とアンテナ素子接続端子２１とを最短で接続できるので，前記増幅回路９は，アンテナ素子３の接続部分と増幅回路との間の不要な結合を少なくし，発振や不安定な動作を防止できる。

更に，前記板状のアンテナ素子３の面を前記プリント基板４に略平行に，アンテナ素子接続端子２１付近で相互に重なるように，直接接続しているのでアンテナ１を薄くコンパクトにすることができ，アンテナ１をテレビジョン受像機やテーブルの上に置いて使用する場合に設置場所の制約を受けにくくしている。

次にアンテナ素子３を含む回路の動作について，ＵＨＦ帯のテレビ信号受信用のアンテナを例に説明する。ＵＨＦ帯のテレビ信号受信用のアンテナは４７０ＭＨｚから７７０ＭＨｚの広帯域信号を受信することが要求される。
上述したようにアンテナ１をテレビジョン受像機やテーブルの上に置いて使用するためにはアンテナ１をコンパクトにする必要がある。そのためには，限られた大きさのケース２の中に収容されるアンテナ素子３も大きさが限られる。一般的にアンテナ素子３の長さは受信周波数帯域の中心周波数の約１／２波長に設計されるが，このようにすると，アンテナ１全体の寸法が大きくなってしまい，使用場所が限定されてしまう。

本発明に係るアンテナ１では，一対のアンテナ素子３の長さは，使用する周波数帯域の上限周波数で共振するように構成している。即ち，一対のアンテナ素子３の長さは，ＵＨＦ帯のテレビ信号帯域の上限周波数である７７０ＭＨｚで約１／２波長となる長さにしている。
本発明に係るアンテナ１では，一対のアンテナ素子３の長さを，受信周波数帯域の中心周波数である６２０ＭＨｚで設計する場合に比べて約８０％に抑えられている。

次に，整合回路の説明をする。図４にアンテナ素子３から給電端子２２までの回路構成例を示す。一対のアンテナ素子３はそれぞれコンデンサー７を介してそれぞれの給電端子２２に接続すると共に，給電端子２２間にはコイル１０を接続している。
このような構成にすることにより，ＵＨＦ帯のテレビ信号の周波数の上限付近の周波数帯域では，アンテナ素子３と直列に接続したコンデンサー７はリアクタンス値が小さく，コンデンサー７はショートに近い状態となる。また，給電端子２２間に接続したコイル１０はリアクタンス値が大きく，コイル１０はオープンに近い状態となる。このため，アンテナ素子３だけが直接給電端子２２に接続された状態とみなすことができる。図５は，この場合の動作を説明するための，アンテナ素子３から給電端子２２までの等価回路である。

一方，ＵＨＦ帯のテレビ信号の周波数の下限付近の周波数帯域では，アンテナ素子３と直列に接続したコンデンサー７と，給電端子２２間に接続したコイル１０はそれぞれインピーダンスの整合回路として動作する。
上述したように，一対のアンテナ素子３の長さは，ＵＨＦ帯のテレビ信号帯域の上限周波数である７７０ＭＨｚで約１／２波長となる長さにしているので，ＵＨＦ帯のテレビ信号の下限付近の周波数帯域では，一対のアンテナ素子３の長さは１／２波長より短くなる。その結果，アンテナ素子３のみのインピーダンスは，４０オーム程度となる。一方，給電端子２２側のインピーダンスは約７５オームなので，アンテナ素子３と直列に接続したコンデンサー７と，給電端子２２と並列に接続したコイル１０によりインピーダンスの整合をしている。このようにして周波数帯域の広いＵＨＦ帯のテレビ信号を効率良く受信している。

給電端子２２と増幅回路９はバルン８を介して接続されている。バルン８は，アンテナ素子３側の平衡線路を増幅器側の不平衡線路に変換するためのものである。

図６に本発明のアンテナ素子３だけを使用した場合と，本発明に係る整合回路を用いたアンテナ１を使用した場合の利得の周波数特性を示す。なお，図６は増幅回路９を使用しない条件で測定した結果を示したものである。
図６に示すように，本発明に係るアンテナ１を使用した場合は，アンテナ素子３だけを使用した場合に比べて，ＵＨＦ帯のテレビ信号の周波数の下限付近の周波数で利得を約４ｄＢ上げることができる。電波の弱い場所では，アンテナの利得が，信号のＣ／Ｎに直接影響を及ぼすため，利得の周波数特性を広帯域化することは信号のＣ／Ｎを劣化させないために大きな効果がある。

尚，本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく，以下に例示するように，本発明の趣旨を逸脱しない範囲でアンテナ素子３の形状並びにアンテナ素子３とプリント基板４上のアンテナ素子接続端子２１との接続方法を適宜に変更して実施することも可能である。

例えば，アンテナ素子３の形状は図１に示す形状に限るものではなく，他の形状であっても良い。なお，指向性を整えるためにアンテナ素子３は曲げ加工を施して角度をつけても良い。またアンテナ素子３の材料は導電材料であれば鉄板に限らず導電性の樹脂材料や，網状に形成したものを使用しても良い。更に，アンテナ素子３と，プリント基板４上のアンテナ素子接続端子２１との接続方法は図３（ａ），（ｂ）に示すように，プリント基板のどちらの面でハンダ付けをしても良い。さらにプリント基板に孔１６を設けて差し込まずにハンダ付けしても良い。アンテナ素３とプリント基板４上のアンテナ素子接続端子２１との接続方法はハンダ付けに限らず，例えばアンテナ素子３をプリント基板４にかしめても良い。アンテナ素子接続端子２１の銅箔を補強するために，先端を折り曲げた板状のアンテナ素子３を差込む孔１６にはハトメを用いても良い。
図１に示す例では増幅回路９を備えたプリント基板４を用いているが，電波の強い場所では，増幅回路９を設けなくても良い。

また，ケース２の内部にＶＨＦ帯域のアンテナ素子を設け，ケース内部で混合して出力しても良い。更に，必要に応じて周波数帯域を制限するフィルターを用いても良い。また，実施例１ではアンテナ素子３全体をケース２に収容した例を示したが，アンテナ素子３の一部がケース２の外に露出するような構成にしても良い。

本発明に係るアンテナの分解斜視図を示す。本発明に係るアンテナの背面側を示す。アンテナ素子接続端子付近の断面図を示すアンテナ素子から給電端子までの回路構成を示す。アンテナの動作説明図を示す。アンテナ利得の周波数特性を示す。

符号の説明

１…アンテナ，２…ケース，２ａ…ケース本体，２ｂ…ケースカバー，３…アンテナ素子，４…プリント基板，５…信号出力端子，６…電源供給端子，７…コンデンサー，８…バルン，９…増幅回路，１０…コイル，１１…ビス，１３…電源供給コネクター，１４…信号出力コネクター，１５…スタンド，１６…孔，１７…取り付け孔，１８…支持片，２０…ハンダ，２１…アンテナ素子接続端子，２２…給電端子，

Claims

一対のアンテナ素子と，一対の給電端子と，1つのコイルと，２つのコンデンサーを備え，該一対のアンテナ素子はそれぞれコンデンサーを介してそれぞれの給電端子に接続すると共に，該給電端子間には該コイルを接続したことを特徴としたアンテナ。
請求項１のアンテナにおいて，前記一対のアンテナ素子の長さは，使用する周波数帯域の上限周波数で略１／２波長に構成され，前記コンデンサーのリアクタンス値は使用する周波数帯域の上限周波数で給電端子側のインピーダンスの値より小さく給電端子側のインピーダンスの値の１／３より大きい値であり，前記コイルのリアクタンス値は，使用する周波数帯域の上限周波数で給電端子側のインピーダンスの値より大きく給電端子側のインピーダンスの値の３倍より小さい値であることを特徴としたアンテナ。