JP2007028023A - Planar antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ＵＨＦ帯で動作可能な平面アンテナに関し、特にＵＨＦ帯の地上デジタル放送を受信するＵＨＦアンテナに適用して好適な平面アンテナに関する。 The present invention relates to a planar antenna operable in the UHF band, and more particularly to a planar antenna suitable for application to a UHF antenna that receives terrestrial digital broadcasting in the UHF band.
地上デジタル放送は、従来のアナログ放送と異なり、一定レベル以上での到来電波を受信できさえすればデジタル信号であることから鮮明な映像を得られる。従って、地上デジタル放送を受信するアンテナは必ずしも高利得である必要はない。このため、従来のアンテナに比べ、小型で扱いやすい形状のアンテナが期待されている。従来のＵＨＦ帯で動作可能なＵＨＦテレビアンテナには、八木・宇田アンテナを動作原理とする放射素子と反射素子（反射板）とを配列したアンテナが知られている。 Unlike conventional analog broadcasting, terrestrial digital broadcasting is a digital signal as long as it can receive incoming radio waves at a certain level or higher. Therefore, an antenna that receives terrestrial digital broadcasting does not necessarily have a high gain. For this reason, compared with the conventional antenna, an antenna having a small and easy-to-handle shape is expected. As a conventional UHF television antenna that can operate in the UHF band, an antenna in which a radiating element and a reflecting element (reflecting plate) having an operation principle of a Yagi / Uda antenna are arranged is known.
八木・宇田アンテナとされた従来のＵＨＦアンテナの一構成例を図２３に示す。図２３に示すＵＨＦアンテナ１００はまっすぐな棒状のブーム１０５の一端部に導波素子１０１が設けられており、導波素子１０１の後方に所定間隔離してダイポールとされた放射素子１０２がブーム１０５に設けられている。そして、ブーム１０５の他端には反射素子１０３が設けられている。導波素子１０１、放射素子１０２および反射素子１０３はほぼ平行に配置されている。また、放射素子１０２には放射素子１０２の中央部に設けられた給電部１０４から給電され、放射素子１０２の形状は広帯域化のため次第に幅が広がる三角形状に形成されている。このＵＨＦアンテナ１００の動作周波数帯域を４７０ＭＨｚないし７７０ＭＨｚとした際に反射素子１０３から導波素子１０１までの間隔は約１８５ｍｍ、反射素子１０３の長さは約３３０ｍｍ、アンテナ高は約１１０ｍｍとなり、このＵＨＦアンテナ１００の外形寸法は略１８５ｍｍ×略３３０ｍｍ×略１１０ｍｍとなる。従来のＵＨＦアンテナ１００の動作利得の周波数特性を図２４に示し、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を図２５に、半値幅の周波数特性を図２６に、前方後方比（ＦＢ比）の周波数特性を図２７に示す。 FIG. 23 shows a configuration example of a conventional UHF antenna that is a Yagi / Uda antenna. A UHF antenna 100 shown in FIG. 23 is provided with a waveguide element 101 at one end of a straight rod-like boom 105, and a radiating element 102 that is a dipole separated by a predetermined distance behind the waveguide element 101 is attached to the boom 105. Is provided. The other end of the boom 105 is provided with a reflective element 103. The waveguide element 101, the radiating element 102, and the reflecting element 103 are arranged substantially in parallel. In addition, the radiating element 102 is fed from a power feeding unit 104 provided at the center of the radiating element 102, and the shape of the radiating element 102 is formed in a triangular shape that gradually increases in width to widen the band. When the operating frequency band of the UHF antenna 100 is 470 MHz to 770 MHz, the distance from the reflective element 103 to the waveguide element 101 is about 185 mm, the length of the reflective element 103 is about 330 mm, and the antenna height is about 110 mm. The external dimensions of the antenna 100 are approximately 185 mm × approximately 330 mm × approximately 110 mm. FIG. 24 shows the frequency characteristics of the operating gain of the conventional UHF antenna 100, FIG. 25 shows the frequency characteristics of the voltage standing wave ratio (VSWR), FIG. 26 shows the frequency characteristics of the half width, and the front-rear ratio (FB ratio). The frequency characteristics are shown in FIG.
しかし、八木・宇田アンテナを原理とする従来のＵＨＦアンテナにおいては、アルミ等の導体棒を導波素子および反射素子として使用すると共に金属板を放射素子として使用することから、上述したように必然的に相応の大きさを持たせなければならなく小型化することが困難であると云う問題点があった。また、八木・宇田式アンテナは、突起部（素子の先端）が多いため、軒先や室内のような場所に設置するアンテナとしては、安全面では不向きになるという問題点があった。この場合、八木・宇田アンテナを樹脂ケースで覆った形のＵＨＦアンテナも知られているが、樹脂ケースがアンテナの特性に大きな影響を与えるため、アンテナと樹脂ケースの間隔を一定以上離さなければならず、安全面は達成されるものの外形寸法がさらに大型となり、軒先や室内で使用するには適さないと云う問題点があった。さらに、従来から室内アンテナが知られているが、室内アンテナは室内で使用するデザインとして設計されているため、得られる動作利得が不十分になるという問題点があった。 However, in the conventional UHF antenna based on the Yagi-Uda antenna, a conductor rod such as aluminum is used as a waveguide element and a reflection element, and a metal plate is used as a radiating element. Therefore, there is a problem that it is difficult to reduce the size. In addition, since the Yagi / Uda type antenna has many protrusions (tips of elements), there is a problem that it is not suitable for an antenna installed in a place such as an eaves or a room in terms of safety. In this case, a UHF antenna in which the Yagi / Uda antenna is covered with a resin case is also known. However, since the resin case has a great influence on the characteristics of the antenna, the distance between the antenna and the resin case must be more than a certain distance. However, although the safety aspect is achieved, there is a problem that the outer dimensions are further increased and it is not suitable for use in eaves or indoors. Furthermore, an indoor antenna has been conventionally known. However, since the indoor antenna is designed to be used indoors, there is a problem that an obtained operation gain is insufficient.
そこで、本発明は小型化することができ、かつＵＨＦ帯で動作する安全性の高い平面アンテナを提供することを目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a highly safe planar antenna that can be downsized and operates in the UHF band.
上記目的を達成するために、本発明の平面アンテナは、プリント基板の一面に導波素子、放射素子、反射素子が形成されて、動作周波数帯域の中心周波数の波長をλとした際に、プリント基板の幅を約０．４５λ、長さを約０．２５λとすることができることを最も主要な特徴としている。 In order to achieve the above object, the planar antenna of the present invention is printed when a waveguide element, a radiating element, and a reflecting element are formed on one surface of a printed circuit board, and the wavelength of the center frequency in the operating frequency band is λ. The main feature is that the width of the substrate can be about 0.45λ and the length can be about 0.25λ.
本発明によれば、プリント基板の一面に導波素子、放射素子、反射素子が形成されて、動作周波数帯域の中心周波数の波長をλとした際に、プリント基板の幅を約０．４５λ、長さを約０．２５λと小型化することができるようになる。また、突起のない平面アンテナとすることができることから安全で軒先や室内で使用するに適した平面アンテナとすることができる。 According to the present invention, when a waveguide element, a radiating element, and a reflective element are formed on one surface of the printed circuit board, and the wavelength of the center frequency of the operating frequency band is λ, the width of the printed circuit board is about 0.45λ, The length can be reduced to about 0.25λ. Moreover, since it can be set as a planar antenna without a protrusion, it can be set as a planar antenna which is safe and suitable for eaves and indoor use.
形状を小型化することができ、かつ安全性の高いＵＨＦ帯で動作する平面アンテナを提供するという目的を、プリント基板の一面に導波素子、放射素子、反射素子が形成されて、動作周波数帯域の中心周波数の波長をλとした際に、プリント基板の幅を約０．４５λ、長さを約０．２５λとできることで実現した。 For the purpose of providing a planar antenna that can be reduced in size and operates in the UHF band with high safety, a waveguide element, a radiating element, and a reflecting element are formed on one surface of a printed circuit board, and an operating frequency band This is realized by making the width of the printed circuit board approximately 0.45λ and the length approximately 0.25λ, where λ is the wavelength of the center frequency.
本発明の実施例１にかかる平面アンテナの構成を示す平面図を図１に示す。
図１に示す平面アンテナ１は矩形のプリント基板１０の一面に導波素子１１、放射素子１２、反射素子１３がプリントされて構成されている。ガラスエポキシ基板とされたプリント基板１０は矩形とされており、プリント基板１０の上部に細長い矩形状の所定の長さの導波素子１１が形成され、ダイポールアンテナとされている細長い矩形状の放射素子１２は導波素子１１と所定の間隔を隔ててほぼ平行に形成されている。プリント基板１０の下部に形成されている細長い矩形状の反射素子１３は、放射素子１２と所定の間隔を隔ててほぼ平行に配置されていると共に、両側部が放射素子１２側に屈曲されてプリント基板１０の周縁に沿うよう形成されている。放射素子１２の対面する内側には給電点１２ａが設けられている。
FIG. 1 is a plan view showing the configuration of the planar antenna according to Example 1 of the present invention.
A
実施例１の平面アンテナ１の動作周波数帯域を４７０ＭＨｚないし７７０ＭＨｚとした際に、プリント基板１０の厚さｔは約１．６ｍｍとされ、横幅Ｗは約２２０ｍｍとされ、長さＤは約１２０ｍｍとされる。また、プリント基板１０の一面に形成されている導波素子１１の長さＡは約１４５ｍｍとされ幅Ｌは約１０ｍｍとされ、放射素子１２はプリント基板１０の横幅とほぼ同じ長さとされ、その幅Ｍを約３１ｍｍとした際に放射素子１２の下縁と導波素子１１の下縁との間隔Ｙは約４１ｍｍとされる。さらに、反射素子１３はプリント基板１０の横幅一杯に形成されて放射素子１２側へ折り返された長さＮは約５９ｍｍとされ、その幅Ｂは約２５ｍｍとされる。反射素子１３の上縁と放射素子１２の下縁との間隔Ｚは約４４ｍｍとされ、反射素子１３の折り返された上縁と放射素子１２の下縁との間隔Ｘは約１０ｍｍとされる。このように、本発明の実施例１にかかる平面アンテナ１は、動作周波数帯域の中心周波数の波長をλとした際に、プリント基板１０の幅Ｗが約０．４５λとされ、プリント基板１０の長さＤが約０．２５λとされ、プリント基板１０の厚さｔが約０．００３３λとされており、図２３に示す従来のＵＨＦアンテナ１００に比して部品点数も少なく、高さ方向、前後方向、左右方向の全てにおいて小型化することができ、軒先や室内で使用するにあたって扱いやすく、安全性の高いアンテナとすることができるようになる。
When the operating frequency band of the
本発明にかかる実施例１の平面アンテナ１が上記した寸法とされた際の電気的特性を図２ないし図５に示す。図２は動作利得の周波数特性を示す図であり、図３は電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を示す図であり、図４は半値幅の周波数特性を示す図であり、図５は前方後方比（ＦＢ比）の周波数特性を示す図である。これらの図に示すように、４７０ＭＨｚないし７７０ＭＨｚの周波数帯域において、動作利得は２．５ｄＢｄ以上の高利得が得られていると共に、ＶＳＷＲは約２以下と良好な特性を示している。また、４７０ＭＨｚないし７７０ＭＨｚの周波数帯域において、前方対後方比は８ｄＢ以上と良好な特性が得られている。なお、放射素子１２の長さ（Ｗ＝２２０ｍｍ）を半波長とすると、理論上は中心周波数ｆ≒６８２ＭＨｚとなるが、図３に示すＶＳＷＲの周波数特性をみると、最良点は５６０ＭＨｚ付近（ＶＳＷＲ＝１．１）とされて理論値とズレが生じている。この理由は、プリント基板１０の誘電率の影響が大きいものと考えられる。本発明の実施例１にかかる平面アンテナ１は、全体的に電気的特性が良好とされており、特に５００ＭＨｚ〜７４０ＭＨｚではＶＳＷＲ＝１．３以下ときわめて良好な電気的特性を示すようになる。
The electrical characteristics when the
本発明の実施例２にかかる平面アンテナの構成を示す斜視図を図６に示す。
図６に示す平面アンテナ２において、矩形のプリント基板２０の一面に導波素子２１、放射素子２２、反射素子２３がプリントされて構成されており、この構成は図１に示す平面アンテナ１と同様の構成とされている。ガラスエポキシ基板とされたプリント基板２０は矩形とされており、プリント基板２０の上部に細長い矩形状の所定の長さの導波素子２１が形成され、ダイポールアンテナとされている細長い矩形状の放射素子２２は導波素子２１と所定の間隔を隔ててほぼ平行に形成されている。プリント基板２０の下部に形成されている細長い矩形状の反射素子２３は、放射素子２２と所定の間隔を隔ててほぼ平行に配置されていると共に、両側部が放射素子２２側に屈曲されてプリント基板２０の周縁に沿うよう形成されている。放射素子２２の対面する内側には給電点２２ａが設けられている。このプリント基板２０を挟持するように樹脂ケース２４で上下を覆うことにより実施例２の平面アンテナ２が構成されている。この場合、樹脂ケース２４はプリント基板２０に密着されている。
FIG. 6 is a perspective view showing the configuration of the planar antenna according to Example 2 of the present invention.
In the
実施例２の平面アンテナ２の動作周波数帯域を４７０ＭＨｚないし７７０ＭＨｚとした際に、プリント基板２０の寸法および導波素子２１、放射素子２２、反射素子２３の寸法は実施例１の平面アンテナ１におけるプリント基板１０の寸法および導波素子１１、放射素子１２、反射素子１３の寸法と同様とされている。そして、平面アンテナ２の横幅Ｗ３は約２２４ｍｍとされ、長さＤ３は約１２４ｍｍとされ、高さＨ３は約６ｍｍとされる。このように、本発明の実施例２にかかる平面アンテナ２は、動作周波数帯域の中心周波数の波長をλとした際に、平面アンテナ２の幅Ｗ３が約０．４６λとされ、平面アンテナ２の長さＤ３が約０．２５６λとされ、高さＨ３は約０．０１２λとされており、図２３に示す従来のＵＨＦアンテナ１００に比して部品点数も少なく、高さ方向、前後方向、左右方向の全てにおいて小型化することができ、軒先や室内で使用するにあたって扱いやすく、安全性の高いアンテナとすることができるようになる。
When the operating frequency band of the
本発明にかかる実施例２の平面アンテナ２が上記した寸法とされた際の電気的特性を図７および図８に示す。図７は動作利得の周波数特性を示す図であり、図８は電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を示す図である。これらの図に示すように、４７０ＭＨｚないし７４０ＭＨｚの周波数帯域において、動作利得は２．３ｄＢｄ以上となる。また、４７０ＭＨｚないし６６０ＭＨｚの周波数帯域において、ＶＳＷＲは約２以下となって、実施例１の平面アンテナ１より高域において電気的特性が若干劣化している。これは、樹脂ケース２４の誘電率が影響しているものと考えられる。ただし、本発明の実施例２にかかる平面アンテナ２は、全体的に良好な電気的特性を示すようになっている。
FIG. 7 and FIG. 8 show the electrical characteristics when the
次に、本発明の実施例３にかかる平面アンテナ３の構成を示す平面図を図９に示す。実施例３の平面アンテナ３は実施例２の平面アンテナ２の電気的特性を改善するようにしたものである。
図９に示す実施例３の平面アンテナ３においても実施例２の平面アンテナ２と同様にプリント基板の上下が樹脂ケースに覆われているが、実施例３の平面アンテナ３においてはプリント基板３０に特徴を有していることから樹脂ケースを省略して示している。実施例３の平面アンテナ３において、プリント基板３０の一面に導波素子３１、放射素子３２、反射素子３３がプリントされて構成されており、この構成は図１に示す平面アンテナ１と同様の構成とされている。ガラスエポキシ基板とされたプリント基板３０はほぼ矩形とされており、プリント基板３０の上部に細長い矩形状の所定の長さの導波素子３１が形成され、ダイポールアンテナとされている細長い矩形状の放射素子３２は導波素子３１と所定の間隔を隔ててほぼ平行に形成されている。プリント基板３０の下部に形成されている細長い矩形状の反射素子３３は、放射素子３２と所定の間隔を隔ててほぼ平行に配置されていると共に、両側部が放射素子３２側に屈曲されてプリント基板３０の周縁に沿うよう形成されている。放射素子３２の対面する内側には給電点３２ａが設けられている。このプリント基板３０を挟持するように図示しない樹脂ケースで上下を覆うことにより実施例３の平面アンテナ３が構成されている。この場合、樹脂ケースはプリント基板３０に密着されている。
Next, FIG. 9 is a plan view showing the configuration of the
In the
実施例３の平面アンテナ３において特徴的な構成は、プリント基板３０において複数箇所に切欠が設けられている構成である。まず、導波素子３１と放射素子３２との間においてプリント基板３０の両側に所定長の長さの切欠３４が設けられており、また、放射素子３２と反射素子３３との間においてプリント基板３０の両側に所定長の長さの切欠３５が設けられている。
実施例３の平面アンテナ３の動作周波数帯域を４７０ＭＨｚないし７７０ＭＨｚとした際に、プリント基板３０の厚さｔは約１．６ｍｍとされ、横幅は約２２０ｍｍとされ、長さは約１２０ｍｍとされている。また、プリント基板３０の一面に形成されている導波素子３１の長さは約１３０ｍｍとされ幅は約１０ｍｍとされ、放射素子３２はプリント基板３０の横幅とほぼ同じ長さとされ、その幅を約３１ｍｍとした際に放射素子３２の下縁と導波素子３１の下縁との間隔は約４１ｍｍとされる。さらに、反射素子３３はプリント基板３０の横幅一杯に形成されて放射素子３２側へ折り返された長さは約５４ｍｍとされ、その幅は約２５ｍｍとされている。反射素子３３の上縁と放射素子３２の下縁との間隔は約４４ｍｍとされ、反射素子３３の折り返された上縁と放射素子３２の下縁との間隔は約１５ｍｍとされている。また、切欠３４および切欠３５の長さはそれぞれ約７０ｍｍとされ、その幅は約１０ｍｍとされている。このように、本発明の実施例３にかかる平面アンテナ３は、動作周波数帯域の中心周波数の波長をλとした際に、プリント基板３０の幅が約０．４５λとされ、プリント基板３０の長さが約０．２５λとされ、プリント基板３０の厚さｔが約０．００３３λとされており、図２３に示す従来のＵＨＦアンテナ１００に比して部品点数も少なく、高さ方向、前後方向、左右方向の全てにおいて小型化することができ、軒先や室内で使用するにあたって扱いやすく、安全性の高いアンテナとすることができるようになる。
A characteristic configuration of the
When the operating frequency band of the
本発明にかかる実施例３の平面アンテナ３が上記した寸法とされた際の電気的特性を図１０ないし図１３に示す。図１０は動作利得の周波数特性を示す図であり、図１１は電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を示す図であり、図１２は半値幅の周波数特性を示す図であり、図１３は前方後方比（ＦＢ比）の周波数特性を示す図である。これらの図に示すように、４７０ＭＨｚないし７７０ＭＨｚの周波数帯域において、動作利得は２．５ｄＢｄ以上の高利得が得られていると共に、ＶＳＷＲは約２以下と良好な特性を示している。また、４７０ＭＨｚないし７７０ＭＨｚの周波数帯域において、前方対後方比は８ｄＢ以上と良好な特性が得られている。このように、実施例３の平面アンテナ３は樹脂ケースを有していない実施例１の平面アンテナ１と同様の改善された電気的特性を示すようになる。これは、プリント基板３０に切欠３４および切欠３５を設けることにより樹脂ケースの影響を補償することができたものと考えられる。本発明の実施例３にかかる平面アンテナ３は、図１０ないし図１３に示すように全体的に電気的特性が良好とされている。
The electrical characteristics when the
次に、実施例４の平面アンテナ４の構成を図１４に示す。実施例４の平面アンテナ４は実施例２の平面アンテナ２の電気的特性を改善するようにしたものである。
図１４に示す実施例４の平面アンテナ４においても実施例２の平面アンテナ２と同様にプリント基板の上下が樹脂ケースに覆われているが、実施例４の平面アンテナ４においてはプリント基板４０に特徴を有していることから樹脂ケースを省略して示している。実施例４の平面アンテナ４において、プリント基板４０の一面に導波素子４１、放射素子４２、反射素子４３がプリントされて構成されており、この構成は図１に示す平面アンテナ１と同様の構成とされている。ガラスエポキシ基板とされたプリント基板４０はほぼ矩形とされており、プリント基板４０の上部に細長い矩形状の所定の長さの導波素子４１が形成され、ダイポールアンテナとされている細長い矩形状の放射素子４２は導波素子４１と所定の間隔を隔ててほぼ平行に形成されている。プリント基板４０の下部に形成されている細長い矩形状の反射素子４３は、放射素子４２と所定の間隔を隔ててほぼ平行に配置されていると共に、両側部が放射素子４２側に屈曲されてプリント基板４０の周縁に沿うよう形成されている。放射素子４２の対面する内側には給電点４２ａが設けられている。このプリント基板４０を挟持するように図示しない樹脂ケースで上下を覆うことにより実施例４の平面アンテナ４が構成されている。この場合、樹脂ケースはプリント基板４０に密着されている。
Next, the structure of the
In the
実施例４の平面アンテナ４において特徴的な構成は、プリント基板４０の一面に形成されている導波素子４１、放射素子４２および反射素子４３の間隔を狭くしてプリント基板４０の形状を小型にした構成である。実施例４の平面アンテナ４の動作周波数帯域を４７０ＭＨｚないし７７０ＭＨｚとした際に、プリント基板４０の厚さｔは約１．６ｍｍとされ、横幅は約２２０ｍｍとされ、長さは約１０５ｍｍと短くされる。また、プリント基板４０の一面に形成されている導波素子４１の長さは約１２５ｍｍと若干短くされ幅は約１０ｍｍとされ、放射素子４２はプリント基板４０の横幅とほぼ同じ長さとされ、その幅を約３１ｍｍとした際に放射素子４２の下縁と導波素子４１の下縁との間隔は約４１ｍｍとされる。さらに、反射素子４３はプリント基板４０の横幅一杯に形成されて放射素子４２側へ折り返された長さは約４４ｍｍと短くされ、その幅は約２５ｍｍとされる。反射素子４３の上縁と放射素子４２の下縁との間隔は約３２ｍｍと短くされ、反射素子４３の折り返された上縁と放射素子４２の下縁との間隔は約１０ｍｍと短くされる。このように、本発明の実施例４にかかる平面アンテナ４は、動作周波数帯域の中心周波数の波長をλとした際に、プリント基板４０の幅が約０．４５λとされ、プリント基板４０の長さが約０．２２λとされ、プリント基板４０の厚さが約０．００３３λとされており、図２３に示す従来のＵＨＦアンテナ１００に比して部品点数も少なく、高さ方向、前後方向、左右方向の全てにおいて小型化することができ、軒先や室内で使用するにあたって扱いやすく、安全性の高いアンテナとすることができるようになる。
A characteristic configuration of the
本発明にかかる実施例４の平面アンテナ４が上記した寸法とされた際の電気的特性を図１５ないし図１８に示す。図１５は動作利得の周波数特性を示す図であり、図１６は電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を示す図であり、図１７は半値幅の周波数特性を示す図であり、図１８は前方後方比（ＦＢ比）の周波数特性を示す図である。これらの図に示すように、４７０ＭＨｚないし７７０ＭＨｚの周波数帯域において、動作利得は２ｄＢｄ以上の利得が得られていると共に、ＶＳＷＲは約２以下と良好な特性を示している。また、４７０ＭＨｚないし７７０ＭＨｚの周波数帯域において、前方対後方比は７ｄＢ以上と良好な特性が得られている。このように、実施例４の平面アンテナ４は実施例２の平面アンテナ２より優れた電気的特性を示すようになる。これは、各素子の長さや間隔を詰めることにより樹脂ケースの影響を補償することができたものと考えられる。本発明の実施例４にかかる平面アンテナ４は、図１５ないし図１８に示すように全体的に電気的特性が良好とされている。
The electrical characteristics when the
以上説明した本発明の実施例２にかかる平面アンテナ２においては、樹脂ケース２４はプリント基板２０に密着されているようにしたが、樹脂ケースとプリント基板との間に所定のスペースが設けられていても良い。このスペースが約１０ｍｍ以上とされると樹脂ケースが平面アンテナに与える影響をほぼ無視することができ、平面アンテナは実施例１にかかる平面アンテナ１と同様の良好な電気的特性を示すようになる。
また、スペースが約１０ｍｍを満たさずプリント基板に樹脂ケースが近接して配置されている場合は、樹脂ケースが平面アンテナに影響を与えるようになる。この場合には、実施例３にかかる平面アンテナ３のように、導波素子と放射素子との間においてプリント基板の両側に所定長の長さの切欠を設けると共に、放射素子と反射素子との間においてプリント基板の両側に所定長の長さの切欠を設けるようにする。これにより、樹脂ケースの平面アンテナに与える影響を補償して実施例１の平面アンテナ１と同様の電気的特性を示すようになる。
さらに、スペースが約１０ｍｍを満たさずプリント基板に樹脂ケースが近接して配置されている場合に、実施例４にかかる平面アンテナ４のように動作周波数帯域の中心周波数の波長をλとした際に、プリント基板の幅を約０．４５λとし、プリント基板の長さを約０．２２λとして、このプリント基板に導波素子、放射素子および反射素子の間隔を狭くして形成することによっても、樹脂ケースの平面アンテナに与える影響を補償して良好な電気的特性を示す平面アンテナとすることができるようになる。
In the
Further, when the space does not satisfy about 10 mm and the resin case is disposed close to the printed circuit board, the resin case affects the planar antenna. In this case, as in the
Further, when the space is less than about 10 mm and the resin case is arranged close to the printed circuit board, when the wavelength of the center frequency of the operating frequency band is λ as in the
ここで、本発明の実施例１にかかる平面アンテナ１において放射素子１２の幅Ｗを変化させた場合の電気的特性の変化を説明する。
図１９は、放射素子１２の幅ＭをＭ＝１１ｍｍ、Ｍ＝２１ｍｍ、Ｍ＝３１ｍｍと変化させた場合のＶＳＷＲの周波数特性であり、図２０（ａ）（ｂ）（ｃ）は、Ｍ＝１１ｍｍ、Ｍ＝２１ｍｍ、Ｍ＝３１ｍｍと変化させた場合の７５Ωで正規化したインピーダンスを示すスミスチャートである。これらの図を参照すると、Ｍ＝１１ｍｍ、Ｍ＝２１ｍｍ、Ｍ＝３１ｍｍと変化させるにつれて、徐々にＶＳＷＲ特性は広帯域化されるようになり、全体的なインピーダンス特性が徐々に７５Ω付近に推移するようになる。このように、放射素子１２の幅Ｍを広くすることで広帯域化できるようになり、導波素子１１と反射素子１３を設ける事により、さらに低域と高域の特性が改善されて、さらに広帯域化されるようになる。また、反射素子１３の両側部を放射素子側に屈曲させることにより、ＵＨＦ帯における低域およびＵＨＦ全帯域の前方対後方比を向上することができるようになる。さらに、導波素子１１を放射素子１２に近接させることにより、ＵＨＦ帯の高域の特性を向上させることができる。
このことは、実施例１の平面アンテナ１に限るものではなく、実施例２ないし実施例４の平面アンテナ２ないし平面アンテナ４でも同様とされている。
Here, a change in electrical characteristics when the width W of the radiating
FIG. 19 shows frequency characteristics of the VSWR when the width M of the radiating
This is not limited to the
次に、実施例２の平面アンテナ２の変形例とされる実施例５の平面アンテナ５の構成を図２１および図２２に示す。
実施例５の平面アンテナ５では、プリント基板を用いておらず、各素子を樹脂ケース５４に直接形成している。そこで、樹脂ケース５４の構成を示す斜視図を図２１に示す。図２１に示すように、周囲に周壁部５４ｄが立設されている一面が開口された矩形の樹脂ケース５４の内面から突出するように、導波素子用凸部５４ａと、一対の放射素子用凸部５４ｂと、反射素子用凸部５４ｃとが設けられている。各凸部が形成されている位置は、実施例２の平面アンテナ２における各素子の位置に対応している。そして、導波素子用凸部５４ａと、一対の放射素子用凸部５４ｂと、反射素子用凸部５４ｃの表面に、金属を蒸着、金属箔を貼着あるいは導電塗料を塗布する。これにより、図２２に斜視図で示す実施例５の平面アンテナ５のように導波素子用凸部５４ａ上に導波素子５１が形成され、一対の放射素子用凸部５４ｂ上にダイポールアンテナとされる放射素子５２が形成され、反射素子用凸部５４ｃ上に両側部が放射素子５２側に屈曲された反射素子５３が形成されるようになる。放射素子５２の対面する内側には給電点５２ａが設けられている。この樹脂ケース５４の開口面には蓋部を嵌合して導波素子５１，放射素子５２，反射素子５３が直接見えないようにしてもよい。
本発明の実施例５にかかる平面アンテナ５の寸法は、実施例２の平面アンテナ２の寸法あるいは実施例３の平面アンテナ３の寸法と同様とすることができ、図２３に示す従来のＵＨＦアンテナ１００に比して部品点数も少なく、高さ方向、前後方向、左右方向の全てにおいて小型化することができ、軒先や室内で使用するにあたって扱いやすく、安全性の高いアンテナとすることができるようになる。
Next, FIG. 21 and FIG. 22 show the configuration of the
In the
The dimension of the
以上説明した各実施例の平面アンテナにおいて、実施例１の平面アンテナ１はプリント基板１０の誘電率の影響のみを受けるようになり、上述したように良好な電気的特性を示すようになる。また、実施例２の平面アンテナ２においては、樹脂ケース２４の誘電率の影響及びプリント基板２０の誘電率の影響の両方を受けることになり、上述したように若干劣化した電気的特性を示すようになる。さらに、実施例５の平面アンテナ５においてはプリント基板を用いていないことからプリント基板の誘電率の影響を受けることがなく、樹脂ケース５４の誘電率の影響だけを受けるようになる。したがって、平面アンテナ５はその分だけ誘電率の影響が軽減されるので、実施例２の平面アンテナ２よりも実施例１の良好な電気的特性を示す平面アンテナ１に近い電気的特性を示すようになる。
なお、実施例５の平面アンテナ５において、導波素子５１や反射素子５３の寸法を変化させることにより電気的特性の調整をすることができる。また、導波素子用凸部５４ａ、放射素子用凸部５４ｂおよび反射素子用凸部５４ｃのそれぞれの高さを変化させることにより、樹脂ケース５４における誘電率の影響を自在に変化させて平面アンテナ５の電気的特性の調整をすることが可能とされている。
In the planar antennas of the respective embodiments described above, the
In the
以上説明した本発明の平面アンテナにおいては、放射素子の幅が広くされている（例えば、約３１ｍｍ）ことから、平面アンテナのインピーダンスが７５Ωに近くなり、一般的に家庭用テレビで使用するインピーダンスに整合できるようになる。
また、以上説明した本発明の実施例１ないし実施例５の平面アンテナにおける各部の寸法は一例であり、その寸法に限るものではなくある程度はずれた寸法としても十分アンテナとして動作する。ただし、電気的特性は若干劣化するようになる。
ところで、樹脂ケースとしては塩化ビニルのような比較的誘電率が高い材質を用いることにより、本発明にかかる平面アンテナを小型化することができる。ただし、誘電率が高いとその影響も大きくなることからＡＥＳ（アクリロニトリル−エチレン・プロピレン・ジエンゴム−スチレン共重合体）樹脂やアクリル樹脂のように誘電率の低い樹脂材を樹脂ケースとして用いるようにしてもよい。さらに、樹脂ケースの厚さは肉厚が薄いほど誘電率による影響は小さくなる。従って、本発明の平面アンテナにかかる樹脂ケースの厚さは約２ｍｍ以下とするのが好適となる。さらにまた、本発明の平面アンテナにかかるプリント基板は、ガラスエポキシ基板やエポキシ基板とされるがその誘電率も影響する。従って、プリント基板の厚みを１ｍｍ程度まで薄くすることによっても、誘電率による影響を小さくすることができる。従って、プリント基板の厚みを変えることによって、樹脂ケースの誘電率の影響を調整することもできる。この場合、プリント基板に替えて誘電率の影響が無視できるフィルムシート上に導波素子、放射素子および反射素子を形成するようにしても、本発明にかかる平面アンテナの小型化が可能になる。
In the planar antenna of the present invention described above, since the width of the radiating element is wide (for example, about 31 mm), the impedance of the planar antenna is close to 75Ω, which is generally the impedance used in a home television. Can be aligned.
In addition, the dimensions of the respective parts of the planar antenna according to the first to fifth embodiments of the present invention described above are merely examples, and the dimensions are not limited to these dimensions. However, the electrical characteristics are slightly deteriorated.
By the way, the planar antenna according to the present invention can be miniaturized by using a material having a relatively high dielectric constant such as vinyl chloride as the resin case. However, if the dielectric constant is high, the effect becomes large. Therefore, a resin material having a low dielectric constant such as AES (acrylonitrile-ethylene-propylene-diene rubber-styrene copolymer) resin or acrylic resin is used as the resin case. Also good. Furthermore, as the thickness of the resin case is thinner, the influence of the dielectric constant becomes smaller. Therefore, the thickness of the resin case according to the planar antenna of the present invention is preferably about 2 mm or less. Furthermore, the printed circuit board according to the planar antenna of the present invention is a glass epoxy board or an epoxy board, but its dielectric constant also affects. Therefore, the influence of the dielectric constant can be reduced by reducing the thickness of the printed board to about 1 mm. Therefore, the influence of the dielectric constant of the resin case can be adjusted by changing the thickness of the printed circuit board. In this case, the planar antenna according to the present invention can be downsized even if the waveguide element, the radiating element, and the reflecting element are formed on a film sheet that can ignore the influence of the dielectric constant instead of the printed board.
なお、以上の説明では地上デジタル放送を受信する平面アンテナとしたが、本発明は、これに限るものではなくＵＨＦ帯を送受信する平面アンテナに適用することができるものである。 In the above description, a planar antenna that receives terrestrial digital broadcasting is described. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to a planar antenna that transmits and receives a UHF band.
１ 平面アンテナ、２ 平面アンテナ、３ 平面アンテナ、４ 平面アンテナ、５ 平面アンテナ、１０ プリント基板、１１ 導波素子、１２ 放射素子、１２ａ 給電点、１３ 反射素子、２０ プリント基板、２１ 導波素子、２２ 放射素子、２２ａ 給電点、２３ 反射素子、２４ 樹脂ケース、３０ プリント基板、３１ 導波素子、３２ 放射素子、３２ａ 給電点、３３ 反射素子、３４ 切欠、３５ 切欠、４０ プリント基板、４１ 導波素子、４２ 放射素子、４２ａ 給電点、４３ 反射素子、５１ 導波素子、５２ 放射素子、５２ａ 給電点、５３ 反射素子、５４ 樹脂ケース、５４ａ 導波素子用凸部、５４ｂ 放射素子用凸部、５４ｃ 反射素子用凸部、５４ｄ 周壁部、１００ アンテナ、１０１ 導波素子、１０２ 放射素子、１０３ 反射素子、１０４ 給電部、１０５ ブーム
DESCRIPTION OF
Claims (8)
プリント基板の一面に導波素子、放射素子、反射素子が形成されており、前記導波素子は、前記プリント基板の上部に形成されており、前記放射素子は前記導波素子と所定の間隔を隔ててほぼ平行に形成されており、前記反射素子は前記放射素子と所定の間隔を隔ててほぼ平行に配置されていると共に、両側部が前記放射素子側に屈曲されて前記プリント基板の周縁に沿うよう形成されており、
動作周波数帯域の中心周波数の波長をλとした際に、前記プリント基板の幅が約０．４５λとされ、前記プリント基板の長さが約０．２５λとされていることを特徴とする平面アンテナ。 A planar antenna operating at least in the UHF band of approximately 470 MHz to 770 MHz,
A waveguide element, a radiation element, and a reflection element are formed on one surface of the printed circuit board, and the waveguide element is formed on an upper part of the printed circuit board, and the radiation element has a predetermined distance from the waveguide element. The reflecting elements are arranged substantially in parallel with the radiating element at a predetermined interval, and both side portions are bent toward the radiating element side so as to be on the periphery of the printed circuit board. Formed along
A planar antenna characterized in that the width of the printed circuit board is about 0.45λ and the length of the printed circuit board is about 0.25λ when the wavelength of the center frequency of the operating frequency band is λ. .
プリント基板の一面に導波素子、放射素子、反射素子が形成されており、前記導波素子は、前記プリント基板の上部に形成されており、前記放射素子は前記導波素子と所定の間隔を隔ててほぼ平行に形成されており、前記反射素子は前記放射素子と所定の間隔を隔ててほぼ平行に配置されていると共に、両側部が前記放射素子側に屈曲されて前記プリント基板の周縁に沿うよう形成されており、
前記プリント基板が、樹脂ケースに密着されて収納されていることを特徴とする平面アンテナ。 A planar antenna operating at least in the UHF band of approximately 470 MHz to 770 MHz,
A waveguide element, a radiation element, and a reflection element are formed on one surface of the printed circuit board, and the waveguide element is formed on an upper part of the printed circuit board, and the radiation element has a predetermined distance from the waveguide element. The reflecting elements are arranged substantially in parallel with the radiating element at a predetermined interval, and both side portions are bent toward the radiating element side so as to be on the periphery of the printed circuit board. Formed along
A flat antenna, wherein the printed circuit board is stored in close contact with a resin case.
樹脂ケースの内面に導波素子、放射素子、反射素子が形成されており、前記導波素子は、前記樹脂ケースの内面の上部に形成されており、前記放射素子は前記導波素子と所定の間隔を隔ててほぼ平行に形成されており、前記反射素子は前記放射素子と所定の間隔を隔ててほぼ平行に配置されていると共に、両側部が前記放射素子側に屈曲されて前記樹脂ケースの周縁に沿うよう形成されていることを特徴とする平面アンテナ。 A planar antenna operating at least in the UHF band of approximately 470 MHz to 770 MHz,
A waveguide element, a radiating element, and a reflective element are formed on the inner surface of the resin case. The waveguide element is formed on the upper surface of the inner surface of the resin case. The reflecting element is arranged substantially parallel to the radiating element at a predetermined interval, and both side portions are bent to the radiating element side so that the resin case is formed. A planar antenna characterized by being formed along the periphery.
プリント基板の一面に導波素子、放射素子、反射素子が形成されており、前記導波素子は、前記プリント基板の上部に形成されており、前記放射素子は前記導波素子と所定の間隔を隔ててほぼ平行に形成されており、前記反射素子は前記放射素子と所定の間隔を隔ててほぼ平行に配置されていると共に、両側部が前記放射素子側に屈曲されて前記プリント基板の周縁に沿うよう形成されており、
前記プリント基板が樹脂ケースに所定のスペースを有して収納されていると共に、前記導波素子と前記放射素子との間の前記プリント基板の一部が切り欠かれていると共に、前記放射素子と前記反射素子との間の前記プリント基板の一部が切り欠かれていることを特徴とする平面アンテナ。 A planar antenna operating at least in the UHF band of approximately 470 MHz to 770 MHz,
A waveguide element, a radiation element, and a reflection element are formed on one surface of the printed circuit board, and the waveguide element is formed on an upper part of the printed circuit board, and the radiation element has a predetermined distance from the waveguide element. The reflecting elements are arranged substantially in parallel with the radiating element at a predetermined interval, and both side portions are bent toward the radiating element side so as to be on the periphery of the printed circuit board. Formed along
The printed circuit board is stored in a resin case with a predetermined space, a part of the printed circuit board between the waveguide element and the radiating element is cut out, and the radiating element A planar antenna, wherein a part of the printed circuit board between the reflecting elements is cut out.
プリント基板の一面に導波素子、放射素子、反射素子が形成されており、前記導波素子は、前記プリント基板の上部に形成されており、前記放射素子は前記導波素子と所定の間隔を隔ててほぼ平行に形成されており、前記反射素子は前記放射素子と所定の間隔を隔ててほぼ平行に配置されていると共に、両側部が前記放射素子側に屈曲されて前記プリント基板の周縁に沿うよう形成されており、
前記プリント基板が樹脂ケースに所定のスペースを有して収納されていると共に、動作周波数帯域の中心周波数の波長をλとした際に、前記プリント基板の幅が約０．４５λとされ、前記プリント基板の長さが約０．２２λとされていることを特徴とする平面アンテナ。
A planar antenna operating at least in the UHF band of approximately 470 MHz to 770 MHz,
A waveguide element, a radiation element, and a reflection element are formed on one surface of the printed circuit board, and the waveguide element is formed on an upper part of the printed circuit board, and the radiation element has a predetermined distance from the waveguide element. The reflecting elements are arranged substantially in parallel with the radiating element at a predetermined interval, and both side portions are bent toward the radiating element side so as to be on the periphery of the printed circuit board. Formed along
The printed circuit board is stored in a resin case with a predetermined space, and the width of the printed circuit board is about 0.45λ when the wavelength of the center frequency of the operating frequency band is λ. A planar antenna characterized in that the length of the substrate is about 0.22λ.
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