JP2007281906A - アンテナおよびテレビ受信機 - Google Patents

Abstract

【課題】広帯域で、薄型かつ小型にでき、しかも筐体からの膨出量を大幅に抑えることができるアンテナを提供する。
【解決手段】受信機のシールド板を兼ねたグラント板からなる第１放射体１４１と、第１放射体１４１の上端面１４１ｂに該上端面１４１ｂから所定の距離Ｈ１をおいて上端面１４１ｂの長手方向と平行に配置された、所定の長さ（λ／２）と所定の幅Ｗ１を有する第２放射体１４２と、第２放射体１４２の長手方向の中間部と該中間部に対向する第１放射体１４１の箇所との間を電気的かつ機械的に結合するリターン部材１４３とを備え、リターン部材１４３から第２放射体１４２の長手方向に所定の距離Ｒ１を離した第２放射体１４２の箇所および該箇所と対向する第１放射体１４１の箇所をそれぞれの給電点１４４、１４５とする構成した。
【選択図】 図２

Description

本発明は、地上デジタル放送などのＵＨＦ帯テレビ放送を受信する薄型テレビ受信機などの受信機の室内アンテナとして用いられるアンテナおよびアンテナが装着されたテレビ受信機に関する。

ＵＨＦ帯のテレビ放送を受信するテレビ受信機用の室内アンテナには、小型で単純なループアンテナが使用されているのがほとんどである。
しかし、ループアンテナでは、広帯域にわたって十分なアンテナゲインや電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を得ることが難しい。例え実現できたとしても、アンテナ部分が受信機から外側へ大きく張り出すなどの構造となってしまう。特に最近のように薄型化されたテレビ受信機においては、テレビ受信機とのデザイン的なバランスが悪くなるという問題がある。
また、広帯域にわたって十分なアンテナゲインを得るために、いわゆる八木アンテナのような立体構造にすることも考えられるが、そうすると、液晶ディスプレイなどのフラットディスプレイパネルを用いた薄型テレビ受像機とのバランスが悪くなり、室内アンテナとして適さない。

従来における広帯域のアンテナとして、例えば特許文献１または２に示すものが知られている。特許文献１に示すアンテナは、誘電体の一端面に錐状の窪みを形成し、この窪みの表面に放射電極を設け、誘電体の一端面と対向する他端面に近接させ、かつほぼ平行させてグランド導体を設け、放射電極の頂点部とグランド導体の箇所との間に給電するモノコニカル・アンテナである。

また、特許文献２に示すアンテナは、一対の扇状導体パッチを、それぞれの中心部が相対向するように接近し、かつそれぞれの円弧部が互いに反対方向を向くように配置し、この一対の扇状導体パッチに電界効果型の高周波トランジスタを接続し、さらに、一対の扇状導体パッチと平行に平板状の導体を配置したものである。
特開２００４−２０１２６１号公報 特開平１１−３１９１８号公報

しかしながら、上記特許文献１または２に示すようなアンテナは、主に移動通信の屋内中継装置やレーダ装置などの無線通信装置に使用される関係上、アンテナ自体が比較的大型化し、その結果、テレビ受像機への組み付けには無理があり、テレビ受像機用の屋内アンテナには不向きである。
また、アンテナ単独で要求される指向性や利得などのアンテナ特性が得られるように構成された場合、これをテレビ筐体からの膨出量が小さくなるようにテレビ本体に設置すると、テレビ筐体のシールド板もしくはグランド板とアンテナを構成する放射体とが電磁結合を起こしてアンテナの特性を乱すため、テレビ筐体のシールド板もしくはグランド板から十数センチ程度離してテレビ本体に設置する必要がある。このようにすると、最近の薄型テレビ受像機とのデザイン的なバランスが悪くなり、薄型テレビ受像機用の室内アンテナには適さないという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、その目的は、広帯域で、薄型かつ小型にでき、しかも筐体からの膨出量を大幅に抑えることができるアンテナおよびこれを用いたテレビ受信機を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明アンテナは、受信機のグラント板もしくはシールド板からなる第１放射体と、前記第１放射体の外周を構成する端面のうちの一部の端面から所定の距離をおいて該一部の端面の長手方向と平行に配置された、所定の長さと所定の幅を有する平板状の第２放射体と、前記第２放射体の長手方向の中間部と前記中間部に対向する前記第１放射体の箇所との間を電気的かつ機械的に結合するリターン部材とを備え、前記リターン部材から前記第２放射体の長手方向に所定の距離を離した前記第２放射体の箇所および前記箇所と対向する前記第１放射体の箇所を給電点とすることを特徴とする。

また、本発明は、アンテナが装着されたテレビ受信機であって、前記アンテナは、受信機筐体内に配置された、もしくは受信機筐体を構成するグラント板もしくはシールド板からなる第１放射体と、前記第１放射体の外周を構成する端面のうちの一部の端面から所定の距離をおいて該一部の端面の長手方向と平行に配置された、所定の長さと所定の幅を有する平板状の第２放射体と、前記第２放射体の長手方向の中間部と前記中間部に対向する前記第１放射体の箇所との間を電気的かつ機械的に結合するリターン部材とを備え、前記リターン部材から前記第２放射体の長手方向に所定の距離を離した前記第２放射体の箇所および前記箇所と対向する前記第１放射体の箇所を給電点とすることを特徴とする。

本発明のアンテナおよびテレビ受信機においては、アンテナを構成する第１放射体に受信機のグラント板もしくはシールド板を利用し、そして、第１放射体の一部の端面から所定の距離をおいて、所定の長さと所定の幅を有する平板状の第２放射体を前記一部の端面の長手方向に沿い平行に配置する構成にしたので、アンテナ全体の筐体からの膨出量を大幅に抑えることができるとともにアンテナ全体を小型かつ薄型化でき、液晶テレビ受信機などの薄型テレビ受像機とマッチし、容易にテレビ受像機と一緒に持ち運ぶことができる。

また、本発明のアンテナおよびテレビ受信機においては、第２放射体の長手方向の中間部とこれに対向する第２放射体の箇所との間をリターン部材により電気的かつ機械的に結合するとともに、リターン部材から第２放射体の長手方向に所定の距離を離した第２放射体の箇所および、この箇所と対向する第１放射体の箇所をそれぞれの給電点とする構成にしたので、広帯域にわたって十分なアンテナゲインを得ることができるとともに、薄型テレビ受像機のような受信機の室内アンテナとして好適となる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明にかかるアンテナおよびこれを用いたテレビ受信機の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本発明にかかるアンテナおよびテレビ受信機は、以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。

図１は本発明のアンテナを備えるテレビ受信機の一例を示す正面図、図２は本実施の形態におけるアンテナ部分の説明用斜視図、図３は図１のテレビ受信機を背面から見た状態を示す背面図である。

本実施の形態におけるテレビ受信機１０は、図１に示すように、受信機筐体１１と、この受信機筐体１１内に受信機筐体１１の前面枠１１１の窓穴１１１Ａから正面に臨むように収納された液晶表示パネル１２とを備え、受信機筐体１１の下端にはスタンド１３が取り付けられている。
また、液晶表示パネル１２の背後には、プリント基板およびこれに実装された回路素子からなる回路装置が配置され（何れも図示せず）、さらに、受信機筐体１１には以下に示すような構成のアンテナ１４が受信機筐体１１の上端面上に装着されている。

この実施の形態に示すアンテナ１４は、図１〜図３に示すように、大きさの異なる２つの板状の第１放射体１４１および第２放射体１４２により構成される。
大きい方の第１放射体１４１には、液晶表示パネル１２を背面から覆うように液晶表示パネル１２と図示省略のプリント基板との間などに配設されたシールド板を兼ねたグランド板が用いられ、このグランド板、すなわち第１放射体１４１は矩形状を呈し、この第１放射体１４１の外周には第２放射体１４２と同等な幅を有する端面１４１ａが形成されている。

また、小さい方の第２放射体１４２は導電性金属板材からなるもので、第１放射体１４１の上辺をなす上端面１４１ｂに対向する平面１４２ａを有し、この第２放射体１４２の平面１４２ａと第１放射体１４１の上端面１４１ｂとは平行して延在している。すなわち、第２放射体１４２の平面１４２ａは、所定の長さＬ１（例えば約λ／２、ただしλはアンテナ１４で受信（送信）する電波の波長）と所定の幅Ｗ１（例えば約２０ｍｍ＝０.０４λ）を有する帯状に形成され、そして、第１放射体１４１の上端面１４１ｂは、第２放射体１４２の平面１４２ａの延在長さＬ１以上の寸法（例えばλ／２以上）を有し、かつ第２放射体１４２の幅Ｗ１より大きい幅を有している。

第２放射体１４２は、図２および図３に示すように、第１放射体１４１の上端面１４１ｂから所定の距離Ｈ１（例えば約３０ｍｍ＝０．０６λ）をおいて上端面１４１ｂの長手方向に平行に配置される。そして、第２放射体１４２の長手方向の中間部と、この中間部に対向する第１放射体１４１の箇所との間は導電性の金属板材からリターン部材１４３により電気的かつ機械的に結合されている。
また、リターン部材１４３から第２放射体１４２の長手方向に所定の距離Ｒ１（例えば約２０ｍｍ）離れた第２放射体１４２の箇所およびこの箇所と対向する第１放射体１４１の箇所をそれぞれの給電点１４４および１４５とする。
第２放射体１４２の給電点１４４には、アンテナ給電線路として用いられる同軸ケーブル１４６の内導体（芯線）１４６ａが半田付けなどによって接続されている。
第１放射体１４１の給電点１４５には、同軸ケーブル１４６の外導体（外皮：網線）１４６ｂがクランプ部材１４７によって接続されている。また、同軸ケーブル１４６の他端は、図示省略のプリント基板に装着された図示省略のチューナ部に接続される。

このような第１および第２放射体１４１、１４２の配置構造および給電構造を備えることによって、アンテナ１４を受信機筐体１１の上端面上に装着することができる。
また、受信機筐体１１に装着されたアンテナ１４は、受信機筐体１１の上端面に設けた合成樹脂材などの誘電性絶縁材からなるカバー１４８によって覆われている。

図２に示すように、テレビ受信機１０の左右方向をＸ軸方向、テレビ受信機１０の上下方向をＹ軸方向、テレビ受信機１０の前後方向（第２放射体１４２および平面１４２ａの面に平行な方向）をＺ軸方向とすると、リターン部材１４３から給電点１４４までの距離Ｒ１を変えた時の第１放射体１４１および第２放射体１４２からなるアンテナの指向特性は図４〜図７に示すようになり、また、第２放射体１４２と上端面１４１ｂとの間の距離Ｈ１を変えた時の第１放射体１４１および第２放射体１４２からなるアンテナの指向特性は図８〜図１１に示すようになる。ただし、これら特性図のセンターは、図２および図３に示した給電点１４４、１４５である。

図４は、リターン部材１４３から給電点１４４までの距離Ｒ１を、Ｒ１＝６０ｍｍに設定した時の水平偏波および垂直偏波の指向特性を示すもので、曲線４１は水平偏波の指向特性を示し、曲線４２は垂直偏波の指向特性を示している。
また、図５は、リターン部材１４３から給電点１４４までの距離Ｒ１を、Ｒ１＝４０ｍｍに設定した時の水平偏波および垂直偏波の指向特性を示すもので、曲線５１は水平偏波の指向特性を示し、曲線５２は垂直偏波の指向特性を示している。
また、図６は、リターン部材１４３から給電点１４４までの距離Ｒ１を、Ｒ１＝２０ｍｍに設定した時の水平偏波および垂直偏波の指向特性を示すもので、曲線６１は水平偏波の指向特性を示し、曲線６２は垂直偏波の指向特性を示している。
また、図７は、リターン部材１４３から給電点１４４までの距離Ｒ１を、Ｒ１＝１０ｍｍに設定した時の水平偏波および垂直偏波の指向特性を示すもので、曲線７１は水平偏波の指向特性を示し、曲線７２は垂直偏波の指向特性を示している。

上述の記載から明らかなように、距離Ｒ１が６０ｍｍまたは４０ｍｍの場合、アンテナ１４のピークゲインは水平偏波よりも垂直偏波の方が大きい。また、距離Ｒ１が２０ｍｍまたは１０ｍｍの場合、アンテナ１４のピークゲインは垂直偏波よりも水平偏波の方が大きい。
すなわち、図２および図３に示すような配置構造のアンテナにおいては、距離Ｒ１が６０ｍｍまたは４０ｍｍの時、垂直偏波になり易いが、距離Ｒ１が２０ｍｍ以下の時、主偏波が垂直偏波よりも水平偏波の指向性利得大きくなる。この時のアンテナ利得は、Ｒ１＝２０ｍｍの時、Ｒ２０＝５．２ｄＢｉ、Ｒ１＝１０ｍｍの時、Ｒ１０＝４．２ｄＢｉとなり、Ｒ１＝２０ｍｍ付近が最適値となる。

図８は、第２放射体１４２と上端面１４１ｂとの間の距離Ｈ１を、Ｈ１＝５０ｍｍに設定した時の水平偏波および垂直偏波の指向特性を示すもので、曲線８１は水平偏波の指向特性を示し、曲線８２は垂直偏波の指向特性を示している。
また、図９は、第２放射体１４２と上端面１４１ｂとの間の距離Ｈ１を、Ｈ１＝３０ｍｍに設定した時の水平偏波および垂直偏波の指向特性を示すもので、曲線９１は水平偏波の指向特性を示し、曲線９２は垂直偏波の指向特性を示している。
また、図１０は、第２放射体１４２と平面１４１ａとの間の距離Ｈ１を、Ｈ１＝２０ｍｍに設定した時の水平偏波および垂直偏波の指向特性を示すもので、曲線１０１は水平偏波の指向特性を示し、曲線１０２は垂直偏波の指向特性を示している。
また、図１１は、第２放射体１４２と上端面１４１ｂとの間の距離Ｈ１を、Ｈ１＝５ｍｍに設定した時の水平偏波および垂直偏波の指向特性を示すもので、曲線１１１は水平偏波の指向特性を示し、曲線１１２は垂直偏波の指向特性を示している。

この図８〜図１１から明らかなように、距離Ｈ１の数値は、水平および垂直偏波の指向特性に影響がないが、Ｈ１≧２０ｍｍでは歪のない８の字型の水平偏波の指向特性を得ることができる。

図１２は、本実施の形態におけるアンテナ１４のＶＳＷＲ（電圧定在波比）と周波数との関係を示す特性図である。
図１２に示すように、周波数が４７０ＭＨｚにおけるＶＳＷＲは１．９２４９となり、周波数が５５７ＭＨｚにおけるＶＳＷＲは２．９８１６となり、周波数が７１０ＭＨｚにおけるＶＳＷＲは１．８４３３となる。これら周波数４７０ＭＨｚ（１）、５５７ＭＨｚ（２）、７１０ＭＨｚ（３）を含む広帯域の周波数において良好に動作可能なアンテナとなる。これにより、地上デジタル放送などのＵＨＦ帯テレビ放送を受信する受信機の室内アンテナとして使用できる。

図１３は、第２放射体１４２と上端面１４１ｂとの間の距離Ｈ１を、Ｈ１＝６０ｍｍ、Ｈ１＝５０ｍｍ、Ｈ１＝３０ｍｍ、Ｈ１＝２０ｍｍ、Ｈ１＝５ｍｍに設定した時の反射特性を示すスミスチャートである。これら距離Ｈ１＝６０ｍｍ（１）、Ｈ１＝５０ｍｍ（２）、Ｈ１＝３０ｍｍ（３）、Ｈ１＝２０ｍｍ（４）、Ｈ１＝５ｍｍ（５）に対応するそれぞれのインピーダンス軌跡を図１３にカッコつきの番号にて示す。
図１３から明らかなように、４７０ＭＨｚ、５５７ＭＨｚ、７１０ＭＨｚの広帯域にわたってマッチングをとるためには、Ｈ１＝３０ｍｍくらいが最も望ましい。したがって、本実施の形態では、Ｈ１＝３０ｍｍを最適値とする。

次に、第２放射体１４２の幅Ｗ１について検討する。
図１４に示すように、第２放射体１４２の幅Ｗ１を、Ｗ１＝３０ｍｍ、Ｗ１＝２０ｍｍ、Ｗ１＝１０ｍｍ、Ｗ１＝２ｍｍに設定した時の反射特性を示すスミスチャートである。これら幅Ｗ１＝３０ｍｍ（１）、Ｗ１＝２０ｍｍ（２）、Ｗ１＝１０ｍｍ（３）、Ｗ１＝２ｍｍ（４）に対応するそれぞれのインピーダンス軌跡を図１４にカッコつきの番号にて示す。
図１４から明らかなように、４７０ＭＨｚ、５５７ＭＨｚ、７１０ＭＨｚの広帯域にわたってマッチングをとるためには、Ｗ１≧２０ｍｍくらいが最も望ましい。

このような本実施の形態のアンテナ１４によれば、受信機筐体１１のシールド板またはグランド板を利用するため、新たに追加する部品は第２放射体１４２と、リターン部材１４３のみであり、製造コストが安価にできる。また、受信機筐体１１の上端面から上方へ膨出される部分は第２放射体１４２のみであるため、アンテナ自体の膨出量を大幅に抑えることができるとともにアンテナの小型化および薄型化を容易に実現することが可能になる。
また、アンテナが小型化、薄型化できるため、液晶薄型テレビ受信機とのデザインマッチが更によくなり、部屋間のテレビ受信機の移動や持ち運びも便利になる。さらに、アンテナ端子の無いキッチンやベランダなどへも容易に持ち運び視聴することができるほか、屋外アンテナの購入や工事が不要になり、テレビ受信機本体を購入するのみで即視聴可能になるという効果がある。

なお、上記実施の形態では、アンテナ１４を受信機筐体１１の上端面上に装着した場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば受信機筐体１１のシールド板またはグランド板を利用して受信機筐体１１の上端部寄りの背面箇所や受信機筐体１１の左右側面箇所に設けることも可能である。

本発明のアンテナを備えるテレビ受信機の一例を示す正面図である。 本実施の形態におけるアンテナ部分の説明用斜視図である。 図１のテレビ受信機を背面から見た状態を示す背面図である。 本実施の形態におけるアンテナの距離Ｒ１をＲ１＝６０ｍｍに設定した時の水平偏波および垂直偏波の指向特性を示す図である。 本実施の形態におけるアンテナの距離Ｒ１をＲ１＝４０ｍｍに設定した時の水平偏波および垂直偏波の指向特性を示す図である。 本実施の形態におけるアンテナの距離Ｒ１をＲ１＝２０ｍｍに設定した時の水平偏波および垂直偏波の指向特性を示す図である。 本実施の形態におけるアンテナの距離Ｒ１をＲ１＝１０ｍｍに設定した時の水平偏波および垂直偏波の指向特性を示す図である。 本実施の形態におけるアンテナの距離Ｈ１をＨ１＝５０ｍｍに設定した時の水平偏波および垂直偏波の指向特性を示す図である。 本実施の形態におけるアンテナの距離Ｈ１をＨ１＝３０ｍｍに設定した時の水平偏波および垂直偏波の指向特性を示す図である。 本実施の形態におけるアンテナの距離Ｈ１をＨ１＝２０ｍｍに設定した時の水平偏波および垂直偏波の指向特性を示す図である。 本実施の形態におけるアンテナの距離Ｈ１をＨ１＝５ｍｍに設定した時の水平偏波および垂直偏波の指向特性を示す図である。 本実施の形態におけるアンテナのＶＳＷＲと周波数との関係を示す特性図である。 本実施の形態におけるアンテナの反射特性を示すスミスチャートである。 本実施の形態におけるアンテナの反射特性を示すスミスチャートである。

符号の説明

１０……テレビ受信機、１１……受信機筐体、１２……液晶表示パネル、１３……スタンド、１４……アンテナ、１４１……第１放射体、１４１ａ……端面、１４１ｂ……上端面、１４２……第２放射体、１４２ａ……平面、１４３……リターン部材、１４４、１４５……給電点、１４６……同軸ケーブル、１４７……クランプ部材。

Claims (8)

1. 受信機のグラント板もしくはシールド板からなる第１放射体と、
   前記第１放射体の外周を構成する端面のうちの一部の端面から所定の距離をおいて該一部の端面の長手方向と平行に配置された、所定の長さと所定の幅を有する平板状の第２放射体と、
   前記第２放射体の長手方向の中間部と前記中間部に対向する前記第１放射体の箇所との間を電気的かつ機械的に結合するリターン部材とを備え、
   前記リターン部材から前記第２放射体の長手方向に所定の距離を離した前記第２放射体の箇所および前記箇所と対向する前記第１放射体の箇所を給電点とする、
   ことを特徴とするアンテナ。
2. 前記受信機のグランド板またはシールド板は矩形状を呈し、前記一部の端面は前記矩形状を呈するグランド板またはシールド板の上辺をなす上端面であることを特徴とする請求項１記載のアンテナ。
3. 前記第２放射体は、前記一部の端面に対向する平面を有し、前記一部の端面と前記第２放射体の前記平面とは平行して延在し、前記一部の端面は、前記第２放射体の前記平面の延在長さ以上の寸法を有して延在していることを特徴とする請求項１または２記載のアンテナ。
4. 前記一部の端面と、前記リターン部材と、前記第２放射体を覆う誘電性絶縁材からなるカバーが設けられていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ。
5. アンテナが装着されたテレビ受信機であって、
   前記アンテナは、
   受信機筐体内に配置された、もしくは受信機筐体を構成するグラント板もしくはシールド板からなる第１放射体と、
   前記第１放射体の外周を構成する端面のうちの一部の端面から所定の距離をおいて該一部の端面の長手方向と平行に配置された、所定の長さと所定の幅を有する平板状の第２放射体と、
   前記第２放射体の長手方向の中間部と前記中間部に対向する前記第１放射体の箇所との間を電気的かつ機械的に結合するリターン部材とを備え、
   前記リターン部材から前記第２放射体の長手方向に所定の距離を離した前記第２放射体の箇所および前記箇所と対向する前記第１放射体の箇所を給電点とする、
   ことを特徴とするテレビ受信機。
6. 前記受信機のグランド板またはシールド板は矩形状を呈し、前記一部の端面は前記矩形状を呈するグランド板またはシールド板の上辺をなす上端面であることを特徴とする請求項５記載のテレビ受信機。
7. 前記第２放射体は、前記一部の端面に対向する平面を有し、前記一部の端面と前記第２放射体の前記平面とは平行して延在し、前記一部の端面は、前記第２放射体の前記平面の延在長さ以上の寸法を有して延在していることを特徴とする請求項５または６記載のテレビ受信機。
8. 前記一部の端面と、前記リターン部材と、前記第２放射体を覆う誘電性絶縁材からなるカバーが設けられていることを特徴とする請求項５記載のテレビ受信機。
   

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