JP2008288936A - Waveguide antenna - Google Patents

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Mitsumasa Shirata
満将 白田
Hideki Kirino
秀樹 桐野
Kunio Ninomiya
邦男 二宮
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antenna for digital television broadcast reception capable of stably receiving from a low-pass channel of a UHF to a high-pass channel by changing the resonance frequency of a waveguide antenna, at a low cost. <P>SOLUTION: The antenna for digital television broadcast reception has a waveguide 105 including a capacity mounting board 102, a capacity changeover switch 103 and a feeder line 104, the material of which is the same metal plate 101, wherein a main opening plane 106 is provided at the front of the waveguide. Five or more feed points 107 being connection points between the feed line and the metal plate are provided, a capacitor point 108 being a connection point between the capacity mounting board and the metal plate is provided, and the impedance matching degree of the waveguide is improved by switching the positions of the feed points and the capacitor of the capacitor point so that the best matched state can be achieved to each of UHF band channels used in digital television broadcasting. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、デジタルテレビジョン放送受信用アンテナ、及びデジタルテレビジョン放送受像機に関し、特に、室内で自由な配置にてデジタルテレビジョン放送を受信するためのデジタルテレビジョン放送受信用アンテナ、及びデジタルテレビジョン放送受像機に関する。   The present invention relates to a digital television broadcast receiving antenna and a digital television broadcast receiver, and more particularly to a digital television broadcast receiving antenna and a digital television for receiving a digital television broadcast in a free arrangement indoors. Related to John Broadcast Receiver.

従来からの、アナログテレビジョン放送は、2011年7月のアナログ放送停波までは、現行の1〜12chのVHF放送帯域(〜222MHz)およびUHF放送帯域(470MHz〜770MHz)において放送が継続されるが、弱電界の放送電波を受信する場合に数dBの受信レベルの低下が画質に大きく影響したり、都市部で放送電波を受信する場合に建物からの反射波で不快なゴースト映像が発生したりすることから、到来電波の方向に利得が高く反射電波の方向に利得の低いアンテナを、できるだけ到来電波の強い位置に設置して用いる必要があった。よって、従来におけるアンテナ設置方法としては専ら、水平方向に指向性を有するアンテナを金属支柱で支持し、屋根の上の高い位置に設置する方法が採用されてきた。   Conventional analog television broadcasts will continue in the current 1-12 ch VHF broadcast band (-222 MHz) and UHF broadcast band (470 MHz-770 MHz) until the end of analog broadcast in July 2011. However, when a broadcast electric wave with a weak electric field is received, a reduction in reception level of several dB greatly affects the image quality, and when receiving a radio wave in an urban area, an unpleasant ghost image is generated due to a reflected wave from a building. Therefore, it is necessary to install and use an antenna having a high gain in the direction of the incoming radio wave and a low gain in the direction of the reflected radio wave at a position where the incoming radio wave is as strong as possible. Therefore, as a conventional antenna installation method, a method in which an antenna having directivity in the horizontal direction is supported by a metal support and installed at a high position on the roof has been adopted.

また、前記アナログテレビジョン放送の放送電波を送信する送信側では、該放送電波の偏波の方向として、水平偏波を採用してきた。これは、受信側であるアンテナで水平偏波を受信したほうが、アンテナの金属支柱に誘起された電流が受信電界を乱すことによって生じる受信レベルの低下が少ないことに加え、送信側において、水平偏波で且つ水平方向に無指向な送信アンテナが実現されたからである。   Further, on the transmitting side for transmitting the broadcast wave of the analog television broadcast, horizontal polarization has been adopted as the polarization direction of the broadcast wave. This is because when receiving horizontally polarized waves with the antenna on the receiving side, the current level induced in the metal support of the antenna is less affected by the disturbance of the received electric field. This is because a wave and a non-directional transmission antenna in the horizontal direction have been realized.

そして、前記アナログテレビジョン放送電波の受信側であるアンテナとしては、風に対する抵抗が少ないこと、アンテナの等価受信面積が大きい、つまり受信帯域が広いこと、さらに容易に多素子化して利得を上げられることから、従来より専ら、電流誘起タイプのダイポールアンテナが用いられてきた。   And, as an antenna on the analog television broadcast radio wave receiving side, the resistance to wind is small, the equivalent reception area of the antenna is large, that is, the reception band is wide, and the gain can be increased easily by increasing the number of elements. For this reason, current-induced dipole antennas have been used exclusively.

なお、上述したような室外アンテナによらず、受像機に壁からのアンテナ配線が不要な室内アンテナによって前記アナログテレビジョン放送の放送電波を受信することも可能であり、このような室内アンテナについても、従来においては、受信帯域が広いこと、そして簡単な構成で低コストに実現できることから、電流誘起タイプのダイポールアンテナが専ら用いられている(例えば、特許文献1参照)。   In addition, it is also possible to receive the broadcast wave of the analog television broadcast by an indoor antenna that does not require antenna wiring from the wall to the receiver, regardless of the outdoor antenna as described above. Conventionally, a current induction type dipole antenna is exclusively used because it has a wide reception band and can be realized at a low cost with a simple configuration (see, for example, Patent Document 1).

これに対し、近年普及してきているデジタルテレビジョン放送では、都市部で比較的強電界の放送電波を受信する場合には、たとえ建物からの反射波があっても、前記アナログテレビジョン放送とは異なって、原理的にゴースト映像が発生しないことから、デジタルテレビジョン放送を受信するアンテナとして、壁からのアンテナ配線が不要となる前記室内アンテナの有用性が注目されている。   On the other hand, in digital television broadcasting that has become widespread in recent years, when receiving broadcast waves with relatively strong electric fields in urban areas, even if there are reflected waves from buildings, the analog television broadcast is In contrast, since a ghost image is not generated in principle, the usefulness of the indoor antenna that requires no antenna wiring from a wall as an antenna for receiving digital television broadcasts has been attracting attention.

そしてデジタルテレビジョン放送には、電波の受信レベルが閾値以下とならない限り画質の劣化がないという特徴がある、ということが広く知られ、また前記室内アンテナであれば受像機を室内に自由に配置できる利点があることから、アナログテレビジョン放送以上に、弱電界の放送電波を受信する場合においても、室内アンテナでデジタルテレビジョン放送の放送電波を受信することが要望され、その実現が期待されてきた。   And it is widely known that digital television broadcasting has the characteristic that there is no deterioration in image quality unless the reception level of radio waves falls below a threshold, and if the indoor antenna is used, the receiver can be freely placed indoors. Because there is an advantage that can be received, even when receiving a broadcast electric wave of a weak electric field more than an analog television broadcast, it is desired to receive the broadcast electric wave of a digital television broadcast with an indoor antenna, and its realization has been expected. It was.

ここで、デジタルテレビジョン放送受信用アンテナを室内アンテナで実現することを考えた場合、前記デジタルテレビジョン放送受信用の室内アンテナには、利得を無駄にしないという物理的メリットもあることから、特定の方向に指向性を有するとともに、電子制御により電波の到来方向に指向性を向けることのできるアンテナが要求される。   Here, when it is considered that the digital television broadcast receiving antenna is realized by an indoor antenna, the indoor antenna for receiving the digital television broadcast also has a physical merit that a gain is not wasted. And an antenna capable of directing the directivity in the direction of arrival of radio waves by electronic control is required.

さらに、デジタルテレビジョン放送が、既に広く普及しているアナログテレビジョン放送受信用アンテナでもその電波を受信できるように水平偏波での放送が好適とされていることから、前記デジタルテレビジョン放送受信用の室内アンテナには、水平偏波を受信できるものが好適である。   Further, since the digital television broadcast is preferably broadcast in the horizontally polarized wave so that the radio wave can be received even by an analog television broadcast receiving antenna that has already been widely used, the digital television broadcast reception is performed. As the indoor antenna for use, an antenna capable of receiving horizontally polarized waves is preferable.

以上のことに鑑み、金属板や金属箱に設けられた開口部に誘起する磁流を放射源とするアンテナ(以下、「磁流誘起タイプのアンテナ」と称す。 )が、従来の室内アンテナに使用されていた電流誘起タイプのアンテナと比べて、縦に細長い形状で水平偏波を受信できるので設置面積が小さくてすみ、指向性が水平方向にほぼ無指向でありアンテナを電波の到来方向に向ける必要がないという特性をもつことに注目すれば、この磁流誘起タイプのアンテナは、上記したようなデジタルテレビジョン放送受信用アンテナに対する要求に応じることのできる、デジタルテレビジョン放送受信用の室内アンテナの単位アンテナ素子として有望である(例えば、特許文献2及び特許文献3参照)。   In view of the above, an antenna using a magnetic current induced in an opening provided in a metal plate or metal box as a radiation source (hereinafter referred to as a “magnetic current induction type antenna”) is a conventional indoor antenna. Compared with the current-induced antennas used, it can receive horizontal polarized waves with a vertically elongated shape, so the installation area is small and the directivity is almost omnidirectional in the horizontal direction. If it is noticed that it has the characteristic that it does not need to be directed, this magnetic current induction type antenna can meet the requirements for the digital television broadcast receiving antenna as described above, and it is a room for receiving a digital television broadcast. It is promising as a unit antenna element of an antenna (see, for example, Patent Document 2 and Patent Document 3).

また、薄型テレビジョン受像機に対して、その特徴である薄さを大きく損なわずに装着もしくは内蔵できるデジタルテレビジョン放送受信用の導波管アンテナが提案されている。(例えば、特許文献4参照)。
実開平5−80014号公報(第2頁、第1図) 特開昭58−15303号公報(第7頁、第8図) 特開2003−124738号公報(第6頁、第1−3図) 特開2005−102142号公報(第17頁、第6図)
In addition, a waveguide antenna for receiving digital television broadcasts has been proposed that can be mounted on or incorporated in a thin television receiver without greatly reducing the thinness that is characteristic of the thin television receiver. (For example, refer to Patent Document 4).
Japanese Utility Model Publication No. 5-80014 (Page 2, Fig. 1) JP 58-15303 (page 7, FIG. 8) Japanese Patent Laid-Open No. 2003-124738 (page 6, FIG. 1-3) Japanese Patent Laying-Open No. 2005-102142 (page 17, FIG. 6)

しかしながら、前記従来の構成であるデジタルテレビジョン放送受信用アンテナとして有望と考えられる前記磁流誘起タイプのアンテナは、デジタルテレビジョン放送受信用アンテナとして好適と考えられるのであるが、このような磁流誘起タイプのアンテナを用いたデジタルテレビジョン放送受信用アンテナは、いままで実現されていなかった。   However, the magnetic current induction type antenna considered to be promising as the conventional antenna for receiving digital television broadcasts is considered suitable as an antenna for receiving digital television broadcasts. An antenna for receiving digital television broadcasting using an induction type antenna has not been realized so far.

この理由は主に、電流誘起タイプのダイポールアンテナ同様、磁流誘起タイプの単位アンテナ素子は、共振の強さQ値が高く、デジタルテレビジョン放送で予定されている470MHz〜710MHz(USAは470MHz〜810MHz)に及ぶ広帯域の放送電波を受信できないことによるものと考えられる。   This is mainly because, like the current induction type dipole antenna, the magnetic current induction type unit antenna element has a high resonance strength Q value, and is scheduled for digital television broadcasting from 470 MHz to 710 MHz (USA is from 470 MHz to This is considered to be due to the inability to receive broadband broadcast radio waves up to 810 MHz).

つまり、470MHz〜710MHz(USAは470MHz〜810MHz)に及ぶ広帯域の放送電波を受信するには、共振周波数の異なる複数の単位アンテナ素子を組合せるか、あるいは単位アンテナ素子の前記Q値を下げるとともにこれを電子的に同調させるしかないが、前者は前記電流誘起タイプのダイポールアンテナ以上にアンテナが大型化してしまって実用性を欠き、後者は単位アンテナ素子に設ける同調素子に要求されるリアクタンス変化範囲が大きくなることによりその実現が難しかった。   In other words, in order to receive broadband broadcast radio waves ranging from 470 MHz to 710 MHz (USA is 470 MHz to 810 MHz), a plurality of unit antenna elements having different resonance frequencies are combined, or the Q value of the unit antenna elements is lowered and this is reduced. However, the former is not practical because the antenna is larger than the current-induced dipole antenna, and the latter has a reactance change range required for the tuning element provided in the unit antenna element. It was difficult to realize it by becoming large.

また、デジタルテレビジョン放送受像機については、電子制御により放送電波の到来方向にアンテナ指向性を向けることができ、且つアンテナを装着もしくは内蔵しながらそのアンテナ部が突出していないものを実現する手段は提供されていなかった。   As for a digital television broadcast receiver, a means for realizing an antenna directivity in the direction of arrival of broadcast radio waves by electronic control and having the antenna portion not protruding while the antenna is mounted or built in is as follows. Was not provided.

そこで、前記課題を解決するために磁流誘起タイプの導波管アンテナを内蔵することで薄型テレビジョン受像機を実現させるべく、特開2005−102142等が既に提案されているが、より低価格化が要求されることから、誘電体や磁性体等を用いずに、全て板金加工された金属板で製作可能な導波管アンテナが要求されている。   In order to solve the above problems, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-102142 has already been proposed in order to realize a thin television receiver by incorporating a magnetic current induction type waveguide antenna. Therefore, there is a demand for a waveguide antenna that can be manufactured using a metal plate that is all processed by sheet metal without using a dielectric or magnetic material.

加えて放送局の送信アンテナ直下等の極めて強電界地域で使用される場合には、アンテナの同調周波数を可変するのにバラクタダイオードでは、非線形性が強いためにバラクタダイオードの中で発生した受信電力の高調波がフィルター等を介せずに空間中に再放射されるために、他の無線機器に妨害を与える可能性があり、バラクタダイオードを用いない導波管アンテナが要求されている。   In addition, when used in extremely strong electric field areas such as directly under the transmitting antenna of a broadcasting station, varactor diodes are used to vary the tuning frequency of the antenna. Therefore, a waveguide antenna that does not use a varactor diode is required, because it may cause interference to other wireless devices.

磁流誘起タイプの導波管アンテナにおける上記2つの課題を解決するために、一端を短絡し他端を開口した開口導波管構造を有し、該導波管の共振周波数を変化させるために導波管に付加する容量を切替える構成を採用した場合、共振周波数を変えると周波数ごとにチューナの入力インピーダンスに整合する給電位置が異なり、全帯域で整合を取ることができないという問題点があった。   In order to solve the above-mentioned two problems in a magnetic current induction type waveguide antenna, in order to change the resonance frequency of the waveguide, it has an open waveguide structure in which one end is short-circuited and the other end is opened. When adopting a configuration that switches the capacitance added to the waveguide, there is a problem that if the resonance frequency is changed, the feeding position that matches the input impedance of the tuner differs for each frequency, and matching cannot be achieved in the entire band. .

さらに、薄型テレビジョン受像機に内蔵するのに好適な導波管厚さは一般的に20mmから50mm程度になる。そしてこの場合に開口導波管アンテナの−6dB以下に整合している動作帯域は一般に50MHz程度になることが経験的に判っているが、この特性を有する導波管を用いてテレビジョン放送の全UHF帯域をカバーする構成が必要という課題を有していた。もちろんアナログ放送が停波されるまでの期間は、デジタル放送に加えアナログUHF放送も混在しているため、アナログUHF放送帯域である470MHzから770MHzの周波数範囲もカバーする構成が望まれる。   Furthermore, the waveguide thickness suitable for incorporation in a thin television receiver is generally about 20 mm to 50 mm. In this case, it has been empirically known that the operating band matched to −6 dB or less of the aperture waveguide antenna is generally about 50 MHz. There was a problem that a configuration covering the entire UHF band was necessary. Of course, since analog UHF broadcasting is mixed in addition to digital broadcasting during the period until analog broadcasting is stopped, a configuration that covers the frequency range of 470 MHz to 770 MHz, which is an analog UHF broadcasting band, is desired.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、薄型テレビジョン受像機に対して、その特徴である薄さを大きく損なわずに装着もしくは内蔵でき、さらにデジタルテレビジョン放送で使用中もしくは予定されている470MHz〜710MHz(USAは470MHz〜810MHz)に加え470MHzから770MHzのアナログUHF放送帯域に及ぶ広帯域の放送電波に同調可能である、磁流誘起タイプの単位アンテナ素子を用いた低コストのデジタルテレビジョン放送受信用アンテナ、及びアンテナを突出させないで装着あるいは内蔵することができる事としたデジタルテレビジョン放送受像機を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and can be mounted on or built in a thin television receiver without greatly losing its characteristic thinness, and is being used or planned for digital television broadcasting. Low-cost digital television using a magnetic current induction type unit antenna element that can be tuned to a wide-band broadcasting radio wave ranging from 470 MHz to 770 MHz in the analog UHF broadcasting band in addition to 470 MHz to 710 MHz (USA is 470 MHz to 810 MHz) An object of the present invention is to provide an antenna for receiving a John broadcast and a digital television broadcast receiver that can be mounted or incorporated without protruding the antenna.

前記従来の課題を解決するために、本発明の導波管アンテナは、一端を短絡し他端を開口した導波管であり、前記導波管の共振周波数を少なくとも2つ以上に変化させるための容量実装部と、前記容量実装部により変化した共振周波数を受信するための少なくとも2つ以上の給電点と、前記共振周波数および、前記給電点の位置を切り替える切り替えスイッチを備えることを特徴とするものである。   In order to solve the above-described conventional problems, the waveguide antenna of the present invention is a waveguide having one end short-circuited and the other end opened, in order to change the resonance frequency of the waveguide to at least two or more. A capacitor mounting unit, at least two feeding points for receiving a resonance frequency changed by the capacitor mounting unit, and a changeover switch for switching between the resonance frequency and the position of the feeding point. Is.

さらに、本発明の導波管アンテナにおいて、470MHzから770MHzの第1の周波数範囲、もしくは470MHzから810MHzの第2の周波数範囲、もしくは前記第1および第2の周波数範囲を拡大したテレビジョン放送に用いられるUHF帯域を、少なくとも2つ以上の帯域に分割して切り換えることを特徴とするものである。   Furthermore, in the waveguide antenna of the present invention, the first frequency range from 470 MHz to 770 MHz, the second frequency range from 470 MHz to 810 MHz, or the television broadcast in which the first and second frequency ranges are expanded. The UHF band to be generated is divided into at least two or more bands and switched.

さらに、本発明の導波管アンテナにおいて、前記切り替えスイッチは、分割する共振周波数及び、給電点を無段階に切り換えることを特徴とするものである。   Furthermore, in the waveguide antenna of the present invention, the changeover switch is characterized by steplessly switching the resonance frequency to be divided and the feeding point.

本発明の導波管アンテナによれば、薄型テレビジョン受像機に対して、その特徴である薄さを大きく損なわずに装着もしくは内蔵でき、さらにデジタルテレビジョン放送で使用中もしくは予定されている470MHz〜710MHz(USAは470MHz〜810MHz)に加え470MHzから770MHzのアナログUHF放送帯域に及ぶ広帯域の放送電波に同調可能で、磁流誘起タイプの単位アンテナ素子を用いた低コストのデジタルテレビジョン放送受信用アンテナ、及びアンテナを突出させないで装着あるいは内蔵することができるデジタルテレビジョン放送受像機を提供することができる。   According to the waveguide antenna of the present invention, it can be mounted or built in a thin television receiver without greatly losing its characteristic thinness, and is also being used or planned for digital television broadcasting. For receiving low-cost digital television broadcasts that can be tuned to broadband broadcast radio waves ranging from 470 MHz to 770 MHz in the analog UHF broadcast band in addition to 710 MHz (USA is 470 MHz to 810 MHz) and using a magnetic current induction type unit antenna element An antenna and a digital television broadcast receiver that can be mounted or incorporated without protruding the antenna can be provided.

以下に、本発明の導波管アンテナの実施の形態を図面とともに詳細に説明する。   In the following, embodiments of the waveguide antenna of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(実施の形態1)
以下、図1から図6を用いて、本実施の形態1における導波管アンテナについて説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the waveguide antenna according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.

まず、図1から図3により、本実施の形態1における導波管アンテナの構成について説明する。   First, the configuration of the waveguide antenna according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.

図1は、本発明の実施の形態1における導波管アンテナのケーブルと容量実装基板が実装された斜視図を示す。   FIG. 1 is a perspective view in which a cable of a waveguide antenna and a capacitive mounting board are mounted according to Embodiment 1 of the present invention.

図2は、本発明の実施の形態1における導波管アンテナの導波管のみの斜視図を示す。   FIG. 2 is a perspective view of only the waveguide of the waveguide antenna according to the first embodiment of the present invention.

図3は、本発明の実施の形態1における導波管アンテナの三面図を示す。   FIG. 3 shows three views of the waveguide antenna according to the first embodiment of the present invention.

図1において、デジタルテレビ放送受信用導波管アンテナ100は、金属板101と、容量実装部の例として示した容量実装基板102と、容量切換えスイッチ103と、給電線104とで構成された導波管105を有している。そして、該導波管105の前方にはメイン開口面106が設けられ、給電線104と金属板101の接続点である給電点107が5つ設けられ、容量実装基板102と金属板101の接続点である容量点108が設けられている。   In FIG. 1, a digital TV broadcast receiving waveguide antenna 100 includes a metal plate 101, a capacitive mounting substrate 102 shown as an example of a capacitive mounting portion, a capacitive switching switch 103, and a feeder line 104. A wave tube 105 is provided. A main opening surface 106 is provided in front of the waveguide 105, and five feeding points 107, which are connection points between the feeding line 104 and the metal plate 101, are provided to connect the capacitive mounting substrate 102 and the metal plate 101. A capacity point 108 which is a point is provided.

そして、図2に示すように、前記導波管105の形状の特徴は凹凸部のある導波管上面109と平らな導波管下面110の二つに分けることができ、導波管上面109には給電点107に給電点端子取出し穴111、容量点108に容量点端子取出し穴112を設けている。給電点107における導波管下面110の金属板101に切り目を入れ、さらに上向きに折り曲げることにより給電点端子取出し穴111から給電点下面端子113を取出す。   As shown in FIG. 2, the feature of the shape of the waveguide 105 can be divided into a waveguide upper surface 109 having an uneven portion and a flat waveguide lower surface 110. , A feeding point terminal extraction hole 111 is provided at the feeding point 107, and a capacitance point terminal extraction hole 112 is provided at the capacitance point 108. A notch is formed in the metal plate 101 on the waveguide lower surface 110 at the feeding point 107, and further bent upward to take out the feeding point lower surface terminal 113 from the feeding point terminal extraction hole 111.

容量点108おける導波管下面110の金属板101に切り目を入れ、さらに上向きに折り曲げることにより容量点端子取出し穴112から容量点下面端子114を取出す。
給電点107における導波管上面109の金属板101に切り目を入れ、給電点上面端子115を取出す。
A notch is made in the metal plate 101 on the waveguide lower surface 110 at the capacitance point 108, and further bent upward to take out the capacitance point lower surface terminal 114 from the capacitance point terminal extraction hole 112.
A cut is made in the metal plate 101 on the waveguide upper surface 109 at the feeding point 107, and the feeding point upper surface terminal 115 is taken out.

容量点108における導波管上面109の金属板101に切り目を入れ、容量点上面端子116を取出す。   A cut is made in the metal plate 101 on the waveguide upper surface 109 at the capacitance point 108, and the capacitance point upper surface terminal 116 is taken out.

図3に示すように、導波管上面109の詳細構成は、導波管上面凸部109aと導波管上面凹部109bに分けられ、給電点端子取出し穴111および容量点端子取出し穴112は導波管上面凹部109bに開けられている。メイン開口面106から導波管105を見たとき、開口面が長方形となるように開口斜め折り曲げ部117を設けている。   As shown in FIG. 3, the detailed configuration of the waveguide upper surface 109 is divided into a waveguide upper surface convex portion 109a and a waveguide upper surface concave portion 109b. The feed point terminal extraction hole 111 and the capacitance point terminal extraction hole 112 are guided. The wave tube upper surface recess 109b is opened. When the waveguide 105 is viewed from the main opening surface 106, the opening oblique bending portion 117 is provided so that the opening surface is rectangular.

ここで本願のような開口導波管は一般的に、導波管の開口面に現れる電界に伴う磁流を放射源にすることで、アンテナとして利用される。そして、導波管の開口幅は、使用周波数の1/2波長以上、また導波管長は、片側の開口が短絡されている場合、管内波長の1/4波長、片側の開口が開放されている場合、管内波長の1/2波長に共振させて用いられる。   Here, the open waveguide as in the present application is generally used as an antenna by using a magnetic current accompanying an electric field appearing on the open face of the waveguide as a radiation source. The opening width of the waveguide is ½ wavelength or more of the operating frequency, and the waveguide length is ¼ wavelength of the in-tube wavelength when the opening on one side is short-circuited, and the opening on one side is opened. If it is, it is used by resonating with a half wavelength of the guide wavelength.

そして、このような開口導波管の低コスト化を図るために、本願の開口導波管は材料を同一の金属板としている。   In order to reduce the cost of such an open waveguide, the open waveguide of the present application is made of the same metal plate.

次に本実施の形態1におけるデジタルテレビジョン放送受信用導波管アンテナ100の導波管アンテナ120としての簡略図である図4から図6により、入力端子位置126すなわち図1でいう給電点端子位置107と入力インピーダンスおよび共振周波数の関係について説明する。   Next, the input terminal position 126, that is, the feed point terminal as shown in FIG. 1, is shown in FIGS. 4 to 6 which are simplified diagrams as the waveguide antenna 120 of the digital television broadcast receiving waveguide antenna 100 in the first embodiment. The relationship between the position 107, the input impedance, and the resonance frequency will be described.

図4において、導波管アンテナ120の入力インピーダンスについて説明する。長さL130が半波長以下の導波管アンテナ120は、開口に発生する磁流M123を巻くように発生する電界E124が導波管外壁に垂直に入るため、導波管外壁により放射電界が乱されず、よって電界E124と磁界Hを入れ換えただけの電気的ダイポールアンテナ125とほぼ同じ放射パターンを示す。   In FIG. 4, the input impedance of the waveguide antenna 120 will be described. In the waveguide antenna 120 whose length L130 is equal to or less than a half wavelength, since the electric field E124 generated so as to wind the magnetic current M123 generated in the opening enters the waveguide outer wall perpendicularly, the radiated electric field is disturbed by the waveguide outer wall. Therefore, the electric radiation pattern is substantially the same as that of the electric dipole antenna 125 in which the electric field E124 and the magnetic field H are interchanged.

つまり導波管アンテナ120は電気的ダイポールアンテナ125と互いに補対の関係にあるスロットアンテナとみなせるので、Babinetの原理より、導波管アンテナの開口部121での入力インピーダンスZmと電気的ダイポールアンテナ125の入力インピーダンスZjとの間には
Zm・Zj=(60π)
の関係がある。
That is, since the waveguide antenna 120 can be regarded as a slot antenna that is complementary to the electrical dipole antenna 125, the input impedance Zm at the opening 121 of the waveguide antenna and the electrical dipole antenna 125 are based on the principle of Babenet. Zm · Zj = (60π) 2 between the input impedance Zj of
There is a relationship.

また、電気的ダイポールアンテナ125の入力インピーダンスは、長さL130がλo/2より短くなると、急激に負のリアクタンス成分が増えるが、レジスタンス成分の変化は緩やかであり、負のリアクタンス成分を整合素子により打ち消して共振させた場合の入力インピーダンスはほぼ70から50Ωの範囲にある。よって、長さL130の共振導波管アンテナの開口部121での入力インピーダンスBabinetの式より、
Zm=(60π)/Zj=(60π)/(70〜50)=508〜710Ω
近くとなる。
The input impedance of the electric dipole antenna 125 is such that when the length L130 is shorter than λo / 2, the negative reactance component increases rapidly, but the change of the resistance component is gradual, and the negative reactance component is reduced by the matching element. The input impedance in the case of canceling and resonating is in the range of approximately 70 to 50Ω. Therefore, from the equation of the input impedance Babenet at the opening 121 of the resonant waveguide antenna of length L130,
Zm = (60π) 2 / Zj = (60π) 2 / (70-50) = 508-710Ω
Become close.

図5において、導波管アンテナの入力端子位置について説明する。長さL130、奥行きが共振周波数における管内波長λgの1/4の導波管アンテナにおいて、開口部121から入力端子までの距離A131を変化させると、入力インピーダンスは
0(距離A131=[λg/4 132]):短絡部122) < 入力インピーダンス < Zm(距離A131=0:開口部121でのインピーダンス)
の範囲の純抵抗値となる。つまり、0Ωから(500〜700)Ωの間となる。よって適当な距離A131を選ぶことによりチューナ入力インピーダンスである75Ωに整合させることができる。
In FIG. 5, the input terminal position of the waveguide antenna will be described. When the distance A131 from the opening 121 to the input terminal is changed in the waveguide antenna having a length L130 and a depth ¼ of the guide wavelength λg at the resonance frequency, the input impedance is 0 (distance A131 = [λg / 4 132]): Short-circuit portion 122) <Input impedance <Zm (distance A131 = 0: impedance at opening 121)
The pure resistance value in the range of That is, it is between 0Ω and (500 to 700) Ω. Therefore, by selecting an appropriate distance A131, it is possible to match the tuner input impedance to 75Ω.

図6において、導波管アンテナの共振周波数と入力インピーダンスについて説明する。図5と同じ長さL130、奥行きD133でも導波管内壁間に容量C127を付けることで、より低い周波数で共振させることができる。ここで容量C127は開口部121に近い程効果が大きく、すなわち小さい容量値で共振周波数を大きく変化させることができる。よって、短絡部に近いほど効果が小さいことになる。   In FIG. 6, the resonance frequency and input impedance of the waveguide antenna will be described. Even with the same length L130 and depth D133 as in FIG. 5, it is possible to resonate at a lower frequency by adding a capacitor C127 between the waveguide inner walls. Here, the closer to the opening 121, the greater the effect of the capacitor C127, that is, the resonance frequency can be greatly changed with a small capacitance value. Therefore, the closer to the short circuit portion, the smaller the effect.

しかし、共振周波数によって管内の共振電界分布が変化するため、導波管アンテナ120を良好な整合状態で使用するためには、バンド分けしてバンドごとに入力端子の位置を切り換えるのが良い。また、容量C127により共振周波数を変化させた場合、低い周波数バンドで距離A131を短く、すなわち開口部121に近くすることによって整合度を改善することができる。   However, since the resonant electric field distribution in the tube changes depending on the resonant frequency, in order to use the waveguide antenna 120 in a well-matched state, it is preferable to switch the input terminal position for each band. In addition, when the resonance frequency is changed by the capacitor C127, the degree of matching can be improved by shortening the distance A131 in a low frequency band, that is, close to the opening 121.

以上の説明により、デジタルテレビ放送受信用導波管アンテナ100を導波管アンテナ120の如く良好な整合状態で使用するために図7に重要項目をまとめると、容量C127を開口部121に近い部分で任意の値に切り換えられる任意容量切換えスイッチ140によって、開口部121からの入力端子位置126までの距離A131を切換え、周波数範囲のバンド分けを行う事が望ましい。   From the above description, when the important items are summarized in FIG. 7 in order to use the digital television broadcast receiving waveguide antenna 100 in a well-matched state like the waveguide antenna 120, the capacitor C127 is a portion close to the opening 121. The distance A131 from the opening 121 to the input terminal position 126 is preferably switched by the arbitrary capacitance changeover switch 140 that can be changed to an arbitrary value, and the frequency range is preferably divided into bands.

また、図7で示すように、107をスライダー式の接点無段階切り換え装置141を用いることにより可動式給電点142を実現することにより、テレビジョン放送に用いられるUHF帯域チャンネルの個々に対し、最良の整合状態を実現することが可能となる。   Further, as shown in FIG. 7, by using the slider-type contactless step-change switching device 141 as 107, the movable feeding point 142 is realized, so that it is best for each UHF band channel used for television broadcasting. It is possible to realize the matching state.

ただし、コストと性能のバランスを取ることを目的とした場合、図1〜図3のように、固定された給電点107を5つ以上目安に構成する方法が好ましい。   However, for the purpose of balancing the cost and performance, a method of configuring five or more fixed feeding points 107 as a guide as shown in FIGS. 1 to 3 is preferable.

本発明は、ケーブルで接続された外部アンテナや外部に突出した室内アンテナ、さらには放送波を受信して受像機に中継再送する外部機器等を必要とせず、室内での自由な配置にてデジタルテレビジョン放送が楽しめる薄型のデジタルテレビジョン放送受像機を低コストで実現するのに有用である。   The present invention does not require an external antenna connected by a cable, an indoor antenna protruding outside, or an external device that receives a broadcast wave and relays and retransmits it to a receiver, and can be digitally arranged freely in a room. It is useful for realizing a low-profile digital television broadcasting receiver that can enjoy television broadcasting at a low cost.

本発明の実施の形態1における導波管アンテナを示す図The figure which shows the waveguide antenna in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1における、容量実装基板と給電線を取り除いた導波管アンテナを示す図The figure which shows the waveguide antenna which removed the capacitive mounting board | substrate and the feeder in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1における、容量実装基板と給電線を取り除き且つ三方向から垂直に見た時の導波管アンテナを示す図The figure which shows the waveguide antenna when the capacitor mounting board and the feeder line are removed and viewed vertically from three directions in the first embodiment of the present invention 本発明の実施の形態1における、導波管アンテナの入力インピーダンスについての説明図Explanatory drawing about the input impedance of the waveguide antenna in the first embodiment of the present invention 本発明の実施の形態1における、導波管アンテナの入力端子位置についての説明図Explanatory drawing about the input terminal position of the waveguide antenna in the first embodiment of the present invention 本発明の実施の形態1における、導波管アンテナの共振周波数と入力インピーダンスについての説明図Explanatory drawing about the resonant frequency and input impedance of the waveguide antenna in the first embodiment of the present invention 本発明の実施の形態1における、導波管アンテナによるテレビジョン放送に用いられるUHF帯域チャンネルの個々に対し、最良の整合状態を実現する構成図1 is a configuration diagram for realizing the best matching state for each UHF band channel used for television broadcasting using a waveguide antenna in the first embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

100 デジタルテレビ放送受信用導波管アンテナ
101 金属板
102 容量実装基板
103 容量切換えスイッチ
104 給電線
105 導波管
106 メイン開口面
107 給電点
108 容量点
109 導波管上面
110 導波管下面
111 給電点端子取出し穴
112 容量点端子取出し穴
113 給電点下面端子
114 容量点下面端子
115 給電点上面端子
116 容量点上面端子
117 開口斜め折り曲げ部
120 導波管アンテナ
121 開口部
122 短絡部
123 磁流M
124 電界E
125 電気的ダイポールアンテナ
126 入力端子位置
127 容量C
130 長さL
131 距離A
132 λg/4
133 奥行きD
140 任意容量切換えスイッチ
141 スライダー式の接点無段階切り換え装置
142 可動式給電点
100 Digital TV Broadcasting Waveguide Antenna 101 Metal Plate 102 Capacitance Mounting Board 103 Capacitance Switch 104 Feed Line 105 Waveguide 106 Main Opening Face 107 Feed Point 108 Capacitance Point 109 Waveguide Top Surface 110 Waveguide Bottom Surface 111 Feed Point terminal extraction hole 112 Capacitance point terminal extraction hole 113 Feeding point lower surface terminal 114 Capacitance point lower surface terminal 115 Feeding point upper surface terminal 116 Capacitance point upper surface terminal 117 Opening oblique bent portion 120 Waveguide antenna 121 Opening portion 122 Short-circuit portion 123 Magnetic current M
124 Electric field E
125 Electric dipole antenna 126 Input terminal position 127 Capacitance C
130 length L
131 Distance A
132 λg / 4
133 depth D
140 Arbitrary capacity changeover switch 141 Slider type contactless stepless changeover device 142 Movable feed point

Claims (3)

一端を短絡し他端を開口した導波管であり、
前記導波管の共振周波数を少なくとも2つ以上に変化させるための容量実装部と、
前記容量実装部により変化した共振周波数を受信するための少なくとも2つ以上の給電点と、前記共振周波数および、前記給電点の位置を切り替える切り替えスイッチを備えることを特徴とする導波管アンテナ。
A waveguide with one end shorted and the other end open,
A capacity mounting portion for changing the resonance frequency of the waveguide to at least two or more;
A waveguide antenna comprising: at least two or more feeding points for receiving a resonance frequency changed by the capacitance mounting unit; and a changeover switch for switching a position of the resonance frequency and the feeding point.
470MHzから770MHzの第1の周波数範囲、もしくは470MHzから810MHzの第2の周波数範囲、もしくは前記第1および第2の周波数範囲を拡大したテレビジョン放送に用いられるUHF帯域を、少なくとも2つ以上の帯域に分割して切り換えることを特徴とする請求項1記載の導波管アンテナ。   A first frequency range of 470 MHz to 770 MHz, a second frequency range of 470 MHz to 810 MHz, or at least two UHF bands used for television broadcasting in which the first and second frequency ranges are expanded The waveguide antenna according to claim 1, wherein the waveguide antenna is switched in a divided manner. 前記切り替えスイッチは、分割する共振周波数及び、給電点を無段階に切り換える
ことを特徴とする請求項1に記載の導波管アンテナ。
2. The waveguide antenna according to claim 1, wherein the change-over switch switches a resonance frequency to be divided and a feeding point in a stepless manner.
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