JP2011004392A - アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】透明度を確保して美観を保つことが出来ると共に、小型で、自動車等の窓ガラスに貼り付け易く、安全性を確保することができるテレビ電波用アンテナを提供する。
【解決手段】平面導体板をアンテナ素子とし、略線対称形のスリットが前記平面導体板に形成してあり、前記スリットの対称線と前記平面導体板の外縁とが交わる二つの交点のうちの一方の交点部分において前記スリットの一部が該外縁に開いて開口をなし、前記対称線方向の前記スリットの長さを該スリットの深さとするとき、該スリットの深さは、前記平面導体板における該対称線に平行な方向の外縁の長さより短く、該外縁の長さに近似し、前記平面導体板の外縁の全長を該平面導体板の周囲長とするとき、外周囲長は使用周波数帯域の波長の１．３倍から２．１倍の範囲にあること等を特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、アンテナに関する。より具体的には、例えば、自動車の窓ガラス等に貼付けて使用するテレビ電波用アンテナに関する。

一般にテレビ放送やラジオ放送などの放送波は、比較的広い周波数帯域で放送が行われており、これらを受信するアンテナとしては広帯域のアンテナを用いる必要がある。また、従来、手軽にテレビ放送やラジオ放送を受信する為に例えば住宅の窓ガラスや自動車の窓ガラスに貼って使用するフィルムアンテナがある。このフィルムアンテナは、アンテナ素子としてループ型やモノポール型が一般的に使用されている。
しかし、これらのループ型やモノポール型のアンテナ素子を用いたフィルムアンテナは、周波数帯域が狭く、広帯域な整合器等が別に必要であり、かつ、整合器の損失によりアンテナ特性が大きく劣化するという問題があった。

また、従来、アンテナの広帯域化を図るためにアンテナ素子を板状に形成する板状アンテナが考えられている（特許文献１参照）が、板状アンテナは不透明部分が大きいという課題があり、美観を劣化させるだけでなく、貼り付ける箇所によっては、走行安全性を損なう可能性があった。

上記板状アンテナの課題を解決するために、アンテナ素子を金属線等の導電性パターンによって形成することによって解決する平面状アンテナも考えられている（特許文献２参照）。

上記従来の平面状アンテナは、図７に示すように矩形状に形成された柔軟性を有するフィルム１の一方の面に金属線等の導電性パターン２をプリントし、この金属線等の導電性パターン２の一つの辺の中央部から他方の辺に向かって細長のスリット３を形成したものである。このスリット３は対応する金属線等の導電性パターン２の辺の長さより所定の長さ短く設定し、スリット３の開放端側における金属線等の導電性パターン２の部分に給電点４を設けて給電側に給電している。

特開２００２−２４６８２１号公報 特開２００６−１７４０５０号公報

上記のように構成された平面状アンテナによれば、アンテナの広帯域化及び透明度を確保し、自動車の美観を保ち、走行安全性を確保できる。しかし、アンテナの給電点の入力インピーダンスと給電側のインピーダンスの不整合による損失や、また、不整合の調整のための整合器が必要になる。更に、上記板状アンテナをそのままフィルムアンテナとするとアンテナサイズが大きく気泡が入りやすいだけでなく、貼り付け作業性が非常に悪い等の問題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされてもので、透明度を確保して美観を保つことが出来ると共に、アンテナ給電点の入力インピーダンスを任意に調整することで、給電側との不整合の改善を図り、小型で、自動車等の窓ガラスに貼り付け易く、貼り付けて使用した場合も走行安全性を確保することができるテレビ電波用アンテナを提供することを目的とする。

本発明は以下に関する。

［１］平面導体板をアンテナ素子とし、略線対称形のスリットが前記平面導体板に形成してあり、前記スリットの対称線と前記平面導体板の外縁とが交わる二つの交点のうちの一方の交点部分において前記スリットの一部が該外縁に開いて開口をなし、前記対称線方向の前記スリットの長さを該スリットの深さとするとき、該スリットの深さは、前記平面導体板における該対称線に平行な方向の外縁の長さより短く、該外縁の長さに近似し、前記平面導体板の外縁の全長を該平面導体板の周囲長とするとき、外周囲長は使用周波数帯域の波長の１．３倍から２．１倍の範囲にあるアンテナであって、前記開口の前記スリットに対して反対側の前記スリットの端部に少なくとも一つの分岐を前記開口が設けられた前記外縁に略平行な向きに形成された前記アンテナ素子に、前記スリットに対して反対側の前記スリットの端部に設けられた一つ目の分岐の中心線から前記平面導体板の開口が設けられた外縁に対して反対側の外縁までの距離をａとし、前記平面導体板の開口が設けられた外縁までの距離をｂとするとき、ｂ／ａが３以上であり、前記開口に望む前記外縁の端部が給電点をなし、前記平面導体板のアンテナ素子は、導電性パターンにより形成したことを特徴とするアンテナ。

［２］前記スリットが折り曲げ形状を有していることを特徴とする前記［１］に記載のアンテナ。

［３］前記平面導体板のアンテナ素子は、凹み形状を有していることを特徴とする前記［１］又は［２］に記載のアンテナ。

［４］導電性パターンからなる平面導体板を構成するアンテナであって、
前記平面導体板には、前記平面導体板の一辺の中央部に開口を有するスリットパターンが形成され、
前記平面導体板には、前記開口を有する辺とその対向する辺とに１組の切り欠き部がそれぞれ形成され、
前記スリットパターンを前記平面導体板上での前記開口からの進入経路として定義したとき、前記スリットパターンは、
Ａ）前記開口から前記対向する辺に向かって前記対向する辺と略垂直に前記対向する辺からの距離がａとなる点（Ｐ点とする）まで進入し、
Ｂ）Ｐ点から前記対向する辺からの距離ａを保ったまま左右に分岐しそれぞれ前記対向する辺に沿って進入し、
Ｃ）前記左右に分岐したスリットは前記左右の切り欠き部に対しても距離ａを保って前記切り欠きに沿ってそれぞれ進入し、
Ｄ）前記左右に分岐したスリットは前記開口を有する辺及び前記対向する辺に対する左右の辺からの距離が所定のものとなる点でそれぞれ前記開口を有する辺側に略直角に進入するように形成され、かつ、前記開口及び前記対向する辺の左右の辺の長さをｂとしたとき、ｂ／ａは３以上となる
ように構成されたことを特徴とするアンテナ。

本発明によれば、アンテナ基板を透明な部材を用いて構成することにより、透明度を確保して美観を保つことができる。またアンテナ給電点の入力インピーダンスを任意に調整することができるため、給電側との整合が容易にでき、整合による損失低減或いは整合器を用いることなく実現することができる。また、折り曲げ形状を有することにより、外形を小型にすることができ、自動車等の窓ガラスに貼り付け易い形状にすることが出来る。

従って、上記アンテナを自動車等の窓ガラスに貼り付けて使用した場合でも、視界の障害となることが無く、走行安全性を確保することができる。

本発明のテレビ電波用アンテナの構成を示す正面図である。 本発明の第二の実施形態に係るテレビ電波用アンテナの構成を示す正面図である。 本発明の第三の実施形態に係るテレビ電波用アンテナの構成を示す正面図である。 本発明の第四の実施形態に係るテレビ電波用アンテナの構成を示す正面図である。 本発明のアンテナ入力特性を示す図である。 本発明のアンテナ指向特性を示す図である。 従来の平面状アンテナの構成を示す正面図である。

本発明は、図１に示すように、少なくともアンテナ基板、アンテナ素子、スリット、アンテナ素子給電点を有し、スリットの一部がアンテナ素子の外縁に開いて開口をなすアンテナであって、アンテナ素子は金属線等の導電性パターンにより形成され、前記開口の前記スリットに対して反対側の前記スリットの端部に少なくとも一つの分岐を前記開口が設けられた前記外縁に略平行な向きに形成されるアンテナである。
スリットは、略線対称形であり、開口は、スリットの対称線とアンテナ素子の外縁が交わる二つの交点のうちの一方の交点部分にある。
スリットの開口部のアンテナ素子の外縁の端部が給電点となる。
対称線方向のスリットの長さ（スリット深さ）は、対称線方向のアンテナ素子の長さより短く、更に近似していることが好ましい。
アンテナ素子の外縁の全長（アンテナ素子の周囲長）は、使用する周波数帯域の波長の１．３倍から２．１倍の範囲であることが好ましい。
開口と反対側の端部に設けられた一つ目の分岐の中心線から開口が設けられた側のアンテナ素子の外縁までの距離をｂ、反対側の外縁までの距離をａとしたときにｂ／ａが３以上であることが好ましい。

図１は、ＵＨＦ帯テレビ放送用のアンテナに実施した場合の構成例を示す正面図である。図１において、１１は例えば透明な樹脂材を用いて矩形状に形成された柔軟性を有するフィルム状のアンテナ基板である。このアンテナ基板１１の上面又は内部には、平面状のアンテナ素子１２が設けられる。このアンテナ素子１２は、例えば金属線等の導電性パターンにより形成したもので、この形状は例えば格子状等に形成される。図１の形態では、パターンの形状を例えば格子形状に形成される。この形態では、パターンの形状を例えば菱型の格子形状に形成している。また、アンテナ基板１１は、アンテナ素子１２より少し大きく形成される。

上記アンテナ素子１２は、例えばアンテナ基板１１の上面に蒸着又は貼付け、もしくはアンテナ基板１１の上面に銅箔を貼付けてエッチングにより導電性のパターン例えば格子状の金属線を形成する。また、アンテナ素子１２は、金属線の線幅が例えば１０μｍ以下の微細な線で構成され、アンテナ基板１１と合わせても十分な透明度が確保されている。上記格子状金属線の間隔は、ＵＨＦのテレビ放送波帯の中心周波数において、例えば約０．０００６波長（λ）に選択される。すなわち、アンテナ素子１２は、格子状の金属線の間隔が使用周波数に対して十分に小さい値に設定される。上記アンテナ素子１２は、長方形に形成されるもので、例えば長さＬが約０．４波長、高さＨが０．０４波長に設定される。

また、アンテナ素子１２には、一つの辺の中央部から対向する他方の辺に向かって、例えば下辺の中央部から上辺に向かって細長いスリット１３が、Ｔ字に形成される。このスリット１３は、長さＷが約０．３７波長、高さｂが０．０４波長、幅Ｘが０．００２波長に設定される。

また、スリットの開放端と平行するスリットの中心とスリットの開放端と反対側の外縁までの距離を１ｍｍとし、スリットの中心とスリットの開放端が設けられた外縁までの距離を１８ｍｍとした場合、所望の周波数帯でアンテナ給電点１４の入力インピーダンスが５０Ω近傍となる。

本発明の１つの形態として、図２に示す通り、Ｔ字に分岐された前記スリット１３を折り曲げることで、所望の共振周波数を保ちながら、アンテナ素子１２の長さＬ寸法を短くすることができる。

また、本発明の１つの形態として、図３に示す通り、前記アンテナ素子１２の外縁に凹み形状を設けることで、所望の共振周波数を保ちながら、アンテナ素子１２の長さＬと高さＨを縮めることが出来る。

また、本発明の１つの形態として、図４に示す通り、Ｔ字に分岐された前記スリット１３を折り曲げ、且つ前記アンテナ素子１２の外縁に凹み形状を設けることで、所望の共振周波数を保ちながら、アンテナ素子１２の長さＬと高さＨを更に縮めることが出来る。

アンテナ素子１２を格子状に形成して、ガラス込みでも十分な透明度（可視光線透過率７０％以上）を確保しているので、自動車の窓ガラスに貼り付けて使用した場合でも、視界の障害となることが無く、走行安全性を確保することができる。

図５に、図１に示したアンテナの周波数特性を示す。図５において、○印は周波数帯域に対するＶＳＷＲ（反射特性）を示し、◆印は周波数帯域に対する利得を示すが、図５に示されるように、図１のアンテナは、６２５ＭＨｚを中心に±２２５ＭＨｚの範囲で、ＶＳＷＲは２以下、かつ利得も約１．５〜２．２５ｄＢｉという良好な特性が得られた。

また、図６は、図１に示したアンテナの指向特性（放射パターン）の様子を示す。図６左に示すように、アンテナ中心部を原点としてアンテナの平面に対してＸ−Ｙ平面をとり、アンテナの水平面に対して垂直軸Ｚをとると、図６右に示すように、ＸＺ平面に対してはアンテナ平面の上下に対してそれぞれ約１２０度の開口をもつ放射パターンが確認できる（図６右において実線のパターン）。そして、ＹＺ平面に対してはアンテナ平面の中心を原点として３６０度の放射パターンが確認できる。図６右の指向特性から明らかなように、図１に示したアンテナは、全方向性のアンテナである。

以上のとおり、図５及び図６には、図１に示したアンテナ特性を示したが、図２〜４に示したアンテナについても、アンテナそれ自体の個別の寸法を短縮ないし縮小したうえで、図１に示したアンテナと同様の特性が得られる。

なお、上記形態では、アンテナ素子を四角形（菱型）の格子状に形成した場合について示したが、その他の多角形又は円形、楕円形等の形状、もしくはそれらを組み合わせた格子形状としても良い。

また、上記形態では、アンテナ基板１１を透明な絶縁材により形成した場合について示したが、特に透明度が要求されない場所で使用する場合にはアンテナ基板１１を半透明あるいは不透明な絶縁材により構成しても良い。

また、上記形態では、アンテナ素子１２の格子間隔を均等に設定した場合について説明したが、その他、例えば給電点１４に近い部分の格子間隔を小さく、また、給電点１４から離れると格子間隔を大きくするというように、１つのアンテナ素子１２の中で格子間隔を変化させても良い。

また、上記形態では、平板上のアンテナ基板１１にアンテナ素子１２を設けた場合について説明したが、その他、例えば円筒状に形成したアンテナ基板１１にアンテナ素子１２を設けても良い。

また、例えばスロットアンテナ、パッチアンテナ等の方式や、ダイポールアンテナあるいは八木式アンテナ等において、アンテナ素子として上記形態で示した格子状のアンテナ素子１２を使用することも可能である。

また、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具現化できるものである。

１ フィルムアンテナ
２ 導電性パターン
３ スリット
４ 導電性パターンの給電点
１１ アンテナ基板
１２ アンテナ素子
１３ スリット
１４ アンテナ素子給電点

Claims (4)

1. 平面導体板をアンテナ素子とし、略線対称形のスリットが前記平面導体板に形成してあり、前記スリットの対称線と前記平面導体板の外縁とが交わる二つの交点のうちの一方の交点部分において前記スリットの一部が該外縁に開いて開口をなし、前記対称線方向の前記スリットの長さを該スリットの深さとするとき、該スリットの深さは、前記平面導体板における該対称線に平行な方向の外縁の長さより短く、該外縁の長さに近似し、前記平面導体板の外縁の全長を該平面導体板の周囲長とするとき、外周囲長は使用周波数帯域の波長の１．３倍から２．１倍の範囲にあるアンテナであって、前記開口の前記スリットに対して反対側の前記スリットの端部に少なくとも一つの分岐を前記開口が設けられた前記外縁に略平行な向きに形成された前記アンテナ素子に、前記スリットに対して反対側の前記スリットの端部に設けられた一つ目の分岐の中心線から前記平面導体板の開口が設けられた外縁に対して反対側の外縁までの距離をａとし、前記平面導体板の開口が設けられた外縁までの距離をｂとするとき、ｂ／ａが３以上であり、前記開口に望む前記外縁の端部が給電点をなし、前記平面導体板のアンテナ素子は、導電性パターンにより形成したことを特徴とするアンテナ。
2. 前記スリットが折り曲げ形状を有していることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
3. 前記平面導体板のアンテナ素子は、凹み形状を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ。
4. 導電性パターンからなる平面導体板を構成するアンテナであって、
   前記平面導体板には、前記平面導体板の一辺の中央部に開口を有するスリットパターンが形成され、
   前記平面導体板には、前記開口を有する辺とその対向する辺とに１組の切り欠き部がそれぞれ形成され、
   前記スリットパターンを前記平面導体板上での前記開口からの進入経路として定義したとき、前記スリットパターンは、
   Ａ）前記開口から前記対向する辺に向かって前記対向する辺と略垂直に前記対向する辺からの距離がａとなる点（Ｐ点とする）まで進入し、
   Ｂ）Ｐ点から前記対向する辺からの距離ａを保ったまま左右に分岐しそれぞれ前記対向する辺に沿って進入し、
   Ｃ）前記左右に分岐したスリットは前記左右の切り欠き部に対しても距離ａを保って前記切り欠きに沿ってそれぞれ進入し、
   Ｄ）前記左右に分岐したスリットは前記開口を有する辺及び前記対向する辺に対する左右の辺からの距離が所定のものとなる点でそれぞれ前記開口を有する辺側に略直角に進入するように形成され、かつ、前記開口及び前記対向する辺の左右の辺の長さをｂとしたとき、ｂ／ａは３以上となる
   ように構成されたことを特徴とするアンテナ。

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