JP2012054838A - 広帯域用放射素子とそれを有する反射器付アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】ＴＶ受信用として広帯域・単指向性・小型化を図ったアンテナを提供する。
【解決手段】広帯域用放射素子１を偏波（電界）方向に合わせて偏波面内に置き、後方、広帯域用放射素子１の中心線から適用中心周波数の波長の３／１６〜５／１６波長の距離範囲内に頂軸をもつ２次曲面の反射面２（２次パラボラや平面を含む）を設けてアンテナを構成した。これにより、従来の八木式アンテナに比べ１／４以下の長さで室内用にも屋外用にも適応する単指向性アンテナが構成できる。また、外形が従来の反射器つきループアンテナの平行平面形に限定されないので装飾性に富む多様な外形の製品が創出できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主にＴＶ受信用として広帯域・単指向性・小形化を図ったアンテナに関するものである。

従来の広帯域・単指向性のＴＶ受信用アンテナは、主として八木式アンテナと反射板付きループアンテナである。

従来の八木式アンテナは、図４に示すように放射軸方向の長さが１〜数波長あって長いため、室内用には不向きである。

従来の八木式アンテナの広帯域用放射器１１は、通常、左右に広がる扇状のものが放射軸に垂直、すなわち、到来波の波面に平行に設置されている。

従来の反射板付きループアンテナは、ループアンテナ設置平面と反射平面が平行に配置されているため、図５に示すように２筺体の外形が二平面内に限定される。

「エレキジャック、ＢＡＳＩＣ，ＮＯ１．ＳＥＰＴ．２０１０」 ｐ５７〜５９、ＣＱ出版社。

従来の八木式アンテナは長大で室内用に適さない。また、反射板付きループアンテナは室内用であっても外形が平行平面状に限られ、形状に自由度がない。

本発明は、従来の単指向性広帯域アンテナと同等以上の電気的性能を保持しつつ、使用電波の最大波長に関して、外形寸法を縦１／２波長以下、横１／２波長以下、長さ（厚さ）１／４波長以下に収めるとともに、平行平面状に限定されない多様な外形を実現することを目的とする。

図１において、半波長ダイポール近似の平板形の広帯域用放射素子１の中央の一端に給電点４を設け、平板を３分割して、給電点のある側を適用最高周波数用の共振素子部７、給電点の反対側を適用最低周波数用の共振素子部５、中央を適用中心周波数用の共振素子部６とし、各素子部間に空隙の内周が適用最高周波数の波長の１／３以下の空隙８を複数個設け、空隙間を斜向分路９として前記の３共振素子部を構成した広帯域用放射素子の作成。

図１と図２に示すように、広帯域用放射素子１を含む平面内に適用中心周波数用の共振素子部６から測って適用中心周波数の波長の３／１６〜５／１６の距離範囲に頂軸１０を置く二次曲面状反射器２と広帯域用放射素子１より成るアンテナの作成。

本発明によれば、同等性能の八木式アンテナに比べて放射主軸方向の長さを１／４以下に縮小できる。

本発明によれば、筺体の外形が、反射板付きループアンテナのような平行平面形には拘束されないので多様な装飾的形状が追求できる。

本発明によれば、室内用（卓上、吊下げ）と屋外用（ベランダ、ポール等への取り付け）兼用のアンテナが容易に実現できる。

本発明の実施形態を示すアンテナの構造平面図 同じく側面図 同じく反射器の形状と位置をきめる許容範囲の説明図 従来の八木式アンテナの外観図 従来の反射板付きループアンテナの外観図 本発明の実施例を示すアンテナの外観図

本発明は、図１と図２に示すように、半波長ダイポール近似の平面状の広帯域用放射素子１を放射軸と同一平面内に設置（前述したように、従来の八木アンテナ等では広帯域用放射素子を放射軸に垂直に設置している）し、その後方に、広帯域用放射素子に平行な頂軸１０をもつ２次曲面の反射器２を設けたものである。

本発明は、［０００６］の［非特許文献１］記載のアンテナに対して、素子面電流分布の無効分を減らすように形状に改良を加え、かつ、構造寸法の設計方法の具体化を実現したものである。

広帯域用放射素子１の幅は、適用最低周波数の波長と適用最高周波数の波長の差の１／５〜１／４とする。広帯域用放射素子１の後部中央に給電点４を設ける。

広帯域用放射素子１は、素子面を空隙８によって３分割し、分割部を前方から後方の順に、適用最低周波数に同調する素子部５、適用中心周波数に同調する素子部６、適用最高周波数に同調する素子部７とする。
空隙８が適用周波数帯域内で共振しないようにするために、空隙８の内周の長さを適用最高周波数の波長の１／３以下にする。

空隙と空隙の間は斜に電流が流れるように斜向分路９とする。これは、素子電流の無効分（素子に垂直な成分）を少なくするためである。

広帯域用放射素子１に対する反射器２の設置位置と形状には一定の制限があるので、図３を用いて説明する。反射面の頂軸１０は、適用中心周波数用素子部６から適用中心周波数の波長の３／１６〜５／１６の距離範囲に設置する。

Ｐを反射器面又は反射器設置可能領域内の任意の点とし、適用中心周波数用素子部６を通るアンテナ開口面をＥとする。また、点Ｐから適用中心周波数用素子部６までの最短距離をａ、点Ｐからアンテナ開口面Ｅまでの最短距離をｂとする。

Ｘをａとｂの和が適用中心周波数の波長の３／８に一致する点が作る２次曲面の軌跡、Ｙをａとｂの和が適用中心周波数の波長の５／８に一致する点が作る２次曲面の軌跡とする。

頂軸９をもつ２次曲面の反射器は、軌跡Ｘと軌跡Ｙの間にあればよい。２次曲面には平面や２次パラボラが含まれる。

以上、［００２０］〜［００２３］は、理想反射面にできるだけ近づけための幾何学的条件を示すもので、反射面の大きさが有限であるための減殺効果を除き約１デシベル減を許容するものである。許容値がこれより大きければ制限条件は緩和される。

放射器の材料は、銅、真鍮などの良導体。反射器の材料は銅、鉄、アルミなどの薄板、網、格子、すだれ、プラスチック等に接着した金属薄膜。筺体の材料はプラスチック、紙、布、木、竹等で電波の透過損失ができるだけ小さい物を使用する。

このようにして電気的性能を確保するための構造体が決まれば、筺体は構造体を内包しさえすればよいので、多様な外形が構成できる。第６図は本発明の１実施例を示す外観図である。

以下、適用する最低周波数を５００ＭＨｚ，波長では６０ｃｍ，最高周波数を７５０ＭＨｚ，波長では４０ｃｍ，中心周波数を６００ＭＨｚ，波長では５０ｃｍとして、本発明の実施例を図１〜図３、図６を使用して説明する。

設計例として、広帯域用放射素子１の幅を４ｃｍ、適用中心周波数用素子部６の中心線から２次曲面状の反射器２の長軸１０までの距離を１２ｃｍ、反射器の大きさを縦横ともに２９ｃｍ、頂軸から反射器端までの開口面方向の折曲げ距離を５ｃｍとする。

設計寸法をこのようにすれば、前記の［００２０］〜［００２３］の設計上の必要条件が満足できる。

本実施例のアンテナ利得は、適用帯域内で約５〜８ｄＢで、実質的に８〜１４素子の八木アンテナや等大の反射器つきループアンテナと同等あるいはそれ以上である。

図６は、［００２８］の設計寸法のアンテナ構造体を収容する筺体を取り付けた実施例
で、、筺体の大きさを縦横３０ｃｍ，放射軸方向の長さ（奥行き、幅）を１５ｃｍとしたものである。これにより、従来の八木式アンテナに較べて長さを１／４以下にすることができる。また、従来の反射器つきループアンテナのように平行平面形の制約がないので、本例のような形態を創造することが可能になる。

１ 広帯域用放射素子
２ 反射器
３ 広帯域用放射素子の支持板
４ 給電点
５ 適用最低周波数用の素子部
６ 適用中心周波数用の素子部
７ 適用最高周波数用の素子部
８ 素子部を区分するための空隙
９ 斜向分路
１０ 反射器の頂軸
１１ 従来の八木アンテナの広帯域用放射素子
１２ 同じく導波素子
１３ 同じく反射素子
１４ 同じく付属反射器
１５ 従来の反射板つきループアンテナの前方部
１６ 同じく後方部
１７ 本発明の実施例の前方部
１８ 本発明の実施例の後方部
Ｅ 適用中心周波数用素子部６の中央を通るアンテナ開口面の位置
Ｐ 反射器面または反射器設置可能領域内の任意の点
ａ 点Ｐから適用中心周波数用素子部６の中央線までの最短距離
ｂ 点Ｐからアンテナ開口面Ｅまでの最短距離
Ｘ ａとｂの和が中心周波数の波長の３／８に一致する点の軌跡
Ｙ ａとｂの和が中心周波数の波長の５／８に一致する点の軌跡

Claims (2)

1. 半波長ダイポール近似の平板形の広帯域用放射素子の中央の一端に給電点を設け、平板を３分割して、給電点のある側を適用最高周波数用の共振素子部、給電点の反対側を適用最低周波数用の共振素子部、中央を適用中心周波数用の共振素子部とし、各素子部間に空隙の内周が適用最高周波数の波長の１／３以下の空隙を複数個設け、空隙間を斜向分路として前記の３共振素子部を構成した広帯域用放射素子。
2. 平板形の広帯域用放射素子を含む平面内に適用中心周波数用の共振素子部から測って適用中心周波数の波長の３／１６〜５／１６の距離範囲に頂軸を置く二次曲面状の反射器と請求項１の広帯域用放射素子より成るアンテナ。
   

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