JP2014131231A

JP2014131231A - アンテナ放射器

Info

Publication number: JP2014131231A
Application number: JP2012288768A
Authority: JP
Inventors: Tomohiko Ishigaki; 智彦石垣
Original assignee: Maspro Denkoh Corp
Current assignee: Maspro Denkoh Corp
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2014-07-10

Abstract

【課題】一対の開口孔にて形成されるループの外側若しくは内側にループを形成することなく、所望のアンテナ特性を得ることのできる双ループ型のアンテナ放射器を提供する。
【解決手段】双ループ型のアンテナ放射器２０は、所謂スケルトンスロット放射器であり、導電性の板状部材に、ループ２２、２４を構成するための一対の開口孔２６、２８と、これら開口孔同士を接続する連結孔３０と、を形成することにより構成される。そして、一対の開口孔２６、２８の形状を、それぞれ、連結孔３０から離れた位置で互いに対向するように形成された底辺部Ａと、底辺部Ａの両端から連通孔３０に向けて延設された一対の斜辺部Ｂ、Ｃとにより、連結孔３０部分を頂点とする三角形状にする。
【選択図】図２

Description

本発明は、導電性の板状部材に、ループを構成するための一対の開口孔と、開口孔同士を接続する連結孔とを形成することにより構成される双ループ型のアンテナ放射器に関する。

この種のアンテナ放射器は、スケルトンスロット放射器とも呼ばれ、小型化若しくは薄型化が要求されるアンテナ装置にて利用されている（例えば、特許文献１参照）。
また、この種のアンテナ放射器においては、所望周波数帯域内でのアンテナ特性（動作利得等）を改善するために、開口孔にて構成されるループの外側若しくは内側にもループを形成することが提案されている（例えば、特許文献２、３参照）。

特開２０１２−１０３２８号公報特許４８７０４９６号公報特開２００８−４８００５号公報

しかし、導電性の板状部材に多数のループを形成すると、単にアンテナ放射器の形状が複雑になるだけでなく、アンテナ放射器自体の強度が低下するとか、アンテナ放射器を収納するケースの構造が複雑になる、という問題が生じる。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、一対の開口孔にて形成されるループの外側若しくは内側にループを形成することなく、所望のアンテナ特性を得ることのできる双ループ型のアンテナ放射器を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、ループを構成するための一対の開口孔、及び、該開口孔同士を接続する連結孔、を有する導電性の板状部材からなり、前記連結孔の両側に給電部を備えた双ループ型のアンテナ放射器であって、
前記一対の開口孔は、それぞれ、前記連結孔から離れた位置で互いに対向するように形成された底辺部と、該底辺部の両端から前記連結孔に向けて延設された一対の斜辺部とにより、前記連結孔部分を頂点とする三角形状になっていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のアンテナ放射器において、前記一対の開口孔の大きさは、互いに異なることを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のアンテナ放射器において、前記一対の開口孔の少なくとも一方には、当該開口孔周囲の板状部材から当該開口孔の内側に向けて、インピーダンス調整用のスタブが突設されていることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のアンテナ放射器を一対備え、前記開口孔が一列に並ぶように各アンテナ放射器を、間隔を空けて配置し、各アンテナ放射器の給電部同士を導電性の接続部材で接続することにより、各アンテナ放射器共用の給電部を構成してなること、を特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、請求項２に記載のアンテナ放射器を一対備え、開口孔が一列に並び、且つ、前記一対の開口孔の内、小さい方が内側になるよう、各アンテナ放射器を、間隔を空けて配置し、各アンテナ放射器の給電部同士を導電性の接続部材で接続することにより、各アンテナ放射器共用の給電部を構成してなること、を特徴とする。

請求項１に記載のアンテナ放射器においては、一対の開口孔にて形成されるループの形状が、特許文献１に記載のもののように、一般的な矩形形状ではなく、三角形状になっている。

このため、アンテナ放射器で送受信可能な電波の周波数帯域を同じにすれば、各ループにおける底辺部の位置を、ループを矩形形状にした場合に比べて、給電部から離れた外側にすることができる。

なお、これは、周波数帯域が同じであれば、ループの形状が三角形状であっても矩形形状であっても、ループの長さは、同じ長さにする必要があるためである。
そして、このように、ループの底辺部の位置を給電部から離すことで、使用周波数帯域でのアンテナ特性（詳しくは動作利得）が改善する。

よって、本発明によれば、一対の開口孔にて形成されるループの外側若しくは内側にループを形成することなく、ループを矩形形状にした一般的なアンテナ放射器（スケルトンスロット放射器）に比べて、動作利得を改善できることになる。

次に、請求項２に記載のアンテナ放射器によれば、一対の開口孔の大きさ（換言すれば、ループの長さ）が互いに異なることから、ループの長さの違いによって、アンテナ放射器で送受信可能な電波の周波数帯域幅を広げることができる。

また、請求項３に記載のアンテナ放射器においては、一対の開口孔の少なくとも一方に、インピーダンス調整用のスタブが突設されていることから、このスタブによってアンテナ特性（動作利得、ＶＳＷＲ等）を改善できる。

ところで、本発明（請求項１〜請求項３）のアンテナ放射器は、単体で使用することもできるが、より好ましくは、請求項４に記載のように、２つのアンテナ放射器を、開口孔が一列に並ぶように間隔を空けて配置し、各アンテナ放射器の給電部同士を導電性の接続部材で接続することで、スタック型のアンテナ放射器を構成するようにしてもよい。

そして、このようにすれば、接続部材を、２つのアンテナ放射器の共用の給電部として利用することで、各アンテナ放射器の出力を合成し、より利得の高いアンテナ装置を実現することができる。

またこの場合、スタック型のアンテナ放射器において、両端に配置される開口孔の底辺部（換言すれば、ループの底辺部）が、開口孔（換言すればループ）を矩形形状にした場合に比べて、より外側に配置される。この結果、使用周波数帯域における低域側の動作利得を改善できる。

なお、請求項２に記載のアンテナ放射器を利用してスタック型のアンテナ放射器を構成する際には、請求項５に記載のように、各アンテナ放射器を、開口孔が一列に並び、且つ、一対の開口孔の内、小さい方が内側になるよう、各アンテナ放射器を、間隔を空けて配置するとよい。つまり、このようにすれば、スタック型のアンテナ放射器の両端に配置されるループ同士の間隔を長くして、低域側の動作利得を改善できる。

実施形態のアンテナ装置の外観を表す説明図である。実施形態のアンテナ装置を構成する放射器及び反射器の構成を表す斜視図である。実施形態の放射器と従来の放射器との構成の違いを表す説明図である。実施形態の放射器と従来の放射器とのアンテナ特性の違いを表す説明図である。実施形態の放射器の変形例を表す説明図である。実施形態の放射器におけるループの底辺部の変形例を表す説明図である。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１に示すように、本実施形態のアンテナ装置２は、合成樹脂性のケース１０内に、一対のアンテナ放射器（以下、単に放射器という）２０Ａ、２０Ｂを、間隔を開けて配置することにより、スタック型の放射器を構成し、更に、その放射器２０Ａ、２０Ｂの後方に、反射器５０Ａ、５０Ｂを配置することにより構成されている。

ケース１０は、ケース１０の底部１２から突出された支持片１４を、取付対象となる壁面１００に固定された固定片１６に嵌合し、その嵌合部分をボルトとナットからなる固定具１８を利用して、鉛直方向の中心軸回りに回動可能に固定することで、取付対象となる壁面１００に固定される。

このため、ケース１０は、固定具１８の中心軸回りに回動可能となり、各放射器２０Ａ、２０Ｂの放射方向を水平方向に保持した状態で、所望方向に角度調整することができる。

なお、図１において、（ａ）は、取付対象となる壁面１００に固定されたアンテナ装置２を横方向から見た側面図であり、（ｂ）は、そのアンテナ装置２を上方から見た平面図である。

次に、放射器２０Ａ、２０Ｂ、及び、反射器５０Ａ、５０Ｂは、図２に示すように構成されている。
すなわち、放射器２０Ａ、２０Ｂは、それぞれ、導電性を有する矩形の金属板に、一対のループ２２、２４を構成するための開口孔２６、２８、及び、この開口孔２６、２８同士を接続する連結孔３０を形成することにより構成されている。

また、放射器２０Ａ、２０Ｂにおいて、開口孔２６、２８は、それぞれ、連結孔３０から離れた位置で互いに平行になるように形成された底辺部Ａと、底辺部Ａの両端から連結孔３０に向けて延設された一対の斜辺部Ｂ、Ｃとにより、連結孔３０部分を頂点とする三角形状になっている。

そして、放射器２０Ａ、２０Ｂにおいて、連結孔３０を挟む両側には、それぞれ、導電性の接続部材４２、４４を接続するための給電点３２、３４が形成されている。
なお、接続部材４２、４４は、放射器２０Ａと２０Ｂとを各開口孔２６、２８が一列に並ぶように所定の間隔を開けてケース１０内に配置することでスタック型の放射器を構成した際に、各放射器２０Ａ、２０Ｂの給電点３２同士及び給電点３４同士を互いに接続するためのものである。

そして、接続部材４２、４４の中間点は、各放射器２０Ａ、２０Ｂ共通の給電点４６、４８として、給電用のケーブル（図示せず）を接続するのに用いられる。
次に、反射器５０Ａ、５０Ｂは、導電性を有する矩形の金属板をコの字状に折り曲げ加工することで、各放射器２０Ａ、２０Ｂの板面に対向するように配置される反射器本体５２と、その反射器本体５２の左右端縁に配置される側壁部５４、５６とから構成されている。

そして、反射器５０Ａ、５０Ｂにおいて、反射器本体５２は、放射器２０Ａ、２０Ｂの板面全体に対向可能な大きさになっており、側壁部５４、５６は、反射器本体５２に対し、板面が、放射器２０Ａ、２０Ｂが送受信する電波の偏波面と直交するように設けられている。

なお、以下の説明では、反射器５０Ａ、５０Ｂにおいて、放射器２０Ａ、２０Ｂが送受信する電波の偏波面に平行な軸をＸ軸、その偏波面に直交する軸をＹ軸、という（図２参照）。

また、反射器本体５２には、その板面を貫通するように、Ｙ軸方向に長い矩形形状のスリット５８が多数形成されている。つまり、スリット５８は、反射器本体５２の板面に、所定の間隔を開けてＸ軸方向に複数（図では５個）配置され、しかも、その複数のスリット群は、Ｙ軸方向に複数段（図では３段）配置されるように、形成されている。

なお、これは、複数のスリット５８により反射器５０のＸ軸方向の電気長を実際の長さよりも長くすることで、反射器５０により反射可能な電波の周波数帯域幅を広げるためである。

以上説明したように、本実施形態のアンテナ装置においては、放射器２０Ａ、２０Ｂが、双ループ型のスケルトンスロット放射器として構成され、各放射器２０Ａ、２０Ｂにおいて一対の開口孔２６、２８にて形成されるループ２２、２４の形状が、一般的な矩形形状ではなく、三角形状になっている。

このため、図３に示すように、放射器２０Ａ、２０Ｂにおいて、送受信可能な電波の周波数帯域を同じにすれば（換言すればループ２２、２４の長さを同じにすれば）、ループ２２、２４を矩形形状にした比較用放射器（図３（ｂ）参照）に比べて、ループ２２、２４の両端間の長さＬ１を長くすることができる。

また、本実施形態では、ケース１０内で、２つの放射器２０Ａ、２０Ｂを、間隔を空けて配置することで、スタック型の放射器を構成していることから、スタック型の放射器において外側に配置されるループ２２の両端間の長さＬ２についても、比較用放射器を利用した場合に比べて、長くすることができる。

このため、本実施形態のアンテナ装置によれば、放射器２０Ａ、２０Ｂとして、図３（ｂ）に示す比較用放射器を利用した場合に比べて、アンテナ特性（詳しくは、利得、ＶＳＷＲ）を改善できる。

例えば、図４は、図３（ａ）に示す本実施形態の放射器２０Ａ、２０Ｂを評価用放射器、図３（ｂ）に示すループを矩形にした放射器を比較用放射器として、テレビ放送のＵＨＦ帯の電波（周波数：４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚ）を受信するアンテナ装置を構成し、その動作利得とＶＳＷＲとを測定した測定結果を表している。

図４から明らかなように、本実施形態の評価用放射器を用いた場合、従来の比較用放射器を用いた場合に比べて、利得及びＶＳＷＲを改善できることがわかる。
また、比較用放射器において、ＶＳＷＲが比較用放射器と同程度になるようアンテナ特性（整合損失）を補正した場合であっても、利得は、本実施形態の評価用放射器よりも低いことがわかった。

よって、本実施形態の放射器２０Ａ、２０Ｂを利用すれば、一対の開口孔にて形成されるループの外側若しくは内側にループを形成することなく、ループを矩形形状にした一般的なスケルトンスロット放射器に比べて、アンテナ特性を改善できることがわかる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にて、種々の態様をとることができる。
例えば、図５（ａ）に示すように、放射器２０Ａ、２０Ｂのアンテナ特性を改善するため、各放射器２０Ａ、２０Ｂを構成する開口孔２６、２８の一方（若しくは両方）に、インピーダンス調整用のスタブ２９を突設するようにしてもよい。

また、例えば、放射器２０Ａ、２０Ｂにおけるループ２２、２４の長さは、必ずしも一致させる必要はなく、図５（ｂ）に示すように、開口孔２６、２８の大きさを互いに異なるようにすることで、ループ２２、２４を異なる長さにしても良い。

そして、このようにすれば、ループ２２、２４の長さの違いにより、放射器２０Ａ、２０Ｂにて送受信可能な電波の周波数帯域幅を広げることができる。
また、このようにループ２２、２４の長さが異なる放射器２０Ａ及び２０Ｂを使って、スタック型の放射器を構成する場合には、図５（ｂ）に示すように、各放射器２０Ａ、２０Ｂにおいて、ループの長さが短い方（図５では、ループ２８）を内側に配置するとよい。

つまり、このようにすれば、スタック型の放射器において外側に配置される一対のループ２６の両端間の長さＬ２を長くし、低域側のアンテナ特性（利得）を改善することができる。

また、上記実施形態では、放射器２０Ａ、２０Ｂにおけるループ２２，２４の底辺部Ａは、互いに平行になっているものとして説明したが、この底辺部Ａは、図６（ａ）〜（ｃ）に例示するように、連結孔３０とは反対側（つまり外側）、若しくは、連結孔３０側（つまり、内側）に湾曲させてもよい。

また、上記実施形態では、放射器２０Ａ、２０Ｂ及び反射器５０Ａ、５０Ｂは、導電性の金属板を加工することにより作製されるものとして説明したが、例えば、合成樹脂等からなる非導電性の板状部材の板面に、導電性部材（導電性塗料、金属箔等）を設けることにより構成してもよい。

２…アンテナ装置、１０…ケース、１２…底部、１４…支持片、１６…固定片、１８…固定具、２０Ａ，２０Ｂ…放射器、２２，２４…ループ、２６，２８…開口孔、２９…スタブ、３０…連結孔、Ａ…底辺部、Ｂ，Ｃ…斜辺部、２６，２８…給電点、４２，４４…接続部材、４６，４８…給電点、５０Ａ，５０Ｂ…反射器、５２…反射器本体、５４，５６…側壁部、５８…スリット、１００…壁面。

Claims

ループを構成するための一対の開口孔、及び、該開口孔同士を接続する連結孔、を有する導電性の板状部材からなり、前記連結孔の両側に給電部を備えた双ループ型のアンテナ放射器であって、
前記一対の開口孔は、それぞれ、前記連結孔から離れた位置で互いに対向するように形成された底辺部と、該底辺部の両端から前記連通孔に向けて延設された一対の斜辺部とにより、前記連結孔部分を頂点とする三角形状になっていることを特徴とするアンテナ放射器。
前記一対の開口孔の大きさは、互いに異なることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ放射器。
前記一対の開口孔の少なくとも一方には、当該開口孔周囲の板状部材から当該開口孔の内側に向けて、インピーダンス調整用のスタブが突設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアンテナ放射器。
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のアンテナ放射器を一対備え、
前記開口孔が一列に並ぶように各アンテナ放射器を、間隔を空けて配置し、
各アンテナ放射器の給電部同士を導電性の接続部材で接続することにより、各アンテナ放射器共用の給電部を構成してなること、
を特徴とするアンテナ放射器。
請求項２に記載のアンテナ放射器を一対備え、
前記開口孔が一列に並び、且つ、前記一対の開口孔の内、小さい方が内側になるよう、各アンテナ放射器を、間隔を空けて配置し、
各アンテナ放射器の給電部同士を導電性の接続部材で接続することにより、各アンテナ放射器共用の給電部を構成してなること、
を特徴とするアンテナ放射器。