JP4132529B2 - 平板状アンテナ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平板状アンテナに関し、主に屋根等に埋め込むことが可能なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＵＨＦやＶＨＦのテレビジョン放送の受信用アンテナとして、屋根の上に立てた支柱に取り付けた八木形アンテナを使用することが多い。しかし、この八木形アンテナは、大型であり、美観上好ましくない。そこで、屋根の中に埋め込む屋根埋め込みアンテナが提案されている。この屋根埋め込みアンテナとしては、屋根の棟瓦内にアンテナを設置するものがある。しかし、棟瓦は、縦断面形状が逆Ｕ字状に形成されているので、アンテナの寸法に比較してスペース的に狭く、アンテナの各アンテナ素子をパイプや金属板で形成した場合、設置場所は、棟瓦の底部の横断面積が最も広い部分に限られていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、アンテナを棟瓦の底部に設置した場合、屋根面の誘電体作用や建物の鉄骨などの影響を受ける。そのため、これらの影響を受けない場合と比較して、アンテナの利得低下が著しく、実用に耐えるものではない。
【０００４】
本発明は、棟瓦等の限られたスペースに設置しても、その利得の低下を防止することができるアンテナを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による平板状アンテナは、可撓性を有する平板状の基板を有している。この基板の一方の面上に接してアンテナ素子が形成され、このアンテナ素子は、前記基板と共に撓むものである。このアンテナ素子としては、例えば薄膜によって構成することができ、ダイポールアンテナまたは八木形アンテナとすることができる。また、アンテナ素子は、ＵＨＦまたはＶＨＦまたはこれら双方の受信用とすることができる。アンテナ素子を、基板と、これとは別に形成した別の層との間に挟むこともできる。この別の層としては、基板以下の厚さのものを使用することができ、電波を透過する材質のものを使用することが望ましい。
【０００６】
この平板状アンテナでは、基板が撓むと、同じようにアンテナ素子も撓む。従って、湾曲した面に沿って、この平板状アンテナを設置することができ、狭い場所にも設置することができる。
【０００８】
また、アンテナ素子が水平偏波受信用である平板状アンテナが、屋根の棟に設けられ、横断面形状が下部から上部に向かうに従って徐々に小さくなる棟瓦の内面上部に、前記棟瓦の曲面に沿って湾曲して配置されている。
【０００９】
このように構成した場合、棟瓦の内部に平板状アンテナが設けられているので、建物の美観を損なうことがない。しかも、平板状アンテナは、棟瓦のうち棟瓦の内面上部に、その曲面に沿って配置されているので、所要のアンテナ寸法を有しながら、屋根面の誘電体作用や建物の鉄骨の影響を最も受けにくく、利得の低下を招くことがない。
【００１０】
アンテナ素子が水平偏波用のアンテナである平板状アンテナでは、複数のアンテナ素子が、所定の間隔を隔てて前記基板に複数配置されたものとできる。所定の間隔は、受信しようとする信号の波長λと特定の関係、例えばλ／２、λ／４のような偶数分の一の関係または整数倍の関係とすることができる。これらアンテナ素子は、位相差給電されている。
【００１１】
位相差給電することによって、これら複数のアンテナ素子の合成指向性を可変することができ、特定の方向以外から到来する電波でも受信することができる。なお、このような指向性を可変することができる平板状アンテナを複数個、それぞれ指向性の可変可能な範囲が異なるように配置すれば、いずれの方向から電波が到来しても、これを受信することができる。特に、棟瓦内のように、平板状アンテナの設置位置の変更が容易に行えない場合には、有効である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の１実施の形態の平板状アンテナは、図１に示すように、棟瓦２内に設けられている。棟瓦２は、屋根４の棟に、それの長さ方向に沿って設けられている。屋根４は野地板６上に設けられている。この屋根４の上面に取り付けられた笠木８上に棟瓦２が固定されている。なお、屋根４は、鉄骨製の支柱９によって支持されている。この棟瓦２は、内部が空洞で、下部から上部に向かうに従って横断面積が小さくなっているもので、例えば逆Ｕ字状に形成されている。
【００１３】
この棟瓦２内部の上部の湾曲部分、即ち横断面積が比較的小さい部分に、この湾曲部分に沿って、平板状アンテナ１０が取り付けられている。この平板状アンテナ１０は、図２に示すように、矩形状に形成された基板１２を有している。この基板１２は、可撓性を有するフィルム状のもので、例えばＰＥＴ製である。
【００１４】
この基板１２の一方の面上に、複数、例えば２組のアンテナ素子１４ａ、１４ｂが、金属箔を用いて形成されている。例えば基板１２の一面全域に金属箔を被着しておき、この金属箔をエッチングすることによってアンテナ素子１４ａ、１４ｂが形成されている。従って、基板１２を撓ませたとき、アンテナ素子１４ａ、１４ｂも同時に撓む。
【００１５】
これらアンテナ素子１４ａ、１４ｂは、例えば八木形アンテナであり、放射器１６ａ、１６ｂと反射器１８ａ、１８ｂとを具え、例えばＵＨＦ帯のテレビジョン放送受信用に、放射器１６ａ、１６ｂ、反射器１８ａ、１８ｂの長さが選択されている。
【００１６】
これらアンテナ素子１４ａ、１４ｂは、図２に示すように、基板１２の長辺に対して約４５度の角度をなす方向から到来する電波を受信する指向性を有するように、配置されている。また、これらアンテナ素子１４ａ、１４ｂは、基板１２の長辺方向に予め定めた間隔、例えば受信しようとするＵＨＦ帯の電波の波長をλとすると、λまたはλ／２の間隔をおいて配置されている。
【００１７】
これら２つのアンテナ素子１４ａ、１４ｂの放射器１６ａ、１６ｂに生じた受信出力信号は、図示していない位相差給電回路に供給され、アンテナ素子１４ａ、１４ｂの一方の受信出力信号の位相を調整することによって、図２に示すように両アンテナ素子１４ａ、１４ｂの合成指向性を約９０度の範囲内において可変可能としている。
【００１８】
この平板状アンテナ１０は、その長辺方向が棟瓦２の長さ方向に沿って配置されかつ、図１に示すように、棟瓦２内部の最上部に、その湾曲面に沿って、逆Ｕ字状に撓ませて配置されている。この平板状アンテナ１０は、概ね水平偏波の電波を受信する。また、可撓性を有しているので、この平板状アンテナ１０は、屋根４や鉄鋼製の支柱９から最も離れた位置である棟瓦２内の上部に配置することができる。図１に点線で示しているのは、可撓性を有しない基板によって構成した平板状アンテナを棟瓦２内に配置する場合に、配置可能な位置を示しており、スペースの関係上、屋根４や鉄骨製の支柱９に非常に近い位置である下部にしか配置することができない。
【００１９】
図３に符号Ａで示すのは、屋根の上に約１．５ｍの高さに配置した平板状アンテナ１０の受信レベルを示したもので、符号Ｂは、平板状アンテナ１０を図１に示すように煉瓦２の上部に配置した状態における受信レベルを示したものである。両者の比較から、煉瓦２内部の上部に配置した場合、障害物が全くない状態と比較すると、若干の受信レベルの低下（５ｄＢに満たない低下）しか生じず、受信になんら影響はない。符号Ｃは、図１に点線で示すような煉瓦２の下部に平板状アンテナ１０を配置した場合の受信レベルを示したもので、屋根４や鉄骨製の支柱９の影響を受けて、受信レベルが大幅に低下しており、実用的な受信を行うことができない。このように可撓性を有する基板１２を使用することによって、煉瓦２内部の上部に平板状アンテナ１０を配置することが可能であり、屋根の上に約１．５ｍの高さに配置したものと殆ど変わらず、良好にＵＨＦ帯のテレビジョン放送信号を受信することができる。
【００２０】
しかも、この平板状アンテナ１０では、位相差給電回路を使用しているので、指向性を変更することができる。棟瓦２内にそれの長さ方向に沿って、平板状アンテナ１０の基板１２の長辺を配置した平板状アンテナ１０では、その設置位置に制約があるので、電波の到来方向に平板状アンテナ１０の指向性を向けることができるとは限らない。しかし、上述したように、平板状アンテナ１０の指向性を約９０度の範囲で可変できるので、電波の到来方向に平板状アンテナ１０の指向性を向けることができる可能性が高い。
【００２１】
なお、次のようにして、指向性を水平面内において任意の位置に変更できるようにしてもよい。図４（ａ）のように平板状アンテナ１０を配置したとき、この平板状アンテナ１０の指向性は、図４（ａ）に示す約９０度の円弧の範囲にある。図４（ａ）に示す状態から平板状アンテナ１０を基板１２の短辺の回りに１８０度回転させて、図４（ｂ）に示す状態にしたとき、指向性は、図４（ｂ）に示す９０度の円弧の範囲内にある。図４（ａ）に示す状態から基板１２の長辺の回りに１８０度回転させて、図４（ｃ）に示す状態としたとき、指向性は、図４（ｃ）に示す９０度の円弧の範囲にある。同様に図４（ｂ）に示す状態から基板１２の長辺の回りに１８０度回転させて、図４（ｄ）に示す状態とすると、指向性は図４（ｄ）に示す９０度の円弧の範囲にある。従って、平板状アンテナ１０の設置位置における電波の到来方向が、９０度の円弧の範囲内に入るように、図４（ａ）乃至（ｄ）のうちいずれかに平板状アンテナ１０を配置し、アンテナ素子１４ａ、１４ｂを位相差給電することによって、どのような方向から電波が到来しても、確実に到来方向に平板状アンテナ１０の指向性を一致させることができる。
【００２２】
上記の実施形態では、放射器と反射器とを備えた八木形アンテナを使用したが、これに限ったものではなく、これらに加えて導波器を具えた八木形アンテナとすることもできる。また、八木形アンテナに限ったものではなく、例えばダイポールアンテナや、ループアンテナを使用することもできる。また、基板１２は矩形のものを使用したが、これに限ったものではなく、アンテナ素子を一方の面上に形成することがきるものであれば種々の形式とすることができ、例えば円形や多角形状とすることもできる。また、１つの基板に２つのアンテナ素子を設けたが、１つの基板に１つのアンテナ素子のみを設けることもできるし、３つ以上のアンテナ素子を設けてもよい。また、上記の実施形態では、基板１２の一方の面にアンテナ素子１４ａ、１４ｂを配置し、アンテナ素子１４ａ、１４ｂを露出させていたが、このアンテナ素子１４ａ、１４ｂを、基板１２と共にサンドイッチ状に挟むように、別の層を基板１２上に形成してもよい。即ち、この層とアンテナ素子１４ａ、１４ｂと基板１２によってラミネート構造が形成されている。この別の層としては、基板１２の厚さ以下のものが望ましく、かつ電波を透過する材質製とすることが望ましい。このように別の層を設けると、アンテナ素子１４ａ、１４ｂを直接に手で触れることがなく、電気的特性の劣化を防止できる。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、平板状アンテナが可撓性を有するので、設置場所に制約のある場合でも容易に設置することができる。特に、棟瓦内部に設置する場合、その上部にそれの湾曲面に沿って配置することができるので、屋根や鉄骨製の支柱の影響を受けず、屋根の上に設置したアンテナと殆ど変わらない受信レベルが得られる上に、美観を損なうことがない。また、位相差給電回路を設けることにより、アンテナの指向性を可変できるので、電波の到来方向にアンテナの指向性を向けて配置しにくい場合でも、良好に電波を受信することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施の形態の平板状アンテナを設置した棟瓦を示す図である。
【図２】図１の平板状アンテナの平面図である。
【図３】図１の平板状アンテナを屋根の上、棟瓦の上部、棟瓦の下部にそれぞれ配置したときの受信レベルを示す図である。
【図４】図２の平板状アンテナを棟瓦内に複数配置した状態を示す図である。
【符号の説明】
２ 棟瓦
１０ 平板状アンテナ
１２ 基板
１４ａ、１４ｂ アンテナ素子
１６ａ、１６ｂ 放射器
１８ａ、１８ｂ 反射器

Claims (3)

1. 可撓性を有する平板状の基板と、
   この基板の一方の面上に接して形成され、前記基板と共に撓むアンテナ素子とを、
   具備し、
   屋根の棟に設けられ、横断面形状が下部から上部に向かうに従って徐々に小さくなる棟瓦の内面上部に、前記棟瓦の曲面に沿って湾曲して配置され、前記アンテナ素子が水平偏波受信用である
   平板状アンテナ。
2. 請求項１記載の平板状アンテナにおいて、前記アンテナ素子が、前記基板と、この基板とは別の層との間に挟まれている平板状アンテナ。
3. 請求項１または２記載の平板状アンテナにおいて、前記アンテナ素子が水平偏波用のアンテナであり、かつ所定の間隔を隔てて前記基板に複数配置され、これらアンテナ素子が位相差給電されている平板状アンテナ。

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