JP4431632B2 - Ｕｈｆ帯アンテナ - Google Patents

Description

本発明は、例えばＵＨＦ帯の地上放送波、通信等に使用されるＵＨＦ帯アンテナに関する。

地上デジタル（テレビジョン）放送（ISTB-T：Terrestrial Integrated Services Digital Broadcasting）は、ＵＨＦ帯の電波が使用され、その周波数帯は４７０〜７７０ＭＨｚ（１３〜６２チャンネル）が使用される。また、７７０ＭＨｚの以上の周波数帯においても需要が見込まれている。

ＵＨＦ帯の電波を受信するアンテナとしては、従来、２線式ダイポールアンテナが知られている。この２線式ダイポールアンテナは、導体パイプにより構成したもので、広帯域性、高利得性が一般に知られているが、全長が下端周波数の０．５λ程度必要であり、また、放射特性は単一指向性である。更に上記２線式ダイポールアンテナは、給電インピーダンスが２００〜３００Ω程度において広帯域性があるので、一般に使用されている７５Ωにするためにはインピーダンス変換回路が必要になる。

このため最近では、上記２線式ダイポールアンテナに代わって、スリット構造を持つ板状放射素子と反射板とから構成される板状広帯域アンテナが使用されるようになってきている（例えば、特許文献１参照。）。

図３９は従来の板状広帯域アンテナの概略構成を示す斜視図である。図３９において、１は板状放射素子で、その中央部にスリット２を形成し、このスリット２の開放している下端部側を給電点３として給電部４から給電している。そして、上記板状放射素子１の背面側に所定の間隔を保って反射板５を設けている。

特開２００５−２７１１６号公報

上記従来の板状広帯域アンテナは、広帯域に亘って利得や前後比など、安定した電気的特性を有しているが、アンテナ形状が大きくなるため板状放射素子１や反射板５への風圧荷重が大きく、長期間の使用に耐えないという問題がある。また、上記板状広帯域アンテナは、放射特性が単一指向性となっている。また、上記従来の板状広帯域アンテナは、アンテナ形状が大きいので、室内アンテナへの利用が困難であった。

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、簡単な構成で、低コスト化、小型化、高性能化が可能で、かつ室内アンテナへの利用が可能なＵＨＦ帯アンテナを提供することを目的とする。

第１の発明に係るＵＨＦ帯水平偏波水平面無指向性アンテナは、アンテナの使用周波数帯の下端周波数の波長λとして、約０．３５λの横幅を有する１枚の長方形の金属板に前記横幅の長さに対し、約５４．３％の長さの長尺状の水平方向スリットを上下に所定の間隔を空けて並設することにより、前記各水平方向スリットでそれぞれ分離され、しかも、各水平方向スリットの両端で互いに連結された３つの導体部を形成すると共に、該３つの導体部のうち、前記各スリットに挟まれる中間導体部には、前記各水平方向スリットの略中央で垂直方向に連結する垂直方向スリットを形成してなる板状放射素子からなり、該板状放射素子を、前記垂直方向スリットに略平行な中心軸周りに多角形若しくは円形に湾曲させ、前記垂直方向スリットで分離された２つの中間導体部の対向端部に一対の給電点を形成してなることを特徴とする。

第２の発明に係るＵＨＦ帯水平偏波水平面無指向性アンテナは、前記第１の発明におけるＵＨＦ帯アンテナの中心軸に一致させて配置する筒状に形成された前記アンテナを収納する保護部材と、該保護部材の中心軸が垂直方向となるよう、前記保護部材を載置する基部を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、小型化を図りながら広帯域特性を実現することができ、屋外アンテナだけでなく室内アンテナにも利用可能であり、また、構成が簡易で極めて容易にかつ安価に製作することができる。

本発明の第１実施形態に係るＵＨＦ帯用広帯域アンテナの構成例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。 同実施形態における広帯域アンテナを平面状に展開して示す正面図である。 同実施形態における広帯域アンテナのＶＳＷＲ特性を示す図である。 同実施形態に係る広帯域アンテナの周波数４７０ＭＨｚにおける水平偏波水平面指向性を示す図である。 同実施形態に係る広帯域アンテナの周波数６８０ＭＨｚにおける水平偏波水平面指向性を示す図である。 同実施形態に係る広帯域アンテナの周波数８９０ＭＨｚにおける水平偏波水平面指向性を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るＵＨＦ帯用広帯域アンテナの周波数構成例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。 同実施形態における広帯域アンテナのＶＳＷＲ特性を示す図である。 同実施形態に係る広帯域アンテナの周波数４７０ＭＨｚにおける水平偏波水平面指向性を示す図である。 同実施形態に係る広帯域アンテナの周波数６８０ＭＨｚにおける水平偏波水平面指向性を示す図である。 同実施形態に係る広帯域アンテナの周波数８９０ＭＨｚにおける水平偏波水平面指向性を示す図である。 同実施形態に係る広帯域アンテナの周波数６８０ＭＨｚにおける水平偏波垂直面指向性を示す図である。 本発明の第３実施形態に係るＵＨＦ帯用室内アンテナの構成例を示し、（ａ）は側断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は背面図である。 本発明の第４実施形態に係るアンテナスタック時の給電方法を示す図である。 同実施形態における給電方法を用いた広帯域アンテナの周波数４７０ＭＨｚにおける水平偏波水平面指向性を示す図である。 同実施形態における給電方法を用いた広帯域アンテナの周波数６８０ＭＨｚにおける水平偏波水平面指向性を示す図である。 同実施形態における給電方法を用いた広帯域アンテナの周波数８９０ＭＨｚにおける水平偏波水平面指向性を示す図である。 本発明の第５実施形態に係るＵＨＦ帯用広帯域アンテナの構成例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。 同実施形態に係る広帯域アンテナのＶＳＷＲ特性を示す図である。 同実施形態における広帯域アンテナの周波数４７０ＭＨｚにおける水平偏波水平面指向性を示す図である。 同実施形態に係る広帯域アンテナの周波数６８０ＭＨｚにおける水平偏波水平面指向性を示す図である。 同実施形態に係る広帯域アンテナの周波数８９０ＭＨｚにおける水平偏波水平面指向性を示す図である。 本発明の第６実施形態に係るＵＨＦ帯用広帯域アンテナの構成例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。 同実施形態に係る広帯域アンテナを用いて垂直にスタックする場合の構成例を示す図である。 本発明の第７実施形態に係るＵＨＦ帯用広帯域アンテナの構成例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。 同実施形態に係る広帯域アンテナのＶＳＷＲ特性を示す図である。 同実施形態に係る広帯域アンテナの周波数４７０ＭＨｚにおける水平偏波水平面指向性を示す図である。 同実施形態に係る広帯域アンテナの周波数６８０ＭＨｚにおける水平偏波水平面指向性を示す図である。 同実施形態に係る広帯域アンテナの周波数８９０ＭＨｚにおける水平偏波水平面指向性を示す図である。 同実施形態に係る広帯域アンテナの周波数６８０ＭＨｚにおける水平偏波垂直面指向性を示す図である。 同実施形態に係る広帯域アンテナを２段にスタック（垂直）した場合の周波数６８０ＭＨｚにおける水平偏波垂直面指向性を示す図である。 本発明の第８実施形態に係るＵＨＦ帯用広帯域アンテナの構成例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。 本発明の第９実施形態に係るＵＨＦ帯用室内アンテナの構成例を示し、（ａ）は側断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は背面図である。 本発明の第１０実施形態に係るＵＨＦ帯用広帯域アンテナの構成例を示す図である。 同実施形態に係る広帯域アンテナの周波数４７０ＭＨｚにおける水平偏波垂直面指向性を示す図である。 同実施形態に係る広帯域アンテナの周波数６８０ＭＨｚにおける水平偏波垂直面指向性を示す図である。 同実施形態に係る広帯域アンテナの周波数８９０ＭＨｚにおける水平偏波垂直面指向性を示す図である。 同実施形態において、スタックされる広帯域アンテナの給電位相を可変コンデンサ、給電ラインの長さによって調整する場合の構成例を示す図である。 従来の板状広帯域アンテナの概略構成を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

第１実施形態

図１は、本発明の第１実施形態に係るＵＨＦ帯用の広帯域アンテナ１０Ａの構成例を示したもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。図２は、上記広帯域アンテナ１０Ａを平面状に展開して示す正面図である。

図１及び図２において、１１は例えば略長方形の金属板を使用した板状放射素子で、略四角形、例えばコの字状に折り曲げ形成している。上記金属板の厚さは、例えば約０．００２λ以下のものが使用される。上記板状放射素子１１は、中央部において、下側から上側近傍まで第１のスリット１２が垂直に設けられ、左右に板状のダイポール素子１３ａ、１３ｂが形成される。また、上記板状放射素子１１には、左端近傍から右端近傍まで、上辺と平行に第２のスリット１４が設けられ、上部に折返し素子１５が形成される。

上記板状放射素子１１は、例えば全長（横幅）Ｌが約０．３５λ、前面の幅Ｌ１及び側面の幅Ｌ２が約０．１２λ、高さＨが約０．０５λ以上、第１のスリット１２の間隔Ｄ１及び第２のスリット１４の間隔Ｄ２が約０．０１λに設定される。上記λは、使用周波数帯における下端周波数の波長を示している。また、第２のスリット１４は、側面における長さＬ３が約０．０９λに設定される。

また、上記ダイポール素子１３ａ、１３ｂには、相対向する側、すなわち第１のスリット１２側の下端部を下方に所定長さ突出してなる給電用突部１６ａ、１６ｂが形成され、この給電用突部１６ａ、１６ｂに給電点１７ａ、１７ｂが設けられる。そして、この給電点１７ａ、１７ｂに給電部１８より給電される。

なお、上記給電点１７ａ、１７ｂは、例えば穴のみを設けたものでも、この穴に給電用端子を装着したものでも良い。
また、上記の例では、ダイポール素子１３ａ、１３ｂが相対向する側の下端部に給電用突部１６ａ、１６ｂを形成して給電点１７ａ、１７ｂを設けた場合について示したが、特に給電用突部１６ａ、１６ｂを形成する必要はなく、ダイポール素子１３ａ、１３ｂの相対向する側の下端隅部に給電点１７ａ、１７ｂを設けても良い。
上記図１に示した広帯域アンテナ１０Ａにおいて、給電部１８よりダイポール素子１３ａ、１３ｂの給電点１７ａ、１７ｂに給電されると、図２に矢印ａで示したように、給電点１７ａ、１７ｂからダイポール素子１３ａ、１３ｂの周縁に沿って給電電流が流れるようになり、２線式折返しダイポールと同様の動作が行なわれる。この結果、２線式折返しダイポールと同様の効果を発揮し、広帯域化を図ると共にインピーダンスを補正することができる。このためアンテナの小型化を図りながら良好なＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性を実現することができる。

なお、板状放射素子１１の長さ、すなわち、ダイポール素子１３ａ、１３ｂの全体の長さＬを半波長より短い値例えば０．３５λに設定すると、共振周波数帯域が高域へシフトするが、ダイポール素子１３ａ、１３ｂの高さＨを従来の導体パイプにより構成したダイポール素子の直径（約０．０１５λ）に比較して十分に長い０．０５λ以上に設定することにより、リアクタンス分を持たせて電気長の補正を行なうことができる。

図３は、上記第１実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ａにおいて、周波数帯域を４７０〜８９０ＭＨｚに設定して水平偏波のアンテナとした場合のＶＳＷＲ特性を示し、横軸に周波数（ＭＨｚ）、縦軸にＶＳＷＲ（電圧定在波比）をとって示した。

上記広帯域アンテナ１０Ａによれば、比帯域４８％以上において、ＶＳＷＲ特性を２．５以下とすることができた。

また、図４は、上記広帯域アンテナ１０Ａの４７０ＭＨｚの周波数における水平偏波水平面指向性（ｄＢ目盛極座標）、図５は同６８０ＭＨｚの周波数における水平偏波水平面指向性、図６は同８９０ＭＨｚの周波数における水平偏波水平面指向性を示したものである。
上記水平偏波アンテナでは、比帯域６０％において、ヌル点を１０ｄＢ以下に抑えることができた。

上記第１実施形態によれば、板状放射素子１１にスリット１２、１４を設けてダイポール素子１３ａ、１３ｂ及び折返し素子１５を形成することにより、２線式折返しダイポールと同等の効果を発揮し、広帯域化を図ると共にインピーダンスを補正することができる。このため良好なＶＳＷＲ特性を実現でき、比帯域が広い周波数帯で使用することが可能となり、インピーダンス変換トランスを不要とすることができる。

そして、板状放射素子１１の全長Ｌを半波長より短い０．３５λに設定すると共にコの字状に折り曲げた構成とすることにより、小型化を図ることができると共にヌルを小さくして指向性の偏差を無くすことができ、様々な方向から到来する電波を受信することが可能になる。更に、アンテナ素子の小型化により、屋外の使用だけでなく室内用アンテナとして使用することが可能になる。また、地上デジタルテレビジョン放送では、建物等により反射した電波でも、その信号レベルが高ければ利用することができるので、無指向性のアンテナを用いてＴＶ放送波を受信することができる。

第２実施形態

次に本発明の第２実施形態に係るＵＨＦ帯用広帯域アンテナについて説明する。

図７は、本発明の第２実施形態に係るＵＨＦ帯用の広帯域アンテナ１０Ｂの構成例を示したもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。上記第１実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ａが板状放射素子１１をコの字状に折曲げ形成したものであるのに対し、この第２実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｂは、板状放射素子１１を略六角形状に折曲げ形成したものである。この場合、広帯域アンテナ１０Ｂは、板状放射素子１１の各辺の幅Ｌ４を約０．０７λに設定すると共に、背面側に位置する辺の幅Ｌ５を約０．０３λとし、ダイポール素子１３ａ、１３ｂの先端、すなわち背面側の端部間に所定の間隔を設けている。その他の寸法は上記広帯域アンテナ１０Ａと同様である。また、その他の構成は、第１実施形態に示した広帯域アンテナ１０Ａと同様の構成であるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

上記第２実施形態で示したように板状放射素子１１を略六角形状に折曲げ形成することにより、第１実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ａに比較して更にヌルを小さくして指向性の偏差を少なくすることができる。

図８は、上記第２実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｂにおいて、第１実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ａと同様の条件で水平偏波のアンテナとした場合のＶＳＷＲ特性を示し、横軸に周波数（ＭＨｚ）、縦軸にＶＳＷＲ（電圧定在波比）をとって示した。この水平偏波のアンテナでは、比帯域４８％以上においてＶＳＷＲ特性を２．６以下とすることができた。

また、図９は上記広帯域アンテナ１０Ｂの４７０ＭＨｚの周波数における水平偏波水平面指向性、図１０は同６８０ＭＨｚの周波数における水平偏波水平面指向性、図１１は同８９０ＭＨｚの周波数における水平偏波水平面指向性を示したものである。また、図１２は、上記広帯域アンテナ１０Ｂの周波数６８０ＭＨｚにおける水平偏波垂直面指向性を示したものである。
上記水平偏波アンテナでは、比帯域６０％において、ヌル点を６ｄＢ以下に抑えることができた。

上記第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果が得られると共に、更にヌルを小さくして指向性の偏差を少なくすることができる。また、アンテナ素子の小型化により、屋外の使用だけでなく室内用アンテナとして使用することが可能になる。

なお、上記第２実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｂは、板状放射素子１１を略六角形状に折曲げて形成した場合について示したが、その他、例えば八角形等の多角形や円状に形成しても良い。

第３実施形態

次に本発明の第３実施形態に係るＵＨＦ帯用広帯域アンテナについて説明する。
図１３は、上記第２実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｂを使用して室内アンテナを構成した場合の例を示したもので、（ａ）は側断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は背面図である。

図１３において、２１はアンテナ保持用のスタンド、２２はスタンド２１の上側中央に装着される合成樹脂製のアンテナカバー２２である。上記スタンド２１は、例えば合成樹脂を用いて円状に形成されており、その外周縁から中央に向かって高くなるようにテーパ状に形成され、その中央開口部に上記アンテナカバー２２が着脱可能に設けられる。

上記スタンド２１内には、例えば円板状の支持基板２３が配置され、スタンド２１の内側に一体に設けられた複数の支持体２４に対してネジ２５により装着される。また、上記スタンド２１には、中心部にアンテナ支持筒２６が垂直に設けられ、このアンテナ支持筒２６に上記広帯域アンテナ１０Ｂが装着される。

そして、上記広帯域アンテナ１０Ｂの給電点１７ａ、１７ｂに、同軸ケーブル２７の上端側の中心導体及び外導体が半田付け等により接続される。上記給電点１７ａ、１７ｂに接続された同軸ケーブル２７は、アンテナ支持筒２６内を通って下側から支持基板２３上に導出される。この場合、アンテナ支持筒２６には、広帯域アンテナ１０Ｂの下側近傍及び支持基板２３の近傍に同軸ケーブル２７を挿通するための穴が設けられている。上記支持基板２３上に導出された同軸ケーブル２７は、スタンド２１の背面側に設けられた出力用接栓２８に接続される。

上記のように広帯域アンテナ１０Ｂを使用することにより、小型で広帯域の特性を有する室内アンテナを構成することができる。また、広帯域アンテナ１０Ｂは、指向性の偏差が少ないので、到来電波が家屋内で多方向に反射している場合であっても確実に受信でき、安定したＴＶ画像を表示することができる。

第４実施形態

次に本発明の第４実施形態に係るＵＨＦ帯用広帯域アンテナについて説明する。
この第４実施形態は、上記第１実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ａ、あるいは第２実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｂを多段にスタックして構成し、且つ給電点を略９０°ずつ回転させて配置したものである。

図１４は、第１実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ａを複数使用し、例えば第１〜第４の広帯域アンテナ１０Ａ１〜１０Ａ４を使用し、支持柱１９に対して支持部材２０により取付け、所定の間隔Ｄａで垂直にスタックとした場合の構成例を示し、（ａ）〜（ｄ）は順次９０°ずつ異なる位置から見た側面図、（ｅ）は平面図である。上記広帯域アンテナ１０Ａ１〜１０Ａ４の各間隔Ｄａは、例えば約０．１λに設定する。

そして、第１〜第４の広帯域アンテナ１０Ａ１〜１０Ａ４を支持柱１９に装着する際、各広帯域アンテナ１０Ａ１〜１０Ａ４の給電点１７（１７ａ、１７ｂ）を順次９０°ずつ回転させて配置する。

上記のように第１〜第４の広帯域アンテナ１０Ａ１〜１０Ａ４の給電点１７（１７ａ、１７ｂ）を９０°ずつ回転させてスタックすることにより、アンテナ利得を向上することができると共に、総合の水平面指向性を改善でき、略無指向性とすることができる。

図１５は、上記図１４に示したように第１〜第４の広帯域アンテナ１０Ａ１〜１０Ａ４の給電点１７（１７ａ、１７ｂ）を９０°ずつ回転させて垂直にスタックし、水平偏波アンテナとした場合の４７０ＭＨｚの周波数における水平偏波水平面指向性、図１６は同６８０ＭＨｚの周波数における水平偏波水平面指向性、図１７は同８９０ＭＨｚの周波数における水平偏波水平面指向性を示したものである。
上記のように４方向合成して水平偏波アンテナを構成した場合、比帯域が約６０％において、ヌルを３ｄＢ以下とすることができ、指向性の偏差を無くすことができる。

また、第２実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｂを４段にスタックする際、図１４の場合と同様に各広帯域アンテナ１０Ｂの給電点１７ａ、１７ｂを順次９０°ずつ回転させてスタックするようにしても良い。このように第２実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｂを多段にスタックした場合においても、第１実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ａを使用した場合と同様にアンテナ利得を向上でき、且つ総合の水平面指向性を無指向性とすることができる。

なお、上記第４実施形態では、広帯域アンテナ１０Ａ、あるいは広帯域アンテナ１０Ｂを４段にスタックする場合について示したが、２〜３段あるいは４段以上にスタックしても良いことは勿論である。この場合、各アンテナの給電点を９０°ずつ回転させずに、すなわち各アンテナの給電点を同じ方向に位置させた状態でスタックすることも可能である。

第５実施形態

次に本発明の第５実施形態に係るＵＨＦ帯用広帯域アンテナについて説明する。
図１８は、本発明の第５実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｃの構成例を示したもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。この第５実施形態は、第１実施形態に係るコの字状に形成した広帯域アンテナ１０Ａを２つ上下対称に配置し、これを１枚の金属板からなる板状放射素子１１ａにより広帯域アンテナ１０Ｃを構成したものである。この場合、板状放射素子１１ａは、高さＨを第１実施形態に係る板状放射素子１１の２倍の約０．１λ以上とし、中央の給電用突部１６ａ、１６ｂを残して左右に水平方向のスリット３１を設け、上部アンテナと下部アンテナを形成している。そして、上記給電用突部１６ａ、１６ｂに給電点１７ａ、１７ｂを設けている。また、上記板状放射素子１１ａの上辺及び下辺に平行してそれぞれ第２のスリット１４を設けて折返し素子１５を形成している。
また、板状放射素子１１ａは、第２のスリット１４の長さを第１実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ａの場合より短くし、第２のスリット１４の側面における長さＬ３を約０．０３５λに設定している。その他の各部の寸法は、上記広帯域アンテナ１０Ａと同じである。

上記のように板状放射素子１１ａの高さＨを第１実施形態に係る板状放射素子１１の約２倍とし、その中央に設けた給電点１７ａ、１７ｂから給電するセンター給電方式を用いることにより、１つの板状放射素子１１ａ上に上部アンテナと下部アンテナを構成してスタック効果を得ることができる。また、１つの板状放射素子１１ａでスタック効果が得られるので、スタック用の混合器を用いる必要がなく、混合器の通過損失分だけ利得を向上することができる。

図１９は、上記第５実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｃの受信周波数帯を４７０〜８９０ＭＨｚに設定して水平偏波のアンテナとした場合のＶＳＷＲ特性を示し、横軸に周波数（ＭＨｚ）、縦軸にＶＳＷＲ（電圧定在波比）をとって示した。水平偏波のアンテナで比帯域４５％以上において、ＶＳＷＲ特性を２．８以下とすることができた。

また、図２０は、上記広帯域アンテナ１０Ｃの４７０ＭＨｚの周波数における水平偏波水平面指向性、図２１は同６８０ＭＨｚの周波数における水平偏波水平面指向性、図２２は同８９０ＭＨｚの周波数における水平偏波水平面指向性を示している。
上記第５実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｃでは、比帯域６０％において、ヌル点を１０ｄＢ以下に抑えることができた。

第６実施形態

次に本発明の第６実施形態に係るＵＨＦ帯用広帯域アンテナについて説明する。
図２３は、本発明の第６実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｄの構成例を示したもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。この第６実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｄは、上記第５実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｃにおいて、板状放射素子１１ａの中央に設けられているスリット３１を省略したものである。上記広帯域アンテナ１０Ｄの各部の寸法は、第５実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｃと同様である。

上記のようにスリット３１を省略した場合においても、第５実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｃと同様に１つの板状放射素子１１ａの上部と下部でスタック効果を得ることができる。また、１つの板状放射素子１１ａでスタック効果が得られるので、スタック用の混合器を用いる必要がなく、混合器の通過損失分だけ利得を向上することができる。

上記図１８に示した広帯域アンテナ１０Ｃ及びを図２３に示した広帯域アンテナ１０Ｄは、１つのアンテナでスタック効果を得ることができるが、更に、図２４（ａ）、（ｂ）に示すように支持柱１９に所定の間隔Ｄａ（約０．１λ）で装着して垂直にスタックするようにしても良い。

上記のようにスタック効果のある広帯域アンテナ１０Ｃあるいは広帯域アンテナ１０Ｄを更にスタックすることにより、利得を大きく向上することができる。

また、上記広帯域アンテナ１０Ｃあるいは広帯域アンテナ１０Ｄを複数段にスタックする場合、図１４に示したように各アンテナの給電点１７ａ、１７ｂを９０°ずつ回転させてスタックするようにしても良い。

第７実施形態

次に本発明の第７実施形態に係るＵＨＦ帯用広帯域アンテナについて説明する。
図２５は、本発明の第７実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｅの構成例を示したもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。この第７実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｅは、第５実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｃにおいて、板状放射素子１１ａを図７に示した広帯域アンテナ１０Ｂと同様に略六角形状に折曲げ形成したもので、前面及び左右の辺の幅Ｌ４は約０．０７λ、背面側に位置する辺の幅Ｌ５は約０．０３λである。その他の構成は、第５実施形態の図１８に示した広帯域アンテナ１０Ｃと同様の構成であるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

上記第７実施形態は、図２５に示したように板状放射素子１１ａを略六角形状に折曲げ形成することにより、第５実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｃに比較して更にヌルを小さくして指向性の偏差を少なくすることができる。

図２６は、上記第７実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｅの受信周波数帯を４７０〜８９０ＭＨｚに設定して水平偏波アンテナとした場合のＶＳＷＲ特性を示し、横軸に周波数（ＭＨｚ）、縦軸にＶＳＷＲ（電圧定在波比）をとって示した。上記広帯域アンテナ１０Ｅは、比帯域４５％以上において、ＶＳＷＲ特性を３以下とすることができた。従って、インピーダンス変換トランスを使用することなく広帯域受信が可能である。

また、図２７は、上記広帯域アンテナ１０Ｅの４７０ＭＨｚの周波数における水平偏波水平面指向性、図２８は同６８０ＭＨｚの周波数における水平偏波水平面指向性、図２９は同８９０ＭＨｚの周波数における水平偏波水平面指向性を示したものである。
また、図３０は、上記広帯域アンテナ１０Ｅの６８０ＭＨｚの周波数における水平偏波垂直面指向性を示したものである。
上記広帯域アンテナ１０Ｅによる水平偏波アンテナでは、比帯域６０％において、ヌル点を６ｄＢ以下に抑えることができた。

上記第７実施形態に示した広帯域アンテナ１０Ｅは、１つのアンテナでスタック効果を得ることができるが、更に、上記図２４に示した場合と同様に所定の間隔で装着して垂直にスタックするようにしても良い。

図３１は、上記広帯域アンテナ１０Ｅを約０．１λの間隔で、２段にスタック（垂直）した場合の６８０ＭＨｚの周波数における水平偏波垂直面指向性を示したものである。

第８実施形態

次に本発明の第８実施形態に係るＵＨＦ帯用広帯域アンテナについて説明する。
図３２は、本発明の第８実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｆの構成例を示したもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。

この第８実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｆは、第７実施形態の図２５に示した広帯域アンテナ１０Ｅにおいて、スリット３１を無くしたものである。その他の構成は、第７実施形態における広帯域アンテナ１０Ｅと同様の構成であるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
上記第８実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｆは、第７実施形態に示した広帯域アンテナ１０Ｅと同等の効果を得ることができる。

上記第８実施形態に示した広帯域アンテナ１０Ｆは、１つのアンテナでスタック効果を得ることができるが、更に、図２４に示した場合と同様に所定の間隔で装着して垂直にスタックするようにしても良い。

第９実施形態

次に本発明の第９実施形態に係るＵＨＦ帯用広帯域アンテナについて説明する。
図３３は、上記第７実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｅを使用して室内アンテナを構成した場合の例を示したもので、（ａ）は側断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は背面図である。

この第９実施形態に係る室内アンテナは、図１３の第３実施形態に示した室内アンテナにおいて、広帯域アンテナ１０Ｂに代えて広帯域アンテナ１０Ｅを使用したものであり、その他の構成は第３実施形態の室内アンテナと同様の構成であるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。なお、広帯域アンテナ１０Ｅは、板状放射素子１１ａの中央部に設けられている給電点１７ａ、１７ｂに対して同軸ケーブル２７の上端側の中心導体及び外導体が半田付け等により接続される。上記同軸ケーブル２７は、アンテナ支持筒２６内を通って下側から支持基板２３上に導出され、スタンド２１の背面側に設けられた出力用接栓２８に接続される。

上記のように広帯域アンテナ１０Ｅを使用することにより、１つの板状放射素子１１ａの上部と下部でスタック効果を得ることができるので、小型で広帯域の特性を有し、且つ高利得の室内アンテナを構成することができる。また、上記広帯域アンテナ１０Ｅは、指向性の偏差が少ないので、到来電波が家屋内で多方向に反射している場合であっても確実に受信でき、安定したＴＶ画像を表示することができる。

なお、上記第９実施形態に係る室内アンテナでは、広帯域アンテナ１０Ｅを用いて構成した場合について示したが、広帯域アンテナ１０Ｅに代えて第８実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｆを使用しても良いことは勿論である。

第１０実施形態

次に本発明の第１０実施形態に係るＵＨＦ帯用広帯域アンテナについて説明する。
図３４は、本発明の第１０実施形態に係る広帯域アンテナの給電方法を示す図である。

この第１０実施形態は、上記各実施形態に係るアンテナ、例えば図７に示した第２実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｂを２つ使用して垂直にスタックし、その給電位相を変えることによって指向性を可変できるように構成したものである。

すなわち、図３４において、１０Ｂ１はベースアンテナとなる水平偏波の第１の広帯域アンテナで、この第１の広帯域アンテナ１０Ｂ１の上方に所定の間隔Ｄａを保って水平偏波の第２の広帯域アンテナ１０Ｂ２が配置される。上記広帯域アンテナ１０Ｂ１、１０Ｂ２は、例えば支持柱１９に装着されて垂直にスタックされるもので、その間隔Ｄａは例えば約０．１λに設定される。また、４１は可変移相器で、広帯域アンテナ１０Ｂ１、１０Ｂ２と給電部１８との間に設けられる。上記可変移相器４１は、２つの給電用端子４２ａ、４２ｂを備え、一方の給電用端子４２ａからは給電部１８から給電される信号と同相、すなわち位相０°の信号が出力され、他方の給電用端子４２ｂからは位相差を持つ信号、すなわち移相信号が出力される。この移相信号の位相は、可変移相器４１で任意に調整することができる。

上記可変移相器４１の給電用端子４２ａから出力される位相０°の信号は、同軸ケーブル４３ａを介して第１の広帯域アンテナ１０Ｂ１の給電点１７ａ、１７ｂに給電される。また、可変移相器４１の給電用端子４２ｂから出力される移相信号は、同軸ケーブル４３ｂを介して第２広帯域アンテナ１０Ｂ２給電点１７ａ、１７ｂに給電される。

上記のように垂直スタックされた広帯域アンテナ１０Ｂ１、１０Ｂ２に位相差給電し、その位相差を可変することにより、水平偏波垂直面の指向性を可変、すなわち、ビームチルトさせることができる。従って、上記アンテナを例えば室内アンテナに利用した場合、ＴＶ放送電波が建物によって乱反射している場合でも、乱反射された電波を受信できるように可変移相器４１によって指向性を調整することにより、ＴＶ放送電波の受信率を向上することができる。

また、広帯域アンテナ１０Ｂ１、１０Ｂ２の給電位相を調整して指向性を可変することにより、広い周波数範囲に亘り、周波数特性が安定した状態で指向性を可変することができ、受信周波数が多岐に渡る場合でも周波数による差をなくして安定した受信が可能となる。

図３５〜図３７は、上記第１０実施形態に示した広帯域アンテナにおける水平偏波垂直面の指向性を示したものである。
図３５（ａ）は周波数４７０ＭＨｚで広帯域アンテナ１０Ｂ１、１０Ｂ２間の位相差が無い場合、同図（ｂ）は周波数４７０ＭＨｚで広帯域アンテナ１０Ｂ１、１０Ｂ２間の位相差を９０°とした場合の水平偏波垂直面指向性である。

図３６（ａ）は周波数６８０ＭＨｚで広帯域アンテナ１０Ｂ１、１０Ｂ２間の位相差が無い場合、同図（ｂ）は周波数６８０ＭＨｚで広帯域アンテナ１０Ｂ１、１０Ｂ２間の位相差を９０°とした場合の水平偏波垂直面指向性である。

図３７（ａ）は周波数８９０ＭＨｚで広帯域アンテナ１０Ｂ１、１０Ｂ２間の位相差が無い場合、同図（ｂ）は周波数８９０ＭＨｚで広帯域アンテナ１０Ｂ１、１０Ｂ２間の位相差を９０°とした場合の水平偏波垂直面指向性である。

上記第１０実施形態によれば、図３５〜図３７の特性からも明らかなように、垂直スタックされた広帯域アンテナ１０Ｂ１、１０Ｂ２の給電位相によって垂直面の指向性を調整することができると共に、広い周波数範囲に亘って特性を安定した状態に保持することができ、受信周波数が多岐に渡る場合でも周波数による差をなくして安定した受信が可能となる。従って、室内アンテナに利用した場合等において、指向性を調整することにより、室内で乱反射しているＴＶ放送電波を効率よく受信することができる。

なお、上記第１０実施形態では、第２実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｂを使用した場合について示したが、他の実施形態で示した広帯域アンテナを使用しても同様にして構成し得るものである。

また、上記第１０実施形態では、可変移相器４１を設けて広帯域アンテナ１０Ｂ１、１０Ｂ２の給電位相を調整するようにしたが、その他、各広帯域アンテナ１０Ｂ１、１０Ｂ２の給電ケーブルの長さによって給電位相を調整するようにしても良い。

図３８（ａ）、（ｂ）は、それぞれスタックされる広帯域アンテナ１０Ｂ１、１０Ｂ２の給電位相を可変コンデンサ、給電ラインの長さによって調整する場合の構成例を示したものである。

図３８（ａ）において、５１は広帯域アンテナ１０Ｂ１、１０ｂ２の受信信号を混合する高周波混合器で、広帯域アンテナ１０Ｂ１と高周波混合器５１との間を接続する給電用の同軸ケーブル４３ａにバランス調整用アッテネータ５２及び移相可変ライン５３を直列に設けている。この移相可変ライン５３は、複数例えば２つのライン５４ａ、５４ｂを切替スイッチ５５ａ、５５ｂにより切替えている。上記移相可変ライン５３は、一方のライン５４ａに対して他方のライン５４ｂの電気長が１８０°異なるように設定される。

また、広帯域アンテナ１０Ｂ２と高周波混合器５１との間を接続する給電用の同軸ケーブル４３ｂには可変コンデンサ５５及びバランス調整用アッテネータ５６が直列に設けられる。そして、上記高周波混合器５１で混合された信号は、同軸ケーブル５７及び外部接続端子５８を介して外部に出力される。

上記の構成において、移相可変ライン５３によって広帯域アンテナ１０Ｂ１の給電位相を切替設定し、また、可変コンデンサ５５によって広帯域アンテナ１０Ｂ２の給電位相を調整することにより、即ち、広帯域アンテナ１０Ｂ１、１０Ｂ２の給電位相を相対的に変えることにより、上記第１０実施形態で説明したように水平偏波垂直面の指向性を可変することができる。なお、広帯域アンテナ１０Ｂ１、１０Ｂ２の受信信号のレベルは、バランス調整用アッテネータ５２、５６によって調整する。

図３８（ｂ）は、上記図３８（ａ）における可変コンデンサ５５に代えて位相可変ライン６１を設けた場合の構成例を示したものである。位相可変ライン６１は、複数例えば３つのライン６２ａ〜６２ｃを切替スイッチ６３ａ、６３ｂにより切替えている。上記ライン６２ａ〜６２ｃは、それぞれ電気長が異なる値に設定される。

上記のように位相可変ライン６１を設けて広帯域アンテナ１０Ｂ１の給電位相を調整するようにした場合においても、上記可変コンデンサ５５を設けた場合と同様に水平偏波垂直面の指向性を可変することができる。

なお、上記第１０実施形態では、アンテナを２段にスタックする場合について示したが、３段以上にスタックする場合においても、同様にして実施し得るものである。
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体化できるものである。

１０Ａ…第１実施形態に係るＵＨＦ帯用広帯域アンテナ、１０Ｂ…第２実施形態に係るＵＨＦ帯用広帯域アンテナ、１０Ｃ…第５実施形態に係るＵＨＦ帯用広帯域アンテナ、１０Ｄ…第６実施形態に係るＵＨＦ帯用広帯域アンテナ、１０Ｅ…第７実施形態に係るＵＨＦ帯用広帯域アンテナ、１０Ｆ…第８実施形態に係るＵＨＦ帯用広帯域アンテナ、１１、１１ａ…板状放射素子、１２…第１のスリット、１３ａ、１３ｂ…ダイポール素子、１４…第２のスリット、１５…折返し素子、１６ａ、１６ｂ…給電用突部、１７ａ、１７ｂ…給電点、１８…給電部、１９…支持柱、２０…支持部材、２１…スタンド、２２…アンテナカバー、２３…支持基板、２４…支持体、２５…ネジ、２６…アンテナ支持筒、２７…同軸ケーブル、２８…出力用接栓、３１…スリット、４１…可変移相器、４２ａ、４２ｂ…給電用端子、４３ａ、４３ｂ…同軸ケーブル、５１…高周波混合器、５２…バランス調整用アッテネータ、５３…移相可変ライン、５４ａ、５４ｂ…ライン、５５ａ、５５ｂ…切替スイッチ、５６…バランス調整用アッテネータ、５７…同軸ケーブル、５８…外部接続端子、６１…位相可変ライン、６２ａ〜６２ｃ…ライン、６３ａ、６３ｂ…切替スイッチ。

Claims (2)

1. アンテナの使用周波数帯の下端周波数の波長λとして、約０．３５λの横幅を有する１枚の長方形の金属板に前記横幅の長さに対し、約５４．３％の長さの長尺状の水平方向スリットを上下に所定の間隔を空けて並設することにより、前記各水平方向スリットでそれぞれ分離され、しかも、各水平方向スリットの両端で互いに連結された３つの導体部を形成すると共に、該３つの導体部のうち、前記各スリットに挟まれる中間導体部には、前記各水平方向スリットの略中央で垂直方向に連結する垂直方向スリットを形成してなる板状放射素子からなり、
   該板状放射素子を、前記垂直方向スリットに略平行な中心軸周りに多角形若しくは円形に湾曲させ、前記垂直方向スリットで分離された２つの中間導体部の対向端部に一対の給電点を形成してなることを特徴とするＵＨＦ帯水平偏波水平面無指向性アンテナ。
2. 請求項１に記載のＵＨＦ帯アンテナの中心軸に一致させて配置する筒状に形成された前記アンテナを収納する保護部材と、
   該保護部材の中心軸が垂直方向となるよう、前記保護部材を載置する基部を備えたことを特徴とするＵＨＦ帯水平偏波水平面無指向性アンテナ。

Images