JP4815832B2 - アンテナおよびテレビ受信機 - Google Patents

Description

この発明は、地上デジタル放送などのＵＨＦ帯テレビ放送を受信する薄型テレビ受信機などの受信機の室内アンテナとして用いられるアンテナ、および、アンテナが装着されたテレビ受信機に関する。

ＵＨＦ帯のテレビ放送を受信するテレビ受信機用の室内アンテナで、小型のものは、従来、単純なループアンテナが、ほとんどである。

しかし、ループアンテナは、構造的に狭帯域になり、広帯域に渡って十分なアンテナゲインや低い電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を得ることが難しい。たとえ実現できたとしても、アンテナ部分が受信機から外側に張り出すなどの構造となって、デザイン性を損ねる。

広帯域に渡って十分なアンテナゲインを得るために、いわゆる八木構造のような立体的な構造にすることも考えられるが、そうすると、液晶ディスプレイなどのフラットディスプレイパネルを用いた薄型テレビ受信機とのバランスが悪くなり、室内アンテナとして適さない。

広帯域のアンテナとしては、ほかに、コニカル・アンテナがある。例えば、特許文献１（特開２００４−２０１２６１号公報）には、誘電体の一端面に錐状の窪みを形成し、この窪みの表面に放射電極を設け、誘電体の一端面と対向する他端面に近接させ、ほぼ平行させてグランド導体を設け、放射電極の頂点部とグランド導体の部位との間に給電するモノコニカル・アンテナが示されている。

また、特許文献２（特開平１１−３１９１８号公報）には、アンテナとしての電磁波放射機能と高周波発振機能とを一体化させたマイクロ波ミリ波放射型発振装置として、一対の扇状導体パッチを、それぞれの中心部が近接し、それぞれの円弧部が対向するように配置し、その一対の扇状導体パッチに電界効果型の高周波トランジスタを接続し、一対の扇状導体パッチと平行に導体平面を配置したものが示されている。

上に挙げた先行技術文献は、以下の通りである。
特開２００４−２０１２６１号公報 特開平１１−３１９１８号公報

しかしながら、特許文献１に示されるようなコニカル・アンテナ（モノコニカル・アンテナ）は、立体的な構造であるため、薄型テレビ受信機とのバランスが悪く、室内アンテナとして適さない。

そこで、この発明は、広帯域で、しかも薄型かつ小型にでき、薄型テレビ受信機などの受信機の室内アンテナとして好適となるようにしたものである。

本発明のアンテナは、受信機筐体内に配置された、または受信機筐体を構成するグランド板からなる第１の放射板であり、前記受信機筐体内の回路装置の背後に配置されるシールド板を兼ねた第１の放射板と、前記第１の放射板とほぼ同一面を形成するように、かつ、頂点部が前記第１の放射板の一側縁と対向して配置された平面コニカル形状の第２の放射板であり、前記受信機筐体の外部に備えられる第２の放射板とを備え、前記第２の放射板は、前記頂点部を形成する２つの斜辺を等しい２辺とした二等辺三角形の部分と、前記二等辺三角形の底辺側に半円形の部分を一体化した形状であり、前記第２の放射板の前記頂点部、およびこれと対向する前記第１の放射板の前記一側縁上の部位が、給電点とされ、所定の間隙で配置されている。
本発明のテレビ受信機は、受信機筐体内に配置された、または受信機筐体を構成するグランド板からなる第１の放射板であり、前記受信機筐体内の回路装置の背後に配置されるシールド板を兼ねた第１の放射板と、前記第１の放射板とほぼ同一面を形成するように、かつ、頂点部が前記第１の放射板の一側縁と対向して配置された平面コニカル形状の第２の放射板であり、前記受信機筐体の外部に備えられる第２の放射板とを備え、前記第２の放射板は、前記頂点部を形成する２つの斜辺を等しい２辺とした二等辺三角形の部分と、前記二等辺三角形の底辺側に半円形の部分を一体化した形状であり、前記第２の放射板の前記頂点部、およびこれと対向する前記第１の放射板の前記一側縁上の部位が、給電点とされ、所定の間隙で配置されているアンテナを備える。
本発明においては、受信機筐体内に配置された、または受信機筐体を構成するグランド板からなる第１の放射板であり、受信機筐体内の回路装置の背後に配置されるシールド板を兼ねた第１の放射板と、第１の放射板とほぼ同一面を形成するように、かつ、頂点部が第１の放射板の一側縁と対向して配置された平面コニカル形状の第２の放射板であり、受信機筐体の外部に備えられる第２の放射板が備えられる。そして第２の放射板は、頂点部を形成する２つの斜辺を等しい２辺とした二等辺三角形の部分と、二等辺三角形の底辺側に半円形の部分を一体化した形状であり、第２の放射板の頂点部、およびこれと対向する第１の放射板の一側縁上の部位が、給電点とされ、所定の間隙で配置されている。

上記の構成の、この発明のアンテナは、アンテナ放射器の一部としての第１の放射板として、受信機筐体内に配置される、または受信機筐体を構成するグランド板を利用し、アンテナ放射器の残部としての第２の放射板として、平面コニカル形状のものを用いるので、アンテナ全体を薄型にすることができるとともに、受信機筐体の外部に存在するのは平面コニカル形状の第２の放射板だけであるので（ただし、第２の放射板も、受信機筐体内に配置することができる）、見かけのアンテナ部分を小型にすることができ、液晶テレビ受信機などの薄型テレビ受信機とマッチし、容易にテレビ受信機と一緒に持ち運ぶことができる。

また、第２の放射板を平面コニカル形状とするので、広帯域に渡って十分なアンテナゲインを得ることができるとともに、第１の放射板としてグランド板を利用することと相俟って、アンテナの製造が容易となり、コストも低減させることができる。

以上のように、この発明によれば、広帯域で、しかも薄型かつ小型にでき、薄型テレビ受信機などの受信機の室内アンテナとして好適となる。

図１および図２は、この発明のアンテナを備えるテレビ受信機の一例を示し、図１は正面から見た図、図２は背面筐体を取り外して背面から見た図である。

この例のテレビ受信機は、全体として、受信機筐体１１内に液晶ディスプレイ１５が、受信機筐体１１の前面枠体１２の窓から正面に臨むように収納され、図１および図２では省略したが、液晶ディスプレイ１５の背後に、プリント基板およびこれに実装された回路素子からなる回路装置が配置され、受信機筐体１１の内外に以下のようなアンテナが装着され、受信機筐体にスタンド１９が取り付けられたものである。

この例のアンテナは、大きさの異なる２つの放射板（放射器）２１および３１によって構成される。大きい方の放射板２１としては、受信機筐体１１内において上記の回路装置の背後に配置されるシールド板を兼ねたグランド板が用いられる。

小さい方の放射板３１は、数ｍｍ厚の銅箔シートなどの導体薄板によって、後述するような平面コニカル形状に形成され、例えば、絶縁板からなる保持板３９の裏面に固定されることによって、受信機筐体１１の外部、例えば受信機筐体１１の上側面上に、放射板２１とほぼ同一面を形成するように配置される。

あるいは、プリント基板を用いる場合には、放射板３１および保持板３９を兼ねることができ、かつ目的のアンテナを安価に実現することができる。また、別の形態として、放射板３１および保持板３９、またはそれらを兼ねたプリント基板を、受信機筐体１１の上部を膨出させることにより、受信機筐体１１と一体化することによって、受信機全体をデザイン的に、よりスッキリさせることができる。

図２に示すように、放射板３１の頂点部と、放射板２１の上側縁２２とは、後述のような間隙で対向するようにされ、その放射板３１の頂点部、およびこれと対向する放射板２１の上側縁２２上の部位が、給電点とされる。

例えば、同軸線路４１が、アンテナ給電線路として用いられるとともに、接続用の銅箔４５の一端が、放射板２１の上側縁２２上の給電点とされる部位に半田付けされ、同軸線路４１の一端部における内導体（芯線）４２が、放射板３１の頂点部に半田４６によって接続され、同軸線路４１の一端部における外導体（外皮）４３が、銅箔４５の他端に半田４７によって接続され、同軸線路４１の図２では省略した他端部が、図２では省略した受信機チューナ部に接続される。

このような給電構造および支持構造とすることによって、放射板３１が貼り付けられた保持板３９、またはプリント基板を、受信機筐体１１の上側面上に支持し、または受信機筐体１１内に配置することができる。

図３に示すように、受信機の左右方向をＸ軸方向、上下方向をＹ軸方向、前後方向（放射板２１および３１の面に垂直な方向）をＺ軸方向とすると、放射板２１および３１からなるアンテナの指向性特性は、図４および図５に示すようになる。ただし、これらの特性図のセンターは、図３に示した給電点２４，３４である。

図４および図５から明らかなように、上記のアンテナは、水平方向に対してほぼ無指向である。そのため、放射板３１および受信機筐体１１の取り付け方向を気にすることなく、薄型テレビ受信機を所望の壁面に掛けるなど、任意の場所に自由に配置することができる。

図６に、放射板２１および３１の形状、大きさ、および配置の例を示す。グランド板を兼ねる放射板２１の形状は、正方形や長方形などでよいが、ＵＨＦ帯のテレビ放送を受信するアンテナの場合、放射板２１の大きさ（面積）としては、放射板２１を正方形とする場合、２００ｍｍ×２００ｍｍ前後の大きさ（面積）が必要である。

放射板３１は、上述したように平面コニカル形状とする。平面コニカル形状とは、平面状（平板状）で、かつ、２つの斜辺が１８０度より小さい内角で交差することによって、頂点部が形成された形状である。

図６の例は、放射板３１を、二等辺三角形の部分３２に対して、その底辺３２ｃ側に半円形の部分３３を一体化した、ほぼ扇形とした場合である。すなわち、この例の放射板３１は、頂点部３４を形成する２つの斜辺３２ａおよび３２ｂと、外側（上側）に凸の曲辺３３ｃとによって、外形が形成される点では、扇形であるが、一般に扇形と言われるものが、円形の一部で、内角が１８０度より小さい形状とすれば、この例の放射板３１は、扇形の場合より曲辺３３ｃが、より外側（上側）に膨出した形状である。

このように放射板３１を外側に凸の曲辺３３ｃを有する形状とすることによって、広帯域に渡って十分なアンテナゲインおよび低い電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を得ることができ、帯域のリップルを抑えることができる。

後述のように、放射板３１の斜辺３２ａおよび３２ｂの傾斜角（放射板２１の上側縁２２に対する角度）θ、および放射板３１の頂点部３４と放射板２１の上側縁２２との間隙（距離）ｄは、アンテナとしての特性に影響する。

なお、図６中で、αは、α＝１８０度−２θで表される、斜辺３２ａと斜辺３２ｂとが形成する内角であり、ｒは、半円形の部分３３の半径であり、ｈは、ｈ＝ｒ×ｔａｎθで表される、二等辺三角形の部分３２の高さである。部位２４は、放射板２１の上側縁２２上の給電点である。

傾斜角θは、１５度≦θ≦４５度の範囲内が望ましく、特に３０度前後が最適である。間隙ｄは、５ｍｍ≦ｄ≦１５ｍｍの範囲内が望ましく、特に１０ｍｍ前後が最適である。

以下の条件で、コンピュータ・電磁界シミュレーションによって、アンテナの特性を調べた。放射板２１は、２００ｍｍ×２００ｍｍの正方形とし、放射板３１は、二等辺三角形の部分３２と半円形の部分３３を一体化し、半円形の部分３３の半径ｒを５０ｍｍとした。二等辺三角形の部分３２の高さｈは、上記のように傾斜角θに応じて変わり、θ＝３０度の場合には、５０ｍｍ×０．５７７＝２８．８５ｍｍとなる。

間隙ｄを１０ｍｍとし、傾斜角θを１５度、３０度、４５度の３通りにして、特性を調べるとともに、傾斜角θを３０度とし、間隙ｄを５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍの３通りにして、特性を調べた。図７〜図１２に、シミュレーション結果のアンテナ特性を示す。

図７は、ｄ＝１０ｍｍ、θ＝１５度の場合であり、曲線５Ｒは反射（ｒｅｔｕｒｎ）を、曲線５Ｌは損失（ｌｏｓｓ）を、曲線５Ｖは電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を、曲線５Ｍは入力インピーダンス（Ｚ−ｉｎｐｕｔ）を、それぞれ示す。

図８は、ｄ＝１０ｍｍ、θ＝３０度の場合であり、曲線６Ｒは反射（ｒｅｔｕｒｎ）を、曲線６Ｌは損失（ｌｏｓｓ）を、曲線６Ｖは電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を、曲線６Ｍは入力インピーダンス（Ｚ−ｉｎｐｕｔ）を、それぞれ示す。

図９は、ｄ＝１０ｍｍ、θ＝４５度の場合であり、曲線７Ｒは反射（ｒｅｔｕｒｎ）を、曲線７Ｌは損失（ｌｏｓｓ）を、曲線７Ｖは電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を、曲線７Ｍは入力インピーダンス（Ｚ−ｉｎｐｕｔ）を、それぞれ示す。

図１０は、θ＝３０度、ｄ＝５ｍｍの場合であり、曲線８Ｒは反射（ｒｅｔｕｒｎ）を、曲線８Ｌは損失（ｌｏｓｓ）を、曲線８Ｖは電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を、曲線８Ｍは入力インピーダンス（Ｚ−ｉｎｐｕｔ）を、それぞれ示す。

図１１は、θ＝３０度、ｄ＝１０ｍｍの場合であり、曲線９Ｒは反射（ｒｅｔｕｒｎ）を、曲線９Ｌは損失（ｌｏｓｓ）を、曲線９Ｖは電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を、曲線９Ｍは入力インピーダンス（Ｚ−ｉｎｐｕｔ）を、それぞれ示す。

図１２は、θ＝３０度、ｄ＝１５ｍｍの場合であり、曲線１０Ｒは反射（ｒｅｔｕｒｎ）を、曲線１０Ｌは損失（ｌｏｓｓ）を、曲線１０Ｖは電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を、曲線１０Ｍは入力インピーダンス（Ｚ−ｉｎｐｕｔ）を、それぞれ示す。

以上の結果から、傾斜角θについて見ると、図７（θ＝１５度の場合）のように傾斜角θが小さく、放射板３１の斜辺３２ａおよび３２ｂと放射板２１の上側縁２２との間の隙間が狭いと、図８（θ＝３０度の場合）のように傾斜角θが中間的な角度で、放射板３１の斜辺３２ａおよび３２ｂと放射板２１の上側縁２２との間の隙間が中間的な広さの場合や、図９（θ＝４５度の場合）のように傾斜角θが大きく、放射板３１の斜辺３２ａおよび３２ｂと放射板２１の上側縁２２との間の隙間が広い場合に比べて、損失（ｌｏｓｓ）が０．３ｄＢほど大きくなり、反射（ｒｅｔｕｒｎ）も最適でなくなる。

逆に、図９（θ＝４５度の場合）のように傾斜角θが大きく、放射板３１の斜辺３２ａおよび３２ｂと放射板２１の上側縁２２との間の隙間が広いと、図７（θ＝１５度の場合）のように傾斜角θが小さく、放射板３１の斜辺３２ａおよび３２ｂと放射板２１の上側縁２２との間の隙間が狭い場合や、図８（θ＝３０度の場合）のように傾斜角θが中間的な角度で、放射板３１の斜辺３２ａおよび３２ｂと放射板２１の上側縁２２との間の隙間が中間的な広さの場合に比べて、７００ＭＨｚ付近で電圧定在波比（ＶＳＷＲ）が若干悪化する。したがって、傾斜角θは３０度程度が最適である。

一方、間隙ｄについて見ると、図１０（ｄ＝５ｍｍの場合）のように間隙ｄが小さいと、図１１（ｄ＝１０ｍｍの場合）のように間隙ｄが中間的な大きさの場合や、図１２（ｄ＝１５ｍｍの場合）のように間隙ｄが大きい場合に比べて、反射（ｒｅｔｕｒｎ）が最適でなくなり、逆に、図１２（ｄ＝１５ｍｍの場合）のように間隙ｄが大きいと、図１０（ｄ＝５ｍｍの場合）のように間隙ｄが小さい場合や、図１１（ｄ＝１０ｍｍの場合）のように間隙ｄが中間的な大きさの場合に比べて、７００ＭＨｚ付近で電圧定在波比（ＶＳＷＲ）が若干悪化する。したがって、間隙ｄは１０ｍｍ程度が最適である。

上述した例は、面積の大きい放射板２１として受信機筐体１１内に配置されるグランド板を用いる場合であるが、受信機筐体の一部または全部がグランド板とされる場合には、その受信機筐体部分そのものを面積の大きい放射板として用いることができる。

また、上述した例は、薄型テレビ受信機を、液晶ディスプレイ１５を備えるものとする場合であるが、薄型テレビ受信機としては、プラズマディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの、その他のフラットパネルディスプレイを備えるものでもよい。

この発明のアンテナを備えるテレビ受信機の一例の正面から見た図である。 図１のテレビ受信機の背面から見た図である。 アンテナの指向性の説明に供する図である。 アンテナの指向性特性を示す図である。 アンテナの指向性特性を示す図である。 ２枚の放射板の形状、大きさ、および配置の例を示す図である。 シミュレーション結果のアンテナ特性を示す図である。 シミュレーション結果のアンテナ特性を示す図である。 シミュレーション結果のアンテナ特性を示す図である。 シミュレーション結果のアンテナ特性を示す図である。 シミュレーション結果のアンテナ特性を示す図である。 シミュレーション結果のアンテナ特性を示す図である。

符号の説明

主要部については図中に全て記述したので、ここでは省略する。

Claims (3)

1. 受信機筐体内に配置された、または受信機筐体を構成するグランド板からなる第１の放射板であり、前記受信機筐体内の回路装置の背後に配置されるシールド板を兼ねた第１の放射板と、
   前記第１の放射板とほぼ同一面を形成するように、かつ、頂点部が前記第１の放射板の一側縁と対向して配置された平面コニカル形状の第２の放射板であり、前記受信機筐体の外部に備えられる第２の放射板とを備え、
   前記第２の放射板は、前記頂点部を形成する２つの斜辺を等しい２辺とした二等辺三角形の部分と、前記二等辺三角形の底辺側に半円形の部分を一体化した形状であり、
   前記第２の放射板の前記頂点部、およびこれと対向する前記第１の放射板の前記一側縁上の部位が、給電点とされ、所定の間隙で配置されているアンテナ。
2. 受信機筐体内に配置された、または受信機筐体を構成するグランド板からなる第１の放射板であり、前記受信機筐体内の回路装置の背後に配置されるシールド板を兼ねた第１の放射板と、
   前記第１の放射板とほぼ同一面を形成するように、かつ、頂点部が前記第１の放射板の一側縁と対向して配置された平面コニカル形状の第２の放射板であり、前記受信機筐体の外部に備えられる第２の放射板とを備え、
   前記第２の放射板は、前記頂点部を形成する２つの斜辺を等しい２辺とした二等辺三角形の部分と、前記二等辺三角形の底辺側に半円形の部分を一体化した形状であり、
   前記第２の放射板の前記頂点部、およびこれと対向する前記第１の放射板の前記一側縁上の部位が、給電点とされ、所定の間隙で配置されているアンテナ
   を備えるテレビ受信機。
3. フラットディスプレイパネルをさらに備える
   請求項２に記載のテレビ受信機。

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