JP4858575B2 - 放送受信用アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、アンテナ装置に係り、特に、ダイポールアンテナと無給電素子とを備えるアンテナ装置に関する。

テレビ放送等の送信・受信用のアンテナ装置としては、八木・宇田アンテナが知られている。八木・宇田アンテナは、一般的には、給電される放射器であるダイポールアンテナと、それに平行に設けられた無給電の導波器および反射器とを組み合わせて構成されるが、図１４に示すように、ダイポールアンテナＤＡと無給電素子Ｅのみを組み合わせたアンテナ装置１００も広く八木・宇田アンテナと呼ばれる。

図１４に示したアンテナ装置１００の場合、例えば室内に設置する等の目的で小型化する場合には、ダイポールアンテナＤＡとの距離ｄが１／４波長で済む導波器として無給電素子Ｅを用いることが検討の対象となる。

しかし、このアンテナ装置１００を用いて地上デジタル放送のＵＨＦ帯（４７０〜７７０ＭＨｚ）の電波を送受信しようとする場合、ダイポールアンテナＤＡと無給電素子Ｅとの距離ｄが１／４波長で済むとはいえ、最低でも１００ｍｍ〜１５０ｍｍ程度の距離をあけることが必要となる。

そのため、少なくともダイポールアンテナＤＡ−無給電素子Ｅ間では薄型化を図ることができず、例えば室内設置用としては、アンテナ装置１００が大型になってしまうという問題がある。そして、八木・宇田アンテナ型のアンテナ装置１００では、その原理上、これ以上に距離ｄを狭めることができず、上記の問題を解決することはできない。

この問題を解決するものとして、特許文献１に記載のアンテナ装置では、放射器がアンテナではあるが、ＥＢＧ（Electromagnetic Band Gap）板の中央部にアンテナを支持し、ＥＢＧ板の主面から所定の距離だけ離間した位置にＥＢＧ板に平行に周期構造上板を配置することが提案されている。このアンテナ装置では、カールアンテナと周期構造上板との距離を上記の１／４波長よりも短くしても有効に電波を送受信することができる。

特開２００７−２３５４６０号公報

ところで、特許文献１に記載されたアンテナ装置の構成を図１４に示したダイポールアンテナＤＡに応用し、カールアンテナに代えてダイポールアンテナＤＡをＥＢＧ板の中央部に支持し、その上方に周期構造上板を配置するようにアンテナ装置を構成することが考えられる。

しかしながら、この場合、ダイポールアンテナＤＡが例えば上記の地上デジタル放送のＵＨＦ帯の電波を送受信するためにその長手方向の全長が２００ｍｍ〜３００ｍｍ程度である場合、ＥＢＧ板や周期構造上板を、それと同程度或いはそれ以上の長さを１辺の長さとする略正方形状に形成しなければならなくなる。

このように、特許文献１に記載のアンテナ装置の構成をダイポールアンテナＤＡに応用すれば、アンテナの電波の送受信方向については、無給電素子としての周期構造上板とアンテナとの距離を狭めることができ、薄型化を図ることが可能となるが、今度は、アンテナ装置が電波の送受信方向に対して垂直方向については大きな面積を有する構成とならざるを得ず、アンテナ装置の小型化を図ることができない。

地上デジタル放送の送受信用のアンテナ装置に限られないが、特に地上デジタル放送の送受信用のアンテナ装置では家庭の室内に設置可能であることが要請されるため、薄型化・小型化が求められる。また、ダイポールアンテナでは、その特性上、その長手方向の長さに由来する特定の周波数域の送受信感度が高くなるが、上記のように地上デジタル放送のＵＨＦ帯（４７０〜７７０ＭＨｚ）は周波数帯が比較的広域であるため、アンテナ装置の送受信感度の広帯域化を図ることも求められる。

また、例えば家庭で用いられる地上デジタル放送の送受信用等のアンテナ装置は、薄型化・小型化のほか、重量が軽量であり、コストも安価であることが求められるが、当然のことながらアンテナとして適正に機能することも求められる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、小型化・薄型化を図ることができ、軽量で、安価に製造することが可能であり、かつ、送受信感度の広帯域化を図ることも可能な放送受信用アンテナ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の放送受信用アンテナ装置は、
給電点と、前記給電点を中心として対称に配置され金属箔で形成された一対のアンテナエレメントがフィルムに貼着されて形成されたアンテナ素子と、
前記アンテナ素子の各アンテナエレメントに対して平行に配置され、前記各アンテナエレメントから離間された位置に配置され、かつ、金属箔で形成された複数のエレメントがフィルムに貼着されて形成された無給電素子と、を備え、
前記無給電素子のエレメントは、その延在方向中央に間隙を有しており、前記間隙を境界として対称に構成された、それぞれ一対のサブエレメントを有し、延在方向に直交する方向に所定の間隔を有してそれぞれ平行に配列された複数の前記エレメントを備え、
前記複数のエレメントは、互いの延在方向に直交する方向の長さ、前記サブエレメントの延在方向の長さ、前記間隙の幅、および各エレメント間の前記間隔がそれぞれ同一であり、
前記無給電素子が内部に位置固定され、背面側に向けて開口する半筐体状に形成されたフロント筐体と、前記アンテナ素子が内部に位置固定され、前面側に向けて開口する半筐体状に形成されたリア筐体とを組み付ける際に、前記フロント筐体および／または前記リア筐体の側壁の高さにより前記アンテナ素子と前記無給電素子との距離が、１／４波長よりも短い距離とされるように固定されることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の放送受信用アンテナ装置において、前記金属箔をフィルムに貼着して形成した前記無給電素子および前記アンテナ素子は、それぞれ前記フロント筐体および前記リア筐体の各内面に貼着されて位置固定されることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の放送受信用アンテナ装置において、前記フィルムは、ＰＥＴ樹脂で形成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の放送受信用アンテナ装置において、
前記給電点は、Ｆ型コネクタを備え、
前記アンテナ素子の前記一対のアンテナエレメントは、前記Ｆ型コネクタの各接点端子にそれぞれ接続されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の放送受信用アンテナ装置において、前記無給電素子のエレメントの間隙は、前記アンテナエレメントの延在方向に直交する方向に設けられることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の放送受信用アンテナ装置において、前記アンテナ素子と前記無給電素子との距離が、１／１０波長になるように固定されることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の放送受信用アンテナ装置において、前記アンテナ素子は、ダイポールアンテナで構成されることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の放送受信用アンテナ装置において、前記アンテナ素子は、ミアンダアンテナで構成されることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の放送受信用アンテナ装置において、前記アンテナ素子は、ボウタイアンテナで構成されることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、アンテナ素子や無給電素子をリア筐体やフロント筐体の各内面に貼着する等して位置固定してフロント筐体とリア筐体とを組み付けるだけで、アンテナ素子と無給電素子が所定の距離だけ離間した位置に平行に配置されるようになる。そのため、図１４に示した八木・宇田アンテナ型のアンテナ装置１００では１／４波長までしか接近させられなかったアンテナ素子２と無給電素子３との距離Ｄを例えば１／１０波長程度まで接近させることが可能となる。

そして、このように接近させても、少なくとも装置正面では、八木・宇田アンテナ型アンテナ装置１００とほぼ同じ送受信感度を得ることが可能となり、装置の小型化・薄型化を図ることが可能となる。また、無給電素子のエレメントの本数を増加させる等すれば、リターンロスが十分小さく有効に電波を送受信できる周波数帯を高周波数側に広げて、アンテナ装置の送受信感度の広帯域化を図ることも可能となる。

また、アンテナエレメントをフィルムに貼着させてアンテナ素子が形成され、また、エレメントをフィルムに貼着させて無給電素子が形成されるため、アンテナ素子や無給電素子を形成するために重い金属板や基板等を用いる必要がなく、素子部分を軽量に形成することが可能となる。また、フロント筐体やリア筐体を例えば樹脂材等で構成することで、アンテナ装置全体を軽量に形成することが可能となる。

さらに、各部材を上記のように構成すれば、各部材を構成する材料は安価であり、組み付け工程も貼着やネジ締め等だけで済む。このように、材料が安価であり、製造工程が容易で組立費用を抑制することが可能となるため、アンテナ装置を安価に製造することが可能となり、製造コストが高価になることを的確に抑制することが可能となる。
また、無給電素子にそれぞれ一対のサブエレメントを有する複数のエレメントを平行に配列することで、無給電素子の各エレメントの一対のサブエレメントにアンテナ素子に発生した電流と同じ向きにイメージ電流を発生させることが可能となり、アンテナ素子と無給電素子との距離をより近接させて装置の小型化・薄型化を図ることが可能となり、前記各発明の効果が有効に発揮されるとともに、有効に電波を送受信できる周波数帯をさらに高周波数側に広げて、アンテナ装置の送受信感度のさらなる広帯域化を図ることも可能となる。
さらに、複数のエレメントの形状を同一とすることで無給電素子の構成の単純化を図ることが可能となり、無給電素子を容易に、正確にかつ確実に形成することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、無給電素子とアンテナ素子とをそれぞれフロント筐体とリア筐体の各内面に貼着して位置固定することで、無給電素子とアンテナ素子が的確に位置固定され、アンテナ素子と無給電素子との距離が的確に固定される。また、それとともに、フロント筐体やリア筐体を、凹凸構造を設けずに平坦に形成することが可能となるため、アンテナ装置全体をより薄型化することが可能となり、前記発明の効果がより的確に発揮される。

請求項３に記載の発明によれば、フィルムをＰＥＴ樹脂で形成することで、アンテナ素子や無給電素子等を安価に製造することが可能となり、前記各発明の効果がより的確に発揮されるとともに、アンテナ素子や無給電素子のリア筐体やフロント筐体への貼着を容易に行うことが可能となり、アンテナ装置をより簡便に製造することが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、給電点をＦ型コネクタを用いて形成することで、アンテナ素子の一対のアンテナエレメントとＦ型コネクタの各接点端子とをそれぞれ接続してアンテナ装置を有効に機能させることが可能となるとともに、Ｆ型コネクタは高価なものではないため、アンテナ装置の製造コストが高価になることを的確に抑制することが可能となり、前記各発明の効果が的確に発揮される。

請求項５に記載の発明によれば、前記発明の効果に加え、無給電素子のエレメントの間隙をアンテナ素子の給電点に対してアンテナエレメントの延在方向に直交する方向に設けることで、アンテナ装置が送受信する電波の指向性を、装置正面、すなわちアンテナ素子から無給電素子に向かう方向に向けることが可能となる。

請求項６に記載の発明によれば、アンテナ素子と無給電素子との距離を１／１０波長としても、少なくとも装置正面では八木・宇田アンテナ型アンテナ装置とほぼ同じ性能すなわち送受信感度を得ることが可能となり、装置の小型化・薄型化を図ることが可能となる。

請求項７に記載の発明によれば、ダイポールアンテナで構成されたアンテナ素子において、前記各発明の効果が有効に発揮される。また、アンテナ素子をダイポールアンテナで構成すれば、アンテナ素子に特殊な構造を要しないためアンテナ装置を安価に製造することが可能となる。

請求項８に記載の発明によれば、ミアンダアンテナで構成されたアンテナ素子において、前記各発明の効果が有効に発揮される。また、アンテナ素子をミアンダアンテナで構成すれば、アンテナ素子やアンテナ装置の小型化を図ることが可能となる。

請求項９に記載の発明によれば、ボウタイアンテナで構成されたアンテナ素子において、前記各発明の効果が有効に発揮される。また、アンテナ素子をボウタイアンテナで構成すれば、アンテナ装置で送受信可能な電波のさらなる広帯域化を図ることが可能となる。

本実施形態に係るアンテナ装置の素子部分の構成を示す斜視図である。 図１の素子部分の平面図である。 （Ａ）エレメントを１本とした素子部分の平面図であり、（Ｂ）エレメントを６本とした素子部分の平面図である。 本実施形態に係るアンテナ装置と八木・宇田アンテナ型アンテナ装置の利得を示すグラフである。 （Ａ）八木・宇田アンテナ型アンテナ装置において無給電素子に発生するイメージ電流の向きを説明する図であり、（Ｂ）本実施形態に係るアンテナ装置において無給電素子に発生するイメージ電流の向きを説明する図である。 本実施形態に係るアンテナ装置において、エレメントの本数（サブエレメントの対数）を変化させた場合の周波数とリターンロスとの関係を表すグラフである。 図１の素子部分を側方から見た状態を表す図である。 アンテナ素子をミアンダアンテナで構成した場合の変形例を示す斜視図である。 アンテナ素子をボウタイアンテナで構成した場合の変形例を示す斜視図である。 本実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。 （Ａ）本実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す断面図であり、（Ｂ）（Ａ）の円Ａ内の拡大図である。 本実施形態に係るアンテナ装置の端部付近の構成を示す断面図である。 アンテナ装置のフロント筐体およびリア筐体の変形例の端部付近の構成を示す断面図である。 ダイポールアンテナと無給電素子とを組み合わせた八木・宇田アンテナを示す図である。

以下、本発明に係るアンテナ装置の実施形態について、図面を参照して説明する。ただし発明の範囲は、図示例に限定されるものではない。

［素子部分等の構成およびアンテナ装置の作動原理等について］
本実施形態に係るアンテナ装置１のアンテナ素子２や無給電素子３等の素子部分の構成およびアンテナ装置１の作動原理等について説明する。本実施形態に係るアンテナ装置１は、図１に示すように、アンテナ素子２と、無給電素子３とを備えている。なお、以下、アンテナ素子２がダイポールアンテナで構成されている場合について説明する。

なお、図１以下の各図では、素子部分の基本的な構成を把握し易いように、無給電素子３のエレメント３２が、フィルム３１の各面のうちアンテナ素子２と対向する側の面とは反対側の面に形成されているように図示されているが、実際には、後述する図１０や図１１（Ｂ）等に示すように、フィルム３１のアンテナ素子２と対向する側の面に形成される。

また、図１以下の各図では、アンテナ素子２や無給電素子３を構成するフィルム２３、３１やアンテナエレメント２１、エレメント３２等は実際より分厚く図示されている。さらに、アンテナ素子２を構成するフィルム２３は、図中では１枚である場合が示されているが、実際には、後述する図１０等に示すように、一対の分離されたフィルム２３ａ、２３ｂで構成されており、一対のフィルム２３ａ、２３ｂにそれぞれ各アンテナエレメント２１、２１が貼着されている。

アンテナ素子２は、直線上に対称に配置された一対のアンテナエレメント２１、２１を備えており、一対のアンテナエレメント２１、２１を接続する部分、すなわち一対のアンテナエレメント２１、２１の延在方向の中心部に給電点２２を備えている。本実施形態では、各アンテナエレメント２１はアルミ箔等の金属箔で形成されており、アンテナ素子２は、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）樹脂で形成されたフィルム２３の一方の面に図示しない両面テープを介してアンテナエレメント２１、２１が貼着されて形成されている。また、給電点２２の構成については、後で詳しく説明する。

各アンテナエレメント２１の長さＬ１は、例えばこのアンテナ素子２で送受信しようとする地上デジタル放送のＵＨＦ帯（４７０〜７７０ＭＨｚ）内の所定の周波数に対応する波長の１／４波長の長さに設定される。

なお、本実施形態においては、アンテナ素子２は、各アンテナエレメント２１の延在方向に直交する方向の長さすなわち幅が１０ｍｍの金属片とされているが、幅を含めて、特定の構成とされることが要求されるものではなく、通常の一般的なダイポールアンテナが用いられる。しかし、例えば地上デジタル放送の送受信等のアンテナ装置１に求められる目的に適合するように、アンテナ素子２を構成するダイポールアンテナの構成等が適宜設計されることは言うまでもない。

無給電素子（すなわち導波器）３は、図１に示したアンテナ装置１では、４本のエレメント３２を備えて構成されている。本実施形態では、各エレメント３２は、アンテナ素子２の各アンテナエレメント２１と同様にアルミ箔等の金属箔で形成されており、無給電素子３は、ＰＥＴ樹脂で形成されたフィルム３１の一方の面に図示しない両面テープを介して各エレメント３２が貼着されて形成されている。

アンテナ素子２と無給電素子３は、より正確に言えば、アンテナ素子２の各アンテナエレメント２１と無給電素子３の各エレメント３２は、予め設定された所定の距離Ｄだけ離間した位置に平行に配置されており、本実施形態では、この距離Ｄは、１／１０波長に設定されている。また、無給電素子３の各エレメント３２は、それぞれアンテナ素子２の各アンテナエレメント２１の延在方向に対して平行に配置されている。

また、無給電素子３の各エレメント３２は、それぞれ直線上に配置された一対のサブエレメント３３、３３を備えて構成されている。すなわち、各エレメント３２は、その延在方向中央にそれぞれ間隙３４を有しており、間隙３４を境界として一対のサブエレメント３３、３３が対称になるように構成されている。

各サブエレメント３３の長さＬ２はすべて同一の長さに形成されている。また、各サブエレメント３３の長さＬ２は、アンテナ素子２の各アンテナエレメント２１の長さＬ１と同等の長さに形成されており、アンテナ素子２の送受信感度が最適になるように長さＬ２が適宜調整される。

無給電素子３の各エレメント３２の間隙３４は、図１の斜視図および図２の平面図に示すように、アンテナ素子２の給電点２２の上方、より正確に言えば、給電点２２対して、アンテナエレメント２１、２１の延在方向に直交する方向に前述した所定の距離Ｄだけ離間した位置に設けられている。

図２に示すように、無給電素子３の各エレメント３２は、それぞれ延在方向に直交する方向に所定の間隔Ｉを有してそれぞれ平行に配列されている。また、各エレメント３２は、延在方向に直交する方向の長さすなわち幅Ｗや、間隙３４の幅Ｇ、各エレメント３２間の間隔Ｉがそれぞれ同一になるように形成されている。

なお、上記の各サブエレメント３３の長さＬ２が同一という場合を含め、各エレメント３２の幅Ｗ等が同一という場合、製造誤差等の範囲内での誤差は当然許容される。また、無給電素子３の各エレメント３２の幅Ｗや各エレメント３２間の間隔Ｉは必ずしも同一である必要はなく、各エレメント３２で幅Ｗを異ならせ、エレメント３２間の各間隔Ｉを異ならせて構成することも可能である。

本実施形態では、無給電素子３の各エレメント３２は、前述したようにアンテナ素子２の各アンテナエレメント２１の幅を１０ｍｍに形成したことにあわせて各サブエレメント３３の幅Ｗがそれぞれ１０ｍｍとされ、それらの間隔Ｉが１〜２ｍｍ程度になるように形成されている。

しかし、無給電素子３の各エレメント３２（各サブエレメント３３）の幅Ｗや間隔Ｉ等の形状は、上記のような形状および図１や図２に示した形状に限定されず、例えば地上デジタル放送のＵＨＦ帯（４７０〜７７０ＭＨｚ）の送受信感度が向上されるように適宜決定される。また、無給電素子３の各エレメント３２の延在方向中央にそれぞれ設けられ一対のサブエレメント３３、３３の境界となる間隙３４の幅Ｇを調整することでインピーダンスを調整できることが分かっており、適切なインピーダンスが得られるように間隙３４の幅Ｇが適宜調整される。

なお、図１や図２に示したアンテナ装置１では、無給電素子３が４本のエレメント３２（四対のサブエレメント３３、３３）を備える場合を示したが、図３（Ａ）、（Ｂ）の平面図に示すように、無給電素子３をフィルム３１上に１本のエレメント３２（一対のサブエレメント３３、３３）だけ備えるように構成したり（図３（Ａ）参照）、６本のエレメント３２（一対のサブエレメント３３、３３）を備えるように構成することも可能であり、エレメントの本数（サブエレメントの対数）は特定の数に限定されず、上記のエレメントの幅Ｗや間隔Ｉ等にあわせて適宜決定される。

次に、上記のように構成された本実施形態に係るアンテナ装置１の素子部分の作用について説明する。

まず、図１〜図３に示した本実施形態に係るアンテナ装置１と、図１４に示した一対のダイポールアンテナ−無給電素子型の八木・宇田アンテナ型アンテナ装置１００との送受信感度の性能を対比すると、図４に示すように、装置正面、すなわちダイポールアンテナから無給電素子に向かう方向に対しては、アンテナ装置１（図中実線）とアンテナ装置１００（図中破線）とでほぼ同じ利得が得られる。

この場合、八木・宇田アンテナ型のアンテナ装置１００では、ダイポールアンテナＤＡと無給電素子Ｅとの距離ｄは１／４波長（すなわち、この場合、無給電素子Ｅは導波器として用いられている。）である。また、本実施形態に係るアンテナ装置１では、無給電素子３のエレメント３２（サブエレメント３３）の幅Ｗをダイポールアンテナであるアンテナ素子２のアンテナエレメント２１の幅と同一とし、エレメント３２の本数を６本（サブエレメント３３の対数を六対）設けた。アンテナ素子２と無給電素子３との距離Ｄは、前述したように１／１０波長に設定されている。

このように、本実施形態に係るアンテナ装置１では、アンテナ素子２と無給電素子３との距離Ｄを１／１０波長（４０ｍｍ〜６０ｍｍ程度）とし、八木・宇田アンテナ型アンテナ装置１００の場合におけるダイポールアンテナＤＡと無給電素子Ｅとの距離ｄ（１／４波長、１００ｍｍ〜１５０ｍｍ程度）よりも短い距離にしても、少なくとも装置正面では、八木・宇田アンテナ型アンテナ装置１００とほぼ同じ性能を得ることが可能となる。

なお、本実施形態に係るアンテナ装置１において、エレメント３２の本数を６本（サブエレメント３３の対数を六対）以外の本数、すなわち、例えば１、２、４本等に変化させた場合にも、少なくとも装置正面において、八木・宇田アンテナ型アンテナ装置１００と同等の利得が得られるという実験結果が得られている。

上記のように、本実施形態に係るアンテナ装置１では、八木・宇田アンテナ型アンテナ装置１００の場合よりもダイポールアンテナであるアンテナ素子２と無給電素子３との距離Ｄを短くすることができる。その理由は、必ずしも明確には解明されていないが、以下のように考えられている。

すなわち、図５に示すように、ダイポールアンテナが電波を送受信する際にダイポールアンテナに一定方向の電流Ｃが発生した場合に、八木・宇田アンテナ型アンテナ装置１００（図５（Ａ）参照）では、無給電素子Ｅに、ダイポールアンテナＤＡに発生した電流Ｃとは逆向きにイメージ電流ＩＣが発生するのに対し、本実施形態に係るアンテナ装置１（図５（Ｂ）参照）では、無給電素子３の各エレメント３２に間隙３４を設けて各エレメント３２を一対のサブエレメント３３に分断すると、無給電素子３の各エレメント３２の一対のサブエレメント３３にはアンテナ素子２に発生した電流Ｃと同じ向きにイメージ電流ＩＣが発生することが分かっている。

無給電素子に図５（Ａ）、（Ｂ）に示した向きにイメージ電流ＩＣが発生するため、図５（Ａ）に示した八木・宇田アンテナ型アンテナ装置１００では、無給電素子ＥをダイポールアンテナＤＡに接近させると、無給電素子Ｅに発生したイメージ電流ＩＣがダイポールアンテナＤＡに発生した電流Ｃと打ち消しあうように働いてしまう。そのため、ダイポールアンテナＤＡに対して無給電素子Ｅを１／４波長よりも短い距離ｄになるように接近させることができない。

それに対し、図５（Ｂ）に示した本実施形態に係るアンテナ装置１では、無給電素子３の各エレメント３２の一対のサブエレメント３３に発生するイメージ電流ＩＣの向きがアンテナ素子２に発生した電流Ｃと同じ向きになるため、それらの距離Ｄを１／４波長よりも短くなるように接近させても八木・宇田アンテナ型アンテナ装置１００の場合のような打ち消しあいが生じない。

そのため、本実施形態に係るアンテナ装置１では、アンテナ素子２と無給電素子３との距離Ｄを１／４波長よりも短くすることができ、例えば１／１０波長にまで接近させることが可能となると考えられている。

一方、本実施形態に係るアンテナ装置１において、エレメント３２の本数（サブエレメント３３の対数）を変化させた場合に、電波の周波数に対するアンテナ装置１の送受信感度がどのように変化するかについても実験を行った。

実験では、アンテナ素子２の各アンテナエレメント２１の長さＬ１を例えば約４９０ＭＨｚの電波を送受信できるように設定し、無給電素子３の各エレメント３２の各サブエレメント３３の長さＬ２をそれと同等の適切な長さに設定した。また、アンテナ素子２と無給電素子３との距離Ｄを１／１０波長とし、無給電素子３のエレメント３２の本数（サブエレメント３３の対数）を、１本（一対）、２本（二対）、４本（四対）、６本（六対）に変化させた。実験はリターンロスをｄＢ単位で測定する方法で行った。

図６に、実験結果を示す。図６のグラフに示すように、まず、アンテナ装置１の無給電素子３のエレメント３２の本数を１本（サブエレメント３３を一対）とした場合（グラフ中の実線Ｑ参照）、アンテナ素子２すなわちダイポールアンテナのみを設けて無給電素子３を備えない場合（グラフ中の破線Ｐ参照）に比べて、リターンロスが十分小さく有効に電波を送受信できる周波数帯が高周波数側に広がる。

すなわち、アンテナ素子２のみを設ける場合に比べて、無給電素子３を備える本実施形態に係るアンテナ装置１では、アンテナ装置１の送受信感度の広帯域化を図ることが可能となる。

また、図６のグラフに示すように、アンテナ装置１の無給電素子３のエレメント３２の本数を２本（サブエレメント３３を二対。グラフ中の実線Ｒ参照）、４本（サブエレメント３３を四対。グラフ中の実線Ｓ参照）と増やしていくと、リターンロスが十分小さく有効に電波を送受信できる周波数帯がさらに高周波数側に広がり、アンテナ装置１の送受信感度がより広帯域化される。

上記のように、アンテナ装置１の無給電素子３のエレメント３２の本数（サブエレメント３３の対数）を増加させることで、リターンロスが十分小さく有効に電波を送受信できる周波数帯が高周波数側に広がり、アンテナ装置１の送受信感度が広帯域化される理由は必ずしも明らかではないが、例えば図１に示したアンテナ装置１を側方から見た状態を表す図７に示すように、アンテナ素子２と無給電素子３とが距離Ｄだけ離間するように形成されても、アンテナ素子２のアンテナエレメント２１と無給電素子３の各エレメント３２との実際の距離はＤ１〜Ｄ４のように異なり、実際の距離Ｄ１〜Ｄ４が同一の距離ではないためであると考えられている。なお、本実施形態ではＤ１＝Ｄ４、Ｄ２＝Ｄ３となる。

なお、図６に示したように、アンテナ装置１の無給電素子３のエレメント３２の本数を６本（サブエレメント３３を六対。グラフ中の実線Ｔ参照）とした場合には、エレメント３２の本数を４本（実線Ｓ参照）とした場合と比較してリターンロスが十分小さく有効に電波を送受信できる周波数帯が高周波数側に広がっているとは言い難く、アンテナ装置１の送受信感度の広帯域化が鈍化することが分かる。

しかし、本実施形態では、上記のようにアンテナ装置１の無給電素子３のエレメント３２の本数を６本とした場合にアンテナ装置１の送受信感度の広帯域化の鈍化が見られたが、これはあくまで上記の実験条件における結果である。逆の言い方をすれば、このような送受信感度の広帯域化の鈍化が生じ得ることを踏まえたうえで、送受信感度を必要な周波数帯域をカバーするように広帯域化させ、また、送受信感度がさらに向上するように、無給電素子３のエレメント３２の本数（サブエレメント３３の対数）やエレメント３２の幅Ｗ、間隔Ｉ等が適宜決定される。

このように、上記のような素子部分の構成によれば、アンテナ素子２の各アンテナエレメント２１に対して平行に、かつ、各アンテナエレメント２１から離間された位置に単数または複数のエレメント３２を備える無給電素子３を設け、しかも、無給電素子３を、各エレメント３２の延在方向中央に間隙３４を設けて、間隙３４を境界として対称に構成された一対のサブエレメント３３でそれぞれ構成したことで、無給電素子３の各エレメント３２の一対のサブエレメント３３に、アンテナ素子２に発生した電流Ｃと同じ向きにイメージ電流ＩＣを発生させることが可能となる。

そのため、本実施形態に係るアンテナ装置１では、八木・宇田アンテナ型のアンテナ装置１００では１／４波長までしか接近させられなかったアンテナ素子２と無給電素子３との距離Ｄをより近接させても、図４に示したように、少なくとも装置正面では、八木・宇田アンテナ型アンテナ装置１００とほぼ同じ送受信感度を得ることが可能となり、装置の小型化・薄型化を図ることが可能となる。

また、無給電素子３のエレメント３２の本数（サブエレメント３３の対数）を増加させることで、リターンロスが十分小さく有効に電波を送受信できる周波数帯を高周波数側に広げて、アンテナ装置１の送受信感度の広帯域化を図ることも可能となる。この場合、エレメント３２の本数（サブエレメント３３の対数）を増加させても、図１〜図３等に示したように、無給電素子３自体の幅がさほど大きくなるわけではない。

そのため、前述した特許文献１に記載されたアンテナ装置の構成をダイポールアンテナに応用した場合のように装置が大型化することを防止して装置の小型化・薄型化を図りつつ、アンテナ装置１の送受信感度の広帯域化を図ることが可能となる。

なお、上記の実施形態では、アンテナ素子２がダイポールアンテナで構成されている場合について説明したが、この他にも、アンテナ素子２を、図８に示すようにミアンダアンテナで構成することも可能であり、図９に示すようにボウタイアンテナで構成することも可能である。

ここで、ミアンダアンテナとは、アンテナ素子２の給電点２２を中心として対称に配置された各アンテナエレメント２１、２１がそれぞれミアンダ状に形成されているアンテナをいう。ミアンダ状に形成された各アンテナエレメント２１を仮想的に直線状に引き伸ばした場合の全長でミアンダアンテナの送受信感度のピーク波長が決まる。なお、図８では、ミアンダ状に形成された各アンテナエレメント２１、２１が給電点２２を境界とした鏡像対称に配置されているミアンダアンテナの場合が示されているが、各アンテナエレメント２１、２１を給電点２２を中心とした点対称に配置されるように構成することも可能である。

また、ボウタイアンテナ（蝶ネクタイ型アンテナ等ともいう。）とは、三角形形状に形成された各アンテナエレメント２１、２１の１つの頂点が給電点２２に接続され、各アンテナエレメント２１、２１が給電点２２を中心として対称に配置された双扇形のアンテナをいう。ボウタイアンテナは、各アンテナエレメント２１、２１を三角形形状とすることで、同等のダイポールアンテナよりも送受信感度が広帯域化するという特徴を有する。

なお、その場合、アンテナ素子２の各アンテナエレメント２１と無給電素子３の各エレメント３２（各サブエレメント３３）とが平行であるとは、アンテナ素子２がミアンダアンテナの場合には給電点２２から離れる方向に各アンテナエレメント２１が延びていく場合の各アンテナエレメント２１の延在方向と無給電素子３の各エレメント３２の延在方向とが平行であることをいい、アンテナ素子２がボウタイアンテナの場合には三角形形状の各アンテナエレメントの給電点２２を含む各中心線と無給電素子３の各エレメント３２の延在方向とが平行であることをいう。

このように、アンテナ素子２をミアンダアンテナやボウタイアンテナで構成した場合にも、アンテナ素子２をダイポールアンテナで構成した上記の実施形態とまったく同様の効果を得ることができる。

また、アンテナ素子２をミアンダアンテナで構成すれば、上記の効果に加えて、送受信感度のピーク波長が同じダイポールアンテナでアンテナ素子２を構成する場合に比べて、アンテナ素子２を各アンテナエレメント２１の延在方向に短く形成することが可能となり、アンテナ装置１の小型かを図ることが可能となる。

さらに、アンテナ素子２をボウタイアンテナで構成すれば、上記の効果に加えて、送受信感度がアンテナ素子２をダイポールアンテナで構成する場合よりも広帯域化され、それがさらに無給電素子３を設けることで広帯域化されるため、アンテナ装置１で送受信可能な電波のさらなる広帯域化を図ることが可能となる。

［アンテナ装置の構成等について］
次に、上記のような有利な効果を有する素子部分の構成を実現することが可能であり、しかも、小型化・薄型化を図りつつ、軽量で、安価に製造することが可能な本実施形態に係るアンテナ装置１の構成について説明する。

なお、以下では、アンテナ装置１の素子部分の構成が図１等に示した素子部分の構成であることを前提に説明し、素子部分について前述した各種の変形例については説明を省略するが、それらの変形例は以下に説明するアンテナ装置１についても適用することができる。

図１０の分解図や図１１（Ａ）、（Ｂ）の断面図に示すように、アンテナ装置１では、背面側に向けて開口する半筐体状に形成されたフロント筐体１１と、前面側に向けて開口する半筐体状に形成されたリア筐体１２とを組み付けることにより、前述した素子部分を収納するケース１０が形成されるようになっている。本実施形態では、フロント筐体１１とリア筐体１２とはともに樹脂で形成されている。なお、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）の円Ａ内の拡大図である。

具体的には、無給電素子３は、図１等に示した状態から上下反転されて各エレメント３２（各サブエレメント３３）がアンテナ素子２と対向する状態とされ、各エレメント３２が形成された面とは反対側のフィルム３１の面に両面テープ１３が貼付されて、両面テープ１３を介してフロント筐体１１の内面に貼着されて位置固定されている。なお、図１１（Ｂ）に示すように、各エレメント３２は両面テープ３２ａを介してフィルム３１に貼着されている。

アンテナ素子２は、前述したように、フィルム２３が一対のフィルム２３ａ、２３ｂに分離されて構成されており、各アンテナエレメント２１ａ、２１ｂが一対のフィルム２３ａ、２３ｂにそれぞれ貼着されている。そして、無給電素子３と同様に、各アンテナエレメント２１が形成された面とは反対側のフィルム２３（２３ａ、２３ｂ）の面に両面テープ１４が貼付されており、アンテナ素子２は、両面テープ１４を介してリア筐体１２の内面に貼着されて位置固定されている。

また、本実施形態では、リア筐体１２とアンテナ素子２の一方のフィルム２３ｂには、対応する位置に孔１５、２４が設けられており、給電点２２を構成するＦ型コネクタ２２ａが孔１５、２４に挿入されたり螺着されるようになっている。

給電点２２は、本実施形態では、Ｆ型コネクタ２２ａのほか、金属板からなる−側接点端子２２ｂと、樹脂等の絶縁材からなるコネクタ固定フレーム２２ｃと、屈曲された金属板からなる＋側接点端子２２ｄとで構成されている。

そして、上記のように孔１５、２４に挿入されたり螺着されたＦ型コネクタ２２ａに−側接点端子２２ｂを外嵌させ、−側接点端子２２ｂをアンテナ素子２の一方のアンテナエレメント２１ｂに当接させることで、−側接点端子２２ｂを介してＦ型コネクタ２２ａの外周部の接地端子とアンテナエレメント２１ｂとが電気的に接続される。

また、−側接点端子２２ｂの上側からＦ型コネクタ２２ａに、＋側接点端子２２ｄが係止されたコネクタ固定フレーム２２ｃを外嵌して、＋側接点端子２２ｄの一端側をアンテナ素子２の他方のアンテナエレメント２１ａに当接させ、コネクタ固定フレーム２２ｃをアンテナ素子２とリア筐体１２にネジ２５で固定したうえで、図１１（Ａ）に示すように＋側接点端子２２ｄとＦ型コネクタ２２ａの給電端子とを半田Ｈで半田付けすることで、＋側接点端子２２ｄを介してＦ型コネクタ２２ａの給電端子とアンテナエレメント２１ａとが電気的に接続される。

本実施形態では、このようにして、給電点２２が形成されている。なお、図示が省略されているが、Ｆ型コネクタ２２ａには同軸ケーブルが接続され、同軸ケーブルを介してアンテナ素子２で受信した電波信号が外部装置に出力され、或いは外部装置からアンテナ素子２に送信する信号が供給される。また、同軸ケーブルを介してアンテナ素子２に接地電位が供給されるようになっている。

また、本実施形態では、図１２の拡大図に示すように、フロント筐体１１とリア筐体１２とが、各側壁１１ａ、１２ａの端部同士が突き当てられた状態でネジ１６で螺着される等して組み付けられて、ケース１０が形成されるようになっている。

その際、フロント筐体１１とリア筐体１２の各側壁１１ａ、１２ａのそれぞれの高さが予め調整されて形成されており、上記のように組み付けられることで、アンテナ素子２と無給電素子３との相対的な位置が固定されるとともに、アンテナ素子２と無給電素子３との距離、より正確に言えば、アンテナ素子２の各アンテナエレメント２１と無給電素子３の各エレメント３２との距離が、前述したように例えば１／１０波長等に予め設定された所定の距離Ｄだけ離間した位置に平行に配置されるようになっている。

なお、このほかにも、例えば図１３（Ａ）に示すように、フロント筐体１１の側壁１１ａをリア筐体１２の側壁１２ａに外装した状態で図示しないネジで螺着される等してフロント筐体１１とリア筐体１２とが組み付けられる場合がある。この場合には、リア筐体１２の側壁１２ａの高さを予め調整して形成しておくことで、上記のように組み付けた際にアンテナ素子２と無給電素子３との距離が予め設定された所定の距離Ｄだけ離間した位置に平行に配置することが可能となる。

また、例えば図１３（Ｂ）に示すように、リア筐体１２の側壁１２ａをフロント筐体１１の側壁１１ａに外装した状態で図示しないネジで螺着される等してフロント筐体１１とリア筐体１２とを組み付けることも可能である。この場合も、フロント筐体１１の側壁１１ａの高さを予め調整して形成しておくことで、上記のように組み付けた際にアンテナ素子２と無給電素子３との距離が予め設定された所定の距離Ｄだけ離間した位置に平行に配置することが可能となる。

次に、本実施形態に係るアンテナ装置１の作用について説明する。

本実施形態に係るアンテナ装置１の製造の際、図１０や図１１（Ａ）、（Ｂ）に示したように、アルミ箔等の金属箔で形成された各アンテナエレメント２１ａ、２１ｂが一対のフィルム２３ａ、２３ｂの一面側にそれぞれ貼着されてアンテナ素子２が形成される。

また、アルミ箔等の金属箔で形成された一対のサブエレメント３３が間隙３４を有する状態でアンテナ素子２のアンテナエレメント２１の延在方向に対して平行に配置されるようにフィルム３１に貼着されてエレメント３２が形成され、また、必要な本数のエレメント３２がエレメント３２の延在方向に直交する方向に所定の間隔Ｉ（図２参照）を有する状態でそれぞれ平行に配列されて無給電素子（すなわち導波器）３が形成される。

そして、アンテナ素子２と無給電素子３とが、アンテナエレメント２１ａ、２１ｂとエレメント３２とが対向する状態でそれぞれ両面テープ１４、１３を介してリア筐体１２とフロント筐体１１の各内面に貼着されて位置固定される。

また、アンテナ素子２の給電点２２が、上記のように孔１５、２４に挿入されたり螺着されたＦ型コネクタ２２ａに−側接点端子２２ｂやコネクタ固定フレーム２２ｃ、＋側接点端子２２ｄが取り付けられてリア筐体１２に形成される。そして、本実施形態では、図１２の拡大図に示したように、フロント筐体１１とリア筐体１２の各側壁１１ａ、１２ａの端部同士が突き当てられた状態でネジ１６で螺着される等して組み付けられて、ケース１０が形成される。

その際、フロント筐体１１とリア筐体１２の各側壁１１ａ、１２ａのそれぞれの高さが予め調整されて形成されているため、上記のようにしてフロント筐体１１とリア筐体１２とを組み付けることで、アンテナ素子２と無給電素子３との相対的な位置が固定され、しかも、アンテナ素子２と無給電素子３との距離（より正確にはアンテナ素子２の各アンテナエレメント２１と無給電素子３の各エレメント３２との距離）が例えば１／１０波長等に予め設定された所定の距離Ｄだけ離間した位置に平行に配置される。

以上のように、本実施形態に係るアンテナ装置１によれば、アンテナ素子２や無給電素子３をリア筐体１２とフロント筐体１１の各内面に貼着し、フロント筐体１１とリア筐体１２とを組み付けるだけで、アンテナ素子２と無給電素子３が所定の距離Ｄだけ離間した位置に平行に配置されるようになり、前述したアンテナ装置１の素子部分の構成が実現することが可能となる。そして、前述したアンテナ装置１の素子部分の有利な効果を有効に発揮させることが可能となる。

すなわち、本実施形態に係るアンテナ装置１では、図１４に示した八木・宇田アンテナ型のアンテナ装置１００では１／４波長までしか接近させられなかったアンテナ素子２と無給電素子３との距離Ｄをより近接させ、例えば１／１０波長程度まで接近させても、図４に示したように、少なくとも装置正面では、八木・宇田アンテナ型アンテナ装置１００とほぼ同じ送受信感度を得ることが可能となり、装置の小型化・薄型化を図ることが可能となる。

また、無給電素子３のエレメント３２の本数（サブエレメント３３の対数）を増加させることで、リターンロスが十分小さく有効に電波を送受信できる周波数帯を高周波数側に広げて、アンテナ装置１の送受信感度の広帯域化を図ることも可能となる。この場合、エレメント３２の本数（サブエレメント３３の対数）を増加させても、図１〜図３等に示したように、無給電素子３自体の幅がさほど大きくなるわけではない。そのため、前述した特許文献１に記載されたアンテナ装置の構成をダイポールアンテナに応用した場合のように装置が大型化することを防止して装置の小型化・薄型化を図りつつ、アンテナ装置１の送受信感度の広帯域化を図ることが可能となる。

一方、本実施形態に係るアンテナ装置１では、アンテナエレメント２１をフィルム２３に貼着させてアンテナ素子２が形成され、また、エレメント３２をフィルム３１に貼着させて無給電素子３が形成されるため、アンテナ素子２や無給電素子３を形成するために重い金属板や基板等を用いる必要がなく、素子部分を軽量に形成することが可能となる。また、フロント筐体１１やリア筐体１２を例えば樹脂材等で構成することで、アンテナ装置１全体を軽量に形成することが可能となる。

また、アンテナ素子２や無給電素子３をリア筐体１２やフロント筐体１１の各内面に貼着して形成されるため、フロント筐体１１やリア筐体１２を、凹凸構造を設けずに平坦に形成することができる。そのため、アンテナ装置１全体をより薄型化することが可能となる。

さらに、各部材を上記のように構成すれば、アンテナ素子２や無給電素子３等を構成する材料であるアルミ箔やＰＥＴフィルム等は安価であり、組み付け工程も貼着やネジ締め等だけで済む。このように、材料が安価であり、製造工程が容易で組立費用を抑制することが可能となるため、アンテナ装置１を安価に製造することが可能となる。

１ アンテナ装置
２ アンテナ素子
３ 無給電素子
１１ フロント筐体
１１ａ フロント筐体の側壁
１２ リア筐体
１２ａ リア筐体の側壁
２１、２１ａ、２１ｂ アンテナエレメント
２２ 給電点
２２ａ Ｆ型コネクタ
２３、２３ａ、２３ｂ フィルム
３１ フィルム
３２ エレメント
３３ サブエレメント
３４ 間隙
Ｄ アンテナ素子と無給電素子との距離
Ｇ 間隙の幅
Ｉ 所定の間隔
Ｌ２ サブエレメントの延在方向の長さ
Ｗ エレメントの延在方向に直交する方向の長さ（幅）

Claims (9)

1. 給電点と、前記給電点を中心として対称に配置され金属箔で形成された一対のアンテナエレメントがフィルムに貼着されて形成されたアンテナ素子と、
   前記アンテナ素子の各アンテナエレメントに対して平行に配置され、前記各アンテナエレメントから離間された位置に配置され、かつ、金属箔で形成された複数のエレメントがフィルムに貼着されて形成された無給電素子と、を備え、
   前記無給電素子のエレメントは、その延在方向中央に間隙を有しており、前記間隙を境界として対称に構成された、それぞれ一対のサブエレメントを有し、延在方向に直交する方向に所定の間隔を有してそれぞれ平行に配列された複数の前記エレメントを備え、
   前記複数のエレメントは、互いの延在方向に直交する方向の長さ、前記サブエレメントの延在方向の長さ、前記間隙の幅、および各エレメント間の前記間隔がそれぞれ同一であり、
   前記無給電素子が内部に位置固定され、背面側に向けて開口する半筐体状に形成されたフロント筐体と、前記アンテナ素子が内部に位置固定され、前面側に向けて開口する半筐体状に形成されたリア筐体とを組み付ける際に、前記フロント筐体および／または前記リア筐体の側壁の高さにより前記アンテナ素子と前記無給電素子との距離が、１／４波長よりも短い距離とされるように固定されることを特徴とする放送受信用アンテナ装置。
2. 前記金属箔をフィルムに貼着して形成した前記無給電素子および前記アンテナ素子は、それぞれ前記フロント筐体および前記リア筐体の各内面に貼着されて位置固定されることを特徴とする請求項１に記載の放送受信用アンテナ装置。
3. 前記フィルムは、ＰＥＴ樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放送受信用アンテナ装置。
4. 前記給電点は、Ｆ型コネクタを備え、
   前記アンテナ素子の前記一対のアンテナエレメントは、前記Ｆ型コネクタの各接点端子にそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の放送受信用アンテナ装置。
5. 前記無給電素子のエレメントの間隙は、前記アンテナエレメントの延在方向に直交する方向に設けられることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の放送受信用アンテナ装置。
6. 前記アンテナ素子と前記無給電素子との距離が、１／１０波長になるように固定されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の放送受信用アンテナ装置。
7. 前記アンテナ素子は、ダイポールアンテナで構成されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の放送受信用アンテナ装置。
8. 前記アンテナ素子は、ミアンダアンテナで構成されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の放送受信用アンテナ装置。
9. 前記アンテナ素子は、ボウタイアンテナで構成されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の放送受信用アンテナ装置。

Images