JP4870496B2 - アンテナ - Google Patents

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本発明は,主にテレビ受信に利用されるアンテナに関し,詳しくはUHF帯のテレビ電波を受信するのに好適なアンテナの構成に関する。
従来,複数のループ状アンテナを同一平面上に重ならないように配置すると共に,それらループ状アンテナを電気的に並列接続されたアンテナが提案されている。
(例えば,特許文献1参照)
実開昭59−174708号公報
ところで,近年広がりつつある地上ディジタル放送は,一定レベル以上の電波を受信できれば,ディジタル放送の持つその優れた特性によって綺麗な画像を受信することが出来ることから,従来のアナログ放送受信用アンテナで一般的であった八木・宇多式アンテナばかりでなく,ベランダでも屋内であっても簡単に取付ができ,しかも邪魔にならないような小型で軽量で且つデザイン性にも優れたアンテナが求められるようになった。
例えばアンテナの放射器を,八木・宇多式アンテナのように棒状エレメントで構成したダイポール素子の変わりに,上記従来例に示すループアンテナを用いて構成し,それに対向させて配置される反射器を前記放射器に合わせて最適化した反射板付平面アンテナを形成することが考えられる。
しかし,このように構成されたアンテナを地上ディジタル放送を含むUHF帯の信号の受信に使用する場合は,その使用周波数帯が470MHzから770MHzの広帯域の,その全域において良好な電気的特性を有するように構成する必要がある。そのためには放射器であるループアンテナの設計が重要となるのであるが,従来のような構成のアンテナのままでは広帯域特性を備えさせる事は困難であると言った問題があった。
本発明は,こうした問題に鑑みなされたものであり,その目的は,広帯域に亘って特性のよいアンテナを提供することにある。
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,
少なくとも,放射器と反射器を備えるアンテナにおいて,
前記放射器は,
両端に給電点を有し,所定個所と所定個所を接続する少なくとも1つの第1のショートバーを備えた第1のループアンテナと,
前記第1のループアンテナと給電点が共通となるように,前記第1のループアンテナの内側に形成され,前記第1のループアンテナよりループ長が短い第2のループアンテナと,
を備え,
前記第1のループアンテナと前記第2のループアンテナとの間の所定位置を第2のショートバーで接続したことを特徴とする。
また,請求項2に記載の発明は,請求項1に記載のアンテナにおいて,前記放射器は,前記第1のループアンテナと前記第2のループアンテナとを,前記給電点を挟んで,同一平面上にそれぞれ一対形成することで,スケルトンスロットアンテナとして構成されていることを特徴とする。
請求項1に記載のアンテナによれば,放射器が,第2のループアンテナを第1のループアンテナの内側に配置し,これら各ループアンテナの給電点を共通にして多重化し,しかも,第1のループアンテナに第1のショートバーを設けることにより構成されているので,広帯域に亘って特性のよい放射器を有するアンテナが提供できる。
また,請求項1に記載のアンテナによれば,放射器を構成する第1のループアンテナと第2のループアンテナとの間の所定位置が第2のショートバーで接続されるので,多重化したアンテナ同士によって起こる干渉を防止して,広帯域に亘り良好な特性を有するアンテナを提供できる。
次に,請求項2に記載のアンテナによれば,放射器が,第1のループアンテナと第2のループアンテナとを,給電点を挟んで,同一平面上にそれぞれ一対形成することで,スケルトンスロットアンテナとして構成されているので,更なる広帯域化が実現できる。
以下に,本発明を具体化した実施形態の例を,図面を基に詳細に説明する。
図1は本発明に係るアンテナの実施形態を示す概略斜視図であり,(a)は正面側から見た斜視図であり,(b)は背面側から見た斜視図である。図2は本発明に係るアンテナを構成する放射器の概略構成を示す正面図である。図3は本発明に係るアンテナを構成する反射器の拡大したものであり,(a)は正面図,(b)は背面図,(c)は右側面図,(d)は上面図を示す。図4(a)は反射器の一部を破断した背面部分拡大図であり,(b)は上面拡大図である。図5は本発明に係るアンテナの使用例を示す概略図である。
一般的に八木・宇田式アンテナにおいては放射器と反射器の間隔は使用周波数の中心周波数の略4分の1波長の間隔が必要とされており,反射器の大きさとしては放射器に誘起される電流の主要分布範囲と同程度又はそれ以上必要とされている。従ってアンテナを小型化するためには,一番大きくなる反射器の外形を小さくしたり,反射器と放射器の間隔を狭めたりする必要が生じ,それに合わせるように放射器を最適化していく必要がある。しかしながら,反射器を小型化するにしろ,放射器と反射器の間隔を狭めるにしろ,アンテナが所定の電気的特性を維持したまま小型化するには夫々の最適化にも限界が生じる。
それに対して,図1から図4に示される放射器50と反射器60によって構成されるアンテナは,発明人が最適化実験をすることによって得られた構成例を示すものである。尚,ここに示す例はUHF帯の信号を受信するように構成されたものの実施例を示すものであるが,特に実施例の周波数帯に限定されるものではない。
この実施例に示されるアンテナは,受信する電波の偏波方向に平行に短辺を有し,偏波方向に直交する方向に充分長い長辺を有する縦長の放射器50と反射器60とから構成されている。
図1および図2に示されるように,放射器50は水平方向に直交する方向に略平行配置される側辺51b,51cと,該側片の上下両端側に前記側片を挟むように配設される上辺51dおよび下辺51eからなる縦長形状に形成された第1の放射素子51と,その第1の放射素子51のループ内部にあって,水平方向に直交する方向に略平行配置される側辺52b,52cと,該側片の上下両端側に前記側片を挟むように配設される上辺52dおよび下辺52eからなる縦長形状に形成された第2の放射素子52とを備え,第1の放射素子と第2の放射素子は夫々の側辺の略中央から放射器50の中心に向かって対向するように突設され,その先端部に給電点50a,50aを備える共通の中辺50fによって接続されており,この第1の放射素子51と第2の放射素子52はそれぞれスケルトンスロットアンテナを多重に配置した構成としている。
第1の放射素子51の所定位置には放射素子の間を接続して短絡するための第1のショートバー53が形成されている。
本実施例における第1ショートバー53は中辺50fと略平行に側辺51bと側辺51cとの間を接続するように構成されており,中辺50fを挟んで放射器の上下対称となる位置にそれぞれ配設(53d,53e)されている。この第1のショートバー53は第1の放射素子の広帯域化を実現するためのものである。
また,第1の放射素子51と第2の放射素子52との間の所定位置には,第1の放射素子51と第2の放射素子52を接続して短絡するための第2のショートバー54が形成されている。この第2のショートバーは第1の放射素子51と第2の放射素子52とが相互に干渉して特性が悪くなるのを防止するためのものである。
尚,第1のショートバー53と第2のショートバー54は,放射器50の構成に合わせて,必要とする電気的特性が得られる所定の位置に設ければよいのであるが,本実施例における第1のショートバー53と第2のショートバー54は,それぞれ第2の放射素子52の上辺52d,下辺52eと重合される位置に配設されており,図には上下にそれぞれ一本ずつのショートバーとして示されている。
これによれば放射器50の第1の放射素子51は,線幅15mmの金属導体で側片51b(51c)の長さ(図におけるH11)が略560mm,上辺(下辺)の長さ(図におけるW11)が略100mmの矩形となるように形成されている。第2の放射素子52は,線幅5mmの金属導体で側片52b(52c)の長さが略300mm,上辺(下辺)の長さが略30mmの矩形となるように形成されている。第1の放射素子51と第2の放射素子の左右方向の略20mm離して配設されている。中辺50fの突出寸法は略30mm,幅略10mmであり,その先端部には給電点50aを有する。尚,この実施例に係る放射器は金属材料を金型等で打ち抜き加工したものから形成される。
次に反射器60について説明する。本実施例の反射器60は図1および図3に示されるように,前記放射器50がなす平面の投影面の外形と同じか僅かに大きく形成した縦長の外形略四角形状に形成された第1の反射板61と,該第1の反射器61を挟んで両長辺側を夫々前記放射器50方向に折曲部60b,60cにおいて折り曲げ形成した第2の反射器62,62と,前記第1の反射器61に複数形成された受信する電波の偏波方向に直交する方向(本発明の実施例では水平偏波の信号を受信するように構成されているので図に示される上下方向)に長手方向を有する開口窓63(63a,63b,・・・)から構成されている。本発明における開口窓63は反射板の水平方向に7個平行配置したものを1組として,第1の反射器61の上下方向に5組配列するように形成されている。
次にこの例に示される反射器60の寸法について図4を用いて詳しく説明する。尚,図4(a)における第2の反射器62は,以降の寸法の説明が明確になるように,第1の反射器61と同一平面上になるように両側に開いた(折り曲げ成形する前の)状態で示されている。
第1の反射器61は上述のように放射器50がなす平面の投影面の外形と同じか僅かに大きく形成されているのであるが,第2の反射器62,62を含めた寸法は次の条件に当てはまるように形成されている。即ち,第1の反射器61の短辺(図4(b)に示されるW22)と第2の反射器62の短辺(図4(b)に示されるL15)の合計寸法(図に示す経路R20の長さであり,第2の反射器62の先端から先端までのコ字状に形成された反射器の寸法)が使用周波数における最大周波数の波長λ2の0.45から1.2倍であるように構成されると共に,平行配置された1組の開口窓63の配列方向の寸法であって,前記第2の反射器の短辺寸法(図におけるL15)の合計と,前記折曲部60b,60cと前記開口窓の内の最も外側に配置された前記開口窓(図における62a,62g)の折曲部側に位置する長辺との間の寸法(図におけるL13)の合計と,隣り合う開口窓の相対向する長辺の間の寸法(図におけるL14)の合計と,全開口窓の全周の合計{7×(2×L1+2×L2)}の略2分の1の寸法(7×L1+7×L2)と,の総合計寸法(即ち,図における経路R10の長さ)が使用周波数における最小周波数の波長λ1の0.45から1.2倍となるように,前記開口窓63の開口寸法が形成されている。
これによれば反射器60は第1の反射器51の大きさが略560×100mmであり,開口窓の開口寸法は95×7mmである。また第2の反射器62の短辺の寸法は略45mmであり,この実施例に係る放射器と同様に金属材料を金型等で打ち抜き加工したものから形成される。
尚,開口窓の開口寸法,開口窓の形成数は一例を示すものであり,必要とする電気的特性が得られるのであれば,特に実施例に示されるものに限定されるものではない。
このように構成された放射器50と反射器60は図5(a)に示すように化粧ケース99の内部に所定の間隔を保持して収納されてアンテナ100が形成される。尚,アンテナ出力端子101は前記化粧ケース99の底部から下方に突設するように構成すればすっきりとした配線が可能になる。そして,このアンテナを屋内で使用する場合は図5(b)に示されるようにアンテナ下部を支えるアンテナ支持台102を備えることで自立させることができる。尚,図に示される103は同軸ケーブルである。また図5(c)に示されるように屋外に取付ける場合は,アンテナ方向調整機構付のアンテナ取付金具104を備えさせればよい。つまり,このアンテナ構成によれば断面形状が略正方形となるから,アンテナの前後に何も突出する部分がなくなり,屋内に設置しても場所を取らないし,ベランダに設置しても場所を取らずに簡単に取付けができる。また,特に壁面105に取付ければ突設寸法が極めて小さいことから目立たずスッキリと設置ができ壁面取付用として好適なアンテナとなる。
尚,本発明の実施例では放射器50と反射器60を構成する第2の反射器62の先端との間隔は略30mmである。
このように構成された本発明のアンテナによれば,放射器は,ループアンテナ若しくはこのループアンテナを同一平面上で相対向するように配設したスケルトンスロットアンテナで構成し,しかも,各ループアンテナには,ループアンテナの所定個所と所定個所を接続する少なくとも1つの第1のショートバーを備えることによって,広帯域に亘って特性のよい放射器を有するアンテナを提供できる。
また,このループアンテナ若しくはスケルトンスロットアンテナに加えて,ループ内により長さの短いループアンテナ若しくはスケルトンスロットアンテナを備えさせることによってアンテナを多重化すれば,更なる広帯域化が実現できる。
そして,多重化したループアンテナ若しくはスケルトンスロットアンテナの相互間を接続する第2のショートバーを備えることによって,多重化したアンテナ同士が近接する事いよって起こる干渉を防止して,広帯域に亘り良好な特性を得ることができる。
更に,反射器を放射器の外形と同じか僅かに大きい形状で構成し,加えてこの反射器には,受信する信号の偏波に直交する方向に長手方向を有する開口窓を所定場所に所定数形成することによって,反射器の外形寸法が放射器と同じか僅かに大きい大きさであっても前後比を劣化させることがないのでアンテナの形状を小さくできる。また,反射器に複数の開口窓が形成されることによって反射器自体の重量が軽くなると言った効果も有することとなり,この反射器を用いたアンテナは高性能な特性を維持しつつ小型化および軽量化が実現できる。
また,放射器と反射器を偏波の方向に対して平行する方向に短辺を有し偏波面の方向に対して直交する方向に充分に長い長辺を有する外形略四角形状に構成したのでスリムであっても電気的特性の優れたアンテナを提供できる。しかも,スリム化によりアンテナの周囲に突設する部分が殆どなくなるので,小型軽量化に加えて,更に設置の省スペース化が可能となる。
そしてこのアンテナをUHF帯に対応するようにすれば,屋内であってもアンテナ支柱への取付けであっても,壁面やベランダ等への取付けであっても簡単に取付けができる地上ディジタル放送受信用に適したUHFアンテナを提供することができる。

尚,本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく,化粧ケース内部に増幅器を内蔵するなど,本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部の構成を適宜に変更して実施することも可能である。
実施形態のアンテナを示す概略斜視図であり,(a)は正面側から見た斜視図であり,(b)は背面側から見た斜視図である。 実施形態のアンテナを構成する放射器の概略構成を示す正面図である。 実施形態のアンテナを構成する反射器を表す説明図であり,(a)は正面図,(b)は背面図,(c)は右側面図,(d)は上面図である。 (a)は反射器の一部を破断した背面部分拡大図であり,(b)は上面拡大図である。 実施形態のアンテナの具体的な使用例を示す説明図である。
符号の説明
50…放射器,50a…給電点,50f…中辺,51…第1の放射器,51b・51c…側辺,51d…上辺,51e…下辺,52…第2の放射器,52b・52c…側辺,52d…上辺,52e…下辺,53…第1のショートバー,54…第2のショートバー,60…反射器,60b,60c…折曲部,61…第1の反射器,62…第2の反射器,63…開口窓,99…化粧ケース,100…アンテナ,101…アンテナ出力端子,102…アンテナ支持台,103…同軸ケーブル,109…アンテナ取付金具。

Claims (2)

  1. 少なくとも,放射器と反射器を備えるアンテナにおいて,
    前記放射器は,
    両端に給電点を有し,所定個所と所定個所を接続する少なくとも1つの第1のショートバーを備えた第1のループアンテナと,
    前記第1のループアンテナと給電点が共通となるように,前記第1のループアンテナの内側に形成され,前記第1のループアンテナよりループ長が短い第2のループアンテナと,
    を備え,
    前記第1のループアンテナと前記第2のループアンテナとの間の所定位置を第2のショートバーで接続したことを特徴とするアンテナ。
  2. 前記放射器は,前記第1のループアンテナと前記第2のループアンテナとを,前記給電点を挟んで,同一平面上にそれぞれ一対形成することで,スケルトンスロットアンテナとして構成されていることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ。
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