JP4979030B2

JP4979030B2 - アンテナ

Info

Publication number: JP4979030B2
Application number: JP2009217279A
Authority: JP
Inventors: 伸悟藤澤; 鵬飛王
Original assignee: Ｄｘアンテナ株式会社
Priority date: 2009-09-18
Filing date: 2009-09-18
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2029-09-18
Also published as: CN102025029B; JP2011066793A; CN102025029A

Description

本発明は、アンテナに関し、特に、スロットアンテナに関する。

従来の八木式アンテナを屋根の上に設置する場合、家屋の景観が悪くなる、および設置時に屋根を損傷する恐れがあることから、平面タイプのアンテナ等、より景観に配慮した簡易な構成のアンテナが求められている。

従来の平面タイプのアンテナとして、たとえば双ループタイプのアンテナが挙げられる。しかしながら、双ループタイプのアンテナでは、利得を上げるために双ループタイプの放射器を複数設ける必要があることから、給電方法および構造が複雑になるという欠点があった。

一方、平面タイプのアンテナとして、スロットアンテナが挙げられる。一般的なスロットアンテナは、たとえば長方形の平面導体の中央においてスリットすなわち細いスロット状の孔を設け、このスリットを挟んで対向する２つの位置に給電がなされる（非特許文献１参照）。スロットアンテナでは、給電部を１ヶ所のみ設ければよいため、双ループタイプのアンテナと比べて給電方法および構造を簡易にすることができる。

スロットアンテナの一例として、たとえば、特許文献１には、以下のようなアンテナが開示されている。すなわち、電波放射面を構成する略四角形の放射導体と、該放射導体と略同一形状で放射導体の背部に平行に配置した反射導体とから成るＵＨＦアンテナであって、上記放射導体は、中央部に上下方向に伸びた開口窓を有し、該開口窓の中心部左右壁部に給電点を設けている。

また、特許文献２には、以下のようなアンテナが開示されている。すなわち、正面板と、該正面板に対して略直交するよう両側に折曲されている側板からなる断面コ字状の導電板と、該導電板における上記正面板の一縁部から略垂直方向に形成されているスリットにより構成されている水平偏波用アンテナと、上記正面板と、該正面板の両側に形成されている側板とに略水平方向に形成されているスロットにより構成されている垂直偏波用アンテナとを備える。

特開２００２−８４１３０号公報特開２００３−３３２８３４号公報

電子情報通信学会，「アンテナ工学ハンドブック（第２版）」，オーム社

近年、地上波デジタル放送の開始により、アナログ放送に比べて比較的簡易な構成のアンテナでテレビジョン放送を良好に受信することが可能となっており、上記のようなスロットアンテナを用いることが検討されている。

しかしながら、一般的なスロットアンテナは比較的帯域が狭く、ＵＨＦ放送帯域（４７０〜７７０ＭＨｚ）の全般において良好な特性を得ることが困難であった。このようなスロットアンテナの狭帯域性を改善する方法として、スロットアンテナを構成している導体板においてスリットの延在方向の長さを長くすることが考えられる。しかしながら、スリットの延在方向の長さを長くするとアンテナが大型化し、また、所望の樹脂筐体にアンテナを収容することができないという問題が発生する。

特許文献２に記載の構成では、スロットアンテナを構成している導体板においてスリットの延在方向を長くする方法がとられているが、スリットが設けられている部分が折り曲げられているため、機械的強度が弱くなってしまうという問題点があった。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、薄型化を図り、機械的強度の低下を防ぎ、良好な特性を得ることが可能なアンテナを提供することである。

上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わるアンテナは、長手方向に延伸し、互いに対向する第１の辺および第２の辺と、上記長手方向に略直交する短手方向に延伸し、互いに対向する第３の辺および第４の辺とを有し、上記長手方向に沿って延伸し、上記第１の辺、上記第２の辺、上記第３の辺および第４の辺と距離を隔ててスリットが形成され、給電部が設けられた第１の導体板と、上記第１の導体板の長手方向の一部範囲において上記第１の辺および上記第２の辺からそれぞれ突出する第２の導体板および第３の導体板とを備える。

好ましくは、上記第２の導体板および上記第３の導体板は、上記第１の辺および上記第２の辺からそれぞれ折れ曲がるように突出している。

より好ましくは、上記第２の導体板および上記第３の導体板は、上記第１の導体板の同じ主表面側へ折れ曲がるように突出している。

好ましくは、上記第２の導体板および上記第３の導体板は、上記第１の辺の中央部および上記第２の辺の中央部からそれぞれ突出している。

好ましくは、上記アンテナは、さらに、上記第３の辺から折れ曲がる第４の導体板と、上記第４の辺から折れ曲がる第５の導体板とを備える。

好ましくは、上記アンテナは、さらに、上記第１の辺および上記第２の辺からそれぞれ折れ曲がる第６の導体板および第７の導体板を備え、上記第２の導体板は、上記第６の導体板の上記第１の辺側の端部と対向する端部から突出し、上記第３の導体板は、上記第７の導体板の上記第２の辺側の端部と対向する端部から突出している。

好ましくは、上記アンテナは、さらに、上記第１の導体板と対向する反射器を備える。
またこの発明の別の局面に係わるアンテナは、長手方向に延伸し、互いに対向する第１の辺および第２の辺と、上記長手方向に略直交する短手方向に延伸し、互いに対向する第３の辺および第４の辺とを有し、上記長手方向に沿って延伸し、上記第１の辺、上記第２の辺、上記第３の辺および第４の辺と距離を隔ててスリットが形成され、給電部が設けられた第１の導体板と、上記第３の辺から折れ曲がる第２の導体板と、上記第４の辺から折れ曲がる第３の導体板とを備える。

好ましくは、上記アンテナは、さらに、上記第１の導体板と対向する反射器を備える。

本発明によれば、薄型化を図り、機械的強度の低下を防ぎ、良好な特性を得ることができる。

本発明の第１の実施の形態に係るアンテナの構成を示す斜視図である。本発明の第１の実施の形態に係るアンテナの構成を示す正面図である。（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナにおける放射器の構成を示す平面図である。（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナにおける放射器の構成を示す正面図である。（ｃ）は、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナにおける放射器の構成を示す側面図である。本発明の第１の実施の形態に係るアンテナの利得と受信信号の周波数との関係を示すグラフ図である。本発明の第２の実施の形態に係るアンテナの構成を示す斜視図である。本発明の第２の実施の形態に係るアンテナの構成を示す正面図である。（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係るアンテナにおける放射器の構成を示す平面図である。（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係るアンテナにおける放射器の構成を示す正面図である。（ｃ）は、本発明の第２の実施の形態に係るアンテナにおける放射器の構成を示す側面図である。本発明の第２の実施の形態に係るアンテナの利得と受信信号の周波数との関係を示すグラフ図である。本発明の第３の実施の形態に係るアンテナの構成を示す斜視図である。本発明の第３の実施の形態に係るアンテナの構成を示す正面図である。（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係るアンテナにおける放射器の構成を示す平面図である。（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係るアンテナにおける放射器の構成を示す正面図である。（ｃ）は、本発明の第３の実施の形態に係るアンテナにおける放射器の構成を示す側面図である。本発明の第３の実施の形態に係るアンテナの利得と受信信号の周波数との関係を示すグラフ図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナの構成を示す斜視図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナの構成を示す正面図である。

図３（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナにおける放射器の構成を示す平面図である。図３（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナにおける放射器の構成を示す正面図である。図３（ｃ）は、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナにおける放射器の構成を示す側面図である。

図１〜図３を参照して、アンテナ１０１は、放射器１１Ａと、反射器１２とを備える。放射器１１Ａは、導体板２７，２８，２９を含む。

導体板２９は矩形状である。導体板２９は、長手方向に延伸し、互いに対向する辺５１および辺５２と、長手方向に略直交する短手方向に延伸し、互いに対向する辺５３および辺５４とを有する。ここで、長手方向は図１〜図３に示すＹ方向に対応し、短手方向は図１〜図３に示すＸ方向に対応している。また、アンテナ１０１の高さ方向が図１〜図３に示すＺ方向に対応している。

導体板２９には、長手方向に沿って延伸するスリット２１が形成されている。スリット２１は、辺５１、辺５２、辺５３および辺５４の内側に形成されている、すなわち、辺５１、辺５２、辺５３および辺５４と距離を隔てて形成されている。言い換えれば、スリット２１は、辺５３と辺５４との間に位置する第１端部および第２端部を有し、第１端部および第２端部間で長手方向に沿って延伸している。

スリット２１は、導体板２９を長手方向に二分する直線に沿って設けられている、すなわち、辺５３の中点および辺５４の中点を結ぶ直線に沿って設けられている。また、スリット２１は、矩形状であり、たとえばその中央部において短手方向に拡張された幅広部を有する。なお、スリット２１は、幅広部を有しない構成であってもよい。短手方向に沿ってこの幅広部を挟んで対向する位置に２つの給電点すなわち給電部２２が設けられている。給電部２２には、図示しないコンデンサおよびバランを介して図示しない同軸ケーブルが接続されている。

図１および図２に示すように、反射器１２は、導体板２９と対向する位置に設けられており、長手方向に延伸する２辺が放射器１１Ａ側に折り曲げられている。このような構成により、反射器１２の幅すなわちＸ方向の長さを短くすることができるため、アンテナ１０１の小型化を図ることができる。

図３（ａ）に示すように、導体板２９の短手方向の長さは約λ／２であり、導体板２９の長手方向の長さは約λである。ただし、λは、アンテナ１０１が受信すべき信号の周波数帯域における中心周波数に対応する波長であり、たとえば６２０ＭＨｚの信号の波長である。

導体板２７は、たとえば矩形状であり、導体板２９の辺５３から折れ曲がった状態で設けられている。導体板２８は、たとえば矩形状であり、導体板２９の辺５４から折れ曲がった状態で設けられている。すなわち、導体板２７および２８は、導体板２９に対して１８０度以外の角度で接続されている。導体板２７〜２９は、一枚の導体板を折り曲げることにより形成される。導体板２７および２８は、導体板２９の同じ主表面側へすなわち反射器１２側へ折れ曲がっている。

このような構造により、図２に示すように導体板２９および反射器１２間の距離をλ／１０と短くしてアンテナ１０１の薄型化を図ることができる。一般的には、良好な特性を得るために、導体板および反射器間の距離はおよそλ／４に設定する必要があるが、アンテナ１０１では、導体板および反射器間の距離をλ／１０と短くしても良好な特性を得ることができる。つまり、長手方向すなわちスリット２１の延伸方向における導体板の長さを長くすることができるため、導体板および反射器間の距離を短くしても、広帯域性を実現することができる。すなわち、アンテナ１０１において、利得、定在波比（一般にＳＷＲ（Standing Wave Ratio)またはＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio)と呼ばれる）および前後比等において良好な特性が得られる帯域を広げることができる。

なお、導体板２９は矩形状に限らず、長手方向に延伸し、互いに対向する２辺と、長手方向に略直交する短手方向に延伸し、互いに対向する２辺とを有する形状であればよい。たとえば、面取りされた形状であってもよいし、矩形以外の多角形であってもよい。また、スリット２１は矩形状に限らず、導体板２９の長手方向に延伸する形状であればよい。

また、導体板２７および２８が導体板２９とは別個に製造され、導体板２７および２８と導体板２９とが電気的に接続されることにより放射器１１Ａが形成されてもよい。たとえば、導体板２７および２８と導体板２９とが導線によって接続されてもよいし、導体板２７および２８と導体板２９とが溶接されてもよい。

また、アンテナ１０１は、導体板の一方の端部だけを折り曲げる構成であってもよい、すなわち、導体板２７および２８の一方を備える構成であってもよい。しかしながら、導体板の両方の端部を折り曲げる構成では、スリットの延伸方向における導体板の長さをさらに長くしても小型化を図ることができるというメリットがある。

図４は、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナの利得と受信信号の周波数との関係を示すグラフ図である。図４において、点線は従来のスロットアンテナの特性を示し、実線はアンテナ１０１の特性を示している。

図４を参照して、５３０ＭＨｚ〜５７０ＭＨｚを除く４７０ＭＨｚ〜８００ＭＨｚの範囲において、アンテナ１０１は従来のスロットアンテナと比べて高い利得を有しており、良好な受信特性を実現している。特に、ＵＨＦ帯の高域すなわち６８０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚの高周波側において、アンテナ１０１は高い利得を有しており、従来と比べて大きく改善されている。

本発明の第１の実施の形態に係るアンテナでは、平面アンテナ構造を採用することにより、従来の八木式アンテナのように屋根の上に設置する必要がなく、家屋の壁面に容易に設置でき、また、薄型であるため景観を損ねることもない。また、スロット構造を採用することにより、給電部を１ヶ所のみ設ければよいため、給電方法および構造を簡易にすることができる。

以上より、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナでは、薄型化を図り、機械的強度の低下を防ぎ、良好な特性を得ることができる。すなわち、薄型で高性能かつ丈夫な平面タイプのアンテナを得ることができる。

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係るアンテナと比べて放射器の構造を変更したアンテナに関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係るアンテナと同様である。

図５は、本発明の第２の実施の形態に係るアンテナの構成を示す斜視図である。図６は、本発明の第２の実施の形態に係るアンテナの構成を示す正面図である。

図７（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係るアンテナにおける放射器の構成を示す平面図である。図７（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係るアンテナにおける放射器の構成を示す正面図である。図７（ｃ）は、本発明の第２の実施の形態に係るアンテナにおける放射器の構成を示す側面図である。

図５〜図７を参照して、アンテナ１０２は、放射器１１Ｂと、反射器１２とを備える。放射器１１Ｂは、導体板２３，２４，２５，２６，２９を含む。

導体板２５および導体板２６は、辺５１および辺５２からそれぞれ折れ曲がっている。導体板２３は、たとえば矩形状であり、導体板２９の長手方向の一部範囲において導体
板２５を介して辺５１から突出した状態で設けられている。導体板２４は、たとえば矩形状であり、導体板２９の長手方向の一部範囲において導体板２６を介して辺５２から突出した状態で設けられている。すなわち、導体板２３は、導体板２５の辺５１側の端部と対向する端部から突出している。導体板２４は、導体板２６の辺５２側の端部と対向する端部から突出している。導体板２３および導体板２４は、それぞれ導体板２５および２６を介して辺５１の中央部および辺５２の中央部から突出している。導体板２３，２４により、後述するようにアンテナ１０２の受信特性を向上させることができる。

導体板２３および導体板２４は、それぞれ導体板２５および２６を介して辺５１および辺５２から折れ曲がるように突出している。言い換えれば、導体板２３および２４は、それぞれ導体板２５および２６を介して導体板２９に対して１８０度以外の角度で接続されている。このような構造により、アンテナ１０２の幅を短くして小型化を図ることができる。また、反射器１２との距離を調整し、アンテナ１０２全体のインピーダンスマッチングを図ることができるため、ＶＳＷＲを向上させることができる。

また、導体板２３，２４，２５，２６は導体板２９から反射器１２側へ折れ曲がっている。すなわち、導体板２３および導体板２４は、導体板２９の同じ主表面側へ折れ曲がるように突出している。このような構造により、アンテナ１０２の幅および高さを小さくして小型化を図ることができる。導体板２３，２４，２５，２６，２９は、一枚の導体板を折り曲げることにより形成される。なお、導体板２３，２４，２５，２６が導体板２９とは別個に製造され、導体板２３，２４，２５，２６と導体板２９とが電気的に接続されることにより放射器１１Ｂが形成されてもよい。たとえば、導体板２３，２４，２５，２６と導体板２９とが導線によって接続されてもよいし、導体板２３，２４，２５，２６と導体板２９とが溶接されてもよい。

また、導体板２３，２４は矩形以外の他の形状であってもよい。たとえば、三角形であってもよいし、台形であってもよいし、切り欠き部を有する形状であってもよい。

図８は、本発明の第２の実施の形態に係るアンテナの利得と受信信号の周波数との関係を示すグラフ図である。図８において、点線は従来のスロットアンテナの特性を示し、実線はアンテナ１０２の特性を示している。

図８を参照して、４７０ＭＨｚ〜８００ＭＨｚの範囲において、アンテナ１０２は従来のスロットアンテナと比べて高い利得を有しており、良好な受信特性を実現している。特に、ＵＨＦ帯の低域すなわち４７０ＭＨｚ〜５６０ＭＨｚの低周波側において、アンテナ１０２は高い利得を有しており、従来と比べて大きく改善されている。

したがって、本発明の第２の実施の形態に係るアンテナでは、薄型化を図り、機械的強度の低下を防ぎ、良好な特性を得ることができる。すなわち、薄型で高性能かつ丈夫な平面タイプのアンテナを得ることができる。

なお、アンテナ１０２は、導体板２５および２６を備える構成であるとしたが、導体板２５および２６は本発明において必須の構成ではなく、導体板２５および２６を備えない構成であっても広帯域において良好な特性を得ることが可能である。

その他の構成および動作は第１の実施の形態に係るアンテナと同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。

＜第３の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係るアンテナおよび第２の実施の形態に係るアンテナの特徴を組み合わせたアンテナに関する。

図９は、本発明の第３の実施の形態に係るアンテナの構成を示す斜視図である。図１０は、本発明の第３の実施の形態に係るアンテナの構成を示す正面図である。

図１１（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係るアンテナにおける放射器の構成を示す平面図である。図１１（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係るアンテナにおける放射器の構成を示す正面図である。図１１（ｃ）は、本発明の第３の実施の形態に係るアンテナにおける放射器の構成を示す側面図である。

図９〜図１１を参照して、アンテナ１０３は、放射器１１Ｃと、反射器１２とを備える。放射器１１Ｃは、導体板２３〜２９を含む。

図１２は、本発明の第３の実施の形態に係るアンテナの利得と受信信号の周波数との関係を示すグラフ図である。図１２において、点線は従来のスロットアンテナの特性を示し、実線はアンテナ１０３の特性を示している。

図１２を参照して、アンテナ１０３は、アンテナ１０１の導体板２７および２８と、アンテナ１０２の導体板２３および２４との両方を備える構成により、ＵＨＦ帯の全帯域すなわち４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚの範囲と、７７０ＭＨｚ〜８００ＭＨｚの範囲とにおいて、従来のスロットアンテナと比べて高い利得を有しており、アンテナ１０１および１０２と比べてさらに良好な受信特性を実現している。

その他の構成および動作は第１の実施の形態および第２の実施の形態に係るアンテナと同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ放射器、１２反射器、２１スリット、２２給電部、２３〜２９導体板、５１〜５４辺、１０１〜１０３アンテナ。

Claims

長手方向に延伸し、互いに対向する第１の辺および第２の辺と、前記長手方向に略直交する短手方向に延伸し、互いに対向する第３の辺および第４の辺とを有し、前記長手方向に沿って延伸し、前記第１の辺、前記第２の辺、前記第３の辺および第４の辺と距離を隔ててスリットが形成され、給電部が設けられた第１の導体板と、
前記第３の辺から折れ曲がる第２の導体板と、
前記第４の辺から折れ曲がる第３の導体板とを備えるアンテナ。
前記第１の辺から折れ曲がる第４の導体板と、
前記第２の辺から折れ曲がる第５の導体板とをさらに備える、請求項１に記載のアンテナ。
前記アンテナは、さらに、
前記第１の導体板と対向する反射器を備える請求項１または２に記載のアンテナ。
長手方向に延伸し、互いに対向する第１の辺および第２の辺と、前記長手方向に略直交する短手方向に延伸し、互いに対向する第３の辺および第４の辺とを有し、前記長手方向に沿って延伸し、前記第１の辺、前記第２の辺、前記第３の辺および第４の辺と距離を隔ててスリットが形成され、給電部が設けられた第１の導体板と、
前記第１の導体板の長手方向の一部範囲において前記第１の辺および前記第２の辺からそれぞれ突出する第２の導体板および第３の導体板とを備えるアンテナ。
前記第２の導体板および前記第３の導体板は、前記第１の辺および前記第２の辺からそれぞれ折れ曲がるように突出している請求項４に記載のアンテナ。
前記第２の導体板および前記第３の導体板は、前記第１の導体板の同じ主表面側へ折れ曲がるように突出している請求項５に記載のアンテナ。
前記第２の導体板および前記第３の導体板は、前記第１の辺の中央部および前記第２の辺の中央部からそれぞれ突出している請求項４から６のいずれかに記載のアンテナ。
前記アンテナは、さらに、
前記第３の辺から折れ曲がる第４の導体板と、
前記第４の辺から折れ曲がる第５の導体板とを備える請求項４から７のいずれかに記載のアンテナ。
前記アンテナは、さらに、
前記第１の辺および前記第２の辺からそれぞれ折れ曲がる第６の導体板および第７の導体板を備え、
前記第２の導体板は、前記第６の導体板の前記第１の辺側の端部と対向する端部から突出し、
前記第３の導体板は、前記第７の導体板の前記第２の辺側の端部と対向する端部から突出している請求項４から８のいずれかに記載のアンテナ。
前記アンテナは、さらに、
前記第１の導体板と対向する反射器を備える請求項４から９のいずれかに記載のアンテナ。