JP5228208B2

JP5228208B2 - アンテナ

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Publication number: JP5228208B2
Application number: JP2008316978A
Authority: JP
Inventors: 正太郎堀井; 裕介萩原
Original assignee: Ｄｘアンテナ株式会社
Priority date: 2008-12-12
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2028-12-12
Also published as: JP2010141688A

Description

本発明は、アンテナに関し、特に、水平偏波を受信するループアンテナに関する。

テレビジョン放送の電波は大部分が水平偏波であり、この水平偏波を受信するためのアンテナが開発されている。このようなアンテナとしてはたとえばダイポールアンテナがあげられる。ダイポールアンテナでは、水平方向に全体で共振波長の１／２の長さが必要である。

ここで、アンテナの形状には縦型および横型があるが、垂直方向の長さと比べて水平方向の長さの小さい縦型は、受風面積等が小さいことから屋外設置される場合に有用であり、また、美観および設置性の観点から、特に屋内設置される場合に有用である。

このような縦型アンテナの一例として、いわゆるヘンテナがある。ヘンテナは、ループアンテナの一種であり、縦の２長辺がアンテナの共振波長の１／２の長さを有し、横の２短辺がアンテナの共振波長の１／６の長さを有する矩形状のアンテナである。

ヘンテナを用いた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、縦２分の１波長、横６分の１波長を基本とする長方形状を形成した金属銅線の長辺の基端から約６分の１波長付近に電気的整合のための調整点を設け、この調整点から給電線を結合した枠型アンテナの単体を単一水平面上に９０度間隔で４個配設し、各枠型アンテナの単体を４分の１サイクル間隔で同時励振させ、アンテナエレメントを支持する。
特開平４−１６７７０７号公報

しかしながら、特許文献１記載のアンテナでは、水平方向の長さが枠型アンテナの単体２つ分となり大きくなってしまう。

それゆえに、本発明の目的は、水平偏波を受信する小型の縦型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、第１の長辺導体、第２の長辺導体、第１の短辺導体および第２の短辺導体を有し、略矩形状に周回している第１のループアンテナ素子と、第３の長辺導体、第４の長辺導体、第１の短辺導体と交差している第３の短辺導体および第２の短辺導体と交差している第４の短辺導体を有し、略矩形状に周回している第２のループアンテナ素子と、第１の長辺導体の延伸方向における中心から第１の短辺導体への方向に離れた位置において第１の長辺導体に接続された第１端と、第１端の反対側かつ第１の長辺導体および第２の長辺導体の間に位置する第２端とを有する第１の給電線路と、第２の長辺導体の延伸方向における中心から第１の短辺導体への方向に離れた位置において第２の長辺導体に接続された第１端と、第１端の反対側かつ第１の長辺導体および第２の長辺導体の間に位置する第２端とを有する第２の給電線路と、第３の長辺導体の延伸方向における中心から第３の短辺導体への方向に離れた位置において第３の長辺導体に接続された第１端と、第１端の反対側かつ第３の長辺導体および第４の長辺導体の間に位置する第２端とを有する第３の給電線路と、第４の長辺導体の
延伸方向における中心から第３の短辺導体への方向に離れた位置において第４の長辺導体に接続された第１端と、第１端の反対側かつ第３の長辺導体および第４の長辺導体の間に位置する第２端とを有する第４の給電線路と、第１および第３の短辺導体の交差位置、および、第２および第４の短辺導体の交差位置に配置されて、第１の短辺導体および第３の短辺導体の交差角度、ならびに第２の短辺導体および第４の短辺導体の交差角度を調整するための可動部とを備える。

好ましくは、第１の短辺導体および第３の短辺導体は互いに略直角に交差し、かつ第２の短辺導体および第４の短辺導体は互いに略直角に交差している。

好ましくは、第１の短辺導体および第３の短辺導体は互いに近接するように交差し、かつ第２の短辺導体および第４の短辺導体は互いに近接するように交差している。

好ましくは、第１の長辺導体ないし第４の長辺導体はアンテナの共振波長の略１／２の長さを有し、第１の短辺導体ないし第４の短辺導体はアンテナの共振波長の略１／６の長さを有する。

好ましくは、第１の短辺導体および第２の短辺導体は、第１のループアンテナ素子で囲まれた空間の体積を減じる方向に屈曲し、第３の短辺導体および第４の短辺導体は、第２のループアンテナ素子で囲まれた空間の体積を減じる方向に屈曲している。

好ましくは、アンテナは、さらに、第１の給電線路の第２端に接続された内部導体と、第２の給電線路の第２端に接続された外部導体とを有する第１の同軸線路と、第３の給電線路の第２端に接続された内部導体と、第４の給電線路の第２端に接続された外部導体とを有する第２の同軸線路と、第１の同軸線路および第２の同軸線路を通してそれぞれ伝達される電気信号を合成する合成器とを備える。

この発明の他の局面に係わるアンテナは、第１の長辺導体、第２の長辺導体、第１の短辺導体および第２の短辺導体を有し、略矩形状に周回している第１のループアンテナ素子と、第３の長辺導体、第４の長辺導体、第１の短辺導体と交差している第３の短辺導体および第２の短辺導体と交差している第４の短辺導体を有し、略矩形状に周回している第２のループアンテナ素子と、第１の長辺導体の延伸方向における中心から第１の短辺導体への方向に離れた位置において第１の長辺導体に接続された第１端と、第１端の反対側かつ第１の長辺導体および第２の長辺導体の間に位置する第２端とを有する第１の給電線路と、第２の長辺導体の延伸方向における中心から第１の短辺導体への方向に離れた位置において第２の長辺導体に接続された第１端と、第１端の反対側かつ第１の長辺導体および第２の長辺導体の間に位置する第２端とを有する第２の給電線路と、第３の長辺導体の延伸方向における中心から第３の短辺導体への方向に離れた位置において第３の長辺導体に接続された第１端と、第１端の反対側かつ第３の長辺導体および第４の長辺導体の間に位置する第２端とを有する第３の給電線路と、第４の長辺導体の延伸方向における中心から第３の短辺導体への方向に離れた位置において第４の長辺導体に接続された第１端と、第１端の反対側かつ第３の長辺導体および第４の長辺導体の間に位置する第２端とを有する第４の給電線路とを備え、第１の短辺導体および第２の短辺導体は、第１のループアンテナ素子で囲まれた空間の体積を減じる方向に屈曲し、第３の短辺導体および第４の短辺導体は、第２のループアンテナ素子で囲まれた空間の体積を減じる方向に屈曲している。

本発明によれば、水平偏波を受信する小型の縦型アンテナを提供することができる。

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斜視図である。

図１を参照して、アンテナ１０１は、ループアンテナ素子２１，２２と、給電線路ＬＮ１１，ＬＮ１２，ＬＮ２１，ＬＮ２２と、同軸ケーブルＣＢＬ１，ＣＢＬ２と、合成器５１と、可動部５２とを備える。

ループアンテナ素子２１は、長辺導体ＬＰ１１、長辺導体ＬＰ１２、短辺導体ＳＰ１１および短辺導体ＳＰ１２を有し、略矩形状に周回している。

ループアンテナ素子２２は、長辺導体ＬＰ２１、長辺導体ＬＰ２２、短辺導体ＳＰ１１と交差している短辺導体ＳＰ２１および短辺導体ＳＰ１２と交差している短辺導体ＳＰ２２を有し、略矩形状に周回している。

ループアンテナ素子２１の各導体およびループアンテナ素子２２の各導体、ならびに給電線路ＬＮ１１，ＬＮ１２，ＬＮ２１，ＬＮ２２は、たとえば導体板すなわち平板状の導体である。

図２は、図１に示す状態における本発明の第１の実施の形態に係るアンテナを図１のＡ１方向から見た図である。図３は、図１に示す状態における本発明の第１の実施の形態に係るアンテナを図１のＢ１方向から見た図である。図４は、図１に示す状態における本発明の第１の実施の形態に係るアンテナを図１のＣ１方向から見た図である。

図１〜図４は、短辺導体ＳＰ１１および短辺導体ＳＰ２１が互いに略直角に交差し、かつ短辺導体ＳＰ１２および短辺導体ＳＰ２２が互いに略直角に交差している状態を示している。

図１〜図４を参照して、アンテナ１０１は、短辺導体ＳＰ１２およびＳＰ２２を下側にして設置される。

たとえば、長辺導体ＬＰ１１、長辺導体ＬＰ１２、長辺導体ＬＰ２１および長辺導体ＬＰ２２は略同じ長さを有しており、略平行に延伸している。また、短辺導体ＳＰ１１、短辺導体ＳＰ１２、短辺導体ＳＰ２１および短辺導体ＳＰ１２は略同じ長さを有しており、略平行に延伸している。

以下、長辺導体ＬＰ１１、長辺導体ＬＰ１２、長辺導体ＬＰ２１および長辺導体ＬＰ２２の延伸方向をアンテナ１０１の垂直方向と称する。短辺導体ＳＰ１１、短辺導体ＳＰ１２、短辺導体ＳＰ２１および短辺導体ＳＰ１２の延伸方向をアンテナ１０１の水平方向と称する。また、アンテナ１０１の設置状態において上側となる短辺導体ＳＰ１１およびＳＰ２１から下側となる短辺導体ＳＰ１２およびＳＰ２２への垂直方向を垂直下方向と称し、その反対方向を垂直上方向と称する。

給電線路ＬＮ１１は、長辺導体ＬＰ１１の延伸方向における中心からその延伸方向たとえば垂直下方向に離れた位置において長辺導体ＬＰ１１に接続された第１端と、その第１端の反対側かつ長辺導体ＬＰ１１および長辺導体ＬＰ１２の間に位置する第２端とを有する。

給電線路ＬＮ１２は、長辺導体ＬＰ１２の延伸方向における中心からその延伸方向たとえば垂直下方向に離れた位置において長辺導体ＬＰ１２に接続された第１端と、その第１端の反対側かつ長辺導体ＬＰ１１および長辺導体ＬＰ１２の間に位置する第２端とを有する。

給電線路ＬＮ２１は、長辺導体ＬＰ２１の延伸方向における中心からその延伸方向たとえば垂直下方向に離れた位置において長辺導体ＬＰ２１に接続された第１端と、その第１端の反対側かつ長辺導体ＬＰ２１および長辺導体ＬＰ２２の間に位置する第２端とを有する。

給電線路ＬＮ２２は、長辺導体ＬＰ２２の延伸方向における中心からその延伸方向たとえば垂直下方向に離れた位置において長辺導体ＬＰ２２に接続された第１端と、その第１端の反対側かつ長辺導体ＬＰ２１および長辺導体ＬＰ２２の間に位置する第２端とを有する。

たとえば、給電線路ＬＮ１１，ＬＮ１２，ＬＮ２１，ＬＮ２２は、アンテナ１０１の設置面から略同じ高さにおいて長辺導体ＬＰ１１、長辺導体ＬＰ１２、長辺導体ＬＰ２１および長辺導体ＬＰ２２とそれぞれ接続されている。また、給電線路ＬＮ１１，ＬＮ１２，ＬＮ２１，ＬＮ２２は、短辺導体ＳＰ１１、短辺導体ＳＰ１２、短辺導体ＳＰ２１および短辺導体ＳＰ１２と略平行に延伸している。給電線路ＬＮ１１は長辺導体ＬＰ１１から長辺導体ＬＰ１２への方向に延伸し、給電線路ＬＮ１２は長辺導体ＬＰ１２から長辺導体ＬＰ１１への方向に延伸し、給電線路ＬＮ２１は長辺導体ＬＰ２１から長辺導体ＬＰ２２への方向に延伸し、給電線路ＬＮ２２は長辺導体ＬＰ２２から長辺導体ＬＰ２１への方向に延伸している。

また、給電線路ＬＮ１１，ＬＮ１２，ＬＮ２１，ＬＮ２２の各々の第２端は他の給電線路の第２端と接触しないように、長辺導体ＬＰ１１および長辺導体ＬＰ１２間の中心付近かつ長辺導体ＬＰ２１および長辺導体ＬＰ２２間の中心付近に設けられている。

ループアンテナ素子２１および２２は、たとえばヘンテナである。すなわち、長辺導体ＬＰ１１、長辺導体ＬＰ１２、長辺導体ＬＰ２１および長辺導体ＬＰ２２は、アンテナ１０１の共振波長λすなわちアンテナ１０１が受信すべき波長の略１／２の長さを有する。短辺導体ＳＰ１１、短辺導体ＳＰ１２、短辺導体ＳＰ２１および短辺導体ＳＰ２２は、アンテナ１０１の共振波長λすなわちアンテナ１０１が受信すべき波長の略１／６の長さを有する。

同軸ケーブルＣＢＬ１は、給電線路ＬＮ１１の第２端における給電点ＦＤ１に接続された内部導体ＣＩ１と、給電線路ＬＮ１２の第２端における給電点ＦＤ２に接続された外部導体ＣＯ１とを有する。

同軸ケーブルＣＢＬ２は、給電線路ＬＮ２１の第２端における給電点ＦＤ３に接続された内部導体ＣＩ２と、給電線路ＬＮ２２の第２端における給電点ＦＤ４に接続された外部導体ＣＯ２とを有する。同軸ケーブルＣＢＬ１，ＣＢＬ２の電気長は互いにλ／４異なるように調整されている。

合成器５１は、同軸ケーブルＣＢＬ１および同軸ケーブルＣＢＬ２を通してそれぞれ伝達される電気信号を合成する。

可動部５２は、短辺導体ＳＰ１１および短辺導体ＳＰ２１の交差角度ならびに短辺導体ＳＰ１２および短辺導体ＳＰ２２の交差角度を調整する。

図５は、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナの斜視図である。図６は、図５に示す状態における本発明の第１の実施の形態に係るアンテナを図５のＢ２方向から見た図である。図７は、図５に示す状態における本発明の第１の実施の形態に係るアンテナを図５のＣ２方向から見た図である。

図５〜図７は、短辺導体ＳＰ１１および短辺導体ＳＰ２１が互いに近接するように交差し、かつ短辺導体ＳＰ１２および短辺導体ＳＰ２２が互いに近接するように交差している状態を示している。

次に、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナの性能を具体的に説明する。なお、以下に説明するアンテナ１０１の性能は、日本におけるＵＨＦテレビ放送の周波数帯（４７０〜７７０ＭＨｚ）の電波が送受信可能なようにアンテナ１０１を構成することによって得られたものである。具体的には、アンテナ１０１が上記ＵＨＦ帯の電波の送受信に適したアンテナとなるよう、アンテナ１０１における各部位の長さ、幅、および距離のパラメータを設計した。なお、この周波数帯は日本における地上デジタル放送の周波数帯（４７０〜７１０ＭＨｚ）を含んでいる。

また、以下では、アンテナ１０１の性能として指向性パターン、利得およびＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio：電圧定在波比）を示す。利得を示す数値が高いほどアンテナの性能が優れている。また、ＶＳＷＲを示す数値が低いほどアンテナの特性が優れている。

図８は、図１に示す状態における本発明の第１の実施の形態に係るアンテナの水平偏波に対する指向性パターンを示す図である。

図８に示す４７０ＭＨｚ、５３０ＭＨｚおよび５９０ＭＨｚの指向性パターンを参照して、アンテナ１０１は、ＵＨＦ帯を含む４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚにおいて、水平偏波に対して良好な無指向性すなわち略楕円状または略円状の無指向性を実現している。

図９は、図１に示す状態における本発明の第１の実施の形態に係るアンテナの利得特性を示す図である。

図９を参照して、アンテナ１０１の利得は、ＵＨＦ帯を含む４７０〜８００ＭＨｚの周波数範囲において０ｄＢ〜−２．５ｄＢであり、良好な特性が実現されている。

図１０は、図１に示す状態における本発明の第１の実施の形態に係るアンテナのＶＳＷＲ特性を示す図である。

図１０を参照して、アンテナ１０１のＶＳＷＲは、ＵＨＦ帯を含む４７０〜８００ＭＨｚの周波数範囲において１．０〜２．０であり、良好な特性が実現されている。

図１１は、図５に示す状態における本発明の第１の実施の形態に係るアンテナの水平偏波に対する指向性パターンを示す図である。

図１１に示す４７０ＭＨｚ、５９０ＭＨｚおよび７１０ＭＨｚの指向性パターンを参照して、アンテナ１０１は、ＵＨＦ帯を含む４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚにおいて、水平偏波に対して良好な指向性を実現している。

図１２は、図５に示す状態における本発明の第１の実施の形態に係るアンテナの利得特性を示す図である。

図１２を参照して、アンテナ１０１の利得は、ＵＨＦ帯を含む４７０〜８００ＭＨｚの周波数範囲において−０．５ｄＢ〜−３．０ｄＢであり、良好な特性が実現されている。特に、低周波数側においては後述するアンテナ１０２と比べて高い利得が得られている。

図１３は、図５に示す状態における本発明の第１の実施の形態に係るアンテナのＶＳＷＲ特性を示す図である。

図１３を参照して、アンテナ１０１のＶＳＷＲは、ＵＨＦ帯を含む４７０〜８００ＭＨｚの周波数範囲において１．０〜２．５であり、良好な特性が実現されている。

ところで、水平偏波を受信するアンテナの一例であるダイポールアンテナでは、水平方向に全体で共振波長の１／２の長さが必要となり、縦型アンテナには適さないという問題点があった。また、ヘンテナを用いたアンテナの一例である特許文献１記載のアンテナでは、水平方向の長さが枠型アンテナの単体２つ分となり大きくなってしまうという問題点があった。

しかしながら、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナでは、図１〜図４または図５〜図７に示すような構成により、水平偏波に対して図８〜図１３に示すような良好な特性を有する小型の縦型アンテナを提供することができる。

また、単にループアンテナを交差させる構成では、アンテナ全体の水平方向の長さが大きくなってしまう。しかしながら、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナでは、長辺導体ＬＰ１１、長辺導体ＬＰ１２、長辺導体ＬＰ２１および長辺導体ＬＰ２２は、アンテナ１０１の共振波長の略１／２の長さを有する。短辺導体ＳＰ１１、短辺導体ＳＰ１２、短辺導体ＳＰ２１および短辺導体ＳＰ２２は、アンテナ１０１の共振波長の略１／６の長さを有する。このように、ループアンテナ素子２１および２２をそれぞれヘンテナとすることにより、高利得を実現するとともに水平方向の長さを小さくすることができる。

また、ループアンテナ素子１１および１２を交差させることにより、特許文献１記載のアンテナのように複数のヘンテナを同一平面状に配置する構成と比べて、水平方向の長さを小さくし、小型化を図ることができる。

また、アンテナが屋内に配置される場合には、反射が多く発生するため、無指向性よりも指向性を有している方が有利な場合がある。そこで、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナでは、可動部５２を設けている。このような構成により、ループアンテナ素子２１および２２の交差角度を調整することができるため、図１〜図４に示すようにアンテナ１０１を無指向性アンテナとするか、図５〜図７に示すようにアンテナ１０１を指向性アンテナとするかをユーザが容易に選択することができる。これにより、特にアンテナ１０１を屋内に配置した場合に、使用環境に応じた適切な指向性を実現することができ、アンテナの設置環境に関わらず良好な受信特性を得ることができる。

なお、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナは、可動部５２を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。アンテナ１０１が可動部５２を備えず、図１〜図４に示すように、短辺導体ＳＰ１１および短辺導体ＳＰ２１が互いに略直角に交差し、かつ短辺導体ＳＰ１２および短辺導体ＳＰ２２が互いに略直角に交差している状態でループアンテナ素子２１および２２が固定されていてもよい。また、アンテナ１０１が可動部５２を備えず、図５〜図７に示すように、短辺導体ＳＰ１１および短辺導体ＳＰ２１が互いに近接するように交差し、かつ短辺導体ＳＰ１２および短辺導体ＳＰ２２が互いに近接するように交差している状態でループアンテナ素子２１および２２が固定されていてもよい。このような構成であっても、水平偏波を受信する小型の縦型アンテナを提供することができる。

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小型化を図っ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１４は、本発明の第２の実施の形態に係るアンテナの斜視図である。
図１４を参照して、アンテナ１０２は、ループアンテナ素子１１，１２と、給電線路ＬＮ３１，ＬＮ３２，ＬＮ４１，ＬＮ４２と、同軸ケーブルＣＢＬ１，ＣＢＬ２と、コンデンサ３１，３２と、合成器５１と、可動部５２とを備える。

ループアンテナ素子１１は、長辺導体ＬＰ３１、長辺導体ＬＰ３２、短辺導体ＳＰ３１および短辺導体ＳＰ３２を有し、略矩形状に周回している。

ループアンテナ素子１２は、長辺導体ＬＰ４１、長辺導体ＬＰ４２、短辺導体ＳＰ３１と交差している短辺導体ＳＰ４１および短辺導体ＳＰ３２と交差している短辺導体ＳＰ４２を有し、略矩形状に周回している。

ループアンテナ素子１１の各導体およびループアンテナ素子１２の各導体、ならびに給電線路ＬＮ３１，ＬＮ３２，ＬＮ４１，ＬＮ４２は、たとえば導体板すなわち平板状の導体である。

図１５は、図１４に示す状態における本発明の第２の実施の形態に係るアンテナを図１４のＡ３方向から見た図である。図１６は、図１４に示す状態における本発明の第２の実施の形態に係るアンテナを図１４のＢ３方向から見た図である。図１７は、図１４に示す状態における本発明の第２の実施の形態に係るアンテナを図１４のＣ３方向から見た図である。

図１４〜図１７は、短辺導体ＳＰ３１および短辺導体ＳＰ４１が互いに略直角に交差し、かつ短辺導体ＳＰ３２および短辺導体ＳＰ４２が互いに略直角に交差している状態を示している。

図１４〜図１７を参照して、アンテナ１０２は、短辺導体ＳＰ３２およびＳＰ４２を下側にして設置される。

以下、長辺導体ＬＰ３１、長辺導体ＬＰ３２、長辺導体ＬＰ４１および長辺導体ＬＰ４２の延伸方向をアンテナ１０２の垂直方向と称する。また、この垂直方向に対して垂直な方向をアンテナ１０２の水平方向と称する。また、アンテナ１０２の設置状態において上側となる短辺導体ＳＰ３１およびＳＰ４１から下側となる短辺導体ＳＰ３２およびＳＰ４２への垂直方向を垂直下方向と称し、その反対方向を垂直上方向と称する。

給電線路ＬＮ３１は、長辺導体ＬＰ３１の延伸方向における中心からその延伸方向たとえば垂直下方向に離れた位置において長辺導体ＬＰ３１に接続された第１端と、その第１端の反対側かつ長辺導体ＬＰ３１および長辺導体ＬＰ３２の間に位置する第２端とを有する。

給電線路ＬＮ３２は、長辺導体ＬＰ３２の延伸方向における中心からその延伸方向たとえば垂直下方向に離れた位置において長辺導体ＬＰ３２に接続された第１端と、その第１端の反対側かつ長辺導体ＬＰ３１および長辺導体ＬＰ３２の間に位置する第２端とを有する。

給電線路ＬＮ４１は、長辺導体ＬＰ４１の延伸方向における中心からその延伸方向たとえば垂直下方向に離れた位置において長辺導体ＬＰ４１に接続された第１端と、その第１端の反対側かつ長辺導体ＬＰ４１および長辺導体ＬＰ４２の間に位置する第２端とを有する。

給電線路ＬＮ４２は、長辺導体ＬＰ４２の延伸方向における中心からその延伸方向たとえば垂直下方向に離れた位置において長辺導体ＬＰ４２に接続された第１端と、その第１端の反対側かつ長辺導体ＬＰ４１および長辺導体ＬＰ４２の間に位置する第２端とを有する。

たとえば、長辺導体ＬＰ３１、長辺導体ＬＰ３２、長辺導体ＬＰ４１および長辺導体ＬＰ４２は略同じ長さを有しており、略平行に延伸している。

短辺導体ＳＰ３１、短辺導体ＳＰ３２、短辺導体ＳＰ４１および短辺導体ＳＰ４２は略同じ長さを有している。短辺導体ＳＰ３１および短辺導体ＳＰ３２は、ループアンテナ素子１１で囲まれた空間の体積を減じる方向に屈曲している。短辺導体ＳＰ４１および短辺導体ＳＰ４２は、ループアンテナ素子１２で囲まれた空間の体積を減じる方向に屈曲している。言い換えれば、短辺導体ＳＰ３１および短辺導体ＳＰ３２の各々は、ループアンテナ素子１１で囲まれた空間の方向に凹んだ凹み部を有している。短辺導体ＳＰ４１および短辺導体ＳＰ４２の各々は、ループアンテナ素子１２で囲まれた空間の方向に凹んだ凹み部を有している。

より詳細には、ループアンテナ素子１１において、短辺導体ＳＰ３１は、長辺導体ＬＰ３１の端部から水平方向に所定距離延伸した後、短辺導体ＳＰ３２側へ９０度折れ曲がり、垂直下方向に所定距離延伸した後、長辺導体ＬＰ３２側へ９０度折れ曲がり、水平方向に所定距離延伸した後、短辺導体ＳＰ３２と反対側へ９０度折れ曲がり、垂直上方向に所定距離延伸した後、長辺導体ＬＰ３２側へ９０度折れ曲がり、水平方向に所定距離延伸した後、長辺導体ＬＰ３２の端部に接続される形状を有する。

短辺導体ＳＰ３２は、長辺導体ＬＰ３１の端部から水平方向に所定距離延伸した後、短辺導体ＳＰ３１側へ９０度折れ曲がり、垂直上方向に所定距離延伸した後、長辺導体ＬＰ３２側へ９０度折れ曲がり、水平方向に所定距離延伸した後、短辺導体ＳＰ３１と反対側へ９０度折れ曲がり、垂直下方向に所定距離延伸した後、長辺導体ＬＰ３２側へ９０度折れ曲がり、水平方向に所定距離延伸した後、長辺導体ＬＰ３２の端部に接続される形状を有する。

ループアンテナ素子１２において、短辺導体ＳＰ４１は、長辺導体ＬＰ４１の端部から水平方向に所定距離延伸した後、短辺導体ＳＰ４２側へ９０度折れ曲がり、垂直下方向に所定距離延伸した後、長辺導体ＬＰ４２側へ９０度折れ曲がり、水平方向に所定距離延伸した後、短辺導体ＳＰ４２と反対側へ９０度折れ曲がり、垂直上方向に所定距離延伸した後、長辺導体ＬＰ４２側へ９０度折れ曲がり、水平方向に所定距離延伸した後、長辺導体ＬＰ４２の端部に接続される形状を有する。

短辺導体ＳＰ４２は、長辺導体ＬＰ４１の端部から水平方向に所定距離延伸した後、短辺導体ＳＰ４１側へ９０度折れ曲がり、垂直上方向に所定距離延伸した後、長辺導体ＬＰ４２側へ９０度折れ曲がり、水平方向に所定距離延伸した後、短辺導体ＳＰ４１と反対側へ９０度折れ曲がり、垂直下方向に所定距離延伸した後、長辺導体ＬＰ４２側へ９０度折れ曲がり、水平方向に所定距離延伸した後、長辺導体ＬＰ４２の端部に接続される形状を有する。

給電線路ＬＮ３１およびＬＮ３２は、たとえば、アンテナ１０２の設置面から略同じ高さにおいて長辺導体ＬＰ３１および長辺導体ＬＰ３２とそれぞれ接続されている。給電線路ＬＮ４１，ＬＮ４２は、たとえば、アンテナ１０２の設置面から略同じ高さかつ給電線路ＬＮ３１およびＬＮ３２と比べて低い位置において長辺導体ＬＰ４１および長辺導体ＬＰ４２とそれぞれ接続されている。

また、給電線路ＬＮ３１，ＬＮ３２，ＬＮ４１，ＬＮ４２は、アンテナ１０２の水平方向すなわち長辺導体ＬＰ３１，ＬＰ３２，ＬＰ４１，ＬＰ４２と略垂直な方向に延伸している。給電線路ＬＮ３１は長辺導体ＬＰ３１から長辺導体ＬＰ３２への方向に延伸し、給電線路ＬＮ３２は長辺導体ＬＰ３２から長辺導体ＬＰ３１への方向に延伸し、給電線路ＬＮ４１は長辺導体ＬＰ４１から長辺導体ＬＰ４２への方向に延伸し、給電線路ＬＮ４２は長辺導体ＬＰ４２から長辺導体ＬＰ４１への方向に延伸している。

また、給電線路ＬＮ３１，ＬＮ３２，ＬＮ４１，ＬＮ４２の各々の第２端は他の給電線路の第２端と接触しないように、長辺導体ＬＰ３１および長辺導体ＬＰ３２間の中心付近かつ長辺導体ＬＰ４１および長辺導体ＬＰ４２間の中心付近に設けられている。

コンデンサ３１は、給電線路ＬＮ３１の第２端と給電線路ＬＮ３２の第２端との間に接続されている。コンデンサ３２は、給電線路ＬＮ４１の第２端と給電線路ＬＮ４２の第２端との間に接続されている。コンデンサ３１および３２は、アンテナ１０２のインピーダンスを調整するために設けられる。なお、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナにおいても、給電線路ＬＮ１１の第２端と給電線路ＬＮ１２の第２端との間にコンデンサが接続され、かつ給電線路ＬＮ２１の第２端と給電線路ＬＮ２２の第２端との間にコンデンサが接続されていてもよい。

ループアンテナ素子１１および１２は、たとえばヘンテナである。すなわち、長辺導体ＬＰ３１、長辺導体ＬＰ３２、長辺導体ＬＰ４１および長辺導体ＬＰ４２は、アンテナ１０２の共振波長λすなわちアンテナ１０２が受信すべき波長の略１／２の長さを有する。短辺導体ＳＰ３１、短辺導体ＳＰ３２、短辺導体ＳＰ４１および短辺導体ＳＰ４２は、アンテナ１０２の共振波長λすなわちアンテナ１０２が受信すべき波長の略１／６の長さを有する。

同軸ケーブルＣＢＬ１は、給電線路ＬＮ３１の第２端における給電点ＦＤ１に接続された内部導体ＣＩ１と、給電線路ＬＮ３２の第２端における給電点ＦＤ２に接続された外部導体ＣＯ１とを有する。

同軸ケーブルＣＢＬ２は、給電線路ＬＮ４１の第２端における給電点ＦＤ３に接続された内部導体ＣＩ２と、給電線路ＬＮ４２の第２端における給電点ＦＤ４に接続された外部導体ＣＯ２とを有する。同軸ケーブルＣＢＬ１，ＣＢＬ２の電気長は互いにλ／４異なるように調整されている。

可動部５２は、短辺導体ＳＰ３１および短辺導体ＳＰ４１の交差角度ならびに短辺導体ＳＰ３２および短辺導体ＳＰ４２の交差角度を調整する。

図１８は、本発明の第２の実施の形態に係るアンテナの斜視図である。図１９は、図１８に示す状態における本発明の第２の実施の形態に係るアンテナを図１８のＢ４方向から見た図である。図２０は、図１８に示す状態における本発明の第２の実施の形態に係るアンテナを図１８のＣ４方向から見た図である。

図１８〜図２０は、短辺導体ＳＰ３１および短辺導体ＳＰ４１が互いに近接するように交差し、かつ短辺導体ＳＰ３２および短辺導体ＳＰ４２が互いに近接するように交差している状態を示している。

次に、本発明の第２の実施の形態に係るアンテナの性能を具体的に説明する。なお、以下に説明するアンテナ１０２の性能は、日本におけるＵＨＦテレビ放送の周波数帯（４７０〜７７０ＭＨｚ）の電波が送受信可能なようにアンテナ１０２を構成することによって得られたものである。具体的には、アンテナ１０２が上記ＵＨＦ帯の電波の送受信に適したアンテナとなるよう、アンテナ１０２における各部位の長さ、幅、および距離のパラメータを設計した。なお、この周波数帯は日本における地上デジタル放送の周波数帯（４７０〜７１０ＭＨｚ）を含んでいる。

また、以下では、アンテナ１０２の性能として指向性パターン、利得およびＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio：電圧定在波比）を示す。利得を示す数値が高いほどアンテナの性能が優れている。また、ＶＳＷＲを示す数値が低いほどアンテナの特性が優れている。

図２１は、図１４に示す状態における本発明の第２の実施の形態に係るアンテナの水平偏波に対する指向性パターンを示す図である。

図２１に示す５００ＭＨｚ、５９０ＭＨｚおよび６８０ＭＨｚの指向性パターンを参照して、アンテナ１０２は、ＵＨＦ帯を含む４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚにおいて、水平偏波に対して良好な無指向性すなわち略楕円状または略円状の無指向性を実現している。

図２２は、図１４に示す状態における本発明の第２の実施の形態に係るアンテナの利得特性を示す図である。

図２２を参照して、アンテナ１０２の利得は、ＵＨＦ帯を含む４７０〜８００ＭＨｚの周波数範囲において０ｄＢ〜−６ｄＢであり、良好な特性が実現されている。

図２３は、図１４に示す状態における本発明の第２の実施の形態に係るアンテナのＶＳＷＲ特性を示す図である。

図２３を参照して、アンテナ１０２のＶＳＷＲは、ＵＨＦ帯を含む４７０〜８００ＭＨｚの周波数範囲において１．０〜２．７５であり、良好な特性が実現されている。

図２４は、図１８に示す状態における本発明の第２の実施の形態に係るアンテナの水平偏波に対する指向性パターンを示す図である。

図２４に示す４７０ＭＨｚ、５９０ＭＨｚおよび７１０ＭＨｚの指向性パターンを参照して、アンテナ１０２は、ＵＨＦ帯を含む４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚにおいて、水平偏波に対して良好な指向性を実現している。

図２５は、図１８に示す状態における本発明の第２の実施の形態に係るアンテナの利得特性を示す図である。

図２５を参照して、アンテナ１０２の利得は、ＵＨＦ帯を含む４７０〜８００ＭＨｚの周波数範囲において−０．５ｄＢ〜−６．５ｄＢであり、良好な特性が実現されている。

図２６は、図１８に示す状態における本発明の第２の実施の形態に係るアンテナのＶＳＷＲ特性を示す図である。

図２６を参照して、アンテナ１０２のＶＳＷＲは、ＵＨＦ帯を含む４７０〜８００ＭＨｚの周波数範囲において１．０〜３．５であり、良好な特性が実現されている。

しかしながら、本発明の第２の実施の形態に係るアンテナでは、図１４〜図１７または図１８〜図２０に示すような構成により、水平偏波に対して図２１〜図２６に示すような良好な特性を有する小型の縦型アンテナを提供することができる。

また、単にループアンテナを交差させる構成では、アンテナ全体の水平方向の長さが大きくなってしまう。しかしながら、本発明の第２の実施の形態に係るアンテナでは、長辺導体ＬＰ３１、長辺導体ＬＰ３２、長辺導体ＬＰ４１および長辺導体ＬＰ４２は、アンテナ１０２の共振波長の略１／２の長さを有する。短辺導体ＳＰ３１、短辺導体ＳＰ３２、短辺導体ＳＰ４１および短辺導体ＳＰ４２は、アンテナ１０２の共振波長の略１／６の長さを有する。このように、ループアンテナ素子１１および１２をそれぞれヘンテナとすることにより、高利得を実現するとともに水平方向の長さを小さくすることができる。

また、アンテナが屋内に配置される場合には、反射が多く発生するため、無指向性よりも指向性を有している方が有利な場合がある。そこで、本発明の第２の実施の形態に係るアンテナでは、可動部５２を設けている。このような構成により、ループアンテナ素子１１および１２の交差角度を調整することができるため、図１４〜図１７に示すようにアンテナ１０２を無指向性アンテナとするか、図１８〜図２０に示すようにアンテナ１０２を指向性アンテナとするかをユーザが容易に選択することができる。これにより、特にアンテナ１０２を屋内に配置した場合に、使用環境に応じた適切な指向性を実現することができ、アンテナの設置環境に関わらず良好な受信特性を得ることができる。

なお、本発明の第２の実施の形態に係るアンテナは、可動部５２を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。アンテナ１０２が可動部５２を備えず、図１４〜図１７に示すように、短辺導体ＳＰ３１および短辺導体ＳＰ４１が互いに略直角に交差し、かつ短辺導体ＳＰ３２および短辺導体ＳＰ４２が互いに略直角に交差している状態でループアンテナ素子１１および１２が固定されていてもよい。また、アンテナ１０２が可動部５２を備えず、図１８〜図２０に示すように、短辺導体ＳＰ３１および短辺導体ＳＰ４１が互いに近接するように交差し、かつ短辺導体ＳＰ３２および短辺導体ＳＰ４２が互いに近接するように交差している状態でループアンテナ素子１１および１２が固定されていてもよい。このような構成であっても、水平偏波を受信する小型の縦型アンテナを提供することができる。

また、本発明の第２の実施の形態に係るアンテナでは、短辺導体ＳＰ３１および短辺導体ＳＰ３２は、ループアンテナ素子１１で囲まれた空間の体積を減じる方向に屈曲している。短辺導体ＳＰ４１および短辺導体ＳＰ４２は、ループアンテナ素子１２で囲まれた空間の体積を減じる方向に屈曲している。このような構成により、低周波数の電波についてアンテナ１０１と同様の良好な受信特性を得ることができるとともに、アンテナ全体の水平方向の長さすなわち長辺導体ＬＰ３１および長辺導体ＬＰ３２の間隔と長辺導体ＬＰ４１および長辺導体ＬＰ４２の間隔とを短くすることができる。アンテナ１０１の水平方向の長さは、５００ＭＨｚの約１／６波長すなわち約１３０ｍｍである。これに対して、アンテナ１０２の水平方向の長さを約１００ｍｍとすることができ、アンテナ１０１と比べて小型化を図ることができる。

また、アンテナ１０２の垂直方向における給電線路ＬＮ３１およびＬＮ３２の給電点ＦＤ１，ＦＤ２の位置と、給電線路ＬＮ４１およびＬＮ４２の給電点ＦＤ３，ＦＤ４の位置とをずらすことにより、ループアンテナ素子１１および１２の相互干渉を低減することができ、アンテナ１０１と比べてさらに良好な受信特性を得ることができる。

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。

本発明の第１の実施の形態に係るアンテナの斜視図である。図１に示す状態における本発明の第１の実施の形態に係るアンテナを図１のＡ１方向から見た図である。図１に示す状態における本発明の第１の実施の形態に係るアンテナを図１のＢ１方向から見た図である。図１に示す状態における本発明の第１の実施の形態に係るアンテナを図１のＣ１方向から見た図である。本発明の第１の実施の形態に係るアンテナの斜視図である。図５に示す状態における本発明の第１の実施の形態に係るアンテナを図５のＢ２方向から見た図である。図５に示す状態における本発明の第１の実施の形態に係るアンテナを図５のＣ２方向から見た図である。図１に示す状態における本発明の第１の実施の形態に係るアンテナの水平偏波に対する指向性パターンを示す図である。図１に示す状態における本発明の第１の実施の形態に係るアンテナの利得特性を示す図である。図１に示す状態における本発明の第１の実施の形態に係るアンテナのＶＳＷＲ特性を示す図である。図５に示す状態における本発明の第１の実施の形態に係るアンテナの水平偏波に対する指向性パターンを示す図である。図５に示す状態における本発明の第１の実施の形態に係るアンテナの利得特性を示す図である。図５に示す状態における本発明の第１の実施の形態に係るアンテナのＶＳＷＲ特性を示す図である。本発明の第２の実施の形態に係るアンテナの斜視図である。図１４に示す状態における本発明の第２の実施の形態に係るアンテナを図１４のＡ３方向から見た図である。図１４に示す状態における本発明の第２の実施の形態に係るアンテナを図１４のＢ３方向から見た図である。図１４に示す状態における本発明の第２の実施の形態に係るアンテナを図１４のＣ３方向から見た図である。本発明の第２の実施の形態に係るアンテナの斜視図である。図１８に示す状態における本発明の第２の実施の形態に係るアンテナを図１８のＢ４方向から見た図である。図１８に示す状態における本発明の第２の実施の形態に係るアンテナを図１８のＣ４方向から見た図である。図１４に示す状態における本発明の第２の実施の形態に係るアンテナの水平偏波に対する指向性パターンを示す図である。図１４に示す状態における本発明の第２の実施の形態に係るアンテナの利得特性を示す図である。図１４に示す状態における本発明の第２の実施の形態に係るアンテナのＶＳＷＲ特性を示す図である。図１８に示す状態における本発明の第２の実施の形態に係るアンテナの水平偏波に対する指向性パターンを示す図である。図１８に示す状態における本発明の第２の実施の形態に係るアンテナの利得特性を示す図である。図１８に示す状態における本発明の第２の実施の形態に係るアンテナのＶＳＷＲ特性を示す図である。

符号の説明

１１，１２，２１，２２ループアンテナ素子、３１，３２コンデンサ、５１合成器、５２可動部、１０１，１０２アンテナ、ＬＮ１１，ＬＮ１２，ＬＮ２１，ＬＮ２２，ＬＮ３１，ＬＮ３２，ＬＮ４１，ＬＮ４２給電線路、ＣＢＬ１，ＣＢＬ２同軸ケーブル、ＬＰ１１，ＬＰ１２，ＬＰ２１，ＬＰ２２，ＬＰ３１，ＬＰ３２，ＬＰ４１，ＬＰ４２長辺導体、ＳＰ１１，ＳＰ１２，ＳＰ２１，ＳＰ２２，ＳＰ３１，ＳＰ３２，ＳＰ４１，ＳＰ４２短辺導体。

Claims

第１の長辺導体、第２の長辺導体、第１の短辺導体および第２の短辺導体を有し、略矩形状に周回している第１のループアンテナ素子と、
第３の長辺導体、第４の長辺導体、前記第１の短辺導体と交差している第３の短辺導体および前記第２の短辺導体と交差している第４の短辺導体を有し、略矩形状に周回している第２のループアンテナ素子と、
前記第１の長辺導体の延伸方向における中心から前記第１の短辺導体への方向に離れた位置において前記第１の長辺導体に接続された第１端と、前記第１端の反対側かつ前記第１の長辺導体および前記第２の長辺導体の間に位置する第２端とを有する第１の給電線路と、
前記第２の長辺導体の延伸方向における中心から前記第１の短辺導体への方向に離れた位置において前記第２の長辺導体に接続された第１端と、前記第１端の反対側かつ前記第１の長辺導体および前記第２の長辺導体の間に位置する第２端とを有する第２の給電線路と、
前記第３の長辺導体の延伸方向における中心から前記第３の短辺導体への方向に離れた位置において前記第３の長辺導体に接続された第１端と、前記第１端の反対側かつ前記第３の長辺導体および前記第４の長辺導体の間に位置する第２端とを有する第３の給電線路と、
前記第４の長辺導体の延伸方向における中心から前記第３の短辺導体への方向に離れた位置において前記第４の長辺導体に接続された第１端と、前記第１端の反対側かつ前記第３の長辺導体および前記第４の長辺導体の間に位置する第２端とを有する第４の給電線路と、
前記第１および第３の短辺導体の交差位置、および、前記第２および第４の短辺導体の交差位置に配置されて、前記第１の短辺導体および前記第３の短辺導体の交差角度、ならびに前記第２の短辺導体および前記第４の短辺導体の交差角度を調整するための可動部とを備えるアンテナ。
前記第１の短辺導体および前記第３の短辺導体は互いに略直角に交差し、かつ前記第２の短辺導体および前記第４の短辺導体は互いに略直角に交差している請求項１に記載のアンテナ。
前記第１の短辺導体および前記第３の短辺導体は互いに近接するように交差し、かつ前記第２の短辺導体および前記第４の短辺導体は互いに近接するように交差している請求項１に記載のアンテナ。
前記第１の長辺導体ないし前記第４の長辺導体は前記アンテナの共振波長の略１／２の長さを有し、
前記第１の短辺導体ないし前記第４の短辺導体は前記アンテナの共振波長の略１／６の長さを有する請求項１に記載のアンテナ。
前記第１の短辺導体および前記第２の短辺導体は、前記第１のループアンテナ素子で囲まれた空間の体積を減じる方向に屈曲し、
前記第３の短辺導体および前記第４の短辺導体は、前記第２のループアンテナ素子で囲まれた空間の体積を減じる方向に屈曲している請求項１に記載のアンテナ。
前記アンテナは、さらに、
前記第１の給電線路の第２端に接続された内部導体と、前記第２の給電線路の第２端に接続された外部導体とを有する第１の同軸線路と、
前記第３の給電線路の第２端に接続された内部導体と、前記第４の給電線路の第２端に接続された外部導体とを有する第２の同軸線路と、
前記第１の同軸線路および前記第２の同軸線路を通してそれぞれ伝達される電気信号を合成する合成器とを備える請求項１に記載のアンテナ。
第１の長辺導体、第２の長辺導体、第１の短辺導体および第２の短辺導体を有し、略矩形状に周回している第１のループアンテナ素子と、
第３の長辺導体、第４の長辺導体、前記第１の短辺導体と交差している第３の短辺導体および前記第２の短辺導体と交差している第４の短辺導体を有し、略矩形状に周回している第２のループアンテナ素子と、
前記第１の長辺導体の延伸方向における中心から前記第１の短辺導体への方向に離れた位置において前記第１の長辺導体に接続された第１端と、前記第１端の反対側かつ前記第１の長辺導体および前記第２の長辺導体の間に位置する第２端とを有する第１の給電線路と、
前記第２の長辺導体の延伸方向における中心から前記第１の短辺導体への方向に離れた位置において前記第２の長辺導体に接続された第１端と、前記第１端の反対側かつ前記第１の長辺導体および前記第２の長辺導体の間に位置する第２端とを有する第２の給電線路と、
前記第３の長辺導体の延伸方向における中心から前記第３の短辺導体への方向に離れた位置において前記第３の長辺導体に接続された第１端と、前記第１端の反対側かつ前記第３の長辺導体および前記第４の長辺導体の間に位置する第２端とを有する第３の給電線路と、
前記第４の長辺導体の延伸方向における中心から前記第３の短辺導体への方向に離れた位置において前記第４の長辺導体に接続された第１端と、前記第１端の反対側かつ前記第３の長辺導体および前記第４の長辺導体の間に位置する第２端とを有する第４の給電線路とを備え、
前記第１の短辺導体および前記第２の短辺導体は、前記第１のループアンテナ素子で囲まれた空間の体積を減じる方向に屈曲し、
前記第３の短辺導体および前記第４の短辺導体は、前記第２のループアンテナ素子で囲まれた空間の体積を減じる方向に屈曲している、アンテナ。