JPH10513328A - テレビアンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ＶＨＦ，ＵＨＦを含む帯域と、低い定在波比と、全方向性放射パターンとを呈するテレビアンテナ。アンテナは、給電点（３２）を有するシート状アンテナ素子（３０）と、給電点からの距離により不均一な変化を有する電磁特性と、を有する。

Description

【発明の詳細な説明】 テレビアンテナ 発明の背景 本発明は、テレビアンテナに関する。 大抵のテレビ受信機は、例えば、「ラビットイヤー」と、ＶＨＦに対して使用 されるホイップと、ＵＨＦに対して使用される蝶ネクタイやループを含む。ラビ ットイヤー及びホイップは、通常異なるチャネルの異なる周波数や入ってくる信 号の指向性を考慮して調節可能である。 発明の概要 本発明は、すべてのVHF及びUHFチャネルを含む帯域と、低い定在波比と、ほぼ 全方向性放射パターンとを呈するテレビアンテナを特徴とする。アンテナは、給 電点と、この給電点から素子までの距離に応じて不均一に変化する電磁特性とを 有するシート状アンテナ素子を含む。 テレビアンテナの実施は、以下の特徴を含む。アンテナ素子は、ほぼ方形であ る。給電点に接続された複数のシート状アンテナ素子が存在する。アンテナ素子 は、ループとして形成される。アンテナ素子は、ほぼ平面である。共通面内に２ つのアンテナ素子が存在する。導電性エンドローディングストリップは、アンテ ナ素子の一端部にそって形成される。バラン、またはアンアン（unun）が給電点 とテレビ受信機との間に接続される。バランは、平衡・不平衡接地フィード装置 である。アンアン（unun）は、不平 衡・平衡接地フィード装置である。カウンタポイズ素子は、アンテナ素子の面に 対してある角度傾斜して設けられている。電磁特性は、例えば抵抗などの電気特 性である。不均一変化は、給電点からの距離に応じて単調に増加する値である。 値は、ステップ関数で増加する。等抵抗線の各々は、アンテナ給電点を中心とす るパラボラの形状、または楕円の４分の１、または方形の４分の１、または傾斜 線の形を取る。アンテナの各素子は、互いに直交する１対の補助素子から形成さ れる。アンテナは、ダイポールモード及びモノポールモードで同時に給電される ２つのシート状素子を有する。給電点は、シートの各々のコーナに位置する。２ つの素子の給電点は、加算装置及び差動装置に接続されている。シート状素子は 、素子に亘って変化する厚み形状を有する。 さらに、本発明は、連続基板に金属をスパッタする方法に特徴がある。連続基 板は、配置されたスパッタリングターゲットを経て送られて、基板の幅方向の異 なる領域で基板に金属をスパッタする。スパッタリングターゲットは、基板の幅 方向にスパッタ金属の選択自在厚み形状を形成するように制御される。実施にお いて、スパッタリングターゲットを介した連続基板の送り速度も、基板の長さ方 向に沿ってスパッタ金属の選択自在な厚み形状を作製するために制御される。 さらに、本発明は、連続シートとして導電性ポリマ材料 を押し出すことによってアンテナ素子を作製する工程と、押し出し工程中に厚み の形状を制御することによって、押し出された連続シートの抵抗形状を制御する 工程と、からなる方法に特徴を有する。または、材料は、モールドされたり、機 械加工される。押出加工、モールディング、または機械加工は、材料の導電率、 さらには必要な素子の寸法に基づいて制御される。 本発明は、基板に導電性インクを供給し、インクが供給されるパターンを制御 することによって基板の抵抗形状を制御することによってアンテナ素子を形成す る方法に特徴を有する。 本発明の効果は、次のとおりである。 アンテナは、チャネルや入射信号の指向性に依存して継続的に制御する必要が 無い。アンテナの放射パターン及びインピーダンス特性は、周波数とは無関係で あり、絵の質を最良の質で得るために必要な調整を最少とすることができる。テ ーパが付されたインピーダンスローディングは、アンテナ近傍の人や物体の移動 や装着面（本来は誘電体である）の性質に対してアンテナを比較的不感とする。 深いナル（null）の無い方位角放射パターンが得られる。プレーナバージョンを 、TVの上面に直接装着することができ、したがって邪魔にならない。ランプや他 の非導電性物体を、アンテナの性能を低下させずにアンテナの上部に配置するこ とができる。TV受信機の場合、１のアンテナは、 「ラビットイヤー」、ホイップ及びループの組み合わせ、または蝶ネクタイの組 み合わせを置換するために使用される。アンテナは、低価格で軽量であり、５４ −２１６Hz及び４７０−８０６Hzの周波数帯域に対して動作することができる。 アンテナは、高さが低く、視覚的に邪魔にならず、TV受信機キャビネットの上部 に取り付けることができ、ピクチャフレームとして偽った壁面の近くに配置され 、例えば、TVキャビネットやTVスクリーンの中に入れられる。アンテナは、周囲 （例えば、TVセット近傍の物体や人の動作）に対して比較的不感である。アンテ ナは、チャネルを変えるたびに調整する必要が無い。アンテナは、能動装置であ る（外部電源を必要としない）。アンテナは、組み立てが比較的安価であり、作 製が容易である。 図面の簡単な説明 図１は、フラットシートを使用する広帯域ロードダイポールを示す。 図２は、フラットシートモノポールを示す。 図３は、AM/FMラジオ及びテレビ受信を組み合わせたハイブリッドアンテナを 示す。 図４A-Dは、ハイブリッドアンテナ素子の抵抗線を示す。 図５は、分離テーパ抵抗ストリップから構成されたハイブリッドアンテナ素子 を示す。 図６は、導電性媒体を使用した印刷によって作製された抵抗シート部材を示す 。 図７A，７Bは、加算装置及び差動装置の伝送ライン変圧器の実施を示す。 図８は、非対称の抵抗ロードシートアンテナを示す。 図９は、抵抗ロードループアンテナ用の素子ストリップの構成を示す。 図１０は、抵抗ロードループアンテナを示す。 図１１は、可変抵抗金属フィルム（長さ方向の変化のみ）を作製する技術を示 す。 図１２は、低効率が長さ方向及び横方向に変化する金属フィルムをスパッタす る技術を示す。 図１３は、ロードインピーダンスアンテナ素子を連続して作製するための押出 加工ヘッドを示す。フラットシートダイポールアンテナ 図１に示すテレビアンテナの一実施例において、アンテナ素子１０，１２は、 抵抗が給電点１４，１６からの距離の増加に伴い増加するように、抵抗ローディ ングを備えた２つの同一のフラットシートから構成されている。抵抗ロードシー トの各々の長さ（図面において左から右）は、多くの場合２０−３０cmである。 長さは、最終の構成のコンパクトさに対して選択される。この長さは、最低のＶ ＨＦテレビ周波数での４分の１波長よりもかなり短いので、アンテナの給電点の インピーダンスは、アンテナ素子の端部に配置された導電性ストリップ１８，２ ０によって調整される。これは、最低ＶＨＦ周波数でのアンテナインピー ダンスを調節して、実際に低容量性にするが、周波数が増大すると、アンテナイ ンピーダンスへの影響は徐々に少なくなる。これによって、低抵抗ロードアンテ ナ素子は、効率良い広帯域性能を得るために要求されるように、広周波数帯域に 亘るテレビ受信機入力インピーダンスと共振整合される。アンテナ素子として使 用されるシートの幅（図面では鉛直方向の寸法）は、テレビ受信機の入力との整 合に都合の良いアンテナ給電点インピーダンスを得るように選択される。シート が拡大するとインピーダンスが低くなり、大抵は7cmから１２cmである。 適切なインピーダンス変圧を備えた平衡・不平衡変圧器（バラン）２２は、抵 抗ロードシートに接続された平衡サイド（balanced side）を有し、テレビ受信 機の入力インピーダンスに対して素子のインピーダンスを整合するために使用さ れる。 アンテナ素子の抵抗ローディング形状（profile）、素子の幅、導電性エンド ローディングストリップ（conductive end-loading strip）の寸法、バランのイ ンピーダンス変圧比の適切な選択によって、有効広帯域アンテナは、すべてのVH F及びUHFテレビ帯域をカバーする帯域を備えて設計することができる。鉛直シートモノポール 図２Aの実施例において、モノポールは、FMラジオ信号の受信に適した単一の 広帯域フラット抵抗ロードシート 素子３０を有する。簡単な実行において、アンテナ素子に対して使用されるシー トの抵抗は、矢印３４によって示すように、アンテナの給電点３２から距離に応 じて増加する。さらに複雑な実行においては、アンテナ素子の抵抗は、図２Bに 示すように、アンテナ素子の長さに沿ってさらにアンテナ素子の幅に亘って横方 向に対しても変化する。図２Bのアンテナ素子の抵抗の横方向変化を慎重に選択 することによって、高周波数でのアンテナ素子の横方向の電流成分の発現が抑制 されて、優れた高周波数放射特性になる。アンテナ素子シートの寸法は、多くの 場合、アンテナ素子の長さ方向に対しては２０cmから５０cmであり、幅としては 7cmから１２cmである。高周波数範囲に亘るインピーダンス整合をなすために、 導電性エンドローディングストリップ３６は、アンテナ素子の上方端部に接続さ れる。小さい導電性カウンタポイズ３８が、シートの下方に配置され、アンテナ 素子の面に対してある角度で傾斜している。アンテナ素子とカウンタポイズとの 間の出力電圧は、不平衡・不平衡変圧器、すなわちアンアン（unun）４０の入力 端子に送られ、不平衡・不平衡変圧器は、アンテナのターミナルインピーダンス をテレビ受信機の入力インピーダンスに整合するように設計されている。給電点 は、シート３０の下方端部に非常に接近し、このポイントで、シートは、幅に対 する中間である。 アンテナ素子の抵抗ローディング形状、アンテナ素子の 幅、導電性エンドローディングストリップ及びカウンタポイズの寸法、バランの インピーダンス変圧比の適切な選択によって、有効且つコンパクトな広帯域アン テナが、VHF FMラジオ帯域をカバーする帯域を備えて設計される。垂直及び水平レスポンスを備えたハイブリッドアンテナ 図３に、図１及び図２に示すアンテナの特徴を組み合わせてFMラジオ及びVHF/ UHFテレビ信号の両方の受信用に使用されるアンテナを形成するハイブリッド構 成を示す。図２において、鉛直に装着された２つの抵抗ロードシート５０，５２ が、小導電性カウンタポイズ５４の上方に垂直に装着されている。２つの抵抗ア ンテナ素子に対する寸法の多くは、長さが２０−３０cmであり、幅が７−１２cm である。２つの抵抗ロードシートは、共通の絶縁基板材料（図示せず）に抵抗材 料からなるパッチとして組み立てられる。加算装置５６、すなわち２つの入力端 子での入力電圧の和が出力電圧となる電子回路が、２つの抵抗ロードプレートの 隣接する底部コーナに接続されている。差動回路、すなわち２つの入力端子にお ける入力電圧の差が出力電圧となる電子回路も、抵抗ロードプレートの隣接する 底部コーナに接続されている。 加算装置の出力は、モノポールポールアンテナモードの２つの抵抗ロードシー トの協同動作の反応に比例し、そして、それ自体はFM広帯域信号に応答する。 差動装置の出力は、ダイポールモードの２つの抵抗ロー ドシートの動作の反応であり、テレビ信号の伝送に広く使用されるので、水平偏 向電磁場に対する反応である。 このアンテナは、垂直モード及び水平モードの両方に広帯域となることが必要 であるので、アンテナ素子の長さ方向の距離に対するアンテナ素子抵抗の簡単な 1つの寸法変化は、もはや十分ではない。図４に、多数の条件を満たすために、 アンテナ素子を構成するシートに対して使用される複数の等抵抗線を示す。なお 、図４において、抵抗r1-rnは、r1>r2>r3>....>rnの関係を有する。 図４Aは、アンテナ素子は、水平受信モード及び垂直受信モードの両方におい て同一の帯域幅を有し、等抵抗線は、最終的なアンテナアセンブリのアンテナ給 電点を形成するシートのコーナから出る同心円の弧となる。弧は、給電点で９０ 度の角度をなす構成を示す。 図４Bは、アンテナダイポールモードがモノポールモードよりも低い周波数で 動作することが要求されるアンテナ素子を示す。この場合の等抵抗線は、シート の給電点から出て９０度の角度を囲む同軸の楕円のセグメントを形成する。ダイ ポールモードにおける低周波数の優れた動作を得るために、楕円の長軸は、水平 面内に存在する。等抵抗楕円の輪郭の垂直軸及び鉛直軸を適切に選択することに よって、垂直モード及び水平モードの帯域幅を調整することができる。 図４cは、楕円が長方形に置換され、長方形の辺の長さ がタイプ４Bの素子を備えた等価アンテナに対する楕円の垂直軸及び水平軸に比 例するように決められている構成技術を示す。 図４Dは、等抵抗線が三角形の辺であり、三角形の底辺及び頂点の高さがタイ プ４Bの素子を備えた等価アンテナに対する楕円の垂直軸及び水平軸に比例する ように決められている構成技術を示す。 図４A及び図４Bは、最適な性能に対する所望の輪郭を示す。図４C及び図４Dは 、生産性を強化するための簡易化を示す。 図５の実施例において、２つの抵抗ロードストリップ素子（６０，６２），（ ６４，６６）が組み合わせられて、ハイブリッドアンテナの２つの素子の各々を 形成する。各素子を組み立てる２つのストリップの長さ及び抵抗テーパが、調節 されて、必要な帯域及び低周波数性能を獲得する。 従来の変圧器の巻回部を、高透磁率の磁気コアの周囲に巻回された伝送ライン に置換することによって、非常に広い帯域を備えた変圧器を構成することができ ることが知られている。変圧器のインピーダンス変圧比は、使用される伝送ライ ンの数と、相互に接続されるパターンとによって決められる。 図７Aは、ガネラ（Guanella）の方法により設計された変圧器を示す。この変 圧器は、（１／４）のインピーダンス変圧比を備えた平衡・不平衡（バラン）伝 送ライン変 圧器の簡単な例である。変圧器の平衡インピーダンスの２次側は、アンテナの給 電点（図６のポイントA,B）に接続されている。アンテナは変圧器の平衡サイド に接続されているので、接地端子Gに対するポイントYでの出力電圧は、入力A,B 間の電圧の差に比例する。故に、装置は、VHF及びUHF出力の両方をテレビ受信機 に提供する図３のハイブリッドアンテナの作動装置として使用できる。 伝送ラインの接続を変えて位相整合を変えることによって、図７Bの加算変圧 器が構成される。この装置の出力は、入力A,Bの和に比例するので、この装置を 、VHF入力をFMラジオ受信機に供給する図３のハイブリッドアンテナの加算回路 として使用することができる。 一般に、ガネラの「無線周波数回路でのインピーダンス整合の新しい方法」、 ブラウンボベリレビュー（Brown Boveri Review）１９４４年９月、第３２７頁 乃至第２３９頁、ラスロフ（Ruthroff）の「広帯域変圧器」ラジオ技師の学会の プロシーディング(Proceeding of the Institute of Radio Engineers)巻４７第 １３３７頁乃至第１３４２頁、１９５９年８月、またはマックレール（McClure ）の「広帯域伝送ライン変圧器ファミリは、広範囲のインピーダンスと整合する 」RF設計第６２頁乃至第６６頁、１９９４年２月にて議論された様々なバラン変 圧器は、図３のアンテナ構成の差動装置として使用されて、アンテナ給電点イン ピーダンスとテレビ入力インピー ダンスとの特定の値に対して適切なインピーダンス整合を行う。接続を適切に変 えることによって、必要なインピーダンス変圧比を備える適切なバランを、加算 回路へと変形でき、図３の構成の加算装置として使用される。非対称鉛直シートアンテナ 図８は、図３のハイブリッドアンテナの変形例を示す。このアンテナにおいて 、図４に示すようなローディング形状を備えた単一の抵抗ロードシート７０、す なわち対をなす図５に示すタイプの抵抗ロード素子の一方が、水平偏向及び垂直 偏向の両方の傾斜電場に対して感度を有するアンテナ素子として使用される。こ れは、１つの下方コーナでのシートをカウンタポイズ７２の近傍に接続して垂直 モードでのモノポールの動作と、水平モードでの非対称ダイポールの動作とを得 ることによって行われる。アンテナの出力は、アンアン（unun）７４に接続され て、インピーダンス整合をアンテナ負荷に供給する。アンアン（unun）の出力は 、マルチカップラ、多数の電気バンドパスフィルタを含む装置に接続され、取り 付けられたテレビ及びラジオ受信機に到達する信号及び周波数の各々を分離した り選択するために使用される。抵抗ロードループアンテナ設計 抵抗ロードループアンテナは、図９及び図１０に示すように構成することがで きる。抵抗ロードストリップ８０は、図９に示すように構成されて、抵抗は、ス トリップの端部 で低く、中間部に向けて増加し、最大抵抗は中間点で生じる。図１０に示すよう に、ストリップは、ループに形成され、このループは、円形、方形、または適宜 の多角形状である。バラン８２は、抵抗シートの端部に接続された平衡サイドに よって接続されている。変圧器の不平衡サイドは、ケーブルを介してテレビ受信 機の入力部に接続されている。バランのインピーダンス変圧比は、テレビ受信機 の入力インピーダンスにループのターミナルインピーダンスを整合するように選 択される。 ループは、図１０にその面が水平となるように示されている。アンテナの給電 点に近接して配置された適宜の機械的回動機構によって、ループは、任意の特定 位置での受信を最適化するために、ループの面が水平位置と垂直位置との間で調 整できるように配置することができる。組み立て これらのアンテナを組み立てる１つの方法は、プラスチックフィルムを薄い金 属層でスパッタすることである。アンテナ素子は、様々な導電性材料、すなわち 、蒸着したりスパッタされた薄い金属フィルム、導電性インクや塗料、導電性セ ラミックやガラス、合金、サーメット（セラミック・金属合金）、固まりの（lu mped）素子抵抗、強磁性材料、または無電解メッキ金属フィルムから構成される 。素子の長さ方向のインピーダンスの制御は、素子材料の厚みや幅、素子の様々 な位置での導電性や誘電率が異なる材 料やその組み合わせの使用、素子が組み立てられる材料の孔や間隙の穿設を含む 様々な手段による影響を受け、インピーダンスが素子材料内の孔や間隙の大きさ や質によって制御される。 メタライゼーションのために使用される可能な材料の全体の選択は、メタライ ゼーションの厚みと材料の抵抗との交換に基づいている。一般に、例えば銀、青 銅、銅などの抵抗の小さい（導電性）金属や合金は、より薄いメタライゼーショ ンの厚みの使用が同一の抵抗率を得ることができるが、光反射係数と光吸収係数 とが大きくなる傾向があり、故に、アンテナがTVスクリーンの上に取り付けられ ている場合は、視覚的に好ましくない。金属及び合金の抵抗率が高くなると、例 えば、ニクロムやステンレス鋼も、同一の抵抗を得るためには厚みを増やす必要 があるが真空スパッタすることができ、光反射係数及び光吸収係数が低くなる傾 向があり、視覚的な不都合さを低減できる。 アンテナ素子のテーパローディングを得るために必要な材料の厚さは、選択さ れた材料の電導率、必要な素子電導率の範囲、必要な光透過率に依存する。例え ば、銅、青銅、銀などの高電導率材料は、３．４×１０^-8から３．３×１０^-9メ ートルの範囲の材料の厚みを必要とする。他の材料は、異なる材料の厚みを必要 とする。 必要なローディング特性は、連続曲線として、または製造の便宜のために実行 され、要求された連続抵抗形状は、 一連のステップ状の抵抗増加によって近似され、アンテナ素子は分割されて、抵 抗が異なるセグメントが接続された１のセットになる。次に、接続された領域の 各々は、素子の長手方向及び横方向座標の同一範囲における等価連続ロードアン テナの平均抵抗値と等しく作製される。セグメントの寸法が、波長λに比較して 十分に短いと仮定すると（例えば、対象の最高周波数でλ／１０未満、または８ ０６MHzの上方周波数で３．８１cm(１．５インチ)未満）、この不連続性（discr etization）によって生じる実際の電流分布の変化は、アンテナの表面での任意 の位置で小さい。故に、不連続の（discretized）抵抗値で実行されるアンテナ の性能は、抵抗ローディングが連続しているアンテナから得られるものと仮想的 に同一である。 シートアンテナに対して、ディスクリートセグメントの各々に対する抵抗は、 ディスクリートアンテナのセグメントのコーナに相当する等価連続ロードアンテ ナ上の座標での抵抗の平均値である。 アンテナ素子として使用される材料は、ρオームメートルの抵抗を有し、素子 のセグメントが、Rオーム／平方（ohms/square）の抵抗を有することが要求され ていると仮定すると、等方性電気抵抗を備えた簡単なシート材料に対して、必要 な材料の厚みTは、次式で計算される。 T = ρ / R メートル 図１１に示すように、既存のスパッタリング法は、素子 の長さに沿ってテーパが付された抵抗を形成できる。時間によるフィルム送り速 度の周期的調整は、フィルムの複数の領域を作製するために使用され、必要な長 手方向の抵抗形状が、フィルムシートの長さに沿ってメタライズドセクションと して作製される。送り速度を速くすると、薄く抵抗が高いフィルムが蒸着され、 送り速度を遅くすると、厚く抵抗の小さい金属になる。既存の製造技術は、マグ ネトロンターゲットのエッジに近い領域を除くと、幅に対する一様性が高い状態 でプラスチックフィルムを金属処理するように設計されている。故に、直径が小 さいマグネトロンターゲットアセンブリの使用は、簡単なシートや２重モノポー ルタイプの素子に対してある程度のエッジテーパを形成するために使用される。 図１２に示すほかの製造方法は、長さ方向及び横方向の両方向における抵抗の 変化が制御される金属フィルムをスパッタする。スパッタされる金属から組み立 てられるターゲットは、一群の小さい線形ターゲットに分割される。これらのタ ーゲットは、列状に配置される。フィルムの流れの方向に対して直角に測定され る各ターゲットの幅は、作製されるアンテナ素子の各形状（features）に対して 必要な解像度を提供するには十分に小さくなるように選択されるが、頻繁な再配 置を必要とするほどには小さくはない。フィルムの流れの方向において測定され るターゲットの厚みも、素子の形状が十分な解像度で作製されることを確実 にするために選択される。なお、過剰の厚みは素子形状の解像度に積分作用を与 える。ターゲットの線形アレイの各々は、プラズマのイオン化と効率の良いスパ ッタリングとを促進するために周知の横断電磁場（crossed electric and magne tic field）を形成するために交流偏光を備えた磁石の横に置かれる。異なるア ンテナ素子形状を生成するように設計されたターゲットのアレイは、その最長軸 がフィルムの流れの方向と直交するように、一緒にスタックされる。フィルムを 増やすために、特に導電性でかなり金属処理された素子が必要となる場合に、同 一サイズのターゲットの複数のスループットアレイが使用される。 動作時において、選択スパッタリングが、従来の長手方向の抵抗制御のような 、フィルムの流れ速度と、フィルムの小さく局所的なセグメントに形状を選択的 にスパッタするために、必要ような各ターゲットの選択イネーブリングとの組み 合わせによって得られる。アンテナ素子の形状は、これらの小スパッタセグメン トを複合体に重畳することによって形成される。ターゲットは、図１２に示すよ うに、接続（S1，S2，S3）を負電圧源に切り替えることによって、または、可変 負電圧の各源への各ターゲットの接続によって可能になる。なお、負電圧の大き さは、蒸着に必要なローカル瞬間速度を生成するように制御される。 仕上がったアンテナ素子の抵抗をモニタするために、一連のローラや他の電気 プローブが、金属フィルムの表面の 異なる位置の間の局所抵抗をモニタするために使用され、これらのプローブの位 置は、作製されるアンテナ素子の特定形状の抵抗形状と形状特性とに対して選択 される。金属フィルムの表面での複数箇所の各々を同時にモニタするために、プ ローブb，c，d，e，f，...は、共通の電流リターンとして接点（a）で異なる周 波数の較正AC電圧源に接続されている。次に、各ソースから流れる電流が測定さ れ、周波数ドメインフィルタリングが、接点（a）と第n接点との間のフィルムパ スに流れる電流と、第m接点と接点（a）との間を流れる電流との間で区別するた めに使用される。但し、m≠nである。接点b，c，d，e，f，...を流れる電流を測 定し、励起電圧を知ることによって、接点（a）と他の接点b，c，d，e，f...と の間の金属フィルム抵抗が計算される。これらの他のプローブの間、例えば（b ）と（c）との間の対角抵抗は、行列を使用して簡単に計算でき、有限要素法な どの手段によってアンテナ素子抵抗のモデル化から得られた予測抵抗値と、プロ セス制御目的のために比較される。 プラスチック基板フィルムの流れと各ターゲットがイネーブルとなる角度と時 刻は、抵抗測定接点からのデータをモニタするコンピュータによって制御される 。様々な制御アルゴリズムが、適応プロセス制御システムを実行するために使用 され、故に、最後のアンテナ素子から測定された抵抗値が所望の抵抗値と比較さ れ、次に、これから作製さ れるアンテナ素子の抵抗誤差を減らすために、これらの２つの値のセットの間の 誤差が使用されて、フィルムの送り速度とターゲットのポテンシャル波形とを変 更する。スパッタターゲットは使用中に摩耗するので、このプロセスは、スパッ タターゲットの特性変化を補償する。 テレビ受信用のアンテナは、上述の金属スパッタリング法を使用して組み立て ることができるが、生産価格を減らすために、他の機構が使用される。金属に見 出されるものよりも高い抵抗率を有する材料が、要求される材料の厚みがかなり のために、スパッタリングや蒸着に依存せずに広帯域アンテナ素子を作製するた めに使用される。候補となる材料は、導電性ポリマ、ポリマ／金属ファイバ、ポ リマ／金属フレーク、ポリマ／炭素ファイバ混合体、導電性金属、セラミック混 合体、合金などを含み、これらの導電性は、材料が作製される成分の比を制御す ることによって、所望の値に調整される。 アンテナ素子の作製に適したポリマ材料は、ポリアニリン、ポリピロール、ポ リアセチレン、ポリチオフェンなどを含むが、これらに限定されるものではない 。ポリマ複合材料は、導電性金属ファイバ、導電性コートガラスファイバ、導電 性金属フレークが必要な割合で取り込まれて必要なレベルの電気伝導度を生成す る導電性ポリカーボネートを含むが、これに限定されるものではない。 適切な電気電導率を備えた材料の選択は、２．５４cm （１インチ）から２．５４×１０^-4cm（０．０００１インチ）までの範囲の必要 な素子の厚みになる。次に、これらの材料からのアンテナ素子の作製は、機械加 工、キャスティング、インジェクションモールディング、押し出し加工を含む様 々な技術を使用して実行される。金属セラミック混合体及び合金の場合、完成し た部品を作製するために燃焼が行われる前に、正しい素子の形状及び厚み及び押 圧キャスティングや押出加工に対して、緑の材料が形成される。押し出し加工に 対して適さない導電性ポリマが加工されたり、またはソルベント蒸発法を使用し て溶液やキャストに溶かされて正確な形になる。 適切な使用は、１つのアンテナ素子の内部に複数の材料から作製される。部品 は、電気容量抵抗率が異なる複数の材料から構成されて、一緒に電気的に固着さ れて完成した物体を作製する。特に、これは、アンテナ素子の全領域が十分な厚 みを有して形成されて、機械的に自らを支持する。低抵抗材料の使用が薄く且つ 弱い材料を必要とするアンテナ素子のこれらの領域は、より大なる抵抗材料によ って組み立てられ、故にこの構成のこの部分でのより暑く且つより頑丈な実施を 許容する。 以下の押し出し法は、０．０１−１Ω・メートルの範囲の容量抵抗率を備えた 熱可塑性変形自在材料に適用でき、連続アンテナ素子製造の費用効果的な形態を 提供する。 図１３に示す押し出しヘッドは、次に示す部品からなる。 すなわち、 (1) ある圧力下で導電性ポリマや緑セラミック・金属合成ペーストの注入を許 容する注入口と、 (2) アンテナ素子の長さと等しい距離に対して導電性プラスチック材料の形状 を許容する接続マニホールド、または内部中空チャンバ９２と、 (3) マニホールド９２と接続し且つある圧力下での導電性材料の押し出しを許 容する接続可変幅スロット９４と、 からなる。正面図に示すように、スロットは、以下に示す形状に加工されている 。すなわち、(i)幅及び最小の寸法は可変であり、長さに沿った任意の特定点で のアンテナ素子構成の抵抗条件を満たすために必要な材料の厚みを押出加工する ために調整される。(ii)長さ、すなわち最長の寸法は、生産されるアンテナ素子 の長さに等しい。(iii)その深さ、すなわち内部マニホールドの壁部から押し出 し装置の外部壁までの距離は、断面H-H'，I-I'に示すように可変である。深さは 、スロット幅が最小となる箇所で最短となり、スロット幅が最大となる箇所で最 長になる。これらの極点の間の箇所では、スロットの深さは、中間値に比例する 。(iv)スロットの幅は、導入口、マニホールドの高圧注入端部で最短であり、マ ニホールドの低圧端部にて最も広くなる。これは、スロットの可変深さに比較す ると、スロットの長さに沿って流れにインピーダンスを等しくするために使用さ れ、押し出された材料の粘度は、スロ ットの長さに対して一定である。これらの２つの素子は、スロットのより広い端 部で材料の優先の押し出しを防ぐように動作する。(v)(i)及び(ii)で使用される 寸法は、次の冷却や他のプロセスステージにより特定の導電性材料の収縮を補償 する。 材料は、連続シートとして押し出され、このシートの抵抗は、この方向の厚み の形状により押し出しの方向と直角に制御されるように変化する。材料は、押し 出しの方向と直角にストリップやシートに切断され、生じた領域は、抵抗ロード アンテナに対する素子部品として使用される。 抵抗ロードアンテナ素子も、導電性リンク、ペースト、または他の導電性印刷 自在材料を使用して、適切な基板材料に電導性グリッドパターンを印刷すること によって、作製される。これらの材料は、シルクスクリーン、インクドロップ印 刷、または電導性材料を供給する適宜の手段によって供給される。 図６に示すように、抵抗材料は、ほぼ一様な厚みのストリップやセグメントの 形を取り、非導電性基板の表面に印刷されたり書き込まれる導電性材料を敷くこ とによって作製される。ストリップやセグメントは、各セグメントが少なくとも ２つの隣接するものと互いに接続されて、未被覆の基板から構成される多角形領 域の規則的な空間アレイを確定する境界を形成する。未被覆の基板領域は、適宜 の多角形形状であり、または辺の数が適宜の多角形の組み合わ せであり、アンテナ素子の表面領域を正確に傾斜せしめることができる。 任意の領域のアンテナ素子の抵抗は、露出したままになっている基板の面積に 対する、導電性材料によって被覆されている基板の面積比を制御することによっ て調整される。図６に、一連の平行四辺形の形をした非導電性領域を包囲する導 電性ストリップの簡単な格子の例が示されている。この領域の導体格子の有効抵 抗は、導電性材料の表面抵抗と一部導電性及び非導電性平行四辺形の面積の差（ 図６において面積ABCD−面積QRST）との産物である。ローカル反復パラメータ、 または導体パターンそのものが反復されるローカル距離、及び導体ストリップの ローカルの厚み及び幅を注意して選択することによって、アンテナ素子の任意の 領域の材料の抵抗は、設計によって要求されたものに調整される。この方法の限 界は、使用される非導電性多面体面積の寸法が、素子の電流形状、放射及びイン ピーダンス特性が連続ロードアンテナのものに近似されるように、波長と比較す ると小さくなければならない。 テーパローディングを使用するシートアンテナに関するさらなる情報は、本願 と同日に出願された米国特許出願第08/387,131号に見出される。 他の実施例は、請求の範囲内に含まれている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クロス マーシャル ダブリュ. アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 01775 ストウ サドベリィロード 333

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． VHF及びUHFの放送帯域全体を含む帯域と、低い定在波比と、全方向性 放射パターンとを呈するテレビアンテナであって、 給電点と、給電点に沿った距離に対して不均一に変化する電磁特性と、を有す るシート状アンテナ素子を有することを特徴とするテレビアンテナ。 ２． 前記アンテナ素子は、ほぼ方形であることを特徴とする請求の範囲第 １項記載のテレビアンテナ。 ３． 前記給電点に接続された複数のシート状アンテナ素子が存在すること を特徴とする請求の範囲第１項記載のテレビアンテナ。 ４． 前記アンテナ素子は、ループとして形成されていることを特徴とする 請求の範囲第１項記載のテレビアンテナ。 ５． 前記アンテナ素子は、ほぼ平面状であることを特徴とする請求の範囲 第１項記載のテレビアンテナ。 ６． 共通の面内に２つのアンテナ素子が存在することを特徴とする請求の 範囲第１項記載のテレビアンテナ。 ７． アンテナ素子の一端部に沿って導電性エンドローディングストリップ をさらに有することを特徴とする請求の範囲第１項記載のテレビアンテナ。 ８． 給電点とテレビ受信機との間に接続されたバラ ン、すなわちアンアン（unun）を有することを特徴とする請求の範囲第１項記載 のテレビアンテナ。 ９． アンテナ素子の下方に装着されるとともにアンテナ素子に対してある 角度で傾斜しているカウンタポイズ素子を更に有することを特徴とする請求の範 囲第１項記載のテレビアンテナ。 １０． 電磁気特性は、電気特性を含むことを特徴とする請求の範囲第１項記 載のテレビアンテナ。 １１． 電気特性は、抵抗を含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載のテ レビアンテナ。 １２． 不均一な変化は、給電点からの距離に応じて単調に増加する値を含む ことを特徴とする請求の範囲第１項記載のテレビアンテナ。 １３． 前記値は、ステップ関数で増加することを特徴とする請求の範囲第１ ２項記載のテレビアンテナ。 １４． 等抵抗線の各々は、アンテナ給電点を中心とするパラボラの形状をし ていることを特徴とする請求の範囲第１３項記載のテレビアンテナ。 １５． 等抵抗線の各々は、楕円の４分の１の形状をしていることを特徴とす る請求の範囲第１４項記載のテレビアンテナ。 １６． 等抵抗線の各々は、長方形の４分の１の形状をしていることを特徴と する請求の範囲第１４項記載のテレビアンテナ。 １７． 等抵抗線の各々は、傾斜した線の形状をしていることを特徴とする請 求の範囲第１４項記載のテレビアンテナ。 １８． シート状アンテナ素子は、互いに直交する補助素子の対からなること を特徴とする請求の範囲第１項記載のテレビアンテナ。 １９． ダイポールモード及びモノポールモードにおいて動作するように給電 される２つのシート状素子からなることを特徴とする請求の範囲第１項記載のテ レビアンテナ。 ２０． 前記給電点は、シートの各々のコーナにあることを特徴とする請求の 範囲第１９項記載のテレビアンテナ。 ２１． ２つのシート状素子の給電点は、加算装置及びと作動装置とに接続さ れていることを特徴とする請求の範囲第１９項記載のテレビアンテナ。 ２２． シート状素子は、素子を横切って変化する厚みの形状を有することを 特徴とする請求の範囲第１項記載のテレビアンテナ。 ２３． シート状素子は、導電性ポリマからなることを特徴とする請求の範囲 第１項記載のテレビアンテナ。 ２４． 連続基板に金属をスパッタする方法であって、 配置されているスパッタリングターゲットを介して連続基板を送り、基板の幅 方向に対して異なる領域において基板へと金属をスパッタする工程と、 スパッタリングターゲットを制御して基板の幅方向に対 してスパッタされた金属の選択可能な厚みの形状を形成する工程と、 からなることを特徴とする方法。 ２５． スパッタリングターゲットを介して連続基板の送り速度を制御して基 板の長さ方向に沿ってスパッタされた金属の選択可能な厚み形状を形成する工程 をさらに有することを特徴とする特許請求の範囲第２４項記載の方法。 ２６． アンテナ素子を形成する方法であって、 導電性ポリマ材料を連続シートとして押し出し加工する工程と、 押し出し中のシートの厚み形状を制御することによって、押出加工された連続 シートの抵抗形状を制御する工程と、 からなることを特徴とする方法。 ２７． アンテナ素子を形成する方法であって、 基板に導電性インクを供給する工程と、 インクが供給されるパターンを制御することによって基板の抵抗形状を制御す る工程と、 からなることを特徴とする方法。