JPWO2012004977A1 - アンテナ装置および表示装置 - Google Patents

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Abstract

絶縁性の基材(190)に第1モノポールアンテナ(110)と第2モノポールアンテナ(120)とを配置したアンテナ装置であって、第1モノポールアンテナ(110)および第2モノポールアンテナ(120)は、第1給電部(180)に接続される給電端から同じ方向に延在する第1部分と、第1部分からそれぞれ左右に分かれて延在する第2部分とを有し、かつ第1モノポールアンテナ(110)の第1部分と第2モノポールアンテナ(120)の第1部分との間に、第1無給電素子(130)を配置した。

Description

ここに開示された技術は、複数のアンテナを有するアンテナ装置、およびアンテナ装置を備えた表示装置に関する。
地上波デジタル放送等を受信可能で、携帯可能な表示装置が普及してきている。これらの表示装置においては、装置を構成する筐体の内側あるいは外側に、放送電波を受信するアンテナを装備する必要がある。特に、高感度な受信を実現する方法として、複数のアンテナを備えるダイバーシティ方式が用いられる。また、複数のアンテナをどのような形状にしてどのように装備するかは、様々な取組みがなされている(例えば、特許文献1〜3参照)。
特開2005−347882号公報 特開2007−281906号公報 特開2008−124865号公報
ここに開示された技術は、絶縁性の基材に第1モノポールアンテナと第2モノポールアンテナとを配置したアンテナ装置であって、第1モノポールアンテナおよび第2モノポールアンテナは、給電部に接続される給電端から同じ方向に延在する第1部分と、第1部分からそれぞれ左右に分かれて延在する第2部分とを有し、かつ第1モノポールアンテナの第1部分と第2モノポールアンテナの第1部分との間に、無給電素子を配置した構成である。
この構成によれば、同一周波数帯の複数のアンテナを、互いに疎結合、かつ近傍に配置できるアンテナ装置、およびそれを備えた表示装置を提供することができる。
図1Aは表示装置の外観を示す斜視図である。 図1Bは表示装置の側面図である。 図2はアンテナ装置の構成を示す図である。 図3は第1モノポールアンテナ、第2モノポールアンテナの構成を示す図である。 図4は第1モノポールアンテナ、第2モノポールアンテナの構成を示す図である。 図5は給電部の構成を示す図である。 図6は第3モノポールアンテナ、第4モノポールアンテナの構成を示す図である。 図7Aは各アンテナの水平偏波の放射パターンを示す図である。 図7Bは各アンテナの水平偏波の放射パターンを示す図である。 図7Cは各アンテナの水平偏波の放射パターンを示す図である。 図7Dは各アンテナの水平偏波の放射パターンを示す図である。 図8Aは変形例を示す図である。 図8Bは他の変形例を示す図である。
一実施の形態に係るアンテナ装置を有する表示装置について、図面を用いて説明する。
まず、本実施の形態にかかる表示装置1の構成について説明する。図1Aは、表示装置1の外観を示す斜視図である。図1Bは、表示装置1の側面図である。
表示装置1は、アンテナ装置10と、ディスプレイであるLCD(Liquid Crystal Display)20と、各種電気回路を収めた本体30と、支持部材40とを含む。なお、本実施の形態において、LCD20の画像表示画面の水平方向をx軸、表示装置1の鉛直方向をz軸、x軸とz軸に直交する方向をy軸とする。また、LCD20の画像表示面の正面視右向きをx軸の正の向き、画像表示面の正面視左向きをx軸の負の向きとする。また、表示装置1の鉛直方向上向きをz軸の正の向き、鉛直方向下向きをz軸の負の向きとする。また、LCD20の画像表示面側の向きをy軸の負の向き、画像表示面と反対側の向きをy軸の正の向きとする。
LCD20は、y軸の負の向きに画像表示面を有し、映像を映し出す。LCD20は、画像表示面の背面側から囲む金属のフレーム(図示せず)を有している。LCD20は、本体30の前面側に位置している。なお、LCD20は、ディスプレイの一例である。例えば、有機ELディスプレイ等を用いてもよい。
本体30は、樹脂材料からなる外装筐体を有する。本体30は、地上デジタル放送を受信するチューナー回路を有する電気回路基板等(図示せず)を、外装筐体内に有する。本体30は、アンテナ装置10が受信する電気信号をチューナー回路(図示せず)に伝送し、所望の映像データを取り出す。本体30は、取り出した映像データをLCD20へ送り、LCD20に画像を表示させる。その他、本体30は、電源回路や音声回路、記録装置や再生装置、さらには電気回路基板等で発生する熱を低減させるための放熱用金属部材(いずれも図示せず)などを外装筺体内部に有する。
支持部材40は、主として樹脂材料からなる。支持部材40は、本体30に回動可能に固定される。また、支持部材40は、LCD20および本体30を立設するように支持している。支持部材40は、内部に給電部とアンテナを有している。支持部材40の詳細については後述する。
アンテナ装置10は、複数のアンテナを一枚の基材上に備え、略矩形板状の形状を有している。アンテナ装置10は、矩形形状の一端辺部分に、各アンテナの給電端が接続される給電部を備えている。アンテナ装置10は、給電部が設けられる側である支持端A(図2参照)が本体30の背面に取り付けられる。アンテナ装置10は、LCD20の背面側に回動可能に取付けられる。
本実施の形態においては、アンテナ装置10は、本体30の背面に回動可能に取付けられる。より詳しくは、アンテナ装置10は、支持部分を支点に、y−z平面で回動可能である。このことにより、視聴者がアンテナ装置10の向きを適宜調整することができる。なお、図1Bに示すように、本実施の形態の表示装置1においては、表示装置1の使用時は、アンテナ装置10を略水平方向に回動させたときに、好ましく電波を受信できる(図1Bのθ=90度の位置が水平方向)。このとき、LCD20は、画像表示面がアンテナ装置10と反対側を向いている。なお、図中θは、鉛直方向に対するy−z平面内での傾斜角である。
次に、図2を用いてアンテナ装置10の構成について詳しく説明する。図2は、アンテナ装置10の構成を示す図である。なお、以下の説明において、便宜上、アンテナ装置10の主面がx−y平面に平行な向き(図1Bのθ=90度)に位置しているものとして説明する。
アンテナ装置10は、第1モノポールアンテナ110と、第2モノポールアンテナ120と、第1無給電素子130と、第2無給電素子140と、第3無給電素子150が、アクリル樹脂などからなる平板形状の絶縁性の基材190上に銅などの金属の所定形状のパターンにより形成されている。また、アンテナ装置10は、絶縁性の基材190の端部に第1給電部である給電部180を備えている。第1モノポールアンテナ110と、第2モノポールアンテナ120とは、各々の給電端が給電部180に接続されている。
各アンテナ110、120と給電部180との接続の方法としては、例えば各アンテナ110、120の給電端と給電部180の端子とをバネ等で接続すればよい。各無給電素子130、140、150と給電部180との接続の方法としては、例えば各アンテナの給電端と給電部180の端子とをバネ等で接続すればよい。本実施の形態においては、第1モノポールアンテナ110、第2モノポールアンテナ120、第1無給電素子130、第2無給電素子140、第3無給電素子150を構成する導体パターンの幅は、3mmで、一定の幅で形成している。
また、アンテナ装置10は、第1無給電素子130と第2無給電素子140との端部を接続するジャンパ抵抗160を備えている。さらに、アンテナ装置10は、第1無給電素子130と第3無給電素子150との端部を接続するジャンパ抵抗170を備えている。これらのジャンパ抵抗160、170は、無給電素子同士を導通させるためのゼロオームのチップ抵抗である。ジャンパ抵抗160、170は、第1モノポールアンテナ110および第2モノポールアンテナ120とは接続されていない。
すなわち、ジャンパ抵抗160、170は、第1モノポールアンテナ110および第2モノポールアンテナ120を絶縁して跨ぐように設けられている。ジャンパ抵抗160、170は、基材190における、第1モノポールアンテナ110、第2モノポールアンテナ120、第1無給電素子130、第2無給電素子140、および第3無給電素子150が形成されている面とは反対側の面に、はんだ付けなどにより取付けられている。
このとき、ジャンパ抵抗160、170の端子と各無給電素子とを接続する導通ビアが、基材190を貫通するように形成される。なお、ジャンパ抵抗160、170は、それぞれ第1接続部材と第2接続部材の一例である。例えば、金属ワイヤなどであってもよいし、金属箔テープであっても良い。要するに、各無給電素子間を導通させる部材であればよい。
ここで、第1モノポールアンテナ110と、第2モノポールアンテナ120と、第1無給電素子130と、第2無給電素子140と、第3無給電素子150とは、例えば、金属パターンの印刷、金属フィルムの貼り付け、金属線の貼り付け、あるいは金属のエッチングなどによって形成することができる。基材190は、例えば、アクリル素材からなり、本実施の形態においては、基材190の外形は、218mm×55mmの略矩形の平板形状であり、給電部180が位置する凹部を有する形状である。給電部180は、基材190と一体的に設けられていてもよい。
図3は、第1モノポールアンテナ110と、第2モノポールアンテナ120の詳細構成を示す図である。第1モノポールアンテナ110は、給電部180に接続される給電端から、y軸方向に延在する第1部分111と、第1部分111からx軸の負の方向に屈曲して延在する第2部分112とから構成されている。第2モノポールアンテナ120は、給電部180に接続される給電端からy軸方向に延在する第1部分121と、第1部分121からx軸の正の方向に屈曲して延在する第2部分122とから構成されている。
すなわち、第1モノポールアンテナ110の第1部分111は、給電部180につながる給電端から、基材190の短手方向(第1方向)に延在する。第2モノポールアンテナ120の第1部分121は、給電部180につながる給電端から、基材190の短手方向(第1方向)に延在する。なお、「短手方向に延在」あるいは「長手方向に延在」とは、各素子が主として延在する方向を示しており、部分的に屈曲する場合も含むものとする。第1モノポールアンテナ110の第1部分111と、第2モノポールアンテナ120の第1部分121とは、互いに対向した状態で延在している。
また、第1モノポールアンテナ110は、第1部分111と第2部分112とが直交し、第2モノポールアンテナ120は、第1部分121と第2部分122とが直交している。
第1モノポールアンテナ110の第1部分111と、第2モノポールアンテナ120の第1部分121とは、平行に配置されている。第1モノポールアンテナ110の第1部分111の寸法は、45mmである。また、第2モノポールアンテナ120の第1部分121の寸法は、45mmである。
第1モノポールアンテナ110の第2部分112は、第1モノポールアンテナ110の第1部分111の給電部180と反対側の端部で、x軸の負の向きに90度曲げられ、100mm延在している。
すなわち、第1モノポールアンテナ110は、給電部180に接続される給電端から同じ方向に延在する第1部分111と、この第1部分111からそれぞれ左右に分かれて延在する第2部分112とを有する。
第2モノポールアンテナ120の第2部分122は、第2モノポールアンテナ120の第1部分121の給電部180と反対側の端部で、x軸の正の向きに90度曲げられ、100mm延在している。
すなわち、第2モノポールアンテナ120は、給電部180に接続される給電端から同じ方向に延在する第1部分121と、この第1部分121からそれぞれ左右に分かれて延在する第2部分122とを有する。
なお、第1モノポールアンテナ110と第2モノポールアンテナ120とは、地上デジタル放送帯(473MHz〜767MHz)を所望の使用帯域とするアンテナである。
次に、図4を用いて第1無給電素子130、第2無給電素子140、および第3無給電素子150について説明する。第1無給電素子130、第2無給電素子140、および第3無給電素子150は、第1モノポールアンテナ110の第1部分111と第2モノポールアンテナ120の第1部分121と並走するように基材190上に設けられる。
まず、第1無給電素子130について説明する。第1無給電素子130は、給電部180のグランド層につながるグランド端から基材190の短手方向(第1方向)に延在する。第1無給電素子130は、第1モノポールアンテナ110の第1部分111と、第2モノポールアンテナ120の第1部分121の間に延在するように配置されている。第1無給電素子130は、給電部180からy軸の正の向きに45mm延在する。
次に、第2無給電素子140と第3無給電素子150について説明する。第2無給電素子140は、給電部180のグランド層につながるグランド端から基材190の短手方向(第1方向)に延在する。第2無給電素子140は、第1無給電素子130との間に第1モノポールアンテナ110の第1部分111を挟むように基材190に形成される。第2無給電素子140は、給電部180からy軸の正の向きに35mm延在している。
第3無給電素子150は、給電部180のグランド層につながるグランド端から基材190の短手方向(第1方向)に延在する。第3無給電素子150は、第1無給電素子130との間に第2モノポールアンテナ120の第1部分121を挟むように基材190に形成される。第3無給電素子150は、給電部180からy軸の正の向きに35mm延在している。
次に、図5を用いて給電部180について説明する。図5は、給電部180の構成を示す概略図である。
給電部180は、導電層と誘電体層を有した単一の2層基板で形成されている。給電部180は、整合回路、LNA(Low Noise Amplifer)回路(図示せず)が実装される。また、給電部180は、第1モノポールアンテナ110、第2モノポールアンテナ120の各給電端が接続される。給電部180は、導電層において、第1無給電素子130、第2無給電素子140、および第3無給電素子150が接続されるグランドエリア181(グランド層)が形成されている。グランドエリア181は、第1モノポールアンテナ110と第2モノポールアンテナ120に対する電気的なグランド電位を与える導電パターンである。
グランドエリア181は、第1モノポールアンテナ110の第2部分112、および第2モノポールアンテナ120の第2部分122が延在する方向(本実施の形態においてはx軸の方向)に延在する。
次に、支持部材40の構成について、図6を用いて詳細に説明する。
支持部材40は、樹脂材料からなる外装400の内部に、第3モノポールアンテナ410と、第4モノポールアンテナ420と、第2給電部である給電部430と、を備えている。図6においては、外装400を点線で示し、内蔵された第3モノポールアンテナ410、第4モノポールアンテナ420、および給電部430を実線で示す。
第3モノポールアンテナ410および第4モノポールアンテナ420の各々は、給電部430に接続される給電端から互いに同方向に延在する第1部分411、421を有する。また、第3モノポールアンテナ410および第4モノポールアンテナ420の各々は、第1部分411、412からそれぞれ互いに向かいあう方向に延在する第2部分412、422を有する。
本実施の形態においては、第3モノポールアンテナ410は、給電部430から45mm延在した第1部分411と、第1部分411の端部から90度x軸の正の向きに屈曲して、100mm延在した第2部分412で構成されている。第4モノポールアンテナ420は、給電部430から45mm延在した第1部分421と、第1部分421の端部から90度x軸の負の向きに屈曲して、100mm延在した第2部422で構成されている。
図7A〜図7Dは、表示装置1をz軸の正の方向側から見たときの各アンテナの水平偏波の放射パターンを示す図である。なお、図7A〜図7Dの放射パターンは、アンテナ装置10がz軸となす角が90度(図1Bのθ=90度)の場合を示している。また、図7A〜図7Dにおける各図の中心は、表示装置1の中心と一致している。
図7Aは、第1モノポールアンテナ110の放射パターンを示す。第1モノポールアンテナ110は、表示装置1の背面方向(y軸の正の向き)と、表示装置1のφ45°方向に高い利得を有している。ここで、φは図7Aに示す角度であり、x−y平面内においてx軸の負の方向を基準(0度)としたときの角度である。
図7Bは、第2モノポールアンテナ120の放射パターンを示す。第2モノポールアンテナ120は、表示装置1の背面方向(y軸の正の向き)と、表示装置1のφ135°方向に高い利得を有している。
図7Cは、第3モノポールアンテナ410の放射パターンを示す。第3モノポールアンテナ410は、表示装置1のφ315°方向に高い利得を有している。
図7Dは、第4モノポールアンテナ420の放射パターンを示す。第4モノポールアンテナ420は、表示装置1のφ225°方向に高い利得を有している。
このようにアンテナ装置10において、第1モノポールアンテナ110と、第2モノポールアンテナ120とは、それぞれ異なる方向に強い指向性を有している。そのため、第1モノポールアンテナ110と、第2モノポールアンテナ120と、の結合による利得の低減を抑えることができる。
また、表示装置1において、第1モノポールアンテナ110と、第2モノポールアンテナ120と、第3モノポールアンテナ410と、第4モノポールアンテナ420とは、それぞれ異なる方向に強い指向性を有している。そのため、第1モノポールアンテナ110と、第2モノポールアンテナ120と、第3モノポールアンテナ410と、第4モノポールアンテナ420との結合を低減できる。結果として、利得の低減を抑えることができる。
なお、本実施の形態において、アンテナ装置10は、ジャンパ抵抗160、170、第2無給電素子140、第3無給電素子150を備えていたが、これらは、必ずしも必須の要素ではない。例えば、図8Aのアンテナ装置11に示すように、図2で示したジャンパ抵抗160、170が無い構成や、図8Bのアンテナ装置12に示すように、図2で示したジャンパ抵抗160、170、第2無給電素子140、および第3無給電素子150がない構成であってもよい。これらの構成であっても、第1無給電素子130を備えることで、第1モノポールアンテナ110と第2モノポールアンテナ50との結合による利得の低減を抑えることができる。ただし、本実施の形態で示すようにジャンパ抵抗160、170、第2無給電素子140、第3無給電素子150を備えた方が、より利得の低減を抑えることができる。
以上のように、本実施の形態に係る表示装置1が備えるアンテナ装置10は、給電部180と、第1モノポールアンテナ110と、第2モノポールアンテナ120と、第1無給電素子130と、が形成された基材190とを備えている。そして、第1モノポールアンテナ110および第2モノポールアンテナ120の各々は、給電部180に接続される給電端から同方向に延在する第1部分111、121を有している。また、第1モノポールアンテナ110および第2モノポールアンテナ120の各々は、第1部分111、121からそれぞれ左右に分かれて延在する第2部分112、122とを有している。第1無給電素子130は、第1モノポールアンテナ110の第1部分111と第2モノポールアンテナ120の第1部分121との間に配置される。
これにより、第1部分111、121が存在することで、給電部180側から所定距離離れてから第2部分112、122が左右に分かれることができ、給電部180側に存在するグランドとの距離を確保でき、結合を低減できる。また、第1無給電素子130が存在することで、同一周波数帯のアンテナである第1モノポールアンテナ110と、第2モノポールアンテナ120とを互いに疎結合、かつ近傍に配置できる。
また、アンテナ装置10は、第1無給電素子130との間に第1モノポールアンテナ110の第1部分111を挟むように基材190に形成される第2無給電素子140と、第1無給電素子130との間に第2モノポールアンテナ120の第1部分121を挟むように基材190に形成される第3無給電素子150と、を備える。
これにより、第1部分111、121が他の部分と結合することをさらに低減することができ、アンテナ装置10の利得をさらに高めることができる。
また、アンテナ装置10は、第1無給電素子130と第2無給電素子140とを電気的に接続させるジャンパ抵抗160と、第1無給電素子130と第3無給電素子150とを電気的に接続させるジャンパ抵抗170とを備える。
これにより、各無給電素子のグランド電位を安定化させることができ、第1部分111、121が他の部分と結合することをさらに低減することができる。結果として、アンテナ装置10の利得をさらに高めることができる。
また、アンテナ装置10において、給電部180は、基板上に形成されるグランド層181を有している。グランド層181は、第1モノポールアンテナ110の第2部分112、および第2モノポールアンテナ120の第2部分122が延在する方向に延在する。
これにより、グランド層181に流れる電流が、各モノポールアンテナの第2部分112と同じ方向に流れるので、水平偏波成分をより高めたアンテナを形成ができる。また、グランド層181が大きくなると、さらにグランド電位を安定させることができる。
本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。
ここに開示された技術は、複数のアンテナ装置を有する機器の高感度化に好適である。
1 表示装置
10,11,12 アンテナ装置
20 LCD
30 本体
40 支持部材
110 第1ダイポールアンテナ
111 第1部分
112 第2部分
120 第2ダイポールアンテナ
121 第1部分
122 第2部分
130 第1無給電素子
140 第2無給電素子
150 第3無給電素子
160,170 ジャンパ抵抗
180 給電部
190 基材
400 外装
410 第3モノポールアンテナ
411 第1部分
412 第2部分
420 第4モノポールアンテナ
421 第1部分
422 第2部分
430 給電部

Claims (6)

  1. 絶縁性の基材に第1モノポールアンテナと第2モノポールアンテナとを配置したアンテナ装置であって、
    前記第1モノポールアンテナおよび前記第2モノポールアンテナは、給電部に接続される給電端から同じ方向に延在する第1部分と、前記第1部分からそれぞれ左右に分かれて延在する第2部分とを有し、
    かつ前記第1モノポールアンテナの第1部分と前記第2モノポールアンテナの第1部分との間に、無給電素子を配置した
    アンテナ装置。
  2. 前記第1モノポールアンテナの第1部分および前記第2モノポールアンテナの第1部分は、前記第1モノポールアンテナと前記第2モノポールアンテナの第1部分の間に配置した前記無給電素子と、前記第1部分の外側に配置された別の無給電素子とにより挟まれた構成である
    請求項1記載のアンテナ装置。
  3. 前記第1モノポールアンテナと前記第2モノポールアンテナの第1部分の間に配置した前記無給電素子と、前記第1部分の外側に配置された別の無給電素子とは、接続部材により電気的に接続した
    請求項2記載のアンテナ装置。
  4. 絶縁性の基材に第1モノポールアンテナと第2モノポールアンテナとを配置したアンテナ装置と、前記アンテナ装置で受けた電波を電気信号に変換する電気回路を有する本体と、前記本体からの前記電気信号を受けて画像を表示するディスプレイとを備えた表示装置であって、
    前記アンテナ装置の第1モノポールアンテナおよび前記第2モノポールアンテナは、給電部に接続される給電端から同じ方向に延在する第1部分と、前記第1部分からそれぞれ左右に分かれて延在する第2部分とを有し、
    かつ前記第1モノポールアンテナの第1部分と前記第2モノポールアンテナの第1部分との間に、無給電素子を配置した
    表示装置。
  5. 前記第1モノポールアンテナの第1部分および前記第2モノポールアンテナの第1部分は、前記第1モノポールアンテナと前記第2モノポールアンテナの第1部分の間に配置した前記無給電素子と、前記第1部分の外側に配置された別の無給電素子とにより挟まれた構成である
    請求項4記載の表示装置。
  6. 前記第1モノポールアンテナと前記第2モノポールアンテナの第1部分の間に配置した前記無給電素子と、前記第1部分の外側に配置された別の無給電素子とは、接続部材により電気的に接続した
    請求項5記載の表示装置。
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