WO2011052225A1

WO2011052225A1 - 無線受信機器

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Publication number: WO2011052225A1
Application number: PCT/JP2010/006401
Authority: WO
Inventors: 圭介木下
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2009-11-02
Filing date: 2010-10-29
Publication date: 2011-05-05
Also published as: US8872716B2; JP5391271B2; US20120182197A1; JPWO2011052225A1

Abstract

　無線信号に対する高い指向特性が得られる、ダイポールアンテナと回路基板とを備えた無線受信機器を得ること。無線受信機器は、平衡給電型アンテナと、前記平衡給電型アンテナの長さ方向に平行に配置された回路基板とを備え、前記回路基板に形成された導電パターンが、前記平衡給電型アンテナの両端部間の位置に形成された間隙を介して配置された、２以上の部分パターンからなる。

Description

無線受信機器

　本発明は、空間中を伝搬する電波を受信してデータやテレビ放送を受信する無線受信機器に関し、特に、機器内に配置された回路基板と空間的に近い位置に配置された平衡給電型アンテナを備える無線受信機器に関する。

　近年、携帯電話や地上デジタル放送の技術開発が進み、有線で接続することなく、無線電波を用いて、データや音声、テレビ放送などを受信する無線受信機器が普及している。無線電波を受信するためには、アンテナを用いて無線電波を電気信号に変換し、機器内で増幅、復調、信号処理などを行って、データを複号する。

　ポータブル機器でよく用いられるアンテナとしては、モノポールアンテナやダイポールアンテナ、逆Ｆ型アンテナなどが上げられる。このうち、平衡給電型アンテナであるダイポールアンテナは８の字型の指向特性を有し、水平面上で指向性を表すと、図１４に示すような、ダイポールアンテナ１の給電点３を中心とする対称性のある指向特性を有する。ダイポールアンテナは、その軸を中心として回転対称な指向特性をもっており、ダイポールアンテナを地面に水平に設置すれば、地面に対して水平な面のみならず、垂直な面に対しても、同様に８の字型の指向特性を示す。

　基本的なダイポールアンテナの指向特性は上記のとおりであるが、導波器や反射器を合わせてアンテナを構成することで、指向性を強めることが可能である。

　図１５は、ダイポールアンテナと導波器および反射器を組み合わせた場合の、アンテナ指向特性の違いを示すものである。図１５（ｂ）に示すように、ダイポールアンテナ１の前方に導波器４を配置し後方に反射器５を配置した場合には、同じダイポールアンテナ１を単独で用いた図１５（ａ）に示す場合と比較して、放射器であるダイポールアンテナ１からみて、導波器４のある方向（反射器５とは反対方向）に指向性が強まり、より弱い電波であっても受信することが可能となる。

　ダイポールアンテナの指向特性は、反射器のみを用いても変化させることが可能であり、反射器の形状を工夫することで、より強い指向特性や、広い指向特性を実現することが可能となる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７－１９４９１５号公報

　しかしながら、図１２に示すような、無線受信機器１００内部にダイポールアンテナ１を配置する場合、無線受信機器１００の筐体９内部に配置された回路基板２に形成されているグランド（ＧＮＤ）パターンや電源パターンなどの導電パターンが、ダイポールアンテナ１と平行に配置された、一定の面積と、ダイポールアンテナ１の長さ方向の一定の長さとを有する金属導体となるため、ダイポールアンテナ１にとって反射器として作用してしまい、図１２中に矢印Ａとして示すように、無線受信機器１００の上方へとダイポールアンテナ１の指向特性が向いてしまう。

　図１３に、無線受信機器１００内にダイポールアンテナ１を配置した場合の指向特性の変化を示す。

　図１３（ａ）が、無線受信機器１００の上方から見た水平方向のダイポールアンテナ１と回路基板２との位置関係、および、この位置関係の場合の指向特性の変化を示している。また、図１３（ｂ）が、無線受信機器１００の正面から見た垂直方向のダイポールアンテナ１と回路基板２との位置関係、および、この位置関係の場合の指向特性の変化を示している。

　回路基板２に形成された図示しない導電パターンが反射器として作用するため、ダイポールアンテナ１の垂直方向の指向特性は、図１３（ｂ）中に点線ｃとして示す、回路基板２がない状態の上下対称の指向特性から、図中に実線ｄ１およびｄ２として示すように、上方に向かう指向特性ｄ１が大きく下方に向かう指向特性ｄ２が小さくなるように変化する。この結果、図１３（ａ）に示すように、水平方向への指向特性が、回路基板２がない状態である図中に点線ａとして示す状態から、図中ｂとして実線で示す状態のように、前後方向には対称のままであるが全体の指向特性の強度が低下する。このため、無線受信機器１００の水平方向のアンテナ特性が低下してしまうことになる。

　無線受信機器１００がポータブル型のテレビ受像器である場合などのように、地上デジタル放送のテレビ受信を行うことを想定した場合には、受信すべき電波は通常の使用状態において無線受信機器１００に対して水平の方向から到来する。このため、上述のように、図１２に矢印Ｂ１およびＢ２として示す、ダイポールアンテナ１の水平方向への指向特性が低下すると、無線受信機器１００の受信性能が大きく低下してしまうという課題があった。

　本発明は上記従来の課題を解決するものであり、無線信号に対する高い指向特性が得られる、ダイポールアンテナと回路基板とを備えた無線受信機器を得ることを目的とするものである。

　上記目的を達成するために、本発明の無線受信機器は、平衡給電型アンテナと、前記平衡給電型アンテナの長さ方向に平行に配置された回路基板とを備え、前記回路基板に形成された導電パターンが、前記平衡給電型アンテナの両端部間の位置に形成された間隙を介して配置された、２以上の部分パターンからなることを特徴とする。

　本発明の無線受信機器は、回路基板に形成された導電パターンが、平衡給電型アンテナの両端部間の位置に形成された間隙によって２以上の部分パターンに分かれているため、平衡給電型アンテナの水平方向の指向特性を低下させることを回避でき、無線信号に対する受信性能の高い無線受信機器を得ることが可能となる。

本発明の第１の実施形態にかかる無線受信機器の概略構成例を示す図である。本発明の第１の実施形態にかかる無線受信機器におけるダイポールアンテナの指向特性を示す図である。第１の比較例としての、ダイポールアンテナ単体の場合の指向特性を示す図である。第２の比較例としての、部分基板でない回路基板の場合のダイポールアンテナの指向特性を示す図である。本発明の第１の実施形態の応用例にかかる無線受信機器の概略構成例を示す図である。本発明の第２の実施形態にかかる無線受信機器の概略構成例を示す図である。本発明の第２の実施形態にかかる無線受信機器におけるダイポールアンテナの指向特性を示す図である。本発明の第３の実施形態にかかる無線受信機器の概略構成例を示す図である。本発明の第３の実施形態にかかる無線受信機器におけるダイポールアンテナの指向特性を示す図である。本発明の第４の実施形態にかかる無線受信機器の概略構成例を示す図である。本発明の実施形態にかかる無線受信機器の、アンテナの配置位置が異なる場合の概略構成例を示す図である。無線受信機器における筐体と回路基板とアンテナとの配置関係を示す図である。無線受信機器の回路基板がアンテナ指向特性に与える影響を示す図である。ダイポールアンテナ単体の指向特性を示す図である。導波器と反射器を設けた場合のダイポールアンテナの指向特性の変化を示す図である。

　本発明の無線受信機器は、平衡給電型アンテナと、前記平衡給電型アンテナの長さ方向に平行に配置された回路基板とを備え、前記回路基板に形成された導電パターンが、前記平衡給電型アンテナの両端部間の位置に形成された間隙を介して配置された、２以上の部分パターンからなる。

　上記の構成とすることで、本発明の無線受信機器は、平衡給電型アンテナと回路基板とが機器内に配置されていて両者の間隔が狭い場合でも、回路基板に形成された導電パターンが、平衡給電型アンテナの両端部間の位置に形成された間隙によって連続せず、平衡給電アンテナの長さよりも短い部分パターンとなる。このため、導電パターンが平衡給電型アンテナの反射器として作用することを効果的に回避することができ、受信する無線信号が飛来する方向である、水平方向のアンテナ指向特性が低下することを防止できる。

　本発明の無線受信機器において、前記回路基板が前記平衡給電型アンテナの長さ方向に配置された２以上の部分基板から構成されることで、前記導電パターンが前記２以上の部分パターンとなっていることが好ましい。回路基板が部分基板となることで、基板上に形成された導電パターンを、確実に分離された部分パターンとすることができる。

　また、前記導電パターンが、グランド電位に接続されるグランドパターンであることが好ましい。回路基板に面積の広いグランドパターンが形成されることが多く、このグランドパターンを部分パターンとすることで平衡給電型アンテナに対する反射器として機能してしまうことを確実に回避できる。

　さらに、前記２以上の部分パターンが、前記回路基板の前記平衡給電型アンテナより遠い側に配置された接続線により接続されていることが好ましい。このようにすることで、導電パターンが平衡給電型アンテナに対する反射器として機能してしまうことを回避しながら、部分パターン同士を接続して同電位に保つことができる。

　さらにまた、前記導電パターンがグランドパターンである場合には、前記２以上の部分パターンが、低域通過回路部によって接続されていることが好ましい。また、この場合において、前記低域通過回路部が、前記平衡給電型アンテナで受信する信号の周波数帯域成分を透過させないことが好ましい。このようにすることで、グランドパターン同士の接続を確保しつつ、平衡給電型アンテナで受信する無線信号に対しては、グランドパターンが実質的に分離されているものとすることができる。

　また、前記導電パターンがグランドパターンである場合には、前記２以上の部分パターンが、抵抗回路素子によって接続されていることが好ましい。このようにすることで、平衡給電型アンテナで受信する無線信号に対する影響を低減した状態で、グランドパターン同士を同電位にすることができる。

　前記平衡給電型アンテナが、前記回路基板の延長上の位置に配置されていることが好ましい。回路基板の導電パターンが、平衡給電型アンテナの反射器として作用しやすい状況下で、効果的に指向特性の低下を防ぐことができる。

　また、前記平衡給電型アンテナが、機器の使用時において前記回路基板の上方に配置されている構成とすることができ、さらに、前記平衡給電型アンテナが、機器の使用時において前記回路基板の側方に配置されている構成とすることができる。

　さらに、前記平衡給電型アンテナが、ダイポールアンテナであるとすることができ、また、前記平衡給電型アンテナが、フォールデッドダイポールアンテナであるとすることができる。

　以下、本発明の無線受信機器の実施形態について、図面を用いて説明する。

　（実施の形態１)
　図１は、本実施形態における無線受信機器における、回路基板と、ダイポールアンテナとの位置関係を示す図である。

　本実施の形態における無線受信機器全体の構成は、図１２に示したものと同じであり、無線受信機器は、平衡給電型アンテナであるダイポールアンテナ１、回路基板２、給電点３とを備えている。なお、本実施形態において、無線受信機器としての他の構成、例えば、無線受信機器がポータブルタイプのテレビジョン受像器である場合の、画像表示デバイスやスピーカー、充電式電池など、アンテナと回路基板以外の構成は通常の無線受信機器の構成をそのまま用いることができるため、以下本明細書では、無線受信機器の筐体を含めた各種構成の図示と詳細の説明を省略する。また、無線受信機器として、テレビジョン受像器を例示するが、これに限らず、本実施形態の無線受信機器としては、信号受信のためのアンテナと機器を駆動するための回路基板を備えた各種の無線受信機器を用いることができる。

　ダイポールアンテナ１は、その長さ方向が回路基板２と平行になるように配置されていて、本実施形態の場合では、ダイポールアンテナ１は、回路基板２を面方向に延長した延長上の位置に配置されている。これは、後述する回路基板２が近くに配置された場合のダイポールアンテナ１の指向特性をシミュレーションを行うに当たって、回路基板２の影響が最も大きくなる位置関係を想定したためである。したがって、本実施形態の無線受信機器において、ダイポールアンテナ１が、回路基板２の延長上の位置にあることは必須ではなく、無線受信機器の筐体内に収容される他の構成部品との関係などから、ダイポールアンテナ１が回路基板２の延長上の位置から少し前方もしくは後方にずれた位置に配置されることを許容することができる。また、本実施形態において、ダイポールアンテナ１と回路基板２とが平行に配置されているとは、無線受信機器の筐体内において、ダイポールアンテナ１の長さ方向が回路基板２とほぼ同じ方向となるように配置されていることを示し、ダイポールアンテナ１の長さ方向と回路基板２とが厳密に平行に配置されている必要はない。

　図１に示すように、本実施形態の回路基板２は、ダイポールアンテナ１の給電点３の部分、すなわち、ダイポールアンテナ１の長さ方向の中間部分に位置する間隙を介して配置された、第１の部分基板２１と第２の部分基板２２との２つの部分基板からなっている。

　回路基板２には、搭載される電子回路部品に電源電位や信号を供給するための配線パターンが形成されているが、回路基板２上の配線抵抗成分を低下させるために、線状の配線よりも幅広に形成された導電パターンが形成されることが多い。特に、大きな電流が流れる電源電位と接続される部分を電源パターンとすること、また、グランド電位（ＧＮＤ：接地電位）と接続される部分をグランドパターンとすることが行われる。

　また、基板の面積を小さくするために、一方もしくは両方の表面に配線パターンが形成された複数の基板を、絶縁層を介して積層された多層回路基板が回路基板２として用いられる場合がある。通常、多層回路基板では、いずれかの層を構成する基板を、電源電位に接続された大きな島状の電源パターンを有する電源層とし、他の層を構成する基板を、グランド電位に接続されるグランドパターンを有するグランド層とすることが行われる。

　本実施形態の回路基板２は、２つの部分基板２１、２２により構成されているため、第１の部分基板２１に形成された電源パターンやグランドパターンなどの導電パターンと、第２の部分基板２２に形成された電源パターンやグランドパターンなどの導電パターンとが、いずれも、ダイポールアンテナ１の長さ方向において連続して存在することはなく、ダイポールアンテナ１の長さよりも短い長さを持つ、２つの部分パターンとして形成される。このように、本実施形態の無線受信機器では、回路基板２に形成された導電パターンが、ダイポールアンテナ１の長さ方向においてダイポールアンテナ１と同じ長さを有するもの、または、より長い寸法を有するものとして形成されることがない。このため、図１２および図１３を用いて説明したような、ダイポールアンテナ１と近い位置に配置された回路基板２の導電パターンが反射器として作用することを回避でき、ダイポールアンテナ１の水平方向の受信特性が低下することを防止することができる。

　本実施形態の無線受信機器における、ダイポールアンテナ１の受信特性を図２に示す。

　図２は、ダイポールアンテナ１の両端１ａ、１ｂ間の距離を約２６０ｍｍ、第１の部分基板２１と第２の部分基板２２が、それぞれ寸法が縦１５０ｍｍ、横１２５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのグランドパターンを含むとし、第１の部分基板２１と第２の部分基板２２の間の間隙を１０ｍｍ、ダイポールアンテナ１と第１の部分基板２１、第２の部分基板２２との距離は５０ｍｍであるときの、アンテナ特性のシミュレーション結果である。図２において、上側の角度０度が、第１の部分基板２１、および、第２の部分基板２２の法線方向を示し、周波数５００ＭＨｚにおける水平偏波の特性を示している。本実施形態の場合には、ダイポールアンテナ１の指向特性は、角度０度と角度１８０度で、ピーク値０．３ｄＢｉを示している。

　図３には、第１の比較例として、ダイポールアンテナ１だけがあって回路基板２がない状態でのアンテナ特性を示している。図３に示すように、この場合には、角度０度と角度１８０度で、ピーク値１．２ｄＢｉを示している。

　一方、図４には、図１２、図１３に示した、回路基板２が部分基板ではなく一枚の基板である構成のアンテナ特性を、第２の比較例として示している。回路基板２の横方向の長さがダイポールアンテナ１の両端１ａ、１ｂ間の距離２６０ｍｍと同じとした場合には、図２および図３に示した場合と比較して、アンテナ特性が大きく低下しており、角度０度と角度１８０度で、ピーク値－５．１ｂＢｉを示している。

　すなわち、図１２および図１３で示した、回路基板２を部分基板で構成しない比較例２の場合には、回路基板２が存在しない比較例１の場合と比べて６．３ｄＢ低下していたダイポールアンテナ１の特性が、図１のように回路基板２が第１の部分基板２１と第２の部分基板２２の２つの部分基板として構成された本実施形態の無線受信機器の場合には、５．４ｄＢ改善していることが分かる。

　以上より、ダイポールアンテナ１が回路基板２とともに筐体内部に配置され、ダイポールアンテナ１と回路基板２との距離が比較的近い無線受信機器において、回路基板２を第１の部分基板２１と第２の部分基板２２との２つの部分基板として構成することによって、ダイポールアンテナ１のアンテナ指向性が上方に向いてしまって水平方向のアンテナ特性が低下することを回避した無線受信機器を実現することが可能となる。

　図５は、本実施形態の応用例にかかる無線受信機器の概略構成を示す図であり、無線受信機器の図示しない筐体内部に配置されたダイポールアンテナ１と回路基板２、給電点３の配置関係を示していて、本実施形態の無線受信機器の概略構成を示した、図１に対応する図面である。

　図５に示す応用例の無線受信機器では、第１の部分基板２１と第２の部分基板２２との２つの部分基板により構成された回路基板２において、２つの部分基板２１、２２のグランドパターンをつなぐ接続線６が配置されている点が図１に示した場合と異なり、他の構成は同じであるため同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

　電子機器を動作させる回路基板２において、基板に搭載された回路を安定して動作させるためには、グランド電位（０Ｖ）を共通化することが好ましい。このため、２つの部分基板として構成された第１の部分基板２１のグランドパターンと、第２の部分基板２２のグランドパターンとを直接接続することが好ましい場合があるが、このような場合には、図５に示すように、第１の部分基板２１と第２の部分基板２２のグランドパターンを接続する接続線６を、２つの部分基板２１、２２におけるダイポールアンテナ１より遠い側に配置する。

　上記の通り、本実施形態の無線受信機器では、回路基板２を２つの部分基板として構成することで、回路基板２に形成された導電パターンをダイポールアンテナ１の長さ方向において連続しない２つの部分パターンとして、回路基板２に形成された導電パターンがダイポールアンテナ１の反射器として作用することを防止するものである。このため、部分パターンとしたグランドパターン同士を直接接続することは、ダイポールアンテナ１の受信特性を向上させる上でマイナスとなるが、部分パターン同士の接続を行う接続線６を、部分基板２１、２２においてダイポールアンテナ１から遠い側に配置することで、接続線６によって接続されたグランドパターンが、反射器として作用する影響を極力抑えることができる。

　なお、部分基板２１、２２において、ダイポールアンテナ１より遠い側とは、図５に示したように、ダイポールアンテナ１が配置されている側とは反対側の端部、すなわち、図５における下側の端部に限られず、部分基板２１、２２において、ダイポールアンテナ１から遠い側の約半分の領域、すなわち、図５における部分基板２１、２２の下側半分の領域であれば、ダイポールアンテナ１の受信特性を低下させることを回避するという効果を発揮することができる。また、接続線６は、第１の部分基板２１および第２の部分基板２２のグランド電位を接続して、回路の安定動作を図るという目的が実現できる範囲内において、言い換えれば、その配線抵抗が問題とならない程度の幅を有する限りにおいて、なるべく細い線を用いることが好ましい。

　なお、本実施形態の応用例において、第１の部分基板２１と第２の部分基板２２のグランドパターン同士を接続線６で接続することを説明したが、回路基板２に搭載された電子回路部品を安定して動作させるために、第１の部分基板２１と第２の部分基板２２の電源パターン同士を直接接続することが望ましい場合もある。この場合も、図５に示した接続線６と同様に、電源パターン同士を接続する接続線を、第１の部分基板２１、および、第２の部分基板２２においてダイポールアンテナ１より遠い側に配置することが好ましい。

　以上、本実施の形態において、平衡給電型アンテナとして、ダイポールアンテナを用いて説明したが、フォールデッドダイポールアンテナなどの他の平衡給電型のアンテナを用いることができる。

　また、本実施の形態では、第１の部分基板２１と第２の部分基板２２とが、いずれも長方形であって、両基板間に形成される間隙部分の形状が直線状となるものを図示したが、２つの部分基板間の間隙の形状としては、一つ以上の角や曲線を有してもよく、第１の部分基板２１と第２の部分基板２２とが、ダイポールアンテナ１の長さ方向において物理的に繋がらない２つの部分基板とされていて、それぞれの部分基板２１、２２に形成された、電源パターンやグランドパターンなどの導電パターンが、ダイポールアンテナ１の長さ方向において間隙を介して配置された部分パターンとなっていればよい。

　さらに、本実施の形態では、第１の部分基板２１と第２の部分基板２２は、ダイポールアンテナ１の中央部分である給電点３の部分に間隙を有して、回路基板２をちょうど同じ大きさに２分割した部分基板であるものを示した。しかし、回路基板２を２つの部分基板とする間隙の位置は、ダイポールアンテナ１の給電点３の部分にある必要はなく、ダイポールアンテナ１の一方の端部１ａと、他方の端部１ｂとの間、すなわち、ダイポールアンテナ１の両端部間の位置に間隙が形成されてその部分で２つの部分基板となっていればよい。この場合、第１の部分基板２１と第２の部分基板２２の形状は、間隙に形成される仮想の分割線に対して非対称となるが、このように非対称となることに問題はなく、部分基板２１、２２のダイポールアンテナの長さ方向、すなわち、図１および図５における横方向の寸法が、いずれもダイポールアンテナ１の両端部１ａ、１ｂ間の寸法よりも短くなるような構成であればよい。

　また、本実施の形態では、回路基板２を第１の部分基板２１と第２の部分基板２２との２つの部分基板で構成する例を示したが、３つ以上の部分基板により回路基板２を構成してもよい。

　なお、部分基板に形成される回路構成に制限はなく、ひとまとまりの機能を果たす回路を構成する素子を搭載するために、通常は一枚の基板上に搭載される回路を基板ごと２以上に分割した部分基板の他に、それぞれ別の機能を果たす回路を構成する２以上の基板がダイポールアンテナの長さ方向に配置された場合も、それぞれの基板が本実施形態の部分基板となる。

　（実施の形態２）
　次に、第２の実施形態の無線受信機器について説明する。

　図６は、実施の形態２にかかる無線受信機器の概略構成を示す図である。図６は、無線受信機器の図示しない筐体内部に配置されたダイポールアンテナ１と回路基板２、給電点３の配置関係を示していて、実施の形態１における無線受信機器の概略構成を示した、図１に対応する図面である。

　図６に示す実施の形態２にかかる無線受信機器では、回路基板２を構成する第１の部分基板２１と第２の部分基板２２とにそれぞれ形成されたグランドパターンが、低域通過回路部７によって互いに結合されている。

　本実施形態における低域通過回路部７は、インダクタやコンデンサなどで構成される低域通過フィルタ（ローパスフィルタ）であり、本実施の形態の無線受信機器が受信する受信信号周波数帯域である、約５００ＭＨｚの信号成分は透過せず、直流を含むより低域の周波数帯域成分は透過する特性を有している。

　第１の部分基板２１のグランドパターンと、第２の部分基板２２のグランドパターンとを、低域通過回路部７で接続することで、互いの部分基板２１、２２のグランド電位が等電位となり、回路の規模拡大ができない、互いの回路の電位関係が安定しない、などの回路基板ごとにグランド電位が異なることによる不具合を回避しつつ、ダイポールアンテナ１が受信する受信信号の周波数帯においては、２つの部分基板２１、２２が実質的には電気的に分離されている状態とすることができる。このため、部分基板２１、２２のグランド電位を共通化した上で、実施の形態１に示した無線受信機器と同様に、ダイポールアンテナ１の水平方向のアンテナ特性が低下することを回避することができる。

　図７に、図６に示した第１の部分基板２１と第２の部分基板２２とを、低域通過回路部７で接続したときの、水平方向のアンテナ特性のシミュレーション結果を示す。

　なお、シミュレーションにおけるダイポールアンテナ１、２つの部分基板２１、２２の大きさや間隔などの各部の寸法は、実施の形態１として図２にその結果を示したものと同様であり、低域通過回路部７は、インダクタ１μＨのものを用いたとしてシミュレーションを実施した。

　その結果、図７に示すように、ダイポールアンテナ１の受信特性は、実施の形態１の図２の場合と同様、周波数５００ＭＨｚで、角度０度と角度１８０度でピーク値０．３ｄＢｉを示しており、図４に示した、部分基板を構成しない一つの回路基板２を用いた第２の比較例の場合に比べて、５．４ｄＢ改善していることが分かる。

　以上より、ダイポールアンテナ１が回路基板２とともに筐体内部に配置され、ダイポールアンテナ１と回路基板２との距離が近い無線受信機器において、回路基板２を第１の部分基板２１と第２の部分基板２２との２つの部分基板により構成し、互いのグランド層を低域通過回路部７で接続することによって、２つの部分基板２１、２２のグランド電位を等電位にしつつ、ダイポールアンテナ１の水平方向のアンテナ特性が低下することを回避することができる無線受信機器を実現することが可能となる。

　以上、本実施の形態において、平衡給電型アンテナとしてフォールデッドダイポールアンテナなどの他の平衡給電型のアンテナを用いることができる点、また、第１の部分基板２１と第２の部分基板２２との間の間隙部分の形状として、例示した直線状のものに限られず、それぞれの部分基板２１、２２に形成された導電パターンが、ダイポールアンテナ１の長さ方向において間隙に隔てられた部分パターンとされていればよい点は上記実施の形態１と同様である。また、本実施形態の無線受信機器においても、回路基板２を部分基板２１、２２に分ける間隙が、ダイポールアンテナ１の給電点３に位置しなくてもよく、さらに、回路基板２が３つ以上の複数個の部分基板により構成されていてもよい。さらに、回路基板２は、機能的にまとめられた回路を搭載するための１枚の基板を分割したものでもよく、別の回路を搭載する基板として形成された複数の基板が、ダイポールアンテナ１の長さ方向に配置されてもよい。

　また本実施形態では、低域通過回路部７としてインダクタ（１μＨ）を用いた場合を例示して説明したが、低域通過回路部７としては、インダクタとコンデンサを用いた既知の低域通過フィルタなどを利用することができる。また、低域通過部回路７は、ダイポールアンテナ１が受信する信号周波数を透過させない特性を有するものが好ましいが、このことは必須の要件ではなく、直流に近い低周波成分は透過し、アンテナが受信する高い周波数帯域の周波数成分を遮断する傾向の特性を有するものであればよい。

　（実施の形態３）
　次に、第３の実施形態の無線受信機器について説明する。

　図８は、実施の形態３にかかる無線受信機器の概略構成を示す図である。図８は、無線受信機器の図示しない筐体内部に配置されたダイポールアンテナ１と回路基板２、給電点３の配置関係を示していて、実施の形態１における無線受信機器の概略構成を示した、図１に対応する図面である。

　図８に示す実施の形態３にかかる無線受信機器では、回路基板２を構成する第１の部分基板２１と第２の部分基板２２とにそれぞれ形成されたグランドパターンが、抵抗回路素子８によって互いに接続されている。

　第１の部分基板２１のグランドパターンと第２の部分基板２２のグランドパターンとを抵抗回路素子８で接続すると、ある時点で２つの部分基板２１、２２のグランド電位に差が生じたとしても、抵抗回路素子８を通じて微小な電流が流れて、時間経過と共に互いのグランド電位が等電位の状態へと移行する。一方、抵抗回路素子８で接続されているため、短期的な電位の変化には追随せず、ダイポールアンテナ１が受信する受信信号の周波数帯においては、第１の部分基板２１と第２の部分基板２２とは、互いに電気的に分離されているのと同等の状態にすることができる。

　このように、本実施形態の無線受信機器においても、２つの部分基板２１、２２のグランド電位は等電位となるため、グランド電位が異なることによる不具合を回避しつつ、ダイポールアンテナ１が受信する周波数帯においては、２つの部分基板に形成されたグランドパターンが電気的に分離されている状態を実現でき、実施の形態１および実施の形態２と同様に、ダイポールアンテナ１の水平方向のアンテナ特性が低下することを回避できる。

　図９に、図８にその概略構成を示した、第１の部分基板２１のグランドパターンと第２の部分基板２２のグランドパターンとの間を抵抗回路素子８で接続したときの、アンテナ特性のシミュレーション結果を示す。なお、図９で示したシミュレーションにおいても、ダイポールアンテナ１と第１の部分基板２１および第２の部分基板２２の各部の寸法は、実施の形態１として示した図２、実施の形態２で示した図７の場合と同様としている。また、抵抗回路素子８は、一例として１０ＭΩの抵抗器を用いた場合についてシミュレーションを実施した。

　その結果、図９に示すように、ダイポールアンテナ１の受信特性は、周波数５００ＭＨｚにおいて、角度０度と角度１８０度で、ピーク値０．２ｄＢｉを示しており、図４に示した、一枚の連続した回路基板２を有した第２の比較例の場合に比べて、５．３ｄＢ改善していることが分かる。

　以上より、ダイポールアンテナ１が回路基板２とともに筐体内部に配置され、ダイポールアンテナ１と回路基板２との距離が近い無線受信機器において、回路基板２を第１の部分基板２１と第２の部分基板２２とで構成し、２つの部分基板２１、２２のグランドパターン同士を抵抗回路素子８で接続することによって、部分基板２１、２２に形成されたグランドパターンでのグランド電位を等電位にしつつ、ダイポールアンテナ１の、水平方向のアンテナ特性が低下することを回避する無線受信機器を実現することが可能となる。

　なお、本実施の形態においても、平衡給電型アンテナとしてフォールデッドダイポールアンテナなど他の平衡給電型のアンテナを用いることができ、また、第１の部分基板２１と第２の部分基板２２との間隙の形状に制限はなく、ダイポールアンテナ１の長さ方向において物理的に２つに分かれた部分基板２１、２２となっていて、それぞれに形成された導電パターンがダイポールアンテナ１の長さ方向において、間隙を介して配置された部分パターンとなっていればよい。さらに、２つの部分基板２１、２２の間隙部分がダイポールアンテナ１の給電点３に位置しなくてもよく、回路基板２が３つ以上の部分基板で構成されていてもよい。また、２つの部分基板２１、２２が、機能的にまとめられた回路を搭載するための１枚の基板を分割したものでもよく、別の回路を搭載する基板として形成された複数の基板が、ダイポールアンテナ１の長さ方向に配置されたものでもよい。

　なお、本実施の形態では、抵抗回路素子８の抵抗値を１０ＭΩとして説明したが、用いられる抵抗回路素子の抵抗値は、ダイポールアンテナ１が受信する信号周波数に応じて適宜変更することができる。抵抗回路素子８の抵抗値を選択する目安としては、抵抗回路素子８で接続することで、２つのグランドパターン間に電位差が生じたままになることを防ぐことができ、さらに２つのグランドパターン間の電位差が等電位へ移行しようとする時定数が、ダイポールアンテナ１で受信する信号の周期時間よりも長いことが好ましい。

　（実施の形態４）
　次に、第４の実施形態の無線受信機器について説明する。

　図１０は、実施の形態４にかかる無線受信機器の概略構成を示す図である。図１０は、無線受信機器の図示しない筐体内部に配置されたダイポールアンテナ１と回路基板２、給電点３の配置関係を示していて、実施の形態１における無線受信機器の概略構成を示した、図１に対応する図面である。

　図１０に示す実施の形態４にかかる無線受信機器では、回路基板２が２つ以上の部分基板として構成されているのではなく、回路基板２は一つであるが、これに形成されたグランドパターンが、ダイポールアンテナ１の長さ方向において間隙を介して配置された、第１のグランドパターン２３と第２のグランドパターン２４との２つの部分パターンで形成された場合を示している。

　回路基板２が単層基板の場合には、配線抵抗の影響を受けることなくグランド電位を安定して保つことができるように、図１０に示すように、グランドパターン２３、２４を回路基板２の周辺部分などに幅広いパターンとして形成することが多い。このような場合に、図１０に示すように、グランドパターン２３と２４とを回路基板２上で所定の間隙で隔てられた２つの部分パターンとして形成することで、グランドパターン２３、２４が、ダイポールアンテナ１の反射器として作用して、その水平方向の回路特性を低下させてしまうことを回避することができる。

　なお、図１０では、２つの部分パターンであるグランドパターン２３および２４を、回路基板２におけるダイポールアンテナ１から遠い部分において接続線２５で接続した状態を示している。このように、部分パターンとして形成された２つのグランドパターン２３、２４を、直接接続して同じグランド電位に保つ場合には、実施の形態１の応用例として示したダイポールアンテナ１から遠い位置に配置された接続線６と同様に、ダイポールアンテナ１から遠い部分に形成された接続線２５で接続することができる。また、図１０に示した接続線２５の他に、実施の形態２として示した低域通過回路部７や、実施の形態３として示した抵抗回路素子８をそれぞれ用いて、部分パターンとして形成されたグランドパターン２３、２４を接続することができる。

　なお、図１０において、回路基板２に形成されたグランドパターン２３、２４を、間隙を介して配置された部分パターンとして形成した例を示したが、回路基板２にグランドパターン２３、２４と同様に、電源電位となる配線が、幅広い電源パターンとして形成されている場合には、電源パターンも間隙を介して形成された部分パターンとする必要がある。

　また、回路基板２における、グランドパターン、もしくは、グランドパターンと電源パターンとを部分パターンとする要件について、間隙部分が直線状である必要はないこと、間隙の配置位置がダイポールアンテナ１の給電点３の部分である、長さ方向の中央部分にある必要はないこと、２つの部分パターンのみならず３つ以上の部分パターンとして形成することができることは、回路基板２自体を第１の部分基板２１と第２の部分基板２２とから構成するものとした上記実施の形態１乃至３と同様である。

　以上、それぞれの実施形態として説明した無線受信機器は、ダイポールアンテナ１が回路基板２とともに筐体内に配置されるため、ダイポールアンテナ１と回路基板２との間隔が狭い場合であっても、回路基板２に形成された導電パターンをダイポールアンテナ１の両端部間の位置で間隙を介して配置された２以上の部分パターンとすることで、受信特性が低下することを効果的に防止することができる。

　なお、図１１に示すように、ダイポールアンテナ１を回路基板１の水平方向、すなわち、図１１における左右方向に配置する場合には、ダイポールアンテナ１の長さ方向が、図１１に示す上下方向、すなわち、無線受信機器の垂直方向となる。この場合には、図１１に示すように、回路基板２を上側に位置する第１の部分基板２６と下側に位置する第２の部分基板２７との２つの部分基板とすることで、ダイポールアンテナ１の受信特性の低下を防ぐことができる、上記説明した各実施形態の無線受信機器と同様の効果を得ることができる。

　また、ダイポールアンテナ１を回路基板１の水平方向に配置する場合において、回路基板２６、２７のグランドパターンを、ダイポールアンテナ１から遠い位置に配置された接続線２８、または、図示しない低域通過回路部、抵抗回路素子で接続することができる。さらに、上記各各実施形態として示したように、２つの部分基板間の間隙の形状が直線状である必要はないこと、部分基板の分割点の位置が、ダイポールアンテナ１の中間部分である給電点３の位置である必要がないこと、回路基板２を３つ以上の部分基板とすることができることは言うまでもない。

　さらに、実施の形態４として図１０を用いて示したように、一つの回路基板２に形成された導電パターンを、回路基板２の上下方向に分かれた部分パターンとして形成することもできる。

　以上の本発明の無線受信機器の各実施形態の説明においては、導電パターンの例としてグランドパターンと電源パターンの例を用いて説明したが、回路基板にグランド電位、電源電位以外の電位となる幅広の導電パターンが形成されている場合には、この導電パターンをも平衡給電型アンテナの長さ方向において間隙を介して配置された部分パターンとして、アンテナ特性の低下を防ぐことが必要な場合がある。

　また、無線受信機器に用いられる回路基板が多層回路基板である場合や、無線受信機器内に何枚かの回路基板が層状に配置されている場合には、全ての層の回路基板に形成された導電パターンが、平衡給電型アンテナの両端部間に位置する間隙を介して配置された２以上の部分パターンとされていることが必要となる。

　本発明にかかる無線受信機器は、ダイポールアンテナを回路基板とともに筐体内に収容して機器の構成をコンパクトにすることができるため、信号受信特性の優れた無線受信機器として、ポータブルユースのものをはじめとした各種の無線受信機器として有用である。

Claims

　平衡給電型アンテナと、
　前記平衡給電型アンテナの長さ方向に平行に配置された回路基板とを備え、
　前記回路基板に形成された導電パターンが、前記平衡給電型アンテナの両端部間の位置に形成された間隙を介して配置された、２以上の部分パターンからなることを特徴とする無線受信機器。
　前記回路基板が、前記平衡給電型アンテナの長さ方向に配置された２以上の部分基板から構成されることで、前記導電パターンが前記２以上の部分パターンとなっている請求項１に記載の無線受信機器。
　前記導電パターンが、グランド電位に接続されるグランドパターンである請求項１または２に記載の無線受信機器。
　前記２以上の部分パターンが、前記回路基板の前記平衡給電型アンテナより遠い側に配置された接続線によって接続されている請求項１～３のいずれか１項に記載の無線受信機器。
　前記２以上の部分パターンが、低域通過回路部によって接続されている請求項３に記載の無線受信機器。
　前記低域通過回路部が、前記平衡給電型アンテナで受信する信号の周波数帯域成分を透過させない請求項５に記載の無線受信機器。
　前記２以上の部分パターンが、抵抗回路素子によって接続されている請求項３に記載の無線受信機器。
　前記平衡給電型アンテナが、前記回路基板の延長上の位置に配置されている請求項１～７のいずれか１項に記載の無線受信機器。
　前記平衡給電型アンテナが、機器の使用時において前記回路基板の上方に配置されている請求項１～８のいずれか１項に記載の無線受信機器。
　前記平衡給電型アンテナが、機器の使用時において前記回路基板の側方に配置されている請求項１～８のいずれか１項に記載の無線受信機器。
　前記平衡給電型アンテナが、ダイポールアンテナである請求項１～１０のいずれか１項に記載の無線受信機器。
　前記平衡給電型アンテナが、フォールデッドダイポールアンテナである請求項１～１０のいずれか１項に記載の無線受信機器。