JP2008048014A - アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】薄型で特性のよいアンテナを提供する。
【解決手段】少なくとも，放射器と平板状の反射器とを備えるアンテナおいて，前記反射器は，受信する電波の偏波の方向に対して平行する方向に長手方向を有し，電波の到来方向に直交する面に略平行に配される矩形に形成された第１の反射器と，該第１の反射器の両長辺側をそれぞれ放射器方向に折曲部において折り曲げ形成し，受信する電波の偏波の方向に対して平行する方向に長手方向を有し，電波の到来方向に平行する面に略平行に配される矩形に形成された第２の反射器とからなる。そして，前記アンテナは，シールド性を有する電子機器箱体に収容された受信した信号を処理する信号処理回路を備え，該電子機器箱体は前記第１の反射器の一部を利用して構成した。

【選択図】 図５

Description

本発明は，主にテレビ受信に利用されるアンテナに関し，詳しくはＵＨＦ帯のテレビ電波を受信するＵＨＦアンテナに適したアンテナの構成に関する。

近年広がりつつある地上ディジタル放送は，一定レベル以上の電波を受信できれば，ディジタル放送の持つその優れた特性によって綺麗な画像を受信することが出来ることから，従来のアナログ放送受信用アンテナで一般的であった八木・宇多式アンテナばかりでなく，ベランダでも屋内であっても簡単に取付けができ，しかも邪魔にならないような小型で軽量，且つデザイン性にも優れたアンテナが求められるようになった。このようなアンテナの例として，たとえば，絶縁材と，この絶縁体に導電材によって薄膜状に形成された金属箔アンテナ素子を数枚貼着したアンテナが提案されている。
（例えば，特許文献１参照）

実開昭５７−１８５２０７号公報

しかし，従来に示されるアンテナは，一般的な八木・宇田式アンテナのように，受信波長で決まる各素子の長さや形状等を金属箔アンテナ素子に置き換えたものであり，所望の特性を得るためには大きく変更することはできず，例えばアンテナを反射器と放射器だけで構成する事によって，アンテナを小型化すると共に，ベランダやアンテナ支柱への取付性がよいアンテナにしようとすると，その電気的特性は従来の細長い導体棒を使用したアンテナと同程度の電気的特性を得るためにはアンテナの外形も同程度の大きさに留まる。更に，絶縁材に形成された金属箔アンテナ素子からアンテナが構成されているので，アンテナが薄型にできるものの，八木・宇田式アンテナに良く見られるように，反射器を構成する金属波器アンテナ素子を多段にして更に特性の改善を図るためには，アンテナの構成が複雑になり延いてはコストが高くなるといった問題があった。
そこで，本発明においては，アンテナを小型化すると共に，なるべく薄型に構成することによって，ベランダやアンテナ支柱だけでなく室内設置にもその操作性がよく汎用性の高いアンテナを提案することになされるものであり，
その目的は，簡単な構成で電気的特性のよいアンテナを提案することを課題とする。
他の目的は，広帯域に亘って特性のよいアンテナを提案することを課題とする。
他の目的は，小型でも高性能なアンテナを提供することを課題とする。
他の目的は，設置工事に際して簡単且つ安全なアンテナを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために，請求項１の発明は，少なくとも，放射器と平板状の反射器とを備えるアンテナおいて，
前記反射器は，受信する電波の偏波の方向に対して平行する方向に長手方向を有し，電波の到来方向に直交する面に略平行に配される矩形に形成された第１の反射器と，該第１の反射器の両長辺側をそれぞれ放射器方向に折曲部において折り曲げ形成し，受信する電波の偏波の方向に対して平行する方向に長手方向を有し，電波の到来方向に平行する面に略平行に配される矩形に形成された第２の反射器とからなるように構成した。

請求項２の発明は，請求項１に記載のアンテナにおいて，前記アンテナは，シールド性を有する電子機器箱体に収容された受信した信号を処理する信号処理回路を備え，該電子機器箱体は前記第１の反射器の一部を利用して構成した。

請求項３の発明は，請求項２に記載のアンテナにおいて，前記信号処理回路は，このアンテナで受信した信号を増幅する増幅回路であるように構成される。

請求項４の発明は，請求項２に記載のアンテナにおいて，前記信号処理回路は，このアンテナで受信した信号と，このアンテナが受信する周波数帯の信号とは異なる周波数帯を受信する外付けのアンテナで受信した信号とを混合する混合回路であるように構成される。

請求項５の発明は，請求項１から請求項４の何れか一項に記載のアンテナにおいて，その使用周波数はＵＨＦ帯であるように構成した。

請求項１の発明によれば，反射器を受信する電波の偏波の方向に対して平行する方向に長手方向を有し，電波の到来方向に直交する面に略平行に配される矩形に形成された第１の反射器と，該第１の反射器の両長辺側をそれぞれ放射器方向に折曲部において折り曲げ形成し，受信する電波の偏波の方向に対して平行する方向に長手方向を有し，電波の到来方向に平行する面に略平行に配される矩形に形成された第２の反射器とからなるように構成したので，反射器の上下方向の寸法を大きくすることがなく薄型のアンテナが提供できる。加えて，反射器が薄型になっても大きな平板状の反射器をつけた時の電気的特性と比較して略同様な特性が得られることから簡単な構成で電気的特性のよい小型のアンテナが実現でき，その分，取り扱いが容易で，その設置作業も簡単・安全にできる設置場所を選ばない汎用性の高いアンテナが提供できる。

請求項２から請求項４に示されるように，アンテナで受信した信号を増幅する増幅回路や，このアンテナとは異なる外付けのアンテナで受信した信号を混合するための混合回路などを備えさせる時に，前記第１の反射器の一部を利用して構成したシールド性を有する電子機器箱体に収容するように構成したので，反射器と電子機器箱体が重合する位置に配設されることから，電子機器箱体を備えてもアンテナの形状が大きくなることはない。更に，アンテナの構成が簡単になり，コストが安価にできる。そして構成部品がすくなることから，アンテナの軽量化ができる。また，アンテナからの引込み線が一本になるので配線が容易となる。

そして請求項５に示される構成のように，このアンテナをＵＨＦ帯に対応するようにすれば，地上ディジタル放送受信用に好適なＵＨＦアンテナを提供することができる。

以下に，本発明を具体化した実施形態の例を，図面を基に詳細に説明する。
図１は本発明に係るアンテナの第１実施例の構成を示す概略斜視図であり，図２は第１実施例のアンテナを構成する放射器の概略構成図であり，図３は第１実施例のアンテナの構成を示す概略図であり，（ａ）は右側面図，（ｂ）は上面図である。図４は本発明に係る第２実施例のアンテナの構成を示す前方側概略斜視図である。図５は本発明に係る第２実施例のアンテナの構成を示す後方側概略斜視図であり，図６は第２実施例のアンテナの一部を切断した概略断面図であり，図７は第２実施例のアンテナにおいて，反射器の形状を変化させたときの電気的特性のデータである。

図に示される１は本発明に係る第１実施例のアンテナである。本発明のアンテナ１は少なくとも放射器１０と反射器２０から構成される。
先ず放射器１０について図１および図２を用いて説明する。図１および図２において１０は本発明の実施例の放射器を示す。この図に示されるように放射器１０は，第１放射器１１と第２放射器１２を，図に示される前方（図に示される矢印Ｆ方向）に第２放射器１２，後方に第１放射器１１となるように相互に離隔して平行に配した構成になっている。この第１放射器１１は薄板状の導電材を矩形に形成した一対の放射素子１１ａ，１１ｂをその長手方向の軸線を一致させて互いに対称位置に離隔して配置し，前記第２放射器は薄板状の導電材を矩形に形成した一対の放射素子１２ａ，１２ｂをその長手方向の軸線を一致させて互いに対称位置に離隔して配置すると共に，第１放射器１１と第２放射器１２とは相互に所定間隔だけ離して平行に配するように構成されている。
そして，矩形に形成された前記第１放射器１１の放射素子１１ａ，１１ｂの四隅の内で最も内側で前記第２の放射器側に位置する元部Ａａ，Ａｂと，前記第２放射器１２の放射素子１２ａ，１２ｂの元部Ｃａ，Ｃｂの間であって，第１放射器１１と第２放射器１２の配列方向に相対向する元部と元部との間には，夫々位相調整用の位相調整手段１５ａ，１５ｂを介設している。

そして，この構成において所望の電気的特性が得られるように第１放射器１１および第２放射器１２の長さ，間隔等を決定する。本発明によれば前記第１放射器１１の長さは使用周波数における最小周波数に対応する波長λ１の略２分の１であり，前記第２放射器１２の長さは使用周波数における中心周波数に対応する波長λ２の略２分の１であり，第１放射器と第２放射器の相互の間隔は使用周波数における中心周波数に対応する波長λ２の略０．０５から０．２倍であるように構成されている。
ここで，放射器の具体的な寸法を図３に示す。第１放射器１１は長さＷ１１＝１５０ｍｍ，幅ＷＷ１＝２５ｍｍの放射素子を長さＷ１＝３１５ｍｍとなるようにその長手方向の軸線を一致させて互いに対称位置に離隔して配置されており，第２放射器１２は長さＷ２２＝１３０ｍｍ，幅ＷＷ２＝２５ｍｍの放射素子を長さＷ２＝２７５ｍｍとなるようにその長手方向の軸線を一致させて互いに対称位置に離隔して配置されている。第１放射器１１と第２放射器１２の間隔Ｌ２＝６０ｍｍである。
このように構成された放射器１０は第１放射器１１，第２放射器１２の配列方向に最大の指向特性を有するように構成される。
尚，本発明の実施例において，前記第１放射器１１および前記第２放射器１２は板圧ｔ＝０．２ｍｍの金属板を所定長に打ち抜き加工したものであるが，導電材をプレス加工したものでもよいし，薄い導電在を樹脂で一体成形した物でもよいなど，導電材料であれば実施例に限定されるものではない。
また，本発明の実施例では，前記位相調整手段１５はプリント配線板に備えられた金属導体を所定の長さにエッチングすることによって形成したものでもよいし，金属板等を所定長に打ち抜き形成するなどして形成してもよい。

前記放射器１０を構成する放射素子は薄板の金属材から構成されているので，組み立て等において変形する場合が考えられる。この場合は，放射素子の変形防止手段として図４（ａ）に示されるようにリブ４ｂ，４２ｂ，４１ｂを形成したり，図４（ｂ）に示されるように放射素子を長手方向の軸線に沿ってわずかに折り曲げ加工４ｃ，４２ｃ，４１ｃをしたりしておけば，放射素子の移動や組み立てにおいて，放射素子が湾曲するなどによって変形することもないし，組み立て後の変形も防止できるなど，組み立て工数の削減，特性の安定化などが達成できる。

次に反射器２０について説明する。本発明に示される反射器２０は図１，図３，図４に示されるように，受信する電波の偏波の方向に対して平行する方向に長手方向を有し，電波の到来方向に直交する面に略平行に配される矩形に形成された第１反射器２１と，該第１反射器２１の両長辺側をそれぞれ放射器１０方向に折曲部（即ち，第１反射器２１の長辺）１４において折り曲げ形成し，受信する電波の偏波の方向に対して平行する方向に長手方向を有し，電波の到来方向に平行する面に略平行に配される矩形に形成された第２反射器２２ａ，２２ｂとからなる。
ここで，反射器２９の具体的な寸法を図３に示す。第１反射器２０は長さＷ４＝３２０ｍｍ，高さＨ４＝５５ｍｍであり，第２放射器１２は第１放射器の長辺１４において放射器１０の方向に幅ＷＷ４＝２２．５ｍｍ（長さはＷ４と同じ寸法の３２０ｍｍ）だけ折り返した構成となっている。そして，第１放射器１１と反射器２０の間隔Ｌ３＝５５ｍｍである。
尚，本発明の実施例において，前記反射器２２は板圧ｔ＝０．２ｍｍの金属板を所定長に折り曲げ加工したものであるが，導電材をプレス加工したものでもよいし，薄い導電在を樹脂で一体成形したものでもよいなど，導電材料であれば実施例に限定されるものではない。

次に，導波器３について説明する。導波器３は前記放射器１０の放射素子と同様に薄板状の金属材を金型等で抜き打ち加工したものであり，その長さＷ３＝１６０，幅ＷＷ３＝１０ｍｍである。そして，放射器１２と導波器３との間隔Ｌ１＝５２ｍｍである。この導波器３は広域用に備えられたものであり，必要に応じて備えさせてもよいし，なくてもよい。

ここで本発明に係るアンテナの反射器２０の効果について図７を用いて説明する。図７に示されるデータは反射器２０の形状を変化させたときのデータ変化を示すものである。図７において反射器Ａで示されるのは，反射器の寸法（Ｗ４×Ｈ４）＝３２０×１００ｍｍの，反射器が一般的にアンテナに使われる平板状（つまり，第２の反射器２２が第１の反射器２１と同一平面上になるように両側に開いた状態（折り曲げ形成する前の状態））である時のデータである。(即ち，反射器Ａ＝平板状。)
図７において反射板Ｂで示されるのは，平板状であるのは反射板Ａと同様であるが，高さＨ４が約半分の寸法である３２０×５５ｍｍであるときのデータである。(即ち，反射器Ｂ＝高さが反射器Ａの略半分。)
図７において反射器Ｃで示されるのは，本発明に係る実施例に示される反射器２０であり，図１などによく示されるように反射器２０は第１反射器２１の長辺側から第２反射器２２を放射器方向に折り曲げ形成した断面略コ字状に形成されている場合のデータである。この場合，第１反射器２１の寸法が３２０×５５ｍｍであり第２反射器２２が放射器１０方向に２２．５ｍｍ突設した状態にあるときのデータであるから，反射器Ｃは高さが１００ｍｍの反射器Ａをコ字状に折り曲げ形成したものと同じである。(即ち，反射器Ｃ＝反射器Ａをコ字状にした。)

本発明の主たる目的は小型化であっても特性のよいアンテナを提供することであるが，中でも反射器はアンテナを構成するエレメントの中でも最も大きくなるため，その反射器の形状を小型化することは，アンテナの形状を小さくする上で極めて重要である。しかしながら図７に示されるように，大きさが３２０×１００ｍｍの反射器Ａと高さが略半分の３２０×５５ｍｍの反射器Ｂの平板状の反射器の比較からわかるように，反射板が小さくなることにより，特に利得がほぼ全帯域に亘って低下するといった問題が生じる。
そこで次に，反射器Ｂの高さはそのままで，反射器Ｂの長辺１４から放射器１０方向に第２反射器２２を突設させ，断面略コ字状に形成した反射器Ｃを用いて電気的特性を測定すると，動作利得においては反射器Ａの場合と比較して僅かに低下するものの，そのほかは，ほぼ同程度の特性が得られることがわかる。
つまり，本発明の実施例に示される反射器２０に示されている構成にすることによって，反射器の高さＨ４（即ち，第１の反射器６１の高さ）を，高さが１００ｍｍの反射板の略半分程度にしても電気的特性を劣化させることなく，反射器の高さ方向の寸法を低くできることになり，延いてはアンテナを薄型でスリムに構成できるのである。

次に，本発明のアンテナの第２実施例を図５および図６を基に説明する。この実施例はアンテナの構成が前記第１実施例と同じであるが，アンテナで受信した信号に対して所定の処理をする信号処理回路３０を備えたものである。以下，説明を簡単にするため，この信号処理回路３０はアンテナで受信した信号を増幅するための信号増幅回路である例を用いて説明する。この信号増幅回路３０は増幅回路が組み付けられた図示されていないプリント基板をシールド性に優れた電子機器箱体（以下，シールドケースと記載する）３１に収納した構成となっている。
シールドケース３１は，少なくとも信号増幅回路を収納するケース本体３２から構成されており，本実施例ではケース本体３２は前後を開口した枠体である。そして，この枠体３２に信号増幅回路が形成されたプリント配線板を収納したら，枠体３２の前方側の開口部を前記反射器２０の第１反射器２１によって閉塞されるように第１反射器２１にシールド性を損なうことなく密着するように組み付けられる。そして，反射器に枠体３２を組み付けたなら，枠体３２の後方側の開口部を蓋体３３で閉塞することによって，シールド性に優れた信号増幅回路３０が形成されている。
尚，信号処理回路３０を信号増幅回路で構成した例を示したが，例えば，本発明のアンテナで受信した信号と外部アンテナからの信号を混合する混合回路でもよく，信号増幅回路と混合回路を併せ持ったものでもよいなど，特に実施例に限定されるものではない。この場合，図に示される３４がアンテナ出力端子であり，３５が外部アンテナ入力端子である。

この信号処理回路３０には，放射器１０の給電点１６ａ，１６ｂから平衡線路１７，平衡不平衡変換回路１８，不平衡線路１９を介してアンテナで受信した信号が供給されている。尚，２３は反射器に形成された前記不平衡線路１９を挿通するための挿通孔であり，アンテナの電気的特性に影響のない大きさに形成されている。
尚，本発明の第２実施例においては，信号処理回路３０は第１反射器２１の後方側に取り付けた例を示したが，特にこの実施例に限定されるものではなく，電気的特性に影響が出ない範囲において，反射器の一部を信号処理回路３０のシールドケースの一部として使用すればよく，反射器の前側であってもよいし，反射器を挟み込むようにしてもよく，特にその取り付け位置は限定されるものではない。

このように本発明の第２実施例によれば，電気的特性を損なわない範囲で，信号増幅回路等からなる信号処理回路３０を構成するシールドケース３１の一部を反射器の一部を利用して構成するようにしたので，アンテナ１の外形を大きくすることなく信号処理回路３０をアンテナ１に収納できる。更に，シールドケース３１の構成部品が削減できコストが安価にできるし，製品の重量の軽量化が図れる。

尚，本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく，各部の構成を適宜に変更して実施することも可能である。

本発明に係るアンテナの第１実施例の構成を示す概略斜視図である。 第１実施例のアンテナを構成する放射器の概略構成図である。 第１実施例のアンテナの構成を示す概略図であり，（ａ）は右側面図，（ｂ）は上面図である。 本発明に係る第２実施例のアンテナの構成を示す前方側概略斜視図である。 本発明に係る第２実施例のアンテナの構成を示す後方側概略斜視図である。 第２実施例のアンテナの一部を切断した概略断面図である。 第２実施例のアンテナにおいて，反射器の形状を変化させたときの電気的特性のデータである。

符号の説明

１…アンテナ，４ｂ・４２ｂ・４１ｂ…リブ，４ｃ・４２ｃ・４１ｃ…折り曲げ部，１０…放射器，１１…第１放射器，１１ａ・１１ｂ…放射素子，１２…第２放射器，１２ａ・１２ｂ…放射素子，１４…折曲部，１５…位相調整手段，１６ａ・１６ｂ…給電点，１７…平衡線路，１８…平衡不平衡変換回路，１９…不平衡線路，２０…反射器，２１…第１反射器，２２ａ・２２ｂ…第２反射器，２３…挿通孔，３０…信号処理回路，３１…シールドケース，３２…枠体，３３…蓋体，３４…アンテナ出力端子，３５…外部アンテナ入力端子。

Claims (5)

1. 少なくとも，放射器と平板状の反射器とを備えるアンテナおいて，
   前記反射器は，受信する電波の偏波の方向に対して平行する方向に長手方向を有し，電波の到来方向に直交する面に略平行に配される矩形に形成された第１の反射器と，
   該第１の反射器の両長辺側をそれぞれ放射器方向に折曲部において折り曲げ形成し，受信する電波の偏波の方向に対して平行する方向に長手方向を有し，電波の到来方向に平行する面に略平行に配される矩形に形成された第２の反射器とからなることを特徴としたアンテナ。
   
2. 前記アンテナは，シールド性を有する電子機器箱体に収容された受信した信号を処理する信号処理回路を備え，該電子機器箱体は前記第１の反射器の一部を利用して構成したことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ
   
3. 前記信号処理回路は，このアンテナで受信した信号を増幅する増幅回路であることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ
   
4. 前記信号処理回路は，このアンテナで受信した信号と，このアンテナが受信する周波数帯の信号とは異なる周波数帯を受信する外付けのアンテナで受信した信号とを混合する混合回路であることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ
   
5. 請求項５の発明は，請求項１から請求項４の何れか一項に記載のアンテナにおいて，その使用周波数はＵＨＦ帯であるように構成した。
   

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