JP2010068122A - 広帯域アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で小型化、広帯域化を図ることができる広帯域アンテナを提供する。
【解決手段】保持基板１１の前面側に全長Ｌａが約０．３５λａ、高さＬｂが約０．１１λａの長方形状の放射素子１２を装着する。放射素子１２には、一方の端部に略Ｕ字状のスリット１３を設け、放射部１４ａを形成する。スリット１３は、中央側に位置する上端が開口している。放射素子１２には、スリット１３の途中に給電部１５を設ける。給電部１５は、スリット１３の両側に給電端子１５ａ、１５ｂを設け、放射部１４ａ側の給電端子１５ａに（＋）給電、他方の給電端子１５ｂに（−）給電する。上記の構成を有する広帯域アンテナ１０Ａは、スリット１３の途中に設けられた給電部１５より給電されると、電波が放射される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば地上放送波、通信に使用される広帯域アンテナに関する。

地上デジタル（テレビジョン）放送（ＩＳＤＢ−Ｔ：Integrated Services Digital Broadcasting-Terrestrial）は、ＵＨＦ帯の電波が使用され、その周波数帯域は４７０〜７７０ＭＨｚ（１３〜６２チャンネル）が使用されている。また、ビルの中や地下街などでは、携帯電話や地上デジタル放送、地上デジタル１ＳＥＧ放送（１セグ放送）などが再送信されており、受信アンテナとしては広帯域化が求められている。

ＵＨＦ帯の電波を受信する広帯域アンテナとして略長方形の金属板からなるダイポール素子を所定の間隔を保って平面状に配置したものが考えられている（例えば、特許文献１参照。）。

上記のようにダイポールアンテナのアンテナ素子を板状した場合、導電体である各アンテナ素子は、中央部分において絶縁部材からなる保持体により保持される。そして、上記保持体に保持された各アンテナ素子の対向する端部には給電点が設けられる。上記給電点には同軸ケーブルが接続されＵＨＦ受信機器に導かれる。
特開２００５−２４４９２６号公報

上記ＵＨＦ帯の受信用アンテナでは、放射素子を構成する部品として２つの板状導体が必要である。また、絶縁部材からなる保持体によりアンテナ素子である板状導体を保持する際、板状導体端部において構造上十分な支持強度を得にくい。また、上記アンテナのＶＳＷＲ２．５以下の比帯域は、約５０パーセント程度であり、更に広帯域化を望む場合は対応が困難である。また、上記アンテナの各アンテナ素子、保持体を含めた横方向全体の長さは、約０．５λａの長さが必要であり、小型化が困難である。

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、簡易な構成で低コスト化、小型化、広帯域化を図ることができる広帯域アンテナを提供することを目的とする。

本発明に係る広帯域アンテナは、板状導電部材により略長方形に形成された放射素子と、前記放射素子の一方の長辺から内部に向けて設けられる略コの字型のスリットと、前記スリットの最初の屈曲部近傍に設けられる給電部とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、単一の導電体部材により構成でき、低コスト化、小型化を図ることができる。また、簡易な構成でありながら広帯域化を図ることができ、高性能化が可能である。更に給電インピーダンスを数十Ωの値に設定でき、インピーダンス整合回路を用いずに同軸ケーブルの特性インピーダンスと整合させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ａの構成を示す正面図である。

図１において、１１は絶縁材により長方形状に形成された保持基板で、その前面側に長方形状の放射素子１２が装着もしくは形成される。この放射素子１２としては、例えば金属箔や金属板、あるいはフィルム状素子等が用いられ、導体であれば特に厚さは問わない。

放射素子１２は、全長（横幅）Ｌａが約０．３５λａ、高さＬｂが全長の約０．３〜０．６倍の範囲である約０．１１λａに設定される。上記λａは使用周波数帯域における下端周波数の波長である。

上記放射素子１２は、一方の端部例えば図示右側の端部近傍に略コの字型のスリット１３を設けて放射部１４ａとし、スリット１３の左側を（−）領域１４ｂとしている。上記放射部１４ａの横幅Ｌｃは約０．０９４λａ、スリット１３の幅ｄは約０．００８λａ程度に設定される。スリット１３は、中央側に位置する上端が開口しており、この開口位置から下方に向かって設けられ、放射素子１２の下側に沿って折り曲げられて略コの字型に形成される。スリット１３の長さは約０．１５λａ程度に設定され、終端は放射素子１２の上側近傍に位置して設けられる。

また、放射素子１２には、例えばスリット１３の最初の屈曲部近傍に給電部１５が設けられる。この場合、給電部１５は、スリット１３の両側に給電端子１５ａ、１５ｂを設け、放射部１４ａ側の給電端子１５ａを（＋）給電、他方の給電端子１５ｂを（−）給電する。また、スリット１３は、給電部１５から先端までの長さが約０．０７λａ程度に設定される。

上記のように構成された広帯域アンテナ１０Ａは、放射部１４ａがモノポールアンテナと略同様の機能を有し、スリット１３の最初の屈曲部近傍に設けられた給電部１５より給電されると、広帯域アンテナ１０Ａから電波が放射される。このとき電波は、スリット１３の終端付近から放射される。

上記広帯域アンテナ１０Ａは、下端周波数４６０ＭＨｚでＶＳＷＲ２．５以下を設定しており、このときのＶＳＷＲ特性を図２に示す。

図２に示すＶＳＷＲ特性（特性インピーダンス７５Ω）は、４６０ＭＨｚ〜１２００ＭＨｚの範囲でＶＳＷＲ２．５以下となっており、ＶＳＷＲ２．５以下において約８９％の比帯域が得られる。

図３は、上記広帯域アンテナ１０Ａの４７０ＭＨｚにおける水平偏波水平面指向性を示したもので、略８の字形の指向性となっている。

上記広帯域アンテナ１０Ａは、長方形状の放射素子１２にスリット１３を設けて放射部１４ａを構成した非常に簡易な構成であり、低コストに製作することが可能である。また、放射素子１２は、全長Ｌａが約０．３５λａ、高さＬｂが約０．１１λａで非常に小型であり、且つ４６０ＭＨｚ〜１２００ＭＨｚの広帯域に亘って良好なＶＳＷＲ特性が得られるものである。更に給電インピーダンスを数十Ωの値に設定でき、インピーダンス整合回路を用いずに同軸ケーブルの特性インピーダンスと整合させることができる。

なお、上記実施形態では、保持基板１１上に放射素子１２を設けた場合について示したが、放射素子１２自体で形状を保持できる場合には保持基板１１を省略することが可能である。

また、上記実施形態ではスリット１３の幅Ｌｄを約０．００８λａに設定した場合について示したが、本発明の主旨を逸脱しない範囲でその他の値に調整可能であることは勿論である。また、スリット１３の幅は一定でなくても、例えば徐々に幅が広がるようなスリットでも本発明の効果を得ることができる。

（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態に係る広帯域アンテナについて説明する。

図４は本発明の第２実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｂの構成を示す正面図である。

この第２実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｂは、上記第１実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ａにおいて、スリット１３を放射素子１２の中央側に移動し、放射部１４ａの横幅Ｌｃを約０．１７５λａに設定したもので、その他の寸法は第１実施形態と同じである。また、その他の構成は、第１実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ａと同様の構成であるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

第２実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｂでは、下端周波数４５０ＭＨｚでＶＳＷＲ３以下を設定しており、このときのＶＳＷＲ特性を図５に示す。

図５に示すＶＳＷＲ特性（特性インピーダンス７５Ω）は、４５０ＭＨｚ〜１５００ＭＨｚの範囲でＶＳＷＲ３以下となっており、ＶＳＷＲ３以下において約１０７％の比帯域が得られる。

上記第２実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｂにおいても、第１実施形態と同様に簡易な構成で低コスト化、小型化、広帯域化を図ることができ、且つインピーダンス整合回路を用いずに同軸ケーブルの特性インピーダンスと整合させることができる。

（第３実施形態）
次に本発明の第３実施形態に係る広帯域アンテナについて説明する。

図６は本発明の第３実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｃの構成を示す正面図である。

この第３実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｃは、上記第２実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｂにおいて、スリット１３を更に左端側に移動し、放射部１４ａの横幅Ｌｃを約０．２１９λａに設定している。また、略コの字型に形成したスリット１３は、開口側スリット１３ａの幅ｄをよりも先端側スリット１３ｂの幅ｄ１を広く形成する。例えば開口側スリット１３ａの幅ｄを約０．００８λａ、先端側スリット１３ｂの幅ｄ１を約０．０５λａに設定する。

また、放射素子１２の放射部１４ａには、例えば右側縁の近傍に波長短縮部２１を設けている。この波長短縮部２１は、例えば放射部１４ａの右側縁近傍に上下方向のスリット２２を設けると共に、このスリット２２の中央部に切欠き２３を設けている。

上記のようにスリット２２に切欠き２３を設けることにより、リアクタンスを補正して波長短縮を行うことができる。上記のように波長短縮を行うことにより、周波数帯域を低い周波数方向に移動させることができる。

上記第３実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｃは、放射素子１２の全長Ｌａを約０．３４５λａ、高さＬｂを約０．１９λａに設定する。その他の構成は、第２実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｂと同様の構成であるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

第３実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｃでは、下端周波数４７０ＭＨｚでＶＳＷＲ２以下を設定しており、このときのＶＳＷＲ特性を図７に示す。

図７に示すＶＳＷＲ特性（特性インピーダンス７５Ω）は、４７０ＭＨｚ〜８５０ＭＨｚの範囲でＶＳＷＲ２以下となっており、ＶＳＷＲ２以下において約５７％の比帯域が得られる。

上記第３実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｃにおいても、上記各実施形態と同様に簡易な構成で低コスト化、小型化、広帯域化を図ることができ、且つインピーダンス整合回路を用いずに同軸ケーブルの特性インピーダンスと整合させることができる。

（第４実施形態）
次に本発明の第４実施形態に係る広帯域アンテナについて説明する。

図８は本発明の第４実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｄの構成を示す正面図である。

この第４実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｄは、例えば第２実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｂ等において、放射部１４ａの一部例えば図示右下部分に切欠き部２５を設けたものである。また、図８では、スリット１３に対し、給電部１５の近傍に容量調整部２６を設け、給電部１５における容量を調整できるようにしている。この容量調整部２６は、給電部１５近傍のスリット形状を変えることで容量を可変設定し、これにより給電インピーダンスを調整することができる。なお、第４実施形態では、放射素子１２を金属板により形成し、放射素子１２自体で形状を保持できる構成として保持基板１１を省略している。

その他の構成は、第２実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｂと同様の構成であるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

上記のように放射部１４ａに切欠き部２５を設けても、アンテナ特性に大きな影響を与えることはなく、略同様の特性を得ることができる。

（第５実施形態）
次に本発明の第５実施形態に係る広帯域アンテナについて説明する。

図９は本発明の第５実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｅの構成を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は下面図である。図１０は同実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｅの構成を示す斜視図である。

この第５実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｅは、上記第３実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｃにおいて、放射素子１２の両側部を例えば前面側に折返して折返し部３１、３２を設け、立体的に構成することで小型化を図ったものである。なお、この実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｅでは、放射素子１２を金属板により形成し、放射素子１２自体で形状を保持できる構成として保持基板１１を省略すると共に、第３実施形態で示した波長短縮部２１を省略している。

この第５実施形態では、図示左端側の折返し部３１においては、放射素子１２の端部を略コの字型に折返すと共に、その下側端部を部材３１ａにより閉塞している。

また、図示右端側の折返し部３２においては、放射素子１２の端部を略コの字型に折返して形成し、その上下両端部は開放状態に保持している。

上記広帯域アンテナ１０Ｅは、横幅Ｌａ１を約０．２５１λａ、高さＬｂ１を約０．１３λａに設定する。

上記第５実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｅでは、第３実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｃに対し、横幅Ｌａ１を０．３４５λａから０．２５１λａへと約０．１λａ小型化でき、高さＬｂ１を０．１９λａから０．１３λａへと約０．０６λａ小型化することができる。また、第５実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｅにおいても、第３実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｃと略同等の広帯域なアンテナ特性を得ることができる。

（第６実施形態）
次に本発明の第６実施形態に係る広帯域アンテナについて説明する。

この第６実施形態は、各実施形態例えば第２実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｂを図１１に示すように電子機器の機器筐体４１に装着して使用する場合において、放射素子１２の（−）領域１４ｂを機器筐体４１のアースと一体化し、アンテナスペースの省略化を図ったものである。

図１１は本発明の第２実施形態に係る広帯域アンテナ１０Ｂ（図４参照）を電子機器の機器筐体４１に装着して使用する場合の例を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。

この実施形態では、広帯域アンテナ１０Ｂを機器筐体４１に装着する際、放射素子１２の（−）領域１４ｂを機器筐体４１の金属ケース（アース）と一体化し、機器筐体４１を放射素子１２の（−）領域１４ｂとして利用している。

上記のように放射素子１２の（−）領域１４ｂを機器筐体４１の金属ケースと一体化することにより、広帯域アンテナ１０Ｂは、スリット１３より左側に位置する放射素子１２の（−）領域１４ｂを設ける必要がなく、アンテナの設置面積を略１／２にすることができ、狭いスペースであってもアンテナを容易に設置することができる。

なお、上記各実施形態では、アンテナカバーを設けていない場合について説明したが、各実施形態で示した広帯域アンテナを絶縁体により構成したカバーで覆うようにしても良い。

また、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。

本発明の第１実施形態に係る広帯域アンテナの構成を示す正面図である。 同実施形態に係る広帯域アンテナのＶＳＷＲ特性図である。 同実施形態に係る広帯域アンテナの４７０ＭＨｚにおける水平偏波水平面指向性を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る広帯域アンテナの構成を示す正面図である。 同実施形態に係る広帯域アンテナのＶＳＷＲ特性図である。 本発明の第３実施形態に係る広帯域アンテナの構成を示す正面図である。 同実施形態に係る広帯域アンテナのＶＳＷＲ特性図である。 本発明の第４実施形態に係る広帯域アンテナの構成を示す正面図である。 本発明の第５実施形態に係る広帯域アンテナの構成を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は下面図である。 同実施形態に係る広帯域アンテナの構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る広帯域アンテナを機器筐体に装着した状態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。

符号の説明

１０Ａ〜１０Ｅ…第１〜第５実施形態に係る広帯域アンテナ、１１…保持基板、１２…放射素子、１３…スリット、１３ａ…開口側スリット、１３ｂ…先端側スリット、１４ａ…放射部、１４ｂ…（−）領域、１５…給電部、１５ａ、１５ｂ…給電端子、２１…波長短縮部、２２…スリット、２５…切欠き部、２６…容量調整部、３１、３２…折返し部、３１ａ…部材、４１…機器筐体。

Claims (3)

1. 板状導電部材により略長方形に形成された放射素子と、前記放射素子の一方の長辺から内部に向けて設けられる略コの字型のスリットと、前記スリットの最初の屈曲部近傍に設けられる給電部とを具備することを特徴とする広帯域アンテナ。
2. 前記スリットは、給電部からスリット先端までの長さを約０．１５λａ（λａは使用下端周波数の波長）に設定することを特徴とする請求項１に記載の広帯域アンテナ。
3. 前記放射素子は、全長を約０．３５λａ、高さを全長の約０．３〜０．６倍に設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の広帯域アンテナ。

Images