JP2012010328A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】板状部材に複数の開口部を形成してなる反射器を備えたアンテナ装置において、反射器の全体形状を大きくすることなく使用周波数帯域の高域側の動作利得を改善する。
【解決手段】反射器を構成する反射板７０Ａ、Ｂは、導電材料からなる薄板にて構成されており、各反射板には、電波の偏波方向と同一方向となるよう間隔を空けて複数の開口部７３を一列に配置してなる開口部群７５が、電波の偏波方向と直交する方向に複数段配置されている。この複数段の開口部群７５を構成する各開口部７３は、それぞれ、略正方形に形成され、各反射板７０ＡＢ、Ｂの板面を貫通している。また、各開口部７３の一辺の長さは、その長さに開口部群７５を構成する開口部７５の数を乗じた長さと、反射板７０Ａの偏波方向と同一方向の長さとを加算した長さが、アンテナ装置の使用周波数帯域で最小周波数の電波の波長に対し、略２分の１波長となるように設定される。
【選択図】図３

Description

本発明は、直線偏波の電波を放射する放射器と、放射器に対し間隔を空けて配置される放射器とを備えたアンテナ装置に関し、詳しくは、ＵＨＦ帯のテレビ放送電波を受信するのに好適なアンテナ装置に関する。

地上デジタルテレビ放送では、一定レベル以上の電波を受信できれば、デジタル放送の持つ優れた特性によって、綺麗な画像を受信することができる。
このため、地上デジタルテレビ放送受信用のアンテナ装置には、従来のアナログテレビ放送で利用されていた八木・宇多式アンテナに比べ、小型・軽量で、デザイン性にも優れたアンテナ装置が求められている。

そこで、本願出願人は、アンテナ装置において、放射器をスケルトンスロットアンテナにて構成し、放射器に対向するように配置される反射器を、放射器から放射される電波の偏波方向に直交する方向に長い長方形状の板状部材にて構成し、その板状部材には、板面を貫通するように、板状部材の長手方向に細長い開口部を、放射電波の偏波方向に間隔を空けて複数個配置し、しかも、その複数個の開口部の列からなる開口部群を、放射電波の偏波方向に直交する方向に複数段配置することを提案した（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−０４８００４号公報

ところで、上記提案のアンテナ装置は、特許文献１に、「動作利得においては高域ではわずかに利得が低下するものの、低域においては利得の改善が見られ、全帯域に亘って安定した動作利得が得られている」と説明されているように、概ね使用周波数の全帯域に亘って良好な特性が得られているものの、高域における動作利得が低いので、この周波数領域における更なる改善が望まれていた。

そこで、本願発明者らが実験を繰り返し行なったところ、上記アンテナ装置の高域における動作利得を改善するには、反射器に形成する開口部群の段数を多くすればよいことが分かった。

しかし、上記提案のアンテナ装置において、反射器は、開口部の形状が、反射器全体の形状と同様、放射電波の偏波方向に直交する方向に長くなっていることから、高域における動作利得を改善するために開口部群の段数を増加させると、反射器全体の長さ（偏波方向に直交する方向の長さ）が更に長くなってしまい、アンテナ装置の大型化を招くという問題があった。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、板状部材に複数の開口部を形成することにより構成される反射器を備えたアンテナ装置において、反射器の全体形状を大きくすることなく、使用周波数帯域の高域側の動作利得を改善することを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載のアンテナ装置は、
直線偏波の電波を放射する放射器と、
導電性で略四角形状の板状部材からなり、当該板状部材の板面が前記放射器と対向するように配置される反射器と、
を備え、
前記反射器を構成する板状部材には、前記放射器から放射される電波の偏波方向と同一方向となるよう、間隔を空けて複数の開口部が一列に配置されると共に、該一列に配置された複数の開口部からなる開口部群が、前記偏波方向と直交する方向に複数段配置されており、
前記複数段の開口部群を構成する各開口部は、それぞれ、略正方形で、前記板状部材を貫通するように形成されており、
前記板状部材の前記偏波方向と同一方向の長さは、
前記放射器の使用周波数帯域で最大周波数の電波の波長に対応して、当該最大周波数の電波を反射可能な長さに設定され、
前記各開口部の一辺の長さは、
前記各開口部の一辺の長さに前記開口部群を一列構成する開口部の数を乗じた長さと、前記板状部材の前記偏波方向と同一方向の長さとを加算した長さが、前記放射器の使用周波数帯域で最小周波数の電波を反射可能な長さとなるよう、当該最小周波数の電波の波長に基づき設定されていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のアンテナ装置において、
前記反射器を構成する板状部材において、前記偏波方向の両端側は、前記放射器方向に折り曲げられていることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置において、
前記反射器を構成する板状部材において、前記放射器方向に折り曲げられた板状部材の端縁には、前記放射器方向に突出された複数の突出片が間隔を空けて設けられていることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のアンテナ装置において、
前記反射器を構成する板状部材において、前記各列の開口部群にて夫々隣接する開口部の間に位置し、且つ、各開口部群の列を跨ぐように前記偏波方向と直交する方向に配置される複数の桟部の少なくとも一つは、前記各開口部群の間に前記偏波方向に沿って配置される桟部に段差を設けることで、前記放射器側に突出されていることを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載のアンテナ装置において、当該アンテナ装置は、ＵＨＦ帯のテレビ放送電波を受信する受信アンテナであり、前記放射器の使用周波数帯域はテレビ放送のＵＨＦ帯に設定されていることを特徴とする。

請求項１に記載のアンテナ装置によれば、上述した従来のアンテナ装置と同様、反射器は、導電性で略四角形状の板状部材からなり、その板面を貫通するように複数の開口部が形成されているが、各開口部の形状は、略正方形である。

そして、反射器を構成する板状部材には、放射器から放射される電波の偏波方向と同一方向となるように間隔を空けて複数の開口部が一列に配置され、しかも、その一列に配置された複数の開口部からなる開口部群が、電波の偏波方向と直交する方向に複数段配置されている。

また、板状部材の偏波方向と同一方向の長さは、放射器の使用周波数帯域で最大周波数の電波の波長に対応して、当該最大周波数の電波を反射可能な長さに設定され、各開口部の一辺の長さは、各開口部の一辺の長さに開口部群を一列構成する開口部の数を乗じた長さと、板状部材の前記偏波方向と同一方向の長さとを加算した長さが、放射器の使用周波数帯域で最小周波数の電波を反射可能な長さとなるよう、その最小周波数の電波の波長に基づき設定されている。

すなわち、本発明において、反射器は、板状部材の板面に、電波の偏波方向に沿って複数段の開口部群を形成することにより構成されることから、反射器は、複数段の開口部群によって分断された複数の反射エレメントを備えたものと等化となる。

そして、こうした反射エレメントの長さとしては、従来より、放射器から放射させる電波の波長λの２分の１波長（λ／２）若しくはこれよりも若干長くするとよいことが知られている。例えば、放射器と反射器と導波器とで構成される八木・宇多式アンテナでは、放射器の長さをλ／２とし、反射器の長さをλ／２よりも若干長くし、導波器の長さをλ／２よりも若干短くしている。

そこで、本発明では、放射器の使用周波数帯域で最も波長が短い最大周波数の電波を反射できるように、開口部群にて分断される反射エレメントの直線の長さを、その最大周波数の電波の波長λｍａｘに基づき（例えば、略λｍａｘ／２に）設定している。

一方、放射器の使用周波数帯域で最も波長が長い最小周波数の電波については、反射器において、各開口部群を電波の放射方向に直交する方向の中心位置で分断したときの端縁を、反射エレメントとして反射することができる。

そして、この場合、反射エレメントの長さは、板状部材の偏波方向と同一方向の長さ（略λｍａｘ／２）に、開口部群を構成する複数の開口部の一辺の長さ（一辺の長さ×開口部の数）を加算した長さとなるため、最小周波数の電波を反射するには、この部分の長さを、使用周波数帯域の最小周波数の波長λｍｉｎに基づき、略λｍｉｎ／２に設定すればよいことになる。

そこで、本発明では、放射器の使用周波数帯域で最も波長が長い最小周波数の電波を反射できるように（換言すれば使用周波数帯域全域で電波を反射できるように）、開口部の各辺の長さを、その最小周波数の電波の波長に基づき設定している。

具体的には、使用周波数帯域の最小周波数の電波の波長λｍｉｎの２分の１の長さ（λｍｉｎ／２）から、最大周波数の電波の波長λｍａｘの２分の１の長さ（λｍａｘ／２）を減じた長さ（λｍｉｎ／２−λｍａｘ／２）を、開口部群一列を構成する開口部の数で割った値が、開口部の１辺の長さとなるように設定すればよい。

従って、本発明のアンテナ装置によれば、反射器により、放射器の使用周波数帯域全域で電波を反射できるようになり、アンテナ装置の指向特性及びアンテナ利得を向上することができる。

そして、本発明のアンテナ装置では、反射器において、各開口部群を構成する開口部が、略正方形に形成されることから、上述した従来のアンテナ装置に比べて、反射器の長さ（詳しくは、電波の放射方向に直交する方向の長さ）を短くすることができる。

また、本発明のアンテナ装置によれば、上述した従来のアンテナ装置に比べて、反射器に開口部群を配列できる段数を多くすることができることから、各開口部群で分断されることにより形成される反射エレメントの数を増加させると共に、各反射エレメントの間隔を短くすることができる。

よって、本発明のアンテナ装置によれば、上述した従来のアンテナ装置に比べて、使用周波数帯域の高域側の動作利得を高めることができる。
なお、本発明のアンテナ装置においては、反射器に形成する開口部の形状を略正方形にしているが、これは、開口部の形状を、電波の放射方向に長い長方形状にすると、反射器において、電波の放射方向に配列可能な開口部の数が少なくなり、放射器の使用周波数帯域で最も波長が長くなる最小周波数の電波を反射するのに要する長さを確保できなくなるためである。

つまり、導電性の板状部材にて反射器を構成し、その板状部材に対しマトリクス状に開口部を形成する場合、本発明のように、各開口部の形状を略正方形状にすれば、反射器の反射特性を使用周波数帯域全域で確保し、且つ、アンテナ装置の指向特性及びアンテナ利得を向上することができるようになるのである。

但し、開口部は、全ての辺が同一長さとなる真の正方形にする必要はなく、各辺の長さが若干異なっていてもよい。
次に、請求項２に記載のアンテナ装置によれば、反射器を構成する板状部材において、偏波方向の両端側が、放射器方向に折り曲げられていることから、上述した反射エレメントとしての長さを確保しつつ、反射器全体の偏波方向の長さを短くすることができ、反射器（延いてはアンテナ装置）の小型化を図ることができる。

また、請求項３に記載のアンテナ装置によれば、反射器を構成する板状部材において、放射器方向に折り曲げられた板状部材の端縁には、放射器方向に突出された複数の突出片が間隔を空けて設けられている。

この結果、突出片によって、反射器の電波の偏波方向の長さを長くすることができ、アンテナ装置の動作利得やＶＳＷＲ特性に影響を与えることなく、使用周波数帯域の低域側の反射特性を改善して、アンテナ装置の指向特性（前後比）を向上することができる。

一方、請求項４に記載のアンテナ装置によれば、板状部材に形成される各開口部群において夫々隣接して配置される開口部の間に位置し、且つ、各開口部群の列を跨ぐように電波の偏波方向と直交する方向に配置される複数の桟部の少なくとも一つは、各開口部群の間に偏波方向に沿って配置される桟部に段差を設けることで、放射器側に突出されている。

この結果、請求項４に記載のアンテナ装置によれば、請求項２に記載のものと同様、各開口部群で分断されることにより形成される反射エレメントの長さを確保しつつ、反射器全体の偏波方向の長さを短くすることができ、反射器（延いてはアンテナ装置）の小型化を図ることができる。

また、このように、反射器において、電波の偏波方向に直交する方向に形成される桟部の一部を、放射器側に突出させれば、その突出された桟部を、反射器を支持する支持部材若しくはアンテナ装置全体を収納する筐体への取付部として利用することができる。

次に、請求項５に記載のアンテナ装置によれば、放射器の使用周波数帯域がテレビ放送のＵＨＦ帯に設定されていることから、ＵＨＦ帯の電波を使って放送されているデジタルテレビ放送の電波を、従来よりも小型のアンテナ装置を用いて受信できるようになる。

実施形態のアンテナ装置の外観を表す説明図であり、（ａ）は水平偏波受信時のアンテナ装置を背面から見た斜視図、（ｂ）は垂直偏波受信時のアンテナ装置を背面から見た斜視図である。 実施形態のアンテナ装置におけるアンテナ本体と出力端子の組付け状態を表す説明図である。 実施形態のアンテナ装置を構成する放射器及び反射器の構成を表す分解斜視図である。 実施形態の反射器の形状及び寸法を説明する説明図であり、（ａ）は反射器の一部を拡大して表す正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線から見た反射器の上面図、（ｃ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線から見た反射器の断面図である。 開口部群の段数によるアンテナ特性の違いを調べるのに用いた反射器を表し、（ａ）は従来技術の開口部群を備えた比較用反射器の正面図であり、（ｂ）は本発明を適用した評価用反射器の正面図である。 比較用反射器及び評価用反射器を用いて構成した２種類のアンテナ装置の電気的特性を測定した測定データを表すグラフである。 反射器に突出片を設けたアンテナ装置及び反射器に突出片を設けていないアンテナ装置の電気的特性を夫々測定した測定データを表すグラフである。 変形例のアンテナ装置を構成する放射器及び反射器の構成を表す分解斜視図である。 変形例の反射器の形状を説明する説明図であり、（ａ）は反射器の一部を拡大して表す正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線から見た反射器の上面図である。

以下に本発明のアンテナ装置の一実施形態について説明する。
図１は実施形態のアンテナ装置１の外観を表す説明図であり、（ａ）は水平偏波受信時のアンテナ装置１を背面から見た斜視図、（ｂ）は垂直偏波受信時のアンテナ装置１を背面から見た斜視図である。

尚、本実施形態のアンテナ装置１は、テレビ放送電波受信用のＵＨＦアンテナであるが、本発明のアンテナ装置は、特にＵＨＦアンテナに限定されるものではない。
また、以下の説明で方向を示す場合は、特に明記しない限り、アンテナ装置１の設置方向を基準とし、アンテナ装置１の正面側が前側、若しくは前面と記載し、アンテナ装置１の後面側が後側、若しくは背面と記載する。つまり、図３に示すアンテナ素子の配置では、斜め左下側（手前側）が前側、若しくは前面であり、斜め右上側（奥行き側）が後側、若しくは背面である。

図１に示すように、本実施形態のアンテナ装置１は、後述するアンテナ素子を収容したアンテナ素子筐体部５からなるアンテナ本体２と、アンテナ本体２の背面５ａに設けられた出力端子１０と、アンテナ素子筐体部５の背面５ａに形成された取付金具装着部８ａ若しくは８ｂに着脱自在に装着されるアンテナ取付金具８と、を備える。

ここで、アンテナ素子筐体部５は、非導電性の合成樹脂にて矩形の箱状に形成されている。
また、出力端子１０は、図２に示すように、中心導体１１ｂと該中心導体１１ｂと同心的に設けられた外部導体１１ｃとを有する円筒状接栓座であって、一端側に同軸ケーブルの端子が着脱される着脱端１１ａを備えた出力端子部１１と、アンテナ素子筐体部５の背面５ａに沿うように設けられ、出力端子部１１の着脱端１１ａを外方向に突出するように支持する端子筐体部１２とから構成されている。なお、端子筐体部１２は、非導電性の合成樹脂にて構成されている。

そして、出力端子部１１の中心導体１１ｂ及び外部導体１１は、筐体部５、１２内に形成された空間内で、アンテナ素子に備えられた給電点と電気的に接続されており、アンテナ素子で受信した信号は、出力端子部１１から出力される。

次に、アンテナ取付金具８は、アンテナマストやベランダ等への取り付けができるばかりでなく、壁面の取り付けにも対応するなど、多様な設置場所に取り付けができるように構成されている。

そして、本実施形態のアンテナ装置１は、図１（ａ）に示すように、アンテナ取付金具８を取付金具装着部８ａに取り付ければ、水平偏波受信用のアンテナ装置として使用でき、図１（ｂ）のように、アンテナ取付金具８を取付金具装着部８ｂに取り付ければ、垂直偏波受信用のアンテナ装置として使用できるように構成されている。

また、図１（ａ）に矢印Ｒで示すように、出力端子１０は、アンテナ装置１の前後方向の中心線と平行な軸線を回転軸として、少なくとも９０°以上の範囲内で回動自在となるよう、ボルト体９を介してアンテナ本体２の背面５ａに固定されている。

これは、アンテナ装置１の設置状態に応じて出力端子部１１の突出方向を変化させ、水平偏波受信時でも、垂直偏波受信時でも、出力端子部１１を下方に向けて突出させることができるようにするためである。

次に、アンテナ本体２と出力端子１０の具体的な組付け手順について説明する。
図２は本実施形態のアンテナ装置１におけるアンテナ本体２と出力端子１０の具体的な組付け状態を説明するための図である。

図２に示されているように、端子筐体部１２に着脱端１１ａが外方向に突出するように支持された出力端子部１１には、端子筐体部１２の内部空間１８に位置する着脱端１１ａの他端側における中心導体１１ｂと外部導体１１ｃに、所定の長さに切断された同軸ケーブル３の一方側の中心導体と外部導体が半田付け等によって接続されている。

そして、同軸ケーブル３が接続された出力端子１０のアンテナ本体２への取り付けは、同軸ケーブル３の他端側を、アンテナ素子筐体部５の背面５ａに設けられた支持受部６に形成された長孔７に挿通してから、ボルト体９を支持受部６の中心位置に形成された固着部９ａに螺合することによって行なわれる。

次に、支持受部６に出力端子１０を取り付けたなら、同軸ケーブル３の一方側から所定の寸法だけ離れた中間位置を、アンテナ素子筐体部５の背面５ａの内面に突出するように形成された支持腕部３ａにおいて支持固定する。

この時、出力端子部１１との接続部と中間位置との間に存置する同軸ケーブル３が緩やかに撓むように中間位置を決める。
更に、同軸ケーブル３の他端側は、図には示されていない整合回路に接続されており、当該整合回路と後述するアンテナ素子の給電点とを接続すれば組付けが完了する。

つまり、アンテナ装置１の出力端子１０は、ボルト体９を固着部９ａに螺合する構成としたことによって、当該ボルト体９を回転軸として、少なくとも９０°の範囲で回動させることが出来るし、出力端子１０の配置を決めたなら、ボルト体９を固着部９ａに対して緊締すれば、出力端子１１の配置は確りと維持されるようになる。尚、出力端子１０を回転させた際、同軸ケーブル３は、その回動に伴って長孔７に沿うように（図２の矢印ｒのように）揺動する。

次に、本実施形態のアンテナ装置１を構成するアンテナ素子について、図３を用いて詳しく説明する。なお、図３は、水平偏波受信時のアンテナ素子１００の配置を示す分解斜視図である。

図３に示すように、本実施形態のアンテナ素子１００は、放射器５０と反射器７０とから構成されている。
放射器５０は、金属体等からなる導電材料の薄板を、例えば金型を使って打ち抜き成形した２つのスケルトンスロットアンテナ５０Ａ、５０Ｂと、この２つのスケルトンスロットアンテナ５０Ａ、５０Ｂの給電部５２、５３を相互に接続する平衡線路５０Ｃからなる。

そして、放射器５０は、電波の偏波方向に対し平行な方向に短辺を有し、電波の偏波方向に対して直交する方向に充分に長い長辺を有する全体略四角形状となるように、スケルトンスロットアンテナ５０Ａ、５０Ｂを相互に所定間隔（図３のＤ２）だけ離し、上下に対称に向かい合わせに配置した構成となっている。

また、放射器５０は、このように配置されたスケルトンスロットアンテナ５０Ａ、５０Ｂの略中央部にそれぞれ形成された給電部５２、５３同士を、平衡線路５０Ｃでもって接続することで構成されている。

平衡線路５０Ｃは、スケルトンスロットアンテナ５０Ａ、５０Ｂと同様に、金属体等からなる導電材料の薄板を、例えば金型を使って打ち抜き成形した一対の伝送線路５１ａ、５１ｂから構成されている。

この内一方の伝送線路５１ａの両端部には、スケルトンスロットアンテナ５０Ａ・５０Ｂに形成された給電部５２、５３と対向する位置に、当該給電部５２、５３と接続するための接続孔５２ａ、５３ａが形成されており、この接続孔５２ａと接続孔５３ａを、伝送部材５４ａを介して接続することで伝送線路５１ａが構成されている。

同様に他方の伝送線路５１ｂの両端部には、スケルトンスロットアンテナ５０Ａ、５０Ｂに形成された給電部５３、５２と対向する位置に、当該給電部５３、５２と接続するための接続孔５３ｂ、５２ｂが形成されており、この接続孔５３ｂと接続孔５２ｂを、伝送部材５４ｂを介して接続することで伝送線路５１ｂが構成されている。

そして、２本の伝送線路５１ａ、５１ｂとスケルトンスロットアンテナ５０Ａ、５０Ｂの組み付けは、給電部５２、５３及び５３、５２と伝送線路５１ａ、５１ｂの接続孔５２ａ、５３ａ及び５３ｂ、５２ｂを位置合わせすると共に、例えば半田付け等の周知の手段で接続し固着することにより行われる。

なお、この時、２本の伝送線路５１ａ、５１ｂからなる平衡線路５０Ｃのインピーダンスが略２００Ωとなるように、伝送部材５４ａ、５４ｂの幅や、伝送線路５１ａ、５１ｂの間隔が決められている。

また、伝送線路５１ａ、５１ｂの中央位置には、放射器５０の給電点５５ａ、５５ｂが形成されており、当該給電点５５ａ、５５ｂと図には示されていない整合回路とを、平衡ケーブルを用いて接続することによって、放射器５０で受信した信号は、給電点５５ａ、５５ｂから図には示されていない平衡ケーブル、整合回路、同軸ケーブル３を介して出力端子部１１から出力される。

尚、本実施形態のスケルトンスロットアンテナ５０Ａ、５０Ｂの寸法は、図の側片間の寸法（図３におけるＷ２）＝１９０ｍｍ、側辺の寸法（図３におけるＨ２）＝２６０ｍｍであり、相互に所定の寸法（図３におけるＤ２）＝１１０ｍｍだけ離して配置していることから、放射器５０の外形寸法｛図３の横幅Ｗ２×高さ（Ｈ２＋Ｄ２＋Ｈ２）｝は１９０×６３０ｍｍの大きさの全体略四角形状となる。そして、この条件において、スケルトンスロットアンテナ５０Ａとスケルトンスロットアンテナ５０Ｂに形成された給電部５２、５３の間隔は、３２０ｍｍ（言い換えれば、伝送線路５１ａ、５１ｂの長さ）である。

次に、本実施形態の反射器７０について説明する。
反射器７０は、例えば金属体等からなる導電材料の薄板（換言すれば導電性の板状部材）を、金型を使って所定の形状に打ち抜き成形した２つの反射板７０Ａ、７０Ｂからなる。

そして、反射器７０は、電波の偏波方向に対して平行な方向に短辺を有し、電波の偏波方向に対して直交する方向に充分に長い長辺を有した全体略四角形状となるように、これら２つの反射板７０Ａ、７０Ｂを、相互に所定間隔（図３のＤ２２）だけ離し、上下に対称に向かい合わせに配置した構成となっている。

尚、本実施形態の反射器７０は、２つの反射板７０Ａ、７０Ｂを組み合わせることで構成されているが、反射板７０Ａ、７０Ｂを一体成型しても良い。
ここで、反射器７０を構成する反射板について詳しく説明する。

尚、以下の説明は反射板７０Ａについて行うが、反射板７０Ｂも同じ構成であるので詳細な説明は省略する。
反射板７０Ａは、スケルトンスロットアンテナ５０Ａと対向するように配置されており、電波の偏波方向に直交する方向に長手方向を有する外径略四角形状の第１の反射板７１と、当該第１の反射板７１を挟んで両長辺側を、それぞれ放射器５０方向に折曲部７０ｂ、７０ｃにおいて折り曲げ形成した第２の反射板７２、７２と、第１の反射板７１を貫通するように形成された複数の開口部７３とからなる。

そして、本実施形態では、電波の偏波方向に対して平行な線上に中心点が一列に並ぶように所定間隔で配置された複数の開口部（本実施形態では、３つの開口部７３ａ、７３ｂ、７３ｃ）を一組として開口部群７５が構成されている。そして、この開口部群７５は、電波の偏波方向に対し直交する方向に、複数段（本実施形態では５段）、略等間隔で形成されている。

また、第２の反射板７２、７２には、その先端（換言すれば端縁）から前方に向かって突出するように備えられた所定の大きさの片であって、第２の反射板７２、７２の先端部に沿って所定間隔を有するように配置された複数の突出片７２ａ・・・が一体的に備えられている。

なお、第１の反射板７１の寸法は、反射板の側片間の寸法（図３におけるＷ２２）＝２２０ｍｍ、側辺の寸法（図３におけるＨ２２）＝３０２．５ｍｍである。そして、第１の反射板７１は、相互に所定の寸法（図３におけるＤ２２）＝５ｍｍだけ離して配置していることから、第２の反射板７２、７２を除いた反射器７０全体の外形寸法｛図３の横幅Ｗ２２×高さ（Ｈ２２＋Ｄ２２＋Ｈ２２）｝は２２０×６１０ｍｍとなる。

また、第１の反射板７１に、板面を貫通するように形成される複数の開口部７３の形状は、全て同一形状であり、略正方形になっている。
次に、本実施形態の反射器７０について、図４を用いて更に詳しく説明する。

図４は本実施形態の反射器７０を詳しく説明するための概略図であり、（ａ）は図３における上側の反射板７０Ａの一部を拡大した正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線から見た上面図、（ｃ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線から見た断面図である。

尚、図４（ａ）で示されている反射板７０Ａの第２の反射板７２は、以降の説明を明確にするために、第１の反射板７１と同一平面上になるように、図４（ｂ）で示されている矢印方向に両側に開いた状態（即ち、折り曲げ形成する前の状態）を、破線を使って示している。

第１の反射板７１の短辺寸法は図４のＷ２２で示されているが、ここでは第１の反射板７１の両側片側において折り曲げ成型されている第２の反射板７２を含めた短辺寸法、即ち、反射板７０Ａの短辺寸法について説明する。

本実施形態における反射板７０Ａの短辺寸法は、次の２つの条件に当てはまるように形成されている。
第１の条件は、第１の反射板７１の短辺寸法（図４のＷ２２）と第２の反射板７２の短辺寸法（図４のL１６）の合計寸法である第２反射幅（図４に示す経路Ｒ２＝Ｗ２２＋Ｌ１６＋Ｌ１６）が、アンテナ装置１の使用周波数帯域における最大周波数の電波の波長λｍａｘに基づき、その電波を反射可能な略λｍａｘ/２になるように構成されていることである。

第２の条件は、電波の偏波方向に対して平行な線上に一列に配置された複数の開口部７３ａ、７３ｂ、７３ｃを一組とする開口部群７５における開口部７３の配列方向の寸法であって、第２の反射板７２の短辺寸法（図４のＬ１６）の合計と、折曲部７０ｂ、７０ｃと開口部群７５を構成する開口部７３の内の最も外側に配置された開口部（図４における７３ａ、７３ｃ）の折曲部７０ｂ、７０ｃ側に位置する辺との間の寸法（図４におけるＬ１３）の合計と、隣り合う開口部の相対向する辺と辺の間の寸法（図におけるＬ１４）の合計と、横幅Ｌ１２×高さＬ１１の大きさに形成された開口部の全周の合計｛（Ｌ１２＋Ｌ１１）×２×３｝の２分の１の寸法｛（Ｌ１２＋Ｌ１１）×３｝と、の総合計寸法である第１反射幅（図４に示す経路Ｒ１の寸法）が、使用周波数帯域における最小周波数の電波の波長λｍｉｎに対し、その最小周波数の電波を反射可能な略λｍｉｎ／２となるように、開口部７３の開口寸法（Ｌ１２×Ｌ１１）が設定されていることである。

なお、ここでは第１反射幅の寸法（経路Ｒ１）をより具体的に説明できるよう、その寸法が｛Ｌ１６×２＋Ｌ１３×２＋Ｌ１４×２＋（Ｌ１２＋Ｌ１１）×３｝であることを示したが、（Ｌ１６×２＋Ｌ１３×２＋Ｌ１４×２＋Ｌ１２×３）が経路Ｒ２の寸法であり、各開口部７３は略正方形（つまり、Ｌ１１＝Ｌ１２）であることから、第１反射幅の寸法（経路Ｒ１）は、経路Ｒ２と、開口部７３の１辺の長さＬ１１（＝Ｌ１２）に開口部７３の数「３」を乗じた長さ（Ｌ１１×３）とを加算したものとなる。

そして、本実施形態によれば、反射器７０を構成する反射板７０Ａ、７０Ｂは、それぞれ第１の反射板７１の短辺寸法Ｗ２２＝２２０ｍｍであり、第２の反射板７２の短辺寸法Ｌ１６は２０ｍｍであることから、第２反射幅の寸法、即ち経路Ｒ２（Ｗ２２＋Ｌ１６＋Ｌ１６）は２６０ｍｍとなる。

この第２反射幅の寸法２６０ｍｍは、アンテナ装置１の使用周波数帯域を、例えばＵＨＦ帯の４７０〜７７０ＭＨｚとすると、最大周波数（７７０ＭＨｚ）における波長λｍａｘ≒０．３９ｍに対して略０．６７λｍａｘとなり、最大周波数の電波を反射可能な長さ（略λｍａｘ／２）という第１の条件を満足している。

また、本実施形態の開口部７３の開口寸法は５０×５０ｍｍ（Ｌ１２＝Ｌ１１）であり、開口部（図４における７３ａ、７３ｃ）の折曲部７０ｂ、７０ｃ側に位置する辺との間の寸法Ｌ１３は２０ｍｍ、隣り合う開口部の相対向する辺と辺の間の寸法Ｌ１４は１５ｍｍであることから、第１反射幅の寸法、即ち経路Ｒ１｛経路Ｒ２＋（Ｌ１１×３）｝は４１０ｍｍとなる。

この第１反射幅の寸法４１０ｍｍは、アンテナ装置１の使用周波数帯域を、例えばＵＨＦ帯の４７０〜７７０ＭＨｚとすると、最小周波数（４７０ＭＨｚ）の波長λｍｉｎ≒０．６４ｍに対して略０．６４λｍｉｎとなり、最小周波数の電波を反射可能な長さ（略λｍｉｎ／２）という第２条件を満足している。

なお、上述した具体例は、本発明の一実施形態を示すものであり、必要とする電気的特性が得られるのであれば、開口部７３の開口寸法、開口部７３の形成数や反射板７１、７２の大きさ等は、特に実施形態に示されたものに限定されるものではない。

また、第２の反射板７２の先端から前方に向かって突出するように備えられた突出片７２ａの寸法は、それぞれ第２の反射板７２の先端からの突出寸法（図４のＬ１５−Ｌ１６）は略２１ｍｍ、幅（図４のＬ１７）は１３ｍｍであるように形成されている。

そして、図３の上側に位置する第２の反射板７２には、当該第２の反射板７２の上端７１ｄ側から、使用周波数帯域における最小周波数（４７０ＭＨｚ）の波長λｍｉｎ≒０．６４ｍに対して、相互に所定の間隔（図４のＬ１８）０．０８λｍｉｎ〜１．０２λｍｉｎを有するように４つの突出片が備えられている。同様に、図３の下側に位置する第２の反射板７２には、当該第２の反射板７２の下端７１ｅ側から、上記と同様な間隔となるように備えられている。

そして、本実施形態の反射器７０を構成する反射板７０Ａ、７０Ｂは、上述したように形成された第１の反射板７１と第２の反射板７２に対して、第１の反射板７１の横幅がＷ２２となり、しかも、一方の突出片７２ａと他方の突出片の７２ａの間隔が図４（ｂ）で示されているＷ２４となるように、第２の反射板７２、７２を折曲部７０ｂ、７０ｃにおいて放射器５０方向に折り曲げ形成している。

従って、本実施形態の反射器７０の外形寸法（投影面の寸法）は、短辺寸法（第１の反射板７１部分の横幅Ｗ２２＋第２の反射板７２部分の投影面の横幅）×長辺寸法（Ｈ２２＋Ｄ２２＋Ｈ２２）となる。

具体的には、本実施形態では、一方の突出片７２ａと他方の突出片の７２ａの間隔Ｗ２４＝２４０ｍｍとなるように折り曲げ形成していることから、第１の反射板７１及び第２の反射板７２を含めた反射器７０の大きさ（投影面の大きさ）は２４０ｍｍ×６１０ｍｍとなる。また、この時、第１の反射板７１と突出片７２ａの先端との寸法（図４のＤ２４）は略４０ｍｍとなる。

ここで、特許文献１に記載の反射器６０と本実施形態の反射器７０について比較検討する。
特許文献１に記載の反射器６０を構成する第１の反射器６１の寸法（短辺寸法×長辺寸法）は略１００×５６０ｍｍ（第２の反射器６２を含む寸法は略１９０×５６０ｍｍ）であり、当該第１の反射器６１には、電波の偏波方向に直交する方向に長手方向を有するように開口寸法（短辺寸法×長辺寸法）７×９５ｍｍの大きさに形成された開口部６３が複数形成されている。

そして、開口部６３について、電波の偏波方向に対して平行な線上に、当該開口部６３の中心点を夫々一致させるように平行配置された複数の開口部（実施形態では７つの開口部６３ａ・・・６３ｇ）を一組としたものを開口部群として考えると、従来技術では、第１の反射器６１において、電波の偏波方向に対して直交する軸線上に、開口部群が所定間隔を有するように５段備えられた構成となっている。

仮に第１の反射器６１の長辺寸法５６０ｍｍを、本実施形態の反射器７０と同じ６１０ｍｍとすると、開口部群は、計算上更に一段増やすことができ、全部で６段とすることができる。

一方、本実施形態では、第１の反射板７１の寸法（短辺寸法×長辺寸法）は全体で２２０×６１０ｍｍであり、開口部７３を５０×５０ｍｍの大きさの正方形に形成したことによって、第１の反射板７１には、３つの開口部７３ａ、７３ｂ、７３ｃを一組とする開口部群７５が１０段備えられた構成となり、開口部群の段積み数に着目すれば、本実施形態の開口部７３からなる開口部群７５の方が、従来技術の構成に比べ、開口部群が４段多く配置できることが分かる。

ここで、開口部群の段積み数と電気的特性の関係について、出願人が行なった実験とその結果を図５及び図６を用いて説明する。
図５は開口部群の段積み数と電気的特性の関係を調べる実験に用いた反射器を説明するための概略図であり、図５（ａ）は従来技術の開口部からなる開口部群を備えさせた比較用の反射器であり、図５（ｂ）は本実施形態の開口部からなる開口部群を備えさせた評価用の反射器である。

図６は図５（ａ）の反射器を備えたアンテナ装置の特性（破線）と図５（ｂ）の反射器を備えたアンテナ装置の特性（実線）を比較したものである。
この実験に用いた反射器は、図５（ａ）も図５（ｂ）も同じ２５０×６６０ｍｍの大きさとなるように形成された平面状（この実験に用いた反射器は第２の反射板７２に相当する折返し部分は無い。）の反射器８０、９０であり、この短辺寸法２５０ｍｍ（第２反射幅、即ち経路２００の長さ）に関しては、使用周波数帯域における最大周波数（７７０ＭＨｚ）における波長λｍａｘ≒０．３９ｍに対して略０．６４λｍａｘとなり、図５（ａ）、図５（ｂ）の何れの反射器８０、９０も、上記第１の条件を満足している。

また、図５（ａ）に示すように、従来技術の縦長に形成された比較用開口部（１０×９０ｍｍ）を備えさせた比較用反射器８０には、３つの比較用開口部（８３ａ、８３ｂ、８３ｃ）を一組とする比較用開口部群８５が５段積みされている。

この比較用反射器８０によれば、第１反射幅の寸法、即ち図に示す経路Ｒ１００は｛経路Ｒ２００＋（Ｌ１１×３）｝（但し、Ｌ１１は、電波の偏波方向に直交する辺の寸法）より２５０＋９０×３＝５２０ｍｍとなり、使用周波数帯域における最小周波数（４７０ＭＨｚ）の波長λｍｉｎ≒０．６４ｍに対して略０．８１λｍｉｎとなり、上記第２の条件を満足している。

また、図５（ｂ）に示すように、本実施形態の正方形に形成された評価用開口部（５０×５０ｍｍ）を備えさせた評価用反射器９０には、３つの評価用開口部（９３ａ、９３ｂ、９３ｃ）を一組とする評価用開口部群９５が１０段積みされるように構成されている。

この評価用反射器９０によれば、第１反射幅の寸法、即ち経路Ｒ１１０は２５０＋５０×３＝４００ｍｍとなり、使用周波数帯域における最小周波数（４７０ＭＨｚ）の波長λｍｉｎ≒０．６４ｍに対して略０．６３λｍｉｎとなり、上記第２の条件を満足している。

そして図６には、この実験に用いた図５（ａ）の構成の比較用反射器８０と既に詳述した放射器５０からなるアンテナ装置の実験データ（破線）と、この実験に用いた図５（ｂ）の構成の評価用反射器９０と放射器５０からなるアンテナ装置の実験データ（実線）が示されている。

この実験データの動作利得に着目すれば、図５（ｂ）の構成の評価用反射器９０を備えさせたアンテナ装置は、図５（ａ）の構成の比較用反射器８０を備えさせたアンテナ装置比べ、使用周波数帯域の中域から広域にかけての動作利得が、最大で２ｄＢ程度改善していることが分かる。

即ち、実験データによれば、少なくとも平面状に形成された反射器の短辺（図では横幅）が上記第１の条件に対応する寸法に形成されており、しかも、当該反射器には、上記第２の条件を満たすように、開口部の開口寸法を形成すると共に、複数形成された開口部が、電波の偏波方向に対し平行な線上に、開口部の中心点を夫々一致させるように平行配置された複数の開口部（この実験では、３つの開口部）を一組とする開口部群を形成した構成であれば、当該開口部群の段済み数を増やすことによって、使用周波数帯域の中域から広域にかけて、動作利得が改善することが分かる。

また、比較用反射器８０も評価用反射器９０も、上述した第１の条件と第２の条件を満たすように構成されていて、しかも、本実施形態の正方形に形成された評価用開口部９３（５０×５０ｍｍ）と、従来技術の電波の偏波方向に直交する方向に長手方向を有する比較用開口部８３（１０×９０ｍｍ）は、それぞれの開口部の全周が同じ寸法（１００ｍｍ）で形成されていても、図５（ｂ）の評価用反射器９０では、第１及び第２の条件に加え、開口部９３の形状を「電波の偏波方向に対して直交する辺の寸法に対して、電波の偏波方向に平行な辺の寸法が同じ、略正方形にする」と言う制限を加えたことによって、反射器に配置できる評価用開口部群９５の段数は、従来技術の長方形に形成された比較用開口部８３からなる比較用開口部群８５より段積み数を増やすことができるようになり、その結果、使用周波数帯域の中域から広域にかけて、動作利得を改善することができたと考えられるのである。

引き続き、突出片７２ａについての評価とその結果について図７を用いて説明する。
この評価に用いたのは、放射器５０と突出片７２ａを備えた反射器７０とからなる上記実施形態のアンテナ装置１と、放射器５０と反射器７０から突出片７２ａを取り外した反射器からなる比較用のアンテナ装置である。

つまり、この評価に用いたアンテナ装置の反射器は、突出片７２ａの有無の違いはあるものの、既に実施形態で詳述した反射器７０であり、放射器５０に対向配置される第１の反射板７１と、当該第１の反射板７１において、電波の偏波方向に対して直交する軸線上に、開口部群７５を１０段積みした構成に加え、当該第１の反射板７１を挟んで両長辺側を夫々放射器５０方向に折曲部において折り曲げ形成した第２の反射板７２を備えることによって、放射器５０と合わせて、アンテナ装置として所定の電気的特性が得られるように最適化したものであり、突出片７２ａの評価は、この最適化された反射器７０を用いて行なっている。

その為、図６の実験データ（平面状の反射器を備えたアンテナ装置）と図７の実験データ（平面状の第１の反射板７１と折り曲げ形成した第２の反射板７２からなる最適化された反射器７０を備えたアンテナ装置）の比較から良く分かるように、本実施形態のアンテナ装置１、言い換えれば最適化された反射器７０を備えたアンテナ装置１は、突出片７２ａの有無に関係なく、使用周波数帯域の中域から広域にかけて、動作利得が改善するばかりで無く、使用周波数帯域の全帯域に渡ってＶＳＷＲが良好になり、アンテナ装置の外形を大きくすることなく、簡単且つ安価に電気的特性の更なる改善が図れることが分かる。

尚、本実施形態において、突出片７２ａを細長い長尺状に形成し、それぞれ所定の間隔を有するように備えさせたのは、突出片７２ａの先端部が放射器５０に近づくことによって、突出片７２ａの存在が動作利得やＶＳＷＲ特性に影響を与えることが無いようにするためであり、所定の性能が得られるなら突出片７２ａの大きさや配置は上記実施形態に限定されるものではない。

次に、このように最適化された反射器７０に備えられた突出片７２ａの有無の評価について説明する。
図７に示されたデータの内、破線で示されているのは突出片７２ａが無い場合の電気的特性であり、実線で示されているのは突出片７２ａがある場合の電気的特性である。

これらのデータによれば、突出片７２ａの有無は、動作利得やＶＳＷＲには大きく影響していないことが分かる。
ところが、前後比に着目すると、突出片７２ａがある場合のほうが無い場合より、使用周波数帯域の低域側において数ｄＢ（２〜５ｄＢ）程度改善していることが分かる。

即ち、既に詳述したように、長さ２１ｍｍ、幅１３ｍｍの細長い長尺状に形成した突出片７２ａを、それぞれ所定の間隔を有するように第２の反射板７２、７２の先端部に沿って備えさせれば、動作利得やＶＳＷＲ特性に影響を与えること無く、使用周波数帯域の低域側における前後比の更なる特性改善が達成できる。

そして、このように構成された反射器７０を備えたアンテナ装置１を、ＵＨＦ帯を使って行なわれる地上デジタルテレビ放送受信用のアンテナ装置に適応させれば、アンテナ装置１の外形を大きくすることなく、簡単且つ安価に電気的特性の改善が図れ、地上デジタルテレビ放送を良好に受信することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にて、種々の態様をとることができる。
例えば、上記実施形態では、反射器７０は、一対のスケルトンスロットアンテナ５０Ａ、５０Ｂに対向して配置される２つの反射板７０Ａ、７０Ｂからなるものとして説明したが、アンテナ装置がスケルトンスロットアンテナ等からなる一つの放射器を備えたものであれば、その放射器に対する反射器として、一つの反射板７０Ａ又は７０Ｂを設けるようにすればよい。

また、例えば、反射板７０Ａ、７０Ｂを構成する第１の反射板７１において、各開口部群７５を構成する開口部７３の間に位置し、各開口部群７５の列を跨ぐように電波の偏波方向と直交する方向に配置される、複数の桟部７６の少なくとも一つ（図では２つの棧部７６ａ、７６ｂ）を、各開口部群７５の間に偏波方向に沿って配置される桟部７７に段差部７８を設けることで、放射器側（詳しくはスケルトンスロットアンテナ５０Ａ、５０Ｂ側）に突出させるようにしてもよい。

そして、このようにすれば、第１の反射板７１の側片間の電気的寸法を変化させることなく、物理的寸法（図８におけるＷ２２）を短くすることができるようになり、反射器７０（延いてはアンテナ装置１）の小型化を図ることができる。

また、このように、第１の反射板７１において電波の偏波方向に直交する方向に形成される桟部７６の一部を放射器側に突出させれば、その突出された桟部７６を、アンテナ素子筐体部５への固定部として利用することができる。

なお、この場合、図９に示すように、放射器側に突出される棧部７６ａ、７６ｂに、アンテナ素子筐体部５の支持部へねじ止めするための孔部７９ａを有する取付片７９を一体形成するか、或いは、棧部７６ａ、７６ｂにアンテナ素子筐体部５の支持部へねじ止めするための孔部７９ａを直接形成すればよい。

１…アンテナ装置、２…アンテナ本体、３…同軸ケーブル、３ａ…支持腕部、５…アンテナ素子筐体部、５ａ…背面、６…支持受部、７…長孔、８…アンテナ取付金具、８ａ…取付金具装着部（水平偏波受信用）、８ｂ…取付金具装着部（垂直偏波受信用）、９…ボルト体、９ａ…固着部、１０…出力端子、１１…出力端子部、１１ａ…着脱端、１１ｂ…中心導体、１１ｃ…外部導体、１２…端子筐体部、１８…内部空間、５０…放射器、５０Ａ，５０Ｂ…スケルトンスロットアンテナ、５０Ｃ…平衡線路、５１ａ，５１ｂ…伝送線路、５２，５３…給電部、５２ａ，５３ａ，５２ｂ，５３ｂ…接続孔、５４ａ，５４ｂ…伝送部材、５５ａ，５５ｂ…給電点、７０…反射器、７０Ａ，７０Ｂ…反射板、７０ｂ，７０ｃ…折曲部、７０ｄ…上側辺、７０ｅ…下側辺、７１…第１の反射板、７２…第２の反射板、７２ａ…突出片、７３…開口部、７５…開口部群、７６，７６ａ，７６ｂ，７７…棧部、７８…段差部、７９…取付片、７９ａ…孔部、８０…比較用反射器、８３…比較用開口部、８５…比較用開口部群、９０…評価用反射器、９３…評価用開口部、９５…評価用開口部群、１００…アンテナ素子。

Claims (5)

1. 直線偏波の電波を放射する放射器と、
   導電性で略四角形状の板状部材からなり、当該板状部材の板面が前記放射器と対向するように配置される反射器と、
   を備え、
   前記反射器を構成する板状部材には、前記放射器から放射される電波の偏波方向と同一方向となるよう、間隔を空けて複数の開口部が一列に配置されると共に、該一列に配置された複数の開口部からなる開口部群が、前記偏波方向と直交する方向に複数段配置されており、
   前記複数段の開口部群を構成する各開口部は、それぞれ、略正方形で、前記板状部材を貫通するように形成されており、
   前記板状部材の前記偏波方向と同一方向の長さは、
   前記放射器の使用周波数帯域で最大周波数の電波の波長に対応して、当該最大周波数の電波を反射可能な長さに設定され、
   前記各開口部の一辺の長さは、
   前記各開口部の一辺の長さに前記開口部群を一列構成する開口部の数を乗じた長さと、前記板状部材の前記偏波方向と同一方向の長さとを加算した長さが、前記放射器の使用周波数帯域で最小周波数の電波を反射可能な長さとなるよう、当該最小周波数の電波の波長に基づき設定されていることを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記反射器を構成する板状部材において、前記偏波方向の両端側は、前記放射器方向に折り曲げられていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記反射器を構成する板状部材において、前記放射器方向に折り曲げられた板状部材の端縁には、前記放射器方向に突出された複数の突出片が間隔を空けて設けられていることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。
4. 前記反射器を構成する板状部材において、
   前記各列の開口部群にて夫々隣接する開口部の間に位置し、且つ、各開口部群の列を跨ぐように前記偏波方向と直交する方向に配置される複数の桟部の少なくとも一つは、前記各開口部群の間に前記偏波方向に沿って配置される桟部に段差を設けることで、前記放射器側に突出されていることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のアンテナ装置。
5. 当該アンテナ装置は、ＵＨＦ帯のテレビ放送電波を受信する受信アンテナであり、前記放射器の使用周波数帯域はテレビ放送のＵＨＦ帯に設定されていることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載のアンテナ装置。