JP4303669B2 - アンテナ - Google Patents

Description

本発明は，放射器を挟んで前方に導波器を後方にフォールデッド型の反射器を配置してなるアンテナに関する。

従来の反射器がフォールデッド型に配設されたアンテナは，放射器が送受可能な使用帯域中の高域側周波数成分を反射するための広域用反射エレメントと，前記使用帯域中の低域側周波数成分を反射するための低域用反射エレメントと，を有し，少なくとも前記低域用反射エレメントを，該低域用反射エレメントのループ部分（接続部）が形成する面の法線方向と前記導波器，放射器，反射器の配列方向とが一致する向きに配置したので，このアンテナの反射器は，前記導波器，放射器，反射器の長手方向の軸線がなす同一配設面より上下方向に，少なくとも反射器の分だけ飛び出すことになる。
（例えば，特許文献１参照）

特開２０００−３２３９２２号公報

しかし，近年において地上ディジタル放送が開始され，今までの地上アナログ放送とのサイマル放送が行われるようになり，アナログ放送とディジタル放送波の電波到来方向が異なる地域においては，今までのアンテナに加えて，地上ディジタル放送を受信するために，新しくアンテナを追加したり，アンテナを新しいものに交換したりする場合が生じてきた。また地上ディジタル放送を受信するに当たりアンテナを新しいものに取り替える需要も考えられる。
こうした場合，この地上ディジタル放送用のアンテナは，従来のアンテナが取付けられているマストに付け加えたり，例えばベランダ等に取付けたりすることになり，そのアンテナの取付けは，簡単に設置できるのが良いばかりでなく，他のアンテナの邪魔にならない省スペースな形状が良く，くわえてベランダ等においてはユーザーに危険とならないアンテナである必要がある。
しかしながら上述のような従来のアンテナでは，フォールデッド型の反射器が，導波器，放射器，反射器の長手方向の軸線がなす同一配設面より上下方向に飛び出すことになり，アンテナの厚み方向の寸法が大きくなり，延いてはアンテナの外形が大きくなるといった問題があった。
そこで本願においては，こうした問題点を解決するためになされたものであり，
その目的は，小型で薄型のアンテナを提供することにある。
他の目的は，省スペースなアンテナ装置を提供することにある
他の目的は，広帯域特性の良いアンテナを提供することにある。

上記課題を解決するために，請求項１の発明は，放射器を挟んで前方に導波器を後方にフォールデッド型の反射器を配置してなるアンテナにおいて，
前記反射器は，前記放射器の長手方向の軸線と一定寸法だけ離して並行位置に配置された前方側の導体部と，該前方側の導体部の両端部から後方に向けて連設した接続部と，前記前方側の導体部より短い寸法に形成され，前記接続部より後方であって前記放射器の長手方向の軸線と並行位置に配置された後方側の導体部と，前記接続部の後方側先端部と前記後方側の導体部の先端部とを連設する連設部と，から構成される。

請求項２の発明は，請求項１に記載のアンテナにおいて，前記導波器は，前記放射器の長手方向の軸線と一定寸法だけ離して並行位置に配置された導体部と，該導体部の両端部から後方に向けて連設させた延設部と，から成り，前記導波器が直線形状に無いように構成される。

請求項３の発明は，請求項１又は請求項２に記載のアンテナにおいて，前記反射器に備えた導体部の全て若しくは一部が，可曲性を有する導体で形成されて連設されるように構成される。

請求項１の発明によれば，放射器を挟んで前方に導波器を後方にフォールデッド型の反射器を配置してなるアンテナにおいて，
前記反射器は，前記放射器の長手方向の軸線と一定寸法だけ離して並行位置に配置された前方側の導体部と，該前方側の導体部の両端部から後方に向けて連設した接続部と，前記前方側の導体部より短い寸法に形成され，前記接続部より後方であって前記放射器の長手方向の軸線と並行位置に配置された後方側の導体部と，前記接続部の後方側先端部と前記後方側の導体部の先端部とを連設する連設部と，から構成されているので，
広帯域に亘ってＶＳＷＲ特性の良い小型で薄型のアンテナを提供できる。

請求項２の発明によれば，請求項１に記載のアンテナにおいて，前記導波器は，前記放射器の長手方向の軸線と一定寸法だけ離して並行位置に配置された導体部と，該導体部の両端部から後方に向けて連設させた延設部と，から成り，前記導波器が直線形状に無いように構成したので，
広帯域に亘ってＶＳＷＲ特性が良いばかりでなく，利得や指向特性の良い小型で薄型のアンテナを提供できる。

請求項３の発明は，請求項１又は請求項２に記載のアンテナにおいて，前記反射器に備えた導体部の全て若しくは一部が，可曲性を有する導体で形成されて連設されるように構成したので，
反射器に備えた導体部の全て若しくは一部を，組立後であっても任意の形状に加工して配設できるようにすることによって，導波器，放射器，反射器等を支える支持物やケース等の構造物の形状や，該支持物若しくはケース等に収納される部品等の配置に影響され無いように反射器を配設することができ，広帯域特性に優れた小型で薄型のアンテナを提供できる。

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は例えばＵＨＦ帯のテレビ放送信号を受信するＵＨＦアンテナ１の斜視図を示し，図２（ａ）は本願に係るアンテナを構成するエレメントの第１実施例の概略構成を示す平面図であり，（ｂ）は他の実施例である。図３（ａ）は第１実施例のアンテナエレメントをケース本体１ａに収納した平面図を示し，（ｂ）側面図である。図４（ａ）は本願に係るアンテナを構成するエレメントの第２実施例の概略構成を示す平面図であり，（ｂ）が第２実施例のアンテナ１に増幅器を備えたときの平面図を示す。図５は図４（ｂ）に示すＡ−Ａ線断面図である。図６は第２実施例の各部の寸法。図７は本願の第２実施例の電気特性の一例を示す。
尚，図１以外は説明を容易にするためにケースカバー１ｂは省略してある。

図１に示すように，アンテナ装置１は，該アンテナ装置１を構成する本願に示すアンテナのエレメントを収納するためのケースであって，合成樹脂材料を金型で成形したケース本体１ａと該ケース本体１ａの開口部を閉じるためのケースカバー１ｂとからなる，先端部に向かってケースの形状を小さくして，スッキリとしたデザインの薄型に形成されたケースと，該アンテナ装置１をアンテナマスト５０等に取付ける為の金属材料で形成された取付金具３０とからなる。尚，５１は引込み線である同軸ケーブルである。

図２の概略構成図を用いて，アンテナ装置を構成する本願のアンテナ１００のエレメント構成について説明する。
図２（ａ）は本発明に係る第１実施例であり，２本の導波エレメント１０Ｌ，１０Ｈからなる導波器１０と，フォールデッド型の放射器１５と，フォールデッド型の反射器２とを備えている。また，放射器１５の中心部には，この放射器１５への給電を行い，放射器１５にて重波された電波の受信信号を，図示されない給電線を介して供給する給電部１５ａ，１５ｂが設けられている。
更に前記導波器１０は第１の実施例では何れも直線形状を有し，前方側から導波エレメント１０Ｈ，１０Ｌの順に，放射器１５と同一配設面にて並行に配設されている。

図２（ｂ）はアンテナエレメント１００の異なる実施例を示すものであり，前記導波器１０は，前記放射器の長手方向の軸線と一定寸法だけ離して並行位置に配置された導体エレメント１０Ｈと，該導体エレメント１０Ｈの両端部から後方に向けて連設させた延設部１０ａ，１０ｂと，から成り，前記導波エレメントが直線形状に無いように形成したものである。尚，この導波エレメント１０Ｈが請求項２に記載される導体部を示す。

次に反射器２について説明する。反射器２は，導波器１０と同一設面にて放射器１５を挟んで導波器１０とは反対側に配置されており，前記放射器１５の長手方向の軸線と一定寸法だけ離して並行位置に配置された前方側の導体部３と，該前方側の導体部３の両端部から後方に向けて連設した接続部５ａ，５ｂと，前記前方側の導体部３より短い寸法に形成され，前記接続部５ａ，５ｂより後方であって前記放射器１５の長手方向の軸線と並行位置に配置された後方側の導体部６と，前記接続部５ａ，５ｂの後方側先端部と前記後方側の導体部６の両側先端部とを連設する連設部７ａ，７ｂとから構成されている。

このように構成されたアンテナ１００の各構成エレメントは，図３に示すようにケース本体１ａの内部に所定の間隔をおいて配設され収納されている。ケース本体１ａの内周面には，前記エレメントである導波器１０と放射器１５と反射器２を支持するための支持脚１１ａ，１１ａ・・・が，ケース本体１ａと一体的に適宜な位置に立設させてあり，各エレメントは前記支持脚１１ａ，１１ａ・・・によって，ケース本体に支持されるように構成されている。
尚，前記反射器２は本願の実施例においては，パイプ状の金属材料を折り曲げ加工したものであるが，板材をプレス加工したものでもよい。また，この反射器２は全てを一体的に形成しても良いし，各部を別体に加工して，所定の方法で接続するように構成しても良い。

放射器１５の給電部１５ａ，１５ｂには，アンテナのインピーダンスを例えば７５Ωに変換するための整合手段１６が備えら，該整合手段１６の出力側は同軸ケーブル１７を介して，アンテナ装置１の出力端子２０と接続されている。
尚，本願の実施例によれば，前記整合手段１６はフェライトにリード線を巻回してなるバルンで構成されているが，特にこの実施例に限定されるものではない。

３０はアンテナ装置１をアンテナマスト５０等に取付ける為の取付金具であり，本願の実施例によれば，一方をケース本体１ａの下部に固着し，他方をケース本体１ａの後方に突出するように形成され，この他方側の先端部には前記アンテナマスト５０に当て付けるように当付部を備えた基体３１と，該基体３１の当付面とでアンテナマスト５０を挟み込んで挟持するための挟持片３４と，前記基体３１のケース本体１ａとの固着部側から，該基体３１の当付部と前記挟持片３４とに挿通させたＵ字型ボルト３２と，該Ｕ字型ボルト３２に取付けられて，挟持片３４と前記基体とを挟持させるための蝶ナット３３，３３とからなる。

次に本発明の第２の実施形態として図４を参照して説明する。尚，以下の説明では，上記第１の実施形態のアンテナと同様の構成要素については同一符号を付与し，詳細な説明は省略する。

この実施例では，前記反射器２の構成を一部変更したものである。反射器２は図４（ａ）に示すように，導波器１０と同一設面にて放射器１５を挟んで導波器１０とは反対側に配置されており，前記放射器１５の長手方向の軸線と一定寸法だけ離して並行位置に配置された前方側の導体部３と，該前方側の導体部３の両端部から後方に向けて連設した接続部５ａ，５ｂと，前記前方側の導体部３より短い寸法に形成され，前記接続部５ａ，５ｂより後方であって前記放射器１５の長手方向の軸線方向に配置された後方側の導体部８と，前記接続部５ａ，５ｂの後方側先端部と前記後方側の導体部８の両側先端部とを連設する連設部７ａ，７ｂとから構成されており，前記後方側の導体部８は，例えば外部を誘電体で被覆した導線のように，組付け後であっても屈曲自在に可曲性を有した導電材料で構成したものである。

次にこの第２実施例に示すアンテナの異なる使用例を図４（ｂ）に示し説明する。この実施例では，反射器２の略中央部に形成される空間部に，例えばプリント配線板等に形成された増幅回路に代表されるような電子回路２５を搭載可能にしたものである。この取付状態の詳細について図５（図４におけるＡ−Ａ線断面図。）に基づいて説明する。
ケース本体１ａの底部には，下方に僅かに突出させた凹部４１が形成されている。尚，この凹部４１の外側下面に前記取付金具３０の基体３１の一方が固着されている。
前記凹部４１の内面にはボス４２，４２，・・・がケース本体１ａと一体的に立設させてあり，当該ボス４２，４２，・・・に，前記電子回路２５を載置して，該電子回路２５を螺子４３，４３，・・・によってケース本体１ａに固着されている。

この電子回路２５は，例えばプリント配線板２６に増幅回路等を組込んで金属製材料で形成されたシールドケース２７ａ，２７ｂ等によってシールドされた構成となっている。 この電子回路２５には図示されていない前記アンテナからの同軸ケーブル１７の他方側が接続されて，アンテナからの信号が電子回路２５に入力される。電子回路２５において増幅等の処理がなされた信号は出力端子２０から出力される。この出力端子２０はケース本体１ａの貫通孔２８の内側近傍において圧入固着されると共に，該出力端子２０の一方側において，該出力端子２０の中心導体２０ａと外部導体２０ｂは前記プリント基板に形成された信号線と接地線と接続されている。また他方側は前記貫通孔２８を介してアンテナケース本体１ａから外部に突出するように構成されている。

本願のアンテナ１００を，前記に示す実施例の如く，前記増幅回路２５を収納する場合であっても，収納しない場合であっても，同じ構成のアンテナ１００を用いて生産する事は，生産性の面から言っても重要な要素となる。更にこれに加えて上述の課題に示すような小型で薄型の構成することが求められる。そこで本願の実施例においては，ケース本体１ａに前記凹部４１を僅かに突出させて収納空間を形成し，また，反射器２が形成する中央部の空間を有効に利用することで，この収納部分に後付の部品（例えば増幅回路２５）を収納可能にすることによってアンテナのスリム化・小型化・薄型化を実現するものであり，これを実現するために，前記反射器２を構成する少なくとも後方側の導体部８の一部もしくは全てを，例えば外部を誘電体で被覆した導線のように，組立後においても屈曲自在に可曲性を有した導電材料で構成し，該導体部８の両端を前記延設部７ａ，７ｂと所定の方法で固着させて，反射器２のループを完成させるようにしておくことによって，上述のような増幅回路等によって構成された電子回路２５を取付けるときは，前記導体部８を凹部４１が形成する空間の底部方向に押しやって，前記導体部８が回路手段２５の下方部を通過させるように構成させることによって，余分な収納空間を設けることが無くアンテナの小型化・薄型化を実現できるのである。
尚，電子回路２５は増幅回路である実施例を示したが，特にこの実施例に限定されるものではなく例えばフィルタ回路でも良いし，整合回路でも良い。またこれらの回路はプリント基板に配設しなくてもよい。

このように第２実施例のように構成されたＵＨＦアンテナの電気的特性（動作利得，定在波比，前後比，半値角度）を測定した結果を図７に示す。
但し，図６に示すように，測定に用いた第２実施形態におけるＵＨＦアンテナの各部の寸法は，次に示す通りである。即ち放射器１５は長さＬ１＝２６４[ｍｍ]，幅Ｗ１＝３５．４[ｍｍ]に設定されており，
また，導波器１０において，導波エレメント１０Ｈは導体部の長さＬ２＝１３０[ｍｍ]，延設部１０ａ，１０ｂの長さはＬ２'＝１０[ｍｍ]，導体部と延設部とがアンテナの後方になす角度は左右共にθ１＝１３０°に設定されている。
また，導波エレメント１０Ｌは長さＬ３＝１６０[ｍｍ]に設定されている。
次に，放射器１５から導波エレメント１０Ｈまでの距離はＤ１＝９６[ｍｍ]，導波エレメント１０Ｌまでの距離はＤ２＝５６[ｍｍ]に設定されている。

一方，反射器２においては，前方側の導体部３の長さはＬ４＝２７０[ｍｍ]であり，接続部５ａ，５ｂの長さＬ５＝３４．２[ｍｍ]に設定されると共に，前記導体部３と当該導体部の先端部に延設された接続部５ａ，５ｂとがアンテナ後方になす角度はθ２＝１２５°に設定されている。
また，延設部７ａ，７ｂの長さＬ６＝１３０[ｍｍ]に設定されている。更に放射器１５から反射器の導波器３までの距離はＤ３＝５８[ｍｍ]に設定されている。

このように，本願のアンテナ１００によれば，反射器２をフォールデッド型に形成する共に，反射器２の形状を，前記放射器１５の長手方向の軸線と一定寸法だけ離して並行位置に配置された前方側の導体部３と，該前方側の導体部３の両端部から後方に向けて連設した接続部５ａ，５ｂと，前記前方側の導体部３より短い寸法に形成され，前記接続部５ａ，５ｂより後方であって前記放射器１５の長手方向の軸線と方向に配置された後方側の導体部６若しくは８と，前記接続部５ａ，５ｂの後方側先端部と前記後方側の導体部６若しくは８の先端部とを連設する連設部７ａ，７ｂと，から成るように構成したので，反射器２を２本の直線状の反射エレメントで構成したときと比較して，広帯域に亘ってＶＳＷＲ特性の良い小型で薄型のアンテナを提供できる。
加えて，前記導波器１０を構成する前方側の導波エレメント１０Ｈを，前記放射器１５の長手方向の軸線と一定寸法だけ離して並行位置に配置された導体部と，該導体部の両端部から後方に向けて連設させた延設部１０ａ，１０ｂとから構成して，前記導波器１０Ｈが直線形状に無いように構成したので，直線状に構成した導波エレメントで構成したときと比較して，アンテナ１００を収納するケースの前方側の形状を小さく，スッキリとしたデザインにしても，広帯域に亘ってＶＳＷＲ特性が良いばかりでなく，利得や指向特性の良い小型で薄型のアンテナを提供できる。

更に加えて，後方側の導体部を可曲性にして，組立後であっても前記導体部８を凹部４１が形成する空間の底部方向に押しやって，前記導体部８が回路手段２５の下方部を通過させるように構成したことによって，前記電子回路２５をアンテナ内に収納する場合であっても，収納しない場合であっても，同じ構成のアンテナ１００を用いて異なる機種の生産ができるようになる事によって，生産性の面から言っても優れたアンテナ１００を提供できると共に，余分な空間を上下方向に設けることが無いのでアンテナの小型化・薄型化を実現できるのである。

尚，本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく，本発明の趣旨を逸脱しない範囲で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。

例えばＵＨＦ帯のテレビ放送信号を受信するＵＨＦアンテナ１の斜視図を示す。 ａ）は本願に係るアンテナを構成するエレメントの第１実施例の概略構成を示す平面図であり，（ｂ）は他の実施例である。 （ａ）は第１実施例のアンテナエレメントをケース本体１ａに収納した平面図を示し，（ｂ）側面図である。 （ａ）は本願に係るアンテナを構成するエレメントの第２実施例の概略構成を示す平面図であり，（ｂ）が第２実施例のアンテナ１に増幅器を備えたときの平面図を示す。 図４（ｂ）に示すＡ−Ａ線断面図である。 は第２実施例の各部の寸法。 本願の第２実施例の電気特性の一例を示す。

符号の説明

１…アンテナ装置，１ａ…ケース本体，１ｂ…ケースカバー，１００…アンテナ，２…反射器，３…前方側の導体部，５…接続部，６…後方側の導体部，７…延設部，８…導体部，１０…導波器，１０Ｈ，１０Ｌ…導波エレメント，１１ａ…支持脚，１５…放射器，１６…整合手段，１７…同軸ケーブル，２０…出力端子，２０ａ…中心導体，２０ｂ…外部導体，２５…電子回路，２６…プリント配線板，２７…シールドケース，２８…貫通孔，３０…取付金具，３１…基体，３２…Ｕ字型ボルト，３３…蝶ナット，３４…挟持片，４１…凹部，４２…ボス，４３…螺子，５０…アンテナマスト，５１…引込み線，

Claims (3)

1. 放射器を挟んで前方に導波器を後方にフォールデッド型の反射器を配置してなるアンテナにおいて，
   前記反射器は，
   前記放射器の長手方向の軸線と一定寸法だけ離して並行位置に配置された前方側の導体部と，
   該前方側の導体部の両端部から後方に向けて連設した接続部と，
   前記前方側の導体部より短い寸法に形成され，前記接続部より後方であって前記放射器の長手方向の軸線と並行位置に配置された後方側の導体部と，
   前記接続部の後方側先端部と前記後方側の導体部の先端部とを連設する連設部と，から成るアンテナ。
   
2. 前記導波器は，前記放射器の長手方向の軸線と一定寸法だけ離して並行位置に配置された導体部と，
   該導体部の両端部から後方に向けて連設させた延設部と，から成り，前記導波器が直線形状に無いことを特徴とした請求項１に記載のアンテナ。
   
3. 前記反射器に備えた導体部の全て若しくは一部が，可曲性を有する導体で形成されて連設されたことを特徴とした請求項１又は請求項２に記載のアンテナ。
   

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