JP-7855160-B2 - 平面アンテナ

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Inventors

清野秀樹
松原寛至
工藤太一
三上尚人

Assignees

サン電子株式会社

Dates

Publication Date: 20260508
Application Date: 20220609

Claims (3)

略四角形の立方体のケースで囲まれた地上デジタル放送用の受信アンテナを備える平面アンテナにおいて、前記受信アンテナは放射器と反射器で構成されていること、前記放射器は略四角形で、前記反射器は前記放射器より僅かに大きな略四角形に形成されており、前記放射器と反射器の間隔が、受信帯域の中心周波数の波長の８分の１より小さいこと、前記反射器の２つの辺に放射器側に折曲した側壁が形成され、前記側壁の奥行は前記放射器と反射器の間隔より短いこと、前記２つの各側壁には、前記放射器と側壁との間にスペースを形成するように高さ方向の略中央の端面に、受信周波数の波長に対応した寸法で階段状に切り欠いた切り欠き部が設けられていること、を特徴とする平面アンテナ。
前記反射器の側壁の切り欠き部は、第１の切り欠きと第２の切り欠きによって階段状に形成され、前記第１の切り欠きは、側壁の高さ方向の略中央の上下位置に一対をなし、各高さが０．０８λ近傍で、奥行が０．０１λ近傍にそれぞれ形成されていること、前記第２の切り欠きは、前記上下一対の第１の切り欠き間に、高さが０．１６λ近傍で、奥行が前記第１の切り欠きの端面から更に０．０１λ近傍に形成されていること、を特徴とする、請求項１に記載した平面アンテナ。
前記反射器の側壁の切り欠き部は、側壁の高さ方向の略中央で、受信帯域の中心周波数の波長λに対して切り欠く高さが０．３２λ近傍で、最大奥行が０．０２λ近傍の楕円形状に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載した平面アンテナ。

Description

本発明は、受信を安定するため利得を向上させた平面アンテナの技術分野に属するものである。受信アンテナの利得は、高ければ高いほど受信信号の信号品質（Ｃ／Ｎ）が良くなって受信が安定するため、利得を向上させることはアンテナ設計において重要である。例えば、下記特許文献１には、平面アンテナを小型化するための特許が開示されている。この特許には反射板の両側が屈曲されて側部が設けられている。この側部がないアンテナと比べて側部があるアンテナは電気的特性が向上していると記載されている。この側部は単純で直線的なものになっている。また、放射素子と反射板の間隔を小さくすると電気的特性が劣化していくとも記載されている（同文献１の請求項１、段落［００１７］等参照）。また下記特許文献２には、前方素子の給電点の上方と下方に多角形の空隙形状を最適化することにより特性が向上することが開示されている。また、後方素子には側面を屈曲した立上部は明示されている（同文献２の請求項１、段落［００１１］［００１４］等参照）。さらに下記特許文献３には、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あけて設けられたアンテナ装置が記載されている（同文献３の請求項３、段落［００６８］、図３等参照）。特許第４５９８１３８号公報特許第６６６８１０９号公報特許第５６９５９７６号公報本発明の平面アンテナの受信アンテナを示した斜視図である。反射器を示した斜視図である。図２の反射器の側壁を示した側面図である。放射器を示した正面図である。受信アンテナを垂直スタック構造にした状態の全体斜視図である。反射器の異なる側壁を示した側面図である。平面アンテナを示した全体斜視図である。図５のスタック状態で、切欠き部を実施した場合としない場合の電気的特性の利得の変化を示したグラフである。本発明の平面アンテナの好適な実施形態を、以下図面にしたがって説明する。この平面アンテナは、略四角形の立方体のケース４（図７）で囲まれた受信アンテナ１を備え、受信アンテナ１は、図１に示したように放射器２と反射器３の組み合わせで構成されている。前記反射器３において、受信直線偏波の偏波面に対応した両側に設けた側壁３０の奥行Ｄを、放射器２と反射器３の間隔Ｋより短く形成して、側壁３０の長手方向のほぼ中央の端面を、受信周波数の波長に対応した寸法で切り欠いた切欠き部５（後述）を形成することによって、利得を向上させた構成となっている。一般的に放射器と反射器の間隔は、受信周波数の波長の１／４程度の間隔にすると利得が高くなることが言われている。しかし、平面アンテナは見栄えと使用勝手から薄く小さいほど良いという要求がある。特に薄くして放射器と反射器の間隔を狭くして側壁との隙間を少なくすると利得が著しく低下する。そこで、側壁の高さを側壁の長手方向のほぼ中央を楕円形の長軸に対応した曲線状（下記の第２実施例）や、その曲線に近似した階段状に切り欠くことにより（下記の第１実施例）、利得を向上させることを本願の発明者は突き止めた。これは放射器と反射器との間に発生する電界が適度に外部に出られるようにすることにより、放射器と反射器の性能を十分に発揮できるようにしたものである。本実施形態の場合、図１に示したように、手前の放射器２は略四角形で、奥の反射器３は前記放射器２より僅かに大きな略四角形に形成されており、前記放射器２と反射器３の間隔Ｋが、受信帯域の中心周波数の波長の８分の１より小さく設定されている。そして、前記反射器３の２つの辺に放射器２側（手前）に折曲した側壁３０が形成され、その側壁３０の奥行Ｄは、前記放射器２と反射器３の間隔Ｋより短く設定されている。すなわち、反射器３の側壁３０は、反射器３の受信偏波に対応した辺に形成されていて、水平偏波Ｐの場合左右の辺に垂直に形成されている。なお、垂直偏波受信アンテナの場合は、放射器２と反射器３が９０度回転した形になり、反射器３の側壁３０は上下の辺に形成されることになる（図示は省略）。第１実施例第１実施例に係る階段状の切欠き部５について説明する。図２に示した反射器３の切り欠き部５は、当該反射器３の左右の各側壁３０に、高さＨ方向の略中央で波長に対応し、かつ前記放射器２と側壁３０との間にスペースＳを形成するように切り欠いて、左右一対で設けられている。この階段状の切欠き部５は、図３に示したように、浅い第１の切り欠き５１と、深い第２の切り欠き５２とによって、各側壁３０で階段状に形成されている。すなわち、第１の切り欠き５１は、側壁３０の高さＨ方向（図２参照）の略中央の上下位置に一対をなし、各高さＨ２が０．０８λ近傍で、奥行Ｄ２が０．０１λ近傍にそれぞれ形成され、前記第２の切り欠き５２は、前記上下一対の第１の切り欠き５１、５１間に、高さＨ３が０．１６λ近傍で、奥行Ｄ３が前記第１の切り欠き５１の端面５１ａから更に０．０１λ近傍に形成されている。以下に、本第１実施例をより詳細に説明する。図７は、地上デジタル放送受信アンテナとした場合の平面アンテナの全体形状を示している。内部の受信アンテナ１（図１）は、合成樹脂製のケース４に覆われていて、壁面やポールに取り付けできる取付金具６が背面に設けられた構成とされている。合成樹脂製ケース４の中に設置されている放射器２の形状は、図４に示したように、縦の高さＨ５が２６５ｍｍ、横の最大幅Ｗ２が２００ｍｍで角が取れた形状になっている。反射器３は、図２に示したような形状で、縦の高さＨが２７０ｍｍ、横の幅Ｗが２１５ｍｍで、側壁３０の奥行Ｄは２７ｍｍに設定されている。反射器３の側壁３０の切り欠き形状を階段状に切り欠いた本実施例では、図３に示したようになる。切り欠き部５の寸法は、上下の第１の切り欠き５１と第２の切り欠き５２の最大の高さが１６０ｍｍの側壁端面から深さが５ｍｍ、高さＨ２が４０ｍｍで切り欠いて形成され、第２の切り欠き５２は、前記第１の切り欠き５１の端面に実施され、高さＨ３が８０ｍｍ端面から、更に深さ５ｍｍに切り欠いて、側壁３０の高さ方向のほぼ中央に形成されている。第２実施例図６は、前記反射器３の側壁３０の切り欠き部５が楕円形状で形成された実施例を示している。なお、反射器３と放射器２の基本的構成は前記第１実施例と同じため説明を省略する（第３実施例において同じ）。本実施例の切り欠き部５（５３）は、前記反射器３の側壁３０の高さＨ方向（図２参照）の略中央で、受信帯域の中心周波数の波長λに対して切り欠く高さＨ４が０．３２λ近傍で、最大奥行Ｄ４が０．０２λ近傍の楕円形状に形成されている。すなわち、側壁３０の長手方向のほぼ中央に高さ方向１６０ｍｍで、側壁３０の端面からの切り欠きの最大奥行１０ｍｍで、ほぼ楕円形状で切り欠かれた切り欠き５３が形成されている。第３実施例図５に示したように、上述した放射器２と反射器３を組み合わせた受信アンテナ１を、上下方向に２段配置した垂直スタック構成としたこの第３実施例も好適に実施される。このように受信アンテナ１を垂直スタック構成とすることにより利得はほぼ２倍になる。本第３実施例で、切り欠き部５を実施した場合としない場合の電気的特性の利得の変化を示すと図８のとおりであり、切り欠き部５がある場合は、破線ｂで示した従来の利得より、実線ａで示した本発明の利得が０．９ｄＢほど上昇していることが分かる。上述したように、この平面アンテナによれば、薄型平面アンテナで薄い形状にしても、即ち放射器２と反射器３の間隔Ｋを狭くしても、反射器３に形成された側壁３０に受信周波数の波長に対応した切り欠き部５を設けることにより、効率よく利得を向上させることが可能となる。以上、実施例を図面に基づいて説明したが、本発明は、図示例の限りではなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために言及する。