(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
四辺形に形成された導電性の導体板と、この導体板のほぼ中央に位置して、四辺形の一方の中心線を対称軸とし、その対称軸を挟んで互いに対向する辺縁部同士の距離が、四辺形の中央に向けて漸増するとともに、軸線方向の長さが互いに異なる２つの楔形状、およびその両楔形状の拡幅部が向き合った部分を平行に連結する平行部、ならびに軸線方向の長さが長い方の楔形状の狭幅部において、軸線と直交して角部を截頭した辺部からなる切抜き孔と、軸線方向の長さが短い方の楔形状の狭幅部において、軸線と直交して角部を截頭し、その截頭した辺部の両端を、対称軸に沿って前記導体板の一辺へ到達するまで平行に延出した連通孔と、この連通孔を挟む近傍にそれぞれ設けられた１対の給電点を備えることを特徴とする広帯域アンテナ素子。
【請求項２】
導体板の縦と横の長さを、それぞれ２００ｍｍ、厚さを０．１ｍｍとし、一方の楔形状における軸線方向の長さを８４ｍｍ、拡幅部の長さを８８ｍｍ、狭幅部における截頭した辺部の長さを１２ｍｍとし、他方の楔形状における軸線方向の長さを５４ｍｍ、拡幅部の長さを８８ｍｍ、狭幅部における截頭した辺部の長さを１０ｍｍとし、両楔形状の拡幅部を連結する平行部の幅を８８ｍｍ、軸線方向の長さを１２ｍｍとし、軸線方向の長さが短い方の楔形状と導体板の一辺を連結する連通孔の幅を１０ｍｍ、長さを４０ｍｍとした請求項１記載の広帯域アンテナ素子。
【請求項３】
床上に配置された支持台より上方に向けて垂直に固設された脚部と、板面を水平方向に向けて前記脚部と板状に一体をなしてその脚部に支持された板状の支持部とを備え、この支持部材は、四辺形に形成された導電性の導体板と、この導体板のほぼ中央に位置して、四辺形の一方の中心線を対称軸とし、その対称軸を挟んで互いに対向する辺縁部同士の距離が、四辺形の中央に向けて漸増するとともに、軸線方向の長さが互いに異なる２つの楔形状、およびその両楔形状の拡幅部が向き合った部分を平行に連結する平行部、ならびに軸線方向の長さが長い方の楔形状の狭幅部において、軸線と直交して角部を截頭した辺部からなる切り抜き孔と、軸線方向の長さが短い方の楔形状の狭幅部において、軸線と直交して角部を截頭し、その截頭した辺部の両端を、対称軸に沿って前記導体板の一辺へ到達するまで平行に延出した連通孔と、この連通孔を挟む近傍にそれぞれ設けられた一対の給電点とを有するアンテナ素子を、所定位置および形状に保持することを特徴とする広帯域室内アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特にＵＨＦ帯域などの電波の受信に適用して好適なアンテナ素子および室内アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のアンテナ、特に高周波帯域の電波を送信あるいは受信するためのスロットアンテナは、通信機器において用いられている。スロットアンテナは、導電性の良好な金属板などからなる導体板にスロットを設けたもので、このスロットの形状は、使用する電波の周波数の波長から導き出された寸法に基づいて決定されている。例えば、使用する電波の波長をλとすると、スロットの開口部長さは、λ／２やλ／４などに設定されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１８６８３６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のスロットを有するアンテナでは、使用する電波の波長λに応じてスロットの寸法が決定されるので、周波数が広帯域に亘る用途への適用は難しかった。
【０００５】
本発明は、従来の技術が有する上述のような問題点に鑑みてなされたもので、従来のアンテナに比べて、簡単な構造で広帯域に亘る周波数の電波を受信しうるアンテナ素子を提供すること、並びに、このアンテナ素子を適用した、小型で室内への設置が容易な室内アンテナを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
【０００７】
（１）  四辺形に形成された導電性の導体板と、この導体板のほぼ中央に位置して、四辺形の一方の中心線を対称軸とし、その対称軸を挟んで互いに対向する辺縁部同士の距離が、四辺形の中央に向けて漸増するとともに、軸線方向の長さが互いに異なる２つの楔形状、およびその両楔形状の拡幅部が向き合った部分を平行に連結する平行部、ならびに軸線方向の長さが長い方の楔形状の狭幅部において、軸線と直交して角部を截頭した辺部からなる切抜き孔と、軸線方向の長さが短い方の楔形状の狭幅部において、軸線と直交して角部を截頭し、その截頭した辺部の両端を、対称軸に沿って前記導体板の一辺へ到達するまで平行に延出した連通孔と、この連通孔を挟む近傍にそれぞれ設けられた一対の給電点を備えることにより。
【０００８】
（２）  導体板の縦と横の長さを、それぞれ２００ｍｍ、厚さを０．１ｍｍとし、一方の楔形状における軸線方向の長さを８４ｍｍ、拡幅部の長さを８８ｍｍ、狭幅部における截頭した辺部の長さを１２ｍｍとし、他方の楔形状における軸線方向の長さを５４ｍｍ、拡幅部の長さを８８ｍｍ、狭幅部における截頭した辺部の長さを１０ｍｍとし、両楔形状の拡幅部を連結する平行部の幅を８８ｍｍ、軸線方向の長さを１２ｍｍとし、軸線方向の長さが短い方の楔形状と導体板の一辺を連結する連通孔の幅を１０ｍｍ、長さを４０ｍｍとした。
【０００９】
（３）  床上に配置された支持台より上方に向けて垂直に固設された脚部と、板面を水平方向に向けて前記脚部と板状に一体をなしてその脚部に支持された板状の支持部とを備え、この支持部材は、四辺形に形成された導電性の導体板と、この導体板のほぼ中央に位置して、四辺形の一方の中心線を対称軸とし、その対称軸を挟んで互いに対向する辺縁部同士の距離が、四辺形の中央に向けて漸増するとともに、軸線方向の長さが互いに異なる２つの楔形状、およびその両楔形状の拡幅部が向き合った部分を平行に連結する平行部、ならびに軸線方向の長さが長い方の楔形状の狭幅部において、軸線と直交して角部を截頭した辺部からなる切り抜き孔と、軸線方向の長さが短い方の楔形状の狭幅部において、軸線と直交して角部を截頭し、その截頭した辺部の両端を、対称軸に沿って前記導体板の一辺へ到達するまで平行に延出した連通孔と、この連通孔を挟む近傍にそれぞれ設けられた一対の給電点とを有するアンテナ素子を、所定位置および形状に保持することにより。
【発明の実施の形態】
【００１０】
図１に示すのは、本発明の第１の実施の形態によるアンテナ素子(１)である。
このアンテナ素子(１)は、四辺形に形成された導電性の導体板(２)と、この導体板(２)のほぼ中央に位置して、四辺形の一方の中心線（Ｘ−Ｘ）を対称軸（ｘ−ｘ）とし、その対称軸（ｘ−ｘ）を挟んで互いに対向する辺縁部(3a)と(3a)、(3b)と(3b)同士の距離が、中心に向けて漸増するとともに、対称軸（ｘ−ｘ）方向の距離（Ｌa）（Ｌb）が互いに異なる２つの扇形形状(３Ａ)(３Ｂ)、およびその両楔形状(３Ａ)(３Ｂ)の拡幅部が向き合った中心部分を平行に連結する平行部(３Ｃ)、ならびに対称軸（ｘ−ｘ）方向の距離（Ｌa）が長い方の楔形状(３Ａ)の狭幅部において、対称軸（ｘ−ｘ）と直交して角部を截頭した截頭辺部(6a)からなる切抜き孔(３)と、対称軸（ｘ−ｘ）方向の距離（Ｌb）が短い方の楔形状(３Ｂ)の狭幅部において、対称軸（ｘ−ｘ）と直交して角部を截頭し、その截頭辺部(6b)の両端を、対称軸（ｘ−ｘ）に沿って前記導体板(２)の下方の横辺(2a)へ到達するまで平行に延出した連通孔(４)と、この連通孔(４)を挟む近傍にそれぞれ設けられた一対の給電点(５)(５)とを備えている。
【００１１】
導体板(２)は、導電性の良好な金属板などにより実現可能であり、金属板は銅、アルミ、真鍮、ステンレスなどの金属板からなるのがよい。この導体板(２)の厚さは、本実施の形態においては０．１ｍｍとしている。また実施の形態においては、導体板(２)は、縦辺(2b)および横辺(2a)の長さ(Ｈ)および(Ｗ)が、ともに２００ｍｍの正四角形としている。
【００１２】
前記切抜き孔(３)は、対称軸（ｘ−ｘ）に沿って、上方に楔形状(３Ａ)を、下方に楔形状(３Ｂ)を、中央に平行部(３Ｃ)を連結した、やや縦長の菱形に形成されている。中央において平行部(３Ｃ)をなす、それの横幅(ａ)は、８８ｍｍ、同じく上下の楔形状(３Ａ)(３Ｂ)における截頭辺部(6a)(6b)間の距離をなす縦幅(ｂ)は、１５０ｍｍとしてあり、かつ、この縦幅(ｂ)の長さ１５０ｍｍは、導体板(２)におけるもう一方の中心線（Ｙ−Ｙ）をなす、縦辺(2b)の中央を基準にして図面上方向に９０ｍｍ、図面下方向に６０ｍｍずつになるようにしてある。同様に、切抜き孔(３)における平行部(３Ｃ)の横幅(ａ)の中央は、導体板(２)の横辺(2a)の中央、すなわち前記中心線（Ｘ−Ｘ）及び対称線（ｘ−ｘ）と合致しており、横幅(ａ)の長さ８８ｍｍは、この中央を基準にして左右に４４ｍｍずつになるようにしてある。
【００１３】
切抜き孔(３)は、前述の如く、楔形状(３Ａ)(３Ｂ)を形成するべく、４つの辺縁部(3a)(3a)(3b)(3b)を有し、このうち楔形状(３Ａ)の辺縁部(3a)(3a)同士は、対称軸（ｘ−ｘ）に沿って、図面の上から下の中心に向けて互いの間隔が漸増し離れていくように配置されている。また、楔形状(３Ｂ)の辺縁部(3b)(3b)同士は、下から上の中心に向けて互いの間隔が漸増し離れていくように配置されている。こうして、これら４つの辺縁部(3a)(3a)(3b)(3b)により２つの向き合った楔形状(３Ａ)(３Ｂ)が形成されている。さらに、切抜き孔(３)を略菱形の開口をするときの角部には、それぞれの角部を截頭するような形で、平行部(３Ｃ)の両辺部分に相当する截頭辺部(6c)(6c)と、楔形状(３Ａ)の狭幅部の截頭辺部(6a)との３箇所に、切抜き孔角辺(６)(６)(６)が設けられている。この切抜き孔角辺(６)の長さは、本実施の形態においては１２ｍｍとしている。これにより、上方の楔形状(３Ａ)の対称軸（ｘ−ｘ）方向の距離（Ｌa）は、８４ｍｍとなり、下方の楔形状(３Ｂ)の対称軸（ｘ−ｘ）方向の距離（Ｌb）は、５４ｍｍとなる。
【００１４】
略菱形における残る１つの角部、すなわち下方の楔形状(３Ｂ)の狭幅部には、その角部を截頭して形成した截頭辺部(6b)の両端を、対称軸（ｘ−ｘ）に沿って前記導体板(２)の下方の横辺(2a)へ到達するまで平行に延出した連通孔(４)が連接している。この連通孔(４)は、切抜き孔(３)の開口から連なって設けられており、横辺(2a)にまで達している。連通孔(４)が横辺(2a)に達した部分の連通孔幅(ｃ)は、１０ｍｍとしている。連通孔(４)の近傍には、導体板(２)上に給電点(５)(５)が設けてあり、アンテナ素子(１)が電波を受信して電気信号に変換する際の信号出力端子を構成している。
【００１５】
図２は、アンテナ素子(１)にて、水平偏波による電波を受信した結果を、表にして示している。受信の条件として、比較対象に標準ダイポールアンテナを用い、受信環境は電波暗室にて行った。また、送信電波は発振器にて生成した信号を送信機にて送信している。この表には、左の欄から順に、周波数の割り当てチャンネル（ＣＨ）、チャンネルごとの周波数（単位はＭＨｚ）、標準ダイポールアンテナによる受信感度（単位はｄＢ）、本実施の形態によるアンテナ素子(１)の受信感度（単位はｄＢ）、標準ダイポールアンテナとアンテナ素子(１)とのゲイン差（単位はｄＢ）が示されている。
【００１６】
この表において、チャンネルは１３、２０、２７，３４，４１，４８、５５，６２の代表的な８つのチャンネルにての結果が示され、ＵＨＦ帯域によるＴＶ放送を例としてアンテナ素子(１)の受信感度を測定している。例えば、ＵＨＦ帯域によるＴＶ放送電波のうち、１３チャンネルに相当する周波数である４７３ＭＨｚの水平偏波の受信では、比較対象とした標準ダイポールアンテナが６８ｄＢであるのに対し、アンテナ素子(１)のゲイン（利得）は６７ｄＢである。よって両者のゲイン差は-１ｄＢである。
【００１７】
同様に、２０チャンネルから６２チャンネルまでのそれぞれのゲイン差は、順に-１ｄＢ，０ｄＢ、−２ｄＢ、１ｄＢ、-１ｄＢ、-３ｄＢ、１ｄＢとなっている。この測定結果から、アンテナ素子(１)の水平偏波での受信においては、標準ダイポールアンテナの受信感度とほぼ同等の受信感度を示すことがわかる。
【００１８】
図３は、アンテナ素子(１)にて、垂直偏波による電波を受信した結果を表にして示している。図３に示す表は、図２と同様に、左の欄から順に周波数の割り当てチャンネル（ＣＨ）、チャンネルごとの周波数（単位はＭＨｚ）、標準ダイポールアンテナによる受信感度（単位はｄＢ）、本実施の形態によるアンテナ(１)の受信感度（単位はｄＢ）、標準ダイポールアンテナとアンテナ素子(１)とのゲイン差（単位はｄＢ）が示されている。
【００１９】
この表において、チャンネルは図２と同様に１３、２０、２７，３４，４１，４８、５５，６２チャンネルにての結果が示され、ＵＨＦ帯域によるＴＶ放送を例にアンテナ素子(１)の受信感度を測定している。例えば、１３チャンネルに相当する周波数である４７３ＭＨｚの水平偏波の受信では、比較対象とした標準ダイポールアンテナが６８ｄＢであるのに対し、アンテナ素子(１)のゲイン（利得）は６３ｄＢである。よって両者のゲイン差は-５ｄＢである。
【００２０】
同様に、２０チャンネルから６２チャンネルまでのそれぞれのゲイン差は、順に２ｄＢ，-３ｄＢ、２ｄＢ、２ｄＢ、-３ｄＢ、２ｄＢ、-１ｄＢとなっている。この測定結果から、アンテナ素子(１)の垂直偏波での受信においては、水平偏波による電波の受信と同様に、標準ダイポールアンテナの受信感度とほぼ同等の受信感度を示している。
【００２１】
図４〜図６は、４７０ＭＨｚから７７０ＭＨｚまでの帯域の電波を受信する条件で、アンテナ(１)の定在波比（ＶＳＷＲ：Voltage Standing Wave Ratio）に基づいて描かれた、定在波比特性曲線(７)(８)(９)(10)を示している。一般に、アンテナの性能評価の基準として、評価対象となるアンテナに固有の定在波比を測定して数値で表し、この数値同士の比較により、アンテナの性能を評価することが行われている。そこで、本発明のアンテナ(１)の性能評価を行うために、定在波比の測定を実施した。
【００２２】
図４〜図６において、定在波比特性曲線(７)はアンテナ素子(１)の定在波比の測定結果を示している。この定在波比特性曲線(７)に比較して、定在波比特性曲線(８)は４７０ＭＨｚに近い比較的に低い周波数帯域において、定在波比の上昇が観測される。この定在波比特性曲線(８)を示すのは、アンテナ素子(１)の導体板(２)の厚みを０．１ｍｍに替えて３ｍｍとした場合の定在波比の測定結果である。
【００２３】
この結果から、導体板(２)の厚みは薄くなるにつれて低い周波数帯域の定在波比が改善されることが解る。第１の実施の形態による導体板(２)は０．１ｍｍの厚みとしたが、さらに薄い厚みとしてもよく、例えば基板上にエッチングにて形成した導体板や、あるいは印刷、蒸着などによる薄膜で導体板を形成してもよい。
【００２４】
図５に示す定在波比特性曲線(９)は、横辺(2a)の長さ(Ｗ)を１６ｃｍ（ＷＬ）にした場合のアンテナ素子(１)の定在波比特性曲線である。この場合は、図４の場合と同様に４７０ＭＨｚに向けて比較的低い周波数帯域において、定在波比の上昇が著しい。導体板（２）の厚みは０．１ｍｍのままであるので、低い周波数帯域における定在波比特性曲線への寄与率は、すくなくとも導体板(２)の横辺(2a)の長さ(Ｗ)が多く影響している。
【００２５】
図６に示す定在波比特性曲線(10)は、横辺(2a)の長さ(Ｗ)を３２ｃｍ（ＷＨ）にした場合のアンテナ素子(１)の定在波比特性曲線である。この場合は、図４の場合と同様に４７０ＭＨｚに向けて比較的低い周波数帯域において、定在波比の上昇が著しい。さらに、図５に示した定在波比特性曲線(９)に比べても、７７０ＭＨｚ帯の比較的高周波帯域に向けても、定在波比の劣化が観測される。このことからも、ＵＨＦ帯域における定在波比特性曲線への寄与率は、すくなくとも導体板(２)の横辺(2a)の長さ(Ｗ)が多く影響している。
【００２６】
図７は、本発明の第２の実施の形態による広帯域室内アンテナ(11)の斜視図を示している。この室内アンテナ(11)は、床上に配置された支持台(15)より上方に向けて垂直に固設された脚部(14)と、板面を水平方向に向けて前記脚部(14)と板状に一体をなしてその脚部(14)に支持された板状の支持部材(12)とを備え、この支持部材(12)は、前記アンテナ素子(１)を所定位置および形状に保持し、もって室内において電波の受信を可能とした広帯域室内アンテナを構成している。
【００２７】
アンテナ素子(１)は、支持部材(12)の内部にモールド部材(13)によって保持されている。アンテナ素子(１)を所定位置に保持するために、モールド部材(13)に替えて、支持部材(12)の全体を樹脂成型などにより製作し、この成型過程においてアンテナ素子(１)を同時に埋め込んでもよい。この室内アンテナ(11)は、支持台(15)と脚部(14)により床上に一体をなして自立するので、たとえば室内に設置されたＴＶ受像機の背後や、あるいは近傍に設置することができる。また、アンテナ素子(１)を内蔵した板状の電波受信部の外形を、他の形にデザインすることで、意匠的にも良好な室内アンテナ(11)を形成することができる。
【００２８】
導体板(２)に設けられた給電点(５)(５)には、給電線(16)(16)が接続されており、この給電線(16)(16)の図示しない端部にはＴＶ受像機などが接続される。給電線(16)(16)は、２本を用いることなく高周波用の同軸ケーブルを用いてもよい。この場合、同軸ケーブルのインピーダンスが７５オームのものを用いると、アンテナ素子(１)に対するインピーダンスマッチングも良好に保つことができる。インピーダンスマッチングが良好なことで、定在波比の劣化を招くことを防止できる。
【００２９】
なお、アンテナ素子(１)の連通孔幅(ｃ)の長さを１０ｍｍとしたが、この幅を調整することにより同軸ケーブルとのインピーダンスマッチングを調整することができる。連通孔幅(ｃ)が１０ｍｍにおいて、インピーダンスがほぼ７５オームになる。このためインピーダンス整合器を用いることなく、同軸ケーブルを接続することができる。
【００３０】
【発明の効果】
(Ａ)  請求項１記載の発明によると、薄い導電体に設けた切抜き孔を、拡幅部を中央に向けて、平行部を介して向き合わせた２つの楔形とし、その両楔形の軸線方向の長さを異ならせるとともに、切り抜き孔と導電体の外周辺を連結する平行幅で幅狭の連通孔を設けることにより、広帯域に亘る周波数の電波を受信する、広帯域特性を向上することができ、しかも簡単な構造で、かつ形状も小型にでき、設置も容易なアンテナ素子を提供することができる。
【００３１】
(Ｂ)  請求項２記載の発明によると、テレビ周波数の１３ｃｈ〜６２ｃｈに亘る広帯域の周波数において定在波比特性を良好に保つことができ、同軸ケーブルとのインピーダンスマッチングを良好に行うことができるアンテナ素子を提供することができる。
【００３２】
(Ｃ)  請求項３記載の発明によると、簡単な構造で広帯域に亘る周波数の電波を受信することができ、かつ形状も小型で電波受信部を脚と一体的に板状にでき、床上に自立させて容易に設置可能な広帯域室内アンテナを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるアンテナを説明するための正面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態によるアンテナの垂直偏波における受信感度を示す表である。
【図３】本発明の第１の実施の形態によるアンテナの水平偏波における受信感度を示す表である。
【図４】本発明の第１の実施の形態によるアンテナの定在波比特性曲線の比較を示す表である。
【図５】本発明の第１の実施の形態によるアンテナの定在波比特性曲線の比較を示す表である。
【図６】本発明の第１の実施の形態によるアンテナの定在波比特性曲線の比較を示す表である。
【図７】本発明の第２の実施の形態によるアンテナの斜視図である。
【符号の説明】
(１)アンテナ
(２)導体板
(2a)横辺
(2b)縦辺
(３)切抜き孔
(３Ａ)(３Ｂ)楔形状
(３Ｃ)平行部
(3a)(3b)辺縁部
(４)連通孔
(５)給電点
(６)切抜き孔角辺
(6a)(6b)(6c)截頭辺部
(７)(８)(９)(10)定在波比特性曲線
(11)アンテナ
(12)支持部
(13)モールド部材
(14)脚部
(15)支持台
(16)給電線
(Ｈ)縦辺の長さ
(Ｗ)横辺の長さ
(ａ)横幅
(ｂ)縦幅
(ｃ)連通孔幅
中心線（Ｘ−Ｘ）
中心線（Ｙ−Ｙ）
対称軸（ｘ−ｘ）
【要約】【課題】簡単な構造で広帯域に亘る周波数の電波を受信するアンテナ素子を提供すること、並びに
、このアンテナ素子を適用した、小型で室内への設置が容易な室内アンテナを提供する。
【解決手段】四辺形に形成された導電性の導体板２と、この導体板２のほぼ中央に位置し、互いに対向する辺縁部６同士の距離が漸増もしくは漸減する形状の開口部よりなる切抜き孔３と、この切抜き孔３に連接して開口し前記導体板２の一辺へ到達する連通孔４と、この連通孔４を挟む近傍にそれぞれ設けられた一対の給電点５とを有し、前記導体板２にて受信した電波を前記給電点５に電気信号として給電する。
【選択図】        図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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