(57)【要約】【課題】簡単な構成で、広帯域、低コスト化、小型化、高性能化が可能な板状のダイポールアンテナを提供する。【解決手段】第１及び第２の板状のダイポールアンテナ１１ａ、１１ｂを上下方向に所定の間隔で対称に配置し、その中心部分を保持基板１２により保持する。板状のダイポールアンテナ１１ａ、１１ｂは、略長方形の金属板からなるダイポールアンテナ素子１３ａ、１３ｂを所定の間隔Ｄｂで配置する。上記ダイポールアンテナ素子１３ａ、１３ｂは、例えば全長Ｌを約０．３５λａ、高さＨを約０．１λａ、厚さを約０．００１５λａ、間隔Ｄｂを約０．００８λａに設定する。また、上記ダイポールアンテナ素子１３ａ、１３ｂの背面側に、板状の折返し素子１５を設ける。そして、保持基板１２に設けた給電点１４ａ、１４ｂよりダイポールアンテナ素子１３ａ、１３ｂに給電する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状のダイポールアンテナ素子の一方の面に折返し素子を装荷してなる第１の折返しダイポールアンテナと、板状のダイポールアンテナ素子の一方の面に折返し素子を装荷してなる第２の折返しダイポールアンテナと、前記第１の折返しダイポールアンテナと第２の折返しダイポールアンテナとを上下方向に所定の間隔を保って対称に保持する保持手段と、前記第１及び第２の折返しダイポールアンテナに給電する給電手段とを具備したことを特徴とするアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＶＨＦ帯からＵＨＦ帯の地上テレビ放送波、通信電波の送受信に使用されるアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
地上デジタル（テレビジョン）放送（ISTB-T：Terrestrial Integrated Services Digital Broadcasting）は、既に２００３年から関東、近畿及び中京広域圏で放送が開始され、また、２００６年までにその他の地域でも放送開始が予定されている。
【０００３】
上記地上デジタル放送は、ＵＨＦ帯の電波が使用され、その周波数帯は４７０〜７７０ＭＨｚ（１３〜６２チャンネル）に拡大することが予定されている。  
従来、ＵＨＦ帯のＴＶ放送電波を受信する広帯域アンテナとして、２線式ダイポールアンテナが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
上記従来の２線式ダイポールアンテナは、図１２に示すようにアルミ製のパイプにより構成した第１のダイポールアンテナ素子１ａ、１ｂと、第２のダイポールアンテナ素子２ａ、２ｂを所定の間隔で平行に配置し、その中央部分を絶縁材からなる保持基板３によって保持し、かつ上記ダイポールアンテナ素子１ａ、２ａ間、及びダイポールアンテナ素子１ｂ、２ｂ間をそれぞれ金属板４ａ、４ｂにより導通させている。そして、保持基板３の第１のダイポールアンテナ素子１ａ、１ｂ側に設けられた給電点５に給電するものである。
【特許文献１】特開２００３−２７３６３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の２線式ダイポールアンテナは、広帯域であるが、半波長ダイポールアンテナやバイコニカル型アンテナに比較して部品点数が多い欠点がある。また、２線式ダイポールアンテナにおける広帯域な給電点インピーダンスは２００〜３００Ωであり、一般に使用されているテレビ放送受信用同軸ケーブルの特性インピーダンス、７５Ωに整合させるためにはインピーダンス変換回路が必要である。
【０００６】
図１３は２線式ダイポールアンテナの電圧定在波比の一例を示したものであり、横軸に周波数（ＭＨｚ）、縦軸に電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を示した。上記従来の２線式ダイポールアンテナは、図１３に示したように広帯域であるが、特定の周波数域でＶＳＷＲが２．０以上になるなど、良好な特性を広帯域に亘って得ることは困難である。
【０００７】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、ＶＨＦ帯からＵＨＦ帯において広帯域、小型、高性能なアンテナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るアンテナは、板状のダイポールアンテナ素子の一方の面に折返し素子を装荷してなる第１の折返しダイポールアンテナと、板状のダイポールアンテナ素子の一方の面に折返し素子を装荷してなる第２の折返しダイポールアンテナと、上記第１の折返しダイポールアンテナと第２の折返しダイポールアンテナを所定の間隔を保って対称に保持する保持手段と、上記第１及び第２の折返しダイポールアンテナに給電する給電手段とを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、板状の第１及び第２の折返しダイポールアンテナを上下（左右）対称に配置することにより、スタック効果によって水平偏波垂直面（垂直偏波水平面）指向性がシャープ且つ高利得となる。また上記アンテナは板状のダイポールアンテナ素子の高さよりサイズの小さな折返し素子を装荷しているので、太さの異なる折返しダイポールアンテナの特長である、インピーダンスのステップアップ効果と、上記２つアンテナの給電点の並列接続により、給電部と一般的なインピーダンス７５Ωの同軸ケーブルを広帯域にインピーダンス変換なしで接続することができ、広帯域且つ高利得なアンテナが実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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実施形態に係るアンテナ１０Ａの構成を示したもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。上記第１実施形態は、ＵＨＦ帯受信用広帯域アンテナに実施した場合の構成例を示したものである。
【００１１】
本発明の第１実施形態に係るアンテナ１０Ａは、図１に示すように第１の板状のダイポールアンテナ１１ａと第２の板状のダイポールアンテナ１１ｂを例えば上下方向に所定の間隔Ｄａを保って対称に配置し、その中心部分を絶縁材からなる保持基板１２によって保持している。上記第１及び第２の板状のダイポールアンテナ１１ａ、１１ｂは、一般的には同一形状に形成される。上記板状のダイポールアンテナ１１ａ、１１ｂの間隔Ｄａは、例えば０．０１λａ〜０．２５λａの範囲で適宜に設定される。上記λａは、例えばＵＨＦ帯のＴＶ放送電波の周波数範囲４７０〜７７０ＭＨｚにおける下端の周波数、４７０ＭＨｚの波長である。  
上記板状のダイポールアンテナ１１ａ、１１ｂは、例えば略長方形の金属板からなる板状のダイポールアンテナ素子１３ａと１３ｂ、１３ａ’と１３ｂ’が所定の間隔Ｄｂを保って左右に配置される。第１及び第２の板状のダイポールアンテナ１１ａ、１１ｂは、板状のダイポールアンテナ素子１３ａ、１３ａ’間、及び板状のダイポールアンテナ素子１３ｂ、１３ｂ’間がそれぞれ保持基板１２の部分で電気的に接続される。そして、この保持基板１２の部分に給電点１４ａ、１４ｂが設けられ、この給電点１４ａ、１４ｂに例えば特性インピーダンスが７５Ωの同軸ケーブル（図示せず）の内部導体、及び外部導体の端部が夫々ボルト及びナット等の電気的接続手段により接続される。例えば同軸ケーブルの内部導体が給電点１４ａに接続され、外部導体が給電点１４ｂに接続される。なお、上記第１及び第２の板状のダイポールアンテナ１１ａ、１１ｂは、ダイポールアンテナ素子１３ａ、１３ａ間、及びダイポールアンテナ素子１３ｂ、１３ｂ間をそれぞれ保持基板１２の部分で接続するのではなく、ダイポールアンテナ素子１３ａ、１３ａ’間、及びダイポールアンテナ素子１３ｂ、１３ｂ’間を一体的に形成して電気接続を形成しても良い。
【００１２】
上記ダイポールアンテナ素子１３ａ、１３ｂ及び１３ａ’、１３ｂ’は、例えば全長Ｌが約０．３５λａ、高さＨが約０．０６λａ以上、厚さｔが約０．００２λａ以下、間隔Ｄｂが０．００６〜０．０２５λａに設定される。尚、上記ダイポールアンテナ素子１３ａ、１３ｂ及び１３ａ’、１３ｂ’の間隔Ｄｂは、一定の値に設定する必要はなく、例えば外側端部を０．００６λａ、保持基板１２の端部を０．０２５λａのように傾斜した間隔に設定しても良い。
【００１３】
上記実施形態の好ましい一例として、各部の値を全長Ｌが約０．３５λａ、高さＨが約０．１λａ、厚さｔが約０．００１５λａ、間隔Ｄｂが約０．００８λａに設定することができる。
【００１４】
また、上記板状のダイポールアンテナ１1ａ、１1ｂの背面側には金属板により形成した折返し素子１５、１５’が設けられる。この折返し素子１５、１５’は、板状のダイポールアンテナ１1ａ、１1ｂの背面側において、例えば略中央に沿って位置するように設けられる。この場合、折返し素子１５、１５’の位置によって給電点１４ａ、１４ｂにおけるインピーダンスが変化するので、このインピーダンスが例えば７５Ωとなるように折返し素子１５、１５’の位置を設定する。上記折返し素子１５、１５’は、板状のダイポールアンテナ素子１３ａ、１３ｂ及び１３ａ’、１３ｂ’と一体に形成しても、あるいは半田付けやネジ止め等、任意の接続手段を用いて板状のダイポールアンテナ素子に接続しても良い。
【００１５】
上記折返し素子１５、１５’は、好ましくは厚さが板状のダイポールアンテナ素子１３ａ、１３ｂ及び１３ａ’、１３ｂ’と同じ０．００１５λａ、高さＨａが０．００１５λａ以上で板状のダイポールアンテナ素子の高さＨより小さく設定する。また、折返し素子の折返し幅Ｗａは、約０．０５λａに設定する。
【００１６】
上記のように板状のダイポールアンテナ１1ａ、１1ｂの背面に折返し素子１５、１５’を装荷することにより、上記板状のダイポールアンテナは太さの異なる折返しダイポールアンテナを構成する。
【００１７】
上記第１実施形態に係るアンテナ１０Ａにおいて、給電点１４ａ、１４ｂに高周波信号が給電されると、図１（ａ）に矢印ａで示すように、給電点１４ａ、１４ｂから板状のダイポールアンテナ素子１３ａ、１３ｂ及び１３ａ’、１３ｂ’の周縁に沿って高周波電流が流れ、２線式ダイポールと同様の動作が行なわれる。
【００１８】
上記実施形態で示したように板状のダイポールアンテナ素子１３ａ、１３ｂ及び１３ａ’、１３ｂ’の長さＬを半波長より短い値、例えば０．３５λａに設定すると、共振周波数帯域が高域へシフトするが、板状のダイポールアンテナ素子１３ａ、１３ｂ及び１３ａ’、１３ｂ’のサイズＨをアルミ製パイプにより構成した従来のダイポールアンテナのアンテナ素子のアルミ製パイプの直径（約０．０１５λａ）に比較して十分に大きいサイズ０．０６λａ以上に設定することにより、リアクタンス分を持たせて電気長の補正を行なう。また、板状のダイポールアンテナ素子１３ａ、１３ｂ及び１３ａ’、１３ｂ’の間隔Ｄｂを０．００６〜０．０２５λａの範囲で設定し、間隔Ｄｂの長さを０．０６λａ以上設けることにより、ダイポールアンテナと同形状でありながら２線式ダイポールと同様の効果を発揮し、広帯域化を図ると共にインピーダンスを補正することができる。このためアンテナの小型化を図りながら良好なＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性を実現することができる。
【００１９】
図２は、上記第１実施形態に係るアンテナ１０Ａの、ＵＨＦ帯のＴＶ放送電波の周波数範囲４７０〜７７０ＭＨｚにおけるＶＳＷＲ特性を示し、横軸に周波数（ＭＨｚ）、縦軸にＶＳＷＲをとって示したものである。このＶＳＷＲ特性は、上記の周波数範囲に亘って良好な特性を示している。
【００２０】
また、図３は、上記第１実施形態に係るアンテナ１０Ａの４７０ＭＨｚの周波数における水平偏波水平面指向性（ｄＢ目盛極座標）、図４は同７７０ＭＨｚの周波数における水平偏波水平面指向性を示したものである。
【００２１】
また、図５は上記アンテナ１０Ａの４７０ＭＨｚの周波数における水平偏波垂直面指向性、図６は同７７０ＭＨｚの周波数における水平偏波垂直面指向性を示したものである。
【００２２】
上記第１実施形態によれば、板状のダイポールアンテナ素子の全長Ｌを約０．３５λａ程度まで短く形成でき、従来のＵＨＦ帯用アンテナに比較して小型化が可能である。更に、折返し素子の幅が一般の折返しダイポールの幅に比較し、約半分の幅であり、一般の折返しダイポールより小型化が実現できる。
【００２３】
本発明の実施に際しては、板状のダイポールアンテナ素子と折返し素子をプレス等で加工できる単一部品とすることで、プレスによる打ち抜き、曲げ加工により成型でき、組み立て工数を低減することができる。また、板状のダイポールアンテナ素子の材質に関しても安価で耐久性に優れるアルミニウム、半田付けが可能な黄銅材、強度に優れるステンレス材料等、多種多様な電気導体で構成することができる。
【００２４】
（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態に係るアンテナについて説明する。図７は、本発明の第２実施形態に係るアンテナ１０Ｂの構成を示す正面図である。  
この第２実施形態に係るアンテナ１０Ｂは、図７に示すように、上記第１実施形態で示したアンテナ１０Ａに対し、板状のダイポールアンテナ素子１３ａ、１３ｂの中央部、すなわち電流の誘起し難い部分に例えば長方形の空隙１８ａ、１８ｂ及び１８ａ’、１８ｂ’を形成したものである。上記空隙１８ａ、１８ｂ及び１８ａ’、１８ｂ’の横幅及び高さは、好ましくはそれぞれ板状のダイポールアンテナ素子１３ａ、１３ｂ及び１３ａ’、１３ｂ’の横幅及び高さの約２／３以下に形成される。
【００２５】
上記のように板状のダイポールアンテナ素子の中央部に空隙を形成しても、第１実施形態で示した板状のダイポールアンテナ素子を用いたものと同等の作用、効果を得ることができる。また、板状のダイポールアンテナ素子の中央部に空隙を形成することによって、素子の軽量化と受風面積の軽減が実現できる。なお、上記空隙の形状は、上記効果を奏する範囲で任意の形状、例えば円形、楕円形、台形等に形成しても良い。
【００２６】
（第３実施形態）
図８は、本発明の第３実施形態に係るアンテナの構成を示したもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。  
この第３実施形態に係るアンテナは、上記第１実施形態で示したアンテナ１０Ａを放射器とする反射板付きアンテナ１０Ｃに実施した場合の例を示したものである。すなわち、上記第１実施形態で示したアンテナ１０Ａの後方に所定の間隔を保って反射板２１を設け、この反射板２１の中央部に支持柱２２を介して上記アンテナ１０Ａの保持基板１２を支持している。上記反射板２１は、例えば方形状に形成され、上記アンテナ１０Ａに対して十分に大きく形成される。
【００２７】
上記第３実施形態に係る反射板付きアンテナ１０Ｃによれば、第１実施形態で示したアンテナ１０Ａに比較して前方向の利得を向上して高性能化することができる。
【００２８】
なお、上記第３実施形態では、放射器として第１実施形態のアンテナ１０Ａを用いた場合について示したが、第２実施形態で示した板状のダイポールアンテナ素子の中央部に空隙を設けたアンテナ１０Ｂを使用しても良い。
【００２９】
（第４実施形態）
図９は、本発明の第４実施形態に係るアンテナの構成を示したもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。  
この第４実施形態に係るアンテナは、上記第１実施形態で示したアンテナ１０Ａを放射器とするコーナーリフレクタアンテナ１０Ｄに実施した場合の例を示したものである。すなわち、上記第１実施形態で示したアンテナ１０Ａの後方に所定の間隔を保ってコーナーリフレクタ２５を設け、このコーナーリフレクタ２５の中央部に支持柱２６を介して上記アンテナ１０Ａの保持基板１２を支持している。  
上記第４実施形態に係るコーナーリフレクタアンテナ１０Ｄによれば、第１実施形態で示したアンテナ１０Ａに比較して前方向の利得を向上して高性能化することができる。また、コーナーリフレクタ２５の角度αを変えて水平面内の指向性を制御することができる。放射器として第１実施形態のアンテナ１０Ａを用いた場合について示したが、第２実施形態で示した板状のダイポールアンテナ素子の中央部に空隙を設けたアンテナ１０Ｂを使用しても良い。
【００３０】
（第５実施形態）
図１０は、本発明の第５実施形態に係るアンテナの構成を示したもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【００３１】
この第５実施形態に係るアンテナは、上記第１実施形態で示したアンテナ１０Ａを放射器とする室内アンテナ１０Ｅに実施した場合の例を示したものである。
【００３２】
すなわち、上記第１実施形態で示したアンテナ１０Ａを絶縁部材からなる台座２７上に設けて室内アンテナ１０Ｅを構成したものである。
【００３３】
上記第１実施形態で示したアンテナ１０Ａを放射器として使用することにより、室内アンテナ１０Ｅを小型化して設置スペースを小さくすることができ、かつ高性能化することができる。
【００３４】
なお、上記第５実施形態では、放射器として第１実施形態のアンテナ１０Ａを用いた場合について示したが、第２実施形態で示した板状のダイポールアンテナ素子の中央部に空隙を設けたアンテナ１０Ｂを使用しても良い。
【００３５】
（第６実施形態）
図１１は、本発明の第６実施形態に係るアンテナの構成を示したもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【００３６】
この第６実施形態に係るアンテナは、第１実施形態で示したアンテナ１０Ａを放射器とする八木式アンテナ１０Ｆに実施した場合の例を示したものである。
【００３７】
すなわち、上記第１実施形態で示したアンテナ１０Ａを八木式アンテナ１０Ｆのアーム３１上に放射器として設け、その前方に複数の導波器３２を所定の間隔で設ける。また、上記アーム３１上には、アンテナ１０Ａの後方に所定の間隔を保って反射アーム３３を取付け、この反射アーム３３に複数の反射素子３４を上下方向に所定の間隔で設けている。
【００３８】
上記のように八木式アンテナ１０Ｆの放射器として第１実施形態で示したアンテナ１０Ａを使用することで、放射器自体の利得向上の効果により従来の八木式アンテナに比較して高性能化することができる。
【００３９】
なお、上記第６実施形態では、放射器として第１実施形態のアンテナ１０Ａを用いた場合について示したが、第２実施形態で示した板状のダイポールアンテナ素子の中央部に空隙を設けたアンテナ１０Ｂを使用しても良い。
【００４０】
また、上記各実施形態では、板状のダイポールアンテナ素子を金属板により構成した場合について示したが、アンテナ基板上に金属箔によりダイポールアンテナ素子を形成しても良いことは勿論である。  
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。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るアンテナの構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
【図２】同実施形態に係るアンテナのＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図３】同実施形態に係るアンテナの４７０ＭＨｚの周波数における水平偏波水平面指向性を示す図である。
【図４】同実施形態に係るアンテナの７７０ＭＨｚの周波数における水平偏波水平面指向性を示す図である。
【図５】同実施形態に係るアンテナの４７０ＭＨｚの周波数における水平偏波垂直面指向性を示す図である。
【図６】同実施形態に係るアンテナの７７０ＭＨｚの周波数における水平偏波垂直面指向性を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るアンテナの構成を示す正面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係るアンテナの構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係るアンテナの構成を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図１０】本発明の第５実施形態に係るアンテナの構成を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図１１】本発明の第６実施形態に係るアンテナの構成を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図１２】従来の２線式ダイポールアンテナの構成を示す平面図である。
【図１３】従来の２線式ダイポールアンテナのＶＳＷＲ特性を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０Ａ…第１実施形態に係るアンテナ、１０Ｂ…第２実施形態に係るアンテナ、１０Ｃ…第３実施形態に係る反射板付きアンテナ、１０Ｄ…第４実施形態に係るコーナーリフレクタアンテナ、１０Ｅ…第５実施形態に係る室内アンテナ、１０Ｆ…第６実施形態に係る八木式アンテナ、１１ａ…第１の板状のダイポールアンテナ、１１ｂ…第２の板状のダイポールアンテナ、１２…保持基板、１３ａ、１３ｂ、１３ａ’、１３ｂ’…板状のダイポールアンテナ素子、１４ａ、１４ｂ…給電点、１５、１５’…折返し素子、１８ａ、１８ｂ、１８ａ’、１８ｂ’…空隙、２１…反射板、２２…支持柱、２５…コーナーリフレクタ、２６…支持柱、２７…台座、３１…アーム、３２…導波器、３３…反射アーム、３４…反射素子。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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