(57)【要約】【課題】野外運用時においても風圧荷重に耐え易い小形であって、しかも使用周波数帯域の広帯域性に優れたプレートアンテナを提供する。【解決手段】本発明のプレートアンテナ１は、金属板により形成されたアンテナ素子２と、アンテナ素子２の金属板に切り込まれたスリット３と、スリット３の終端に連接して直交する向きに切り込まれたスロット４と、スリット３の切り込み口に設けられた給電点５と、給電点５に接続される信号源６とにより形成される。アンテナ素子２の縦幅Ｔ1は野外使用時における耐風圧性を考慮して縮小化されており、この縮小化に対応して使用周波数帯域の広帯域性ならびに放射指向特性を正常に保持するために、アンテナ素子２には、新たに長さＬ3のスロット４が、スリット３の終端に連接して直交する左右両方向に対称的に切り込まれて形成されている。【選択図】      図１
2005203829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定形状の金属板の外縁に設定される特定点から、該金属板内部に対する直線状の切込みにより形成される長さＬ1、幅Ｌ2（Ｌ2≪Ｌ1）のスリットと、該スリットの金属板内部の終端に連接され、該スリットに交差して左右両サイドに対称的又は非対称的な切込みにより形成される長さＬ3、幅Ｌ4（Ｌ4≪Ｌ3）のスロットと、前記特定点に対応して設定される給電点とを、アンテナ素子として備えることを特徴とするプレートアンテナ。
【請求項２】
前記アンテナ素子において、前記金属板の形状は方形を呈し、前記特定点は該方形の１外縁の中心位置に設定され、前記スリットは、該特定点から該外縁に直交する状態にて金属板内部に対する直線状の切込みにより形成されて、前記スロットは、該スリットの金属板内部の終端に連接され、該スリットに直交交差する状態にて左右両サイドに対称的又は非対称的な切込みによりに形成されて、前記給電点は、前記特定点に対応して設定されることを特徴とする請求項1に記載のプレートアンテナ。
【請求項３】
前記アンテナ素子において、前記金属板の代わりに、該金属板と同等の導電性を有する基板上に形成された銅箔を用いることを特徴とする請求項１または２に記載のプレートアンテナ。
【請求項４】
前記アンテナ素子において、前記金属板の代わりに、該金属板と同等の導電性を有する金属メッシュを用いることを特徴とする請求項１または２に記載のプレートアンテナ。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１つに記載されたプレートアンテナを備えたことを特徴とする放送用または通信用の送受信装置。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放送用または通信用の送受信装置等に関連するプレートアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のプレートアンテナの例としては、本願発明者が、携帯通信端末および放送受信装置に摘用されるアンテナとして、下記特許文献１にプレートアンテナを提案している。図７（ａ）および（ｂ）は、この特許文献１記載のプレートアンテナを、例えば地上デジタルＴＶ放送において、周波数帯４７０ＭＨｚ〜６２０ＭＨｚの送受信用として使用する場合について示した図であり、それぞれ特許文献１記載の発明の三面図および斜視図である。図７（ａ）に示すように、プレートアンテナ１は、縦幅がＴ＝２１０ｍｍ、横幅がＷ＝２１０ｍｍ程度の大きさのアンテナ素子２に、長さがＬ1＝２００ｍｍ、幅がＬ2＝１０ｍｍ程度のスリット３が給電点５より縦に切り込まれて構成されており、送信時には所定の信号源６からの送信信号が給電点５を介してアンテナ素子２に給電され、受信時にはアンテナ素子２による受信信号が給電点５を介して受信側に出力される。なお図７には、アンテナ素子２として金属板を用いた例を示しているが、金属板の代わりに基板上の銅箔または金属メッシュなども同様に使用することができる。
【０００３】
この特許文献１記載の発明のプレートアンテナは、特許出願２００１−０３７７７号において詳細に示されているように、第３世代携帯電話に適用されるＩＭＴ−２０００システム（周波数帯１９２０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚ）に対応して、十分な周波数帯域幅を有するとともに高い利得が得られており、また近年出現しているパーソナルコンピュータを含むＢｌｕｅｔｏｏｔｈシステム（周波数帯２４００ＭＨｚ〜２５００ＭＨｚ）、または２．４ＧＨｚ帯（周波数帯２４００ＭＨｚ〜２５００ＭＨｚ）の無線ＬＡＮシステムに対しても有効に適用される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２４６８２１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献１記載の発明は、前述のように、携帯通信端末および放送受信装置などに摘用されるプレートアンテナとしては、極めて利用性が高く有効である。また、この特許文献１記載の発明のプレートアンテナを、例えば地上デジタルＴＶ放送を受信するために野外に設置して使用する場合においても、従来、一般に使用されてきた八木アンテナとは異なり外形上の張り出し部分が少なく、特に豪雪地帯においては、着氷によるアンテナ破損またはアンテナ特性の劣化等の被害を受けにくいとされている。しかし他面においては、アンテナ素子２の縦幅Ｔの値が大きいためにアンテナ素子面の面積（Ｔ×Ｗ）が大となり（図７を参照）、強風時においては該アンテナ素子面に対する風圧過重が過大となる。
【０００６】
この風圧過重に対する対応策として、特許文献１記載の発明のアンテナ素子面の面積（Ｔ×Ｗ）を縮小化し、その小型化を図ることが求められる。図８において、図８（ａ）は特許文献１記載のプレートアンテナ１であり、この小型化を図るために、アンテナ素子２の縦幅Ｔの値を、それぞれ図８（ｂ）および（ｃ）に示すように、横幅Ｗの値を一定に保持したままＴ1（Ｔx＜Ｔ）およびＴ1（Ｔ1＜Ｔx）というように切り詰めてゆくと、図９のグラフに示すように、プレートアンテナの入力周波数特性は急速に劣化する。図９において横軸は周波数を示し、縦軸は給電時における給電点５における反射係数Ｓ11をデシベル表示にて示している。この反射係数Ｓ11のデシベル表示は以下のように示される。
【０００７】
Ｓ11［dＢ］
＝１０×常用対数｛（給電点５における反射電力）／（給電点５への入力電力）｝
【０００８】
図９において、特性曲線Ｃ0は、図８（ａ）に示す特許文献１記載の発明のプレートアンテナ１の入力周波数特性を示しており、特性曲線ＣＳ1およびＣＳ2は、それぞれ図８（ｂ）および（ｃ）に示すプレートアンテナ１の入力周波数特性を示している。給電点５における反射係数Ｓ11の値は、定義上負の方向に大きいほど信号源６から給電される信号レベルの給電点５における反射レベルが少なくなり、該信号レベルが効率的にプレートアンテナ1に供給されることを意味している。一般に放送用または通信用等のアンテナにおいては、使用周波数帯域内における反射係数Ｓ11の値としては、実用上−１０ｄＢ以下であることが有用性の高いものと判断される。図９における特性曲線ＣＳ1およびＣＳ2の場合には、反射係数Ｓ11の値が、共に使用周波数帯域内において−１０ｄＢ以上のレベルにある。従って、図８（ｂ）および（ｃ）に示すように、小型化のために、徒にアンテナ素子２の縦幅Ｔの値を縮小することは、プレートアンテナ１の入力周波数特性を劣化させることになり実用に適しない。従って、特許文献１記載の発明においては、野外運用時における風圧過重に対応して、有効にアンテナ素子の小型化を実現するための改善策が求められている。
【０００９】
本発明の目的は、アンテナ素子面の面積の縮小化を介してプレートアンテナの小型化を図り、野外運用時においても、風圧過重に対処して、放送用または通信用の送受信装置に関連する送受信用アンテナとして有効稼動することのできるプレートアンテナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述の課題を解決するために、本発明は次の手段を提供する。
【００１１】
（１）所定形状の金属板の外縁に設定される特定点から、該金属板内部に対する直線状の切込みにより形成される長さＬ1、幅Ｌ2（Ｌ2≪Ｌ1）のスリットと、該スリットの金属板内部の終端に連接され、該スリットに交差して左右両サイドに対称的又は非対称的な切込みにより形成される長さＬ3、幅Ｌ4（Ｌ4≪Ｌ3）のスロットと、前記特定点に対応して設定される給電点とをアンテナ素子として有することを特徴とするプレートアンテナ。
【００１２】
（２）前記アンテナ素子において、前記金属板の形状は方形を呈し、前記特定点は該方形の１外縁の中心位置に設定され、前記スリットは、該特定点から該外縁に直交する状態にて金属板内部に対する直線状の切込みにより形成されて、前記スロットは、該スリットの金属板内部の終端に連接され、該スリットに直交交差する状態にて左右両サイドに対称的又は非対称的な切込みによりに形成されて、前記給電点は、前記特定点に対応して設定されることを特徴とする前記（1）に記載のプレートアンテナ。
【００１３】
（３）前記アンテナ素子において、前記金属板の代わりに、該金属板と同等の導電性を有する基板上に形成された銅箔を用いることを特徴とする前記（１）または（２）に記載のプレートアンテナ。
【００１４】
（４）前記アンテナ素子において、前記金属板の代わりに、該金属板と同等の導電性を有する金属メッシュを用いることを特徴とする前記（１）または（２）に記載のプレートアンテナ。
【００１５】
（５）前記（１）乃至（４）の何れか１つに記載されたプレートアンテナを備えたことを特徴とする放送用または通信用の送受信装置。
【発明の効果】
【００１６】
上述の構成の本発明のプレートアンテナによれば、使用周波数帯域の広帯域性ならびに放射指向特性を正常に保持しながら、アンテナ素子面の圧縮を介して小型化を実現することが可能となり、野外運用時における風圧過重に対応する環境下においても、放送用または通信用の送受信装置に関連する送受信用アンテナとして有効に適用できるという効果がある。また、アンテナ素子面の圧縮により小型化が実現されるため、携帯通信端末用としても有効に適用することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態のプレートアンテナを示した図であり、前述の特許文献１記載の発明の場合と同様に、例えば地上デジタルＴＶ放送において、周波数帯４７０ＭＨｚ〜６２０ＭＨｚの送受信用として使用する場合に適用されるアンテナ素子を示した図である。図１(ａ)および(ｂ)は、それぞれプレートアンテナの三面図および斜視図であり、１は本発明の実施形態のプレートアンテナ、２は金属板により形成されたアンテナ素子、３はアンテナ素子２の金属板に切り込まれたスリット、４はスリット３の終端に連接して直交する向きに切り込まれたスロット、５はスリット３の切り込み口に設けられた給電点、６は給電点５に接続される信号源である。この実施形態においては、図１（ａ）に示すように、アンテナ素子２の縦幅Ｔ1としては、特許文献１記載の発明におけるＴ＝２１０ｍｍを縮小化してＴ1＝Ｔ/２＝１０５ｍｍとし、横幅Ｗについては、特許文献１記載の発明の場合と同様にＷ＝２１０ｍｍ程度の大きさに設定しており、アンテナ素子２には、新たに長さＬ3＝１２０ｍｍのスロット４が横方向に対称的に切り込まれて形成され、このスロット４とスリット３によりＴ字形が形成されている。
【００１９】
ここにおいて、図２および図３を参照して、本実施形態において、アンテナ素子２の縦幅Ｔ1の設定に対応して、アンテナ素子２に長さＬ3＝１２０ｍｍのスロット４を設けた理由について説明する。図２（ａ）は、特許文献１記載の発明のアンテナ素子２の横幅Ｗをそのままとし、縦幅ＴをＴ1（Ｔ1＝Ｔ/２）に縮小したプレートアンテナ１を示し、図２（ｂ）は、図２（ａ）のプレートアンテナ１に、長さＬx＝４０ｍｍのスロット４を切り込んだプレートアンテナ１を示し、図２（ｃ）は、図２（ａ）のプレートアンテナ１に、長さＬ3＝１２０ｍｍのスロット４を切り込んで形成される本実施形態のプレートアンテナ１を示す。また図３のグラフは、プレートアンテナの入力周波数特性に示す図であり、横軸は周波数を示し、縦軸は給電時における給電点５における反射係数Ｓ11をデシベル表示にて示している。この反射係数Ｓ11のデシベル表示は、前と同様に以下のように示される。
【００２０】
Ｓ11［dＢ］
＝１０×常用対数｛（給電点５における反射電力）／（給電点５への入力電力）｝  
図３において、特性曲線ＣＳ2およびＣＴ1は、それぞれ図２（ａ）および（ｂ）のプレートアンテナ１の入力周波数特性を示しており、特性曲線ＣＴ2は、図２（ｃ）の本実施形態のプレートアンテナ１の入力周波数特性を示している。前述のように、給電点５における反射係数Ｓ11の値としては、実用上−１０ｄＢ以下であることが有用である点を考慮すると、図３における特性曲線ＣＳ2およびＣＴ1の場合には、反射係数Ｓ11の値が、共に使用周波数帯域内において−１０ｄＢ以上のレベルにあり、従って、図２（ａ）および（ｂ）のプレートアンテナ１は共に実用上不適である。これに対して、アンテナ素子２の金属板上に、スロット長Ｌ3＝１２０ｍｍのスロットを付加した図２（ｃ）の本実施形態においては、特性曲線ＣＴ2に見られるように、入力周波数帯域を極めて広く確保することができる。即ち本実施形態においては、アンテナ素子の縦幅を半減させてアンテナ素子面の縮小化を図ることにより、野外運用時においても、風圧過重に対処して、放送用または通信用の送受信装置に関連する送受信用アンテナとして有効稼動するプレートアンテナが実現される。
【００２１】
なお図４のグラフには、本実施形態のプレートアンテナにおいて、最も広い入力周波数帯域が得られるＴ/Ｗの値とＬ3/Ｗの値との関係が示される。例えばアンテナ素子２の縦幅Ｔを横幅Ｗの４０％にまで縮小化した場合には、最大の周波数帯域幅を得るために必要とされるスロット４の長さＬ3は、横幅Ｗの９０％に相当する値となる。
【００２２】
次に、本実施形態のプレートアンテナの放射指向性について説明する。図５において、プレートアンテナ１は、アンテナ素子に設定されたＸＹＺ座標軸が、方位線グラフ上のＸＹＺ座標軸と一致するように設定される。方位角は、方位線グラフ上のＸＹ平面上においてＸ軸を基準として右回りに設定されており、プレートアンテナ１の放射利得は同心円上にデシベル表示される。アンテナ放射利得は以下のように定義される。
【００２３】
アンテナ利得[dＢi]＝１０×常用対数｛（当該アンテナの放射電力）/（無指向性アンテナの放射電力）｝
【００２４】
図５は周波数６２０ＭＨzにおいて計測した放射指向性であり、実線にて示す放射パターンＲＣＯは、図７の特許文献１記載の発明の放射指向性であり、点線にて示す放射パターンＲＣＴ1は、図１のアンテナ素子２の縦幅Ｔを図７のＴの１/２に縮小させ、スリット３に直交する状態で長さＬ3＝１２０ｍｍのスロット４を付加した本発明の実施形態の放射指向性である。図５を参照して明らかなように、ＸＹ平面上におけるプレートアンテナの放射指向性は、特許文献１記載の発明および本発明の実施形態の双方において略々同様である。従って、本発明の実施形態のプレートアンテナにおいては、特許文献１記載の発明の本来のプレートアンテナの放射指向性を殆ど歪めることなく正常に保持しながら、アンテナ素子面を縮小することが可能である。また図６は、特許文献１記載の発明のプレートアンテナおよび本発明の実施形態のプレートアンテナのＸ軸方向に対応する最大放射方向利得の周波数特性を示した図であり、横軸は周波数を、縦軸は最大放射方向利得を示している。図６において、特性曲線ＧＣＯは、特許文献１記載の発明のプレートアンテナにおける最大放射方向の利得変化を示し、特性曲線ＧＣＴ1は、本発明の実施形態のプレートアンテナにおける最大放射方向の利得変化を示す。図６において、本発明の実施形態のプレートアンテナの方がやや利得が低い値となるが、その利得差は実用上支障はなくアンテナ素子の形状を半分程度に小型化することができる利点は極めて大である。
【００２５】
即ち本発明の実施形態のプレートアンテナにおいては、アンテナ素子の縦幅Ｔ1の値を特許文献１記載の発明におけるＴ＝２１０ｍｍの１/２にすることにより小型化が実現され、アンテナ素子面の圧縮により、野外運用時におけるプレートアンテナに対する風圧過重が半減されて、耐風圧稼動性の改善を図ることができる。また、本発明のプレートアンテナは、アンテナ素子面の圧縮により、アンテナとしての機能を損なうことなく小型化が実現されるため、野外運用の放送用または通信用の送受信装置に関連するアンテナだけではなく、携帯通信端末用に関連するアンテナとしても有効に適用することができる。
【００２６】
なお、上記の実施形態の説明においては、アンテナ素子として金属板を使用する場合を例として説明しているが、この金属板の代わりに、該金属板と同等の導電性を有する基板上に形成された銅箔を用いてもよく、或るいは金属メッシュなどを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態のプレートアンテナを示す三面図および斜視図である。
【図２】アンテナ素子の縦幅を縮小したプレートアンテナについて、スロットのない場合およびスロットの長さの異なる場合の入力周波数特性を比較照合する際に参照する３種類のプレートアンテナを示す図である。
【図３】図２に示される３種類のプレートアンテナの入力周波数特性を示す図である。
【図４】入力周波数特性の帯域幅を最大にするＴ（縦幅）/Ｗ（横幅）とＬ4（スロット長）/Ｗ（横幅）の関係を示す図である。
【図５】特許文献１のプレートアンテナと本発明の実施形態のプレートアンテナの放射指向特性を対比して示す図である。
【図６】特許文献１記載のプレートアンテナとスロットを付加した本発明の実施形態のプレートアンテナの最大放射方向における利得の周波数特性を示す図である。
【図７】特許文献１記載のプレートアンテナを示す三面図および斜視図である。
【図８】特許文献１記載のプレートアンテナの縦幅を変えた場合の入力周波数特性を比較照合する際に参照する３種類のプレートアンテナを示す図である。
【図９】図８に示される３種類のプレートアンテナの入力周波数特性を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    プレートアンテナ
２    アンテナ素子
３    スリット
４    スロット
５    給電点
６    信号源
【図１】
2005203829.tif 000003
【図２】
2005203829.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005203829.tif 000008
【図７】
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【図８】
2005203829.tif 000010
【図９】
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