JP2007235832A - 平面ループアンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】 基板の一面に導体板を積層したプリント基板にて構成する平面ループアンテナであって、受信周波数の帯域幅が大きな平面ループアンテナの提供。
【解決手段】 導体板２は概略長方形の外形を成し、そして導体板２の中央部には概略長方形の開口３を形成することでループ形状とし、ループ形状の導体板２を不連続とする為の切欠き部４を下側に設けて上記開口３と外形下縁を連通し、また切欠き部４を挟んだ対向位置を給電点とし、さらに上記導体板２の幅が波長の２／３以下、該導体板２の中央部開口３の幅が導体板２の外形幅の２／３以下、かつ切欠き部４の幅が該導体板２の外形幅の１／５以下としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は小型であるに関らず帯域幅の広い平面ループアンテナに関するものである。

ループアンテナとは、ワイヤーを円形リング状や四角形リング状に丸めた形状とし、これを受信機へ接続している。一周の長さが同じであれば、その形状が円形でも四角形でも、又は三角形であってもアンテナとしての性能は同じである。該ループアンテナは、目的の電波に同調したときに威力を発揮し、ループと可変コンデンサーで、目的の電波の周波数に同調したときに感度が大きく向上する。

ループの巻き数は周波数のカバー範囲に密接な関係があり、巻き数が多過ぎると周波数が下がって高い周波数領域をカバーすることが出来なくなる。また、巻き数が少ないと高い周波数の方へ移行して低い周波数領域がカバー出来なくなる。そして、形を大型にしたときは巻き数を減らし、小型にしたときは巻き数を増やしている。

このように、ループアンテナはワイヤーを巻いて作ることが出来るために製作は簡単であるが、指向性があって弱い電波を受ける場合には該ループアンテナを廻して適当な向きを探すことが必要となる。

特開２００５−４５３３１号に係る「広帯域アンテナ素子および広帯域室内アンテナ」は、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であり、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互いに対向する辺縁部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と、この切抜き孔に連接して開口し前記導体板の一辺へ到達する連通孔と、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し、前記導体板にて受信した電波を前記給電点に電気信号として給電することが出来る。

特開平１１−１８６８３６号に係る「スロットアンテナ」は、導体板に直線状のスロットを開け、給電線により導体板に給電を行うスロットアンテナであり、スロット形状をＴ字型として、給電を行う周波数の波長をλとした場合、Ｔ字型スロットの縦部の寸法を略λ／４とし、横部の寸法を略λ／２としている。従って、従来の十字型スロットをもつものよりも小さく出来、小型化できる。

これらのアンテナはその基本形態はループアンテナであり、ワイヤーループの代わりに導体板を用いている。該導体板を使用することで受信面積が拡大して広帯域に亘る周波数の電波を受信することが出来、しかも形状は小型化される。今後の主流となる地上デジタル放送の周波数は４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚと帯域幅が大きく、これらを受信できる性能のアンテナでなくてはならない。
特開２００５−４５３３１号に係る「広帯域アンテナ素子および広帯域室内アンテナ」 特開平１１−１８６８３６号に係る「スロットアンテナ」

このように、導体板を用いたループアンテナは小型でありながら広帯域に亘る周波数の電波を受けることが出来るが、より広帯域VSWR特性を持つアンテナが必要となる。本発明はVSWR２以下の帯域幅が広く、小型であって製作コストも安くて構造の簡単な広帯域平面ループアンテナを提供する。

本発明に係る広帯域平面ループアンテナは、基板の一面に外形が概略長方形の導体板を積層してプリント基板を構成し、該導体板は幅広のループ形状とし、かつ該導体板の中央部を開口している。開口の形状は同じく概略長方形とし、ループ形状の導体板の一部を切欠いた不連続構造とし、そして切欠き部分には給電点が設けられている。ここで、開口は基板と共に開口した穴を形成することも出来、切欠き部は開口の下側又は上側に設ける。一方、基板に積層することなく導体板のみで構成することもある。

ところで、本発明では受信周波数の帯域幅を拡大するために、上記導体板の外形幅が波長の２／３以下、プリント基板の中央部であって導体板のない開口の幅が導体板の幅の２／３以下とし、かつ不連続部分となる切欠き部の幅が該導体板外形幅の１／５以下としている。そして、上記基板の一面に導体板を貼着したプリント基板の導体板側に、もう一枚の基板を貼り合わせた構造、すなわち、２枚の基板の間に導体板を挟み込んだサンドイッチ構造とすることも出来る。

本発明に係る平面ループアンテナは、基板に導体板をループ形状に貼着した構造であり、ワイヤーをループ形状とした基本的なループアンテナに比較して受信できる周波数帯域幅が広くなる。そして、本発明では上記導体板の幅が波長の２／３以下、プリント基板の中央部であって導体板のない開口の幅が導体板の幅の２／３以下とし、かつ不連続部分の幅が該導体板の外形幅の１／５以下とすることで、受信することが出来る周波数の帯域幅が一段と大きくなる。

図１は本発明に係る広帯域平面ループアンテナを示している実施例である。同図の１は基板、２は導体板を表し、基板１は一般に樹脂製板が使用され、導体板２としては導電性の良好な金属板であり、例えば銅板、真鍮板、アルミ板、スチール板などが使用される。この導体板２は四角形の樹脂製基板１の表面に貼着されている。ここで、導体板２の貼着方法は色々あり、接着剤にて固着したりピン止めすることが出来る。又、貼着ではなく基板１にループ状の導体板２をメッキしたり、メッキされた長方形の導体板の中央開口３及び切欠き部４をエッチングすることもある。

ところで、導体板２はループ形状を成して、中央部には長方形の開口３を形成し、そして導体板２の一部が切欠かれて切欠き部４を有し、切欠き部４は上記開口３に連通している。そして、該導体板２の外形も長方形であるが、基板１より小さくなっている。しかし、導体板２の外形と基板１の外形を同じ大きさの長方形とすることもある。

図２は切欠き部４を有す導体板２を表している。同図は導体板２の各部の寸法を示しており、該導体板２はその外形を長方形とし、中央部には同じく小さな長方形の開口３を有し、切欠き部４は開口３と外形を繋いでいる。ここで、Lは導体板２の外形幅寸法、Mは導体板２の開口３の幅寸法、dは切欠き部４の幅寸法、rは導体板２の幅寸法、hは下縁５からの給電位置をそれぞれ表している。

図３はインピーダンス７５Ωの場合において、比帯域（％）の等高線を表している。横軸は外形幅寸法Lに対しての切欠き幅寸dであり、縦軸は外形幅寸法Lに対しての開口幅寸法Mを示している。同図から明らかなように、給電幅d／Lが０．1前後であって、内径M／Ｌが０．４５前後の領域が最も高い比帯域幅となっている。特に、同図の黒印の位置が最も高い比帯域幅と成っている。すなわち、この位置は、給電幅d／Lが０．1であって、開口幅M／Ｌが０．５とすれば、比帯域幅は１０５．６８％である。

図４は本発明の平面ループアンテナの具体的な導体板を示している場合であり、外形の幅寸法Ｌ＝２００ｍｍ、開口の幅寸法Ｍ＝１００ｍｍ、切欠き部の幅寸法ｄ＝１０ｍｍ、そして外形の高さ寸法は２００ｍｍ、導体板の幅寸法ｒ＝５０ｍｍとしている。

図５は上記図４の導体板を備えた平面ループアンテナのＶＳＷＲ特性を示しており、同図から明らかなようにＶＳＷＲ＜２の周波数は４３０ＭＨｚ〜１０３０ＭＨｚと成っている。すなわち、図４の平面ループアンテナはこの帯域の周波数を受信することが可能である。そこで、この比帯域幅は８２．２％となり、十分な所要帯域を備えている。

図６はＸ−Ｙ面内の放射指向性を表し、図７はＸ−Ｚ面内の放射指向性を表している。ここで、上記図４に示す導体板２の方向、すなわち平面ループアンテナが設置される面はＹ−Ｚである。Ｙ−Ｚ面に平面ループアンテナを設置した状態でのＸ−Ｙ面内の放射指向性、Ｘ−Ｚ面内の放射指向性を上記図６および図７にそれぞれ表している。

図８は本発明の平面ループアンテナの他の具体的な導体板を示している場合であり、外形の幅寸法Ｌ＝２００ｍｍ、開口の幅寸法Ｍ＝１００ｍｍ、切欠き部の幅寸法ｄ＝１０ｍｍ、そして外形の高さ寸法は１６０ｍｍ、導体板の幅寸法ｒ＝５０ｍｍとしている。

図９は上記図８の導体板２を備えた平面ループアンテナのＶＳＷＲ特性を示しており、同図から明らかなようにＶＳＷＲ＜２の周波数は４２０ＭＨｚ〜１０５０ＭＨｚと成っている。すなわち、図８の平面ループアンテナはこの帯域の周波数を受信することが可能である。そこで、この比帯域幅は８５．７１％となり、十分な所要帯域を備えている。

図１０はＸ−Ｙ面内の放射指向性を表し、図１１はＸ−Ｚ面内の放射指向性を表している。ここで、上記図８に示す導体板２の方向、すなわち平面ループアンテナが設置される面はＹ−Ｚである。Ｙ−Ｚ面に平面ループアンテナを設置した状態でのＸ−Ｙ面内の放射指向性、Ｘ−Ｚ面内の放射指向性を上記図１０及び図１１にそれぞれ表している。

図１２は導体板２を両基板１，１の間で挟み込んで構成した平面ループアンテナを表している。基板１，１で導体板２を挟み込むことで、該導体板２が風雨に曝されることなく、腐食防止を図ることが出来、しかもアンテナとしての性能が低下することもない。

本発明に係る平面ループアンテナを示す実施例。 平面ループアンテナを構成する導体板。 平面ループアンテナの比帯域（％）の等高線を表している。 本発明の平面ループアンテナを構成する導体板の具体例。 図４の導体板を備えた平面ループアンテナのＶＳＷＲ特性。 図４の導体板がＹ−Ｚ面内にある平面ループアンテナのＸ−Ｙ面内の放射指向性を表している。 図４の導体板がＹ−Ｚ面内にある平面ループアンテナのＸ−Ｚ面内の放射指向性を表している。 発明の平面ループアンテナを構成する導体板の具体例。 図８の導体板を備えた平面ループアンテナのＶＳＷＲ特性。 図８の導体板がＹ−Ｚ面内にある平面ループアンテナのＸ−Ｙ面内の放射指向性を表している。 ８の導体板がＹ−Ｚ面内にある平面ループアンテナのＸ−Ｚ面内の放射指向性を表している。 本発明の平面ループアンテナを構成する導体板の他の具体例。

符号の説明

１ 基板
２ 導体板
３ 開口
４ 切欠き部
５ 下縁

Claims (6)

1. 基板の一面に導体板を積層して設けたプリント基板にて構成する平面ループアンテナにおいて、該導体板は概略長方形の外形を成し、そして導体板の中央部には概略長方形の開口を形成することでループ形状とし、ループ形状の導体板を不連続とする為の切欠き部を下側に設けて上記開口と外形下縁を連通し、また切欠き部を挟んだ対向位置を給電点とし、さらに上記導体板の幅が波長の２／３以下、該導体板の中央部開口の幅が導体板の外形幅の２／３以下、かつ切欠き部の幅が該導体板の外形幅の１／５以下としたことを特徴とする平面ループアンテナ。
2. 基板の一面に導体板を積層して設けたプリント基板にて構成する平面ループアンテナにおいて、該導体板は概略長方形の外形を成し、そして導体板の中央部には概略長方形の開口を形成することでループ形状とし、ループ形状の導体板を不連続とする為の切欠き部を上側に設けて上記開口と外形上縁を連通し、また切欠き部を挟んだ対向位置を給電点とし、さらに上記導体板の幅が波長の２／３以下、該導体板の中央部開口の幅が導体板の外形幅の２／３以下、かつ切欠き部の幅が該導体板の外形幅の１／５以下としたことを特徴とする平面ループアンテナ。
3. 上記導体板に別な基板を貼り合わせて両基板で導体板を挟み込んだ請求項１、又は請求項２記載の平面ループアンテナ。
4. 上記導体板の表面をコーティングした請求項１、又は請求項２記載の平面ループアンテナ。
5. 導体板を有す平面ループアンテナにおいて、該導体板は概略長方形の外形を成し、そして導体板の中央部には概略長方形の開口を形成することでループ形状とし、ループ形状の導体板を不連続とする為の切欠き部を下側に設けて上記開口と外形下縁を連通し、また切欠き部を挟んだ対向位置を給電点とし、さらに上記導体板の幅が波長の２／３以下、該導体板の中央部開口の幅が導体板の外形幅の２／３以下、かつ切欠き部の幅が該導体板の外形幅の１／５以下としたことを特徴とする平面ループアンテナ。
6. 導体板を有す平面ループアンテナにおいて、該導体板は概略長方形の外形を成し、そして導体板の中央部には概略長方形の開口を形成することでループ形状とし、ループ形状の導体板を不連続とする為の切欠き部を上側に設けて上記開口と外形上縁を連通し、また切欠き部を挟んだ対向位置を給電点とし、さらに上記導体板の幅が波長の２／３以下、該導体板の中央部開口の幅が導体板の外形幅の２／３以下、かつ切欠き部の幅が該導体板の外形幅の１／５以下としたことを特徴とする平面ループアンテナ。