広帯域アンテナ装置
【課題】無指向性を有すると共に軽量・小型な広帯域アンテナ装置を提供する。
【解決手段】鉛直面上に配設される横細長状の略楕円面部13と、該略楕円面部13の水平方向長軸の一円弧端部13ａから下方へ延設される下方拡幅状の給電用の脚部12と、を有する４枚のアンテナ素子11を、一円弧端部13ａに接近する一鉛直軸心Ｃを中心としての９０度回転対称状に配設して、平面視十字状に形成したものである。
【解決手段】鉛直面上に配設される横細長状の略楕円面部13と、該略楕円面部13の水平方向長軸の一円弧端部13ａから下方へ延設される下方拡幅状の給電用の脚部12と、を有する４枚のアンテナ素子11を、一円弧端部13ａに接近する一鉛直軸心Ｃを中心としての９０度回転対称状に配設して、平面視十字状に形成したものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広帯域アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、住宅向けテレビ用のアンテナは、一方向に強く指向性を有する八木アンテナが、住宅の屋根上に設置されていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５４−１２２９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、八木アンテナは、一方向に強く指向性を有するものであるため、アンテナの設置作業の際に、方向や高さを正確に精度良く行う専門的な技術作業が必要といった問題や、大きく嵩張るため高所での作業が容易でなく時間や手間、施工費用がかかるといった問題があった。
また、アンテナは、受信状態の良い屋根上の目立つ場所に設置されるが、大型で骨組みのような八木アンテナは、洗練された住宅デザインを損なわせてしまうといった問題があった。
さらに、テレビ放送用の電波は一般的に水平偏波であり、異なる方向に放送局がある場合は複数のアンテナを設置する必要があった。
【０００５】
そこで、本発明は、特に水平偏波に対する無指向性を有すると共に軽量・小型な広帯域アンテナ装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の広帯域アンテナ装置は、鉛直面上に配設される横細長状の略楕円面部と、該略楕円面部の水平方向長軸の一円弧端部から下方へ延設される下方拡幅状の給電用の脚部と、を有する４枚のアンテナ素子を、上記一円弧端部に接近する一鉛直軸心を中心としての９０度回転対称状に配設して、平面視十字状に形成したものである。
また、上記アンテナ素子を非導電性の基板に貼設し、上記一鉛直軸心に関して線対称状の一対のアンテナ素子の上記略楕円面部の上記一鉛直軸心から最も離れた最外円弧端部間の長さ寸法を、エレメント長さ寸法とすると、上記エレメント長さ寸法を、電気長で、適用周波数の最低周波数の波長の０．４５倍以上０．６５倍以下に設定したものである。
また、上記略楕円面部の短軸寸法を、該略楕円面部の長軸寸法の１８％以上４７％以下に設定したものである。
【０００７】
また、上記一鉛直軸心を中心として回転方向に隣り合う一対の上記アンテナ素子を第１リード線で接続すると共に、他の一対の上記アンテナ素子を第２リード線で接続して、上記第１リード線の給電リード部と上記第２リード線の給電リード部を同等のリード長さ寸法に形成すると共に、上記第１リード線の上記給電リード部と第２リード線の給電リード部とを平行に配設した平行部を形成し、上記平行部の平行部長さ寸法を、上記リード長さ寸法の８０％以上に設定したものである。
【０００８】
また、上記一鉛直軸心を中心として回転方向に隣り合う一対の上記アンテナ素子を第１リード線で接続すると共に、他の一対の上記アンテナ素子を第２リード線で接続して、上記第１リード線の給電リード部と上記第２リード線の給電リード部を同等のリード長さ寸法に形成し、上記リード長さ寸法は、電気長で、適用周波数範囲の中心周波数の波長の、０．１６倍以上０．３２倍以下に設定されているものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、何れの方向からの電波も均一に受信でき（無指向性の特性が得られ）、アンテナ装置の設置方向を電波塔や送信所等の方向に調整する必要がなく、容易かつ迅速に設置作業を行うことができる。つまり、設置作業を簡略化できる。小型で、屋根の上から大きく突出することがなく、目立たず、住宅の意匠性（美観）を損なわずに、しかも、小スペースに設置できる。軽量で、搬送や設置作業を容易に行うことができる。広い範囲の周波数帯を受信でき、例えば、地上デジタルテレビ用の広範囲の周波数帯全域をカバー（受信）する広帯域特性を有するアンテナが得られる。住宅の向きや住宅が建てられる場所を考慮する必要がないので、住宅の設計段階でアンテナ装置の配置を決定でき、住宅全体の意匠性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の一形態を示す斜視図である。
【図２】実施の一形態を示す平面図である。
【図３】実施の一形態を示す正面図である。
【図４】要部拡大図であり、（ａ）は要部拡大正面図であり、（ｂ）は要部拡大右側面図であり、（ｃ）は要部拡大背面図であり、（ｄ）は要部拡大左側面図である。
【図５】第１・第２リード線を説明する説明図であり、（ａ）は給電リード部を説明する説明図であり、（ｂ）は平行部を説明する説明図である。
【図６】第１アンテナ部材の一例を示す正面図である。
【図７】第２アンテナ部材の一例を示す側面図である。
【図８】ＶＳＷＲ特性を示すグラフ図である。
【図９】測定結果を表として示す図である。
【図１０】指向性・利得特性の測定結果を示すグラフ図である。
【図１１】指向性・利得特性の測定結果を示すグラフ図である。
【図１２】指向性・利得特性の測定結果を示すグラフ図である。
【図１３】指向性・利得特性の測定結果を示すグラフ図である。
【図１４】指向性・利得特性の測定結果を示すグラフ図である。
【図１５】指向性・利得特性の測定結果を示すグラフ図である。
【図１６】指向性・利得特性の測定結果を示すグラフ図である。
【図１７】指向性・利得特性の測定結果を示すグラフ図である。
【図１８】指向性・利得特性の測定結果を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図示の実施形態に基づき本発明を詳説する。
図１に於て、本発明の広帯域アンテナ装置の実施の一形態は、鉛直面上に配設される横細長状の略楕円面部13と、鉛直面上に配設され略楕円面部13の水平方向長軸Ｓ１の一円弧端部13ａから下方へ延設される下方拡幅状の給電用の脚部12と、を有する１枚の導電性材料から成る薄片面状のアンテナ素子11を、４枚備えている。
【００１２】
そして、４枚のアンテナ素子11，11，11，11を、一円弧端部13ａに接近する一鉛直軸心Ｃを中心として、図１及び図２に示すように、９０度回転対称状に配設して、平面視十字状に形成している。
【００１３】
また、図３に示すように、アンテナ素子11の略楕円面部13は、鉛直方向短軸Ｓ２に沿った短軸寸法Ｈｂを、水平方向長軸Ｓ１に沿った長軸寸法Ｌｂの１８％以上４７％以下に設定している。好ましくは、短軸寸法Ｈｂを長軸寸法Ｌｂの２０％以上３５％以下とする。より好ましくは、３０％以上３５％以下とする。なお、本発明に於て「横細長状の略楕円面部13」とは、短軸寸法Ｈｂが長軸寸法Ｌｂの４７％以下の略楕円形状を言う。また、上記の下限値未満であると広帯域を十分に受信できなくなり、上記の上限値を越えると広帯域を十分に受信できなくなると共に小型化が困難である。
【００１４】
アンテナ素子11の脚部12は、下方に次第に幅寸法Ｗが増加する下方拡幅形状である。一鉛直軸心Ｃ寄りに（接近して）配設される脚部12の内側端縁12ａは、一鉛直軸心Ｃとの間に微小間隙をもって一鉛直軸心Ｃに平行な直線状に形成されている。また、脚部12の外側端縁12ｂは、大きな曲率半径の凹状円弧形に形成されている。
脚部12は、略楕円面部13の（二点鎖線で示す仮想曲線である）一円弧端部13ａに接する接線方向から、略直角三角形状の脚部12の上端部（内端部）12ｃが接合して、接合部を形成している。
【００１５】
また、脚部12の下端縁部12ｄから略楕円面部13の下端円弧縁部13ｄまでの脚突出寸法Ｈｃは、短軸寸法Ｈｂの５％以上２５％以下に設定している。好ましくは、短軸寸法Ｈｂの１０％以上２０％以下であり、より好ましくは、短軸寸法Ｈｂの１４％以上２０％以下に設定している。なお、短軸寸法Ｈｂの１４％以上１６％以下とするも良い。
【００１６】
ここで、図２に示すように、一鉛直軸心Ｃを中心として矢印Ｎの回転方向（平面視反時計廻り方向Ｎ）に配設される４枚のアンテナ素子11，11，11，11を、順次、第１アンテナ素子11ａ、第２アンテナ素子11ｂ、第３アンテナ素子11ｃ、第４アンテナ素子11ｄと呼ぶ。
図３及び図４（ａ）に二点鎖線で示すように、第１アンテナ素子11ａ（の脚部12）に同軸ケーブル９の内部導体９ａを接続し、第３アンテナ素子11ｃ（の脚部12）に同軸ケーブル９の外部導体９ｂを接続している。
言い換えると、一鉛直軸心Ｃを挟んで隣り合う（１８０度回転対称状の）一対のアンテナ素子11，11の内、一方のアンテナ素子11に同軸ケーブル（給電線）９の内部導体９ａと接続し、他方のアンテナ素子11に外部導体９ｂを接続している。なお、図１及び図４（ｂ）〜（ｄ）に於て、同軸ケーブル９は図示省略している。
【００１７】
また、図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、第１アンテナ素子11ａに第１リード線81の一端側81ａを接続し、第２アンテナ素子11ｂに第１リード線81の他端側81ｂを接続している。また、第３アンテナ素子11ｃに第２リード線82の一端側82ａを接続し、第４アンテナ素子11ｄに第２リード線82の他端側82ｂを接続している。言い換えると、一鉛直軸心Ｃを中心として回転方向に隣り合う一対のアンテナ素子11，11（の脚部12，12）を第１リード線81で接続すると共に、他の一対のアンテナ素子11，11（の脚部12，12）を第２リード線82で接続している。
【００１８】
図５に示すように、第１リード線81と第２リード線82は、同形状であって、両端部は、絶縁被覆部が剥離され導体が露出されている。露出した導体がアンテナ素子11の脚部12の給電点にハンダ等で電気的に接続される。そして、アンテナ素子11に導体が直接に接触していない絶縁被覆部に相当する部位が給電リード部81ｄ，82ｄである。第１リード線81の給電リード部81ｄと、第２リード線82の給電リード部82ｄと、は、リード長さ寸法Ｔａが同等に形成されている。
【００１９】
図５（ｂ）に示すように、第１リード線81と第２リード線82との絶縁被覆部が相互に密着して平行状態が維持される平行部80を形成している。平行部80の平行部長さ寸法Ｔｂをリード長さ寸法Ｔａの８０％以上としている。
また、リード長さ寸法Ｔａは、電気長に換算すると、適用周波数範囲の中心周波数の波長λａの、０．１６倍以上０．３２倍以下に設定している。より好ましくは、上記中心周波数の波長λａの０.１８倍以上０.２７倍以下に設定する。この下限値未満、又は、この上限値を越えると、様々な方向からの電波を均一に受信することが困難である。
【００２０】
言い換えると、第１リード線81と第２リード線82を有する２芯平行線（平行リード線）８を備えている。その２芯平行線８を所定長さに切断し、両端の絶縁被覆部を剥離して導体を露出させると共に給電リード部（絶縁被覆部）81ｄ，82ｄが上記リード長さ寸法Ｔａとなるように残存させている。また、両端を長手方向に沿って割いてＹ字状部を形成し、中間部を平行部80とすると共にその平行部長さ寸法Ｔｂをリード長さ寸法Ｔａの８０％以上となるように残存させている。
【００２１】
また、図６及び図７に示すように、アンテナ素子11は、薄板状かつ横細長矩形状（長方形状）の基板Ｋに貼設（貼着）している。１枚の鉛直面状の基板Ｋに、２枚のアンテナ素子11，11を一鉛直軸心Ｃに関して線対称状に配設している。
一鉛直軸心Ｃを挟んで向かいあう一方の脚部12の内側端縁12ａと他方の脚部12の内側端縁12ａの間隔寸法は、基板Ｋ及びアンテナ素子11の厚みの和（第１・第２アンテナ部材１，２の厚み寸法）より大きく形成されている。
【００２２】
具体的には、図６に示すように、第１アンテナ素子11ａと第３アンテナ素子11ｃとを基板Ｋに正面視で一鉛直軸心Ｃに関して線対称状に貼設して第１アンテナ部材１を形成している。一鉛直軸心Ｃに沿って、第１アンテナ部材１の上縁１ａから中央部（高さ寸法Ｈａの略２分の１）まで差込スリット19を形成している。
また、図７に示すように、第２アンテナ素子11ｂと第４アンテナ素子11ｄとを基板Ｋに側面視で一鉛直軸心Ｃに関して線対称状に基板Ｋに貼設して第２アンテナ部材２を形成している。一鉛直軸心Ｃに沿って、脚部12と脚部12の間に、第２アンテナ部材２の下縁２ｂから中央部（高さ寸法Ｈａの略２分の１）まで差込スリット29を形成している。
そして、第１アンテナ部材１の差込スリット19の上方から第２アンテナ部材２の差込スリット29を差し込んで固着し、図１に示すように、第１アンテナ部材１と第２アンテナ部材２とが互いに直交して平面視十字状となるアンテナ装置を形成している。つまり、一枚の基板Ｋには、一鉛直軸心Ｃを挟んで隣り合う１８０度回転対称状の一対のアンテナ素子11，11を貼設している。
【００２３】
図６及び図７に於て、１枚の基板Ｋ上に貼設された一対のアンテナ素子１，１の内、一鉛直軸心Ｃから最も離れた最外円弧端部（他円弧端部）13ｂ，13ｂの長さ寸法をエレメント長さ寸法Ｌａと呼ぶと、エレメント長さ寸法Ｌａは、電気長にすると、適用周波数範囲の最低周波数の波長λｂの０．４５倍以上０．６５倍以下に設定している。好ましくは、０．５倍以上０．５５倍以下に設定する。より好ましくは０．５２倍以上０．５４倍以下に設定する。
【００２４】
長軸寸法Ｌｂは、エレメント長さ寸法Ｌａの４０％以上４９．５％以下に設定している。より好ましくは、エレメント長さ寸法Ｌａの４７％以上４９．５％以下に設定する。言い換えると、エレメント長さ寸法Ｌａは、長軸寸法Ｌｂの２．０２倍以上２．５倍以下に設定している。より好ましくは、長軸寸法Ｌｂの２．０２倍以上２．１３倍以下に設定している。
また、短軸寸法Ｈｂと脚突出寸法Ｈｃの和がエレメント高さ寸法Ｈａである。なお、エレメント長さ寸法Ｌａは、基板Ｋの長さ寸法、又は、第１・第２アンテナ部材１，２の長さ寸法でもある。エレメント高さ寸法Ｈａは、基板Ｋの高さ寸法、又は、第１・第２アンテナ部材１，２の高さ寸法でもある。
【００２５】
非導電性の基板Ｋの材質としては、ガラスエポキシ基板、樹脂シート（フィルム）、ガラス、電子基板等、（非金属の）絶縁物であれば良く、視認性の面からは、透明乃至半透明のものでもよい。基板Ｋの厚み寸法は、１ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、好ましくは、１．２ｍｍ以上１．８ｍｍ以下である。
【００２６】
また、アンテナ素子11の材質としては、固有抵抗が小さい（導電率が高い）ものであって、例えば、１００μｍ以下の金属製薄板（金属箔）、金属メッシュ材（網板）、金属膜、透明導電膜、金属半透明膜、導電塗料膜等である。金属製薄板としては、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ等である。金属膜としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｐｔ等、又は、これらを含む合金である。透明導電膜としては、基板Ｋに、ＩＴＯ、酸化亜鉛、酸化スズ等の金属酸化物を用いて、真空蒸着法、スパッタリング法、メッキ、電着等で基板Ｋ上に成膜されるものである。金属半透明膜としては、Ａｇ−Ｃｕ、Ａｇ−Ｐｄ、Ｎｉ−Ａｕ等である。金属塗料膜としては、金属ペーストやカーボンペーストを用いて、スクリーン印刷、ロールコーティング、転写等で基板Ｋ上に成膜されるものである。
【００２７】
次に、本発明のアンテナ装置の作用（使用方法）について説明する。
アンテナ素子11が略楕円面部13を備えているので、安定して広い周波数帯域に於て、優秀なＶＳＷＲ特性（電圧定在波比）が得られる。また、略楕円面部13を水平方向に横細長状とすることで、アンテナ装置全体の高さ寸法が低くなる。また、脚部12によって、特性インピーダンスが徐々に変化する広帯域のインピーダンスの整合回路を構成し、十分に広い周波数帯域に対応可能となる。また、脚部12によって基板Ｋの差込スリット29の縁部が補強される。つまり、脚部12は、インピーダンス整合用及び補強用と言える。
【００２８】
広帯域の周波数を受信可能な第１アンテナ部材１と広帯域の周波数を受信可能な第２アンテナ部材２と、を直交させることで、何れの方向からの電波も均一かつ広い周波数帯で受信可能な無指向性の特性が得られる。
【００２９】
また、第１・第２リード線81，82に平行部80を設け、平行部80がリード長さ寸法Ｔａの８０％以上維持されたまま、アンテナ素子11と接続されることで、受信への悪影響を防止し、安定した受信感度が得られると共に、高品質なアンテナ装置が得られる。
【００３０】
また、アンテナ素子11を基板Ｋに貼設することで、物理長（エレメント長さ寸法Ｌａ）を、電気長より短くできる。例えば、基板Ｋがガラスエポキシ製（実効比誘電率が２．８）であれば、物理長は、電気長の略６０％程度であればよく、アンテナ装置全体をより小型・軽量にする。
また、第１・第２リード線81，82の絶縁被覆部によって、物理長（リード長さ寸法Ｔａ）を、短くできる。例えは、絶縁被覆部の実効比誘電率が２．３６であれば、物理長は、所望の電気長の略６５％程度であればよく、アンテナ装置全体の一層の小型・軽量化を図り得る。
【００３１】
次に、図８〜図18に示される測定データは、アンテナ素子11が略０．０３５ｍｍの銅製であり、基板Ｋがガラスエポキシ（比誘電率は４．６、実効比誘電率は２．８）である。エレメント長さ寸法Ｌａは、物理長であり、電気長は物理長を約１．６７倍にした数値である。
また、２芯平行線８は、内部導体の直径が１ｍｍ、導体中心間距離が１．９ｍｍ、絶縁体占積率が０．６８６、実効比誘電率が２．３６であって、リード長さ寸法Ｔａは物理長であり、電気長は物理長を約１．５４倍した数値である。
【００３２】
図８に於て、地上波デジタルテレビ用の周波数帯域である４７０ＭＨｚ〜７１０ＭＨｚといった広い周波数帯域（広帯域）に対して、エレメント長さ寸法ＬａとＶＳＷＲとの関係を示している。図８から明らかなように、適用周波数範囲（４７０ＭＨｚ〜７１０ＭＨｚ）において、ＶＳＷＲ値が２以下となっており、広い周波数帯を受信可能な広帯域アンテナであることが明らかである。
特に、電気長にすると、適用周波数範囲の最低周波数（４７０ＭＨｚ）の波長λｂの０．５２倍以上０．６５倍以上のもの（物理長がＬａ＝２２０ｍｍ、２２５ｍｍ、２５０ｍｍのもの）が、最低周波数で優れていることが分かる。
また、小型という面では、上記最低周波数の波長λｂの０．５倍以上０．５５倍以下のもの（物理長がＬａ＝２１０ｍｍ、２２０ｍｍ、２２５ｍｍのもの）が優れていることが分かる。
即ち、上記最低周波数の波長λｂの０．５２倍以上０．５５倍以下のもの（物理長がＬａ＝２２０ｍｍ、２２５ｍｍのもの）が非常に優秀であることが分かる。
【００３３】
図８の測定結果は、図１に示したアンテナ装置を、それぞれ
（イ）Ｌａ＝２１０ｍｍ，Ｌｂ＝１００ｍｍ，Ｈｂ＝２５ｍｍ，Ｈｃ＝５ｍｍ，Ｔａ＝７５ｍｍとしたもの、
（ロ）Ｌａ＝２２５ｍｍ，Ｌｂ＝１０７．５ｍｍ，Ｈｂ＝２５ｍｍ，Ｈｃ＝５ｍｍ，Ｔａ＝７５ｍｍとしたもの、
（ハ）Ｌａ＝２２０ｍｍ，Ｌｂ＝１０５ｍｍ，Ｈｂ＝３５ｍｍ，Ｈｃ＝５ｍｍ，Ｔａ＝７５ｍｍとしたもの、
（二）Ｌａ＝２５０ｍｍ，Ｌｂ＝１２２．５ｍｍ，Ｈｂ＝２５ｍｍ，Ｈｃ＝５ｍｍ，Ｔａ＝７５ｍｍとしたもの、
について、ＶＳＷＲ特性を測定したものである。
【００３４】
次に、エレメント長さ寸法Ｌａと、短軸寸法Ｈｂと、リード長さ寸法Ｔａが異なる本発明に係るアンテナ装置を30種類（図９参照）製作し、水平偏波で各方向からの利得を各々測定した。なお、脚突出寸法Ｈｃは全て５ｍｍである。
測定結果をまとめた図９に於て、利得の平均（Ｇａｖｅ）、利得の最大値（Ｇｍａｘ）、利得の最小値（Ｇｍｉｎ）、利得の最大差（Ｇｍａｘ−Ｇｍｉｎ）から明らかなように、十分な利得が得られている。なお、単位はｄＢｉとする。
また、図９に示した３０種類の内、９種類の指向性・利得の測定結果を、夫々、図１０〜図１８に示す。４７０ＭＨｚ〜７１０ＭＨｚの広帯域で優秀な無指向性を示していることが明らかである。なお、図１０〜図１８に示した以外（残り２１種類）についても同様に無指向性が得られた。
【００３５】
図９に於て、短軸寸法Ｈｂを長軸寸法Ｌｂの３０％以上３５％以下とした、エレメント長さ寸法Ｌａが２２０ｍｍ（長軸寸法Ｌｂが１０５ｍｍ）、短軸寸法Ｈｂが３５ｍｍに設定されているものは、他に比べて利得の平均値（Ｇａｖｅ）が−５以上、かつ、利得の最大差（Ｇｍａｘ−Ｇｍｉｎ）が８以下のものが多く含まれ、より優れていることが分かる。言い換えると、エレメント長さ寸法Ｌａを、電気長で、適用周波数範囲の最低周波数の波長λｂの０．５２倍以上０．５４倍以下に設定したものがより優れているとも言える。また、小型という面で、短軸寸法Ｈｂを長軸寸法Ｌｂの２０％以上３５％以下にしたものが優れている。
【００３６】
さらに、エレメント長さ寸法Ｌａが２２０ｍｍ、短軸寸法Ｈｂが３５ｍｍに設定されているものの内、リード長さ寸法Ｔａを、電気長で、適用周波数範囲（４７０ＭＨｚ〜７１０ＭＨｚ）の中心周波数（５９０ＭＨｚ）の波長λａの０.１８倍以上０.２７倍以下に設定したもの、即ち、物理長が、Ｔａ＝６５、７５、８５、のもの（図15〜図17参照）は、利得の平均値が−５以上、かつ、利得の最大差が８以下を満たし非常に優れていることが分かる。
【００３７】
なお、本発明は、設計変更可能であって、図示省略するが、第１アンテナ素子11ａと第４アンテナ素子11ｄを第１リード線81で接続し、第２アンテナ素子11ｂと第３アンテナ素子11ｃを第２リード線82で接続するも良い。
また、接続方法はハンダ付けの他、リード線に圧着端子をつけたものをネジ止めするなど、従来の接続方法を適用してもよい。
また、「貼着又は貼設」とは、基板Ｋの外面に接着剤、粘着剤、粘着テープ（シート）材等で取着した場合、アンテナ素子11を２枚の基板Ｋの間に挟設・挟着させる場合、焼き付けての積層、転写、蒸着、塗装、成膜、電着、を包括している。
【００３８】
なお、本発明のアンテナは、図示省略するが、屋外用として一般的な防水ケースに収納して使用してもよい。
【００３９】
以上のように、本発明の広帯域アンテナ装置は、鉛直面上に配設される横細長状の略楕円面部13と、略楕円面部13の水平方向長軸Ｓ１の一円弧端部13ａから下方へ延設される下方拡幅状の給電用の脚部12と、を有する４枚のアンテナ素子11を、一円弧端部13ａに接近する一鉛直軸心Ｃを中心としての90度回転対称状に配設して、平面視十字状に形成したので何れの方向からの電波も均一に受信でき（特に水平偏波に対する無指向性の特性が得られ）、アンテナ装置の設置方向を電波塔や送信所等の方向に調整する必要がなく、容易かつ迅速に設置作業を行うことができる。つまり、設置作業を簡略化できる。小型で、屋根の上から大きく突出することがなく、目立たず、住宅の意匠性（美観）を損なわずに、しかも、小スペースに設置できる。軽量で、搬送や設置作業を容易に行うことができる。広い範囲の周波数帯を受信でき、例えば、地上デジタルテレビ用の広範囲の周波数帯全域をカバー（受信）する広帯域特性を有するアンテナ装置が得られる。住宅の向きや住宅が建てられる場所を考慮する必要がないので、住宅の設計段階でアンテナ装置の配置を決定でき、住宅全体の意匠性を高めることができる。
【００４０】
また、アンテナ素子11，11を非導電性の基板Ｋに貼設し、一鉛直軸心Ｃに関して線対称状の一対のアンテナ素子11，11の略楕円面部13，13の一鉛直軸心Ｃから最も離れた最外円弧端部13ｂ，13ｂ間の長さ寸法を、エレメント長さ寸法Ｌａとすると、エレメント長さ寸法Ｌａを、電気長で、適用周波数の最低周波数の波長λｂの０．４５倍以上０．６５倍以下に設定したので、広い周波数帯域で、優れたＶＳＷＲ特性が得られる。確実に広い範囲の周波数を受信できる。
【００４１】
また、略楕円面部13の短軸寸法Ｈｂを、略楕円面部13の長軸寸法Ｌｂの１８％以上４７％以下に設定したので、広帯域の周波数を受信でき、かつ、アンテナ装置全体をより低くできる。低重心のアンテナ装置が得られ、姿勢が安定しやすく設置作業等を容易に行うことができる。
【００４２】
また、一鉛直軸心Ｃを中心として回転方向に隣り合う一対のアンテナ素子11，11を第１リード線81で接続すると共に、他の一対のアンテナ素子11，11を第２リード線82で接続して、第１リード線81の給電リード部81ｄと第２リード線82の給電リード部82ｄを同等のリード長さ寸法Ｔａに形成すると共に、第１リード線81の給電リード部81ｄと第２リード線82の給電リード部82ｄとを平行に配設した平行部80を形成し、平行部80の平行部長さ寸法Ｔｂを、リード長さ寸法Ｔａの８０％以上に設定したので、より安定してより精度良く電波を受信できる。
【００４３】
また、一鉛直軸心Ｃを中心として回転方向に隣り合う一対のアンテナ素子11，11を第１リード線81で接続すると共に、他の一対のアンテナ素子11，11を第２リード線82で接続して、第１リード線81の給電リード部81ｄと第２リード線82の給電リード部82ｄを同等のリード長さ寸法Ｔａに形成し、リード長さ寸法Ｔａは、電気長で、適用周波数範囲の中心周波数の波長λａの、０．１６倍以上０．３２倍以下に設定されているので、様々な方向からの電波に対して、優れた利得が均一に、かつ、安定して得られる。受信方向毎に利得のバラつきがより少ない高精度の無指向性アンテナ装置が得られる。
【符号の説明】
【００４４】
11 アンテナ素子
12 脚部
13 略楕円面部
13ａ 一円弧端部
13ｂ 最外円弧端部
80 平行部
81 第１リード線
81ｄ 給電リード部
82 第２リード線
82ｄ 給電リード部
Ｃ 一鉛直軸心
Ｈｂ 短軸寸法
Ｌａ エレメント長さ寸法
Ｌｂ 長軸寸法
Ｓ１ 水平方向長軸
Ｔａ リード長さ寸法
Ｔｂ 平行部長さ寸法
λａ 中心周波数の波長
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広帯域アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、住宅向けテレビ用のアンテナは、一方向に強く指向性を有する八木アンテナが、住宅の屋根上に設置されていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５４−１２２９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、八木アンテナは、一方向に強く指向性を有するものであるため、アンテナの設置作業の際に、方向や高さを正確に精度良く行う専門的な技術作業が必要といった問題や、大きく嵩張るため高所での作業が容易でなく時間や手間、施工費用がかかるといった問題があった。
また、アンテナは、受信状態の良い屋根上の目立つ場所に設置されるが、大型で骨組みのような八木アンテナは、洗練された住宅デザインを損なわせてしまうといった問題があった。
さらに、テレビ放送用の電波は一般的に水平偏波であり、異なる方向に放送局がある場合は複数のアンテナを設置する必要があった。
【０００５】
そこで、本発明は、特に水平偏波に対する無指向性を有すると共に軽量・小型な広帯域アンテナ装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の広帯域アンテナ装置は、鉛直面上に配設される横細長状の略楕円面部と、該略楕円面部の水平方向長軸の一円弧端部から下方へ延設される下方拡幅状の給電用の脚部と、を有する４枚のアンテナ素子を、上記一円弧端部に接近する一鉛直軸心を中心としての９０度回転対称状に配設して、平面視十字状に形成したものである。
また、上記アンテナ素子を非導電性の基板に貼設し、上記一鉛直軸心に関して線対称状の一対のアンテナ素子の上記略楕円面部の上記一鉛直軸心から最も離れた最外円弧端部間の長さ寸法を、エレメント長さ寸法とすると、上記エレメント長さ寸法を、電気長で、適用周波数の最低周波数の波長の０．４５倍以上０．６５倍以下に設定したものである。
また、上記略楕円面部の短軸寸法を、該略楕円面部の長軸寸法の１８％以上４７％以下に設定したものである。
【０００７】
また、上記一鉛直軸心を中心として回転方向に隣り合う一対の上記アンテナ素子を第１リード線で接続すると共に、他の一対の上記アンテナ素子を第２リード線で接続して、上記第１リード線の給電リード部と上記第２リード線の給電リード部を同等のリード長さ寸法に形成すると共に、上記第１リード線の上記給電リード部と第２リード線の給電リード部とを平行に配設した平行部を形成し、上記平行部の平行部長さ寸法を、上記リード長さ寸法の８０％以上に設定したものである。
【０００８】
また、上記一鉛直軸心を中心として回転方向に隣り合う一対の上記アンテナ素子を第１リード線で接続すると共に、他の一対の上記アンテナ素子を第２リード線で接続して、上記第１リード線の給電リード部と上記第２リード線の給電リード部を同等のリード長さ寸法に形成し、上記リード長さ寸法は、電気長で、適用周波数範囲の中心周波数の波長の、０．１６倍以上０．３２倍以下に設定されているものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、何れの方向からの電波も均一に受信でき（無指向性の特性が得られ）、アンテナ装置の設置方向を電波塔や送信所等の方向に調整する必要がなく、容易かつ迅速に設置作業を行うことができる。つまり、設置作業を簡略化できる。小型で、屋根の上から大きく突出することがなく、目立たず、住宅の意匠性（美観）を損なわずに、しかも、小スペースに設置できる。軽量で、搬送や設置作業を容易に行うことができる。広い範囲の周波数帯を受信でき、例えば、地上デジタルテレビ用の広範囲の周波数帯全域をカバー（受信）する広帯域特性を有するアンテナが得られる。住宅の向きや住宅が建てられる場所を考慮する必要がないので、住宅の設計段階でアンテナ装置の配置を決定でき、住宅全体の意匠性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の一形態を示す斜視図である。
【図２】実施の一形態を示す平面図である。
【図３】実施の一形態を示す正面図である。
【図４】要部拡大図であり、（ａ）は要部拡大正面図であり、（ｂ）は要部拡大右側面図であり、（ｃ）は要部拡大背面図であり、（ｄ）は要部拡大左側面図である。
【図５】第１・第２リード線を説明する説明図であり、（ａ）は給電リード部を説明する説明図であり、（ｂ）は平行部を説明する説明図である。
【図６】第１アンテナ部材の一例を示す正面図である。
【図７】第２アンテナ部材の一例を示す側面図である。
【図８】ＶＳＷＲ特性を示すグラフ図である。
【図９】測定結果を表として示す図である。
【図１０】指向性・利得特性の測定結果を示すグラフ図である。
【図１１】指向性・利得特性の測定結果を示すグラフ図である。
【図１２】指向性・利得特性の測定結果を示すグラフ図である。
【図１３】指向性・利得特性の測定結果を示すグラフ図である。
【図１４】指向性・利得特性の測定結果を示すグラフ図である。
【図１５】指向性・利得特性の測定結果を示すグラフ図である。
【図１６】指向性・利得特性の測定結果を示すグラフ図である。
【図１７】指向性・利得特性の測定結果を示すグラフ図である。
【図１８】指向性・利得特性の測定結果を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図示の実施形態に基づき本発明を詳説する。
図１に於て、本発明の広帯域アンテナ装置の実施の一形態は、鉛直面上に配設される横細長状の略楕円面部13と、鉛直面上に配設され略楕円面部13の水平方向長軸Ｓ１の一円弧端部13ａから下方へ延設される下方拡幅状の給電用の脚部12と、を有する１枚の導電性材料から成る薄片面状のアンテナ素子11を、４枚備えている。
【００１２】
そして、４枚のアンテナ素子11，11，11，11を、一円弧端部13ａに接近する一鉛直軸心Ｃを中心として、図１及び図２に示すように、９０度回転対称状に配設して、平面視十字状に形成している。
【００１３】
また、図３に示すように、アンテナ素子11の略楕円面部13は、鉛直方向短軸Ｓ２に沿った短軸寸法Ｈｂを、水平方向長軸Ｓ１に沿った長軸寸法Ｌｂの１８％以上４７％以下に設定している。好ましくは、短軸寸法Ｈｂを長軸寸法Ｌｂの２０％以上３５％以下とする。より好ましくは、３０％以上３５％以下とする。なお、本発明に於て「横細長状の略楕円面部13」とは、短軸寸法Ｈｂが長軸寸法Ｌｂの４７％以下の略楕円形状を言う。また、上記の下限値未満であると広帯域を十分に受信できなくなり、上記の上限値を越えると広帯域を十分に受信できなくなると共に小型化が困難である。
【００１４】
アンテナ素子11の脚部12は、下方に次第に幅寸法Ｗが増加する下方拡幅形状である。一鉛直軸心Ｃ寄りに（接近して）配設される脚部12の内側端縁12ａは、一鉛直軸心Ｃとの間に微小間隙をもって一鉛直軸心Ｃに平行な直線状に形成されている。また、脚部12の外側端縁12ｂは、大きな曲率半径の凹状円弧形に形成されている。
脚部12は、略楕円面部13の（二点鎖線で示す仮想曲線である）一円弧端部13ａに接する接線方向から、略直角三角形状の脚部12の上端部（内端部）12ｃが接合して、接合部を形成している。
【００１５】
また、脚部12の下端縁部12ｄから略楕円面部13の下端円弧縁部13ｄまでの脚突出寸法Ｈｃは、短軸寸法Ｈｂの５％以上２５％以下に設定している。好ましくは、短軸寸法Ｈｂの１０％以上２０％以下であり、より好ましくは、短軸寸法Ｈｂの１４％以上２０％以下に設定している。なお、短軸寸法Ｈｂの１４％以上１６％以下とするも良い。
【００１６】
ここで、図２に示すように、一鉛直軸心Ｃを中心として矢印Ｎの回転方向（平面視反時計廻り方向Ｎ）に配設される４枚のアンテナ素子11，11，11，11を、順次、第１アンテナ素子11ａ、第２アンテナ素子11ｂ、第３アンテナ素子11ｃ、第４アンテナ素子11ｄと呼ぶ。
図３及び図４（ａ）に二点鎖線で示すように、第１アンテナ素子11ａ（の脚部12）に同軸ケーブル９の内部導体９ａを接続し、第３アンテナ素子11ｃ（の脚部12）に同軸ケーブル９の外部導体９ｂを接続している。
言い換えると、一鉛直軸心Ｃを挟んで隣り合う（１８０度回転対称状の）一対のアンテナ素子11，11の内、一方のアンテナ素子11に同軸ケーブル（給電線）９の内部導体９ａと接続し、他方のアンテナ素子11に外部導体９ｂを接続している。なお、図１及び図４（ｂ）〜（ｄ）に於て、同軸ケーブル９は図示省略している。
【００１７】
また、図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、第１アンテナ素子11ａに第１リード線81の一端側81ａを接続し、第２アンテナ素子11ｂに第１リード線81の他端側81ｂを接続している。また、第３アンテナ素子11ｃに第２リード線82の一端側82ａを接続し、第４アンテナ素子11ｄに第２リード線82の他端側82ｂを接続している。言い換えると、一鉛直軸心Ｃを中心として回転方向に隣り合う一対のアンテナ素子11，11（の脚部12，12）を第１リード線81で接続すると共に、他の一対のアンテナ素子11，11（の脚部12，12）を第２リード線82で接続している。
【００１８】
図５に示すように、第１リード線81と第２リード線82は、同形状であって、両端部は、絶縁被覆部が剥離され導体が露出されている。露出した導体がアンテナ素子11の脚部12の給電点にハンダ等で電気的に接続される。そして、アンテナ素子11に導体が直接に接触していない絶縁被覆部に相当する部位が給電リード部81ｄ，82ｄである。第１リード線81の給電リード部81ｄと、第２リード線82の給電リード部82ｄと、は、リード長さ寸法Ｔａが同等に形成されている。
【００１９】
図５（ｂ）に示すように、第１リード線81と第２リード線82との絶縁被覆部が相互に密着して平行状態が維持される平行部80を形成している。平行部80の平行部長さ寸法Ｔｂをリード長さ寸法Ｔａの８０％以上としている。
また、リード長さ寸法Ｔａは、電気長に換算すると、適用周波数範囲の中心周波数の波長λａの、０．１６倍以上０．３２倍以下に設定している。より好ましくは、上記中心周波数の波長λａの０.１８倍以上０.２７倍以下に設定する。この下限値未満、又は、この上限値を越えると、様々な方向からの電波を均一に受信することが困難である。
【００２０】
言い換えると、第１リード線81と第２リード線82を有する２芯平行線（平行リード線）８を備えている。その２芯平行線８を所定長さに切断し、両端の絶縁被覆部を剥離して導体を露出させると共に給電リード部（絶縁被覆部）81ｄ，82ｄが上記リード長さ寸法Ｔａとなるように残存させている。また、両端を長手方向に沿って割いてＹ字状部を形成し、中間部を平行部80とすると共にその平行部長さ寸法Ｔｂをリード長さ寸法Ｔａの８０％以上となるように残存させている。
【００２１】
また、図６及び図７に示すように、アンテナ素子11は、薄板状かつ横細長矩形状（長方形状）の基板Ｋに貼設（貼着）している。１枚の鉛直面状の基板Ｋに、２枚のアンテナ素子11，11を一鉛直軸心Ｃに関して線対称状に配設している。
一鉛直軸心Ｃを挟んで向かいあう一方の脚部12の内側端縁12ａと他方の脚部12の内側端縁12ａの間隔寸法は、基板Ｋ及びアンテナ素子11の厚みの和（第１・第２アンテナ部材１，２の厚み寸法）より大きく形成されている。
【００２２】
具体的には、図６に示すように、第１アンテナ素子11ａと第３アンテナ素子11ｃとを基板Ｋに正面視で一鉛直軸心Ｃに関して線対称状に貼設して第１アンテナ部材１を形成している。一鉛直軸心Ｃに沿って、第１アンテナ部材１の上縁１ａから中央部（高さ寸法Ｈａの略２分の１）まで差込スリット19を形成している。
また、図７に示すように、第２アンテナ素子11ｂと第４アンテナ素子11ｄとを基板Ｋに側面視で一鉛直軸心Ｃに関して線対称状に基板Ｋに貼設して第２アンテナ部材２を形成している。一鉛直軸心Ｃに沿って、脚部12と脚部12の間に、第２アンテナ部材２の下縁２ｂから中央部（高さ寸法Ｈａの略２分の１）まで差込スリット29を形成している。
そして、第１アンテナ部材１の差込スリット19の上方から第２アンテナ部材２の差込スリット29を差し込んで固着し、図１に示すように、第１アンテナ部材１と第２アンテナ部材２とが互いに直交して平面視十字状となるアンテナ装置を形成している。つまり、一枚の基板Ｋには、一鉛直軸心Ｃを挟んで隣り合う１８０度回転対称状の一対のアンテナ素子11，11を貼設している。
【００２３】
図６及び図７に於て、１枚の基板Ｋ上に貼設された一対のアンテナ素子１，１の内、一鉛直軸心Ｃから最も離れた最外円弧端部（他円弧端部）13ｂ，13ｂの長さ寸法をエレメント長さ寸法Ｌａと呼ぶと、エレメント長さ寸法Ｌａは、電気長にすると、適用周波数範囲の最低周波数の波長λｂの０．４５倍以上０．６５倍以下に設定している。好ましくは、０．５倍以上０．５５倍以下に設定する。より好ましくは０．５２倍以上０．５４倍以下に設定する。
【００２４】
長軸寸法Ｌｂは、エレメント長さ寸法Ｌａの４０％以上４９．５％以下に設定している。より好ましくは、エレメント長さ寸法Ｌａの４７％以上４９．５％以下に設定する。言い換えると、エレメント長さ寸法Ｌａは、長軸寸法Ｌｂの２．０２倍以上２．５倍以下に設定している。より好ましくは、長軸寸法Ｌｂの２．０２倍以上２．１３倍以下に設定している。
また、短軸寸法Ｈｂと脚突出寸法Ｈｃの和がエレメント高さ寸法Ｈａである。なお、エレメント長さ寸法Ｌａは、基板Ｋの長さ寸法、又は、第１・第２アンテナ部材１，２の長さ寸法でもある。エレメント高さ寸法Ｈａは、基板Ｋの高さ寸法、又は、第１・第２アンテナ部材１，２の高さ寸法でもある。
【００２５】
非導電性の基板Ｋの材質としては、ガラスエポキシ基板、樹脂シート（フィルム）、ガラス、電子基板等、（非金属の）絶縁物であれば良く、視認性の面からは、透明乃至半透明のものでもよい。基板Ｋの厚み寸法は、１ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、好ましくは、１．２ｍｍ以上１．８ｍｍ以下である。
【００２６】
また、アンテナ素子11の材質としては、固有抵抗が小さい（導電率が高い）ものであって、例えば、１００μｍ以下の金属製薄板（金属箔）、金属メッシュ材（網板）、金属膜、透明導電膜、金属半透明膜、導電塗料膜等である。金属製薄板としては、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ等である。金属膜としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｐｔ等、又は、これらを含む合金である。透明導電膜としては、基板Ｋに、ＩＴＯ、酸化亜鉛、酸化スズ等の金属酸化物を用いて、真空蒸着法、スパッタリング法、メッキ、電着等で基板Ｋ上に成膜されるものである。金属半透明膜としては、Ａｇ−Ｃｕ、Ａｇ−Ｐｄ、Ｎｉ−Ａｕ等である。金属塗料膜としては、金属ペーストやカーボンペーストを用いて、スクリーン印刷、ロールコーティング、転写等で基板Ｋ上に成膜されるものである。
【００２７】
次に、本発明のアンテナ装置の作用（使用方法）について説明する。
アンテナ素子11が略楕円面部13を備えているので、安定して広い周波数帯域に於て、優秀なＶＳＷＲ特性（電圧定在波比）が得られる。また、略楕円面部13を水平方向に横細長状とすることで、アンテナ装置全体の高さ寸法が低くなる。また、脚部12によって、特性インピーダンスが徐々に変化する広帯域のインピーダンスの整合回路を構成し、十分に広い周波数帯域に対応可能となる。また、脚部12によって基板Ｋの差込スリット29の縁部が補強される。つまり、脚部12は、インピーダンス整合用及び補強用と言える。
【００２８】
広帯域の周波数を受信可能な第１アンテナ部材１と広帯域の周波数を受信可能な第２アンテナ部材２と、を直交させることで、何れの方向からの電波も均一かつ広い周波数帯で受信可能な無指向性の特性が得られる。
【００２９】
また、第１・第２リード線81，82に平行部80を設け、平行部80がリード長さ寸法Ｔａの８０％以上維持されたまま、アンテナ素子11と接続されることで、受信への悪影響を防止し、安定した受信感度が得られると共に、高品質なアンテナ装置が得られる。
【００３０】
また、アンテナ素子11を基板Ｋに貼設することで、物理長（エレメント長さ寸法Ｌａ）を、電気長より短くできる。例えば、基板Ｋがガラスエポキシ製（実効比誘電率が２．８）であれば、物理長は、電気長の略６０％程度であればよく、アンテナ装置全体をより小型・軽量にする。
また、第１・第２リード線81，82の絶縁被覆部によって、物理長（リード長さ寸法Ｔａ）を、短くできる。例えは、絶縁被覆部の実効比誘電率が２．３６であれば、物理長は、所望の電気長の略６５％程度であればよく、アンテナ装置全体の一層の小型・軽量化を図り得る。
【００３１】
次に、図８〜図18に示される測定データは、アンテナ素子11が略０．０３５ｍｍの銅製であり、基板Ｋがガラスエポキシ（比誘電率は４．６、実効比誘電率は２．８）である。エレメント長さ寸法Ｌａは、物理長であり、電気長は物理長を約１．６７倍にした数値である。
また、２芯平行線８は、内部導体の直径が１ｍｍ、導体中心間距離が１．９ｍｍ、絶縁体占積率が０．６８６、実効比誘電率が２．３６であって、リード長さ寸法Ｔａは物理長であり、電気長は物理長を約１．５４倍した数値である。
【００３２】
図８に於て、地上波デジタルテレビ用の周波数帯域である４７０ＭＨｚ〜７１０ＭＨｚといった広い周波数帯域（広帯域）に対して、エレメント長さ寸法ＬａとＶＳＷＲとの関係を示している。図８から明らかなように、適用周波数範囲（４７０ＭＨｚ〜７１０ＭＨｚ）において、ＶＳＷＲ値が２以下となっており、広い周波数帯を受信可能な広帯域アンテナであることが明らかである。
特に、電気長にすると、適用周波数範囲の最低周波数（４７０ＭＨｚ）の波長λｂの０．５２倍以上０．６５倍以上のもの（物理長がＬａ＝２２０ｍｍ、２２５ｍｍ、２５０ｍｍのもの）が、最低周波数で優れていることが分かる。
また、小型という面では、上記最低周波数の波長λｂの０．５倍以上０．５５倍以下のもの（物理長がＬａ＝２１０ｍｍ、２２０ｍｍ、２２５ｍｍのもの）が優れていることが分かる。
即ち、上記最低周波数の波長λｂの０．５２倍以上０．５５倍以下のもの（物理長がＬａ＝２２０ｍｍ、２２５ｍｍのもの）が非常に優秀であることが分かる。
【００３３】
図８の測定結果は、図１に示したアンテナ装置を、それぞれ
（イ）Ｌａ＝２１０ｍｍ，Ｌｂ＝１００ｍｍ，Ｈｂ＝２５ｍｍ，Ｈｃ＝５ｍｍ，Ｔａ＝７５ｍｍとしたもの、
（ロ）Ｌａ＝２２５ｍｍ，Ｌｂ＝１０７．５ｍｍ，Ｈｂ＝２５ｍｍ，Ｈｃ＝５ｍｍ，Ｔａ＝７５ｍｍとしたもの、
（ハ）Ｌａ＝２２０ｍｍ，Ｌｂ＝１０５ｍｍ，Ｈｂ＝３５ｍｍ，Ｈｃ＝５ｍｍ，Ｔａ＝７５ｍｍとしたもの、
（二）Ｌａ＝２５０ｍｍ，Ｌｂ＝１２２．５ｍｍ，Ｈｂ＝２５ｍｍ，Ｈｃ＝５ｍｍ，Ｔａ＝７５ｍｍとしたもの、
について、ＶＳＷＲ特性を測定したものである。
【００３４】
次に、エレメント長さ寸法Ｌａと、短軸寸法Ｈｂと、リード長さ寸法Ｔａが異なる本発明に係るアンテナ装置を30種類（図９参照）製作し、水平偏波で各方向からの利得を各々測定した。なお、脚突出寸法Ｈｃは全て５ｍｍである。
測定結果をまとめた図９に於て、利得の平均（Ｇａｖｅ）、利得の最大値（Ｇｍａｘ）、利得の最小値（Ｇｍｉｎ）、利得の最大差（Ｇｍａｘ−Ｇｍｉｎ）から明らかなように、十分な利得が得られている。なお、単位はｄＢｉとする。
また、図９に示した３０種類の内、９種類の指向性・利得の測定結果を、夫々、図１０〜図１８に示す。４７０ＭＨｚ〜７１０ＭＨｚの広帯域で優秀な無指向性を示していることが明らかである。なお、図１０〜図１８に示した以外（残り２１種類）についても同様に無指向性が得られた。
【００３５】
図９に於て、短軸寸法Ｈｂを長軸寸法Ｌｂの３０％以上３５％以下とした、エレメント長さ寸法Ｌａが２２０ｍｍ（長軸寸法Ｌｂが１０５ｍｍ）、短軸寸法Ｈｂが３５ｍｍに設定されているものは、他に比べて利得の平均値（Ｇａｖｅ）が−５以上、かつ、利得の最大差（Ｇｍａｘ−Ｇｍｉｎ）が８以下のものが多く含まれ、より優れていることが分かる。言い換えると、エレメント長さ寸法Ｌａを、電気長で、適用周波数範囲の最低周波数の波長λｂの０．５２倍以上０．５４倍以下に設定したものがより優れているとも言える。また、小型という面で、短軸寸法Ｈｂを長軸寸法Ｌｂの２０％以上３５％以下にしたものが優れている。
【００３６】
さらに、エレメント長さ寸法Ｌａが２２０ｍｍ、短軸寸法Ｈｂが３５ｍｍに設定されているものの内、リード長さ寸法Ｔａを、電気長で、適用周波数範囲（４７０ＭＨｚ〜７１０ＭＨｚ）の中心周波数（５９０ＭＨｚ）の波長λａの０.１８倍以上０.２７倍以下に設定したもの、即ち、物理長が、Ｔａ＝６５、７５、８５、のもの（図15〜図17参照）は、利得の平均値が−５以上、かつ、利得の最大差が８以下を満たし非常に優れていることが分かる。
【００３７】
なお、本発明は、設計変更可能であって、図示省略するが、第１アンテナ素子11ａと第４アンテナ素子11ｄを第１リード線81で接続し、第２アンテナ素子11ｂと第３アンテナ素子11ｃを第２リード線82で接続するも良い。
また、接続方法はハンダ付けの他、リード線に圧着端子をつけたものをネジ止めするなど、従来の接続方法を適用してもよい。
また、「貼着又は貼設」とは、基板Ｋの外面に接着剤、粘着剤、粘着テープ（シート）材等で取着した場合、アンテナ素子11を２枚の基板Ｋの間に挟設・挟着させる場合、焼き付けての積層、転写、蒸着、塗装、成膜、電着、を包括している。
【００３８】
なお、本発明のアンテナは、図示省略するが、屋外用として一般的な防水ケースに収納して使用してもよい。
【００３９】
以上のように、本発明の広帯域アンテナ装置は、鉛直面上に配設される横細長状の略楕円面部13と、略楕円面部13の水平方向長軸Ｓ１の一円弧端部13ａから下方へ延設される下方拡幅状の給電用の脚部12と、を有する４枚のアンテナ素子11を、一円弧端部13ａに接近する一鉛直軸心Ｃを中心としての90度回転対称状に配設して、平面視十字状に形成したので何れの方向からの電波も均一に受信でき（特に水平偏波に対する無指向性の特性が得られ）、アンテナ装置の設置方向を電波塔や送信所等の方向に調整する必要がなく、容易かつ迅速に設置作業を行うことができる。つまり、設置作業を簡略化できる。小型で、屋根の上から大きく突出することがなく、目立たず、住宅の意匠性（美観）を損なわずに、しかも、小スペースに設置できる。軽量で、搬送や設置作業を容易に行うことができる。広い範囲の周波数帯を受信でき、例えば、地上デジタルテレビ用の広範囲の周波数帯全域をカバー（受信）する広帯域特性を有するアンテナ装置が得られる。住宅の向きや住宅が建てられる場所を考慮する必要がないので、住宅の設計段階でアンテナ装置の配置を決定でき、住宅全体の意匠性を高めることができる。
【００４０】
また、アンテナ素子11，11を非導電性の基板Ｋに貼設し、一鉛直軸心Ｃに関して線対称状の一対のアンテナ素子11，11の略楕円面部13，13の一鉛直軸心Ｃから最も離れた最外円弧端部13ｂ，13ｂ間の長さ寸法を、エレメント長さ寸法Ｌａとすると、エレメント長さ寸法Ｌａを、電気長で、適用周波数の最低周波数の波長λｂの０．４５倍以上０．６５倍以下に設定したので、広い周波数帯域で、優れたＶＳＷＲ特性が得られる。確実に広い範囲の周波数を受信できる。
【００４１】
また、略楕円面部13の短軸寸法Ｈｂを、略楕円面部13の長軸寸法Ｌｂの１８％以上４７％以下に設定したので、広帯域の周波数を受信でき、かつ、アンテナ装置全体をより低くできる。低重心のアンテナ装置が得られ、姿勢が安定しやすく設置作業等を容易に行うことができる。
【００４２】
また、一鉛直軸心Ｃを中心として回転方向に隣り合う一対のアンテナ素子11，11を第１リード線81で接続すると共に、他の一対のアンテナ素子11，11を第２リード線82で接続して、第１リード線81の給電リード部81ｄと第２リード線82の給電リード部82ｄを同等のリード長さ寸法Ｔａに形成すると共に、第１リード線81の給電リード部81ｄと第２リード線82の給電リード部82ｄとを平行に配設した平行部80を形成し、平行部80の平行部長さ寸法Ｔｂを、リード長さ寸法Ｔａの８０％以上に設定したので、より安定してより精度良く電波を受信できる。
【００４３】
また、一鉛直軸心Ｃを中心として回転方向に隣り合う一対のアンテナ素子11，11を第１リード線81で接続すると共に、他の一対のアンテナ素子11，11を第２リード線82で接続して、第１リード線81の給電リード部81ｄと第２リード線82の給電リード部82ｄを同等のリード長さ寸法Ｔａに形成し、リード長さ寸法Ｔａは、電気長で、適用周波数範囲の中心周波数の波長λａの、０．１６倍以上０．３２倍以下に設定されているので、様々な方向からの電波に対して、優れた利得が均一に、かつ、安定して得られる。受信方向毎に利得のバラつきがより少ない高精度の無指向性アンテナ装置が得られる。
【符号の説明】
【００４４】
11 アンテナ素子
12 脚部
13 略楕円面部
13ａ 一円弧端部
13ｂ 最外円弧端部
80 平行部
81 第１リード線
81ｄ 給電リード部
82 第２リード線
82ｄ 給電リード部
Ｃ 一鉛直軸心
Ｈｂ 短軸寸法
Ｌａ エレメント長さ寸法
Ｌｂ 長軸寸法
Ｓ１ 水平方向長軸
Ｔａ リード長さ寸法
Ｔｂ 平行部長さ寸法
λａ 中心周波数の波長
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直面上に配設される横細長状の略楕円面部（13）と、該略楕円面部（13）の水平方向長軸（Ｓ１）の一円弧端部（13ａ）から下方へ延設される下方拡幅状の給電用の脚部（12）と、を有する４枚のアンテナ素子（11）を、上記一円弧端部（13ａ）に接近する一鉛直軸心（Ｃ）を中心としての９０度回転対称状に配設して、平面視十字状に形成したことを特徴とする広帯域アンテナ装置。
【請求項２】
上記アンテナ素子（11）（11）を非導電性の基板（Ｋ）に貼設し、
上記一鉛直軸心（Ｃ）に関して線対称状の一対のアンテナ素子（11）（11）の上記略楕円面部（13）（13）の上記一鉛直軸心（Ｃ）から最も離れた最外円弧端部（13ｂ）（13ｂ）間の長さ寸法を、エレメント長さ寸法（Ｌａ）とすると、
上記エレメント長さ寸法（Ｌａ）を、電気長で、適用周波数の最低周波数の波長（λｂ）の０．４５倍以上０．６５倍以下に設定した請求項１記載の広帯域アンテナ装置。
【請求項３】
上記略楕円面部（13）の短軸寸法（Ｈｂ）を、該略楕円面部（13）の長軸寸法（Ｌｂ）の１８％以上４７％以下に設定した請求項１又は２記載の広帯域アンテナ装置。
【請求項４】
上記一鉛直軸心（Ｃ）を中心として回転方向に隣り合う一対の上記アンテナ素子（11）（11）を第１リード線（81）で接続すると共に、他の一対の上記アンテナ素子（11）（11）を第２リード線（82）で接続して、
上記第１リード線（81）の給電リード部（81ｄ）と上記第２リード線（82）の給電リード部（82ｄ）を同等のリード長さ寸法（Ｔａ）に形成すると共に、上記第１リード線（81）の上記給電リード部（81ｄ）と第２リード線（82）の給電リード部（82ｄ）とを平行に配設した平行部（80）を形成し、
上記平行部（80）の平行部長さ寸法（Ｔｂ）を、上記リード長さ寸法（Ｔａ）の８０％以上に設定した請求項１，２又は３記載の広帯域アンテナ装置。
【請求項５】
上記一鉛直軸心（Ｃ）を中心として回転方向に隣り合う一対の上記アンテナ素子（11）（11）を第１リード線（81）で接続すると共に、他の一対の上記アンテナ素子（11）（11）を第２リード線（82）で接続して、
上記第１リード線（81）の給電リード部（81ｄ）と上記第２リード線（82）の給電リード部（82ｄ）を同等のリード長さ寸法（Ｔａ）に形成し、
上記リード長さ寸法（Ｔａ）は、電気長で、適用周波数範囲の中心周波数の波長（λａ）の、０．１６倍以上０．３２倍以下に設定されている請求項１，２又は３記載の広帯域アンテナ装置。
【請求項１】
鉛直面上に配設される横細長状の略楕円面部（13）と、該略楕円面部（13）の水平方向長軸（Ｓ１）の一円弧端部（13ａ）から下方へ延設される下方拡幅状の給電用の脚部（12）と、を有する４枚のアンテナ素子（11）を、上記一円弧端部（13ａ）に接近する一鉛直軸心（Ｃ）を中心としての９０度回転対称状に配設して、平面視十字状に形成したことを特徴とする広帯域アンテナ装置。
【請求項２】
上記アンテナ素子（11）（11）を非導電性の基板（Ｋ）に貼設し、
上記一鉛直軸心（Ｃ）に関して線対称状の一対のアンテナ素子（11）（11）の上記略楕円面部（13）（13）の上記一鉛直軸心（Ｃ）から最も離れた最外円弧端部（13ｂ）（13ｂ）間の長さ寸法を、エレメント長さ寸法（Ｌａ）とすると、
上記エレメント長さ寸法（Ｌａ）を、電気長で、適用周波数の最低周波数の波長（λｂ）の０．４５倍以上０．６５倍以下に設定した請求項１記載の広帯域アンテナ装置。
【請求項３】
上記略楕円面部（13）の短軸寸法（Ｈｂ）を、該略楕円面部（13）の長軸寸法（Ｌｂ）の１８％以上４７％以下に設定した請求項１又は２記載の広帯域アンテナ装置。
【請求項４】
上記一鉛直軸心（Ｃ）を中心として回転方向に隣り合う一対の上記アンテナ素子（11）（11）を第１リード線（81）で接続すると共に、他の一対の上記アンテナ素子（11）（11）を第２リード線（82）で接続して、
上記第１リード線（81）の給電リード部（81ｄ）と上記第２リード線（82）の給電リード部（82ｄ）を同等のリード長さ寸法（Ｔａ）に形成すると共に、上記第１リード線（81）の上記給電リード部（81ｄ）と第２リード線（82）の給電リード部（82ｄ）とを平行に配設した平行部（80）を形成し、
上記平行部（80）の平行部長さ寸法（Ｔｂ）を、上記リード長さ寸法（Ｔａ）の８０％以上に設定した請求項１，２又は３記載の広帯域アンテナ装置。
【請求項５】
上記一鉛直軸心（Ｃ）を中心として回転方向に隣り合う一対の上記アンテナ素子（11）（11）を第１リード線（81）で接続すると共に、他の一対の上記アンテナ素子（11）（11）を第２リード線（82）で接続して、
上記第１リード線（81）の給電リード部（81ｄ）と上記第２リード線（82）の給電リード部（82ｄ）を同等のリード長さ寸法（Ｔａ）に形成し、
上記リード長さ寸法（Ｔａ）は、電気長で、適用周波数範囲の中心周波数の波長（λａ）の、０．１６倍以上０．３２倍以下に設定されている請求項１，２又は３記載の広帯域アンテナ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−１０４９５７（Ｐ２０１２−１０４９５７Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５０１３１（Ｐ２０１０−２５０１３１）
【出願日】平成２２年１１月８日（２０１０．１１．８）
【出願人】（０００００３２６３）三菱電線工業株式会社 (734)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月８日（２０１０．１１．８）
【出願人】（０００００３２６３）三菱電線工業株式会社 (734)
【Ｆターム（参考）】
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