DE112011103812T5

DE112011103812T5 - Struktur zur Befestigung einer Antenne

Info

Publication number: DE112011103812T5
Application number: DE112011103812T
Authority: DE
Inventors: Yuichiro Yamaguchi; Yuki Noguchi; Hiroki Nitta; Takeshi Togura; Ning Guan
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2010-11-19
Filing date: 2011-11-18
Publication date: 2013-08-08
Also published as: WO2012067242A1

Abstract

Ein plattenartiges Antennenelement (215) einer Antenne (201) hat einen Zwischenabschnitt, der ein Übergang zwischen einem ersten Wurzelabschnitt (225) und einem zweiten Wurzelabschnitt (226) bildet, wobei der Zwischenabschnitt einen elektrisch leitfähigen Pfad aufweist, der eine Mäanderform mit mindestens einer Rücklaufstruktur aufweist. Das Antennenelement (215) ist in ein Innenraummaterial, das in einem beweglichen Korpus verbaut werden soll, wobei das Innenraummaterial aus einem Isoliermaterial besteht, so eingebettet, dass es mit dem Innenraummaterial integriert ist, oder das Antennenelement (215) ist so befestigt, dass es an eine Form einer Oberfläche des Innenraummaterials angepasst ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft vor allem eine Antenne, die an einem beweglichen Korpus, wie zum Beispiel einem Automobil, montiert ist und für ein Drahtlosgerät geeignet ist.
Hintergrund
Die jüngsten technischen Fortschritte auf dem Gebiet der Kommunikationsnetze haben beispielsweise im Bereich der Fahrzeug-Innenantennen, die an einem Automobil anzubringen sind, zur Entwicklung verschiedener Antennen geführt, die für eine Reihe verschiedener Frequenzbänder geeignet sind.
Zum Beispiel sind automobile Navigationssysteme an verschiedene Arten von Antennen angeschlossen, die sich für das Senden und Empfangen von Mikrowellen von 1 GHz bis 10 GHz eignen und in ITS (Intelligenten Verkehrssystemen), wie zum Beispiel GPS (Globales Positionsbestimmungssystem), VICS (Vehicle Information and Communication System^®) und ETC (Electronic Toll Collection = Elektronisches Maut-Inkasso), verwendet werden.
Des Weiteren ist ein automobiles Navigationssystem allgemein integral nicht nur mit dem ITS, sondern auch mit einem Tuner ausgestattet, der Rundfunkausstrahlungen und terrestrischen digitalen Rundfunk empfängt. Dementsprechend enthält ein Frequenzband, das durch eine Fahrzeug-Innenantenne zu verwenden ist, eine AM-Frequenz von 526,5 kHz bis 1606,5 kHz, ein Band von 60 MHz, eine VHF-Frequenz von 87,5 MHz bis 108 MHz und eine UHF-Frequenz (470 MHz bis 770 MHz) für terrestrischen digitalen Rundfunk, der vor kurzem in drei japanischen Großgebieten in Dienst genommen wurde, und zwar in den Gebieten Kanto, Kinki und Chukyo in Japan. Das heißt, das Band umfasst einen weiten Bereich.
Der terrestrische digitale Rundfunk ermöglicht nicht nur ein digitales hochauflösendes und tonqualitativ hochwertiges Programm, sondern auch ein interaktives Programm, so dass ein Programm, bei dem die Bilder klar und flimmerfrei sind, betrachtet werden kann, selbst wenn das Fernsehgerät beispielsweise in einem fahrenden Zug oder Bus installiert ist. Des Weiteren ist ein Dienst vorsehen, der es einem mobilen Informationsendgerät oder dergleichen erlaubt, ein bewegtes Bild, Datenrundfunk oder Sprachrundfunk zu empfangen und zu betrachten.
Als ein Beispiel unterschiedlicher Arten von Antennen, wie oben angesprochen, ist eine Fahrzeug-Innenantenne in der unten angeführten Patentliteratur 1 beschrieben.
Die unten angeführte Patentliteratur 1 offenbart eine Antenne 53, die Folgendes enthält: ein Flachmaterial 51, das an einer Innenseite eines aus Harz bestehenden Innenraummaterials, das einen fahrgastzellenseitigen Teil einer Vordersäule einer Fahrzeugkarosserie bildet, angebracht ist; und eine Antennenleitung 52, die entlang einer Nähe einer äußeren Region des Flachmaterials 51 angeordnet ist (siehe 23). Das Flachmaterial 51 ist im Wesentlichen rechteckig und hat die Form eines Films. Um die Antennenleitung 52 zu bilden, wird ein Metalldraht in das Flachmaterial 51 entlang der Nähe der äußeren Region des Flachmaterials 51 eingebettet bzw. daran befestigt, oder eine elektrisch leitfähige Druckfarbe wird auf das Flachmaterial 51 entlang der Nähe der äußeren Region des Flachmaterials 51 gedruckt.
Außerdem beschreibt die unten angeführte Patentliteratur 1 den Punkt, dass die Antenne 53 um eine Distanz von mindestens 5 mm bis maximal 50 mm von einer Metallplatte des fahrgastzellenseitigen Teils, das die Vordersäule bildet, beabstandet sein muss. Gemäß Patentliteratur 1 hat dieser Punkt folgenden Grund. Wenn eine Distanz zwischen der Metallplatte und der Antenne 53 kleiner als 5 mm ist, so kommt es zu einem Einfluss elektrostatischer Kapazität zwischen der Metallplatte und der Antenne 53 und somit zu einem Verstärkungsverlust der Antenne 53. Wenn dagegen die Distanz zwischen der Metallplatte und der Antenne 53 größer als 50 mm ist, so wird die Richtungsgebundenheit der Antenne 53 durch den Einfluss der Metallplatte vergrößert, und das Innenraummaterial, das in dem Automobil verbaut werden soll, wird dicker. Das führt zu einem engeren Innenraum in der Fahrgastzelle und einem Verlust an Nutzbarkeit der Antenne 53.
Zitierungsliste
Schriften der Patentliteratur
Patentliteratur 1

Japanische Patentanmeldungspublikation, Tokukaihei, Nr. 7-58535 (Veröffentlichungsdatum: 3. März 1995)

Patentliteratur 2

Japanische Patentanmeldungspublikation, Tokukai, Nr. 2000-295017 (Veröffentlichungsdatum: 20. Oktober 2000)

Patentliteratur 3

Japanische Patentanmeldungspublikation, Tokukaihei, Nr. 5-29821 (Veröffentlichungsdatum: 5. Februar 1993)

Zusammenfassung
Technisches Problem
Das heißt, die in Patentliteratur 1 beschriebene Antenne muss um eine relativ große Distanz von der Metallplatte beabstandet sein. Dies macht es schwierig, die Antenne in einem relativ schmaleren Raum anzuordnen, wo sich die Metallplatte in der Nähe der Antenne befindet.
Zum Beispiel hat eine Dachträgersäule eines Fahrzeugs oft eine hohle Struktur, die durch ein äußeres Material gebildet wird, das mindestens zum Teil aus einer Metallplatte besteht. In diesem Fall wird zum Zweck der Platzersparnis die Installation einer Antenne in einem solchen hohlen Teil in Betracht gezogen.
Jedoch kann es bei der in Patentliteratur 1 beschriebenen Antenne, die um eine relativ große Distanz von der Metallplatte beabstandet sein muss, aufgrund des begrenzten Raumes in Abhängigkeit von der Dicke der Säule und/oder der Größe des hohlen Teils schwierig werden, die Distanz zwischen der Antenne und der Metallplatte herzustellen. Des Weiteren wird davon ausgegangen, dass es in einem Fall, wo Kabel oder Kabelbäume von unterschiedlichen Arten elektrischer Geräte verdrahtet werden sollen, schwieriger werden würde, die Antenne in dem hohlen Teil anzuordnen, oder dass es erforderlich wäre, die Positionsbeziehung zwischen den Kabeln oder anderen Teilen und der Antenne exakt zu berechnen.
Eine Säule, die nahe einem Fenster angeordnet ist, ist ein Ort, wo ein gewisser Grad an Antennenleistung gewährleistet werden kann. In dieser Hinsicht ist die Säule ein geeigneter Ort für die Installation der Antenne. Jedoch ist man bei der in Patentliteratur 1 beschriebenen Antenne mit der Schwierigkeit konfrontiert, sie in der Säule zu installieren, wie oben beschrieben. Aus diesem Grund ist ein zunehmender Bedarf an einer Antenne entstanden, die bei der Installation einen höheren Freiheitsgrad besitzt.
Die vorliegende Erfindung hat die oben beschriebenen Umstände zum Hintergrund, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Struktur zur Befestigung einer Antenne mit einem hohen Freiheitsgrad bei der Installation.
Lösung des Problems
Um die obige Aufgabe zu erreichen, ist eine Struktur zur Befestigung einer Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung so konfiguriert, dass sie Folgendes enthält: eine Antenne, die Folgendes enthält: ein plattenartiges Antennenelement mit einem elektrisch leitfähigen Pfad, der zweidimensional ausgebildet ist; und eine Zuleitung, die mit dem Antennenelement verbunden ist, wobei das Antennenelement in ein Innenraummaterial, das zur Verwendung in einem beweglichen Korpus (Körper) vorgesehen ist, eingebettet ist, so dass es mit dem Innenraummaterial integriert ist, oder so befestigt ist, dass es an eine Form einer Oberfläche des Innenraummaterials angepasst ist, wobei das Innenraummaterial aus einem Isoliermaterial besteht, wobei das Antennenelement Folgendes enthält: (i) einen ersten Wurzelabschnitt, der einen Teil des Antennenelements bildet, wobei sich der Teil von einem Endteil des elektrisch leitfähigen Pfades um eine zuvor festgelegte Länge erstreckt; (ii) einen zweiten Wurzelabschnitt, der einen Teil des Antennenelements bildet, wobei sich der Teil von dem anderen Endteil des elektrisch leitfähigen Pfades um eine zuvor festgelegte Länge erstreckt; und (iii) einen Zwischenabschnitt, der einen Übergang zwischen dem ersten Wurzelabschnitt und dem zweiten Wurzelabschnitt darstellt, wobei eine Zuleitungssektion, die mit der Zuleitung verbunden ist, an Endteilregionen des ersten und des zweiten Wurzelabschnitts angeordnet ist, und in dem Zwischenabschnitt der elektrisch leitfähige Pfad ausgebildet ist, wobei der elektrisch leitfähige Pfad eine mäandrierende Form (Mäanderform) mit einer Rücklaufstruktur hat.
Es ist zu beachten, dass die plattenartige Ebene nicht auf die zweidimensionale Ebene beschränkt ist, sondern eine Ebene enthalten kann, die (i) durch Abtrennen eines Teils einer gekrümmten Oberfläche erhalten wird, wie zum Beispiel einer zylindrischen Oberfläche, einer sphärischen Oberfläche, eines Paraboloids oder eines Hyperboloids, und die (ii) eine dreidimensionale Form hat.
Nutzen der Erfindung
Die Struktur zur Befestigung einer Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung hat einen elektrisch leitfähigen Pfad, der eine Mäanderform aufweist. Dadurch kann die Antenne in einem relativ schmalen Raum angeordnet werden, wobei sich die Oberfläche des Leiters nahe der Antenne befindet, wobei im Vergleich zu einer herkömmlichen Anordnung ein Freiheitsgrad bei der Auswahl eines Ortes, wo die Antenne anzuordnen ist, vergrößert wird. Infolge dessen erreicht die Struktur zur Befestigung einer Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung den Effekt, dass ein hoher Freiheitsgrad bei der Installation bei gleichzeitig hoher Antennenleistung ermöglicht wird.
Kurve Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Grundrissansicht, die schematisch eine Konfiguration einer ersten Ausführungsform einer Antenne veranschaulicht, auf die eine Struktur zur Befestigung einer Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
2 ist eine Ansicht, die schematisch veranschaulicht, wie ein Kurzschlusselement in einem Antennenelement angeordnet ist, das eine Mäanderform aufweist, um mehrere elektrisch leitfähige Pfade in dem Antennenelement zu bilden.
3 ist eine Ansicht, die schematisch beschreibt, wie Messungen in Experimenten ausgeführt werden, um die Wirkungen einer Antenne aufzuzeigen.
4 ist eine Grundrissansicht, die schematisch eine Konfiguration eines Beispiels zum Vergleich mit der in 1 gezeigten Antenne veranschaulicht.
5 ist ein Diagramm, das VSWR-Kennlinien der in 1 gezeigten Antenne und der in 4 gezeigten Antenne veranschaulicht.
6 ist ein Diagramm, das VSWR-Kennlinien der in 1 gezeigten Antenne veranschaulicht, wobei die VSWR-Kennlinien gemessen wurden, während die Dicke einer dielektrischen Materialschicht geändert wurde.
7 zeigt Diagramme, die Strahlungsmuster der in 1 gezeigten Antenne veranschaulichen. (a) von 7 veranschaulicht ein Strahlungsmuster in der xy-Ebene. (b) von 7 veranschaulicht ein Strahlungsmuster in der yz-Ebene. (c) von 7 veranschaulicht ein Strahlungsmuster in der zx-Ebene.
8 ist eine Grundrissansicht, die schematisch eine Konfiguration eines modifizierten Beispiels einer Antenne veranschaulicht, auf die eine Struktur zur Befestigung einer Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
9 ist eine Grundrissansicht, die schematisch eine Konfiguration eines Beispiels zum Vergleich mit dem modifizierten Beispiel der in 8 gezeigten Antenne veranschaulicht.
10 ist eine Grundrissansicht, die schematisch eine Konfiguration eines Beispiels zum Vergleich mit dem modifizierten Beispiel der in 8 gezeigten Antenne veranschaulicht.
11 ist ein Diagramm, das VSWR-Kennlinien der in 8 gezeigten Antenne, der in 9 gezeigten Antenne und der in 10 gezeigten Antenne veranschaulicht.
12 ist ein Diagramm, das VSWR-Kennlinien der in 8 gezeigten Antenne veranschaulicht, wobei die VSWR-Kennlinien gemessen wurden, während die Dicke einer dielektrischen Materialschicht geändert wurde.
13 zeigt Diagramme, die Strahlungsmuster der in 8 gezeigten Antenne veranschaulichen. (a) von 13 veranschaulicht ein Strahlungsmuster in der xy-Ebene. (b) von 13 veranschaulicht ein Strahlungsmuster in der yz-Ebene. (c) von 13 veranschaulicht ein Strahlungsmuster in der zx-Ebene.
14 ist eine Grundrissansicht, die schematisch eine Konfiguration eines modifizierten Beispiels einer Antenne veranschaulicht, auf die eine Struktur zur Befestigung einer Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
15 ist eine Ansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem die Antenne, auf die die Struktur zur Befestigung einer Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird, auf der Oberfläche des Innenraummaterials angeklebt ist.
16 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Erscheinungsbild-Konfiguration einer Vorderseite einer Fahrgastzelle eines Automobils veranschaulicht.
17 ist eine vergrößerte Ansicht einer Dachträgersäule aus den Komponenten in der in 16 gezeigten Erscheinungsbild-Konfiguration.
18 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Querschnitts der in 17 gezeigten Säule veranschaulicht, wenn die Säule an einer zuvor festgelegten Position durch eine Ebene H, die eine Längsrichtung der Säule schneidet, geschnitten wird.
19 ist eine Ansicht, die eine Art und Weise des Anklebens der Antenne, auf die die Struktur zur Befestigung einer Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung ist angewendet wird, auf die Oberfläche eines Innenraummaterials veranschaulicht. (a) von 19 zeigt einen Zustand der Antenne unmittelbar vor dem Ankleben an die Oberfläche des Innenraummaterials, und (b) von 19 zeigt einen Zustand der Antenne, die an die Oberfläche des Innenraummaterials geklebt ist.
20 ist eine Ansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem die Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung auf einer Oberfläche einer Luftansaugöffnung installiert ist, die in einem verlängerten Zustand auf einer Rückseite eines Luftauslasses einer Klimaanlage angeordnet ist, der sich in einer Mittelkonsole befindet.
21 ist eine Ansicht, die eine Anordnung veranschaulicht, bei der eine Zuleitung mit einer Zuleitungssektion in der in 1 gezeigten Antenne verbunden ist.
22 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer Anordnung einer Antenne und einer Tunersektion veranschaulicht.
23 ist eine erläuternde Ansicht, die den Stand der Technik veranschaulicht.
Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine Ausführungsform einer Struktur zur Befestigung einer Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf Zeichnungen beschrieben.
Eine Antenne, auf die eine Struktur zur Befestigung einer Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird, ist zum Beispiel auf einem beweglichen Korpus montiert. Zu Beispielen des beweglichen Korpus gehören ein Automobil, allgemein Fahrzeug, die auf Schienen oder nicht auf Schienen fahren, ein bemannter oder unbemannter künstlicher Satellit und ein bemanntes oder unbemanntes U-Boot, ohne dass spezielle Einschränkungen hinsichtlich der Art des beweglichen Korpus bestehen. In der folgenden Beschreibung wird davon ausgegangen, dass der bewegliche Korpus ein Automobil ist. Es ist anzumerken, dass der bewegliche Korpus auch als eine Lokomotive verstanden werden kann, die eine Antriebskraft zur Fortbewegung benötigt.
Eine Antenne reagiert empfindlich auf ihre Umgebung. Darum ist es wichtig, wie die Antenne in einer solchen Position montiert ist.
Insbesondere wird eine Antenne, wenn sie an einem Leiterelement, das aus einer Metallplatte usw. besteht, montiert wird, unweigerlich durch das Leiterelement beeinflusst. Das heißt, in einem Fall, wo die Antenne an einem Leiterelement montiert werden soll, muss die Antenne unter Berücksichtung des Einflusses des Leiterelements konstruiert werden – im Gegensatz zu einem Fall, wo sich die Antenne allein in einem luftleeren, freien Raum befindet.
Eine Antenne, auf die eine Struktur zur Befestigung einer Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird, wird unter Berücksichtigung des erwarteten Einflusses durch das Leiterelement, wenn sie auf dem Leiterelement montiert ist, konstruiert.
1 ist eine Grundrissansicht, die schematisch eine Konfiguration eines Beispiels einer Antenne veranschaulicht, auf die eine Struktur zur Befestigung einer Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
Wie in 1 gezeigt, eine Antenne 201 enthält: ein plattenartiges Antennenelement 215 mit einem elektrisch leitfähigen Pfad, der zweidimensional ausgebildet ist; und eine Zuleitung 221, die mit dem Antennenelement 215 verbunden ist.
Das plattenartige Antennenelement 215 enthält: (i) einen ersten Wurzelabschnitt 225, der einen Teil des Antennenelements 215 bildet, wobei sich der Teil von einem Endteil des elektrisch leitfähigen Pfades um eine zuvor festgelegte Länge erstreckt; (ii) einen zweiten Wurzelabschnitt 226, der einen Teil des Antennenelements 215 bildet, wobei sich der Teil von dem anderen Endteil des elektrisch leitfähigen Pfades um eine zuvor festgelegte Länge erstreckt; und (iii) einen Zwischenabschnitt, der einen Übergang zwischen dem ersten Wurzelabschnitt 225 und dem zweiten Wurzelabschnitt 226 bildet, und eine Zuleitungssektion 222, die mit der Zuleitung 221 verbunden ist, ist an Endteilregionen des ersten und des zweiten Wurzelabschnitts 225 und 226 angeordnet.
In dem Zwischenabschnitt ist ein elektrisch leitfähiger Pfad mit einer Mäanderform (mäanderförmige Antenne, mäanderförmiger Teil) angeordnet, der mindestens eine Rücklaufstruktur, besonders bevorzugt zwei oder mehr Rücklaufstrukturen, aufweist.
Das plattenartige Antennenelement 215 der Antenne 201 ist integral in ein Innenraummaterial eingebettet, das in einem beweglichen Korpus verbaut werden soll, wobei das Innenraummaterial aus einem Isoliermaterial besteht, oder das plattenartige Antennenelement 215 ist in einer solchen Weise befestigt, dass es an eine Form einer Oberfläche des Innenraummaterials angepasst ist.
Die in der oben beschriebenen Weise konfigurierte Antenne 201 ist mit dem elektrisch leitfähigen Pfad versehen, der eine Mäanderform aufweist, und besitzt dadurch eine hohe Antennenleistung.
Die Antenne 201 enthält das plattenartige Antennenelement 215 und besitzt eine Befestigungsstruktur, bei der die Antenne 201 in ein Innenraummaterial eingebettet ist, das in einem beweglichen Korpus verbaut werden soll, wobei das Innenraummaterial aus einem Isoliermaterial besteht, so dass sie mit dem Innenraummaterial integriert ist, oder bei der die Antenne 201 an dem Innenraummaterial in einer solchen Weise befestigt ist, dass sie an eine Form einer Oberfläche des Innenraummaterials angepasst ist. Dies erlaubt eine Anordnung der Antenne 201 in einem relativ schmalen Raum, wo sich eine Oberfläche eines Leiters nahe der Antenne 201 befindet, wodurch die Antenne 201 einen hohen Freiheitsgrad bei der Installation erlaubt.
Die Antenne 201 hat bevorzugt die folgende Anordnung.
Das Antennenelement 215 ist eine einzelne Leitung. Angesichts der Tatsache, dass das Antennenelement 215 einen elektrisch leitfähigen Pfad aufweist, der von seinem einen Endteil zu dem anderen Endteil verläuft, kann man sagen, dass das Antennenelement 215 in einer Schleifenkonfiguration angeordnet ist. Dadurch, dass das Antennenelement 215 in einer Schleifenkonfiguration angeordnet ist, ist es möglich, eine Verstärkung der Antenne zu verbessern. Des Weiteren ist das Antennenelement 215 in einer einzelnen Ebene angeordnet. Das Antennenelement 215 kann aus einem Material wie zum Beispiel einem elektrisch leitfähigen Draht oder einem elektrisch leitfähigen Film bestehen. Alternativ kann das Antennenelement 215 eine gedruckte Verdrahtung sein.
Ein Teil des Zwischenabschnitts bildet die Antennensektion 212, die eine Mäanderform aufweist (mäanderförmiger Teil). Ein Teil des Restes des Zwischenabschnitts bildet einen ersten breiteren Breitenteil 213 und einen zweiten breiteren Breitenteil 214. Die oben erwähnten zwei Wurzelabschnitte 225 und 226 bilden die Windsektion 211. Der erste breitere Breitenteil 213 und der zweite breitere Breitenteil 214 teilen sich in eine gemeinsame Fläche.
Kurz gesagt, verläuft der elektrisch leitfähige Pfad von seinem einen Endteil des Antennenelements 215 zu dem anderen Endteil in einer solchen Weise, dass der elektrisch leitfähige Pfad mit dem ersten Wurzelabschnitt 225 beginnt und mit dem ersten breiteren Breitenteil 213, dem zweiten breiteren Breitenteil 214, der Antennensektion 212 und dem zweiten Wurzelabschnitt 226 – in dieser Reihenfolge – folgt, und der zweite Wurzelabschnitt 226 kehrt zu einer Position nahe dem ersten Wurzelabschnitt 225 zurück.
Gemäß dem ersten Wurzelabschnitt 225 verläuft der elektrisch leitfähige Pfad, der sich von seinem einen Endteil zu dem anderen Endteil erstreckt, in einer linken Richtung (d. h. einer negativen Richtung der X-Achse) auf dem Blatt, auf dem 1 gezeigt ist. Gemäß dem zweiten Wurzelabschnitt 226 verläuft der elektrisch leitfähige Pfad, der sich von dem anderen Endteil zu dem einen Endteil erstreckt, in einer rechten Richtung (d. h. einer positiven Richtung der X-Achse) auf dem Blatt, auf dem 1 gezeigt ist. Das heißt, diese zwei Richtungen, in denen der elektrisch leitfähige Pfad verläuft, sind einander entgegengesetzt.
Genauer gesagt, sind die beiden Richtungen, in denen sich der erste und der zweite Wurzelabschnitt 225 bzw. 226 erstrecken, um 180 Grad gedreht, so dass sie die Zuleitungssektion 222 umgeben.
Dadurch ist es sowohl im Fall des Sendens oder Empfangens von Funkwellen auf einer Niederfrequenzbandseite als auch im Fall des Sendens oder Empfangens von Funkwellen auf einer Hochfrequenzbandseite möglich, hohe Strahlungsverstärkungen mit Bezug auf die jeweiligen Funkwellen zu erhalten.
Des Weiteren ist die Richtung, in der der erste Wurzelabschnitt 225 verläuft, eine Richtung, in der sich die Zuleitung 221 erstreckt, d. h. nach links (d. h. die negative Richtung der X-Achse) auf dem Blatt, auf dem 1 gezeigt ist, während die Richtung, in der der zweite Wurzelabschnitt 226 verläuft, die Richtung ist, die der Richtung entgegengesetzt ist, in der sich die Zuleitung 221 von der Zuleitungssektion 222, die später noch beschrieben wird, zu einer Stromquellenseite erstreckt.
Genauer gesagt, wird gemäß der Windsektion 211 eine Richtung, in der sich der erste Wurzelabschnitt 225 von dem einen Ende des Antennenelements 215 erstreckt, von einer Aufwärtsrichtung (d. h. einer positiven Richtung einer Z-Achse) auf dem Blatt, auf dem 1 gezeigt ist, zu einer linken Richtung (d. h. der negativen Richtung der X-Achse der Zeichnungsrichtung) des Blattes geändert. Das heißt, der erste Wurzelabschnitt 225 hat einen ersten linearen Teil 225o1, der sich in der Aufwärtsrichtung des Blattes erstreckt, und einen ersten gebogenen Teil 225o2 (erster linearer Teil des Tail-Endes), der sich in der linken Richtung des Blattes von einem Ende des ersten linearen Teils 225o1 erstreckt.
Des Weiteren wird eine Richtung, in der sich der zweite Wurzelabschnitt 226 von dem anderen Ende des Antennenelements 215 erstreckt, von einer Abwärtsrichtung (d. h. einer negativen Richtung der Z-Achse) auf dem Blatt, auf dem 1 gezeigt ist, zu einer rechten Richtung (d. h. einer positiven Richtung der X-Achse der Zeichnungsrichtung) des Blattes geändert. Das heißt, der zweite Wurzelabschnitt 226 hat einen zweiten linearen Teil 226o1, der sich in der Abwärtsrichtung des Blattes erstreckt, und einen zweiten gebogenen Teil 226o2 (zweiter linearer Teil des Tail-Endes), der sich in der rechten Richtung des Blattes von einem Ende des zweiten linearen Teils 226o1 erstreckt.
Dadurch sind gemäß der Windsektion 211 die beiden Richtungen, in denen sich der erste und der zweite Wurzelabschnitt 225 bzw. 226 erstrecken, zueinander um 90 Grad gedreht, so dass sie die Zuleitungssektion 222 umgeben.
Der Teil des Zwischenabschnitts des Antennenelements 215 hat eine Mäanderform, die aus zwei oder mehr Rücklaufstrukturen in der Antennensektion 212 besteht. Eine Rücklaufrichtung (d. h. eine positive oder negative Richtung der Z-Achse in 1) der Rücklaufstruktur in der Mäanderform verläuft senkrecht zu der Richtung (d. h. der positiven Richtung der X-Achse in 1), in der der zweite Wurzelabschnitt 226 in der Windsektion 211 verläuft, d. h. der Richtung, in der sich der zweite gebogene Teil 226o2 (der lineare Teil des Tail-Endes) erstreckt.
In der Windsektion 211 ist die oben erwähnte Zuleitungssektion 222 in den zwei Wurzelabschnitten 225 und 226 angeordnet. Jede der Wurzelabschnitte 225 und 226 empfängt Strom über die Zuleitung 221, die mit der Zuleitungssektion 222 verbunden ist.
Eine Anordnung, bei der die Zuleitung 221 mit der Zuleitungssektion 222 verbunden ist, ist speziell in 21 gezeigt. Bei dieser Anordnung leitet ein äußerer elektrischer Leiter 122 eines Koaxialkabels, das als die Zuleitung 221 dient, Strom zu dem ersten Wurzelabschnitt 225, während ein innerer elektrischer Leiter 123 des Koaxialkabels Strom zu dem zweiten Wurzelabschnitt 226 leitet. Über dem ersten breiteren Breitenteil 213b ist ein ummantelter Teil des Koaxialkabels angeordnet. Der ummantelte Teil (i) ist mit einem Isoliermantel ummantelt (d. h. einem Teil, bei dem der äußere elektrische Leiter 122 nicht frei liegt), und (ii) befindet sich neben einem freiliegenden Teil, wo der äußere elektrische Leiter 122 frei liegt.
Der Strom wird in der Zuleitungssektion 222 über die Zuleitung 221 folgendermaßen zugeführt. Und zwar wird in der Zuleitungssektion 222 (i) ein Signal mit einer Frequenz, die innerhalb eines zuvor festgelegten Frequenzbandes liegt, in den zweiten Wurzelabschnitt 226 über den inneren elektrischen Leiter 123 des Koaxialkabels eingespeist, und (ii) wird ein elektrisches Erdungspotenzial in den ersten Wurzelabschnitt 225 über den äußeren elektrischen Leiter 122 des Koaxialkabels eingespeist.
Kehren wir zu 1 zurück. Der erste breitere Breitenteil 213, der unter der Zuleitung 221 liegt und die Zuleitung 221 überlappt, bat eine Leitungsbreite (die Länge in der X-Achsen-Richtung), die breiter ist als eine Leitungsbreite eines Teils, der die Windsektion 211 und die Antennensektion 212 des Antennenelements 215 bildet. Dies erlaubt der Zuleitungssektion 222 eine Impedanzanpassung zwischen dem Antennenelement 215 und der Zuleitung 221.
Wie im Fall des ersten breiteren Breitenteils 213 ist eine Leitungsbreite des zweiten breiteren Breitenteils 214 breiter als die Leitungsbreite des Teils, der die Windsektion 211 und die Antennensektion 212 des Antennenelements 215 bildet.
Im Gegensatz zu dem Fall von 1 spielt in einem Fall, wo sich die Zuleitung 221 in der negativen Richtung der Z-Achse von der Zuleitungssektion 222 erstreckt, der zweite breitere Breitenteil 214 eine Rolle des ersten breiteren Breitenteils 213. Das heißt, man kann sagen, dass die Leitungsbreite (die Länge in der Z-Achsen-Richtung) des zweiten breiteren Breitenteils 214, der unter der Zuleitung 221 liegt und die Zuleitung 221 überlappt, breiter ist als die Leitungsbreite des Teils, der die Windsektion 211 und die Antennensektion 212 bildet.
Es ist zu beachten, dass die Antenne 201 zum Beispiel die folgende Größe hat: eine Länge in einer Querrichtung (d. h. der X-Achsen-Richtung) auf dem Blatt, auf dem 1 gezeigt ist, beträgt 92 mm; und eine Länge in einer Längsrichtung (d. h. der Z-Achsen-Richtung) des Flachmaterials beträgt 52 mm.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass in der Mäanderform der Antennensektion 212 ein Kurzschlusselement 231 angeordnet ist, das den elektrisch leitfähigen Pfad teilweise kurzschließt. In der folgenden Beschreibung wird die Rolle des Kurzschlusselements 231 mit Bezug auf 2 besprochen.
(Rolle des Kurzschlusselements 231)
2 ist eine Ansicht, die schematisch einen Zustand veranschaulicht, in dem ein Kurzschlusselement 331 in einem Antennenelement 315 angeordnet ist, das eine Mäanderform aufweist, wodurch mehrere elektrisch leitfähige Pfade in dem Antennenelement 315 gebildet werden.
Wie in 2 veranschaulicht, enthält eine Antenne 301 das Antennenelement 315, das eine einzelne Leitung ist. Das Antennenelement 315 hat eine Mäanderform (Mäanderstruktur). Das heißt, das Antennenelement 315 ist mäanderförmig. Eine Zuleitungssektion 322 des Antennenelements 315 ist mit der Zuleitung verbunden.
Das Kurzschlusselement 331 schließt zum Beispiel zwei oder mehr verschiedene Punkte (mehrere Punkte) in dem mäanderförmigen Antennenelement 315 kurz. Gemäß einem in 2 gezeigten Beispiel wird ein Kurzschluss zwischen zwei linearen Teilen verursacht, die sich in der Aufwärts- bzw. der Abwärtsrichtung erstrecken, wobei sich die zwei linearen Teile in beiden Endteilen des Kurzschlusselements 331 befinden. Dies führt zur Entstehung eines ersten Pfades (eines ersten elektrisch leitfähigen Pfades) und eines zweiten Pfades (eines zweiten elektrisch leitfähigen Pfades). Der erste Pfad entspricht einer ersten Wellenlänge λ1 und ist in einer durchgezogenen Linie aufgetragen, und der zweite Pfad entspricht einer zweiten Wellenlänge λ2 und ist in einer Strichlinie aufgetragen.
Wie oben beschrieben, ist gemäß der Antenne 301 das Kurzschlusselement 331 so an dem mäanderförmigen Antennenelement 315 angeordnet, dass mehrere verschiedene Punkte kurzgeschlossen werden, um so die Anzahl der elektrisch leitfähigen Pfade mit verschiedenen Längen zu vergrößern. Dadurch kann die Anzahl der Resonanzfrequenzen der Antenne 301 vergrößert werden, wodurch die VSWR-Kennlinien der Antenne 301 in einem nutzbaren Band verbessert werden können.
Es sollte an dieser Stelle angemerkt werden, dass, wie oben beschrieben, wenn eine Antenne auf einem Leiterelement montiert ist, sich die VSWR-Kennlinie der Antenne in einem nutzbaren Band aufgrund des Einflusses des Leiterelements verschlechtern kann (der VSWR-Wert nimmt zu). Das nutzbare Band ist zum Beispiel 470 MHz bis 770 MHz im Fall einer Antenne für terrestrischen digitalen Rundfunk in Japan, 470 MHz bis 860 MHz im Fall einer Antenne für terrestrischen digitalen Rundfunk in Nordamerika und 470 MHz bis 890 MHz im Fall einer Antenne für terrestrischen digitalen Rundfunk in Europa.
In einem solchem Fall, wie mit Bezug auf die in 2 gezeigte Antenne 301 beschrieben, ist es möglich, eine Verschlechterung der VSWR-Kennlinie (eine Erhöhung des VSWR-Wertes) im nutzbaren Band zu vermeiden, indem das Kurzschlusselement 331 an dem mäanderförmigen Antennenelement 315 so angebracht wird, dass mehrere verschiedene Punkte kurzgeschlossen werden. Dabei wird – vor dem Hintergrund des Einflusses des Leiterelements – die Stelle, wo in dem Antennenelement 315 das Kurzschlusselement 331 anzuordnen ist, um einen Kurzschluss herbeizuführen, unter Bedingungen bestimmt, bei denen ein Attrappen-Leiterelement nahe dem Antennenelement 315 angeordnet ist. Dies erhöht die Anzahl der elektrisch leitfähigen Pfade mit verschiedenen Längen und vergrößert somit die Anzahl von Resonanzfrequenzen der Antenne 301. Infolge dessen ist es möglich, eine Verschlechterung der VSWR-Kennlinie (eine Erhöhung des VSWR-Wertes) im nutzbaren Band, die durch den Einfluss eines Leiterelements verursacht wird, selbst dann zu vermeiden, wenn die Antenne 301 auf denn Leiterelement montiert ist.
Gemäß der in 1 gezeigten Antenne 201 ist das Kurzschlusselement 231, das als das oben beschriebene Kurzschlusselement 331 dient, in der mäanderförmigen Antennensektion 212 angeordnet. Eine Position und ein Abschnitt, wo das Kurzschlusselement 231 anzuordnen ist, werden zum Beispiel in der folgenden Weise vorher ermittelt.
Die Stelle zum Anordnen des Kurzschlusselements 231 wird so bestimmt, dass unter Bedingungen, wo das Antennenelement 215 über einem dielektrischen Material auf einer Metallplatte angeordnet ist, ein VSWR-Wert in jeder Frequenz im nutzbaren Band kleiner wird als ein VSWR-Wert, der in einem Fall erhalten wird, wo kein Kurzschlusselement 231 angeordnet ist. Es ist besonders bevorzugt, dass die Stelle zum Anordnen des Kurzschlusselements 231 so bestimmt wird, dass unter Bedingungen, wo das Antennenelement 215 über einem dielektrischen Material auf einer Metallplatte angeordnet ist, der VSWR-Wert in jeder Frequenz im nutzbaren Band 3,5 nicht übersteigt.
Genauer gesagt, wird das Kurzschlusselement 231 vorübergehend auf dem Antennenelement 215 angeordnet, das über einem dielektrischen Material auf einer Attrappen-Metallplatte angeordnet ist, und dann wird das Kurzschlusselement 231 bewegt, während der VSWR-Wert im nutzbaren Band beobachtet wird. Wenn eine Position gefunden wird, in der der VSWR-Wert in jeder Frequenz im nutzbaren Band kleiner ist als der VSWR-Wert, der in dem Fall erhalten wird, wo kein Kurzschlusselement angeordnet ist, dann wird das Kurzschlusselement 231 an dieser Position befestigt. Wenn dagegen keine Position gefunden wird, in der der VSWR-Wert in jeder Frequenz im nutzbaren Band kleiner ist als der VSWR-Wert, der in dem Fall erhalten wird, wo kein Kurzschlusselement angeordnet ist, dann wird das Kurzschlusselement 231 durch ein anderes Kurzschlusselement 231 mit einer anderen Form oder einer anderen Größe ersetzt, und der oben beschriebene Versuch wird wiederholt.
Das Kurzschlusselement 231 ist dasjenige, das einen Kurzschluss zwischen zuvor festgelegten Punkten in dem Antennenelement 215 verursacht, und kann zum Beispiel aus einem leitfähigen Material, wie zum Beispiel Metall, bestehen. Das Kurzschlusselement 231 stellt zum Beispiel einen direkten Kontakt zu dem Antennenelement 215 her, um dadurch einen Kurzschluss in dem Antennenelement 215 hervorzurufen.
In der folgenden Beschreibung werden die Ergebnisse von Experimenten besprochen, um zu untersuchen, wie sich das Vorhandensein des Kurzschlusselements 231 auf die VSWR-Kennlinie auswirkt.
(Auswirkung des Vorhandenseins des Kurzschlusselements)
In diesem Experiment wurde eine Antenne 401 über einer dielektrischen Schicht 402 auf einer Metallplatte 403 mit den Abmessungen 350 mm × 250 mm, die als ein Leiterelement diente, angeordnet (siehe 3). Die dielektrische Schicht 402 wird später beschrieben. Es ist anzumerken, dass, wenn die Antenne 401 ungefähr 100 mm × 50 mm groß ist, es möglich ist, im Wesentlichen die gleichen Eigenschaften zu erreichen wie in dem Fall, wo die Antenne 401 auf einem Leiterelement von 350 mm × 250 mm Größe montiert ist, selbst wenn die Antenne 401 auf einem Leiterelement montiert ist, wie zum Beispiel einer Motorhaube eines Automobils.
Die in 1 gezeigte Antenne 201 und eine in 4 gezeigte Antenne 501 wurden jeweils als die Antenne 401 verwendet. Die VSWR-Kennlinie von jeder dieser Antennen wurde gemessen. Es ist zu beachten, dass die in 4 gezeigte Antenne 501 die gleiche Konfiguration wie die in 1 gezeigte Antenne 201 hat, außer dass das Kurzschlusselement 231, das in der in 1 gezeigten Antenne 201 angeordnet ist, in der Antenne 501 nicht angeordnet ist.
5 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse der Messung der VSWR-Kennlinien der Antenne 201 und der Antenne 501 veranschaulicht. In 5 zeigt eine mit „MIT KURZSCHLUSSELEMENT” bezeichnete Kurve das Ergebnis der Messung der Antenne 201, und eine mit „OHNE KURZSCHLUSSELEMENT” bezeichnete Kurve zeigt das Ergebnis der Messung der Antenne 501. Es ist anzumerken, dass während der Messung die Dicke d der dielektrischen Schicht 402 5 mm betrug und die spezifische induktive Kapazität ε_r der dielektrischen Schicht 402 1 betrug.
Aus den in 5 gezeigten Experimentalergebnissen ist zu erkennen, dass es vermieden werden kann, dass der VSWR in einem Band von maximal 800 MHz, d. h. dem terrestrischen digitalen Fernsehband (470 MHz bis 770 MHz), größer wird als 3,5, indem man das Kurzschlusselement 231 an der Antenne 201 so anbringt, dass ein Kurzschluss entsteht.
Mit der Antenne 501 kann verhindert werden, dass der VSWR in einem Frequenzband von ungefähr 650 MHz bis 750 MHz größer als 3,5 wird, wodurch ein ausgezeichnetes Senden und Empfangen in einem solchen Frequenzband ermöglicht wird. Das kann als die Auswirkung angesehen werden, die durch die Anordnung der Antenne 501 erreicht wird, bei der das Antennenelement 215 mit einem mäanderförmigen elektrisch leitfähigen Pfad angeordnet ist.
Im Fall der Antenne 501 wurden ausgezeichnete VSWR-Kennlinien in dem Frequenzband von ungefähr 650 MHz bis 750 MHz erreicht. Dieses Ergebnis ist lediglich ein Beispiel. Das heißt, durch konstruktive Veränderungen an der Mäanderform können Frequenzbandwerte und -bereiche, die einen VSWR von nicht größer als 3,5 erfüllen, auf verschiedenen Weise verändert werden. Darum kann je nach dem nutzbaren Frequenzband auf das Kurzschlusselement verzichtet werden.
Obgleich bei den Beschreibungen in der vorliegenden Ausführungsform der Fall erörtert wurde, wo mehrere Punkte, die in einer einzelnen Ebene nebeneinander liegen, kurzgeschlossen werden, können auch mehrere Punkte, die nicht nebeneinander liegen, kurzgeschlossen werden. Zum Beispiel können Punkte durch ein Kurzschlusselement kurzgeschlossen werden, das keine lineare Form hat. Alternativ können zwei oder mehr Punkte, die voneinander entfernt liegen, durch eine Zwischenschichtleitung kurzgeschlossen werden, die durch eine Doppelschichtstruktur in der Weise erreicht wird, dass ein Kurzschlusselement in einer anderen Ebene angeordnet wird als die, in der die Antenne 201 angeordnet ist.
Wie oben beschrieben, haben die Autoren der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass es besonders bevorzugt ist, dass durch Ermitteln einer Position und eines Abschnitts, wo das Kurzschlusselement 231 anzuordnen ist, die Anzahl von Resonanzpunkten in dem Antennenelement 215 vergrößert und somit der VSWR-Wert verringert wird. Die Verwendung des Kurzschlusselements 231 erlaubt eine Ausweitung eines nutzbaren Bandes selbst in einem Fall, wo die Antenne 201 auf einem Leiterelement montiert ist.
(Auswirkung der Dicke des dielektrischen Materials)
Die Autoren haben herausgefunden, dass es durch Anordnen der dielektrischen Schicht 402 zwischen der Antenne 401 und der Metallplatte 403, die als ein Leiterelement dient, möglich ist, eine Antenne mit einer brauchbaren VSWR-Kennlinie selbst dann zu erreichen, wenn eine Distanz zwischen der Antenne 401 und dem Leiterelement (Metallplatte 403) auf ungefähr einige Millimeter verringert wird (siehe 3). In diesem Fall ist es bevorzugt, die spezifische induktive Kapazität ε_r der dielektrischen Schicht 402 auf mindestens 1 und maximal 10 einzustellen. Der Grund dafür ist, dass eine spezifische induktive Kapazität ε_r von größer als 10 einen Strahlungseffizienzverlust zur Folge hat, der nicht mehr ignoriert werden kann.
6 veranschaulicht die Ergebnisse für jede Dicke d der dielektrischen Schicht 402, die durch Messen der VSWR-Kennlinie der Antenne 401 erhalten wurden, während die Dicke d verändert wurde. Es ist hier zu beachten, dass die hier verwendete Antenne 401 die in 1 gezeigte Antenne 201 ist.
Des Weiteren wurde die Dicke d zu den folgenden vier Dicken geändert: D = unendlich (∞), d = 5 mm, d = 2 mm und d = 0 mm. Es ist zu beachten, dass d = unendlich bedeutet, dass die Distanz zwischen der Antenne 201 und der Metallplatte 403 unendlich ist, d. h. dass keine Metallplatte 403 vorhanden ist. Des Weiteren bedeutet d = 0 mm, dass die Antenne 201 so montiert ist, dass sie über ein Isolierelement, das so dünn wie möglich ist, wie zum Beispiel ein Isolierfilm, in Kontakt zu der Metallplatte 403 steht. Das heißt, d = 0 mm bedeutet, dass die Antenne 201 und die Metallplatte 403 so nahe wie möglich beieinander liegen, während ein Leiterteil der Antenne 201 und die Metallplatte 403 nicht in direktem Kontakt miteinander stehen und eine elektrische Isolierung zwischen dem Leiterteil der Antenne 201 und der Metallplatte 403 beibehalten wird.
Aus 6 ist zu erkennen, dass, wenn d = unendlich oder d = 5 mm, vermieden werden kann, dass der VSWR in einem Band von 470 MHz bis 770 MHz größer wird als 3,5. Des Weiteren kann selbst dann, wenn d = 2 mm, vermieden werden, dass der VSWR in dem Band von 470 MHz bis 770 MHz größer wird als 3,5, außer einem Band in der Nähe von 670 MHz. Das impliziert Folgendes.
Wenn d = unendlich, das heißt, wenn die Antenne 201 nicht auf der Metallplatte 403 montiert ist, so wird die Antenne 201 nicht durch die Metallplatte 403 beeinflusst. Oder anders ausgedrückt: Wenn die Distanz zwischen der Antenne 201 und der Metallplatte 403 allmählich von unendlich verringert wird, so wird die Antenne 201 umso stärker durch die Metallplatte 403 beeinflusst, je mehr sie sich der Metallplatte 403 nähert.
Das heißt, die Ergebnisse in 6 zeigen, dass, wenn die Dicke d der dielektrischen Schicht 402 zwischen der Antenne 201 und der Metallplatte 403 mindestens 5 mm beträgt, d. h. wenn die Distanz zwischen der Antenne 201 und der Metallplatte 403 mindestens 5 mm beträgt, vermieden werden kann, dass der VSWR in dem Band von 470 MHz bis 770 MHz größer wird als 3,5. Des Weiteren zeigen die Ergebnisse, dass, wenn die Distanz zwischen der Antenne 201 und der Metallplatte 403 mindestens 2 mm beträgt, vermieden werden kann, dass der VSWR in dem Band von 470 MHz bis 770 MHz größer wird als 3,5, mit Ausnahme einiger Bänder.
Es ist zu beachten, dass 6 eine Kennlinie zeigt, die in einem Fall erhalten wird, wo der Grundwerkstoff einer Antenne mit einer spezifischen induktiven Kapazität ε_r von ungefähr 2 bis 3 und einer Dicke von maximal 1 mm verwendet wird und ein Trennungsabstand, ohne eine Dicke des Grundwerkstoffs, zwischen der Antenne 201 (dem Grundwerkstoff) und der Metallplatte 403, d. h. eine Dicke d der dielektrischen Schicht 402, durch Verwendung eines Materials (Styroporschaumstoff usw.) mit einer spezifischen induktiven Kapazität ε_r von ungefähr 1 hergestellt wird.
Das heißt, gemäß der in 6 gezeigten Kennlinie verschlechtert sich der VSWR in der Nähe von 670 MHz, wenn die Dicke d = 2 mm. Jedoch braucht sich gemäß der vorliegenden Erfindung der VSWR in der Nähe von 670 MHz nicht unbedingt zu verschlechtern. Das liegt daran, dass die in 11 gezeigte Kennlinie justiert werden kann, indem man zum Beispiel ein Kurzschlusselement und/oder eine Mäanderform, die spezifische induktive Kapazität ε_r und die Dicke des Antennengrundwerkstoffs und/oder die spezifische induktive Kapazität ε_r der dielektrischen Schicht 402 optimiert.
7 zeigt Diagramme, die jeweils Strahlungsmuster in einem 550-MHz-Band der in 1 gezeigten Antenne 201 veranschaulichen. (a) von 7 veranschaulicht ein Strahlungsmuster in der xy-Ebene in einem in 3 gezeigten xyz-Koordinatensystem. (b) von 7 veranschaulicht ein Strahlungsmuster in der yz-Ebene. (c) von 7 veranschaulicht ein Strahlungsmuster in der zx-Ebene. Es ist hier zu beachten, dass die Dicke d der dielektrischen Schicht 402 5 mm betrug und die spezifische induktive Kapazität ε_r der dielektrischen Schicht 402 1 betrug. Es ist außerdem zu beachten, dass in 7 Eθ die Strahlungsleistung der Antenne mit Bezug auf eine vertikale polarisierte Welle V anzeigt, Eϕ die Strahlungsleistung der Antenne mit Bezug auf eine horizontale polarisierte Welle H anzeigt und Etotal die Gesamtstrahlungsleistung der Antenne anzeigt.
Aus 7 ist zu erkennen, dass eine nicht-gerichtete Strahlungskennlinie in dem Strahlungsmuster in der xy-Ebene, dem Strahlungsmuster in der yz-Ebene und dem Strahlungsmuster in der zx-Ebene erreicht wird.
Wie oben beschrieben, ist die Antenne 201 so konfiguriert, dass sie Folgendes enthält: ein plattenartiges Antennenelement 215 mit einem elektrisch leitfähigen Pfad, der zweidimensional ausgebildet ist; und eine Zuleitung 221, die mit dem Antennenelement 215 verbunden ist. Das Antennenelement 215 enthält: (i) einen ersten Wurzelabschnitt 225, der einen Teil des Antennenelements 215 bildet, wobei sich der Teil von einem Endteil des elektrisch leitfähigen Pfades um eine zuvor festgelegte Länge erstreckt; (ii) einen zweiten Wurzelabschnitt 226, der einen Teil des Antennenelements 215 bildet, wobei sich der Teil von dem anderen Endteil des elektrisch leitfähigen Pfades um eine zuvor festgelegte Länge erstreckt; und (iii) einen Zwischenabschnitt, der einen Übergang zwischen dem ersten Wurzelabschnitt 225 und dem zweiten Wurzelabschnitt 226 bildet, und eine Zuleitungssektion 222, die mit der Zuleitung 221 verbunden ist, ist an Endteilregionen des ersten und des zweiten Wurzelabschnitts 225 und 226 angeordnet. In dem Zwischenabschnitt ist der elektrisch leitfähige Pfad angeordnet, wobei der elektrisch leitfähige Pfad eine Mäanderform mit mindestens einer Rücklaufstruktur, besonders bevorzugt zwei oder mehr Rücklaufstrukturen, hat. Das plattenartige Antennenelement 215 der Antenne 201 ist in ein Innenraummaterial eingebettet, das in einem beweglichen Korpus verbaut werden soll, wobei das Innenraummaterial aus einem Isoliermaterial besteht, so dass es mit dem Innenraummaterial integriert ist, oder das plattenartige Antennenelement 215 wird so befestigt, dass es an eine Form einer Oberfläche des Innenraummaterials angepasst ist.
Dadurch ist es möglich, eine Struktur zur Befestigung einer Antenne mit einem hohen Freiheitsgrad bei der Installation bereitzustellen, während eine hohe Antennenleistung erreicht wird.
(Modifiziertes Beispiel)
8 veranschaulicht eine Antenne 201a, die ein modifiziertes Beispiel der Antenne 201 ist. In der folgenden Beschreibung werden ausführlich die Unterschiede zwischen dem modifizierten Beispiel und der Antenne 201 besprochen. Auf die Beschreibung gleicher Teile wird hier verzichtet.
Die Antenne 201a hat die folgende Größe: eine Länge in einer Querrichtung eines Flachmaterials, auf dem 8 veranschaulicht ist (d. h. der X-Achsen-Richtung), beträgt 83 mm; und eine Länge in einer Längsrichtung des Flachmaterials (d. h. der Z-Achsen-Richtung), beträgt 56 mm.
In einer Windsektion 211a ist eine Zuleitungssektion 222a in zwei Wurzelabschnitten 225a und 226a eines Antennenelements 215a angeordnet. Jeder der zwei Wurzelabschnitte 225a und 226a empfängt Strom über eine Zuleitung 221a, die mit der Zuleitungssektion 222a verbunden ist.
Der erste Wurzelabschnitt 225a hat einen ersten linearen Teil 225a1 und einen ersten gebogenen Teil 225a2 (erster linearer Teil des Tail-Endes). Der erste lineare Teil 225a1 und der erste gebogene Teil 225a2 entsprechen dem ersten linearen Teil 225o1 bzw. dem ersten gebogenen Teil 225o2 des ersten Wurzelabschnitts 225, der in 7 gezeigt ist. Gleichermaßen hat der zweite Wurzelabschnitt 226a einen zweiten linearen Teil 226a1 und einen zweiten gebogenen Teil 226a2 (zweiter linearer Teil des Tail-Endes). Der zweite lineare Teil 226a1 und der zweite gebogene Teil 226a2 entsprechen dem zweiten linearen Teil 226o1 bzw. dem zweiten gebogenen Teil 226o2 des zweiten Wurzelabschnitts 226, der in 7 gezeigt ist.
Die Zuleitung 221a erstreckt sich von der Zuleitungssektion 222a in der negativen Richtung der Z-Achse auf dem Blatt, auf dem 8 veranschaulicht ist, wobei diese Richtung eine andere ist als die Richtung, in der sich die Zuleitung 221 von Ausführungsform 1 erstreckt.
Dementsprechend verläuft eine Richtung, in der jede der zwei Wurzelabschnitte 225a und 226a verläuft, (i) senkrecht zu der Richtung, in der sich die Zuleitung 221 in 1 erstreckt, und verläuft außerdem (ii) parallel zu der Richtung, in der sich die Zuleitung 221a erstreckt.
Des Weiteren ist eine Leitungsbreite (die Länge in der X-Achsen-Richtung) eines Abschnitts eines ersten breiteren Breitenteils 213a (wobei der Abschnitt unter der Zuleitung 221a angeordnet ist und die Zuleitung 221 überlappt) breiter als eine Leitungsbreite eines Teils, der die Windsektion 211a und die Antennensektion 212a bildet.
Die in 8 gezeigte Anordnung kann durch eine Anordnung ersetzt werden, bei der sich die Zuleitung 221a in der negativen Richtung der X-Achse von der Zuleitung 222a erstreckt.
Des Weiteren sind ein Kurzschlusselement 231a und ein Kurzschlusselement 232a in einer Mäanderform der Antennensektion 212a angeordnet. Die Aufgaben der Kurzschlusselemente 231a und 232a sind die gleichen wie die des Kurzschlusselements 231.
Als Nächstes haben die Autoren der vorliegenden Erfindung ein Experiment ausgeführt, das darauf abzielte, das Ausmaß zu ermitteln, in dem sich die VSWR-Kennlinie in Abhängigkeit vorn Vorhandensein oder Fehlen der Kurzschlusselemente 231a und 232a verbessert.
(Auswirkung des Vorhandenseins des Kurzschlusselements)
In der gleichen Weise wie die Antenne 201 montierten die Erfinder eine Antenne 401 über einer dielektrischen Schicht 402 auf einer Metallplatte 403 mit den Abmessungen 350 mm × 250 mm (siehe 3).
Die in 8 gezeigte Antenne 201a, eine in 9 gezeigte Antenne 502 und eine in 10 gezeigte Antenne 503 wurden jeweils als die Antenne 401 verwendet. Die VSWR-Kennlinie von jeder dieser Antennen wurde gemessen. Die in 9 gezeigte Antenne 502 hat die gleiche Konfiguration wie die in 8 gezeigte Antenne 201a, außer dass das in 8 gezeigte Kurzschlusselement 232a nicht in dem mäanderförmigen Teil der Antennensektion 212a angeordnet ist. Des Weiteren hat die in 10 gezeigte Antenne 503 die gleiche Konfiguration wie die in 8 gezeigte Antenne 201a, außer dass weder das Kurzschlusselement 231a noch das in 8 gezeigte Kurzschlusselement 232a in dem mäanderförmigen Teil der Antennensektion 212a vorhanden sind.
11 veranschaulicht Ergebnisse, die durch Messen der VSWR-Kennlinien der Antenne 201a, der Antenne 502 und der Antenne 503 erhalten wurden. In 11 zeigt eine mit „MIT KURZSCHLUSSELEMENTEN” bezeichnete Kurve das Ergebnis für die Antenne 201a, eine mit „OHNE KURZSCHLUSSELEMENTE” bezeichnete Kurve zeigt das Ergebnis für die Antenne 503, und eine mit „OHNE ZWEITES KURZSCHLUSSELEMENT” bezeichnete Kurve zeigt das Ergebnis für die Antenne 502. Es ist anzumerken, dass während der Messung die Dicke d der dielektrischen Schicht 402 5 mm betrug und die spezifische induktive Kapazität ε_r der dielektrischen Schicht 402 1 betrug.
Wie aus der mit „OHNE ZWEITES KURZSCHLUSSELEMENT” bezeichneten Kurve in 11 deutlich wird, kann erstens vermieden werden, dass der VSWR in einem Niederfrequenzband außerhalb des terrestrischen digitalen Fernsehbandes (470 MHz bis 770 MHz) größer wird als 3,5, indem mit Hilfe des Kurzschlusselements 231a ein Kurzschluss herbeigeführt wird.
Die Kurve mit der Bezeichnung „MIT KURZSCHLUSSELEMENTEN” verdeutlicht außerdem, dass vermieden werden kann, dass der VSWR auch in einem Hochfrequenzband außerhalb des terrestrischen digitalen Fernsehbandes (470 MHz bis 770 MHz) größer wird als 3,5, indem außerdem mit Hilfe des Kurzschlusselements 232a ein Kurzschluss herbeigeführt wird.
Es ist jedoch zu beachten, dass, wie die mit „OHNE KURZSCHLUSSELEMENTE” bezeichnete Kurve verdeutlicht, die Antenne 503 verhindert, dass der VSWR in dem Frequenzband von ungefähr 550 MHz bis 620 MHz und dem (zuvor beschriebenen) Frequenzband von ungefähr 680 MHz bis 770 MHz größer wird als 3,5, wodurch ein ausgezeichnetes Senden und Empfangen in diesen Frequenzbändern ermöglicht wird. Dies kann als die Wirkung angesehen werden, die durch die Anordnung der Antenne 503 erreicht wird, in der das Antennenelement 215a mit einem mäanderförmigen elektrisch leitfähigen Pfad angeordnet ist. Darum kann – in Abhängigkeit von einem nutzbaren Frequenzband – die Anzahl von Kurzschlusselementen zu jeder beliebigen Anzahl geändert werden, einschließlich 0 (null).
(Auswirkung der Dicke des dielektrischen Materials)
12 veranschaulicht die Ergebnisse für jede Dicke d der dielektrischen Schicht 402, die durch Messen der VSWR-Kennlinie der Antenne 401 erhalten wurden, während die Dicke d verändert wurde. Es ist hier zu beachten, dass die hier verwendete Antenne 401 die in 8 gezeigte Antenne 201a ist.
Des Weiteren wurde die Dicke d zu den folgenden vier Dicken geändert: D = unendlich (∞), d = 5 mm, d = 2 mm und d = 0 mm.
Aus 12 ist zu erkennen, dass, wenn d = unendlich oder d = 5 mm, vermieden werden kann, dass der VSWR in einem Band von 420 MHz bis 920 MHz größer als 3,1 wird.
Des Weiteren ist aus 12 zu erkennen, dass, wenn d = unendlich, d = 5 mm oder d = 2 mm, vermieden werden kann, dass der VSWR in einem Band von 420 MHz bis 870 MHz größer wird als 3,5.
Diese Ergebnisse zeigen, dass, wenn man die Distanz zwischen der Antenne 201 und der Metallplatte 403 auf mindestens 2 mm einstellt, vermieden werden kann, dass der VSWR in dem Band von 420 MHz bis 870 MHz größer wird als 3,5. Es ist hier zu beachten, dass 12 eine Kennlinie zeigt, die in einem Fall erhalten wird, wo der Grundwerkstoff einer Antenne mit einer spezifischen induktiven Kapazität ε_r von ungefähr 2 bis 3 und einer Dicke von maximal 1 mm verwendet wird und ein Trennungsabstand, ohne eine Dicke des Grundwerkstoffs, zwischen der Antenne 201a (dem Grundwerkstoff) und der Metallplatte 403, d. h. eine Dicke d der dielektrischen Schicht 402, durch Verwendung eines Materials (Styroporschaumstoff usw.) mit einer spezifischen induktiven Kapazität ε_r von ungefähr 1 hergestellt wird.
Es ist zu beachten, dass auch dann, wenn d = 0 mm, verhindert wird, dass der VSWR zum Beispiel in einem Frequenzband in der Nähe von 450 MHz, einem Frequenzband von ungefähr 520 MHz bis 690 MHz und einem Frequenzband von ungefähr 750 MHz bis 830 MHz größer wird als 3,5, wodurch ein ausgezeichnetes Senden und Empfangen in diesen Frequenzbändern ermöglicht wird. Darum kann in einem Fall, wo ein nutzbares Frequenzband möglicherweise auf ein bestimmtes Frequenzband beschränkt ist, die Antenne der vorliegenden Erfindung, bei der das Antennenelement mit einer Mäanderform vorhanden ist, so nahe wie möglich an einem Leiter platziert werden, während sie von einer Oberfläche des Leiters isoliert ist.
13 zeigt Diagramme, die jeweils Strahlungsmuster in einem 550-MHz-Band der in 8 gezeigte Antenne 201a veranschaulichen. (a) von 13 veranschaulicht ein Strahlungsmuster in der xy-Ebene in dem in 3 gezeigten xyz-Koordinatensystem. (b) von 13 veranschaulicht ein Strahlungsmuster in der yz-Ebene. (c) von 13 veranschaulicht ein Strahlungsmuster in der zx-Ebene. Es ist hier zu beachten, dass die Dicke d der dielektrischen Schicht 402 5 mm betrug und die spezifische induktive Kapazität ε_r der dielektrischen Schicht 402 1 betrug.
Aus 13 ist zu erkennen, dass eine nicht-gerichtete Strahlungskennlinie in dem Strahlungsmuster in der xy-Ebene, dem Strahlungsmuster in der yz-Ebene und dem Strahlungsmuster in der zx-Ebene erreicht wird.
14 veranschaulicht eine Antenne 504, die ein modifiziertes Beispiel der in 1 gezeigten Antenne 201 ist. Im Folgenden werden Details von Unterschieden im Vergleich zur Antenne 201 beschrieben, und auf Beschreibungen der gleichen Teile wie bei der Antenne 201 wird verzichtet.
Gemäß der Antenne 504 sind die Längen eines ersten breiteren Breitenteils 213b und einer Windsektion 211b, wobei sich diese Längen in der positiven Richtung der Z-Achse erstrecken, größer als die des ersten breiteren Breitenteils 213 und der Windsektion 211 der Antenne 201. Das heißt, obere Endteile des ersten breiteren Breitenteils 213b und einer Windsektion 211b (wobei sich diese Teile auf einer Seite der positiven Richtung der Z-Achse befinden) stehen in der positiven Richtung der Z-Achse von der Position des oberen Endteils des Antennenelements 215 (wobei sich dieser Teil auf einer Seite der positiven Richtung der Z-Achse befindet) hervor.
Während die Antenne 201 das Kurzschlusselement 231 enthält, das als ein unabhängiges Element angeordnet ist, enthält die Antenne 504 eine Kurzschlusssektion 231c, die in einem unteren Endteil des Antennenelements 215 angeordnet ist, wobei sich dieser Teil auf einer Seite der negativen Richtung der Z-Achse befindet. Die Kurzschlusssektion 231c besteht aus dem gleichen Material wie der elektrisch leitfähige Pfad, der das Antennenelement 215b bildet, und ist ebenfalls mit einem elektrisch leitfähigen Pfad integriert. Des Weiteren ist die Kurzschlusssektion 231d entlang der Z-Achse zurückgeklappt und wird durch die Integration zweier nebeneinander liegender elektrisch leitfähiger Pfade gebildet. Des Weiteren ist eine Breite der Kurzschlusssektion 231d entlang der X-Achsen-Richtung fast dreimal so groß wie die Breite eines elektrisch leitfähigen Pfades. Es versteht sich von selbst, dass die Anzahl der zu integrierenden, nebeneinander liegenden elektrisch leitfähigen Pfade zweckmäßig so eingestellt werden kann, dass ausgezeichnete VSWR-Kennlinien erhalten werden können. Gleichermaßen kann die Länge der Kurzschlusssektion 231c entlang der X-Achsen-Richtung zweckmäßig justiert werden.
Auf diese Weise ist das Kurzschlusselement nicht als ein unabhängiges Element angeordnet, sondern wird aus dem gleichen Material wie der elektrisch leitfähige Pfad gebildet, so dass es mit dem elektrisch leitfähigen Pfad integral ist. Dadurch ist es möglich, den elektrisch leitfähigen Pfad und das Kurzschlusselement zusammen herzustellen, wodurch ein Herstellungsprozess vereinfacht wird.
(Beispiel 1 einer Anordnung der Antenne)
Wie oben beschrieben, wird das plattenartige Antennenelement 215 (215a, 215b) von jede der obigen Antennen in einer solchen Weise befestigt, dass es einer Form einer Oberfläche eines Innenraummaterials, das in einem beweglichen Korpus verbaut werden soll, wobei das Innenraummaterial aus einem Isoliermaterial besteht, entspricht, oder das plattenartige Antennenelement 215 wird in das Innenraummaterial eingebettet, so dass es integral an dem Innenraummaterial befestigt ist. Im Folgenden wird eine konkrete Befestigungsstruktur von jeder der Antennen beschrieben. Es ist anzumerken, dass in der folgenden Beschreibung die obigen Antennen zur einfacheren Erläuterung alle die Bezugszahl „100” erhalten.
Innenraummaterialien von allgemeinen beweglichen Körpern bestehen nicht immer aus einen dielektrischen Material (Isolator), wie zum Beispiel Harz. Jedoch wird in der folgenden Beschreibung angenommen, dass das Innenraummaterial des beweglichen Korpus aus einem dielektrischen Material (Isolator) besteht.
Ein konkretes Beispiel einer Befestigungsstruktur, bei der jede der Antennen 100 in einer solchen Weise ausgebildet ist, dass die der Form einer Oberfläche 105a des Innenraummaterials 105 entspricht, ist zum Beispiel eine Struktur, bei der jede der Antennen 100 direkt an der Oberfläche 105a des Innenraummaterials 105 angeklebt ist (siehe 15).
Durch eine solche Form kann die Antenne 100 in einem relativ kleinen Raum angeordnet werden. Im Gegensatz zum Stand der Technik, wo es erforderlich ist, dass eine Antenne um eine Distanz von 5 bis 50 mm von einer Metalloberfläche beabstandet ist, kann jede der Antennen 100 um eine kleine Distanz von einer Metalloberfläche beabstandet sein. Das heißt, wie in 15 gezeigt, muss in einem Fall, wo ein Innenraummaterial, das aus einem Isoliermaterial besteht, einem äußeren Material, das aus einem Leiter besteht, gegenüber liegt (in einem Fall, wo das Antennenelement 215 zwischen dem äußeren Material und dem Innenraummaterial angeordnet ist), eine Distanz L von mindestens 2 mm zwischen der Antenne (dem Antennenelement) und dem äußeren Material vorhanden sein. Die Antenne 100 benötigt darum weniger Raum zum installieren und besitzt einen hohen Freiheitsgrad bei der Installation.
(Beispiel 2 einer Anordnung der Antenne)
Im Folgenden wird ein konkretes Beispiel einer Stelle beschrieben, wo jede der Antennen 100 in der oben beschriebenen Installationsweise installiert werden kann. 16 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Erscheinungsbild-Konfiguration einer Vorderseite einer Fahrgastzelle eines Automobils veranschaulicht. 17 ist eine vergrößerte Ansicht einer Dachträgersäule aus den Komponenten in der in 16 gezeigten Erscheinungsbild-Konfiguration.
Wie in den 16 und 17 gezeigt, kann die Antenne 100 zum Beispiel in einer Säule 106 installiert werden. Die Säule 106 befindet sich nahe einem Fenster, also einem Ort, wo zu erwarten ist, dass die Antennenvorrichtung starke Funkwellen empfangen kann, die sich aus der Beugung von ankommenden Funkwellen ergeben. In den 16 und 17 ist ein Beispiel eines Abschnitts, wo die Antenne 100 in der Säule 106 installiert werden kann, durch eine Strichlinie angedeutet. 18 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Querschnitts der in 17 gezeigten Säule 106 veranschaulicht, wenn die Säule 106 an einer zuvor festgelegten Position durch eine Ebene H, die eine Längsrichtung der Säule 106 schneidet, geschnitten wird.
Die in 18 gezeigte Säule 106 hat (i) ein äußeres Material (einen äußeren Korpus) 107, der aus einem Leiter besteht, und (ii) das Fahrzeug-Innenraummaterial 108, das aus einem Kunstharz besteht. Das äußere Material 107 hat einen bogenförmigen Querschnitt, während das Innenraummaterial 108 einen Querschnitt von linearer Form und einer Bogenform und/oder dergleichen hat (18 veranschaulicht ein Innenraummaterial, das einen Querschnitt von einer Form hat, die durch einen linearen Querschnitt und kurze bogenförmige Querschnitte, die durchgängig mit jeweiligen Enden des linearen Querschnitts verbunden sind, gebildet wird). Die Säule 106 hat eine Röhrenform (hohle Struktur), die dadurch entsteht, dass das äußere Material 107 so mit dem Innenraummaterial 108 verbunden wird, dass ein Endteil des Querschnitts des äußeren Materials 107 in direktem Kontakt mit einem Endteil des Querschnitts des Innenraummaterials 108 steht.
Jede der Antennen 100 kann an einer hohlraumseitigen Fläche 108a des Innenraummaterials 108 der Säule 106, wie oben beschrieben, in der in 15 gezeigten, oben beschriebenen Installationsweise so installiert werden, dass sie der hohlraumseitigen Fläche 108a entspricht. Es ist zu beachten, dass im Fall der in 18 gezeigten Anordnung eine Mindestdistanz L zwischen der Antenne 100 und dem äußeren Material 107 2 mm betragen muss.
Zum Beispiel kann, wie in (a) und (b) von 19 gezeigt, die Antenne 100 an der hohlraumseitigen Fläche 108a des Innenraummaterials 108 installiert werden, indem die Antenne 100 an der hohlraumseitigen Fläche 108a des Innenraummaterials 108 angeklebt wird. (a) von 19 ist eine Ansicht, die einen Zustand der Antenne 100 unmittelbar vor dem Ankleben an die hohlraumseitige Fläche 108a des Innenraummaterials 108 veranschaulicht, und (b) von 19 ist eine Ansicht, die einen Zustand der Antenne 100 veranschaulicht, nachdem sie an die hohlraumseitige Fläche 108a des Innenraummaterials 108 geklebt wurde.
Wie in (b) von 19 gezeigt, kann die Antenne 100, die eine Flexibilität besitzt, problemlos an der hohlraumseitigen Fläche 108a in einer Form angeklebt werden, die einer Form der hohlraumseitigen Fläche 108a entspricht.
Des Weiteren kann die Antenne 100 mit Hilfe eines starken, flexiblen Klebebandes, das zum Beispiel eine Dicke von mindestens 2 mm aufweist, als ein bahnartiges Basismaterial zum Halten der Antenne 100 angeklebt werden. In diesem Fall kann die Antenne 100 selbst dann, wenn ein Vorsprung, wie zum Beispiel eine Rippe, an einer Stelle vorhanden ist, wo die Antenne 100 an der hohlraumseitigen Fläche 108a angeklebt werden soll, in einer solchen Weise angeklebt werden, dass sie den Formen der hohlraumseitigen Fläche 108a und der Rippe entspricht.
(Beispiel 3 einer Anordnung der Antenne)
Jede der Antennen 100 kann nicht nur in der Säule 106 installiert werden, sondern zum Beispiel auch auf einer Rückseite eines Luftauslasses einer Klimaanlage, die sich in einer Mittelkonsole befindet, wie durch einen Pfeil Q1 in 16 angedeutet. 20 ist eine Ansicht, die Folgendes veranschaulicht: (i) eine Luftansaugöffnung 120, die in einem verlängerten Zustand auf der Rückseite des Luftauslasses der Klimaanlage angeordnet ist, und (ii) Komponenten, welche die Luftansaugöffnung 120 umgeben. In einem Fall, wo die Luftansaugöffnung 120 aus einem Isolator, wie zum Beispiel einem Kunstharz, besteht, kann jede der Antennen 100 installiert werden, indem die Antenne 100 an einen Außenumfangsrand 120a der Luftansaugöffnung 120 (die Oberseite der Luftansaugöffnung 120 in 20) geklebt wird, wie in 20 gezeigt.
Es ist zu beachten, dass ein in 20 gezeigter Pfeil Q2 ein Gehäuse (einen Rahmen) eines automobilen Navigationssystems andeutet, und dass 20 einen Zustand veranschaulicht, in dem eine mit der Antenne 100 verbundene Zuleitung 109 eine obere Platte des Gehäuses des automobilen Navigationssystems durchdringt, um in das automobile Navigationssystem eingeführt zu werden.
(Weiteres Beispiel einer Anordnung der Antenne)
Die Stelle, wo die Antenne 100 zu installieren ist, ist nicht auf die Innenseite der Säule 106 und den Außenumfangsrand 120a der Luftansaugöffnung 120 beschränkt. Alternativ kann die Stelle, wo die Antenne 100 zu installieren ist, zum Beispiel auch ein Dachhimmel, wie durch einen Pfeil Q3 angedeutet, eine Türverkleidung, wie durch einen Pfeil Q4 angedeutet, eine Sonnenblende, wie durch einen Pfeil Q5 angedeutet, ein Armaturenträger, wie durch einen Pfeil Q6 angedeutet, eine Konsole, wie durch einen Pfeil Q7 angedeutet, und ein Griff, wie durch einen Pfeil Q8 angedeutet, sein (siehe 16). In einem Fall, wo die Antenne 100 an einem Dachhimmel zu installieren ist, wird die Antenne 100 bevorzugt an einer von vier Ecken des Dachhimmels, die nahe bei den Fenstern liegen, installiert, so dass die Antenne 100 eine ausgezeichnete Empfindlichkeit haben kann. Des Weiteren kann – obgleich in den Zeichnungen nicht gezeigt – der Ort, wo die Antenne 100 zu installieren ist, auch ein Cabrio-Faltdach, ein Sicherheitsgurt, ein Sitz und eine Fußmatte sein.
Eine Oberfläche, auf der die Antenne 100 installiert ist, kann eine ebene Oberfläche oder eine gekrümmte Oberfläche sein. Jedoch kann in einem Fall, wo die Antenne 100 auf einer gekrümmten Oberfläche zu installieren ist, die Antenne ihre ausgezeichneten Eigenschaften beibehalten, solange die gekrümmte Oberfläche ein Krümmungsradius von mindestens 3 mm, bevorzugt mindestens 5 mm hat.
Des Weiteren kann die Antenne 100 auf einer Innenseite eines Kunstharzmaterials installiert werden, aus dem ein Türspiegel besteht.
Abgesehen von der Anbringung an einem Innenraummaterial in einer Weise, die der Form einer Oberfläche des Innenraummaterials entspricht, kann die Antenne 100 auch in ein Innenraummaterial, das aus einem Isoliermaterial besteht, eingebettet werden, so dass sie integral an dem Innenraummaterial befestigt ist. Als ein Beispiel eines Verfahrens zum Einbetten der Antenne 100 in das Innenraummaterial dergestalt, dass sie mit dem Innenraummaterial integriert ist, wird ein Verfahren zum Formen eines Isoliergegenstandes, wie zum Beispiel eines Kunstharzes, zusammen mit der Antenne 100 während der Herstellung des Innenraummaterials in Betracht gezogen. In diesem Fall wird ein auf diese Weise hergestelltes Formteil während der Herstellung des Fahrzeugs an einem Fahrzeug angebracht.
Obgleich in den obigen Beschreibungen nicht ausdrücklich erwähnt, ist ein Antennenelement 215 einer Antenne 3 gewöhnlich mit einer Tunersektion 4 (Sende- und Empfangsschaltkreis) über eine Zuleitung 222 verbunden, wie in 22 gezeigt. In einer solchen Anordnung sollten die Antenne 3 und die Tunersektion 4 integral an dem Innenraummaterial angebracht werden. Des Weiteren ist es besonders bevorzugt, dass die Antenne 3 und die Tunersektion 4 nebeneinander auf einer einzelnen Oberfläche des Innenraummaterials so angeordnet werden, dass sie miteinander verbunden sind. Mit einer solchen Anordnung ist es möglich, einen Leitungsweg für die Verbindung zwischen der Antenne 3 und der Tunersektion 4 zu verkürzen. Dadurch ist es möglich, einen durch den Leitungsweg verursachten Verlust zu reduzieren und einen dünneren Leitungsweg zu bilden. Im Vergleich zu einer Anordnung, bei der die Antenne 3 und die Tunersektion 4 einzeln auf verschiedenen Oberflächen angeordnet sind, ermöglicht die obige Anordnung eine Reduzierung der Dicke der Antenne 3, wodurch ein höherer Freiheitsgrad bei der Installation erreicht wird. Des Weiteren erlaubt die obige Anordnung das Anordnen der Tunersektion neben der Antenne. Das bedeutet den Wegfall der Notwendigkeit, die Impedanz eines Übertragungsweges zwischen der Antenne 3 und der Tunersektion 4 berücksichtigen zu müssen.
[Zusammenfassung]
Wie oben beschrieben, enthält eine Struktur zur Befestigung einer Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung Folgendes: eine Antenne, die Folgendes enthält: ein plattenartiges Antennenelement mit einem elektrisch leitfähigen Pfad, der zweidimensional ausgebildet ist; und eine Zuleitung, die mit dem Antennenelement verbunden ist, wobei das Antennenelement in ein Innenraummaterial, das zur Verwendung in einen beweglichen Korpus vorgesehen ist, eingebettet ist, so dass es mit dem Innenraummaterial integriert ist, oder so befestigt ist, dass es an eine Form einer Oberfläche des Innenraummaterials angepasst ist, wobei das Innenraummaterial aus einem Isoliermaterial besteht, wobei das Antennenelement Folgendes enthält: (i) einen ersten Wurzelabschnitt, der einen Teil des Antennenelements bildet, wobei sich der Teil von einem Endteil des elektrisch leitfähigen Pfades um eine zuvor festgelegte Länge erstreckt; (ii) einen zweiten Wurzelabschnitt, der einen Teil des Antennenelements bildet, wobei sich der Teil von dem anderen Endteil des elektrisch leitfähigen Pfades um eine zuvor festgelegte Länge erstreckt; und (iii) einen Zwischenabschnitt, der einen Übergang zwischen dem ersten Wurzelabschnitt und dem zweiten Wurzelabschnitt darstellt, wobei eine Zuleitungssektion, die mit der Zuleitung verbunden ist, an Endteilregionen des ersten und des zweiten Wurzelabschnitts angeordnet ist, und in dem Zwischenabschnitt der elektrisch leitfähige Pfad ausgebildet ist, wobei der elektrisch leitfähige Pfad eine mäandrierende Form mit einer Rücklaufstruktur hat.
Die Struktur zur Befestigung einer Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung hat einen elektrisch leitfähigen Pfad, der eine Mäanderform aufweist. Dadurch ist es möglich, die Antenne nahe einem Leiter anzuordnen. Zum Beispiel kann eine Distanz zwischen der Antenne und einer Oberfläche des Leiters nahe der Größenordnung von 2 mm ausgelegt werden. Dadurch kann die Antenne in einem relativ schmalen Raum angeordnet werden, wobei sich die Oberfläche des Leiters nahe der Antenne befindet, wobei im Vergleich zu einer herkömmlichen Anordnung ein Freiheitsgrad bei der Auswahl eines Ortes, wo die Antenne anzuordnen ist, vergrößert wird.
Zum Beispiel gibt es in der Patentliteratur 1 die Einschränkung, dass eine Stelle, wo die Antenne anzuordnen ist, eine andere sein muss als die Stelle, wo Kabelbäume, die jeweils aus Kupferdrahtbündeln bestehen, zwischen einem Innenraummaterial aus Harz und dem Korpus verlegt werden. Im Gegensatz dazu ist die Struktur zur Befestigung einer Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung nicht mit einer solchen Einschränkung behaftet. Des Weiteren ist die Struktur zur Befestigung einer Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung so konfiguriert, dass das plattenartige Antennenelement der Antenne in ein Innenraummaterial, das in einem beweglichen Korpus verbaut werden soll, wobei das Innenraummaterial aus einem Isoliermaterial besteht, so eingebettet ist, dass es mit dem Innenraummaterial integriert ist, oder so konfiguriert ist, dass das Antennenelement in einer solchen Weise befestigt ist, dass es an die Form einer Oberfläche des Innenraummaterials angepasst ist. Dadurch braucht die Antenne keinen schmalen Raum zu belegen, wenn die Antenne in einem solchen Raum angeordnet ist.
Die Struktur zur Befestigung einer Antenne gemäß den obigen Ausführungsformen ist bevorzugt so konfiguriert, dass das plattenartige Antennenelement mit einer Kurzschlusssektion zum Kurzschließen des elektrisch leitfähigen Pfades, der die Mäanderform aufweist, versehen ist.
Dies erhöht die Anzahl der elektrisch leitfähigen Pfade unterschiedlicher Längen, wodurch die Anzahl der Resonanzpunkte in der Antenne zunimmt. Dadurch ist es möglich, das durch die Antennenvorrichtung nutzbare Frequenzband zusätzlich zu erweitern.
In diesem Fall ist es durch das Anordnen einer oder mehrerer Kurzschlusssektionen zum Herbeiführen eines oder mehrerer Kurzschlüsse an dem elektrisch leitfähigen Pfad, der die Mäanderform aufweist, möglich, eine Position und einen Abschnitt zu bestimmen, wo die Kurzschlusssektion anzuordnen ist, um die Anzahl von Resonanzpunkten in der Antenne zu erhöhen oder um einen VSWR-Wert in einem nutzbaren Band zu verringern, während die Anzahl von Resonanzpunkten in der Antenne verringert wird.
Die Struktur zur Befestigung einer Antenne gemäß den obigen Ausführungsformen kann so aufgebaut werden, dass das plattenartige Antennenelement so konfiguriert ist, dass: der erste und der zweite Wurzelabschnitt eine Windsektion bilden, die die Zuleitungssektion umgibt; und mindestens einer des ersten und des zweiten Wurzelabschnitts einen breiteren Breitenteil des elektrisch leitfähigen Pfades aufweist, wobei der breitere Breitenteil so ausgebildet ist, dass ein Abschnitt, der die Zuleitung überlappt, die mit der Zuleitungssektion verbunden ist, eine größere Breite hat als andere Abschnitte.
Dank dieser Anordnung erreicht die Zuleitungssektion eine Impedanzanpassung zwischen dem Antennenelement und der Zuleitung. Dadurch ist es möglich, den VSWR-Wert des Antennenelements zu verringern, d. h. die VSWR-Kennlinien weiter zu verbessern.
Dadurch ist es möglich, die VSWR-Kennlinien des Antennenelements zu verbessern, während eine hohe Strahlungsverstärkung des Antennenelements erreicht wird. Dadurch ist es möglich, das durch das Antennenelement nutzbare Frequenzband zusätzlich zu erweitern.
Die Struktur zur Befestigung einer Antenne gemäß den obigen Ausführungsformen ist bevorzugt so konfiguriert, dass das plattenartige Antennenelement eine einzelne Leitung ist, die von ihrem einen Endteil zu dem anderen Endteil verläuft.
Mit dieser Anordnung macht die Struktur zur Befestigung einer Antenne es möglich, eine hohe Strahlungsverstärkung zu realisieren, so wie im Fall einer Befestigungsstruktur einer Schleifenantenne mit einer Schleifenform.
Die Struktur zur Befestigung einer Antenne gemäß den obigen Ausführungsformen ist so aufgebaut, dass das Antennenelement zwischen dem Innenraummaterial und einem äußeren Material des beweglichen Korpus (wobei das äußere Material aus einem Leitermaterial besteht) so angeordnet ist, dass es von einer Oberfläche des äußeren Materials beabstandet ist.
Mit dieser Anordnung kann die Antenne selbst dann, wenn das äußere Material aus einem Leiter besteht, so angeordnet werden, dass sie von der Oberfläche des äußeren Materials beabstandet ist. Dadurch kann auf einfache Weise vermieden werden, dass sich die Kennlinie der Antenne unter dem Einfluss des Leiters verschlechtert.
Die Struktur zur Befestigung einer Antenne gemäß den obigen Ausführungsformen ist bevorzugt so konfiguriert, dass das Antennenelement um eine Distanz von mindestens 2 mm von dem äußeren Material des beweglichen Korpus beabstandet ist.
Mit dieser Anordnung ist es selbst in einem Fall, wo die Antenne in der Nähe eines Leiters montiert ist, möglich, ein nutzbares Frequenzband zu erhalten, bei dem der VSWR-Wert nicht größer als 3,5 wird.
Die Struktur zur Befestigung einer Antenne gemäß den obigen Ausführungsformen kann so aufgebaut werden, dass das Antennenelement, das eine Flexibilität besitzt, befestigt ist, während es einer Oberfläche des Innenraummaterials entspricht.
Gemäß dieser Anordnung ist das plattenartige Antennenelement, das eine Flexibilität besitzt, befestigt, während es einer Oberfläche des Innenraummaterials entspricht. Darum ist es möglich, die Antenne auf einfache Weise zu installieren. Im Allgemeinen wird ein Innenraummaterial, das in einem beweglichen Korpus verbaut werden soll, aus einem dielektrischen Material, wie zum Beispiel Harz, hergestellt. Darum ist die Oberfläche des Innenraummaterials, das in einem beweglichen Korpus verbaut werden soll, nicht für den Einfluss eines Leiters anfällig und ist darum der bevorzugte Ort, wo die Antenne zu installieren ist.
Die Struktur zur Befestigung einer Antenne gemäß den obigen Ausführungsformen kann so aufgebaut werden, dass das plattenartige Antennenelement an dem Innenraummaterial in einer solchen Weise angebracht ist, dass es mit einem Krümmungsradius von mindestens 5 mm gekrümmt ist, während es der Form der Oberfläche des Innenraummaterials entspricht.
Gemäß dieser Anordnung ist das Antennenelement in einer. solchen Weise angebracht, dass das Antennenelement an eine gekrümmte Oberfläche mit einem Krümmungsradius von mindestens 5 mm angepasst ist. Dadurch ist es möglich, ausgezeichnete Eigenschaften der Antenne beizubehalten.
Die Struktur zur Befestigung einer Antenne gemäß den obigen Ausführungsformen kann so konfiguriert sein, dass sie des Weiteren Folgendes enthält: einen Sende- und Empfangsschaltkreis, der auf einer einzelnen Oberfläche angeordnet ist, auf der das Antennenelement angeordnet ist, wobei der Sende- und Empfangsschaltkreis mit dem Antennenelement über die Zuleitung verbunden ist, wobei der Sende- und Empfangsschaltkreis so an dem Innenraummaterial angebracht ist, dass er mit dem Antennenelement integriert ist.
Mit dieser Anordnung ist es möglich, einen Leitungsweg zur Verbindung zwischen der Antenne und dem Sende- und Empfangsschaltkreis zu verkürzen. Dadurch ist es möglich, einen durch den Leitungsweg verursachten Verlust zu reduzieren und einen dünneren Leitungsweg zu bilden. Im Vergleich zu einer Anordnung, bei der die Antenne und der Sende- und Empfangsschaltkreis einzeln auf verschiedenen Oberflächen angeordnet sind, ermöglicht die obige Anordnung, bei der die Antenne und der Sende- und Empfangsschaltkreis auf einer einzelnen Oberfläche angeordnet sind, eine Reduzierung der Dicke der Struktur zur Befestigung einer Antenne, wodurch ein höherer Freiheitsgrad bei der Installation realisiert wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Beschreibungen der jeweiligen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb des Geltungsbereichs der Ansprüche geändert werden. Eine Ausführungsform, die aus einer zweckmäßigen Kombination technischer Mittel abgeleitet wird, die in verschiedenen Ausführungsformen offenbart wurden, fällt in den technischen Geltungsbereich der Erfindung.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung ist zum Beispiel auf eine Rundfunkwellenempfangsantenne anwendbar, die ein Senden und Empfangen im VHF-Rundfunkband und im terrestrischen digitalen UHF-Rundfunkband auszuführen kann und auf einem beweglichen Korpus, wie zum Beispiel einem Automobil, montiert werden kann.
Bezugszeichenliste

3, 100 (201, 201a, 301, 401, 501, 502, 503, 504): Antenne
225, 225a: Erster Wurzelabschnitt
226, 226a: Zweiter Wurzelabschnitt
213, 231b, 214, 214b: Breitere Breitenteil
222, 222a, 322: Zuleitungssektion
225o2, 225a2: Erster gebogener Teil (der lineare Teil des Tail-Endes)
226o2, 226a2: Zweiter gebogener Teil (der lineare Teil des Tail-Endes)
231, 231a, 231b, 331, 232a: Kurzschlusselement (Kurzschlusssektion)
105, 108, 120: Innenraummaterial (Innenraummaterial, das in einem beweglichen Korpus verbaut werden soll)
105a, 108a: Oberfläche
120a: Außenumfangsrand (Oberfläche eines Innenraummaterials, das in einem beweglichen Korpus verbaut werden soll)
4: Tunersektion (Sende- und Empfangsschaltkreis)

Claims

Struktur zur Befestigung einer Antenne, die Folgendes umfasst: eine Antenne, die Folgendes umfasst: ein plattenartiges Antennenelement mit einem elektrisch leitfähigen Pfad, der zweidimensional ausgebildet ist; und eine Zuleitung, die mit dem Antennenelement verbunden ist, wobei das Antennenelement in ein Innenraummaterial, das in einem beweglichen Korpus verwendet werden soll, so eingebettet ist, dass es mit dem Innenraummaterial integriert ist, oder so befestigt ist, dass es an eine Form einer Oberfläche des Innenraummaterials angepasst ist, wobei das Innenraummaterial aus einem Isoliermaterial besteht, wobei das Antennenelement Folgendes umfasst: (i) einen ersten Wurzelabschnitt, der einen Teil des Antennenelements bildet, wobei sich der Teil von einem Endteil des elektrisch leitfähigen Pfades um eine zuvor festgelegte Länge erstreckt; (ii) einen zweiten Wurzelabschnitt, der einen Teil des Antennenelements bildet, wobei sich der Teil von dem anderen Endteil des elektrisch leitfähigen Pfades um eine zuvor festgelegte Länge erstreckt; und (iii) einen Zwischenabschnitt, der einen Übergang zwischen dem ersten Wurzelabschnitt und dem zweiten Wurzelabschnitt darstellt, wobei eine Zuleitungssektion, die mit der Zuleitung verbunden ist, an Endteilregionen des ersten und des zweiten Wurzelabschnitts angeordnet ist, und in dem Zwischenabschnitt der elektrisch leitfähige Pfad ausgebildet ist, wobei der elektrisch leitfähige Pfad eine Mäanderform mit einer Rücklaufstruktur hat.
Struktur zur Befestigung einer Antenne nach Anspruch 1, wobei das plattenartige Antennenelement mit einer Kurzschlusssektion zum Kurzschließen des elektrisch leitfähigen Pfades versehen ist, der die Mäanderform aufweist.
Struktur zur Befestigung einer Antenne nach Anspruch 1 oder 2, wobei das plattenartige Antennenelement so konfiguriert ist, dass: der erste und der zweite Wurzelabschnitt eine Windsektion bilden, die die Zuleitungssektion umgibt; und mindestens einer des ersten und des zweiten Wurzelabschnitts einen breiteren Breitenteil des elektrisch leitfähigen Pfades aufweist, wobei der breitere Breitenteil so ausgebildet ist, dass ein Abschnitt, der die Zuleitung überlappt, die mit der Zuleitungssektion verbunden ist, eine größere Breite hat als andere Abschnitte.
Struktur zur Befestigung einer Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das plattenartige Antennenelement eine einzelne Leitung ist, die von ihrem einen Endteil zu dem anderen Endteil verläuft.
Struktur zur Befestigung einer Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Antennenelement zwischen dem Innenraummaterial und einem äußeren Material des beweglichen Korpus, wobei das äußere Material aus einem Leitermaterial, besteht so angeordnet ist, dass es von einer Oberfläche des äußeren Materials beabstandet ist.
Struktur zur Befestigung einer Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Antennenelement um eine Distanz von mindestens 2 mm von dem äußeren Material des beweglichen Korpus beabstandet ist.
Struktur zur Befestigung einer Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Antennenelement, das eine Flexibilität besitzt, befestigt ist, während es einer Oberfläche des Innenraummaterials entspricht.
Struktur zur Befestigung einer Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das plattenartige Antennenelement in einer solchen Weise an dem Innenraummaterial angebracht ist, dass es mit einen Krümmungsradius von mindestens 5 mm gebogen ist, während es der Form der Oberfläche des Innenraummaterials entspricht.
Struktur zur Befestigung einer Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die des Weiteren Folgendes umfasst: einen Sende- und Empfangsschaltkreis, der auf einer einzelnen Oberfläche angeordnet ist, auf der das Antennenelement angeordnet ist, wobei der Sende- und Empfangsschaltkreis mit dem Antennenelement über die Zuleitung verbunden ist, wobei der Sende- und Empfangsschaltkreis so an dem Innenraummaterial angebracht ist, dass er mit dem Antennenelement integriert ist.