DE112012000716T5

DE112012000716T5 - Antenne für eine Funkvorrichung

Info

Publication number: DE112012000716T5
Application number: DE112012000716T
Authority: DE
Inventors: Miyuki Mizoguchi; Yuji Sugimoto; Tadao Suzuki
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2011-02-08
Filing date: 2012-02-01
Publication date: 2013-12-12
Also published as: US20130307745A1; JP5368493B2; JP2012165258A; WO2012108145A1; US9059518B2

Abstract

Es wird eine Antenne für eine Funkvorrichtung offenbart, die in der Nähe eines leitfähigen Objekts (70) angeordnet ist. Die Antenne für eine Funkvorrichtung weist eine GND-Platte (10), eine leitfähige Platte (20) parallel zur GND-Platte (10), zwei Antennenelemente (30, 40) und zwei leitfähige Anhebeplatten (50, 60) auf. Jedes der Antennenelemente (30, 40) weist einen leitfähigen Kurzschlusskörper (32, 42) und eine Abstrahlplatte (34, 44), die an einem Rand des leitfähigen Kurzschlusskörpers (32, 42) angeordnet ist, auf. Die zwei Antennenelemente (30, 40) sind im Wesentlichen parallel zu einer Seitenoberfläche des leitfähigen Objekts (70) angeordnet, mit einem Abstand von einer halben Wellenlänge einer zu sendenden und zu empfangenden Funkwelle. Die zwei leitfähigen Anhebeplatten (50, 60) sind jeweils nahe den zwei Antennenelementen (30, 40) angeordnet und heben die leitfähige Platte (20) eine vorbestimmte Höhe von der GND-Platte (10) an.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Diese Anmeldung basiert auf der am 8. Februar 2011 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-25108 , auf deren Offenbarung hiermit vollinhaltlich Bezug genommen wird.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antenne für eine Funkvorrichtung, die eine Funkwelle rundum erfolgreich senden und empfangen kann, und insbesondere eine Antenne für eine Funkvorrichtung, die zur Verwendung in einem Fahrzeug geeignet ist.
Bisheriger Stand der Technik
Bei einer Antenne für eine Funkvorrichtung, die im Patentdokument 1 beschrieben wird, wird beispielsweise eine Abschirmplatte als eine GND-Platte zur Abschirmung einer Sende- und Empfangsschaltung für eine Funkvorrichtung verwendet. Eine Abstrahlplatte parallel zur GND-Platte ist durch einen leitfähigen Kurzschlusskörper angeordnet. Auf diese Weise wird eine Inverted-F-Antenne mit der Abschirmplatte als die GND-Platte aufgebaut und ferner eine Diversity-Antenne gebildet, indem die mehreren Inverted-F-Antennen in verschiedenen Richtungen angeordnet werden.
Gemäß der Antenne für eine Funkvorrichtung kann durch eine Richtcharakteristik, die über eine Richtcharakteristik-Synthese der mehreren Antennen erhalten wird, eine im Wesentlichen ungerichtete Antenne realisiert werden.
Dokument aus dem Stand der Technik
Patentdokument

Patentdokument 1: nicht geprüfte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2003-298340 .

Bei der obigen Antenne für eine Funkvorrichtung dient jedoch dann, wenn ein Metallobjekt, wie beispielsweise eine Metallstruktur oder dergleichen, parallel zu einer bestimmten Richtung in der Nähe einer Antenne, wie beispielsweise parallel zu einer Richtung der Anordnung der mehreren Antennen, vorhanden ist, das Metallobjekt als ein Reflektor und verursacht das Metallobjekt eine Verzerrung (Bias) der Richtcharakteristik der Antenne für eine Funkvorrichtung, die in einer Verschlechterung in der Sende- und Empfangseffizienz resultiert.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist, angesichts der obigen Schwierigkeiten, Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antenne für eine Funkvorrichtung bereitzustellen, die eine Funkwelle rundum auch dann erfolgreich senden und empfangen kann, wenn ein leitfähiges Objekt in der Nähe der Antenne für eine Funkvorrichtung vorhanden ist.
Gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Antenne für eine Funkvorrichtung bereitgestellt, die eine Antenne für eine Funkvorrichtung ist, die in der Nähe eines leitfähigen Objekts angeordnet ist und eine GND-Platte, eine leitfähige Platte, zwei Antennenelemente und zwei leitfähige Anhebeplatten aufweist. Die GND-Platte ist ein leitfähiger Körper in Form einer Platte, dessen elektrisches Potential auf einem GND-Pegel gehalten wird. Die leitfähige Platte ist parallel zur GND-Platte angeordnet. Jedes der Antennenelemente ist ein Monopolantennenelement, mit einem leitfähigen Kurzschlusskörper, der auf der leitfähigen Platte angeordnet ist, um eine elektrische Verbindung mit der leitfähigen Platte herzustellen, und einer Abstrahlplatte, die an einem Rand des leitfähigen Kurzschlusskörpers angeordnet ist, um eine Funkwelle abzustrahlen. Die zwei Antennenelemente sind im Wesentlichen parallel zu einer Seitenoberfläche des leitfähigen Objekts platziert, in einem Abstand einer halben Wellenlänge der zu sendenden und zu empfangenden Funkwelle. Die zwei leitfähigen Anhebeplatten sind zwischen der GND-Platte und einer vorherigen leitfähigen Platte angeordnet, und zwar jeweils in der Nähe der zwei Antennenelemente, um die leitfähige Platte eine vorbestimmte Höhe von der GND-Platte anzuheben.
Gemäß der Konfiguration kann die Antenne für eine Funkvorrichtung auch dann, wenn ein leitfähiges Objekt in der Nähe der Antenne für eine Funkvorrichtung vorhanden ist, eine Funkwelle rundum erfolgreich senden und empfangen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die obige und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher ersichtlich. In den Zeichnungen zeigt/zeigen:
1 eine schematische Abbildung zur Veranschaulichung einer Übersicht der Konfiguration einer Antenne für eine Funkvorrichtung;
2(a) eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Simulationsergebnisses einer Verteilung von Strom, der durch ein Antennenelement und ein leitfähiges Objekt in einem Vergleichsbeispiel fließt, und 2(b) eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Simulationsergebnisses einer Verteilung von Strom, der durch ein Antennenelement und ein leitfähiges Objekt in einer Ausführungsform fließt;
3(a) ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Richtcharakteristik einer Antenne im Vergleichsbeispiel, und 3(b) eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Richtcharakteristik einer Antenne in einer Ausführungsform;
4(a) bis 4(i) Diagramme zur Veranschaulichung von Richtcharakteristika von Antennen für eine Funkvorrichtung, wenn ein Abstand zwischen leitfähigen Anhebeplatten geändert wird;
5(a) bis 5(h) Diagramme zur Veranschaulichung von Richtcharakteristika von Antennen für eine Funkvorrichtung, wenn eine Länge einer leitfähigen Anhebeplatte geändert wird; und
6(a) bis 6(c) Diagramme zur Veranschaulichung von Richtcharakteristika von Antennen für eine Funkvorrichtung, wenn eine Länge einer leitfähigen Anhebeplatte geändert wird.
Bevorzugte Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung
Nachstehend wird ein Beispiel einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die Ausführungsform ist nicht auf die nachfolgenden Beispiele beschränkt, sondern kann auf verschiedene Weise realisiert werden.
(Konfiguration der Antenne 1 für eine Funkvorrichtung)
1 zeigt eine schematische Abbildung zur Veranschaulichung einer Übersicht der Konfiguration einer Antenne 1 für eine Funkvorrichtung. Die Antenne 1 für eine Funkvorrichtung weist eine GND-Platte 10, eine Leiterplatte 20, Antennenelemente 30, 40 und leitfähige Anhebeplatten 50, 60 auf und ist in der Nähe eines leitfähigen Objekts 70 angeordnet.
Das leitfähige Objekt 70 ist ein Leiter, wie beispielsweise eine Metallstruktur oder dergleichen, wie beispielsweise eine Telematik-Antenne, die auf einem Dach oder Verdeck oder einer Motorhaube eines Fahrzeugs angeordnet ist. D. h. für den Fall, dass mehrere Antennen einschließlich der Antenne 1 für eine Funkvorrichtung in einem engen Raum montiert sind, um kompakt vorgesehen zu sein, ist eine Antenne, die sich von der Antenne 1 für eine Funkvorrichtung unterscheidet, ein Beispiel für das leitfähige Objekt 70.
Die GND-Platte 10 ist eine leitfähige Platte aus Metall oder dergleichen, wie beispielsweise eine Kupferplatte oder dergleichen, die in einer im Wesentlichen rechteckigen Plattenform ausgebildet ist. Die GND-Platte 10 ist geerdet, um ihr elektrisches Potential auf einem GND- bzw. Massepegel zu halten.
Die Leiterplatte 20 ist in einer im Wesentlichen rechteckigen Plattenform ausgebildet. Die Leiterplatte 20 ist derart angeordnet, dass eine Längsrichtung der Leiterplatte 20 parallel zu einer Seitenoberfläche des leitfähigen Objekts 70 verläuft und eine Plattenoberfläche der Leiterplatte 20 parallel zur GND-Platte 10 verläuft. In der Leiterplatte 20 ist ein leitfähiges Muster gebildet, um eine elektrische Verbindung zwischen den zwei Antennenelementen 30, 40 herzustellen.
Ferner kann, in der Leiterplatte 20, ein leitfähiges Muster, das sich von dem leitfähigen Muster unterscheidet, das eine elektrische Verbindung zwischen den zwei Antennenelementen 30, 40 herstellt, gebildet sein, um eine elektrische Schaltung zu bilden, die einen Halbleiter-IC und elektronische Teile aufweist, um zu bewirken, dass die Antenne 1 für eine Funkvorrichtung arbeitet.
Die Antennenelemente 30, 40 sind an beiden Enden der Leiterplatte 20 auf der entfernten bzw. abgewandten Seite vom leitfähigen Objekt 70 angeordnet.
Die zwei Antennenelemente 30, 40 sind Inverted-F-Antennen, eine Art von Monopolantenne. Damit die leitfähigen Kurzschlusskörper 32, 42, wie in 1 gezeigt, im Wesentlichen vertikal zur Plattenoberfläche der Leiterplatte 20 verlaufen, sind die leitfähigen Kurzschlusskörper 32, 42 elektrisch mit dem leitfähigen Muster der Antennenelemente auf der Leiterplatte 20 verbunden. Ferner sind, an Spitzen der leitfähigen Kurzschlusskörper 32, 42, Abstrahlplatten 34, 44 so befestigt, dass sie parallel zur Leiterplatte 20 verlaufen.
Bei der Konfiguration wird für den Fall, dass ein Teil einer leitfähigen Platte derart befestigt wird, dass es vertikal zur Leiterplatte 20 verläuft, und in einer L-förmigen Struktur gebogen wird, ein vertikaler Abschnitt zum leitfähigen Kurzschlusskörper 32, 42 und ein Abschnitt parallel zur GND-Platte 10 zur Abstrahlplatte 34, 44.
Die plattenförmigen, leitfähigen Energieversorgungskörper 36, 46 sind derart an der Abstrahlplatte 34, 44 der Antennenelemente 30, 40 befestigt, um parallel zum leitfähigen Kurzschlusskörper 32 zu verlaufen, dass Spitzen der plattenförmigen, leitfähigen Energieversorgungskörper 36, 46 die GND-Platte 10 nicht kontaktieren.
Unter Verwendung der Spitzen der leitfähigen Energieversorgungskörper 36, 46 der Antennenelemente 30, 40 als Einspeisepunkte wird ein 5 GHz Sendesignal zwischen den Einspeisepunkten und der GND-Platte 10 eingespeist.
Ein Abstand zwischen den Einspeisepunkten der zwei Antennenelemente 30, 40 ist größer als eine Breite des leitfähigen Objekts 70, und Abstände von den zwei Einspeisepunkten der zwei Antennenelemente 30, 40 zum leitfähigen Objekt 70 sind kleiner oder gleich einer halben Wellenlänge einer zu sendenden und zu empfangenden Funkwelle.
Die leitfähigen Anhebeplatten 50, 60 sind leitfähige Platten, die in einer im Wesentlichen rechteckigen Form ausgebildet sind. Die leitfähigen Anhebeplatten 50, 60 sind leitfähige Platten, um die Leiterplatte 20 um größer oder gleich 1/16 Wellenlänge der zu sendenden und zu empfangenden Funkwelle von der GND-Platte 10 anzuheben. Die zwei leitfähigen Anhebeplatten 50, 60 sind zwischen der GND-Platte 10 und der Leiterplatte 20 befestigt, und Längsrichtungsränder der zwei leitfähigen Anhebeplatten 50, 60 sind an Querrichtungsrändern der Leiterplatte 20 befestigt.
(Betrieb der Antenne 1 für eine Funkvorrichtung)
Bei der Antenne 1 für eine Funkvorrichtung mit der obigen Struktur ist die Leiterplatte 20 als eine leitfähige Platte parallel zur GND-Platte 10 angeordnet. Auf der Leiterplatte 20 sind die zwei Antennenelemente 30, 40 in einem Abstand einer halben Wellenlänge angeordnet. Die Leiterplatte 20 wird durch die leitfähigen Anhebeplatten 50, 60 größer oder gleich 1/16 Wellenlänge von der GND-Platte 10 angehoben. Ferner ist die Antenne 1 für eine Funkvorrichtung derart in der Nähe des leitfähigen Objekts 70 angeordnet, dass die zwei Antennenelemente 30, 40 im Wesentlichen parallel zur Seitenoberfläche des leitfähigen Objekts 70 verlaufen.
Entgegen einem Sendesignal, das von den Einspeisepunkten zugeführt wird, wird eine Stromschleife mit im Wesentlichen einer Wellenlänge unter der GND-Platte 10, der Leiterplatte 20 und den zwei leitfähigen Anhebeplatten 50, 60 erzeugt. D. h., es wird eine Stromschleife mit im Wesentlichen einer Wellenlänge erzeugt, einschließlich eines Strompfades, der auf der Leiterplatte 20 zwischen den zwei Antennenelementen 30, 40 erzeugt wird, eines Strompfades, der auf den zwei leitfähigen Anhebeplatten 50, 60 erzeugt wird, eines Strompfades, der auf der GND-Platte 10 erzeugt wird, und eines Spiegelbildes des Strompfades.
Da die Stromschleife als eine neue Wellenlängenquelle wirkt, wird eine Stromverteilung eines in das leitfähige Objekt 70 induzierten Stroms geändert. Folglich wird, da ein Phasenverhältnis von Strömen, die an den zwei Antennenelementen 30, 40 und dem leitfähigen Objekt fließen, geändert wird, eine Verzerrung (Bias) einer Richtcharakteristik einer Funkwelle, die von den zwei Antennenelementen 30, 40 in einer gleichen Richtung abgestrahlt wird, geändert und kann die Richtcharakteristik der Funkwelle komplementiert werden.
Folglich kann die Antenne auch dann, wenn sich das leitfähige Objekt 70 in der Nähe der Antenne befindet, die Funkwelle rundum erfolgreich senden und empfangen.
Der Abstand zwischen den zwei Antennenelementen 30, 40 ist größer als eine Breite des leitfähigen Objekts 70, und ferner ist ein Abstand zwischen jedem der Einspeisepunkte der zwei Antennenelemente 30, 40 und dem leitfähigen Objekt 70 kleiner oder gleich einer halben Wellenlänge der zu sendenden und zu empfangenden Funkwelle.
Folglich fließt der Strom leichter in die Stromschleife und werden so die Änderung in der Verzerrung (Bias) der Richtcharakteristik der Funkwelle, die von den zwei Antennenelementen 30, 40 in der gleichen Richtung abgestrahlt wird, und die Komplementierung der Richtcharakteristik der Funkwelle vereinfacht.
Diese Situation ist in den 2(a) und 2(b) gezeigt. Die 2(a)und 2(b) zeigen ein Simulationsergebnis einer Verteilung von Strom, der durch die Antennenelemente 30, 40 und das leitfähige Objekt 70 fließt, wenn ein 5 GHz Sendesignal an den Einspeisepunkt des Antennenelements 40 gegeben wird.
In den 2(a) und 2(b) ist eine Stromrichtung durch Pfeile gezeigt und eine Anwesenheit/Dichte der Stromverteilung durch eine Anwesenheit/Dichte der Pfeilverteilung gezeigt. D. h., in einem Teil, in dem die Pfeilverteilung dünn besetzt ist, ist die Stromverteilung dünn besetzt, und in einem Teil, in dem die Pfeilverteilung dicht besetzt ist, ist die Stromverteilung dicht besetzt.
In einem Vergleichsbeispiel, bei dem die leitfähigen Anhebeplatten 50, 60 nicht vorgesehen sind, so wie es in der 2(a) gezeigt ist, ist eine Pfeilverteilung an einem unteren rechten Teil des leitfähigen Objekts 70 dichter als in den anderen Teilen. D. h., es wird dargestellt, dass die Stromverteilung am unteren rechten Teil (unten rechts) des leitfähigen Objekts 70 dicht und die Stromverteilung im leitfähigen Objekt 70 nicht gleichmäßig ist.
Demgegenüber sind die Pfeile, bei der Antenne 1 für eine Funkvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie in 2(b) gezeigt, in allen Teilen des leitfähigen Objekts 70 im Wesentlichen gleichmäßig verteilt. Es wird dargestellt, dass die Stromverteilung im leitfähigen Objekt 70 gleichmäßig ist.
Nachstehend wird eine Situation, in der eine Richtcharakteristik durch die Antenne 1 für eine Funkvorrichtung verbessert wird, unter Bezugnahme auf die 3(a) und 3(b) beschrieben. Für den Fall, dass eine abgestrahlte Welle eine Frequenz von 5 GHz aufweist und eine Höhe der leitfähigen Anhebeplatten 50, 60 auf λ/12 gesetzt wird, zeigen die 3(a) und 3(b) eine Richtcharakteristik einer Antenne im Vergleichsbeispiel bzw. eine Richtcharakteristik der Antenne 1 für eine Funkvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform, wobei eine Richtcharakteristik anhand von Simulationen errechnet wird. „λ” kennzeichnet eine Wellenlänge einer abgestrahlten Welle.
Ferner ist, bei den Simulationen, wenn das Antennenelement 30 simulativ mit Elektrizität versorgt wird, der Einspeisepunkt des Antennenelements 40 über einen 50 Ω Abschlusswiderstand mit dem leitfähigen Muster der Leiterplatte 20 verbunden.
In den 3(a) und 3(b) sind die Antenne 1 für eine Funkvorrichtung (die Antennenelemente 30, 40) und das leitfähige Objekt 70 in der Mitte angeordnet, kennzeichnet eine gestrichelte Kurvenlinie, die in der 3 mit P1 markiert ist, eine Richtcharakteristik des Antennenelements 30, und kennzeichnet eine gestrichelte Kurvenlinie, die mit P2 markiert ist, eine Richtcharakteristik des Antennenelements 40.
3(a) zeigt eine Richtcharakteristik einer Antenne im Vergleichsbeispiel, und 3(b) zeigt eine Richtcharakteristik der Antenne 1 für eine Funkvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Obgleich die Richtcharakteristik der Antenne im Vergleichsbeispiel, wie in 3(a) gezeigt, durch die Richtcharakteristik P1 des Antennenelements 30 und die Richtcharakteristik P2 des Antennenelements 40 komplementiert wird, ist die Richtcharakteristik in Richtung eines leitfähigen Objekts 70 gemindert.
Demgegenüber ist, bei der Antenne 1 für eine Funkvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie in 3(b) gezeigt, infolge der Komplementierung mit P1 und P2, die Richtcharakteristik in Richtung des leitfähigen Objekts 70 nicht gemindert. Folglich wird, verglichen mit der Antenne im Vergleichsbeispiel, dargestellt, dass die Antenne 1 für eine Funkvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform rundum eine gute Richtcharakteristik aufweist.
Nachstehend wird, auf der Grundlage der 4(a) bis 4(i), ein Verhältnis zwischen der Höhe der leitfähigen Anhebeplatten 50, 60 und der Richtcharakteristik beschrieben. Die 4(a) bis 4(i) zeigen ein Verhältnis zwischen der Höhe der leitfähigen Anhebeplatten 50, 60 und der Richtcharakteristik.
4(a) zeigt eine Richtcharakteristik einer Antenne (d. h. der Antenne im Vergleichsbeispiel) ohne die leitfähigen Anhebeplatten 50, 60. Ferner zeigen die 4(b) bis 4(i) die Richtcharakteristik der Antenne 1 für eine Funkvorrichtung, wenn die Höhe der leitfähigen Anhebeplatten 50, 60 auf λ/50, λ/25, λ/16, λ/12, λ/10, λ/8, λ/7 oder λ/6 gegenüber einer Wellenlänge λ der Funkwelle gesetzt wird.
Die in den 4(b) und 4(c) gezeigten Richtcharakteristika unterscheiden sich im Wesentlichen nicht von einer in der 4(a) gezeigten Richtcharakteristik, wobei auch dann, wenn sich P1 und P2 gegenseitig komplementieren, ein Abschnitt vorhanden ist, in dem die Richtcharakteristik in Richtung des leitfähigen Objekts 70 gemindert ist. Demgegenüber werden die in den 4(d) bis 4(i) gezeigten Richtcharakteristika durch P1 und P2 komplementiert und ist kein Abschnitt vorhanden, in dem die Richtcharakteristik in Richtung des leitfähigen Objekts 70 gemindert ist. Verglichen mit der in der 4(a) gezeigten Richtcharakteristik ist erkennbar, dass rundum eine gute Richtcharakteristik erhalten wird.
Folglich wird dann, wenn die Höhe der leitfähigen Anhebeplatten 50, 60 größer oder gleich λ/16 ist, die Richtcharakteristik rundum verbessert.
Nachstehend wird, auf der Grundlage der 5(a) bis 5(h), die Richtcharakteristik der Antenne 1 für eine Funkvorrichtung für die Fälle beschrieben, dass der Abstand zwischen den leitfähigen Anhebeplatten 50, 60 geändert wird. In den 5(a) bis 5(h) ist für den Fall, dass eine 5 GHz Funkwelle abgestrahlt und ein Abstand zwischen den leitfähigen Anhebeplatten 50, 60 geändert wird, eine Richtcharakteristik der Antenne 1 für eine Funkvorrichtung gezeigt.
Die 5(a) bis 5(h) zeigen Richtcharakteristika der Antenne 1 für eine Funkvorrichtung, wenn der Abstand zwischen den leitfähigen Anhebeplatten 50, 60 auf λ/1,9, λ/2, λ/2,2, λ/2,4, λ/2,7, λ/3,4 oder λ/3,9 gesetzt wird. In den 5(a) bis 5(h) ist die Höhe der leitfähigen Anhebeplatten 50, 60 auf λ/12 gesetzt.
Es ist, wie in den 5(a) bis 5(h) gezeigt, erkennbar, dass dann, wenn der Abstand zwischen den leitfähigen Anhebeplatten 50, 60 unter λ/2 fällt, die Richtcharakteristik, die durch P1 und P2 komplementiert wird, einen in der Richtcharakteristik geminderten Abschnitt in Richtung des leitfähigen Objekts 70 aufweist.
Nachstehend wird, auf der Grundlage der 6(a) bis 6(c), die Richtcharakteristik der Antenne 1 für eine Funkvorrichtung für die Fälle beschrieben, dass die Länge der Längsrichtung der leitfähigen Anhebeplatten 50, 60 geändert wird. In den 6(a) bis 6(c) ist für den Fall, dass die 5 GHz Funkwelle abgestrahlt und die Länge der leitfähigen Anhebeplatten 50, 60 geändert wird, die Richtcharakteristik der Antenne 1 für eine Funkvorrichtung gezeigt.
Die 6(a) bis 6(c) zeigen die Richtcharakteristik der Antenne 1 für eine Funkvorrichtung, wenn die Länge der leitfähigen Anhebeplatten 50, 60 auf 15 mm, 11,25 mm oder 7,5 mm gesetzt wird.
Es ist, wie in den 6(a) und 6(b) gezeigt, erkennbar, dass dann, wenn eine Abstrahlungswellenlänge auf 5 GHz gesetzt wird und die Länge der leitfähigen Anhebeplatten 50, 60 größer oder gleich 11 mm ist, die Richtcharakteristik, die durch P1 und P2 komplementiert wird, keinen Abschnitt aufweist, in dem eine Richtcharakteristik in Richtung des leitfähigen Objekts 70 gemindert ist, und eine gute Richtcharakteristik rundum erzielt werden kann.
Ferner kann, da die Inverted-F-Antenne als das Monopolantennenelement 30, 40 verwendet wird, die Antenne 1 für eine Funkvorrichtung in einer Höhenrichtung, verglichen mit anderen Monopolantennen, klein sein. Folglich ist die Antenne 1 für eine Funkvorrichtung insbesondere für ein Fahrzeug geeignet.
Ferner können, da die Leiterplatte 20, die mit dem leitfähigen Muster gebildet ist, das eine elektrische Verbindung zwischen den zwei Antennenelementen 30, 40 herstellt, verwendet wird, um die elektrische Verbindung herzustellen, verschiedene Schaltungselemente auf der Leiterplatte 20 platziert werden, um eine elektrische Schaltung zu bilden, indem ein leitfähiges Muster gebildet wird, dass sich von dem leitfähigen Muster unterscheidet, das eine elektrische Verbindung zwischen den zwei Antennenelementen 30, 40 herstellt, und kann die Antenne 1 für eine Funkvorrichtung folglich verkleinert werden.
(Weitere Ausführungsform)
In der obigen Ausführungsform ist die Länge der leitfähigen Anhebeplatte 60 gleich der Länge der kürzeren Richtung der Leiterplatte 20. Wenn die Länge der leitfähigen Anhebeplatte 60 jedoch größer oder gleich einer halben Länge der kürzeren Richtung der Leiterplatte 20 ist, kann die gleiche Leistung erzielt werden.
In der obigen Ausführungsform wird die Inverted-F-Antenne für die Antennenelemente 30, 40 verwendet. Wenn jedoch Raum zum Montieren der Antenne 1 für eine Funkvorrichtung vorhanden ist, können andere Monopolantennen, wie beispielsweise eine Inverted-L-Antenne oder dergleichen, als die Antennenelemente 30, 40 verwendet werden.
(Ausgestaltungen)
Die Antenne für eine Funkvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann auf verschiedene Weise ausgestaltet werden. Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird eine Antenne für eine Funkvorrichtung bereitgestellt, die in der Nähe des leitfähigen Objekts (70) angeordnet ist und eine GND-Platte (10), eine leitfähige Platte (20), zwei Antennenelemente (30, 40) und zwei leitfähige Anhebeplatten (50, 60) aufweist.
Die GND-Platte (10) ist ein leitfähiger Körper in Form einer Platte, dessen elektrisches Potential auf dem GND-Pegel gehalten wird. Die leitfähige Platte (20) ist eine leitfähige Platte, die parallel zur GND-Platte (10) angeordnet ist.
Jedes der zwei Antennenelemente (30, 40) ist ein Monopolantennenelement, das aufweist: einen leitfähigen Kurzschlusskörper (32, 42), der auf der leitfähigen Platte (20) angeordnet ist, um eine elektrische Verbindung mit der leitfähigen Platte (20) herzustellen; und die Abstrahlplatten (34, 44), die an Rändern des leitfähigen Kurzschlusskörper (32, 42) angeordnet sind, um eine Funkwelle abzustrahlen. Die zwei Antennenelemente (30, 40) sind im Wesentlichen parallel zur Seitenoberfläche des leitfähigen Objekts (70) in einem Abstand einer halben Wellenlänge der zu sendenden und zu empfangenden Funkwelle angeordnet.
Die zwei leitfähigen Anhebeplatten (50, 60) sind zwischen der GND-Platte (10) und der leitfähigen Platte (20) angeordnet, jeweils nahe den zwei Antennenelementen (30, 40). Die zwei leitfähigen Anhebeplatten (50, 60) sind leitfähige Platten, um die leitfähige Platte (20) eine vorbestimmte Höhe von der GND-Platte (10) anzuheben.
Solch eine Antenne (1) für eine Funkvorrichtung ist eine Antenne, die auch dann, wenn das leitfähige Objekt (70) in der Nähe der Antenne (1) für eine Funkvorrichtung vorhanden ist, eine Funkwelle rundum erfolgreich senden und empfangen kann. Hierauf wird nachstehend näher eingegangen.
Bei der Antenne (1) für eine Funkvorrichtung mit der obigen Konfiguration ist die leitfähige Platte (20) parallel zur GND-Platte (10) angeordnet, sind die zwei Antennenelemente (30, 40) in einem Abstand einer halben Wellenlänge auf der leitfähigen Platte (20) angeordnet, und wird die leitfähige Platte (20) von den leitfähigen Anhebeplatten (50, 60) eine vorbestimmte Höhe von der GND-Platte (10) angehoben.
Ferner ist, damit die zwei Antennenelemente (30, 40) im Wesentlichen parallel zur Seitenoberfläche des leitfähigen Objekts (70) verlaufen, die Antenne (1) für eine Funkvorrichtung in der Nähe des leitfähigen Objekts (70) angeordnet.
Dann wird, gegenüber einem Sendesignal, das vom Einspeisepunkt zugeführt wird, eine Stromschleife unter der GND-Platte (10), der leitfähigen Platte (20) und den leitfähigen Anhebeplatten (50, 60) erzeugt.
D. h., die Stromschleife, einschließlich eines Strompfades, der auf der Leiterplatte (20) zwischen den zwei Antennenelementen (30, 40) und auf den zwei leitfähigen Anhebeplatten (50, 60) erzeugt wird, wird erzeugt, und ein Spiegelbild erzeugt von der GND-Platte (10) gegenüber dem Strompfad wird gebildet.
Der Strompfad weist die doppelte Wellenlänge von der Summe eines ersten Strompfades und eines zweiten Strompfades auf, aufgrund des ersten Strompfades, des zweiten Strompfades und des Spiegelbildes, das durch die GND-Platte (10) gebildet wird. Der erste Strompfad weist eine halbe Wellenlänge zwischen den zwei Antennenelementen (30, 40) auf, die auf der leitfähigen Platte (20) angeordnet sind, und der zweite Strompfad wird durch die zwei leitfähigen Anhebeplatten (50, 60) vorgesehen.
Da die Stromschleife als eine neue Wellenquelle wirkt, wird die Stromverteilung des induzierten Stroms im leitfähigen Objekt (70) geändert. Dies führt dazu, dass die Verzerrung (Bias) einer Richtcharakteristik der Funkwelle, die von den zwei Antennenelementen (30, 40) in einer gleichen Richtung abgestrahlt wird, geändert und die Richtcharakteristik der Antenne (1) für eine Funkvorrichtung komplementiert wird, da ein Phasenverhältnis von Strömen, die durch die Antennenelemente (30, 40) und das leitfähige Objekt (70) fließen, geändert wird.
Folglich wird die Antenne (1) für eine Funkvorrichtung zu einer Antenne, die auch dann, wenn das leitfähige Objekt (70) in der Nähe der Antenne (1) für eine Funkvorrichtung angeordnet ist, eine Funkwelle rundum erfolgreich senden und empfangen kann.
Hierin beschreibt „in der Nähe des leitfähigen Objekts (70)” einen Bereich, in dem ein mit den Antennenelementen (30, 40) zugeführtes Sendesignal eine elektrische Verbindung mit dem leitfähigen Element (20) ermöglicht, und beschreibt „in der Nähe von jedem der zwei Antennenelemente (30, 40)” einen Bereich, in dem Abstände zwischen den zwei Antennenelementen (30, 40) und der leitfähigen Platte (20) einem Bereich entsprechen, in dem die beschriebene Stromschleife vorgesehen werden kann.
Wenn die leitfähige Platte (20) durch die leitfähigen Anhebeplatten (50, 60) von der GND-Platte (10) angehoben wird, wird, wie vorstehend beschrieben, die Stromschleife vorgesehen und kann die Antenne (1) für eine Funkvorrichtung bereitgestellt werden, die eine Funkwelle rundum erfolgreich senden und empfangen kann. Insbesondere kann dann, wenn die vorbestimmte Höhe der leitfähigen Anhebeplatten (50, 60) größer oder gleich 1/16 Wellenlänge einer zu sendenden und zu empfangenden Funkwelle eingestellt wird, eine Funkwelle rundum hinreichender gesendet und empfangen werden.
Ferner kann der Abstand zwischen den zwei Antennenelementen (30, 40) größer als die Breite des leitfähigen Objekts (70) sind, und können ferner die Abstände von den zwei Einspeisepunkten der zwei Antennenelemente (30, 40) zu dem leitfähigen Objekt (70) kleiner als eine halbe Wellenlänge der zu sendenden und zu empfangenden Funkwelle sein.
Gemäß der Konfiguration werden, da ein Strom leichter in die Stromschleife fließt, die gemäß obiger Beschreibung vorgesehen wird, die Änderung in der Verzerrung (Bias) der Richtcharakteristik der Funkwelle, die von den zwei Antennenelementen (30, 40) in der gleichen Richtung abgestrahlt wird, und die Komplementierung der Richtcharakteristik der Funkwelle vereinfacht.
Bei Monopolantennenelementen (30, 40) gibt es übrigens verschiedene Arten von Antennen, wie beispielsweise eine Monopolantenne, eine L-förmige Antenne oder dergleichen. Monopolantennenelemente (30, 40) können beispielsweise Inverted-F-Antennen sein. Gemäß dieser Konfiguration kann die Antenne (1) für eine Funkvorrichtung in einer Höhenrichtung, verglichen mit anderen Monopolantennen, kleinen Ausmaßes sein. Folglich kann die Antenne (1) für eine Funkvorrichtung, die insbesondere zur Verwendung in einem Fahrzeug geeignet ist, bereitgestellt werden.
Ferner kann die leitfähige Platte (20) eine Leiterplatte sein, die wenigstens ein leitfähiges Muster aufweist, das eine elektrische Verbindung zwischen den zwei Antennenelementen (30, 40) herstellt. Gemäß der Konfiguration kann die Antenne (1) für eine Funkvorrichtung verkleinert werden, da es möglich ist, verschiedene Schaltungselemente auf der Leiterplatte (20) anzuordnen, um eine elektrische Schaltung zu bilden, indem ein leitfähiges Muster gebildet wird, dass sich von dem leitfähigen Muster unterscheidet, das eine elektrische Verbindung zwischen den zwei Antennenelementen (30, 40) herstellt.
Ferner soll die vorliegende Erfindung derart verstanden werden, dass sie nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt ist, sondern auf verschiedene Modifikationen mit umfasst. Darüber hinaus sollen andere verschiedene Kombinationen und Ausführungsformen, die mehr oder weniger nur ein einziges Element aufweisen, als mit im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung beinhaltet verstanden werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2011-25108 [0001]
JP 2003-298340 [0005]

Claims

Antenne für eine Funkvorrichtung, die in der Nähe eines leitfähigen Objekts (70) angeordnet ist, mit: – einer GND-Platte (10), die ein leitfähiger Körper ist, der in Form einer Platte ausgebildet ist, und ein elektrisches Potential aufweist, das auf einem GND-Pegel gehalten wird; – einer leitfähigen Platte (20), die parallel zur GND-Platte (10) angeordnet ist; – zwei Antennenelementen (30, 40); und – zwei leitfähigen Anhebeplatten (50, 60), wobei – jedes der zwei Antennenelemente (30, 40) ein Monopolantennenelement ist, mit: – einem leitfähigen Kurzschlusskörper (32, 42), der auf der leitfähigen Platte (20) angeordnet ist, so dass der leitfähige Kurzschlusskörper (32, 42) elektrisch mit der leitfähigen Platte (20) verbunden ist, und – einer Abstrahlplatte (34, 44) zum Abstrahlen einer Funkwelle, wobei die Abstrahlplatte (34, 44) an einem Rand des leitfähigen Kurzschlusskörpers (32, 42) angeordnet ist; – die zwei Antennenelemente (30, 40) im Wesentlichen parallel zu einer Seitenoberfläche des leitfähigen Objekts (70) platziert und in einem Abstand einer halben Wellenlänge der zu sendenden und zu empfangenden Funkwelle angeordnet sind; und – die zwei leitfähigen Anhebeplatten (50, 60) zwischen der GND-Platte (10) und der leitfähigen Platte (20) angeordnet sind, jeweils nahe den zwei Antennenelementen (30, 40) angeordnet sind und die leitfähige Platte (20) eine vorbestimmte Höhe von der GND-Platte (10) anheben.
Antenne für eine Funkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Höhe, um die von den zwei leitfähigen Anhebeplatten (50, 60) angehoben wird, größer oder gleich 1/16-Wellenlänge der zu sendenden und zu empfangenden Funkwelle ist.
Antenne für eine Funkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass – ein Abstand zwischen den zwei Antennenelementen (30, 40) größer als eine Breite des leitfähigen Objekts (70) ist; und – die zwei Antennenelemente (30, 40) derart angeordnet sind, dass die Abstände von den zwei Einspeisepunkten der zwei Antennen (30, 40) zum leitfähigen Objekt (70) kleiner oder gleich der halben Wellenlänge der zu sendenden und zu empfangenden Funkwelle sind.
Antenne für eine Funkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Monopolantennenelemente eine Inverted-F-Antenne ist.
Antenne für eine Funkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähige Platte (20) eine Leiterplatte (20) ist, die wenigstens ein leitfähiges Muster aufweist, das eine elektrische Verbindung zwischen den zwei Antennenelementen (30, 40) herstellt.