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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung ist auf der am 21. Februar 2014 eingereichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-31955 basiert, deren Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme Bestandteil hiervon wird.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gemeinschaftsantennenvorrichtung, welche eine Vielzahl von Antennenelementen hat, die in einem Gehäuse aufgenommen sind.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Als eine Gemeinschaftsantennenvorrichtung, welche eine Vielzahl von Antennenelementen hat, die in einem Gehäuse aufgenommen sind, ist eine bekannt, die in Patentliteratur 1 beschrieben ist. Die in Patentliteratur 1 offenbarte Vorrichtung schließt eine Antenne, die für schnurlose Fahrzeugkommunikation verwendet wird, und Antennen zum Empfangen von Hochfrequenzsignalen, die in Satellite Digital Audio Radio Services (SDARS) verwendet werden, im Innern eines Gehäuses ein. Es gibt zwei Antennen für SDARS, wobei eine die Antenne zum Empfangen von von einem Satelliten ausgesendeten Radiowellen ist und die andere eine Antenne zum Empfangen von von einer Bodenrelaisstation übertragenen terrestrischen Radiowellen ist.
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Die hier vorgestellte schnurlose Fahrzeugkommunikation verwendet entweder ein 900-MHz- oder ein 1,8-GHz-Frequenzband, während SDARS ein 2,3-GHz-Frequenzband verwendet. Deshalb ist die Antenne für die schnurlose Fahrzeugkommunikation länger als die Antennen für SDARS.
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Die in Patentliteratur 1 offenbarte Vorrichtung ist an einen hinteren Teil des Daches eines Autos angebracht. Das Gehäuse ist so ausgebildet, dass dessen inwendige räumliche Höhe kontinuierlich von dem vorderen Ende bis zu einem Punkt nahe dem hinteren Ende zunimmt, um einen Luftwiderstand zu reduzieren. Wegen dieser Form ist die inwendige räumliche Höhe des Gehäuses in dem hinteren Teil relativ gesehen größer.
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In Patentliteratur 1 wird diese inwendige räumliche Höhe in dem hinteren Teil verwendet, um die Antenne für die schnurlose Fahrzeugkommunikation, die wegen des relativ gesehen niedrigeren Frequenzbandes relativ gesehen länger ist, unterzubringen.
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Jedoch haben die meisten Autos ein Dach, welches in der Mitte in der Vorne-hinten-Richtung am höchsten ist und von der Spitze zu dem hinteren Ende des Daches geneigt ist. Da die Gemeinschaftsantennenvorrichtung üblicherweise an dem hinteren Teil des Autodachs installiert ist, werden die Radiowellen, die von der Gemeinschaftsantennenvorrichtung bei niedrigen Elevationswinkeln in der Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs ausgesendet werden, durch die Neigung des Daches von nahe zu dessen Mitte zu dem hinteren Ende blockiert. Umso höher die Frequenz ist, umso gerader laufen die Radiowellen. Umso höher die Frequenz der ausgestrahlten Radiowellen ist, umso mehr wird daher die Strahlung bei niedrigen Elevationswinkeln in der Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs reduziert.
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Deshalb war, wenn das Dach solch eine Form hat, das technische Problem, auf welches die Vorrichtung von Patentliteratur 1 stieß, dass die Leistungsverstärkung von jeder Antenne in der Gemeinschaftsantennenvorrichtung reduziert war, insbesondere würde die Leistungsverstärkung in der Vorwärtsrichtung der Antenne für relativ hochfrequente terrestrische Radiowellen von SDARS erheblich abfallen, weswegen die Strahlungshöhe der Antenne niedrig war.
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Das technische Problem einer reduzierten Leistungsverstärkung in der Vorwärtsrichtung einer Antenne, die Radiowellen bei relativ hohen Frequenzen ausstrahlt, entsteht nicht notwendigerweise mit Antennen, die bei schnurloser Fahrzeugkommunikation oder SDARS verwendet werden, sondern wenn es eine geneigte Ausgestaltung gibt, welche Strahlung vor einer Gemeinschaftsantennenvorrichtung blockiert, die eine Vielzahl von Antennen aufweist, die Radiowellen von gegenseitig unterschiedlichen Frequenzen aussenden, wie beispielsweise eine Mobilfunknetzantenne und eine Antenne, die für Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation oder Straße-zu-Fahrzeug-Kommunikation verwendet wird.
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STAND-DER-TECHNIK-LITERATUR
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PATENTLITERATUR
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- Patentliteratur 1: JP 4260186 B2
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gemeinschaftsantennenvorrichtung bereitzustellen, die ein erstes Antennenelement, welches für eine erste Frequenz konfiguriert ist, und ein zweites Antennenelement, welches für eine zweite Frequenz konfiguriert ist, die höher als die erste Frequenz ist, aufweist, wobei das zweite Antennenelement eine bessere Leistungsverstärkung in der Vorwärtsrichtung hat.
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Eine Gemeinschaftsantennenvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet: ein Gehäuse, welches einen graduell ansteigenden Teil aufweist, in welchem eine räumliche Höhe kontinuierlich zu einem hinteren Teil zunimmt; eine Gegengewicht-(Ground-)Platte, welche in einem Bodenteil des Gehäuses untergebracht ist; ein erstes Antennenelement, welches in dem Gehäuse untergebracht und für eine erste Frequenz konfiguriert ist; und ein zweites Antennenelement, welches in dem Gehäuse untergebracht und für eine zweite Frequenz konfiguriert ist, die höher als die erste Frequenz ist. Das zweite Antennenelement ist in dem graduell ansteigenden Teil oder hinter dem graduell ansteigenden Teil in dem Gehäuse ebenso wie hinter dem ersten Antennenelement in dem Gehäuse untergebracht, und das zweite Antennenelement hat einen Speisepunkt, der oberhalb der Gegengewichtplatte angeordnet ist.
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Bei der Gemeinschaftsantennenvorrichtung ist das zweite Antennenelement bei dem graduell ansteigenden Teil oder hinter dem graduell ansteigenden Teil in dem Gehäuse angeordnet, ebenso wie hinter dem ersten Antennenelement in dem Gehäuse. An dieser Position hat das Gehäuse eine größere interne räumliche Höhe als an der Position, wo das erste Antennenelement untergebracht ist. Mit dieser Höhe kann die Leistungsverstärkung in der Vorwärtsrichtung des zweiten Antennenelements erhöht werden, wenn die Gemeinschaftsantennenvorrichtung an einer Stelle mit einer geneigten Ausgestaltung angeordnet ist, welche die Strahlung in der Vorwärtsrichtung blockiert.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden von der folgenden detaillierten Beschreibung, welche mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen gemacht wird, deutlicher werden. In den Zeichnungen ist:
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1 eine Darstellung, welche eine fixierte Position einer Gemeinschaftsantennenvorrichtung eines ersten Ausführungsbeispiels zeigt;
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2 eine Draufsicht eines Gehäuses der Gemeinschaftsantennenvorrichtung;
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3 eine Schnittansicht entlang einer Linie III-III von 2;
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4 eine Schnittansicht entlang einer Linie IV-IV von 2;
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5 eine Schnittansicht einer Gemeinschaftsantennenvorrichtung eines zweiten Ausführungsbeispiels;
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6 ein Diagramm, welches die Eθ-Komponente einer simulierten ausgestrahlten elektrischen Feldstärke zeigt, wo ein Kurzstreckenkommunikationsantennenelement eine Übertragungsquelle ist;
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7 ein für einen Vergleich mit 6 angegebenes Diagramm, welches die Eθ-Komponente einer simulierten ausgestrahlten elektrischen Feldstärke zeigt, wo das Kurzstreckenkommunikationsantennenelement auf eine Gegengewichtplatte gesetzt ist;
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8 ein Diagramm, welches die Richtcharakteristiken der Kurzstreckenkommunikationsantennenelemente des ersten Ausführungsbeispiels und des zweiten Ausführungsbeispiels im Vergleich zeigt;
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9 eine Schnittansicht einer Gemeinschaftsantennenvorrichtung eines dritten Ausführungsbeispiels;
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10 eine Schnittansicht einer Gemeinschaftsantennenvorrichtung eines vierten Ausführungsbeispiels; und
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11 eine Schnittansicht eines achten Variationsbeispiels der Gemeinschaftsantennenvorrichtung.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIELE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben werden. Wie in 1 gezeigt, ist eine Gemeinschaftsantennenvorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels an einem hinteren Endteil des Daches eines Fahrzeugs C fixiert. Das Dach dieses Fahrzeugs C ist von einem Dachhöhepunkt RT abwärts zu dem hinteren Ende geneigt. Daher ist die an dem hinteren Ende des Dachs fixierte Gemeinschaftsantennenvorrichtung 1 so orientiert, dass deren hintere Seite unterhalb der vorderen Seite ist. Der Teil, wo die Gemeinschaftsantennenvorrichtung 1 fixiert ist, ist unterhalb der Dachspitze RT positioniert.
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Das Fahrzeug C von 1 ist ein Beispiel. Die Gemeinschaftsantennenvorrichtung 1 kann an verschiedenen Arten von Autos angebracht werden. Die Höhe des hinteren Endes der Gemeinschaftsantennenvorrichtung 1 in Bezug auf deren vorderes Ende variiert in Abhängigkeit von der Neigung des Dachs des Autos, an welches die Antenne angebracht ist.
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Die Gemeinschaftsantennenvorrichtung 1 hat eine äußere Form, die ähnlich zu derjenigen einer Haifisch- oder Delphinflosse ist. Wegen ihrer äußeren Form wird diese Gemeinschaftsantennenvorrichtung 1 auch als „Haifischantenne” oder „Delphinantenne” bezeichnet. Wie in 2 gezeigt, hat das Gehäuse 10 der Gemeinschaftsantennenvorrichtung 1 in einer Draufsicht eine stromlinienförmige Form. Die Länge in einer Fahrzeugbreitenrichtung ist etwas kürzer auf der vorderen Seite des Fahrzeugs als auf der hinteren Seite. Die Länge in einer Fahrzeug-vorne-hinten-Richtung des Gehäuses 10 ist länger als die Länge in der Fahrzeugbreitenrichtung. Das Gehäuse 10 ist aus Harz hergestellt.
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Wie in 3 gezeigt, ist die Länge in der Fahrzeugbreitenrichtung des Gehäuses 10 auf der oberen Seite kürzer als auf der Bodenseite. Das Gehäuse 10 ist an dem Boden offen. Da 3 eine Darstellung zum Erläutern der Form des Gehäuses 10 ist, sind die innerhalb des Gehäuses 10 untergebrachten Komponenten nicht gezeigt.
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Wie in 4 gezeigt, weist das Gehäuse 10 einen ersten graduell ansteigenden Teil 11, einen zweiten graduell ansteigenden Teil 12 und einen hinteren Teil 13 auf. Der erste graduell ansteigende Teil 11 ist von dem distalen Ende flach geneigt, sodass die Höhe des Innenraumes zunimmt. Der zweite graduell ansteigende Teil 12 ist kontinuierlich mit dem ersten graduell ansteigenden Teil 11 ausgebildet und steiler als der erste graduell ansteigende Teil 11 geneigt, sodass umso näher zu dem hinteren Teil 13, umso größer die Höhe des Innenraumes. Der hintere Teil 13 ist kontinuierlich mit diesem zweiten graduell ansteigenden Teil 12 ausgebildet. Der hintere Teil 13 hat eine im Wesentlichen konstante inwendige räumliche Höhe.
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Eine ebene Bodenplatte 20 ist an der Öffnung des Gehäuses 10 angeordnet, um die Öffnung zu schließen. Das Material der Bodenplatte 20 ist zum Beispiel Harz. Eine Gegengewichtplatte 30 ist an dieser Bodenplatte 20 gesichert. Die Gegengewichtplatte 30 ist eine flache Platte, die zum Beispiel aus Metall hergestellt ist, welche zum Beispiel eine rechteckige ebene Form hat.
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Ein Speisepunkt 40 ist im Wesentlichen an der Mitte der Gegengewichtplatte 30 in der Fahrzeug-vorne-hinten-Richtung unter dem zweiten graduell ansteigenden Teil 12 vorgesehen. Ein Fußende eines Mobilfunknetzantennenelements 50, welches einem ersten Antennenelement entspricht, ist mit diesem Speisepunkt 40 verbunden. Eine Mobilfunknetzantenne, welche das Mobilfunknetzantennenelement 50 und die Gegengewichtplatte 30 aufweist, ist eine Monopolantenne. Das Mobilfunknetzantennenelement 50 ist im Wesentlichen senkrecht zu der Gegengewichtplatte 30 angeordnet, um vertikal polarisierte Radiowellen zu übertragen und zu empfangen.
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Die Übertragungs- und Empfangsfrequenz des Mobilfunknetzantennenelements 50, d. h. eine erste Frequenz, ist zum Beispiel eine von einem 700-MHz-Band, einem 800-MHz-Band und einem 900-MHz-Band. Die physische Länge des Mobilfunknetzantennenelements 50 wird durch diese Frequenz festgelegt. Diese physische Länge ist länger als die inwendige räumliche Höhe des zweiten graduell ansteigenden Teils 12. Deshalb ist das distale Ende 50a des Mobilfunknetzantennenelements 50 zu dem hinteren Teil 13 des Gehäuses 10 entlang der Neigung in der breitenmäßigen Mitte der Innenumfangsoberfläche des zweiten graduell ansteigenden Teils 12 geneigt.
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An einem hinteren Teil der Gegengewichtplatte 30 in der Fahrzeug-vorne-hinten-Richtung ist ein quadratisches ebenes Substrat 60 im Wesentlichen senkrecht zu der Gegengewichtplatte 30 fixiert. Ein Gegengewicht(Ground-)Muster (ground pattern; nicht gezeigt) ist durch eine Kupferfolie oder Ähnliches auf dem Substrat 60 ausgebildet. Dieses Gegengewichtmuster ist mit der Gegengewichtplatte 30 verbunden.
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Ein Speisepunkt 70 ist an einem oberen Ende des Substrats 60 vorgesehen. Daher ist dieser Speisepunkt 70 oberhalb der Gegengewichtplatte 30 positioniert. Der Speisepunkt 70 ist zum Beispiel 50 mm über der Gegengewichtplatte 30 positioniert.
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Ein Fußende eines Kurzstreckenkommunikationsantennenelements 80, welches einem zweiten Antennenelement entspricht, ist mit dem Speisepunkt 70 verbunden. Das Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80 ist ein Antennenelement, welches in V2X-Kommunikationstechnologie, d. h. Fahrzeug-zu-Fahrzeug- oder Straßen-zu-Fahrzeug-Kommunikation, verwendet wird. Die Übertragungs- und Empfangsfrequenz dieses Antennenelements, d. h. eine zweite Frequenz, es zum Beispiel ein 5,9-GHz-Band. Die Antenne, welche dieses Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80 und das auf dem Substrat 60 ausgebildete Gegengewichtmuster hat, ist eine Monopolantenne. Das Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80 ist anders als das Mobilfunknetzantennenelement 50 gerade ausgebildet.
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Das in dem Gehäuse 10 untergebrachte Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80 ist in dem hinteren Teil 13 des Gehäuses 10 positioniert, und hinter dem in dem zweiten graduell ansteigenden Teil 12 des Gehäuses 10 untergebrachten Mobilfunknetzantennenelement 50 positioniert. Das Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80 ist grundsätzlich senkrecht zu der oberen Seite des Substrats 60 und der Oberfläche der Gegengewichtplatte 30 orientiert, um vertikal polarisierte Radiowellen zu übertragen und zu empfangen.
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Der oben erwähnte Speisepunkt 70 ist unterhalb des distalen Endes des Mobilfunknetzantennenelements 50 positioniert. Das distale Ende des Kurzstreckenkommunikationsantennenelements 80 ist jedoch auf einer höheren Höhe als das distale Ende des Mobilfunknetzantennenelements 50 positioniert.
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Wenn die so ausgestaltete Gemeinschaftsantennenvorrichtung 1 an einem hinteren Endteil des Fahrzeugs C angebracht ist, welches ein Dach hat, das von dem Dachhöhepunkt RT zu dem hinteren Ende abwärts geneigt ist, wie in 1 gezeigt, werden zu der Front des Fahrzeugs C ausgestrahlte Radiowellen teilweise durch das von dem Dachhöhepunkt RT zu dem hinteren Ende geneigte Dach blockiert. Daher ist die Leistungsverstärkung bei niedrigen Elevationswinkeln in der Vorwärtsrichtung niedriger, als wenn es keine solche Neigung gibt. Umso höher die Frequenz, umso gerader laufen die Radiowellen. Daher ist die Leistungsverstärkung bei niedrigen Elevationswinkeln in der Vorwärtsrichtung umso mehr reduziert, umso höher die Frequenz der Radiowellen ist, die das Antennenelement überträgt. Deshalb ist, in diesem Ausführungsbeispiel, die Verstärkungsreduktion bei dem Strahlungsmuster des Kurzstreckenkommunikationsantennenelements 80 größer als diejenige bei dem Strahlungsmuster des Mobilfunknetzantennenelements 50.
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Umso weiter unten das Antennenelement als der Dachhöhepunkt RT positioniert ist, umso größer ist die Leistungsverstärkungsreduktion. Wenn der Speisepunkt 70 des Kurzstreckenantennenelements 80 auf der Gegengewichtplatte 30 vorgesehen ist, sodass das Fußende des Kurzstreckenkommunikationsantennenelements 80 auf der Höhe der Gegengewichtplatte 30 positioniert ist, würde deshalb die Leistungsverstärkung des Kurzstreckenkommunikationsantennenelements 80 noch mehr gesenkt werden.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist jedoch das Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80 in dem hinteren Teil 13 des Gehäuses 10 untergebracht. An dieser Unterbringungsposition hat das Gehäuse 10 eine größere inwendige räumliche Höhe als an der Position, wo das Mobilfunknetzantennenelement 50 untergebracht ist. Der Speisepunkt 70 des Kurzstreckenkommunikationsantennenelements 80 ist durch Gebrauchmachen von dieser Höhe oberhalb der Gegengewichtplatte 30 positioniert. Somit hat, obgleich die Gemeinschaftsantennenvorrichtung 1 an einer Stelle mit einer geneigten Ausgestaltung angeordnet ist, welche die Strahlung vorne blockiert, wie in 1 gezeigt, das Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80 ein vorteilhaftes Strahlungsmuster in der Vorwärtsrichtung.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Mobilfunknetzantennenelement 50 rückwärts entlang der Neigung des zweiten graduell ansteigenden Teils 12 geneigt, sodass das Mobilfunknetzantennenelement 50 innerhalb des zweiten graduell ansteigenden Teils 12 angeordnet werden kann, obgleich das Mobilfunknetzantennenelement 50 länger als die inwendige räumliche Höhe des zweiten graduell ansteigenden Teils 12 ist.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Als Nächstes wird ein zweites Ausführungsbeispiel mit Bezug auf 5 beschrieben werden. Bei den Beschreibungen von dem zweiten Ausführungsbeispiel an sind die Elemente, welche die gleichen Bezugsziffern wie diejenigen, die verwendet worden sind, haben, die gleichen wie die Elemente mit den gleichen Ziffern in dem vorherigen Ausführungsbeispiel, außer es ist anders spezifiziert. Wenn nur einige Teile der Ausgestaltung erklärt sind, kann das vorher beschriebene Ausführungsbeispiel auf andere Teile der Ausgestaltung angewendet werden.
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Das Mobilfunknetzantennenelement 150, mit welchem die Gemeinschaftsantennenvorrichtung 100 des zweiten Ausführungsbeispiels ausgestattet ist, weist eine damit verbundene Anpassungsschaltung 151 auf. Dieses Mobilfunknetzantennenelement 150 überträgt und empfängt Radiowellen des gleichen Frequenzbandes wie desjenigen des Mobilfunknetzantennenelements 50 des ersten Ausführungsbeispiels. In diesem Ausführungsbeispiel hat jedoch, da die Anpassungsschaltung 151 angeschlossen ist, das Mobilfunknetzantennenelement 150 des zweiten Ausführungsbeispiels eine kürzere physische Länge als das Mobilfunknetzantennenelement 50 des ersten Ausführungsbeispiels.
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Insbesondere ist die Anpassungsschaltung 151 so eingestellt, dass das distale Ende des Mobilfunknetzantennenelements 150 im Wesentlichen auf der gleichen Höhe wie der Speisepunkt 70 positioniert ist. Da das distale Ende des Mobilfunknetzantennenelements 150 im Wesentlichen auf der gleichen Höhe wie der Speisepunkt 70 positioniert ist, ist das distale Ende des Mobilfunknetzantennenelements 150 nicht auf einer höheren Höhe als der Speisepunkt 70.
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6 ist ein Diagramm, welches die Eθ-Komponente einer simulierten ausgestrahlten elektrischen Feldstärke zeigt, wo das Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80 in der Gemeinschaftsantennenvorrichtung 100 des zweiten Ausführungsbeispiels die Übertragungsquelle ist. 7 ist ein Diagramm, welches, zum Vergleich, die Eθ-Komponente einer simulierten ausgestrahlten elektrischen Feldstärke des Kurzstreckenkommunikationsantennenelements 80 zeigt, wenn das Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80 an der Position des Mobilfunknetzantennenelements 150 angeordnet ist.
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In 6 und 7 gibt das abwärts weisende Dreieck die Position der Gemeinschaftsantennenvorrichtung auf dem Dach des Fahrzeugs an. Sowohl in 6 als auch in 7 ist das abwärts weisende Dreieck hinter der Dachspitze und unterhalb der Dachspitze positioniert. Die unterbrochene Pfeillinie gibt eine horizontale Vorwärtsrichtung an.
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Wie von einem Vergleich zwischen den Richtungen der Blockpfeile in 6 und 7 gesehen werden kann, hat die Gemeinschaftsantennenvorrichtung 100 des zweiten Ausführungsbeispiels eine höhere elektrische Feldstärke in Richtungen von niedrigen Elevationswinkeln vor dem Fahrzeug (linke Seite der Zeichnung) als die Gemeinschaftsantennenvorrichtung des Vergleichsbeispiels. Dies besagt, dass die Gemeinschaftsantennenvorrichtung 100 des zweiten Ausführungsbeispiels ein besseres Strahlungsmuster in der Vorwärtsrichtung hat verglichen mit einem Fall, bei welchem das Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80 auf die Gegengewichtplatte 30 gesetzt ist.
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Insbesondere ist das Strahlungsmuster in der Vorwärtsrichtung des Kurzstreckenkommunikationsantennenelements 80 weiter verbessert durch Anordnen des Mobilfunknetzantennenelements 150 so, dass dessen distales Ende wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nicht auf einer höheren Höhe als der Speisepunkt 70 des Kurzstreckenkommunikationsantennenelements 80 positioniert ist, verglichen mit einem Fall, bei welchem das distale Ende des Mobilfunknetzantennenelements 50 auf einer höheren Höhe als der Speisepunkt 70 des Kurzstreckenkommunikationsantennenelements 80 ist wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Da bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Speisepunkt 70 im Wesentlichen auf der gleichen Höhe wie das distale Ende des Mobilfunknetzantennenelements 150 positioniert ist, ist das Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80 insgesamt auf einer höheren Höhe als das distale Ende des Mobilfunknetzantennenelements 150 positioniert. Deshalb ist eine Kopplung mit dem vorne angeordneten Mobilfunknetzantennenelement 150 reduziert. Der Strahlungsmuster in der Vorwärtsrichtung des Kurzstreckenkommunikationsantennenelements 80 ist auch diesbezüglich verbessert.
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8 zeigt die Richtcharakteristiken der Kurzstreckenkommunikationsantennenelemente 80 des ersten Ausführungsbeispiels und des zweiten Ausführungsbeispiels. Die linke Seite von 8 zeigt die Richtcharakteristik des Kurzstreckenkommunikationsantennenelements 80 des ersten Ausführungsbeispiels, d. h. die Richtcharakteristik des Kurzstreckenkommunikationsantennenelements 80, wenn das distale Ende des Mobilfunknetzantennenelements 50 auf einer höheren Höhe als der Speisepunkt 70 des Kurzstreckenkommunikationsantennenelements 80 angeordnet ist. Die rechte Seite von 8 zeigt die Richtcharakteristik des Kurzstreckenkommunikationsantennenelements 80 des zweiten Ausführungsbeispiels, d. h. die Richtcharakteristik des Kurzstreckenkommunikationsantennenelements 80, wenn das distale Ende des Mobilfunknetzantennenelements 150 unterhalb des Speisepunkts 70 des Kurzstreckenkommunikationsantennenelements 80 positioniert ist. 8 zeigt die Richtcharakteristiken der Gemeinschaftsantennenvorrichtungen 1 und 100, wenn die Gemeinschaftsantennenvorrichtungen 1 und 100 auf einer horizontalen Ebene platziert sind.
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Wie von 8 gesehen werden kann, ist die Verstärkung in der Vorwärtsrichtung, d. h. in der 180°-Richtung, des Kurzstreckenkommunikationsantennenelements 80 des ersten Ausführungsbeispiels etwa –1,5 dBi, während die Vorwärtsverstärkung des Kurzstreckenkommunikationsantennenelements 80 des zweiten Ausführungsbeispiels etwa 1,4 dBi ist. Deshalb ist die Vorwärtsverstärkung des zweiten Ausführungsbeispiels um etwa 2,9 dB höher als die Vorwärtsverstärkung des ersten Ausführungsbeispiels.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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Wie in 9 gezeigt, beinhaltet eine Gemeinschaftsantennenvorrichtung 200 eines dritten Ausführungsbeispiels zwei Erdungsleiter (Gegengewichte, counterpoises) 294a und 294b, welche an dem oberen Ende des Substrats 60 angeordnet sind. Diese Erdungsleiter 294a und 294b sind stabähnliche Elemente und im Wesentlichen parallel zu der oberen Seite des quadratischen Substrats 60 angeordnet, in anderen Worten im Wesentlichen parallel zu der Vorne-hinten-Richtung des Gehäuses 10. Da die Erdungsleiter 294a und 294b im Wesentlichen parallel zu der Vorne-hinten-Richtung des Gehäuses 10 sind, sind die Erdungsleiter 294a und 294b in etwa senkrecht zu dem Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80.
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Die zwei Erdungsleiter 294a und 294b haben beide ihre Füße im Wesentlichen in rechten Winkeln zu den Teilen, die im Wesentlichen parallel zu der Vorne-hinten-Richtung des Substrats 60 sind, gebogen. Die distalen Enden der Fußseiten sind mit einem Gegengewichtmuster (nicht gezeigt) an dem Substrat 60 an zu dem Speisepunkt 70 benachbarten Positionen verbunden. Die Distanz, bei welcher die distalen Enden der Fußseiten neben dem Speisepunkt 70 liegen, kann geeignet innerhalb eines Bereichs geändert werden, in welchem die Erdungsleiter 294a und 294b als die Gegengewichte (Grounds) des Kurzstreckenkommunikationsantennenelements 80 funktionieren können.
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Die Erdungsleiter 294a und 294b sind aus einem leitfähigen Material wie beispielsweise Kupfer hergestellt und haben eine Länge von λ/4, welches die Länge ist, die es den Erdungsleitern 294a und 294b ermöglicht, erfolgreich zu funktionieren.
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Wegen der Anwesenheit der Erdungsleiter 294a und 294b ist die Gegengewichthöhe die Höhe, auf welcher die Erdungsleiter 294a und 294b angeordnet sind. Deshalb ist das Gegengewicht (Ground) oberhalb der Gegengewichtplatte 30 angeordnet.
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Ohne die Erdungsleiter 294a und 294b verhält sich das Gegengewichtmuster zwischen dem Speisepunkt 70 und der Gegengewichtplatte 30 wie ein Antennenelement, was zusammen mit dem an dem Speisepunkt 70 angeordneten Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80 in einem dipolantennenähnlichen Aufbau resultiert. Folglich tritt eine unnötige Strahlung von dem Gegengewichtmuster zwischen dem Speisepunkt 70 und der Gegengewichtplatte 30 auf.
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Im Gegensatz dazu ist, in diesem Ausführungsbeispiel, da die Gegengewichthöhe (ground height) die Höhe ist, wo die Erdungsleiter 294a und 294b angeordnet sind, die unnötige Strahlung von dem auf dem Substrat 60 ausgebildeten Gegengewichtmuster reduziert. Durch die Reduktion bei unnötiger Strahlung ist die Gesamtleistungsverstärkung in der horizontalen Ebene des Kurzstreckenkommunikationsantennenelements 80, welches oberhalb des Speisepunkts 70 angeordnet ist, besser als in einem Fall, wo die Erdungsleiter 294a und 294b nicht vorgesehen sind. Deshalb wird das Strahlungsmuster in der Vorwärtsrichtung dieses Kurzstreckenkommunikationsantennenelements 80 ebenfalls verbessert.
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Außerdem wird mit dem Gegengewicht (Ground), welche auf der Höhe angeordnet ist, wo die Erdungsleiter 294a und 294b angeordnet sind, eine Kopplung mit dem Mobilfunknetzantennenelement 50, welches vor dem Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80 vorhanden ist, ebenfalls reduziert. Das Strahlungsmuster in der Vorwärtsrichtung des Kurzstreckenkommunikationsantennenelements 80 wird auch diesbezüglich verbessert.
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(Viertes Ausführungsbeispiel)
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Eine Gemeinschaftsantennenvorrichtung 300 eines vierten Ausführungsbeispiels beinhaltet all die Elemente der Gemeinschaftsantennenvorrichtung 200 des dritten Ausführungsbeispiels, wie in 10 gezeigt. Die Gemeinschaftsantennenvorrichtung 300 des vierten Ausführungsbeispiels beinhaltet ferner leitfähige parasitäre Elemente 396a und 396b, welche im Wesentlichen parallel zu dem Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80 sind, vor und hinter dem Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80 in der Fahrzeuglängsrichtung. Diese parasitären Elemente 396a und 396b sind entgegengesetzt zu dem Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80 in der Oben-und-unten-Richtung, d. h. oberhalb des Speisepunkts 70, positioniert.
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Diese parasitären Elemente 396a und 396b können innerhalb des Gehäuses 10 fixiert werden, indem zum Beispiel ein nicht-leitfähiger Stab senkrecht zu dem Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80 an einer vorbestimmten Position fest an dem Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80 fixiert wird und indem die parasitären Elemente 396a und 396b an diesem Stab fixiert werden.
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Die parasitären Elemente 396a und 396b fungieren als eine Wellenleitervorrichtung oder ein Reflektor. Die parasitären Elemente 396a und 396b können unterschiedliche Längen haben und an verschiedenen Distanzen von dem Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80 positioniert sein, wie wohl bekannt ist, um als eine Wellenleitervorrichtung oder ein Reflektor zu funktionieren.
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Nur um ein Beispiel zu geben, können die parasitären Elemente 396a und 396b in einer Distanz von λ/4 von dem Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80 sein und können eine etwas kürzere Länge als λ/2 haben, um als eine Wellenleitervorrichtung zu fungieren. Um als ein Reflektor zu fungieren, können die parasitären Elemente 396a und 396b in ähnlicher Weise von dem Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80 beabstandet sein, als wenn sie als eine Wellenleitervorrichtung fungieren, und können eine etwas längere Länge als λ/2 haben. Alternativ kann, wenn sie als eine Wellenleitervorrichtung oder als ein Reflektor fungieren, die Distanz kürzer als λ/4 gemacht werden, und die Länge der parasitären Elemente 396a und 396b kann um die Menge reduziert werden, um welche die Distanz reduziert ist.
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Das parasitäre Element 396a auf der vorderen Seite kann als eine Wellenleitervorrichtung fungieren, während das parasitäre Element 396b auf der hinteren Seite als ein Reflektor fungieren kann. Umgekehrt kann das parasitäre Element 396a auf der vorderen Seite als ein Reflektor fungieren, während das parasitäre Element 396b auf der hinteren Seite als eine Wellenleitervorrichtung fungieren kann. In diesen Fällen kann eine einzige Richtcharakteristik zu der Wellenleitervorrichtung erreicht werden. Alternativ können beide parasitäre Elemente 396a und 396b dazu gebracht werden, als eine Wellenleitervorrichtung zu fungieren. Auf diese Weise wird die Leistungsverstärkung in der Vorwärtsrichtung und in der Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs verbessert.
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Da die Gemeinschaftsantennenvorrichtung 300 des vierten Ausführungsbeispiels parasitäre Elemente 396a und 396b aufweist, welche als eine Wellenleitervorrichtung oder ein Reflektor fungieren, ist das Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80 hoch direktional zu einer Position, wo die parasitären Elemente 396a und 396b vorhanden sind. Die parasitären Elemente 396a und 396b sind oberhalb des Speisepunkts 70 angeordnet. Deshalb ist, im Vergleich mit dem Fall, bei welchem diese parasitären Elemente 396a und 396b nicht vorgesehen sind, das Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80 wegen der parasitären Elemente 396a und 396b aufwärts gerichtet.
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Wenn der Speisepunkt 70 des Kurzstreckenkommunikationsantennenelements 80 oberhalb der Gegengewichtplatte 30 angeordnet ist, gibt es ein Risiko, dass sich die Verstärkung in einigen Richtungen wegen einer Interferenz zwischen den Radiowellen, welche von dem Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80 ausgestrahlt und an der Fahrzeugoberfläche reflektiert werden, und den Radiowellen, welche von dem Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80 geradeaus laufen, reduzieren kann.
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In diesem Ausführungsbeispiel sind jedoch, da die parasitären Elemente 396a und 396b, welche als eine Wellenleitervorrichtung oder ein Reflektor fungieren, vorgesehen sind und die Antenne mehr aufwärts gerichtet ist, als wenn die parasitären Elemente 396a und 396b nicht vorgesehen sind, an der Fahrzeugoberfläche reflektierte Radiowellen reduziert. Da die Radiowellen weniger an der Fahrzeugoberfläche reflektiert werden, gibt es weniger Interferenz zwischen den Radiowellen, welche von dem Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80 geradeaus laufen, und den Radiowellen, welche an der Fahrzeugoberfläche reduziert werden, und somit kann eine Reduktion in der Verstärkung minimiert werden.
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Während Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung oben beschrieben worden sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt und deren technischer Schutzbereich beinhaltet die folgenden Variationsbeispiele. Die Erfindung kann mit verschiedenen anderen Änderungen als denjenigen, welche unten beschrieben sind, verkörpert sein, ohne von dem Schutzbereich des Gegenstandes abzuweichen.
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(Erstes Variationsbeispiel)
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Zum Beispiel ist, während das distale Ende des Kurzstreckenkommunikationsantennenelements 80 auf einer höheren Höhe als das distale Ende des Mobilfunknetzantennenelements 50 oder 150 in den oben beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsbeispielen positioniert ist, der Aufbau nicht auf den oben beschriebenen Aufbau beschränkt. Solange wie der Speisepunkt 70 oberhalb der Gegengewichtplatte 30 positioniert ist, kann das Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80 eine höhere Leistungsverstärkung in der Vorwärtsrichtung haben, als wenn der Speisepunkt 70 auf der Gegengewichtplatte 30 ist. Deshalb kann, solange wie der Speisepunkt 70 oberhalb der Gegengewichtplatte 30 positioniert ist, der Speisepunkt 70 unterhalb des Speisepunkts 70 in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen positioniert sein, sodass das distale Ende des Kurzstreckenkommunikationsantennenelements 80 unterhalb des distalen Endes des Mobilfunknetzantennenelements 50 oder 150 positioniert ist.
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Beachte jedoch, dass die Ausgestaltung, bei welcher das distale Ende des Kurzstreckenkommunikationsantennenelements 80 auf einer höheren Höhe als das distale Ende des Mobilfunknetzantennenelements 50 oder 150 positioniert ist, unmöglich ist, wenn die Positionen des Kurzstreckenkommunikationsantennenelements 80 und des Mobilfunknetzantennenelements 50 oder 150 vertauscht sind. In anderen Worten macht die Ausgestaltung, bei welcher das distale Ende des Kurzstreckenkommunikationsantennenelements 80 auf einer höheren Höhe als das distale Ende des Mobilfunknetzantennenelements 50 oder 150 positioniert ist, effizienten Gebrauch von der Anordnung, bei welcher das Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80 in dem Gehäuse 10 weiter hinten als das Mobilfunknetzantennenelement 50 oder 150 positioniert ist.
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(Zweites Variationsbeispiel)
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Das Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80 muss nicht notwendigerweise gerade sein und kann an der Spitze spiralförmig oder auf halbem Wege gebogen sein.
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(Drittes Variationsbeispiel)
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Während die zwei Erdungsleiter 294a und 294b in dem dritten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen parallel in der Vorne-hinten-Richtung des Gehäuses 10 vorgesehen sind, ist der Aufbau nicht auf den oben beschriebenen Aufbau beschränkt. Es kann mehr als zwei Erdungsleiter geben, d. h. zwei mehr Erdungsleiter können so hinzugefügt sein, dass sie sich von nahe dem Speisepunkt 70 erstrecken und die zwei Erdungsleiter 294a und 294b in rechten Winkeln kreuzen. Alternativ kann es nur einen Erdungsleiter geben, obgleich die Wirkungen von dem Erdungsleiter dann reduziert sind. Während der Winkel der Erdungsleiter in der Oben-und-unten-Richtung vorzugsweise senkrecht zu dem Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80 ist, wie in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen, muss dieser Winkel nicht senkrecht sein, um die Wirkungen der Erdungsleiter zu einigem Ausmaß zu erfüllen. Deshalb muss der Winkel der Erdungsleiter in der Oben-und-unten-Richtung nicht senkrecht zu dem Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80 sein.
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(Viertes Variationsbeispiel)
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Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen entspricht das Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80, welches Radiowellen einer Frequenz von 5,9 GHz überträgt und empfängt, dem zweiten Antennenelement, während das Mobilfunknetzantennenelement 50 oder 150, welches Radiowellen eines Frequenzbands von 700 MHz bis 900 MHz überträgt und empfängt, dem ersten Antennenelement entspricht. Die Frequenzen von Radiowellen, welche von dem ersten Antennenelement und dem zweiten Antennenelement übertragen und empfangen werden, sind nicht auf diese beschränkt, solange wie die von dem zweiten Antennenelement übertragene und empfangene zweite Frequenz oberhalb der von dem ersten Antennenelement übertragenen und empfangenen ersten Frequenz ist. Als ein Beispiel kann ein Antennenelement, welches Radiowellen von 2,4 bis 2,5 GHz, 5,15 bis 5,35 GHz und 5,47 bis 5,725 GHz überträgt und empfängt, die in IEEE802.11 verwendet werden, als das zweite Antennenelement verwendet werden. Ein Antennenelement, welches Radiowellen eines 1,5-GHz- oder 1,7-GHz-Bandes überträgt und empfängt, welches höher als das Band von 700 MHz bis 900 MHz ist, kann als das erste Antennenelement verwendet werden.
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(Fünftes Variationsbeispiel)
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In dem vierten Ausführungsbeispiel ist ein jeweiliges parasitäres Element, welches als eine Wellenleitervorrichtung oder ein Reflektor fungiert, vor und hinter dem Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80 angeordnet, aber die Anzahl von parasitären Elementen ist nicht hierauf beschränkt. Ein parasitäres Element kann nur vor oder hinter dem Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80 angeordnet sein. Alternativ kann eine Vielzahl von parasitären Elementen vor oder hinter dem Kurzstreckenkommunikationsantennenelement 80 angeordnet sein.
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(Sechstes Variationsbeispiel)
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Während das Gehäuse 10 in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen geformt ist, den ersten graduell ansteigenden Teil 11 und den zweiten graduell ansteigenden Teil 12, welche unterschiedlichen Neigungen haben, und einen hinteren Teil 13 mit einer im Wesentlichen konstanten inneren räumlichen Höhe zu haben, ist die Gehäuseform nicht hierauf beschränkt. Das Gehäuse kann eine Form haben, bei welcher die innere räumliche Höhe in dem hinteren Teil zu dem hinteren Ende abnimmt wie in Patentliteratur 1. Alternativ kann das Gehäuse eine Form haben, bei welcher die inwendige räumliche Höhe kontinuierlich von dem vorderen Ende zu dem hinteren Ende zunimmt.
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(Siebtes Variationsbeispiel)
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Die Erdungsleiter 294a und 294b, die Antennenelemente 50, 80 und 150 und die parasitären Elemente 396a und 396b können als ein leitfähiges Muster auf dem Substrat 60 ausgestaltet sein.
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(Achtes Variationsbeispiel)
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Wie in 11 gezeigt, kann, als ein Variationsbeispiel des dritten Ausführungsbeispiels, die Gemeinschaftsantennenvorrichtung 200, an dem vorderen Ende der Gegengewichtplatte 30 in der Vorne-hinten-Richtung des Fahrzeugs, eine GNSS-Antenne 290, die in einem globalen Navigationssatellitensystem (GNSS) verwendet wird, und einen mit dieser GNSS-Antenne 290 verbundenen Speisepunkt 291 aufweisen. Obwohl nicht gezeigt, können die GNSS-Antenne 290 und der Speisepunkt 291 an der in 11 angegebenen Position auch in den Gemeinschaftsantennenvorrichtungen 1, 100 und 300 des ersten, zweiten und vierten Ausführungsbeispiels vorgesehen sein.
