JP2003008331A - アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 逆Ｌアンテナにおいて、容量性インピーダン
スを打ち消す。 【解決手段】 アンテナエレメント２０は、グランド面
１０に略平行に配置て、グランド面１０に対して所定間
隔離隔されている。アンテナエレメント２０は、線状撚
り合わせ部材を略コ字状に形成されて、この線状撚り合
わせ部材は、被覆を施した線状導電性エレメントを数本
撚り合わせて構成されている。これにより、逆Ｌアンテ
ナは、従来の逆Ｌアンテナに比べて、誘導性インピーダ
ンスの値が小さくできる。すなわち、アンテナの特性イ
ンピーダンスを、従来のアンテナに比べて小さくでき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、逆Ｌアン
テナ、ヘリカルアンテナ、トップローディングアンテナ
等のアンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車載のキーレスエントリの車載ア
ンテナとして、逆Ｌアンテナ（或いは、ヘリカルアンテ
ナ、トップローディングアンテナ、逆Ｆアンテナ）等の
折り曲げ型モノポールアンテナが採用されている。

【０００３】例えば、逆Ｌアンテナは、図１０に示すよ
うに、グランド面１０に平行に配置された略コ字状アン
テナエレメント２と、このアンテナエレメント２からグ
ランド面１０側の給電点４に接続する給電エレメント３
とを有する。従って、逆Ｌアンテナは、グランド面から
その垂直方向に延びただけのモノポールアンテナに比べ
て、低姿勢化を図ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、逆Ｌア
ンテナでは、低姿勢化を得られるものの、アンテナエレ
メントとグランド面との間で、容量性インピーダンスが
形成されるため、逆Ｌアンテナ単体の特性インピーダン
スとしては、モノポールアンテナに比べて、この容量性
インピーダンスが増えることになる。

【０００５】ここで、逆Ｌアンテナを効率良く動作させ
るには、アンテナ形状、或いは、整合回路の採用によっ
て、逆Ｌアンテナの特性インピーダンスとその無線回路
側の特性インピーダンスとを一致させることが必要にな
る。

【０００６】例えば、整合回路を採用する場合には、整
合回路によって容量性インピーダンスを打ち消す必要が
有り、逆Ｌアンテナの特性インピーダンスが、無線回路
側の特性インピーダンスと大きく異なる場合、整合回路
としては、回路規模の増加を招く。

【０００７】一般的に、無線回路側の特性インピーダン
スは、例えば、所定インピーダンス（例えば、５０Ω、
７５Ω）に規定されている。従って、逆Ｌアンテナとし
ては、その形状によって、容量性インピーダンスを打ち
消すことで、逆Ｌアンテナ単体で、その特性インピーダ
ンスを所定インピーダンスに近づけることが望まれてい
る。

【０００８】ところで、逆Ｌアンテナの共振周波数は、
アンテナエレメントの電流経路長によって規定される。
また、図１１に示すように、逆Ｌアンテナのアンテナエ
レメント２では、内側電流経路Ｂと外側電流経路Ｃとが
形成されて、逆Ｌアンテナの共振周波数は、内側電流経
路Ｂと外側電流経路Ｃとに規定される。

【０００９】しかし、アンテナエレメント２が、図１１
に示すように、角部２ａで矩形状に形成されている場
合、角部２ａにおいて、外側電流経路Ｃが、アンテナエ
レメント２０の外周に沿わず、内側電流経路Ｂに近づく
ように形成される。

【００１０】従って、アンテナエレメント２０の幅方向
の寸法Ａを所望の値に設定するれば、外周及び内周をそ
れぞれ所望寸法に設定できるものの、角部２ａでは、外
側電流経路Ｃが、上述の如く、内側電流経路Ｂに近づく
ように形成されるため、アンテナエレメント２の幅方向
寸法Ａの設定だけでは、外側電流経路Ｃを、所望値に設
定できないことがある。

【００１１】これに対して、アンテナエレメント２の幅
方向寸法Ａを広げれば、内側電流経路Ｂと外側電流経路
Ｃとをそれぞれ所望値に設定できるものの、アンテナエ
レメント２においてグランド面１の対向面積が増える。
このため、アンテナエレメント２の容量性インピーダン
スの増加を招き、上述の如く、整合回路の回路構成の増
加を招く。

【００１２】本発明は、上記点に鑑み、アンテナ単体に
よって、容量性インピーダンスを打ち消すことを可能に
するアンテナを提供することを目的とする。

【００１３】また、本発明は、アンテナエレメントの幅
方向寸法の増加を抑えつつ、共振周波数の広帯域化を図
るようにしたアンテナを提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項１に記載の発明では、グランド
（１０）に対して所定間隔離隔されて位置する第１のア
ンテナエレメント（２０）と、第１のアンテナエレメン
トとグランド側の給電点（４０）と接続する第２のアン
テナエレメント（３０）とを具備し、第１及び第２のア
ンテナエレメントの少なくとも一方は、給電点との間の
電流経路を形成する経路エレメント（５０ａ）が、複数
並列に配設されていることを特徴とする。

【００１５】このような、並列に配設された複数の経路
エレメントは、一本の経路エレメントに比べて、誘導性
インピーダンスの値を小さくできる。このため、複数の
経路エレメントを、第１及び第２のアンテナエレメント
の少なくとも一方に用いることにより、アンテナ単体の
誘導性インピーダンスを小さくでき、アンテナ単体のイ
ンピーダンスを、小さくできる。従って、第１のアンテ
ナエレメント及びグランド間に、容量性インピーダンス
が形成されても、誘導性インピーダンスを小さくするこ
とで、容量性インピーダンスを打ち消すことが可能にな
る。

【００１６】具体的には、請求項２に記載の発明のよう
に、複数の経路エレメントは、それぞれ、線状に形成さ
れているとともに、撚り合わせるように形成してもよ
い。

【００１７】請求項３に記載の発明では、複数の経路エ
レメントは、互いに長手方向寸法の異なるように構成さ
れていることを特徴とする。ここで、アンテナの共振周
波数は、電流経路長で定まるため、電流経路エレメント
として、互いに長手方向寸法の異なる線状エレメントを
有すれば、異なる共振周波数をアンテナに設定できるの
で、アンテナの共振周波数の広帯域化を図ることができ
る。

【００１８】ここで、第１のアンテナエレメントには、
その長手方向に、内側電流経路と外側電流経路とが形成
される。内側電流経路及び外側電流経路の双方の経路長
でアンテナの共振周波数が規定される。

【００１９】しかしながら、第１のアンテナエレメント
の角部においては、外側電流経路が、第１のアンテナエ
レメントの外周に沿わず、内側電流経路に近づくように
形成される。

【００２０】このため、第１のアンテナエレメントの幅
方向寸法の増加を抑えつつ、共振周波数の広帯域化を図
るには、外側電流経路が、内側電流経路に近づくことを
防止することが必要となる。

【００２１】そこで、請求項４に記載の発明では、略帯
状に形成された略帯状部材が角部（２００）で略矩形に
形成されるとともに、グランド（１０）に対して所定間
隔離隔されて位置する第１のアンテナエレメント（２０
Ａ）と、第１のアンテナエレメントとグランド側の給電
点（４０）と接続する第２のアンテナエレメント（３
０）とを具備し、角部には、第１のアンテナエレメント
の長手方向に沿うようにスリット（２０１）が形成され
ることを特徴とする。

【００２２】このように、角部において、第１のアンテ
ナエレメントの長手方向に沿うようにスリットを形成す
れば、スリットによって、外側電流経路が内側電流経路
に近づくことを防止できる。従って、アンテナエレメン
トの幅方向寸法の増加を抑えつつ、広帯域化を図ること
ができる。

【００２３】なお、請求項５に記載の発明では、スリッ
トは、第１のアンテナエレメントにおける長手方向の全
体に沿うように形成してもよい。

【００２４】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する各実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示
す一例である。

【００２５】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１、図２に本
発明に係る第１実施形態の逆Ｌアンテナを示す。図１
は、逆Ｌアンテナを示す斜視図である。逆Ｌアンテナ
は、アンテナエレメント２０及び給電エレメント３０、
及び給電点４０から構成されている。

【００２６】アンテナエレメント２０は、グランド面１
０の一面側に配設されて、グランド面１０に略平行に位
置する。アンテナエレメント２０は、後述する線状撚り
合わせ部材５０を略コ字状に形成したもので、グランド
面１０に対して所定間隔離隔されて位置する。

【００２７】給電エレメント３０は、アンテナエレメン
ト２０の一部位２４と給電点４０とを接続するもので、
アンテナエレメント２０と同様に、線状導電性エレメン
ト５０ａによって構成されている。また、給電点４０
は、グランド面１０側に位置する。

【００２８】ここで、線状撚り合わせ部材５０は、図２
に示すように、被覆を施した線状導電性エレメント５０
ａを複数本撚り合わせて構成されている。すなわち、線
状撚り合わせ部材５０は、複数本の線状導電性エレメン
ト５０ａが並列的に配設されることになる。また、線状
導電性エレメント５０ａは、給電点４０との間における
電流経路を形成する。

【００２９】次に、本第１実施形態の逆Ｌアンテナの特
性インピーダンスについて図３、図４を参照して述べ
る。

【００３０】先ず、本第１実施形態の逆Ｌアンテナに先
だって、従来の逆Ｌアンテナの特性インピーダンスにつ
いて図３を参照して説明する。従来の逆Ｌアンテナの等
価回路は、図３に示すように、放射抵抗Ｒ０、誘導性イ
ンピーダンスＬ、損失抵抗Ｒ、及び、容量性インピーダ
ンスＣが直列接続されて構成される。このため、従来の
逆Ｌアンテナの等価回路は、数式１の如く示される。

【００３１】

【数１】（Ｒ０＋Ｒ）＋ｊ｛ωＬ−（１／ωＣ１）｝ 但し、容量性インピーダンスＣは、アンテナエレメント
２０とグランド面１０との間に形成されている。

【００３２】また、本第１実施形態の逆Ｌアンテナの等
価回路は、図４に示すように、放射抵抗Ｒ０、誘導性イ
ンピーダンス（Ｌ／３）、損失抵抗（Ｒ／３）、及び、
容量性インピーダンスＣが直列接続されて構成される。
このため、本第１実施形態の逆Ｌアンテナの等価回路
は、数式２の如く示される。

【００３３】

【数２】｛Ｒ０＋（Ｒ／３）｝＋ｊ｛ω（Ｌ／３）−
（１／ωＣ１）｝ ここで、本第１実施形態の逆Ｌアンテナの等価回路は、
従来の逆Ｌアンテナの等価回路に比べて、誘導性インピ
ーダンスの値が小さくなる。これの根拠を、以下の如く
示す。

【００３４】先ず、線状撚り合わせ部材５０における一
本の線状導電性エレメント５０ａの等価回路が、損失抵
抗Ｒ、及び、容量性インピーダンスＣが直列接続されて
（Ｒ＋ｊωＬ）になる。さらに、線状撚り合わせ部材５
０は、上述の如く、複数本の線状導電性エレメント５０
ａが並列的に配設されるため、線状撚り合わせ部材５０
の等価回路は、線状導電性エレメント５０ａの等価回路
を並列接続して構成される。

【００３５】従って、線状撚り合わせ部材５０が、例え
ば、Ｎ本の線状導電性エレメント５０ａ（Ｎは整数で、
図４は、Ｎ＝３の場合を示す）から構成されている場
合、線状撚り合わせ部材５０の等価回路は、（Ｒ／Ｎ）
＋ｊω（Ｌ／Ｎ）になる。このため、本第１実施形態の
逆Ｌアンテナの誘導性インピーダンスは、（ωＬ／Ｎ）
になり、この誘導性インピーダンス（ωＬ／Ｎ）は、従
来の逆Ｌアンテナの誘導性インピーダンス（ωＬ）に比
べて小さくできる。

【００３６】よって、本第１実施形態の逆Ｌアンテナの
等価回路における、その虚数項｛（ωＬ／Ｎ）−（１／
ωＣ１）｝は、従来の逆Ｌアンテナの等価回路における
虚数項｛（ωＬ）−（１／ωＣ１）｝に比べて小さくな
る。これにより、アンテナ単体の特性インピーダンス
を、小さくでき、このことにより、アンテナ単体で、容
量性インピーダンスＣを打ち消すことができる。

【００３７】因みに、逆Ｌアンテナに代えて逆Ｆアンテ
ナを採用する場合には、その等価回路に｛−ｊ（１／ω
ＣＦ）｝が追加されるだけで、線状撚り合わせ部材５０
を採用すれば、逆Ｌアンテナと同様に、容量性インピー
ダンスＣを打ち消すことができる。

【００３８】以下に、逆Ｆアンテナ単体と無線回路側と
の互いのインピーダンス整合をとるための整合回路につ
いて述べる。

【００３９】先ず、逆Ｌアンテナの特性インピーダンス
が、無線回路側の特性インピーダンスと大きく異なると
き、上述した互いの特性インピーダンスの差が小さい場
合に比べて、大きな値の電子部品（コンデンサやコイル
等のチップ部品）を採用する必要がある。

【００４０】一般に、電子部品の静電容量、インダクタ
ンスといった値は、規格で定められているため、各電子
部品の組み合わせだけで、精度良く整合回路を形成でき
ないことがある。すなわち、整合回路を採用しても、上
述した互いのインピーダンスの差を「零」以上の値にな
ることがある。

【００４１】ここで、上述の如く、大きな値の電子部品
を採用すると、大きな値の電子部品は、必然的に、小さ
な値の電子部品に比べて、大きな値の抵抗成分を含むこ
とになる。従って、上述した互いのインピーダンスの差
が生じるとき、大きな値の電子部品を採用すると、小さ
な値の電子部品を採用する場合に比べて、抵抗損失（不
整合損失）が大きくなる。

【００４２】このため、上述した互いの特性インピーダ
ンスの差が大きく異なるとき、その差が小さい場合に比
べて、抵抗損失が大きくなる。これに対して、本第１実
施形態では、逆Ｌアンテナの等価回路における虚数項を
に比べて小さくできる。すなわち、逆Ｌアンテナの特性
インピーダンスを、従来の逆Ｌアンテナの特性インピー
ダンスに比べて小さくできる。

【００４３】これに伴って、上述した互いのインピーダ
ンスの差を小さくできるため、抵抗損失を小さくできる
とともに、整合回路の回路規模を小さくできる。

【００４４】なお、本発明の実施にあたり、撚り合わせ
部材５０の終端部にて線状導電性エレメント５０ａの長
手方向の寸法の差を持たせることで、撚り合わせ部材５
０として、互いに長手方向寸法の異なる線状導電性エレ
メント５０ａを有するように構成されるようにしてもよ
い。

【００４５】ここで、逆Ｌアンテナの共振周波数は、各
線状導電性エレメント５０ａのそれぞれの長手方向の寸
法によって定められる。このため、撚り合わせ部材５０
が、互いに長手方向寸法の異なる線状導電性エレメント
５０ａ有すれば、逆Ｌアンテナには、複数の共振周波数
が設定されて、逆Ｌアンテナの周波数帯域の広帯域化を
図ることができる。

【００４６】また、上記第１実施形態では、逆Ｌアンテ
ナの全体を、線状撚り合わせ部材５０で構成するように
した例について説明したが、これに限らず、図５に示す
ように、アンテナエレメント２０の一部だけを、線状撚
り合わせ部材５０で構成してもよい。

【００４７】すなわち、図５に示す例では、アンテナエ
レメント２０は、互いに平行に配置されたエレメント２
１、２３と、これらエレメント２１、２３を接続するエ
レメント２２とから構成されている。ここで、エレメン
ト２１、２３を線状撚り合わせ部材５０で構成し、エレ
メント２２を板部材で構成する。

【００４８】さらに、本発明の実施にあたり、逆Ｌアン
テナに限らず、図６に示すように、逆Ｆアンテナを線状
撚り合わせ部材５０で構成するようにしてもよい。

【００４９】この場合、図６に示す逆Ｆアンテナは、図
１に示す逆Ｌアンテナに、そのアンテナエレメント２０
の一部からグランド面１０に短絡するための短絡エレメ
ント３０が追加されている。

【００５０】なお、図５、図６に示す逆Ｌアンテナ、逆
Ｆアンテナにおいても、互いに長手方向寸法の異なるよ
うに線状導電性エレメント５０ａを設定すれば、アンテ
ナの広帯域化を図ることができる。

【００５１】（第２実施形態）本第２実施形態では、容
量性インピーダンスを増加させることなく、逆Ｌアンテ
ナの周波数帯域の広帯域化を図る例につき図７を参照し
て説明する。

【００５２】本第２実施形態の逆Ｌアンテナは、図７に
示すように、アンテナエレメント２０Ａ、給電エレメン
ト３０、及び給電点４０から構成されている。図７にお
いて、図１中の同一符号のものは、同一物を示す。

【００５３】アンテナエレメント２０Ａは、グランド面
１０に略平行に配置されたもので、グランド面１０に対
して所定間隔離隔されて位置する。アンテナエレメント
２０Ａは、略帯状に形成された略帯状部材が各角部２０
０で略矩形に形成されるている。すなわち、アンテナエ
レメント２０Ａは、略矩形状に渦を巻くように形成され
ている。

【００５４】アンテナエレメント２０Ａには、その長手
方向に沿うように両スリット２０１が形成されており、
アンテナエレメント２０Ａの先端部２０２は、両スリッ
ト２０１が開口するように形成されている。

【００５５】このように構成された本第２実施形態にお
いて、アンテナエレメント２０Ａには、その長手方向に
沿うように、図７に示すように、内側電流経路Ｂと外側
電流経路Ｃとが形成される。内側電流経路Ｂ及び外側電
流経路Ｃの双方の経路長で逆Ｌアンテナの共振周波数が
規定される。

【００５６】すなわち、逆Ｌアンテナは、内側電流経路
Ｂで規定される共振周波数と、外側電流経路Ｃで規定さ
れる共振周波数といった２つの共振周波数を有すること
になる。

【００５７】ここで、アンテナエレメント２０Ａの各角
部２００においても、その長手方向に沿って両スリット
２０１が形成されているため、各角部２００において外
側電流経路Ｃが内側電流経路Ｂに近づくことを防ぐこと
ができる。

【００５８】これにより、アンテナエレメント２０Ａの
幅方向寸法Ａの広げることなく、外側電流経路Ｃを、所
望値に設定でき、内側電流経路Ｂと外側電流経路Ｃとの
経路長差を確保できる。

【００５９】ここで、内側電流経路Ｂと外側電流経路Ｃ
の何れか一方によって、アンテナの共振周波数を、例え
ば、１／４波長の共振周波数に設定したとき、他方にと
って、１／４波長と異なる波長の共振周波数に設定でき
る。このため。アンテナとしては、１／４波長の共振周
波数と、この共振周波数と異なる共振周波数といった、
２つの共振周波数が設定される。従って、逆Ｌアンテナ
において、広帯域化を図ることができる。

【００６０】なお、上記第２実施形態では、逆Ｌアンテ
ナの広帯域化を図る例について説明したが、これに限ら
ず、逆Ｆアンテナの広帯域化を図るようにしてもよい。
例えば、図８に示すように、逆Ｆアンテナは、図７に示
す逆Ｌアンテナと同様に、両スリット２０１を有するア
ンテナエレメント２０Ａに加えて、そのアンテナエレメ
ント２０Ａからグランド面１０への板状短絡部材４０を
備える。

【００６１】さらにアンテナエレメント２０Ａにおい
て、その長手方向全体に両スリット２０１を形成するの
ではなく、図９に示すように、各角部２００だけ、その
長手方向の沿い両スリット２０１を形成するようにして
もよい。

【００６２】さらに、上記各実施形態では、逆Ｌアンテ
ナを採用した例につき説明したが、これに限らず、トッ
プローディングアンテナ、或いは、ヘリカルアンテナを
採用してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る逆Ｌアンテナを示
す斜視図である。

【図２】上記第１実施形態の逆Ｌアンテナを構成する撚
り合わせ部材を示す斜視図である。

【図３】逆Ｌアンテナの特性インピーダンスを説明する
ための図である。

【図４】上記第１実施形態の逆Ｌアンテナの特性インピ
ーダンスを説明するための図である。

【図５】上記第１実施形態の変形例を示す斜視図であ
る。

【図６】上記第１実施形態の変形例を示す斜視図であ
る。

【図７】本発明の第２実施形態に係る逆Ｌアンテナを示
す斜視図である。

【図８】上記第２実施形態の変形例を示す斜視図であ
る。

【図９】上記第２実施形態の変形例を示す斜視図であ
る。

【図１０】従来の逆Ｌアンテナ示す斜視図である。

【図１１】従来の逆Ｌアンテナ示す斜視図である。

【符号の説明】

１０…グランド面、２０…アンテナエレメント。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 直井 孝 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 古屋 秀貴 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 グランド（１０）に対して所定間隔離隔
   されて位置する第１のアンテナエレメント（２０）と、 前記第１のアンテナエレメントとグランド側の給電点
   （４０）と接続する第２のアンテナエレメント（３０）
   とを具備し、 前記第１及び第２のアンテナエレメントの少なくとも一
   方は、前記給電点との間の電流経路を形成する経路エレ
   メント（５０ａ）が、複数並列に配設されていることを
   特徴とするアンテナ。
2. 【請求項２】 前記複数の経路エレメントは、それぞ
   れ、線状に形成されているとともに、撚り合わせるよう
   に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のア
   ンテナ。
3. 【請求項３】 前記複数の経路エレメントは、互いに長
   手方向寸法の異なるように構成されていることを特徴と
   する請求項２に記載のアンテナ。
4. 【請求項４】 略帯状に形成された略帯状部材が角部
   （２００）で略矩形に形成されるとともに、グランド
   （１０）に対して所定間隔離隔されて位置する第１のア
   ンテナエレメント（２０Ａ）と、 前記第１のアンテナエレメントとグランド側の給電点
   （４０）と接続する第２のアンテナエレメント（３０）
   とを具備し、 前記角部には、前記第１のアンテナエレメントの長手方
   向に沿うようにスリット（２０１）が形成されることを
   特徴とするアンテナ。
5. 【請求項５】 前記スリットは、前記第１のアンテナエ
   レメントにおける長手方向の全体に沿うように形成され
   ていることを特徴とする請求項４に記載のアンテナ。