JP2004242277A - アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】 受信帯域を変更可能なクロスダイポールアンテナをフィルム状の誘電体の両面に形成して薄型化と送受信電波の種類の拡大を図れるアンテナを提供する。
【解決手段】 フィルム状の誘電体７に少なくとも１つ形成したクロスダイポールアンテナ９の、少なくとも１つのアンテナエレメントを面状（平板形）とし、アンテナエレメントからの不平衡出力ラインの途中に移相量を変更できる移相器５とスイッチ回路６とを設け、移相器５における移相量の変更とスイッチ回路６による不平衡ラインの選択により、１つのクロスダイポールアンテナ９で複数種類の電波の送受信を行うアンテナ１０である。フィルム状の誘電体７には透明フィルムを使用することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明はアンテナに関し、特に、自動車等の移動体において、移動体のデザインを損ねることなく移動体に取り付けられて電波を受信あるいは送信、または送受信することが可能な、小型で軽量かつ薄型のアンテナに関する。

従来から、自動車等の車両（移動体）には、移動中にも電波の受信等を可能にするアンテナが搭載されている。一般に、車両が受信する電波は、長年に渡ってＡＭラジオ用の中波（ＭＷ）とＦＭラジオ用やテレビ用の超短波（ＶＨＦ）や極超短波（ＵＨＦ）が主なものであった。

ところが近年、これらの電波を受信するアンテナに加えて、高周波帯のＧＰＳ（全地球測位システム）用のアンテナ、或いは衛星ディジタル放送用の衛星電波やその再放射波（ギャップフィラー波）を受信するアンテナや、自動車電話や携帯電話等の電話用の電波を送受信するアンテナが車両に必要となりつつある。更には、ＩＴＳ（高度道路交通システム）の一環として、高速道路や有料道路の料金を自動的に徴収するＥＴＣ（自動料金所システム）や、道路交通情報を提供するＶＩＣＳ（道路交通情報通信システム）の電波ビーコンに対しても電波の送受信を行うアンテナが必要となってきている。従って、近年の車両は、多くの種類の電波の受信、或いは送信を行うためのアンテナを搭載しなければならなくなってきている。

このようなアンテナの要望に対して、自動車等の移動体の屋根に設置して使用される、ロープロファイル型で水平無指向性の移動体用アンテナが既に提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−１３５０４５号公報（図１，図２）

ところが、既に提案されている特許文献１に開示の移動体用アンテナは、ＧＰＳ用のパッチアンテナ等でアンテナが構成されているために、薄型化が困難であり、車両のデザインを損なう虞があった。また、この移動体アンテナは車両の屋根に設置されているので、物が当たってアンテナが損傷したり、盗難被害に合う等の虞もあった。

更に、多くの種類の電波の受信、或いは送信を行うために複数のアンテナを車両に搭載すると、各アンテナの設置場所の確保、各アンテナへの給電線（ケーブル）の増加によるコストアップ、配線作業の悪化等の問題点もあった。

そこで、本発明は、アンテナを薄型化して車両の内部に搭載可能とすることにより、車両のデザインを損なう虞がなく、また、物が当たってアンテナが損傷したり、盗難被害に合う等の虞のない薄型のアンテナを提供することを目的としている。

また、本発明の他の目的は、車両に搭載する必要のあるアンテナをできるだけ多くこの薄型のアンテナに組み込むことにより統合化し、アンテナ搭載スペースを削減し、アンテナのコストを低減することができるようにすることにある。

前記目的を達成する本発明のアンテナは、以下の第１から第１５の形態をとることができる。

第１の形態は、第１のダイポールアンテナと第２のダイポールアンテナとからなるクロスダイポールアンテナをシート状の誘電体に少なくとも１つ形成したアンテナであって、クロスダイポールアンテナへの給電を、誘電体上に形成した平衡給電線により行うものにおいて、クロスダイポールアンテナを構成する４つのアンテナエレメントの内の、少なくとも１つのアンテナエレメントを面状アンテナエレメントとしたものである。尚、シート状の誘電体としては、樹脂性フィルムだけでなく、ガラス（自動車のウィンドウガラス等）や薄型プリント基板等を用いることができる。また面状アンテナエレメントは線状ではなく面積を持ったもので、導体箔等により形成された面（平面や若干の曲面）で構成されている（網目状の面でも可能）。

第２の形態は、第１の形態の面状アンテナエレメントの一部に、線状導体を接続したアンテナである。

第３の形態は、第２の形態の線状導体をつづら折りされた形状としたアンテナである。

第４の形態は、第１から第３の形態の何れかにおいて、面状アンテナエレメントを構成する導体を、このアンテナエレメントの外形に対するその内側部分の領域が隙間を含むように形成したアンテナである。

第５の形態は、第４の形態のアンテナエレメントを、このアンテナエレメントの外形を表す線状導体からなるアンテナフレームと、このアンテナフレームの内部に掛け渡されたアンテナビームで形成したアンテナである。

第６の形態は、第１から第５の形態の何れかにおいて、第１と第２のダイポールアンテナへの平衡給電線の内の少なくとも一方に、移相量を可変できる移相器を設けたアンテナである。

第７の形態は、第６の形態の移相器を移相量の異なる複数の移相器を並列に配置し、スイッチで何れかの移相器を選択することにより、移相量を変更可能としたアンテナである。

第８の形態は、第６の形態の移相器を移相量の異なる複数の移相器を直列に配置し、スイッチで何れかの移相器を短絡させることにより、移相量を変更可能としたアンテナである。

第９の形態は、第１から第７の形態の何れかにおいて、第１と第２のダイポールアンテナへの給電線を合成器で合成すると共に、合成器と第１と第２のダイポールアンテナとの間の何れか一方の給電線に遮断可能なスイッチ回路を設けたアンテナである。

第１０の形態は、第１から第９の形態の何れかのクロスダイポールアンテナの電波受信面の反対側の近傍に、電波反射導体を設けたアンテナである。

第１１の形態は、第１０の形態の電波反射導体を、クロスダイポールアンテナが送受信する電波の周波数に応じて複数個設置したアンテナである。

第１２の形態は、第１０又は１１の形態の誘電体を透明としてアンテナを自動車のフロントガラスの内側に取り付け、反射導体を自動車のインナリヤビューミラーに取り付けたアンテナである。

第１３の形態は、第１から第１２の形態の何れかのアンテナエレメントと平衡給電線、及び平衡給電線に給電を行う給電回路を、誘電体の両面に配分して形成したアンテナである。

第１４の形態は、第１３の形態の第１のダイポールアンテナを構成する２つのアンテナエレメントとこのアンテナエレメントに接続する平衡給電線の組を、それぞれ誘電体の異なる面に形成し、第２のダイポールアンテナを構成する２つのアンテナエレメントとこのアンテナエレメントに接続する平衡給電線の組も、それぞれ誘電体の異なる面に形成し、誘電体をその面に垂直な方向から透視した時に、１つのダイポールアンテナに給電を行う２本の給電線間の隙間が０となるように、各平衡給電線を誘電体の上に配置したアンテナである。

本発明のアンテナによれば、薄型の誘電体に各種のアンテナを設置することができ、また、車両のフロントガラスのような誘電体に設置することもできるため、車両デザインを損なう虞がなく、また、物が当たってアンテナが損傷したり、盗難被害に合う等の虞がない。更に、車両に搭載する必要のあるアンテナをできるだけ多くこの薄型のアンテナに組み込み、統合アンテナとして構成することが可能となるので、複数種類の電波用のアンテナ搭載スペースが削減され、ケーブルを統合することができ、アンテナの車両への搭載性、取付性が向上し、アンテナの設置コストが低減される。

以下添付図面を用いて本発明の実施形態を具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。

本発明の実施の形態に係るアンテナは、ダイポールアンテナ２対をその中心部が交差するように重ねて配置したクロスダイポールアンテナを、フィルム状の誘電体に少なくとも１つ形成した薄型のアンテナである。誘電体としては、例えば、透明で柔軟なポリエチレンフィルムを使用することができる。このように誘電体に柔軟なフィルムを使用することにより、本発明に係るアンテナは薄型にでき、かつ、湾曲させたり取付面の多少の段差を吸収させることができる。よって、本発明に係るアンテナは、自動車のフロントガラスのような湾曲面に、あるいは若干の段差のある面に取り付けることが可能である。尚、フィルムのアンテナパターンの構成方法によってはアンテナ自体に若干の段差が生じることもあるが、取付に支障のない程度の段差に抑えれば問題はない。また、フィルムではなくフロントガラス等のガラス面に直接アンテナエレメントを形成することや、また透明の必要性がない場合（装置筐体内への組込等）にはプリント配線板にアンテナエレメントを形成する実施形態も可能である。

図１（ａ）に示す第１の実施例のアンテナ１０は、透明フィルム７の上に１つのクロスダイポールアンテナ９を統合アンテナ（図示していないが、他の用途のアンテナ、例えばＴＶ受信用ループアンテナ等が透明フィルム７に形成されており、複数用途のアンテナが統合された統合アンテナとして構成されている）として設けると共に、その回路部Ｃを設けて構成される。クロスダイポールアンテナ９は、第１のダイポールアンテナ１と第２のダイポールアンテナ２から構成されている。第１のダイポールアンテナ１は対向する第１のアンテナエレメント１１と第２のアンテナエレメント１２とから構成され、第２のダイポールアンテナ２は対向する第３のアンテナエレメント１３と第４のアンテナエレメント１４とから構成されている。また、回路部Ｃには、バランス回路３、４、移相器５、スイッチ回路６及び合成器８がある。このアンテナ１０のサイズは、例えば、縦方向が５０ｍｍ、横方向が７０ｍｍ程度である。

第１と第２のダイポールアンテナ１，２においては、これらに給電を行う平衡給電線を隙間無く隣接させて配置する必要がある。この配置は、平衡給電線の回路インピーダンスを、アンテナエレメントのインピーダンスに合わせるために必要である。そこで、本発明に使用するクロスダイポールアンテナ９では、その第１と第３のアンテナエレメント１１，１３を透明フィルム７の裏面側に配置し、第２と第４のアンテナエレメント１２，１４を透明フィルム７の表面側に配置している。この結果、図２に示す図１（ａ）のＸ‐Ｘ線における部分拡大断面から分かるように、第１のダイポールアンテナ１への平衡給電線３１，３２の間の隙間Ｇは０であり、同様に、第２のダイポールアンテナ２への平衡給電線３３，３４の間の隙間Ｇも０にすることができる。なお、図２に符号２４で示される層は保護層である。

図１（ａ）に示すように、第１のダイポールアンテナ１と第２のダイポールアンテナ２によって受信された信号は、それぞれ平衡給電線３１，３２、及び平衡給電線３３，３４を介してバランス回路３，４に入力され、バランス回路３，４で不平衡信号となる。バランス回路３から出力された信号は移相器５とスイッチ回路６を経て合成器６に入り、バランス回路４から出力された信号はスイッチ回路６のみを経て合成器８に入力される。合成器８ではバランス回路３，４からの信号が合成される。合成器８にはコネクタ２１が設けられており、このコネクタ２１にコネクタ２２を介して接続される同軸ケーブル２３によって、合成された信号は外部に出力される。

合成器８に設けられるコネクタ２１は、例えば、図１（ｂ）に示すように雄コネクタ２１であり、ケーブル２３に設けられるコネクタ２２は雌コネクタ２２である。また、雌コネクタ２２に接続されるケーブル２３は、中心導体２３Ｃを絶縁体２３Ｂで被覆し、この絶縁体２３Ｂの周囲を外側導体２３Ａで覆った同軸ケーブルである。このコネクタ２１，２２には市販の規格品を使用することができる。

なお、フィルム７の裏側に設けられた、第１のアンテナエレメント１１への平衡給電線３１と第３のアンテナエレメント１３への平衡給電線３３の、フィルム７の表側に設けられたバランス回路３，４との導通は、フィルム７に設けられためっきされたスルーホール（図示せず）を通じて行われる。

図３は図１に示したアンテナ１０の等価回路を示す回路図である。第１のダイポールアンテナ１で受信された信号は、バランス回路（図にはバランと記載）３で不平衡信号となってスイッチ回路６に入力される。一方、第２のダイポールアンテナ２で受信された信号は、バランス回路（図にはバランと記載）４で不平衡信号となり、移相器５を通ってからスイッチ回路６に入力される。スイッチ回路６には、オンの時にバランス回路３からの信号を合成器８に出力するスイッチＳＷ１と、オンの時にバランス回路４からの信号を合成器８に出力するスイッチＳＷ２とがある。合成器８では、第１のダイポールアンテナ１で受信された信号と第２のダイポールアンテナ２で受信されて移相器４を経た信号とを合成して出力する。合成器８から出力される信号は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２、及び移相器５による信号の移相状態に応じて、ＧＰＳ信号、ＥＴＣ信号、ＶＩＣＳ信号、電話（ＴＥＬ）信号、及び無線ＬＡＮ（図にはＷ−ＬＡＮと記載）信号の何れかである。

第１及び第２のダイポールアンテナ１，２の全長Ｌ１は、例えば５０ｍｍ以下であり、１つのアンテナエレメントの幅Ｌ２は、例えば約３０ｍｍである。また、第１のダイポールアンテナ１の給電点からバランス回路３迄の距離Ｌ４と、第２のダイポールアンテナ２の給電点からバランス回路４迄の距離Ｌ５とは、電気的に同じ長さであり、バランス回路３からスイッチ回路６までの距離Ｌ６と、バランス回路４から移相器５を除くスイッチ回路６までの距離Ｌ７も電気的に同じ長さである。更に、アンテナエレメント１１〜１４の何れかの自由端に線状導体１５をアンテナとして接続する場合で、線状導体１５がつづれ折り状（以後メアンダ状という）に折り返されている場合は、線状導体１５の間の間隔Ｌ３は、２ｍｍ程度であれば良い。

図４（ａ）は、図３に示した移相器５の第１の実施例の構成を示すブロック回路図である。この実施例には、移相器５として、信号の位相を１５°移相する１５°移相器５１、３０°移相する３０°移相器５２、及び９０°移相する９０°移相器５４が並列に設けられている。各移相器５１，５２，５４の信号の入力側には、バランス回路４からの信号を切り換える切り換えスイッチＳＷ３があり、各移相器５１，５２，５４の信号の出力側には、切り換えスイッチＳＷ３と連動して動く切り換えスイッチＳＷ４がある。この移相器５により、入力信号の１５°移相出力、３０°移相出力、或いは９０°移相出力の何れかを得ることができる。図４（ａ）は９０°移相器５４が接続されている状態を示しており、移相器５からは９０°移相出力が出力される。

図４（ｂ）は、図３に示した移相器５の第２の実施例の構成を示すブロック回路図である。この実施例には、移相器５として、信号の位相を１５°移相する１５°移相器５１、３０°移相する３０°移相器５２、及び６０°移相する６０°移相器５３が直列に設けられている。各移相器５１，５２，５３には並列に短絡線５５が設けられており、切り換えスイッチＳＷ５，ＳＷ６，ＳＷ７により、移相器５１，５２，５３か短絡線５５かの何れかが信号の経路に組み込まれるようになっている。そして、切り換えスイッチＳＷ５の信号の入力側にバランス回路４が接続されており、切り換えスイッチＳＷ７の信号の出力側がスイッチ回路６に接続されている。

第２の実施例では、切り換えスイッチＳＷ５，ＳＷ６，ＳＷ７によって、移相器５１，５２，５３か短絡線５５かのどちらが信号の経路に組み込まれるかにより、入力信号の、０°（移相無し）出力、１５°移相出力、３０°移相出力、４５°移相出力、６０°移相出力、７５°移相出力、９０°移相出力、或いは１０５°移相出力の、８通りの出力の内の何れかを得ることができる。図４（ｂ）は３０°移相器５２と６０°移相器５３が信号経路に組み込まれている状態を示しており、移相器５からは９０°移相出力が出力される。

図５（ａ）は、図３に示した移相器５の第３の実施例の構成を示すブロック回路図である。第３の実施例は第２の実施例の変形例であり、この実施例には、移相器５として、ＥＴＣ用の信号の位相を９０°移相するＥＴＣ用９０°移相器５６と、ＧＰＳ用の信号の位相を９０°移相するＧＰＳ用９０°移相器５７が直列に設けられている。ＥＴＣ用９０°移相器５６とＧＰＳ用９０°移相器５７とは移相を行う周波数帯が異なる。各移相器５６，５７には並列に短絡線５５が設けられており、切り換えスイッチＳＷ８，ＳＷ９により、移相器５６，５７か短絡線５５かの何れかが信号の経路に組み込まれるようになっている。そして、切り換えスイッチＳＷ８の信号の入力側にバランス回路４が接続されており、切り換えスイッチＳＷ９の信号の出力側がスイッチ回路６に接続されている。移相器５の内部回路のパターンは、マイクロストリップ線路で構成することができる。

第３の実施例では、切り換えスイッチＳＷ８，ＳＷ９により、移相器５６，５７か短絡線５５かの何れが信号の経路に組み込まれるかによって、入力信号の、０°（移相無し）出力、ＥＴＣ用の入力信号の９０°移相出力、又は、ＧＰＳ用の入力信号の９０°移相出力の何れかを得ることができる。図５（ａ）はＥＴＣ用９０°移相器５６が信号経路に組み込まれている状態を示しており、移相器５からはＥＴＣ用の９０°移相出力が得られる。

なお、更に別の実施例として、図示はしないが、図３に示した距離Ｌ６と距離Ｌ７に差を持たせて、ＧＰＳとＥＴＣのどちらか一方の周波数で９０°の位相差を持たせるようにすることもできる。この構成によれば、移相器５内のどちらか一方の遅延回路は不要になる。

図５（ｂ）は（ａ）の移相器５を図３の移相器５として使用した場合の、スイッチ回路５のスイッチＳＷ１，ＳＷ２のオンオフと、移送器５にあるスイッチＳＷ８，ＳＷ９のオンオフに応じた発生偏波の種類、及び送受信電波の種類の関係を説明するテーブルである。図５（ａ）の移相器５を使用した場合には、（ｂ）に示すように、３種類の設定が可能である。

第１の設定では、スイッチ回路６のスイッチＳＷ１とＳＷ２は、どちらか一方がオンであれば良い。この時の移相器５のスイッチＳＷ８とＳＷ９の状態は任意で良く、（１）スイッチＳＷ８とＳＷ９が共に短絡線５５を信号経路に組み込んでいる場合、（２）スイッチＳＷ８がＥＴＣ用の９０°遅延回路５６を信号経路に組み込むと共にスイッチＳＷ９が短絡線５５を信号経路に組み込んでいる場合、（３）スイッチＳＷ８が短絡線５５を信号経路に組み込むと共にスイッチＳＷ９がＧＰＳ用の９０°遅延回路５７を信号経路に組み込んでいる場合、及び（４）スイッチＳＷ８がＥＴＣ用の９０°遅延回路５６を信号経路に組み込むと共にスイッチＳＷ９がＧＰＳ用の９０°遅延回路５７を信号経路に組み込んでいる場合の４通りがある。この場合の発生偏波は直線偏波であり、対応電波はＶＩＣＳ用の電波、電話（ＴＥＬ）用の電波、及び無線ＬＡＮ（Ｗ−ＬＡＮ）用の電波である。

第２の設定は、スイッチ回路６のスイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２が共にオンの場合である。この時の移相器５は、スイッチＳＷ８が短絡線５５を信号経路に組み込む側に切り換えられ、スイッチＳＷ９がＧＰＳ用の９０°遅延回路５７を信号経路に組み込む側に切り換えられている場合である。この場合の発生偏波は右旋円偏波であり、対応電波はＧＰＳ用の電波である。

第３の設定は、スイッチ回路６のスイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２が共にオンの場合である。この時の移相器５は、スイッチＳＷ８がＥＴＣ用の９０°遅延回路５７を信号経路に組み込む側に切り換えられ、スイッチＳＷ９が短絡線５５を信号経路に組み込む側に切り換えられている場合である。この場合の発生偏波は右旋円偏波であり、対応電波はＥＴＣ信号用の電波である。

図６（ａ）は図３に示したアンテナ１０の等価回路の変形例の等価回路図を示すものである。この変形例の等価回路が、図３に示した等価回路と異なる点は、バランス回路３と合成器８との間、及び移相器５と合成器８との間にスイッチ回路６が設けられていない点と、移相器５の内部には、１８０°移相器と短絡線を切り換え可能に設ける点のみである。その他の構成は図３に示した等価回路と全く同じであるので、同じ構成部材には同じ符号を付してその説明を省略する。

図６（ｂ）は（ａ）の移相器に１８０度の移相器５を使用した場合の、移相器５の選択に応じた発生偏波の種類と送受信電波の種類の関係を説明するテーブルである。図６（ａ）の移相器５を使用した場合には、（ｂ）に示すように、第４と第５の２種類の設定が可能である。

第４の設定では、スイッチ回路６がなく、バランス回路３と合成器８及び移相器５と合成器８は直結されている。この時の移相器５の移相量は０°であり、この場合の発生偏波は直線偏波であり、対応電波はＶＩＣＳ用の電波、電話（ＴＥＬ）用の電波、及び無線ＬＡＮ（Ｗ−ＬＡＮ）用の電波である。

第５の設定では、移相器５の移相量が１８０°に設定され、この場合の発生偏波は０°の時と直交する直線偏波であり、対応電波はＶＩＣＳ用の電波、電話（ＴＥＬ）用の電波、及び無線ＬＡＮ（Ｗ−ＬＡＮ）用の電波である。

図７は本発明の実施例に係るアンテナ１０で使用する、平板形アンテナエレメント単体の各種形状例を示すものである。各アンテナエレメントは導体、例えば金属板から構成されている。（ａ）に示すアンテナエレメントＡ１は、長方形と三角形を組み合わせた形状であり、長方形の長辺よりも一辺の長さが短い三角形が組み合わされている。（ｂ）に示すアンテナエレメントＡ２は、同じく長方形と三角形を組み合わせた形状の別の例であり、長方形の長辺の長さと同じ一辺の長さを有する三角形が組み合わされている。（ｃ）に示すアンテナエレメントＡ３は正方形状であり、その１つの頂点が給電点となる。（ｄ）に示すアンテナエレメントＡ４は長方形状であり、（ｅ）に示すアンテナエレメントＡ５は楕円状であり、（ｆ）に示すアンテナエレメントＡ６は円形である。本発明の実施例に係るアンテナ１０で使用するアンテナエレメントの形状はこのように線状のアンテナエレメントに対して平板形のものを使用することができ、アンテナエレメントを平板形にしてその面積を拡大すると、送受信できる電波の帯域を広帯域にすることができる。

図８は、本発明の実施例に係るアンテナ１０で使用する、平板形のアンテナエレメント単体に、平坦な金属板ではなく、隙間を持たせたり、ワイヤを使用した例を示すものである。本発明ではアンテナエレメントの外形（外枠）で囲まれた部分が面積を有するものを平板形のアンテナエレメントと称している。（ａ）は三角形状のアンテナエレメントＡ７をワイヤーメッシュで形成した実施例を示すものである。また、（ｂ）に示すアンテナエレメントＡ８は、ハニカム板で形成した三角形状のアンテナエレメントを示すものである。更に、（ｃ）から（ｅ）に示すアンテナエレメントＡ９〜Ａ１１は、それぞれワイヤーでアンテナエレメントＡ９〜Ａ１１の外形フレーム（アンテナフレーム）１６を形成し、この外形フレーム１６内に、数本のワイヤビーム（アンテナビーム）１７を掛け渡したものである。

図１に示したアンテナ１０では、クロスダイポールアンテナ９を構成するアンテナエレメント１１〜１４に全て三角形状の平板形アンテナエレメントが使用されている。一方、本発明のアンテナ１０では、クロスダイポールアンテナ９を構成するアンテナエレメント１１〜１４の少なくとも１つに平板形アンテナエレメントを使用しても送受信帯域を広げる効果はある。この例を図９（ａ）から（ｄ）に示す。

図９（ａ）は１組のダイポールアンテナのアンテナエレメントを平板形とした例を示すものであり、（ｂ）はクロスダイポールアンテナ９を構成する２つのダイポールアンテナの、それぞれ一方のアンテナエレメントのみを平板形とした例を示すものである。また、図９（ｃ）はクロスダイポールアンテナ９の１つのアンテナエレメントのみを平板形とした例であり、図９（ｄ）はクロスダイポールアンテナ９の３つのアンテナエレメントを平板形とした例である。

更に、本発明の実施例に係るアンテナ１０を構成するクロスダイポールアンテナ９では、平板形のアンテナエレメントの自由端側に、図３，図６に示した、メアンダ状の線状導体１５を接続して送受信電波の帯域を広げることもできる。このメアンダ状の線状導体１５は、平板形のアンテナエレメントの少なくとも１つに接続すれば、アンテナの送受信帯域を周波数の低い方に拡大する効果があり、その組み合わせ例を図９（ｅ）から（ｇ）に示す。

図９（ｅ）はクロスダイポールアンテナ９の全てのアンテナエレメントを平板形とし、一方のダイポールアンテナのアンテナエレメントのみに、線状導体１５を更に接続した例を示すものである。また、図９（ｆ）はクロスダイポールアンテナ９の全てを平板形のアンテナエレメントとし、クロスダイポールアンテナ９を構成する２つのダイポールアンテナの、それぞれの一方のアンテナエレメントのみに線状導体１５を更に追加した例を示すものである。（ｇ）はクロスダイポールアンテナ９の全てを平板形のアンテナエレメントとし、４つのアンテナエレメントの内の３つのアンテナエレメントに線状導体１５を接続した実施例を示すものである。

図１０は、アンテナエレメントに接続する線状導体１５の、その他の例を示すものである。図１０に示す例では、各アンテナエレメントはアンテナフレーム１６とアンテナビーム１７とから構成されている。図１０（ａ）は三角形状のアンテナエレメントの自由端の一方の側に、これまで説明した線状導体１５よりも長い線状導体１５Ｌを、線状アンテナエレメントとして接続した実施例を示すものである。また、（ｂ）は三角形状のアンテナエレメントの自由端の中央部に、線状アンテナエレメント１５Ｍを接続した実施例を示すものである。更に、（ｃ）は三角形状のアンテナエレメントの給電端に線状アンテナエレメント１５Ｎを接続した実施例を示すものである。更にまた、（ｄ）は（ａ）に示したアンテナエレメントの給電端に（ｃ）に示した線状アンテナエレメント１５Ｎを接続した実施例を示すものである。そして、（ｅ）は（ａ）から（ｄ）に示した線状アンテナエレメント１５Ｌ，１５Ｍ、１５Ｎが接続されたアンテナエレメントを１つずつ組み合わせてクロスダイポールアンテナ９を構成した例を示すものである。本発明のクロスダイポールアンテナ９は、（ａ）から（ｄ）に示した線状アンテナエレメント１５Ｌ，１５Ｍ、１５Ｎが接続されたアンテナエレメントをどのように組み合わせて形成しても良いものである。

図１１は本発明の実施例に係るアンテナ１０の電波の送受信を行わない側の近傍に、電波の反射導体４０を電波の反射板として設置した実施例を示すものである。図１１において、クロスダイポールアンテナ９を構成する第１と第３のアンテナエレメント１１，１３が透明フィルム７の裏面側に設けられており、第２と第４のアンテナエレメント１２，１４が透明フィルム７の表側に設けられている。電波の到来方向が第２と第４のアンテナエレメント１２，１４が設けられた側である場合は、電波の反射導体４０は、第１と第３のアンテナエレメント１１，１３が設けられた側に、透明フィルム７から所定距離Ｄだけ離して設置する。この所定距離Ｄはクロスダイポールアンテナ９が送受信する電波の周波数に応じて決めることができ（例えば、Ｄ＝λ／４）、周波数が高い場合は距離Ｄは小さくなり、周波数が低い場合は距離Ｄは大きくなる。

図１２（ａ）は本発明の実施例に係るアンテナ１０及び電波の反射導体４０の、自動車６０への搭載位置の一例を示すものである。また、図１２（ｂ）は図１２（ａ）に示したアンテナ１０と電波の反射導体４０の自動車６０への設置位置及びアンテナ１０の指向性を説明するものである。この図から分かるように、本発明のアンテナ１０は一般に、自動車６０のフロントガラス６１のルーフに近い部分に取り付けることができる。この場合、アンテナ１０は、フロントガラス６１の内側に湾曲させて取り付けるか、或いは、フロントガラス６１に予め内蔵させることができる。この取付位置により、本発明のアンテナ１０は、自動車６０の前方上方から到来する電波を効率よく受信することができる。

一方、図１１で説明した電波の反射板４０は、図１２（ａ），（ｂ）に示したように、アンテナ１０を自動車６０のフロントガラス６１に設置した場合は、電波の反射導体４０を、フロントガラス６１の後方に位置するインナビューミラー６２の背面に設置、或いは、インナビューミラー６２に内蔵させることができる。前述のクロスダイポールアンテナ９と電波の反射導体４０との間の距離Ｄが小さい場合は、電波の反射導体４０は、インナビューミラー６２の背面に、スペーサを介して取り付けてその距離Ｄを短くすることができる。

図１３は、本発明の実施例に係るアンテナ１０が、２種類の電波の送受信が可能な場合の電波の反射導体４０の実施例を示すものである。例えば、自動車のフロントガラス６１に取り付けられた本発明のアンテナ１０の透明フィルム７に、ＥＴＣ用の高い周波数の電波の送受信を行うアンテナエレメントＡＥと、ＧＰＳ用のやや低い周波数の電波の受信を行うアンテナエレメントＡＧが設けられている場合について説明する。この場合は、ＥＴＣ用のアンテナエレメントＡＥと電波の反射導体４１との距離Ｄ１が短く、ＧＰＳ用のアンテナエレメントＡＧと電波の反射導体４２との距離Ｄ２はこれよりも長くなる。

このような場合は、ＥＴＣ用の電波の反射導体４１とＧＰＳ用の電波の反射導体４２とを１つのベース体４３に内蔵させた反射板ユニット４４を作り、このユニット４４をインナビューミラー６２の裏面に取り付けることができる。この反射板ユニット４４は、これをインナビューミラー６２の裏面に取り付けた時に、ＥＴＣ用のアンテナエレメントＡＥと電波の反射導体４１との距離Ｄ１がＥＴＣに使用する電波の波長λ１の１／４になるようにし、ＧＰＳ用のアンテナエレメントＡＧと電波の反射導体４２との距離Ｄ２がＧＰＳに使用する電波の波長λ２の１／４になるように構成すれば良い。

なお、以上説明したアンテナの実施例では、フィルムにポリエチレン等の透明フィルムを使用する形態を説明したが、アンテナを自動車のボディの一部を構成する樹脂部材、例えば、ルーフ後部を構成する樹脂部材に取り付ける場合には、フィルムの色を透明にする必要はなく、プリント基板等を用いることも可能である。また、本発明のアンテナは、予め自動車のフロントガラスのような誘電体に内蔵させることもできる。

以上説明したように、本発明のアンテナによれば、薄型の誘電体に各種のアンテナを設置することができ、また、車両のフロントガラスのような誘電体に設置することもできるため、車両デザインを損なう虞がなく、また、物が当たってアンテナが損傷したり、盗難被害に合う等の虞がないという効果がある。更に、車両に搭載する必要のある各種アンテナを同じシート状の誘電体に構成して統合アンテナ化ができるので、複数種類の電波用のアンテナ搭載スペースが削減され、ケーブルを統合することができ、アンテナの車両への搭載性、取付性が向上し、アンテナの設置コストが低減されるという効果もある。

（ａ）は本発明の第１の実施例を示す、透明フィルムに搭載されたアンテナの構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のコネクタの構成を示す部分拡大斜視図である。 図１（ａ）に示したアンテナのＡ‐Ａ線における局部断面図である。 図１（ａ）に示したアンテナの等価回路を示す回路図である。 （ａ）は図３に示した移相器の第１の実施例の構成を示すブロック回路図、（ｂ）は図３に示した移相器の第２の実施例の構成を示すブロック回路図である。 （ａ）は図３に示した移相器の第３の実施例の構成を示すブロック回路図、（ｂ）は（ａ）の移相器を図３の移相器として使用した場合の、スイッチのオンオフと選択した移相器の種類に応じた発生偏波の種類と送受信電波の種類の関係を説明するテーブルである。 （ａ）は図３に示したアンテナの等価回路の変形例の等価回路図、（ｂ）は（ａ）の移相器に１８０度の移相器を使用した場合の、移相器の選択に応じた発生偏波の種類と送受信電波の種類の関係を説明するテーブルである。 本発明に係る面状のアンテナエレメントの各種形状例を示すものであり、（ａ）は長方形と三角形を組み合わせた形状、（ｂ）は同じく長方形と三角形を組み合わせた形状の別の例、（ｃ）は正方形状、（ｄ）は長方形状、（ｅ）は楕円状、（ｆ）は円形のアンテナエレメントを示す平面図である。 （ａ）は本発明に係る面状のアンテナエレメントをワイヤーメッシュで形成した実施例を示す図、（ｂ）は本発明の平板形のアンテナエレメントをハニカム板で形成した実施例を示す図、（ｃ）から（ｅ）は本発明に係る面状のアンテナエレメントをワイヤーフレームで形成した場合のアンテナエレメントの種々の形状を示す図である。 本発明に係るクロスダイポールアンテナにおける線状アンテナエレメントと平板形アンテナエレメントの組み合わせの例を示すものであり、（ａ）は１組のダイポールアンテナのアンテナエレメントを平板形にした例、（ｂ）はクロスダイポールアンテナを構成する各ダイポールアンテナのアンテナエレメントの一方のみを平板形にした例、（ｃ）はクロスダイポールアンテナの１つのアンテナエレメントのみを平板形にした例、（ｄ）はクロスダイポールアンテナの３つのアンテナエレメントを平板形にした例、（ｅ）はクロスダイポールアンテナの全てのアンテナエレメントを平板形にし、一方のダイポールアンテナのアンテナエレメントのみに、線状導体を更に接続した例、（ｆ）はクロスダイポールアンテナを構成する各ダイポールアンテナのアンテナエレメントの一方のみに線状導体を更に追加した例、（ｇ）はクロスダイポールアンテナの平板形の３つのアンテナエレメントに線状導体を接続した例を示すものである。 （ａ）は三角形状のアンテナエレメントの自由端の一方の側に長めの線状アンテナエレメントを接続した実施例を示す図、（ｂ）は三角形状のアンテナエレメントの自由端の中央部に長めの線状アンテナエレメントを接続した実施例を示す図、（ｃ）は三角形状のアンテナエレメントの給電端に線状アンテナエレメントを接続した実施例を示す図、（ｄ）は（ａ）のアンテナエレメントの給電端に線状アンテナエレメントを接続した実施例を示す図、（ｅ）は（ａ）から（ｄ）のアンテナエレメントを組み合わせたクロスダイポールアンテナのアンテナエレメントの配置を説明する図である。 本発明に係るアンテナの電波の送受信を行わない側の近傍に、電波の反射板を設置した実施例を示す説明図である。 （ａ），（ｂ）は、図１１に示したアンテナと反射板を自動車に設置した場合の設置例を説明する斜視図、及び側面図である。 ２種類の電波の送受信が可能な本発明に係るアンテナの各個用の電波の反射板を反射板ユニットとして構成し、アンテナを自動車のフロントガラスに、反射板ユニットをインナビューミラーの裏面に取り付けた実施例を示す説明図である。

符号の説明

１…第１のダイポールアンテナ
２…第２のダイポールアンテナ
３，４…バランス回路
５…移相器
６…スイッチ回路
７…フィルム
８…合成器
９…クロスダイポールアンテナ
１０…本発明のアンテナ
１１，１２，１３，１４…アンテナエレメント
１５…線状導体
１６…アンテナフレーム
１７…アンテナビーム
３１〜３４…給電線
４０，４１，４２…電波の反射導体
４４…反射ユニット
５１〜５４，５６，５７…移相器
６１…フロントガラス
６２…インナビューミラー
Ｃ…回路部

Claims (14)

1. 第１のダイポールアンテナと第２のダイポールアンテナとからなるクロスダイポールアンテナをシート状の誘電体に形成したアンテナであって、前記クロスダイポールアンテナへの給電を、前記誘電体上に形成した平衡給電線により行うものにおいて、
   前記クロスダイポールアンテナを構成する４つのアンテナエレメントの内の、少なくとも１つのアンテナエレメントを面状アンテナエレメントとしたことを特徴とするアンテナ。
2. 請求項１に記載のアンテナであって、
   前記面状アンテナエレメントの一部に、線状導体を接続したことを特徴とするアンテナ。
3. 請求項２に記載のアンテナであって、
   前記線状導体をつづら折りされた形状としたことを特徴とするアンテナ。
4. 請求項１から３の何れか１項に記載のアンテナであって、
   前記面状アンテナエレメントを構成する導体を、このアンテナエレメントの外形に対するその内側部分の領域が隙間を含むように形成したことを特徴とするアンテナ。
5. 請求項４に記載のアンテナであって、
   前記アンテナエレメントを、このアンテナエレメントの外形を表す線状導体からなるアンテナフレームと、このアンテナフレームの内部に掛け渡されたアンテナビームで形成したことを特徴とするアンテナ。
6. 請求項１から５の何れか１項に記載のアンテナであって、
   前記第１と第２のダイポールアンテナへの平衡給電線の内の少なくとも一方に、移相量を可変することができる移相器を設けたことを特徴とするアンテナ。
7. 請求項６に記載のアンテナであって、
   前記移相器を、移相量の異なる複数の移相器を並列に配置して構成し、スイッチで何れかの移相器を選択することにより、移相量を変更するようにしたことを特徴とするアンテナ。
8. 請求項６に記載のアンテナであって、
   前記移相器を、移相量の異なる複数の移相器を直列に配置して構成し、スイッチで何れかの移相器を短絡させることにより、移相量を変更するようにしたことを特徴とするアンテナ。
9. 請求項１から７の何れか１項に記載のアンテナであって、
   前記第１と第２のダイポールアンテナへの給電線を合成器で合成すると共に、前記合成器と前記第１と第２のダイポールアンテナとの間に、何れか一方のダイポールアンテナへの給電線を遮断可能なスイッチ回路を設けたことを特徴とするアンテナ。
10. 請求項１から９の何れか１項に記載のアンテナであって、
    前記クロスダイポールアンテナの電波受信面の反対側の近傍に、電波反射導体を設けたことを特徴とするアンテナ。
11. 請求項１０に記載のアンテナであって、
    前記電波反射導体を、前記クロスダイポールアンテナが送受信する電波の周波数に応じて複数個設置したことを特徴とするアンテナ。
12. 請求項１０又は１１に記載のアンテナであって、
    前記誘電体を透明部材で構成し、このアンテナを自動車のフロントガラスの内側に取り付け、前記反射導体を自動車のインナリヤビューミラーに取り付けたことを特徴とするアンテナ。
13. 請求項１から１２の何れか１項に記載のアンテナであって、
    前記アンテナエレメントと前記平衡給電線、及び前記平衡給電線に給電を行う給電回路を、前記誘電体の両面に配分して形成したことを特徴とするアンテナ。
14. 請求項１３に記載のアンテナであって、
    前記第１のダイポールアンテナを構成する２つのアンテナエレメントとこのアンテナエレメントに接続する平衡給電線の組を、それぞれ前記誘電体の異なる面に形成し、
    前記第２のダイポールアンテナを構成する２つのアンテナエレメントとこのアンテナエレメントに接続する平衡給電線の組を、それぞれ前記誘電体の異なる面に形成し、
    前記誘電体をその面に垂直な方向から透視した時に、前記１つのダイポールアンテナに給電を行う２本の給電線間の隙間が０となるように、前記各平衡給電線を前記誘電体の上に配置したことを特徴とするアンテナ。

Images