JP2004266500A

JP2004266500A - アンテナ

Info

Publication number: JP2004266500A
Application number: JP2003053775A
Authority: JP
Inventors: Tomio Hirata; 富男平田
Original assignee: Nihon Plast Co Ltd
Current assignee: Nihon Plast Co Ltd
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2004-09-24

Abstract

【課題】アンテナの特性を向上する。
【解決手段】絶縁性を有するシート部１０上に、ループ部２１と給電線２２とを備えたアンテナ素子１１を形成する。ループ部２１は矩形枠状とする。給電線２２はループ部２１の内側に延設する。シート部１０上の、ループ部２１と給電線２２とで囲んだ領域２８に、パッチ部１２を設ける。パッチ部１２は、矩形状で、導電性を有し、かつ、アンテナ素子１１に直流的に接続しないように配置する。パッチ部を設けない構成に比べ、マッチングを容易にでき、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を良好にできるとともに、所望の利得を容易に得ることができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、自動車に備えられるアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スロットアンテナのセンターフィード部（給電アーム）を、長辺の中央部からずらした位置に設けた併合ループアンテナである、いわゆる「ヘンテナ」と称されるアンテナが知られている（例えば、特許文献１参照。）。そして、この構成では、給電アームの位置とエレメントの寸法とを適宜選択することにより、所望の動作周波数でケーブルやフィーダとマッチングさせることができる旨が示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２８４０２８号公報（第２頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、実際にはマッチングは必ずしも容易ではなく、フィーダのインピーダンスに最も近づけた場合でも、直接フィーダで給電することは事実上不可能である。すなわち、現実にアンテナを設計する場合には、特許文献１などに記載された通りにはならず、相当の妥協を前提に直接給電も可能と述べているもので、給電部にフィーダとのマッチング回路を設けることなしに、現実的なレベルの性能以上のアンテナを構成することは困難である。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、特性を容易に調整できるアンテナを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のアンテナは、閉ループ状のループ部と、このループ部の離間した２点に接続されこの２点から前記ループ部の内方に延設された給電部とを所定面に沿って備えたアンテナ素子と、導電性を有し、前記アンテナ素子と直流的に接続せずに、前記ループ部内で前記所定面に沿って設けられたパッチ部とを具備したものである。
【０００７】
そして、この構成では、適宜の形状及び位置にパッチ部を設けることにより、マッチングが容易になり、さらに、電圧定在波比及び利得の調整が容易になり、特別なマッチング回路を設けることを要せず、給電部に直接接続できるので、装置の簡素化、小型化、及びコストの低減が図られる。
【０００８】
請求項２記載のアンテナは、請求項１記載のアンテナにおいて、ループ部は、長辺と短辺とを有する矩形枠状をなし、給電部は、前記ループ部の長辺同士の間を接続して前記ループ部内を不均等な２個の領域に分割し、パッチ部は、広い方の前記領域に配置されたものである。
【０００９】
そして、この構成では、マッチングが容易になり、電圧定在波比が良好になるとともに、所望の利得が容易に得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のアンテナの一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１１】
図１ないし図３において、１はアンテナで、このアンテナ１は、例えば、自動車に取り付けられるもので、全体として矩形シート状をなし、例えば、図２及び図３に示すように、トランクリッドに取り付けられる設置部としてのスポイラ３の内側に取り付けられている。そして、同軸ケーブルなどのフィーダ２により自動車に備えた機器に接続され、２．５ＧＨｚ帯の道路交通情報通信システム（ＶＩＣＳ）あるいは１．５ＧＨｚ帯の全地球測位システム（ＧＰＳ）などの電波を受信するようになっている。また、この実施の形態では、アンテナ１は、中空状のスポイラ３の内側に吊り下げられるようにして取り付けられ、すなわち、スポイラ３の天板部３ａから下方に向けて突設された複数例えば４本の円柱状の取付部３ｂを熱かしめして、天板部３ａから若干離間して略水平に支持されている。なお、このアンテナ１の取付方法は、適宜の構成を採ることができ、例えば、図４に示すように、取付部３ｃの熱かしめによりスポイラ３の天板部３ａに密着するように取り付けることができ、あるいは、接着剤を用いた接着、スポイラに設けたスリット状の嵌合部への嵌合などにより取り付けることもできる。
【００１２】
そして、アンテナ１は、図１に示すように、所定面を構成するシート部１０に、アンテナ素子１１とパッチ部１２とを設けて構成されている。そして、シート部１０は、例えば絶縁性を有する合成樹脂のフィルムにて矩形状に形成され、四隅の近傍には、取付部３ｂ，３ｃに取り付けられる円孔状の取付受部１５が形成されている。
【００１３】
また、アンテナ素子１１は、シート部１０に一面に、導体の貼り付けあるいは導電性を有する材料の塗布などにて形成され、矩形枠状すなわち閉じられたループのループ部２１と、このループ部２１上の離間した２点に接続されこの２点からループ部２１の内方に延設された給電部としての一対の給電線２２とを備えている。そして、ループ部２１は、互いに対向する長辺２４，２４と短辺２５，２５とを備え、長辺２４の長さＬ１は、０．３８〜０．４９λ、短辺の長さＬ２は、０．１５〜０．２λに形成されている。また、給電線２２は、長辺２４，２４上の所定点から、ループ部２１の内側すなわち互いに接近する方向に短辺２５と平行に延設され、先端部には、フィーダ２が接続される接続部２７，２７が若干の間隔を介して対向して形成されている。また、この給電線２２は、長辺２４の中央ではなく、一端側にずれて、すなわちオフセットして形成され、この給電線２２の他側には、ループ部２１に囲まれた一側よりも広い領域２８が設けられている。ここで、この領域２８の反体側、すなわちこの給電線２２と一側の短辺２５との間の離間寸法Ｌ３は、０．１５〜０．２λに形成されている。
【００１４】
また、パッチ部１２は、シート部１０の一面に、すなわち、アンテナ素子１１と同一の平面上に沿って、上記の領域２８に位置し、かつ、アンテナ素子１１すなわちループ部２１及び給電線２２に直流的に接続しない状態で設けられている。そして、このパッチ部１２は、導電性を有し、アンテナ素子１１と同様に、導体の貼り付けあるいは導電性を有する材料の塗布などにて導体部として形成されている。そして、この実施の形態では、パッチ部１２は、矩形状に形成され、かつ、領域２８の中央部よりも若干給電線２２側に偏った位置に形成されている。
【００１５】
そして、このアンテナ１では、給電線２２をオフセットして配置した併合ループアンテナであるいわゆるヘンテナについて、ループ部２１と給電線２２とで囲まれた領域２８にパッチ部１２を設けることにより、このようなパッチ部を設けない構成に比べて、マッチングを容易にでき、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を良好にできるとともに、所望の利得を容易に得ることができ、特性を容易に向上することができる。例えば、２．５ＧＨｚ帯において実験した図５のスミスチャートに示すように、パッチ部を設けない比較例（実線Ｂ）が実用上フィーダの直接接続が可能なインピーダンスにはならず、何らかの整合回路が必要になっているのに対して、本実施の形態のアンテナ１（実線Ａ）は、２．４９９７０ＧＨｚでセンターＣにマッチングし、容易にマッチングできることが分かった。なお、この図５では、チャートのセンターＣは５０Ωとなっている。
【００１６】
また、図６に示すように、パッチ部を設けない比較例（図中（９））に比べて、矩形状のパッチ部１２を設けた本実施の形態のアンテナ１（図中（４））は、図中に白丸で示す共振周波数がＦ０に一致し、マッチングが容易であるとともに、図中に黒丸で示す電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を良好にでき、さらに、図中に白四角で示す利得すなわち指向性を適宜高めることができ、自動車などに備えた際の実際の使用時の特性の調整を容易にできる。
【００１７】
そして、パッチ部１２は、シート部１０に印刷あるいは貼り付けなどにてループ部２１と同時に形成できるため、製造は容易で製造コストの上昇を抑制できる。
【００１８】
また、パッチ部１２の位置、大きさ、及び形状などを調整することにより、上記の各特性などを容易に調整することができる。
【００１９】
例えば、図７は、パッチ部１２の位置及び大きさによる特性の変化を示すものである。そして、（ａ），（ｂ），（ｃ）各グラフの横軸は、パッチ部１２の位置を領域２８内の位置であり、各グラフの上方に模式的に示すように、右方が給電線２２に近い側になっている。また、各グラフ中の３本の実線は、それぞれ大、中、小の文字に示す通り、パッチ部１２の面積の相対的な大きさを示している。そして、図７（ａ）に示すように、共振周波数については、中間位置で低くなり、また、パッチ部１２が大きくなるほど低くすることができる。また、図７（ｂ）に示すように、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）については、給電線２２に近い測で良好になり、また、パッチ部１２が大きくなるほど良好にすることができる。さらに、図７（ｃ）に示すように、利得については、給電線２２に近い測で若干良好になり、また、パッチ部１２が大きくなるほど良好にすることができる。
【００２０】
また、図６は、パッチ部１２の形状による特性の変化を示す図であり、図１に示す矩形状のパッチ部１２に代えて、このパッチ部１２の位置に異なる形状のパッチ部１２を形成したものである。そして、この図６に示すように、パッチ部１２を設けない構成に比べて、（１）に示すように、両側の長辺２４に沿った一対の線分を給電線２２から離間した側の端部で接続した、すなわち給電線２２側が開いたコの字状とすることにより、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）についてはほぼ変わらず、共振周波数及び利得の低い特性が得られる。また、（２）に示すように、両側の長辺２４に沿った一対の線分を中間位置で接続した、すなわち略エの字状とすることにより、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）及び利得についてはほぼ変わらず、共振周波数の低い特性が得られる。また、（３）に示すように、両側の長辺２４に沿った一対の線分を給電線２２側の端部で接続した、すなわち給電線２２の反対側が開いたコの字状とすることにより、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）についてはほぼ変わらず、共振周波数及び利得が若干低い特性が得られる。
【００２１】
また、（５）に示すように、一側の長辺２４に沿った線分とこの線分の給電線２２の反対側の端部から短辺２５に沿って延びる線分とを接続した略Ｌ字状の構成、（６）に示すように、矩形枠状の構成、（７）に示すように、一側の長辺２４に沿った線分とこの線分の給電線２２の反対側の端部から短辺２５に沿って延びる線分とこれら線分の先端部同士を接続する線分とで囲まれた部分であり、給電線２２に斜辺を向けた三角形状の構成、また、（８）に示すように、斜辺を平行に対向させて、相対向する給電線２２側とこの給電線２２の反対側とから対向する２個の三角形状の構成については、（４）に示す矩形状など四角状のパッチ部１２の構成と同様に、共振周波数をＦ０に近づけ、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）及び利得を良好にした特性を得ることができる。
【００２２】
さらに、図示しないが、パッチ部１２の形状は、上記の各形状の回転したもの、あるいは、上記の各形状を組み合わせたもの、あるいは線分の組み合わせなどで構成することにより、所望の特性を得ることができる。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１記載のアンテナによれば、適宜の形状及び位置にパッチ部を設けることにより、マッチングを容易にでき、さらに、電圧定在波比及び利得の調整を容易にでき、特別なマッチング回路を設けることを要せず、給電部に直接接続できるため、装置の簡素化、小型化、及びコストの低減を図ることができる。
【００２４】
請求項２記載のアンテナによれば、請求項１記載の効果に加え、矩形枠状のループ部を給電部で不均等な２個の領域に分割し、広い方の領域にパッチ部を配置したため、マッチングを容易にでき、電圧定在波比を良好にできるとともに、所望の利得を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアンテナの一実施の形態を示す平面図である。
【図２】同上アンテナを備えるスポイラの斜視図である。
【図３】同上アンテナを備えるスポイラの図２のＩ−Ｉ断面図である。
【図４】同上アンテナを備えるスポイラの他の例を示す図２のＩ−Ｉ断面図である。
【図５】同上アンテナの特性を示すスミスチャートである。
【図６】同上アンテナの特性を示す実験結果の説明図である。
【図７】同上アンテナの特性を示す実験結果の説明図である。
【符号の説明】
１アンテナ
１０所定面を構成するシート部
１１アンテナ素子
１２パッチ部
２１ループ部
２２給電部としての給電線
２４長辺
２５短辺
２８領域

Claims

閉ループ状のループ部と、このループ部の離間した２点に接続されこの２点から前記ループ部の内方に延設された給電部とを所定面に沿って備えたアンテナ素子と、
導電性を有し、前記アンテナ素子と直流的に接続せずに、前記ループ部内で前記所定面に沿って設けられたパッチ部と
を具備したことを特徴とするアンテナ。
ループ部は、長辺と短辺とを有する矩形枠状をなし、
給電部は、前記ループ部の長辺同士の間を接続して前記ループ部内を不均等な２個の領域に分割し、
パッチ部は、広い方の前記領域に配置された
ことを特徴とする請求項１記載のアンテナ。