JP2005539415A - 特に自動車用低構造式二重周波数帯域又は多重周波数帯域アンテナ - Google Patents

Abstract

本発明は、従来の解決法に対して製造方法及び取付法を明らかに簡略化できる改良された平面放射器アンテナを提供する。伝送すべき周波数帯域に依存して大きさが変化し、より大きな平面放射器から上方に向かいより小さい平面放射器を構成して互いに構築される平面放射器(3a,3b)を備えた改良された低構造の二重周波数帯域又は多重周波数帯域アンテナは、下記の改良された特徴を有する。即ち、二重周波数帯域又は多重周波数帯域アンテナは、実質的に単一部分から成る打ち抜きプレス加工−曲げ加工金属部品として構成され、アンテナは、一体の構成部品として、短絡部(11b)を介して電気的に接続される少なくとも二つの平面放射器(3a,3b)を含み、少なくとも最低周波数帯域で伝送する最下の平面放射器(3a)及び／又は少なくともより低い平面放射器(3a)に対して最高周波数帯域で伝送する最も下方の平面放射器は、放射器面(103a)に隣接して、放射器羽根(203a)を有する。より高い周波数帯域で伝送する平面放射器(3b)が平面図のアンテナ上に配置される。

Description

本発明は、請求項１の前文に記載する特に自動車用の低構造式二重周波数帯域又は多重周波数帯域アンテナに関するものである。

特にドイツ又はヨーロッパの移動通信用無線網では、９００MHz又は所謂１８００MHz帯域での無線通信が行なわれている。特にアメリカ合衆国では、所謂１９００MHz領域での電波伝送が行なわれている。次世代ＵＭＴＳ（ヨーロッパ第3世代移動体通信システム、ユニバーサル・モバイル・テレコミュニケーションズ・システム）網は、２０００又は２１００MHz帯域に構築される。

特に自動車の分野では、良好な電気特性、即ち特に高い帯域幅、良好な全方向特性及び小型の構成を有する低構造のアンテナが極力望まれる。

そのために、特に「スタック式二重周波数マイクロストライプ」ＰＩＦアンテナとも呼ばれる二重周波数帯域平面アンテナが既に提案されている。

従来公知のアンテナは、金属製の底面又は底板上でこれに平行な平面放射器を有し、平面放射器の長手方向の側部は、平面放射器素子及び底板に対して垂直に延伸する短絡部を介して金属製の底板に短絡される。平面放射器素子の長さ、幅及び大きさは、伝送すべき最低周波数、例えば９００MHz帯域に適合される。

その上に、より高い周波数帯域の電波伝送に備えて、より小さく形成されるが原理的に同等の平面放射器が構成される。この平面放射器は、全体としてより小さな縦及び横の長さにより、より広い平面放射器素子で、平面図にて下方に配置されるより大きな寸法の平面放射器素子上でむしろ同心にかつ同様にそれに平行な位置に配置される。その長手方向の側部にて、最低周波数帯域の平面放射器素子と同じ側の側部にて、短絡部を介して下方に配置される平面放射器素子に接続するのが好ましい。同様に再び双方の平面放射器素子に対して垂直に短絡部素子を整列するのが好ましい。

平面放射器素子に対して垂直に延びる供給ラインを介して信号又は出力を供給し、供給ラインに対して絶縁される底板の領域を通り、最上位に配置される平面放射器素子の下面まで例えば整合ネットワーク等の供給部から実質的に上方に向かって垂直に延伸して供給ラインを設けることが好ましい。このため、下方に配置される平面放射器素子に対応する貫通孔を設けて、最上位に配置される平面放射器素子まで供給ラインが導かれる。

前記アンテナは、実際に有用であるが、本発明の課題は、従来の解決法に対してその製造及び取り付けを明らかに簡略化できる改良された平面放射器アンテナを提供することにある。この課題は、本発明では、請求項１に示す特徴部分により解決される。本発明の有利な実施の形態を他の請求項に記載する。

本発明による低構造の二重周波数帯域又は多重周波数帯域アンテナでは、完全に一体の打ち抜きプレス加工−曲げ加工−部品から基本部分を構成することにより特徴付けられる。

換言すれば、二つの周波数帯域で電波を伝送する少なくとも二つの平面放射器素子とそれらの間の短絡部とを単一の薄板−打ち抜きプレス加工−部品により製造し形成できる。

本発明の好適な他の構成では、最低周波数帯域の平面放射器素子（即ち金属製の底板に隣接して設けられる平面放射器素子）を接続する対応短絡部も、一体の同時打ち抜きプレス加工−曲げ加工−部品の構成要素、即ち単一部品から成る平面アンテナの共通の構成要素である。

他の好適な実施の形態では、更に同様に打ち抜きプレス加工−曲げ加工−部品、即ち同時打ち抜きプレス加工−曲げ加工−部品の一部として、平面放射器素子に実質的に垂直に延びる供給ラインを構成できる。

二つのみならず、少なくとも三つの異なる大きさの平面放射器素子を実質的に平行に重ねて配置して、例えば三つの帯域で放射し且つ受信できる小型のアンテナを多重周波数帯域アンテナとして多重段階的に全体を構成することができる。

最後に、実施の形態に明示するように、敢て互いに異なる高さ位置ではなく、一つの共通の高さ位置に二重周波数帯域又は多重周波数帯域アンテナを構成して、二つの平面放射器素子の間の短絡部を同様に同じ高さ線に延伸させる平面放射器素子を設けることができる。

平面放射器素子は、実質的に平面図にて、平行及び垂直な切断縁及び曲げ加工縁を備えてもよい。しかしながら、より高い周波数帯域で伝送するより高い位置に配置される平面素子の外側に向く打ち抜きプレス加工縁が、例えば短絡部の接続部から自由端に向かってわずかに外側に発散し又は内側に収束して延伸し又は特に自由端に斜めに延びる端縁領域を有してもよい。同様に、より下方に配置される平面素子の打ち抜きプレス加工縁を斜めに延伸させて構成でき、その際、内側と同様に、外側の打ち抜きプレス加工縁を敢て平行に延伸させる必要はない。

本発明の他の好適な実施の形態では、更に、更なる曲げ加工によりアンテナ羽根を下方に延長させてもよい。

各平面素子の全幅に対して短絡部を接続しなくてもよい。各平面素子の隣接する横方向長さに対して短絡部をより短く構成してもよい。

本発明の実施の形態を図面について以下詳細に説明する。

図１乃至図４は、互いに平行に配置される二つの平面放射器素子又は平面放射器3a及び3bから構成される本発明による低構造の小型二重周波数帯域アンテナの第一の実施の形態を示す。通常、このアンテナ素子は、より大きな金属面又は底板7を備えるか連結され、例えば自動車に使用する際に、このアンテナは、金属製の対向面又は底面として役立つ自動車の車体外板の適宜の位置に取り付けられる。

下方の平面素子又は下方の平面放射器3aは、例えば９００MHz帯域等のより低い又は低い周波数帯域での電波伝送に調整される。平面放射器3a上に構築されるより小さな大きさの平面放射器3bは、例えば１８００MHz帯域での伝送に調整される。

図１に示す上方の平面放射器3bの左側に在るより狭い境界側縁又は縁9bは、短絡部11bを介して下方に配置されるより大きな平面放射器3aに接続され、図示の実施の形態では、短絡部11bは、上方の平面放射器3bの幅と同一の幅を有する。

同様に、下方の平面放射器3aの左側に在るより狭い境界側縁9aは、同様に垂直な短絡面11aを介して通常電気的底面又は底板7に電気的に接続される。

最後に、上方の平面放射器3b及び下方の平面放射器3aは、各平面放射器素子の一部が閉じた金属面部分103a又は103bと、各短絡部11a又は11bの反対側で二つのアンテナ放射器素子の横方向にずれて延伸するアンテナ羽根203a又は203bとを備えている。

図示の実施の形態では、図１に示すアンテナ全体は、底板7を除き、同時打ち抜きプレス加工−曲げ加工−部品から製造される。その際、図５は、金属製の板材を示し、それに対応する打ち抜きプレス加工線19を鎖線で示し、曲げ加工縁20を点線で示す。打ち抜きプレス加工−切断工程及び続く曲げ加工縁21'a及び21'bに沿う曲げ加工により、下方に配置される平面放射器素子3aに対してより高い平行位置にて、図３ａ及び図３ｂに示すように、より高い周波数帯域用の平面放射器素子3bを形成することができる。その際、曲げ加工工程により、平面放射器素子の面に対して短絡部11a及び11bが垂直に形成される。

この実施の形態では、図５に示す平面図で板材の符号xで示す材料領域のみを打ち抜きプレス加工工程の範囲で切除しなければならない。残りの部分は、単に打ち抜きプレス加工され又は適宜の線で縁を付け曲げられて、図１乃至図４に示す二重周波数帯域アンテナが製造される。

最後に、平面放射器素子の面に垂直にかつ平面放射器素子3bの下面まで下方から上方に延伸するのが好ましい供給ライン25も必要である。図示の実施の形態では、電力又は信号供給ライン25は、同様に打ち抜きプレス加工−曲げ加工−部品として製造されるため、最上の平面放射器3bは、スリット状の切欠部27を有し、スリット状の切欠部27の端部で逆に形成される曲げ加工縁29を残してより狭い金属片は、供給ライン25を形成しながら垂直下方に突出して折り曲げられる。

このように、図１乃至図４に示す実施の形態では、材料を切除する必要がなく、上方の平面放射器素子3bの外側に在る側縁31と下方に配置される平面放射器素子の内側に配置される側縁33の間を打ち抜きプレス加工又は切断線19によってのみで形成するので、板状の材料の殆ど全面を利用できる。

これに対して、図６及び図７に示す実施の形態では、平面放射器素子の横方向により狭く各短絡部11a又は11bを形成するので、打ち抜きプレス加工及び曲げ加工工程の実施の際に対応する材料面を材料金属板から打ち抜かれなければならない。

更に、アンテナ羽根203a及び203bの前方に延びる端部の自由端は、アンテナ羽根の長手方向に対して垂直に延びる端縁又は切断縁35を備えるのではなく、斜めに外側から互いに内側に向かって延びて収束する端縁又は切断縁35を備える。

図８及び図９に示す実施の形態では、それぞれより高い平面放射器の外側に在る切断縁31は、短絡部側から自由端に向かって収束しかつ下方に配置される平面放射器素子3aに対応して収束する内側の切断縁33に平行に形成される。これにより、少なくとも上方に配置される平面放射器素子3bに対して尖って延びるアンテナ羽根203bが形成される。より下方に配置される平面放射器素子のアンテナ羽根203aは、その自由端に対して、徐々に増大する幅及び長さを有する。外側に在る端縁又は切断縁は、同様に再び収束するように形成され、より下方に配置される平面放射器素子のアンテナ羽根203aは、前方に延びる尖端に反対方向から接し又はほぼ接し得る。

図１０に示す実施の形態では、同様に打ち抜きプレス加工又は曲げ加工部品として製造される供給ライン部分が、上方から下方に向かって徐々により狭くなる金属片として、即ち互いに接近して延び側方に収束して対向する打ち抜きプレス加工縁39を備えた金属片として形成される。逆に、短絡部11aは、少なくともより低い周波数帯域用の平面放射器素子に関して、下方から上方に延びる台形状に形成される。

最後に、図１１に示す実施の形態は、異なる周波数帯域に対してアンテナ面及びアンテナ羽根も共通の高さ面に配置でき、即ちＯ字状又はフォーク状に配置できるので、この実施の形態でも、双方の平面放射器素子11b及び11aを接続する短絡部11bが共通の高さ配置となる。

前記実施の形態では、図示の双方の平面放射器素子の対応する段階構造が、例えばより小さな大きさで第二の平面放射器素子の上に適宜の同様な方法で構築される第三の平面放射器素子により補完すれば、多重周波数帯域アンテナも構築できる。この場合も、同時打ち抜きプレス加工及び曲げ加工部品として構成したアンテナ全体を一体構造に製造できる。

図１２及び図１３は、別の実施の形態を示す。この実施の形態では、最下の平面放射器の放射器羽根203aは、下方に延伸するアンテナ羽根部分203a'を設けることにより、他の実施の形態に対より全体としてアンテナ羽根203aを短縮でき、同時に機械的に安定する利点を実現できる。図示の実施の形態では、対応するアンテナ羽根部分203a'のアンテナ羽根の外縁は、垂直下方に向かって突出する縁を付けた金属部分により構成される。

前記実施の形態では、より高い周波数帯域で伝送する平面放射器3bのアンテナ羽根203bにも、アンテナ羽根部分を代替して又は追加して設けることができる。

図１４及び図１５は、互いにずれた周波数帯域での放射に適合し対応する３つのアンテナ形式を示す。平面放射器3bの対応する構造は、この実施の形態では、前記実施の形態に対して、上方に配置されるより小さな大きさの平面放射器3cに関してある程度段階的に拡大され、同様に対応する放射器羽根303aを有する。同様に対応する短絡部11cを介して下方に配置される放射器3bに接続される。最上の平面放射器3cまで通じる供給ライン25を介して通信信号が供給される。

前記アンテナは、所謂ＰＩＦアンテナ、即ち所謂「平面逆Ｆ形アンテナ」に関するものである。また、前記アンテナでは、施工法又は供給点及び短絡部の位置により、各アンテナの特性が影響を受けることが知られている。従って、施工法、供給点及び短絡部の位置により、各自動車の車体及び各取り付け場所の影響に対し、アンテナの特性は、個々に適合される。その際、例えば短絡部11a及び11b等の短絡部は、好ましくは原則的に長手方向に対称に（即ち垂直な長手方向中心面に対して対称に）構成されたアンテナ装置の狭い側に一般的に配置される。アンテナの長手方向対称線又は長手方向の対称面上にアンテナの供給点を設けることが好ましい。短絡部に関する供給点の位置及び距離も、自動車無線アンテナの場合に通常５０Ωとなるべきアンテナインピーダンスに適合することができる。

本発明による二重周波数帯域アンテナの第一の実施の形態を示す斜視図 図１に示す二重周波数帯域アンテナの他の斜視図 図１及び図２に示す平面二重周波数帯域アンテナの逆方向の側面図 図１乃至図３に示す平面二重周波数帯域アンテナの平面図 図１乃至図４に示す二重周波数帯域アンテナを製造する打ち抜きプレス加工線及び曲げ加工線を表す金属製の板材（薄板）の平面図 図１とは異なる平面アンテナの実施の形態を示す斜視図 図６による実施の形態の平面図 更に異なる実施の形態を示す平面アンテナの斜視図 図８による構成の平面図 更に異なる実施の形態の斜視図 同一高さのアンテナ面を備えた二重周波数帯域アンテナの他の実施の形態を示す斜視図 下方に延びるアンテナ羽根を備えた他の実施の形態を示す斜視図 図１２による構成の逆方向の側面図 三重帯域アンテナの他の実施の形態を示す斜視図 図１４による実施の形態の側面図

符号の説明

(3a,3b)・・平面放射器、 (7)・・金属製の底面又は底板、 (9a,9b)・・側部、 (11a,11b)・・短絡部、 (21a)・・曲げ加工線、 (25)・・供給ライン、 (27)・・切欠部、 (31)・・側縁、 (33)・・打ち抜きプレス加工縁、 (35)・・端縁、 (103a,103b)・・放射器面、 (203a,203b)・・放射器羽根（アンテナ羽根）、 (203a',203b')・・放射器羽根部分、

Claims (15)

1. 互いにずれた２つの周波数帯域で通信する少なくとも２つの平面放射器(3a,3b)を備え、
   双方の平面放射器(3a,3b)は、平行に又は少なくとも近似的に平行に互いに整列され、
   少なくとも双方の平面放射器(3a,3b)の大きさは、伝送すべき周波数帯域に対して調整され、
   少なくとも双方の平面放射器(3a,3b)の大きさは、下方から上方に向かって減少し、
   より高い周波数帯域で伝送する平面放射器(3b)は、より低い周波数帯域で伝送する平面放射器素子(3a)上に二重周波数帯域又は多重周波数帯域アンテナとして形成され、
   二重周波数帯域又は多重周波数帯域アンテナは、金属製の底面又は底板(7)上に配置され又は位置決め可能であり、
   より高い周波数帯域で伝送する平面放射器(3b)は、短絡部(11b)を介してより低い周波数帯域で伝送する平面放射器(3a)に短絡され、最低周波数帯域で伝送する平面放射器素子(3a)は、短絡部(11a)を介して金属製の底面又は底板(7)に接続され又は接続可能であり、平面放射器(3a,3b)の側部、好ましくは同じ向きの狭い側部(9a,9b)に短絡部(11a,11b)を設けた低構造の二重周波数帯域又は多重周波数帯域アンテナにおいて、
   二重周波数帯域又は多重周波数帯域アンテナは、実質的に単一部分から成る打ち抜きプレス加工−曲げ加工−金属部品として構成され、
   アンテナは、短絡部(11b)を介して電気的に接続される少なくとも二つの平面放射器(3a,3b)を含む一体の構成部品であり、
   少なくとも最低周波数帯域で伝送する最下の平面放射器(3a)及び／又は少なくともより高い周波数帯域に対してより低い周波数帯域で伝送する比較的下方の平面放射器(3a,3b)は、放射器面(103a,103b)に隣接する放射器羽根(203a,203b)を有し、アンテナの平面図にて、より高い周波数帯域で伝送する各平面放射器(3b,3c)を放射器羽根(203a,203b)の間に配置することを特徴とするアンテナ。
2. 更に、最上位に配置された平面放射器(3b)の下面にまで下方から延伸する供給ライン(25)は、同様に打ち抜きプレス加工−曲げ加工−部品として構成されかつアンテナの残りの部分と一体部品として接続される請求項１に記載のアンテナ。
3. 最下位に配置された平面放射器(3a)は、曲げ加工線(21a)を介して平面放射器(103a)の放射器面(103a)に接続されかつアンテナの一部を構成する短絡部(11a)を備えた請求項１又は２に記載のアンテナ。
4. 最上位に配置された平面放射器(3b)にスリット状の切欠部(27)を設け、曲げ加工線を介して平面放射器(3b)の面に対して実質的に垂直下方に向かって突出して折り曲げられる供給ライン(25)を形成した請求項１〜３の何れか１項に記載のアンテナ。
5. アンテナ羽根(203a,203b)の端縁(35)は、アンテナ羽根の長手方向の縁部に対して直角に延伸する請求項１〜４の何れか１項に記載のアンテナ。
6. アンテナ羽根(203a,203b)の端縁(35)は、外縁から中心まで収束し又は外側に向かって発散して形成される請求項１〜４の何れか１項に記載のアンテナ。
7. より高い周波数のアンテナ放射器(3b)のアンテナ羽根(203b)の外側に向く側縁(31)は、短絡部(11b)を備えた側から自由端まで収束し又は外側に向かい発散して延伸する請求項１〜６の何れか１項に記載のアンテナ。
8. より低い伝送帯域のアンテナ放射器(3a)のアンテナ羽根(203a)の内側に向く打ち抜きプレス加工縁(33)は、短絡部側から自由端に向かい収束し又は外側に向かい発散して延伸する請求項１〜７の何れか１項に記載のアンテナ。
9. 短絡部(11a,11b)は、長方形形状を有し、好ましくは対応するアンテナ放射器(3a,3b)の全幅に亘って延びる請求項１〜８の何れか１項に記載のアンテナ。
10. 短絡部(11a,11b)は、アンテナ放射器(3a,3b)の幅より短い幅を有する請求項１〜８の何れか１項に記載のアンテナ。
11. 短絡部(11a,11b)は、三角形状又は台形状を有する請求項１０に記載のアンテナ。
12. 平面放射器(3a,3b)のアンテナ羽根(203a,203b)は、異なる高さレベルに配置され、より高い周波数帯域で伝送平面放射器は、低い周波数帯域で伝送する平面放射器上に配置される請求項１〜１１の何れか１項に記載のアンテナ。
13. 少なくとも二つの平面放射器(3a,3b)のアンテナ羽根(203a,203b)は、同一高さ線に配置される請求項１〜１１の何れか１項に記載のアンテナ。
14. 放射器羽根(203a,203b)は、好ましくはその外側に向く境界縁に、好ましくは下向きに整合する放射器羽根部分(203a',203b')を備えた請求項１〜１３の何れか１項に記載のアンテナ。
15. アンテナは、他の二つの平面放射器(3a,3b)と少なくとも同様の形状に形成されかつ最高周波数帯域での伝送に適合される第三の平面放射器(3c)を段階式に設けた三重帯域アンテナとして構成した請求項１〜１４の何れか１項に記載のアンテナ。

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