JP2006086678A

JP2006086678A - アンテナ装置

Info

Publication number: JP2006086678A
Application number: JP2004267793A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Miyata; 正明宮田; Toshihiko Inaba; 寿彦稲葉; Tomohiro Shinkawa; 智大新川
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2004-09-15
Filing date: 2004-09-15
Publication date: 2006-03-30

Abstract

【課題】リターンロスが良く、小型化を図ることができる広帯域のアンテナ装置を提供すること。
【解決手段】接地板（１２）と、この接地板上に配置された逆Ｌ素子（１４）と、この逆Ｌ素子と平行に接地板上に配置された寄生素子（１６）とを有するアンテナ装置において、逆Ｌ素子（１４）と寄生素子（１６）との間の接地板（１２）上に金属壁（１８）が配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、移動体通信機器等に用いられるアンテナ装置に関し、特に、車載用セルラーアンテナのような周波数帯域の広い広帯域アンテナに関する。

この種の広帯域アンテナは、例えば、送受信周波数帯域が８１０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚで、周波数帯域幅が１５０ＭＨｚのアンテナである。

移動体通信機器等に用いられるアンテナ装置として、従来から種々の構成のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されているように、そのようなアンテナ装置として、１／４波長モノポールアンテナや逆Ｌアンテナが知られている。

１／４波長モノポールアンテナは、接地面（グランドプレーン）と、この接地面から垂直に延びる放射電極（放射素子）とを有する。放射電極はアンテナから放射される高周波信号の信号波長の１／４波長の長さを持つ。接地面の放射電極と接する箇所に給電用の孔（給電点）が形成されて、放射電極と給電線路とが電気的に接続される。

一方、逆Ｌアンテナは、接地面と、この接地面から垂直に延びると共に途中で折れ曲がり接地面に平行に水平方向に延在する放射電極とを有する。放電電極は逆Ｌ素子と呼ばれる。このような構造の形態から逆Ｌアンテナと呼ばれている。この逆Ｌアンテナは、モノポールアンテナを低背にした構造とみなすことができる。

また、放射電極（逆Ｌ素子）に対して無給電放射素子を近接して配置することにより、比帯域幅を広帯域にできるアンテナ装置も知られている。無給電放射素子は寄生素子とも呼ばれる。すなわち、このアンテナ装置では、逆Ｌ素子と寄生素子との間の電磁結合を利用して、広帯域化を図っている。

特開２００２−２９０１３８号公報

上述したような、逆Ｌ素子と寄生素子とを近接して配置した広帯域のアンテナ装置では、逆Ｌ素子と寄生素子との間の間隔が狭過ぎるとそれらの間の電磁結合が強くなり過ぎるため、広帯域化を図ることが困難になると共に、リターンロスも悪くなってしまう。その為、逆Ｌ素子と寄生素子との間の間隔をあまり狭くすることができない。その結果、広帯域のアンテナ装置を小型化することが困難になるという問題がある。

したがって、本発明の課題は、小型化を図ることができる広帯域のアンテナ装置を提供することにある。

本発明の他の課題は、リターンロスが良い広帯域のアンテナ装置を提供することにある。

本発明によれば、接地板（１２）と、該接地板上に配置された逆Ｌ素子（１４）と、該逆Ｌ素子と平行に前記接地板上に配置された寄生素子（１６）とを有するアンテナ装置において、前記逆Ｌ素子と前記寄生素子との間で前記接地板上に配置された金属壁（１８）を有することを特徴とするアンテナ装置（１０）が得られる。

上記本発明によるアンテナ装置（１０）において、前記逆Ｌ素子（１４）と前記寄生素子（１６）は、互いに等しい高さ（ｈ_Ｉ；ｈ_Ｐ）と長さ（ｌ_Ｉ；ｌ_Ｐ）を持ち、前記金属壁（１８）の高さ（ｈ_Ｗ）が前記逆Ｌ素子（１４）の高さ（ｈ_Ｉ）の０．４８〜０．８倍であることが好ましい。また、前記逆Ｌ素子（１４）と前記寄生素子（１６）との間の間隔（Ｗ−（Ｗ_Ｌ＋Ｗ_Ｐ））が、前記アンテナ装置の幅（Ｗ）の半分以下であることが望ましい。具体的には、前記逆Ｌ素子（１４）と前記寄生素子（１６）との間の間隔（Ｗ−（Ｗ_Ｌ＋Ｗ_Ｐ））が、前記アンテナ装置の幅（Ｗ）の１／２〜２／７の範囲にあれば良い。さらに、前記金属壁（１８）の長さ（ｌ_Ｗ）が前記逆Ｌ素子（１４）の長さ（ｌ_Ｉ）よりも短いことが好ましい。

尚、上記括弧内の符号は、本発明の理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、これらに限定されないのは勿論である。

本発明では、逆Ｌ素子と寄生素子との間に金属壁を設けることにより、逆Ｌ素子と寄生素子との間の電磁結合を弱めることができるので、逆Ｌ素子と寄生素子との間の間隔を狭くすることができ、アンテナ装置を小型化することができるという効果を奏する。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１を参照して、本発明の一実施の形態に係るアンテナ装置１０について説明する。図１はアンテナ装置１０の斜視図である。

図示のアンテナ装置１０は、接地板（接地面）１２と、この接地板１２上に配置された逆Ｌ素子１４と、この逆Ｌ素子１４と平行に接地板１２上に配置された寄生素子１６と、逆Ｌ素子１４と寄生素子１６との間で接地板１２上に配置された金属壁１８を有する。

詳述すると、図示の接地板１２は一辺の長さがＷ_Ｇの正方形をしている。図示の例では、接地板１２の長さＷ_Ｇは９０ｍｍである。

逆Ｌ素子１４は、接地板１２から垂直に延びる垂直部分１４１と、この垂直部分１４１の先端から接地板１２に平行に水平方向に延びる水平部分１４２とを有する。本例では、垂直部分１４１はミアンダ形状（すなわち、屈曲した形状）をしている。図示の例では、逆Ｌ素子１４の幅Ｗ_Ｌは４ｍｍであり、逆Ｌ素子１４の垂直部分１４１の高さｈ_Ｉは２５ｍｍで、水平部分の長さｌ_Ｉは６０ｍｍである。

寄生素子１６は、逆Ｌ素子１４の水平部分１４２の先端側で接地板１２から垂直に延びる垂直部分１６１と、この垂直部分１６１の先端から接地板１２に平行に水平方向に延びる水平部分１６２とを有する。図１に示されるように、逆Ｌ素子１４の水平部分１４２と寄生素子１６の水平部分１６２とは互いに平行に延在している。図示の例では、寄生素子１６の幅Ｗ_Ｐは２１ｍｍであり、寄生素子１６の垂直部分１６１の高さｈ_Ｐは２５ｍｍであり、水平部分１６２の長さｌ_Ｐは６０ｍｍである。

このように、本実施の形態に係るアンテナ装置は、逆Ｌ素子１４と寄生素子１６は、互いに等しい高さと長さを持っている。

金属壁１８は、高さｈ_Ｗで長さｌ_Ｗの矩形形状をしている。図示の例では、金属壁１８の長さｌ_Ｗは５５ｍｍである。したがって、金属壁１８の長さｌ_Ｗは逆Ｌ素子１４の長さｌ_Ｉよりも短い。尚、金属壁１８の高さｈ_Ｗは、後述するように選択されるが、逆Ｌ素子１４の高さｈ_Ｉよりも低い。金属壁１８の長さｌ_Ｗを逆Ｌ素子１４の長さｌ_Ｉよりも短くしたのは、適度な電磁結合が必要だからである。金属壁１８の高さｈ_Ｗを逆Ｌ素子１４の高さｈ_Ｉよりも低くしたのも、適度な電磁結合が必要だからである。

また、逆Ｌ素子１４の端から寄生素子１６の端までの長さＷも後述するように選択される。以下では、この長さＷをアンテナ装置の幅と呼ぶことにする。接地板１２の逆Ｌ素子１４と接する箇所が給電点２０である。

従来のアンテナ装置と本発明に係るアンテナ装置との特性について比較する。従来のアンテナ装置は、図１に図示したアンテナ装置から金属壁１８を削除したものに相当する。

最初に従来のアンテナ装置のリターンロス特性について説明する。

図２および図３に、アンテナ装置の幅Ｗをそれぞれ６５ｍｍ、３５ｍｍとしたときの従来のアンテナ装置のリターンロス特性を示す。図２および図３において、横軸は周波数［ＧＨｚ］であり、縦軸はリターンロス［ｄＢ］である。

前述したように、逆Ｌ素子１４の幅Ｗ_Ｌは４ｍｍであり、寄生素子１６の幅Ｗ_Ｐは２１ｍｍである。したがって、図２は逆Ｌ素子１４と寄生素子１６との間の間隔（Ｗ−（Ｗ_Ｌ＋Ｗ_Ｐ））が４０ｍｍであるときのリターンロス特性を示し、図３は逆Ｌ素子１４と寄生素子１６との間の間隔（Ｗ−（Ｗ_Ｌ＋Ｗ_Ｐ））が１０ｍｍであるときのリターンロス特性を示している。

図２に示されるように、逆Ｌ素子１４と寄生素子１６との間の間隔が４０ｍｍと十分に広いときは、従来のアンテナ装置は極めて良好なリターンロス特性を示していることが分かる。また、そのときの比帯域幅は１９．８％であった。

これに対して、図３に示されるように、逆Ｌ素子１４と寄生素子１６との間の間隔が１０ｍｍと狭いときは、従来のアンテナ装置はリターンロス特性が劣化してしまうことが分かる。

したがって、従来のアンテナ装置では、逆Ｌ素子１４と寄生素子１６との間の間隔を狭くすることが困難である。したがって、従来のアンテナ装置では、小型化することが難しい。

図４乃至図６を参照して、本発明に係るアンテナ装置のリターンロス特性について説明する。ここでは、アンテナ装置の幅Ｗと金属壁１８の高さｈ_Ｗを変えている。図４はアンテナ装置の幅Ｗが５０ｍｍで、金属壁１８の高さｈ_Ｗが１２ｍｍであるときのリターンロス特性を示す。図５はアンテナ装置の幅Ｗが５０ｍｍで、金属壁１８の高さｈ_Ｗが１５ｍｍであるときのリターンロス特性を示す。図６はアンテナ装置の幅Ｗが３５ｍｍで、金属壁１８の高さｈ_Ｗが２０ｍｍであるときのリターンロス特性を示す。図４乃至図６において、横軸は周波数［ＧＨｚ］であり、縦軸はリターンロス［ｄＢ］である。

前述したように、逆Ｌ素子１４の幅Ｗ_Ｌは４ｍｍであり、寄生素子１６の幅Ｗ_Ｐは２１ｍｍである。したがって、図４および図５は逆Ｌ素子１４と寄生素子１６との間の間隔（Ｗ−（Ｗ_Ｌ＋Ｗ_Ｐ））が２５ｍｍであるときのリターンロス特性を示し、図６は逆Ｌ素子１４と寄生素子１６との間の間隔（Ｗ−（Ｗ_Ｌ＋Ｗ_Ｐ））が１０ｍｍであるときのリターンロス特性を示している。換言すれば、図４および図５は、逆Ｌ素子１４と寄生素子１６との間の間隔（Ｗ−（Ｗ_Ｌ＋Ｗ_Ｐ））がアンテナ装置の幅Ｗの１／２であるときのリターンロス特性を示し、図６は逆Ｌ素子１４と寄生素子１６との間の間隔（Ｗ−（Ｗ_Ｌ＋Ｗ_Ｐ））がアンテナ装置の幅Ｗの２／７であるときのリターンロス特性を示している。

また、前述したように、逆Ｌ素子１４の高さｈ_Ｉは２５ｍｍである。従って、図４は金属壁１８の高さｈ_Ｗが逆Ｌ素子１４の高さｈ_Ｉの０．４８倍であるときのリターンロス特性を示し、図５は金属壁１８の高さｈ_Ｗが逆Ｌ素子１４の高さｈ_Ｉの０．６倍であるときのリターンロス特性を示し、図６は金属壁１８の高さｈ_Ｗが逆Ｌ素子１４の高さｈ_Ｉの０．８倍であるときのリターンロス特性を示している。

図４および図５に示されるように、逆Ｌ素子１４と寄生素子１６との間の間隔が２５ｍｍと狭いときでも、本発明に係るアンテナ装置は極めて良好なリターンロス特性を示していることが分かる。また、図４の場合のように、金属壁１８の高さｈ_Ｗが１２ｍｍのときの比帯域幅は２３．５％であった。図５の場合のように、金属壁１８の高さｈ_Ｗが１５ｍｍのときの比帯域幅は２０．３％であった。すなわち、図２に示す従来のアンテナ装置と比較しても、比帯域幅を広帯域にすることができた。

また、図６に示されるように、逆Ｌ素子１４と寄生素子１６との間の間隔が１０ｍｍと極めて狭いときでも、本発明に係るアンテナ装置は、従来のアンテナ装置（図３）に比較して、リターンロス特性が余り劣化しないことが分かる。また、そのとき（金属壁１８の高さｈ_Ｗが２０ｍｍのとき）の比帯域幅は１６．４％であった。すなわち、従来のアンテナ装置（図２）の場合と比較して、比帯域幅もあまり狭くならないことが分かる。

このように、従来のアンテナ装置に比較して、逆Ｌ素子１４と寄生素子１６との間の間隔を狭くしても、本発明に係るアンテナ装置は、リターンロス特性が良好で、比較的広い比帯域幅を確保できる。すなわち、逆Ｌ素子１４と寄生素子１６との間に設けた金属壁１８が、逆Ｌ素子１４と寄生素子１６との間の電磁結合を弱めるので、アンテナ装置の小型化を実現することができる。また、逆Ｌ素子１４と寄生素子１６との間の間隔を狭くすることができるので、接地板１２上に他のアンテナを置くことも可能となる。さらに、本実施の形態に係るアンテナ装置では、逆Ｌ素子１４の垂直部分１４１がミアンダ形状をしているので、アンテナ装置を低背化することができる。

以上、本発明について好ましい実施の形態によって説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に限定しないのは勿論である。

本発明の一実施の形態に係るアンテナ装置を示す斜視図である。アンテナ装置の幅が６５ｍｍであるときの、従来のアンテナ装置のリターンロス特性を示す特性図である。アンテナ装置の幅が３５ｍｍであるときの、従来のアンテナ装置のリターンロス特性を示す特性図である。アンテナ装置の幅が５０ｍｍで、金属壁の高さ１２ｍｍであるときの、本発明に係るアンテナ装置のリターンロス特性を示す特性図である。アンテナ装置の幅が５０ｍｍで、金属壁の高さが１５ｍｍであるときの、本発明に係るアンテナ装置のリターンロス特性を示す特性図である。アンテナ装置の幅が３５ｍｍで、金属壁の高さが２０ｍｍであるときの、本発明に係るアンテナ装置のリターンロス特性を示す特性図である。

符号の説明

１０アンテナ装置
１２接地板（接地面）
１４逆Ｌ素子
１６寄生素子
１８金属壁
２０給電点

Claims

接地板と、該接地板上に配置された逆Ｌ素子と、該逆Ｌ素子と平行に前記接地板上に配置された寄生素子とを有するアンテナ装置において、
前記逆Ｌ素子と前記寄生素子との間で前記接地板上に配置された金属壁を有することを特徴とするアンテナ装置。
前記逆Ｌ素子と前記寄生素子は、互いに等しい高さと長さを持ち、前記金属壁の高さが前記逆Ｌ素子の高さの０．４８〜０．８倍である、請求項１に記載のアンテナ装置。
前記逆Ｌ素子と前記寄生素子との間の間隔が、前記アンテナ装置の幅の半分以下である、請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
前記逆Ｌ素子と前記寄生素子との間の間隔が、前記アンテナ装置の幅の１／２〜２／７の範囲にある、請求項３に記載のアンテナ装置。
前記金属壁の長さが前記逆Ｌ素子の長さよりも短い、請求項１乃至４のいずれか１つに記載のアンテナ装置。