JP2007288399A - アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】 誘電体上に美観を損ねることなく装着することができると共に、十分な半値角を得ることができるようにする。
【解決手段】 アンテナ１はガラス１０上に装着されている矩形とされた薄い平板状の導電体１１と、この導電体１１により囲まれている矩形ループからなるアンテナ部１２および給電部１３とから構成されている。ガラス１０は、例えば車両の窓ガラスとされ、導電体１１は薄膜状の金属板をガラス１０の一面に貼着することにより構成することができる。また、アンテナ部１２および給電部１３も薄膜状の金属板をガラス１０の一面に貼着することにより構成することができる。導電体１１の作用により、アンテナ１の利得が向上すると共に半値角が広角度となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両の窓ガラス等の誘電体上に装荷することのできるアンテナに関する。

ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication）といわれる狭域通信システムが知られている。ＤＳＲＣは、電波の到達距離が数メートルないし数十メートルの無線通信システムのことで、ＥＴＣ（Electronic Toll Collection Systems：自動料金収受システム)やＩＴＳ（Intelligent Transport Systems：高度道路交通システム）に用いられている。ＥＴＣは、自動車が高速道路などの料金所を通過する際、ゲートに設置されたアンテナと車両に搭載した車載機との間で通信を行い、自動的に料金の支払いを行うシステムである。ＥＴＣを採用すると、料金所において停止する必要がなくなることから、自動車がゲートを通過する所要時間が大幅に短縮される。このため、料金所付近の交通渋滞を緩和することができると共に、排出ガスを低減することができる。

また、ＩＴＳは、カー・ナビゲーション・システム（以下、「カーナビ」という）など自動車をインテリジェント化するシステムと、広域交通管制システムなど道路をインテリジェント化するシステムを融合させた交通システムである。例えば、カーナビにはＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System：道路交通情報通信システム）との連携が可能とされたシステムがある。このような場合にＩＴＳを用いて、警察が収集した一般路の情報と首都高速道路公団・日本道路公団などが収集した高速道路の情報とをＶＩＣＳセンターが編集して発信する。そして、この情報をカーナビが受信すると渋滞を迂回するルート等を検索してモニターに表示することができるようになる。

ところで、ＤＳＲＣやＥＴＣのアンテナとしては、一般に、パッチアンテナが用いられている。このパッチアンテナの従来の構成例を図２６に示す。
図２６に示す従来のパッチアンテナ２００は、円偏波を送受信することのできるパッチアンテナ２００とされている。このパッチアンテナ２００は、金属板を加工して作成されたアンテナ板２１２とアース板２１３を備えており、このアンテナ板２１２とアース板２１３とが所定の間隙を持って対向配置されるように、その間に合成樹脂製のスペーサ２１４が配置されている。スペーサ２１４の上面にはアンテナ板２１２が固着されており、スペーサ２１４の下面にはアース板２１３が固着されて、アンテナ板２１２，スペーサ２１４およびアース板２１３は一体化されるよう組み立てられている。アンテナ板２１２の所定の給電位置にケーブル２１５が接続されている。このケーブル２１５は同軸ケーブルとされており、そのアース部である編組線２１５ｃはアース板２１３の裏面にハンダ付けされ、その芯線２１５ａがアース板２１３およびスペーサ２１４を挿通してアンテナ板２１２にハンダ付けされている。

このパッチアンテナ２００は、次のようにして組み立てられている。まず、スペーサ２１４における一対の第１Ｌ字状保持部２１４ｂをアンテナ板２１２に形成されている一対の取付孔２１２ｃに挿入し、取付孔２１２ｃから第１Ｌ字状保持部２１４ｂの上部を突出させる。そして、突出された第１Ｌ字状保持部２１４ｂの上部とスペーサ本体２１４ａとで取付孔２１２ｃの周囲を挟持させるよう矢印で図示する方向にアンテナ板２１２をスライドさせる。これにより、アンテナ板２１２における取付孔２１２ｃの上部が第１Ｌ字状保持部２１４ｂの上部とスペーサ本体２１４ａとで挟持されて、スペーサ２１４にアンテナ板２１２が固着される。次いで、アンテナ板２１２が固着されている状態のスペーサ２１４において、一対の第２Ｌ字状保持部２１４ｅをアース板２１３に形成されている一対の挿着孔２１３ｄに挿入し、挿着孔２１３ｄから第２Ｌ字状保持部２１４ｅの上部を突出させる。そして、突出された第２Ｌ字状保持部２１４ｅ上部とスペーサ本体２１４ａとで挿着孔２１３ｄの周囲を挟持させるよう下方向にアース板２１３をスライドさせる。これにより、アース板２１３における挿着孔２１３ｄの下部が第２Ｌ字状保持部２１４ｅの上部とスペーサ本体２１４ａとで挟持されて、スペーサ２１４にアース板２１３が固着される。また、給電線保持片２１４ｄに形成されているリング状リブ２１４ｇが挿通孔２１３ｅに嵌着されるようになる。

これにより、アンテナ板２１２がスペーサ２１４のおもて面に固着され、アース板２１３がスペーサ２１４の裏面に固着されるようになる。そして、この状態においてアース板２１３の裏面にケーブル２１５を配置して、芯線２１５ａを包被している絶縁体２１５ｂを挿通孔２１３ｅに挿通すると、絶縁体２１５ｂは給電線保持片２１４ｄにおける挿通孔２１４ｆに挿通されて、その先端から突出している芯線２１５ａがアンテナ板２１２に形成されている接続孔２１２ｄに挿入されるようになる。この接続孔２１２ｄに挿入された芯線２１５ａをハンダ付けして、芯線２１５ａをアンテナ板２１２に接続する。また、ケーブル２１５の編組線２１５ｃを一対の抱持片２１３ｆをカシメることにより抱持してハンダ付けする。これで、パッチアンテナ２００が組み立てられるようになる。
特開２００４−２９７３４０号公報

従来のパッチアンテナ２００においては、アース板２１３とアンテナ板２１２とを対向配置させ、その間にスペーサ２１４を配置している。このようにパッチアンテナ２００は、立体構造とされていることから車両の窓ガラス等に装着すると美観を損ねることになり、窓ガラス等に装着することが困難になるという問題点があった。また、パッチアンテナ２００の極近傍に誘電体を配置すると、放射パターンにリップルが生じて半値角が狭まってしまうという問題点があった。

そこで、本発明は、窓ガラス等の誘電体上に美観を損ねることなく装着することができると共に、広角度の半値角を得ることができるアンテナを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のアンテナは、少なくともアンテナ部が囲まれると共に、薄い平板状のアンテナ部および給電部に近接されて、誘電体の一面に装着されている薄い平板状の無給電の導電体を備えるようにしたことを最も主要な特徴としている。

本発明によれば、少なくともアンテナ部が囲まれると共に、薄い平板状のアンテナ部および給電部に近接されて、誘電体の一面に装着されている薄い平板状の無給電の導電体を備えるようにしたことから、厚みの薄い形状のアンテナとすることができ、窓ガラス等の誘電体上に装着しても美観を損ねないようになる。また、導電体の作用によりリップルが抑制されて広角度の半値角とされた放射パターンを得ることができる。

本発明の第１実施例のアンテナの構成を示す正面図を図１に示す。
図１において、アンテナ１は板状のガラス１０上に装着されている薄い平板状の導電体１１と、この導電体１１により囲まれている薄い平板状のアンテナ部１２および給電部１３とから構成されている。ガラス１０は、例えば車両の窓ガラスとされ、導電体１１は薄膜状の金属板をガラス１０の一面に貼着することにより構成することができる。また、アンテナ部１２および給電部１３も薄膜状の金属板をガラス１０の一面に貼着することにより構成することができる。これにより、薄い厚みのアンテナ１とすることができることからガラス１０上に装荷しても美観を損ねないようになる。
アンテナ部１２および給電部１３の構成を拡大して図２２に示す。図２２に示すように、アンテナ部１２は矩形のループ素子１２ａを備え、ループ素子１２ａの対向する２辺のほぼ中央にそれぞれ形成された１対の摂動素子１２ｂを有し、円偏波を送受信可能なアンテナとされている。また、給電部１３はアンテナ部１２に給電するためのランド１３ａとランド１３ｂからなる１対の端子を有しており、ランド１３ａとランド１３ｂとアンテナ部１２とが平行２線の給電線路１２ｃにより接続されている。さらに、導電体１１およびアンテナ部１２と給電部１３とをフィルムシート上に金属を蒸着あるいは金属薄膜を貼着することにより形成して、このフィルムシートをガラス１０の一面に貼着するようにしてもよい。

図１に示す第１実施例のアンテナ１に給電用のピックアップ１４を装着した状態の構成を示す正面図を図２に示し、その側面図を図３に示す。
これらの図に示すように、ピックアップ１４は給電部１３に装着されており、装着された際に、ピックアップ１４の裏面に設けられている１対の接触片が、給電部１３のランド１３ａとランド１３ｂにそれぞれ接触するようになる。この１対の接触片はピックアップ１４の基板上に形成されている給電ライン１５ａとアースライン１５ｂにそれぞれ接続されている。そして、給電ライン１５ａには同軸ケーブル１６の芯線が接続されており、アースライン１５ｂには同軸ケーブル１６のアースとなる編組線が接続されている。これにより、ピックアップ１４から導出される同軸ケーブル１６によりアンテナ部１２に給電することができるようになる。なお、ピックアップ１４はケースに収納されているが、図２および図３においてはケースを省略して示している。また、ピックアップ１４は両面テープ等により給電部１３に固着される。

本発明にかかるアンテナ１において、アンテナ部１２から放射された電波のメインローブの放射方向は、ガラス１０を透過する方向となり、図３に示す例では左方向に放射されるようになる。アンテナ１をＥＴＣ及びＤＳＲＣ用のアンテナとして、その中心周波数（５．８１ＧＨｚ）の波長をλとした際のアンテナ部１２の寸法を図２２を参照して次に示す。アンテナ部１２の矩形のループ素子の一辺ａが約０．１７λ、ループ素子のストリップ幅ｃが約０．０１λ、摂動素子１２ｂの長さが約０．０４λとされている。この場合、ストリップ幅ｃは細過ぎると断線するおそれがあり、太過ぎると周波数帯域は広帯域となるもののループアンテナとして動作しないようになってくる。そこで、ストリップ幅ｃは約０．００２λ〜約０．０４λの範囲から選択するのが好適とされる。また、ループ素子の一辺ａは短か過ぎるとループアンテナとして動作しないようになり、一辺ａが０．２５λを超えると全外周長が自由空間で一波長を越えてしまうことから、約０．１λ〜０．２５λの範囲で選択するのが好適とされる。さらに、アンテナ部１２は摂動素子を備える円形のループ素子やパッチアンテナでも良いし、直線偏波用の直線状の素子としても良い。さらにまた、アンテナ部１２を複数のアンテナ素子から構成されるアレーアンテナとすることもできる。

次に、図１ないし図３に示す本発明にかかるアンテナ１の方位角に対する利得特性を図４に、水平面内指向特性を図５に示す。この場合、周波数は５．８１ＧＨｚとされ、アンテナ１におけるアンテナ部１２の各部の寸法は上述した寸法とされており、矩形の導電体１１の一辺の長さＬ１は約１．９４λ（物理長は約１００ｍｍ）、導電体１１とアンテナ部１２とのギャップＤは約０．０２λとされている。また、アンテナ部１２から給電部１３まで長さＬ０は約０．９６λの長さとされていることから、長さＬ１は約（Ｌ０＋０．９８λ）と表すことができる。なお、長さＬ０はアンテナ部１２と給電部１３とが収まる矩形の縦と横の寸法の内の長い方の長さとされている。
ここで、利得特性および水平面内指向特性の対比のために、図１ないし図３に示す本発明にかかるアンテナ１から導電体１１を取り去ったアンテナ１００を図６に示す。図６に示すアンテナ１００のアンテナ部１１２はアンテナ１におけるアンテナ部１２と同形状で同寸法とされており、ガラス１１０もガラス１０と同形状で同寸法とされている。図６に示すアンテナ１００において周波数を５．８１ＧＨｚとした際の方位角に対する利得特性を図７に、水平面内指向特性を図８に示す。
そこで、方位角に対する利得特性および水平面内指向特性を対比すると、アンテナ１００の方位角に対する利得特性は図７に示すように最大利得が約０．９６ｄＢｉとされているが、多くのリップルが発生しており、半値角は約２３．８°しか得られていない。これに対して、導電体１１を備える本発明にかかるアンテナ１の方位角に対する利得特性は図４に示すように最大利得が約２．６６ｄＢｉ得られており、リップルはほとんど発生していない。そして、約７１．２°もの広角度の半値角が得られている。また、図５に示す導電体１１を備える本発明にかかるアンテナ１の水平面内指向特性に示すように、メインローブの利得がサイドローブより少なくとも約７ｄＢ以上高くなっているとともに０°方向近傍の軸比特性が改善されている。図８に示すアンテナ１００の水平面内指向特性では、メインローブの利得がサイドローブより約４ｄＢ以上高いだけであり、０°方向の軸比特性も劣化している。

なお、上述した方位角に対する利得特性および水平面内指向特性を測定した際の給電部１３および給電線路１２ｃの寸法を次に示す。図２２を参照して給電部１３および給電線路１２ｃの寸法を示すと、給電線路１２ｃの長さｅは約０．３２λ、２本の給電線路１２ｃの間隔ｄは約０．０１λ、給電部１３の給電線路１２ｃから右側の長さｆは約０．３２λ、給電部１３の給電線路１２ｃから左側の長さｇは約０．１３λ、ランド１３ａまでの長さｈは約０．２λ、ランド１３ａの長さｉは約０．３２λ、ランド１３ａの幅ｊは約０．０７λ、ランド１３ｂまでの長さｋは約０．４λ、ランド１３ｂの長さｐは約０．３２λ、ランド１３ｂの幅ｎは約０．０７λ、給電部１３のストリップ幅ｍは約０．０１λとされている。ただし、この寸法は一例でありこれに限るものではない。
また、本発明にかかるアンテナ１における導電体１１とアンテナ部１２とのギャップは約０．０２λとしたが、ギャップは約０．０１λ〜約０．０６λの導電体１１がアンテナ部１２に影響を与えられるギャップとすることができる。さらに、矩形の導電体１１の一辺は約１．９４λとしたが、約（Ｌ０＋０．０１λ）から約（Ｌ０＋３．６９λ）の間の寸法とすることができる。ただし、長さＬ０はアンテナ部１２と給電部１３とが収まる矩形の縦と横の寸法の内の長い方の長さとされている。

そこで、本発明にかかるアンテナにおいて矩形の導電体の寸法を小さくした第２実施例のアンテナ２の構成を図９に示す。ただし、アンテナ２が装荷されているガラスは省略して示している。図９に示す本発明の第２実施例のアンテナ２においては矩形の導電体２１の寸法Ｌ２が小さくされているが、アンテナ部２２および給電部２３の構成および寸法は第１実施例のアンテナ部１２および給電部１３の構成および寸法と同様とされている。
本発明の第２実施例のアンテナ２の方位角に対する利得特性を図１０に、水平面内指向特性を図１１に示す。この場合、第２実施例のアンテナ２におけるアンテナ部２２の各部の寸法は上述した第１実施例のアンテナ部１２の寸法と同様とされており、矩形の導電体２１の一辺の長さＬ２は約０．９７λ（物理長は約５０ｍｍ）、導電体２１とアンテナ部２２とのギャップは約０．０２λとされている。また、アンテナ部２２から給電部２３まで長さＬ０は約０．９６λの長さとされていることから、長さＬ２は約（Ｌ０＋０．０１λ）と表すことができる。
ここで、方位角に対する利得特性および水平面内指向特性を図６に示す導電体を備えていないアンテナ１００と対比すると、小さい寸法の導電体２１を備える本発明の第２実施例のアンテナ２の方位角に対する利得特性は図１０に示すように最大利得が約１．４１ｄＢｉ得られており、わずかにリップルが発生している。そして、約５３．６°もの広角度の半値角が得られている。また、図１１に示す導電体２１を備える第２実施例のアンテナ２の水平面内指向特性に示すように、メインローブにおける軸比特性が改善されている。

さらに、本発明にかかるアンテナにおいて矩形の導電体の寸法を大きくした第３実施例のアンテナ３の構成を図１２に示す。図１２に示す本発明の第３実施例のアンテナ３においては矩形の導電体３１の寸法Ｌ３が大きくされているが、アンテナ部３２および給電部３３の構成および寸法は第１実施例のアンテナ部１２および給電部１３の構成および寸法と同様とされている。
本発明の第３実施例にかかるアンテナ３の方位角に対する利得特性を図１３に、水平面内指向特性を図１４に示す。この場合、第３実施例のアンテナ３におけるアンテナ部３２の各部の寸法は上述した第１実施例のアンテナ部１２の寸法と同様とされており、矩形の導電体３１の一辺の長さＬ３は約４．６５λ（物理長は約２４０ｍｍ）、導電体３１とアンテナ部３２とのギャップは約０．０２λとされている。また、アンテナ部３２から給電部３３まで長さＬ０は約０．９６λの長さとされていることから、長さＬ３は約（Ｌ０＋３．６９λ）と表すことができる。
ここで、方位角に対する利得特性および水平面内指向特性を図６に示す導電体を備えていないアンテナ１００と対比すると、大きい寸法の導電体３１を備える本発明の第３実施例のアンテナ３の方位角に対する利得特性は図１３に示すように最大利得が約２．１３ｄＢｉ得られており、リップルはほとんど発生していない。そして、約６９．２°もの広角度の半値角が得られている。また、図１４に示す導電体３１を備える第３実施例のアンテナ３の水平面内指向特性に示すように、メインローブの利得がサイドローブより少なくとも約６ｄＢ以上高くなっているとともにメインローブの軸比特性も改善されている。

以上のように、本発明にかかるアンテナにおいて矩形の導電体の一辺は約（Ｌ０＋０．０１λ）から約（Ｌ０＋３．６９λ）の間の寸法とすることができる。ただし、長さＬ０はアンテナ部と給電部とが収まる矩形の縦と横の寸法の内の長い方の長さである。この場合、アンテナ部は矩形のループ素子に限らず、摂動素子を備える円形のループ素子やパッチアンテナでも良いし、直線偏波用の直線状の素子としても良い。この範囲の寸法としても、導電体を設けない場合に比べて利得特性のリップルを小さくすることができると共に、高い利得を得ることができるようになる。さらに、広角度の半値角を得ることができるようになる。

ここで、本発明にかかるアンテナの動作原理を次に説明する。図２３は、導電体を備えていない図６に示すアンテナ１００の動作を説明する図であり、図２４は導電体を備えている本発明にかかるアンテナの動作を説明する図である。アンテナがガラス等の誘電体に装荷されている場合、電波は、ガラス等の誘電体に対して垂直方向の成分は透過率が高いが、水平方向の成分が強いほど反射率が高くなり、臨界角を超えると全反射する。よって誘電体に平行な方向への放射は強くなる。また、垂直方向から臨界角までの間の角度で放射された電波は透過と反射をある程度の比率で繰り返して放射するようになる。

この場合、導電体を備えていない場合は図２３に示すようにアンテナ部１１２から斜めに放射された電波は、ガラス１１０内を伝播してガラス１１０と大気との境界において一部透過して前方へ放射され、残る部分はガラス１１０内へ反射される。反射された成分は、ガラス１１０の反対側におけるガラス１１０と大気との境界において一部透過して後方へ放射され、残る部分はガラス１１０内へ反射される。これが繰り返されて伝播していく。この結果、前方への利得が減少すると共にリップルが発生するようになる。
これに対して、導電体を備えている本発明の第１実施例のアンテナ１においては、図２４に示すようにアンテナ部１２から斜めに放射された電波は、ガラス１０内を伝播してガラス１０と大気との境界において一部透過して前方へ放射され、残る部分はガラス１０内へ反射される。反射された成分は、ガラス１０の反対側においてガラス１０に導電体１１が装着されているためガラス１０内へ全反射される。これが繰り返されて伝播していく。この結果、第１実施例のアンテナ１においては、前方への利得が増大すると共にリップルがほとんど発生しないようになる。第２実施例のアンテナ２および第３実施例のアンテナ３も同様である。

また、本発明の第１実施例の導電体１１ないし第３実施例の導電体３１は全面が導電体とされているが、これに替えて電気的に全面が導電体と等価になるメッシュ状等の導電体としても同様の作用を得ることができる。そこで、導電体メッシュを用いた本発明の第４実施例のアンテナの構成を示す正面図を図１５に示す。
図１５において、アンテナ４は板状のガラス４０上に装着されている矩形とされた薄い平板状の導電体メッシュ４１と、この導電体メッシュ４１に形成された矩形の空間に配置されている矩形とされた薄い平板状のアンテナ部４２とから構成されている。アンテナ部４２は、１対の摂動素子が設けられた矩形ループから構成されている。ガラス４０は、例えば車両の窓ガラスとされ、導電体メッシュ４１は薄膜状の金属板メッシュをガラス４０の一面に貼着することにより構成することができる。また、アンテナ部４２も薄膜状の金属板をガラス４０の一面に貼着することにより構成することができる。アンテナ部４２は矩形のループ素子と、ループ素子の対向する２辺のほぼ中央にそれぞれ形成された１対の摂動素子とから構成されて、円偏波を送受信可能なアンテナとされている。また、給電部は設けられておらず、アンテナ部４２上に載置したピックアップと電磁気的に結合させることにより給電している。さらに、導電体メッシュ４１およびアンテナ部４２とをフィルムシート上に蒸着あるいは貼着することにより形成して、このフィルムシートをガラス４０の一面に貼着するようにしてもよい。

図１５に示す第４実施例のアンテナ４に給電用のピックアップ４３を装着した状態の構成を示す正面図を図１６に、その側面図を図１７に、ピックアップ４３の詳細構成を示す断面図を図１８に、アンテナ４およびピックアップ４３の詳細構成を示す分解組立図を図１９に示す。
まず、ピックアップ４３の構成について図１８および図１９を参照して説明する。これらの図に示すように、ピックアップ４３はテフロン基板等の高周波特性の良好な基板４３ａを備え、基板４３ａの一面にはアース導体４３ｂが形成されている。このアース導体４３ｂには、ピックアップ４３から導出されている同軸ケーブル４４のアース部とされる編組線が接続されている。また、基板４３ａの他面には給電ストリップ４３ｃが形成されており、給電ストリップ４３ｃに同軸ケーブル４４の芯線４４ａが接続されている。この給電ストリップ４３ｃが形成されている基板４３ａの他面の全面を覆うように両面テープ４３ｄが貼着されている。

図１９に示すようにガラス４０の一面に矩形ループからなるアンテナ部４２が貼着され、このアンテナ部４２を囲むように矩形の導電体メッシュ４１がガラス４０の一面に貼着される。次いで、ピックアップ４３における基板４３ａの他面に貼着されている両面テープ４３ｄをアンテナ部４２上に貼着する。これにより、アンテナ部４２と基板４３ａに形成されている給電ストリップ４３ｃとが両面テープ４３ｄを介して対向配置され電磁気的に結合するようになり、同軸ケーブル４４からアンテナ部４２へ給電することができるようになる。なお、ピックアップ４３は図１６および図１７に示すようにケースに収納されているが、図１８および図１９においてはケースを省略して示している。第４実施例のアンテナ４は、薄い厚みのアンテナ４とすることができることからガラス４０上に装荷しても美観を損ねないようになる。
このように構成されている第４実施例のアンテナ４において、アンテナ部４２から放射された電波のメインローブの放射方向は、ガラス４０を透過する方向となり、図１７に示す例では左方向に放射されるようになる。アンテナ４をＥＴＣ及びＤＳＲＣ用のアンテナとした際のアンテナ部４２の寸法は、第１実施例のアンテナ部１２の寸法と同様とされる。

さらに、本発明の第１実施例の導電体１１ないし第３実施例の導電体３１は全面が導電体とされているが、導電体に替えて電波吸収体を設けるようにしてもよい。電波吸収体としては、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜を用いることができる。この場合の構成は導電体１１ないし第３実施例の導電体３１を電波吸収体に置き換えた構成となる。このように、導電体に替えて電波吸収体をアンテナ部の周囲に配置した場合の構成を示す側面図を図２５に示すが、図２５に示すようにアンテナ部５２から斜めに放射された電波はガラス５０内を伝播してガラス５０と大気との境界において一部透過して前方へ放射され、残る部分はガラス５０内へ反射される。反射された成分は、ガラス５０の反対側においてガラス５０に電波吸収体５１が装着されているため、電波吸収体５１で吸収されるようになる。この結果、導電体を電波吸収体に置き換えたアンテナでは、ガラス５０内を伝播していく際に反射と透過を繰り返えさないようになることから、リップルが抑制された放射パターンを得ることができ、半値角を広げることができる。ただし、電波の一部が電波吸収体により吸収されることから利得はほとんど向上しない。この実施例のアンテナにおいても、薄い厚みのアンテナとすることができることからガラス上に装荷しても美観を損ねないようになる。

ここで、本発明の第１実施例の導電体１１を電波吸収体に置き換えた際の方位角に対する利得特性を図２０に、水平面内指向特性を図２１に示す。方位角に対する利得特性および水平面内指向特性を図６に示す導電体を備えていないアンテナ１００と対比すると、導電体１１に替えて電波吸収体を備えるアンテナの方位角に対する利得特性は図２０に示すように最大利得が約１．８ｄＢｉ得られており、若干のリップルが発生している。しかし、約４３．３°の広角度の半値角が得られている。また、図２１の水平面内指向特性に示すように、メインローブの利得がサイドローブより少なくとも約５ｄＢ以上高くなっているとともにメインローブの軸比特性も改善されている。
以上説明したように、本発明は、車両の窓ガラス等の誘電体上に装荷するアンテナにおいて、薄い平板状のアンテナ部（エレメント）を取り囲むように薄い平板状の導電体を設けるようにしたことを特徴としている。この導電体は、薄い金属板や金属薄膜、あるいは、メッシュ状の金属板とすることができる。また、導電体や導電体メッシュに替えて電波吸収体としてもよい。さらに、本発明にかかるアンテナをフィルムシート上に形成し、このフィルムシートを窓ガラス等の誘電体上に装荷するようにしてもよい。

以上の説明では、本発明は車両の窓ガラスに貼着するアンテナとして説明したが、これに限ることはなく車両以外のガラス部や板状の誘電体に装荷されるアンテナに適用することができる。また、ＥＴＣ及びＤＳＲＣ用のアンテナとしたが、これに限るものではなく種々の通信用のアンテナに適用することができる。さらに、円偏波用のアンテナとしたが、これに限らず直線偏波のアンテナに適用することができる。

本発明の第１実施例のアンテナの構成を示す正面図である。 本発明の第１実施例のアンテナにピックアップを装着した状態の構成を示す正面図である。 本発明の第１実施例のアンテナにピックアップを装着した状態の構成を示す側面図である。 本発明の第１実施例のアンテナの方位角に対する利得特性を示す図である。 本発明の第１実施例のアンテナの水平面内指向特性を示す図である。 利得特性および水平面内指向特性の対比のために、本発明にかかるアンテナから導電体を取り去ったアンテナの構成を示す図である。 図６に示すアンテナの方位角に対する利得特性を示す図である。 図６に示すアンテナの水平面内指向特性を示す図である。 本発明の第２実施例のアンテナの構成を示す図である。 本発明の第２実施例のアンテナの方位角に対する利得特性を示す図である。 本発明の第２実施例のアンテナの水平面内指向特性を示す図である。 本発明の第３実施例のアンテナの構成を示す図である。 本発明の第３実施例のアンテナの方位角に対する利得特性を示す図である。 本発明の第３実施例のアンテナの水平面内指向特性を示す図である。 本発明の第４実施例のアンテナの構成を示す図である。 本発明の第４実施例のアンテナにピックアップを装着した状態の構成を示す正面図である。 本発明の第４実施例のアンテナにピックアップを装着した状態の構成を示す側面図である。 本発明の第４実施例のアンテナにおけるピックアップの詳細構成を示す断面図である。 本発明の第４実施例のアンテナの構成を示す分解組立図である。 本発明の第１実施例の導電体を電波吸収体に置き換えた際の方位角に対する利得特性を示す図である。 本発明の第１実施例の導電体を電波吸収体に置き換えた際の水平面内指向特性を示す図である。 本発明の実施例にかかるアンテナのアンテナ部と給電部との構成を拡大して示す図である。 図６に示すアンテナの動作を説明するための図である。 本発明の実施例にかかるアンテナアンテナの動作を説明するための図である。 本発明のアンテナにおいて、導電体に替えて電波吸収体をアンテナ部の周囲に配置したアンテナの動作を説明するための図である。 従来のパッチアンテナの構成例を示す図である。

符号の説明

１ アンテナ、２ アンテナ、３ アンテナ、４ アンテナ、１０ ガラス、１１ 導電体、１２ アンテナ部、１２ａ ループ素子、１２ｂ 摂動素子、１２ｃ 給電線路、１３ 給電部、１３ａ ランド、１３ｂ ランド、１４ ピックアップ、１５ａ 給電ライン、１５ｂ アースライン、１６ 同軸ケーブル、２１ 導電体、２２ アンテナ部、２３ 給電部、３１ 導電体、３２ アンテナ部、３３ 給電部、４０ ガラス、４１ 導電体メッシュ、４２ アンテナ部、４３ ピックアップ、４３ａ 基板、４３ｂ アース導体、４３ｃ 給電ストリップ、４３ｄ 両面テープ、４４ 同軸ケーブル、４４ａ 芯線、５０ ガラス、５１ 電波吸収体、５２ アンテナ部、１００ アンテナ、１１０ ガラス、１１２ アンテナ部、２００ パッチアンテナ、２１２ アンテナ板、２１２ｃ 取付孔、２１２ｄ 接続孔、２１３ アース板、２１３ｄ 挿着孔、２１３ｅ 挿通孔、２１３ｆ 抱持片、２１４ スペーサ、２１４ａ スペーサ本体、２１４ｂ 第１Ｌ字状保持部、２１４ｄ 給電線保持片、２１４ｅ 第２Ｌ字状保持部、２１４ｆ 挿通孔、２１４ｇ リング状リブ、２１５ ケーブル、２１５ａ 芯線、２１５ｂ 絶縁体、２１５ｃ 編組線

Claims (6)

1. 板状の誘電体の一面に装着された薄い平板状のエレメントを有するアンテナ部と、
   該アンテナ部に給電する端子を有し、前記アンテナ部と給電線路で接続されている薄い平板状の給電部と、
   少なくとも前記アンテナ部が囲まれると共に、前記アンテナ部に近接されて前記誘電体の一面に装着されている薄い平板状の無給電の導電体と、
   を備えていることを特徴とするアンテナ。
2. 前記アンテナ部、前記給電部および前記導電体がフィルムシート上に形成されており、該フィルムシートを前記誘電体の一面に装着するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
3. 板状の誘電体の一面に装着された薄い平板状のエレメントを有するアンテナ部と、
   前記アンテナ部が囲まれると共に、前記アンテナ部に近接されて前記誘電体の一面に装着されている薄い平板状の無給電の導電体と、
   前記アンテナ部上に配置されて前記アンテナ部と電磁気的に結合されている給電部と、
   を備えていることを特徴とするアンテナ。
4. 前記アンテナ部および前記導電体がフィルムシート上に形成されており、該フィルムシートを前記誘電体の一面に装着するようにしたことを特徴とする請求項３に記載のアンテナ。
5. 前記導電体が薄い平板状の電波吸収体に置き換えられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のアンテナ。
6. 前記誘電体が窓ガラスとされていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のアンテナ。
   

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