JP2008523751A - ディスク型モノポールアンテナ構造部 - Google Patents

Abstract

本発明によるディスク型モノポールアンテナ構造部では、半円状領域とそれに対抗する第２のフレーム状領域が設けられており、該第２のフレーム状領域は半円状領域とは反対の側にあり、さらにアンテナ構造部内部に切欠き（５）が形成されている。

Description

本発明はディスク型モノポールアンテナ構造部に関している。

背景技術
例えば車両からの移動通信用携帯機器の作動に対しては通信品質の向上のために強化アンテナが車両外部に取り付けられる。それにより一般的に導電材料からなっている車両カバーリングの遮蔽効果が組み込み箇所に応じて無視できるようになる。

例えばヨーロッパでは多数の移動無線事業者が様々な周波数帯域、例えば８９０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ及びＧＳＭに対しては１７１０ＭＨｚ〜１８８０ＭＨｚ、将来的にはＵＭＴＳ用に１９２０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚの帯域も使用し得るため、これらの周波数帯域をカバーするマルチバンドのアンテナが必要とされる。領域に応じて、例えばヨーロッパやアメリカなどでは、これらの周波数帯域が互いにわずかにずれて存在しており、そのため例えばヨーロッパ向けに最適化されたアンテナが自動的にアメリカでの使用に適するものではない。

そのためモノポールタイプのアンテナ構造をベースにしたマルチバンドのルーフアンテナが頻繁に用いられる。このモノポールタイプのアンテナは、円形放射特性と安定した極性の利点を有している。ルーフアンテナに対してはできるだけ全高を低くする必要がある。安全性の理由から歩行者や自転車走行者との接触事故の際の高まる傷害リスクによって現在では屋根に組み付ける際に４ｃｍの全高が求められている。その上さらに事故が起きた時の傷害リスクを最小にするための付加的な手段も必要とされる。このことはアンテナの構造を複雑にさせさらにコストを高める結果となっている。その他にも比較的低い構造のアンテナが一般的な車両光学系に良好に集積できるので、しばしば自動車製造メーカの側でも１つの決定的な基準となっている。

アンテナの全高は、受信すべき最低周波数によって定まる。ヨーロッパ用の移動無線アンテナのケースでは８９０ＭＨｚである。その結果として典型的なλ/４モノポールでは全高は約８ｃｍとなる（図１参照）。

しかしながら全高はモノポール部の蛇行形状又は折畳み構造によって低減することが可能である（図２及び図３参照）。いずれにせよ全高の低減は、達成可能な帯域幅と密接に結び付く。そのため蛇行状ないしは折畳み構造のアンテナを用いれば、例えばヨーロッパやアメリカなどの１つの地域の通信用周波数帯域をカバーできるようになる。従って地域が異なる毎に固有のアンテナを開発して提供する必要がある。

自動車製造メーカは、地域に依存することなく用いることのできる全高の低いアンテナを強く求めている。

従来技法からはディスク型モノポールアンテナが公知であり、このアンテナは下方の限界周波数から数ＧＨｚまでの放射に適している（図４から図６参照）。そのようなアンテナの全高は、同じ下方限界周波数に対してほぼλ/４モノポールに相応する。８００ＭＨｚのケースではこれは約８ｃｍとなる。

ディスク型モノポールの場合において付加的に共振を形成するためには、結合アンテナが提案されていた。しかしながらこの結合アンテナはいずれにせよ比較的狭帯域の共鳴しか形成せず、これは例えばヨーロッパやアメリカの９００ＭＨｚの全ての下方の移動無線帯域をカバーできるものではない。

発明の利点
請求項１の特徴部分に記載された手段によれば、１つの若しくは任意にさらなる狭帯域な周波数帯域を有し、有利には非常に広帯域な周波数領域の下方にあって全ての下方の移動無線帯域をカバーできる、下方の限界周波数から非常に広帯域な送信ないし受信に適したアンテナを構成することが可能となる。

本発明は、地域に依存することのない移動通信のためのサイズダウンされたアンテナを現在と未来のシステムに提供するものである。

発明を実施するための最良の形態
従属請求項には有利な実施形態が記載されている。

本発明は少なくとも１つの狭帯域な周波数帯域のみならず比較的広帯域な周波数帯域にも付加的に使用が可能なことに加えて全高の低減も得ることができる。特に本発明によれば導体路部分の誘導結合の際よりも広帯域な付加的周波数帯域を形成できる。

特に請求項７の手段によれば、付加的な周波数帯域が得られるか若しくは第１の周波数帯域との組合わせによって共通の広帯域な周波数帯域が形成できる。本発明によれば地域に依存することなく例えばＡＭＰＳ（アメリカ）やＧＳＭ（ヨーロッパ）のための下方の通信周波数帯域もカバーすることができる。

実施例
次に、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。

図７には送信モードにも受信モードにも適している本発明によるディスク型モノポール構造のアンテナの基本原理図が示されている。このアンテナはその下方に半円状に経過する領域ないし半部を有し、さらにフレーム状の領域を有している。このフレーム状領域は有利には矩形状の切欠き５を有し、前記半円状領域とは反対側に、すなわち対抗する側の端部に存在している。有利には前記切欠き５によって左方と右方の縁部に同じ形状と幅の２つの帯状導体路が形成されている。ディスク型モノポールの高さによって非常に広帯域な周波数領域の下方限界周波数が比較的高い周波数に対して特定される。ディスク型モノポール構造部２の下方縁部の形態と導電性のベースプレート（ＧＮＤ面）との間隔によってアンテナのインピーダンス特性が定まる。アンテナ内の切欠き５は、広帯域な周波数領域の下方限界周波数に対する影響も、高めの周波数に対するさらなる周波数経過への影響も有している。このディスク型モノポールの情報縁部を横切るように、有利には全幅に亘って、所定の間隔をあけて第１の付加的な折畳み型の導体路がスタブ３の形状で延在している。これは有利にはその両端部においてガルバニックに若しくはインピーダンス（例えば抵抗６）を介して任意に、ディスク型モノポール２側方の帯状導体路と接続されている。他方の端部には、スリット４の形態の分離箇所がスタブ３とディスク型モノポールの間に残されている。スタブ３とディスク型モノポール内の切欠き４の縁部によって形成される領域の周りでは、所定の周波数領域においてアンテナの付加的周波数帯域に結び付く環状流（Ringstrom）が生起される。この周波数帯域は有利にはディスク型モノポールによってカバーされる周波数領域の下方の限界周波数よりも下方にある。前記環状流の構成は、実質的にスリット４の位置と構成によって制御される。純粋なガルバニック結合の代わりに任意の抵抗６を介した付加的スタブ３の結合は、付加的な周波数帯域のアンテナインピーダンス特性に有利に影響する。任意の抵抗６の位置はここに図示されている位置からずれたものであってもよい。付加的な周波数帯域の状況は有利には切欠き５の深さによって制御され得る。任意付加的に前記第１の付加的スタブは有利には前述したようにＵ字形状に構成可能である（図７、図９及び図１０参照）。その際付加的な周波数帯域は広帯域となる。但し比較的高い全高に結び付く。

図７による実施例ではスリット４が基準フレーム、つまり構造部２のディスク状領域の移行部に設けられているのに対して、図８による実施例ではスリットが上方のフレーム縁部、つまりディスク型モノポールの上方縁部に存在している。図９による実施例の場合ではスリット４は側方導体路の１つの中央に設けられている。

任意付加的に本発明による切欠き５を備えたアンテナにはさらなる付加的な導体路スタブ７が、切欠き５と第１の導体路スタブ３によって形成される領域内に設けられてもよい。このさらなる付加的なスタブ７は有利には、切欠き５によって形成されるディスク型モノポール２の２つの帯状部の一方に誘導的８に結合されて、さらなる付加的な周波数帯域か若しくは第１の付加的周波数帯域と一緒に共通の広帯域な付加的周波数帯域を形成する。第２の付加的な周波数帯域の状況は、通常は結合部のインダクタンス８、第２のスタブ７の長さや位置を介して設定され得る。さらなるスタブ７によって影響される周波数帯域内でのアンテナのインピーダンス特性を最適化するためのさらなる手段は、さらなるスタブ７の結合のためのインダクタンス８に対する任意付加的な作用成分／抵抗値の並列回路に存在する。

もちろんさらなる付加的スタブ７の、有利には、切欠き５によって形成されるディスク型モノポール２の２つの帯状部の一方への誘導結合も可能である。それにより有利には付加的周波数帯域の帯域幅が有利に影響される。

コスト的に有利な構造のためにはアンテナが有利には導体基板上で実現され、有利にはアンテナの構造部によって両側で金属化された誘電的支持体からなる。さらに今日では通常用いられている多層構造が実現されてもよい（例えば金属化されたアンテナ構造部外部での誘電的支持体の形成など）。

図１１及び１２には、そのような両側が金属化された導体基板１２を用いた実現例が示されている。ここでは特に片側給電の際に重要な貫通コンタクトがバイアス５０を介して行われている。

アンテナを囲むデザインへの良好な統合のために切欠き５は矩形とは異なる形態を有していてもよい。導体スタブ３の幅は有利には図８の矩形状の切欠きを伴う実施形態に対しても不変のままである。

それにより例えば図１３に示されているように電流路形状のデザインが得られる。インダクタンス８を介して付加的抵抗と結合されるさらなるスタブ７は、有利には傾斜縁部３ａに配設され得る。

もちろんさらなる周波数帯域の網羅のために、さらに別のスタブを切欠き５に設けることも可能である。

従来技法によるアンテナ構造を示した図 従来技法による別のアンテナ構造を示した図 従来技法による別のアンテナ構造を示した図 従来技法による別のアンテナ構造を示した図 従来技法による別のアンテナ構造を示した図 従来技法による別のアンテナ構造を示した図 ガルバニック結合されたＵ字型導体路を有するディスク型モノポールアンテナを示した図 ガルバニック結合された折り畳み構造の導体路を有するディスク型モノポールアンテナを示した図 図７及び図８の組み合わせからなる付加的共鳴部を備えたディスク型モノポールアンテナを示した図 ディスク型モノポールへの付加的導体路の結合のための最適な抵抗に関する付加的共鳴部の最適化を示した図 両側が金属化されている導体プレートを有するディスク型モノポールアンテナの実施例が示され 同じく両側が金属化されている導体プレート上にさらなる付加的共鳴部を有しているディスク型モノポールアンテナを示した図 さらに別の実施例を示した図

Claims (12)

1. 第１のディスク状領域、特に半円状領域と第２のフレーム状領域を有し、該第２のフレーム状領域は、前記半円状領域とは反対側に位置し、さらに切欠き（５）がアンテナ構造内部に形成されていることを特徴とするディスク型モノポールアンテナ構造部。
2. 前記フレーム状領域は、少なくとも１つの折り畳み型導体路構造部（３）からなり、該構造部は特に分離箇所（４）を有している、請求項１記載のアンテナ構造部。
3. 前記フレーム状領域は、少なくとも１つの折り畳み型導体路構造部（３）からなり、該構造部は特に分離箇所（４）を有している、請求項１記載のアンテナ構造部。
4. 前記フレーム状領域は矩形状に形成されており、２つの側方導体路と上方の導体路を備え、前記３つの導体路は、半円状領域とは反対の側でアンテナ構造部の縁部を形成している、請求項１から３いずれか１項記載のアンテナ構造部。
5. 中央の導体路はＵ字形状（３ａ）に形成されており、この場合その脚部の少なくとも１つが２つの側方導体路の１つに移行するか若しくは分離箇所（４）ないしはインピーダンス（６）のための結合箇所において終端している、請求項４記載のアンテナ構造部。
6. 前記フレーム状領域から出発する切欠き（５）内へ少なくとも１つの導体路（７）が突出している、請求項１から５いずれか１項記載のアンテナ構造部。
7. 前記フレーム状領域内へ突出する少なくとも１つの導体路（７）が結合部（８）を介してフレーム状領域の導体路の１つと接続している、請求項６記載のアンテナ構造部。
8. 前記結合は実質的に誘導的に構成され場合によっては抵抗と並列に構成される、請求項７記載のアンテナ構造部。
9. 前記フレーム状領域の導体路構造部（３，３ａ）は帯状に若しくはスタブ状に形成されている、請求項１から８いずれか１項記載のアンテナ構造部。
10. 前記導体路構造部（３，３ａ）によって形成されているフレーム状領域は矩形形状からずれている、請求項１から９いずれか１項記載のアンテナ構造部。
11. 前記アンテナ構造部はプリント基板上で実現され、有利には両側がアンテナ構造部によって金属化された誘電的支持体からなっている、請求項１から１０いずれか１項記載のアンテナ構造部。
12. 前記アンテナ構造部は、下方の限界周波数から広帯域な送信特性を有し、少なくとも１つのさらなる狭帯域な送信領域、有利には限界周波数よりも下方の狭帯域な送信領域を有している、請求項１から１１いずれか１項記載のアンテナ構造部。

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