JP2009303056A

JP2009303056A - 複合アンテナ

Info

Publication number: JP2009303056A
Application number: JP2008156966A
Authority: JP
Inventors: Kazushige Ogino; 和滋荻野; Yoshio Umezawa; 義男梅澤
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2008-06-16
Filing date: 2008-06-16
Publication date: 2009-12-24

Abstract

【課題】ループアンテナをフロントガラスに複数配置すると、フロントガラスのうちアンテナが占める面積が増大し、運転手の視界を遮ったり、見栄えを悪くしたりするという問題が生じていた。
【解決手段】本発明の複合アンテナは、平面上に形成されたダイポールアンテナと、ダイポールアンテナと近接し、かつ、前記ダイポールアンテナと平行に配置された第１導体と、第１導体と垂直に配置された第２導体と、を有することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は複合アンテナに関し、特にダイポールアンテナとモノポールアンテナとを組み合わせた複合アンテナに関する。

近年、ＧＰＳ機能を有するナビゲーションシステムやデジタルテレビ放送受信機等、複数の機器を搭載する車両が増加している。これらの車載機器を機能させるためには、各種機器に対応した電波を受信するためのアンテナが必要である。例えばＧＰＳ用電波やテレビ放送用電波を受信するためのアンテナを搭載する場合には、各車載機器に適した周波数帯の電波を受信するために異なった形状のアンテナを複数配置する必要がある。

従来の異なる形状を有する複数のアンテナから構成された複合アンテナの例を図１に示す（特許文献１参照）。図１は形状が異なる２つのループアンテナ１０１及び１０２を並べて配置した例を示す。各々の機器に対応したアンテナを複数配置することにより、各機器に対応した電波を受信することができる。このアンテナを車両のフロントガラスに設置し、給電回路を介して各種機器に接続することにより、アンテナで受信した信号を各種機器に送信することができる。
特開平９−２６０９２５号公報

しかしながら、図１のように複数のループアンテナをフロントガラスに並べて配置すると、フロントガラスにおいてアンテナが占める面積が増大し、運転手の視界を遮ったり、見栄えを悪くしたりするという問題が生じる。また、アンテナを貼り付ける面積が制限された車両等には、各種の機器に対応した所望のアンテナを設置できない恐れがある。

本発明の複合アンテナは、平面上に形成されたダイポールアンテナと、ダイポールアンテナと近接し、かつ、ダイポールアンテナと平行に配置された第１導体と、第１導体と垂直に配置された第２導体と、を有することを特徴とする。

また、第１導体はアンテナに給電する給電回路のアース側端子に接続され、第２導体はホット側端子に接続されることが好ましい。

本発明により、複数のアンテナを配置する面積の省スペース化を行うことができ、搭載性を向上することができる。

以下図面を参照して、本発明に係る複合アンテナについて説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態には限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。

まず、本発明の第１の実施例に係る複合アンテナについて、図２を用いて説明する。図２は、本発明の複合アンテナの平面図を示している。複合アンテナ１は、樹脂フィルム２上に形成されたダイポールアンテナ３及びモノポールアンテナ４を有している。ダイポールアンテナ３は、第１エレメント３１及び第２エレメント３２を備えており、各々の端部には第１端子３３及び第２端子３４が形成されている。第１エレメント３１及び第２エレメント３２は１８０度の角度をなすように配置されている。第１端子３３及び第２端子３４は後述するように給電回路と電気的に接続される。また、第１エレメント３１、第２エレメント３２、第１端子３３及び第２端子３４は、例えば銀ペーストまたは銅箔によって形成することができる。ただし、銀ペースト、銅箔でなくても、導電体であればよい。

一方、モノポールアンテナ４は第１導体４１と第２導体４２とを備えている。第１導体４１は、直線形状を有しており、ダイポールアンテナ３の第１エレメント３１及び第２エレメント３２と平行となるように配置されている。また、第２導体４２は第１導体４１と垂直となるように配置されている。さらに、第１導体４１の中央部には第３端子４３が形成され、第２導体４２の端部には第４端子４４が形成されている。第３端子４３及び第４端子４４は後述するように給電回路と電気的に接続される。ここで、第１導体４１は、アンテナに給電する給電回路のアース側端子に接続され、第２導体４２はホット側端子に接続されることが好ましい。また、第１導体４１、第２導体４２、第３端子４３及び第４端子４４は、例えば銀ペーストまたは銅箔によって形成することができる。ただし、銀ペースト、銅箔でなくても、導電体であればよい。

ここで、ダイポールアンテナ３においては、各エレメント３１、３２の長さが受信しようとする電波の波長の１／４となるように規定される。一方、モノポールアンテナ４の構成要素のうち、アンテナとしての機能を発揮するのは第２導体４２であり、第１導体４１はアースとして機能する。モノポールアンテナ４においては、第２導体４２の長さは、受信しようとする電波の波長の１／４となるように規定される。

次に、実施例１に係る複合アンテナの車両への設置例について説明する。図３は、車両のフロントガラスを室内側から見た概略平面図を示す。ここでは、車両が右ハンドルの場合を示す。図３（ａ）に示すように、複合アンテナ１はフロントガラス５の左側上部に貼り付けて使用することができる。また、図３（ｂ）に示すように、左辺側にフロントガラス５の傾斜に沿って複合アンテナ１を設置することもできる。フロントガラス５は車両の金属製の枠に嵌められているが、この車両の枠との位置関係について次に説明する。

図４は図３（ａ）を拡大して表示した平面図である。複合アンテナ１は樹脂フィルム２上に形成されたダイポールアンテナ３とモノポールアンテナ４からなり、この樹脂フィルム２がフロントガラス５の内側に貼り付けられている。フロントガラス５の周囲には金属性の枠からなる導体６が形成されており、ダイポールアンテナ３は導体６と平行に所定の間隔ｄｆだけ離隔して配置されている。導体６とダイポールアンテナ３との距離は、アンテナの利得が十分に得られる距離を離して配置するのが好ましく、導体６とダイポールアンテナ３とが近づきすぎると、ダイポールアンテナの利得が悪くなり、逆に離れすぎると導体６の反射が使えなくなり利得が下がってしまう。そのため、このｄｆの距離を３０〜４０ｍｍとすることが好ましく、このような範囲とすることにより受信性能を高めることが可能になる。

次に、図５を用いて、実施例１に係る複合アンテナの形状についてさらに詳しく説明する。ダイポールアンテナ３の第１エレメント３１と第２エレメント３２から決められる電気的長さをＬｄ、モノポールアンテナ４の第１導体４１の電気的長さをＬｍとすると、ＬｍはＬｄの電気的長さの１〜１．３倍の長さとすることが好ましい。これは、ＬｍがＬｄよりも長すぎるとダイポールアンテナ３の利得が悪くなり、ＬｍがＬｄよりも短いとモノポールアンテナ４の利得が悪くなるためである。ここで電気的長さ（電気長）とは、物理的長さを使用する周波数の波長で規格化した値を言う。このような範囲に設定することにより、複合アンテナ１の受信特性を良好なものとすることができる。またＬｍの電気的長さは、自動車のフロントガラスに設置した場合、受信する電波の周波数帯域の観点から、１５０〜３００ｍｍであることが好ましく、１７５〜２５０ｍｍであることがさらに好ましい。

さらに、ダイポールアンテナ３と、モノポールアンテナ４の第１導体４１との間の距離をｄｍとすると、ｄｍは１０〜３０ｍｍ程度が好ましい。１０ｍｍよりも近づけると受信特性が悪化するため、１０ｍｍ以上離すことが好ましいが、ｄｍを大きくすると複合アンテナの占有面積が増大してしまうという問題が生じる。従って、上記の通り、ｄｍは１０〜３０ｍｍ程度が好ましい。

モノポールアンテナを構成する第２導体４２がアンテナ素子として機能するが、その長さｄ１は、自動車のガラスに設置する場合、例えば９０ｍｍ程度とすることができる。

次に、複合アンテナに給電素子を設置する場合の構成について説明する。図６（ａ）は、複合アンテナ１に２つの給電素子を設置した場合の平面図である。給電素子はアンテナで受信した電波を必要に応じて増幅し、給電配線を用いて各機器に供給する。給電素子は第１エレメント３１及び第２エレメント３２からなるダイポールアンテナ３と、第１導体４１と第２導体４２からなるモノポールアンテナ４にそれぞれ設置する必要がある。この場合、図６（ａ）に示すように、ダイポールアンテナ３に第１給電素子７１を設置し、モノポールアンテナ４に第２給電素子７２を設置することができる。また、第１導体４１は、アンテナに給電する第２給電素子７２内の給電回路（図示せず）のアース側端子に接続され、第２導体４２はホット側端子に接続されることが好ましい。

ここで、図６（ｂ）に示すように第１給電素子７１には２つの端子９１１及び９１２が設けられており、これら２つの端子に設けられた２つの金属電極１１１及び１１２がダイポールアンテナの２つの端子と接続される。ダイポールアンテナ３で受信した電波は第１給電素子７１で増幅されて第１給電配線８１を介して車載機器に送信される。一方、図６（ｃ）に示すように第２給電素子７２には２つの端子９２１及び９２２端子が設けられており、これら２つの端子に設けられた２つの金属電極１２１及び１２２がモノポールアンテナの２つの端子と接続される。モノポールアンテナ４で受信した電波は第２給電素子７２で増幅されて第２給電配線８２を介して車載機器に送信される。ダイポールアンテナ３とモノポールアンテナ４に個別に給電素子を設けることによって、各給電素子の大きさを小型化することができ、給電素子によって視界が遮られる面積を小さくすることができる。

上記のような構成とする代わりに、図７（ａ）に示すように、２つの給電素子を一体化しても良い。この場合、図７（ｂ）に示すように、第３給電素子７３は４つの端子９３１〜９３４を有しており、これらの端子にはそれぞれ金属電極１３１〜１３４が設けられている。金属電極１３１及び１３２はダイポールアンテナ３の端子に接続され、金属電極１３３及び１３４はモノポールアンテナ４の端子に接続される。ダイポールアンテナ３及びモノポールアンテナ４で受信した電波は第３給電素子７３で増幅されて第３給電配線８３を介して車載機器に送信される。ダイポールアンテナ３とモノポールアンテナ４に設ける給電素子を統合することによって、給電素子の複合アンテナへの設置を容易にすることができる。

次に本発明の複合アンテナの第２の実施例について説明する。図８（ａ）に実施例２に係る複合アンテナの平面図を示す。実施例２に係る複合アンテナ１はモノポールアンテナ４を構成する第２導体４２が、実施例１に示すような直線形状ではなく、Ｔ字形状を有している点を特徴とする。その他のダイポールアンテナ３及びモノポールアンテナ４の第１導体４１の構成は実施例１と同様である。実施例２のようにＴ字形状とすることによって、アンテナの電気的長さを変えることなくアンテナの垂直方向の長さを短縮することができる。例えば図８（ａ）に示すように、第２導体４２の長さｄ２を７０ｍｍ程度とすることができる。このように、モノポールアンテナの第２導体の形状をＴ字形状とすることによって、アンテナ全体を小型化することができ、車両のフロントガラスに設置した場合の視認性を向上することができる。

次に本発明の複合アンテナの第３の実施例について説明する。図８（ｂ）に実施例３に係る複合アンテナの平面図を示す。実施例３に係る複合アンテナ１はモノポールアンテナ４を構成する第２導体４２が、実施例１に示すような直線形状ではなく、逆Ｌ字形状を有している点を特徴とする。その他のダイポールアンテナ３及びモノポールアンテナ４の第１導体４１の構成は実施例１と同様である。実施例３のように逆Ｌ字形状とすることによって、アンテナの電気的長さを変えることなくアンテナの垂直方向の長さを短縮することができる。例えば図８（ｂ）に示すように、第２導体４２の長さｄ３を７０ｍｍ程度とすることができる。このように、モノポールアンテナの第２導体の形状を逆Ｌ字形状とすることによって、アンテナ全体を小型化することができ、車両のフロントガラスに設置した場合の視認性を向上することができる。

次に本発明の複合アンテナの第４の実施例について説明する。図９に実施例４に係る複合アンテナの平面図を示す。実施例４に係る複合アンテナ１は、ダイポールアンテナ３を実施例１に示すような水平ダイポールアンテナとする代わりに、折返しダイポールアンテナとしている点を特徴としている。折返しダイポールアンテナは、第１エレメント３１及び第２エレメント３２と平行に、もう１本の導線を設け、それぞれ両端を接続した構造を有している。折返しダイポールアンテナを採用することにより、ダイポールアンテナと比較して、エレメントの折返しの間隔など設計の自由度を高めることができ、指向性や周波数帯域をある程度調整できるというメリットがある。

上記の実施例においては、複合アンテナを樹脂フィルム上に形成し、これをフロントガラスに貼り付けた例を示したが、車両のフロントガラス等の誘電体上に直接配置してもよい。

従来の複合アンテナの概略図である。本発明の実施例１に係る複合アンテナの平面図である。本発明の実施例１に係る複合アンテナを車両のフロントガラスに設置した場合の概略図である。本発明の実施例１に係る複合アンテナと車両のボディとの位置関係を示す平面図である。本発明の実施例１に係る複合アンテナを構成するエレメント間のサイズを表す平面図である。本発明の実施例１に係る複合アンテナに２つの給電素子を設置した場合の構成例である。本発明の実施例１に係る複合アンテナに１つの給電素子を設置した場合の構成例である。本発明の実施例２及び３に係る複合アンテナの平面図である。本発明の実施例４に係る複合アンテナの平面図である。

符号の説明

１複合アンテナ
２樹脂フィルム
３ダイポールアンテナ
３１第１エレメント
３２第２エレメント
４モノポールアンテナ
４１第１導体
４２第２導体
５フロントガラス
６導体

Claims

平面上に形成されたダイポールアンテナと、
前記ダイポールアンテナと近接し、かつ、前記ダイポールアンテナと平行に配置された第１導体と、
前記第１導体と垂直に配置された第２導体と、を有することを特徴とする複合アンテナ。
前記第１導体は、アンテナに給電する給電回路のアース側端子に接続され、前記第２導体はホット側端子に接続されることを特徴とする請求項１に記載の複合アンテナ。
前記第１導体の電気的長さは、前記ダイポールアンテナの電気的長さの１〜１．３倍であることを特徴とする請求項１または２に記載の複合アンテナ。
前記ダイポールアンテナと前記ダイポールアンテナに沿って形成された導体とは、受信利得が十分得られる距離だけ離して、配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の複合アンテナ。
前記ダイポールアンテナは折り返しダイポールアンテナであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の複合アンテナ。
前記第２導体はＴ字型を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の複合アンテナ。
前記第２導体は逆Ｌ字型を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の複合アンテナ。