JP2014072609A - 低背型アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高さを抑えながら十分な広帯域化が可能な低背型アンテナ装置を提供を提供する。
【解決手段】低背型のアンテナ装置は、導体板１０と、逆Ｌ型又は逆Ｆ型のアンテナ素子２０と、無給電素子３０とからなる。アンテナ素子２０は、導体板１０から立ち上がるアンテナ立上部２１と該アンテナ立上部２１の先端から屈曲して延在するアンテナ本体部２２とからなる。無給電素子３０は、導体板１０から立ち上がる無給電立上部３１と該無給電立上部３１の先端から屈曲して延在する無給電本体部３２とからなり、無給電立上部３１はアンテナ立上部２１に励振するように少なくとも一部がアンテナ立上部２１に沿ってそれぞれの帯面が対向するように略平行に延在し、無給電本体部３２は導体板１０の上部から見てアンテナ本体部２２との間隔が無給電立上部３１とアンテナ立上部２１の間隔よりも広くなるように延在する。
【選択図】図１

Description

本発明は低背型アンテナ装置に関し、特に、無給電素子を用いて複共振効果により広帯域化を図る低背型アンテナ装置に関する。

現在、車両には種々のアンテナ装置が搭載されるが、そのようなアンテナ装置として、例えばＡＭ放送及びＦＭ放送が受信可能なＡＭ／ＦＭラジオ用アンテナがあり、ＡＭ／ＦＭラジオ用アンテナとしては、一般的にロッドアンテナが使用される。ロッドアンテナは、螺線形状の導体からなるエレメント（ヘリカルエレメント）をカバーで被覆したエレメント部とエレメント部を取り付けるためのベース部からなる。

このロッドアンテナは、車体に取り付けた際に、エレメント部が車体から大きく突出するため、車両の美観やデザインを損ね、車庫入れや洗車時に破損するおそれがあり、また車外に露出して取り付けられるためエレメント部が盗難に遭うおそれもある。

このような問題から、アンテナ装置全体の高さをロッドアンテナより低くすると共に、エレメントをアンテナケースに収容して車外への露出から守り、アンテナ装着後の車両全体のデザインを考慮してアンテナケースをフカヒレ形状（シャークフィン形状）で構成した低背型アンテナ装置が提案されている。このような低背型のアンテナ装置は、法規制等との兼ね合いから、高さが７０ｍｍ以下で、長手方向の長さが２００ｍｍ前後であるものが多い。

しかしながら、このような低背型アンテナ装置には、７０ｍｍ以下の低姿勢とすることによる影響で周波数帯域の狭帯域化や低利得化等の問題がある。そこで、無給電素子を用いて複共振効果により広帯域化を図る低背型アンテナ装置が種々開発されている。例えば特許文献１では、ベースに対して垂直に配置された誘電体基板上の導電性薄膜をエッチングし、逆Ｌ型のアンテナ素子と無給電素子を上下に配置することにより、高帯域化を目的とした低背型アンテナ装置が開示されている。

特開２００３−２５８５２７号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示の低背型アンテナ装置では、アンテナ素子と無給電素子を上下に配置する構成であったため、高さを十分に低くすることができなかった。また、アンテナ素子がベースに近づくほどアンテナ特性は悪くなるため、高さを抑えながら十分な特性を得ることは難しかった。さらに、アンテナ素子と無給電素子は、基板上の導電性薄膜をエッチングすることにより構成されるものであり、アンテナ素子と無給電素子の対向面は導電性薄膜の厚み分のみとなる。したがって、複共振効果が十分に得られない場合もあった。

本発明は、斯かる実情に鑑み、高さを抑えながら十分な高帯域化が可能な低背型アンテナ装置を提供しようとするものである。

上述した本発明の目的を達成するために、本発明による低背型アンテナ装置は、給電点と短絡点とを有する導体板と、導体板に垂直な帯面を有する導電体からなる逆Ｌ型又は逆Ｆ型のアンテナ素子であって、導体板の給電点に接続され、導体板から立ち上がるアンテナ立上部と該アンテナ立上部の先端から屈曲して延在するアンテナ本体部とからなる、逆Ｌ型又は逆Ｆ型のアンテナ素子と、導体板に垂直な帯面を有する導電体からなる無給電素子であって、導体板の短絡点に接続され、導体板から立ち上がる無給電立上部と該無給電立上部の先端から屈曲して延在する無給電本体部とからなり、無給電立上部はアンテナ立上部に励振するように少なくとも一部がアンテナ立上部に沿ってそれぞれの帯面が対向するように略平行に延在し、無給電本体部はアンテナ本体部との間隔が無給電立上部とアンテナ立上部の間隔よりも広くなるように延在する、無給電素子と、を具備するものである。

ここで、無給電素子の無給電本体部は、導体板の上部から見てアンテナ本体部との間隔が無給電立上部から開放端にかけて徐々に広がり開放端が最も広くなるように延在するものであれば良い。

また、無給電素子の無給電本体部は、導体板の上部から見てアンテナ本体部との間隔が無給電立上部から開放端の途中が最も広くなるように延在するものであっても良い。

また、アンテナ素子は、アンテナ立上部及び／又はアンテナ本体部が電気長を稼ぐために折り返されても良い。

本発明の低背型アンテナ装置には、高さを抑えながら十分な広帯域化が可能であるという利点がある。

図１は、本発明の低背型アンテナ装置を説明するための概略図である。 図２は、本発明の低背型アンテナ装置においてアンテナ本体部と無給電本体部の間隔を変化させた場合のＶＳＷＲ特性グラフである。 図３は、本発明の低背型アンテナ装置の他の例を説明するための概略上面図である。 図４は、図３に示される本発明の低背型アンテナ装置においてアンテナ本体部と無給電本体部の間隔を変化させた場合のＶＳＷＲ特性グラフである。 図５は、本発明の低背型アンテナ装置のアンテナ素子を変形させた場合の例について説明するための一部断面概略側面図である。 図６は、本発明の低背型アンテナ装置において逆Ｆ型アンテナ素子を用いた場合の例を説明するための概略図である。

以下、本発明を実施するための形態を図示例と共に説明する。図１は、本発明の低背型アンテナ装置を説明するための概略図であり、図１（ａ）が斜視図を、図１（ｂ）が側面図を、図１（ｃ）が上面図をそれぞれ表わしている。図示の通り、本発明の低背型アンテナ装置は、導体板１０と、アンテナ素子２０と、無給電素子３０とから主に構成されている。

導体板１０は、給電点１１と短絡点１２を有する導電性の板状体である。給電点１１には、例えばチューナからの給電用の同軸ケーブルの信号線が接続される。また、短絡点１２は接地されるところであり、例えば導体板１０に直接短絡されるところである。例えば導体板１０は、板自体が導電性のものから構成されても良いし、導電性薄膜が表面に設けられた誘電体基板により構成されても良い。

アンテナ素子２０は、図示例では逆Ｌ型アンテナ素子を示した。図示例の逆Ｌ型アンテナ素子２０は、導体板１０に垂直な帯面を有する導電体からなるものである。アンテナ素子２０は導体板１０の給電点１１に接続されている。そして、アンテナ素子２０は、アンテナ立上部２１とアンテナ本体部２２とからなる。アンテナ立上部２１は、導体板１０から立ち上がる部分である。また、アンテナ本体部２２は、アンテナ立上部２１の先端から屈曲して延在するものである。具体的には、逆Ｌ型アンテナ素子２０は、導体板１０に対して垂直方向に所定の幅を持った帯面を有する導電体をＬ字型に形成したものであり、アンテナ立上部２１がＬ字型の短辺側であり、アンテナ本体部２２がＬ字型の長辺側である。

無給電素子３０は、導体板１０に垂直な帯面を有する導電体からなるものである。無給電素子３０は、導体板１０の短絡点１２に接続されている。そして、無給電素子３０は、無給電立上部３１と無給電本体部３２とからなる。無給電立上部３１は、導体板１０から立ち上がる部分である。また、無給電本体部３２は、無給電立上部３１の先端から屈曲して延在するものである。ここで、本発明の低背型アンテナ装置において、無給電立上部３１はアンテナ立上部２１に励振するように少なくとも一部がアンテナ立上部に沿ってそれぞれの帯面が対向するように略平行に延在している。即ち、アンテナ立上部２１の帯面と無給電立上部３１の帯面とが、対向する面積が増えるようにそれぞれ配置されている。これにより、無給電立上部３１がアンテナ立上部２１に、より強く励振する。このため、複共振効果がより強く表れる。また、複共振効果を得ることによって帯域を広げるためには、無給電素子３０は、アンテナ素子２０とは異なる電気長を有していれば良い。一般的には、アンテナ素子２０に比べて無給電素子３０を短く構成し、アンテナ素子２０のターゲット周波数に対して高帯域側に帯域を広げれば良い。そして、無給電本体部３２は、導体板１０の上部から見て、アンテナ本体部２２との間隔が無給電立上部３１とアンテナ立上部２１の間隔よりも広くなるように延在する。即ち、図１（ｃ）の状態で、無給電本体部３２は、アンテナ本体部２２との間隔が無給電立上部３１から開放端にかけて徐々に広がり開放端が最も広くなるように延在している。なお、無給電本体部３２は、図示例のように直線的に開放端が広くなるように延在しても良いし、弓状に開放端が広くなるように延在しても良い。さらに、図示例では、無給電本体部３２側がアンテナ本体部２２から離れるように構成された例を示したが、本発明はこれに限定されず、アンテナ本体部側が無給電本体部側から離れるように構成されても勿論良い。即ち、アンテナ本体部と無給電本体部は、開放端側が最も広くなるような関係で配置されれば良い。さらにいえば、導体板の上部から見て広くなるような関係に限らず、導体板の側部から見てアンテナ本体部と無給電本体部との間隔が開放端側に向かって広くなるような関係、即ち、上下の関係で広くなるように配置されても良い。

図２は、本発明の低背型アンテナ装置においてアンテナ本体部と無給電本体部の間隔を変化させた場合のＶＳＷＲ特性グラフである。具体的には、アンテナ本体部２２と無給電本体部３２の給電点１１側の間隔（図１（ｃ）のＷ１）を４ｍｍに固定し、開放端側を徐々に広くしていく、即ち、開放端側の間隔（図１（ｃ）のＷ２）を４ｍｍ、７ｍｍ、１５ｍｍと変化させた場合のＶＳＷＲ特性である。図示の通り、開放端側を広くしていくに従い、帯域が広くなっていることが分かる。

このように、本発明の低背型アンテナ装置では、アンテナ立上部及び無給電立上部を帯面が対向するように構成すると共に、アンテナ本体部及び無給電本体部を開放端側を徐々に広くすることにより、高さを抑えながら広帯域化が可能となる。

上述の図示例では、アンテナ本体部及び無給電本体部を開放端側を徐々に広くしていく例について説明したが、本発明はこれに限定されず、一部の間隔が広くなっているものであっても構わない。図３は、本発明の低背型アンテナ装置の他の例を説明するための概略上面図である。図中、図１と同一の符号を付した部分は概ね同一物を表している。図示の通り、本発明の低背型アンテナ装置では、無給電本体部３２とアンテナ本体部２２との間隔が無給電立上部３１から開放端の途中が最も広くなるように構成されていても良い。即ち、導体板１０の上部から見て、無給電本体部３２がＵ状に構成されていても良い。このように構成されても、アンテナ本体部と無給電本体部が平行に配置された場合に比べて広帯域化が可能となる。

図４は、図３に示される本発明の低背型アンテナ装置においてアンテナ本体部と無給電本体部の間隔を変化させた場合のＶＳＷＲ特性グラフである。具体的には、アンテナ本体部２２と無給電本体部３２の給電点１１側の間隔（図３のＷ１）を４ｍｍに固定し、中央の間隔（図３のＷ２）を４ｍｍ、１５ｍｍに変化させ、開放端側の間隔（図３のＷ３）を４ｍｍ、１５ｍｍに変化させた場合のＶＳＷＲ特性である。図示の通り、Ｗ１−Ｗ２−Ｗ３が、４ｍｍ−１５ｍｍ−１５ｍｍの場合が最も広帯域であるが、開放端側が４ｍｍで中央の間隔が１５ｍｍの場合（４ｍｍ−１５ｍｍ−４ｍｍ）であっても、アンテナ本体部２２と給電本体部３２が４ｍｍの間隔で平行に並んでいる場合（４ｍｍ−４ｍｍ−４ｍｍ）に比べて、帯域が広くなっていることが分かる。このように、アンテナの配置状況によっては中央部が膨らみ、開放端側が閉じる構成であっても良い。例えば、アンテナ装置の外観が、先端部分にあまりスペースが無い場合であっても、中央部分にスペースがあれば、中央部分の間隔を広げることにより広帯域化を図ることが可能となる。

図１等では、アンテナ素子２０と無給電素子３０は概ね同じような形状を有するものを示した。しかしながら、本発明はこれに限定されず、複共振効果が得られる程度にこれらが対向していれば良い。本発明のアンテナ素子２０と無給電素子３０は、帯面を有する導電体からなり、帯面が対向するように構成されているため対向面積が大きいので、アンテナ素子２０の形状の自由度が高い。したがって、低背型アンテナ装置のような少ないスペース内でなるべく長いアンテナ素子としたい場合には、アンテナ素子２０をある程度屈折させて構成することも可能である。

図５は、本発明の低背型アンテナ装置のアンテナ素子を変形させた場合の例について説明するための一部断面概略側面図である。図中、図１と同一の符号を付した部分は概ね同一物を表している。図示の通り、この例では、低背型アンテナ装置の外形を画定するカバー５０の後方のスペースを用いて、アンテナ立上部２１がアンテナ素子の電気長を稼ぐように途中で後方に屈折しカバーの後端まで延在している。そして、そこからアンテナ本体部２２がカバー５０の上面に沿うように屈曲して延在し、さらにアンテナ本体部２２の開放端側は、アンテナ素子の電気長を稼ぐために折り返して延在するように構成されている。一方、無給電素子３０は、無給電立上部３１がカバー５０の上面までまっすぐ延在し、そこからカバー５０の上面に沿うように屈曲して延在している。図示例の無給電素子３０は、アンテナ素子２０に比べて電気長が短くなるように構成されている。そして、図５の側面図からは明らかになっていないが、図１（ｃ）に示される状態と同様に、この例でも無給電本体部３２の開放端側、即ち、前方側が広くなるように延在している。

このような構成であっても、無給電立上部３１とアンテナ立上部２１は、それらの帯面が対向するように平行に延在している部分があるため、他の図示例と同様に励振し、十分な複共振効果が得られるため広域化を図ることが可能となる。さらに、アンテナ素子の形状の自由度が高いため、低背型アンテナ装置のような少ないスペース内であっても、所望の特性を得ることが可能となる。なお、図示例ではアンテナ立上部及びアンテナ本体部の両方が電気長を稼ぐために折り返される例を示したが、本発明はこれに限定されず、アンテナ立上部のみ、又はアンテナ本体部のみが折り返される構成であっても良い。

上述の図示例では、アンテナ素子として逆Ｌ型アンテナ素子を用いた例について説明したが、本発明はこれに限定されない。図６は、本発明の低背型アンテナ装置において逆Ｆ型アンテナ素子を用いた場合の例を説明するための概略図であり、図６（ａ）が側面図を、図６（ｂ）が上面図をそれぞれ表わしている。図中、図１と同一の符号を付した部分は概ね同一物を表している。図示の通り、アンテナ素子２０として逆Ｆ型アンテナ素子を用いた場合であっても、給電点１１に接続されるアンテナ立上部２１と無給電素子３０の無給電立上部３１の帯面がそれぞれ対向するように略平行に延在する構成とすれば良い。そして、無給電本体部３２の開放端側が広くなるように構成すれば良い。これにより、上述の逆Ｌ型アンテナ素子を用いた場合と同様に、広帯域化を図ることが可能となる。

なお、本発明の低背型アンテナ装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１０ 導体板
１１ 給電点
１２ 短絡点
２０ アンテナ素子
２１ アンテナ立上部
２２ アンテナ本体部
３０ 無給電素子
３１ 無給電立上部
３２ 給電本体部
３２ 無給電本体部
５０ カバー

しかしながら、このような低背型アンテナ装置には、７０ｍｍ以下の低姿勢とすることによる影響で周波数帯域の狭帯域化や低利得化等の問題がある。そこで、無給電素子を用いて複共振効果により広帯域化を図る低背型アンテナ装置が種々開発されている。例えば特許文献１では、ベースに対して垂直に配置された誘電体基板上の導電性薄膜をエッチングし、逆Ｌ型のアンテナ素子と無給電素子を上下に配置することにより、広帯域化を目的とした低背型アンテナ装置が開示されている。

本発明は、斯かる実情に鑑み、高さを抑えながら十分な広帯域化が可能な低背型アンテナ装置を提供しようとするものである。

図４は、図３に示される本発明の低背型アンテナ装置においてアンテナ本体部と無給電本体部の間隔を変化させた場合のＶＳＷＲ特性グラフである。具体的には、アンテナ本体部２２と無給電本体部３２の給電点１１側の間隔（図３のＷ１）を４ｍｍに固定し、中央の間隔（図３のＷ２）を４ｍｍ、１５ｍｍに変化させ、開放端側の間隔（図３のＷ３）を４ｍｍ、１５ｍｍに変化させた場合のＶＳＷＲ特性である。図示の通り、Ｗ１−Ｗ２−Ｗ３が、４ｍｍ−１５ｍｍ−１５ｍｍの場合が最も広帯域であるが、開放端側が４ｍｍで中央の間隔が１５ｍｍの場合（４ｍｍ−１５ｍｍ−４ｍｍ）であっても、アンテナ本体部２２と無給電本体部３２が４ｍｍの間隔で平行に並んでいる場合（４ｍｍ−４ｍｍ−４ｍｍ）に比べて、帯域が広くなっていることが分かる。このように、アンテナの配置状況によっては中央部が膨らみ、開放端側が閉じる構成であっても良い。例えば、アンテナ装置の外観が、先端部分にあまりスペースが無い場合であっても、中央部分にスペースがあれば、中央部分の間隔を広げることにより広帯域化を図ることが可能となる。

１０ 導体板
１１ 給電点
１２ 短絡点
２０ アンテナ素子
２１ アンテナ立上部
２２ アンテナ本体部
３０ 無給電素子
３１ 無給電立上部
３２ 無給電本体部
５０ カバー

Claims (4)

1. 低背型のアンテナ装置であって、該低背型アンテナ装置は、
   給電点と短絡点を有する導体板と、
   前記導体板に垂直な帯面を有する導電体からなる逆Ｌ型又は逆Ｆ型のアンテナ素子であって、導体板の給電点に接続され、導体板から立ち上がるアンテナ立上部と該アンテナ立上部の先端から屈曲して延在するアンテナ本体部とからなる、逆Ｌ型又は逆Ｆ型のアンテナ素子と、
   前記導体板に垂直な帯面を有する導電体からなる無給電素子であって、前記導体板の短絡点に接続され、導体板から立ち上がる無給電立上部と該無給電立上部の先端から屈曲して延在する無給電本体部とからなり、無給電立上部はアンテナ立上部に励振するように少なくとも一部がアンテナ立上部に沿ってそれぞれの帯面が対向するように略平行に延在し、無給電本体部はアンテナ本体部との間隔が無給電立上部とアンテナ立上部の間隔よりも広くなるように延在する、無給電素子と、
   を具備することを特徴とする低背型アンテナ装置。
2. 請求項１に記載の低背型アンテナ装置において、前記無給電素子の無給電本体部は、導体板の上部から見てアンテナ本体部との間隔が無給電立上部から開放端にかけて徐々に広がり開放端が最も広くなるように延在することを特徴とする低背型アンテナ装置。
3. 請求項１に記載の低背型アンテナ装置において、前記無給電素子の無給電本体部は、導体板の上部から見てアンテナ本体部との間隔が無給電立上部から開放端の途中が最も広くなるように延在することを特徴とする低背型アンテナ装置。
4. 請求項１乃至請求項３の何れかに記載の低背型アンテナ装置において、前記アンテナ素子は、アンテナ立上部及び／又はアンテナ本体部が電気長を稼ぐために折り返されることを特徴とする低背型アンテナ装置。