JP2015159354A - 集合アンテナ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1に示すように、第1実施形態の集合アンテナ装置1は、車両Cのルーフ後端部に固定されている。この車両Cは、ルーフ頂点RTからルーフ後端部にかけて下方に傾斜している。そのため、集合アンテナ装置1も、前方よりも後方が下がっている姿勢でルーフ後端部に固定されている。また、集合アンテナ装置1が固定されている部分は、ルーフ頂点RTよりも低い位置にある。
このように構成された集合アンテナ装置1が、図1に示したように、ルーフ頂点RTからルーフ後端部にかけて下方に傾斜している車両Cの後端部に取り付けられた場合、車両Cの前方へ向けて送信される電波は、ルーフ頂点RTから後端部にかけての傾斜により一部が遮られる。そのため、前方の低い仰角の放射利得が、この傾斜がない場合よりも低下する。また、周波数が高いほど電波の直進性が高いので、アンテナエレメントが送信する電波の周波数が高いほど、前方の低い仰角の放射利得が低下する。したがって、本実施形態では、近距離通信アンテナエレメント80が放射する電波のほうが、携帯電話網用アンテナエレメント50が放射する電波よりも放射利得の低下が大きくなる。
次に、図5により第2実施形態を説明する。この第2実施形態以下の説明において、それまでに使用した符号と同一番号の符号を有する要素は、特に言及する場合を除き、それ以前の実施形態における同一符号の要素と同一である。また、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分については先に説明した実施形態を適用することができる。
図6は、第2実施形態の集合アンテナ装置100における近距離通信アンテナエレメント80を送信源とした放射電界強度をシミュレーションした結果のEθ成分を示す図である。これに対して、図7は、比較例であり、近距離通信アンテナエレメント80を携帯電話網用アンテナエレメント150の位置に配置した場合の近距離通信アンテナエレメント80の放射電界強度をシミュレーションした結果のEθ成分を示す図である。
図9に示すように、第3実施形態の集合アンテナ装置200は、基板60の上端に、2つのカウンターポイズ294a、294bが配置されている。これらカウンターポイズ294a、294bは、棒状体であり、いずれも、矩形状の基板60の上辺にほぼ平行に、換言すれば、ケース10の前後方向にほぼ平行に、配置されている。また、ケース10の前後方向にほぼ平行であることから、カウンターポイズ294a、294bは、近距離通信アンテナエレメント80に対しておおむね垂直になっている。
第4実施形態の集合アンテナ装置300は、図10に示すように、第3実施形態の集合アンテナ装置200が備える要素を全て備える。さらに第4実施形態の集合アンテナ装置300は、近距離通信アンテナエレメント80とほぼ平行な姿勢で、近距離通信アンテナエレメント80に対して車両前方および後方に導電性の無給電素子396a、396bを備える。これら無給電素子396a、396bの上下方向の位置は、近距離通信アンテナエレメント80と対向する位置、すなわち、給電点70よりも上方である。
たとえば、前述の第1〜第4実施形態では、近距離通信アンテナエレメント80の先端は、携帯電話網用アンテナエレメント50、150の先端よりも上であった。しかし、これに限られない。給電点70が地板30よりも上にありさえすれば、給電点70が地板30にある場合よりも、近距離通信アンテナエレメント80の前方放射利得を向上させることができる。したがって、給電点70が地板30よりも上であれば、給電点70の位置を前述の実施形態よりも下げて、近距離通信アンテナエレメント80の先端が、携帯電話網用アンテナエレメント50、150の先端よりも下側になってもよい。
近距離通信アンテナエレメント80は、一直線状でなくてもよく、先端がヘリカル形状となっていたり、途中で折れ曲がっていたりしてもよい。
第3実施形態では、2本のカウンターポイズ294a、294bをケース10の前後方向にほぼ平行に備えていたがこれに限られない。給電点70の付近から、これら2本のカウンターポイズ294a、294bに直交するように、さらに、2本のカウンターポイズを追加するなど、カウンターポイズの本数を2本よりも多い本数としてもよい。また、カウンターポイズとしての効果は小さくなるものの、1本のみのカウンターポイズとしてもよい。また、カウンターポイズの上下方向の角度は、前述の実施形態のように、近距離通信アンテナエレメント80に対して垂直であることが好ましいが、この角度が垂直でなくても、カウンターポイズとしてのある程度の効果は得られる。したがって、カウンターポイズの上下方向の角度は近距離通信アンテナエレメント80に対して垂直でなくてもよい。
また、前述の実施形態では、5.9GHzの周波数の電波を送受信する近距離通信アンテナエレメント80が請求項の高い周波数用アンテナエレメントに相当しており、700MHz〜900MHz帯の周波数の電波を送受信する携帯電話網用アンテナエレメント50、150が請求項の低い周波数用アンテナエレメントに相当していた。しかし、高い周波数用アンテナエレメント、低い周波数用アンテナエレメントが送受信する電波の周波数はこれに限られず、互いに周波数が異なればよい。一例としては、高い周波数用アンテナエレメントとしてIEEE802.11で使用される2.4〜2.5GHz、5.15〜5.35GHz、5.47〜5.725GHzの電波を送受信するアンテナエレメントを用いてもよい。また、低い周波数用アンテナエレメントとして、携帯電話通信で用いる周波数のうち、700MHz〜900MHz帯よりも高い1.5GHz帯、1.7GHz帯の電波を送受信するアンテナエレメントを用いてもよい。
第4実施形態では、近距離通信アンテナエレメント80の前と後ろに一つずつ導波器または反射器として機能する無給電素子を配置していたが、無給電素子の数はこれに限られない。近距離通信アンテナエレメント80の前のみ、または、後ろのみに1本の無給電素子を配置してもよい。また、近距離通信アンテナエレメント80の前に複数本の無給電素子を配置してもよいし、後ろに複数本の無給電素子を配置してもよい。
前述の実施形態のケース10は、傾斜が異なる第1漸高部11、第2漸高部12と、空間高がほぼ一定な後部13を備える形状であったが、ケースの形状はこれに限られない。特許文献1のように、後部の空間高が、後端へ向かうほど低くなる形状でもよい。また、前端から後端まで連続的に空間高が高くなる形状でもよい。
カウンターポイズ(294a、294b)やアンテナエレメント(50、80、150)、無給電素子(396a、396b)は基板60の上の導電パターンとして構成されるものであってもよい。
図11に示すように、第3実施形態の変形例として、集合アンテナ装置200は、地板30の車両前後方向前端部に、GNSS(Global Navigation Satellite System)で用いられるGNSS用アンテナ290と、そのGNSS用アンテナ290に接続する給電点291を備えてもよい。また、図示は省略するが、第1、第2、第4実施形態の集合アンテナ装置1、100、300においても、図11に示す位置に、GNSS用アンテナ290と、給電点291を備えていてもよい。
Claims (7)
- 後部に向かうに従い連続的に空間高が高くなる漸高部(11、12)を備えているケース(10)と、
前記ケースの底部に収容された地板(30)と、
前記ケースに収容され、互いに周波数が異なり、相対的に低い周波数用のアンテナエレメントである低い周波数用アンテナエレメント(50、150)と、相対的に高い周波数用のアンテナエレメントである高い周波数用アンテナエレメント(80)とを備え、
前記高い周波数用アンテナエレメントは、前記ケース内の漸高部またはそれよりも後方、かつ、前記低い周波数用アンテナエレメントよりも前記ケース内の後方に収容され、給電点(70)が前記地板よりも上方に位置していることを特徴とする集合アンテナ装置。 - 請求項1において、
前記高い周波数用アンテナエレメントの先端が、前記低い周波数用アンテナエレメントの先端よりも高い位置になるように、前記高い周波数用アンテナエレメントの給電点の位置が設定されていることを特徴とする集合アンテナ装置。 - 請求項2において、
前記高い周波数用アンテナエレメントの給電点が、前記低い周波数用アンテナエレメントの先端と同じ高さ、またはそれよりも上に位置していることを特徴とする集合アンテナ装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項において、
前記低い周波数用アンテナエレメントが、前記漸高部に配置されており、その低い周波数用アンテナエレメントが前記漸高部の傾斜に沿って後方に傾斜していることを特徴とする集合アンテナ装置。 - 請求項1〜4のいずれか1項において、
前記高い周波数用アンテナエレメントとグランドとを備える高い周波数用アンテナは不平衡型アンテナであり、
前記高い周波数用アンテナエレメントの給電点に隣接してカウンターポイズ(294a、294b)が配置されていることを特徴とする集合アンテナ装置。 - 請求項1〜5のいずれか1項において、
前記高い周波数用アンテナエレメントとグランドとを備える高い周波数用アンテナは不平衡型アンテナであり、
導波器または反射器として機能する無給電素子が、前記高い周波数用アンテナエレメントの前および後ろの少なくとも一方であって、かつ、前記給電点よりも上側に配置されていることを特徴とする集合アンテナ装置。 - 請求項5、6のいずれか1項において、
前記不平衡型アンテナはモノポール型アンテナであることを特徴とする集合アンテナ装置。
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