JP2016192654A - アンテナ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
アンテナエレメントは、給電部に接続される。インピーダンス切替回路は、スイッチを含み、スイッチの駆動状態に応じてインピーダンスを切り替える。スイッチは、一端が、アンテナエレメントにおいて給電部と接続されている箇所とは異なる箇所でアンテナエレメントに接続され、他端がグランドに接続されて、一端と他端とが電気的に導通したオン状態と、一端と他端とが電気的に導通していないオフ状態との何れかの駆動状態になるように駆動される。
本実施形態のアンテナ装置1は、車両の使用者が所持する携帯機から送信される電波を受信するためのものであり、車両に搭載される。
基板2は、図1(b)に示すように、樹脂基板2aの表面と裏面に導電体層2b,2c(例えば、銅箔)が積層された構造を有している。基板2の電圧は、上記導電体層がグランドに接続されることにより、グランド電位になる。
アンテナエレメント3は、金属製の線材により構成され、本体部21と、支持部22,
23とを備える。
第1部位31は、基板2に対して垂直方向に延びるように設けられ、一端(以下、給電端ともいう)が給電部5に接続される。
第3部位33は、第2部位32における第1部位31との接続端とは反対側の端部から基板2に対して垂直方向に延びるように設けられる。第3部位33は、第2部位32との接続端とは反対側の端部が、基板2の表面に形成されたランド11に半田2dで接続される(図1(b)を参照)。
スイッチ素子41は、一端がアンテナエレメント3の第3部位33に接続されるとともに、他端がコンデンサ42に接続される。そしてスイッチ素子41は、外部から入力される駆動信号に基づいて、一端と他端とが電気的に導通したオン状態と、一端と他端とが電気的に導通していないオフ状態との何れかの状態になるように駆動される。
インダクタ43は、一端がスイッチ素子41の一端に接続されるとともに、他端がスイッチ素子41の他端に接続されることにより、スイッチ素子41に対して並列に接続される。
このように構成されたアンテナ装置1は、スイッチ素子41をオフ状態にすることにより逆L型アンテナ(すなわち、電界型アンテナ)として動作し、スイッチ素子41をオン状態にすることによりループアンテナ(すなわち、磁界型アンテナ)として動作する。
電界型と、磁界型と、最大値選択とのそれぞれの場合についての、平均値、最大値および最小値を表1に示す。
表1に示すように、電界型での最小値がー124.9dBmであるが、最大値選択での最小値がー114.9dBmであり、最大値選択によりヌルを10dB改善することができる。
アンテナエレメント3は、給電部5に接続される。インピーダンス切替回路4は、スイッチ素子41を含み、スイッチ素子41の駆動状態に応じてインピーダンスを切り替える。スイッチ素子41は、一端が、アンテナエレメント3において給電部5と接続されている箇所とは異なる箇所でアンテナエレメント3に接続され、他端がグランドに接続されて、一端と他端とが電気的に導通したオン状態と、一端と他端とが電気的に導通していないオフ状態との何れかの駆動状態になるように駆動される。
替回路4のインピーダンスをスイッチ素子41のインピーダンスより高くする。これにより、アンテナ装置1は、グランドから見たアンテナエレメント3をハイインピーダンスにすることができる。このため、アンテナ装置1は、アンテナエレメント3からグランドへ流れる不要電流を低減することができ、電界型アンテナとして動作するときのアンテナ利得の低下を抑制することができる。
またインピーダンス切替回路4は、スイッチ素子41に並列に接続されるインダクタ43と、スイッチ素子41に直列に接続されるコンデンサ42とを備える。
グランドパターン10は、グランドに接続される導電体層である。ランド11,12,13は、クリアランス14,15,16を介して周囲をグランドパターン10に囲まれるように形成されてグランドパターン10と絶縁された導電体層である。第3部位33および支持部22,23はそれぞれ、一端がランド11,12,13に接続されるとともに他端がアンテナエレメント3に接続されて、グランドパターン10の上方にアンテナエレメント3が配置されるようにアンテナエレメント3を支持する導電性の部材である。これにより、第3部位33および支持部22,23を用いてアンテナエレメント3をグランドパターン10の上方で支持する場合に、アンテナエレメント3とグランドとの容量結合を抑制し、アンテナ装置1において高利得な電界型動作を実現することができる。なお、クリアランス14,15,16は、ランド11,12,13とグランドパターン10との距離が1mm以上となるように形成されるのが望ましい。
例えば上記実施形態では、ランドとグランドパターン10との間にクリアランスを設けることによりランドとグランド間の寄生容量を抑制するものを示した。しかし、ランドとグランドと間の寄生容量と並列共振するインダクタンス素子をランドとグランドとの間に挿入するようにしてもよい。
Claims (5)
- 給電部(5)に接続されたアンテナエレメント(3)と、
一端が、前記アンテナエレメントにおいて前記給電部と接続されている箇所とは異なる箇所で前記アンテナエレメントに接続され、他端がグランドに接続されて、前記一端と前記他端とが電気的に導通したオン状態と、前記一端と前記他端とが電気的に導通していないオフ状態との何れかの駆動状態になるように駆動されるスイッチ(41)を含み、前記スイッチの前記駆動状態に応じてインピーダンスを切り替えるインピーダンス切替回路(4)とを備え、
前記インピーダンス切替回路は、
前記スイッチが前記オフ状態であるときの前記インピーダンス切替回路のインピーダンスをオフ時インピーダンスとし、前記スイッチが前記オン状態であるときの前記インピーダンス切替回路のインピーダンスをオン時インピーダンスとして、前記オフ時インピーダンスが前記スイッチのインピーダンスより高く、且つ、前記オン時インピーダンスが前記スイッチのインピーダンスより低くなるように、前記インピーダンス切替回路のインピーダンスを切り替える
ことを特徴とするアンテナ装置(1)。 - 前記インピーダンス切替回路は、
前記スイッチに並列に接続される誘導素子(43)と、
前記スイッチに直列に接続される容量素子(42)とを備える
ことを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。 - 前記誘導素子のインダクタンスをLとし、前記スイッチが前記オフ状態であるときにおける前記スイッチの一端と他端との間の容量をCoffとし、当該アンテナ装置の駆動周波数をFとして、F=1/{2×π×(L×Coff)1/2}の関係が成立する
ことを特徴とする請求項2に記載のアンテナ装置。 - 前記容量素子の静電容量をCとし、前記スイッチが前記オン状態であるときにおける前記スイッチの寄生インダクタンスをLonとし、前記アンテナエレメントのインダクタンスをLaとし、当該アンテナ装置の駆動周波数をFとして、F=1/[2×π×{Lon+La)×C}1/2]の関係が成立する
ことを特徴とする請求項2に記載のアンテナ装置。 - 前記グランドに接続される導電体層であるグランドパターン(10)と、
クリアランス(14,15,16)を介して周囲を前記グランドパターンに囲まれるように形成されて前記グランドパターンと絶縁された導電体層であるランド(11,12,13)と、
一端が前記ランドに接続されるとともに他端が前記アンテナエレメントに接続されて、前記グランドパターンの上方に前記アンテナエレメントが配置されるように前記アンテナエレメントを支持する導電性の部材である支持用エレメント(33,22,23)とを備える
ことを特徴とする請求項1〜請求項4の何れか1項に記載のアンテナ装置。
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