JP2018125767A - アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】導体板に近接して配置された状態で運用されるアンテナにおいて、エレメントと導体板との重畳領域の面積に対する依存性を抑制すること。
【解決手段】先端部（１２ａ）を三方から取り囲む第１の無給電素子（１４）と、中間部（１２ｂ）を挟み込むと共に第１の無給電素子（１４）と絶縁された、第２の無給電素子（１５ａ）及び第３の無給電素子（１５ｂ）と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、アンテナに関する。

無線通信の用途拡大に伴い、従来から利用されていたＦＭ／ＡＭ放送や地上波デジタル放送等の周波数帯域で動作するアンテナに加えて、３Ｇ（3rd Generation：第３世代携帯電話）やＬＴＥ（Long Term Evolution）等のより高周波な周波数帯域で動作するアンテナが自動車に搭載されるようになっている。

これらのアンテナを自動車に搭載する方法として、アンテナを内蔵した車載用アンテナ装置をルーフ等に取り付ける方法が知られている。この場合、車載用アンテナ装置をできるだけ目立たなくすることが自動車の美観を高めるために重要になる。例えば、特許文献１には、車載用アンテナ装置をできるだけ目立たなくし、自動車の美観を高めるための技術として、スポイラーを筐体とする車載用アンテナ装置が開示されている。

特許文献１の図２に示されているように、この車載用アンテナ装置は、車体のルーフの後端に搭載されたスポイラーの内部に、ＬＴＥ用のアンテナを内蔵したものである。

また、特許文献１の図４には、アンテナを構成するエレメントの一部をルーフの後端部を構成する金属部材に重畳させて配置した車載用アンテナ装置が開示されている。エレメントの一部をルーフの後端部を構成する金属部材に重畳させることによって、ルーフを横断する方向（車体の前方向）に対する放射利得を高めることができる。

国際公開２０１６／１２５８７６号公報（２０１６年８月１１日公開）

しかしながら、特許文献１の図４に示されているように、エレメントの一部をルーフの後端部を構成する金属部材に重畳させてアンテナを配置する場合、アンテナの入力インピーダンスは、エレメントがルーフに対して重畳する領域である重畳領域の面積の変化に対して敏感に反応する。なぜなら、導体板により構成されたルーフがエレメントに近接することによって、エレメントとルーフとの間に生じる容量が大きく変化するためである。

そのため、このようアンテナを内蔵するスポイラーを車体のルーフの後端に取り付けたとき、車種の違いに応じて、ルーフに対するエレメントの重畳領域の面積が変化し、アンテナの入力インピーダンスが変化する可能性があった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、導体板に近接して配置された状態で運用されるアンテナであって、エレメントと導体板との重畳領域の面積に依存することなく所望の入力インピーダンスを発揮するアンテナを提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るアンテナは、第１のエレメントと、第２のエレメントと、前記第１のエレメントの端部のうち、給電領域から遠い方の端部を三方から取り囲む第１の無給電素子と、前記第１のエレメントの中間部を挟み込む第２の無給電素子及び第３の無給電素子であって、前記第１の無給電素子と絶縁された第２の無給電素子及び第３の無給電素子と、を備えている。

本アンテナにおいて、第１のエレメントの給電領域から遠い方の端部と、第１の無給電素子との間には、所定の容量が形成される。そのため、第１のエレメントの当該端部の一部が導体板（例えば自動車の車体の一部であるルーフを構成する）に重畳するように配置された場合に、エレメントが導体板に対して重畳する領域（以下、重畳領域）の面積が変化した場合であっても、第１のエレメントと導体板との間に生じる容量の変化を抑制することができる。その結果、このアンテナは、重畳領域の面積に対する依存性を抑制することができる。

また、第２，第３の無給電素子は、中間部のインピーダンスと、同軸ケーブルのインピーダンスとの不整合に起因する反射を抑制することができる。

上記の構成によれば、本アンテナは、重畳領域の面積の大小にかかわらず所望の入力インピーダンスを発揮することができる。したがって、導体板に近接した位置に配置して運用するアンテナであって、エレメントと導体板との重畳領域の面積に依存することなく所望の入力インピーダンスを発揮するアンテナを提供することができる。

また、本発明の一態様に係るアンテナは、前記第１のエレメント及び前記第２のエレメントに接続された給電ケーブルを更に備え、前記第１のエレメントは、前記給電ケーブルのコールド側導体に接続されており、前記第２のエレメントは、前記給電ケーブルのホット側導体に接続されていることが好ましい。

上記の構成によれば、第１のエレメントを給電ケーブルのホット側導体に接続し、第２のエレメントを給電ケーブルのコールド側導体に接続した場合と比較して、入力インピーダンスにおける重畳領域の面積に対する依存性を更に抑制することができる。

また、本発明の一態様に係るアンテナは、前記第１のエレメントの端部のうち前記給電領域に近い方の端部には、当該第１のエレメントの他の部分よりも幅の広い根本部が設けられていることが好ましい。

第１のエレメントの根本部は、第１のエレメントのなかで第２のエレメントに最も近接する部分である。第２のエレメントに近接する部分の幅が他の部分よりも幅が広いことによって、第１のエレメントは、コールド側のエレメントとして好適に動作することができる。

また、第１のエレメントが根本部を備えていることによって、アンテナの共振周波数を増やすことができる。したがって、アンテナの動作帯域を広帯域化することができる。

また、本発明の一態様に係るアンテナにおいて、前記根本部と前記第２の無給電素子との間のギャップ、及び、前記根本部と前記第３の無給電素子との間のギャップは、当該根本部の中央から当該根本部の外側へ向かうほど広くなることが好ましい。

上記の構成によれば、第１のエレメントと、第２及び第３の無給電素子との間に生じる容量をギャップに応じて調整することができるので、第１のエレメントのインピーダンスを給電ケーブルのインピーダンスに容易に整合させることができる。したがって、第１のエレメントにおける反射損失を抑制することができる。

また、本発明の一態様に係るアンテナにおいて、前記第１の無給電素子は、前記第２の無給電素子の外側に沿って伸びる第１の延伸部と、前記第３の無給電素子の外側に沿って伸びる第２の延伸部とを備えていることが好ましい。

上記の構成によれば、近接する第１のエレメントの先端部から仮想的に給電された第１の無給電素子において、第１の延伸部及び第２の延伸部は、放射素子として機能する。したがって、アンテナの共振周波数を増やすことができるので、アンテナの動作帯域を広帯域化することができる。

また、本発明の一態様に係るアンテナにおいて、前記第１の延伸部の仮想的な電気長と、前記第２の延伸部の仮想的な電気長とは、互いに異なることが好ましい。

上記の構成によれば、動作帯域内における入力インピーダンスを更に平坦化することができる。

本発明の一態様によれば、導体板に近接して配置された状態で運用されるアンテナであって、エレメントと導体板との重畳領域の面積に依存することなく所望の入力インピーダンスを発揮するアンテナを提供することができる。

本発明の実施の形態に係るアンテナの構成を示す平面図である。 （ａ）は、図１に示したアンテナの領域Ｒ１の拡大図であり。（ｂ）は、図１に示したアンテナの領域Ｒ２の拡大図である。 図１に示したアンテナを導体板の近傍に配置した場合を示す分解斜視図である。 （ａ）は、図３に示した状態のアンテナの平面図である。（ｂ）は、図３に示した状態のアンテナの右側面図である。 （ａ）は、本発明の実施の形態に係るアンテナを搭載する車体の斜視図である。（ｂ）は、（ａ）に示した車体の拡大平面図である。 本発明の実施例であるアンテナのＶＳＷＲ特性を示すグラフである。 比較例であるアンテナの構成を示す平面図である。 図７に示したアンテナのＶＳＷＲ特性を示すグラフである。

本発明の一実施形態に係るアンテナ１０ついて、図１〜図４を参照して説明する。アンテナ１０は、ＬＴＥ（Long-Term Evolution）用の周波数帯域をカバーするアンテナであって、複数の共振点を有するアンテナである。

図１は、アンテナ１０の構成を示す平面図である。図２の（ａ）は、アンテナ１０の領域Ｒ１（図１参照）の拡大図である。図２の（ｂ）は、アンテナ１０の領域Ｒ２（図１参照）の拡大図である。図３は、アンテナ１０を導体板５０の近傍に配置した場合を示す分解斜視図である。図４の（ａ）は、図３に示した状態のアンテナ１０の平面図である。図４の（ｂ）は、図３に示した状態のアンテナ１０の右側面図である。

（アンテナ１０の構成）
図１に示すように、アンテナ１０は、基板１１、エレメント１２、エレメント１３、無給電素子１４、及び無給電素子対１５を備えている。無給電素子対１５は、無給電素子１５ａと、無給電素子１５ｂとからなる。エレメント１２、エレメント１３、無給電素子１４、無給電素子１５ａ、及び無給電素子１５ｂの各々は、それぞれ、請求の範囲に記載の第１のエレメント、第２のエレメント、第１の無給電素子、第２の無給電素子、及び第３の無給電素子である。

＜基板１１＞
基板１１は、可撓性を有するフィルム状の誘電体材料によって構成されている。基板１１が可撓性を有することにより、図３及び図４を参照して後述するようにアンテナ１０を支持体３０に対して巻き付けることができる。基板１１を構成する材料として、本実施形態ではポリイミド樹脂を採用している。しかし、ポリイミド樹脂は、誘電体材料の一例であり、これに限定されない。本実施形態において、基板１１の形状は、長方形である。本実施形態において、基板１１の長辺に平行な方向を長手方向と呼び、基板１１１の短辺に平行な方向を幅方向と呼ぶ。

エレメント１２，１３、及び無給電素子１４，１５ａ，１５ｂの各々は、何れも、導体箔（本実施形態においては銅箔）からなる薄板状の部材であり、基板１１の一方の表面上にパターニングされている。エレメント１２，１３は、給電ケーブル（例えば、図３に示した同軸ケーブル２０）から給電を受ける。アンテナ１０は、フィルムアンテナとも呼べるし、ＦＰＣ（Flexible printed circuits）基板とも呼べる。

＜エレメント１２＞
エレメント１２は、先端部１２ａ、中間部１２ｂ、根本部１２ｃ、接続部１２ｄ、及び接続部１２ｅにより構成されている。エレメント１２は、基板１１の長手方向に沿って延伸された、およそ帯状の形状を有する。基板１１の長手方向に沿ってみた場合に、根本部１２ｃは、エレメント１２の一方の端部（図１に示した直線ＡＡに近い側の端部）を構成し、先端部１２ａは、エレメント１２の他方の端部（直線ＡＡから遠い側の端部）を構成する。

エレメント１２のうち、後述する無給電素子１４の本体１４ａに取り囲まれている部分が先端部１２ａであり、後述する無給電素子対１５に挟み込まれた部分が中間部１２ｂである。また、根本部１２ｃは、先端部１２ａ及び中間部１２ｂより幅が広い。

基板１１の長手方向に沿ってみたときに、根本部１２ｃは、基板１１の中途区間に配置されている。根本部１２ｃを長手方向に沿ってみた場合、一方の端部の幅は、基板１１の短辺の長さとほぼ等しく、他方の端部の幅は、上記一方の端部の幅より狭められている。根本部１２ｃの幅は、上記一方の端部から上記他方の端部に近づくにしたがって徐々に狭くなる。そのため、根本部１２ｃの形状は、盃型（グラス型）である。なお、根本部１２ｃの上記一方の端部の中央には、長方形状の切り欠きが設けられている。

根本部１２ｃの上記他方の端部からは、長手方向に沿い、且つ、直線ＡＡから遠ざかる方向に帯状部材が延伸されている。エレメント１２の帯状部材は、根本部１２ｃに近い側から順番に配置された接続部１２ｅ、中間部１２ｂ、接続部１２ｄ、及び先端部１２ａにより構成されている。なお、図１に示した直線ＣＣは、接続部１２ｄと先端部１２ａとの境界を示す直線である。

このように、エレメント１２において、根本部１２ｃの幅は、エレメント１２の他の部分（接続部１２ｅ、中間部１２ｂ、接続部１２ｄ、及び先端部１２ａ）の幅よりも広い。なお、根本部１２ｃと無給電素子１５ａとの間のギャップＷ３及び根本部１２ｃと無給電素子１５ｂとの間のギャップＷ４（図２の（ｂ）参照）については、無給電素子対１５の項にて後述する。

先端部１２ａと中間部１２ｂとの間に接続部１２ｄが挿入されていることによって、後述する無給電素子１４と無給電素子対１５とが短絡することを防止できる。また、中間部１２ｂと根本部１２ｃとの間に接続部１２ｅが挿入されていることによって、根本部１２ｃと後述する無給電素子対１５とが短絡することを防止できる。なお、接続部１２ｄ及び接続部１２ｅの形状（特に接続部１２ｄの形状）は、図１に示した形状に限定されるものではない。

＜エレメント１３＞
エレメント１３は、根本部１３ａ、中間部１３ｂ、及び先端部１３ｃにより構成されている。根本部１３ａは、根本部１２ｃの切り欠きに沿って配置された長方形状の部分である。根本部１３ａの一方の端部（直線ＡＡに近い側の端部）からは、長手方向に沿い、且つ、直線ＡＡから遠ざかる方向のうちエレメント１２の帯状部材が延伸されている方向と逆の方向に帯状導体が延伸されている。したがって、図１に示した直線ＡＡは、エレメント１２とエレメント１３との主たる境界を示す直線である。

エレメント１３の帯状導体は、根本部１３ａに近い側から順番に配置された中間部１３ｂ及び先端部１３ｃにより構成されている。先端部１３ｃの幅は、一定であり、基板１１の短辺の長さとほぼ等しい。したがって、先端部１３ｃの幅は、根本部１３ａの幅よりも広い。図１に示した直線ＢＢは、中間部１３ｂと先端部１３ｃとの境界を示す直線である。

中間部１３ｂの幅は、（１）先端部１３ｃとの境界（直線ＢＢの位置）において先端部１３ｃの幅と等しく、（２）根本部１３ａとの境界（直線ＡＡの位置）において根本部１３ａの幅と等しく、（３）先端部１３ｃとの境界から根本部１３ａとの境界に近づくにしたがって徐々に狭くなる。そのため、中間部１３ｂの形状は、盃型（グラス型）と表現できる。

アンテナ１０は、給電ケーブルを構成する一方の導体をエレメント１２の根本部１２ｃに接続し、給電ケーブルを構成する他方の導体をエレメント１３の根本部１３ａに接続して運用することを想定して設計されている。そこで、給電ケーブルが接続される、根本部１２ｃの切り欠き近傍の領域と、根本部１３ａとを含む領域を給電領域ＲＦと称する。給電領域ＲＦは、直線ＡＡの近傍であって、エレメント１２の帯状導体が延伸されている側に位置する。

したがって、エレメント１２において、根本部１２ｃは、給電領域ＲＦに近い側の端部を構成し、先端部１２ａは、給電領域ＲＦから遠い側の端部を構成する。また、エレメント１３において、根本部１３ａは、給電領域ＲＦに近い側の端部を構成し、先端部１３ｃは、給電領域ＲＦから遠い側の端部を構成する。

＜無給電素子１４＞
無給電素子１４は、本体１４ａ、サブ素子１４ｂ、及びサブ素子１４ｃにより構成されている。サブ素子１４ｂ及びサブ素子１４ｃの各々は、それぞれ、請求の範囲に記載の第１の延伸部及び第２の延伸部である。

本体１４ａは、エレメント１２の先端部１２ａに近接して配置されており、且つ、先端部１２ａを三方から取り囲むように配置されている。本体１４ａの形状は、幅が基板１１の幅とほぼ等しい長方形をベースにする。この長方形を構成する幅方向に沿う二辺のうち直線ＡＡに近い側の辺（以下、本体１４ａの一方の端辺と称する）の中央には、先端部１２ａの形状に沿う長方形状の切り欠きが設けられている。本体１４ａの一方の端辺の位置は、直線ＣＣの位置と一致する。このように設けられた本体１４ａの切り欠きの内部に、先端部１２ａが近接して配置されている。

このように構成された無給電素子１４において、本体１４ａと先端部１２ａとのギャップＷ１（図２の（ａ）参照）は、先端部１２ａを取り囲む三方において均一になるように定められている。なお、先端部１２ａの幅及びギャップＷ１は、先端部１２ａと本体１４ａとの間に生じるインピーダンスが仮想的な給電点として好ましい値となるように適宜定められている。

本体１４ａを含む無給電素子１４を備えていることによって、先端部１２ａと、無給電素子１４の本体１４ａとの間には、所定の容量が形成される。そのため、本体１４ａの一部が導体板（例えば自動車の車体の一部であるルーフを構成する）に重畳するように配置された場合に、エレメント１２の先端部１２ａが導体板に対して重畳する領域（以下、重畳領域）の面積が変化した場合であっても、エレメント１２と導体板との間に生じる容量の変化を抑制することができる。その結果、アンテナ１０は、入力インピーダンスにおける、重畳領域の面積に対する依存性を抑制することができる。

本体１４ａの一方の端辺のうち上記切り欠きが設けられていない２つの部分の各々からは、それぞれ、サブ素子１４ｂ及びサブ素子１４ｃが長手方向のうち直線ＡＡに近づく方向に延伸されている。サブ素子１４ｂ及びサブ素子１４ｃの各々は、後述する無給電素子１５ａの外側及び無給電素子１５ｂの外側に沿って伸びている。

先端部１２ａに近接して本体１４ａが配置されていることによって、先端部１２ａと本体１４ａとの間には電磁気的な結合が生じる。その結果として、先端部１２ａと本体１４ａとの境界領域は、仮想的な給電点として機能する。換言すれば、無給電素子１４は、エレメント１２から絶縁された無給電素子であるものの一種のエレメントとして機能する。

サブ素子１４ｂにおいて、直線ＣＣから長手方向に沿って測った場合の長さをサブ素子１４ｂのエレメント長と呼ぶ。同様に、サブ素子１４ｃにおいて、直線ＣＣから長手方向に沿って測った場合の長さをサブ素子１４ｃのエレメント長と呼ぶ。サブ素子１４ｂのエレメント長は、サブ素子１４ｃのエレメント長より長くなるように設定されている。したがって、サブ素子１４ｂの仮想的な電気長は、サブ素子１４ｃの仮想的な電気長よりも長い。

＜無給電素子対１５＞
上述したように、無給電素子対１５は、無給電素子１５ａと、無給電素子１５ｂとからなる。無給電素子１５ａ及び無給電素子１５ｂの各々は、エレメント１２の中間部１２ｂを挟み込むように、中間部１２ｂの両側（幅方向に沿ってみた場合の両側）に近接して配置されている。なお、無給電素子１５ａは、無給電素子１４及びエレメント１２の何れとも絶縁されている。同様に、無給電素子１５ｂは、無給電素子及びエレメント１２の何れとも絶縁されている。

無給電素子１５ａは、一方の斜辺である斜辺１５ａ１が湾曲しているものの略台形の形状を有する。すなわち、中間部１２ｂの延伸されている方向に沿って配置された２辺（略台形の下底及び上底をなす２辺）は、互いに平行である。なお、本実施形態では、下底及び上底は、何れも中間部１２ｂの延伸されている方向に平行である。

無給電素子１５ｂは、中間部１２ｂの中心線（中間部１２ｂの幅方向における中点を結んだ線）を対称軸として、無給電素子１５ａと線対称な関係にある。すなわち、無給電素子１５ｂは、無給電素子１５ａと同様に斜辺１５ｂ１が湾曲しているものの略台形の形状を有する。

無給電素子１５ａ及び無給電素子１５ｂにより構成される無給電素子対１５において、中間部１２ｂに近い側を内側と呼び、中間部１２ｂに遠い側を外側と呼ぶ。したがって、無給電素子１５ａの下底は、無給電素子１５ａの最も内側の輪郭を構成し、無給電素子１５ｂの上底は、無給電素子１５ａの最も外側の輪郭を構成する。また、斜辺１５ａ１は、無給電素子１５ａの外側の輪郭ｎ一部を構成する。無給電素子１５ｂの内側及び外側についても、無給電素子１５ａと同様に定める。

このように構成された無給電素子対１５において、無給電素子１５ａ及び無給電素子１５ｂの各々と中間部１２ｂとのギャップＷ２（図２の（ａ）参照）は、均一になるように定められている。なお、中間部１２ｂの幅及びギャップＷ２は、中間部１２ｂと無給電素子対１５との間に生じるインピーダンスが給電ケーブルのインピーダンスと整合するように適宜定められている。このように、中間部１２ｂのインピーダンスと、給電ケーブルの隠微ーダンスとを整合させることによって、中間部１２ｂと給電ケーブルとのインピーダンス不整合に起因する反射を抑制することができる。

上述した無給電素子１４と無給電素子対１５とを備えたアンテナ１０は、重畳領域の面積の大小にかかわらず所望の入力インピーダンスを発揮することができる。したがって、導体板に近接した位置に配置して運用するアンテナであって、エレメントと導体板との重畳領域の面積に依存することなく所望の入力インピーダンスを発揮するアンテナを提供することができる。

なお、アンテナ１０においては、エレメント１２を給電ケーブルのコールド側導体に接続し、エレメント１３を給電ケーブルのホット側導体に接続して運用することが好ましい。エレメント１２をホット側導体に接続し、エレメント１３を給電ケーブルのコールド側導体に接続した場合と比較して、入力インピーダンスにおける重畳領域の面積に対する依存性を更に抑制することができる。

具体的には、図２の（ｂ）に示すように、給電領域Ｒｆに含まれるエレメント１２（根本部１２ｃ）の一部をコールド側の給電点Ｐｃと定め、給電領域Ｒｆに含まれるエレメント１３（根本部１３ａ）の一部をホット側の給電点Ｐｈと定める。アンテナ１０に対して給電ケーブルを接続する場合には、給電点Ｐｃに対して給電ケーブルのコールド側導体を接続し、給電点Ｐｈに対して給電ケーブルのホット側導体を接続する。給電点Ｐｃ，Ｐｈに対する給電ケーブルの接続は、例えば半田を用いて実施することができる。

なお、本実施形態において、先端部１２ａの幅と中間部１２ｂの幅とを比較した場合、中間部１２ｂの幅の方が広くなっている。これは、あくまでも、（１）先端部１２ａと本体１４ａとの間に生じるインピーダンス、及び、（２）中間部１２ｂと無給電素子対１５との間に生じるインピーダンスの各々が好適な値になるように設計した結果である。したがって、先端部１２ａの幅と中間部１２ｂの幅との大小関係に制限はない。

また、図２の（ｂ）に示すように、エレメント１２の根本部１２ｃは、エレメント１２のなかでエレメント１３に最も近接する部分である。エレメント１３に近接する部分である根本部１２ｃの幅が他の部分（先端部１２ａ、中間部１２ｂ、接続部１２ｄ、及び接続部ｅ）よりも幅が広いことによって、エレメント１２は、コールド側のエレメントとして好適に動作することができる。

また、エレメント１２が根本部１２ｃを備えていることによって、アンテナ１０の共振周波数を増やすことができる。したがって、アンテナの動作帯域を広帯域化することができる。

なお、エレメント１２とエレメント１３との間に生じるインピーダンスが所望の値となるように、エレメント１２とエレメント１３とのギャップＷ５，Ｗ６の各々は、エレメント１３の幅方向に沿ってみた場合に、エレメント１３の中央において狭く、外側において広く構成されている。

また、無給電素子１５ａと根本部１２ｃとのギャップＷ３は、根本部１２ｃの幅方向（直線ＡＡに沿う方向）に沿ってみた場合に、根本部１２ｃの中央から根本部１２ｃの外側へ向かうほど広くなるように構成されている（図２の（ｂ）参照）。同様に、無給電素子１５ｂと根本部１２ｃとのギャップＷ４は、根本部１２ｃの幅方向に沿ってみた場合に、根本部１２ｃの中央から根本部１２ｃの外側へ向かうほど広くなるように構成されている。

エレメント１２と、無給電素子１５ａ，１５ｂとの間に生じる容量は、ギャップＷ３，Ｗ４を用いて調整することができる。したがって、アンテナ１０は、エレメント１２のインピーダンスを給電ケーブルのインピーダンスに容易に整合させることができる。したがって、アンテナ１０は、エレメント１２における反射損失を抑制することができる。

ギャップＷ３，Ｗ４をこのように構成するために、根本部１２ｃは、無給電素子１５ａの斜辺１５ａ２と対向する辺、及び、無給電素子１５ｂの斜辺１５ｂ２と対向する辺の各々が４分の１楕円により構成されている。すなわち、根本部１２ｃは、盃型の形状を有する。この構成によれば、無給電素子１５ａ，１５ｂの面積を減少させることなくギャップＷ３，Ｗ４を根本部１２ｃの中央において狭く、外側において広く構成することができる。

また、上述したように、サブ素子１４ｂ及びサブ素子１４ｃの各々は、無給電素子１５ａの外側及び無給電素子１５ｂの外側に沿って伸びている。無給電素子１５ａ及び無給電素子１５ｂが略台形とすることによって、無給電素子１５ａ及び無給電素子１５ｂの面積を過度に狭めることなく、無給電素子１５ａ及び無給電素子１５ｂの各々の外側に、サブ素子１４ｂ及びサブ素子１４ｃの各々を配置することができる。また、斜辺１５ａ１及び斜辺１５ｂ１が略台形の内部に向かって湾曲していることによって、サブ素子１４ｂ及びサブ素子１４ｃの各々のエレメント長をより長く設定することができる。

無給電素子１４がサブ素子１４ｂ及びサブ素子１４ｃを備えていることによって、アンテナ１０の共振周波数を増やすことができる。したがって、アンテナの動作帯域を広帯域化することができる。また、サブ素子１４ｂ及びサブ素子１４ｃの各々のエレメント長は、異なっていることが好ましい。これにより、サブ素子１４ｂ及びサブ素子１４ｃの各々の仮想的な電気長を異ならせることができるので、アンテナ１０の共振周波数を更に増やすことができる。

（導体板近傍への配置）
アンテナ１０は、自動車の車体に搭載した状態で運用するアンテナとして用いることを想定している。例えば、図５を参照して後述するように、車体１０１のルーフ１２０の後端に搭載されるスポイラー１１６の内部に収容する場合が想定される。その場合、アンテナ１０には、給電ケーブルの一態様である同軸ケーブル２０が接続され、図３に示す支持体３０に巻き付けた状態でスポイラー１１６の内部に収容される。なお、図４においては、支持体３０の図示を省略している。

図３及び図４に示した導体板５０は、図５の（ｂ）に示したルーフ１２０のスポイラー固定部１２１ｄを模したものである。車体１０１の前方向は、図３及び図４に示した座標系におけるｙ軸正方向に対応する。

支持体３０は、壁３１〜壁３６によって６方を囲まれた略直方体である。壁３１及び壁３６は、互いに対向しており、図示した座標系におけるｘｙ平面に沿って配置されている。壁３２及び壁３５は、互いに対向しており、図示した座標系におけるｚｘ平面に沿って配置されている。壁３３及び壁３４は、互いに対向しており、図示した座標系におけるｙｚ平面に沿って配置されている。図３に示した状態において、壁３１は上壁であり、壁３２は後側壁であり、壁３３は右側壁であり、壁３４は左側壁であり、壁３５は前側壁であり、壁３６は下壁である。

アンテナ１０は、（１）先端部１３ｃが壁３６に接し、（２）中間部１３ｂが壁３２に接し、（３）根本部１３ａ、根本部１２ｃ、接続部１２ｅ、中間部１２ｂの一部、及び無給電素子対１５の一部が壁３１に接するように、支持体３０に対して巻き付けられる。なお、支持体３０に対してアンテナ１０を固定するための方法としては、既存の方法を適宜利用することができる。例えば、両面テープや、樹脂製の接着剤などの固定手段を用いてアンテナ１０を支持体３０に接着してもよい。また別の案として、例えば支持体３０の壁３１と壁３６とに突起を設けておきその突起にアンテナ１０を引っかける構成を採用してもよい。

このような支持体３０に巻き付けたアンテナ１０をルーフ１２０の後端に搭載する場合、ルーフ１２０の後端からルーフ１２０を横断する方向、すなわち、車体１０１の前方向への放射利得を高めるために、アンテナ１０のエレメント１２の先端部１２ａをルーフ１２０の後端に重畳させることが好ましい。図３及び図４に示した状態でいえば、先端部１２ａを導体板５０に対して重畳させることが好ましい。このとき、アンテナ１０のうち導体板５０に重畳する領域を重畳領域Ｒ３とする。

エレメント１２が延伸されている方向（図示した座標系におけるｙ軸方向）に沿って先端部１２ａを測った場合の長さを長さＬ１とする。また、エレメント１２が延伸されている方向に沿って、先端部１２ａのうち重畳領域Ｒ３に含まれている部分を測った場合の長さを長さＬ２とする。

アンテナ１０は、先端部１２ａを取り囲む無給電素子１４を備えているため、Ｌ２が、０＜Ｌ２≦Ｌ１の範囲内であれば、Ｌ２が変更された場合であっても、エレメント１２と導体板５０との間に生じる容量の変化を抑制することができる。したがって、アンテナ１０は、入力インピーダンスにおける重畳領域Ｒ３の面積に対する依存性を抑制することができる。

したがって、アンテナ１０を自動車に搭載する場合に、搭載位置に関する自由度を高めることができる。換言すれば、アンテナ１０は、従来のアンテナと比較して汎用性が高いアンテナであり、その設計を変更することなく様々な車種に搭載することができる。結果として、アンテナ１０は、搭載する車種に応じて設計をしなおす（設計を最適化する）必要がないため、製造コストを抑制することができる。

〔自動車への搭載例〕
アンテナ１０を自動車に搭載する場合の搭載例について、図５を参照して説明する。図５の（ａ）は、アンテナ１０を搭載する車１０１体の斜視図である。図５の（ｂ）は、図５の（ａ）に示した車体１０１の拡大平面図である。

車体１０１は、ハッチバック型の車体である。車体１０１において、ルーフ１２０を含む外板（ボディパネル）は、鋼板及びアルミ板等の金属部材によって構成され、ルーフ１２０がなす面は略水平である。すなわち、ルーフ１２０は水平面に沿って形成され車体１０１の上下方向と交わっている。ルーフ１２０は、図３に示した導体板５０の具体例である。ここでは、ルーフ１２０に沿う方向は水平面（図示した座標系におけるｘｙ平面）に沿う方向と同義であり、ルーフ１２０に交わる方向は水平面に交わる方向と同義である。

図５に示すように、アンテナ１０は、筐体として機能するスポイラー１１６に収容されたうえで、ルーフ１２０の後端に搭載される。したがって、アンテナ１０は、同軸ケーブル２０、支持体３０、及びスポイラー１１６とともに車載用アンテナ装置１１０を構成する。

車体１０１のハッチゲート１２１は、その下部を構成するハッチゲートパネル１２１ａと、その上部を構成する枠体１２１ｃと、リヤガラス１２１ｂと、により構成されている。枠体１２１ｃは、一対の縦柱と一対の横柱とによって構成されており、その枠内にリヤガラス１２１ｂが設けられている。枠体１２１ｃの一対の横柱のうちルーフ１２０に近接する側（上側）の横柱は、図示しないヒンジによってルーフ１２０の後端に取り付けられている。ハッチゲートパネル１２１ａ及び枠体１２１ｃは、金属部材によって構成されている。

枠体１２１ｃの一対の横柱のうち上側の横柱の一部には、スポイラー固定部１２１ｄが設けられている。枠体１２１ｃの上側の横柱の一部を後方に迫り出させ、このせり出させた部分をスポイラー固定部１２１ｄとして用いる。スポイラー固定部１２１ｄは、枠体１２１ｃと同様に金属部材により構成されている。スポイラー固定部１２１ｄのスポイラー１１６が取り付けられる面は、ルーフ１２０がなす面と同様に、およそ天頂方向を向いており、水平面に沿っている。したがって、スポイラー固定部１２１ｄは、ルーフ１２０の後端部を形成している。本実施の形態においてスポイラー固定部１２１ｄは、枠体１２１ｃと一体に形成された金属部材であるが、枠体１２１ｃとは別体に成形され枠体１２１ｃにボルト等によって固定された金属部材であってもよい。

スポイラー固定部１２１ｄには、図示しない固定手段（例えばボルト等）によってスポイラー１１６が取り付けられている。スポイラー固定部１２１ｄに固定されることによって、スポイラー１１６の上面とルーフ１２０全体の上面とが略面一に並ぶ。スポイラー１１６は、車体１０１の美観を向上させる、車体１０１の空力特性を改善する等の機能を有する他に、車載用アンテナ装置１１０の筐体として機能する。スポイラー１１６には、アンテナ１０とストップランプ１１９とが内蔵されている。スポイラー１１６は、誘電体（例えば、樹脂）からなり、電磁波を透過する。

アンテナ１０は、スポイラー１１６の内部のストップランプ１１９に干渉しない位置に配置されている。具体的には、スポイラー１１６の左右方向の中心に配置されたストップランプ１１９を避けて、アンテナ１０は、ストップランプ１１９の左側にずらして配置されている。

〔実施例〕
図６は、アンテナ１０におけるＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）の周波数依存性を示すグラフである。以下では、ＶＳＷＲの周波数依存性のことをＶＳＷＲ特性と呼ぶ。なお、図６には、Ｌ２＝Ｌ１とした場合のＶＳＷＲ特性と、Ｌ２＝Ｌ１／２とした場合のＶＳＷＲ特性とを示した。

本実施例のアンテナ１０は、ＬＴＥ用の周波数帯域のうち低周波側の周波数帯域である６９８ＭＨｚ以上９６０ＭＨｚ以下をターゲットとして設計したものであり、図１に示したアンテナ１０において、基板１１の長さを１７３ｍｍとし、幅を４０ｍｍとすることによって得られた。

図６を参照すれば、本実施例のアンテナ１０は、ターゲットとした周波数帯域より広い６５０ＭＨｚ以上１０００ＭＨｚ以下の周波数帯域において、Ｌ２＝Ｌ１とした場合のＶＳＷＲ特性と、Ｌ２＝Ｌ１／２とした場合のＶＳＷＲ特性との間に生じる差を抑制し、且つ、何れの場合においても所望の入力インピーダンスを得ることができた。

〔比較例〕
図７は、アンテナ１０に対する比較例に係るアンテナ６０の概略構成を示す平面図である。アンテナ６０は、基板６１の一方の表面上に形成されたエレメント６２及びエレメント６３を備えている。エレメント６２は、アンテナ１０のエレメント１２と同様に、同軸ケーブルの外側導体（コールド側の導体）に接続されている。エレメント６３は、アンテナ１０のエレメント１３と同様に、同軸ケーブルの中心導体（ホット側の導体）に接続されている。アンテナ６０は、特許文献１の図１５に示したアンテナ９１Ｂと同一の構成である。そのため、詳細な説明については省略する。

エレメント６２が延伸されている方向（図示した座標系におけるｙ軸方向）に沿って、直線ＣＣからエレメント６２の先端までを測った場合の長さをＬ３とする。また、導体板５０にエレメント６２を重畳させて配置した場合において、エレメント６２が延伸されている方向に沿って、エレメント６２のうち重畳領域に含まれている部分を測った場合の長さを長さＬ４とする。アンテナ６０における長さＬ３及び長さＬ４の各々は、それぞれ、アンテナ１０における長さＬ１及び長さＬ２に対応する。

図８は、アンテナ６０のＶＳＷＲ特性を示すグラフである。図８には、Ｌ４＝Ｌ３とした場合のＶＳＷＲ特性と、Ｌ４＝Ｌ３／２とした場合のＶＳＷＲ特性とを示した。図６に示したアンテナ１０のＶＳＷＲ特性と比較して、Ｌ４＝Ｌ３とした場合のＶＳＷＲ特性と、Ｌ４＝Ｌ３／２とした場合のＶＳＷＲ特性との間に大きな差が生じていることが分かる。

Ｌ４＝Ｌ３／２とした場合のＶＳＷＲ特性は、ＬＴＥ用のアンテナとして実用十分なものである。しかし、Ｌ４＝Ｌ３とした場合のＶＳＷＲ特性は、ＬＴＥ用のアンテナとして実用十分なものとは言えない。このように、アンテナ６０は、Ｌ４＝Ｌ３とした場合に所望の入力インピーダンスを得ることができない。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１０ アンテナ
１２ エレメント（第１のエレメント）
１２ａ 先端部（給電領域から遠い方の端部）
１２ｂ 中間部
１２ｃ 根本部（給電領域に近い方の端部）
１３ エレメント（第２のエレメント）
１４ 無給電素子（第１の無給電素子）
１４ｂ サブ素子（第１の延伸部）
１４ｃ サブ素子（第２の延伸部）
１５ａ 無給電素子（第２の無給電素子）
１５ｂ 無給電素子（第３の無給電素子）
２０ 同軸ケーブル（給電ケーブル）
Ｐｃ 給電点（コールド側）
Ｐｈ 給電点（ホット側）
Ｒｆ 給電領域

Claims (6)

1. 第１のエレメントと、
   第２のエレメントと、
   前記第１のエレメントの端部のうち、給電領域から遠い方の端部を三方から取り囲む第１の無給電素子と、
   前記第１のエレメントの中間部を挟み込む第２の無給電素子及び第３の無給電素子であって、前記第１の無給電素子と絶縁された第２の無給電素子及び第３の無給電素子と、を備えている、
   ことを特徴とするアンテナ。
2. 前記第１のエレメント及び前記第２のエレメントに接続された給電ケーブルを更に備え、
   前記第１のエレメントは、前記給電ケーブルのコールド側導体に接続されており、
   前記第２のエレメントは、前記給電ケーブルのホット側導体に接続されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
3. 前記第１のエレメントの端部のうち前記給電領域に近い方の端部には、当該第１のエレメントの他の部分よりも幅の広い根本部が設けられている、
   ことを特徴とする請求項２に記載のアンテナ。
4. 前記根本部と前記第２の無給電素子との間のギャップ、及び、前記根本部と前記第３の無給電素子との間のギャップは、当該根本部の中央から当該根本部の外側へ向かうほど広くなる、
   ことを特徴とする請求項３に記載のアンテナ。
5. 前記第１の無給電素子は、前記第２の無給電素子の外側に沿って伸びる第１の延伸部と、前記第３の無給電素子の外側に沿って伸びる第２の延伸部とを備えている、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のアンテナ。
6. 前記第１の延伸部の仮想的な電気長と、前記第２の延伸部の仮想的な電気長とは、互いに異なる、
   ことを特徴とする請求項５に記載のアンテナ。

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