JP2021192478A - スロットアンテナ - Google Patents

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Abstract

【課題】小型低背化及び低コスト化を図ることができ、かつ、垂直偏波での放射特性を水平面無指向性とすることができる車載用アンテナとして用いて好適なスロットアンテナを提供する。【解決手段】スロットアンテナ１は、金属製で円筒状のアンテナエレメント１０を備えている。このアンテナエレメント１０は、使用されるアンテナ周波数の波長をλとするとき、λ／４以下の高さＨに形成されている。さらに、アンテナエレメント１０は、周方向にλ／２以上の長さＬを有する垂直偏波用のスロット１２が形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、垂直偏波の送受信を可能にするスロットアンテナに関する。
この種のスロットアンテナとして、特許文献１に開示されたものがある。この特許文献１に開示されスロットアンテナは、用いられる電磁波の波長をλとするとき、軸線方向の長さがλ／４未満の金属製円筒状の筒体を備えている。
また、筒体には、周方向にλ／２の長さを有する切欠きが形成されている。さらに、筒体の両端部には、筒体よりも大きい径を有する導電性材料から成る端板がそれぞれ固定されている。そして、筒体の軸線方向を鉛直方向とすることによって、垂直偏波の無指向性アンテナを実現することができるようになっている。
特開平５−１３６６２７号公報
しかしながら、前記従来のスロットアンテナでは、筒体の両端部に筒体よりも大きい径を有する端板をそれぞれ固定しているため、その分、小型低背化を図ることが困難であり、また、高コストになる。
本発明は、このような従来技術が有する課題に鑑みてなされたものである。そして本発明の目的は、小型低背化及び低コスト化を図ることができ、かつ、垂直偏波での放射特性を水平面無指向性とすることができる車載用アンテナとして用いて好適なスロットアンテナを提供することにある。
本発明の態様に係るスロットアンテナは、金属製で円筒状のアンテナエレメントを備え、前記アンテナエレメントは、使用されるアンテナ周波数の波長をλとするとき、λ／４以下の高さに形成され、かつ、前記アンテナエレメントは、周方向にλ／２以上の長さを有する垂直偏波用のスロットが形成されているスロットアンテナである。
前記スロットは、前記アンテナエレメントの上下の中央位置において周方向に沿って形成されていることが好ましい。
前記アンテナエレメントは、天井面部を有することが好ましい。
前記アンテナエレメントは、導電性の金属製で真円筒状に形成されていることが好ましい。
前記アンテナエレメントは、導電性の金属製で楕円筒状に形成されていることが好ましい。
本発明によれば、小型低背化及び低コスト化を図ることができ、かつ、垂直偏波での放射特性を水平面無指向性とすることができる車載用アンテナとして用いて好適なスロットアンテナを提供することができる。
本発明の第１実施形態に係るスロットアンテナを示す斜視図である。 上記スロットアンテナの側面断面図である。 上記スロットアンテナのアンテナエレメントの拡大斜視図である。 上記スロットアンテナの水平面の放射特性図である。 上記スロットアンテナの三次元の放射特性図である。 本発明の第２実施形態に係るスロットアンテナを示す側面図である。 本発明の第３実施形態に係るスロットアンテナを示す斜視図である。 上記第３実施形態のスロットアンテナの水平面の放射特性図である。
以下、図面を用いて本発明の実施形態に係るスロットアンテナについて詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施形態に係るスロットアンテナを示す斜視図である。図２はスロットアンテナの側面断面図である。図３はスロットアンテナのアンテナエレメントの拡大斜視図である。図４はスロットアンテナの水平面（ＸＹ面）の放射パターン図（放射特性図）である。図５はスロットアンテナの三次元の放射パターン図（放射特性図）である。
図１、図２に示すように、スロットアンテナ１は、金属製で円筒状のアンテナエレメント１０と、接地面（グランド面）としてのグランドプレーン１５と、誘電体１６と、を備えていて、車載用アンテナとして用いて好適なものである。
図２、図３に示すように、アンテナエレメント１０は、薄形の真（直）円筒状であり、導電性材料、例えば銅又は鉄等の金属製である。また、薄形で真円筒状のアンテナエレメント１０の上端には、真円形板状の天井面部１１を有している。さらに、アンテナエレメント１０は、使用されるアンテナ周波数（電磁波）の波長をλとするとき、λ／４以下の高さＨに形成されている。
また、図２、図３に示すように、アンテナエレメント１０は、周方向にλ／２以上の長さＬを有する垂直偏波用の切欠き（スロット）１２が形成されている。この切欠き１２は、アンテナエレメント１０の上下の中央位置において周方向に沿って形成されている。そして、図２に示すように、切欠き１２の中心部の給電点１３にて給電が行われるようになっている。また、アンテナエレメント１０は、給電点１３の１８０°反対側の接地点１４でグランドプレーン１５と直流的に繋がっている。
グランドプレーン１５は、スロットアンテナ１が車両ルーフ等の車両（図示省略）に取り付けられる際に、車両ルーフ等に設置される。この際、車両ルーフ等をグランドプレーン１５として兼用しても良い。また、薄形で真円筒状のアンテナエレメント１０の内部空洞には、強度確保やアンテナエレメント１０の小型化を目的とした誘電体１６を備えているが、無くても切欠き１２の長さＬをλ／２以上に調整すれば、アンテナとして機能させることは可能である。
以上第１実施形態のスロットアンテナ１によれば、薄形で真円筒状のアンテナエレメント１０の中央位置において周方向に沿ってλ／２以上の長さで設けられた切欠き１２は、所望周波数で車載用アンテナとして作用する。
また、図４、図５に示すように、薄形で真円筒状のアンテナエレメント１０の中央位置において周方向に沿ってλ／２以上の長さで設けられた切欠き１２からは、スロットアンテナ１の水平面（ＸＹ面）にて無指向に垂直偏波（Ｖ偏波）を放射することが可能となる。
このように、薄形で真円筒状のアンテナエレメント１０に周方向に沿って形成された切欠き１２の長さＬをλ／２よりも長くしていくことで、インダクタンス成分を大きくしていき、アンテナの整合を取る（インピーダンス整合を行う）ことが可能となる。したがって、従来技術のようなインピーダンス整合を取るための金属板である上下の端板が不要となり、その分、スロットアンテナ１の小型低背化及び低コスト化を図ることができ、かつ垂直偏波での放射特性を水平面無指向性とすることができる。よって、小型低背化のスロットアンテナ１は、車載用アンテナとして用いて好適なものとなる。
図６は本発明の第２実施形態に係るスロットアンテナを示す側面図である。
この第２実施形態のスロットアンテナ１Ａは、スロット１２が真円筒状のアンテナエレメント１０の中央より下側の位置において周方向に沿ってλ／２以上の長さで形成されている点が、前記第１実施形態のものとは異なる。尚、他の構成は、前記第１実施形態と同様であるため、同一構成部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
この第２実施形態のスロットアンテナ１Ａでは、スロット１２を真円筒状のアンテナエレメント１０の中央より下側の位置において周方向に沿ってλ／２以上の長さで形成したことにより、前記第１実施形態と同様の作用・効果を奏する。
図７は本発明の第３実施形態に係るスロットアンテナを示す斜視図である。図８はスロットアンテナの水平面の放射特性図である。
この第３実施形態のスロットアンテナ１Ｂは、アンテナエレメント１０Ｂが縦横比２対１の楕円の筒状に形成され、その中央より下側の位置にスロット１２が形成されている点が、前記第１実施形態のものとは異なる。尚、他の構成は、前記第１実施形態と同様であるため、同一構成部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
この第３実施形態のスロットアンテナ１Ｂでは、アンテナエレメント１０Ｂを楕円筒状に形成し、その中央より下側の位置において周方向に沿ってスロット１２をλ／２以上の長さで形成したことにより、前記第１実施形態と同様の作用・効果を奏する。
以上、本実施形態を説明したが、本実施形態はこれらに限定されるものではなく、本実施形態の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
すなわち、前記各実施形態によれば、円筒状のアンテナエレメントは天井面部を有したが、天井面部を有しなくて単に円筒状でも良い。
１，１Ａ，１Ｂ スロットアンテナ
１０ 真円筒状のアンテナエレメント
１０Ｂ 楕円筒状のアンテナエレメント
１１ 天井面部
１２ 切欠き（スロット）
Ｈ 高さ
Ｌ 長さ

Claims (5)

  1. 金属製で円筒状のアンテナエレメントを備え、
    前記アンテナエレメントは、使用されるアンテナ周波数の波長をλとするとき、λ／４以下の高さに形成され、
    かつ、前記アンテナエレメントは、周方向にλ／２以上の長さを有する垂直偏波用のスロットが形成されているスロットアンテナ。
  2. 前記スロットは、前記アンテナエレメントの上下の中央位置において周方向に沿って形成されている、請求項１に記載のスロットアンテナ。
  3. 前記アンテナエレメントは、天井面部を有する、請求項１又は２に記載のスロットアンテナ。
  4. 前記アンテナエレメントは、導電性の金属製で真円筒状に形成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載のスロットアンテナ。
  5. 前記アンテナエレメントは、導電性の金属製で楕円筒状に形成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載のスロットアンテナ。
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