JP2630007B2 - 平板パッチアンテナ - Google Patents
平板パッチアンテナInfo
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- JP2630007B2 JP2630007B2 JP7774090A JP7774090A JP2630007B2 JP 2630007 B2 JP2630007 B2 JP 2630007B2 JP 7774090 A JP7774090 A JP 7774090A JP 7774090 A JP7774090 A JP 7774090A JP 2630007 B2 JP2630007 B2 JP 2630007B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
- H01Q9/40—Element having extended radiating surface
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
- H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
- H01Q1/325—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle
- H01Q1/3275—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle mounted on a horizontal surface of the vehicle, e.g. on roof, hood, trunk
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 この発明は、平板パッチアンテナに関し、特に、帯域
幅拡大および小型化の技術に関する。
幅拡大および小型化の技術に関する。
従来の平板パッチアンテナとしては、例えば「電子情
報通信学会技術研究報告1987年Vol.53号第21〜24頁金
田、後藤、他、“軸対称モード円環パッチアンテナとそ
の給電法”」に記載されているものがある。
報通信学会技術研究報告1987年Vol.53号第21〜24頁金
田、後藤、他、“軸対称モード円環パッチアンテナとそ
の給電法”」に記載されているものがある。
第15図は、上記の平板パッチアンテナの平面図および
断面図である。
断面図である。
第15図においては、１はアース板となる導電体の地
板、２はアンテナエレメントである導電体のパッチ、３
はパッチ２に送信電力を供給する給電軸、４はパッチ２
と地板１とを短絡するためのショートピンであり、ｔは
アンテナの高さである。なお、給電軸は同軸ケーブルの
中心導体（心線）であり、該同軸ケーブルの外部導体
（網状の接地線）が地板１に接続される。
板、２はアンテナエレメントである導電体のパッチ、３
はパッチ２に送信電力を供給する給電軸、４はパッチ２
と地板１とを短絡するためのショートピンであり、ｔは
アンテナの高さである。なお、給電軸は同軸ケーブルの
中心導体（心線）であり、該同軸ケーブルの外部導体
（網状の接地線）が地板１に接続される。
上記のような従来の平板パッチアンテナにおいては、
帯域幅が狭いという問題がある。
帯域幅が狭いという問題がある。
例えば、第16図は、ショートピン４と給電軸３との距
離ｐと、リターンロス−10dB時における比帯域幅Δf/f
との関係を示す特性図である。第16図から判るように、
従来の平板パッチアンテナにおいては、比帯域幅がリタ
ーンロス−10dBでも７〜10％位しかない。
離ｐと、リターンロス−10dB時における比帯域幅Δf/f
との関係を示す特性図である。第16図から判るように、
従来の平板パッチアンテナにおいては、比帯域幅がリタ
ーンロス−10dBでも７〜10％位しかない。
しかし、この平板パッチアンテナを自動車電話用アン
テナとして使用する場合には、第17図に示すように、周
波数帯域860〜940MHzでリターンロス−11.7dB（日本電
信電話規定VSWR1.7）において比帯域幅８〜10％程度必
要であるため、上記のごとき特性では帯域幅に余裕がな
く、降雨による水滴の付着等によって使用可能帯域が変
化すると使用不能になるおそれがあった。
テナとして使用する場合には、第17図に示すように、周
波数帯域860〜940MHzでリターンロス−11.7dB（日本電
信電話規定VSWR1.7）において比帯域幅８〜10％程度必
要であるため、上記のごとき特性では帯域幅に余裕がな
く、降雨による水滴の付着等によって使用可能帯域が変
化すると使用不能になるおそれがあった。
例えば、第18図は、アンテナ上方に水滴がある場合に
おけるリターンロスの周波数特性図であるが、図示のご
とく、水滴があると使用可能周波数が低域側にずれるの
で、従来の平板パッチアンテナを自動車電話用に使用し
た場合には、降雨によって自動車電話使用帯域から簡単
にずれてしまい、通話不能になるおそれがあった。
おけるリターンロスの周波数特性図であるが、図示のご
とく、水滴があると使用可能周波数が低域側にずれるの
で、従来の平板パッチアンテナを自動車電話用に使用し
た場合には、降雨によって自動車電話使用帯域から簡単
にずれてしまい、通話不能になるおそれがあった。
また、アンテナケースの構造や車体取付け方法等によ
ってもアンテナ特性が変化するので、そのような変化諸
要因を厳密に考慮したチューニングを行なわないと周波
数のずれによって使用不能になるため、ケース構造や取
付け位置等の自由度が小さく、かつ取付け工数や調整工
数等が増大するという問題があった。
ってもアンテナ特性が変化するので、そのような変化諸
要因を厳密に考慮したチューニングを行なわないと周波
数のずれによって使用不能になるため、ケース構造や取
付け位置等の自由度が小さく、かつ取付け工数や調整工
数等が増大するという問題があった。
また、最近の自動車では、ルーフ上やトランクリッド
上などのような車体の比較的高い位置に、LED等の発光
素子からなる停止灯を設ける、いわゆるハイマウント・
ストップランプが実用化されている。このハイマウント
・ストップランプのケースに前記のごとき平板パッチア
ンテナを収納すれば、ケースを共用することが出来ると
共にアンテナの設置が外部から判らないので、デザイン
上も有利である。例えば、第14図（ｃ）、（ｄ）は従来
の平板パッチアンテナをハイマウント・ストップランプ
のケースに収納した一例図であり、通常用いられるダイ
バーシティ方式用に２個のアンテナを収納した場合を示
す。しかし、前記のごとき従来の平板パッチアンテナ
は、パッチの形状が円形であるため、後記第14図からも
判るように、ケースの奥行きが大きくなり、ケースデザ
インが制限されると共に奥行きの狭い場所（リアバーセ
ル等）には設置出来ない場合があるという問題があっ
た。
上などのような車体の比較的高い位置に、LED等の発光
素子からなる停止灯を設ける、いわゆるハイマウント・
ストップランプが実用化されている。このハイマウント
・ストップランプのケースに前記のごとき平板パッチア
ンテナを収納すれば、ケースを共用することが出来ると
共にアンテナの設置が外部から判らないので、デザイン
上も有利である。例えば、第14図（ｃ）、（ｄ）は従来
の平板パッチアンテナをハイマウント・ストップランプ
のケースに収納した一例図であり、通常用いられるダイ
バーシティ方式用に２個のアンテナを収納した場合を示
す。しかし、前記のごとき従来の平板パッチアンテナ
は、パッチの形状が円形であるため、後記第14図からも
判るように、ケースの奥行きが大きくなり、ケースデザ
インが制限されると共に奥行きの狭い場所（リアバーセ
ル等）には設置出来ない場合があるという問題があっ
た。
本発明は、上記のごとき従来技術の問題を解決するた
めになされたものであり、帯域幅が広く、しかも比較的
小型に出来る平板パッチアンテナを提供することを目的
とする。
めになされたものであり、帯域幅が広く、しかも比較的
小型に出来る平板パッチアンテナを提供することを目的
とする。
上記の目的を達成するため、本発明においては、特許
請求の範囲に記載するように構成している。
請求の範囲に記載するように構成している。
すなわち、本発明においては、パッチの形状を菱形と
し、かつ、給電軸の形状を、パッチ側が太く地板側にゆ
くにしたがって細くなる形状とするように構成したもの
である。
し、かつ、給電軸の形状を、パッチ側が太く地板側にゆ
くにしたがって細くなる形状とするように構成したもの
である。
また、本発明の他の構成においては、上記の構成にお
いて、パッチの形状を、菱形の長軸または短軸のいずれ
か一方の端部を切り落した六角形としている。
いて、パッチの形状を、菱形の長軸または短軸のいずれ
か一方の端部を切り落した六角形としている。
また、本発明の更に他の構成においては、上記の構成
において、パッチの形状を、菱形の長軸および短軸の端
部を切り落した八角形としている。
において、パッチの形状を、菱形の長軸および短軸の端
部を切り落した八角形としている。
なお、上記の菱形とは、長軸と短軸との比が凡そ4:1
〜3:2程度のものを意味する。
〜3:2程度のものを意味する。
また、パッチ側が太く地板側にゆくにしたがって細く
なる給電軸の形状を、以下、テーパ形と記載する。この
ようなテーパ形状としては、例えば円錐形や角錐形等が
ある。また、太さが連続的に変化する形状に限らず、段
階的に変化する形状でもよい。
なる給電軸の形状を、以下、テーパ形と記載する。この
ようなテーパ形状としては、例えば円錐形や角錐形等が
ある。また、太さが連続的に変化する形状に限らず、段
階的に変化する形状でもよい。
後記第１図〜第13図で詳述するように、パッチの形状
を菱形または菱形の端を切り落した六、八角形とし、給
電軸の形状をテーパ形にすると、従来の平板パッチアン
テナより帯域幅が広くなる。その原因の理論的な解析は
未だ行なっていないが、テーパ形の給電軸の効果につい
ては、次の如き原因が考えられる。
を菱形または菱形の端を切り落した六、八角形とし、給
電軸の形状をテーパ形にすると、従来の平板パッチアン
テナより帯域幅が広くなる。その原因の理論的な解析は
未だ行なっていないが、テーパ形の給電軸の効果につい
ては、次の如き原因が考えられる。
すなわち、線状の細い給電軸を平板状のパッチに直接
に接続するよりも、給電軸の形状をテーパ状にしてパッ
チ側を太くし、線状の細い部分から次第に太くして平板
に近い形状にして接続することにより、給電軸とパッチ
とのマッチングが向上し、それによって帯域幅が広がる
のではないかと推察される。つまり、本発明の構造にお
いては、同軸ケーブルの外部導体が広がって地板１とな
り、また、中心導体が次第に広がってパッチ２となった
構造に近いので、細い線状の導体から不連続に平板のパ
ッチに接続される従来構造に比べて、マッチングが大幅
に良くなり、それによって広帯域になるものと考えられ
る。
に接続するよりも、給電軸の形状をテーパ状にしてパッ
チ側を太くし、線状の細い部分から次第に太くして平板
に近い形状にして接続することにより、給電軸とパッチ
とのマッチングが向上し、それによって帯域幅が広がる
のではないかと推察される。つまり、本発明の構造にお
いては、同軸ケーブルの外部導体が広がって地板１とな
り、また、中心導体が次第に広がってパッチ２となった
構造に近いので、細い線状の導体から不連続に平板のパ
ッチに接続される従来構造に比べて、マッチングが大幅
に良くなり、それによって広帯域になるものと考えられ
る。
また、パッチ形状を菱形またなその端部を切り落した
六角、八角形とした効果の原因については不明である
が、後記第４図〜第13図で詳述するごとく、いずれも実
用上十分な帯域幅特性を有している。
六角、八角形とした効果の原因については不明である
が、後記第４図〜第13図で詳述するごとく、いずれも実
用上十分な帯域幅特性を有している。
また、菱形にするとケースに収納する場合に有利であ
り、特にダイバーシティ用に２個のアンテナを収納する
場合に、ケースの奥行きを小さくすることが出来るとい
う利点がある。
り、特にダイバーシティ用に２個のアンテナを収納する
場合に、ケースの奥行きを小さくすることが出来るとい
う利点がある。
第１図〜第３図は、それぞれ本発明の実施例図であ
り、第１図はパッチの形状を菱形にした場合の平面図お
よび断面図、第２図はパッチの形状を菱形の長軸または
短軸のいずれか一方の端部を切り落した六角形とした場
合の平面図（本図では長軸端を切り落した場合を例
示）、第３図はパッチの形状を菱形の長軸および短軸の
端部を切り落した八角形とした場合の平面図を示す。な
お、パッチの形状以外の部分は同一なので、第２図およ
び第３図では断面図を省略している。
り、第１図はパッチの形状を菱形にした場合の平面図お
よび断面図、第２図はパッチの形状を菱形の長軸または
短軸のいずれか一方の端部を切り落した六角形とした場
合の平面図（本図では長軸端を切り落した場合を例
示）、第３図はパッチの形状を菱形の長軸および短軸の
端部を切り落した八角形とした場合の平面図を示す。な
お、パッチの形状以外の部分は同一なので、第２図およ
び第３図では断面図を省略している。
第１図〜第３図において、11は地板、12は菱形のパッ
チ、12′は六角形のパッチ、12″は八角形のパッチ、13
はテーパ形給電軸、14はショートピンである。
チ、12′は六角形のパッチ、12″は八角形のパッチ、13
はテーパ形給電軸、14はショートピンである。
また、給電軸13はパッチ側が底面となり、地板11側が
頂点となる円錐形となっている。なお、給電軸のテーパ
形状としては、円錐形に限らず、角錐形等他の形状でも
良い。更には太さが段階的に変化する形状でも良い。ま
た、給電軸13の内部は中実でもよい。また、材質は、例
えば、銅、アルミニウム等の金属、あるいは樹脂表面に
導電体のメッキを施したもの等を用いることが出来る。
また、地板11やパッチ12、12′、12″も樹脂板に導電体
のメッキを施したもので構成することも出来る。
頂点となる円錐形となっている。なお、給電軸のテーパ
形状としては、円錐形に限らず、角錐形等他の形状でも
良い。更には太さが段階的に変化する形状でも良い。ま
た、給電軸13の内部は中実でもよい。また、材質は、例
えば、銅、アルミニウム等の金属、あるいは樹脂表面に
導電体のメッキを施したもの等を用いることが出来る。
また、地板11やパッチ12、12′、12″も樹脂板に導電体
のメッキを施したもので構成することも出来る。
また、ショートピン14は、複数本がアンテナの中心に
対して対称に配置されている。
対して対称に配置されている。
次に作用を説明する。
第４図および第５図は、前記第１図に示した菱形アン
テナの特性例図であり、第４図はリターンロス特性図、
第５図はスミスチャート図である。
テナの特性例図であり、第４図はリターンロス特性図、
第５図はスミスチャート図である。
第４図および第５図の特性は、第１図に示す各部の寸
法を下記の第１表のごとき値にした場合の特性例であ
る。
法を下記の第１表のごとき値にした場合の特性例であ
る。
なお、λおよびλ′の項は、各部の寸法をアンテナの
共振波長λと使用可能帯域の下限波長λ′とに換算した
値である。また、共振波長λ（共振周波数f0）として
は、リターンロスが最も低い値を示す点（図中のマーカ
ー１の点）ではなく、特性曲線が−11.7dBを切る２ヵ所
の点（図中のマーカー２と３）の中点を用いている。
共振波長λと使用可能帯域の下限波長λ′とに換算した
値である。また、共振波長λ（共振周波数f0）として
は、リターンロスが最も低い値を示す点（図中のマーカ
ー１の点）ではなく、特性曲線が−11.7dBを切る２ヵ所
の点（図中のマーカー２と３）の中点を用いている。
なお、パッチ面積は12544mm2（0.147λ２、0.113λ′
２）であり、、アンテナ体積は188160mm2（0.00756
λ３、0.0050λ′３）である。
２）であり、、アンテナ体積は188160mm2（0.00756
λ３、0.0050λ′３）である。
第４、５図および第１表から判るように、短軸ｘが11
2mm（0.384λ）、長軸ｙが224mm（0.767λ）、高さｔが
15mm（0.0514λ）の菱形アンテナの場合、 共振波長λ＝292mm 下限波長λ′＝333mm 共振周波数f0＝1026MHz 帯域幅Δｆ＝252MHz 比帯域幅Δf/f0＝24.6％ という優れた値が得られる。なお、上記の値はリターン
ロス−11.7dBにおける値である。
2mm（0.384λ）、長軸ｙが224mm（0.767λ）、高さｔが
15mm（0.0514λ）の菱形アンテナの場合、 共振波長λ＝292mm 下限波長λ′＝333mm 共振周波数f0＝1026MHz 帯域幅Δｆ＝252MHz 比帯域幅Δf/f0＝24.6％ という優れた値が得られる。なお、上記の値はリターン
ロス−11.7dBにおける値である。
これに対して、前記の従来例においては、円形のパッ
チの直径が156mm（0.466λ）、高さｔが11mm（0.0318
λ）、パッチの面積が19104mm2（0170λ）２という寸法
において、−10dBにおける比帯域幅が12％以下である。
チの直径が156mm（0.466λ）、高さｔが11mm（0.0318
λ）、パッチの面積が19104mm2（0170λ）２という寸法
において、−10dBにおける比帯域幅が12％以下である。
上記のように、本発明の菱形アンテナは、パッチ面積
が従来の約65％と小型でありながら、比帯域幅が従来よ
り大幅に広い特性を有している。
が従来の約65％と小型でありながら、比帯域幅が従来よ
り大幅に広い特性を有している。
なお、上記の実施例においては、菱形の長軸と短軸と
の比が2:1の場合を示したが、実験によると、多少の特
性の変化はあるものの、長軸と短軸との比が4:1乃至3:2
程度の範囲であれば実用上十分な特性を示す菱形アンテ
ナが得られる。
の比が2:1の場合を示したが、実験によると、多少の特
性の変化はあるものの、長軸と短軸との比が4:1乃至3:2
程度の範囲であれば実用上十分な特性を示す菱形アンテ
ナが得られる。
次に、第６図および第７図は、後記第14図（ａ）、
（ｂ）に示すごとく、前記第１図の菱形アンテナ２個を
ハイマウント・ストップランプと一体にしてケースに収
納した場合における菱形アンテナの特性例図であり、第
６図はリターンロス特性図、第７図はスミスチャート図
である。
（ｂ）に示すごとく、前記第１図の菱形アンテナ２個を
ハイマウント・ストップランプと一体にしてケースに収
納した場合における菱形アンテナの特性例図であり、第
６図はリターンロス特性図、第７図はスミスチャート図
である。
なお、菱形アンテナ各部の実寸法は、前記第１表と同
じであるが、ケースに収納したことによって共振波長λ
（＝313mm）および下限波長λ′（＝353mm）が異なった
値となるため、λおよびλ′に換算した値は第１表とな
る。
じであるが、ケースに収納したことによって共振波長λ
（＝313mm）および下限波長λ′（＝353mm）が異なった
値となるため、λおよびλ′に換算した値は第１表とな
る。
第６、７図から判るように、ハイマウント・ストップ
ランプと一緒に樹脂製のケースに収納した場合の特性
は、 共振波長λ＝313mm 下限波長λ′＝353mm 共振周波数f0＝960MHz 帯域幅Δｆ＝220MHz 比帯域幅Δf/f0＝22.9％ となる。
ランプと一緒に樹脂製のケースに収納した場合の特性
は、 共振波長λ＝313mm 下限波長λ′＝353mm 共振周波数f0＝960MHz 帯域幅Δｆ＝220MHz 比帯域幅Δf/f0＝22.9％ となる。
上記のように、ケースに収納した場合においては、共
振波長は多少変化するが、−11.7dBにおける比帯域幅2
2.9％という値が得られる。この値は、前記第４、５図
に示した菱形アンテナ担体の場合よりは若干低いもの
の、降雨や取り付け時の特性変化を考慮しても実用上十
分な帯域幅である。
振波長は多少変化するが、−11.7dBにおける比帯域幅2
2.9％という値が得られる。この値は、前記第４、５図
に示した菱形アンテナ担体の場合よりは若干低いもの
の、降雨や取り付け時の特性変化を考慮しても実用上十
分な帯域幅である。
次に、第８図および第９図は、前記第２図に示した六
角形アンテナの特性例図であり、第８図はリターンロス
特性図、第９図はスミスチャート図である。
角形アンテナの特性例図であり、第８図はリターンロス
特性図、第９図はスミスチャート図である。
第８図において、曲線（α）は菱形の原形（長軸の長
さＡ＝200mm）の特性、曲線（β）は長軸の両端部をそ
れぞれ10mmづつ切除（切除率＝10％、Ａ＝180mm）した
六角形アンテナの特性、曲線（γ）は長軸の両端部をそ
れぞれ15mmづつ切除（切除率＝15％、Ａ＝170mm）した
六角形アンテナの特性である。
さＡ＝200mm）の特性、曲線（β）は長軸の両端部をそ
れぞれ10mmづつ切除（切除率＝10％、Ａ＝180mm）した
六角形アンテナの特性、曲線（γ）は長軸の両端部をそ
れぞれ15mmづつ切除（切除率＝15％、Ａ＝170mm）した
六角形アンテナの特性である。
また、第９図は上記（β）の場合のスミスチャートを
代表例として示す。
代表例として示す。
上記（α）、（β）、（γ）における長軸の長さＡ以
外の各寸法を下記第２表に示す。
外の各寸法を下記第２表に示す。
上記の各アンテナの特性を下記第３表に示す。
上記のように、菱形アンテナの長軸の端部を切除した
六角形アンテナにおいても、広帯域の特性が得られる。
なお、上記の実施例においては、長軸以外の寸法を一定
とし、長軸のみを切除して測定したので、切除率が大き
くなるに従ってアンテナが小型になり、それに従って共
振波長が短くなっている。
六角形アンテナにおいても、広帯域の特性が得られる。
なお、上記の実施例においては、長軸以外の寸法を一定
とし、長軸のみを切除して測定したので、切除率が大き
くなるに従ってアンテナが小型になり、それに従って共
振波長が短くなっている。
次に、第10図および第11図は、第２図の六角形アンテ
ナにおいて、長軸の端部を大幅に切除した場合の特性例
図であり、第10図はリターンロス特性図、第11図はスミ
スチャート図である。
ナにおいて、長軸の端部を大幅に切除した場合の特性例
図であり、第10図はリターンロス特性図、第11図はスミ
スチャート図である。
この例は、前記のごとき長軸が200mm、短軸が100mmの
菱形アンテナにおいて、長軸の両端部をそれぞれ30mmづ
つ切除（切除率30％）し、長軸の長さを140mmにしたも
のである。
菱形アンテナにおいて、長軸の両端部をそれぞれ30mmづ
つ切除（切除率30％）し、長軸の長さを140mmにしたも
のである。
このアンテナの特性は、 共振波長λ＝178mm 下限波長λ′＝199mm 共振周波数f0＝1687MHz 帯域幅Δｆ＝365MHz 比帯域幅Δf/f0＝21.6％ となり、前記第８、９図の場合よりは比帯域幅が狭いも
のの、十分実用に耐える特性を示している。
のの、十分実用に耐える特性を示している。
なお、上記の実施例においては、菱形アンテナの長軸
の両端部を切除した場合を例示したが、長軸をそのまま
にして短軸の端部のみを切除した場合には、後記第12図
の特性にもあるように、共振波長等に対する影響は少な
く、帯域幅が多少減少する特性となる。したがって六角
形アンテナにおいては、菱形アンテナの長軸または短軸
の30％程度を切除しても十分実用的なアンテナが得られ
る。
の両端部を切除した場合を例示したが、長軸をそのまま
にして短軸の端部のみを切除した場合には、後記第12図
の特性にもあるように、共振波長等に対する影響は少な
く、帯域幅が多少減少する特性となる。したがって六角
形アンテナにおいては、菱形アンテナの長軸または短軸
の30％程度を切除しても十分実用的なアンテナが得られ
る。
次に、第12図および第13図は、前記第３図に示した八
角形アンテナの特性例図であり、第12図はリターンロス
特性図、第14図はスミスチャート図である。
角形アンテナの特性例図であり、第12図はリターンロス
特性図、第14図はスミスチャート図である。
この実施例は、前記第８、９図に示した長軸の両端部
を10mmづつ切除した六角形のアンテナ（長軸の長さ180m
m）において、その短軸の両端部も切除して八角形にし
たものである。
を10mmづつ切除した六角形のアンテナ（長軸の長さ180m
m）において、その短軸の両端部も切除して八角形にし
たものである。
第12図において、曲線（α）は短軸を切除しない六角
形の原形の特性、（β）は短軸の両端部を5mmづつ切除
して90mm（切除率10％）にした八角形の特性、（γ）は
両端部を10mmづつ切除して80mm（切除率20％）にした八
角形の特性を示す。
形の原形の特性、（β）は短軸の両端部を5mmづつ切除
して90mm（切除率10％）にした八角形の特性、（γ）は
両端部を10mmづつ切除して80mm（切除率20％）にした八
角形の特性を示す。
また、第13図は上記（γ）の場合のスミスチャートを
代表例として示す。
代表例として示す。
上記（α）、（β）、（γ）における短軸の長さＢ以
外の各寸法を下記第４表に示す。
外の各寸法を下記第４表に示す。
上記の各アンテナの特性は、下記第５表に示すように
なる。
なる。
上記のように、長軸の切除長さを一定にして短軸の切
除長さを変えた場合には、共振波長λ等に対する影響は
少なく、比帯域幅が多少減少する特性が得られる。した
がって、菱形の長軸および短軸を切除した八角形でも、
実用上十分な特性のアンテナが得られる。
除長さを変えた場合には、共振波長λ等に対する影響は
少なく、比帯域幅が多少減少する特性が得られる。した
がって、菱形の長軸および短軸を切除した八角形でも、
実用上十分な特性のアンテナが得られる。
なお、上記の各リターンロスの特性図において、縦軸
はリターンロスをdB単位で示し、横軸は周波数をMHz単
位で示している。
はリターンロスをdB単位で示し、横軸は周波数をMHz単
位で示している。
また、上記の各実施例の測定時のように、アンテナの
チューニングを行なう場合には、リターンロス特性図お
よびスミスチャートを用いる。
チューニングを行なう場合には、リターンロス特性図お
よびスミスチャートを用いる。
上記のスミスチャートは、アンテナの個々の周波数で
のインピーダンスがわかるもので、本発明で記載のスミ
スチャートの円の中心は50Ωを表わし、中心に破線で示
した円は−11.7dBを示している。
のインピーダンスがわかるもので、本発明で記載のスミ
スチャートの円の中心は50Ωを表わし、中心に破線で示
した円は−11.7dBを示している。
自動車電話には特性インピーダンス50Ωのケーブルが
使われており、これとアンテナがぴったりマッチングす
れば、マッチングした周波数においては、リターンロス
は無限小になり、その周波数での無線器から注入された
エネルギーは100％外部に放出されることになる。しか
し、実際にはアンテナもフィルターの一種と考えること
ができ、上記の一点のみではなく所定の周波数範囲にお
いてエネルギーを放出する。スミスチャートの50Ω（中
心）に近い所を通れば通るほど、リターンロスは小さく
なる（図の下方に下がる）が、その値では使用可能な周
波数範囲は決められない。そのため、リターンロス−10
dB、あるいは−11.7dB（前記VSWR1.7）のような一定の
値を規定し、その値まで使用可能とする。
使われており、これとアンテナがぴったりマッチングす
れば、マッチングした周波数においては、リターンロス
は無限小になり、その周波数での無線器から注入された
エネルギーは100％外部に放出されることになる。しか
し、実際にはアンテナもフィルターの一種と考えること
ができ、上記の一点のみではなく所定の周波数範囲にお
いてエネルギーを放出する。スミスチャートの50Ω（中
心）に近い所を通れば通るほど、リターンロスは小さく
なる（図の下方に下がる）が、その値では使用可能な周
波数範囲は決められない。そのため、リターンロス−10
dB、あるいは−11.7dB（前記VSWR1.7）のような一定の
値を規定し、その値まで使用可能とする。
スミスチャートでのリターンロス−11.7dBの円内に入
る周波数においては、リターンロスが−11.7dBより小さ
いので、その周波数範囲は使用可能であるが、一般に、
アンテナはぴったり50Ωを通るようにチューニングする
よりも、少し外れた所を−11.7dBの円の中で通るように
チューニングをずらした方が、リターンロスのディップ
は浅くなるが広帯域になる。そのため、前記の各実施例
の特性においても、菱形パッチの端部を切除した場合の
方がチューンニングがややずれて広帯域になっている場
合がある。
る周波数においては、リターンロスが−11.7dBより小さ
いので、その周波数範囲は使用可能であるが、一般に、
アンテナはぴったり50Ωを通るようにチューニングする
よりも、少し外れた所を−11.7dBの円の中で通るように
チューニングをずらした方が、リターンロスのディップ
は浅くなるが広帯域になる。そのため、前記の各実施例
の特性においても、菱形パッチの端部を切除した場合の
方がチューンニングがややずれて広帯域になっている場
合がある。
次に、第14図は、平板パッチアンテナとハイマウント
・ストップランプとを一体としてケースに収納した場合
の例を示す図であり、（ａ）は第１図に示した本発明の
菱形アンテナを２個収納した場合の平面図、（ｂ）は同
じく正面図、（ｃ）は第15図に示した従来の円形パッチ
アンテナを２個収納した場合の平面図、（ｄ）は同じく
正面図である。
・ストップランプとを一体としてケースに収納した場合
の例を示す図であり、（ａ）は第１図に示した本発明の
菱形アンテナを２個収納した場合の平面図、（ｂ）は同
じく正面図、（ｃ）は第15図に示した従来の円形パッチ
アンテナを２個収納した場合の平面図、（ｄ）は同じく
正面図である。
第14図において、20および24は、例えば樹脂のように
電波を妨害しない材料で形成したケース、21は前記第１
図に示すごとき本発明の菱形アンテナ、22は複数のLED
を横列に並べたストップランプ、23は前記第15図に示す
ごとき従来の円形アンテナである。
電波を妨害しない材料で形成したケース、21は前記第１
図に示すごとき本発明の菱形アンテナ、22は複数のLED
を横列に並べたストップランプ、23は前記第15図に示す
ごとき従来の円形アンテナである。
ハイマウント・ストップランプにおいては、後続車両
からの視認性を良くするため、ストップランプの表示部
の長さを或る程度以上にする必要があり、横幅Ｗはスト
ップランプの寸法によって規定される。しかし、アンテ
ナを収納したために奥行きＱが大きくなると、奥行きの
狭い個所、例えばリアパーセル等には設置することが出
来なくなる場合がある。したがって平板アンテナをハイ
マウント・ストップランプと一体化する場合には、横幅
Ｗに関してはあまり考慮する必要はなく、奥行きＱを小
さくすることが必要である。
からの視認性を良くするため、ストップランプの表示部
の長さを或る程度以上にする必要があり、横幅Ｗはスト
ップランプの寸法によって規定される。しかし、アンテ
ナを収納したために奥行きＱが大きくなると、奥行きの
狭い個所、例えばリアパーセル等には設置することが出
来なくなる場合がある。したがって平板アンテナをハイ
マウント・ストップランプと一体化する場合には、横幅
Ｗに関してはあまり考慮する必要はなく、奥行きＱを小
さくすることが必要である。
第14図においては、（ａ）に示す本発明の菱形アンテ
ナの寸法Ｄ（第６、７図に示したケース収納状態で比帯
域幅22.9％のもの）が100mm（0.321λ）であるのに対
し、（ｃ）に示す従来の円形アンテナの寸法Ｄ′（比帯
域幅７％程度のもの）は156mm（0.466λ）である。した
がってケースの奥行きQ:Q′は2:3程度となり、本発明の
方が広帯域であるのに奥行きの寸法は大幅に小さくな
る。なお、上記の菱形アンテナを収納したケースの実寸
法は、例えば横幅Ｗが430mm、奥行きＱが145mm程度とな
る。
ナの寸法Ｄ（第６、７図に示したケース収納状態で比帯
域幅22.9％のもの）が100mm（0.321λ）であるのに対
し、（ｃ）に示す従来の円形アンテナの寸法Ｄ′（比帯
域幅７％程度のもの）は156mm（0.466λ）である。した
がってケースの奥行きQ:Q′は2:3程度となり、本発明の
方が広帯域であるのに奥行きの寸法は大幅に小さくな
る。なお、上記の菱形アンテナを収納したケースの実寸
法は、例えば横幅Ｗが430mm、奥行きＱが145mm程度とな
る。
また、前記第２図、第３図に示すような菱形の端部を
切り落した六角形や八角形にすれば、横幅も狭くなるの
で、必要があれば横幅Ｗも縮小することが出来る。
切り落した六角形や八角形にすれば、横幅も狭くなるの
で、必要があれば横幅Ｗも縮小することが出来る。
なお、第14図においては、ストップランプとして多数
のLEDを横列に並べたものを例示したが、（ａ）に示し
た本発明の菱形アンテナを用いた場合には、２つのアン
テナの中央部分が空いているので、その部分に通常のラ
ンプと反射板とを設けてもよい。
のLEDを横列に並べたものを例示したが、（ａ）に示し
た本発明の菱形アンテナを用いた場合には、２つのアン
テナの中央部分が空いているので、その部分に通常のラ
ンプと反射板とを設けてもよい。
以上説明してきたように、本発明においては、パッチ
の形状を菱形、六角形または八角形とし、かつ給電軸の
形状をテーパ状としたことにより、従来の平板パッチア
ンテナに比べて小型で帯域幅を広くすることが出来る。
そのため、アンテナを設置する際に、ケース構造や取付
け位置等の自由度が大きくなり、かつアンテナ周囲の状
況を考慮したチューニングが楽になるので、取付け工数
や調整工数を減少させることが出来、また、降雨等によ
るアンテナ設置後の環境の変化や量産時の性能バラツキ
にも影響されにくいアンテナを実現することが出来る、
等の優れた効果が得られる。
の形状を菱形、六角形または八角形とし、かつ給電軸の
形状をテーパ状としたことにより、従来の平板パッチア
ンテナに比べて小型で帯域幅を広くすることが出来る。
そのため、アンテナを設置する際に、ケース構造や取付
け位置等の自由度が大きくなり、かつアンテナ周囲の状
況を考慮したチューニングが楽になるので、取付け工数
や調整工数を減少させることが出来、また、降雨等によ
るアンテナ設置後の環境の変化や量産時の性能バラツキ
にも影響されにくいアンテナを実現することが出来る、
等の優れた効果が得られる。
また、平板パッチアンテナを広帯域化する場合、従来
のものに比べて、同じ高さ以内で同等の効果を得ること
が出来るので、例えば車体取付け時などの場合に車体埋
込み化が楽になる。したがって、棒状ホイップアンテナ
のように折損事故や洗車時の取外しの不具合等のない無
突起の高性能平板パッチアンテナを実現することが出
来、また、ハイマウント・ストップランプのケースに収
納する場合にも奥行きを小さくすることが出来るので、
設置場所を任意に選択することが出来、それを自動車等
に用いることによって商品性を向上させることが出来
る。
のものに比べて、同じ高さ以内で同等の効果を得ること
が出来るので、例えば車体取付け時などの場合に車体埋
込み化が楽になる。したがって、棒状ホイップアンテナ
のように折損事故や洗車時の取外しの不具合等のない無
突起の高性能平板パッチアンテナを実現することが出
来、また、ハイマウント・ストップランプのケースに収
納する場合にも奥行きを小さくすることが出来るので、
設置場所を任意に選択することが出来、それを自動車等
に用いることによって商品性を向上させることが出来
る。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例の平面図および断面図、第２
図および第３図は本発明の他の実施例の平面図、第４図
は第１図の実施例のリターンロス特性図、第５図は第１
図の実施例のスミスチャート図、第６図は第１図の菱形
アンテナをハイマウント・ストップランプのケースに収
納した場合のリターンロス特性図、第７図は第１図の菱
形アンテナをハイマウント・ストップランプのケースに
収納した場合のスミスチャート図、第８図は第２図の実
施例のリターンロス特性図、第９図は第２図の実施例の
スミスチャート図、第10図は第２図の実施例の他のリタ
ーンロス特性図、第11図は第２図の実施例の他のスミス
チャート図、第12図は第３図の実施例のリターンロス特
性図、第13図は第３図の実施例のスミスチャート図、第
14図は平板パンチアンテナをハイマウント・ストップラ
ンプのケースに収納した場合の平面図と正面図、第15図
は従来アンテナの一例の平面図および断面図、第16図は
従来例の周波数帯域特性図、第17図は自動車電話の帯域
特性における日本電信電話規定VSWR1.7を示す図、第18
図は平板パッチアンテナおける降雨による特性の変化を
示す図である。 〈符号の説明〉 １……地板、２……パッチ ３……給電軸、４……ショートピン 11……地板、12……菱形パッチ 12′……六角形パッチ、12″……八角形パッチ 13……給電軸、14……ショートピン 20、24……ケース、21……菱形アンテナ 22……ストップランプ、23……円形アンテナ
図および第３図は本発明の他の実施例の平面図、第４図
は第１図の実施例のリターンロス特性図、第５図は第１
図の実施例のスミスチャート図、第６図は第１図の菱形
アンテナをハイマウント・ストップランプのケースに収
納した場合のリターンロス特性図、第７図は第１図の菱
形アンテナをハイマウント・ストップランプのケースに
収納した場合のスミスチャート図、第８図は第２図の実
施例のリターンロス特性図、第９図は第２図の実施例の
スミスチャート図、第10図は第２図の実施例の他のリタ
ーンロス特性図、第11図は第２図の実施例の他のスミス
チャート図、第12図は第３図の実施例のリターンロス特
性図、第13図は第３図の実施例のスミスチャート図、第
14図は平板パンチアンテナをハイマウント・ストップラ
ンプのケースに収納した場合の平面図と正面図、第15図
は従来アンテナの一例の平面図および断面図、第16図は
従来例の周波数帯域特性図、第17図は自動車電話の帯域
特性における日本電信電話規定VSWR1.7を示す図、第18
図は平板パッチアンテナおける降雨による特性の変化を
示す図である。 〈符号の説明〉 １……地板、２……パッチ ３……給電軸、４……ショートピン 11……地板、12……菱形パッチ 12′……六角形パッチ、12″……八角形パッチ 13……給電軸、14……ショートピン 20、24……ケース、21……菱形アンテナ 22……ストップランプ、23……円形アンテナ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−135107（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−98202（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−188404（ＪＰ，Ｕ)
Claims (3)
- 【請求項１】アンテナエレメントである平板状のパッチ
と、該パッチと平行に配設されたアース板である地板
と、上記パッチに給電する給電軸と、上記パッチと地板
を導通させる複数のショートピンとを備えた平板パッチ
アンテナにおいて、 上記パッチの形状を菱形とし、 かつ、上記給電軸の形状を、パッチ側が太く地板側にゆ
くにしたがって細くなる形状としたことを特徴とする平
板パッチアンテナ。 - 【請求項２】アンテナエレメントである平板状のパッチ
と、該パッチと平行に配設されたアース板である地板
と、上記パッチに給電する給電軸と、上記パッチと地板
を導通させる複数のショートピンとを備えた平板パッチ
アンテナにおいて、 上記パッチの形状を、菱形の長軸または短軸のいずれか
一方の端部を切り落した六角形とし、かつ、上記給電軸
の形状を、パッチ側が太く地板側にゆくにしたがって細
くなる形状としたことを特徴とする平板パッチアンテ
ナ。 - 【請求項３】アンテナエレメントである平板状のパッチ
と、該パッチと平行に配設されたアース板である地板
と、上記パッチに給電する給電軸と、上記パッチと地板
を導通させる複数のショートピンとを備えた平板パッチ
アンテナにおいて、 上記パッチの形状を、菱形の長軸および短軸の端部を切
り落した八角形とし、 かつ、上記給電軸の形状を、パッチ側が太く地板側にゆ
くにしたがって細くなる形状としたことを特徴とする平
板パッチアンテナ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7774090A JP2630007B2 (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | 平板パッチアンテナ |
| GB9106379A GB2245429A (en) | 1990-03-27 | 1991-03-26 | Plane patch antenna |
| DE19914110156 DE4110156A1 (de) | 1990-03-27 | 1991-03-27 | Steckverbindungs-flaechenantenne |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7774090A JP2630007B2 (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | 平板パッチアンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03276904A JPH03276904A (ja) | 1991-12-09 |
| JP2630007B2 true JP2630007B2 (ja) | 1997-07-16 |
Family
ID=13642305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7774090A Expired - Lifetime JP2630007B2 (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | 平板パッチアンテナ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2630007B2 (ja) |
| DE (1) | DE4110156A1 (ja) |
| GB (1) | GB2245429A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5757327A (en) * | 1994-07-29 | 1998-05-26 | Mitsumi Electric Co., Ltd. | Antenna unit for use in navigation system |
| JPH098517A (ja) * | 1995-06-20 | 1997-01-10 | Mitsumi Electric Co Ltd | 平面アンテナ |
| US8184060B2 (en) | 2008-10-07 | 2012-05-22 | Pctel, Inc. | Low profile antenna |
| JP5440954B2 (ja) * | 2010-08-06 | 2014-03-12 | 日立金属株式会社 | 電磁結合器及びそれを搭載した情報通信機器 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB544682A (en) * | 1939-12-09 | 1942-04-23 | Electrical Res Prod Inc | Improvements in or relating to high frequency tanks and resonant cavities |
| GB806504A (en) * | 1954-10-13 | 1958-12-23 | Emi Ltd | Improvements in or relating to electrical impedance matching transformers |
| US4431998A (en) * | 1980-05-13 | 1984-02-14 | Harris Corporation | Circularly polarized hemispheric coverage flush antenna |
| JPS59200503A (ja) * | 1983-04-27 | 1984-11-13 | Nippon Denso Co Ltd | 車両用アンテナ |
| JPS59207705A (ja) * | 1983-05-11 | 1984-11-24 | Nippon Denso Co Ltd | 車両用アンテナ |
| US4819003A (en) * | 1984-03-24 | 1989-04-04 | Naohisa Goto | Flat circular unidirectional microwave antenna |
| JPH02270405A (ja) * | 1989-04-12 | 1990-11-05 | Nissan Motor Co Ltd | 平板パッチアンテナ |
-
1990
- 1990-03-27 JP JP7774090A patent/JP2630007B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-03-26 GB GB9106379A patent/GB2245429A/en not_active Withdrawn
- 1991-03-27 DE DE19914110156 patent/DE4110156A1/de not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2245429A (en) | 1992-01-02 |
| DE4110156A1 (de) | 1991-10-02 |
| JPH03276904A (ja) | 1991-12-09 |
| GB9106379D0 (en) | 1991-05-15 |
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