JP2759471B2 - 移動体用アンテナ - Google Patents

移動体用アンテナ

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JP2759471B2 JP63330811A JP33081188A JP2759471B2 JP 2759471 B2 JP2759471 B2 JP 2759471B2 JP 63330811 A JP63330811 A JP 63330811A JP 33081188 A JP33081188 A JP 33081188A JP 2759471 B2 JP2759471 B2 JP 2759471B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、移動体に装着するアンテナに関するもので
ある。
〔従来技術〕
通信技術の発達によって、有線のみならず無線による
通信が行われ、その需要も急激に増してきた。
同時送受信を行う移動無線通信ではアンテナの有する
周波数帯域(共振整合帯)内で、送信用および受信用と
それぞれ異なる周波数を用いて送受信を行う。
しかして、無線通信用アンテナの性能を評価する条件
の一つに送受信を行う二つの周波数の送受信用電波が干
渉しないように十分離した状態で設定できること、さら
にこの二つの周波数帯を含む共振整合帯が十分に広い帯
域を有することである。
従来、移動体に装着する無線通信用アンテナは一辺が
接地導体板に接続した逆L状の放射導体板と、整合をと
るために折り曲げた位置から若干離れた点で給電(オフ
セット給電)する第10図に示す板状逆Fアンテナがよく
使用されている。
ところで、該アンテナは共振の鋭さQが高いため反射
減衰量が所定の値(定在波比VSWR(2.0)を満足する範
囲である共振整合帯が5〜7%程度と非常に狭い。(第
12図)よって該アンテナは外部からの要因により帯域が
シフトすると、設定した送受信用の周波数帯が、帯域か
ら外れてしまうことになり、その結果、送受信が不通と
なることがしばしばあった。
一方、従来から比較的広い共振整合帯びを持つアンテ
ナとして第11図に示すようなスロットアンテナが知られ
ている。該アンテナは、比帯域幅が広い上に構造も簡単
であるため移動通信用アンテナとして利用できることが
期待できる。ところが該アンテナはスロット面に対して
垂直方向に電波を放射するため該アンテナを移動通信用
アンテナとして用いるためには、接地導体板を地面に対
し垂直に立てなければならない。ところで、自動車の場
合その美観も重要であるため車載用アンテナは自動車に
装着した場合も自動車の美観を損なわないよう低姿勢と
することが望ましい。従って、該アンテナは広い比帯域
幅を持ちながらも移動帯用アンテナとしては利用されて
いないのである。
本発明が課題とした同時送受信方式の移動通信では、
安定した送受信ができる自由度のある広い共振整合帯を
有し、なおかつ自動車の美観を損なうことのない低姿勢
の構造を持つ無線用アンテナが要望されていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は、上述の従来の課題に鑑みなされたものであ
り、その目的はアンテナに広い安定した共振整合帯をも
たせて自由度のある送受信ができるようにすること、さ
らにその構造が車載用として適用できる小形低姿勢であ
って、その上容易に製作できる移動体用アンテナを提供
することにある。
〔発明の説明〕
(構成) 前記目的を達成するために、本発明の移動体用アンテ
ナは、平坦面を有する接地導体板と、該接導体板に接続
した外導体に包まれた中心導体を有する給電用の同軸線
と、接地導体板と平行に配置された第1の面と、この第
1の面の両端から接地導体板に対し垂直の方向に延び下
端部が接地導体板に接続された一対の第2の面とからな
り全体として対称形でコの字形状に形成され、第1の面
の一対の第2の面で挟まれる方向の長さが使用波長に相
応する長さに設定された導体板であって、接地導体板と
の間に形成した空所をスロットとし、さらに第1の面の
ほぼ中央に前記同軸線の中心導体を接続してなる放射導
体板とよりなり、同軸線より信号電流を供給することに
より、放射導体板と接地導体板で形成されたスロットの
周縁を形成する閉ループに電流が流れ、スロット前後方
向に電波が放射されることを特徴とする。
(作用) 上記構成を有する本発明の移動体用アンテナは、前記
接地導体板と前記放射導体板で構成した空間により前後
2個のスロットとしたことにより、前後方向の電波を重
点的に送信および受信することにより接地導体板を水平
に置いた状態でも電波の水平方向の感度を十分に上げる
ことができた。すなわち、前記接地導体板の裏面から挿
入した給電用の同軸線からの供給によって、前記放射導
体板および前記接地導体板で構成した前後スロットを励
振させ、電波を前後のスロットから水平方向に強く放射
することができた。また水平の前後方向からくる電波に
対しても高い感度で受信することができた。
さらに、前記給電用の同軸線の接続位置を接地導体板
および放射導体板のほぼ中央に位置させたことにより、
アンテナの入力インピーダンスと同軸線の特性インピー
ダンスのずれにより生ずる不整合を防止することができ
た。すなわち、従来使用している逆Fアンテナでは同軸
線の接続位置が非常に微妙で数mm変わることにより整合
が不十分になる場合もあった。本発明のように対称形の
形態を有するアンテナでは該アンテナのほぼ中央位置に
同軸線を接続するだけで、上記従来技術に比べ良好な状
態で整合がとれることが本発明者らの実験により明確に
なった。
また、接地導体板上にコの字形の放射導体板を配置し
たことにより、一定の面積が必要な第1の面を接地導体
に平行に配置したので移動体用アンテナとして小形にす
ることができた。しかも第2の面の垂直端部で接地導体
に固着するので機械的強度も十分に向上した。それは自
動車その他の移動体の移動により生ずる機械的振動はア
ンテナに対しては想像以上に大きな影響を与えるもので
あり、従来装置のように一端固着の片接構造ではこの機
械的振動によって整合がずれてしまうことが多々あっ
た。本発明の如く構成にしたことにより、いかなる走行
状態においても機械的振動に対して十分に耐えることが
できるのである。
(効果) しかして本発明の移動体用アンテナは、特に水平の移
動体進行方向の前後方向に対して電波の感度を上げるこ
とができたことによって移動体である自動車等に装着す
る送受信用無線アンテナとして最適である。
しかも、本発明の移動体用アンテナは、その構造は簡
単であって、放射導体板その他の寸法、形状を変えるこ
とによって所望の使用周波数帯にも適用することができ
る。その上、移動体用アンテナとして重要なアンテナの
入力インピーダンスと給電用の同軸線を特性インピーダ
ンスの整合がとれる比帯域幅を13%以上と広い範囲にす
ることができた。
〔その他の発明の説明〕
〔第2発明の説明〕 第2発明(請求項(2)記載)の移動体用アンテナ
は、該アンテナ自体を小形化することを目的とした。す
なわち、放射導体板の接地導体板と垂直となる部分の幅
を接地導体板と平行となる部分の幅よりも小さくしたこ
とを特徴とする。
放射導体板の接地導体板と垂直となる部分の幅を接地
導体板と平行となる部分の幅よりも狭くしたことによ
り、スロット部分の実効長が長くなるため、共振周波数
が低い方へ移行できる。従って同一周波数で使用する場
合は請求項(1)記載のアンテナより小形のアンテナが
実現できる。
〔第3の発明の説明〕 第3発明(請求項(3)記載)の移動体用アンテナ
は、該アンテナの特性自体をさらに広帯域化することを
目的とした。すなわち、放射導体板と接地導体板とによ
り形成した空所にインピーダンス補償用の一定寸法の導
体片を適宜箇所に配置してなることを特徴とする。
前記放射導体板と前記接地導体板との間に導体片を置
くと、内部の電磁界が一部乱されるため該アンテナは複
共振を生ずる。この複共振を生ずる周波数は導体片の寸
法や導体片を設置する場所により変化する。従って、放
射導体板と接地導体板により形成された空所に導体片を
挿入配置することにより、2つの共振周波数を生じさ
せ、しかも二つの共振周波数を接近させ1つの広い比帯
域幅を形成することができる。
〔第4の発明の説明〕 第4発明(請求項(4)記載)の移動体用アンテナ
は、該アンテナ自体をさらに小形化することを目的とし
た。すなわち、放射導体板と接地導体板とにより形成し
た空所に比誘電率の大きい(高周波特性のよい)誘電体
材で構成した部材を配置することを特徴とする。
該アンテナに挿入する誘電体材料の比誘電率をεr
するとアンテナ上での波長短縮率は となる。このことから、誘電体材料の比誘電率の大きい
材料を用いるとアンテナの共振寸法を短くすることがで
きる。
本発明では誘電体材料としてエポキシ樹脂、テフロン
などの比誘電率の大きい材料を選ぶと良い。
〔実施例〕
次に本発明の好適な実施例を図面に基づき説明する。
実施例1の移動体用アンテナは、自動車に装着され基地
局との無線通信の際、電波を送受するものでその態様を
第1図に示す。
該アンテナ1は、平坦な導体で形成された接地導体板
2と該接地導体板2のほぼ中央の一部に穴3を開け、該
穴3には給電用同軸線4の外導体4aを接続する。中心導
体4bは非接続とする。
該接地導体板2上には送受信用の放射導体板5を置
く。
該放射導体板5はコの字形状で、該放射導体板5の第
1の面5aを前記接地導体板2に平行とする。
そして垂直となる第2の面5b、5bの端部5cは、前記接
地導体板2にハンダで固着して接続し、電極2、5間に
空所を形成しスロット5dとする。
そして前記同軸給電線4の中心導体4bは前記放射導体
板5の水平な面5aのほぼ中央に接続する。前記放射導体
板5の長さLは使用波長の1/2程度に設定する。
車載用実用移動体アンテナとして、UHF帯に設定した
ものの寸法は以下の通りである。
放射導体の長さL=160mm 幅 W=100mm 高さH=20mm アンテナのインピーダンスの実部をR、虚部をXとお
くと、上記寸法を有する移動体用アンテナのインピーダ
ンスの周波数特性は第2図のようになり、複素インピー
ダンスはZ=R+jXとなる。一般にアンテナと給電線の
整合の度合を示す指標として定在波比(VSWR)が用いら
れる。VSWRはアンテナの複素インピーダンスより次式で
与えられ、VSWR<2.0の領域が実用の範囲である。但
し、Zは給電線の特性インピーダンス(50Ω)、Γは反
射係数である。
第3図に、第2図のインピーダンス特性より求めた本
実施例1の移動体用アンテナのVSWRの周波数特性を示
す。第3図に、上記実施例では比帯域幅が13%に達して
いることを示す。
実施例2のアンテナは小形化するために放射導体板の
接地導体板と垂直となる部分である第2の面5b、5bを接
地導体板と平行となる部分である第1の面5aよりも小さ
くしたもので、その形態を第4図に示す。実施例2のア
ンテナの各部の寸法は以下の通りである。
第1の面の放射導体の長さ L=160mm 幅 W1=100mm W2=60mm 高さ H=20mm 上記寸法を有する移動体用アンテナのインピーダンス
の周波数特性を第5図に示す。また第6図に上記実施例
の50Ωに対する定在波比を示す。第2の2面の幅を60mm
と前後方向に20mmずつ第1の面より狭めたことにより、
等価的なスロットの有効長さLを200mmに設定したの
で、第6図に上記実施例では実施例1に比べ比帯域幅が
17%と非常に広くなっていることを示す。その上、本実
施例では前記実施例に比べ共振周波数が約14%と低くす
ることができることからその分小形にすることができ
る。
実施例3の移動体用アンテナは、さらに広帯域化する
ために放射導体板5と接地導体板2とにより形成された
空所にインピーダンス補償用の導体片6を挿入配置した
ものでその態様を第7図に示す。実施例3の各部の寸法
は以下の通りである。
放射導体の長さ L=160mm 幅 W=100mm 高さ H=14mm 導体片の長さ n=110mm 導体片の幅 m=50mm 導体片の高さ h=7mm 導体片とアンテナ端との距離 P=20mm 上記寸法を有する移動体用アンテナの50Ωに対する定
在波比を第8図に示す。第8図から上記実施例では比帯
域幅が30%であり、さらに広帯域であることがわかる。
なお、本実施例で用いた導体片6は誘電率が空気に近い
発泡ポリスチレン等で形成した支持台で固定している。
実施例4の移動体用アンテナ1は、移動体への車載用
として、さらに小型で機械的強度にも十分に耐えること
ができるようにしたもので、その様態を第9図に示す。
接地導体板2と放射導体板5とにより形成した空所に高
周波特性のよい誘電帯材料であるテフロンで構成した板
状部材をタイトに挿入した。この場合、該テフロンは比
誘電率がεr=2.6である。これにより該アンテナの全体
の大きさを20%程度短縮することができた。しかも、誘
電体材料をタイトに挿入したことにより移動体からの振
動に対しても十分に耐えることができるものとなった。
さらに、本実施例でとった態様に、前記実施例で用い
た導体片を接地導体板と放射導体板で形成した空所に挿
入配置することにより、機械的強度においても強く、そ
の上比帯域幅の広い移動帯用アンテナとすることも可能
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例を示す概要図、第2図は
第1の実施例の周波数に対するアンテナ給電端インピー
ダンスの実数部及び虚数部の変化を示す線図、第3図は
第1の実施例の周波数に対する定在波比の変化を示す線
図である。第4図は第2の実施例を示す概要図、第5図
は第2の実施例の周波数に対するアンテナ給電端インピ
ーダンスの実数部及び虚数部の変化を示す線図、第6図
は第2の実施例の周波数に対する定在波比の変化を示す
線図である。第7図は第3の実施例を示す概要図であ
る。第8図は第3の実施例の周波数に対する定在波比の
変化を示す線図である。第9図は第4の実施例を示す概
略図である。第10図、第11図は従来のアンテナを示した
概要図、第12図は従来のアンテナの周波数に対する反射
減衰量を示す線図である。 1……移動体用アンテナ 2……接地導体板、3……穴 4……同軸給電線、5……放射導体板 5d……スロット、6……導体片 7……誘電体材料

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】平坦面を有する接地導体板と、 該接地導体板に接続した外導体に包まれた中心導体を有
    する給電用の同軸線と、 接地導体板と平行に配置された第1の面と、この第1の
    面の両端から接地導体板に対し垂直の方向に延び下端部
    が接地導体板に接続された一対の第2の面とからなり全
    体として対称形でコの字形状に形成され、第1の面の一
    対の第2の面で挟まれる方向の長さが使用波長に相応す
    る長さに設定された導体板であって、接地導体板との間
    に形成した空所をスロットとし、さらに第1の面のほぼ
    中央に前記同軸線の中心導体を接続してなる放射導体板
    と、 よりなり、同軸線より信号電流を供給することにより、
    放射導体板と接地導体板で形成されたスロットの周縁を
    形成する閉ループに電流が流れ、スロット前後方向に電
    波が放射されることを特徴とする移動体用アンテナ。
  2. 【請求項2】前記放射導体板の前記接地導体板と垂直と
    なる部分の幅を前記接地導体板と平行となる部分の長さ
    よりも小さくしたことを特徴とする請求項(1)記載の
    移動体用アンテナ。
  3. 【請求項3】前記接地導体板と前記放射導体板との間に
    形成した空所にインピーダンス補償用の一定寸法の導体
    片を適宜箇所に挿入配置してなることを特徴とする請求
    項(1)記載の移動体用アンテナ。
  4. 【請求項4】前記接地導体板と前記放射導体板とにより
    形成した空所内に比誘電率の大きい誘電体材料で構成し
    た部材を配置することを特徴とする請求項(1)記載の
    移動体用アンテナ。
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