JP3262274B2

JP3262274B2 - Ｙアンテナ

Info

Publication number: JP3262274B2
Application number: JP50758494A
Authority: JP
Inventors: カッセル、ヤン
Original assignee: モテコアーベー
Priority date: 1992-11-20
Filing date: 1993-11-15
Publication date: 2002-03-04
Anticipated expiration: 2017-03-04
Also published as: ES2131184T3; SE9203529L; US5600337A; SE9203529D0; DE69323761D1; EP0670079A1; JPH08503580A; SE500477C2; DE69323761T2; EP0670079B1; WO1994013030A1

Description

【発明の詳細な説明】［技術的背景］本発明は高さの低いオープンノッチアンテナの一種で
Ｙアンテナと称するものに関するものであり、好ましく
は自動車電話、携帯電話又はパーソナルページャ（ポケ
ットベル）用アンテナとして意図されたものである。本
発明によるアンテナは、異なる（種々の）周波数におい
て４分の１の波長共振を成す２つのノッチ（切欠き）を
持つＹ型板構造を有し、前記２つのノッチは電磁的に互
いに結びつき、好ましくは一の共通の給電点に、１つの
給電系から給電される。更に前記Ｙ型構造の垂直シャン
ク（柄）の下に直交してかつ対称的に取付けられ、かつ
この垂直シャンクに電気的に接続された長方形の金属基
板を含んでいる。

一例として、自家用車に設置した場合の如く本発明に
係るＹアンテナを大きな金属板領域の上に配設する場
合、前記Ｙアンテナの基板は強力両面テープによって自
動車のシャーシに固定され、さらにこの両面テープを介
してこのアンテナは下の自動車のシャーシと容量結合す
ることになる。他の例として携帯電話又はパーソナルペ
ージャ（ポケットベル）に設置された場合を考えると、
必要ならば、フィルタ効果により、装置のシャーシとア
ンテナとの結合インピーダンスをできるだけ大きくする
ことができる様にアンテナ基板は設計される。

一般に自動車用のアンテナは４分の１波長の長さのモ
ノポールアンテナか略４分の３波長の高さのコーリニア
＝フランクリンアンテナから成り、又携帯電話について
は４分の１又は半波長の長さのアンテナが最も一般に普
及している。細長い切り欠きを持つノッチアンテナ（図
１）と呼ばれるアンテナは公知であり、ケアリー（Car
y）とジョンソン（Johnson）によって記述されている。

しかしながら、例えばケアリーとジョンソンによるノ
ッチアンテナ（図１）は無方位性の放射パターンを示さ
ず、yz平面上にハート型の放射パターンを示す。このこ
とはｘの正方向に最大の放射特性を示し、その反対の方
向で０となることを示す。この場合のノッチアンテナは
図１から明らかな様に一枚の大きな金属板に一のノッチ
から成る。

金属板をかなり多めに切り取った場合、つまり一例と
してノッチと金属板端縁部間に残る部分の距離をノッチ
が４分の１波長共振を成す周波数における波長の百分の
３から４（3 and 4 hundredths）の間のオーダーの量と
し、さらにこの多めに切り取ったノッチを有する金属板
が、接地面と、理想的には接触して、接地面シート上に
垂直に置かれた場合、このアンテナは良好な無方位性を
示す。言い換えれば、図２に示したアンテナは実質的に
は前記同様に接地面上に置かれた４分の１波長のモノポ
ールアンテナに相当する放射特性を持つ。このノッチア
ンテナの高さは共振時の波長の10分の１（0.10λ）未満
に抑えられうるが、これに比較するに、モノポールアン
テナの高さは共振的の波長の丁度４分の１（0.25λ）弱
である。

前記図２に一例として示すノッチアンテナは、公知で
ある。垂直方向にわずかな範囲で、また全方位に対する
良好な無方位放射特性を持つアンテナが強く望まれる多
くの応用に対しては、前記ノッチアンテナ例は、前記要
求に関する限りでは、満足のいく解決となるが、その一
方で多くの場合アンテナの設計及び構造による満足のい
かないバンド幅特性のため、それでは問題［解決］にな
らない。

［発明の開示］従って本発明は、上記問題点を解消し、優れた無方位
（omnidirectional）放射特性を持ち、さらに垂直方向
にわずかな範囲（extent）であり、かつ前記先行技術た
るノッチアンテナより広いバンド帯特性を持つアンテナ
を提供することを目的とする。本発明により、先行技術
例によるノッチアンテナ（図２）と同様の無方位放射特
性、偏波特性（polarization）に加え、長さ、垂直方向
の寸法も実質的に同様とした構造的に簡単で低く無方位
性の垂直偏波アンテナを実現させる。更に本発明におけ
るアンテナでは、低く短かいにもかかわらず（aprat fr
om being low and short）前記図２に示した先行技術に
よるアンテナが持つバンド幅を大きく上回る７〜８％以
上もの大きく改善されたバンド幅特性を持つ。この改善
は他の特徴の中でも特に本発明のアンテナが異なる長さ
の２本の並行ないし平行（parallel）するノッチを持つ
ことによるものである。

前記及びその他の目的の達成は本発明においては、そ
の高さがアンテナの中心動作周波数における波長の10分
の１未満に抑えることができる低いＹ型形状金属構造に
よるものであり、さらに、好ましくは一端が開状態であ
り、２つの４分の１波長の共振点（two quater wave re
sonant）を持つように設計され、互いに電磁的に結合さ
れた２つの好ましくは並行するノッチを持つ前記Ｙ型形
状金属構造によるものである。

好ましい実施態様によると、２つのノッチは前記Ｙ型
形状金属構造における垂直シャンク部（14）の上端から
成る共通面を持つ。開いた並行するノッチ（24、26）は
前記Ｙ型形状金属構造のＶ型を成すシャンク部（10、1
2）に配置され、前記Ｖ型シャンク部の間の角度は略２
×30〜60゜のオーダーである。好ましい実施態様におい
ては、一方のノッチ（好ましくは低い周波数つまり長い
方のノッチ）のみが給電されている。このことは、一方
のノッチが直接給電され、他方は相互の電磁場的な結合
によって給電されており、つまり電磁場によって給電さ
れるノッチは伝送（transfer）される電磁場エネルギー
の周波数がノッチの持つ共振周波数（ただし、直接給電
されるノッチの共振周波数とは異なる）に近づいた時に
機能する。電気機械的な設計に関する限り、前記Ｙ型形
状金属構造は、金属製基板（16）と電気的に接続される
ことが理解されよう。前記基板は、例えば接地板の一
部、又は隣接する接地板とのカップリングエレメントの
機能を成しており、換言すれば、前記Ｙ型アンテナ構造
に対するカウンタウェイトを成している。

基板はアンテナキャリアと結合するよう設計され、そ
の上でアンテナは伝送中の放射エネルギーとその結果と
しての受信時の最高感度が得られるように配置され、で
きるだけ仮想平面上において前記Ｙ型形状金属構造の垂
直シャンク部（14）から直角に伸びるよう、また放射出
力及び感度特性が前記平面上の各方位において同一か
（それぞれの許容範囲内に収まる程度の）わずかな差異
を持つ程度となるように設置される。

本発明において、もう少し複雑な構造を採用すること
により、前記平面上におけるバンド幅のようなアンテナ
ゲインが数パーセント増加する。これは、前記Ｙ型構造
におけるＶ型開口部からの放射特性を減少させることに
よって達成される。即ち、追加の金属板スクリーン（2
2）を、直接給電される側のＶ型形状シャンクの短絡さ
れた短い端部（short circuited shortend）と電気的に
接続し、さらに、Ｖ型形状シャンクの長手方向開口部
（the longitudinal aperture）を通る（横切る）平面
のわずか外側へ延在させ、そこでこの開口部の略70％を
覆う様に折り曲げることによる。この追加のシャンクの
端縁は、前記Ｖ型形状シャンクの（上方）長手端部（th
e longitudinal sides）に沿って、その端部の長さの半
分以上まで至り、また前記Ｖ型形状シャンクと追加のシ
ャンクとの間は好ましくはアンテナの周波数帯域内の波
長の100分の１未満の距離をもって離れている。

更にバンド幅を10％以上、即ち10〜11％かそれ以上増
加させることが、シャンク部（10、12）の上方水平端縁
部を乱す即ち変形（disruption）する以下の方法により
達せられる。好ましい実施態様として、前記変形は前記
端縁部に歯をつけることとして施こされる。即ち、図８
に示す、シャンク板（10、12）における（他に接触して
いない）自由な矩形の角の部分を45゜にて面取りされた
矩形のフレア（27、28）が好ましい態様である。前記端
縁部に歯をつけた結果、二つのノッチの共振によるＱ値
は小さくなり、その結果各々のノッチは更に大きなバン
ド幅を持つ。ノッチ共振への影響はシャンク部（10、1
2）の上端部にある板状の歯の高さ、長さ及び位置によ
り決まる。板状の歯は好ましくはシャンク部（10、12）
の上端部の中心部に備えられる。前記歯の長さは対向す
るノッチの共振周波数の約８分の１波長であり、前記歯
の高さは本アンテナの動作範囲の中心周波数における波
長の100分の１〜２（one to two hundredths）に対応す
る。

二つの歯の寸法は両方のノッチの広げられた周波数帯
域が互いに重なるように調整される。このような場合、
アンテナの給電インピーダンスはアンテナの動作範囲内
の全周波数領域に亘り給電線のインピーダンスと大きな
偏位（variations）が無い様に調整することができ、そ
の結果として同一周波数帯域においてほんの小さなアン
テナの放射特性の違い（variations）を伴いうる。

更なる本発明における目的及び本発明による利点が以
下の本発明に係るＹアンテナの好ましい一実施例を示す
記述及びこれに伴う図を参照することにより更によく理
解される。

［図面の説明］図１はノッチアンテナを示す。

図２はノッチアンテナを一例を示す。

図３（ａ−ｃ）は本発明に係る一実施例を示す。

図４（ａ−ｂ）は本発明に係る第２の実施例を示す。

図５（ａ−ｃ）、図６（ａ−ｃ）及び図７（ａ−ｃ）
は本発明に係るアンテナを構成する部品例を示す。

図８は本発明に係るアンテナの（第３の）一変更実施
例を示す。

図９、図10は本発明に係るアンテナを構成する部品例
を示す。

［好適な実施態様］本発明によるＹアンテナは、Ｙ型形状板構造（14）に
おける好ましくはシャンク間角度60゜をなすＶ型形状シ
ャンク部（10、12）に夫々配置された異なる周波数に対
して４分の１波長共振をなす２つのノッチ（24、26）を
有する（図3a−ｃ）。図示された実施例によるＹアンテ
ナでは、長い、低周波数ノッチ（26）のみがエネルギー
供給され、一方その結果、ノッチ間の相互の電磁場的な
結合によって２つ目のノッチ（24）が給電される。給電
系（ユニット）は好ましい実施例においては、いわゆる
セミ＝リジッド同軸ケーブル（18）から成る。

本発明に係る（第２、第３の）更に複雑な実施例にお
いては図4aに示す追加の金属板22及び／又はその代りと
して図8aに示す様にシャンク部（10、12）の上方端縁部
にそって矩形のフレア（ヘリ）を付ける。

（各）ノッチは異なる長さにより成るので、結果とし
て異なる共振周波数を持つこととなり、それぞれ２つの
隣接の周波数帯において動作することになる。直接給電
されるノッチはもう一方のノッチの周波数帯において
は、もう一方のノッチへエネルギーを伝送するリンクと
しての役目を果たす。

本発明に係るＹアンテナが広く、途切れのない周波数
帯域を意図するものならば、ノッチの長さ及び給電点の
位置（18−20）は隣接した周波数帯が良好に重なる範囲
を持つようにし、結果として金属波数帯域において良好
なインピーダンス整合及び放射特性を持つ様に調整され
る。

Ｖ型形状をなす２つのシャンク部（10、12）間の角度
は、ノッチ幅のように、ノッチ間の整合に影響を持つパ
ラメーターに依存し、Ｙアンテナの良好な調整にも関わ
るべきものである。アンテナは金属平面板（16）上に適
宜設置される。搬送周波数略890MHzでは、本発明に係る
Ｙアンテナは以下の好ましいデータを持つことができ
る。

アンテナ長さ 85.0mm アンテナ高さ 23.0mm ノッチ長さ（26） 75.0mm ノッチ長さ（24） 85.0mm ノッチ高さ（26） 2.7mm ノッチ高さ（24） 2.7mm シャンク高さ（10） 25.0mm シャンク長さ（10） 85.0mm シャンク高さ（12） 25.0mm シャンク長さ（12） 85.0mm シャンク幅（10） 12.3mm シャンク幅（12） 12.3mm 基板（16）長さ 85.0mm 基板（16） 30.0mm 追加シャンクの全長 75.0mm シャンク端縁部の歯の長さ（27） 32.0mm シャンク端縁部の歯の高さ（27） 5.0mm シャンク端縁部の歯の長さ（28） 40.0mm シャンク端縁部の歯の高さ（28） 5.0mm 本発明については、請求の範囲に規定された本発明の
範囲を逸脱することなく適宜改良及び変更をなし得る。
一例として本発明に係るアンテナの寸法は他の周波数に
合わせて、例えば約450MHzや1700MHzの周波数に合せて
変更することが可能である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】延在するＹ型形状金属部と、前記Ｙ型形状
金属部の垂直シャンクの下部に前記Ｙ型形状金属部の垂
直シャンクに対して実質的に直角に取付けられ、前記Ｙ
型形状金属部の垂直シャンクと電気的に接続された金属
底板を有するＹ型アンテナにおいて、前記Ｙ型形状金属構造が、短い一端が開状態でありかつ
異なる周波数において４分の１波長共振を成す２本の好
ましくは並行するノッチ（26、24）を有し、前記２本のノッチが、前記Ｙ型形状金属構造のＶ型形状
をなすシャンク（10、12）にそれぞれ配置され、さらに
前記Ｙ型形状金属構造の垂直シャンク（14）の上端縁部
から成る共通面を持つことを特徴とするＹアンテナ。
【請求項２】低周波数用ノッチのみが給電系（18）に結
合され、それに伴い他方のノッチは相互の電磁場的な結
合によって給電されることを特徴とする請求項１記載の
Ｙアンテナ。
【請求項３】追加の金属シャンク（22）が、前記直接給
電されるＶ型形状シャンク（10）の短絡された短い端部
において電気的に結合され、そして前記追加のシャンク
が前記短絡されたＶ型形状シャンクの短い端部を通る平
面のわずか外側を経て、前記Ｖ型形状シャンクの長手方
向開口部の上方まで延び、そこで前記Ｖ型形状シャンク
の長手方向開口部の略70％を覆うように折り曲げられた
ことを特徴とする請求項２記載のＹアンテナ。
【請求項４】前記Ｖ型形状板状シャンク（10、12）の上
端縁部が、矩形状フレア（27、28）を有することを特徴
とする請求項１〜３のいずれかに記載のＹアンテナ。