JP3654340B2 - ２周波用アンテナ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２つの周波数帯域で動作する２周波用アンテナに関するものであり、特に２つの周波数帯域を使い分ける移動電話システムのアンテナに適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
移動電話システムに用いられる周波数帯には、一般に複数の周波数帯が割り当てられている。例えば、日本におけるＰＤＣ方式（Personal Digital Cellular telecommunication system）では、８００ＭＨｚ帯（８１０ＭＨｚ〜９５６ＭＨｚ）と１．４ＧＨｚ帯（１４２９ＭＨｚ〜１５０１ＭＨｚ）が割り当てられており、欧州においては９００ＭＨｚ帯（８７０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ）のＧＳＭ（Global System for Mobile communications）方式と、１．８ＧＨｚ帯（１７１０ＭＨｚ〜１８８０ＭＨｚ）のＤＣＳ（Digital Cellular System）方式とが採用されている。このように、２つの周波数帯域が割り当てられているのは、加入者の増加により利用周波数が不足しているからである。例えば、欧州においては９００ＭＨｚ帯のＧＳＭ方式の携帯電話機は欧州全域で使用することができるが、都市部においては利用周波数不足を補うため１．８ＧＨｚ帯のＤＣＳ方式の携帯電話機を使用することができる。
【０００３】
しかし、ＤＣＳ方式の携帯電話機は、郊外においては使用することができない。こうした背景から、ＧＳＭ方式とＤＣＳ方式とで使用することのできるデュアルバンドの携帯電話機が開発されている。このようなデュアルバンドの携帯電話機には、当然のことながら９００ＭＨｚ帯と１．８ＧＨｚ帯とで動作可能な２周波用アンテナが搭載されている。このような２周波用アンテナは、一般に、それぞれの周波数帯で動作するアンテナから構成されており、互いの動作に影響を与えないように２つのアンテナがチョークコイル等のアイソレーション手段を介して接続されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アイソレーション手段をチョークコイルとすると、広い周波数帯域にわたり信号を分離することは困難である。すなわち、それぞれの周波数帯で動作するアンテナ間にチョークコイルを設けても、移動電話帯のように広い周波数帯域の場合には、その周波数帯域にわたりそれぞれのアンテナを独立して動作させることができず、互いに影響を与えて良好に動作させることができないという問題点があった。
【０００５】
また、移動電話が車両に搭載される場合は、車体にアンテナが取り付けられる。このアンテナとしては種々のアンテナがあるが、車体では最も高い位置にあるルーフにアンテナを取り付けるようにすると受信感度を高めることができるため、ルーフに取り付けるルーフアンテナが従来から好まれている。
しかしながら、トラップコイル等のチョークコイルを使用する２周波用アンテナでは、その長さが長くなり車体のルーフから長く突出してしまい、デザインを損ねるおそれがあるという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、２つの異なる周波数帯域において良好に動作する低姿勢の２周波用アンテナを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の２周波用アンテナは、線状のエレメント部と、該エレメント部の先端に設けられていると共に、下方に傾斜されて傘状とされている頂冠部と、前記エレメント部の中間部をアースに短絡する整合用スタブと、前記エレメントの給電点と、前記頂冠部の先端とを接続する折り返し素子とを備え、２つの周波数帯域において動作するようになされている。
【０００８】
また、上記本発明の２周波用アンテナにおいて、前記頂冠部の先端が下方へ屈曲されて円筒状とされていてもよい。
さらに、上記本発明の２周波用アンテナにおいて、前記２つの周波数帯域の周波数比が、約１：２とされていてもよい。
さらにまた、上記本発明の２周波用アンテナにおいて、車体に取り付け可能な取付部が下面に形成されている金属ベースと、該金属ベースに嵌合されているカバーとからなるケース内に収納されていてもよい。
さらにまた、上記本発明の２周波用アンテナにおいて、前記ケース内にナビゲーション用アンテナが収納されていてもよい。
【０００９】
このような本発明によれば、線状のエレメントの先端に設けられた頂冠部における先端と、線状のエレメントの給電点とを接続する折り返し素子を設けるようにしている。このような折り返し素子を設けることにより、２つの周波数帯域で動作するアンテナとすることができる。そして、動作する２つの周波数帯域の周波数比は、約１：２となる。
また、本発明の２周波用アンテナは、線状のエレメントの先端にトップローディングとして機能する頂冠部を設けるようにしているので、２周波用アンテナの高さを低くすることができる。このため、小さなアンテナケース内に２周波用アンテナを収納することが可能となり、車体のルーフに取り付けた際にも大きく突出することがなく優れたデザインとすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の２周波用アンテナの実施の形態の第１の構成を図１に示し、本発明の２周波用アンテナの実施の形態の第２の構成を図２に示す。
図１に示す第１の構成の２周波用アンテナ５は、図示するように下方に折り曲げられた傘状の頂冠部５ａと太い線状のエレメント部５ｂから構成されており、エレメント部５ｂの中途と回路基板６に形成されたアース部６ｂとの間を接続するように整合用スタブ５ｅが備えられている。頂冠部５ａは、エレメント部５ｂのトップローディングとして機能し、エレメント部５ｂの長さを短くすることができる。この整合用スタブ５ｅは２周波用アンテナ５と、２周波用アンテナ５から導出される同軸ケーブルとの整合をとるためのものである。また、エレメント部５ｂの下端は回路基板６に形成された給電部６ａに接続されている。この場合、エレメント部５ｂを金属パイプで形成し、回路基板６の裏面からエレメント部５ｂ内にＴ字状ピンを挿通することにより、エレメント部５ｂを給電部６ａに固着するようにしてもよい。本発明の実施の形態にかかる第１の構成の２周波用アンテナ５において特徴的な構成は、傘状の頂冠部５ａの先端と給電部６ａとの間を折り返し素子５ｃにより接続した構成である。このように、折り返し素子５ｃにより傘状の頂冠部５ａの先端と給電部６ａとを接続することにより、２周波用アンテナ５が２つの周波数帯域で動作するようになる。
【００１１】
この２周波用アンテナ５の頂冠部５ａは下方に傘状となるよう折り曲げられているため、アース部６ｂが接続されるグランドプレーンと頂冠部５ａとの間に形成される容量は大きくなり、頂冠部５ａの直径を小さくすることができる。例えば、この２周波用アンテナ５をディジタルセルラーシステムの９００ＭＨｚ帯（８２４ＭＨｚ〜８９４ＭＨｚ）のＡＭＰＳ（Advanced Mobile Phone Service）方式と、１．８ＧＨｚ帯（１８５０ＭＨｚ〜１９９０ＭＨｚ）のＰＣＳ（Presonal Communication Service）方式との２周波用アンテナに適用すると、頂冠部５ａの直径は約３０ｍｍとなり、アンテナ高は約３８ｍｍと低姿勢とすることができる。この数値は、従来のアンテナ高を同じとする頂冠アンテナの頂冠部の直径を３割以上小さくした値に相当する。
【００１２】
次に、図２に示す第２の構成の２周波用アンテナ１５は、図示するように下方に折り曲げられた傘状の頂冠部１５ａと太い線状のエレメント部１５ｂから構成されており、トップローディングとして機能する頂冠部１５ａの先端はさらに下方に折曲されて円筒状部１５ｄが形成されている。これにより、エレメント部１５ｂの長さをより短くすることができる。また、エレメント部１５ｂの中途と回路基板６に形成されたアース部６ｂとの間を接続するように整合用スタブ１５ｅが備えられている。この整合用スタブ１５ｅは２周波用アンテナ１５と、２周波用アンテナ１５から導出される同軸ケーブルとの整合をとるためのものである。また、エレメント部１５ｂの下端は回路基板６に形成された給電部６ａに接続されている。この場合、エレメント部１５ｂを金属パイプで形成し、回路基板６の裏面からエレメント部１５ｂ内にＴ字状ピンを挿通することにより、エレメント部１５ｂを給電部６ａに固着するようにしてもよい。本発明の実施の形態にかかる第２の構成の２周波用アンテナ１５において特徴的な構成は、傘状の頂冠部１５ａにおける円筒状部１５ｄの先端と給電部６ａとの間を折り返し素子１５ｃにより接続した構成である。このように、折り返し素子１５ｃにより傘状の頂冠部１５ａの先端と給電部６ａとを接続することにより、２周波用アンテナ１５が２つの周波数帯域で動作するようになる。
【００１３】
この２周波用アンテナ１５の頂冠部１５ａは下方に傘状となるよう折り曲げられていると共に円筒状部１５ｄを備えているため、アース部６ｂが接続されるグランドプレーンと頂冠部１５ａとの間に形成される容量は大きくなり、頂冠部１５ａの直径を小さくすることができる。例えば、この２周波用アンテナ１５をディジタルセルラーシステムの９００ＭＨｚ帯（８７０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ）のＧＳＭ（Global System for Mobile communications）方式と、１．８ＧＨｚ帯（１７１０ＭＨｚ〜１８８０ＭＨｚ）のＤＣＳ（Digital Cellular System）方式のアンテナに適用すると、頂冠部１５ａの直径は約３０ｍｍとなり、アンテナ高は約２９．５ｍｍと低姿勢とすることができる。このように、アンテナ高をさらに低姿勢とすることができる。
【００１４】
次に、上記説明した本発明の実施の形態にかかる第２の構成の２周波用アンテナ１５を車載用アンテナに適用した際の構成を図３に示す。
図３に示すように、本発明の車載用アンテナ１は、楕円形とされた導電性の金属ベース３と、この金属ベース３に嵌着された合成樹脂製のカバー２からなるアンテナケースを備えている。この金属ベース３の下面に柔軟なパッドが配置されて、車体に取り付けられる。そして、車載用アンテナ１はアンテナケースから外部へ突出するエレメント等の部分は一切有しておらず低姿勢とされている。さらに、金属ベース３の裏側には車体に形成された取付穴に嵌入され、固定用ネジが螺着されることにより車載用アンテナ１を車体に固着するベース取付部３ａが突出されて形成されている。このベース取付部３ａには軸に沿って切溝部３ｂが形成された貫通孔が設けられており、この貫通孔を利用してＧＰＳ用ケーブル１０と電話用ケーブル１１とが外部からアンテナケース内に導入されている。
【００１５】
ＧＰＳ用ケーブル１０の先端にはＧＰＳ機器に接続されるコネクタ１０ａが設けられており、電話用ケーブル１１の先端には車載電話機に接続されるコネクタ１１ａが設けられている。
図３に金属ベース３とカバー２とを破断して示すようにアンテナケース内には、ＧＰＳ信号を受信するＧＰＳアンテナ４と、車載電話用の２周波用アンテナ１５が収納されている。このＧＰＳアンテナ４は、金属ベース３に形成されたＧＰＳアンテナ収納部内に収納されている。そして、２周波用アンテナ１５は図２に示されているように回路基板６に電気的に接続されていると共に、機械的に固着されている。そして、この回路基板６は金属ベース３に固着されている。また、アンテナケース内に導入されたＧＰＳ用ケーブル１０はＧＰＳアンテナ４に接続されており、電話用ケーブル１１は回路基板６の２周波用アンテナ１５に接続されている。
【００１６】
さらに、電話用ケーブル１１とＧＰＳ用ケーブル１０とはベース取付部３ａの貫通孔から導出される際に、図３に示すように、ベース取付部３ａの軸に沿って形成された切溝部３ｂを介して金属ベース３の裏面にほぼ平行に引き出すことができる。さらにまた、貫通孔の下端からＧＰＳ用ケーブル１０と電話用ケーブル１１とを導出すると、金属ベース３の裏面にほぼ直交して導出することができる。これにより、車載用アンテナ１を取り付ける車体の構造にあわせて電話用ケーブル１１とＧＰＳ用ケーブル１０とを引き出すことができる。
【００１７】
２周波用アンテナ１５は、図２に示すように線状のエレメント部１５ｂと、このエレメント部１５ｂの先端に設けられた下方に傘状となるよう折り曲げられていると共に円筒状部１５ｄを備える円形の頂冠部１５ａとから構成されている。この頂冠部１５ａはエレメント部１５ｂの先端にハンダ付け等により固着されている。また、エレメント部１５ｂの下端には、鍔状の取付部が形成されて、この取付部が回路基板６に形成された給電部６ａにハンダ付けにより固着されている。なお、回路基板６が金属ベース３に取り付けられた際に、回路基板６のアースパターンは金属ベース３に電気的に接続され、金属ベース３は２周波用アンテナ１５のグランドプレーンとして作用するようになる。
【００１８】
次に、図３に示す車載用アンテナ１のＧＳＭ／ＤＣＳの周波数帯域におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートと電圧定在波比（ＶＳＷＲ）特性および水平面内指向性を示すグラフを図４ないし図１９に示す。ただし、図４ないし図１１はＧＰＳアンテナ４がない場合のＧＳＭ／ＤＣＳの周波数帯域におけるスミスチャートとＶＳＷＲ特性および水平面内指向性を示すグラフであり、図１２ないし図１９はＧＰＳアンテナ４がある場合のＧＳＭ／ＤＣＳの周波数帯域におけるスミスチャートとＶＳＷＲ特性および水平面内指向性を示すグラフである。
【００１９】
図４はＧＰＳアンテナ４がない場合のＧＳＭの周波数帯域におけるスミスチャートであり、図５はそのＶＳＷＲ特性を示すグラフである。図示するように、ＧＳＭの周波数帯域におけるＶＳＷＲは約２．３以下となる。
また、図６はＧＰＳアンテナ４がない場合のＤＣＳの周波数帯域におけるスミスチャートであり、図７はそのＶＳＷＲ特性を示すグラフである。図示するように、ＤＣＳの周波数帯域におけるＶＳＷＲは約１．５以下となる。
これらのＶＳＷＲ特性と、スミスチャートに示すインピーダンス特性から、２周波用アンテナ１５が適用された車載用アンテナ１がＧＳＭとＤＣＳの２つの周波数帯域で動作することを理解することができる。
【００２０】
図８（ｂ）は、車載用アンテナ１を図８（ａ）に示すように配置した際のＧＰＳアンテナ４がない場合のＧＳＭの最低周波数である８７０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約−１．０４ｄＢとなる。図９（ａ）はその場合のＧＳＭの中央周波数である９１５ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約−０．８１ｄＢとなる。図９（ｂ）はその場合のＧＳＭの最高周波数である９６０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約−１．５３ｄＢとなる。これらの水平面内指向性を示す図を参照すると、ＧＳＭの周波数帯域においてほぼ円形の良好な水平面内指向性とされていることがわかる。
【００２１】
図１０（ａ）は、車載用アンテナ１を図８（ａ）に示すように配置した際のＧＰＳアンテナ４がない場合のＤＣＳの最低周波数である１７１０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約−１．３３ｄＢとなる。図１０（ｂ）はその場合のＤＣＳの中央周波数である１７９５ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約−０．３ｄＢとなる。図１１（ａ）はその場合のＤＣＳの最高周波数である１８８０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約−１．１７ｄＢとなる。これらの水平面内指向性を示す図を参照すると、ＤＣＳの周波数帯域においてほぼ円形の良好な水平面内指向性とされていることがわかる。
これらの図に示す水平面内指向性から、２周波用アンテナ１５が適用された車載用アンテナ１がＧＳＭとＤＣＳの２つの周波数帯域で良好に動作することを理解することができる。
【００２２】
図１２はＧＰＳアンテナ４がある場合のＧＳＭの周波数帯域におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートであり、図１３はそのＶＳＷＲ特性を示すグラフである。図示するように、ＧＳＭの周波数帯域におけるＶＳＷＲは約２．３以下となる。
また、図１４はＧＰＳアンテナ４がある場合のＤＣＳの周波数帯域におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートであり、図１５はそのＶＳＷＲ特性を示すグラフである。図示するように、ＤＣＳの周波数帯域におけるＶＳＷＲは約１．８以下となる。
これらのＶＳＷＲ特性とスミスチャートに示すインピーダンス特性から、ＧＰＳアンテナ４がある場合には若干特性が劣化するが、２周波用アンテナ１５が適用された車載用アンテナ１がＧＳＭとＤＣＳの２つの周波数帯域で十分動作することを理解することができる。
【００２３】
図１６（ｂ）は、車載用アンテナ１を図１６（ａ）に示すように配置した際のＧＰＳアンテナ４がある場合のＧＳＭの最低周波数である８７０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約−１．２３ｄＢとなる。図１７（ａ）はその場合のＧＳＭの中央周波数である９１５ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約−０．７８ｄＢとなる。図１７（ｂ）はその場合のＧＳＭの最高周波数である９６０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約−１．６７ｄＢとなる。これらの水平面内指向性を参照すると、ＧＰＳアンテナ４がある場合には若干特性が劣化するが、ＧＳＭの周波数帯域においてほぼ円形の良好な水平面内指向性とされていることがわかる。
【００２４】
図１８（ａ）は、車載用アンテナ１を図１６（ａ）に示すように配置した際のＧＰＳアンテナ４がある場合のＤＣＳの最低周波数である１７１０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約−１．８１ｄＢとなる。図１８（ｂ）はその場合のＤＣＳの中央周波数である１７９５ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約−０．２２ｄＢとなる。図１９（ａ）はその場合のＤＣＳの最高周波数である１８８０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約−０．０４ｄＢとなる。これらの水平面内指向性を参照すると、ＧＰＳアンテナ４がある場合には若干特性が劣化するが、ＤＣＳの周波数帯域においてほぼ円形の良好な水平面内指向性とされていることがわかる。
これらの水平面内指向性から、ＧＰＳアンテナ４がある場合には若干特性が劣化するが、２周波用アンテナ１５が適用された車載用アンテナ１がＧＳＭとＤＣＳの２つの周波数帯域で良好に動作することを理解することができる。
【００２５】
次に、車載用アンテナ１において２周波用アンテナを図１に示す第１の２周波用アンテナ５とした場合のＡＭＰＳ／ＰＣＳの周波数帯域におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートと、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）特性および水平面内指向性を示すグラフを図２０ないし図２７に示す。
図２０はＡＭＰＳの周波数帯域におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートであり、図２１はそのＶＳＷＲ特性を示すグラフである。図示するように、ＡＭＰＳの周波数帯域におけるＶＳＷＲは約２．０以下となる。
また、図２２はＰＣＳの周波数帯域におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートであり、図２３はそのＶＳＷＲ特性を示すグラフである。図示するように、ＰＣＳの周波数帯域におけるＶＳＷＲは約１．７以下となる。
これらのＶＳＷＲ特性と、スミスチャートに示すインピーダンス特性から、２周波用アンテナ５が適用された車載用アンテナ１がＡＭＰＳとＰＣＳの２つの周波数帯域で動作することを理解することができる。
【００２６】
図２４（ｂ）は、車載用アンテナ１を図２４（ａ）に示すように配置した際のＡＭＰＳの最低周波数である８２４ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約−１．１９ｄＢとなる。図２５（ａ）はその場合のＡＭＰＳの中央周波数である８５９ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約−０．６４ｄＢとなる。図２５（ｂ）はその場合のＡＭＰＳの最高周波数である８９４ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約−０．８１Ｂとなる。これらの水平面内指向性を参照すると、ＡＭＰＳの周波数帯域においてほぼ円形の良好な水平面内指向性とされていることがわかる。
【００２７】
図２６（ａ）は、車載用アンテナ１を図２４（ａ）に示すように配置した際のＰＣＳの最低周波数である１８５０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約−１．３９ｄＢとなる。図２６（ｂ）はその場合のＰＣＳの中央周波数である１９２０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約１．２８ｄＢとなる。図２７はその場合のＰＣＳの最高周波数である１９９０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約０．５ｄＢとなる。これらの図に示す水平面内指向性を参照すると、ＰＣＳの周波数帯域においてほぼ円形の良好な水平面内指向性とされていることがわかる。
これらの水平面内指向性から、２周波用アンテナ５が適用された車載用アンテナ１がＡＭＰＳとＰＣＳの２つの周波数帯域で良好に動作することを理解することができる。
【００２８】
上記の説明では、本発明にかかる２周波用アンテナはＧＳＭ／ＤＣＳの２つの周波数帯域、あるいは、ＡＭＰＳ／ＰＣＳの２つの周波数帯域で動作させるようにしたが、本発明はこれに限らず、周波数比が約１：２とされる２つの周波数帯域における通信システムに適用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているので、線状のエレメントの先端に設けられた頂冠部における先端と、線状のエレメントの給電点とを接続する折り返し素子を設けるようにしている。このように折り返し素子を設けることにより、２つの周波数帯域で動作するアンテナとすることができる。そして、動作する２つの周波数帯域の周波数比は、約１：２となる。
また、本発明の２周波用アンテナは、線状のエレメントの先端にトップローディングとして機能する頂冠部を設けるようにしているので、２周波用アンテナの高さを低くすることができる。このため、小さなアンテナケース内に２周波用アンテナを収納することが可能となり、車体のルーフに取り付けた際にも大きく突出することがなく優れたデザインとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の２周波用アンテナの実施の形態の第１の構成を示す図である。
【図２】本発明の２周波用アンテナの実施の形態の第２の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態の２周波用アンテナを車載用アンテナに適用した構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態の２周波用アンテナを適用した車載用アンテナのＧＳＭの周波数帯域におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートである。
【図５】本発明の実施の形態の２周波用アンテナを適用した車載用アンテナのＧＳＭの周波数帯域におけるＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態の２周波用アンテナを適用した車載用アンテナのＤＣＳの周波数帯域におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートである。
【図７】本発明の実施の形態の２周波用アンテナを適用した車載用アンテナのＤＣＳの周波数帯域におけるＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態の２周波用アンテナを適用した車載用アンテナの８７０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態の２周波用アンテナを適用した車載用アンテナの９１５ＭＨｚおよび９６０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態の２周波用アンテナを適用した車載用アンテナの１７１０ＭＨｚおよび１７９５ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態の２周波用アンテナを適用した車載用アンテナの１８８０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態の２周波用アンテナを適用したＧＰＳアンテナ付き車載用アンテナのＧＳＭの周波数帯域におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートである。
【図１３】本発明の実施の形態の２周波用アンテナを適用したＧＰＳアンテナ付き車載用アンテナのＧＳＭの周波数帯域におけるＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態の２周波用アンテナを適用したＧＰＳアンテナ付き車載用アンテナのＤＣＳの周波数帯域におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートである。
【図１５】本発明の実施の形態の２周波用アンテナを適用したＧＰＳアンテナ付き車載用アンテナのＤＣＳの周波数帯域におけるＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態の２周波用アンテナを適用したＧＰＳアンテナ付き車載用アンテナの８７０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態の２周波用アンテナを適用したＧＰＳアンテナ付き車載用アンテナの９１５ＭＨｚおよび９６０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態の２周波用アンテナを適用したＧＰＳアンテナ付き車載用アンテナの１７１０ＭＨｚおよび１７９５ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図である。
【図１９】本発明の実施の形態の２周波用アンテナを適用したＧＰＳアンテナ付き車載用アンテナの１８８０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図である。
【図２０】本発明の実施の形態の他の２周波用アンテナを適用した車載用アンテナのＡＭＰＳの周波数帯域におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートである。
【図２１】本発明の実施の形態の他の２周波用アンテナを適用した車載用アンテナのＡＭＰＳの周波数帯域におけるＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図２２】本発明の実施の形態の他の２周波用アンテナ適用した車載用アンテナのＰＣＳの周波数帯域におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートである。
【図２３】本発明の実施の形態の他の２周波用アンテナ適用した車載用アンテナのＰＣＳの周波数帯域におけるＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図２４】本発明の実施の形態の他の２周波用アンテナ適用した車載用アンテナの８２４ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図である。
【図２５】本発明の実施の形態の他の２周波用アンテナ適用した車載用アンテナの８５９ＭＨｚおよび８９４ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図である。
【図２６】本発明の実施の形態の他の２周波用アンテナ適用した車載用アンテナの１８５０ＭＨｚおよび１９２０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図である。
【図２７】本発明の実施の形態の他の２周波用アンテナ適用した車載用アンテナの１９９０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図である。
【符号の説明】
１ 車載用アンテナ、２ カバー、３ 金属ベース、３ａ ベース取付部、３ｂ切溝部、４ ＧＰＳアンテナ、５ ２周波用アンテナ、５ａ 頂冠部、５ｂ エレメント部、５ｃ 折り返し素子、５ｅ 整合用スタブ、６ 回路基板、６ａ給電部、６ｂ アース部、１０ ＧＰＳ用ケーブル、１０ａ コネクタ、１１電話用ケーブル、１１ａ コネクタ、１５ ２周波用アンテナ、１５ａ 頂冠部、１５ｂ エレメント部、１５ｃ 折り返し素子、１５ｄ 円筒状部、１５ｅ
整合用スタブ
【発明の属する技術分野】
本発明は、２つの周波数帯域で動作する２周波用アンテナに関するものであり、特に２つの周波数帯域を使い分ける移動電話システムのアンテナに適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
移動電話システムに用いられる周波数帯には、一般に複数の周波数帯が割り当てられている。例えば、日本におけるＰＤＣ方式（Personal Digital Cellular telecommunication system）では、８００ＭＨｚ帯（８１０ＭＨｚ〜９５６ＭＨｚ）と１．４ＧＨｚ帯（１４２９ＭＨｚ〜１５０１ＭＨｚ）が割り当てられており、欧州においては９００ＭＨｚ帯（８７０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ）のＧＳＭ（Global System for Mobile communications）方式と、１．８ＧＨｚ帯（１７１０ＭＨｚ〜１８８０ＭＨｚ）のＤＣＳ（Digital Cellular System）方式とが採用されている。このように、２つの周波数帯域が割り当てられているのは、加入者の増加により利用周波数が不足しているからである。例えば、欧州においては９００ＭＨｚ帯のＧＳＭ方式の携帯電話機は欧州全域で使用することができるが、都市部においては利用周波数不足を補うため１．８ＧＨｚ帯のＤＣＳ方式の携帯電話機を使用することができる。
【０００３】
しかし、ＤＣＳ方式の携帯電話機は、郊外においては使用することができない。こうした背景から、ＧＳＭ方式とＤＣＳ方式とで使用することのできるデュアルバンドの携帯電話機が開発されている。このようなデュアルバンドの携帯電話機には、当然のことながら９００ＭＨｚ帯と１．８ＧＨｚ帯とで動作可能な２周波用アンテナが搭載されている。このような２周波用アンテナは、一般に、それぞれの周波数帯で動作するアンテナから構成されており、互いの動作に影響を与えないように２つのアンテナがチョークコイル等のアイソレーション手段を介して接続されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アイソレーション手段をチョークコイルとすると、広い周波数帯域にわたり信号を分離することは困難である。すなわち、それぞれの周波数帯で動作するアンテナ間にチョークコイルを設けても、移動電話帯のように広い周波数帯域の場合には、その周波数帯域にわたりそれぞれのアンテナを独立して動作させることができず、互いに影響を与えて良好に動作させることができないという問題点があった。
【０００５】
また、移動電話が車両に搭載される場合は、車体にアンテナが取り付けられる。このアンテナとしては種々のアンテナがあるが、車体では最も高い位置にあるルーフにアンテナを取り付けるようにすると受信感度を高めることができるため、ルーフに取り付けるルーフアンテナが従来から好まれている。
しかしながら、トラップコイル等のチョークコイルを使用する２周波用アンテナでは、その長さが長くなり車体のルーフから長く突出してしまい、デザインを損ねるおそれがあるという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、２つの異なる周波数帯域において良好に動作する低姿勢の２周波用アンテナを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の２周波用アンテナは、線状のエレメント部と、該エレメント部の先端に設けられていると共に、下方に傾斜されて傘状とされている頂冠部と、前記エレメント部の中間部をアースに短絡する整合用スタブと、前記エレメントの給電点と、前記頂冠部の先端とを接続する折り返し素子とを備え、２つの周波数帯域において動作するようになされている。
【０００８】
また、上記本発明の２周波用アンテナにおいて、前記頂冠部の先端が下方へ屈曲されて円筒状とされていてもよい。
さらに、上記本発明の２周波用アンテナにおいて、前記２つの周波数帯域の周波数比が、約１：２とされていてもよい。
さらにまた、上記本発明の２周波用アンテナにおいて、車体に取り付け可能な取付部が下面に形成されている金属ベースと、該金属ベースに嵌合されているカバーとからなるケース内に収納されていてもよい。
さらにまた、上記本発明の２周波用アンテナにおいて、前記ケース内にナビゲーション用アンテナが収納されていてもよい。
【０００９】
このような本発明によれば、線状のエレメントの先端に設けられた頂冠部における先端と、線状のエレメントの給電点とを接続する折り返し素子を設けるようにしている。このような折り返し素子を設けることにより、２つの周波数帯域で動作するアンテナとすることができる。そして、動作する２つの周波数帯域の周波数比は、約１：２となる。
また、本発明の２周波用アンテナは、線状のエレメントの先端にトップローディングとして機能する頂冠部を設けるようにしているので、２周波用アンテナの高さを低くすることができる。このため、小さなアンテナケース内に２周波用アンテナを収納することが可能となり、車体のルーフに取り付けた際にも大きく突出することがなく優れたデザインとすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の２周波用アンテナの実施の形態の第１の構成を図１に示し、本発明の２周波用アンテナの実施の形態の第２の構成を図２に示す。
図１に示す第１の構成の２周波用アンテナ５は、図示するように下方に折り曲げられた傘状の頂冠部５ａと太い線状のエレメント部５ｂから構成されており、エレメント部５ｂの中途と回路基板６に形成されたアース部６ｂとの間を接続するように整合用スタブ５ｅが備えられている。頂冠部５ａは、エレメント部５ｂのトップローディングとして機能し、エレメント部５ｂの長さを短くすることができる。この整合用スタブ５ｅは２周波用アンテナ５と、２周波用アンテナ５から導出される同軸ケーブルとの整合をとるためのものである。また、エレメント部５ｂの下端は回路基板６に形成された給電部６ａに接続されている。この場合、エレメント部５ｂを金属パイプで形成し、回路基板６の裏面からエレメント部５ｂ内にＴ字状ピンを挿通することにより、エレメント部５ｂを給電部６ａに固着するようにしてもよい。本発明の実施の形態にかかる第１の構成の２周波用アンテナ５において特徴的な構成は、傘状の頂冠部５ａの先端と給電部６ａとの間を折り返し素子５ｃにより接続した構成である。このように、折り返し素子５ｃにより傘状の頂冠部５ａの先端と給電部６ａとを接続することにより、２周波用アンテナ５が２つの周波数帯域で動作するようになる。
【００１１】
この２周波用アンテナ５の頂冠部５ａは下方に傘状となるよう折り曲げられているため、アース部６ｂが接続されるグランドプレーンと頂冠部５ａとの間に形成される容量は大きくなり、頂冠部５ａの直径を小さくすることができる。例えば、この２周波用アンテナ５をディジタルセルラーシステムの９００ＭＨｚ帯（８２４ＭＨｚ〜８９４ＭＨｚ）のＡＭＰＳ（Advanced Mobile Phone Service）方式と、１．８ＧＨｚ帯（１８５０ＭＨｚ〜１９９０ＭＨｚ）のＰＣＳ（Presonal Communication Service）方式との２周波用アンテナに適用すると、頂冠部５ａの直径は約３０ｍｍとなり、アンテナ高は約３８ｍｍと低姿勢とすることができる。この数値は、従来のアンテナ高を同じとする頂冠アンテナの頂冠部の直径を３割以上小さくした値に相当する。
【００１２】
次に、図２に示す第２の構成の２周波用アンテナ１５は、図示するように下方に折り曲げられた傘状の頂冠部１５ａと太い線状のエレメント部１５ｂから構成されており、トップローディングとして機能する頂冠部１５ａの先端はさらに下方に折曲されて円筒状部１５ｄが形成されている。これにより、エレメント部１５ｂの長さをより短くすることができる。また、エレメント部１５ｂの中途と回路基板６に形成されたアース部６ｂとの間を接続するように整合用スタブ１５ｅが備えられている。この整合用スタブ１５ｅは２周波用アンテナ１５と、２周波用アンテナ１５から導出される同軸ケーブルとの整合をとるためのものである。また、エレメント部１５ｂの下端は回路基板６に形成された給電部６ａに接続されている。この場合、エレメント部１５ｂを金属パイプで形成し、回路基板６の裏面からエレメント部１５ｂ内にＴ字状ピンを挿通することにより、エレメント部１５ｂを給電部６ａに固着するようにしてもよい。本発明の実施の形態にかかる第２の構成の２周波用アンテナ１５において特徴的な構成は、傘状の頂冠部１５ａにおける円筒状部１５ｄの先端と給電部６ａとの間を折り返し素子１５ｃにより接続した構成である。このように、折り返し素子１５ｃにより傘状の頂冠部１５ａの先端と給電部６ａとを接続することにより、２周波用アンテナ１５が２つの周波数帯域で動作するようになる。
【００１３】
この２周波用アンテナ１５の頂冠部１５ａは下方に傘状となるよう折り曲げられていると共に円筒状部１５ｄを備えているため、アース部６ｂが接続されるグランドプレーンと頂冠部１５ａとの間に形成される容量は大きくなり、頂冠部１５ａの直径を小さくすることができる。例えば、この２周波用アンテナ１５をディジタルセルラーシステムの９００ＭＨｚ帯（８７０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ）のＧＳＭ（Global System for Mobile communications）方式と、１．８ＧＨｚ帯（１７１０ＭＨｚ〜１８８０ＭＨｚ）のＤＣＳ（Digital Cellular System）方式のアンテナに適用すると、頂冠部１５ａの直径は約３０ｍｍとなり、アンテナ高は約２９．５ｍｍと低姿勢とすることができる。このように、アンテナ高をさらに低姿勢とすることができる。
【００１４】
次に、上記説明した本発明の実施の形態にかかる第２の構成の２周波用アンテナ１５を車載用アンテナに適用した際の構成を図３に示す。
図３に示すように、本発明の車載用アンテナ１は、楕円形とされた導電性の金属ベース３と、この金属ベース３に嵌着された合成樹脂製のカバー２からなるアンテナケースを備えている。この金属ベース３の下面に柔軟なパッドが配置されて、車体に取り付けられる。そして、車載用アンテナ１はアンテナケースから外部へ突出するエレメント等の部分は一切有しておらず低姿勢とされている。さらに、金属ベース３の裏側には車体に形成された取付穴に嵌入され、固定用ネジが螺着されることにより車載用アンテナ１を車体に固着するベース取付部３ａが突出されて形成されている。このベース取付部３ａには軸に沿って切溝部３ｂが形成された貫通孔が設けられており、この貫通孔を利用してＧＰＳ用ケーブル１０と電話用ケーブル１１とが外部からアンテナケース内に導入されている。
【００１５】
ＧＰＳ用ケーブル１０の先端にはＧＰＳ機器に接続されるコネクタ１０ａが設けられており、電話用ケーブル１１の先端には車載電話機に接続されるコネクタ１１ａが設けられている。
図３に金属ベース３とカバー２とを破断して示すようにアンテナケース内には、ＧＰＳ信号を受信するＧＰＳアンテナ４と、車載電話用の２周波用アンテナ１５が収納されている。このＧＰＳアンテナ４は、金属ベース３に形成されたＧＰＳアンテナ収納部内に収納されている。そして、２周波用アンテナ１５は図２に示されているように回路基板６に電気的に接続されていると共に、機械的に固着されている。そして、この回路基板６は金属ベース３に固着されている。また、アンテナケース内に導入されたＧＰＳ用ケーブル１０はＧＰＳアンテナ４に接続されており、電話用ケーブル１１は回路基板６の２周波用アンテナ１５に接続されている。
【００１６】
さらに、電話用ケーブル１１とＧＰＳ用ケーブル１０とはベース取付部３ａの貫通孔から導出される際に、図３に示すように、ベース取付部３ａの軸に沿って形成された切溝部３ｂを介して金属ベース３の裏面にほぼ平行に引き出すことができる。さらにまた、貫通孔の下端からＧＰＳ用ケーブル１０と電話用ケーブル１１とを導出すると、金属ベース３の裏面にほぼ直交して導出することができる。これにより、車載用アンテナ１を取り付ける車体の構造にあわせて電話用ケーブル１１とＧＰＳ用ケーブル１０とを引き出すことができる。
【００１７】
２周波用アンテナ１５は、図２に示すように線状のエレメント部１５ｂと、このエレメント部１５ｂの先端に設けられた下方に傘状となるよう折り曲げられていると共に円筒状部１５ｄを備える円形の頂冠部１５ａとから構成されている。この頂冠部１５ａはエレメント部１５ｂの先端にハンダ付け等により固着されている。また、エレメント部１５ｂの下端には、鍔状の取付部が形成されて、この取付部が回路基板６に形成された給電部６ａにハンダ付けにより固着されている。なお、回路基板６が金属ベース３に取り付けられた際に、回路基板６のアースパターンは金属ベース３に電気的に接続され、金属ベース３は２周波用アンテナ１５のグランドプレーンとして作用するようになる。
【００１８】
次に、図３に示す車載用アンテナ１のＧＳＭ／ＤＣＳの周波数帯域におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートと電圧定在波比（ＶＳＷＲ）特性および水平面内指向性を示すグラフを図４ないし図１９に示す。ただし、図４ないし図１１はＧＰＳアンテナ４がない場合のＧＳＭ／ＤＣＳの周波数帯域におけるスミスチャートとＶＳＷＲ特性および水平面内指向性を示すグラフであり、図１２ないし図１９はＧＰＳアンテナ４がある場合のＧＳＭ／ＤＣＳの周波数帯域におけるスミスチャートとＶＳＷＲ特性および水平面内指向性を示すグラフである。
【００１９】
図４はＧＰＳアンテナ４がない場合のＧＳＭの周波数帯域におけるスミスチャートであり、図５はそのＶＳＷＲ特性を示すグラフである。図示するように、ＧＳＭの周波数帯域におけるＶＳＷＲは約２．３以下となる。
また、図６はＧＰＳアンテナ４がない場合のＤＣＳの周波数帯域におけるスミスチャートであり、図７はそのＶＳＷＲ特性を示すグラフである。図示するように、ＤＣＳの周波数帯域におけるＶＳＷＲは約１．５以下となる。
これらのＶＳＷＲ特性と、スミスチャートに示すインピーダンス特性から、２周波用アンテナ１５が適用された車載用アンテナ１がＧＳＭとＤＣＳの２つの周波数帯域で動作することを理解することができる。
【００２０】
図８（ｂ）は、車載用アンテナ１を図８（ａ）に示すように配置した際のＧＰＳアンテナ４がない場合のＧＳＭの最低周波数である８７０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約−１．０４ｄＢとなる。図９（ａ）はその場合のＧＳＭの中央周波数である９１５ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約−０．８１ｄＢとなる。図９（ｂ）はその場合のＧＳＭの最高周波数である９６０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約−１．５３ｄＢとなる。これらの水平面内指向性を示す図を参照すると、ＧＳＭの周波数帯域においてほぼ円形の良好な水平面内指向性とされていることがわかる。
【００２１】
図１０（ａ）は、車載用アンテナ１を図８（ａ）に示すように配置した際のＧＰＳアンテナ４がない場合のＤＣＳの最低周波数である１７１０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約−１．３３ｄＢとなる。図１０（ｂ）はその場合のＤＣＳの中央周波数である１７９５ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約−０．３ｄＢとなる。図１１（ａ）はその場合のＤＣＳの最高周波数である１８８０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約−１．１７ｄＢとなる。これらの水平面内指向性を示す図を参照すると、ＤＣＳの周波数帯域においてほぼ円形の良好な水平面内指向性とされていることがわかる。
これらの図に示す水平面内指向性から、２周波用アンテナ１５が適用された車載用アンテナ１がＧＳＭとＤＣＳの２つの周波数帯域で良好に動作することを理解することができる。
【００２２】
図１２はＧＰＳアンテナ４がある場合のＧＳＭの周波数帯域におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートであり、図１３はそのＶＳＷＲ特性を示すグラフである。図示するように、ＧＳＭの周波数帯域におけるＶＳＷＲは約２．３以下となる。
また、図１４はＧＰＳアンテナ４がある場合のＤＣＳの周波数帯域におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートであり、図１５はそのＶＳＷＲ特性を示すグラフである。図示するように、ＤＣＳの周波数帯域におけるＶＳＷＲは約１．８以下となる。
これらのＶＳＷＲ特性とスミスチャートに示すインピーダンス特性から、ＧＰＳアンテナ４がある場合には若干特性が劣化するが、２周波用アンテナ１５が適用された車載用アンテナ１がＧＳＭとＤＣＳの２つの周波数帯域で十分動作することを理解することができる。
【００２３】
図１６（ｂ）は、車載用アンテナ１を図１６（ａ）に示すように配置した際のＧＰＳアンテナ４がある場合のＧＳＭの最低周波数である８７０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約−１．２３ｄＢとなる。図１７（ａ）はその場合のＧＳＭの中央周波数である９１５ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約−０．７８ｄＢとなる。図１７（ｂ）はその場合のＧＳＭの最高周波数である９６０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約−１．６７ｄＢとなる。これらの水平面内指向性を参照すると、ＧＰＳアンテナ４がある場合には若干特性が劣化するが、ＧＳＭの周波数帯域においてほぼ円形の良好な水平面内指向性とされていることがわかる。
【００２４】
図１８（ａ）は、車載用アンテナ１を図１６（ａ）に示すように配置した際のＧＰＳアンテナ４がある場合のＤＣＳの最低周波数である１７１０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約−１．８１ｄＢとなる。図１８（ｂ）はその場合のＤＣＳの中央周波数である１７９５ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約−０．２２ｄＢとなる。図１９（ａ）はその場合のＤＣＳの最高周波数である１８８０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約−０．０４ｄＢとなる。これらの水平面内指向性を参照すると、ＧＰＳアンテナ４がある場合には若干特性が劣化するが、ＤＣＳの周波数帯域においてほぼ円形の良好な水平面内指向性とされていることがわかる。
これらの水平面内指向性から、ＧＰＳアンテナ４がある場合には若干特性が劣化するが、２周波用アンテナ１５が適用された車載用アンテナ１がＧＳＭとＤＣＳの２つの周波数帯域で良好に動作することを理解することができる。
【００２５】
次に、車載用アンテナ１において２周波用アンテナを図１に示す第１の２周波用アンテナ５とした場合のＡＭＰＳ／ＰＣＳの周波数帯域におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートと、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）特性および水平面内指向性を示すグラフを図２０ないし図２７に示す。
図２０はＡＭＰＳの周波数帯域におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートであり、図２１はそのＶＳＷＲ特性を示すグラフである。図示するように、ＡＭＰＳの周波数帯域におけるＶＳＷＲは約２．０以下となる。
また、図２２はＰＣＳの周波数帯域におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートであり、図２３はそのＶＳＷＲ特性を示すグラフである。図示するように、ＰＣＳの周波数帯域におけるＶＳＷＲは約１．７以下となる。
これらのＶＳＷＲ特性と、スミスチャートに示すインピーダンス特性から、２周波用アンテナ５が適用された車載用アンテナ１がＡＭＰＳとＰＣＳの２つの周波数帯域で動作することを理解することができる。
【００２６】
図２４（ｂ）は、車載用アンテナ１を図２４（ａ）に示すように配置した際のＡＭＰＳの最低周波数である８２４ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約−１．１９ｄＢとなる。図２５（ａ）はその場合のＡＭＰＳの中央周波数である８５９ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約−０．６４ｄＢとなる。図２５（ｂ）はその場合のＡＭＰＳの最高周波数である８９４ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約−０．８１Ｂとなる。これらの水平面内指向性を参照すると、ＡＭＰＳの周波数帯域においてほぼ円形の良好な水平面内指向性とされていることがわかる。
【００２７】
図２６（ａ）は、車載用アンテナ１を図２４（ａ）に示すように配置した際のＰＣＳの最低周波数である１８５０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約−１．３９ｄＢとなる。図２６（ｂ）はその場合のＰＣＳの中央周波数である１９２０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約１．２８ｄＢとなる。図２７はその場合のＰＣＳの最高周波数である１９９０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図であり、この場合の１／４波長ホイップアンテナに対するアンテナゲインは約０．５ｄＢとなる。これらの図に示す水平面内指向性を参照すると、ＰＣＳの周波数帯域においてほぼ円形の良好な水平面内指向性とされていることがわかる。
これらの水平面内指向性から、２周波用アンテナ５が適用された車載用アンテナ１がＡＭＰＳとＰＣＳの２つの周波数帯域で良好に動作することを理解することができる。
【００２８】
上記の説明では、本発明にかかる２周波用アンテナはＧＳＭ／ＤＣＳの２つの周波数帯域、あるいは、ＡＭＰＳ／ＰＣＳの２つの周波数帯域で動作させるようにしたが、本発明はこれに限らず、周波数比が約１：２とされる２つの周波数帯域における通信システムに適用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているので、線状のエレメントの先端に設けられた頂冠部における先端と、線状のエレメントの給電点とを接続する折り返し素子を設けるようにしている。このように折り返し素子を設けることにより、２つの周波数帯域で動作するアンテナとすることができる。そして、動作する２つの周波数帯域の周波数比は、約１：２となる。
また、本発明の２周波用アンテナは、線状のエレメントの先端にトップローディングとして機能する頂冠部を設けるようにしているので、２周波用アンテナの高さを低くすることができる。このため、小さなアンテナケース内に２周波用アンテナを収納することが可能となり、車体のルーフに取り付けた際にも大きく突出することがなく優れたデザインとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の２周波用アンテナの実施の形態の第１の構成を示す図である。
【図２】本発明の２周波用アンテナの実施の形態の第２の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態の２周波用アンテナを車載用アンテナに適用した構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態の２周波用アンテナを適用した車載用アンテナのＧＳＭの周波数帯域におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートである。
【図５】本発明の実施の形態の２周波用アンテナを適用した車載用アンテナのＧＳＭの周波数帯域におけるＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態の２周波用アンテナを適用した車載用アンテナのＤＣＳの周波数帯域におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートである。
【図７】本発明の実施の形態の２周波用アンテナを適用した車載用アンテナのＤＣＳの周波数帯域におけるＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態の２周波用アンテナを適用した車載用アンテナの８７０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態の２周波用アンテナを適用した車載用アンテナの９１５ＭＨｚおよび９６０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態の２周波用アンテナを適用した車載用アンテナの１７１０ＭＨｚおよび１７９５ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態の２周波用アンテナを適用した車載用アンテナの１８８０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態の２周波用アンテナを適用したＧＰＳアンテナ付き車載用アンテナのＧＳＭの周波数帯域におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートである。
【図１３】本発明の実施の形態の２周波用アンテナを適用したＧＰＳアンテナ付き車載用アンテナのＧＳＭの周波数帯域におけるＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態の２周波用アンテナを適用したＧＰＳアンテナ付き車載用アンテナのＤＣＳの周波数帯域におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートである。
【図１５】本発明の実施の形態の２周波用アンテナを適用したＧＰＳアンテナ付き車載用アンテナのＤＣＳの周波数帯域におけるＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態の２周波用アンテナを適用したＧＰＳアンテナ付き車載用アンテナの８７０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態の２周波用アンテナを適用したＧＰＳアンテナ付き車載用アンテナの９１５ＭＨｚおよび９６０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態の２周波用アンテナを適用したＧＰＳアンテナ付き車載用アンテナの１７１０ＭＨｚおよび１７９５ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図である。
【図１９】本発明の実施の形態の２周波用アンテナを適用したＧＰＳアンテナ付き車載用アンテナの１８８０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図である。
【図２０】本発明の実施の形態の他の２周波用アンテナを適用した車載用アンテナのＡＭＰＳの周波数帯域におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートである。
【図２１】本発明の実施の形態の他の２周波用アンテナを適用した車載用アンテナのＡＭＰＳの周波数帯域におけるＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図２２】本発明の実施の形態の他の２周波用アンテナ適用した車載用アンテナのＰＣＳの周波数帯域におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートである。
【図２３】本発明の実施の形態の他の２周波用アンテナ適用した車載用アンテナのＰＣＳの周波数帯域におけるＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図２４】本発明の実施の形態の他の２周波用アンテナ適用した車載用アンテナの８２４ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図である。
【図２５】本発明の実施の形態の他の２周波用アンテナ適用した車載用アンテナの８５９ＭＨｚおよび８９４ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図である。
【図２６】本発明の実施の形態の他の２周波用アンテナ適用した車載用アンテナの１８５０ＭＨｚおよび１９２０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図である。
【図２７】本発明の実施の形態の他の２周波用アンテナ適用した車載用アンテナの１９９０ＭＨｚにおける水平面内指向性を示す図である。
【符号の説明】
１ 車載用アンテナ、２ カバー、３ 金属ベース、３ａ ベース取付部、３ｂ切溝部、４ ＧＰＳアンテナ、５ ２周波用アンテナ、５ａ 頂冠部、５ｂ エレメント部、５ｃ 折り返し素子、５ｅ 整合用スタブ、６ 回路基板、６ａ給電部、６ｂ アース部、１０ ＧＰＳ用ケーブル、１０ａ コネクタ、１１電話用ケーブル、１１ａ コネクタ、１５ ２周波用アンテナ、１５ａ 頂冠部、１５ｂ エレメント部、１５ｃ 折り返し素子、１５ｄ 円筒状部、１５ｅ
整合用スタブ
Claims (5)
- 線状のエレメント部と、
該エレメント部の先端に設けられていると共に、下方に傾斜されて傘状とされている頂冠部と、
前記エレメント部の中間部をアースに短絡する整合用スタブと、
前記エレメントの給電点と、前記頂冠部の先端とを接続する折り返し素子とを備え、
２つの周波数帯域において動作することを特徴とする２周波用アンテナ。 - 前記頂冠部の先端が下方へ屈曲されて円筒状とされていることを特徴とする請求項１記載の２周波用アンテナ。
- 前記２つの周波数帯域の周波数比が、約１：２とされていることを特徴とする請求項１記載の２周波用アンテナ。
- 車体に取り付け可能な取付部が下面に形成されている金属ベースと、該金属ベースに嵌合されているカバーとからなるケース内に収納されていることを特徴とする請求項１記載の２周波用アンテナ。
- 前記ケース内にナビゲーション用アンテナも収納されていることを特徴とする請求項４記載の２周波用アンテナ。
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