JP4129038B2 - 多周波アンテナ - Google Patents

Description

本発明は、ＦＭ放送や地上デジタル放送を受信可能な車両に搭載して好適な多周波アンテナに関するものである。

車両に取り付けられる従来のアンテナ装置は、一般にＡＭ放送とＦＭ放送を受信可能なアンテナ装置とされている。このアンテナ装置として、アンテナのロッド部をヘリカル状に巻回されたヘリカルアンテナとした車載用のアンテナ装置が知られている。
このアンテナ装置の構成の一例を示す斜視図を図２９に示す。図２９に示すアンテナ装置１００は、棒状とされた絶縁性の支持体１１０の外周面にピッチｐでヘリカルエレメント１１１が巻回されている。支持体１１０の下端には金属製のエレメント金具１１３が嵌着されている。エレメント金具１１３の下部はアンテナ装置１００を車両のルーフ等に取り付けられるアンテナケースに固着するための取付部１１４とされており、取付部１１４には例えば雄ネジが形成されている。また、図示されていないがヘリカルエレメント１１１が巻回されている支持体１１０の先端からエレメント金具１１３にかけて樹脂でモールドされている。

支持体１１０に巻回されているヘリカルエレメント１１１の径φを約６．８ｍｍ、ピッチｐを約１．４８ｍｍ、長さＬを約１５４ｍｍとしたアンテナ装置１００をアンテナケースに取り付けた際のＦＭ放送の周波数帯における電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を図３０に示す。なお、エレメント金具１１３の長さＬ１は約２２．５ｍｍとされている。図３０に示す周波数特性を参照すると、ＦＭ放送の中心周波数とされる８３ＭＨｚにほぼ共振していることがわかる。また、日本におけるＦＭ放送の周波数帯は７６ＭＨｚ〜９０ＭＨｚとされ、図２９に示すアンテナ装置１００はＦＭ放送の周波数帯においてほぼ動作していることがわかる。ところで、最近は地上デジタルＴＶ放送を車両においても受信することが望まれている。地上デジタルＴＶ放送の周波数帯は４７０ＭＨｚ〜７１０ＭＨｚのＵＨＦ帯とされており、図２９に示すアンテナ装置１００をアンテナケースに取り付けた際のＵＨＦ帯の周波数特性を図３１に示す。図３１を参照すると、アンテナ装置１００がＦＭ放送受信用とされていることから当然のことではあるが、アンテナ装置１００はＵＨＦ帯において動作しておらず、アンテナ装置１００では地上デジタルＴＶ放送を受信することができないことがわかる。

そこで、複数の周波数帯において動作させるようにした従来の多周波アンテナの構成例を図３２に示す。
図３２に示す多周波ヘリカルアンテナ２００は、巻き数の多くされている無給電コイル部２１６の動作周波数帯域が移動電話網における８００ＭＨｚ帯となるように無給電コイル部２１６の長さが調節されており、巻き数が若干少なくされている第２無給電コイル部２１９の動作周波数帯域が移動電話網における８００ＭＨｚ帯の近傍となるように第２無給電コイル部２１９の長さが調節されている。これにより、８００ＭＨｚ帯という低い周波数帯においても十分に広い周波数帯域を確保することができるようになる。また、巻き数が少なくされている励振コイル部２１７の動作周波数帯域が移動電話網における１．５ＧＨｚ帯となるように励振コイル部２１７の長さを調節することにより、多周波ヘリカルアンテナ２００は移動電話網における８００ＭＨｚ帯と１．５ＧＨｚ帯で動作可能となる。なお、無給電コイル部２１６と第２無給電コイル部２１９は励振コイル部２１７により励振されている。
特開２０００−２９５０１７ 特開２００３−３７４２６

上記したアンテナ装置１００では、複数の周波数帯において動作させることができないという問題点がある。そこで、アンテナ装置１００において複数の周波数帯において動作するように、上記多周波ヘリカルアンテナ２００において複数の周波数帯で動作する多周波技術を適用することが考えられる。すなわち、ヘリカルエレメント１１１のピッチ間にさらに無給電のヘリカルエレメントを配置するようにする。これにより、複数の周波数帯で動作する多周波アンテナとすることができる。しかしながら、ヘリカルエレメント１１１のピッチ間にさらに無給電のヘリカルエレメントを配置しなければならないため、ヘリカルエレメント１１１のピッチを大きくする必要がある。すると、ヘリカルエレメント１１１の長さＬが長くなってしまい、デザイン上の問題があると共に取り扱いにくくなるという問題点があった。

そこで、本発明は複数の周波数帯において動作させるようにしても全長を極力短くすることができる多周波アンテナを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は、支持体の外周面に巻回されている第１の周波数帯で動作するヘリカルエレメントと、支持体の外周面に形成されている溝部内、あるいは、支持体に形成されている収納孔内に配置されている第２の周波数帯で動作する線状エレメントとを備えることを最も主要な特徴としている。

本発明によれば、支持体の外周面に巻回されている第１の周波数帯で動作するヘリカルエレメントと、支持体の外周面に形成されている溝部内、あるいは、支持体に形成されている収納孔内に配置されている第２の周波数帯で動作する線状エレメントとを備えることから、多周波アンテナとすることができる。この場合、第２の周波数帯で動作するのは溝部内あるいは収納孔内に配置した線状エレメントとされるため、ヘリカルエレメントのピッチを大きくする必要がなく多周波アンテナの全長を短くすることができる。さらに、ヘリカルエレメントが線状エレメントの影響を受けて、多周波アンテナの全長を短くすることができるようになる。

本発明の第１実施例にかかる多周波アンテナの構成を示す斜視図を図１に、第１実施例の多周波アンテナの構成を示すｄ−ｄ線で切断した断面図を図２に示す。
これらの図に示す多周波アンテナ１は、ほぼ断面円形とされている棒状とされた絶縁性の支持体１０の外周面にピッチｐでヘリカルエレメント１１が巻回されている。支持体１０の下端には、ヘリカルエレメント１１の下端と電気的に接続される金属製のエレメント金具１３が嵌着されている。エレメント金具１３の下部は多周波アンテナ１をアンテナケース等に固着するための径が細くされた取付部１４とされており、取付部１４には例えば車両のルーフに取り付けられるアンテナケースに螺着される雄ネジが形成されている。支持体１０は樹脂成形により形成されて可撓性を有しており、外周面にはヘリカル状の溝が形成され、このヘリカル状の溝内に導線が巻回されることによりピッチｐのヘリカルエレメント１１が形成されるようになる。また、図示されていないがヘリカルエレメント１１が巻回されている支持体１０の先端からエレメント金具１３にかけて、ヘリカルエレメント１１を覆うように樹脂でモールドされている。

さらに、支持体１０の中心軸にほぼ平行に下端から上方へ向かって、第１溝部１０ａ、第２溝部１０ｂ、第３溝部１０ｃおよび第４溝部１０ｄの４本の溝部が形成されている。第１溝部１０ａないし第４溝部１０ｄの形状はほぼ同様の形状とされ先に行くほど狭まるテーパ状とされ先端部は半円状に形成されている。そして、長さｂとされた第１溝部１０ａ内に長さｂより若干短い長さａの線状エレメント１２が、ヘリカルエレメント１１と間隔を置いて配置されている。この場合、線状エレメント１２は、第１溝部１０ａの先端部の半円状部の部位に配置されて、ヘリカルエレメント１１との間隔は少なくとも約１ｍｍ以上の間隔を確保することができる。線状エレメント１２は、ポリウレタン等の絶縁膜で被覆されており、間隔を置いたヘリカルエレメント１１と接触することがあっても直流的には絶縁されるようになる。この線状エレメント１２の下端はエレメント金具１３に電気的に接続されており、ヘリカルエレメント１１および線状エレメント１２はエレメント金具１３から給電されるようになる。なお、第１溝部１０ａないし第４溝部１０ｄは等間隔で形成されており、支持体１０に曲げ応力が印加された際に応力が均等に分散されて、溝を形成しても支持体１０が曲げ応力により折損されることを防止している。

ここで、ヘリカルエレメント１１はＦＭ放送の周波数帯に共振する長さＬとされており、線状エレメント１２の長さａは地上デジタルＴＶ放送の周波数帯に共振する長さとされている。この場合、支持体１０に巻回されているヘリカルエレメント１１の径φは約６．８ｍｍとされ、ピッチｐは約１．７６ｍｍとされ、ヘリカルエレメント１１の長さＬは約１３９ｍｍとされ、線状エレメント１２の長さａは約８０ｍｍとされる。なお、第１溝部１０ａの長さｂは約８５ｍｍとされており、エレメント金具１３の長さＬ１は約２２．５ｍｍとされている。また、ヘリカルエレメント１１と線状エレメント１２との間隔は少なくとも約１ｍｍとされている。この寸法とした多周波アンテナ１をアンテナケースに取り付けた際の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を図３および図４に示す。
図３に示す周波数特性は、多周波アンテナ１のＦＭ放送の周波数帯におけるＶＳＷＲの周波数特性であり、図３を参照すると、ＦＭ放送の中心周波数とされる８３ＭＨｚにほぼ共振しており、多周波アンテナ１はＦＭ放送の周波数帯においてほぼ動作していることがわかる。

また、図４に示す周波数特性は、本発明の第１実施例の多周波アンテナ１における地上デジタルＴＶ放送の周波数帯におけるＶＳＷＲの周波数特性であり、図４を参照すると、地上デジタルＴＶ放送の中心周波数とされる５９０ＭＨｚ近辺で共振するブロードな周波数特性とされており、多周波アンテナ１は４７０ＭＨｚ〜７１０ＭＨｚの地上デジタルＴＶ放送の周波数帯においてほぼ動作していることがわかる。
なお、ヘリカルエレメントを備える図２９に示す従来のアンテナ装置１００においてはピッチｐが約１．４８ｍｍとされて長さＬが１５４ｍｍとされた際に、ＦＭ放送の中心周波数とされる８３ＭＨｚにほぼ共振するようになる。これに対して、本発明にかかる多周波アンテナ１においては、ピッチｐを約１．７６ｍｍと大きくしているにもかかわらず、長さＬを１３９ｍｍと短くしてもＦＭ放送の中心周波数とされる８３ＭＨｚにほぼ共振するようになる。

これは、線状エレメント１２の影響を受けて等価的にヘリカルエレメント１１の電気長が長くなったものと考えられる。そこで、線状エレメント１２を設けた場合と設けない場合の上記した寸法のヘリカルエレメント１１におけるＦＭ放送の周波数帯におけるＶＳＷＲの周波数特性を図５に示す。図５を参照すると、線状エレメント１２を設けないようにすると、ヘリカルエレメント１１は約１０３ＭＨｚで共振するようになりＦＭ放送の周波数帯をカバーできないようになる。しかし、線状エレメント１２を設けるようにすると、ヘリカルエレメント１１は約８３ＭＨｚで共振するようになり、ヘリカルエレメント１１は線状エレメント１２の影響を受けてＦＭ放送の周波数帯をカバーできるようになることがわかる。このように、本発明にかかる多周波アンテナ１は複数の周波数帯において動作するようにしても低姿勢化することができるのである。なお、ＡＭ放送の周波数帯においてヘリカルエレメント１１を電圧受信素子として利用することにより、ヘリカルエレメント１１をＡＭ放送受信用のアンテナとして兼用することができる。このようにすると、本発明の第１実施例の多周波アンテナ１は、ＡＭ／ＦＭ放送と地上デジタルＴＶ放送とを受信可能な多周波アンテナとすることができる。

以上説明した本発明の第１実施例にかかる多周波アンテナ１を車両等に搭載した際の受信システムの構成を示すブロック図を図６に示す。
図６に示すように、多周波アンテナ１はヘリカルエレメント１１と線状エレメント１２とを備えている。ヘリカルエレメント１１と線状エレメント１２とは下端が接続されており、同じ給電部１５から給電されることになる。給電部１５から導出された受信信号は、分波器１６においてＦＭ放送の受信信号と地上デジタルＴＶ放送の受信信号とに分波される。分波されたＦＭ放送の受信信号は、ＦＭ増幅器１７ａで増幅されてＦＭ放送受信部を備えるラジオ受信機１８ａに供給される。また、分波された地上デジタルＴＶ放送の受信信号は、地上デジタルＴＶ増幅器１７ｂで増幅されて地上デジタルＴＶチューナ１８ｂに供給される。このように、多周波アンテナ１を搭載するだけでＦＭ放送と地上デジタルＴＶ放送とを少なくとも受信することができるようになる。

また、本発明の第１実施例にかかる多周波アンテナ１においては、ヘリカルエレメント１１が巻回されている支持体１０の下部にエレメント金具１３が嵌着されている。この嵌着の構成を拡大した斜視図を図７に示す。図７に示すように、ヘリカルエレメント１１の下端は下方へ折曲されて支持体１０の下端部に密巻きされている接続部１１ａに接続されている。また、線状エレメント１２の下端は延伸されると共に、延伸された部位だけ絶縁膜が除去されて接続部１１ａに接続されるようになる。この状態において、接続部１１ａを覆うように支持体１０の下端部にエレメント金具１３が嵌着されてカシメ加工される。これにより、エレメント金具１３にヘリカルエレメント１１と線状エレメント１２とが電気的に接続されるようになる。この場合、図８に示すように支持体１０のほぼ中心軸に沿って形成された収納孔に線状エレメント１２’を収納することが考えられるが、図８に示すように支持体１０のほぼ中心軸に沿って形成された収納孔に線状エレメント１２’を収納した場合には、接続部１１ａを覆うように支持体１０の下端部にエレメント金具１３を嵌着してカシメ加工するだけでは、ヘリカルエレメント１１はエレメント金具１３に接続されるものの、線状エレメント１２’を確実にエレメント金具１３に接続することが難しくなり線状エレメント１２’をエレメント金具１３に接続する別の手段が必要となる。このように、支持体１０の外周面に形成された溝部内に線状エレメント１２を配置する構成とすることにより、給電部の構成を簡易化することができる。また、支持体１０のほぼ中心軸に沿って線状エレメント１２’を収納する収納孔を形成すると、支持体１０がパイプ状となって可撓力に劣るようになり、曲げ応力が印加された際に折損する恐れが生じるようになる。

次に、本発明の第２実施例にかかる多周波アンテナの構成を示す斜視図を図９に、第２実施例の多周波アンテナの構成を示すｅ−ｅ線で切断した断面図を図１０に示す。
これらの図に示す多周波アンテナ２は、ほぼ断面円形とされている棒状とされた絶縁性の支持体２０の外周面に所定のピッチでヘリカルエレメント２１が巻回されている。支持体２０の下端には、ヘリカルエレメント２１の下端と電気的に接続される金属製のエレメント金具２３が嵌着されている。エレメント金具２３の下部は多周波アンテナ２をアンテナケース等に固着するための径が細くされた取付部２４とされており、取付部２４には例えば車両のルーフ等に取り付けられるアンテナケースに螺着される雄ネジが形成されている。支持体２０は樹脂成形により形成されて可撓性を有しており、外周面にはヘリカル状の溝が形成され、このヘリカル状の溝内に導線が巻回されることにより所定のピッチのヘリカルエレメント２１が形成されるようになる。また、図示されていないがヘリカルエレメント２１が巻回されている支持体２０の先端からエレメント金具２３にかけて、ヘリカルエレメント２１を覆うように樹脂でモールドされている。

さらに、支持体２０の中心軸にほぼ平行に下端から上方へ向かって、第１溝部２０ａ、第２溝部２０ｂ、第３溝部２０ｃおよび第４溝部２０ｄの４本の所定長とされた溝部が形成されている。第１溝部２０ａないし第４溝部２０ｄの形状はほぼ同様の形状とされ先に行くほど狭まるテーパ状とされ先端部は半円状とされている。そして、第１溝部２０ａ内に線状エレメント２２ａが、第２溝部２０ｂ内に線状エレメント２２ｂが、第４溝部２０ｄ内に線状エレメント２２ｄが、ヘリカルエレメント２１と間隔を置いて配置されている。この場合、線状エレメント２２ａ，２２ｂ，２２ｄは、第１溝部２０ａ、第２溝部２０ｂ、第４溝部２０ｄの先端部の半円状部の部位に配置されて、ヘリカルエレメント２１との間隔は少なくとも約１ｍｍ以上の間隔を確保することができる。線状エレメント２２ａ、２２ｂ、２２ｄは、ポリウレタン等の絶縁膜で被覆されており、間隔を置いたヘリカルエレメント２１と接触することがあっても直流的に絶縁されるようになる。この線状エレメント２２ａ、２２ｂ、２２ｄの下端はエレメント金具２３に電気的に接続されており、ヘリカルエレメント２１および線状エレメント２２ａ、２２ｂ、２２ｄはエレメント金具１３から給電されるようになる。なお、第１溝部２０ａないし第４溝部２０ｄは等間隔で形成されており、支持体２０に曲げ応力が印加された際に応力が均等に分散されて、溝部を形成しても支持体１０が曲げ応力により折損されることを防止している。

ここで、ヘリカルエレメント２１はＦＭ放送の周波数帯に共振する長さとされており、線状エレメント２２ａの長さは地上デジタルＴＶ放送の周波数帯に共振する長さとされている。また、線状エレメント２２ｂの長さは８００ＭＨｚ帯の携帯電話網の周波数帯に共振する長さとされ、線状エレメント２２ｄの長さは１．８ＧＨｚ帯の携帯電話網の周波数帯に共振する長さとされている。これにより、第２実施例の多周波アンテナ２は４つの周波数帯において動作する多周波アンテナとすることができる。ただし、多周波アンテナ２が動作する周波数帯は、ＦＭ放送の周波数帯を除いて上記した周波数帯に限ることはなく地上デジタルラジオ、ＡＭＰＳ（Advanced Mobile Phone Service）、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）、ＤＣＳ（Digital Communication System ）、ＰＣＳ（Personal Communications Service）、ＰＤＣ（Personal Digital Cellular）等の携帯電話網の周波数帯、キーレスシステム、ウェザーバンドやＤＡＢ（Digital Audio Broadcast）等の周波数帯とすることができる。この場合は、線状エレメント２２ａ、２２ｂ、２２ｄの長さをそれぞれ動作させたい周波数帯に応じた長さとすればよい。

また、第２実施例の多周波アンテナ２において、ヘリカルエレメント２１をＡＭ放送の周波数帯において電圧受信素子として利用することにより、ヘリカルエレメント２１をＡＭ放送受信用のアンテナとして兼用することができる。
なお、第２実施例の多周波アンテナ２においても、ヘリカルエレメント２１の下端は下方へ折曲されて支持体２０の下端部に密巻きされている接続部に接続されている。また、線状エレメント２２ａ，２２ｂ，２２ｄの下端は延伸されると共に、延伸された部位だけ絶縁膜が除去されて接続部に接続されるようになる。この状態において、接続部を覆うように支持体２０の下端部にエレメント金具２３が嵌着されてカシメ加工される。これにより、エレメント金具２３にヘリカルエレメント２１と線状エレメント２２ａ，２２ｂ，２２ｄとが電気的に接続されるようになる。

次に、本発明の第３実施例にかかる多周波アンテナの構成を示す分解斜視図を図１１に示し、本発明の第３実施例にかかる多周波アンテナの構成を示す斜視図を図１２に示し、本発明の第３実施例の多周波アンテナの構成を示すｆ−ｆ線で切断した断面図を図１３に示す。
図１１ないし図１３に示す本発明の第３実施例にかかる多周波アンテナ３は、図８に示す支持体１０のほぼ中心軸に沿って形成された収納孔に線状エレメント１２’を収納した多周波アンテナを具体化した多周波アンテナとされている。
第３実施例の多周波アンテナ３は、ほぼ断面円形とされている外形形状が棒状とされた絶縁性の支持体３０の外周面にピッチｐでヘリカルエレメント３１が巻回されている。支持体３０の下端には、ヘリカルエレメント３１の下端と電気的に接続される金属製のエレメント金具３３が嵌着されている。エレメント金具３３の下部は多周波アンテナ３をアンテナケース等に固着するための径が細くされた取付部３４とされており、取付部３４には例えば車両のルーフ等に取り付けられるアンテナケースに螺着される雄ネジが形成されている。支持体３０は樹脂成形により形成されて可撓性を有しており、外周面にはヘリカル状の溝が形成され、このヘリカル状の溝内に導線が巻回されることによりピッチｐのヘリカルエレメント３１が形成されるようになる。また、図１２に破線で図示されているようにヘリカルエレメント３１が巻回されている支持体３０の先端からエレメント金具３３にかけて、ヘリカルエレメント３１を覆うように樹脂製のアンテナカバー３５でモールドされている。

さらに、支持体３０の中心軸にほぼ沿って下端から上方へ向かって所定長の収納孔３０ａが形成されている。この収納孔３０ａ内に収納孔３０ａの長さより若干短い長さａの線状エレメント３２が収納されている。この場合、線状エレメント３２はエレメント金具３３の下部の取付部３４の下方から取付部３４に形成されている挿通孔内に挿通されて、線状エレメント３２の下部が挿通孔に圧入されることにより、線状エレメント３２がエレメント金具３３に電気的に接続されると共に機械的に固着されている。この状態のエレメント金具３３をヘリカルエレメント３１を巻回している支持体３０の下方へ位置させて、支持体３０に形成されている収納孔３０ａ内に線状エレメント３２を挿通させていき、エレメント金具３３内に上方から支持体３０の下部に形成されている径が若干細くされている接続部３１ａを嵌着し、その部分のエレメント金具３３にカシメ加工を施す。接続部３１ａの外周面にはヘリカルエレメント３１が密巻きされていることから、ヘリカルエレメント３１の下端はエレメント金具３３に電気的に接続され、ヘリカルエレメント３１および線状エレメント３２はエレメント金具３３から給電されるようになる。

ヘリカルエレメント３１はＦＭ放送の周波数帯に共振する長さＬとされており、線状エレメント３２の長さａは地上デジタルＴＶ放送の周波数帯に共振する長さとされている。この場合、支持体３０に巻回されているヘリカルエレメント３１の径φは約６．８ｍｍとされ、ピッチｐは約１．７６ｍｍとされ、ヘリカルエレメント３１の長さＬは約１３９ｍｍとされ、線状エレメント３２の長さａは約８２ｍｍとされる。なお、エレメント金具３３の長さＬ１は約２２．５ｍｍとされている。また、収納孔３０ａの長さは約８５ｍｍとされているが、支持体３０の全体を貫通するように収納孔３０ａを形成するようにしてもよい。また、ヘリカルエレメント３１と線状エレメント３２との間隔Ｓ（図１３参照）は少なくとも約１ｍｍ以上とされている。この場合、地上デジタルＴＶ放送の周波数帯は４７０ＭＨｚ〜７１０ＭＨｚのＵＨＦ帯の中心周波数５９０ＭＨｚの波長をλとすると、１ｍｍは約０．０００２λとなる。また、線状エレメント３２の径Ｄおよびヘリカルエレメント３１の線径Ｃは約１ｍｍ（約０．０００２λ）以下とされている。

ここで、エレメント金具３３の構成を示す斜視図を図１４に、エレメント金具３３の構成を示す平面図を図１５に、エレメント金具３３の構成を示す下面図を図１６に、エレメント金具３３の構成を示す中心軸に沿って切断した断面図を図１７に示す。
これらの図に示すように、金属製のエレメント金具３３は円筒部３３ａと円筒部３３ａの下端から突出するよう形成された取付部３４から構成されている。エレメント金具３３のほぼ中央部には例えば６個とされる複数の突出片３３ｂが等間隔で円筒部３３ａの外周面から突出して形成されている。突出片３３ｂの下には下部円筒部３３ｃが形成されており、その下に外周面にネジが形成されている取付部３４が形成されている。円筒部３３ａの内部の上部には支持体３０の下部に形成されている接続部３１ａが嵌挿される嵌挿孔３３ｄが形成されており、嵌挿孔３３ｄの下部の径は若干細くされ、嵌挿孔３３ｄに連通する径が細くされた挿通孔３３ｅが取付部３４を貫通して形成されている。挿通孔３３ｅはエレメント金具３３のほぼ長軸上に形成されており、挿通孔３３ｅ内には線状エレメント３２が挿通される。なお、複数の突出片３３ｂの幅は外へ行くほど広くされてアンテナカバー３５がモールドされた際に、アンテナカバー３５がエレメント金具３３に確実にモールドされるようになる。

次に、線状エレメント３２の構成を示す正面図を図１８（ａ）に示し、その一部拡大図を図１８（ｂ）に示す。
これらの図に示すように、線状エレメント３２は線状の金属線により構成されており、下部に平打ち加工されて潰された平打ち部３２ａが形成されている。この線状エレメント３２はエレメント金具３３の取付部３４の下から挿通孔３３ｅ内に挿通される。そして、平打ち部３２ａが挿通孔３３ｅの下端に当接した際に工具を使用して挿通孔３３ｅ内に平打ち部３２ａを圧入する。これにより、線状エレメント３２はエレメント金具３３に固着されると共に、電気的に接続されるようになる。

本発明にかかる第３実施例の多周波アンテナ３において、ヘリカルエレメント３１の巻き径φを約６．８ｍｍ、ヘリカルエレメント３１の線径Ｃを約０．４ｍｍ、ピッチｐを約１．７６ｍｍ、長さＬを約１３９ｍｍとし、線状エレメント３２の長さａを約８２ｍｍ、線状エレメント３２の径Ｄを約０．８ｍｍ、ヘリカルエレメント３１と線状エレメント３２の間隔Ｓを約２．６ｍｍの寸法とした多周波アンテナ３をアンテナケースに取り付けた際のＦＭ放送の周波数帯のＶＳＷＲの周波数特性を図１９に、地上デジタルＴＶ放送の周波数帯のＶＳＷＲの周波数特性を図２０に示す。
図１９、図２０を参照すると、上記寸法とした第３実施例の多周波アンテナ３は共振周波数が約８３ＭＨｚ近辺とされてＦＭ放送の周波数帯において十分動作するようになると共に、４７０ＭＨｚ〜７１０ＭＨｚの地上デジタルＴＶ放送の周波数帯においてほぼ動作している。

また、ヘリカルエレメントを備える図２９に示す従来のアンテナ装置１００においてはピッチｐが約１．４８ｍｍとされて長さＬが１５４ｍｍとされた際に、ＦＭ放送の中心周波数とされる８３ＭＨｚにほぼ共振するようになる。これに対して、本発明の第３実施例にかかる多周波アンテナ３においては、ピッチｐを約１．７６ｍｍと大きくしているにもかかわらず、長さＬを１３９ｍｍと短くしてもＦＭ放送の中心周波数とされる８３ＭＨｚにほぼ共振するようになる。これは、図５を参照して上記に説明したように線状エレメント３２の影響を受けて等価的にヘリカルエレメント３１の電気長が長くなったものと考えられる。
このように、本発明にかかる第３実施例の多周波アンテナ３は複数の周波数帯において動作するようにしても、ヘリカルエレメント３１が線状エレメント３２の影響を受けることにより低姿勢化することができるようになる。また、ＡＭ放送の周波数帯においてヘリカルエレメント３１を電圧受信素子として利用することにより、ヘリカルエレメント３１をＡＭ放送受信用のアンテナとして兼用することができる。このようにすると、本発明の第３実施例の多周波アンテナ３は、ＡＭ／ＦＭ放送と地上デジタルＴＶ放送とを受信可能な多周波アンテナとすることができる。
また、本発明の第３実施例にかかる多周波アンテナ３を車両等に搭載した際の受信システムの構成は上記した図６に示すブロック図と同様になり、その説明は省略する。

次に、本発明にかかる第３実施例の多周波アンテナ３において、線状エレメント３２の径Ｄを約１ｍｍと太くした際のＦＭ放送の周波数帯の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を、線状エレメント３２の径Ｄを約０．６ｍｍと細くした際のＶＳＷＲの周波数特性と対比して図２１に示す。なお、多周波アンテナ３の他の寸法は図１９，図２０に示す電気特性を得た場合の寸法とされている。
図２１を参照すると、線状エレメント３２の径Ｄを太くして約１ｍｍとするとＦＭ放送の周波数帯において共振周波数が約７８ＭＨｚとなり共振周波数が低域に移動するようになる。このように、第３実施例の多周波アンテナ３においては線状エレメント３２の径Ｄを太くするほどヘリカルエレメント３１に与える影響が大きくなって、共振周波数が低域に移動していくようになる。従って、線状エレメント３２の太さをあまり太くできないことになる。

また、本発明にかかる第３実施例の多周波アンテナ３において、ヘリカルエレメント３１と線状エレメント３２との間隔Ｓを約１ｍｍと狭くした多周波アンテナ３をアンテナケースに取り付けた際のＦＭ放送の周波数帯のＶＳＷＲの周波数特性を図２２に示す。なお、多周波アンテナ３の他の寸法は図１９，図２０に示す電気特性を得た場合の寸法とされている。
図２２を参照すると、ヘリカルエレメント３１と線状エレメント３２との間隔Ｓを狭くして約１ｍｍとすると共振周波数が低域に移動し過ぎて、７０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの周波数帯域内に共振周波数が現れず、ＦＭ放送の周波数帯においてほぼ動作しないようになる。このように、第３実施例の多周波アンテナ３においてはヘリカルエレメント３１と線状エレメント３２との間隔Ｓを狭くするほどヘリカルエレメント３１に与える影響が大きくなって、共振周波数が低域に移動していくようになる。従って、ヘリカルエレメント３１と線状エレメント３２との間隔Ｓをあまり狭くできないことになる。

さらに、本発明にかかる第３実施例の多周波アンテナ３において、線状エレメント３２の径Ｄを約１ｍｍとすると共に、ヘリカルエレメント３１と線状エレメント３２との間隔Ｓを約１．５ｍｍとした多周波アンテナ３をアンテナケースに取り付けた際のＦＭ放送の周波数帯のＶＳＷＲの周波数特性を図２３に、ＦＭ放送の周波数帯におけるインピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートを図２４に示す。なお、多周波アンテナ３の他の寸法は図１９，図２０に示す電気特性を得た場合の寸法とされている。
図２３、図２４を参照すると、線状エレメント３２の径Ｄを太くして約１ｍｍとしても、ヘリカルエレメント３１と線状エレメント３２との間隔Ｓを約１ｍｍから約１．５ｍｍに広げることにより共振周波数が７０ＭＨｚ以下から約７８ＭＨｚまで移動するようになる。このように、第３実施例の多周波アンテナ３においては線状エレメント３２の径を太くしても、ヘリカルエレメント３１と線状エレメント３２との間隔Ｓを広げていくことによりヘリカルエレメント３１に与える影響が小さくなって、共振周波数が高域に移動していくようになる。この場合、ヘリカルエレメント３１の長さＬを変えずにピッチｐを約１．８９ｍｍと若干粗くするとヘリカルエレメント３１の電気長が短くなり、共振周波数をＦＭ放送の中心周波数とされる８３ＭＨｚにほぼ共振させることができるようになる。ただし、ＶＳＷＲ特性は若干劣化するが、ＦＭ放送の周波数帯においては十分動作する。

また、ヘリカルエレメント３１と線状エレメント３２との間隔Ｓを狭くした場合でも、線状エレメントの径Ｄを細くすることにより、共振周波数をＦＭ放送の中心周波数とされる８３ＭＨｚにほぼ共振させることができるようになる。このように、本発明にかかる第３実施例の多周波アンテナ３においては、線状エレメントの径Ｄと、ヘリカルエレメント３１と線状エレメント３２との間隔Ｓとを組み合わせ、併せてヘリカルエレメント３１の電気長を調整することにより所望の電気特性を得ることができるようになる。
このことから、本発明にかかる第３実施例の多周波アンテナ３においては、線状エレメント３２の径Ｄを約１ｍｍ未満、ヘリカルエレメント３１と線状エレメント３２との間隔Ｓを約１ｍｍ以上とするのが好適とされる。また、ヘリカルエレメント３１の線径Ｃを細くすると、ＦＭ放送および地上デジタルＴＶ放送の周波数帯において所望の電気的特性が得られることから、ヘリカルエレメント３１の線径Ｃは約１ｍｍ以下とするのが好適とされる。

次に、第３実施例の多周波アンテナ３において、ヘリカルエレメント３１のヘリカルエレメント３１の長さＬを約１５２ｍｍと長くし、線状エレメント３２の長さａを約７８ｍｍと若干短くした多周波アンテナ３をアンテナケースに取り付けた際のＦＭ放送の周波数帯および地上デジタルＴＶ放送の周波数帯における電気特性を図２５および図２６に示す。なお、多周波アンテナ３の他の寸法は図１９，図２０に示す電気特性を得た場合の寸法とされている。
図２５に示す電気特性は、第３実施例の多周波アンテナ３のＦＭ放送の周波数帯におけるＶＳＷＲの周波数特性であり、図２６に示す電気特性はＦＭ放送の周波数帯におけるインピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートである。図２５および図２６を参照すると、第３実施例の多周波アンテナ３はＦＭ放送の中心周波数とされる８３ＭＨｚにほぼ共振していると共に図１９に示すＶＳＷＲ特性よりブロードなＶＳＷＲ特性となり、ＦＭ放送の周波数帯において十分動作することがわかる。

また、図２７に示す電気特性は、上記寸法とした本発明の第３実施例の多周波アンテナ３をアンテナケースに取り付けることなく単独の地上デジタルＴＶ放送の周波数帯におけるＶＳＷＲの周波数特性であり、図２８に示す電気特性は、上記寸法とした本発明の第３実施例の多周波アンテナ３をアンテナケースに取り付けた際の地上デジタルＴＶ放送の周波数帯におけるＶＳＷＲの周波数特性である。図２７を参照すると、多周波アンテナ３単独では６１０ＭＨｚ近辺で共振するブロードな周波数特性とされているが、地上デジタルＴＶ放送の周波数帯から高域にずれた周波数特性とされている。しかしながら、図２８を参照すると、地上デジタルＴＶ放送の中心周波数とされる５９０ＭＨｚ近辺で共振するブロードな周波数特性とされており、第３実施例の多周波アンテナ３は４７０ＭＨｚ〜７１０ＭＨｚの地上デジタルＴＶ放送の周波数帯においてほぼ動作していることがわかる。このように、多周波アンテナ３をアンテナケースに取り付けることにより、アンテナケース内の配線の影響を受けて多周波アンテナ３のＶＳＷＲの周波数特性が全体的に低域へ移動するものと考えられる。なお、ＦＭ放送の波長はアンテナケース内の配線に比して非常に長いので、アンテナケースの存否により電気特性の変化はほとんど現れない。

このように、第３実施例の多周波アンテナ３においては線状エレメント３２の長さａを若干短くして、ヘリカルエレメント３１の長さＬを長くしてもＦＭ放送の周波数帯および地上デジタルＴＶ放送の周波数帯において十分動作するようになる。この場合、ＡＭ放送の周波数帯においてヘリカルエレメント３１を電圧受信素子として利用することにより、多周波アンテナ３をＡＭ／ＦＭ放送と地上デジタルＴＶ放送とを受信可能な多周波アンテナとすることができる。

以上説明した本発明にかかる第３実施例の多周波アンテナ３においては、線状エレメント３２の径Ｄの代表的な値が約０．８ｍｍとされており、この寸法の線状エレメント３２を収納孔３０ａに収納している。従って、収納孔３０ａの径を小さくする（約１ｍｍ）ことができることから支持体３０がパイプ状の形状とされていても十分可撓性に富むようになり、曲げ応力が印加されても折損することなく撓むようになる。また、ヘリカルエレメント３１と線状エレメント３２との間隔Ｓを約２．６ｍｍより小さくすれば、支持体３０の径が細くなって多周波アンテナ３の径が細くなる。これにより、多周波アンテナ３はより可撓性を有するようになる。

以上説明した本発明にかかる第１，２実施例の多周波アンテナ装置において上述した電気的特性を得るためには、ヘリカルエレメントと線状エレメントとの間隔が少なくとも約１ｍｍ以上の間隔とするのが好適とされる。そこで、線状エレメントを約１ｍｍ厚以上の絶縁チューブで被覆して支持体に形成したテーパ状の溝部内に配置することで、絶縁チューブの外周面をテーパ状の溝部に接触させると共にヘリカルエレメントに接触させて、線状エレメントとヘリカルエレメントとの間隔を一定とすることができる。これにより、多周波アンテナの電気的特性を安定化することができる。また、ヘリカルエレメントと線状エレメントの間隔が一定となるように、ヘリカルエレメントと線状エレメントの間に低誘電率の絶縁材を配置するようにしてもよい。
なお、以上説明した本発明にかかる第１，２実施例の多周波アンテナ装置においては、支持体の外周面に等間隔に４つの溝部を形成するようにしたが、これに限るものではなく線状エレメントの数と同数の溝部だけを形成するようにしても良い。この場合、複数本の溝部を設ける場合は、等間隔に設けるようにするのが好適とされる。
また、本発明にかかる多周波アンテナは車両のルーフやトランクに取り付けられる車載用としたが、これに限るものではなく２以上の周波数帯で動作する多周波アンテナであれば適用することができる。

本発明の第１実施例にかかる多周波アンテナの構成を示す斜視図である。 本発明にかかる第１実施例の多周波アンテナの構成を示すｄ−ｄ線で切断した断面図である。 本発明にかかる第１実施例の多周波アンテナのＦＭ放送の周波数帯におけるＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。 本発明にかかる第１実施例の多周波アンテナの地上デジタルＴＶ放送の周波数帯におけるＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。 本発明にかかる第１実施例の多周波アンテナの線状エレメントを設けた場合と設けない場合のヘリカルエレメントのＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。 本発明の第１実施例の多周波アンテナを車両等に搭載した際の受信システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施例の多周波アンテナにかかる支持体の下部にエレメント金具が嵌着される構成を拡大して示す斜視図である。 本発明の第１実施例の多周波アンテナにかかる支持体の下部にエレメント金具が嵌着される構成と対比するための構成を示す斜視図である。 本発明にかかる第２実施例の多周波アンテナの構成を示す斜視図である。 本発明にかかる第２実施例の多周波アンテナの構成を示すｅ−ｅ線で切断した断面図である。 本発明の第３実施例にかかる多周波アンテナの構成を示す分解斜視図である。 本発明の第３実施例にかかる多周波アンテナの構成を示す斜視図である。 本発明の第３実施例の多周波アンテナの構成を示すｆ−ｆ線で切断した断面図である。 本発明にかかる第３実施例の多周波アンテナにおけるエレメント金具の構成を示す斜視図である。 本発明にかかる第３実施例の多周波アンテナにおけるエレメント金具の構成を示す平面図である。 本発明にかかる第３実施例の多周波アンテナにおけるエレメント金具の構成を示す下面図である。 本発明にかかる第３実施例の多周波アンテナにおけるエレメント金具の構成を示す中心軸に沿って切断した断面図である。 本発明にかかる第３実施例の多周波アンテナにおける線状エレメントの構成を示す正面図および一部拡大図である。 本発明にかかる第３実施例の多周波アンテナのＦＭ放送の周波数帯における電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を示す図である。 本発明にかかる第３実施例の多周波アンテナの地上デジタルＴＶ放送の周波数帯におけるＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。 本発明にかかる第３実施例の多周波アンテナにおいて、線状エレメントの径を太くした際のＦＭ放送の周波数帯のＶＳＷＲの周波数特性を、線状エレメントが細い径の際のＶＳＷＲの周波数特性と対比して示す図である。 本発明にかかる第３実施例の多周波アンテナにおいて、ヘリカルエレメントと線状エレメントとの間隔を狭くした際のＦＭ放送の周波数帯のＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。 本発明にかかる第３実施例の多周波アンテナにおいて、線状エレメントの径を太くすると共に、ヘリカルエレメントと線状エレメントとの間隔を広げた際のＦＭ放送の周波数帯のＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。 本発明にかかる第３実施例の多周波アンテナにおいて、線状エレメントの径を太くすると共に、ヘリカルエレメントと線状エレメントとの間隔を広げた際のＦＭ放送の周波数帯におけるインピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートである。 本発明にかかる第３実施例の多周波アンテナにおいて、ヘリカルエレメントの長さを長くし線状エレメントの長さを若干短くした際のＦＭ放送の周波数帯のＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。 本発明にかかる第３実施例の多周波アンテナにおいて、ヘリカルエレメントの長さを長くし線状エレメントの長さを若干短くした際のＦＭ放送の周波数帯におけるインピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートである。 本発明の第３実施例の多周波アンテナにおいて、ヘリカルエレメントの長さを長くし線状エレメントの長さを若干短くした際の多周波アンテナ単独の地上デジタルＴＶ放送の周波数帯におけるＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。 本発明にかかる第３実施例の多周波アンテナにおいて、ヘリカルエレメントの長さを長くし線状エレメントの長さを若干短くした際の地上デジタルＴＶ放送の周波数帯のＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。 従来のアンテナ装置の構成の一例を示す斜視図である。 従来のアンテナ装置のＦＭ放送の周波数帯におけるＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。 従来のアンテナ装置のＵＨＦ帯におけるＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。 複数の周波数帯において動作させるようにした従来の多周波アンテナの構成例を示す図である。

符号の説明

１ 多周波アンテナ、２ 多周波アンテナ、１０ 支持体、１０ａ 第１溝部、１０ｂ 第２溝部、１０ｃ 第３溝部、１０ｄ 第４溝部、１１ ヘリカルエレメント、１１ａ 接続部、１２ 線状エレメント、１３ エレメント金具、１４ 取付部、１５ 給電部、１６ 分波器、１７ａ ＦＭ増幅器、１７ｂ 地上デジタルＴＶ増幅器、１８ａ ラジオ受信機、１８ｂ 地上デジタルＴＶチューナ、２０ 支持体、２０ａ 第１溝部、２０ｂ 第２溝部、２０ｃ 第３溝部、２０ｄ 第４溝部、２１ ヘリカルエレメント、２２ａ 線状エレメント、２２ｂ 線状エレメント、２２ｄ 線状エレメント、２３ エレメント金具、２４ 取付部、３０ 支持体、３０ａ 収納孔、３１ ヘリカルエレメント、３１ａ 接続部、３２ 線状エレメント、３２ａ 平打ち部、３３ エレメント金具、３３ａ 円筒部、３３ｂ 突出片、３３ｃ 下部円筒部、３３ｄ 嵌挿孔、３３ｅ 挿通孔、３４ 取付部、３５ アンテナカバー、１００ アンテナ装置、１１０ 支持体、１１１ ヘリカルエレメント、１１３ エレメント金具、１１４ 取付部、２００ 多周波ヘリカルアンテナ、２１６ 無給電コイル部、２１７ 励振コイル部、２１９ 無給電コイル部

Claims (5)

1. 所定長の溝部が一端から中心軸に沿ってほぼ平行に外周面に形成されている棒状に形成されている絶縁性の支持体と、
   該支持体の外周面に巻回され、一端部から給電される第１の周波数帯で動作するヘリカルエレメントと、
   前記支持体に形成されている前記溝部内に配置され、端部から給電される第２の周波数帯で動作する線状エレメントと、
   前記支持体の前記一端に被嵌されて前記ヘリカルエレメントの前記一端部および前記線状エレメントの前記端部に電気的に接続され、下部に取付部が形成されているエレメント金具とを備え、
   前記エレメント金具を介して前記ヘリカルエレメントおよび前記線状エレメントに給電されることを特徴とする多周波アンテナ。
2. 前記支持体が可撓性の樹脂製とされており、その外周面に前記ヘリカルエレメントが巻回されるヘリカル状の溝が形成されていることを特徴とする請求項１記載の多周波アンテナ。
3. 前記支持体の外周面に、外周面に所定長の複数本の溝部が一端から中心軸に沿ってほぼ平行に形成されており、それぞれの溝部にそれぞれ異なる周波数帯で動作する複数の線状エレメントがそれぞれ配置されており、前記複数の線状のエレメントは前記エレメント金具に接続されて、前記エレメント金具を介して前記ヘリカルエレメントおよび前記複数の線状エレメントに給電されることを特徴とする請求項１記載の多周波アンテナ。
4. 前記溝部内に配置されている前記線状のエレメントは、前記ヘリカルエレメントと所定間隔離隔されて前記溝部内に配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の多周波アンテナ。
5. 前記溝部内に配置されている前記線状のエレメントは、前記ヘリカルエレメントと所定間隔離隔されて配置されるように所定厚の絶縁チューブで被覆されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の多周波アンテナ。
   

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