JP4278534B2 - Circularly polarized antenna, antenna device, and processing device - Google Patents
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Description
本発明は円偏波用アンテナ、アンテナ装置、及び処理装置に関し、特に、自動車等の移動体において、移動体のデザインを損ねることなく移動体に取り付けられて、円偏波を含む電波を受信、或いは送信、又は送受信することが可能な、小型で軽量の円偏波用アンテナ、アンテナ装置、及び処理装置に関する。 The present invention relates to a circularly polarized antenna, an antenna device, and a processing device.In particular, in a mobile body such as an automobile, the mobile body is attached to the mobile body without impairing the design of the mobile body, and receives radio waves including circularly polarized waves. Alternatively, the present invention relates to a small and lightweight circularly polarized antenna, an antenna device, and a processing device that can transmit or transmit / receive.
従来から、自動車等の車両(移動体)には、移動中にも電波の受信等を可能にするアンテナが搭載されている。一般に、車両が受信する電波は、長年に渡ってAMラジオ用の中波(MW)とFMラジオ用やテレビ用の超短波(VHF)や極超短波(UHF)が主なものであった。 2. Description of the Related Art Conventionally, an antenna that enables reception of radio waves while moving is mounted on a vehicle (moving body) such as an automobile. In general, radio waves received by vehicles have been mainly AM radio wave (MW), FM radio and TV ultra-high frequency (VHF) and ultra-high frequency (UHF) for many years.
ところが近年、これらの電波を受信するアンテナに加えて、高周波帯のGPS(グローバル・ポジショニング・システム:全地球測位システム)用のアンテナ、あるいは衛星ディジタル放送用の衛星電波やその再放射波(ギャップフィラー波)を受信するアンテナや、自動車電話や携帯電話等の電話用の電波を送受信するアンテナが車両に必要となりつつある。更には、ITS(高度道路交通システム)の一環として、高速道路や有料道路の料金を自動的に徴収するETC(自動料金所システム)や、道路交通情報を提供するVICS(道路交通情報通信システム)の電波ビーコンに対しても電波の送受信を行うアンテナが必要となってきている。従って、近年の車両は、多くの種類の電波を受信、或いは送信するためのアンテナを搭載しなければならなくなってきている。 However, in recent years, in addition to antennas that receive these radio waves, high-frequency GPS (Global Positioning System) antennas, or satellite radio waves for satellite digital broadcasting and their re-radiated waves (gap filler) An antenna that receives a radio wave) and an antenna that transmits and receives radio waves for a telephone such as a car phone or a cellular phone are becoming necessary for vehicles. Furthermore, as part of ITS (Intelligent Transport System), ETC (Automatic Tollgate System) that automatically collects tolls for highways and toll roads, and VICS (Road Traffic Information Communication System) that provides road traffic information Antennas that transmit and receive radio waves are also required for radio wave beacons. Therefore, recent vehicles have to be equipped with antennas for receiving or transmitting many types of radio waves.
このような移動体が送受信すべき電波の中で、GPS用の電波、衛星ディジタル放送用の衛星電波、或いは、ETC用の電波には円偏波が使用されている。そして、従来の円偏波用アンテナにはパッチアンテナが多く利用されていた。このパッチアンテナとしては、セラミック等の誘電体基板の一面に平面状のアース導体を設置し、他方の面に放射導体を設置する構成が採用されることが多い。この種のパッチアンテナとして、自動車等の移動体の屋根に設置して使用される、ロープロファイル型のパッチアンテナが既に提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Among such radio waves to be transmitted and received by the mobile body, circularly polarized waves are used for GPS radio waves, satellite digital broadcast satellite radio waves, or ETC radio waves. Many patch antennas have been used as conventional circularly polarized antennas. As this patch antenna, a configuration is often adopted in which a planar ground conductor is installed on one surface of a dielectric substrate such as ceramic and a radiation conductor is installed on the other surface. As this type of patch antenna, a low-profile type patch antenna that has been used by being installed on the roof of a moving body such as an automobile has already been proposed (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1等に開示されているパッチアンテナは、基板を使用するために、アンテナの厚みが大きくなってしまい、薄型化が困難で車両のデザインを損なう虞があった。また、このパッチアンテナは一定以上の面積の基板及び平面状アース導体を備える必要があることから、フロントガラス等の透過視認性が要求される部材に設置された場合、運転者の前方の視界を損なう問題もあった。
However, since the patch antenna disclosed in
このような問題点に対して、前方視界を損なうことのない円偏波用アンテナとして、ヘリカルアンテナやクロスダイポールアンテナ等のように、線状導体で構成する円偏波用アンテナも提案されているが、この提案のアンテナは、アンテナの高さが高くなったり、アンテナを設置する誘電体、例えば誘電体フィルム等、の両面にアンテナパターンを精密に設置する必要があり、アンテナとして高周波特性を満足するには、フィルムの透明度が低くなったり、製造コストが高くなってコストアップとなる問題点があった。 For such problems, circularly polarized antennas composed of linear conductors, such as helical antennas and crossed dipole antennas, have been proposed as circularly polarized antennas that do not impair forward visibility. However, this proposed antenna needs to have high antenna characteristics, and the antenna pattern must be precisely placed on both sides of the dielectric, such as a dielectric film, where the antenna is installed. However, there is a problem that the transparency of the film is lowered or the manufacturing cost is increased to increase the cost.
このような問題点に対して、本発明者らは円偏波受信用の薄型のループアンテナを既に提案したが、この円偏波ループアンテナは実質的な面積が大きくなっていた。 In response to such problems, the present inventors have already proposed a thin loop antenna for circularly polarized wave reception, but this circularly polarized loop antenna has a substantial area.
そこで、本発明は、アンテナを薄型化して車両の内部に搭載可能とし、車両のデザインを損なう虞を無くすと共に、アンテナが視界を遮る虞がなく、更に、構造が簡易で、主に円偏波を良好に送受信することが可能なアンテナ面積の小さい円偏波用アンテナ、アンテナ装置、及び処理装置を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention enables the antenna to be thinned and mounted inside the vehicle, eliminates the possibility of impairing the design of the vehicle, prevents the antenna from obstructing the field of view, has a simple structure, and is mainly circularly polarized. It is an object of the present invention to provide a circularly polarized antenna, an antenna device, and a processing device with a small antenna area that can transmit and receive the signal.
前記目的を達成する本発明の第1の形態である円偏波用アンテナは、給電点と開放端とを有するモノポールアンテナと、モノポールアンテナの先端部近傍であって、モノポールアンテナのアンテナ軸に対して直交する方向に、独立して配置された線状導体で構成される無給電素子とを備え、モノポールアンテナの開放端側の先端部は、無給電素子に向かって斜めに折り曲げられており、無給電素子のモノポールアンテナ側の一端部は、モノポールアンテナの斜めに折り曲げられた部分に平行になるように、斜めに折り曲げられており、平行な部分が、モノポールアンテナに対する無給電素子で受信した電力の受け渡し部となっていることを特徴とする円偏波用アンテナである。 A circularly polarized wave antenna according to a first embodiment of the present invention that achieves the above object includes a monopole antenna having a feed point and an open end, and a monopole antenna near the tip of the monopole antenna. And a parasitic element composed of linear conductors arranged independently in a direction perpendicular to the axis, and the tip of the open end side of the monopole antenna is bent obliquely toward the parasitic element One end of the parasitic element on the monopole antenna side is bent obliquely so that it is parallel to the obliquely bent portion of the monopole antenna. It is an antenna for circular polarization characterized in that it serves as a delivery unit for power received by a parasitic element.
前記目的を達成する本発明の第2の形態であるアンテナ装置は、第1の形態の円偏波用アンテナと、給電点に接続され、アンテナに信号を供給又はアンテナで受信した信号を外部に引き出すコネクタ又はケーブルとを備えることを特徴とするアンテナ装置である。 An antenna device according to a second embodiment of the present invention that achieves the above object is the first embodiment of the circularly polarized antenna, connected to a feeding point, and supplies a signal to the antenna or receives a signal received by the antenna externally. An antenna device comprising a connector or a cable to be pulled out.
前記目的を達成する本発明の第3の形態である処理装置は、第2の形態のアンテナ装置と、コネクタ又はケーブルに信号を供給、又はコネクタ又はケーブルからの信号を処理する処理装置とを備えることを特徴とする処理装置である。A processing apparatus according to a third aspect of the present invention that achieves the above object includes the antenna apparatus according to the second aspect and a processing apparatus that supplies a signal to a connector or a cable or processes a signal from the connector or the cable. It is a processing device characterized by this.
本発明によれば、給電構造が簡単で、円偏波を受信することができる小型の円偏波用アンテナが提供される。また、薄型の誘電体に各種のアンテナを設置することができる上に、車両の誘電体に設置することもできるため、車両デザインを損なう虞がなく、アンテナが損傷したり、盗難被害に合う等の虞がない。更に、薄型の誘電体を透明フィルムの上に形成することにより運転者の視界を遮る虞がない。 According to the present invention, there is provided a small circularly polarized wave antenna having a simple feeding structure and capable of receiving circularly polarized waves. In addition, various antennas can be installed on thin dielectrics, and can also be installed on vehicle dielectrics, so there is no risk of damaging the vehicle design, and the antennas are damaged or stolen. There is no fear of it. Furthermore, there is no possibility of obstructing the driver's view by forming a thin dielectric on the transparent film.
以下添付図面を用いて本発明に係る実施の形態を具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。なお、一般に、アンテナは電波の送信と受信の両方を行い得るものであるが、以下に示す実施例では、説明を簡単にするために、アンテナが電波を受信する場合についてのみ説明し、アンテナが電波を送信する場合についてはその説明を省略する。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail based on specific examples with reference to the accompanying drawings. In general, an antenna can perform both transmission and reception of radio waves. However, in the following embodiment, only the case where the antenna receives radio waves will be described for the sake of simplicity. Description of the case of transmitting radio waves is omitted.
図1(a)は左旋円偏波を受信するための本発明の一実施例の円偏波用アンテナ1Lの基本構成を示すものである。この実施例の円偏波用アンテナ1Lは、モノポールアンテナ2、アース板3、及び無給電導体4とから構成されている。モノポールアンテナ2の給電点は同軸ケーブル24の芯線25に接続されており、アース板3は同軸ケーブル24のアース線27に接続されている。無給電導体4はモノポールアンテナ2に電気的には接続されておらず、モノポールアンテナ2の先端部の近傍に、モノポールアンテナ2に直交する方向に配置されている。
FIG. 1A shows a basic configuration of a circularly polarized
この実施例では、モノポールアンテナ2の開放端である先端部2Aが斜めに折り曲げられており、無給電導体4の一端部4Aも斜めに折り曲げられていて、両者は近接して平行に配置されている。即ち、無給電導体4の一端部4Aとモノポールアンテナ2の先端部2Aとは電力受渡し部を形成しており、無給電導体4がモノポールアンテナ2に対して電力の受渡しができるようになっている。電流受渡し部を斜めに形成すると、電流ロスが少なくなる。この実施例における無給電導体4の長さ(一端部4Aの部分も含む)Dは、円偏波用アンテナ1Lの受信周波数の電波の波長の1/2波長以上の長さ、或いは、1/2波長の整数倍の長さとなっている。
In this embodiment, the
図1(b)は右旋円偏波を受信するための本発明の一実施例の右旋円偏波用アンテナ1Rの基本構成を示すものである。この実施例の右旋円偏波用アンテナ1Rは、左旋円偏波用アンテナ1Lと同様に、モノポールアンテナ2、アース板3、及び無給電導体4とから構成されている。モノポールアンテナ2の給電点が同軸ケーブル24の芯線25に接続されており、アース板3は同軸ケーブル24のアース線27に接続されていることも同様である。また、無給電導体4は、左旋円偏波用アンテナ1Lではモノポールアンテナ2に対して図の右側に配置されていたが、右旋円偏波用アンテナ1Rではモノポールアンテナ2に対して図の左側に配置されている。
FIG. 1B shows a basic configuration of a right-hand circularly polarized
この実施例でも、モノポールアンテナ2の開放端である先端部2Aが斜めに折り曲げられ、無給電導体4の一端部4Aも斜めに折り曲げられていて、両者は近接して平行に配置されている。即ち、右旋円偏波用アンテナ1Rでも無給電導体4の一端部4Aとモノポールアンテナ2の先端部2Aとは電力受渡し部を形成している。右旋円偏波用アンテナ1Rにおける無給電導体4の長さ(一端部4Aの部分も含む)は左旋円偏波用アンテナ1Lと同様で良く、右旋円偏波用アンテナ1Rの受信周波数の電波の波長の1/2波長以上の長さ、或いは、1/2波長の整数倍の長さとなっている。
Also in this embodiment, the
図2(a)は、誘電体フィルム8上に形成した左旋円偏波を受信するための本発明の左旋円偏波用アンテナ10Lの実施例の基本構成を示すものである。この実施例の左旋円偏波用アンテナ10Lは、誘電体フィルム8の上に、パターンによりモノポールアンテナ5、アースパターン6、及び無給電素子7が形成されて構成されている。モノポールアンテナ5の給電点は同軸ケーブル24の芯線25に接続されており、アースパターン6は同軸ケーブル24のアース線27に接続されている。無給電素子7はモノポールアンテナ5に電気的には接続されておらず、モノポールアンテナ5の開放端である先端部の近傍に、モノポールアンテナ5に直交する方向に形成されている。
FIG. 2A shows a basic configuration of an embodiment of the left-handed circularly polarized
この実施例では、モノポールアンテナ5のパターンの先端部5Aが斜めに折り曲げられて形成されており、無給電素子7のパターンの一端部7Aも斜めに折り曲げられていて、両者は近接して平行に配置されている。即ち、無給電素子7の一端部7Aとモノポールアンテナ5の先端部5Aとは電力受渡し部を形成しており、無給電素子7がモノポールアンテナ5に対して電力の受渡しができるようになっている。この実施例における無給電素子7の長さ(一端部7Aの部分も含む)Dは、左旋円偏波用アンテナ10Lの受信周波数の電波の波長の1/2波長以上の長さ、或いは、1/2波長の整数倍の長さとなっている。
In this embodiment, the
図2(b)は、誘電体フィルム8上に形成した右旋円偏波を受信するための本発明の左旋円偏波用アンテナ10Rの実施例の基本構成を示すものである。この実施例の右旋円偏波用アンテナ10Rは、左旋円偏波用アンテナ10Lと同様に、誘電体フィルム8の上に、パターンによりモノポールアンテナ5、アースパターン6、及び無給電素子7が形成されて構成されている。モノポールアンテナ5の給電点は同軸ケーブル24の芯線25に接続されており、アースパターン6は同軸ケーブル24のアース線27に接続されていることも同様である。また、無給電素子7は、左旋円偏波用アンテナ10Lではモノポールアンテナ5に対して図の右側に配置されていたが、右旋円偏波用アンテナ10Rではモノポールアンテナ5に対して図の左側に配置されている。
FIG. 2B shows a basic configuration of an embodiment of the left-hand circularly
この実施例でも、モノポールアンテナ5の開放端である先端部5Aが斜めに折り曲げられ、無給電素子7の一端部7Aも斜めに折り曲げられていて、両者は近接して平行に配置されている。即ち、右旋円偏波用アンテナ10Rでも無給電素子7の一端部7Aとモノポールアンテナ5の先端部5Aとは電力受渡し部を形成している。右旋円偏波用アンテナ10Rにおける無給電素子7の長さ(一端部7Aの部分も含む)は左旋円偏波用アンテナ10Lと同様で良く、右旋円偏波用アンテナ10Rの受信周波数の電波の波長の1/2波長以上の長さ、或いは、1/2波長の整数倍の長さとなっている。
Also in this embodiment, the
以後は、この誘電体フィルム8上に形成した本発明の円偏波用アンテナの変形実施例を、特に、左旋円偏波を受信するための実施例を中心にして説明する。
Hereinafter, a modified embodiment of the circularly polarized antenna of the present invention formed on the
図3(a)から(h)は図2で説明した本発明の左旋円偏波用アンテナ10Lの電力受渡し部の色々な形状の実施例を示す説明図である。これらの図における丸印は給電端子を示している。(a)はモノポールアンテナ5の開放端である先端部5Aが折り曲げられておらず、無給電素子7の一端部7Aが直角に折り曲げられてこの先端部5Aの左側に近接している実施例である。(b)はモノポールアンテナ5の先端部5Aが折り曲げられておらず、無給電素子7の一端部7Aが直角に折り曲げられてこの先端部5Aの右側に近接している実施例である。(c)はモノポールアンテナ5の先端部5Aが直角に右側に折り曲げられており、無給電素子7の一端部7Aは折り曲げられておらず、この先端部5Aの上側に近接している実施例である。(d)はモノポールアンテナ5の先端部5Aが直角に右側に折り曲げられており、無給電素子7の一端部7Aは折り曲げられておらず、この先端部5Aの下側に近接している実施例である。(e)はモノポールアンテナ5の先端部5Aが右下側に斜めに折り曲げられており、無給電素子7の一端部7Aも右下側に曲げられていて両者が平行に配置されている実施例である。(f)はモノポールアンテナ5の先端部5Aが左上側に斜めに折り曲げられており、無給電素子7の一端部7Aは右下側に曲げられていて両者が平行に配置されている実施例である。(g)はモノポールアンテナ5の先端部5Aが右上側に湾曲して曲げられており、無給電素子7の一端部7Aは左下側に湾曲して曲げられていてこの先端部5Aの外側に平行に配置されている実施例である。(h)はモノポールアンテナ5の先端部5Aが右上側に湾曲して曲げられており、無給電素子7の一端部7Aは左下側に湾曲して曲げられていてこの先端部5Aの内側に平行に配置されている実施例である。
FIGS. 3A to 3H are explanatory views showing various shapes of embodiments of the power delivery unit of the left-handed circularly polarized
図4(a)は本発明の円偏波用アンテナ10の変形例の構成を示すものである。前述の実施例では、無給電素子7はモノポールアンテナ5に対して直交する方向に配置されていた。しかしながら、本発明における無給電素子7は、モノポールアンテナ5に対して直交する成分があれば良く、必ずしも、モノポールアンテナ5に対して直交する方向に配置されている必要はない。
FIG. 4A shows a configuration of a modified example of the circularly polarized
即ち、図4(a)に示す実施例では、モノポールアンテナ5の先端部5Aが右上方向に折れ曲げられて形成されており、一端部7Aと本体部とが一直線状の無給電素子7は、この先端部5Aに対して平行に形成されている。この場合、無給電素子7がモノポールアンテナ5に対して斜めになっていても、無給電素子7にはモノポールアンテナ5の軸線CLに対して直交する方向に二点鎖線で示すアンテナ成分7V(軸線VL)があるので、この構成の円偏波用アンテナ10は円偏波(左旋円偏波)を受信することができる。
That is, in the embodiment shown in FIG. 4A, the
図4(b)は本発明の円偏波用アンテナ10の別の変形例の構成を示すものである。前述の実施例では、モノポールアンテナ5及び無給電素子7は直線状であった。しかしながら、この実施例のモノポールアンテナ5及び無給電素子7は、軸線CLとこれに直交する軸線VLに対して湾曲している。ところが、この実施例の円偏波用アンテナ10は、モノポールアンテナ5に軸線CL方向の成分があり、無給電素子7に軸線CLに直交する方向の軸線VLの成分があるので、この構成の円偏波用アンテナ10は円偏波(左旋円偏波)を受信することができる。このように、本発明の円偏波用アンテナ10に使用するモノポールアンテナ5及び無給電素子7は、必ずしも直線状でなくても良い。
FIG. 4B shows the configuration of another modification of the circularly polarized
図5(a)は本発明の円偏波用アンテナの、モノポールアンテナ5と無給電素子7の部分の別の変形例の構成を示すものであり、(b)は(a)の要部の断面を示している。これまでに説明した実施例では、モノポールアンテナ5及び無給電素子7は同一平面上にあったが、この実施例では、モノポールアンテナ5が誘電体フィルム8の表側に形成され、無給電素子7が誘電体フィルム8の裏側に形成されている。モノポールアンテナ5及び無給電素子7を同一平面上に形成する場合は、図3(c)又は(d)に示したように、モノポールアンテナ5の先端部5Aと無給電素子7の一端部7Aを平行に配置する必要があった。一方、この実施例では、折り曲げられたモノポールアンテナ5の先端部5Aの直下の裏面に無給電素子7の一端部7Aが配置されて電力受渡し部が形成されている。このように、モノポールアンテナ5及び無給電素子7は同一平面上になくとも良い。
FIG. 5A shows the configuration of another modification of the
図6(a)は図2(a)の左旋円偏波用アンテナ10Lの変形例の構成を示すものであり、図6(b)は図2(b)の右旋円偏波用アンテナ10Rの変形例の構成を示すものである。よって、同じ構成部材には同じ符号を付してその説明を省略する。これらの変形例では、無給電素子7の、モノポールアンテナ5から遠い側に、モノポールアンテナ5にも無給電素子7にも電気的に接続しない第2の無給電素子9が配置されている。第2の無給電素子9は、無給電素子7に平行に形成されている。この第2の無給電素子9は後に詳述するが、導波器又は反射器として機能するように設けられるものである。
6A shows a configuration of a modified example of the left-handed circularly polarized
図7(a)は本発明の円偏波用アンテナ10に第2の無給電素子9を設ける場合の、円偏波用アンテナ10との位置関係の一例を説明するものである。第2の無給電素子9は、その略中心位置でこれに直交する仮想線IMが、モノポールアンテナ5と無給電素子7とから構成される円偏波用アンテナ10の中心点CPを通過するように設けられている。第2の無給電素子9が円偏波用アンテナ10の中心点CP、或いはその近傍の位置にあると、第2の無給電素子9は導波器又は反射器として有効に機能する。
FIG. 7A illustrates an example of the positional relationship with the circularly polarized
図7(b)は、(a)の構成の円偏波用アンテナ10に、更に別の無給電素子19(以後第3の無給電素子19という)を設けた実施例を示すものである。第3の無給電素子19は、その略中心位置でこれに直交する仮想線KMが、モノポールアンテナ5と無給電素子7とから構成される円偏波用アンテナ10の中心点CPを通過するように設けられている。この第3の無給電素子19が円偏波用アンテナ10の中心点CP、或いはその近傍の位置にあると、第3の無給電素子19は導波器又は反射器として有効に機能する。
FIG. 7B shows an embodiment in which another parasitic element 19 (hereinafter referred to as a third parasitic element 19) is provided in the circularly polarized
図8(a),(b)は、図7(a)に示した第2の無給電素子9の長さを、長くしたり短くしたりした場合の、円偏波用アンテナ10の指向性の変化を説明するものである。まず、図8(a)は、円偏波用アンテナ10の送受信周波数の電波の波長の1/2以上の長さの第2の無給電素子9を、無給電素子7の近傍に設置した場合の円偏波アンテナ10の指向性を示すものである。この場合は、第2の無給電素子9は反射器として機能する。この結果、円偏波用アンテナ10の受信の指向性は、円偏波用アンテナ10の中心点CPに立てた垂直軸Yに対して、第2の無給電素子9の反対側の斜め上方を向いた指向軸Zの方向となる。
8A and 8B show the directivity of the circularly polarized
図8(b)は、円偏波用アンテナ10の送受信周波数の電波の波長の1/2未満の長さの第2の無給電素子9を、無給電素子7の近傍に設置した場合の円偏波アンテナ10の指向性を示すものである。この場合は、第2の無給電素子9は導波器として機能する。この結果、円偏波用アンテナ10の受信の指向性は、円偏波用アンテナ10の中心点CPに立てた垂直軸Yに対して、第2の無給電素子9と同じ側の斜め上方を向いた指向軸Xの方向となる。
FIG. 8B shows a circle when the second
図9(a),(b)は、図7(b)に示した第3の無給電素子19の長さを、長くしたり短くしたりした場合の、円偏波用アンテナ10の指向性の変化を説明するものである。まず、図9(a)は、円偏波用アンテナ10の送受信周波数の電波の波長の1/2以上の長さの第3の無給電素子19を、モノポールアンテナ5の近傍に設置した場合の円偏波アンテナ10の指向性を示すものである。この場合は、第3の無給電素子19は反射器として機能する。この結果、円偏波用アンテナ10の受信の指向性は、円偏波用アンテナ10の中心点CPに立てた垂直軸Yに対して、第3の無給電素子19の反対側の斜め上方を向いた指向軸Pの方向となる。
FIGS. 9A and 9B show the directivity of the circularly polarized
図9(b)は、円偏波用アンテナ10の送受信周波数の電波の波長の1/2未満の長さの第3の無給電素子19を、モノポールアンテナ5の近傍に設置した場合の円偏波アンテナ10の指向性を示すものである。この場合は、第3の無給電素子19は導波器として機能する。この結果、円偏波用アンテナ10の受信の指向性は、円偏波用アンテナ10の中心点CPに立てた垂直軸Yに対して、第3の無給電素子19と同じ側の斜め上方を向いた指向軸Qの方向となる。
FIG. 9B shows a circle in the case where the third
図10は、本発明の円偏波用アンテナ10の具体的な実施例を示すものであり、TVアンテナ13と組み合わせた統合アンテナ20としての例を示すものである。この実施例の統合アンテナ20には、円偏波用アンテナ10に接続するケーブル24と、TVアンテナ13に接続するケーブル33が共に示されている。この実施例の統合アンテナ20は、透明フィルム11の上に、円偏波を送受信するための円偏波用アンテナ10と、テレビ電波を受信するためのTVアンテナ13とを備えている。この例の円偏波用アンテナ10は、図2(b)で説明した右旋円偏波用アンテナ10Rであり、モノポールアンテナ5と無給電素子7を備える。
FIG. 10 shows a specific example of the circularly polarized
また、図10は、統合アンテナ20を電波の到来方向の逆方向から見たものである。即ち、統合アンテナ20を、例えば自動車のフロントガラスの内側に貼り付けた場合に、これを自動車の車室内側から見たものである。車室内側から見た円偏波用アンテナ10は、透明フィルム11の左側の部分に配置されており、右旋円偏波を感度良く受信するようになっている。
FIG. 10 shows the
また、TVアンテナ13は透明フィルム11の周辺部に沿って設けられており、先端部が折り曲げられている。そして、TVアンテナ13を構成する線状導体の一方の端部にはアンテナ接続端子18が設けられている。この実施例では、円偏波用アンテナ10とTVアンテナ13が設けられていない部分の透明フィルム11は切り取られて孔部15となっている。この孔部15は、円偏波用アンテナ10が配置された透明フィルム11Aの部分を囲むように設けられており、円偏波用アンテナ10が配置された透明フィルム11Aの部分が舌片状になっている。以後、この部分を透明フィルムの舌片部11Aと言う。
The
更に、円偏波用アンテナ10を構成するモノポールアンテナ5の給電側の端部は、ランド状に形成されて給電端子16となっている。また、この給電端子16の近傍にはアースパターン6が形成されている。このアースパターン6には、後述するコネクタ21の接続端子23が接続する端子接続部17がある。また、円偏波アンテナ10の無給電素子7の外側に位置するTVアンテナ13の一部が第2の無給電素子として機能する。
Further, the end portion on the power feeding side of the
円偏波用アンテナ10で受信した電波は、コネクタ21とケーブル24を介して所定の受信機、例えば、GPSレシーバに導くことができる。コネクタ21にはモノポールアンテナ5の給電端子16に接続する接続端子22と、アースパターン6の端子接続部17に接続する接続端子23がある。2つの接続端子22,23は、この実施例ではばね性を備えている。コネクタ21の透明フィルム11への接着は、例えば、両面接着テープで行えば良い。図10の透明フィルム11の上に二点鎖線で示す位置がコネクタ21の取付位置である。また、コネクタ21の内部には、後述するアンプを搭載することができる。この場合、接続端子23がアンプのアースに接続する。コネクタ21に接続するケーブル24は同軸ケーブルである。
The radio wave received by the circularly polarized
TVアンテナ13のアンテナ接続端子18にはケーブル33を接続することができ、TVアンテナ13で受信した電波から得られる信号は、このケーブル33と、これに接続するケーブル49によって、図示しないTVチューナに導かれる。ケーブル33の統合アンテナ20側の先端部にはコネクタ31が接続されており、このコネクタ31に設けられた接続端子32がTVアンテナ13のアンテナ接続端子18に接続する。コネクタ31の透明フィルム11への接着も、例えば、両面接着テープで行えば良い。ケーブル33は単芯ケーブルであり、この実施例では同軸ケーブル49の芯線41に接続される。この同軸ケーブル49のアース線42は、別の単芯ケーブル43によって自動車のボディ44の一部に導かれ、このボディ44に貼り付けられた金属箔45にコネクタ46で接続される。即ち、同軸ケーブル49のアース線42は、自動車のボディ44に交流的にアースされる。
A
図11(a)は図10の統合アンテナ20と共に使用する薄型のテレビアンテナ50の構成を示すものである。テレビアンテナ50は、透明フィルム14の上にテレビ電波を受信するための2つのTVアンテナ51,52を備えている。図11(a)は、テレビアンテナ50を自動車のフロントガラスの内側に設置した場合に、これを自動車の車室内側から見たものである。車室内側から見た2つのTVアンテナ51,52は透明フィルム14の周辺部に沿って設けられており、この実施例では、2つのTVアンテナ51,52が設けられていない部分の透明フィルム14は切り取られて孔部55となっている。更に、TVアンテナ51,52を構成する線状導体の一方の端部には、それぞれアンテナ接続端子53,54が設けられている。アンテナ接続端子53,54には、図10で説明したケーブル33と同様のケーブルがコネクタを介して接続され、受信した電波から得られる信号はケーブルを通じて同様にTVチューナに導かれる。
FIG. 11A shows the configuration of a
図11(b)は、図10の統合アンテナ20と図11(a)の薄型テレビアンテナ50を自動車のフロントガラス61の左右の上部に設置した場合の、受信機80との接続を示す自動車の車室内前方を示すものであり、図12は図11(b)に示した統合アンテナ20と薄型テレビアンテナ50、及び受信機80との接続を示す回路図である。
FIG. 11B shows the connection of the automobile with the
まず、図12を用いて統合アンテナ20と薄型テレビアンテナ50の、受信機80との接続を説明する。統合アンテナ20に設けられた円偏波用アンテナ10は、前述のようにコネクタ21と同軸ケーブル24を用いて受信機80に内蔵されたGPSレシーバ81に接続されている。この実施例では、コネクタ21にアンプ26が内蔵されている。円偏波用アンテナ10で受信された電波は、アンプ26で増幅されて出力される。
First, the connection of the
また、統合アンテナ20に設けられたTVアンテナ13は、コネクタ31と図示しないケーブルと同軸ケーブル49によってセレクタ/アンプ40のセレクタ47に接続されている。また、薄型テレビアンテナ50に設けられた2つのTVアンテナ51,52は、それぞれコネクタ31と図示しないケーブル2と同軸ケーブル49によってセレクタ/アンプ40のセレクタ47に接続されている。セレクタ47は、受信感度の高いTVアンテナ(TVアンテナ13,51,52の何れか)を選択して、その出力がアンプ48に出力されるようにTVアンテナを切り換える。この結果、TVアンテナ13,51,52の何れか1つが、セレクタ/アンプ40と同軸ケーブル5を通じて受信機8に内蔵されたTVチューナ82に接続される。
The
図11(b)に戻ると、この実施例では、受信機80は自動車のセンターコンソールに内蔵されており、セレクタ/アンプ40は助手席側の足元に内蔵されている。そして、統合アンテナ20と薄型テレビアンテナ50からのケーブル24,49は自動車のAピラーに沿って取り付けられて受信機80に直接接続される、或いはセレクタ/アンプ40とケーブル24、56を通じて受信機80に接続される。そして、統合アンテナ20と薄型テレビアンテナ50は、前述のように、透明フィルムを使用して構成されているので、これらをフロントガラス61の上部に取り付けた場合でも、統合アンテナ10と薄型テレビアンテナ50とが自動車の運転者の視界、特に左前方の視界Vを妨げることがなくなる。
Returning to FIG. 11B, in this embodiment, the
なお、図10に示した統合アンテナ20が形成された透明フィルム11の両面には、円偏波用アンテナ10、TVアンテナ13、51、52と、アースパターン6を保護するための保護膜が設けられる。この統合アンテナ20は、保護膜の上に貼付した両面接着テープにより、図11(b)に示した自動車のフロントガラス61の裏面(車室内側)に貼り付けることができる。更に、別の実施形態として、統合アンテナ20や薄型テレビアンテナ50を、自動車のフロントガラス61に内蔵させることもできる。
Note that the circularly polarized
図13(a)は、図10で説明した実施例の統合アンテナ20、或いは他の構成の統合アンテナ20の自動車100への取り付け位置の例を示すものである。本発明の統合アンテナ20は、図10に示したように、誘電体フィルム8、特に、透明な誘電体フィルム8に形成される場合には、自動車100のフロントウインドウFWやリヤウインドウRW、或いはサイドウインドウSW等に、その裏面側から貼り付けて設けることができる。また、誘電体フィルム8の代わりに統合アンテナ20が誘電体部材で構成される自動車のボディが使用される場合には、合成樹脂からなるリヤスポイラーSPや、合成樹脂或いはガラスからなるルーフウインドウRFに統合アンテナ20を形成することが可能である。
FIG. 13A shows an example of the mounting position of the
よって、図8(a)に示したような第2の無給電素子9の長さが、円偏波用アンテナ10の受信周波数の電波の波長の1/2以上の長さである円偏波用アンテナ10を、図13(b)に示すように、自動車100の傾斜したフロントガラス61に取り付けると、円偏波用アンテナ10の受信の指向軸の方向を、矢印Zで示す天頂方向に向けることができる。この結果、円偏波用アンテナ10の天頂方向に対する受信性能が向上する。一方、図8(b)に示したような第2の無給電素子9の長さが、円偏波用アンテナ10の受信周波数の電波の波長の1/2未満の長さである円偏波用アンテナ10を、図13(b)に示すように、自動車100の傾斜したフロントガラス61に取り付けると、円偏波用ンテナ10の受信の指向軸の方向を、矢印Xで示す水平方向に近い方向に向けることができる。この結果、円偏波用アンテナ10の水平に近い方向に対する受信性能が向上する。
Therefore, the circularly polarized wave in which the length of the second
ところで、円偏波用アンテナ10を構成するモノポールアンテナ5の全長は、比誘電率1の誘電体にモノポールアンテナ5を設置した場合は受信する電波の波長に等しく、GPS用の場合、アンテナ素子の一辺の長さは48mm程度である。一方、ガラス等の誘電率が高い部材にこのモノポールアンテナ5を設置する場合は、波長短縮に応じてアンテナ素子の全長を短くすることができる。
By the way, the total length of the
例えば、λ1を誘電体上における或る特定の周波数における電波の波長とし、λ0を自由空間における前述の或る特定の周波数と同じ周波数の電波の波長とし、αをアンテナ周囲の誘電体による波長短縮率とすると、
λ1=α×λ0
の関係が成り立つので、この波長短縮率αに応じてモノポールアンテナ5のアンテナ素子の全長を小さくすることができるのである。よって、透明フィルム11の上に形成したモノポールアンテナ5の全長L1は、この実施例では38mmとすることができる。なお、モノポールアンテナ10を構成する導体は、導体薄膜、ワイヤ、導電性インクによる印刷の何れかによって形成すれば良い。
For example, let λ1 be the wavelength of a radio wave at a specific frequency on the dielectric, λ0 be the wavelength of a radio wave having the same frequency as the above-mentioned specific frequency in free space, and α be the wavelength shortened by the dielectric around the antenna As a percentage
λ1 = α × λ0
Therefore, the total length of the antenna elements of the
図14は、本発明の円偏波用アンテナ10を用いた統合アンテナ20の構成の別の具体的な実施例を示すものであり、図10に示した実施例の統合アンテナ20と同じ方向から見たものである。なお、この図14には統合アンテナ20に接続するケーブル24の構成のみが示してあり、TVアンテナ13に接続するコネクタ31やケーブル33の図示は省略してある。
FIG. 14 shows another specific embodiment of the configuration of the
この実施例の統合アンテナ20が、図10に示した実施例の統合アンテナ20と異なる点は、円偏波用アンテナ10が配置された透明フィルム11の上にアースパターン6が設けられていない点のみである。よって、図10で説明した統合アンテナ20における構成部材と同じ構成部材には同じ符号を付してその説明を省略する。
The difference between the
この実施例では、同軸ケーブル24の先端部に取り付けられるコネクタ21に、1つの接続端子22のみが設けられている。コネクタ21の内部には図12で説明したアンプ26が設けられており、そのアースは同軸ケーブル24の図示しないアース線に接続されている。コネクタ21の透明フィルム11への接着も、例えば、両面接着テープで行えば良い。そして、同軸ケーブル24のアース線には単芯ケーブル28が接続されており、この単芯ケーブル28の先端部にはコネクタ29が取り付けられている。即ち、この同軸ケーブル24のアース線は、単芯ケーブル28によって自動車のボディ44の一部に導かれ、このボディ44に貼り付けられた金属箔45にコネクタ29で接続される。即ち、同軸ケーブル24のアース線は、自動車のボディ44に容量結合して交流的にアースされる。よって、この実施例では、透明フィルム11上にアースパターンを設けなくても良い。
In this embodiment, only one
なお、前述の実施例では、統合アンテナ20は、円偏波用アンテナ10を透明フィルム11の上に形成し、自動車のフロントガラス61の裏面側に貼付するものを説明したが、円偏波用アンテナ10は、通常のプリント基板上や、樹脂ケースの表面のような不透明な誘電体の上に形成することができる。このような形態は、通信機能を有する家庭用機器で、通信波として円偏波を用いるもの、例えば、パーソナルコンピュータとその周辺機器との間の無線接続が円偏波によるもの、に有効に適用することができる。
In the above-described embodiment, the
以上説明した実施例では、本発明に係る円偏波用アンテナ20の受信について説明したが、電波を前述の統合アンテナ20から送信する場合についても全く同様である。
In the embodiment described above, the reception of the circularly polarized
1L,10L…左旋偏波受信用の円偏波アンテナ
1R,10R…右旋偏波受信用の円偏波アンテナ
2,5…モノポールアンテナ
2A,5A…先端部
4…無給電導体
4A…一端部
6…アースパターン
7…無給電素子
7A…一端部
8…誘電体フィルム
9…第2の無給電素子
10…本発明の円偏波用アンテナ
11,14…透明フィルム
11A…舌片部
13…TVアンテナ
16…給電端子
18…アンテナ接続端子
19…第3の無給電素子
20…統合アンテナ
21,31…コネクタ
22,23…接続端子
40…セレクタ/アンプ
50…テレビアンテナ
80…受信機
1L, 10L ... Circularly polarized
Claims (10)
前記モノポールアンテナの先端部近傍であって、前記モノポールアンテナのアンテナ軸に対して直交する方向に、独立して配置された線状導体で構成される無給電素子と、を備え、
前記モノポールアンテナの開放端側の先端部は、前記無給電素子に向かって斜めに折り曲げられており、
前記無給電素子の前記モノポールアンテナ側の一端部は、前記前記モノポールアンテナの斜めに折り曲げられた部分に平行になるように、斜めに折り曲げられており、
前記平行な部分が、前記モノポールアンテナに対する前記無給電素子で受信した電力の受け渡し部となっていることを特徴とする円偏波用アンテナ。 A monopole antenna having a feed point and an open end;
A parasitic element composed of linear conductors independently disposed in the vicinity of the front end of the monopole antenna and in a direction orthogonal to the antenna axis of the monopole antenna;
The front end portion of the monopole antenna on the open end side is bent obliquely toward the parasitic element,
One end of the parasitic element on the monopole antenna side is bent obliquely so as to be parallel to the obliquely bent portion of the monopole antenna,
The circularly polarized antenna according to claim 1, wherein the parallel part serves as a delivery part of the power received by the parasitic element with respect to the monopole antenna.
前記絶縁体フィルムは、自動車のガラス、又は絶縁体で構成された外装部材に設置されることを特徴とする請求項3に記載の円偏波用アンテナ。 The flexible dielectric is composed of an insulator film;
The circularly polarized wave antenna according to claim 3, wherein the insulator film is installed on an exterior member made of glass of an automobile or an insulator.
前記他のアンテナは、テレビ電波受信用のアンテナであることを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の円偏波用アンテナ。 In addition, other antennas,
5. The circularly polarized wave antenna according to claim 1, wherein the other antenna is an antenna for receiving a television radio wave . 6.
前記給電点に接続され、前記アンテナに信号を供給又は前記アンテナで受信した信号を外部に引き出すコネクタ又はケーブルと、を備えることを特徴とするアンテナ装置。 A circularly polarized antenna according to claim 1;
An antenna device comprising: a connector or a cable connected to the feeding point and supplying a signal to the antenna or extracting a signal received by the antenna to the outside.
前記コネクタ又はケーブルに信号を供給、又は前記コネクタ又はケーブルからの信号を処理する処理装置とを備えることを特徴とする処理装置。 An antenna device according to claim 8,
And a processing device for supplying a signal to the connector or the cable or processing a signal from the connector or the cable.
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