JP4306714B2

JP4306714B2 - アンテナ及びその製造方法

Info

Publication number: JP4306714B2
Application number: JP2006289965A
Authority: JP
Inventors: 慎介村野; 稔之堀越; 雅彦小林
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2006-10-25
Filing date: 2006-10-25
Publication date: 2009-08-05
Anticipated expiration: 2026-10-25
Also published as: CN101170215B; CN101170215A; JP2008109373A; US7663562B2; US20080218419A1

Description

本発明は、アンテナ外形が拡大せず、製造工程が簡素になり、リターンロス特性を広帯域化するアンテナ及びその製造方法に関する。

車両の窓に貼り付けられるアンテナ、車室内空間に設置されるアンテナ、無線通信機器に搭載されるアンテナ等の各種アンテナにおいて、法律上の理由あるいは外観デザイン上の理由により、アンテナの不可視化が必要になる場合がある。アンテナの不可視化を実現する方法として、アンテナ素子を形成する導体線の径を細くする、導体膜の幅を狭くする方法がある。これらの細径化した導体（以下、線状導体と称する）を可視光に対して透明性を有する２枚の絶縁性フィルムに挟み込むことにより、アンテナの設置を容易とする。また、導体の細径化により抵抗率が大きくなるため、線状導体を複数本並列に配置して抵抗値を下げることで損失を低減している。

特開２００６−１４０７８９号公報

線状導体を複数本並列に配置したアンテナにおいて、リターンロス特性を広帯域化する目的で、図９に示すアンテナ９１が構成される。このアンテナ９１では、並列配置した複数本の線状導体９２を２枚の絶縁性フィルム９３に挟み込み、各線状導体９２の同じ側の一端に給電部９５を接続することにより、これら線状導体９２を全て給電素子９６とする。さらに、この給電素子９６の共振周波数とは別の共振周波数を持つ無給電素子９７として、別途に並列配置した複数本の線状導体９２を２枚の絶縁性フィルム９３に挟み込んで配置する。

しかし、このアンテナ９１には、アンテナ外形が大きくなるという欠点と、製造時に無給電素子９７を作成する工程が増えるという欠点がある。また、給電素子９６と無給電素子９７とがある程度の距離離れていると、アンテナ９１が指向性特性を持ってしまい、無指向性アンテナを広帯域化したい場合には弊害となる。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、アンテナ外形が拡大せず、製造工程が簡素になり、リターンロス特性を広帯域化するアンテナ及びその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明のアンテナは、並列配置された複数本の線状導体と、該線状導体を挟み込んだ２枚の絶縁性フィルムと、１本以上の線状導体に形成され、上記線状導体を給電素子と無給電素子とに分割する１箇所以上の切断部と、１本以上の線状導体に接続された給電部とを備えたものである。

上記給電部は、複数本の線状導体の同じ側の一端に接続されていてもよい。

複数本の線状導体に上記切断部を備え、これら線状導体ごとに一端から上記切断部までの距離が異なってもよい。

上記切断部が、上記複数の線状導体の全てに形成されていてもよい。

上記切断部が、１本の上記線状導体に複数箇所形成されていてもよい。

また、本発明のアンテナ製造方法は、複数本の線状導体を並列配置し、これら複数本の線状導体を２枚の絶縁性フィルムに挟み込み、上記複数本の線状導体の同じ側の一端に給電部を接続し、１本以上の上記線状導体を１箇所以上の切断部で切断することにより、一端に給電部が接続された線状導体からなる給電素子と上記切断部より先の線状導体からなる無給電素子とを形成するものである。

上記線状導体を切断するとき、複数本の線状導体を線状導体ごとに一端から上記切断部までの距離を異ならせて切断してもよい。

上記線状導体を切断するとき、同時に上記切断部の絶縁性フィルムを除去してもよい。

上記複数本の線状導体と上記２枚の絶縁性フィルムとからなる長尺のアンテナ材に臨ませて該アンテナ材の全幅に渡るカッター型を配置し、このカッター型から１本以上の線状導体に沿って所定の距離離れた１以上の箇所に当該線状導体を絶縁性フィルムと共に打ち抜くパンチ型を配置し、これらカッター型とパンチ型を一体的に保持するジグを形成し、このジグで上記アンテナ材をプレスすることにより切断部を形成してもよい。

本発明は次の如き優れた効果を発揮する。

（１）アンテナ外形が拡大しない。

（２）製造工程が簡素になる。

（３）リターンロス特性が広帯域化する。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１に示されるように、本発明に係るアンテナ１は、並列配置された複数本、ここでは７本の線状導体２と、該線状導体２を挟み込んだ２枚の絶縁性フィルム３と、１本以上の線状導体に形成された１箇所以上の切断部４と、１本以上の線状導体に接続された給電部５とを備えたものである。

また、図１に示されるように、本発明のアンテナ製造方法によれば、複数本の線状導体２を並列配置し、これら複数本の線状導体２を２枚の絶縁性フィルム３に挟み込み、その後、１本以上の上記線状導体２を１箇所以上の切断部４で切断する。

この実施形態では、７本の線状導体２の同じ側の一端に給電部５が接続されることにより、これら一端に給電部５が接続された線状導体２が給電素子６となり、切断部４より先の線状導体２の他端が開放されることにより、切断部４より先の線状導体２が無給電素子７となっている。各々の給電素子６は、一端に給電部５が接続され、切断部４で開放されることにより、モノポールアンテナを構成する。切断部４より先の線状導体２は、切断部４において開放されているのはもとより、その他端も開放されているので、無給電素子７となる。さらに、同じラインの線状導体２に２箇所以上の切断部がある場合（図６参照）、給電部５が接続された一番端の線状導体２が給電素子６であるほかは該ラインの線状導体２は全て無給電素子７である。また、切断部４がない線状導体２では、線状導体２の一端から他端までが給電素子６となり、無給電素子７は形成されない。

この実施形態では、７本ある線状導体２のうち７本全てが各々１箇所で切断され、これら７本の線状導体２ごとに給電部５に接続された一端から切断部４までの距離が異なっている。

これにより、長さが互いに異なる７本の給電素子６と、長さが互いに異なる７本の無給電素子７とが各々平行に配置された複合モノポールアンテナが構成される。

このアンテナ１の製造に際しては、あらかじめ切断部４を形成した線状導体２を絶縁性フィルム３で挟み込むよりも、切断部４を形成しない線状導体２を絶縁性フィルム３で挟み込んでおき、絶縁性フィルム３を打ち抜いたり切断することにより、そこに挟まれていた線状導体２を絶縁性フィルム３と一緒に除去して切断部４を形成するのが好ましい。具体的な製造方法は後述する。

次に、このアンテナの動作と作用効果を説明する。

いま、給電部５から各給電素子６に信号を給電したとする。それぞれの給電素子６に電流が流れるが、各給電素子６の長さが互いに異なるため、共振周波数が各々異なる。複数本の給電素子６の共振周波数が各々異なることにより、リターンロス特性が広帯域化される。

また、これらの給電素子６と平行に配置された無給電素子７は隣接する線状導体２（給電素子６あるいは無給電素子７）と電気的に結合することによって共振する。

これらの結果として、個別の共振周波数を持つ複数本の給電素子６と個別の共振周波数を持つ複数本の無給電素子７が存在することにより、リターンロス特性が広帯域化される。

また、アンテナ１は、無給電素子７と給電素子６とが複数本の線状導体２によるひとつのまとまりの中に形成される。そして、切断部４を有する線状導体２では無給電素子７と給電素子６とが同一ライン上に配置される。このため、従来のように、別途に線状導体及び絶縁性フィルムを配置しないので、アンテナ外形が拡大しない。

また、アンテナ１は、別途に線状導体及び絶縁性フィルムを取り付けないので、製造工程が簡素になる。

また、アンテナ１は、無給電素子７と給電素子６とが近接しているので、指向性特性を持たず、無指向性アンテナを広帯域化したい場合に好適である。

次に、具体的な例でリターンロス特性を検証する。図２に、この複合モノポールアンテナの試作モデルを示す。この試作モデルでは、１．５ｍｍ間隔で並列配置された長さ１５０ｍｍ、線径２０μｍの１０本の線状導体２を設け、左から順に、給電部５に接続された一端から切断部４までの距離、つまり給電素子６の長さを、９８ｍｍ，４２ｍｍ，１３４ｍｍ，４５ｍｍ，１３８ｍｍ，４４ｍｍ，１１４ｍｍ，３６ｍｍ，９９ｍｍ，１１５ｍｍとする。

なお、切断部４は、給電素子６及び無給電素子７がそれぞれ切断部４によって電気的に開放になればよいので、切断部４の長さは特に規定しない。例えば、給電素子６の長さが９８ｍｍのとき、切断部４の長さが１ｍｍとすると、無給電素子７の長さは１５０−９８−１＝５１ｍｍとなる。

線状導体２を切断する前の状態では、全ての線状導体２（＝給電素子６）が１５０ｍｍで無給電素子７がない複合モノポールアンテナが実現されており、そのリターンロス特性を図３に示す。線状導体２を切断して各給電素子６が上記長さの複合モノポールアンテナとしたときのリターンロス特性を図４に示す。これらリターンロス特性の図では、縦軸の値（ｄＢ）が小さいほどロスが小さい。

図３と図４を比較すると、図３では、ロスが小さいピークが１つだけしかない。図４では、ロスが小さいピークが４つもあり、全体的にロスが小さい。このことから、図４のリターンロス特性は広帯域である。よって、本発明の試作モデルはリターンロス特性が広帯域化されていると評価できる。

次に、本発明の他の実施形態を説明する。

図５に示されるように、本発明に係るアンテナ５１は、並列配置された４本の線状導体２が２枚の絶縁性フィルム３に挟み込まれ、各線状導体２が各々１箇所の切断部４で切断されたものである。

この実施形態では、線状導体２とそれを挟んだ絶縁性フィルム３が一方向に伸ばされ、その一端側で線状導体２の長手方向に対して４５°の角をなす折り曲げ線において直角に折り曲げられ、給電部５に接続するまで伸ばされている。さらに、同様の線状導体２＊とそれを挟んだ絶縁性フィルム３＊が上記とは逆方向に伸ばされ、同様に直角に折り曲げられ、上記の給電部５と隣接された別の給電部５＊に接続するまで伸ばされている。

この実施形態では、４本の線状導体２，２＊の同じ側の一端に給電部５，５＊が接続されることにより、これら一端に給電部５，５＊が接続された線状導体２，２＊が対をなす給電素子６となり、切断部４より先の線状導体２，２＊の他端が開放されることにより、切断部４，４＊より先の線状導体２，２＊が対をなす無給電素子７となっている。各々の給電素子６は、中央に給電部５，５＊が接続され、互いに反対方向に位置する切断部４で開放されることにより、ダイポールアンテナを構成する。切断部４より先の線状導体２，２＊は、切断部４はもとより、その他端も開放されているので、無給電素子７となる。

これにより、長さが互いに異なる４本の給電素子６と、長さが互いに異なる４本の無給電素子７とが各々平行に配置された複合ダイポールアンテナが構成される。アンテナ５１の動作及び作用効果については、図１のアンテナ１と同等である。

図６に示されるように、本発明に係るアンテナ６１は、並列配置された４本の線状導体２が２枚の絶縁性フィルム３に挟み込まれ、各線状導体２が各々１箇所の切断部４で切断されたものである。

この実施形態は、図１に類似しているが、７本の線状導体２のうち５本にのみ切断部４があり、２本の線状導体２には切断部４がない。また、中央のラインの線状導体２には３箇所の切断部がある。

これにより、長さが均一でない７本の給電素子６と、長さが均一でない７本の無給電素子７とが各々平行に配置された複合モノポールアンテナが構成される。アンテナ６１は、図１のアンテナ１とは各給電素子６、無給電素子７の共振周波数やインピーダンスが異なるが、主要な動作及び作用効果については、図１のアンテナ１と同等である。

次に、切断部の構造及び切断方法の実施形態を説明する。

図７のアンテナにおいては、異なる複数の形態で切断が行われている。いずれも絶縁性フィルム３を打ち抜いたり切断することにより、そこに挟まれていた線状導体２を絶縁性フィルム３と一緒に除去することにより、切断部４を形成したものである。除去部７２は円形の打ち抜き、除去部７３は矩形の打ち抜き、除去部７４はＶ字型の切り込みとなっている。

このように切断部４の絶縁性フィルム３を除去する場合、切断部４のない線状導体２を絶縁性フィルム３と同じ長さに形成しておき、その後、任意の切断部４を定め、その切断部４で絶縁性フィルム３を線状導体２と一緒に除去する。除去の工具としては、パンチ、ドリル、Ｖ字カッタなどが使用できる。絶縁性フィルム３を除去する形状は、図示のものに限らず、その切断部４で線状導体２が電気的に開放になる形状であればよい。

次に、本発明のアンテナの量産に適した製造方法を説明する。

図８に示されるように、並列配置した複数本の長尺の線状導体８２を２枚の長尺の絶縁性フィルム８３に挟み込んで長尺のアンテナ材８４を形成し、このアンテナ材８４に臨ませて該アンテナ材８４の全幅に渡るカッター型８５を配置し、このカッター型８５から１本以上の線状導体に沿って所定の距離離れた１以上の箇所に当該線状導体８２を絶縁性フィルム８３と共に打ち抜くパンチ型８６を配置し、これらカッター型８５とパンチ型８６を一体的に保持するジグ８７を形成し、このジグ８７でアンテナ材８４をプレスすることにより、１本以上の線状導体２が１箇所以上で切断された所定の長さのアンテナ８８を製造する。

長尺のアンテナ材８４は、ドラム８９から連続的に繰り出す。アンテナ材８４がアンテナ８８の長さだけ進んだとき、ジグ８７を進出させてアンテナ材８４をプレスする。これにより、長尺のアンテナ材８４を定尺のアンテナ８８に切り出しつつ、線状導体８２の切断を複数箇所で同時に行うことができる。この繰り返しにより、アンテナ８８を効率よく量産することができる。

切断部４の配置は、これによって切断された線状導体２からなる複数の給電素子、無給電素子がそれぞれ所望した共振周波数を持つように設計する。これら共振周波数の決定は、リターンロス特性の広帯域化に最適な組み合わせとなるよう設計する。このようにして、切断部４の配置を決定したら、これに従ってジグ８７におけるカッター型８５及び複数個のパンチ型８６の配置を決定し、ジグ８７を製作する。

本発明の一実施形態を示すアンテナの構成図である。本発明によるアンテナのリターンロス特性を検証するための試作モデルの構成図である。従来のアンテナのリターンロス特性図である。本発明のアンテナのリターンロス特性図である。本発明の一実施形態を示すアンテナの構成図である。本発明の一実施形態を示すアンテナの構成図である。本発明における切断の各種実施形態を示すアンテナの構成図である。本発明のアンテナの量産に適した製造方法を示す斜視図である。従来のアンテナの構成図である。

符号の説明

１アンテナ
２線状導体
３絶縁性フィルム
４切断部
５給電部
６給電素子
７無給電素子

Claims

並列配置された複数本の線状導体と、該線状導体を挟み込んだ２枚の絶縁性フィルムと、１本以上の線状導体に形成され、上記線状導体を給電素子と無給電素子とに分割する１箇所以上の切断部と、１本以上の線状導体に接続された給電部とを備えたことを特徴とするアンテナ。
上記給電部は、複数本の線状導体の同じ側の一端に接続されていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ。
複数本の線状導体に上記切断部を備え、これら線状導体ごとに一端から上記切断部までの距離が異なることを特徴とする請求項１又は２記載のアンテナ。
上記切断部が、上記複数の線状導体の全てに形成されていることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のアンテナ。
上記切断部が、１本の上記線状導体に複数箇所形成されていることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載のアンテナ。
複数本の線状導体を並列配置し、これら複数本の線状導体を２枚の絶縁性フィルムに挟み込み、上記複数本の線状導体の同じ側の一端に給電部を接続し、１本以上の上記線状導体を１箇所以上の切断部で切断することにより一端に給電部が接続された線状導体からなる給電素子と上記切断部より先の線状導体からなる無給電素子とを形成することを特徴とするアンテナ製造方法。
上記線状導体を切断するとき、複数本の線状導体を線状導体ごとに一端から上記切断部までの距離を異ならせて切断することを特徴とする請求項６記載のアンテナ製造方法。
上記線状導体を切断するとき、同時に上記切断部の絶縁性フィルムを除去することを特徴とする請求項６又は７記載のアンテナ製造方法。
上記複数本の線状導体と上記２枚の絶縁性フィルムとからなる長尺のアンテナ材に臨ませて該アンテナ材の全幅に渡るカッター型を配置し、このカッター型から１本以上の線状導体に沿って所定の距離離れた１以上の箇所に当該線状導体を絶縁性フィルムと共に打ち抜くパンチ型を配置し、これらカッター型とパンチ型を一体的に保持するジグを形成し、このジグで上記アンテナ材をプレスすることにより、切断部を形成することを特徴とする請求項６〜８いずれか記載のアンテナ製造方法。