JP4723947B2

JP4723947B2 - ２周波共用アンテナ

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Publication number: JP4723947B2
Application number: JP2005227536A
Authority: JP
Inventors: 孝典平井
Original assignee: Kojima Industries Corp
Current assignee: Kojima Industries Corp
Priority date: 2005-08-05
Filing date: 2005-08-05
Publication date: 2011-07-13
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Description

本発明は、貼り付け型２周波共用アンテナに関する。

自動車の窓ガラスやオープンカーでの風の巻き込み防止用のデフレクタ等に貼り付けられるアンテナには、薄い銅板やプリント基板を用いてダイポールアンテナを平面状に変形した２周波共用アンテナが用いられる。このような２周波共用アンテナは、２つの平面状のダイポールアンテナで構成されるとともに、共通の伝送線路を平面回路のコプレーナ線路で構成して、同軸ケーブルとの間のインピーダンス整合回路かつバランとして機能させているため、アンテナ全体の平面化を図り、自動車のデフレクタや窓ガラスへの貼り付けを可能としているものである（例えば特許文献１参照）。

以下、図１０を用いて従来技術の２周波共用アンテナについて説明する。図１０には、２周波共用アンテナ１の平面図が示されている。板状の導電体２及び３が互いに組み合わされて２つのダイポールアンテナが構成される。導電体２は、アンテナエレメント７ａ、８ａを有し、導電体３は、アンテナエレメント７ｂ、８ｂを有する。エレメント７ｂはエレメント７ａと組となって第１ダイポールアンテナエレメント７を構成し、エレメント８ｂはエレメント８ａと組となって第２ダイポールアンテナエレメント８を構成する。

導電体２のアンテナエレメント７ａ及び８ａはともに屈曲しており、アンテナエレメント７ａはアンテナエレメント８ａよりも長い。アンテナエレメント７ａ及びアンテナエレメント８ａは一端でともに伝送線路９に接続される。伝送線路９はコプレーナストリップ１０とコプレーナ線路１１から構成され、コプレーナストリップ１０はエレメント７ａ、８ａとコプレーナ線路１１とを接続し、コプレーナ線路１１はコプレーナストリップ１０と同軸ケーブル４とを接続する。コプレーナ線路１１は、一対の導電板（接地板）から構成され、一対の導電板は後述する導電体３のコプレーナ線路１１を跨ぐようにアースブリッジ１２、１３を有する。このアースブリッジ１２、１３は、アンテナ特性調整用ＧＮＤとして機能し、アンテナ特性の共振周波数や帯域幅の微調整用として機能する。また、一対の導電板のうちの図中下側の導電板は上側の導電板よりもコプレーナ線路１１の線路方向に沿って長く形成され、アンテナ特性調整用のスタブとして機能する。コプレーナ線路１１の一対の導電板は、同軸ケーブル４の外導体５に接続される。

一方、導電体３のアンテナエレメント７ｂ及び８ｂもともに屈曲しており、エレメント７ｂはエレメント８ｂよりも長い。エレメント７ｂ及びエレメント８ｂは一端でともに伝送線路９に接続される。伝送線路９はコプレーナストリップ１０とコプレーナ線路１１から構成され、コプレーナストリップ１０はエレメント７ｂ、８ｂとコプレーナ線路１１とを接続し、コプレーナ線路１１はコプレーナストリップ１０と同軸ケーブル４とを接続する。導電体３の伝送線路９ｂと導電体２の伝送線路９ａは互いに電気的に絶縁されており、導電体２の伝送線路９ａにあるアースブリッジ１２，１３と導電体３の伝送線路９ｂとは電気的に絶縁される。導電体３の伝送線路９ｂは、同軸ケーブル４の内導体６に接続される。

図１４には、図１０に示された２周波共用アンテナの分解斜視図が示されている。デフレクタ１４は自動車に設けられる風の巻き込み防止板である。デフレクタ１４の代わりに、自動車の窓ガラスであってもよい。アンテナ保護シート１６は接着材１５を介してデフレクタ１４に接着される。アンテナ保護シート１６上に板状の導電体２が設けられ、アンテナ保護シート１７を介して板状の導電体３が設けられる。導電体２と導電体３の位置関係は図１に示す通りであり、エレメント７ａと７ｂが対向し、エレメント８ａと８ｂが対向するように配置される。導電体３上にはアンテナ保護シート１８を介してアンテナ全体を保護するカバー１９が設けられる。上記のアンテナ保護シート１６、１７、１８、導電体２、３は一体成形され、アンテナアセンブリ２０を構成する。

上記の従来の２周波共用アンテナ１は、第１ダイポールアンテナエレメント７で波長λ１の第１共振周波数をカバーし、第２ダイポールアンテナエレメント８で波長λ２の第２共振周波数をカバーする。第１の共振周波数帯は例えば８００ＭＨｚ帯のＡＭＰＳ帯とし、第２の共振周波数帯は例えば１９００ＭＨｚ帯のＰＣＳ帯とすることができる。

以下、第１共振周波数（低周波帯）で動作する場合と、第２共振周波数（高周波帯）で動作する場合に分けて動作を説明する。

図１１には、低周波帯で動作する場合の２周波共用アンテナ１の構成が示されている。エレメント７ａと７ｂから構成される第１ダイポールアンテナエレメント７の全長（すなわち、エレメント７ａと７ｂの長さの和）Ｌ１は、第１共振周波数に対応する第１波長λ１の１／２に設定される。このとき、アンテナに流れる電流の一部はエレメント８ａ及び８ｂにも流れるが、エレメント８ａ、８ｂは低周波数帯でのアンテナ特性を調整するオープンスタブとして機能する。

伝送線路９の全長Ｌ２、すなわちコプレーナストリップ１０の長さＬ３とコプレーナ線路１１の長さＬ４の和は、第１波長λ１の１／４に設定される。具体的には、コプレーナストリップ１０の長さＬ３は第１波長λ１の１／８に設定され、コプレーナ線路１１の長さＬ４は第１波長λ１の１／８に設定される。伝送線路９の全長Ｌ２を第１波長λ１の１／４に設定することで、伝送線路９は第１ダイポールアンテナエレメント７のエレメント７ａ、７ｂと同軸ケーブル４との間のインピーダンスを整合するインピーダンス整合回路として機能する。

また、アースブリッジ１３はアンテナ特性の調整用として機能し、アースブリッジ１２からの距離Ｌ５を調整することでアンテナの共振周波数や帯域幅を微調整することができる。

図１２には、高周波帯で動作する場合の２周波共用アンテナ１の構成が示されている。エレメント８ａと８ｂから構成される第２ダイポールアンテナエレメント８の全長（すなわち、エレメント８ａと８ｂの長さの和）Ｌ６は、第２共振周波数に対応する第２波長λ２の１／２に設定される。

伝送線路９を構成するコプレーナストリップ１０の長さＬ７は第２波長λ２の１／４に設定され、エレメント８ａ、８ｂのインピーダンスをＺ_Ｌ、コプレーナ線路１１のインピーダンスをＺ_ｉｎとすると、コプレーナストリップ１０のインピーダンスが（Ｚ_ｉｎ・Ｚ_Ｌ）^０．５となるように設定することで、エレメント８ａ、８ｂとコプレーナ線路１１とのインピーダンスを整合するインピーダンス整合回路として機能する。具体的には、基板の誘電率εｒや厚さｈ、コプレーナストリップ１０の幅Ｗ等を調整してインピーダンスを所望の値に設定する。

また、伝送線路９を構成するコプレーナ線路１１の長さＬ８は第２波長λ２の１／４に設定され、同軸ケーブル４と同一インピーダンスとなるように設定する。具体的には、基板の誘電率εｒや厚さｈ、コプレーナ線路１１の幅Ｗ等を調整してインピーダンスを所望の値に設定する。Ｌ８をλ２の１／４とすることで、コプレーナ線路１１は分布定数型バランであるシュペルトップ・バランを構成し（図１３参照）、平衡伝送線路であるダイポールアンテナと非平衡伝送線路である同軸ケーブル４との間の伝送モードを変換する平衡非平衡変換回路として機能する。

このように、従来技術による２周波共用アンテナは、第１ダイポールアンテナエレメント７と第２ダイポールアンテナエレメント８を平面的に構成するとともに、共通の伝送線路９を同軸ケーブル４との間のインピーダンス整合回路かつバランとして機能させることで、簡易な構成とすることができている。このため、自動車のデフレクタや窓ガラスに貼り付けても良好な視界を確保することができる。また、限られた貼り付け面積においても通信に必要なアンテナ利得を得ることができる。また、ダイポールアンテナを同軸ケーブルに接続する場合に必要なバランあるいは平衡非平衡変換回路を平面回路のコプレーナ線路１１で構成して、アンテナ全体の平面化を図り、自動車のデフレクタや窓ガラスへの貼り付けを可能としていた。

しかし、このタイプの２周波共用アンテナは、図１５に示すように、８００ＭＨｚ帯においての共振周波数帯が狭く、より広帯域化が必要となっていた。従来のダイポールアンテナを広帯域化する手法としては、ダイポール素子が筒状または棒状の導体よりなる場合にはその直径を大きくし、またダイポール素子が細長い板状の導体よりなる場合にはその幅を広くして、使用周波数の変化に対するリアクタンスの変化を小さくすることによって広帯域化する手法が知られていた。しかし、このような手法によるときは、交差偏波成分を生じる恐れがあるため、ある程度以上にダイポール素子の直径を大きくし、または幅を広くすることができず、広帯域化には限度があった。

そこで、より大きな広帯域化を図る場合には、ダイポールアンテナの素子の近くに無給電素子を配置して広帯域化を図るという技術が知られている。これは、アンテナ素子の近傍に所望の周波数の波長の１／１〜１／４の長さを持った素子が用いられることが多い（例えば特許文献２参照）。

特開２００５−２０６７７号公報特開２００１−２８４９４６号公報

以上述べた、従来技術の車載用貼り付け２周波共用アンテナの広帯域化を、従来知られた無給電素子の取り付けで改良しようとすると、無給電素子を配置するためのスペースが必要になりアンテナの占有面積が増大してしまうという問題があった。

また、先に述べた従来技術の２周波共用アンテナは、ダイポールアンテナを同軸ケーブルに接続する場合に必要なバランあるいは平衡非平衡変換回路を平面回路のコプレーナ線路１１で構成して、アンテナ全体の平面化を図り、自動車のデフレクタや窓ガラスへの貼り付けを可能とするため、共通の伝送線路９を同軸ケーブル４との間のインピーダンス整合回路かつバランとして機能させるようにしている。一方、無給電素子をアンテナ素子の近傍に配置するとアンテナの静電容量が変化してくるので、無給電素子の取り付けと同時にアンテナと同軸ケーブルのインピーダンス調整も必要になってくる。しかし、無給電素子の取り付けによるアンテナの静電容量の変化はアンテナが貼り付けられている基盤の厚さ、誘電率によって変化してくるため、平面回路のコプレーナ線路でインピーダンスの調整を行おうとすると、搭載車種ごとに異なったアンテナアセンブリが必要となり実用的ではないという問題があった。

更に、このような無給電素子をアンテナ素子と平行な面に配置する場合、アンテナの指向性が大きくなることが知られている。しかし、車載用のアンテナはできるだけ指向性を持たないことが望ましいので、このような指向性を帯びてしまう無給電素子の取り付けによる車載用貼り付けアンテナの広帯域化には限度があった。

そこで、本発明の目的は、アンテナの形状、占有面積を大きくせず、指向性の変化を抑えつつ、かつ搭載車両ごとにアンテナアセンブリを変更することなく２周波共用アンテナの広帯域化を図ることを目的とする。

本発明の２周波共用アンテナは、基板の第１の面に配置され、第１の共振周波数を有するＬ字型に屈曲した一対の第１ダイポールアンテナエレメントと、前記基板の前記第１の面に前記第１のダイポールアンテナエレメントと隣接して配置され、前記第１の共振周波数より高い第２の共振周波数を有するＬ字型に屈曲した一対の第２ダイポールアンテナエレメントと、前記基板の前記第１の面に配置され、前記第１及び第２ダイポールアンテナエレメントの各一端を同軸ケーブルに接続する伝送線路と、前記基板の第１の面と反対側の第２の面に配置される無給電素子とを含み、前記第１のダイポールアンテナエレメントはそれぞれ伝送線路の長手方向と交差する方向に延びる第１の伸展部分と、第１の伸展部分に接続して伝送線路の長手方向に延びる第１の屈曲部分とを備え、前記第２のダイポールアンテナエレメントはそれぞれ伝送線路の長手方向と交差する方向に延びる第２の伸展部分と、第２の伸展部分に接続して伝送線路の長手方向に延びる第２の屈曲部分とを備え、前記伝送線路は、前記第１の伸展部分の一方と前記第２の伸展部分の一方と前記同軸ケーブルの内導体とを接続する第１のストリップと、前記同軸ケーブルの外導体と接続される前記第１のストリップの延びる方向の両側に配置される一対の導電板と、前記第１のストリップをまたいで各導電板を接続するブリッジ板と、前記第１のストリップと平行に配置され、前記導電板の一方と前記第１の伸展部分の他方ならびに前記第２の伸展部分の他方とを接続する第２のストリップと、を含み、前記無給電素子は、一端側が前記第１または第２の屈曲部分と対向して配置され、他端側が前記第２のストリップと平行する位置まで前記第２のストリップの長手方向に向かって延びる帯状の金属薄膜であること、を特徴とする。

本発明の２周波共用アンテナにおいて、前記無給電素子は、その長さの半分が前記第１または第２の屈曲部分と対向し、残余の半分が前記第２のストリップと平行に配置されていること、としても好適であるし、前記第１の伸展部分と第１の屈曲部分の長さは、それぞれ第１の共振周波数に対応する波長の１／８であり、前記第２の伸展部分と第２の屈曲部分の長さは、それぞれ第２の共振周波数に対応する波長の１／８であり、前記無給電素子の長さは、第１の共振周波数に対応する波長の１／４であること、としても好適であるし、前記無給電素子は金属粉を含むメタリックインクを用いてシルク印刷によって形成しても好適であるし、前記無給電素子は金属粉を含むメタリック塗料を用いた塗装面により形成しても好適であるし、前記基板は自動車用樹脂成型品、またはガラス成型品であってもよい。

本発明においては、アンテナの全長よりも僅かに短い帯状の金属薄膜で形成された無給電素子を、伝送線路およびアンテナエレメントの屈曲部分と平行に配置することによって、アンテナの広帯域化を図れると同時にアンテナと同軸ケーブルのインピーダンスの整合が図れることによりアンテナの特性が改善されるという効果を奏する。

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。従来技術と同様の部分には同様の記号を用い、説明は省略する。図２は第１の実施形態の２周波共用アンテナの分解斜視図である。本発明の第１の実施形態の２周波共用アンテナは、デフレクタ１４、アンテナアセンブリ２０、カバー１９、同軸ケーブル４、１つの無給電素子１００を有する。デフレクタ１４は従来技術も述べたように自動車の風きり板で、厚さｈが５ｍｍ程度のポリカーボネート製で電気的には誘電体を構成する。アンテナアセンブリ２０は屈曲したアンテナエレメント７ａ、８ａを有する導電体２と、アンテナエレメント７ｂ、８ｂを有する導電体３をアンテナ保護シート１６、１７で挟み込んで成型したものである。導電体２は同軸ケーブル４の外導体５に接続されており、導電体３は同軸ケーブル４の内導体に接続されている。アンテナアセンブリ２０は接着剤にてデフレクタ表面に貼り付けられ、その上からカバー１９が取り付けられている。無給電素子１００は短冊型の金属箔でデフレクタ１４の裏面に貼り付けられている。図３は第１の実施形態の２周波共用アンテナの表面側の平面図で、図４は裏側の平面図、図５（Ａ）は図３のＡ−Ａ断面図、図５（Ｂ）は図３のＢ−Ｂ断面図である。図３、図４に示すように、無給電素子１００は、アンテナエレメント７ａ、７ｂによって構成される第１ダイポールアンテナエレメント７のアンテナ特性の改善を図るためにアンテナエレメント７ａとほぼ同じ位置のデフレクタ裏面に平行に配置されている。

図１は本発明の第１の実施形態の２周波共用アンテナのアンテナエレメント７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂ、伝送線路９、同軸ケーブル４、無給電素子１００を示した平面図である。デフレクタ１４は図示していない。導電体２、３はそれぞれアンテナ幅方向へ延びている導電体２伸展部分１０２、導電体３伸展部分１０３と屈曲してアンテナ長手方向に伸びている導電体２屈曲部分１０４、導電体３屈曲部分１０５と伝送線路９により構成されている。そして、導電体２屈曲部分１０４はアンテナエレメント７ａ屈曲部分１０７ａ、アンテナエレメント８ａ屈曲部分１０８ａを有する。また、導電体３屈曲部分１０５はアンテナエレメント７ｂ屈曲部分１０７ｂ、アンテナエレメント８ｂ屈曲部分１０８ｂを有する。アンテナエレメント７ａ屈曲部分１０７ａはアンテナの長手方向の中心線から距離Ｄ７だけ離れてアンテナ中心軸に平行に配置され、アンテナエレメント８ａ屈曲部分１０８ａはアンテナ中心線から距離Ｄ８だけ離れてアンテナ中心軸に平行に配置されている。また、同様に、アンテナエレメント７ｂ屈曲部分１０７ｂもアンテナの長手方向の中心線から距離Ｄ７だけ離れてアンテナ中心軸に平行に配置され、アンテナエレメント８ｂ屈曲部分１０８ａもアンテナの長手方向の中心線から距離Ｄ８だけ離れてアンテナ中心軸に平行に配置されている。アンテナエレメント７ａ屈曲部分１０７ａ、アンテナエレメント７ｂ屈曲部分１０７ｂはそれぞれアンテナエレメント７ａ、７ｂの半分の長さとして構成されており、第１共振周波数に対応する波長λ１のほぼ１／８の長さになっている。また、アンテナエレメント７ａ、７ｂの幅はＨ７で、アンテナエレメント８ａ、８ｂ、の幅はＨ８である。

無給電素子１００はデフレクタ１４の裏面に貼り付けられた短冊形の金属箔で、その幅Ｈ１００は上記のアンテナエレメント７ａ幅はＨ７とほぼ同等である。この無給電素子１００は、アンテナ幅方向の位置には、アンテナエレメント７ａと平行にアンテナエレメント７ａ屈曲部分１０７ａの対向面と重なるように、アンテナの長手方向の中心線から距離Ｄ７だけ離れた位置に配置され、アンテナ長手方向の位置にはアンテナエレメント７ａ屈曲部分１０７ａの先端部分より同軸ケーブルにＥ１００だけ寄った位置に配置されている。また、無給電素子１００の長さＬ１００はアンテナエレメント７ａ屈曲部分１０７ａの長さとコプレーナストリップ１０の長さＬ３の合計長さとほぼ同等の長さとして構成されている。アンテナエレメント７ａ屈曲部分１０７ａ、はアンテナエレメント７ａの半分の長さで、第１共振周波数に対応する波長λ１のほぼ１／８の長さになっており、コプレーナストリップ１０の長さＬ３の長さも第１共振周波数に対応する波長λ１のほぼ１／８の長さになっているので、無給電素子１００の長さＬ１００は第１共振周波数に対応する波長λ１のほぼ１／４の長さとなっている。したがって、無給電素子１００のうち、第１共振周波数に対応する波長λ１のほぼ１／８の部分がアンテナエレメント７ａ屈曲部分１０７ａとデフレクタ１４の同一位置の表面と裏面に配置され、第１共振周波数に対応する波長λ１のほぼ１／８の部分がコプレーナストリップ１０と平行になるように配置されている。

以上のように無給電素子１００をアンテナアセンブリ２０の取り付けられているデフレクタ１４の裏面に配置することにより、アンテナの占有面積を増加せずにアンテナ特性の改善を図ることができるという効果を奏する。

図６は上記のように構成された、本発明の第１の実施形態の２周波共用アンテナの等価回路を示す回路構成図である。図中のＲ０は無給電素子がない場合の従来の２周波共用アンテナの等価抵抗を示し、Ｚ０は従来の２周波共用アンテナの等価リアクタンスを示す。Ｒ０、Ｚ０にて従来のアンテナの直列共振回路が形成されている。図中のＲ１００は無給電素子の等価抵抗であり、Ｚ１００は無給電素子の等価リアクタンスを示す。無給電素子１００が誘電体であるデフレクタ１４の上のアンテナアセンブリ２０の近くに配置されると、無給電素子１００とアンテナアセンブリ２０は、図６に示すように結合静電容量Ｃ１、Ｃ２によって電気的に結合される。この作用によって、アンテナアセンブリ２０と無給電素子１００は複同調回路として動作する。これによって、アンテナの広帯域を図ることができる一方、アンテナアセンブリ２０のインピーダンスが変化することとなる。第１の実施形態では、アンテナエレメント７ａ、７ｂによって構成される第１ダイポールアンテナエレメント７のアンテナ特性の改善を図るためにアンテナエレメント７ａ屈曲部分１０７ａとほぼ同じ位置のデフレクタ１４の裏面に平行に配置されている。よって、アンテナエレメント７ａと無給電素子１００の間の静電容量がＣ１、Ｃ２となる。

この場合に、アンテナエレメント７ａ及び無給電素子１００の各共振回路間の結合度を変えるか、両共振回路のいずれか一方または両方の共振周波数を適宜調整するか、または両共振回路間の結合度を変えると共に両共振回路のいずれか一方または両方の共振周波数を調整することによって、広帯域特性を調整することができる。

両共振回路間の結合度を調整するには、アンテナエレメント７ａと無給電素子１００との間隔を変えるか、アンテナエレメント７ａの幅を変えるか、上記の二つの手段の両方を組合して行うことによって行うことができる。また、各共振回路の共振周波数を調整する場合は、無給電素子１００の長さＬ１００を変更するか、アンテナエレメント７ａと無給電素子１００のいずれか一方または両方の幅を変える、あるいは上記の長さ、幅の変更を組み合わせて行う。

上記の結合度、共振周波数の調整はアンテナアセンブリ２０、無給電素子１００の貼り付けられている基板のデフレクタ１４の誘電率、厚さに応じて最適となるような幅、間隔を選定するように行われる。

一方、このように無給電素子１００を追加して、広帯域化を図ろうとすると、上述のように無給電素子はアンテナアセンブリ２０と静電結合して複同調回路として動作することから、アンテナ全体としてのインピーダンスも変化してくる。そこで、無給電素子１００はアンテナエレメント７ａの範囲のみでなく、コプレーナストリップ１０とほぼ同等の長さだけ、アンテナエレメント７ａよりも同軸ケーブル４の方向に伸ばした形状とし、コプレーナストリップ１０とも静電結合して、そのインピーダンスを調整する。アンテナエレメント７ａと無給電素子１００のインピーダンスの変化は貼り付けられている基板のデフレクタ１４の誘電率によって変化し、コプレーナストリップ１０との静電結合によるインピーダンス調整機能もデフレクタ１４の誘電率によって変化してくる。インピーダンス整合回路の調整は上記の広帯域化と同様、コプレーナストリップ１０と無給電素子１００との間隔を変えるか、無給電素子の幅を変えるか、上記の二つの手段の両方を組合わせて行うことによって行うことができる。

本願発明の第１の実施形態は１つの無給電素子１００の追加による広帯域化と、同軸ケーブル４とのアンテナインピーダンスの整合を同時に実現することができることから、少ない無給電素子の追加で大きな特性の改善を実現できる。このことから、無給電素子の追加による指向性に大きな影響を与えずにアンテナ特性の改善を図ることができる効果を奏する。

図７は、第１の実施形態による２周波共用アンテナの周波数特性を示す。図７の周波数特性は、比誘電率が２．９のポリカーボネート製の厚さｈが５ｍｍのデフレクタ１４の表面に従来と同様のアンテナアセンブリ２０を貼り付け、裏面に幅３ｍｍ、厚さ０．３ｍｍの銅箔を貼り付けて無給電素子１００を構成したときのものである。無給電素子１００は、上述のように、アンテナエレメント７ａ、７ｂによって構成される第１ダイポールアンテナエレメント７のアンテナ特性の改善を図るためにアンテナエレメント７ａ屈曲部分１０７ａとほぼ同じ位置のデフレクタ１４の裏面に平行に配置されている。この図によると、反射量が−１０ｄＢ以下の使用可能領域が、従来アンテナの８７０ＭＨｚ〜９４０ＭＨｚから８３０〜９４０ＭＨｚの範囲に広帯域化が図られて、良好な周波数特性を示している。

図８は、図７と同様の構成の２周波共用アンテナの８３２〜９２５ＭＨｚの帯域における水平面内平均利得図を示す。これによると、無給電素子の追加により若干指向性は変化するものの、指向性に大きな変化はなく、全方向について良好な特性を示していることがわかる。

以上述べた本願発明の第１の実施形態は１つの無給電素子１００をアンテナアセンブリ２０の取り付けられているデフレクタ１４の裏面に配置することにより、アンテナの占有面積を増加せずにアンテナ特性の改善を図ることができ、無給電素子１００の追加による広帯域化と、アンテナインピーダンスの整合を同時に実現することができるという大きな効果を奏する。さらに、少ない無給電素子の追加で大きなアンテナ特性の改善を実現できることから、無給電素子の追加による指向性に大きな影響を与えずにアンテナ特性の改善を図ることができる効果を奏する。

本願発明の第１の実施形態においては、無給電素子１００は、金属箔を貼り付けることによって構成することとしたが、無給電素子１００は、金属粉を含むメタリックインクを用いてシルク印刷によって形成してもよいし、金属粉を含むメタリック塗料を用いた塗装面により形成したものでもよい。金属粉は鉄、アルミ、銅などどのようなものでもよい。また、アンテナの張り付け基板はポカーボネート製のデフレクタ１４として説明したが、基板は他の材質の自動車用樹脂成型品、またはガラス成型品であってもよい。

第１の実施形態では、無給電素子１００は、アンテナエレメント７ａ、７ｂによって構成される第１ダイポールアンテナエレメント７のアンテナ特性の改善を図るためにアンテナエレメント７ａ屈曲部分１０７ａとほぼ同じ位置のデフレクタ１４の裏面に平行に配置されているが、アンテナエレメント７ｂ屈曲部分１０７ｂとほぼ同じ位置のデフレクタ１４の裏面に平行に配置してもよい（図９参照）。また、アンテナエレメント８ａ、８ｂによって構成される第２ダイポールアンテナエレメント８のアンテナ特性の改善を図るためにアンテナエレメント８ａ屈曲部分１０８ａあるいは、１０８ｂとほぼ同じ位置のデフレクタ１４の裏面に平行に配置してもよい。さらに、導電体２と３の上下を逆にして、同軸ケーブル４の外導体５に接続される導電体２を車体に近いデフレクタ１４の下側に配置して、同軸ケーブル４の内導体６に接続される導電体３デフレクタ１４の上部に配置して、無給電素子１００を導電体２のアンテナエレメント７ａ屈曲部分１０７ａとほぼ同じ位置のデフレクタ１４の裏面に平行に配置するようにして、無給電素子１００を目立たなく配置してもよい。

このような他の実施形態においても、第１の実施形態同様、アンテナの占有面積を増加せずにアンテナ特性の改善を図ることができ、無給電素子の追加による指向性に大きな影響を与えずに、広帯域化と、同軸ケーブルとのアンテナインピーダンスの整合を同時に実現することができるという大きな効果を奏する。

本発明の第１の実施形態の２周波共用アンテナの平面図。本発明の第１の実施形態の２周波共用アンテナの分解斜視図。本発明の第１の実施形態の２周波共用アンテナ表面外形図。本発明の第１の実施形態の２周波共用アンテナ裏面外形図。本発明の第１の実施形態の２周波共用アンテナのＡ−Ａ断面図。本発明の第１の実施形態の２周波共用アンテナのＢ−Ｂ断面図。本発明の第１の実施形態の２周波共用アンテナの等価回路図。本発明の第１の実施形態の２周波共用アンテナの周波数特性。本発明の第１の実施形態の２周波共用アンテナの水平面内平均利得特性。本発明の第２の実施形態の２周波共用アンテナ裏面外形図。従来技術の２周波共用アンテナの平面図。従来技術の低周波数帯における動作時のサイズ説明図。従来技術の高周波数帯における動作時のサイズ説明図。シュペルトップ型バランの説明図。従来技術の２周波共用アンテナの分解斜視図。従来技術のアンテナの周波数特性図。

符号の説明

１２周波共用アンテナ、２導電体、３導電体、４同軸ケーブル、５同軸ケーブルの外導体、６同軸ケーブルの内導体、７第１ダイポールアンテナエレメント、７ａ，７ｂアンテナエレメント、、８第２ダイポールアンテナエレメント、８ａ，８ｂアンテナエレメント、９伝送線路、９ａ導電体２の伝送線路、９ｂ導電体３の伝送線路、１０コプレーナストリップ、１１コプレーナ線路、１２，１３アースブリッジ、１４デフレクタ、１６，１７，１８アンテナ保護シート、１９カバー、２０アンテナアセンブリ、１００無給電素子、１０２導電体２伸展部分、１０３導電体３伸展部分、１０４導電体２屈曲部分、１０５導電体３屈曲部分、１０７ａアンテナエレメント７ａ屈曲部分、１０７ｂアンテナエレメント７ｂ屈曲部分、１０８ａアンテナエレメント８ａ屈曲部分、１０８ｂアンテナエレメント８ｂ屈曲部分。

Claims

２周波共用アンテナであって、
基板の第１の面に配置され、第１の共振周波数を有するＬ字型に屈曲した一対の第１ダイポールアンテナエレメントと、
前記基板の前記第１の面に前記第１のダイポールアンテナエレメントと隣接して配置され、前記第１の共振周波数より高い第２の共振周波数を有するＬ字型に屈曲した一対の第２ダイポールアンテナエレメントと、
前記基板の前記第１の面に配置され、前記第１及び第２ダイポールアンテナエレメントの各一端を同軸ケーブルに接続する伝送線路と、
前記基板の第１の面と反対側の第２の面に配置される無給電素子とを含み、
前記第１のダイポールアンテナエレメントはそれぞれ伝送線路の長手方向と交差する方向に延びる第１の伸展部分と、第１の伸展部分に接続して伝送線路の長手方向に延びる第１の屈曲部分とを備え、
前記第２のダイポールアンテナエレメントはそれぞれ伝送線路の長手方向と交差する方向に延びる第２の伸展部分と、第２の伸展部分に接続して伝送線路の長手方向に延びる第２の屈曲部分とを備え、
前記伝送線路は、前記第１の伸展部分の一方と前記第２の伸展部分の一方と前記同軸ケーブルの内導体とを接続する第１のストリップと、前記同軸ケーブルの外導体と接続される前記第１のストリップの延びる方向の両側に配置される一対の導電板と、前記第１のストリップをまたいで各導電板を接続するブリッジ板と、前記第１のストリップと平行に配置され、前記導電板の一方と前記第１の伸展部分の他方ならびに前記第２の伸展部分の他方とを接続する第２のストリップと、を含み、
前記無給電素子は、一端側が前記第１または第２の屈曲部分と対向して配置され、他端側が前記第２のストリップと平行する位置まで前記第２のストリップの長手方向に向かって延びる帯状の金属薄膜であること、
を特徴とする２周波共用アンテナ。
前記無給電素子は、その長さの半分が前記第１または第２の屈曲部分と対向し、残余の半分が前記第２のストリップと平行に配置されていること、
を特徴とする請求項１に記載の２周波共用アンテナ。
前記第１の伸展部分と第１の屈曲部分の長さは、それぞれ第１の共振周波数に対応する波長の１／８であり、前記第２の伸展部分と第２の屈曲部分の長さは、それぞれ第２の共振周波数に対応する波長の１／８であり、前記無給電素子の長さは、第１の共振周波数に対応する波長の１／４であること、
を特徴とする請求項１又は２に記載の２周波共用アンテナ。
前記無給電素子は金属粉を含むメタリックインクを用いてシルク印刷によって形成したものである請求項１から３のいずれか１項に記載の２周波共用アンテナ。
前記無給電素子は金属粉を含むメタリック塗料を用いた塗装面により形成したものである請求項１から３のいずれか１項に記載の２周波共用アンテナ。
前記基板は自動車用樹脂成型品、またはガラス成型品であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の２周波共用アンテナ。