JP4808188B2

JP4808188B2 - アンテナ装置

Info

Publication number: JP4808188B2
Application number: JP2007175196A
Authority: JP
Inventors: 知久岸本
Original assignee: Nippon Antenna Co Ltd
Current assignee: Nippon Antenna Co Ltd
Priority date: 2007-07-03
Filing date: 2007-07-03
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2027-07-03
Also published as: JP2009017116A

Description

本発明は、モノポールアンテナのデュアルバンド化および広帯域化を実現できるアンテナ装置に関するものである。

従来の車載用に使用される移動電話帯のアンテナとして、低姿勢とされた折り返しモノポールアンテナが知られている。移動電話の周波数帯としては、８１５ＭＨｚ〜９２５ＭＨｚの８００ＭＨｚ帯と、１８８０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚの２ＧＨｚが割り当てられており、折り返しモノポールアンテナがこれらの周波数帯において動作することが求められる。また、ＧＰＳ（Global Positioning System）の受信アンテナとして兼用することが求められている。ＧＰＳの受信周波数は１５７５．４２ＭＨｚとされている。さらに、移動電話帯の周波数再編が予定されており、再編後の周波数帯において折り返しモノポールアンテナが動作することが求められている。
従来の折り返しモノポールアンテナは、折り返し部のエレメント長を調節することにより所望の周波数帯においてインピーダンス調整を行うと共に、複数の周波数帯をカバーするために整合回路を構成するチップ部品を用いるようにしている。

折り返しモノポールアンテナにおいて、８００ＭＨｚ帯と２ＧＨｚ帯とのデュアルバンドにおいて動作させるために、折り返し部の長さを調節することが考えられる。このように、折り返し部の長さを調節することでデュアルバンドにおける電気特性の調整を行う場合は、エレメント長により得られる周波数が決まることになることから、エレメント長を可変させるとデュアルバンドにおける共振が共に変動するようになり、所望の周波数に対するインピーダンス調整が困難になるという問題点があった。
また、インピーダンス調整にマッチング回路などチップ部品を用いる場合があるが、製造上のコスト及び製造工程が追加されてしまうようになると共に、マッチングロスが発生してしまうようになる。

そこで、本発明は、折り返しモノポールアンテナの折り返し部分を有効に使用することにより、デュアルバンド化することができるアンテナ装置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、給電部から幅が広がるようにテーパ状に形成されているテーパ状パターンと、該テーパ状パターンから上方へ若干幅が広がるように斜辺に接するよう形成されている上部パターンとを有する第１のアンテナパターンと、この第１のアンテナパターンの上端を折り返した第２のアンテナパターンであって、第２のアンテナパターンは、上部パターンに連接され一部残された上辺から右辺に沿って若干幅が狭くなるよう形成されている上方パターンと、該上方パターンから下方へ若干幅が広くなるよう形成されている下方パターンとを有し、第１のアンテナパターンと第２のアンテナパターンとで囲まれた空間部が形成されていることを最も主要な特徴としている。

本発明によれば、第１のアンテナパターンと第２のアンテナパターンとで囲まれた空間部に第３のアンテナパターンを形成することができることから、折り返しモノポールアンテナの折り返し部分を有効に使用し、折り返し部の構成を変更することでインピーダンス調整を容易に行えるようになる。

本発明の実施例にかかるアンテナ装置を備える車両のルーフに取り付ける車両用アンテナの構成を斜視図で示す分解組立図を図１に示す。
図１に示すように、本発明にかかる車両用アンテナは、アンテナケースとされる電波透過性の合成樹脂からなるレドーム１０と、レドーム１０の収納空間内に収納されるアンテナ基板１１が立設されていると共に、給電基板１３を備える金属製の基板固定金具１２と、基板固定金具１２の下面に取り付けられる合成樹脂製のベース１５とから構成されている。レドーム１０は、頂部から先端に行くに従い高さが低くなると共に両側に行くに従い高さが低くなる流線型の外形形状とされている。アンテナ基板１１には、デュアルバンド化されたアンテナパターンが形成されているが、立設されてレドーム１０内に収納されることから、先端に行くほど高さが低くなるようカットされた斜辺を有している。

ベース１５には給電用のケーブル１６が導入され、ケーブル１６の先端は給電基板１３に電気的に接続される。このケーブル１６にはグロメット１４が取り付けられて、グロメット１４がベース１５に固着されている。ベース１５における上面のほぼ４角の４箇所に縦長のほぼ矩形状の収納溝１５ａが形成されており、収納溝１５ａ内にはマグネットが収納される。そして、ベース１５にアンテナ基板１１および給電基板１３を備える基板固定金具１２を上から載置してビスにより取り付ける。次いで、基板固定金具１２が取り付けられたベース１５にレドーム１０を被嵌することにより車両用アンテナを組み立てることができる。この車両用アンテナは、ベース１５に複数のマグネットが内蔵されていることから、車両のルーフに載置することにより、マグネットがルーフに吸着して車両用アンテナを車両に取り付けることができる。

図２にアンテナ基板１１の構成を示す正面図を示す。図２に示すように、アンテナ基板１１は、横方向の長さがＬ１、高さがＷ１とされた横長の矩形状の基板を上辺の一部を残すように左辺に行くほど高さが低くなるようにカットされている。このように対角に向かって斜めにカットされたことにより形成された斜辺は途中から角度が若干緩やかになるよう形成されており、残された上辺により平らな頂辺が形成され、頂辺に対して右辺がほぼ直角に形成されている。アンテナ基板１１の下辺には中央前よりに第１突起片１１ａが形成され、第１突起片１１ａよりやや幅が狭くされた第２突起片１１ｂと第３突起片１１ｃとが両側にそれぞれ形成されている。これらの突起片１１ａ〜１１ｃは、給電基板１３の図示しない嵌合孔に嵌入され、第２突起片１１ｂと第３突起片１１ｃに形成されているパターンが給電基板１３に電気的に接続される。これにより、アンテナ基板１１に形成されたアンテナへ給電されるようになる。アンテナ基板１１の下部が、基板固定金具１２に挟持されることにより立設されて固着される。

次に、図３にアンテナ基板１１のおもて面に形成されたアンテナのアンテナパターンの構成例を示す。
図３に示すように、アンテナ基板１１には第１アンテナ部１８と第２アンテナ部３０が形成されている。第１アンテナ部１８は、本発明にかかるアンテナ装置であって、図３に示す第１アンテナ部１８の構成は第１構成例とされている。この第１構成例のアンテナ部１８は、アンテナ本体部２１を構成する拡大表面とされている第１アンテナパターン１９と折り返し部２２を構成する拡大表面とされている第２アンテナパターン２０を備えている。第２アンテナ部３０は、無給電素子であるＶ字状パターン３１ａを備えている。第１アンテナパターン１９は第３突起片１１ｃの部分に給電部２１ｅが形成されており、給電部２１ｅから上方へ向かってテーパ状に幅が広がる拡大表面とされているテーパ状パターン２１ａが形成されている。テーパ状パターン２１ａに連接して幅が若干広がるように拡大表面とされている上部パターン２１ｂが形成されている。上部パターン２１ｂの斜めとされた左側辺からほぼ矩形状の第１調整片２１ｃが突出して形成されており、テーパ状パターン２１ａの上端における斜めとされている右側辺からほぼ矩形状の第２調整片２１ｄが突出して形成されている。上部パターン２１ｂは、アンテナ基板１１の斜辺に接すると共に平らな頂辺に接するよう形成されている。

この上部パターン２１ｂに連接して折り返された拡大表面とされている第２アンテナパターン２０が形成されている。第２アンテナパターン２０は、上部パターン２１ｂに連接して頂片に接すると共に右辺に接して下方へ向かって若干幅が狭くなるよう拡大表面として形成されている上方パターン２２ａと、上方パターン２２ａに連接され右辺に接すると共に下方へ向かって若干幅が広くなるよう拡大表面として形成されている下方パターン２２ｂとから構成されている。そして、第１アンテナパターン１９と第２アンテナパターン２０との間に形成されている空間において、上方パターン２２ａと下方パターン２２ｂとの境界から横方向へ延伸部２３ａが形成されており、延伸部２３ａの先端に連接されて上下方向にトップ部２３ｂが形成されている。トップ部２３ｂは、上部パターン２１ｂの側辺に所定間隔で対向するよう形成されており、延伸部２３ａとトップ部２３ｂとでほぼ矢印となる形状とされている。

アンテナ基板１１に形成されている第１アンテナ部１８は、移動電話における８１５ＭＨｚ〜９２５ＭＨｚの８００ＭＨｚ帯の周波数帯と、１８８０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚの周波数帯される２ＧＨｚ帯とにおいて動作するデュアルバンドアンテナとされている。また、ＧＰＳの受信周波数である１５７５．４２ＭＨｚにおいても動作可能とされている。また、第２アンテナ部３０は８４３ＭＨｚ〜８９０ＭＨｚの移動電話における受信用の周波数帯において動作可能なアンテナとされている。ここで、８００ＭＨｚ帯の中心周波数（８７０ＭＨｚ）の波長をλａ、ＧＰＳの受信周波数の波長をλｂ、２ＧＨｚ帯の中心周波数（２０２５ＭＨｚ）の波長をλｃとした際のアンテナ基板１１および第１アンテナ部１８の寸法例について説明する。アンテナ基板１１の横方向の長さＬ１は約０．２６λａ（約０．４７λｂ、約０．６５λｃ）とされ、高さＷ１は約０．１４λａ（約０．２６λｂ、約０．３６λｃ）とされている。

また、第１アンテナパターン１９における斜辺との接点から右辺までの長さＬ１１は約０．１２λａ（約０．２２λｂ、約０．３λｃ）とされ、第２アンテナパターン２０の頂辺から下端までの長さＬ１３は約０．０８λａ（約０．１４λｂ、約０．１９λｃ）とされ、下方パターン２２ｂの下端の長さＬ１２は約０．０３λａ（約０．０５λｂ、約０．０７λｃ）とされている。さらに、トップ部２３ｂと上部パターン２１ｂとの間隔Ｄ１は約０．００２λａ（約０．００４λｂ、約０．００５λｃ）とされ、延伸部２３ａの幅Ｗ２とトップ部２３ｂの幅Ｗ３は約０．００７λａ（約０．０１λｂ、約０．０２λｃ）とされている。また、給電部２１ｅから下方パターン２２ｂのまでの第１アンテナ部１８の外周とされる周囲長は約０．３λａ（約０．６λｂ、約０．８λｃ）とされている。

次に、図４にアンテナ基板１１の裏面に形成されているアンテナパターンの構成例を示す。
図４に示すように、アンテナ基板１１の裏面には第２アンテナ部３０に関するパターンのみが形成されている。すなわち、第２突起片１１ｂの右側に形成されたアース部３１ｃと左側に形成された第２給電部３１ｄからアンテナ基板１１の縁に沿って上方へ延伸するよう形成され、次いで、下辺にほぼ平行とされると共に斜辺に接するよう所定長で形成されている拡大表面とされた第２エレメントパターン３１ｂのパターンが形成されている。この第２エレメントパターン３１ｂの横方向の長さＬ１４は約０．１４λａ（約０．２５λｂ、約０．３４λｃ）とされ、第２エレメントパターン部３１ｂの高さＷ４は約０．０４λａ（約０．０８λｂ、約０．１λｃ）とされている。第２エレメントパターン３１ｂの下辺の所定位置に第２給電部３１ｄから給電されると共に、アース部３１ｃにより右端がアースされている。

上記寸法とした際の、第１アンテナ部１８の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を図５に示す。図５に示すＶＳＷＲ特性を参照すると、８１５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．４、９２５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．２、１５７５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約２．０、１８８０ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．１、２１７０ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約２．２と良好なＶＳＷＲ値が得られている。このように、上記寸法とした第１アンテナ部１８は、８００ＭＨｚ帯、２ＧＨｚ帯およびＧＰＳ受信周波数においてほぼインピーダンスマッチングされており、インピーダンス調整されていることが分かる。

次に、図３に示す第１構成例の第１アンテナ部１８の変形例の構成を図６に示す。図６に示す第１アンテナ部１８の構成においては、延伸部２３ａとトップ部２３ｂの幅Ｗ２と幅Ｗ３が細くされて約０．００７λｃ（約０．００３λａ、約０．００５λｂ）とされている。他の寸法は上記したとおりであり、この際の第１アンテナ部１８のＶＳＷＲの周波数特性を図７に示す。図７に示すＶＳＷＲ特性を参照すると、８１５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．４、９２５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．３、１５７５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．７、１８８０ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．７、２１７０ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約２．６と高域においてＶＳＷＲ値が若干劣化しているが、中域においてはＶＳＷＲ値が改善されている。このように、延伸部２３ａとトップ部２３ｂの幅Ｗ２と幅Ｗ３を細くすることで、第１アンテナ部１８のインピーダンスを調整して中域のインピーダンスマッチングを取ることができる。なお、図６に示す構成の第１アンテナ部１８においても、８００ＭＨｚ帯、２ＧＨｚ帯およびＧＰＳ受信周波数においてほぼインピーダンスマッチングされており、この変形例における延伸部２３ａとトップ部２３ｂの幅Ｗ２と幅Ｗ３の寸法が下限とされる。

次に、図３に示す第１構成例のアンテナパターンにおける第１アンテナ部１８の変形例の構成を図８に示す。図８に示す第１アンテナ部１８の構成においては、延伸部２３ａとトップ部２３ｂの幅Ｗ２と幅Ｗ３が太くされて約０．０４λｃ（約０．０２λａ、約０．０３λｂ）とされている。他の寸法は上記したとおりであり、この際の第１アンテナ部１８のＶＳＷＲの周波数特性を図９に示す。図９に示すＶＳＷＲ特性を参照すると、８１５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．５、９２５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．３、１５７５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約２．６、１８８０ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．３、２１７０ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．６と中域においてＶＳＷＲ値が若干劣化しているが、高域においてはＶＳＷＲ値が改善されている。このように、延伸部２３ａとトップ部２３ｂの幅Ｗ２と幅Ｗ３を太くすることで、第１アンテナ部１８のインピーダンスを調整して高域のインピーダンスマッチングを取ることができる。なお、図８に示す構成の第１アンテナ部１８においても、８００ＭＨｚ帯、２ＧＨｚ帯およびＧＰＳ受信周波数においてほぼインピーダンスマッチングされており、この変形例における延伸部２３ａとトップ部２３ｂの幅Ｗ２と幅Ｗ３の寸法が上限とされる。

次に、図３に示す第１構成例のアンテナパターンにおける第１アンテナ部１８の変形例の構成を図１０に示す。図１０に示す第１アンテナ部１８の構成においては、トップ部２３ｂと上部パターン２１ｂとの間隔Ｄ１が狭くされて約０．０１４λｃ（約０．０２６λａ、約０．０３６λｂ）とされている。他の寸法は上記したとおりであり、この際の第１アンテナ部１８のＶＳＷＲの周波数特性を図１１に示す。図１１に示すＶＳＷＲ特性を参照すると、８１５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．５、９２５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．４、１５７５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約４．０、１８８０ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約２．１、２１７０ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．３と中域においてＶＳＷＲ値が劣化しているが、高域においては良好なＶＳＷＲ値が得られている。このように、トップ部２３ｂと上部パターン２１ｂとの間隔Ｄ１を変えることで、第１アンテナ部１８のインピーダンスを調整して高域のインピーダンスマッチングを取ることができる。なお、図１０に示す構成の第１アンテナ部１８においては、８００ＭＨｚ帯、２ＧＨｚ帯においてほぼインピーダンスマッチングされており、ＧＰＳ受信周波数においてはややミスマッチングとなっているが受信専用とされていることから使用可能な範囲とされていることが分かる。トップ部２３ｂと上部パターン２１ｂとの間隔Ｄ１は上記の寸法が下限とされ、上限の寸法は約０．００５λｃ（約０．００２λａ、約０．００４λｂ）とされる。

本発明にかかるアンテナ装置である第１アンテナ部１８は、折り返し部２２の形状を変更させることでインピーダンス調整を行うことができる。これにより、折り返し部２２を有効に使用することができる。以下に、折り返し部２２の変更された形状とそのインピーダンス特性を示すＶＳＷＲ特性を説明する。
図１２に、第２構成例の第１アンテナ部１８の構成を示す。図１２に示す第２構成例の第１アンテナ部１８の構成においては、延伸部２３ａとトップ部２３ｂとを省略して第１アンテナパターン１９と第２アンテナパターン２０との間に形成されている空間を空洞部２３ｃとしている。省略した延伸部２３ａとトップ部２３ｂとを除く他の寸法は図３に示す第１構成例のとおりであり、この際の第１アンテナ部１８のＶＳＷＲの周波数特性を図１３に示す。図１３に示すＶＳＷＲ特性を参照すると、８１５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．４、９２５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．４、１５７５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約４．９、１８８０ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約２．０、２１７０ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．０と中域においてＶＳＷＲ値が劣化しているが、高域においては良好なＶＳＷＲ値が得られている。このように、延伸部２３ａとトップ部２３ｂとを省略することで、第１アンテナ部１８のインピーダンスを調整して高域のインピーダンスマッチングを取ることができる。なお、図１３に示す構成の第１アンテナ部１８においては、８００ＭＨｚ帯、２ＧＨｚ帯においてほぼインピーダンスマッチングされており、ＧＰＳ受信周波数においてはややミスマッチングとなっているが受信専用とされていることから使用可能な範囲とされていることが分かる。

次に、図１４に第３構成例の第１アンテナ部１８の構成を示す。図１３に示す第３構成例の第１アンテナ部１８の構成においては、折り返し部２２における上方パターン２２ａと下方パターン２２ｂとの境界から横方向へ延伸部２３ａのみが形成されてトップ部２３ｂは省略されている。省略したトップ部２３ｂを除く他の寸法は図３に示す第１構成例のとおりであり、この際の第１アンテナ部１８のＶＳＷＲの周波数特性を図１５に示す。図１５に示すＶＳＷＲ特性を参照すると、８１５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．４、９２５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．４、１５７５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約３．３、１８８０ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．５、２１７０ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．２と中域においてＶＳＷＲ値がやや劣化しているが、高域においてはＶＳＷＲ値が改善されている。このように、トップ部２３ｂを省略することで、第１アンテナ部１８のインピーダンスを調整して高域のインピーダンスマッチングを改善することができる。なお、図１５に示す構成の第１アンテナ部１８においては、８００ＭＨｚ帯、２ＧＨｚ帯においてほぼインピーダンスマッチングされており、ＧＰＳ受信周波数においても受信専用とされていることから使用可能な範囲とされていることが分かる。

次に、図１６に第４構成例の第１アンテナ部１８の構成を示す。図１６に示す第４構成例の第１アンテナ部１８の構成においては、折り返し部２２における延伸部２３ａの先端に形成されるトップ部において、上方向に延伸するトップ部２３ｄのみが形成されて下方向に延伸するトップ部は省略されている。省略したトップ部を除く他の寸法は図３に示す第１構成例のとおりであり、この際の第１アンテナ部１８のＶＳＷＲの周波数特性を図１７に示す。図１７に示すＶＳＷＲ特性を参照すると、８１５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．４、９２５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．２、１５７５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約２．４、１８８０ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．１、２１７０ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．８と中域においてＶＳＷＲ値が若干改善されているが、高域においてはＶＳＷＲ値が若干劣化している。このように、上方向に延伸するトップ部２３ｄのみを形成して下方向に延伸するトップ部を省略することで、第１アンテナ部１８のインピーダンスを調整して中域のインピーダンスマッチングを改善することができる。なお、図１６に示す構成の第１アンテナ部１８においては、８００ＭＨｚ帯、２ＧＨｚ帯およびＧＰＳ受信周波数においてほぼインピーダンスマッチングされている。

次に、図１８に第５構成例の第１アンテナ部１８の構成を示す。図１８に示す第５構成例の第１アンテナ部１８の構成においては、延伸部２３ａとトップ部２３ｂとを省略すると共に、折り返し部２２における下方パターン２２ｂ下端を延伸して、テーパ状パターン２１ａと上部パターン２１ｂとの境界部分に接続している。これにより、第１アンテナパターン１９と第２アンテナパターン２０との間に閉じた空間部２３ｊが形成されている。省略した延伸部２３ａとトップ部２３ｂとを除く他の寸法は図３に示す第１構成例のとおりであり、この際の第１アンテナ部１８のＶＳＷＲの周波数特性を図１９に示す。図１９に示すＶＳＷＲ特性を参照すると、８１５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．８、９２５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．７、１５７５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．１、１８８０ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．３、２１７０ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．７と中域における広い帯域においてＶＳＷＲ値が非常に改善されており、低域において良好なＶＳＷＲ値が得られているものの若干劣化している。このように、延伸部２３ａとトップ部２３ｂとを省略して閉じた空間部２３ｊを形成することで、第１アンテナ部１８のインピーダンスを調整して低域から高域までの広帯域のインピーダンスマッチングを取ることができる。このように、図１８に示す構成の第１アンテナ部１８においては、８００ＭＨｚ帯、２ＧＨｚ帯およびＧＰＳ受信周波数においてほぼインピーダンスマッチングされているが、アンテナゲインは若干劣化するようになる。

次に、図２０に第６構成例の第１アンテナ部１８の構成を示す。図２０に示す第６構成例の第１アンテナ部１８の構成においては、延伸部２３ａとトップ部２３ｂとを省略して第１アンテナパターン１９と第２アンテナパターン２０との間に形成されている空間内に空間とほぼ相似で若干小さい寸法の無給電パターン２３ｆが形成されている。この場合、無給電パターン２３ｆと第１アンテナパターン１９および第２アンテナパターン２０との間隔Ｄ２は約０．００７λｃ（約０．００３λａ、約０．００５λｂ）とされている。そして、省略した延伸部２３ａとトップ部２３ｂとを除く他の寸法は図３に示す第１構成例のとおりであり、この際の第１アンテナ部１８のＶＳＷＲの周波数特性を図２１に示す。図２１に示すＶＳＷＲ特性を参照すると、８１５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約２．０、９２５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．６、１５７５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約５．３、１８８０ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．８、２１７０ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．２と中域におけるＶＳＷＲ値がかなり劣化すると共に、低域においては良好なＶＳＷＲ値が得られているものの若干劣化している。このように、第１アンテナパターン１９と第２アンテナパターン２０との間に形成されている空間内に無給電パターン２３ｆを形成することで、第１アンテナ部１８のインピーダンスを調整して低域および高域のインピーダンスマッチングを取ることができる。このように、図２０に示す構成の第１アンテナ部１８においては、８００ＭＨｚ帯、２ＧＨｚ帯においてほぼインピーダンスマッチングされており、ＧＰＳ受信周波数においてはミスマッチングとなっているが受信専用とされていることから使用可能とはされている。

次に、図２２に第７構成例の第１アンテナ部１８の構成を示す。図２２に示す第７構成例の第１アンテナ部１８の構成においては、延伸部２３ａとトップ部２３ｂとを省略して第１アンテナパターン１９と第２アンテナパターン２０との間の空間内が空間と同形状のパターンで埋め込まれた折り返し部２２とされている。省略した延伸部２３ａとトップ部２３ｂとを除く他の寸法は図３に示す第１構成例のとおりであり、この際の第１アンテナ部１８のＶＳＷＲの周波数特性を図２３に示す。図２３に示すＶＳＷＲ特性を参照すると、８１５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．８、９２５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．７、１５７５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．１、１８８０ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．５、２１７０ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約２．０と中域における広い帯域においてＶＳＷＲ値が非常に改善されており、低域において良好なＶＳＷＲ値が得られているものの若干劣化している。このように、空間内が空間と同形状のパターンで埋め込まれた折り返し部２２とすることで、第１アンテナ部１８のインピーダンスを調整して低域から高域までの広帯域のインピーダンスマッチングを取ることができる。このように、図２２に示す構成の第１アンテナ部１８においては、８００ＭＨｚ帯、２ＧＨｚ帯およびＧＰＳ受信周波数においてほぼインピーダンスマッチングされているが、アンテナゲインは若干劣化するようになる。

次に、図２４に第８構成例の第１アンテナ部１８の構成を示す。図２４に示す第８構成例の第１アンテナ部１８の構成においては、第７構成例の第１アンテナ部１８において下方パターン２３ｋと上部パターン２１ｂとの境界に所定長のスリット２３ｉを形成している構成とされている。この場合、スリット２３ｉの長さＬ１７は約０．０８λｃ（約０．０３λａ、約０．０６λｂ）とされている。そして、他の寸法は第７構成例のとおりであり、この際の第１アンテナ部１８のＶＳＷＲの周波数特性を図２５に示す。図２５に示すＶＳＷＲ特性を参照すると、８１５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．８、９２５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．６、１５７５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．６、１８８０ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約２．９、２１７０ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約２．５と中域における広い帯域においてＶＳＷＲ値が非常に改善されており、低域において良好なＶＳＷＲ値が得られているものの若干劣化していると共に、高域におけるＶＳＷＲ値が若干劣化している。このように、下方パターン２３ｋと上部パターン２１ｂとの境界に所定長のスリット２３ｉを形成することで、第１アンテナ部１８のインピーダンスを調整して低域から高域までの広帯域のインピーダンスマッチングを取ることができる。このように、図２４に示す第８構成例の第１アンテナ部１８においては、８００ＭＨｚ帯、２ＧＨｚ帯およびＧＰＳ受信周波数においてほぼインピーダンスマッチングされているが、アンテナゲインは若干劣化するようになる。

次に、図２６に第９構成例の第１アンテナ部１８の構成を示す。図２６に示す第９構成例の第１アンテナ部１８の構成においては、第８構成例の第１アンテナ部１８においてスリット２３ｉに連接して右斜め上方向に延伸した所定長のスリット２３ｇを形成している構成とされている。この場合、スリット２３ｇの長さＬ１５は約０．０８λｃ（約０．０３λａ、約０．０６λｂ）とされている。そして、他の寸法は第８構成例のとおりであり、この際の第１アンテナ部１８のＶＳＷＲの周波数特性を図２７に示す。図２７に示すＶＳＷＲ特性を参照すると、８１５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約２．０、９２５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．６、１５７５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約４．４、１８８０ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．６、２１７０ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．３と中域においてＶＳＷＲ値がやや劣化しているが、高域におけるＶＳＷＲ値が改善されている。このように、スリット２３ｉに連接して右斜め上方向に延伸した所定長のスリット２３ｇを形成することで、第１アンテナ部１８のインピーダンスを調整して低域と高域のインピーダンスマッチングを取ることができる。このように、図２６に示す第９構成例の第１アンテナ部１８においては、８００ＭＨｚ帯、２ＧＨｚ帯においてほぼインピーダンスマッチングされており、ＧＰＳ受信周波数においてはややミスマッチングとなっているが受信専用とされていることから使用可能な範囲とされている。

次に、図２８に第１０構成例の第１アンテナ部１８の構成を示す。図２８に示す第１０構成例の第１アンテナ部１８の構成においては、第９構成例の第１アンテナ部１８においてスリット２３ｇに連接して右斜め下方向に延伸した所定長のスリット２３ｈを形成している構成とされている。この場合、スリット２３ｈの長さＬ１６は約０．０８λｃ（約０．０３λａ、約０．０６λｂ）とされている。そして、他の寸法は第９構成例のとおりであり、この際の第１アンテナ部１８のＶＳＷＲの周波数特性を図２９に示す。図２９に示すＶＳＷＲ特性を参照すると、８１５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約２．０、９２５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．８、１５７５ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約２．０、１８８０ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．２、２１７０ＭＨｚにおけるＶＳＷＲが約１．５と中域におけるＶＳＷＲ値が改善されているが、低域において良好なＶＳＷＲ値が得られているものの若干劣化している。このように、スリット２３ｇに連接して右斜め下方向に延伸した所定長のスリット２３ｈを形成することで、第１アンテナ部１８のインピーダンスを調整して低域、中域と高域のインピーダンスマッチングを取ることができる。このように、図２６に示す第１０構成例の第１アンテナ部１８においては、８００ＭＨｚ帯、ＧＰＳ受信周波数と２ＧＨｚ帯においてほぼインピーダンスマッチングされている。

以上説明した本発明にかかるアンテナ装置において、アンテナ基板１１が取り付けられた基板固定金具１２をベース１５に取り付け、レドーム１０を被嵌すると、アンテナ基板１１に近接して配置されるレドーム１０が合成樹脂製とされて誘電率を有していることから電気的特性がずれることがある。このような場合に、第１調整片２１ｃおよび第２調整片２１ｄの長さを調整することにより、所望の電気的特性になるよう調節することができる。
次に、第２アンテナ部３０について説明する。第２アンテナ部３０は、アンテナ基板１１のおもて面に形成された無給電素子とされているＶ字状パターン３１ａと、裏面に形成された第２エレメントパターン３１ｂとから構成されているアンテナとされ、第２エレメントパターン３１ｂの下辺の所定位置に第２給電部３１ｄから給電されると共に、アース部３１ｃにより第２エレメントパターン３１ｂの右端がアースされている。この第２アンテナ部３０は８４３ＭＨｚ〜８９０ＭＨｚの移動電話における受信用の周波数帯において動作可能なアンテナとされており、第１アンテナ部１８は上記したように８４３ＭＨｚ〜８９０ＭＨｚの周波数帯においても動作していることから、第１アンテナ部１８と第２アンテナ部３０を用いてダイバーシティ受信を行うことができる。この場合、給電部２１ｅと第２給電部３１ｄが給電基板１３を介してベース１５に導入されている２本の給電用のケーブル１６にそれぞれ接続される。給電基板１３には、補助的にインピーダンスを調整するマッチング回路やアンプ等を組み込むことができる。

以上説明したように、本発明のアンテナ装置は折り返し部の形状等の構成を上記した第１構成例ないし第１０構成例のように種々変更させることで移動電話における８００ＭＨｚ帯、２ＧＨｚ帯およびＧＰＳ受信周波数を含む広帯域の周波数帯においてインピーダンスマッチング行えるようインピーダンス調整を行うことができるようになる。この場合、上記周波数帯が再編されても、折り返し部の形状等の構成を変更することで再編された周波数帯に応じてインピーダンス調整を行うことができる。また、第１構成例ないし第１０構成例において上げた寸法は一例であって、本発明はこれに限るものではない。
以上説明した本発明にかかるアンテナ装置は、移動電話における８００ＭＨｚ帯、２ＧＨｚ帯において動作するようデュアルバンド化していると共にＧＰＳ受信周波数においても動作可能とされているが、これらの周波数帯に限るものではなく、寸法を調節することにより他の周波数帯において動作可能とするようにしてもよい。

本発明の実施例にかかるアンテナ装置を備える車両のルーフに取り付ける車両用アンテナの構成を斜視図で示す分解組立図である。本発明のアンテナ装置にかかるアンテナ基板の構成を示す側面図である。本発明のアンテナ装置にかかるアンテナ基板のおもて面に形成されたアンテナのアンテナパターンの第１構成例を示す図である。本発明のアンテナ装置にかかる裏面に形成されているアンテナパターンの構成例を示す図である。本発明のアンテナ装置にかかる第１構成例のアンテナ部のＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。本発明のアンテナ装置にかかる第１構成例のアンテナ部の変形例の構成を示す図である。本発明のアンテナ装置にかかる第１構成例のアンテナ部における変形例のＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。本発明のアンテナ装置にかかる第１構成例のアンテナ部の他の変形例の構成を示す図である。本発明のアンテナ装置にかかる第１構成例のアンテナ部における他の変形例のＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。本発明のアンテナ装置にかかる第１構成例のアンテナ部のさらに他の変形例の構成を示す図である。本発明のアンテナ装置にかかる第１構成例のアンテナ部におけるさらに他の変形例のＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。本発明のアンテナ装置にかかる第２構成例のアンテナ部の構成を示す図である。本発明のアンテナ装置にかかる第２構成例のアンテナ部のＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。本発明のアンテナ装置にかかる第３構成例のアンテナ部の構成を示す図である。本発明のアンテナ装置にかかる第３構成例のアンテナ部のＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。本発明のアンテナ装置にかかる第４構成例のアンテナ部の構成を示す図である。本発明のアンテナ装置にかかる第４構成例のアンテナ部のＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。本発明のアンテナ装置にかかる第５構成例のアンテナ部の構成を示す図である。本発明のアンテナ装置にかかる第５構成例のアンテナ部のＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。本発明のアンテナ装置にかかる第６構成例のアンテナ部の構成を示す図である。本発明のアンテナ装置にかかる第６構成例のアンテナ部のＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。本発明のアンテナ装置にかかる第７構成例のアンテナ部の構成を示す図である。本発明のアンテナ装置にかかる第７構成例のアンテナ部のＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。本発明のアンテナ装置にかかる第８構成例のアンテナ部の構成を示す図である。本発明のアンテナ装置にかかる第８構成例のアンテナ部のＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。本発明のアンテナ装置にかかる第９構成例のアンテナ部の構成を示す図である。本発明のアンテナ装置にかかる第９構成例のアンテナ部のＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。本発明のアンテナ装置にかかる第１０構成例のアンテナ部の構成を示す図である。本発明のアンテナ装置にかかる第１０構成例のアンテナ部のＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。

符号の説明

１０レドーム、１１アンテナ基板、１１ａ第１突起片、１１ｂ第２突起片、１１ｃ第３突起片、１２基板固定金具、１３給電基板、１４グロメット、１５ベース、１５ａ収納溝、１６ケーブル、１８第１アンテナ部、１９第１アンテナパターン、２０第２アンテナパターン、２１アンテナ本体部、２１ａテーパ状パターン、２１ｂ上部パターン、２１ｃ第１調整片、２１ｄ第２調整片、２１ｅ給電部、２２折り返し部、２２ａ上方パターン、２２ｂ下方パターン、２３ａ延伸部、２３ｂトップ部、２３ｃ空洞部、２３ｄトップ部、２３ｆ無給電パターン、２３ｇスリット、２３ｈスリット、２３ｉスリット、２３ｊ空間部、２３ｋ下方パターン、３０第２アンテナ部、３１ａＶ字状パターン、３１ｂ第２エレメントパターン、３１ｃアース部、３１ｄ第２給電部

Claims

アンテナ基板上に形成されたアンテナパターンからなるアンテナ装置であって、
前記アンテナ基板は、横長の矩形状の絶縁基板における上辺を一部残すように上辺から対角に向かって斜めに切り欠いた斜辺を有する形状とされ、
前記アンテナ基板上には、該アンテナ基板の下辺に形成されている給電部から上方に向かって前記斜辺に接するよう形成された拡大表面を有するアンテナ本体部の第１のアンテナパターンと、該第１のアンテナパターンの上端を前記アンテナ基板の外縁に沿って折り返した拡大表面を有する折り返し部の第２のアンテナパターンが形成されており、
前記第１のアンテナパターンは、前記給電部から幅が広がるようにテーパ状に形成されているテーパ状パターンと、該テーパ状パターンに連接され上方へ若干幅が広がるように斜辺に接するまで形成されている上部パターンとを有し、
前記第２のアンテナパターンは、前記上部パターンに連接され前記一部残された上辺から右辺に接すると共に若干幅が狭くなるよう形成されている上方パターンと、該上方パターンに連接され下方へ若干幅が広くなるよう形成されている下方パターンとを有し、
前記第１のアンテナパターンと前記第２のアンテナパターンとで囲まれた空間部が形成されていることを特徴とするアンテナ装置。
前記第１のアンテナパターンにおける前記上部パターンの下部に、前記第２のアンテナパターンにおける前記下方パターンの下端が延伸されて接続されていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
前記空間部に、第３のアンテナパターンが形成されていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
前記第３のアンテナパターンは、前記折り返し部から横方向に延伸される延伸部のパターンからなることを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
前記第３のアンテナパターンは、前記折り返し部から横方向に延伸される延伸部のパターンと、該延伸部の先端に形成され前記空間部における前記第１のアンテナパターンの側縁に対向してほぼ上方向にのみ伸びるトップ部のパターンとからなることを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
前記第３のアンテナパターンは、前記折り返し部から横方向に延伸される延伸部のパターンと、該延伸部の先端に形成され前記空間部における前記第１のアンテナパターンの側縁に対向してほぼ上下方向に伸びるトップ部のパターンとからなることを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
前記第３のアンテナパターンは、前記空間部内に配置された前記空間部の形状を若干小さくした相似形の無給電のパターンからなることを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
前記第３のアンテナパターンは前記空間部の形状と同一とされて、前記空間部に前記第３のアンテナパターンが埋め込まれていることを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
前記空間部に埋め込まれている前記第３のアンテナパターンと前記上部パターンとの境界上に、前記テーパ状パターンの上端から上方へ向かうスリットが形成されて、該スリットにより折り返し部が形成されていることを特徴とする請求項８記載のアンテナ装置。
前記空間部に埋め込まれている前記第３のアンテナパターンと前記上部パターンとの境界上に、前記テーパ状パターンの上端から上方へ向かうスリットであって、該スリットの上半部が前記斜辺にほぼ平行に延伸して形成されて、該スリットにより折り返し部が形成されていることを特徴とする請求項８記載のアンテナ装置。
前記空間部に埋め込まれている前記第３のアンテナパターンと前記上部パターンとの境界上に、前記テーパ状パターンの上端から上方へ向かうスリットであって、該スリットの上半部が前記斜辺にほぼ平行に延伸して形成されていると共に、その先端から下方へ向かってさらに延伸されており、該スリットにより折り返し部が形成されていることを特徴とする請求項８記載のアンテナ装置。
前記第１のアンテナパターンにおける前記上部パターンの両側にそれぞれ電気特性を調整するための調整片が突出して形成されていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載のアンテナ装置。