JP5526603B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力供給用の電源コードを使用して電波を受信するアンテナ装置に関するものである。

近年、ノート型パーソナルコンピュータ（ＰＣ）や小型テレビジョンにおいても、高精細（ＨＤ）テレビジョン映像が見られるチューナーが搭載され、受信したいという室内においても場所を選ばずテレビジョン映像を見たいというニーズが高まっている。
また、テレビジョン機能を有する電子機器としては、携帯電話機やノート型ＰＣの他に、ＰＮＤ（Personal Navigation Device）等の小型の電子機器がある。

デジタルテレビジョン放送やラジオ等を受信可能な携帯電話機等は、内蔵アンテナあるいは外部アンテナで放送波を受信している。ここで内蔵アンテナは、携帯電話機のデザインを損なわないという長所がある。
しかしながら内蔵アンテナは、外部アンテナに比して感度が劣り、内部ノイズの影響を受け易い等の欠点がある。

これに対して外部アンテナには、たとえばロッドアンテナがある。ロッドアンテナは、内蔵アンテナに比して感度等が優れる特徴がある。
しかしながら、ロッドアンテナは、携帯電話機等の電子機器のデザインを損ない、さらにはアンテナが突出する等の欠点がある。

この外部アンテナに関して、特許文献１〜５報等に、電源コードをアンテナとして使用することが提案されている。
この電源コードを使用したアンテナ装置では、放送局から送信されたＦＭ帯や、デジタルテレビジョン放送を受信するために使われるＶＨＦ帯〜ＵＨＦ帯の電波信号を受信することが可能である。

特開２００５−３４１０６７号公報 特開２００２−１５１９３２号公報 特開２００１−２７４７０４号公報 特開２００１−１６８９８２号公報 特開２００５−１３６９０７号公報

しかしながら、提案されている電源コードを用いたアンテナ装置では、十分に広い周波数帯域で、十分な利得により放送波を受信できない場合がある。
また、提案されている電源コードを用いたアンテナ装置においては、線材を束ねた場合、感度が変化してしまうことから、使用する場合には、良好な受信感度を得るために、広げて使用する等の煩雑さが伴う場合がある。

したがって、このアンテナ装置をたとえばＰＮＤを車に搭載する場合、ユーザは良好な受信感度を得るためにフロントガラスに貼るガラスアンテナを使用せざるを得ないのが現状である。
しかし、ガラスアンテナは、通常のユーザが簡単に貼ることが困難で利便性にかけるものとなっている。

本発明は、煩雑な手間を要さずに、接続するだけで、線材を束ねて使用しても、十分に広い周波数帯域で、十分な利得により放送波を受信でき、良好な受信感度を得ることが可能なアンテナ装置を提供することにある。

本発明の観点のアンテナ装置は、電力伝送可能な電源コードと、接続部と、上記接続部において上記電源コードに一部に接続され、上記接続部から高周波信号を取り出すための高周波信号ケーブルと、上記電源コードの長さ方向の２箇所に配置された高周波遮断部と、を有し、上記接続部は、アンテナ素子が形成されたアンテナ基板部を有し、上記アンテナ素子は、上記電源コードが接続される第１接続部と、上記高周波信号ケーブルが接続される第２接続部と、を含み、上記電源コードは、２つの高周波遮断部間の一部が上記接続部に接続されてアンテナを形成し、第１電源コードと第２電源コードとに分岐され、上記２つの高周波遮断部は、上記第１電源コード側および上記第２電源コード側に配置され、上記２つの高周波遮断部間の分岐部の線が上記アンテナ素子の上記第１接続部に接続され、上記高周波信号ケーブルは、芯線とシールド部が同心状に形成された同軸ケーブルにより形成され、上記芯線が上記アンテナ素子の第２接続部に接続されている。

本発明によれば、煩雑な手間を要さずに、接続するだけで、線材を束ねて使用しても、十分に広い周波数帯域で、十分な利得により放送波を受信でき、良好な受信感度を得ることができる。

本発明の実施形態に係るアンテナ装置の全体構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の具体的な構成例を示す図である。 シールド部付同軸ケーブルの構造例を示す図である。 本第１の実施形態に係るアンテナ装置を用いた場合の受信装置の周波数に対するピークゲイン特性を示す図である。 本第１の実施形態に係るアンテナ装置において第２の電源コードと高周波信号ケーブルを束ねて用いた場合の受信装置の周波数に対するピークゲイン特性を示す図である。 本第１の実施形態に係るアンテナ装置において第１の電源コード、第２の電源コード、および高周波信号ケーブルを束ねて用いた場合の受信装置の周波数に対するピークゲイン特性を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置の具体的な構成例を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係るアンテナ装置の具体的な構成例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。
なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施形態（アンテナ装置の第１の構成例）
２．第２の実施形態（アンテナ装置の第２の構成例）
３．第３の実施形態（アンテナ装置の第３の構成例）
４．第４の実施形態（アンテナ装置の第４の構成例）

以下の説明では、車載のＰＮＤ等の電子機器に適用可能なアンテナ装置を一例として説明する。

［アンテナ装置の全体構成］
図１は、本発明の実施形態に係るアンテナ装置の全体構成を示す図である。

本実施形態のアンテナ装置１０は、電力伝送用電線もしくはそれに平行して有する電線の一部に２つの高周波遮断部が配置される。
アンテナ装置１０は、高周波信号を重畳して、その高周波遮断部間の電源ケーブルをアンテナとして、電線と高周波信号線とに分けて電子機器に入力することが可能な電源ケーブルアンテナとして形成される。
アンテナ装置１０は、一方の高周波遮断部にフィルタを介して、アンテナを形成する別基板が接続され、この基板のアンテナと上記と異なる他方の高周波遮断部まで、構成されたアンテナとで、作られた２周波共用の電源ケーブルアンテナとして形成される。
アンテナ装置１０は、電線と高周波電源回路部への接続は、高周波遮断部、たとえばフェライトビーズ、インダクタやフェライトコアを取り付けて高周波電流を遮断することが可能な電源ケーブルアンテナとして形成される。

本実施形態のアンテナ装置１０は、同軸線または平行２線により形成される電力伝送ケーブルとしての電源コード２０、高周波信号ケーブル（高周波信号線）３０、高周波遮断部４０としてのフェライトコア４１、および接続部としてのモールド部５０を有する。
また、アンテナ装置１０において、電源コード２０の一端側にはたとえば車内の電源部（電力供給部）に接続するためのカープラグ６０が接続され、他端側には電子機器の電源部に接続するための電源コネクタ７０が接続されている。
また、高周波信号ケーブル３０の一端部には電子機器のアンテナ接続部に接続可能な高周波対応プラグ８０が接続されている。

なお、図１においては、２つの高周波遮断部としてのフェライトの一方のみが図示されている。他方の高周波遮断部としてのフェライトはモールド部５０内に配置されている。

電源コード２０は、モールド部５０でカープラグ６０が接続された第１電源コード２１と、電源コネクタ７０が接続された第２電源コード２２に分岐されている。
モールド部５０は、形状を固定できるような構成を有する。
第１電源コード２１と第２電源コード２２は、図１に示すように、基本的に、伸ばした
状態で略直交するようにモールド部５０内に配置されている。
また、第２電源コード２２と高周波信号ケーブル３０は、並行するようにモールド部５０内に配置されている。

モールド部５０の端部（図中右端）からカープラグ６０に至る第１電源ケーブル２１の途中には、モールド部５０に端部より１ｍ〜１．３ｍのポイントにＶＨＦのロー（ＬＯＷ）バンド受信のために、高周波的に分離用のフェライトコア４１が挿入されている。

＜１．第１の実施形態＞
図２は、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の具体的な構成例を示す図である。

本第１の実施形態においては、モールド部５０内の具体的な構成を示している。
また、本第１の実施形態においては、電源コード２０として同軸線が適用されている。この電源コード２０の構造例を説明する。

［電源コードの構造例］
図３は、シールド部付同軸ケーブルの構造例を示す図である。

同軸ケーブル２００は、複数の芯線２０１、および芯線２０１を絶縁するための内部絶縁体２０２を有する。
同軸ケーブル２００は、絶縁体２０２の外周に配置されたシールド部２０３、および外周全体を被覆するエラストマー等の外部絶縁体（外皮、ジャケット）２０４を有する。
芯線２０１は、外周を難燃性絶縁体２０５により被覆され絶縁されている。
また、シールド部２０３は、たとえば軟銅線により形成される。
また、シールド部２０３は、導電性を有する複数の素線、たとえば裸軟銅線を編組した編組シールドにより形成されている。
なお、編組シールドは、横巻シールドと比べて、屈曲時においてもシールドの隙間発生が少なく、適度な柔軟性、折り曲げ強さ、機械的強度を備えた静電シールド方法として知られているものである。
芯線２０１とシールド部２０３は、高周波的にインピーダンスを有する。

なお、高周波信号ケーブル３０は、同軸ケーブル（同軸線）により形成され、基本的に上記シールド部付同軸ケーブルと同様の構成を有する。
すなわち、高周波信号ケーブル３０は、芯線３０１、および芯線３０１を絶縁するための内部絶縁体３０２を有する。
高周波信号ケーブル３０は、絶縁体３０２の外周に配置されたシールド部３０３、および外周全体を被覆するエラストマー等の外部絶縁体（外皮、ジャケット）３０４を有する。

モールド部５０内には、アンテナ基板部１００が配置されている。
アンテナ基板部１００には、アンテナ素子１１０が形成されている。

アンテナ素子１１０は、略コ字形状をなすパターンとして形成されている。
すなわち、アンテナ素子１１０は、基底パターン部１１１を有する。

アンテナ素子１１０は、基底パターン部１１１の一端部に、基底パターン部１１１に直交して延設するように形成された第１接続パターン部１１２が形成されている。
第１接続パターン部１１２は、延設パターン部１１２１のその先端部側において、キャパシタＣ１１１を介して電源コード２０と接続するためのランドパターン部１１２２が形成されている。
キャパシタＣ１１１の容量は、たとえば１０００ｐＦに設定される。
第２ランドパターン部１１２２は、電源コード２０の外皮３０４が除去された部分のシールド部２０３に接続される。

アンテナ素子１１０は、基底パターン部１１１の他端部に、基底パターン部１１１に直交して延設するように形成された第２接続パターン部１１３が形成されている。
第２接続パターン部１１３には、高周波信号ケーブルの芯線３０１が接続される。

電源コード２０は、前述したように、第１電源コード２１と第２電源コード２２に分岐されている。
そして、第１電源コード２１と第２電源コードとの分岐部２３においては、外皮２０４が除去されている。
そして、第２電源コード２２の外皮２０４が除去された分岐部２３の近傍、すなわち、第２電源コード２２の電源コネクタ７０の接続端と反対側の端部には、図１には図示されていない高周波遮断部４０としてのもう一つのフェライトコア４２が配置されている。

このように、本第１の実施形態のアンテナ装置１０において、電源コード２０には、同軸線が使用されている。
電源コード２０は、分岐された第１電源コード２１にフェライトコア４１が配置（挿入）され、第２電源コード２２にフェライトコア４２が配置（挿入）されている。
フェライトコア４１の配置位置は、前述したように、アンテナ基板部１００で構成されるアンテナよりも低い周波数で、共振するように、ＶＨＦのＬＯＷバンドであるＦＭ帯に共振をもっていくために、約１ｍ〜１．３ｍの長さで調整している。

電源コード２０は、２つの高周波遮断部４０としてフェライトコア４１と４２との間であって、第２電源コード２２に配置されたフェライトコア４２の直前の分岐２３で外皮２０４が除去されている。
そして、この分岐部２３のシールド部２０３がアンテナ素子１１０側のランドパターン部１１２２に接続されアンテナが形成されている。

本実施形態のアンテナ装置１０は、少なくともＦＭ−ＶＩＣＳ帯であるＦＭの受信が可能に構成される。
静電対策として、電源コード２０と高周波信号ケーブル間にキャパシタＣ１１１が接続されている。

アンテナ素子１１０の給電部は、同軸線である高周波信号ケーブル３０の芯線３０１部が、アンテナ素子１１０の第２接続パターン部１１３に接続されている。
そして、高周波信号ケーブル３０は、高周波プラグ８０を介して、セット（電子機器）に接続される。

アンテナ基板部１００、および上記各接続部は、モールド部５０に収納されている。

図４は、本第１の実施形態に係るアンテナ装置を用いた場合の受信装置の周波数に対するピークゲイン特性を示す図である。図４は暗室における特性を示している。
図４はＦＭおよびＶＨＦ帯域における特性を示している。
図４において、Ｈで示す曲線が水平偏波(Horizontal Polarization)の特性を示し、Ｖで示す曲線が垂直偏波(Vertical Polarization)の特性を示している。
また、図４においては、特性図にあわせて測定結果を詳細に示す図表を図示している。

図からもわかるように、暗室の特性は、ＦＭ−ＶＩＣＳ帯であるＦＭの受信が問題なく可能である。

図５は、本第１の実施形態に係るアンテナ装置において第２の電源コードと高周波信号ケーブルを束ねて用いた場合の受信装置の周波数に対するピークゲイン特性を示す図である。
図６は、本第１の実施形態に係るアンテナ装置において第１の電源コード、第２の電源コード、および高周波信号ケーブルを束ねて用いた場合の受信装置の周波数に対するピークゲイン特性を示す図である。
図５および図６は暗室における特性を示している。
図５および図６はＦＭおよびＶＨＦ帯域における特性を示している。
図５および図６において、Ｈで示す曲線が水平偏波(Horizontal Polarization)の特性を示し、Ｖで示す曲線が垂直偏波(Vertical Polarization)の特性を示している。
また、図５および図６においては、特性図にあわせて測定結果を詳細に示す図表を図示している。

結束状態においても、図５および図６に示すように、多少劣化はするものの、非常に良好な結果となっている。
すなわち、図からもわかるように、結束状態においても、暗室の特性は、ＦＭ−ＶＩＣＳ帯であるＦＭの受信が問題なく可能である。

＜２．第２の実施形態＞
図７は、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置の具体的な構成例を示す図である。

本第２の実施形態に係るアンテナ装置１０Ａが第１の実施形態に係るアンテナ装置１０と異なる点は、高周波遮断部をフェライトコアの代わりに、高周波的に分離するためのチップ部品に置き換えたことにある。

具体的には、アンテナ装置１０Ａは、第１電源コード２１を２つの分割電源コード２１１，２１２に分割し、分割電源コード２１１の一端と分割電源コード２１２の一端とを芯線およびシールド部を介してチップ基板４３で接続されている。
このチップ基板４３が、第１の実施形態のフェライトコア４１と同様の機能を有する。

また、電源コード２１１の他端の芯線とシールド部がアンテナ基板部１００Ａのアンテナ素子１１０Ａの第１接続パターン部１１２Ａに接続されている。
そして、第２電源コード２２の端部の芯線とシールド部がアンテナ素子１１０Ａの第１接続パターン部１１２Ａに接続されている。
この第１接続パターン部１１０Ａの接続部４４がチップ基板化されている。
この接続部４４が第１の実施形態のフェライトコア４２の機能と同様の機能を有する。

チップ基板４３には、接続用のランドパターン部４３１，４３２，４３３，４３４が形成されている。
ランドパターン部４３１と４３２とがフィルタＦ３４１を介して接続されている。
ランドパターン部４３３と４３４とがフィルタＦ３４２を介して接続されている。
そして、ランドパターン部４３１に分割電源コード２１１の一端部の芯線２０１が接続され、ランドパターン部４３２に分割電源コード２１２の端部の芯線２０１が接続されている。
ランドパターン部４３３に分割電源コード２１１の一端部のシールド部２０３が接続され、ランドパターン部４３４に分割電源コード２１２の端部のシールド部２０３が接続されている。

アンテナ素子１１０Ａにおいて、第１接続パターン部２１２Ａの延設パターン部１１２１Ａ、第１ランドパターン部１１２２Ａ、および第２ランドパターン部１１２３Ａが基底パターン部１１１に対向する基板縁部に延設されている。
そして、第２ランドパターン部１１２３Ａとして４つのランドパターン部１１２４，１１２５，１１２６，１１２７が形成されている。

延設パターン部１１２１Ａの端部と第１ランドパターン部１１２２ＡがフィルタＦ１１２を介して接続されている。
ランドパターン部１１２４とランドパターン部１１２５とがフィルタＦ１１３を介して接続されている。
ランドパターン部１１２６とランドパターン部１１２７とがフィルタＦ１１４を介して接続されている。
また、第１ランドパターン部１１２２Ａとランドパターン部１１２６がキャパシタＣ１１１を介して接続されている。

そして、ランドパターン部１１２４に分割電源コード２１１の他端部の芯線２０１が接続され、ランドパターン部１１２５に高周波信号ケーブル３０の端部の芯線３０１が接続されている。
ランドパターン部１１２６に分割電源コード２１１の他端部のシールド部２０３が接続され、ランドパターン部１１２７に高周波信号ケーブル３０の端部のシールド部２０３が接続されている。

本第２の実施形態では、その他の構成は第１の実施形態と同様である。
本第２の実施形態によれば、上述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜３．第３の実施形態＞
図８は、本発明の第３の実施形態に係るアンテナ装置の具体的な構成例を示す図である。

本第３の実施形態に係るアンテナ装置１０Ｂが第１の実施形態に係るアンテナ装置１０と異なる点は、電源コード２０Ｂを同軸の代わりに平行２線のもとを用いたことにある。
電源コード２０Ｂは、２つの平行線２１３，２１４を有する。
そして、第３の実施形態に係るアンテナ装置１０Ｂでは、アンテナ素子１１０Ｂにおいて２つの平行線２１３，２１４を接続するために、第１接続パターン部１１２Ｂの最先端側のランドパターン部１１２３が２つ形成されている。
すなわち、ランドパターン部１１２３１，１１２３２が形成されている。
そして、ランドパターン部１１２３１の一端部に第１電源コード２１Ｂの平行線２１３が接続され、ランドパターン部１１２３２の一端部に第１電源コード２１Ｂの平行線２１４が接続されている。
ランドパターン部１１２３１の他端部に第２電源コード２２Ｂの平行線２１３が接続され、ランドパターン部１１２３２の他端部に第２電源コード２２Ｂの平行線２１４が接続されている。

本第３の実施形態では、その他の構成は第１の実施形態と同様である。
本第３の実施形態によれば、上述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜４．第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態に係るアンテナ装置は、図示しないが接続部のアンテナ基板部１００Ｃにおいて、電源コード２０のシールド部２０３と高周波信号ケーブル３０の芯線３０１と直接的に接続する。
なおこの場合、電源コード２０のシールド部２０３と高周波信号ケーブル３０の芯線３０１とをキャパシタを介して接続することが望ましい。

この場合も、ＦＭ−ＶＩＣＳ帯であるＦＭの受信とデジタルテレビの受信するためのＵＨＦ帯の受信が問題なく可能である。

なお、本実施形態においては、使用環境として車を例として説明したが、カープラグを、たとえば通常の家庭用のコンセントに置き換えれば、家庭用の機器でも問題なく使用できる。

以上説明したように、本実施形態によれば、煩雑な手間を要さずに、接続するだけで、線材を束ねて使用しても、十分に広い周波数帯域で、十分な利得により放送波を受信でき、良好な受信感度を得ることができる。
たとえば、セットの受信感度が従来装置より５〜１０ｄＢ程度改善し、受信感度が非常に向上する。（従来5〜10dＢ改善）
また、構造が簡単であり、安価に製造可能で、また、取り付けが容易である。
また、セットの影響を受けにくい。

１０，１０Ａ,１０Ｂ・・・アンテナ装置、１１・・・第１のアンテナ、１２・・・第２のアンテナ、２０・・・電源コード、２１・・・第１電源コード、２２・・・第２電源コード、３０・・・高周波信号ケーブル、４０・・・高周波遮断部、４１，４２・・・フェライトコア、４３，４４・・・チップ基板、５０・・・モールド部、６０・・・カープラグ、７０・・・電源コネクタ、８０・・・高周波対応プラグ、１００・・・アンテナ基板部、１１０，１１０Ａ〜１１０Ｃ・・・アンテナ素子。

Claims (7)

1. 電力伝送可能な電源コードと、
   接続部と、
   上記接続部において上記電源コードに一部に接続され、上記接続部から高周波信号を取り出すための高周波信号ケーブルと、
   上記電源コードの長さ方向の２箇所に配置された高周波遮断部と、を有し、
   上記接続部は、
   アンテナ素子が形成されたアンテナ基板部を有し、
   上記アンテナ素子は、
   上記電源コードが接続される第１接続部と、
   上記高周波信号ケーブルが接続される第２接続部と、を含み、
   上記電源コードは、
   ２つの高周波遮断部間の一部が上記接続部に接続されてアンテナを形成し、
   第１電源コードと第２電源コードとに分岐され、上記２つの高周波遮断部は、上記第１電源コード側および上記第２電源コード側に配置され、
   上記２つの高周波遮断部間の分岐部の線が上記アンテナ素子の上記第１接続部に接続され、
   上記高周波信号ケーブルは、
   芯線とシールド部が同心状に形成された同軸ケーブルにより形成され、
   上記芯線が上記アンテナ素子の第２接続部に接続されている
   アンテナ装置。
2. 上記高周波遮断部は、
   低周波では低インピーダンスであり、高周波ではハイインピーダンスとなるフェライトにより形成される
   請求項１記載のアンテナ装置。
3. 上記高周波遮断部は、
   低周波では低インピーダンスであり、高周波ではハイインピーダンスとなる高周波的に分離するためのチップ部品により形成される
   請求項１記載のアンテナ装置。
4. 上記電源コードは、
   同軸ケーブルにより形成され、
   上記２つの高周波遮断部間の分岐部において外皮が除去されて上記シールド部が上記第アンテナ素子の上記第１接続部に接続されている
   請求項１記載のアンテナ装置。
5. 上記電源コードは、
   芯線とシールド部が同心状に形成された同軸ケーブルにより形成され、
   上記第１電源コードは、２つの分割電源コードに分割され、
   一方の分割電源コードの一端部と他方の分割電源コードの一端部が上記チップ部品を介して上記芯線同士およびシールド部同士が接続され、
   上記一方の分割電源コードの他端部と上記第２電源コードの端部が、上記第１アンテナ素子上記第１接続部において、上記チップ部品を介して上記芯線同士およびシールド部同士が接続されている
   請求項３記載のアンテナ装置。
6. 上記第１接続部は、
   フィルタを介して上記第１電源コードと接続されている
   請求項１記載のアンテナ装置。
7. 上記第１接続部および上記チップ部品は、
   フィルタを介して芯線およびシールド部が接続されている
   請求項５記載のアンテナ装置。

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