JP5628453B2 - アンテナ - Google Patents

アンテナ Download PDF

Info

Publication number
JP5628453B2
JP5628453B2 JP2014102694A JP2014102694A JP5628453B2 JP 5628453 B2 JP5628453 B2 JP 5628453B2 JP 2014102694 A JP2014102694 A JP 2014102694A JP 2014102694 A JP2014102694 A JP 2014102694A JP 5628453 B2 JP5628453 B2 JP 5628453B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
radiating element
antenna
closed curve
short
center
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2014102694A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2014168300A (ja
Inventor
博育 田山
博育 田山
官 寧
寧 官
佑一郎 山口
佑一郎 山口
武 戸倉
武 戸倉
千葉 洋
洋 千葉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujikura Ltd filed Critical Fujikura Ltd
Priority to JP2014102694A priority Critical patent/JP5628453B2/ja
Publication of JP2014168300A publication Critical patent/JP2014168300A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5628453B2 publication Critical patent/JP5628453B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/06Details
    • H01Q9/065Microstrip dipole antennas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006Particular feeding systems
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/342Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes
    • H01Q5/357Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes using a single feed point
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/16Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H01Q9/26Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole with folded element or elements, the folded parts being spaced apart a small fraction of operating wavelength
    • H01Q9/27Spiral antennas

Landscapes

  • Details Of Aerials (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Description

本発明は、他のアンテナと共に統合アンテナ装置に搭載し得るアンテナ、特に、そのようなループアンテナに関する。
無線通信の用途拡大に伴い、種々の周波数帯域で動作するアンテナが求められている。例えば、車載用アンテナとしては、FM/AM放送、DAB(Digital Audio Broadcast)等の地上デジタル放送、3G(3rd Generation:第3世代携帯電話)、LTE(Long Term Evolution)、GPS(Global Positioning System:全地球測位システム)、VICS(登録商標)(Vehicle Information and Communication System:道路交通情報通信システム)、ETC(Electronic Toll Collection:電子料金徴収システム)等の周波数帯域で動作するアンテナ等が求められている。
従来、相異なる周波数帯域で動作するアンテナは、別体のアンテナ装置として実現されることが多かった。例えば、FM/AM放送用のアンテナは、ルーフトップに載せ置くホイップアンテナとして実現され、地上デジタル放送用のアンテナは、フロントガラスに貼り付けるフィルムアンテナとして実現されるといった具合である。
しかし、自動車においてアンテナ装置を取り付け可能な部位は限られている。また、取り付けるアンテナ装置の個数が増えると、意匠が損なわれたり、取り付けコストが増大したりするといった問題を生じる。このような問題を回避するためには、統合アンテナ装置の使用が効果的である。ここで、統合アンテナ装置とは、相異なる周波数帯域で動作する複数のアンテナを備えたアンテナ装置のことを指す。
このような統合アンテナ装置としては、例えば、特許文献1〜5に記載のものなどが挙げられる。特許文献1に記載の統合アンテナ装置は、GPS用及びETC用の各アンテナを備えたものである。特許文献2に記載の統合アンテナ装置は、3G用及びGPS用の各アンテナを備えたものである。特許文献3に記載の統合アンテナ装置は、ETC用、GPS用、VICS用、電話用メイン、及び電話用サブの各アンテナを備えたものである。特許文献4に記載の統合アンテナ装置は、GPS用、ETC用、第1電話用、及び第2電話用の各アンテナを備えたものである。特許文献5に記載の統合アンテナ装置は、100kHz以上1GHz以下の帯域(FM/AM放送、DAB等の地上デジタル放送、VICS等)で動作するアンテナと、1GHz以上の帯域(GPS、衛星DAB等)で動作するアンテナとを備えたものである。
特開2007−158957号公報(2007年 6月21日公開) 特開2009− 17116号公報(2009年 1月22日公開) 特開2009−267765号公報(2009年11月12日公開) 特開2010− 81500号公報(2010年 4月 8日公開) 米国特許6、396、447号明細書(2002年 5月28日登録)
しかしながら、上記従来の統合アンテナ装置においては、各アンテナを構成する放射素子が互いに重なり合わないように配置されており、小型化が困難であるという問題があった。各アンテナを構成する放射素子を互いに重なり合わないように配置するのは、各アンテナのアンテナ特性が他のアンテナの存在によって損なわれないようにするためである。
例えば、特許文献1に記載の統合アンテナ装置においては、GPS用アンテナを構成する放射素子の中央開口部からETC用アンテナを臨出させる構成を採用している。このため、中央開口部がETCアンテナを包含するように、GPS用アンテナの放射素子を大型化する必要がある。
また、特許文献2に記載の統合アンテナ装置は、ベースに立設されたアンテナ基板の表裏に、互いに重なり合わないように3G用アンテナとGPS用アンテナとを貼り付けたものである。したがって、アンテナ基板に直交する方向から見たサイズを小さくすることが困難であり、低背化の要求に応えることができない。
また、特許文献3に記載の統合アンテナは、スペースファクタを考慮することなく、5つのアンテナを互いに重なり合わないように配置しただけのものである。これに対し、特許文献4に記載の統合アンテナ装置においては、ETCアンテナをGPSアンテナの一部に重ね合わせて配置する工夫が見られる。しかしながら、ETCアンテナにおいてGPSアンテナと重ね合わせられる部分は僅かであり、本質的な小型化に資するものではない。
また、特許文献1〜4に記載の技術は、何れもGHz領域で動作するアンテナ同士を統合するためのものであり、地上デジタル放送用などMHz領域で動作するアンテナをGHz領域で動作するアンテナと統合するためのものではない。地上デジタル放送を受信するためのチューナがナビゲーションシステムに統合されている昨今、MHz領域で動作するアンテナとGHz領域で動作するアンテナとの統合に対するニーズが高まっているが、特許文献1〜4に記載の技術では、このニーズに応えることができないという副次的な問題がある。
特許文献5に記載のアンテナは、MHz領域で動作するアンテナとGHz領域で動作するアンテナとを組み合わせたものであるが、GHz領域で動作するアンテナが立体的なモジュールとなっており、薄型化が困難である。
このような問題を解決するためには、まず、互いに重なり合った状態で所期の性能を発揮するアンテナを実現することが重要になる。また、これらのアンテナを自動車のルーフトップに載置する統合アンテナ装置に搭載する場合、自動車のルーフや統合アンテナ装置の金属ベースなどの導体面と平行に配置した状態で所期の性能を発揮することも重要である。また、互いに重なり合った複数のアンテナに、これら複数のアンテナと直交する更なるアンテナを統合する場合には、この更なるアンテナの高さ(これら複数のアンテナと直交する方向のサイズ)を小さく抑えることも重要である。
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、他のアンテナと共に統合アンテナ装置に搭載し得るアンテナであって、統合アンテナ装置の小型化に資するアンテナを実現することにある。
上記課題を解決するために、本発明に係るアンテナは、楕円上を通る放射素子を備えたループアンテナであって、上記楕円の内部に配置された短絡部であって、上記放射素子上の2点間を短絡する短絡部を備えている、ことを特徴とする。
上記の構成によれば、上記短絡部を設けたことによって、上記放射素子に新たな電流路が生じ、当該ループアンテナの共振周波数が変化する。また、上記短絡部を設けたことによって、当該ループアンテナの入力インピーダンスが変化する。すなわち、上記の構成によれば、短絡部の形状及び/又はサイズを適宜変更することによって、要求される周波数帯域において動作し、かつ、要求される周波数帯域におけるリターンロスの小さいループアンテナを実現することができる。
しかも、上記の構成によれば、上記短絡部を上記放射素子が通る楕円の内部に配置しているので、上記短絡部を設けたことに伴って上記ループアンテナのサイズが大きくなることがない。したがって、当該ループアンテナを統合アンテナ装置に搭載する場合、当該ループアンテナを統合アンテナ装置の台座と平行になるように配置すれば、台座と平行な方向に関する統合アンテナのサイズを小さく抑えることができる。
なお、上記「楕円」は、円を含まない狭義の楕円ではなく、円を含む広義の楕円を意味する。
上記ループアンテナは、上記放射素子の外周に沿う外縁を有する無給電素子を更に備えている、ことが好ましい。
上記の構成によれば、無給電素子を設けたことによって、共振周波数を変化させることなく、要求される周波数帯域における入力反射計数を小さくすることができる。すなわち、要求される周波数帯域におけるリターンロスが更に小さいアンテナを実現することができる。
上記放射素子は、上記楕円上を通るループ部と、上記楕円の中心から見て0時方向に位置する上記ループ部の両端から上記楕円の中心付近に向かって伸びる1対の給電部とにより構成されており、上記短絡部は、上記1対の給電部の先端から9時方向及び3時方向に向かって伸びる1対の短絡部により構成されており、上記無給電素子は、上記楕円の中心から見て6時方向から9時方向に亘って上記ループ部の外周に沿う外縁を有する面状導体を主要部とし、上記楕円の中心から見て9時方向に位置する該主要部の端部から0時方向に伸びる延長部を有する第1の無給電素子と、上記楕円の中心から見て0時方向から3時方向に亘って上記放射素子の外周に沿う外縁を有する面状導体を主要部とし、上記楕円の中心から見て0時方向に位置する該主要部の端部から9時方向に伸びる延長部を有する第2の無給電素子とにより構成されており、上記第1の無給電素子の上記延長部の先端と上記第2の無給電素子の上記延長部の先端とが容量結合している、ことが好ましい。
上記の構成によれば、上記第1の無給電素子の上記延長部の先端と上記第2の無給電素子の上記延長部の先端との間隔を適宜変更し、上記無給電素子の共振周波数を上記放射素子の共振周波数と一致させることによって、当該共振周波数を含む帯域におけるループアンテナのVSWR値を、同帯域における上記放射素子(単体)のVSWR値よりも小さくすることができる。
上記課題を解決することが可能なアンテナとして、本明細書には、2次元面内に形成された第1の放射素子と第2の放射素子とを備えたダイポールアンテナであって、上記第1の放射素子は、直線状であり、上記第2の放射素子は、上記第1の放射素子の周りを旋回する螺旋状である、ことを特徴とするアンテナが記載されている。
上記の構成によれば、上記第1の放射素子の長さと上記第2の放射素子の長さとの和を、要求される周波数帯域において当該ダイポールアンテナを動作させるために必要な長さとしながらも、上記第1の放射素子と上記第2の放射素子とを、要求されるサイズを有する領域の中に配置することができる。したがって、当該ダイポールアンテナを統合アンテナ装置に搭載する場合、当該ダイポールアンテナを統合アンテナ装置の台座と平行になるように配置すれば、台座と平行な方向に関する統合アンテナのサイズを小さく抑えることができる。
上記ダイポールアンテナは、上記第2の放射素子上の異なる点同士を短絡する短絡部と、上記第2の放射素子の最外周上の点をグランドに接続する接地部と、を更に備えている、ことが好ましい。
上記の構成によれば、VSWRの値が規定値を超える領域が要求される周波数帯域に現れることのないダイポールアンテナを実現することができる。
上記ダイポールアンテナにおいて、上記短絡部は、上記第2の放射素子を構成する区間のうち、互いに隣接する3つ以上の区間の短絡する、ことが好ましい。
上記の構成によれば、VSWRの値が規定値以下となる帯域の幅を更に拡げることができる。
上記課題を解決するために、本発明に係るアンテナは、2次元面内に形成された地板と放射素子と短絡部とを備えた逆Fアンテナであって、上記放射素子は、直線状であり、上記放射素子には、上記地板から引き出された同軸ケーブルと交差する分枝が設けられており、上記地板は、上記分枝の先端を通り上記放射素子に平行な直線と上記放射素子との間の領域に形成されている、ことを特徴とする。
上記の構成によれば、上記分枝を設けたことによって、上記放射素子に新たな電流路が生じ、当該逆Fアンテナの共振周波数が変化する。また、上記分枝を上記同軸ケーブルと交差させたことによって、上記放射素子と上記同軸ケーブルの外側導体の間に電磁結合が生じ、当該逆Fアンテナの入力インピーダンスが変化する。すなわち、上記の構成によれば、分枝の形状、サイズ、本数等を適宜変更することによって、要求される周波数帯域において動作し、かつ、要求される周波数帯域におけるリターンロスの小さい逆Fアンテナを実現することができる。
しかも、上記の構成によれば、上記2次元面において上記放射素子と直交する方向に関する当該逆Fアンテナのサイズを、上記放射素子の幅と上記分枝の長さとの和と同程度に抑えることができる。したがって、当該逆Fアンテナを統合アンテナ装置に搭載する場合、当該逆Fアンテナを統合アンテナ装置の台座に垂直になるように配置すれば、台座と直交する方向に関する統合アンテナのサイズを小さく抑えることができる。
なお、本発明に係るアンテナは、統合アンテナ装置への搭載に適したアンテナであるが、統合アンテナ装置に搭載され状態にあることを必須の構成要件とするものではない。すなわち、統合アンテナ装置に搭載された状態になくとも、請求項に記載した構成要件を充足するアンテナであれば、当然、本発明の範疇に含まれる。
本発明によれば、他のアンテナと共に統合アンテナ装置に搭載し得るアンテナであって、統合アンテナ装置の小型化に資するアンテナを実現することができる。
3G/LTE用アンテナとして機能するアンテナ(逆Fアンテナ)の平面図である。 図1に示すアンテナのVSWR特性及びゲイン特性を示すグラフである。 図1に示すアンテナの放射パターンを示すグラフである。(a)は、xy面における放射パターンを示し、(b)は、yz面における放射パターンを示し、(c)は、zx面における放射パターンを示す。 図1に示すアンテナにおいて、分枝(整合パターン)を設けた場合に得られるVSWR特性と、分枝を省いた場合に得られるVSWR特性とを比較したグラフである。 DAB用アンテナとして機能するアンテナ(ダイポールアンテナ)の平面図である。 図5に示すアンテナのVSWR特性及びゲイン特性を示すグラフである。 図5に示すアンテナの放射パターンを示すグラフである。(a)は、xy面における放射パターンを示し、(b)は、yz面における放射パターンを示し、(c)は、zx面における放射パターンを示す。 図5に示すアンテナにおいて、短絡部と接地部とを省いた場合に得られるVSWR特性を示したグラフである。 GPS用アンテナとして機能するアンテナ(ループアンテナ)の平面図である。 図9に示すアンテナの入力反射係数特性を示すグラフである。 図9に示すアンテナの放射パターンを示すグラフである。(a)は、水平右旋円偏波(RHCP)と水平左旋円偏波(LHCP)とに関する放射パターンを示し、(b)は、垂直右旋円偏波(RHCP)と垂直左旋円偏波(LHCP)とに関する放射パターンを示す。 (a)は、図9に示すアンテナにおいて、無給電素子を省いた場合に得られる入力反射係数特性を示すグラフである。(b)は、図9に示すアンテナにおいて、無給電素子と短絡部とを省いた場合に得られる入力反射係数特性を示すグラフである。 図1、図5、及び図9に示す3つのアンテナの組み合わせ方を示す三面図である。 (a)図1に示すアンテナを図5に示すアンテナの下層に配置する組み合わせ方を示す正面図である。(b)は、図1に示すアンテナを図5に示すアンテナと図9に示すアンテナとの中間層に配置する組み合わせ方を示す正面図である。 図1に示すアンテナを図5に示すアンテナの下層に配置する組み合わせ方を用いた場合に得られる図1に示すアンテナのVSWR特性と、図1に示すアンテナを図5に示すアンテナと図9に示すアンテナとの中間層に配置する組み合わせ方を用いた場合に得られる図1に示すアンテナのVSWR特性とを比較したグラフである。 図1、図5、及び図9に示す3つのアンテナを搭載したアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。 (a)は、ループアンテナの変形例を示す平面図である。(b)は、そのループアンテナが備える無給電素子群の等価回路である。 図17に示すループアンテナの放射パターンを示すグラフである。 図17に示すループアンテナのVSWR特性を示すグラフである。 図17に示すループアンテナの第1の変形例を示す平面図である。 図17に示すループアンテナの第2の変形例を示す平面図である。 (a)は、ダイポールアンテナの構成例を示す平面図である。(b)は、(a)に示すアンテナのVSWR特性を示すグラフである。 (a)は、ダイポールアンテナの他の構成例を示す平面図である。(b)は、(a)に示すアンテナのVSWR特性を示すグラフである。 (a)は、ダイポールアンテナの更に他の構成例を示す平面図である。(b)は、(a)に示すアンテナのVSWR特性を示すグラフである。
本発明の一実施形態に係るアンテナについて、図面に基づいて説明すれば以下のとおりである。なお、本実施形態においては、(1)3G(3rd Generation)/LTE(Long Term Evolution)用アンテナ、(2)DAB(Digital Audio Broadcast)用アンテナ、(3)GPS(Global Positioning System)用アンテナについて説明する。これら3つのアンテナは、それぞれ、他の2つのアンテナと組み合わせた状態で所期の特性を発揮するように工夫されたものである。
〔3G/LTE用アンテナ〕
3G/LTE用アンテナとして機能するアンテナ1について、図1〜図4を参照して説明する。
なお、3G/LTE用アンテナとは、3G向け周波数帯域の何れかと、LTE向け周波数帯域の何れかとの両方において動作するアンテナのことを指す。以下に説明するアンテナ1は、761MHz以上960MHz以下の周波数帯域(以下「低周波側要求帯域」と記載)と、1710MHz以上2130MHz以下の周波数帯域(以下「高周波側要求帯域」と記載)との両方において動作するものとする。
《3G/LTE用アンテナの構成》
まず、3G/LTE用アンテナとして機能するアンテナ1の構成について、図1を参照して説明する。なお、以下に説明するアンテナ1の各部の寸法は、例示であって、これに限定されるものではない。すなわち、以下に説明するアンテナ1の各部の寸法は、材料の選択や設計方法(構成方法)などに応じて適宜変更し得るものである。
アンテナ1は、地板11と放射素子12と短絡部13とを備えた逆F型アンテナである。本実施形態においては、これらを構成する導体箔を1対の誘電体フィルム15で挟み込む構成を採用している。なお、本実施形態においては、4mm×4mmの凸部を有する5mm×140mmのポリイミドフィルムを誘電体フィルム15として用いる。
地板11は、面状の導体により構成される。本実施形態においては、2.0mm×2.0mmの正方形状の導体箔(例えば、銅箔)を地板11として用いる。同軸ケーブル5の外側導体は、地板11上の中央部に接続される。同軸ケーブル5の外側導体が接続される地板11上の点を、以下、第1の給電点1Pと呼ぶ。
放射素子12は、線状又は帯状の導体により構成される。本実施形態においては、幅1.5mmの帯状の導体箔(例えば、銅箔)を放射素子12として用いる。放射素子12は、直線状であり、その長手軸が地板11の上辺と平行になるように配置される。同軸ケーブル5の内側導体は、放射素子12の右翼12c(後述)の左端部に接続される。同軸ケーブル5の内側導体が接続される放射素子12上の点を、以下、第2の給電点1Qと呼ぶ。
放射素子12には、幅3mm、深さ0.5mmの切欠12aが形成されている。切欠12aは、放射素子12の下縁から上縁に向かって掘り込まれており、地板11の上端部が、切欠12aに嵌入する。なお、本明細書においては、放射素子12のうち、図1において切欠12aよりも左側に位置している部分を左翼12bと呼び、図1において切欠12aよりも右側に位置している部分を右翼12cと呼ぶ。
放射素子12の左翼12bには、幅3mm、長さ7mmの分枝12dが形成されている。分枝12dは、放射素子12の左翼12bから下方へ引き出され、放射素子12の短手軸(長手軸と直交する軸)と平行に延在する。分枝12dを設けることによって、放射素子12に新たな電流路が生じる。その結果、アンテナ1の共振周波数がシフトする。
なお、アンテナ1においては、高周波側要求帯域内に共振点を設けるために、放射素子12の右翼12cの長さを33mmとし、低周波側要求帯域内に共振点を設けるために、放射素子12の左翼12bの長さを103mmとしている。したがって、放射素子12の全長は、切欠12aの幅3mmと合わせて139mmとなる。
短絡部13は、地板11と放射素子12とを短絡するためのものであり、線状又は帯状の導体により構成される。本実施形態においては、幅0.5mmの帯状の導体箔(例えば、銅箔)を短絡部13として用いる。
本実施形態においては、4つの直線部13a〜13dからなる帯状の導体箔を短絡部13として用いる。ここで、第1の直線部13aは、地板11の下端から右方へ引き出され、放射素子12の長手軸と平行に延在する。また、第2の直線部13bは、第1の直線部13aの右端から上方へ引き出され、放射素子12の短手軸と平行に延在する。また、第3の直線部13cは、第2の直線部13bの上端から左方へ引き出され、放射素子12の長手軸と平行に延在する。また、第4の直線部13dは、第3の直線部13cの左端から上方へ引き出され、放射素子12の短手軸と平行に延在する。そして、第4の直線部13dの上端は、放射素子12の右翼12cの左端に至る。
アンテナ1において注目すべき第1の点は、図1に示すように、地板11から引き出された同軸ケーブル5と放射素子12から引き出された分枝12dとを互いに交差させる構成を採用している点である。この構成により、放射素子12と同軸ケーブル5の外側導体との間に電磁結合が生じる。換言すれば、分枝12dが放射素子12と同軸ケーブル5の外側導体との間に介在するインダクタとして機能する。分枝12dの形状及び/又はサイズを変更すれば、この電磁結合の強さが変化し、その結果、アンテナ1の入力インピーダンスが変化する。すなわち、分枝12dを整合パターンとして機能させることができる。
なお、本実施形態においては、1本の分枝12dを同軸ケーブル5と交差させる構成を採用しているが、これに限定されるものはない。すなわち、分枝12dと同様に構成された2本以上の分枝を同軸ケーブル5と交差させる構成を採用してもよい。この場合、各分枝の形状及び/又はサイズを変更することによっても、分枝の本数を変更することによっても、アンテナ1の入力インピーダンスを変化させることができる。このため、アンテナ1の入力インピーダンスをより広範囲に亘って変化させることが可能になる。
アンテナ1において注目すべき第2の点は、図1に示すように、分枝12dの先端を通る放射素子12(の長手軸)と平行な直線Mを引いたときに、この直線Mと放射素子12とに挟まれる領域の内部に、地板11を配置する構成を採用している点である。この構成により、アンテナ1の高さを、放射素子12の幅と分枝12dの長さとの和と同程度に抑えることができる。すなわち、アンテナ1の低姿勢化を図ることができる。
なお、上記の構成を実現し得るのは、地板11のサイズを小型化しているからである。図1に示すように、地板11の上部を切欠12aに嵌入させる構成を採用する場合には、放射素子12の短手方向に関する地板11のサイズを、分枝12dの長さと切欠12aの深さとの和よりも短くすることによって、上記の構成を実現することができる。また、地板11の上部を切欠12aに嵌入させない構成を採用する場合には、放射素子12の短手方向に関する地板11のサイズを、分枝12dの長さよりも短くすることによって、上記の構成を実現することができる。なお、このように地板11のサイズを小型化する場合、同軸ケーブル5をシャーシ等の導体面に沿って敷設することが好ましい。この場合、同軸ケーブル5の外側導体と結合(静電結合及び/又は電磁結合)したシャーシ等の導体面によって、地板11の機能を補完できるからである。
なお、アンテナ1は、折り曲げたときに所期の性能を発揮するように設計されたものである。より具体的に言うと、その端面がコの字(Uの字)形をなすよう、放射素子12の短手軸方向に延在する2本の直線L〜L’でアンテナ1を折り曲げたときに所期の性能を発揮するように設計されている。
《3G/LTE用アンテナの特性、及び、分枝の効果》
3G/LTE用アンテナとして機能するアンテナ1の特性について、図2〜図3を参照して説明する。なお、アンテナ1は、後述するアンテナ2(図5参照)及びアンテナ3(図9参照)と組み合わせて使用することを想定して設計されたものであり、以下に示す特性は、特定の組み合わせ方でアンテナ2〜3と組み合わせた状態で得られたものである。この特定の組み合わせ方については、図13を参照して後述する。
図2は、VSWR(Voltage Standing Wave Ratio)及び効率(ゲイン)の周波数依存性を表すグラフである。低周波側要求帯域と高周波側要求帯域との両方において、VSWRの値が3以下に抑えられていること、つまり、リターンロスが十分に小さく抑えられていることが、図2のグラフから見て取れる。また、低周波側要求帯域と高周波側要求帯域との両方において、ゲインの値が−3.5dB以上に保たれていることが、図2のグラフから見て取れる。すなわち、低周波側要求帯域と高周波側要求帯域との両方がアンテナ1の動作帯域となっていることが、図2のグラフから見て取れる。
図3は、787MHzにおける放射パターンを示すグラフである。(a)は、xy面における放射パターンを示し、(b)は、yz面における放射パターンを示し、(c)は、zx面における放射パターンを示す。少なくとも787MHzにおいて、略無指向な放射パターンが実現されていることが、図3の各グラフから見て取れる。
次に、分枝12dの効果を、図4を参照して確認する。図4は、分枝12dを設けた場合に得られるVSWRの周波数依存性と、分枝12dを省いた場合に得られるVSWRの周波数依存性とを表すグラフである。
分枝12dを設けることによって、共振周波数が高周波側にシフトすると共に、インピーダンス整合が図られ、動作帯域の帯域幅が拡大することが、図4から見て取れる。例えば、VSWRが3以下となる周波数帯域をアンテナ1の動作帯域と見做した場合、分枝12dを設けることによって、アンテナ1の動作帯域の帯域幅が約1.5倍に拡大する。
〔DAB用アンテナ〕
DAB用アンテナとして機能するアンテナ2について、以下、図5〜図8を参照して説明する。なお、DAB用アンテナとは、DAB向け周波数帯域の何れかにおいて動作するアンテナのことを指す。以下に説明するアンテナ2は、174MHZ以上240MHz以下の周波数帯域(以下「要求帯域」と記載)において動作するものとする。
《DAB用アンテナの構成》
DAB用アンテナとして機能するアンテナ2の構成について、図5を参照して説明する。図5は、アンテナ2の平面図である。なお、以下に説明するアンテナ2の各部の寸法は、例示であって、これに限定されるものではない。すなわち、以下に説明するアンテナ2の各部の寸法は、材料の選択や設計方法(構成方法)などに応じて適宜変更し得るものである。
アンテナ2は、第1の放射素子21と、第2の放射素子22とを備えたダイポールアンテナである。本実施形態においては、これらを構成する導体箔を1対の誘電体フィルム25で挟み込む構成を採用している。なお、本実施形態においては、50mm×80mmのポリイミドフィルムを誘電体フィルム25として用いる。
第1の放射素子21及び第2の放射素子22は、何れも、線状又は帯状の導体により構成される。本実施形態においては、幅3.5mmの帯状の導体箔(例えば、銅箔)を第1の放射素子21として用い、幅1.0mmの帯状の導体箔(例えば、銅箔)を第2の放射素子22として用いる。
第1の放射素子21は、直線状であり、その長さは、32.5mmである。同軸ケーブル6の外側導体は、第1の放射素子21の右端部に接続される。同軸ケーブル6の外側導体が接続される第1の放射素子21上の点2Pを、以下、第1の給電点と呼ぶ。
第2の放射素子22は、第1の放射素子21の周りを旋回する螺旋状である。同軸ケーブル6の内側導体は、第2の放射素子22の最内周において、第1の放射素子21の右端部に対向する箇所に接続される。同軸ケーブル6の内側導体が接続される第2の放射素子22上の点2Qを、以下、第2の給電点と呼ぶ。
本実施形態においては、第2の放射素子22の形状を、直線部と四分円部とを交互に連ねた、反時計周りに9×360°旋回する螺旋状としている。ここで、内周側の端部から数えて4k+1番目(k=0、1、…、8)の直線部は、第1の放射素子21の下方において第1の放射素子21の長手軸と平行に延在し、その長さは、31.5mm(k=0)又は33mm(k=1、2、…、8)である。また、内周側の端部から数えて4k+2番目(k=0、1、…、8)の直線部は、第1の放射素子21の右方において第1の放射素子21の短手軸と平行に延在し、その長さは、3.5mmである。また、内周側の端部から数えて4k+3番目(k=0、1、…、8)の直線部は、第1の放射素子21の上方において第1の放射素子21の長手軸と平行に延在し、その長さは、33mmである。また、内周側の端部から数えて4k+4番目(k=0、1、…、8)の直線部は、第1の放射素子21の左方において第1の放射素子21の短手軸と平行に延在し、その長さは、6mmである。一方、四分円部の半径は、第2の放射素子22が螺旋を成すよう、最内周から遠ざかる(最外周に近づく)に従って次第に大きくなっている。なお、最内周の四分円部の外周半径は、2.5mmであり、最外周の四分円部の外周半径は、22.5mmである。
アンテナ2においては、要求帯域内に共振点を持たせるために、放射素子21〜22の全長(第1の放射素子21の長さと第2の放射素子22の長さとの和)を75cm(λ/2)程度にすることが求められる。前述したように第2の放射素子22の形状を螺旋状としているのは、この要求を満たす放射素子21〜22を50mm×80mmの領域内に収めるためである。
第2の放射素子22には、短絡部22a1〜22a2と接地部22b1〜22b2とが設けられている。短絡部22a1〜22a2及び接地部22b1〜22b2は、VSWRの値が規定値(例えば、2.5)を超える領域が要求帯域内に形成されることを防止するための構成である。
短絡部22a1〜22a2は、第2の放射素子22上の相異なる点同士を短絡する面状の導体である。より具体的に言うと、第1の短絡部22a1は、第2の放射素子22を構成する直線部のうち、第1の放射素子21の下方に位置する2本の直線部(内周側から数えて3〜4番目の直線部)を短絡する長方形状の導体箔(例えばアルミ箔)である。また、第2の短絡部22a2は、第2の放射素子22を構成する直線部のうち、第1の放射素子21の右方に位置する5本の直線部(内周側から数えて4〜8番目の直線部)を短絡する長方形状の導体箔(例えばアルミ箔)である。
接地部22b1〜22b2は、第2の放射素子22の最外周上の点をグランドに接続する線状又は帯状の導体である。より具体的に言うと、第1の接地部22b1は、第2の放射素子22の最外周を構成する四分円部のうち、第1の放射素子21の左上に位置する四分円部上の点をグランドに接続する帯状の導体箔(例えばアルミ箔)である。また、第2の接地部22b2は、第2の放射素子22の最外周を構成する四分円部のうち、第1の放射素子21の左下に位置する四分円部上の点をグランドに接続する帯状の導体箔(例えばアルミ箔)である。
《DAB用アンテナの特性、並びに、短絡部及び接地部の効果》
次に、DAB用アンテナとして機能するアンテナ2の特性について、図6〜図7を参照して説明する。なお、アンテナ2は、前述したアンテナ1(図1参照)及び後述するアンテナ3(図9参照)と組み合わせて使用することを想定して設計されたものであり、以下に示す特性は、特定の組み合わせ方でアンテナ1,3と組み合わせた状態で得られたものである。この特定の組み合わせ方については、図13を参照して後述する。
図6は、VSWR及び効率(ゲイン)の周波数依存性を表すグラフである。要求帯域全域において、VSWRの値が2.5以下に抑えられていること、つまり、リターンロスが十分に小さく抑えられていることが、図6のグラフから見て取れる。また、要求帯域全域において、ゲインの値が−3.5dB以上に保たれていることが、図6のグラフから見て取れる。すなわち、要求帯域全域がアンテナ2の動作帯域となっていることが、図6のグラフから見て取れる。
図7は、240MHzにおける放射パターンを表すグラフである。(a)は、xy面における放射パターンを示し、(b)は、yz面における放射パターンを示し、(c)は、zx面における放射パターンを示す。少なくとも240MHzにおいて、略無指向な放射パターンが実現されていることが、図7のグラフから見て取れる。
次に、短絡部22a〜22b及び接地部22c〜22dの効果を、図8を参照して確認する。図8は、短絡部22a〜22b及び接地部22c〜22dを省略した場合に得られるVSWRの周波数依存性を表すグラフである。
短絡部22a〜22b及び接地部22c〜22dを省略した場合、要求帯域内にVSWR値が規定値(例えば、2.5)を超える領域が現れることが、図8から見て取れる。短絡部22a〜22b及び接地部22c〜22dを設けた場合、このような領域が現れないことは、図6に示した通りである。すなわち、短絡部22a〜22b及び接地部22c〜22dを設けることによって、要求帯域全域に亘ってVSWRの値を2.5以下に抑え得ることが、図6のグラフと図8のグラフとを比較することによって確認できる。
なお、アンテナ2は、後述するように、導体板4(図13参照)と平行に配置された場合、導体板4との間に電磁結合及び静電結合を生じる。この場合、アンテナ2は、パッチアンテと見做すこともできる。
〔GPS用アンテナ〕
GPS用アンテナとして機能するアンテナ3について、以下、図9〜図11を参照して説明する。なお、GPS用アンテナとは、GPS向け周波数の何れかにおいて動作するアンテナのことを指す。以下に説明するアンテナ3は、1575.42MHz(以下、「要求周波数」と記載)において動作するものとする。
《GPS用アンテナの構成》
GPS用アンテナとして機能するアンテナ3の構成について、図9を参照して説明する。図9は、アンテナ3の平面図である。なお、以下に説明するアンテナ3の各部の寸法は、例示であって、これに限定されるものではない。すなわち、以下に説明するアンテナ3の各部の寸法は、材料の選択や設計方法(構成方法)などに応じて適宜変更し得るものである。
アンテナ3は、図9に示すように、放射素子31と、2つの短絡部32a〜32bと、無給電素子33とを備えたループアンテナである。本実施形態においては、これらを構成する導体箔を1対の誘電体フィルム35で挟み込む構成を採用している。なお、本実施形態においては、50mm×80mmのポリイミドフィルムを誘電体フィルム35として用いる。
放射素子31は、線状又は帯状の導体により構成される。本実施形態においては、短軸42mm、長軸70mmの楕円上を通る、最小幅2mm、最大幅5mmの帯状の導体箔(例えば、銅箔)を放射素子31として用いる。放射素子31の両端は、上記楕円の中心から見て6時方向に位置し、放射素子31の幅は、上記楕円の中心から見て0時方向及び6時方向において最小となり、3時方向及び9時方向において最大となる。
放射素子31の始端部(放射素子31を時計回りに辿ったときに始点となる端部)には、上記楕円の中心に向かって突出する第1突出部31aが形成されている。第1突出部31aは、L字状であり、放射素子31の始端部から上方に延伸する第1直線部と、この第1直線部の上端から右方に延伸する第2直線部とにより構成される。また、放射素子31の終端部(放射素子31を時計回りに辿ったときに終点となる端部)には、上記楕円の中心に向かって突出する第2突出部31bが形成されている。第2突出部31bは、L字状であり、放射素子31の終端部から上方に延伸する第1直線部と、この第1直線部の上端から左方に延伸する第2直線部とにより構成される。第1突出部31aと第2突出部31bとは、第1突出部31aの第2直線部が、放射素子31の終端部と第2突出部31bの第2直線部との間に入り込むように組み合わせられる。
同軸ケーブル7の内側導体は、第1突出部31a(より具体的には、第1突出部31aの第2直線部)に接続される。同軸ケーブル7の内側導体が接続される第1突出部31a上の点3Pを、以下、第1の給電点と呼ぶ。一方、同軸ケーブル7の外側導体は、第2突出部31b(より具体的には上記第4の直線部)に接続される。同軸ケーブル7の外側導体が接続される第2突出部31b上の点3Qを、以下、第2の給電点と呼ぶ。第2の給電点3Qから上方に向かって引き出された同軸ケーブル7は、誘電体フィルム35の中央に設けられた貫通穴を通ってアンテナ3の裏面へと導かれ、3時方向に引き出される。
2つの短絡部32a〜32bは、アンテナ3の共振周波数を要求周波数にシフトさせると共に、インピーダンス整合を図るべく、アンテナ3の入力インピーダンスを変化させるための構成である。
第1短絡部32aは、線状又は帯状の導体により構成され、放射素子31上の相異なる2点を短絡する。具体的には、上記楕円の中心から見て0時方向に位置する放射素子31上の点(以下「0時点」と記載)と、上記楕円の中心から見て9時方向に位置する放射素子31上の点(以下「9時点」と記載)とを短絡する。本実施形態においては、放射素子31の0時点から下方に延伸する第1直線部と、放射素子31の9時点から右方に延伸する第2直線部とを有する帯状の導体箔(例えば銅箔)を第1短絡部32aとして用いる。
第2短絡部32bは、線状又は帯状の導体により構成され、放射素子31上の相異なる2点を短絡する。具体的には、上記楕円の中心から見て6時方向に位置する放射素子31上の点(以下「6時点」とも記載)と、上記楕円の中心から見て3時方向に位置する放射素子31上の点(以下「3時点」とも記載)とを短絡する。本実施形態においては、放射素子31の6時点から上方に延伸する第1直線部と、放射素子31の3時点から左方に延伸する第2直線部とを有する帯状の導体箔(例えば銅箔)を第2短絡部32bとして用いる。
無給電素子33は、インピーダンス整合を図るべく、アンテナ3の入力インピーダンスを変化させるための構成である。
無給電素子33は、放射素子31の外周に沿う外縁を有する面状の導体により構成される。本実施形態においては、放射素子31の外周に沿う外縁の他に、誘電体フィルム35の外周に沿う外縁を有する略L字形の導体箔(例えば、銅箔)を無給電素子33として用いる。なお、無給電素子33は、放射素子31から離隔されており、無給電素子33と放射素子31との間には、直流的な導通がない。
なお、ループアンテナは、ゲインがアンテナ形成面の法線方向に集中した放射パターンを有しているため、GPS波の受信に適している。何故なら、アンテナ形成面を水平に保っておけば、天頂方向に位置する衛生から到来するGPS波を何時でも感度良く受信できるからである。しかしながら、このようなゲインの集中が極端になり過ぎると、衛星が天頂以外の方向に位置する場合や、アンテナ形成面を水平に保てなかった場合に、受信障害を生じる可能性がある。前述した無給電素子33は、インピーダンス整合を図る機能の他に、このようなゲインの集中を緩和する機能を有する。このため、無給電素子33をループアンテナに付加することによって、このような受信障害が生じる可能性を低減するという効果を奏する。
なお、アンテナ3は、後述するように、導体板4(図13参照)と平行に配置された場合、導体板4との間に電磁結合及び静電結合を生じる。この場合、アンテナ3は、パッチアンテと見做すこともできる。
《GPS用アンテナの特性、並びに、短絡部及び無給電素子の効果》
次に、GPS用アンテナとして機能するアンテナ3の特性について、図10〜図11を参照して説明する。なお、アンテナ3は、前述したアンテナ1(図1参照)及びアンテナ2(図5参照)と組み合わせて使用することを想定して設計されたものであり、以下に示す特性は、特定の組み合わせ方でアンテナ1〜2と組み合わせた状態で得られたものである。この特定の組み合わせ方については、図13を参照して後述する。
図10は、アンテナ3の入力反射係数S1,1の大きさの周波数依存性を表すグラフである。要求周波数における入力反射係数S1,1の大きさが−20dB以下に抑えられていることが、図10のグラフから見て取れる。すなわち、要求周波数がアンテナ3の動作帯域に含まれており、また、要求周波数におけるリターンロスが十分に小さく抑えられていることが、図10のグラフから見て取れる。
図11は、1575.42MHzにおけるアンテナ3の放射パターンを示すグラフである。(a)は、水平右旋円偏波(RHCP:Right Handed Circularly Polarized Wave)と水平左旋円偏波(LHCP:Left Handed Circularly Polarized Wave)とに関する放射パターンを示し、(b)は、垂直右旋円偏波と垂直左旋円偏波とに関する放射パターンを示す。θ=0°に関して0dBi以上のゲインが得られることが、図11に示すグラフから見て取れる。また、図11からは、θ≦60°に関し−10dBi以上のゲインが得られることが見て取れる。このように比較的広い角度域に関して比較的高いゲインが得られるのは、アンテナ形成面の法線方向へのゲインの集中を緩和する機能を無給電素子33が有しているからに他ならない。
次に、短絡部32a〜32b及び無給電素子33の効果を、図12を参照して確認する。図12は、入力反射係数S1,1の大きさの周波数依存性を表すグラフである。(a)は、無給電素子33を省いた場合の結果を示し、(b)は、短絡部32a〜32b及び無給電素子33を省いた場合の結果を示す。
図12(a)のグラフを図10のグラフと比較すると、無給電素子33を省くことによって、要求周波数における入力反射係数S1,1の大きさが大きくなることが分かる。これは、無給電素子33を設けることによって、インピーダンス整合が図られ、その結果、要求周波数におけるリターンロスが低下することを意味する。
また、図12(b)のグラフを図12(a)のグラフと比較すると、短絡部32a〜32bを省くことによって、共振周波数が要求周波数からずれ、共振周波数における入力反射係数S1,1の大きさが大きくなることが分かる。これは、第1短絡部32aを設けることによって、放射素子31に新たな電流路が生じ、その結果、共振周波数がシフトすることを意味する。また、第2短絡部32aを設けることによって、インピーダンス整合が図られ、その結果、共振周波数におけるリターンロスが低下することを意味する。
〔アンテナの組み合わせ方〕
前述した3つのアンテナ1〜3の組み合わせ方について、図13を参照して説明する。図13は、これら3つのアンテナ1〜3の組み合わせ方を示す三面図である。これら3つのアンテナ1〜3は、図13に示すように組み合わせた状態で、導体板4の近傍において使用することを想定して設計されてものである(図13において、導体板4は、正面図及び側面図においてのみ図示し、平面図においては図示を省略している)。なお、実施例として後述する統合アンテナ装置100(図16参照)においては、統合アンテナ装置100が備える金属ベース101及び/又は統合アンテナ装置100が載置される自動車のルーフが導体板4に該当する。
アンテナ1は、図13に示すように、その主面が導体板4の主面と垂直になるように配置される。また、アンテナ1は、平面図に示すように、その端面がコの字型をなすように折り曲げられている。
アンテナ2は、図13に示すように、その主面が導体板4の主面と平行になるように配置される。この際、平面図に示すように、アンテナ2の主面は、三方からアンテナ1の端面に取り囲まれる。また、正面図及び側面図に示すように、アンテナ2の端面は、アンテナ1の主面の上端(導体板4側と反対側の端)と重なる。
アンテナ3は、図13に示すように、その主面が導体板4の主面と平行になるように配置される。この際、平面図に示すように、アンテナ3の主面は、アンテナ1の端面に取り囲まれ、アンテナ2の主面と重なる。また、正面図及び側面図に示すように、アンテナ3の端面は、アンテナ1の主面の上端よりも上方に位置するように配置される。
図13に示す組み合わせに関して注目すべき第1の点は、導体板4の主面を基準面として、アンテナ1を、その主面が上記基準面と垂直になるように配置し、アンテナ2を、その主面が上記基準面と平行になるように、かつ、その端面がアンテナ1の主面の上端と重なるように配置する構成を採用している点である。この構成により、上記基準面と垂直な方向に関して、配置に要するスペースを殆ど追加することなく、アンテナ1にアンテナ2を組み合わせることができる。
なお、図13においては、側方から見てアンテナ2の端面がアンテナ1の主面の上端と重なる構成を採用しているが、これに限定されるものではない。すなわち、側方から見てアンテナ2の端面が、アンテナ1の主面の上端よりも下方、かつ、アンテナ1の主面の下端よりも上方に位置する構成であっても、図13に示す構成と同様の効果を得ることができる。要するに、側方から見てアンテナ2の端面がアンテナ1の主面と重なる構成であれば、図13に示す構成と同様の効果を得ることができる。
ただし、アンテナ2が、DAB用アンテナのように地上送信局から送信される電磁波を受信するものである場合、図13に示すように、側方から見てアンテナ2の端面がアンテナ1の主面の上端と重なる構成が最良である。何故なら、側方から見てアンテナ2の端面がアンテナ1の主面の上端よりも下方に位置する場合、側方から到来する電磁波がアンテナ1によって遮蔽されてしまうからである。
図13に示す組み合わせに関して注目すべき第2の点は、上方から見てアンテナ1の端面がアンテナ2の主面の外縁に沿うように、アンテナ1を折り曲げている点である。この構成により、上記基準面と平行な方向に関して、配置に要するスペースを殆ど追加することなく、アンテナ2にアンテナ1を組み合わせることができる。
なお、図13においては、上方から見てアンテナ1の端面がアンテナ2の主面の3辺に沿うように、アンテナ1を2箇所で折り曲げる構成を採用しているが、これに限定されるものではない。すなわち、上方から見てアンテナ1の端面がアンテナ2の主面の2辺に沿うように、アンテナ1を1箇所で折り曲げる構成、又は、上方から見てアンテナ1の端面がアンテナ2の主面の4辺に沿うように、アンテナ1を4箇所で折り曲げる構成であっても、図13に示す構成と同様の効果が得られる。
図13に示す構成において注目すべき第3の点は、アンテナ3を、その主面が上記基準面と平行になるように配置する構成を採用している点である。これにより、アンテナ3を、その主面が上記基準面と垂直になるように配置する構成を採用する場合と比べて、アンテナ3をアンテナ1〜2に組み合わせる際に生じる上記基準面と垂直な方向に関するスペースの増加を小さくすることができる。
DAB波を受信するアンテナ2をGPS波を受信するアンテナ3よりも上記基準面に近い側に配置する構成は、以下の2つの意味で有利な構成である。
まず、GPS波の標準電界強度は、DAB波の標準電界強度よりも弱く、−130〜−140dBm程度である。したがって、より上層に配置された他の平面アンテナの遮蔽作用による減衰が生じると、受信障害を帰結する可能性が高い。一方、DAB波の標準電界強度は、GPS波の標準電界強度よりも強く、ー60dBm程度である。したがって、より上層に配置された他の平面アンテナの遮蔽作用による減衰が生じても、受信障害を帰結する可能性が低い。このため、受信障害が生じる可能性を最小化するためには、標準電界強度の弱いGPS波を受信するアンテナ3を、標準電界強度の強いDAB波を受信するアンテナ2よりも上層に(上記基準から遠い側に)配置することが好ましい。
なお、より標準電界強度の弱い電磁波を受信する平面アンテナをより標準電界強度の強い電磁波を受信する平面アンテナよりも上層に配置するという設計指針は、言うまでもなく、積層する平面アンテナの枚数に拠らず有効である。
また、GPS波は、天頂方向から到来する電磁波である。したがって、より上層に配置された他の平面アンテナの遮蔽作用による減衰が生じると、受信障害を帰結する可能性が高い。一方、DAB波は、水平方向から到来する電磁波である。したがって、より上層に配置された他の平面アンテナの遮蔽作用による減衰が生じても、受信障害を帰結する可能性が低い。このため、受信障害が生じる可能性を最小化するためには、天頂方向から到来するGPS波を受信するアンテナ3を、水平方向から到来するDAB波を受信するアンテナ2よりも上層に(上記基準から遠い側に)配置することが好ましい。
なお、天頂方向から到来する電磁波を受信する平面アンテナを最上層に積層するという設計指針は、言うまでもなく、積層する平面アンテナの枚数に拠らず有効である。
なお、空間の効率的利用という観点からすれば、図14(a)の正面図に示すように、アンテナ1をアンテナ2よりも下層に配置する構成よりも、図14(b)の正面図に示すように、アンテナ1をアンテナ2とアンテナ3との中間層に配置する構成の方が有利である。しかしながら、後者の構成を採用した場合、以下に説明するように、アンテナ1が所期の性能を発揮することができない。
図15は、前者の構成を採用した場合に得られるアンテナ1のVSWR特性(灰色の線で示す)と、後者の構成を採用した場合に得られるアンテナ1のVSWR特性(黒の線で示す)とを示すグラフである。アンテナ1には、前述したように、低周波側要求帯域(761MHz以上960MHz以下)と高周波側要求(1710MHz以上2130MHz以下)との両方において動作することが求められる。しかしながら、後者の構成を採用した場合、高周波側要求帯域の一部でVSWRの値が−3dBを超えてしまうことが、図15のグラフから見て取れる。このことから、アンテナ1をアンテナ2よりも下層に配置する構成が、空間の効率的利用とアンテナ1のVSWR特性とを両立した最良の構成であることが分かる。
〔実施例〕
次に、3つのアンテナ1〜3を組み合わせた統合アンテナ装置100について、図16を参照して説明する。図16は、統合アンテナ装置100の分解斜視図である。
統合アンテナ装置100は、自動車のルーフへの搭載に適した車載用アンテナ装置であり、図16に示すように、3つのアンテナ1〜3に加え、金属ベース101と、回路基板102と、ゴムベース103と、スペーサ104と、レドーム105とを備えている。
金属ベース101は、角丸矩形の板状部材であり、その材質はアルミニウムである。金属ベース101の上面には、4つのスペーサ101aが設けられている。これら4つのスペーサ101aは、アンテナ2の下面との間に介在し、アンテナ2を金属ベース101から離隔させるためのものである。本実施形態において、スペーサ101aの高さは、5mmに設定される。これにより、アンテナ2は、金属ベース101から5mm離隔される。
回路基板102は、長方形の板状部材であり、前述した金属ベース101と後述するゴムベース103との間に挟み込まれる。回路基板102には、2つの増幅回路が形成されている。一方の増幅回路は、DAB用のアンテナ2にて生成された電気信号を増幅するためのものであり、他方の増幅回路は、GPS用のアンテナ3にて生成された電気信号を増幅するためのものである。
ゴムベース103は、金属ベース11と略同一形状の板状部材であり、その材質はゴムである。ゴムベース103の外縁には、下方に迫り出したスカート部が設けられており、前述した金属ベース101は、このスカートに囲まれたゴムベース103の下側の空間に嵌め込まれる。また、ゴムベース103には、金属ベース101の上面に設けられたスペーサ101aを貫通させるための貫通孔が設けられている。これにより、金属ベース101を樹脂ベース103の下側の空間に嵌め込んだとき、金属ベース101の上面に設けられたスペーサ101aがゴムベース103の上側に露出する。
スペーサ104は、アンテナ2とアンテナ3との間に介在する板状部材であり、その材質はモールド成形された樹脂である。スペーサ104は、その厚みにより、アンテナ2とアンテナ3とを離隔させる。本実施形態において、スペーサ104の厚みは、5mmに設定される。これにより、アンテナ2は、アンテナ3から5mm離隔される。
レドーム105は、船底形のドーム状部材であり、その外縁がゴムベースに嵌合する。これにより、ゴムベース103とレドーム105とによって密閉された、アンテナ1〜3を収容するための空間ができる。この密閉が保たれている限り、屋外環境においてアンテナ1〜3が雨水に晒される虞はない。また、レドーム105の材質は、樹脂である。このため、アンテナ装置100に到来した電磁波の電界強度がレドーム105によって減衰する虞はない。
統合アンテナ装置100には、3つのアンテナ1〜3が搭載される。これら3つのアンテナ1〜3の構成、及び、これらの3つのアンテナ1〜3の組み合わせ方は、前述したとおりである。
〔ループアンテナの変形例〕
最後に上述したループアンテナの変形例について、図17〜図21を参照して説明する。
《ループアンテナの構成》
まず、本変形例に係るループアンテナ50の構成について、図17を参照して説明する。図17(a)は、ループアンテナ50の構成を示す平面図である。図17(b)は、ループアンテナ50が備えている無給電素子54〜55の等価回路を示す回路図である。
ループアンテナ50は、図17に示すように、放射素子51と、1対の給電部52a〜52bと、1対の短絡部53a〜53bと、第1の無給電素子54と、第2の無給電素子55とを備えている。本変形例において、放射素子51、給電部52a〜52b、及び短絡部53a〜53bは、1枚の導体箔(例えば、銅箔)により一体成形されている。また、第1の無給電素子54は、放射素子51等を構成する導体箔から孤立した他の導体箔により構成されている。また、第2の無給電素子55は、放射素子51等を構成する導体箔からも第1の無給電素子54を構成する導体箔からも孤立した更に他の導体箔により構成されている。
放射素子51は、閉曲線上に配置された線状又は帯状導体により構成される。本変形例においては、短軸45mm、長軸52mmの楕円上に配置された幅1mmの帯状の導体箔(例えば、銅箔)を放射素子51として用いる。放射素子51の一方の端部51aは、上記楕円の中心から0時方向に伸びる直線を介して、放射素子51の他方の端部51bと対向している。
給電部52aは、放射素子51の一方の端部51aから上記楕円の中心付近に至る線分上に配置された線状又は帯状導体である。本変形例においては、幅1mmの帯状の導体箔を給電部52aとして用いる。給電部52aの先端には、同軸ケーブルの外側導体が接続される給電点Pが設けられる。したがって、放射素子51の一方の端部51aは、この給電部52aを介して同軸ケーブルの外側導体と接続されることになる。
給電部52bは、放射素子51の他方の端部51bから上記楕円の中心付近に至る線分上に配置された線状又は帯状導体である。本変形例においては、幅1mmの帯状の導体箔を給電部52bとして用いる。給電部52bの先端には、同軸ケーブルの内側導体が接続される給電点Qが設けられる。したがって、放射素子51の他方の端部51bは、この給電部52bを介して同軸ケーブルの内側導体と接続されることになる。
短絡部53aは、上記楕円の中心から見て9時方向に位置する放射素子51上の点51cと、給電点Pとを短絡するための構成である。本変形例においては、放射素子51上の点51cから上記楕円の中心付近に至る線分上に配置された、幅1mmの帯状の導体箔を短絡部53aとして用いる。
短絡部53bは、上記楕円の中心から見て3時方向に位置する放射素子51上の点51dと、給電点Pとを短絡するための構成である。本変形例においては、放射素子51上の点51dから上記楕円の中心付近に至る直線上に配置された、幅1mmの帯状の導体箔を短絡部53bとして用いる。
なお、給電部52bの先端には、給電部52a側に突出した突出部が設けられている。そして、給電部52aの先端は、この突出部に沿うように屈曲している。また、上記楕円の中心の上方に位置する給電部52aの先端と、該中心の左方に位置する短絡部53aの先端とは、四分円弧上に配置された帯状導体(幅2mm)を介して互いに接続されている。そして、上記楕円の中心の上方に位置する給電部52bの先端と、該中心の右方に位置する短絡部53bの先端とは、四分円弧上に配置された帯状導体(幅2mm)を介して互いに接続されている。本変形例においては、このような構成を採用することによって、上記楕円の中心から0時方向に伸びる直線上に給電点P及び給電点Qの双方を配置することを可能ならしめている。これにより、給電点P及び給電点Qから同直線に沿って引き出された同軸ケーブルに掛かるストレスが軽減される。
第1の無給電素子54は、主要部54bと、第1の延長部54aと、第2の延長部54cとにより構成されている。主要部54bは、上記楕円の中心から見て6時方向から9時方向に亘って放射素子51の外周に沿う外縁を有する略L字型の面状導体である。第1の延長部54aは、上記楕円の中心から見て9時方向に位置する主要部54bの端部から0時方向に直線的に伸びる帯状導体である。第2の延長部54cは、上記楕円の中心から見て6時方向に位置する主要部54bの端部から3時方向に直線的に伸びる帯状導体である。
ループアンテナ50において、第1の無給電素子54の第2の延長部54cは、右旋円偏波の利得が最大となる方向(以下、「最大利得方向」と記載)の傾きを変化させるという機能を有する。すなわち、第2の延長部54cの長さを短くすると、右旋円偏波の最大利得方向の傾きが小さくなり、第2の延長部54cの長さを長くすると、右旋円偏波の最大利得方向の傾きが大きくなる。
第2の無給電素子55は、主要部55bと、第1の延長部55aと、第2の延長部55cとにより構成されている。主要部55bは、上記楕円の中心から見て0時方向から3時方向に亘って放射素子51の外周に沿う外縁を有する略L字型の面状導体である。第1の延長部55aは、上記楕円の中心から見て0時方向に位置する主要部55bの端部から9時方向に直線的に伸びる帯状導体である。第2の延長部55cは、上記楕円の中心から見て3時方向に位置する主要部55bの端部から6時方向に直線的に伸びる帯状導体である。
ループアンテナ50において、第2の無給電素子55の第2の延長部55cは、共振周波数を変化させるという機能を有する。すなわち、第2の延長部55cの長さを短くすると、共振周波数が高周波側にシフトし、第2の延長部55cの長さを長くすると、共振周波数が低周波側にシフトする。また、第2の延長部55cの長さを変化させると、ループアンテナ50の位相角が変化する。
第1の無給電素子54の第1の延長部54aの先端と、第2の無給電素子55の第1の延長部55aの先端とは、容量結合している。すなわち、第1の無給電素子54の第1の延長部54aの先端と、第2の無給電素子55の第1の延長部55aの先端との間のギャップ56は、キャパシタンスを有している。
第1の無給電素子54と第2の無給電素子55とからなる無給電素子群は、図17(b)に示すLC回路と等価である。図17(b)に示すLC回路において、L1は、第1の無給電素子54の自己インダクタンスを表し、L2は、第2の無給電素子55の自己インダクタンスを表す。また、C1は、第1の無給電素子54とグランド面との間のキャパシタンスを表し、C2は、第2の無給電素子55とグランド面との間のキャパシタンスを表す。また、C3は、上述したギャップ56のキャパシタンスを表す。第1の無給電素子54と第2の無給電素子55とからなる無給電素子群は、図17(b)に示すLC回路としての共振周波数を有している。
放射素子51に電流が流れると、無給電素子群にも誘導電流が流れる。従って、ループアンテナ50の放射する電磁波は、放射素子51から放射される電磁波と無給電素子群から放射される電磁波とを重ね合わせたものとなる。ギャップ56の間隔を適宜変更し、無給電素子群の共振周波数を放射素子51の共振周波数と一致させることによって、当該共振周波数においてループアンテナ50から放射される電磁波の強度を、同周波数において放射素子51(単体)が放射する電磁波の強度よりも強くすることができる。すなわち、ギャップ56の間隔を適宜変更し、無給電素子群の共振周波数を放射素子51の共振周波数と一致させることによって、当該共振周波数を含む帯域におけるループアンテナ50のVSWR値を、同帯域における放射素子51(単体)のVSWR値よりも小さくすることができる。
上述したように、ループアンテナ50において、第1の無給電素子54の第2の延長部54cは、右旋円偏波の最大利得方向を変化させるという機能を有する。この点について、図18を参照して説明する。
図18は、ループアンテナ50の放射パターンを示すグラフである。(a)は、延長部54cが付加されていない場合の放射パターンを示し、(b)は、延長部54cが付加されている場合の放射パターンを示す。各グラフにおいて、RHCPは、右旋円偏波の放射パターンを表し、LHCPは、左旋円偏波の放射パターンを表す。
延長部54cが付加されていない場合、図18(a)に示すように、右旋円偏波の最大利得方向は、アンテナ形成面(図17におけるxy面)と直交する方向(図17におけるz軸方向)である。これに対して、延長部54cを付加した場合、図18(b)に示すように、右旋円偏波の最大利得方向が約30度傾く。
この最大利得方向の傾きは、延長部54cの長さを変化させることによって変化する。具体的には、延長部54cの長さを短くすると、最大利得方向の傾きが小さくなり、延長部54cの長さを長くすると、最大利得方向の傾きが大きくなる。したがって、右旋円偏波の最大利得方向を測定しながら延長部54cの長さを調整する工程を含めることによって、右旋円偏波の最大利得方向の傾きが所望の値となるループアンテナ50を製造することが可能になる。
上述したように、ループアンテナ50においては、第1の無給電素子54と第2の無給電素子55との間のギャップ56について、その間隔を適宜調整することによって、VSWR値を低下させることができる。この点について、図19を参照して説明する。
図19は、1.575GHz近傍におけるループアンテナ50のVSWR特性を示すグラフである。図19において、VSWR0は、第1の無給電素子54及び第2の無給電素子55の双方を取り去った場合のVSWR特性を表し、VSWR1は、第1の無給電素子54及び第2の無給電素子55の双方を付加した後のVSWR特性を表し、VSWR1は、第1の無給電素子54及び第2の無給電素子55の双方を付加し、更に、1.575GHzのVSWR値を最小化するようギャップ56のギャップ間隔を調整した後のVSWR特性を示す。
図19に示すように、第1の無給電素子54及び第2の無給電素子55の双方を付加することによって、1.5GHz以下の帯域においてVSWR値が低下し、更に、ギャップ56のギャップ間隔を調整することによって、1.575GHzにおけるVSWR値が低下する。
このように、ギャップ56のギャップ間隔を調整することによって、所望の周波数におけるVSWR値を変化させることができる。したがって、所望の周波数におけるVSWR値を測定しながらギャップ56のギャップ間隔を調整する工程を含めることによって、所望の周波数において低いVSWR値を有するループアンテナ50を製造することが可能になる。
ループアンテナ50において、放射素子51は楕円の周上に配置されるものとしたが、これに限定されるものではない。例えば、放射素子51は、図20に示すようにメアンダ化されていてもよいし、図21に示すように長方形の周上に配置されていてもよい。また、ループアンテナ50において、短絡部53a〜53bは、図21に示すように省略してもよい。
〔ダイポールアンテナの特性に関する補足〕
なお、アンテナ2(ダイポールアンテナ)は、アンテナ1(図1参照)及びアンテナ3(図9参照)と組み合わせることなく、単体で利用しても良好な特性が得られるものである。以下、アンテナ2を単体で用いた場合の特性について、図22〜図24に基づいて補足する。
図22(a)は、アンテナ2の構成例を示す平面図である。図22(a)に示すアンテナ2においては、短絡部及び接地部が省略されている。
図22(b)は、図22(a)に示すように構成されたアンテナ2のVSWR特性を示すグラフである。図22(a)に示すVSWR特性は、アンテナ2を単体で利用した場合(アンテナ1及びアンテナ3と組み合わせずに使用した場合)のVSWR特性である。
アンテナ2は、短絡部及び接地部を省略したとしても、図22(b)に示すように、要求帯域(DAB帯域)内に共振点を有する。ただし、短絡部及び接地部を省略した場合、図22(b)に示すように、VSWRの値が閾値(例えば4)以下になる帯域の幅は狭い。
図23(a)は、アンテナ2の他の構成例を示す平面図である。図23(a)に示すアンテナ2は、3つの短絡部22a1〜22a3と2つの接地部22b1〜22b2とを有している。
3つの短絡部22a1〜22a3は、何れも、第2の放射素子22を構成する区間のうち、互いに隣接する2つの区間を短絡するものである。より具体的に言うと、第1の短絡部22a1は、第2の放射素子22を構成する直線部のうち、第1の放射素子21の下方(第2の放射素子22の内周側の端部が配置される側)に位置する2本の直線部(内周側から数えて3〜4番目の直線部)を短絡する。また、第2の短絡部22a2は、第2の放射素子22を構成する直線部のうち、第1の放射素子21の上方(第2の放射素子22の内周側の端部が配置される側と反対側)に位置する2本の直線部(内周側から数えて1〜2番目の直線部)を短絡する。また、第3の短絡部22a3は、第2の放射素子22を構成する直線部のうち、第1の放射素子21の上方に位置する2本の直線部(内周側から数えて1〜2番目の直線部)を短絡する。
2つの接地部22b1〜22b2は、何れも、第2の放射素子22の最外周を構成する区間をグランドに接続するものである。より具体的に言うと、第1の接地部22b1は、第2の放射素子22の最外周を構成する四分円部のうち、第1の放射素子21の左上に位置する四分円部上の点をグランドに接続する。また、第2の接地部22b2は、第2の放射素子22の最外周を構成する四分円部のうち、第1の放射素子21の左下に位置する四分円部上の点をグランドに接続する。
図23(b)は、図23(a)に示すように構成されたアンテナ2のVSWR特性を示すグラフである。図23(a)に示すVSWR特性は、アンテナ2を単体で利用した場合(アンテナ1及びアンテナ3と組み合わせずに使用した場合)のVSWR特性である。
短絡部22a1〜22a3及び接地部22b1〜22b2を設けたことによって、VSWRの値が閾値(例えば4)以下になる帯域の幅が拡がることが、図23(b)から確かめられる。このように帯域の幅が拡がる要因としては、短絡部22a1〜22a3を設けたことによって、放射素子22上に形成される電流路のバリエーションが増大した結果生じる、共振点の生成又はシフトが挙げられる。
図24(a)は、アンテナ2の更に他の構成例を示す平面図である。図24(a)に示すアンテナ2は、2つの短絡部22a1〜22a2と2つの接地部22b1〜22b2とを有している。
2つの短絡部22a1〜22a2は、何れも、第2の放射素子22を構成する区間のうち、互いに隣接する3つ以上の区間を短絡するものである。より具体的に言うと、第1の短絡部22a1は、第2の放射素子22を構成する直線部のうち、第1の放射素子21の下方(第2の放射素子22の内周側の端部が配置される側)に位置する6本の直線部(内周側から数えて1〜6番目の直線部)を短絡する。また、第2の短絡部22a2は、第2の放射素子22を構成する直線部のうち、第1の放射素子21の上方(第2の放射素子22の内周側の端部が配置される側と反対側)に位置する5本の直線部(内周側から数えて4〜8番目の直線部)を短絡する。
2つの接地部22b1〜22b2は、何れも、第2の放射素子22の最外周を構成する区間をグランドに接続するものである。より具体的に言うと、第1の接地部22b1は、第2の放射素子22の最外周を構成する四分円部のうち、第1の放射素子21の左上に位置する四分円部上の点をグランドに接続する。また、第2の接地部22b2は、第2の放射素子22の最外周を構成する四分円部のうち、第1の放射素子21の左下に位置する四分円部上の点をグランドに接続する。なお、第1の接地部22b1は、第2の放射素子22を構成する四分円部のうち、第1の放射素子21の左上に位置する4本の四分円部(外周側から数えて1〜4番目の四分円部)を短絡する短絡部を兼ねている。
図24(b)は、図24(a)に示すように構成されたアンテナ2のVSWR特性を示すグラフである。図24(a)に示すVSWR特性は、アンテナ2を単体で利用した場合(アンテナ1及びアンテナ3と組み合わせずに使用した場合)のVSWR特性である。
短絡部22a1〜22a2及び接地部22b1〜22b2を設けたことによって、VSWRの値が閾値(例えば4)以下になる帯域の幅が更に拡がることが、図24(b)から確かめられる。このように帯域の幅が拡がる要因としては、短絡部22a1〜22a2を用いて短絡する第1の放射素子21の区間の数を3以上としたことによって、放射素子22上に形成される電流路のバリエーションが更に増大した結果生じる、更なる共振点の生成又はシフトが挙げられる。
〔付記事項〕
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は、例えば、移動体又は移動端末に搭載するアンテナ装置として、あるいは、そのようなアンテナ装置に搭載するアンテナとして、好適に利用することができる。移動体の例としては、自動車、鉄道車両、船舶などが挙げられる。移動端末の例としては、携帯電話端末、PDA(Personal Digital Assistance)、タブレット型PC(Personal Computer)などが挙げられる。
1 アンテナ(3G/LTE用、逆Fアンテナ)
11 地板
12 放射素子
12d 分枝
13 短絡部
2 アンテナ(DAB用、ダイポールアンテナ)
21 放射素子
22 放射素子
22a1 短絡部
22a2 短絡部
22b1 接地部
22b2 接地部
3 アンテナ(GPS用、ループアンテナ)
31 放射素子
32a 短絡部
32b 短絡部
33 無給電素子
100 アンテナ装置(車載用)
101 金属ベース
102 回路基板
103 ゴムベース
104 スペーサ
105 レドーム

Claims (12)

  1. 閉曲線上を通る放射素子を備えたループアンテナにおいて、
    上記放射素子には、該放射素子の一方の端部から上記閉曲線の内側に突出した第1突出部と、該放射素子の他方の端部から上記閉曲線の内側に突出した第2突出部と、が形成されており、上記第1突出部及び上記第2突出部には、給電点が設けられており、
    上記閉曲線の中心から見て上記放射素子の両端が位置する方向を6時方向として、
    上記第1突出部は、上記放射素子の端部のうち、上記閉曲線を時計周りに辿ったときに始点となる方の端部である始端部から0時方向に延伸する第1直線部と、該第1直線部の0時方向側の端部から3時方向に延伸する第2直線部とにより構成されており、
    上記第2突出部は、上記放射素子の端部のうち、上記閉曲線を時計周りに辿ったときに終点となる方の端部である終端部から0時方向に延伸する第1直線部と、該第1直線部の0時方向側の端部から9時方向に延伸する第2直線部とにより構成されており、
    上記第1突出部の上記第2直線部及び上記第2突出部の上記第2直線部に給電点が設けられている、
    ことを特徴とするループアンテナ。
  2. 上記閉曲線の内部に配置された短絡部であって、上記放射素子上の2点間を短絡する短絡部を備えており、
    上記閉曲線の中心から見て上記放射素子の両端が位置する方向を6時方向として、上記短絡部は、上記放射素子の端部のうち、上記閉曲線を時計周りに辿ったときに終点となる方の端部である終端部に設けられた上記第2突出部と、上記閉曲線の中心から見て3時方向に位置する上記放射素子上の点とを短絡する、
    ことを特徴とする請求項に記載のループアンテナ。
  3. 上記閉曲線の中心から見て3時方向から6時方向に亘って上記放射素子の外周に沿う外縁を有する無給電素子を更に備えている、
    ことを特徴とする請求項に記載のループアンテナ。
  4. 閉曲線上を通る放射素子を備えたループアンテナにおいて、
    上記放射素子には、該放射素子の一方の端部から上記閉曲線の内側に突出した第1突出部と、該放射素子の他方の端部から上記閉曲線の内側に突出した第2突出部と、が形成されており、上記第1突出部及び上記第2突出部には、給電点が設けられており、
    当該ループアンテナは、上記閉曲線の内部に配置された短絡部であって、上記放射素子上の2点間を短絡する短絡部を備えており、
    上記閉曲線の中心から見て上記放射素子の両端が位置する方向を6時方向として、上記短絡部は、上記放射素子の端部のうち、上記閉曲線を時計周りに辿ったときに終点となる方の端部である終端部に設けられた上記第2突出部と、上記閉曲線の中心から見て3時方向に位置する上記放射素子上の点とを短絡し、
    当該ループアンテナは、上記閉曲線の中心から見て3時方向から6時方向に亘って上記放射素子の外周に沿う外縁を有する無給電素子を更に備えている、
    ことを特徴とするループアンテナ。
  5. 閉曲線上を通るループ部と、上記ループ部の両端から上記閉曲線の中心付近に向かって伸びる一対の給電部とにより構成された放射素子を備えたループアンテナにおいて、
    上記一対の給電部の先端には、給電点が設けられており、
    一方の給電部の先端には、他方の給電部側に突出した突出部が設けられており、
    上記他方の給電部の先端は、上記突出部に沿うように屈曲している、
    ことを特徴とするループアンテナ。
  6. 上記閉曲線の内部に配置された短絡部であって、上記放射素子上の2点間を短絡する短絡部を備えており、
    上記閉曲線の中心から見て上記ループ部の両端が位置する方向を0時方向とし、上記放射素子の端部のうち、上記閉曲線を時計周りに辿ったときに始点となる方の端部を始端部として、上記短絡部は、上記一対の給電部のうち、上記放射素子の始端部から伸びる方の給電部の先端と、上記閉曲線の中心から見て3時方向に位置する上記放射素子上の点とを短絡する、
    ことを特徴とする請求項に記載のループアンテナ。
  7. 上記閉曲線の中心から見て0時方向から3時方向に亘って上記放射素子の外周に沿う外縁を有する面状導体を主要部とし、上記閉曲線の中心から見て0時方向に位置する該主要部の端部から9時方向に伸びる延長部を有する無給電素子を更に備えている、
    ことを特徴とする請求項に記載のループアンテナ。
  8. 上記閉曲線の中心から見て6時方向から9時方向に亘って上記ループ部の外周に沿う外縁を有する面状導体を主要部とし、上記閉曲線の中心から見て9時方向に位置する該主要部の端部から0時方向に伸びる延長部を有する他の無給電素子を更に備えており、
    上記無給電素子の上記延長部の先端と上記他の無給電素子の上記延長部の先端とが容量結合している、
    ことを特徴とする請求項に記載のループアンテナ。
  9. 上記放射素子の端部のうち、上記閉曲線を時計周りに辿ったときに終点となる方の端部を終端部として、上記一対の給電部のうち、上記放射素子の終端部から伸びる方の給電部の先端と、上記閉曲線の中心から見て9時方向に位置する上記放射素子上の点とを短絡する他の短絡部を更に備えている、
    ことを特徴とする請求項に記載のループアンテナ。
  10. 閉曲線上を通るループ部と、上記ループ部の両端から上記閉曲線の中心付近に向かって伸びる一対の給電部とにより構成された放射素子を備えたループアンテナにおいて、
    上記一対の給電部の先端には、給電点が設けられており、
    当該ループアンテナは、上記閉曲線の内部に配置された短絡部であって、上記放射素子上の2点間を短絡する短絡部を備えており、
    上記閉曲線の中心から見て上記ループ部の両端が位置する方向を0時方向とし、上記放射素子の端部のうち、上記閉曲線を時計周りに辿ったときに始点となる方の端部を始端部として、上記短絡部は、上記一対の給電部のうち、上記放射素子の始端部から伸びる方の給電部の先端と、上記閉曲線の中心から見て3時方向に位置する上記放射素子上の点とを短絡し、
    当該ループアンテナは、上記閉曲線の中心から見て0時方向から3時方向に亘って上記放射素子の外周に沿う外縁を有する面状導体を主要部とし、上記閉曲線の中心から見て0時方向に位置する該主要部の端部から9時方向に伸びる延長部を有する無給電素子を更に備えている、
    ことを特徴とするループアンテナ。
  11. 上記閉曲線は、楕円である、
    ことを特徴とする請求項1〜10の何れか1項に記載のループアンテナ。
  12. 上記放射素子は、メアンダ化されている、
    ことを特徴とする請求項1〜10の何れか1項に記載のループアンテナ。
JP2014102694A 2012-02-21 2014-05-16 アンテナ Expired - Fee Related JP5628453B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014102694A JP5628453B2 (ja) 2012-02-21 2014-05-16 アンテナ

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012035618 2012-02-21
JP2012035618 2012-02-21
JP2012147988 2012-06-29
JP2012147988 2012-06-29
JP2014102694A JP5628453B2 (ja) 2012-02-21 2014-05-16 アンテナ

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013032620A Division JP5576522B2 (ja) 2012-02-21 2013-02-21 アンテナ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014168300A JP2014168300A (ja) 2014-09-11
JP5628453B2 true JP5628453B2 (ja) 2014-11-19

Family

ID=49005797

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013032620A Expired - Fee Related JP5576522B2 (ja) 2012-02-21 2013-02-21 アンテナ
JP2014102694A Expired - Fee Related JP5628453B2 (ja) 2012-02-21 2014-05-16 アンテナ

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013032620A Expired - Fee Related JP5576522B2 (ja) 2012-02-21 2013-02-21 アンテナ

Country Status (5)

Country Link
US (2) US9385431B2 (ja)
EP (2) EP2819243B1 (ja)
JP (2) JP5576522B2 (ja)
CN (2) CN104137336B (ja)
WO (2) WO2013125618A1 (ja)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10027030B2 (en) 2013-12-11 2018-07-17 Nuvotronics, Inc Dielectric-free metal-only dipole-coupled broadband radiating array aperture with wide field of view
US10431896B2 (en) 2015-12-16 2019-10-01 Cubic Corporation Multiband antenna with phase-center co-allocated feed
WO2018236821A1 (en) * 2017-06-20 2018-12-27 Nuvotronics, Inc. BROADBAND ANTENNA NETWORK
US11342683B2 (en) 2018-04-25 2022-05-24 Cubic Corporation Microwave/millimeter-wave waveguide to circuit board connector
JP7031986B2 (ja) * 2018-05-30 2022-03-08 矢崎総業株式会社 アンテナユニット
US11088455B2 (en) 2018-06-28 2021-08-10 Taoglas Group Holdings Limited Spiral wideband low frequency antenna
US11404786B2 (en) * 2019-07-03 2022-08-02 City University Of Hong Kong Planar complementary antenna and related antenna array
US11367948B2 (en) 2019-09-09 2022-06-21 Cubic Corporation Multi-element antenna conformed to a conical surface
TWI727856B (zh) * 2020-07-20 2021-05-11 啓碁科技股份有限公司 天線結構
US11588225B2 (en) 2020-10-14 2023-02-21 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Low profile antenna

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2324462A (en) * 1941-11-15 1943-07-13 Gen Electric High frequency antenna system
IT1041016B (it) * 1975-07-24 1980-01-10 Siv Soc Italiana Vetro Antenna radioricevente multiband supportata su lastra per finestratura
US4595928A (en) * 1978-12-28 1986-06-17 Wingard Jefferson C Bi-directional antenna array
JPH066585Y2 (ja) * 1990-05-30 1994-02-16 岩崎通信機株式会社 小型アンテナ
GB2263360B (en) * 1992-01-06 1996-02-07 C & K Systems Inc Improvements in or relating to antennas
US5621422A (en) * 1994-08-22 1997-04-15 Wang-Tripp Corporation Spiral-mode microstrip (SMM) antennas and associated methods for exciting, extracting and multiplexing the various spiral modes
JP3431045B2 (ja) * 1995-01-18 2003-07-28 久松 中野 円偏波ループアンテナ
SE514956C2 (sv) 1999-09-27 2001-05-21 Volvo Personvagnar Ab Antennenhet för mottagande av elektromagnetiska signaler i ett fordon
US6342862B1 (en) * 2000-08-11 2002-01-29 Philip A. Schoenthal UHF indoor TV antenna
TW529205B (en) * 2001-05-24 2003-04-21 Rfwaves Ltd A method for designing a small antenna matched to an input impedance, and small antennas designed according to the method
US6597318B1 (en) * 2002-06-27 2003-07-22 Harris Corporation Loop antenna and feed coupler for reduced interaction with tuning adjustments
JP4114446B2 (ja) * 2002-09-13 2008-07-09 ソニー株式会社 アンテナ装置及びこれを用いた読み出し書き込み装置、情報処理装置、通信方法並びにアンテナ装置の製造方法
JP4198090B2 (ja) * 2004-05-31 2008-12-17 マスプロ電工株式会社 アンテナ装置
JP4749219B2 (ja) * 2005-11-28 2011-08-17 富士通テン株式会社 ループアンテナ、ループアンテナの車両への取付方法、及びループアンテナを備える車両のリヤガラス
JP2007158957A (ja) 2005-12-07 2007-06-21 Alps Electric Co Ltd 統合アンテナ装置
US8618993B2 (en) * 2006-10-26 2013-12-31 Electronics And Telecommunications Research Institute Loop antenna
JP4858971B2 (ja) * 2006-12-14 2012-01-18 株式会社ヨコオ 広帯域化ループアンテナ
CN101641824A (zh) * 2007-03-27 2010-02-03 本田技研工业株式会社 矩形环形天线的天线构造
JP4808188B2 (ja) 2007-07-03 2011-11-02 日本アンテナ株式会社 アンテナ装置
US8260201B2 (en) * 2007-07-30 2012-09-04 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Dispersive antenna for RFID tags
CN201117820Y (zh) * 2007-09-28 2008-09-17 杨天锐 高增益定向天线
KR20100118103A (ko) * 2008-02-20 2010-11-04 린텍 가부시키가이샤 안테나회로
JP2009267765A (ja) 2008-04-25 2009-11-12 Denso Corp 車載統合アンテナの製造方法
JP4918534B2 (ja) 2008-09-29 2012-04-18 日本アンテナ株式会社 統合アンテナ
TWI352454B (en) * 2009-08-14 2011-11-11 Htc Corp Planar antenna with isotropic radiation pattern
CN101656347A (zh) * 2009-09-22 2010-02-24 深圳先进技术研究院 集成天线的电子系统
CN201601219U (zh) * 2009-12-29 2010-10-06 中兴通讯股份有限公司 发卡器及其内置天线
TWI425710B (zh) * 2010-03-26 2014-02-01 Wistron Neweb Corp 天線結構
JP2011211420A (ja) * 2010-03-29 2011-10-20 Toshiba Corp スパイラルアンテナ
CN101997165B (zh) * 2010-10-27 2014-07-30 惠州Tcl移动通信有限公司 一种封闭型多频段天线及其无线通讯装置
JP5079106B2 (ja) * 2011-01-13 2012-11-21 富士通テン株式会社 無指向性アンテナ
JP2012175349A (ja) * 2011-02-21 2012-09-10 Nec Corp スパイラルアンテナ、およびその製造方法
TWI491110B (zh) * 2011-07-29 2015-07-01 Wistron Neweb Corp 非對稱偶極天線

Also Published As

Publication number Publication date
EP2819243A1 (en) 2014-12-31
US9385431B2 (en) 2016-07-05
US20140354500A1 (en) 2014-12-04
JP2014168300A (ja) 2014-09-11
WO2013125618A1 (ja) 2013-08-29
JP2014030169A (ja) 2014-02-13
WO2013125619A1 (ja) 2013-08-29
CN104126249A (zh) 2014-10-29
EP2819244A4 (en) 2015-01-14
CN104137336B (zh) 2016-03-02
US9490541B2 (en) 2016-11-08
EP2819243B1 (en) 2019-03-27
EP2819244A1 (en) 2014-12-31
CN104137336A (zh) 2014-11-05
JP5576522B2 (ja) 2014-08-20
EP2819243A4 (en) 2015-03-25
US20140354509A1 (en) 2014-12-04
CN104126249B (zh) 2016-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5628453B2 (ja) アンテナ
US20200274256A1 (en) Ultra compact ultra broad band dual polarized base station antenna
US10664738B2 (en) Feeder coil, antenna device, and electronic appliance
WO2004004068A1 (ja) アンテナ装置
TWI473346B (zh) 雙頻圓極化天線
EP1032076A2 (en) Antenna apparatus and radio device using antenna apparatus
JP5997360B2 (ja) 統合アンテナ、及び、その製造方法
JP5767578B2 (ja) アンテナ装置
JP6181498B2 (ja) アンテナ装置
JP5314610B2 (ja) 複合アンテナ装置
JP2005101761A (ja) 薄型アンテナ
JP2013219757A (ja) アンテナ装置
CN102931476A (zh) 双频圆极化天线
WO2023189641A1 (ja) 複合アンテナ装置
JP2014011692A (ja) 統合アンテナ装置
JP5663117B2 (ja) 逆f型アンテナ
EP3376594B1 (en) Automotive antenna
WO2013125655A1 (ja) アンテナ装置
JP5774641B2 (ja) ループアンテナ
JP2013225768A (ja) 統合アンテナ
TWM329255U (en) Broadband antenna and an electric device thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20140619

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140701

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140806

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7426

Effective date: 20140819

TRDD Decision of grant or rejection written
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20140819

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140924

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20141001

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5628453

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees