JP5779189B2 - アンテナ装置およびアンテナ装置を搭載した移動体 - Google Patents
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Description
(1)導電性経路が二次元的に配された平板状の放射素子と、
(2)上記放射素子に接続される給電線と、
(3)上記平板状の放射素子を、移動体の外殻の導電性材料層から離間した状態で、上記外殻の表面または裏面に沿うように保持する支持部材とを備え、
(4)上記平板状の放射素子は、導電性経路の一端から所定の長さ部分の第1の根本部と、上記導電性経路の他端から所定の長さ部分の第2の根本部と、上記第1の根本部と第2の根本部とを中継する中間部とを有し、
(5)上記第1及び第2の根本部には、それぞれ上記給電線に接続される第1及び第2の給電部が形成され、
(6)上記中間部には折り返しパターンを有するメアンダ形状の上記導電性経路が形成され、
(7)上記支持部材の形成材料は誘電体である、
という構成である。
図1は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の一構成例を概略的に示す断面図であり、アンテナ装置1が、移動体のボディー2(外殻)の表面(以下、外装面という)に設置された状態を示している。
図2は、アンテナ装置1の変形例としてのアンテナ装置10の構成を概略的に示す断面図である。アンテナ装置10のアンテナ装置1に対する主たる相違点は、アンテナ3が、誘電体で形成されたスペーサ11(支持部材)によって、ボディー2の外装面から離間するように保持されている点、および、スペーサ11を支持部材として用いることによって、上記ベース部材5を、より厚みの薄いベース部材12に置き換えた点である。
図3は、アンテナ装置のさらに他の構成例を概略的に示す断面図である。図3に示すように、アンテナ装置20は、アンテナ3aと、レドーム6a(支持部材、カバー部材)とを備えている。また、ボディー2の表面に、レドーム6aを固定する固定手段(図示せず)を有する。
図5は、上記アンテナ装置20の変形例としてのアンテナ装置30の構成例を概略的に示す断面図である。図5に示すように、アンテナ装置20は、アンテナ3bと、レドーム6c(支持部材、カバー部材)とを備えている。
次に、本発明のアンテナ装置を設置する場所を、ボディー2の裏面(内装側の面または車室側の面)とする例について説明する。ボディー2の中でも車室を構成する車室ボディーの裏面は、通常、内装材によってカバーされるため、直接に人の目に触れることがない。したがって、車室ボディーの裏面にアンテナ装置を設置するということは、アンテナ装置が、車室ボディーの外装材と内装材との間に形成されたスペース内に内蔵されるということなので、自動車601の外観上も内観上も、その意匠性を損なうことがない。
図6は、本発明のアンテナ装置100が、導体で形成された外装材101の内側表面101aに配設される態様を示している。図6に示すように、上記アンテナ装置100は、アンテナ100aと支持部材としてのスペーサ100bとを備えている。上記アンテナ装置100が上記外装材101の内側表面101aに配設される場合、アンテナ100aは、内側表面101aから離間して配置される。離間させる距離(以下、離間距離という)Lは、上記VSWR特性を考慮して、例えば2mmに設定される。ただし、上記離間距離Lは2mmに限定されるものではなく、VSWRを3.5以下に抑えられる離間距離である2mm以上であればよい。
上記離間距離Lを設ける形態に代えて、図7に示すように、上記離間距離Lに相当する厚みを有するシート状の絶縁体104を上記外装材101の内側表面101aに設置し、このシート状の絶縁体104の上に上記アンテナ100aを設置する、換言すると、上記外装材101の内側表面101aと上記アンテナ100aとの間に、上記絶縁体104を介在させる形態で、アンテナ装置100’を構成してもよい。
以上のような設置方法を用いて、上記アンテナ装置100を、フロントピラーに設置する例について説明する。図8は、図10に示す外観構成のうち、ルーフ(屋根)を支持するピラー106の拡大図である。なお、以下の説明は、上記アンテナ装置100’についても同様に当てはまる。
次に、放射素子と導体面との離間距離を少なくとも2mmとすれば、その導体面に沿って設置しても、良好な特性を維持することができる本発明のアンテナの構成を詳細に説明する。
図13は、メアンダ形状を有する放射素子315内に短絡部材331を配置して、放射素子315内に複数の導電性経路を生じさせた状態を示す模式図である。
この実験においては、図14に示すように、350mm×250mmの導体部材としての金属板403上に、誘電体層402を介してアンテナを搭載し、アンテナ装置401とした。誘電体層402については後述する。なお、アンテナ装置401のサイズが100mm×50mm程度であれば、アンテナ装置401を350mm×250mmの導体部材上に搭載したときと概ね同じ特性が、アンテナ装置401を自動車のボンネット等の導体部材上に搭載した場合にも得られる。
発明者等は、図14に示すように、アンテナ装置401と導体部材としての金属板403との間に誘電体層402を設けることにより、アンテナ装置401と導体部材(金属板403)との間の距離を数mm程度に小さくしても実用に耐えるVSWR特性を有するアンテナ装置を実現できることを見出した。この際、誘電体層402の比誘電率εrは1以上10以下に設定することが望ましい。これは、比誘電率εrを10よりも大きくすると、放射効率の低下が無視できなくなるためである。
発明者等は、アンテナ201と同様、図14に示すように、350mm×250mmの金属板403上に、誘電体層402を介してアンテナ装置401を搭載した。
図23に、誘電体層402の厚さdを変化させ、各厚さdにおけるアンテナ装置401のVSWR特性の測定結果を示す。ここでは、図19のアンテナ201aをアンテナ装置401に用いている。
率εrが約2〜3の厚み1mm以下のアンテナ基材を使用した場合で、かつ、基材以外の離隔、すなわち誘電体層402の厚さdを、比誘電率εr=約1の材料(発泡スチロールなど)によって設けた場合の特性を示している。
図25は、図12に示すアンテナ201の変形例であるアンテナ504を示している。以下、上記のアンテナ201と異なる部分について、その詳細な説明を行なうものとし、同様の部分については、説明を省略する。
本発明に係る移動体は、以上のように、(1)導電性経路が二次元的に配された平板状の放射素子と、(2)上記放射素子に接続される給電線と、(3)上記平板状の放射素子を、移動体の外殻の導電性材料層から離間した状態で、上記外殻の表面または裏面に沿うように保持する支持部材とを備え、(4)上記平板状の放射素子は、導電性経路の一端から所定の長さ部分の第1の根本部と、上記導電性経路の他端から所定の長さ部分の第2の根本部と、上記第1の根本部と第2の根本部とを中継する中間部とを有し、(5)上記第1及び第2の根本部には、それぞれ上記給電線に接続される第1及び第2の給電部が形成され、(6)上記中間部には折り返しパターンを有するメアンダ形状の上記導電性経路が形成され、(7)上記支持部材の形成材料は誘電体である、ことを特徴としている。
2 ボディー(外殻)
3,3a,3b アンテナ
4 チューナー部(送受信回路)
5 ベース部材(支持部材)
6a,6b,6c レドーム(支持部材)
11 スペーサ(支持部材)
12 ベース部材(支持部材)
201,201a アンテナ
211,211a 巻込部(第1の領域)
213 第1の幅広部(幅広部)
214 第2の幅広部(幅広部)
221,221a 同軸ケーブル(給電線)
222,222a 給電部
225,225a 第1の根本部
226,226a 第2の根本部
225o2 第1の屈曲部(第1の後端直線部)
226o2 第2の屈曲部(第2の後端直線部)
231,231a,231c,231d,232a 短絡部材(短絡部)
401 アンテナ装置
402 誘電体層(誘電体)
501,502,503,504 アンテナ
601 自動車(移動体)
Claims (8)
- 導電性経路が二次元的に配された平板状の放射素子と、
上記放射素子に接続される給電線と、
上記平板状の放射素子を、移動体の外殻の導電性材料層から離間した状態で、上記外殻の表面または裏面に沿うように保持する支持部材とを備え、
上記平板状の放射素子は、導電性経路の一端から所定の長さ部分の第1の根本部と、上記導電性経路の他端から所定の長さ部分の第2の根本部と、上記第1の根本部と第2の根本部とを中継する中間部とを有し、
上記第1及び第2の根本部には、それぞれ上記給電線に接続される第1及び第2の給電部が形成され、
上記中間部には折り返しパターンを有するメアンダ形状の上記導電性経路が形成され、
上記支持部材の形成材料は誘電体であり、
上記外殻に上記支持部材を固定する固定手段を有し、
上記支持部材は、上記外殻の表面の一部を覆うカバー部材であり、
上記カバー部材の内側には、上記外殻の表面との間に空間部が形成され、
上記カバー部材の内側の面に沿って上記平板状の放射素子が固定されていること
を特徴とするアンテナ装置。 - 上記平板状の放射素子には、上記メアンダ形状の導電性経路を短絡させるための短絡部が設けられていること
を特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。 - 上記平板状の放射素子において、
上記第1及び第2の根本部は、上記給電部を取り囲む巻込部を形成し、
さらに上記第1及び第2の根本部の少なくとも一方に、上記給電部に接続される給電線と重畳する位置における上記導電性経路の幅が他の位置より広い幅広部が形成されていること
を特徴とする請求項1または2に記載のアンテナ装置。 - 上記平板状の放射素子は、一端から他端まで連続した一本の線路であること
を特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載のアンテナ装置。 - 上記外殻の表面または裏面に対する上記放射素子の離間距離は、少なくとも2mmであること
を特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載のアンテナ装置。 - 上記平板状の放射素子が、曲率半径5mm以上で湾曲して配置されること
を特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載のアンテナ装置。 - 上記平板状の放射素子に上記給電線を介して接続される送受信回路をさらに有し、
上記平板状の放射素子と上記送受信回路とが、同一平面上に配されていること
を特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載のアンテナ装置。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載のアンテナ装置が、移動体の外殻の表面または裏面に取り付けられたこと
を特徴とする移動体。
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