JP6181507B2 - アンテナ - Google Patents
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Description
また、ノイズに対しては平衡型のダイポールアンテナの特性を示すとともに、送受信する電波に対しては、モノポール型のアンテナとしても作動するようになるので、放射特性を向上させることができる。
また、請求項3に記載のように、第2エレメント(20)、第3エレメント(30)及び第4エレメント(40)の電気長の合計の長さが、送受信する電波の波長の1/2であるとアンテナ(1)の利得が最大となる。
ところで、車載アンテナには種々のものがあり、そのうちキーレスエントリーシステムでは、一般に受信機は車室内に搭載される。また、受信アンテナは、ダイポールやモノポールのような電界アンテナが用いられる。
そこで、電界の定在波が谷のときに磁界の定在波が山となるという電波の性質に着目し、電界と磁界を別々に受信することでNullを電界と磁界の相互で補間できるようになる。また、電界と磁界はセットで到来するため、それぞれのアンテナを離して配置する必要もないため、受信機を小型化することが期待できる。
[第1実施形態]
(アンテナ1の構成)
図1は、本発明が適用されたアンテナ1の概略の構成を示す図である。図1に示すようにアンテナ1は、給電部60、第1エレメント10、第2エレメント20、第3エレメント30及び第4エレメント40を備えており、それらが1つの基板70上に設けられている。
(アンテナ1の特徴)
次に、図2に基づき、アンテナ1の効果について説明する。図2は、ノイズ源となるIC74(図1参照)から、433.9[MHz]近傍のノイズが発生している場合の従来技術のアンテナとアンテナ1の性能を示したものである。
これは、アンテナ1は、第1エレメント10〜第4エレメント40で構成される平衡型のダイポール構造となるため、アンテナ1と無線回路のGND72との間は、空間的及び電気的にアイソレーションが確保されるためである。
さらに、第2エレメント20、第3エレメント30及び第4エレメント40の電気長の合計の長さが、送受信する電波の波長の1/2であるので、アンテナ1の利得が最大となるようになっている。
[第2実施形態]
(アンテナ2の構成)
次に、第1実施形態のアンテナ1に、第5エレメント50を追加した第2実施形態のアンテナ2の構成について、図3に基づき説明する。
第5エレメント50は、L字形状のアンテナエレメントの長辺端が第4エレメント40に接続され、短辺端が可変容量キャパシタ52を介して第1エレメント10に接続されている。
(アンテナ2の特徴)
以上のような構成を有するアンテナ2では、可変容量キャパシタ52の容量の大きさによって、アンテナ2の方位特性を変化させることができる。
また、図3に示すように、可変容量キャパシタ52の容量を電子回路80により、例えば、アンテナ2の受信電圧を電圧検出回路82でモニターしながら、A/D変換器84でデジタル値に変換し、制御回路86で、その受信電圧が最大となるような容量値にするなど、アクティブに制御することにより、アンテナ2の放射特性を常に最適なものとすることができる。
[第3実施形態]
(アンテナ3,4の構成)
次に、図5に基づき第3実施形態におけるアンテナ3及びアンテナ4の構成について説明する。図5は、第3実施形態のアンテナ3及びアンテナ4の概略の構成を示す図である。
ループアンテナ100は、ループエレメント102とコンデンサ104とを備えている。
なお、ループアンテナ100は、第4エレメント40以外に、第1エレメント10、第2エレメント20の平面に平行に近接させてもよいし、第3エレメント30の方向とループアンテナ100の長手方向又は短手方向が一致するように近接させてもよい。
ここで、アンテナ4においてはは、基本とするアンテナ2の第4エレメント40の中央部分と先端部分から、基板70方向に(第3エレメント30と同じように垂直方向に)、第41エレメント41及び第42エレメント42が設けられている。
なお、ここで「第1〜第4エレメントのうち少なくとも1つのエレメントの1辺に近接対向して配置」とは、GND及び第1〜第4エレメント10〜40で構成される電界アンテナの各エレメントと無給ループアンテナ(100)の互いの磁界が鎖交する距離内に配置することを意味している。
(アンテナ3,4の特徴)
次に、上記のような構成を有するアンテナ3及びアンテナ4の特徴について説明する。アンテナ3,4において、アンテナ1,2は、いわゆる電界アンテナであり、ループアンテナ100は、いわゆる磁界アンテナである。
また、図6(b)に示すように、周波数421[MHz]においてアンテナ2に多くの電流分布が見られ、また、周波数382[MHz]においてループアンテナ100に多くの電流分布が見られ、それぞれ共振していること、つまり、それぞれの周波数で良好な送受信が可能となっていることが分かる。
[第4実施形態]
次に、図7に基づき、第3実施形態におけるアンテナ4の電界アンテナであるアンテナ2と磁界アンテナであるループアンテナ100とを切り替えるようにしたアンテナ5について説明する。図7は、第4実施形態におけるアンテナ5の概略の構成と指向性を示す図である。
スイッチ14は、第1整合回路16及び第2整合回路18と受信回路12の間に設けられ、制御回路86(図3参照)からの信号により、第1整合回路16(つまりアンテナ2)と第2整合回路18(つまりループアンテナ100)のいずれか又は両方を選択して受信回路12に接続するための高周波スイッチである。
(アンテナ5の特徴)
以上のような構成のアンテナ5では、制御回路86からの信号によりアンテナ4とループアンテナ100のいずれか又はその両方を選択できる。つまり、第1整合回路16及び第2整合回路18を適切に選択することで、電界アンテナ(アンテナ2)と磁界アンテナ(ループアンテナ100)とを所定の周波数で動作可能とすることができる。
図8(a),(b)に示すように、電界型アンテナ(アンテナ2)で生じるNullが磁界型アンテナ(ループアンテナ100)の指向性により補間できている。また、そのときの位相は、それぞれ90度ずれており、電界と磁界とを受信できることがわかる。
[第5実施形態]
次に、図9及び図10に基づき、第5実施形態のアンテナ6について説明する。図9(a)に示すように、アンテナ6は、アンテナ200とループアンテナ300とを備えている。
(アンテナ6の特徴)
以上のような構成のアンテナ6の周波数312[MHz]における電流ベクトルを図10(a)に示す、図10(a)に示すように、磁界アンテナであるループアンテナ300に多くの電流分布があること、つまり、ループアンテナ300が共振していることが分かる。
(その他の実施形態)
図12(a)に、第3実施形態のアンテナ4のループアンテナ100を複数(図12(a)では2つ)重ねて設置したアンテナ7を示す。また、図12(b)に第2実施形態のアンテナ2の第4エレメント40と第5エレメント50のそれぞれに各1個のループアンテナ100を並列に近接配置したアンテナ8を示す。
Claims (5)
- GND(62)及び電力供給部(64)からなる給電部(60)と、
前記給電部のGNDと接続され、無線回路のGND(72)と同一平面上に、前記無線回路のGNDと電気的に分離して配置された、所定の面積を有する第1エレメント(10)と、
一端が前記第1エレメントに接続され、他端が開放終端であり、前記無線回路のGNDと同一平面上に配置された、所定の電気長を有する第2エレメント(20)と、
一端が前記給電部の電力供給部に接続され、該電力供給部が接続された一端を下として、前記第1エレメントの占める領域内に、前記第1エレメントに対し略垂直に配置された、所定の高さを有する第3エレメント(30)と、
一端が前記第3エレメントの他端と接続され、他端が開放終端であり、前記第1エレメントと略平行、かつ、前記第2エレメントの前記第1エレメントに接続されている一端と他端とを結ぶ線と略直角に配置された、所定の電気長を有する第4エレメント(40)と、
を備え、
前記第2エレメント、前記第3エレメント及び前記第4エレメントの電気長の合計の長さは、送受信する電波の波長の1/2であることを特徴とするアンテナ(1)。 - 請求項1に記載のアンテナにおいて、
前記第1エレメントの面積は、前記第3エレメントの高さを半径とする円の面積以上であることを特徴とするアンテナ。 - 請求項1又は請求項2に記載のアンテナにおいて、
一端が前記第4エレメントに接続され、他端が容量素子(52)を介して前記第1エレメントに接続された第5エレメント(50)を備えたことを特徴とするアンテナ(2)。 - 請求項3に記載のアンテナにおいて、
前記容量素子は、可変容量キャパシタであることを特徴とするアンテナ。 - 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のアンテナにおいて、
前記第1〜第4エレメントのうち少なくとも1つのエレメントの1辺に近接対向して配置され、キャパシタ(51)を介してループを構成するとともに、前記GND(72)及
び前記第1〜第4エレメントと電気的に分離した無給電ループアンテナ(100)を備えたことを特徴とするアンテナ。
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