JP6402154B2 - アンテナ装置及び車載用アンテナ装置 - Google Patents
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図1の(a)に示すように、アンテナ装置1は、アンテナ10、アンテナ20、基板40、グランド層50、基板60、及びU字型導体70を備えている。アンテナ10及びアンテナ20の各々は、それぞれ、請求の範囲に記載の第1のアンテナ及び第2のアンテナに対応する。
図2に示すように、アンテナ10は、放射素子11、放射素子12、放射素子13、及び基板14を備えている。基板14は、誘電体(本実施形態においてはガラスエポキシ樹脂)によって構成された誘電体基板である。
図2に示すように、放射素子12の外縁は、(1)一端12aである端辺と、(2)放射素子11に対向する外縁12cと、(3)放射素子11に対向する側と反対側の外縁12dとによって構成されている。外縁12cは、一端12aである端辺の放射素子11側の端部に連なっており、外縁12dは、当該端辺の放射素子11側と反対側の端部に連なっている。外縁12cと外縁12dとは、放射素子12の他端12bによって隔てられている。
放射素子11の一端11aを含む所定の長さを有する区間において、放射素子11と放射素子12との間隔、及び、放射素子11と放射素子13との間隔は、一定である。上述したように放射素子11は、同軸ケーブル80の中心導体81に接続されており、放射素子12は、同軸ケーブル80の外側導体82に接続されており、放射素子13は、根本部522,523及びC型導体524を介して放射素子12に短絡されている。したがって、放射素子11と放射素子12,13とは、少なくとも上記所定の長さを有する区間において、コプラナー構造を有する。
アンテナ20は、上述したアンテナ10と同一に構成されている。図2に示すように、アンテナ20は、放射素子21、放射素子22、放射素子23、及び基板24を備えている。放射素子21、放射素子22、及び放射素子23の各々は、それぞれ、請求の範囲に記載の第4の放射素子、第6の放射素子、及び第5の放射素子に対応する。
図2に示すように、グランド層50は、導電体(本実施形態においては銅)によって構成されている。グランド層50は、基板40の表面上に貼り付けられた導体板であってもよいし、基板40の表面上に形成された導体膜であってもよい。表面上にグランド層50が形成された基板40は、プリント回路基板の一態様である。したがって、プリント回路基板の分野で用いられるパターニング技術を適用することにより、グランド層50は、容易に任意の形状にパターニング可能である。グランド層50の形状について、以下に説明する。なお、基板40は、誘電体(本実施形態においてはガラスエポキシ樹脂)によって構成された誘電体基板である。
第1の部分51は、第1の根本部511、第2の根本部512,第3の根本部513、C字型導体514、U字型導体515、及び帯状導体517により構成されている。
第2の部分52は、(1)第4の根本部521の形状が第1の根本部511の形状と異なること、(2)帯状導体526を備えていること、を除いて第1の部分51と同様に構成されている。したがって、第2の部分52を構成する部材のうち第1の部分51と共通する部材に関しては、その説明を省略する。
ブリッジ部53は、第1のアンテナ10の根本(根本部511〜513)と第2のアンテナ20の根本(根本部521〜523)とを通る直線を避けて配線されている。本実施形態において、ブリッジ部53は、図1に示した座標系におけるy軸方向に沿った方向に延伸された帯状導体である。
上述したように、アンテナ10は、放射素子11と放射素子12との間隔、及び、放射素子11と放射素子13との間隔、並びに、所定の長さを有する区間の長さを調整することによってインピーダンスを調整することができる。アンテナ10は、上記のインピーダンス調整に加えて、以下の方法を用いてインピーダンス調整を実施することができる。
図1の(a)及び(b)に示すように、アンテナ10及びアンテナ20の各々は、基板40上に起立した状態で固定されている。より詳しくは、アンテナ10の基板14は、その表面が図1に図示した座標系におけるyz平面に沿う(本実施形態においては平行)ように、且つ、その一方の表面(放射素子11〜13が形成されている側の表面)がx軸正方向を向くように配置されている。また、アンテナ20の基板24は、その表面がyz平面に沿う(本実施形態においては平行)ように、且つ、その一方の表面(放射素子21〜23が形成されている側の表面)がx軸負方向を向くように配置されている。
図2に示したU字型導体70は、請求の範囲に記載の第3の短絡部の一部を構成する。U字型導体70は、金属(本実施形態においては銅)製の導体箔により構成されており、誘電体製である基板60の一方の表面に形成されている。U字型導体70及び基板60は、基板40及びアンテナ20の双方と交わるように(本実施形態においては直交するように)、基板40の表面上に固定されている。
以上のように、アンテナ装置1において、アンテナ10は、放射素子11と放射素子13とが第1の短絡部(根本部511〜513及びU字型導体515)によって短絡された逆F型アンテナであり、アンテナ20は、第2の短絡部(根本部521〜523及びU字型導体525)によって短絡された逆F型アンテナである。アンテナ装置1において、間隔Lgapは、実効波長λgの8分の1以上8分の3以下となるように定められている。
アンテナ装置1は、自動車や電車などに代表される移動体の外装パネルに好適に搭載することができる。ここでは、自動車の外装パネルの一部を構成するルーフ上にアンテナ装置1を搭載する場合を例に説明する。図4の(a)は、アンテナ装置1の放射特性を測定するときの配置を示す斜視図である。図4に示した導体板200は、500mm×500mmのアルミ板である。本搭載例においては、アンテナ装置1を自動車のルーフに搭載することを模している。
図3は、図1に示したアンテナ装置1の第1の実施例が備えているアンテナ10,20、グランド層50、及びU字型導体70の平面図である。アンテナ10とアンテナ20とは同一の構成であるため、図3ではまとめて図示している。
本発明の実施例のアンテナ装置1の変形例として、アンテナ10とアンテナ20の間隔Lgapを変化させたアンテナ装置を作成した。本発明の第1の変形例のアンテナ装置1は、本発明の実施例のアンテナ装置1における間隔LgapをLgap=80mmからLgap=90mmに変更することによって得られた。本発明の第2の変形例のアンテナ装置1は、本発明の実施例のアンテナ装置1における間隔LgapをLgap=80mmからLgap=100mmに変更することによって得られた。
10,20 アンテナ(第1のアンテナ、第2のアンテナ)
11,13,12,21,23,22 放射素子(第1〜第6の放射素子)
13e,23e 放射素子本体
13f,23f サブ放射素子
14,24 基板(請求の範囲に記載の基板)
40 基板
50 グランド層
51,52 第1及び第2の部分
511,521 第1及び第4の根本部(第1及び第2の短絡部の一部)
512,522 第2及び第5の根本部(第1及び第2の短絡部の一部)
513,523 第3及び第6の根本部
514,524 C字型導体
515,525 U字型導体(第1の及び第2の短絡部の一部)
526 帯状導体(請求の範囲に記載の帯状導体)
517,527 帯状導体
53 ブリッジ部
60 基板
70 U字型導体(第3の短絡部の一部)
80,90 同軸ケーブル(給電線)
81,91 中心導体(ホット側導体)
82,92 外側導体(コールド側導体)
100 車載用アンテナ装置
110 底板
Claims (8)
- 基板と、
(1)前記基板の表面上に形成されたグランド層と、(2)前記基板上に起立した放射素子であって、第1の給電線から第1の信号を給電される第1の給電点が前記基板側の端部に設けられた放射素子と、(3)前記表面上の当該放射素子の根本近傍に設けられ、且つ、一部が開いた環状の第1の短絡部であって、前記第1の給電点の近傍において前記放射素子を前記グランド層に短絡する第1の短絡部と、により構成された逆F型の第1のアンテナと、
(4)前記グランド層と、(5)前記基板の前記表面上に起立した放射素子であって、第2の給電線から第2の信号を給電される第2の給電点が前記基板側の端部に設けられた放射素子と、(6)前記表面上の当該放射素子の根本近傍に設けられ、且つ、一部が開いた環状の第2の短絡部であって、前記第2の給電点の近傍において前記放射素子を前記グランド層に短絡する第2の短絡部と、により構成された逆F型の第2のアンテナと、を備えたアンテナ装置であって、
前記第1のアンテナと前記第2のアンテナは互いに共通する動作帯域を有し、
前記第1のアンテナと前記第2のアンテナとの間隔は、前記共通する動作帯域の下限周波数に対応する実効波長の8分の1以上8分の3以下であり、
前記グランド層は、前記第2のアンテナの前記根本の近傍から前記第1のアンテナの根本と反対側の方向に伸びた帯状導体と、を含んでいる、
ことを特徴とするアンテナ装置。 - 前記第1のアンテナの放射素子を第1の放射素子として、当該第1の放射素子の前記第1の給電点には第1の給電線のホット側導体が接続されており、
前記第1のアンテナは、
その一端部に前記第1の給電線のコールド側導体が接続された、前記第1の放射素子よりも電気長が短い第2の放射素子であって、前記第1の放射素子の一方の側に配置された第2の放射素子と、
前記第1の短絡部を介して前記第1の放射素子に短絡された、前記第1の放射素子よりも電気長が短い第3の放射素子であって、前記第1の放射素子の他方の側に配置された第3の放射素子と、を更に備えており、
前記第2のアンテナの放射素子を第4の放射素子として、当該第4の放射素子の前記第2の給電点には第2の給電線のホット側導体が接続されており、
前記第2のアンテナは、
その一端部に前記第2の給電線のコールド側導体が接続された、前記第4の放射素子よりも電気長が短い第5の放射素子であって、前記第4の放射素子の一方の側に配置された第5の放射素子と、
前記第2の短絡部を介して前記第4の放射素子に短絡された、前記第4の放射素子よりも電気長が短い第6の放射素子であって、前記第4の放射素子の他方の側に配置された第6の放射素子と、を更に備えている、
ことを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。 - 前記基板及び前記第2のアンテナの双方に交わる平面に沿って設けられた第3の短絡部であって、前記第4の放射素子を前記グランド層に短絡する、一部が開いた環状の第3の短絡部を更に備えている、
ことを特徴とする請求項2に記載のアンテナ装置。 - 前記第1のアンテナにおいて、
前記第2の放射素子の電気長と前記第3の放射素子の電気長とは、互いに異なり、
前記第2の放射素子と前記第3の放射素子のうち電気長が長い方の放射素子は、
当該電気長が長い方の放射素子の一端を含む放射素子本体と、
当該放射素子本体の端部であって当該電気長が長い方の放射素子の一端と逆側の端部から、当該電気長が長い方の放射素子の他端に向かって延伸されたサブ放射素子とにより構成されており、且つ、
前記第2のアンテナにおいて、
前記第5の放射素子の電気長と前記第6の放射素子の電気長とは、互いに異なり、
前記第5の放射素子と前記第6の放射素子のうち電気長が長い方の放射素子は、
当該電気長が長い方の放射素子の一端を含む放射素子本体と、
当該放射素子本体の端部であって当該電気長が長い方の放射素子の一端と逆側の端部から、当該電気長が長い方の放射素子の他端に向かって延伸されたサブ放射素子とにより構成されている、
ことを特徴とする請求項2又は3に記載のアンテナ装置。 - 前記第2の放射素子の前記第1の放射素子に対向する外縁は、前記第2の放射素子の他端を含む区間において、当該他端に近づくに従って前記第1の放射素子から次第に遠ざかる曲線を描き、
前記第3の放射素子の前記第1の放射素子に対向する外縁は、前記第3の放射素子の他端を含む区間において、当該他端に近づくに従って前記第1の放射素子から次第に遠ざかる曲線を描き、且つ、
前記第5の放射素子の前記第4の放射素子に対向する外縁は、前記第5の放射素子の他端を含む区間において、当該他端に近づくに従って前記第4の放射素子から次第に遠ざかる曲線を描き、
前記第6の放射素子の前記第4の放射素子に対向する外縁は、前記第6の放射素子の他端を含む区間において、当該他端に近づくに従って前記第4の放射素子から次第に遠ざかる曲線を描く、
ことを特徴とする請求項4に記載のアンテナ装置。 - 前記第2の放射素子の前記第1の放射素子に対向する側と反対側の外縁は、前記第2の放射素子の前記一端を含む区間において、当該一端に近づくに従って前記第1の放射素子に次第に近づく曲線を描き、
前記第3の放射素子の前記第1の放射素子に対向する側と反対側の外縁は、前記第3の放射素子の前記一端を含む区間において、当該一端に近づくに従って前記第1の放射素子に次第に近づく曲線を描き、
前記第5の放射素子の前記第4の放射素子に対向する側と反対側の外縁は、前記第5の放射素子の前記一端を含む区間において、当該一端に近づくに従って前記第4の放射素子に次第に近づく曲線を描き、
前記第6の放射素子の前記第4の放射素子に対向する側と反対側の外縁は、前記第6の放射素子の前記一端を含む区間において、当該一端に近づくに従って前記第4の放射素子に次第に近づく曲線を描く、
ことを特徴とする請求項4又は5に記載のアンテナ装置。 - 前記グランド層は、前記第1のアンテナの前記根本の近傍を構成する第1の部分と、前記第2のアンテナの前記根本の近傍を構成する第2の部分と、前記第1の部分と前記第2の部分とを接続するブリッジ部とにより構成されており、前記ブリッジ部は、前記第1のアンテナの根本と第2のアンテナの根本とを通る直線を避けて配線されている、
ことを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載のアンテナ装置。 - 車両の外装パネルを構成する導体板上に搭載される車載用アンテナ装置であって、
請求項1〜7の何れか1項に記載のアンテナ装置と、
前記アンテナ装置と前記導体板との間に介在する絶縁体製の底板と、を備え、
前記底板は、(1)前記第1のアンテナの前記根本と前記底板の下面との距離である第1の距離と(2)前記第2のアンテナの前記根本と前記底板の下面との距離である第2の距離との和が前記実効波長の16分の1以上となるように、前記アンテナ装置を保持する、
ことを特徴とする車載用アンテナ装置。
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