JP6775167B2 - Vehicle antenna device - Google Patents
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Description
本発明は、車両用アンテナ装置に関し、例えば、キーレスエントリー用のアンテナ装置に関する。 The present invention relates to a vehicle antenna device, for example, a keyless entry antenna device.
近年、乗用車等の車両には、車両のキーを鍵穴に差すことなく、電波信号により施錠及び解錠を行うキーレスエントリーシステムが備えられるようになってきている。 In recent years, vehicles such as passenger cars have come to be provided with a keyless entry system that locks and unlocks by a radio signal without inserting the vehicle key into the keyhole.
車両のキーレスエントリーシステムに用いられるアンテナ装置は、アンテナ素子が大きいほど通信性能に優れ、遠距離からでも誤作動することなく車両のドアのロック／アンロックを行うことが可能となる。 In the antenna device used in the keyless entry system of a vehicle, the larger the antenna element, the better the communication performance, and it becomes possible to lock / unlock the vehicle door without malfunction even from a long distance.
一方、車両の、例えばＤピラー（ワゴン型乗用車の場合、最後部の窓柱）の内部で、車体とボディとの間の極めて狭い空間にアンテナ装置を配置し、さらに、車両のデザインの自由度を確保しようとすると、該アンテナ装置を小型化し、且つその受信特性が所定のレベル以上となるように設計する必要がある。 On the other hand, inside the vehicle, for example, the D-pillar (in the case of a wagon-type passenger car, the rearmost window pillar), the antenna device is placed in an extremely narrow space between the vehicle body and the body, and the degree of freedom in vehicle design is increased. In order to secure the above, it is necessary to miniaturize the antenna device and design it so that its reception characteristics are at least a predetermined level.
ところで、車両に設けられるキーレスエントリー用の受信アンテナには、樹脂からなる中空のケースにアンテナ素子が収容されたモノポール型のアンテナ構造が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。 By the way, as a receiving antenna for keyless entry provided in a vehicle, a monopole type antenna structure in which an antenna element is housed in a hollow case made of resin has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
上記のモノポール型のアンテナ構造を小型化し、車体とボディとの間に配置しようとすると、アンテナ装置がボディに極めて接近した状態となり、該ボディの、例えば鉄板部分の温度変化による影響を大きく受ける。 If the above monopole type antenna structure is miniaturized and tried to be arranged between the vehicle body and the body, the antenna device becomes extremely close to the body and is greatly affected by the temperature change of the body, for example, the iron plate portion. ..
本願発明者らは、種々検討の結果、中空のケースを構成する樹脂材の物性、例えば比誘電率が温度等によって変化し、これにより、電波信号の受信特性が変動してしまい、キーレスエントリーシステムが正常に作動しなくなるという問題があることを突き止めた。 As a result of various studies, the inventors of the present application have changed the physical properties of the resin material constituting the hollow case, for example, the relative permittivity depending on the temperature and the like, which causes the reception characteristics of the radio wave signal to fluctuate, resulting in a keyless entry system. I found that there was a problem that it did not work properly.
本発明は、前記従来の問題を解決し、アンテナ装置の受信特性が周囲の温度変化によって変動することを防止又は抑止することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and prevent or suppress fluctuations in the reception characteristics of the antenna device due to changes in ambient temperature.
上記の課題を解決するため、本発明は、複数のアンテナ素子の厚さを所定値以上に設定して、アンテナの受信特性がケースの構成材料の物性変化によって変動しないようにして、受信特性の広帯域化を図る構成とする。 In order to solve the above problems, the present invention sets the thickness of a plurality of antenna elements to a predetermined value or more so that the reception characteristics of the antenna do not fluctuate due to changes in the physical properties of the constituent materials of the case. The configuration is designed to widen the bandwidth.
具体的に、本発明は、車両用アンテナ装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。 Specifically, the present invention targets a vehicle antenna device and takes the following solutions.
すなわち、第１の発明は、車両用アンテナ装置であって、給電点と接地点とを有する導体板と、給電点と接地点とに接続され、導体板の上面と間隔をおいて対向する面内において互いに並行するように延設された複数の線状導体を有するアンテナ素子と、前記アンテナ素子を収容する中空の空間を有する誘電体からなるケースとを備え、アンテナ素子は、導体板と対向して屈曲する少なくとも１つの屈曲部を有し、アンテナ素子の厚さは、前記ケースの構成材料における比誘電率に±２．５％の変動が生じたとしても、その動作周波数において所望の反射係数を満たすよう、動作波長の３０００分の１以上である。 That is, the first invention is a vehicle antenna device, which is a surface of a conductor plate having a feeding point and a grounding point, connected to the feeding point and the grounding point, and facing the upper surface of the conductor plate at a distance. The antenna element includes an antenna element having a plurality of linear conductors extending in parallel with each other and a case made of a dielectric having a hollow space for accommodating the antenna element, and the antenna element faces a conductor plate. The antenna element has at least one bent portion that bends in the air, and the thickness of the antenna element reflects desired at its operating frequency even if the relative dielectric constant of the constituent material of the case fluctuates by ± 2.5%. It is more than 1/3000 of the operating antenna so as to satisfy the coefficient .
これによれば、アンテナ素子は、導体板と対向して屈曲する少なくとも１つの屈曲部を有し、アンテナ素子の厚さは動作波長の３０００分の１以上である。このため、例えば、アンテナの動作周波数を３００ＭＨｚ帯とすると、アンテナ素子の厚さは約３００μｍ以上となる。この場合、後述するシミュレーション結果に示すように、動作周波数帯が３００ＭＨｚ帯の場合、アンテナ素子の厚さを約３００μｍ以上とすると、複数の素子間の放射周波数が密結合して、広帯域化を図ることができる。その結果、本発明のアンテナ装置の受信特性における周囲の温度変化による変動を防止又は抑止することができる。 According to this, the antenna element has at least one bent portion that bends so as to face the conductor plate, and the thickness of the antenna element is 1/3000 or more of the operating wavelength. Therefore, for example, when the operating frequency of the antenna is in the 300 MHz band, the thickness of the antenna element is about 300 μm or more. In this case, as shown in the simulation results described later, when the operating frequency band is the 300 MHz band and the thickness of the antenna element is about 300 μm or more, the radiation frequencies between the plurality of elements are tightly coupled to widen the band. be able to. As a result, it is possible to prevent or suppress fluctuations in the reception characteristics of the antenna device of the present invention due to changes in the ambient temperature.
第２の発明は、上記第１の発明において、ケースは、導体板の上に保持され、中空の空間を有する誘電体からなる蓋状のケースを備え、アンテナ素子の一端は接地点と接続され、且つアンテナ素子の一端側は給電点と接続され、アンテナ素子の一端を除く部位は、蓋状のケースの上面の内側に保持されていてもよい。 The second aspect based on the first aspect, the case is held on the conductive plate, e Bei lid-shaped case made of a dielectric material having a hollow space, one end of the antenna element is connected to the ground point And one end side of the antenna element is connected to the feeding point, and the portion excluding one end of the antenna element may be held inside the upper surface of the lid-shaped case.
これによれば、マイクロストリップ型で並列共振型の線路を実現することができると共に、アンテナ素子が誘電体からなる蓋状のケース内に保持されている場合であっても、該ケースの物性の温度変化の影響を受け難くなる。 According to this, a microstrip type parallel resonance type line can be realized, and even when the antenna element is held in a lid-shaped case made of a dielectric material, the physical properties of the case can be realized. It becomes less susceptible to temperature changes.
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、前記複数の線状導体は、それぞれに前記屈曲部を有し、互いの該屈曲部の数が異なる、としてもよい。In the third invention, in the first or second invention, the plurality of linear conductors may each have the bent portion, and the number of the bent portions may be different from each other.
本発明によれば、アンテナ装置における受信特性が周囲の温度変化によって変動することを防止又は抑止することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent or suppress the reception characteristics of the antenna device from fluctuating due to changes in the ambient temperature.
（一実施形態）
本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
(One Embodiment)
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は本発明の一実施形態に係る車両用アンテナ装置の構成をそのアンテナ素子部分を透視して表している。図２は本実施形態に係る車両用アンテナ装置の透視した平面構成を表している。 FIG. 1 shows the configuration of a vehicle antenna device according to an embodiment of the present invention through the antenna element portion. FIG. 2 shows a transparent plan configuration of the vehicle antenna device according to the present embodiment.
図１及び図２に示すように、アンテナ装置１０は、接地電位が印加される導体板２０と、該導体板２０を中空に覆う誘電体、例えば樹脂からなる蓋状のケース３０と、該ケース３０の内部に収容され、２素子からなるアンテナ素子（以下、エレメントと呼ぶ。）４０とから構成されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the antenna device 10 includes a conductor plate 20 to which a ground potential is applied, a lid-shaped case 30 made of a dielectric material for hollowly covering the conductor plate 20, for example, a resin, and the case. It is housed inside the 30 and is composed of an antenna element (hereinafter, referred to as an element) 40 composed of two elements.
導体板２０は、金属、例えば銅からなるグランドプレーンである。導体板２０には、接地点２０ａと、該接地点２０ａから例えば８ｍｍのポート位置に配置され、導体板２０と絶縁された給電点２０ｂとが設けられている。導体板２０は、プリント基板のように、その裏面が樹脂等の絶縁性材料に覆われていてもよく、また、その側面はケース３０に覆われていてもよい。また、導体板２０には、アンテナ装置１０の受信回路（図示せず）、並びに外部回路及び電源等と接続されるコネクタ（図示せず）が設けられていてもよい。また、導体板２０は、例えば樹脂又は金属等からなるブラケット５０の上に保持されていてもよく、ブラケット５０が金属からなる場合には、該ブラケット５０と導体板２０とは電気的に絶縁されている必要がある。なお、導体板２０は、必ずしも平面状でなくてもよく、緩い曲面、すなわち曲率半径が相対的に大きい曲面状であってもよい。 The conductor plate 20 is a ground plane made of metal, for example, copper. The conductor plate 20 is provided with a grounding point 20a and a feeding point 20b arranged at a port position of, for example, 8 mm from the grounding point 20a and insulated from the conductor plate 20. The back surface of the conductor plate 20 may be covered with an insulating material such as resin, as in the printed circuit board, and the side surface thereof may be covered with the case 30. Further, the conductor plate 20 may be provided with a receiving circuit (not shown) of the antenna device 10 and a connector (not shown) connected to an external circuit, a power supply, or the like. Further, the conductor plate 20 may be held on a bracket 50 made of, for example, resin or metal, and when the bracket 50 is made of metal, the bracket 50 and the conductor plate 20 are electrically insulated from each other. Must be. The conductor plate 20 does not necessarily have to be flat, and may be a gentle curved surface, that is, a curved surface having a relatively large radius of curvature.
ケース３０は、強度、弾性率及び耐衝撃性に優れるエンジニアリングプラスチックである、例えば、ポリアセタール（ポリオキシメチレン：ＰＯＭ）等を用いることができる。 As the case 30, for example, polyacetal (polyoxymethylene: POM) or the like, which is an engineering plastic having excellent strength, elastic modulus and impact resistance, can be used.
エレメント４０は、例えば銅等の金属（箔）からなり、それぞれ面内で並行して屈曲する複数の屈曲部を有する外側エレメント４０ｂ及び内側エレメント４０ｃと、これらエレメント４０ｂ、４０ｃを接続すると共に、導体板２０の接地点２０ａと電気的に接続され且つ導体板２０からほぼ垂直に延びる短絡部４０ａとから構成されている。ここで、外側エレメント４０ｂ及び内側エレメント４０ｃは、短絡部４０ａにおけるケース３０の上面の内側との当接点から延伸し、且つ該ケース３０の上面の内側に保持されている。また、外側エレメント４０ｂ及び内側エレメント４０ｃは、上述した給電点２０ｂとは、導体板２０を絶縁されて貫通する給電線４２によって電気的に接続されている。ここで、外側エレメント４０ｂ及び内側エレメント４０ｃは、モノポール型であって、ケース３０の上面内でほぼ直角に屈曲しながら渦巻き状に形成されて導体板２０と対向する、いわゆる並列共振型の逆Ｆスパイラルアンテナであり、導体板２０を接地電位とするマイクロストリップ線路を構成している。 The element 40 is made of a metal (foil) such as copper, and is connected to an outer element 40b and an inner element 40c each having a plurality of bent portions that are bent in parallel in a plane, and these elements 40b and 40c are connected and a conductor. It is composed of a short-circuit portion 40a that is electrically connected to the grounding point 20a of the plate 20 and extends substantially vertically from the conductor plate 20. Here, the outer element 40b and the inner element 40c extend from the contact point with the inside of the upper surface of the case 30 in the short-circuit portion 40a, and are held inside the upper surface of the case 30. Further, the outer element 40b and the inner element 40c are electrically connected to the above-mentioned feeding point 20b by a feeding line 42 that insulates and penetrates the conductor plate 20. Here, the outer element 40b and the inner element 40c are monopole type, and are formed in a spiral shape while being bent at a substantially right angle in the upper surface of the case 30 to face the conductor plate 20, which is the reverse of the so-called parallel resonance type. It is an F spiral antenna and constitutes a microstrip line having a conductor plate 20 as a ground potential.
本実施形態に係るアンテナ装置１０は 例えば、自動車等の車両１のドアの開閉制御及びエンジンの始動制御等に用いられ、キーレスエントリー送信機と共にキーレスエントリーシステムを構成する。具体的には、図３に示すように、本実施形態に係るアンテナ装置１０は、例えば、車体右側のＣピラー（通常の乗用車の場合、前部から３番目の窓柱）の内部等に配設される。 The antenna device 10 according to the present embodiment is used, for example, for opening / closing the door of a vehicle 1 such as an automobile, controlling the start of an engine, and the like, and constitutes a keyless entry system together with a keyless entry transmitter. Specifically, as shown in FIG. 3, the antenna device 10 according to the present embodiment is arranged inside, for example, the C-pillar on the right side of the vehicle body (in the case of a normal passenger car, the third window pillar from the front). Will be set up.
キーレスエントリー送信機２は、使用者の操作を受け付けるスイッチ６（例えば、ドアをロックするロックスイッチ、ドアをアンロックするアンロックスイッチ等）と、所定の周波数帯域の無線信号を送信するための送信回路と、該送信回路を制御する制御装置とを備えている。 The keyless entry transmitter 2 transmits a switch 6 that accepts a user's operation (for example, a lock switch that locks a door, an unlock switch that unlocks a door, etc.) and a radio signal in a predetermined frequency band. It includes a circuit and a control device that controls the transmission circuit.
使用者がスイッチ６を操作すると、その操作に応じた信号がスイッチ６から制御装置に入力される。制御装置はスイッチ６から入力された信号に基づいて送信回路を制御し、使用者の操作に応じた無線信号を送信回路から送信する。なお、アンテナ装置１０は、車両１のＣピラーに限られず、インストルメントパネルの内部に設けてもよい。また、当該アンテナ装置１０は、車両用に限られず、住宅の玄関ドア、さらには住宅の電力用又はガス用のスマートメータ等に用いることもできる。 When the user operates the switch 6, a signal corresponding to the operation is input from the switch 6 to the control device. The control device controls the transmission circuit based on the signal input from the switch 6, and transmits a radio signal according to the operation of the user from the transmission circuit. The antenna device 10 is not limited to the C-pillar of the vehicle 1, and may be provided inside the instrument panel. Further, the antenna device 10 is not limited to a vehicle, but can also be used for a front door of a house, a smart meter for electric power or gas of a house, and the like.
＜エレメントの厚さｔに関する検証＞
次に、本実施形態に係るエレメント４０の厚さｔを所定値に設定することにより、アンテナ装置１０の広帯域化が可能となることを検証する。
<Verification of element thickness t>
Next, it is verified that the wide band of the antenna device 10 can be widened by setting the thickness t of the element 40 according to the present embodiment to a predetermined value.
図４は図２のIV−IV線における部分断面図、すなわち、導体板２０の給電点２０ｂを通る部分断面図を表している。図４に示すように、給電点２０ｂと接続された給電線４２は、その中心部に配置された給電部４２ａと、該給電部４２ａを絶縁状態で取り囲む接地部４２ｂとから構成されている。ここでは、エレメント４０の厚さをｔとし、厚さｔを約３００μｍとする実施例と、厚さｔを約３５μｍとする参考例とに分けて検証する。 FIG. 4 shows a partial cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 2, that is, a partial cross-sectional view of the conductor plate 20 passing through the feeding point 20b. As shown in FIG. 4, the feeder line 42 connected to the feeder point 20b is composed of a feeder portion 42a arranged at the center thereof and a grounding portion 42b that surrounds the feeder portion 42a in an insulated state. Here, the verification is divided into an example in which the thickness of the element 40 is t and the thickness t is about 300 μm and a reference example in which the thickness t is about 35 μm.
外側エレメント４０ｂ及び内側エレメント４０ｃからなるエレメント４０の形成方法は、厚さｔが約３５μｍの場合は、プリント基板の配線と同様の方法（例えば、フォトリソグラフィ及びエッチングによる）で形成することができる。また、厚さｔが約３００μｍの場合は、例えば放電ワイヤ加工法を用いれば形成することができる。放電ワイヤ加工法を用いる場合には、作製されたエレメント４０をケース３０内の上面の内側に固着する。 When the thickness t is about 35 μm, the element 40 including the outer element 40b and the inner element 40c can be formed by the same method as the wiring of the printed circuit board (for example, by photolithography and etching). Further, when the thickness t is about 300 μm, it can be formed by using, for example, a discharge wire processing method. When the discharge wire processing method is used, the manufactured element 40 is fixed to the inside of the upper surface in the case 30.
図２に示すように、ここでは、各エレメント４０ｂ、４０ｃのライン幅は１ｍｍとし、スペース幅は１．５ｍｍとしている。また、外側エレメント４０ｂの長さは、エレメント４０の短絡部４０ａと反対側の端部の長さｌ０を１０ｍｍの固定とし、例えば、その全長を１８１ｍｍとしている。これに対し、内側エレメント４０ｃの長さは、エレメント４０の短絡部４０ａと反対側の端部の長さをｌ１（ｍｍ）の変数とし、例えば、その全長を２１６．５＋ｌ１（ｍｍ）としている。但し、アンテナのエレメント長としては、短絡部４０ａの長さをそれぞれに加える必要がある。この並列共振型の構成により、本実施形態に係るアンテナ装置１０は、複数の周波数帯域で動作（マルチバンド化）することが可能である。 As shown in FIG. 2, here, the line width of each of the elements 40b and 40c is 1 mm, and the space width is 1.5 mm. Further, as for the length of the outer element 40b, the length l0 of the end portion of the element 40 opposite to the short-circuited portion 40a is fixed at 10 mm, and the total length thereof is, for example, 181 mm. On the other hand, regarding the length of the inner element 40c, the length of the end portion of the element 40 opposite to the short-circuited portion 40a is a variable of l1 (mm), and the total length thereof is, for example, 216.5 + l1 (mm). However, as the element length of the antenna, it is necessary to add the length of the short-circuit portion 40a to each. With this parallel resonance type configuration, the antenna device 10 according to the present embodiment can operate (multi-band) in a plurality of frequency bands.
（一実施例）
図５は、エレメント厚さｔが３００μｍの場合の、内側エレメント４０ｃの端部の長さｌ１に対する各エレメント４０ｂ、４０ｃの周波数特性のシミュレーション結果を表している。すなわち、外側エレメント４０ｂの端部の長さｌ０を１０ｍｍに固定した状態で、内側エレメント４０ｃの端部の長さｌ１を、０ｍｍから２１ｍｍまで変化させた場合の、外側エレメント４０ｂの動作周波数(４０ｂ)と、内側エレメント４０ｃの動作周波数(４０ｃ)の計算結果である。本実施例においては、アンテナ装置１０における動作周波数帯として、３１５ＭＨｚを用いている。この場合の自由空間波長は、約９５２．４ｍｍである。
(One Example)
FIG. 5 shows the simulation results of the frequency characteristics of the elements 40b and 40c with respect to the length l1 of the end of the inner element 40c when the element thickness t is 300 μm. That is, the operating frequency (40b) of the outer element 40b when the length l1 of the end of the inner element 40c is changed from 0 mm to 21 mm while the length l0 of the end of the outer element 40b is fixed to 10 mm. ) And the calculation result of the operating frequency (40c) of the inner element 40c. In this embodiment, 315 MHz is used as the operating frequency band in the antenna device 10. The free space wavelength in this case is about 952.4 mm.
図５から分かるように、エレメント４０の厚さが３００μｍの場合は、内側エレメント４０ｃの長さが大きくなるにつれて、その動作周波数は単調に低下してゆく。内側エレメント４０ｃの端部の長さｌ１が１０ｍｍの辺りで、内側エレメント４０ｃの動作周波数と外側エレメント４０ｂの動作周波数とが結合し、これにより、リターンロスが双方性特性を示す、すなわちアンテナ特性が広帯域化する。この様子を図６〜図９の反射係数の周波数特性として表す。図６は内側エレメント４０ｃの端部の長さｌ１が８ｍｍの場合であり、図７は当該端部の長さｌ１が１０ｍｍの場合であり、図８は当該端部の長さｌ１が１２ｍｍの場合であり、図９は当該端部の長さｌ１が１４ｍｍの場合である。なお、図６から図９は、反射係数の値として対数表示で表しており、符号を反転すれば、そのままリターンロスとなる。 As can be seen from FIG. 5, when the thickness of the element 40 is 300 μm, the operating frequency of the inner element 40c decreases monotonically as the length increases. When the length l1 of the end of the inner element 40c is around 10 mm, the operating frequency of the inner element 40c and the operating frequency of the outer element 40b are combined, whereby the return loss exhibits a bilateral characteristic, that is, the antenna characteristic is exhibited. Widen the bandwidth. This state is represented as a frequency characteristic of the reflection coefficient of FIGS. 6 to 9. FIG. 6 shows the case where the end length l1 of the inner element 40c is 8 mm, FIG. 7 shows the case where the end length l1 is 10 mm, and FIG. 8 shows the case where the end length l1 is 12 mm. FIG. 9 shows a case where the length l1 of the end portion is 14 mm. It should be noted that FIGS. 6 to 9 are represented in logarithmic representation as the value of the reflection coefficient, and if the sign is inverted, the return loss is obtained as it is.
（一参考例）
図１０は、エレメント厚さｔが３５μｍの場合の、内側エレメント４０ｃの端部の長さｌ１に対する各エレメント４０ｂ、４０ｃの周波数特性のシミュレーション結果を表している。すなわち、外側エレメント４０ｂの端部の長さｌ０を１０ｍｍに固定した状態で、内側エレメント４０ｃの端部の長さｌ１を、０ｍｍから２１ｍｍまで変化させた場合の、外側エレメント４０ｂの動作周波数(４０ｂ)と、内側エレメント４０ｃの動作周波数(４０ｃ)の計算結果である。
(One reference example)
FIG. 10 shows the simulation results of the frequency characteristics of the elements 40b and 40c with respect to the length l1 of the end of the inner element 40c when the element thickness t is 35 μm. That is, the operating frequency (40b) of the outer element 40b when the length l1 of the end of the inner element 40c is changed from 0 mm to 21 mm while the length l0 of the end of the outer element 40b is fixed to 10 mm. ) And the calculation result of the operating frequency (40c) of the inner element 40c.
図１０から分かるように、エレメント４０の厚さが３５μｍの場合は、内側エレメント４０ｃの長さが大きくなるにつれて、その動作周波数は単調に低下する。しかし、端部の長さｌ１が９ｍｍの辺り（領域Ａ）で、外側エレメント４０ｂの動作周波数が内側エレメント４０ｃの動作周波数と急激に一致し、端部の長さｌ１が１３ｍｍの辺りで、その逆の現象（解離）が急激に現れる。この様子を図１１〜図１３の反射係数の周波数特性として表す。図１１は内側エレメント４０ｃの端部の長さｌ１が６ｍｍの場合であり、図１２は当該端部の長さｌ１が１１ｍｍの場合であり、図１３は当該端部の長さｌ１が１６ｍｍの場合である。 As can be seen from FIG. 10, when the thickness of the element 40 is 35 μm, the operating frequency of the inner element 40c decreases monotonically as the length of the inner element 40c increases. However, when the end length l1 is around 9 mm (region A), the operating frequency of the outer element 40b sharply coincides with the operating frequency of the inner element 40c, and the end length l1 is around 13 mm. The opposite phenomenon (dissociation) appears rapidly. This situation is represented as a frequency characteristic of the reflection coefficient of FIGS. 11 to 13. FIG. 11 shows the case where the end length l1 of the inner element 40c is 6 mm, FIG. 12 shows the case where the end length l1 is 11 mm, and FIG. 13 shows the case where the end length l1 is 16 mm. If this is the case.
（実施例と参考例との考察）
エレメント４０の厚さが３５μｍの場合の、このような振る舞いは、エレメント４０の厚さが小さいほど、マイクロストリップ線路における偶奇モードの結合が弱くなるためと考えられる。本実施形態のように、複数のエレメント４０ｂ、４０ｃによってアンテナ装置１０の広帯域化を図る場合は設計が困難となる。
(Discussion between Examples and Reference Examples)
It is considered that such behavior when the thickness of the element 40 is 35 μm is because the smaller the thickness of the element 40, the weaker the coupling of the even-odd mode in the microstrip line. As in the present embodiment, when the antenna device 10 is widened by a plurality of elements 40b and 40c, the design becomes difficult.
これに対し、本実施例のように、エレメント４０の厚さが大きいと、互いに隣接するエレメント４０ｂ、４０ｃの側面に発生する浮遊容量のために、偶奇モードの結合が強くなって、上記の現象が低減される結果、アンテナ装置１０の広帯域化の設計が容易となる。 On the other hand, when the thickness of the element 40 is large as in this embodiment, the stray capacitance generated on the side surfaces of the elements 40b and 40c adjacent to each other strengthens the coupling of the even-odd mode, and the above phenomenon occurs. As a result, it becomes easy to design a wide band of the antenna device 10.
図１４に、エレメント４０の厚さを３００μｍに設定した場合の、ケース３０の構成材料であるポリアセタールの比誘電率εｒを−５．０％から＋５．０％まで、２．５％刻みで変化させた場合の反射係数の周波数特性のシミュレーション結果を表す。ここで、ポリアセタールの比誘電率εｒは、例えば、３．７としている。また、比誘電率εｒにおける±２．５％のずれは、ケース３０の製造プロセスで発生し得る比誘電率εｒの変動に対応している。 In FIG. 14, when the thickness of the element 40 is set to 300 μm, the relative permittivity εr of polyacetal, which is a constituent material of the case 30, changes from −5.0% to + 5.0% in 2.5% increments. The simulation result of the frequency characteristic of the reflectance coefficient when it is made is shown. Here, the relative permittivity εr of polyacetal is, for example, 3.7. Further, the deviation of ± 2.5% in the relative permittivity εr corresponds to the fluctuation of the relative permittivity εr that may occur in the manufacturing process of Case 30.
図１４において、太実線は比誘電率εｒの変化が０％の場合、細実線は比誘電率εｒの変化が＋２．５％の場合、破線は比誘電率εｒの変化が−２．５％の場合、一点鎖線は比誘電率εｒの変化が＋５％の場合、二点鎖線は比誘電率εｒの変化が−５％の場合をそれぞれ表している。図１４から分かるように、エレメント４０の厚さを３００μｍに設定して、周波数の広帯域化を図った場合に、エレメント４０を単一構成（１エレメント）とする場合と比べて、周波数帯域は明らかに広がっている。その上、ケース３０の構成材料における比誘電率に±２．５％の変動が生じたとしても、その動作周波数において、所望の反射係数、すなわち所望のリターンロスを満たしている。 In FIG. 14, the thick solid line shows a change in the relative permittivity εr of 0%, the thin solid line shows a change in the relative permittivity εr of + 2.5%, and the broken line shows a change in the relative permittivity εr of −2.5%. In the case of, the one-point chain line represents the case where the change in the relative permittivity εr is + 5%, and the two-point chain line represents the case where the change in the relative permittivity εr is −5%. As can be seen from FIG. 14, when the thickness of the element 40 is set to 300 μm and the frequency is widened, the frequency band is clear as compared with the case where the element 40 has a single configuration (1 element). It has spread to. Moreover, even if the relative permittivity of the constituent material of the case 30 fluctuates by ± 2.5%, the desired reflectance coefficient, that is, the desired return loss is satisfied at the operating frequency.
これに対し、エレメント４０の厚さを３５μｍに設定した図１５の場合は、動作周波数の調整が図１０から図１３に示したように、極めて変化しやすく、いわゆるクリティカルであることから、周波数の広帯域化は困難であった。 On the other hand, in the case of FIG. 15 in which the thickness of the element 40 is set to 35 μm, the adjustment of the operating frequency is extremely variable as shown in FIGS. 10 to 13, and is so-called critical. Broadening the bandwidth was difficult.
−効果−
本発明は、エレメント（アンテナ素子）４０の厚さを、アンテナ装置１０の動作周波数における自由空間波長の３０００分の１以上とすることを特徴とする。本実施例においては、例えば、３１５ＭＨｚの動作周波数を用いており、その自由空間波長は約９５２．４ｍｍである。この３０００分の１以上とは約３１７μｍ以上である。また、動作周波数の他の例として、例えば３３０ＭＨｚとすると、その自由空間波長は約９０９．１ｍｍであり、その３０００分の１以上とは約３０３μｍ以上である。
-Effect-
The present invention is characterized in that the thickness of the element (antenna element) 40 is set to 1/3000 or more of the free space wavelength at the operating frequency of the antenna device 10. In this embodiment, for example, an operating frequency of 315 MHz is used, and the free space wavelength thereof is about 952.4 mm. This 1/3000 or more is about 317 μm or more. Further, as another example of the operating frequency, for example, at 330 MHz, the free space wavelength is about 909.1 mm, and 1/3000 or more is about 303 μm or more.
このように、本実施例においては、アンテナ装置１０の形態として、並列共振型のマイクロストリップ線路を用いており、マルチバンド化が可能である。また、エレメント４０の厚さを、アンテナ装置１０の動作周波数における自由空間波長の３０００分の１以上とすることは、エレメント４０の厚さの最小値が規定されることを意味する。 As described above, in this embodiment, the parallel resonance type microstrip line is used as the form of the antenna device 10, and multi-banding is possible. Further, setting the thickness of the element 40 to 1/3000 or more of the free space wavelength at the operating frequency of the antenna device 10 means that the minimum value of the thickness of the element 40 is defined.
従って、アンテナ装置１０の小型化を図りつつ、所望のリターンロス特性及び広帯域化をも図ることができる。 Therefore, it is possible to achieve a desired return loss characteristic and a wide band while reducing the size of the antenna device 10.
以上説明した実施形態及び実施例は、本質的に例示に過ぎず、本発明の範囲を逸脱しない限り、種々の変更が可能である。典型的には、例えば、アンテナ装置１０における動作周波数、並びに導体板２０、ケース３０及びエレメント４０の各構成材料等である。 The embodiments and examples described above are merely examples, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Typically, for example, the operating frequency of the antenna device 10, and the constituent materials of the conductor plate 20, the case 30, and the element 40.
本発明に係る車両用アンテナ装置は、その受信特性が周囲の温度変化による変動を防止又は抑止可能なアンテナ装置として有用である。 The vehicle antenna device according to the present invention is useful as an antenna device whose reception characteristics can prevent or suppress fluctuations due to changes in ambient temperature.
１０ アンテナ装置
２０ 導体板
２０ａ 接地点
２０ｂ 給電点
３０ ケース
４０ エレメント（アンテナ素子）
４０ａ 短絡部
４０ｂ 外側エレメント
４０ｃ 内側エレメント
４２ 給電線
５０ ブラケット
10 Antenna device 20 Conductor plate 20a Grounding point 20b Feeding point 30 Case 40 Element (antenna element)
40a Short circuit 40b Outer element 40c Inner element 42 Feed line 50 Bracket
Claims (3)
給電点と接地点とを有する導体板と、
前記給電点と前記接地点とに接続され、前記導体板の上面と間隔をおいて対向する面内において互いに並行するように延設された複数の線状導体を有するアンテナ素子と、
前記アンテナ素子を収容する中空の空間を有する誘電体からなるケースとを備え、
前記アンテナ素子は、前記導体板と対向して屈曲する少なくとも１つの屈曲部を有し、
前記アンテナ素子の厚さは、前記ケースの構成材料における比誘電率に±２．５％の変動が生じたとしても、その動作周波数において所望の反射係数を満たすよう、動作周波数における自由空間波長の３０００分の１以上である、車両用アンテナ装置。 It is an antenna device for vehicles.
A conductor plate having a feeding point and a grounding point,
An antenna element having a plurality of linear conductors connected to the feeding point and the grounding point and extended so as to be parallel to each other in a plane facing the upper surface of the conductor plate at intervals .
A case made of a dielectric having a hollow space for accommodating the antenna element is provided.
The antenna element has at least one bent portion that bends so as to face the conductor plate.
The thickness of the antenna element has a free space wavelength at the operating frequency so as to satisfy a desired reflection coefficient at the operating frequency even if the relative permittivity of the constituent material of the case fluctuates by ± 2.5% . A vehicle antenna device that is more than 1/3000.
前記ケースは、前記導体板の上に保持され、中空の空間を有する誘電体からなる蓋状のケースを備え、
前記アンテナ素子の一端は前記接地点と接続され、且つ前記アンテナ素子の一端側は前記給電点と接続され、
前記アンテナ素子の一端を除く部位は、前記蓋状のケースの上面の内側に保持されている、車両用アンテナ装置。 In the vehicle antenna device according to claim 1,
The case is held on the conductor plate, e Bei lid-shaped case made of a dielectric material having a hollow space,
One end of the antenna element is connected to the grounding point, and one end side of the antenna element is connected to the feeding point.
A vehicle antenna device in which a portion other than one end of the antenna element is held inside the upper surface of the lid-shaped case.
前記複数の線状導体は、それぞれに前記屈曲部を有し、互いの該屈曲部の数が異なる、車両用アンテナ装置。A vehicle antenna device in which each of the plurality of linear conductors has the bent portion, and the number of the bent portions is different from each other.
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