JP6925903B2

JP6925903B2 - アンテナ

Info

Publication number: JP6925903B2
Application number: JP2017149871A
Authority: JP
Inventors: 栄太伊藤; 山田　邦彦; 邦彦山田; 長嶋　良和; 良和長嶋; 健治松下; 辰夫戸羽
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2017-08-02
Filing date: 2017-08-02
Publication date: 2021-08-25
Anticipated expiration: 2037-08-02
Also published as: JP2019029928A; CN110998977A; DE112018003964T5; CN110998977B; WO2019026378A1; US20200168994A1; US11031694B2

Description

本発明は、アンテナに関する。

従来、円偏波を受信するアンテナがある。例えば、特許文献１には、ＥＴＣ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＴｏｌｌＣｏｌｌｅｃｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）から送信される右旋円偏波を受信するパッチアンテナが開示されている。

特開２００７−１２８３２１号公報

ところで、特許文献１のパッチアンテナは、例えば、右旋円偏波と同時に左旋円偏波を受信する場合があり、この場合に円偏波識別度が低くなる傾向があり、この点で更なる改善の余地がある。

そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、受信対象の円偏波を良好に受信することができるアンテナを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るアンテナは、右旋円偏波又は左旋円偏波のいずれか一方の１波長に相当する長さから成る第１線状導体が一端から他端に渡って円形状に形成され前記一端と前記他端との間で電流が流れる外側導体と、前記外側導体の内側に設けられ、前記右旋円偏波又は前記左旋円偏波のいずれか他方の１波長に基づく長さから成る、前記第１線状導体とは異なる第２線状導体の始点が前記一端又は前記他端のいずれか一方に接続され前記第２線状導体の終点が非接続状態で前記外側導体の内側に位置し前記始点と前記終点との間で曲がり形状に形成された曲部を有し前記外側導体とは逆向きに電流が流れるように設けられた内側導体と、を備えることを特徴とする。

また、上記アンテナおいて、前記外側導体及び前記内側導体は、設置面に設けられ、前記内側導体は、前記外側導体が前記右旋円偏波を受信する場合、前記設置面を視て反時計周りに前記始点から前記終点まで延在し、前記外側導体が前記左旋円偏波を受信する場合、前記設置面を視て時計周りに前記始点から前記終点まで延在することが好ましい。

また、上記アンテナおいて、前記内側導体は、前記曲部として円形状に形成された円形部を有することが好ましい。

また、上記アンテナおいて、前記内側導体は、前記曲部として矩形状に形成された矩形部を有することが好ましい。

また、上記アンテナおいて、前記内側導体は、前記曲部としてＬ字状に形成されたＬ字部を有することが好ましい。

本発明に係るアンテナは、例えば、右旋円偏波の１波長に相当する長さから成る外側導体と、外側導体の内側に設けられ、左旋円偏波の１波長に基づく長さから成り、外側導体とは逆向きに電流が流れるように設けられた内側導体とを有する。この構成により、アンテナは、例えば、左旋円偏波による電流が外側導体に流れることを抑制でき、右旋円偏波を良好に受信することができる。

図１は、実施形態１に係るアンテナの構成例を示す正面図である。図２は、実施形態１に係るアンテナのＸＰＤを示す図である。図３は、実施形態１に係るアンテナのＶＳＷＲを示す図である。図４は、実施形態１に係るアンテナのインピーダンス特性を示すスミスチャートである。図５は、実施形態１に係るアンテナの軸比を示す図である。図６は、実施形態１に係るアンテナの指向特性を示す図である。図７は、実施形態１の変形例１に係るアンテナの構成例を示す正面図である。図８は、実施形態１の変形例１に係るアンテナのＸＰＤを示す図である。図９は、実施形態１の変形例１に係るアンテナのＶＳＷＲを示す図である。図１０は、実施形態１の変形例１に係るアンテナのインピーダンス特性を示すスミスチャートである。図１１は、実施形態１の変形例１に係るアンテナの軸比を示す図である。図１２は、実施形態１の変形例１に係るアンテナの指向特性を示す図である。図１３は、実施形態１の変形例２に係るアンテナの構成例を示す正面図である。図１４は、実施形態１の変形例２に係るアンテナのＸＰＤを示す図である。図１５は、実施形態１の変形例２に係るアンテナのＶＳＷＲを示す図である。図１６は、実施形態１の変形例２に係るアンテナのインピーダンス特性を示すスミスチャートである。図１７は、実施形態１の変形例２に係るアンテナの指向特性を示す図である。図１８は、実施形態１の変形例３に係るアンテナの構成例を示す正面図である。図１９は、実施形態１の変形例３に係るアンテナのＸＰＤを示す図である。図２０は、実施形態１の変形例３に係るアンテナのＶＳＷＲを示す図である。図２１は、実施形態１の変形例３に係るアンテナのインピーダンス特性を示すスミスチャートである。図２２は、実施形態１の変形例３に係るアンテナの軸比を示す図である。図２３は、実施形態１の変形例３に係るアンテナの指向特性を示す図である。図２４は、実施形態１の変形例４に係るアンテナの構成例を示す正面図である。図２５は、実施形態１の変形例４に係るアンテナのＸＰＤを示す図である。図２６は、実施形態１の変形例４に係るアンテナのＶＳＷＲを示す図である。図２７は、実施形態１の変形例４に係るアンテナのインピーダンス特性を示すスミスチャートである。図２８は、実施形態１の変形例４に係るアンテナの軸比を示す図である。図２９は、実施形態１の変形例４に係るアンテナの指向特性を示す図である。図３０は、実施形態２に係るアンテナの構成例を示す正面図である。図３１は、実施形態２に係るアンテナのＸＰＤを示す図である。図３２は、実施形態２に係るアンテナのＶＳＷＲを示す図である。図３３は、実施形態２に係るアンテナのインピーダンス特性を示すスミスチャートである。図３４は、実施形態２に係るアンテナの軸比を示す図である。図３５は、実施形態２に係るアンテナの指向特性を示す図である。図３６は、実施形態２の変形例に係るアンテナの構成例を示す正面図である。図３７は、実施形態２の変形例に係るアンテナのＸＰＤを示す図である。図３８は、実施形態２の変形例に係るアンテナのＶＳＷＲを示す図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態１〕
実施形態１に係るアンテナ１について説明する。アンテナ１は、例えば、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）の右旋円偏波を受信するアンテナである。ここで、ＧＰＳの右旋円偏波は、例えば、周波数が１．５７５ＧＨｚである。アンテナ１は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムに銀ペースト等の導体が印刷されて形成されるが、これに限定されず、導電性インク、導体薄膜等により形成してもよい。アンテナ１は、例えば、車両に搭載され、当該車両のルーフ内部、フロントガラス、インストルメントパネル（樹脂部材）等の誘電体の設置面２に設けられる。以下、アンテナ１について詳細に説明する。

アンテナ１は、図１に示すように、外側導体１０と、第１及び第２給電線２１、２２と、内側導体３０とを備える。外側導体１０は、例えば、ＧＰＳの右旋円偏波を受信するアンテナである。外側導体１０は、設置面２に設けられ、一端としての第１給電点１１と、他端としての第２給電点１２と、本体部１３とを有する。本実施形態１では、例えば、第１給電点１１が負極であり、第２給電点１２が正極である。本体部１３は、第１線状導体が第１給電点１１から第２給電点１２に渡って円形状に形成された部分である。ここで、第１線状導体は、ＧＰＳの右旋円偏波の１波長に相当する長さから成る。本体部１３は、第１給電点１１と第２給電点１２との間に隙間を有する。外側導体１０は、本体部１３の周方向に沿って第１給電点１１と第２給電点１２との間で電流が流れる。実施形態１では、外側導体１０は、ＧＰＳの右旋円偏波を受信するので、設置面２を視て第１給電点１１と第２給電点１２との間で時計回りに電流が流れる。つまり、外側導体１０は、右旋円偏波を受信時に、正極の第２給電点１２から負極の第１給電点１１に向けて電流が流れる。

第１及び第２給電線２１、２２は、例えば、本体部１３で受電した電流を流す導電線である。第１給電線２１は、一端が外側導体１０の第１給電点１１に接続され、他端が図示しない受信回路に接続される。第２給電線２２は、一端が外側導体１０の第２給電点１２に接続され、他端が受信回路に接続される。第１及び第２給電線２１、２２は、本体部１３で受電した電流を受信回路に流す。

内側導体３０は、左旋円偏波の受信を抑制する部分である。内側導体３０は、設置面２且つ外側導体１０の内側に設けられ、曲部としての円形部３１と、連結部３２とを有する。円形部３１及び連結部３２は、第１線状導体とは異なる第２線状導体から形成される。ここで、第２線状導体は、例えば、ＧＰＳの左旋円偏波の１波長に基づく長さから成る。円形部３１は、円形状に形成され、第２線状導体の始点３１ａが連結部３２を介して負極の第１給電点１１に接続され、第２線状導体の終点３１ｂが非接続状態で外側導体１０の内側に位置する。円形部３１は、始点３１ａと終点３１ｂとの間に隙間を有する。内側導体３０は、外側導体１０とは逆向きに電流が流れるように形成される。具体的には、内側導体３０は、設置面２を視て外側導体１０の周方向に沿って円形部３１が反時計周りに始点３１ａから終点３１ｂまで延在する。内側導体３０は、円形部３１の周方向に沿って始点３１ａから終点３１ｂに向けて電流が流れる。つまり、内側導体３０は、設置面２を視て、第１給電点１１に接続された始点３１ａから非接続状態の終点３１ｂに向けて反時計回りに電流が流れる。連結部３２は、円形部３１の始点３１ａと外側導体１０の第１給電点１１とを接続する部分である。連結部３２は、外側導体１０の径方向に沿って延在する。

次に、実施形態１のアンテナ１のシミュレーション結果について説明する。実施形態１では、シミュレーションにおけるアンテナ１の構成として、厚さが０．２５ｍｍのＰＥＴフィルムの上に厚さが０．０１ｍｍの銀ペーストにより幅長が１ｍｍのアンテナ１のパターンを印刷し、その上下を０．１ｍｍの厚さのＰＥＴフィルムにより挟む構成とした。ＰＥＴフィルムの誘電率は、「３」とした。内側導体３０と外側導体１０とを連結する連結部３２の長さは、１ｍｍとした。図２は、内側導体３０の半径Ｒを８ｍｍ〜１１ｍｍまで０．５ｍｍ程度の間隔で変化させた場合におけるアンテナ１の交差偏波識別度（ＸＰＤ；ＣｒｏｓｓＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＤｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎ）を示す図である。図２は、縦軸がＸＰＤの値を示し、横軸が周波数を示す。図２に示すシミュレーション結果によれば、アンテナ１は、周波数が１．６ＧＨｚにおいて、内側導体３０の半径Ｒが８ｍｍの場合にＸＰＤが最も大きくその値が２５ｄＢ程度（図中Ｐ１）であり左旋円偏波の利得を抑制していることが分かる。図３は、内側導体３０の半径Ｒを８ｍｍ〜１１ｍｍまで０．５ｍｍ程度の間隔で変化させた場合におけるアンテナ１の電圧定在波比（ＶＳＷＲ；ＶｏｌｔａｇｅＳｔａｎｄｉｎｇＷａｖｅＲａｔｉｏ）を示す図である。図３は、縦軸がＶＳＷＲの値を示し、横軸が周波数を示す。図３に示すシミュレーション結果によれば、アンテナ１は、周波数が１．６ＧＨｚにおいて、内側導体３０の半径Ｒが８ｍｍの場合、その値が５．６程度（図中Ｐ２）であり電力効率が相対的によくないことが分かる。図４は、内側導体３０の半径Ｒが８ｍｍの場合におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートである。図４に示すシミュレーション結果によれば、周波数が１．６ＧＨｚにおいて、内側導体３０の半径Ｒが８ｍｍの場合、反射の大きさが０．６９程度であり、位相が−５８程度（図中Ｐ３）であり、反射が相対的に大きいことが分かる。図５は、内側導体３０の半径Ｒ８ｍｍの場合における軸比（ＡＲ；ＡｘｉａｌＲａｔｉｏ）を示す図である。図５は、縦軸が軸比を示す値であり、横軸が周波数である。図５に示すシミュレーション結果によれば、アンテナ１は、周波数が１．６ＧＨｚにおいて、内側導体３０の半径Ｒが８ｍｍの場合、軸比が１．１ｄＢ程度（図中Ｐ４）であり軸比が良好であることが分かる。図６は、内側導体３０の半径Ｒが８ｍｍの場合における指向特性を示す図である。図６に示すシミュレーション結果によれば、内側導体３０の半径Ｒが８ｍｍの場合、右旋円偏波と左旋円偏波とが対称になっており各円偏波の指向特性に対称性があることが分かる。この対称性により、アンテナ１は、裏返して設置することにより外側導体１０が左旋円偏波を受信することができる。左旋円偏波を受信する場合、内側導体３０は、設置面２を視て円形部３１が時計周りに始点３１ａから終点３１ｂまで延在する。

以上のように、実施形態１に係るアンテナ１は、外側導体１０と、内側導体３０とを備える。外側導体１０は、右旋円偏波の１波長に相当する長さから成る第１線状導体が第１給電点１１から第２給電点１２に渡って円形状に形成され、第１給電点１１と第２給電点１２との間で電流が流れる。内側導体３０は、外側導体１０の内側に設けられ、左旋円偏波の１波長に基づく長さから成る、第１線状導体とは異なる第２線状導体から形成される。そして、内側導体３０は、第２線状導体の始点３１ａが第１給電点１１に接続され、第２線状導体の終点３１ｂが非接続状態で外側導体１０の内側に位置する。そして、内側導体３０は、始点３１ａと終点３１ｂとの間で曲がり形状に形成された曲部としての円形部３１を有し外側導体１０とは逆向きに電流が流れるように設けられる。

この構成により、アンテナ１は、右旋円偏波による電流が外側導体１０に流れ、左旋円偏波による電流が内側導体３０に流れる。この構成により、アンテナ１は、左旋円偏波による電流が外側導体１０に流れることを抑制できる。この抑制により、アンテナ１は、右旋円偏波の利得を向上することができる。この結果、アンテナ１は、ＸＰＤを向上でき、右旋円偏波を良好に受信することができる。アンテナ１は、外側導体１０が円形状であるので、右旋円偏波の真円度を表す軸比を良好な値とすることができる。アンテナ１は、例えば、第１及び第２線状導体を印刷することにより製造できるので、従来のようにアンテナ１を組み立てる場合と比較して製造工数を抑制でき、コストを抑制できる。そして、アンテナ１は、印刷により製造できるので、従来のようにアンテナ１を固定する部材（固定ステー）を不要とすることができ、部品点数を抑制できる。また、アンテナ１は、従来のパッチアンテナと比較して、厚みを薄く形成することができると共に可撓性を有することができ、設置場所に柔軟に対応することができる。例えば、アンテナ１は、車両のルーフ内部に設置することができる。

また、上記アンテナ１において、外側導体１０及び内側導体３０は、設置面２に設けられ、内側導体３０は、外側導体１０が右旋円偏波を受信する場合、設置面２を視て反時計周りに始点３１ａから終点３１ｂまで延在する。この構成により、アンテナ１は、左旋円偏波による電流が内側導体３０に流れるので、左旋円偏波による電流が外側導体１０に流れることを抑制できＸＰＤを向上できる。

また、上記アンテナ１において、内側導体３０は、曲部として円形状に形成された円形部３１を有する。この構成により、アンテナ１は、左旋円偏波による電流が内側導体３０の円形部３１に流れ、左旋円偏波による電流が外側導体１０に流れることを抑制できＸＰＤを向上できる。

〔実施形態１の変形例１〕
次に、実施形態１の変形例１に係るアンテナ１Ａについて説明する。なお、変形例１は、実施形態１と同等の構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。変形例１のアンテナ１Ａは、内側導体３０と外側導体１０とを連結する連結部３２Ａの長さＨを１ｍｍ〜１０ｍｍまで１ｍｍ間隔で変化させた点で実施形態１と異なる。アンテナ１Ａは、実施形態１のアンテナ１よりも連結部３２Ａを径方向に沿って１ｍｍ〜１０ｍｍまで長くするにつれて、内側導体３０がその分だけ外側導体１０の中心に近づく位置に設けられる。なお、図７には、連結部３２Ａの長さＨを８ｍｍにした場合におけるアンテナ１Ａの構成を図示している。図８は、連結部３２Ａの長さＨを１ｍｍ〜１０ｍｍまで１ｍｍ間隔で変化させた場合におけるアンテナ１ＡのＸＰＤを示す図である。図８は、縦軸がＸＰＤの値を示し、横軸が周波数を示す。図８に示すシミュレーション結果によれば、アンテナ１Ａは、周波数が１．６ＧＨｚにおいて、連結部３２Ａの長さＨが１ｍｍの場合にＸＰＤが最も大きくその値が１９ｄＢ程度（図中Ｐ５）であり左旋円偏波の利得を抑制していることが分かる。図９は、連結部３２Ａの長さＨを１ｍｍ〜１０ｍｍまで１ｍｍ間隔で変化させた場合におけるアンテナ１ＡのＶＳＷＲを示す図である。図９は、縦軸がＶＳＷＲの値を示し、横軸が周波数を示す。図９に示すシミュレーション結果によれば、アンテナ１Ａは、周波数が１．６ＧＨｚにおいて、連結部３２Ａの長さＨが１ｍｍの場合、ＶＳＷＲが４．５程度（図中Ｐ６）であり電力効率が相対的によくないことが分かる。また、アンテナ１Ａは、周波数が１．６ＧＨｚにおいて、連結部３２Ａの長さＨが８ｍｍの場合、ＶＳＷＲが２．０程度（図中Ｐ７）であり電力効率が相対的によく、ＸＰＤが１１．５ｄＢ程度（図中Ｐ８）でありＸＰＤが相対的によい結果であり、連結部３２Ａの長さＨが８ｍｍの場合にバランスがとれていることが分かる。図１０は、連結部３２Ａの長さＨが８ｍｍの場合におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートである。図１０に示すシミュレーション結果によれば、周波数が１．６ＧＨｚにおいて、連結部３２Ａの長さＨが８ｍｍの場合、反射の大きさが０．２程度であり、位相が−７４程度（図中Ｐ９）であり、反射が実施形態１のアンテナ１よりも小さいことが分かる。図１１は、連結部３２Ａの長さＨが８ｍｍの場合における軸比を示す図である。図１１は、縦軸が軸比を示す値であり、横軸が周波数である。図１１に示すシミュレーション結果によれば、アンテナ１Ａは、周波数が１．６ＧＨｚにおいて、連結部３２Ａの長さＨが８ｍｍの場合、軸比が１．８ｄＢ程度（図中Ｐ１０）であり、軸比が実施形態１のアンテナ１よりもよくない結果であることが分かる。図１２は、連結部３２Ａの長さＨが８ｍｍの場合における指向特性を示す図である。図１２に示すシミュレーション結果によれば、連結部３２Ａの長さＨが８ｍｍの場合、右旋円偏波と左旋円偏波とが対称になっており各円偏波の指向特性に対称性があることが分かる。この対称性により、アンテナ１Ａは、裏返して設置することにより外側導体１０が左旋円偏波を受信することができる。左旋円偏波を受信する場合、内側導体３０は、設置面２を視て円形部３１が時計周りに始点３１ａから終点３１ｂまで延在する。

以上のように、実施形態１の変形例１に係るアンテナ１Ａは、ＧＰＳの右旋円偏波の１波長に相当する長さから成る外側導体１０と、ＧＰＳの左旋円偏波の１波長に基づく長さから成る円形部３１及び連結部３２Ａを有する内側導体３０とを備える。アンテナ１Ａは、連結部３２Ａの長さＨが８ｍｍである。この構成により、アンテナ１Ａは、ＶＳＷＲを実施形態１のアンテナ１よりも小さくすることができ電力効率を実施形態１のアンテナ１よりも向上できる。また、アンテナ１Ａは、ＸＰＤが実施形態１のアンテナ１よりも小さいが１１．５ｄＢを確保することができ、バランスのとれた性能を発揮することができる。また、アンテナ１Ａは、指向特性における対称性によりアンテナ１Ａを裏返して設置することで外部導体１０が左旋円偏波を受信することができる。

〔実施形態１の変形例２〕
次に、実施形態１の変形例２に係るアンテナ１Ｂについて説明する。なお、変形例２は、実施形態１及び変形例１と同等の構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。変形例２の内側導体３０Ｂは、図１３に示すように、実施形態１の円形部３１の代わりにＣ字状の円弧部３１Ｂを有する点で実施形態１及び変形例１と異なる。円弧部３１Ｂは、第２線状導体の始点３１ａが連結部３２を介して負極の第１給電点１１に接続され、第２線状導体の終点３１ｂが非接続状態で外側導体１０の内側に位置する。ここで、第２線状導体は、上述のように、例えば、ＧＰＳの左旋円偏波の１波長に基づく長さから成る。内側導体３０Ｂは、外側導体１０とは逆向きに電流が流れるように形成される。具体的には、内側導体３０Ｂは、設置面２を視て外側導体１０の周方向に沿って円弧部３１Ｂが反時計周りに始点３１ａから終点３１ｂまで延在する。内側導体３０Ｂは、例えば、外側導体１０の半径をｒとした場合、円弧部３１Ｂの半径が１／２ｒであり、円弧部３１Ｂの円周が３／４πｒである。内側導体３０Ｂは、中心が第１給電点１１から１／４ｒの距離に位置する。内側導体３０Ｂは、円弧部３１Ｂの周方向に沿って始点３１ａから終点３１ｂに向けて電流が流れる。つまり、内側導体３０Ｂは、設置面２を視て、第１給電点１１に接続された始点３１ａから非接続状態の終点３１ｂに向けて反時計回りに電流が流れる。連結部３２は、円弧部３１Ｂの始点３１ａと外側導体１０の第１給電点１１とを接続する部分である。連結部３２は、外側導体１０の径方向に沿って延在する。

次に、実施形態１の変形例２のアンテナ１Ｂのシミュレーション結果について説明する。図１４は、アンテナ１ＢのＸＰＤを示す図である。図１４は、縦軸がＸＰＤの値を示し、横軸が周波数を示す。図１４に示すシミュレーション結果によれば、アンテナ１Ｂは、周波数が１．６ＧＨｚにおいて、ＸＰＤが１２ｄＢ程度（図中Ｐ１１）であり左旋円偏波の利得を抑制していることが分かる。図１５は、アンテナ１ＢのＶＳＷＲを示す図である。図１５は、縦軸がＶＳＷＲの値を示し、横軸が周波数を示す。図１５に示すシミュレーション結果によれば、アンテナ１Ｂは、周波数が１．６ＧＨｚにおいて、ＶＳＷＲが２．０程度（図中Ｐ１２）であり電力効率が相対的によいことが分かる。図１６は、インピーダンス特性を示すスミスチャートである。図１６に示すシミュレーション結果によれば、周波数が１．６ＧＨｚにおいて、反射の大きさが０．３５程度で位相が−７０程度（図中Ｐ１３）であり、反射が相対的に小さいことが分かる。図１７は、指向特性を示す図である。図１７に示すシミュレーション結果によれば、右旋円偏波と左旋円偏波とが対称になっており各円偏波の指向特性に対称性があることが分かる。この対称性により、アンテナ１Ｂは、裏返して設置することにより外側導体１０が左旋円偏波を受信することができる。左旋円偏波を受信する場合、内側導体３０Ｂは、設置面２を視て円弧部３１Ｂが時計周りに始点３１ａから終点３１ｂまで延在する。

以上のように、実施形態１の変形例２に係るアンテナ１Ｂは、ＧＰＳの右旋円偏波の１波長に相当する長さから成る外側導体１０と、ＧＰＳの左旋円偏波の１波長に基づく長さから成る円弧部３１Ｂ及び連結部３２を有する内側導体３０Ｂとを備える。この構成により、アンテナ１Ｂは、左旋円偏波の利得を抑制できると共に電力効率をよくすることができる。また、アンテナ１Ｂは、指向特性における対称性によりアンテナ１Ｂを裏返して設置することで外側導体１０が左旋円偏波を受信することができる。

〔実施形態１の変形例３〕
次に、実施形態１の変形例３に係るアンテナ１Ｃについて説明する。なお、変形例３は、実施形態１、変形例１、及び、変形例２と同等の構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。変形例３の内側導体３０Ｃは、図１８に示すように、実施形態１の円形部３１の代わりに矩形状の矩形部３１Ｃを有する点で実施形態１等と異なる。矩形部３１Ｃは、曲部の一例であり、例えば、正方形（菱形）の形状に形成される。矩形部３１Ｃは、第２線状導体の始点３１ａが連結部３２を介して負極の第１給電点１１に接続され、第２線状導体の終点３１ｂが非接続状態で外側導体１０の内側に位置する。ここで、第２線状導体は、上述のように、例えば、ＧＰＳの左旋円偏波の１波長に基づく長さから成る。矩形部３１Ｃは、始点３１ａと終点３１ｂとの間に隙間を有する。内側導体３０Ｃは、外側導体１０とは逆向きに電流が流れるように形成される。具体的には、内側導体３０Ｃは、設置面２を視て外側導体１０の周方向に沿って矩形部３１Ｃが反時計周りに始点３１ａから終点３１ｂまで延在する。内側導体３０Ｃは、矩形部３１Ｃの周方向に沿って始点３１ａから終点３１ｂに向けて電流が流れる。つまり、内側導体３０Ｃは、設置面２を視て、第１給電点１１に接続された始点３１ａから非接続状態の終点３１ｂに向けて反時計回りに電流が流れる。連結部３２は、矩形部３１Ｃの始点３１ａと外側導体１０の第１給電点１１とを接続する部分である。連結部３２は、外側導体１０の径方向に沿って延在する。

次に、実施形態１の変形例３のアンテナ１Ｃのシミュレーション結果について説明する。図１９は、アンテナ１ＣのＸＰＤを示す図である。図１９は、縦軸がＸＰＤの値を示し、横軸が周波数を示す。図１９に示すシミュレーション結果によれば、アンテナ１Ｃは、周波数が１．６ＧＨｚにおいて、ＸＰＤが１６ｄＢ程度（図中Ｐ１４）であり左旋円偏波の利得を抑制していることが分かる。図２０は、アンテナ１ＣのＶＳＷＲを示す図である。図２０は、縦軸がＶＳＷＲの値を示し、横軸が周波数を示す。図２０に示すシミュレーション結果によれば、アンテナ１Ｃは、周波数が１．６ＧＨｚにおいて、ＶＳＷＲが２．６程度（図中Ｐ１５）であり反射が相対的に小さいことが分かる。図２１は、インピーダンス特性を示すスミスチャートである。図２１に示すシミュレーション結果によれば、周波数が１．６ＧＨｚにおいて、反射の大きさが０．４５程度であり、位相が−６９程度（図中Ｐ１６）であり、反射が相対的に小さいことが分かる。図２２は、軸比を示す図である。図２２は、縦軸が軸比を示す値であり、横軸が周波数である。図２２に示すシミュレーション結果によれば、アンテナ１Ｃは、周波数が１．６ＧＨｚにおいて、軸比が１．４ｄＢ程度（図中Ｐ１７）であり軸比が相対的によいことが分かる。図２３は、指向特性を示す図である。図２３に示すシミュレーション結果によれば、右旋円偏波と左旋円偏波とが対称になっており各円偏波の指向特性に対称性があることが分かる。この対称性により、アンテナ１Ｃは、裏返して設置することにより外側導体１０が左旋円偏波を受信することができる。左旋円偏波を受信する場合、内側導体３０Ｃは、設置面２を視て矩形部３１Ｃが時計周りに始点３１ａから終点３１ｂまで延在する。

以上のように、実施形態１の変形例３に係るアンテナ１Ｃは、ＧＰＳの右旋円偏波の１波長に相当する長さから成る外側導体１０と、ＧＰＳの左旋円偏波の１波長に基づく長さから成る矩形部３１Ｃ及び連結部３２を有する内側導体３０Ｃとを備える。この構成により、アンテナ１Ｃは、左旋円偏波の利得を抑制できると共に電力効率をよくすることができる。また、アンテナ１Ｃは、指向特性における対称性によりアンテナ１Ｃを裏返して設置することで外側導体１０が左旋円偏波を受信することができる。

〔実施形態１の変形例４〕
次に、実施形態１の変形例４に係るアンテナ１Ｄについて説明する。なお、変形例４は、実施形態１、変形例１、変形例２、及び、変形例３と同等の構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。変形例４の内側導体３０Ｄは、図２４に示すように、実施形態１の円形部３１の代わりにＬ字状のＬ字部３１Ｄを有する点で実施形態１等と異なる。Ｌ字部３１Ｄは、曲部の一例であり、第２線状導体の始点３１ａが連結部３２を介して負極の第１給電点１１に接続され、第２線状導体の終点３１ｂが非接続状態で外側導体１０の内側に位置する。ここで、第２線状導体は、上述のように、例えば、ＧＰＳの左旋円偏波の１波長に基づく長さから成る。内側導体３０Ｄは、外側導体１０とは逆向きに電流が流れるように形成される。具体的には、内側導体３０Ｄは、設置面２を視てＬ字部３１Ｄが反時計周りに始点３１ａから終点３１ｂまで延在する。Ｌ字部３１Ｄは、例えば、始点３１ａを有する第１辺が外側導体１０の径方向に沿って外側導体１０の略中心まで延在し、終点３１ｂを有する第２辺が第１辺に対し略直角に延在する。そして、Ｌ字部３１Ｄは、第１辺の長さと第２辺の長さとが同等に形成される。内側導体３０Ｄは、Ｌ字部３１Ｄの始点３１ａから終点３１ｂに向けて電流が流れる。つまり、内側導体３０Ｄは、設置面２を視て、第１給電点１１に接続された始点３１ａから非接続状態の終点３１ｂに向けて反時計回りに電流が流れる。連結部３２は、Ｌ字部３１Ｄの始点３１ａと外側導体１０の第１給電点１１とを接続する部分である。連結部３２は、外側導体１０の径方向に沿って延在する。連結部３２は、第１辺の延在方向の始点３１ａ側の端部ともいえる。

次に、実施形態１の変形例４のアンテナ１Ｄのシミュレーション結果について説明する。図２５は、アンテナ１ＤのＸＰＤを示す図である。図２５は、縦軸がＸＰＤの値を示し、横軸が周波数を示す。図２５に示すシミュレーション結果によれば、アンテナ１Ｄは、周波数が１．６ＧＨｚにおいて、ＸＰＤが１０ｄＢ程度（図中Ｐ１８）であり左旋円偏波の利得を抑制していることが分かる。図２６は、アンテナ１ＤのＶＳＷＲを示す図である。図２６は、縦軸がＶＳＷＲの値を示し、横軸が周波数を示す。図２６に示すシミュレーション結果によれば、アンテナ１Ｄは、周波数が１．６ＧＨｚにおいて、ＶＳＷＲが１．８程度（図中Ｐ１９）であり反射が相対的に小さいことが分かる。図２７は、インピーダンス特性を示すスミスチャートである。図２７に示すシミュレーション結果によれば、周波数が１．６ＧＨｚにおいて、反射の大きさが０．２９程度であり、位相が−５４程度（図中Ｐ２０）であり、反射が相対的に小さいことが分かる。図２８は、軸比を示す図である。図２８は、縦軸が軸比を示す値であり、横軸が周波数である。図２８に示すシミュレーション結果によれば、アンテナ１Ｄは、周波数が１．６ＧＨｚにおいて、軸比が１．９ｄＢ程度（図中Ｐ２１）であり、軸比が実施形態１のアンテナ１よりもよくない結果であることが分かる。図２９は、指向特性を示す図である。図２９に示すシミュレーション結果によれば、右旋円偏波と左旋円偏波とが対称になっており各円偏波の指向特性に対称性があることが分かる。この対称性により、アンテナ１Ｄは、裏返して設置することにより外側導体１０が左旋円偏波を受信することができる。左旋円偏波を受信する場合、内側導体３０Ｄは、設置面２を視てＬ字部３１Ｄが時計周りに始点３１ａから終点３１ｂまで延在する。

以上のように、実施形態１の変形例４に係るアンテナ１Ｄは、ＧＰＳの右旋円偏波の１波長に相当する長さから成る外側導体１０と、ＧＰＳの左旋円偏波の１波長に基づく長さから成るＬ字部３１Ｄ及び連結部３２を有する内側導体３０Ｄとを備える。この構成により、アンテナ１Ｄは、左旋円偏波の利得を抑制できると共に電力効率をよくすることができる。また、アンテナ１Ｄは、指向特性における対称性によりアンテナ１Ｄを裏返して設置することで外部導体１０が左旋円偏波を受信することができる。

〔実施形態２〕
次に、実施形態２に係るアンテナ１Ｅについて説明する。なお、実施形態２は、実施形態１、変形例１、変形例２、変形例３、及び、変形例４と同等の構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。実施形態２の内側導体３０Ｅは、図３０に示すように、ＥＴＣの右旋円偏波を受信する点で実施形態１等と異なる。ＥＴＣの右旋円偏波は、例えば、周波数が５．８ＧＨｚである。実施形態２のアンテナ１Ｅは、実施形態１のアンテナ１と同等の形状に形成され、受信する電波の周波数がＧＰＳよりも高いのでサイズが小さく形成される。実施形態２に係るアンテナ１Ｅは、外側導体１０Ｅと、第１及び第２給電線２１、２２と、内側導体３０Ｅとを備える。外側導体１０Ｅは、ＥＴＣの右旋円偏波を受信するアンテナである。外側導体１０Ｅは、設置面２に設けられ、本体部１３Ｅと、一端としての第１給電点１１と、他端としての第２給電点１２とを有する。本実施形態２では、第１給電点１１が負極であり、第２給電点１２が正極である。本体部１３Ｅは、第１線状導体が第１給電点１１から第２給電点１２に渡って円形状に形成された部分である。ここで、第１線状導体は、ＥＴＣの右旋円偏波の１波長に相当する長さから成る。本体部１３Ｅは、第１給電点１１と第２給電点１２との間に隙間を有する。外側導体１０Ｅは、本体部１３Ｅの周方向に沿って第１給電点１１と第２給電点１２との間で電流が流れる。実施形態２では、外側導体１０Ｅは、ＥＴＣの右旋円偏波を受信するので、設置面２を視て第１給電点１１と第２給電点１２との間で時計回りに電流が流れる。

内側導体３０Ｅは、左旋円偏波の受信を抑制する部分である。内側導体３０Ｅは、設置面２且つ外側導体１０Ｅの内側に設けられ、円形部３１Ｅと、連結部３２とを有する。円形部３１Ｅ及び連結部３２は、第２線状導体から形成される。ここで、第２線状導体は、例えば、ＥＴＣの左旋円偏波の１波長に基づく長さから成る。円形部３１Ｅは、円形状に形成され、第２線状導体の始点３１ａが連結部３２を介して負極の第１給電点１１に接続され、第２線状導体の終点３１ｂが非接続状態で外側導体１０Ｅの内側に位置する。円形部３１Ｅは、始点３１ａと終点３１ｂとの間に隙間を有する。内側導体３０Ｅは、外側導体１０Ｅとは逆向きに電流が流れるように形成される。具体的には、内側導体３０Ｅは、設置面２を視て外側導体１０Ｅの周方向に沿って円形部３１Ｅが反時計周りに始点３１ａから終点３１ｂまで延在する。内側導体３０Ｅは、円形部３１Ｅの周方向に沿って始点３１ａから終点３１ｂに向けて電流が流れる。つまり、内側導体３０Ｅは、設置面２を視て、第１給電点１１に接続された始点３１ａから非接続状態の終点３１ｂに向けて反時計回りに電流が流れる。連結部３２は、円形部３１Ｅの始点３１ａと外側導体１０Ｅの第１給電点１１とを接続する部分である。連結部３２は、外側導体１０Ｅの径方向に沿って延在する。

次に、実施形態２のアンテナ１Ｅのシミュレーション結果について説明する。図３１は、アンテナ１ＥのＸＰＤを示す図である。図３１は、縦軸がＸＰＤの値を示し、横軸が周波数を示す。図３１に示すシミュレーション結果によれば、アンテナ１Ｅは、周波数が５．８ＧＨｚにおいて、ＸＰＤが２７ｄＢ程度（図中Ｐ２２）であり、左旋円偏波の利得を抑制していることが分かる。図３２は、アンテナ１ＥのＶＳＷＲを示す図である。図３２は、縦軸がＶＳＷＲの値を示し、横軸が周波数を示す。図３２に示すシミュレーション結果によれば、アンテナ１Ｅは、周波数が５．８ＧＨｚにおいて、ＶＳＷＲが１．６程度（図中Ｐ２３）であり反射が相対的に小さいことが分かる。図３３は、インピーダンス特性を示すスミスチャートである。図３３に示すシミュレーション結果によれば、周波数が５．８ＧＨｚにおいて、反射の大きさが０．２３程度であり、位相が−１７９程度（図中Ｐ２４）であり、反射が相対的に小さいことが分かる。図３４は、軸比を示す図である。図３４は、縦軸が軸比を示す値であり、横軸が周波数である。図３４に示すシミュレーション結果によれば、アンテナ１Ｅは、周波数が５．８ＧＨｚにおいて、軸比が１．１ｄＢ程度（図中Ｐ２５）であり軸比が相対的によいことが分かる。図３５は、指向特性を示す図である。図３５に示すシミュレーション結果によれば、右旋円偏波と左旋円偏波とが対称になっており各円偏波の指向特性に対称性があることが分かる。この対称性により、アンテナ１Ｅは、裏返して設置することにより外側導体１０Ｅが左旋円偏波を受信することができる。左旋円偏波を受信する場合、内側導体３０Ｅは、設置面２を視て円形部３１Ｅが時計周りに始点３１ａから終点３１ｂまで延在する。

以上のように、実施形態２に係るアンテナ１Ｅは、ＥＴＣの右旋円偏波の１波長に相当する長さから成る外側導体１０Ｅと、ＥＴＣの左旋円偏波の１波長に基づく長さから成る円形部３１Ｅ及び連結部３２を有する内側導体３０Ｅとを備える。この構成により、アンテナ１Ｅは、左旋円偏波の利得を抑制できると共に電力効率をよくすることができる。また、アンテナ１Ｅは、指向特性における対称性によりアンテナ１Ｅを裏返して設置することで外部導体１０が左旋円偏波を受信することができる。

なお、実施形態１、実施形態１の変形例１〜４、及び、実施形態２において、始点３１ａが負極の第１給電点１１に接続される例について説明したが、これに限定されない。実施形態２の変形例のアンテナ１Ｆに示すように、内側導体３０Ｆの始点３１ａは、正極の第２給電点１２に接続されてもよい（図３６参照）。この場合、アンテナ１Ｆは、右旋と左旋との利得特性が反転して左旋円偏波を受信する。図３７は、アンテナ１ＦのＸＰＤを示す図である。図３７は、縦軸がＸＰＤの値を示し、横軸が周波数を示す。図３７に示すシミュレーション結果によれば、アンテナ１Ｆは、周波数が５．８ＧＨｚにおいて、ＸＰＤが２２ｄＢ程度（図中Ｐ２６）であり、右旋円偏波の利得を抑制していることが分かる。図３８は、アンテナ１ＦのＶＳＷＲを示す図である。図３８は、縦軸がＶＳＷＲの値を示し、横軸が周波数を示す。図３８に示すシミュレーション結果によれば、アンテナ１Ｆは、周波数が５．８ＧＨｚにおいて、ＶＳＷＲが１．６程度（図中Ｐ２７）であり反射が相対的に小さいことが分かる。

また、実施形態１、実施形態１の変形例１〜４、実施形態２、及び、実施形態２の変形例において、外側導体１０、１０Ｅ及び内側導体３０、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅ、３０Ｆの長さを変更することで、ＧＰＳ信号、ＥＴＣ信号を受信することが可能である。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅアンテナ
２設置面
１０、１０Ｅ外側導体
１１第１給電点（一端）
１２第２給電点（他端）
３０、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅ、３０Ｆ内側導体
３１ａ始点
３１ｂ終点
３１、３１Ｅ円形部
３１Ｂ円弧部
３１Ｃ矩形部
３１ＤＬ字部

Claims

右旋円偏波又は左旋円偏波のいずれか一方の１波長に相当する長さから成る第１線状導体が一端から他端に渡って円形状に形成され前記一端と前記他端との間で電流が流れる外側導体と、
前記外側導体の内側に設けられ、前記右旋円偏波又は前記左旋円偏波のいずれか他方の１波長に基づく長さから成る、前記第１線状導体とは異なる第２線状導体の始点が前記一端又は前記他端のいずれか一方に接続され前記第２線状導体の終点が非接続状態で前記外側導体の内側に位置し前記始点と前記終点との間で曲がり形状に形成された曲部を有し前記外側導体とは逆向きに電流が流れるように設けられた内側導体と、
を備えることを特徴とするアンテナ。
前記外側導体及び前記内側導体は、設置面に設けられ、
前記内側導体は、
前記外側導体が前記右旋円偏波を受信する場合、前記設置面を視て反時計周りに前記始点から前記終点まで延在し、
前記外側導体が前記左旋円偏波を受信する場合、前記設置面を視て時計周りに前記始点から前記終点まで延在する請求項１に記載のアンテナ。
前記内側導体は、前記曲部として円形状に形成された円形部を有する請求項１又は２に記載のアンテナ。
前記内側導体は、前記曲部として矩形状に形成された矩形部を有する請求項１又は２に記載のアンテナ。
前記内側導体は、前記曲部としてＬ字状に形成されたＬ字部を有する請求項１又は２に記載のアンテナ。