JP7113384B2 - アンテナおよび車両 - Google Patents

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Description

本発明は、アンテナ技術に関し、特に基板上に給電素子を配置するアンテナおよび車両に関する。
アンテナを小型化するために、例えば、マイクロストリップアンテナ、パッチアンテナが使用される。このようなアンテナでは、基板の一方の面にグランド層が形成され、他方の面にストリップ導体が形成される(例えば、特許文献1参照)。
特開2004-349928号公報 特開2007-059966号公報 特開平9-246852号公報 特開昭63-088904号公報
ストリップ導体である給電素子の近傍に、導波器と呼ばれる無給電素子を装荷することによって、パッチアンテナの指向性を変えることができる。パッチアンテナを所定の用途、例えば、車両での通信に使用する場合、その用途に適した指向性が求められる。
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、所定の用途に適したアンテナの指向性を得る技術を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある態様のアンテナは、車両に備えられるアンテナであって、平面視で第1形の面を備える第1導体と、第1導体の面側に配置される給電素子と、第1導体の面側であって第1導体の面を基準に給電素子より離れて配置され、平面視で第2形の面状であり、第1導体の面に沿って重なって配置された第2導体と、第2導体と少なくとも高周波的に電気接続され、第1導体の面に垂直な向きについて、少なくとも一部は第2導体より第1導体に近い位置に配置された第3導体と、を備える。第1形の面積は、第2形の面積より大きく、第3導体の少なくとも一部は、第1導体の面に沿った方向について、給電素子を基準に、第2導体の一部より遠くに配置され、第3導体は、第1導体と直流的には電気接続されず、給電素子と第1導体との間は、第1距離を有する。第3導体の少なくとも一部と第1導体との間は、第2距離を有する。第2距離は、第1距離の2倍より小さ給電素子と第2導体は、第1導体の面に平行な所定の方向に沿って配置され、所定の方向が車両の進行方向に対応するようにアンテナは車両に備えられ、第2距離は、第1距離より小さい
本発明の別の態様は、車両である。この車両は、アンテナと、アンテナを支持する支持部と、を備える車両であって、アンテナは、平面視で第1形の面を備える第1導体と、第1導体の面側に配置される給電素子と、第1導体の面側であって第1導体の面を基準に給電素子より離れて配置され、平面視で第2形の面状であり、第1導体の面に沿って重なって配置された第2導体と、第2導体と少なくとも高周波的に電気接続され、第1導体の面に垂直な向きについて、少なくとも一部は第2導体より第1導体に近い位置に配置された第3導体と、を備える。第1形の面積は、第2形の面積より大きく、第3導体の少なくとも一部は、第1導体の面に沿った方向について、給電素子を基準に、第2導体の一部より遠くに配置され、第3導体は、第1導体と直流的には電気接続されず、給電素子と第1導体との間は、第1距離を有する。第3導体の少なくとも一部と第1導体との間は、第2距離を有する。第2距離は、第1距離の2倍より小さく、給電素子と第2導体は、第1導体の面に平行な所定の方向に沿って配置され、支持部は、所定の方向が車両の進行方向に対応するようにアンテナを支持第2距離は、第1距離より小さい
本発明によれば、所定の用途に適したアンテナの指向性を得ることができる。
実施例に係る車両の構造を示す図である。 図2(a)-(b)は、実施例の比較対象となるアンテナの構造と特性を示す図である。 図3(a)-(f)は、実施例に係るアンテナの構造を示す図である。 図4(a)-(d)は、図3(a)、図3(d)のアンテナの特性を示す図である。 図5(a)-(b)は、図3(d)のアンテナのサイズを示す図である。 図6(a)-(b)は、実施例における角度を示す図である。 図7(a)-(d)は、図5(b)のギャップG1の変化に対する特性を示す図である。 図8(a)-(d)は、図5(a)のL字型導波器幅DWの変化に対する特性を示す図である。 図9(a)-(b)は、図2(a)、図3(a)、図3(d)のアンテナの特性を示す図である。 図10(a)-(b)は、図1の車両に搭載したアンテナの特性を示す図である。 図11(a)-(f)は、図3(d)のアンテナの別の特性を示す図である。 図12(a)-(c)は、図3(d)のアンテナの容量結合の変化に対する指向性特性を示す図である。 図13(a)-(b)は、変形例に係るアンテナの構造を示す図である。 図14(a)-(b)は、別の変形例に係るアンテナの構造を示す図である。 図15(a)-(b)は、さらに別の変形例に係るアンテナの構造を示す図である。 他の実施例に係る車両の構造を示す図である。 他の実施例に係る部屋の構造を示す図である。
本発明の実施例を具体的に説明する前に、実施例の基礎となった知見を説明する。本実施例は、車両等に搭載されるアンテナに関する。車両において実行される通信の用途に応じて、アンテナに求められる指向性が異なる。例えば、車両の周囲方向に対して通信が実行される場合、アンテナには広角な指向性が求められる。また、車両の進行方向に対して通信が実行される場合、アンテナには進行方向を向いた指向性が求められる。一方、アンテナから放射される電波に対する障害物の影響を低減するために、車両の屋根にアンテナが搭載される。車両の屋根にアンテナを搭載する場合、アンテナを小型化することが望まれる。
アンテナを小型化するための技術の1つがパッチアンテナであるが、パッチアンテナは無指向性に近い特性を有するので、給電素子が上側を向くようにパッチアンテナを屋根に固定した場合、天頂方向への電波の放射も大きくなる。天頂方向への電波の、所望でない放射が大きくなると、車両の周囲方向あるいは車両の進行方向への電波の放射が大きくならない。天頂方向への電波の所望でない放射を抑制するために、パッチアンテナに導波器を装荷することによって、アンテナから放射される電波の最大方向が傾けられる。しかしながら、特に、周囲方向に対して広角な指向性を得るためには導波器の個数が増大し、アンテナの占有スペースが大きくなる。このように、アンテナを小型化しながら、通信の用途に適したアンテナの指向性が求められる。
なお、以下の説明において、「平行」、「直交」は、完全な平行、直交だけではなく、誤差の範囲で平行からずれている場合も含むものとする。また、「略」は、おおよその範囲で同一であるという意味である。
図1は、車両100の構造を示す。図1に示すように、x軸、y軸、z軸からなる直交座標系が規定される。x軸は車両100の左右方向を示し、y軸は車両100の前後方向を示し、これらは車両100の底面において互いに直交する。z軸は車両100の高さ方向を示し、x軸とy軸に垂直である。また、x軸、y軸、z軸のそれぞれの正の方向は、図1における矢印の方向に規定され、負の方向は、矢印と逆向きの方向に規定される。例えば、y軸の正方向は車両100の後方を向き、z軸の正方向は天頂を向く。また、x軸の正方向を「右側」といい、x軸の負方向を「左側」といい、y軸の正方向を「後側」といい、y軸の負方向を「前側」といい、z軸の正方向を「上側」といい、z軸の負方向を「下側」ということもある。
車両100は、車体10、操舵車輪12、固定車輪14、アンテナ20を含む。車体10の下側には、操舵車輪12、固定車輪14が配置される。操舵車輪12は、前輪であり、運転者のステアリング操作によって向きが変わる車輪である。固定車輪14は、後輪であり、操舵されずに向きが固定の車輪である。また、操舵車輪12が後輪であって、固定車輪14が前輪であってもよい。ここで、車両100の進行方向は、固定車輪14の方向であるように定義される。車両100の天井部10aの外側にアンテナ20が設置される。アンテナ20には風雨から守るためのカバーが取り付けられるが、以下の説明ではカバーを省略する。なお、アンテナ20の代わりに、アンテナ200、アンテナ300、アンテナ380、アンテナ600、アンテナ650が設定されてもよい。
図2(a)-(b)は、比較対象となるアンテナ30の構造と特性を示す。図2(a)は、アンテナ30の構造を示す斜視図である。アンテナ30は、第1導体32、給電素子34、誘電体基板36を含む。誘電体基板36は、板状に形成され、上側と下側に矩形状の面を有する。誘電体基板36の下側には、グランドとなる地板導体である第1導体32が配置される。第1導体32は、上側から見たx-y平面(以下、「平面視」ということもある)において第1形の面を備える。第1形は、例えば、誘電体基板36の下側の面と同様に矩形状であり、第1形の面は第1導体32の上側の面に相当する。第1導体32、誘電体基板36の面は通常平面であるが、多少曲面であってもよい。
一方、誘電体基板36の上側の面、つまり第1導体32の第1形の面の上側には、給電素子34が配置される。そのため、給電素子34は、第1導体32の第1形の面に沿って、第1導体32の第1形の面の中央部分に重なって配置される。給電素子34は平面視で第3形状の面を備える。第3形状の面は、例えば、矩形状である。給電素子34の第3形状の面積は、第1導体32の第1形の面の面積よりも小さくされる。このようなアンテナ30は、マイクロストリップアンテナ、パッチアンテナに相当する。
図2(b)は、図2(a)のアンテナ30から放射される電波の強度を示す図である。これはシミュレーション計算によって求められており、色が濃い部分ほど電波の強度が大きいこと、つまり放射量が大きいことを示す。図示のごとく、z軸の正方向を中心に放射量が大きく、かつx-y平面において無指向性に近い特性を有する。そのため、図1のアンテナ20として、図2(a)のアンテナ30を使用した場合、車両100の天頂方向への放射量が大きくなる。一方、車両100の天頂方向に対する通信は一般的に実行されないので、このような天頂方向への放射は所望な放射といえない。そのため、天頂方向への放射を抑え、x-y平面に沿った放射量を大きくすることが望まれる。
図3(a)-(f)は、アンテナ200とアンテナ300の構造を示す図である。図3(a)は、アンテナ200の構造を示す斜視図であり、図3(b)は、図3(a)のアンテナ200のA-A’線における部分断面図であり、図3(c)は、図3(a)のアンテナ200の一部分の拡大断面図である。アンテナ200は、誘電体基板208、第1導体210、給電素子212、支持部216、第1水平導波器218、第2水平導波器220を含む。給電素子212は、給電点214、第4導体226を含み、支持部216は、第1脚部250、第2脚部252、支持面部254を含み、第1水平導波器218は、第2導体222を含み、第2水平導波器220は、第5導体228を含む。
誘電体基板208、第1導体210は、図2(a)の誘電体基板36、第1導体32と同一であり、第1導体210の第1形の面側に誘電体基板208が配置される。給電素子212は、図2(a)の給電素子34と同様であるが、ここでは、平面視で第3形の面状である第4導体226を備えるように示される。第4導体226は、誘電体基板208の一部の上側に突出した部分に配置される。また、第4導体226には、給電素子212を平面視した場合の中心Cより第1導体210の面に沿ったy軸方向において所定の距離離れた位置に給電点214が配置される。なお、図3(a)における給電点214は第3形の面の中心Cからy軸の負方向に離れた位置に配置されているが、中心Cからy軸の正方向に離れた位置に配置されてもよい。
第1脚部250は、板状に形成され、誘電体基板208のx軸方向の中央部分において、誘電体基板208の前側端208aの近傍から上側に向かって延びる。第2脚部252も、板状に形成され、第1脚部250と同様に誘電体基板208のx軸方向の中央部分において、誘電体基板208の後側端208bの近傍から上側に向かって延びる。支持面部254も、板状に形成され、第1脚部250の上側端と第2脚部252の上側端とを結ぶようにy軸方向に延びる。そのため、支持面部254は、給電素子212の中心Cと給電点214とを結ぶ方向に延びる。第1脚部250と第2脚部252と支持面部254は、例えば、樹脂等の絶縁体によって一体的に支持部216として形成される。支持部216のx軸方向の幅は、後述する第1水平導波器218と第2水平導波器220のx軸方向の幅以上にされる。
第1水平導波器218は、第2導体222であり、無給電素子に相当する。第2導体222は、例えば、平面視で矩形状となるように銅箔で形成され、第1導体210の第1形の面積よりも小さくされる。また、第2導体222は、図3(b)に示すように、支持面部254の前側において、支持面部254の上側に粘着テープによって固定される。そのため、第2導体222は、平面視で第1導体210の面に沿って重なりながら、給電素子212の中心Cと給電点214とを結ぶ方向に給電素子212からずれて、給電素子212の中心点Cとは重ならないように配置される。ここで、第2導体222は、第1導体210の第1形の面に対して垂直な方向について重なって配置されないが、重なって配置されてもよい。また、第2導体222は、第1導体210の第1形の面を基準に給電素子212より離れて配置される。前述の絶縁体である支持部216は、少なくとも第1導体210と第2導体222の間に配置される。
第2水平導波器220は第5導体228であり、これらは、第1水平導波器218と第2導体222と同様の構造である。なお、第5導体228は、支持面部254の後側において支持面部254の上側に固定されるが、その他は第2導体222と同様であるので、ここでは説明を省略する。アンテナ200が図1のアンテナ20として車両100に搭載される場合、第2導体222、第5導体228は、車体10を基準に第1導体210より離れて配置される。
図3(d)は、アンテナ300の構造を示す斜視図であり、図3(e)は、図3(d)のアンテナ300のB-B’線における部分断面図であり、図3(f)は、図3(d)のアンテナ300の一部分の拡大断面図である。アンテナ300は、誘電体基板308、第1導体310、給電素子312、支持部316、第1L型導波器318、第2L型導波器320を含む。給電素子312は、給電点314、第4導体326を含み、支持部316は、第1脚部350、第2脚部352、支持面部354を含み、第1L型導波器318は、第2導体322、第3導体324を含み、第2L型導波器320は、第5導体328、第6導体330を含む。
誘電体基板308、第1導体310は、図3(a)の誘電体基板208、第1導体210と同一であり、第1導体310の第1形の面側に誘電体基板308が配置される。給電素子312は、図3(a)の給電素子212と同様であり、ここでは、平面視で第3形の面状である第4導体326を備えるように示される。第4導体326は、誘電体基板308の一部の上側に突出した部分に配置される。また、第4導体326には、給電素子312を平面視した場合の中心Cより第1導体310の面に沿ったy軸方向において所定の距離離れた位置に給電点314が配置される。なお、図3(a)の場合と同様に、給電点314は第3形の面の中心Cからy軸の負方向に離れた位置に配置されてもよく、中心Cからy軸の正方向に離れた位置に配置されてもよい。
第1脚部350は、板状に形成され、誘電体基板308のx軸方向の中央部分において、給電素子312よりも前側部分から上側に向かって延びる。第2脚部352も、板状に形成され、第1脚部350と同様に誘電体基板308のx軸方向の中央部分において、給電素子312よりも後側部分から上側に向かって延びる。支持面部354も、板状に形成され、第1脚部350の上側端と第2脚部352の上側端とを結ぶようにy軸方向に延びる。そのため、支持面部354は、給電素子312において中心Cと給電点314とを結ぶ方向に延びる。第1脚部350と第2脚部352と支持面部354は、支持部216と同様に支持部316として形成される。支持部316のx軸方向の幅は、後述する第1L型導波器318と第2L型導波器320のx軸方向の幅以上にされる。
第1L型導波器318は、第2導体322と第3導体324とを含み、無給電素子に相当する。ここでは、第1L型導波器318において、第2導体322と第3導体324は一体であってもよいが、別々であってもよい。第2導体322と第3導体324は、例えば銅箔で形成される。第2導体322は、平面視で第2形の面であり、第2形の面は例えば矩形状である。第2導体322の第2形の面積は第1導体310の第1形の面積よりも小さくされる。また、第2導体322は、図3(e)に示すように、支持面部354の前側において、支持面部354の上側に粘着テープによって固定される。そのため、第2導体222は、平面視で第1導体310の第1形の面に沿って重なりながら、給電素子312の中心Cと給電点314とを結ぶ方向に給電素子312からずれて、支持部316の中心点Cとは重ならないように配置される。ここでも、第2導体322は、第1導体310の第1形の面に対して垂直な方向について重なって配置されないが、重なって配置されてもよい。また、第2導体322は、第1導体310の第1形の面を基準に給電素子312より離れて配置される。前述の絶縁体である支持部316は、少なくとも第1導体310と第2導体322の間に配置される。
第3導体324は、例えば矩形状であり、第2導体322と少なくとも高周波的に電気接続される。高周波的な電気接続の構造の一例は、図3(d)-(f)のように第3導体324と第2導体322が屈曲部を介して連接されることであり、別の一例は、高周波的な電気接続がなされる程度に第3導体324と第2導体322が離間することである。前者の場合、第2導体322と第3導体324との組合せによって第1L型導波器318はL字型の形状を有する。
第3導体324は、図3(e)に示すように、第1脚部350の上側端から下側を向くように、第1脚部350の前側の面に粘着テープによって固定される。そのため、第3導体324は、第1導体310の第1形の面に垂直な向きについて、少なくとも一部が第2導体322より第1導体310に近い位置になるように配置される。ここで、第2導体322の下側端は第1脚部350の下側端よりも上側に配置されるので、第3導体324の少なくとも一部と第1導体310は支持部316によって離間させられる。その結果、第3導体324は、第1導体310と直流的には電気接続されない。一方、第3導体324の少なくとも一部は、第1導体310の面に沿った方向について、給電素子312を基準に、第2導体322の一部より前側の遠くに配置される。なお、第1導体310と第2導体322の間と、第1導体310と第2導体322の間に配置された絶縁体は、ガラスエポキシ等の誘電体基板308の基材でもよいし、空気でもよい。
第2L型導波器320は、第5導体328と第6導体330とを含み、これらは、第1L型導波器318と第2導体322と第3導体324と同様の構造である。なお、第5導体328は、支持面部354の後側において支持面部354の上側に固定され、第6導体330は、第2脚部352の後側の面に固定されるが、その他は第2導体322と第3導体324と同様であるので、ここでは説明を省略する。図1に示す様にアンテナ300がアンテナ20と同様に車両100に搭載される場合、第2導体322、第5導体328は、車体10を基準に第1導体310より離れて配置される。
図4(a)-(d)は、アンテナ200とアンテナ300の特性を示す。図4(a)-(b)は、アンテナ200の特性を示し、図4(c)-(d)は、アンテナ300の特性を示す。これらでは、説明を明瞭にするために、導体のみが示される。図4(a)において、第1導体210の上側に第2導体222が配置されることによって、第1導体210において、第2導体222の下側を含む部分には、略円形の第1電流分布260が発生する。同様に、第1導体210において、第5導体228の下側を含む部分には、略円形の第2電流分布262が発生する。図4(b)は、第1電流分布260と第2電流分布262による電波伝播を平面視した場合を示す。第2導体222から前側向きへの電波の強度が大きくなるとともに、第5導体228から後側向きへの電波の強度が大きくなる。つまり、第2導体222と第5導体228が配置されるy軸方向への電波の強度が大きくなる。
図4(c)において、第1導体310の上側に第2導体322が配置されることによって、第1導体310において、第2導体322の下側を含む部分には第1電流分布360が発生する。ここでは、第3導体324の下側の部分が第2導体322よりも第1導体310に接近する。これにより、第3導体324と第1導体310との容量結合が発生するので、電流が迂回するように第1電流分布360がゆがむ。これにより、第1電流分布360は、x軸の負方向側かつ前側と、x軸の正方向側かつ前側にも突き出すような形状を有する。同様に、第1導体310において、第5導体328の下側を含む部分には第2電流分布362が発生する。第2電流分布362も、第1導体310と第6導体330との容量結合により、x軸の負方向側かつ後側と、x軸の正方向側かつ後側にも突き出すような形状を有する。
図4(d)は、第1電流分布360と第2電流分布362による電波伝播を平面視した場合を示す。第1電流分布260と第2電流分布262と比較して、第1電流分布360と第2電流分布362の形状が変化することによって、電波の強度が大きい部分が変化する。つまり、電波の指向性が変化する。ここでは、4つの方向への電波の放射が大きくなる。ここで、4つの方向のうち、1つは、x軸について正の方向、かつy軸について正の方向である。また、4つの方向のうち、もう1つは、x軸について正の方向、かつy軸について負の方向である。また、4つの方向のうち、もう1つは、x軸について負の方向、かつy軸について負の方向である。また、4つの方向のうち、もう1つは、x軸について負の方向、かつy軸について正の方向である。
図5(a)-(b)は、共振周波数が2.45GHzの場合のアンテナ300のサイズを示す。図5(a)は、図3(d)のアンテナ300のうち、誘電体基板308、第1導体310、第2導体322、第3導体324、第4導体326、第5導体328、第6導体330を示す。前述のごとく、第4導体326の第3形は矩形状を有する。第3形の矩形状の一辺の長さ、例えばx軸方向の幅「FW」は、実質的に32mmである。ここで、誘電体基板308の比誘電率は4である。なお、第3形の矩形状のy軸方向の長さが「FW」と同じであってもよい。また、共振周波数が2.45GHzの場合、第3形の矩形状の一辺の長さ「FW」が、実質的に32mmであるとは、32mmの±10%の範囲であるとすることができる。
また、第5導体328の第2形の矩形状の一辺の長さ、例えばx軸方向の幅「DW」は、アンテナ300の共振周波数が2.45GHzの場合、実質的に30mmである。ここで、共振周波数が2.45GHzの場合、幅「DW」が実質的に30mmであるとは、30mmの±10%の範囲であるとすることができる。なお、第2導体322、第3導体324、第6導体330のx軸方向の幅も「DW」と示されるので、「DW」は、第1L型導波器318、第2L型導波器320のx軸方向の幅ともいえる。ここでは、第5導体328の第2形の幅「DW」は、第4導体326の第3形の幅「FW」より狭いが、「DW」は「FW」より広くてもよく、同じでもよい。
図5(b)は、図5(a)のアンテナ300のC-C’線における断面図である。ここで、第4導体326の第1導体310からの高さ「PH」は、アンテナ300の共振周波数が2.45GHzの場合、実質的に5mmである。ここで、共振周波数が2.45GHzの場合、実質的に5mmであるとは、5mmの±10%の範囲であるとすることができる。第4導体326の中心Cから第5導体328の前側端328aまでの距離「DX」は、アンテナ300の共振周波数が2.45GHzの場合、実質的に25mmである。ここで、共振周波数が2.45GHzの場合、実質的に25mmであるとは、25mmの±10%の範囲であるとすることができる。第5導体328のy軸方向の長さ「DL1」は、アンテナ300の共振周波数が2.45GHzの場合、実質的に30mmである。ここで、共振周波数が2.45GHzの場合、実質的に30mmであるとは、30mmの±10%の範囲であるとすることができる。ここで、第5導体328の第2形が平面視で正方形である場合、「DL1」は「DW」と同一になる。
第6導体330のz軸方向の長さ「DL2」は、アンテナ300の共振周波数が2.45GHzの場合、実質的に20mmである。第6導体330の少なくとも一部、例えば下側端と、第1導体310との間のギャップ「G1」は、アンテナ300の共振周波数が2.45GHzの場合、実質的に0mmより大きく2.5mm以下である。「G1」は、例えば、2.5mmである。このように、ギャップが非常に狭いので、前述のごとく、容量結合が大きくなる。各距離等として、示した長さの±10%の範囲も有効である。また、第2導体322、第3導体324についても、第5導体328、第6導体330と同様に示される。
このような値によって、第2導体322の前側端322aから第5導体328の後側端328bまでの長さは、110mmと示される。一方、アンテナ200における第2導体222のy軸方向の長さは、50mmとされるので、第2導体222の前側端222aから第5導体228の後側端228bまでの長さは150mmと示される。第1導体210から第2導体222までの高さと、第1導体310から第2導体322までの高さは共通であるので、支持部316によって囲まれる部分の体積は、支持部216によって囲まれる部分の体積から25%低減される。そのため、アンテナ300はアンテナ200と比較して小型化される。
図6(a)-(b)は、実施例における角度を示す。図6(a)は、前述の直交座標系における角度θを示し、図6(b)は、直交座標系における角度φを示す。角度θと角度φは球面座標系において定義される。角度θは、z軸と動径がなす角度として定義され、角度φは、x軸と、x-y平面への動径の射影がなす角度として定義される。図6(a)は、角度θに対するθ面454を示す。図6(b)は、角度φ=0°に対するφ=0°面450と、角度φ=90°に対するφ=90°面452を示す。φ=90°が前述の後側を向いており、φ=270°が前述の前側を向く。
以下では、このように定義した角度を使用しながら、アンテナ300のパラメータの変化に対する特性を説明する。図7(a)-(d)は、ギャップG1の変化に対する特性を示す。図7(a)は、角度φ=45°面において、ギャップG1を変えたときのアンテナ300の指向性パターンを示す。ここでは、θ=0°方向400とθ=60°方向402に着目する。図7(b)は、θ=0°方向400とθ=60°方向402のそれぞれにおいて、ギャップ長[mm]を変えたときの利得を示す。これより、ギャップG1が1mmである場合に、角度φ=45°面における指向性を広角化する効果が最大になるといえる。
図7(c)は、角度θ=75°面において、ギャップG1を変えたときのアンテナ300の指向性パターンを示す。ここでは、φ=0°方向404とφ=45°方向406に着目する。図7(d)は、φ=0°方向404とφ=45°方向406のそれぞれにおいて、ギャップ長[mm]を変えたときの利得を示す。比較対象として、パッチアンテナ単体410を示すが、これはアンテナ30に相当する。ギャップG1>2.5mmである場合に、φ=0°方向404の指向性がパッチアンテナ単体410の指向性に漸近するといえる。
図8(a)-(d)は、L字型導波器幅DWの変化に対する特性を示す。図8(a)は、角度φ=45°面において、L字型導波器幅DWを変えたときのアンテナ300の指向性パターンを示す。ここでは、θ=0°方向400とθ=60°方向402に着目する。図8(b)は、θ=0°方向400とθ=60°方向402のそれぞれにおいて、L字型導波器幅DW[mm]を変えたときの利得を示す。これより、15mm≦DW≦30mmである場合に、角度φ=45°面における指向性を広角化する効果が最大になるといえる。
図8(c)は、角度θ=75°面において、L字型導波器幅DWを変えたときのアンテナ300の指向性パターンを示す。ここでは、φ=0°方向404とφ=45°方向406とφ=90°方向408に着目する。図8(d)は、φ=0°方向404とφ=45°方向406とφ=90°方向408のそれぞれにおいて、L字型導波器幅DW[mm]を変えたときの利得を示す。これより、15mm≦DW≦30mmである場合に、φ=45°方向406とφ=90°方向408における指向性を広角化する効果が最大になるといえる。
図9(a)-(b)は、アンテナ30、アンテナ200、アンテナ300の特性を示す。具体的には、図9(a)がθ=60°面におけるアンテナ30、アンテナ200、アンテナ300の指向性パターンを示し、図9(a)がθ=75°面におけるアンテナ30、アンテナ200、アンテナ300の指向性パターンを示す。アンテナ30の指向性パターンは、無指向性に近くなる。アンテナ200では、φ=90°方向と270°方向、つまり前側の方向と後側の方向において電波の強度が強くなる。一方、φ=0°方向と180°方向において電波の強度が弱くなる。つまり、アンテナ200の指向性パターンは、前後方向に向く。アンテナ300では、φ=45°方向、135°方向、225°方向、315°方向においても電波の強度が強くなる。つまり、アンテナ300の指向性パターンは広角化される。
ここで、アンテナ200の指向性は、アンテナ30の指向性と比較して、θ=60°面において52%拡大し、θ=75°面において33%拡大する。また、アンテナ300の指向性は、アンテナ30の指向性と比較して、θ=60°面において82%拡大し、θ=75°面において93%拡大する。
図10(a)-(b)は、車両100に搭載したアンテナ20の特性を示す。図10(a)は、図1と同一の方向から車両100を見た場合を示し、図10(b)は、車両100を平面視した場合を示す。図10(a)において、前述のごとく、アンテナ20としてアンテナ30を使用した場合、アンテナ30は天頂方向に不要な電波を放射する。一方、アンテナ20としてアンテナ300を使用した場合、アンテナ300では、アンテナ30と比較して、天頂方向への電波の放射が抑制され、前後方向への電波の放射が強くなる。図10(b)において、アンテナ20としてアンテナ300を使用した場合の指向性パターンでは、図9(b)と同様に周囲のいかなる方向においても、アンテナ20としてアンテナ30を使用した場合以上の強度が得られる。なお、図1に示す様にアンテナ20と同様にアンテナ200を使用した場合では、図9(b)と同様に前後方向に電波の強度が強くなる。
これまで、アンテナ300に関して、図5(b)に示すように、第4導体326の第1導体310からの高さ「PH」は実質的に5mmであるとしている。また、第6導体330の少なくとも一部、例えば下側端と、第1導体310との間のギャップ「G1」は、実質的に0mmより大きく2.5mm以下であり、例えば、2.5mmに固定している。このギャップ「G1」は、第3導体324の少なくとも一部、例えば下側端と、第1導体310との間においても同様に定義される。以下では、ギャップ「G1」の大きさを変化させた場合のアンテナ300の特性の変化を説明する。なお、「PH」を第1距離と呼ぶ場合、「G1」は第2距離と呼ばれる。
図11(a)-(f)は、アンテナ300の別の特性を示す。図11(a)-(c)は、「G1」が「PH」の2倍より小さい場合に相当し、図11(d)-(f)は、「G1」が「PH」の2倍以上である場合に相当する。なお、これまでの「PH」が実質的に5mmであり、「G1」が実質的に0mmより大きく2.5mm以下である場合、つまり「G1」が「PH」より小さい場合は、前者に含まれる。以下では、図11(a)-(c)におけるアンテナ300の構造を「近接構造」といい、図11(d)-(f)におけるアンテナ300の構造を「遠隔構造」という。近接構造と遠隔構造の違いはG1の大きさだけであり、それ以外は共通であるとする。
図11(a)は、近接構造のアンテナ300による電界分布を示す。これは、図5(b)と同一方向における断面図である。これはシミュレーション計算によって求められており、色が濃いほど電界の強度が大きいことを示す。図示のごとく、第3導体324の下側端と、第1導体310との間の部分において色が濃くなっている。これは、第3導体324の下側端が第1導体310に近接しているので、両者の間で容量結合が発生しているためである。これは、第6導体330の下側端と、第1導体310との間の部分においても同様である。また、これらのような容量結合により、第1導体310に沿った方向に再放射がなされる。
図11(b)は、近接構造のアンテナ300による電流分布を示す。これは、第1導体310を上側から見た場合の斜視図であり、図4(b)の見る方向を変えた場合に相当する。前述のごとく、第1電流分布360は、第3導体324と第1導体310との容量結合の発生によって、第3導体324を迂回するようにゆがむ。これにより、第1電流分布360は、x軸の負方向側かつ前側と、x軸の正方向側かつ前側にも突き出すような形状を有する。そのため、第1導体310におけるグランド電流は、第1導体310と第3導体324との容量結合部分において分岐し、左右の斜め前方向に流れる。
図11(c)は、近接構造のアンテナ300から放射される電波の強度を示し、図2(b)と同様に示される。図11(a)に示された容量結合により、図11(b)のようにグランド電流は分岐して斜め方向に流れるが、グランド電流が流れる方向に電波の強度が大きくなる。グランド電流が流れる方向はD1~D4と示される。これは、x-y平面内において、x軸とy軸に挟まれた方向に電波の放射量が大きくなることに相当する。
図11(d)は、遠隔構造のアンテナ300による電界分布を示し、図11(a)と同様に示される。図示のごとく、第3導体324の下側端と、第1導体310との間の部分において色が濃くなっていない。これは、第3導体324の下側端が第1導体310から離れているので、両者の間で容量結合が発生していないためである。これは、第6導体330の下側端と、第1導体310との間の部分においても同様である。
図11(e)は、遠隔構造のアンテナ300による電流分布を示し、図11(b)と同様に示される。第1電流分布360は、第3導体324と第1導体310との容量結合が発生しないので、第1’電流分布370は略円形となる。そのため、第1導体310におけるグランド電流は、第3導体324の方向、つまりy軸の負方向に流れる。
図11(f)は、遠隔構造のアンテナ300から放射される電波の強度を示し、図11(c)と同様に示される。容量結合が発生しないことにより、グランド電流が分岐して斜め方向に流れないので、x-y平面におけるD1~D4の方向への電波の強度が小さくなる。これは、x-y平面内において、x軸とy軸に挟まれた方向に電波の放射量が小さくなることに相当する。
図12(a)-(c)は、アンテナ300の容量結合の変化に対する指向性特性を示す。図12(a)は、指向性特性を説明するために使用する角度φの定義を示す。角度φの定義は図6(b)と同一であり、x軸の正方向が角度φ=0°を示し、y軸の正方向が角度φ=90°を示す。図12(b)は、θ=15°の場合における容量結合対指向性の関係を示す。横軸が容量結合を示しており、右側ほど容量結合が小さくなる。容量結合が小さい場合は遠隔構造に対応し、容量結合が大きい場合は近接構造に対応する。また、φ=0°方向404、φ=45°方向406、φ=90°方向408は角度φのさまざまな値を示す。図示のごとく、容量結合が小さくなるほど、φ=0°方向404からφ=90°方向408の指向性は大きくなる。これは、天頂方向への指向性が大きくなることを示す。
図12(b)は、θ=75°の場合における容量結合対指向性の関係を示す。図示のごとく、容量結合が大きい場合に、φ=45°方向406の指向性が大きくなる。具体的には容量結合が最大の状態から容量結合が小さくなるにつれて、φ=45°方向406の指向性が大きくなる。φ=45°方向406の指向性が最大になると、容量結合が小さくなるにつれて、φ=45°方向406の指向性が小さくなる。これは、図11(c)に示すように方向D1~D4への電波の強度が大きくなることに相当する。一方、容量結合が大きい場合に、φ=0°方向404の指向性が小さくなる。具体的には容量結合が最大の状態から容量結合が小さくなるにつれて、φ=0°方向404の指向性が小さくなる。φ=0°方向404の指向性が最小になると、容量結合が小さくなるにつれて、φ=0°方向404の指向性が大きくなる。
以下に、これまで説明したアンテナ300の変形例を示す。図13(a)-(b)は、変形例に係るアンテナ380の構造を示す。図13(a)は、アンテナ380の上面図であり、図13(b)は、図13(a)のアンテナ300のD-D’線における断面図である。アンテナ380において、誘電体基板308、第1導体310、給電素子312、第1L型導波器318、第2L型導波器320は、アンテナ300と同一である。アンテナ380は、さらに、第3L型導波器340、第4L型導波器342、支持部364を含む。第1L型導波器318と第2L型導波器320は、給電素子312を中心にしてy軸方向に並んでいるが、第3L型導波器340と第4L型導波器342は、給電素子312を中心にしてx軸方向に並ぶ。
第3L型導波器340は、第7導体332、第9導体336を含み、第4L型導波器342は、第8導体334、第10導体338を含む。支持部364は、支持部316と同様の構造を有し、x軸方向に延びる。第7導体332、第9導体336は、図3(d)-(f)の第2導体322、第3導体324と同様であり、第8導体334、第10導体338は、図3(d)の第5導体328、第6導体330と同様である。アンテナ380は、図1に示す様にアンテナ20と同様に、車両100の天井部10aの外側に設置されるようにしてもよい。
図14(a)-(b)は、別の変形例に係るアンテナ600の構造を示す。図14(a)は、アンテナ600の斜視図であり、図14(b)は、図14(a)のアンテナ600のE-E’線における断面図である。アンテナ600において、第1導体310、第4導体326は、アンテナ300と同一である。アンテナ600は、アンテナ300における第1L型導波器318、第2L型導波器320の代わりに、第1T型導波器610、第2T型導波器612を含む。第1T型導波器610は、第1L型導波器318と同様に第2導体322、第3導体324を含み、第2T型導波器612は、第2L型導波器320と同様に第5導体328、第6導体330を含む。
しかしながら、第3導体324は、第2導体322のy軸方向の中央部分に接続され、第6導体330は第5導体328のy軸方向の中央部分に接続される。第1T型導波器610は、z-y平面においてT字形状を有する。第2T型導波器612も同様である。第3導体324の下側端と第1導体310との関係、および第6導体330の下側端と第1導体310との関係はこれまでどおりである。
図15(a)-(b)は、さらに別の変形例に係るアンテナ650の構造を示す。図15(a)は、アンテナ650の斜視図であり、図15(b)は、図15(a)のアンテナ650のF-F’線における断面図である。アンテナ650において、第1導体310、第4導体326は、アンテナ300と同一である。アンテナ650は、アンテナ300における第1L型導波器318、第2L型導波器320の代わりに、第1T型導波器660、第2T型導波器662を含む。第1T型導波器660は、第2導体322、第1L型導体670を含む。第2導体322はこれまでと同様であるが、第1L型導体670は、第3導体324と同様のz-x平面に広がる矩形状の面と、当該矩形状の面の上側端から第2導体322に沿って配置される別の矩形状の面とによって構成される。このような第2導体322と第1L型導体670は静電容量結合により高周波的に電気接続される。第2T型導波器662は、第5導体328、第2L型導体672を含み、第1T型導波器660と同様の構造を有する。第1L型導体670の下側端と第1導体310との関係、および第2L型導体672の下側端と第1導体310との関係はこれまでどおりである。
図16は、他の実施例に係る車両100の構造を示す。車両100の天井部10aの内側に、アンテナ200、アンテナ300、アンテナ380、アンテナ600、アンテナ650が設置されてもよい。つまり、アンテナ200、アンテナ300、アンテナ380、アンテナ600、アンテナ650は、車両100の車室内に設置されてもよい。
図17は、他の実施例に係る部屋の構造を示す図である。また、アンテナ200、アンテナ300、アンテナ380、アンテナ600、アンテナ650は、車両100ではなく、例えば建物の部屋500の内側に設置されてもよい。さらに、部屋500の天井部500aに設置されてもよい。
本実施例によれば、給電素子から離れた位置に互いに高周波的に電気接続された第2導体と第3導体とを配置し、第3導体を第1導体に直流的に電気接続しないので、周囲に向くようなアンテナの指向性を得ることができる。また、第3導体の少なくとも一部と第1導体との間の第2距離を、給電素子と第1導体との間の第1距離の2倍より小さくするので、周囲に向くようなアンテナの指向性を得ることができる。また、第2距離を第1距離より小さくするので、容量結合を大きくできる。また、第2導体と第3導体とを直角に配置するので、導波器を小型化できる。また、導波器が小型化するので、アンテナを小型化できる。また、給電素子の中心点とは重ならないように第2導体を配置するので、第1導体上に電流分布を形成できる。また、第1導体上に電流分布が形成されるので、アンテナ指向性を制御できる。また、第2導体と第3導体が一体であるので、第2導体と第3導体のそれぞれの長さを短くできる。また、第2導体の長さが短くなるので、アンテナを小型化できる。
また、第1導体と第2導体の間と、第1導体と第3導体の間に絶縁体である支持部を配置するので、第2導体と第3導体の電位をグランドから分離できる。また、第2導体と第3導体の電位がグランドから分離されるので、第2導体と第3導体を導波器として使用できる。また、第1形の面積は第3形の面積より大きいので、電波を放射できる。また、第3導体の少なくとも一部と第1導体とを離間させるので、容量結合を発生させることができる。また、容量結合が発生されるので、アンテナの指向性を制御できる。また、第3導体の少なくとも一部と第1導体との距離を0mmより大きく5mm以下とするので、容量結合を発生させることができる。また、第2形の矩形状の一辺の長さを実質的に30mmとするので、アンテナを小型化できる。また、第3形の矩形状の一辺の長さを実質的に32mmとするので、アンテナを小型化できる。また、第3形の矩形状の一辺の長さが32mmの±10%の範囲に含まれるので、設計の自由度を向上できる。また、第2導体と第1L型導体とを静電容量結合により高周波的に電気接続するので、両者を接続することを不要にできる。
また、第2導体と第3導体の前記少なくとも一部とが、中心に対して給電点が配置される方向に沿って配置されるので、放射量が大きい方向における指向性を調節できる。また、第2形の幅が第3形の幅より狭いので、指向性の広がりを狭くできる。また、第2形の幅が第3形の幅より広いので、指向性の広がりを広くできる。また、第5導体と第6導体とをさらに配置するので、指向性をさらに詳細に制御できる。また、第5導体と第6導体とが、給電素子を中心にして第2導体と第3導体と対称的に配置されるので、周囲に向かうようなアンテナの指向性を形成できる。また、第7導体と第8導体とをさらに配置するので、指向性をさらに詳細に制御できる。
また、車両の進行方向において給電素子と第2導体とを並べるので、車両の進行方向に向かう指向性を制御できる。また、車両の進行方向に向かう指向性が制御されるので、前方への強度が大きくなる指向性を得ることができる。また、支持部は車両の車体に含まれるので、構造を簡易にできる。また、第2導体は車体を基準に第1導体より離れて配置されるので、第1導体上に電流分布を形成できる。また、進行方向を固定車輪の方向とするので、固定車輪の方向において給電素子と第2導体とを並べることができる。
以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素の組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
本発明の一態様の概要は、次の通りである。
(項目1)
平面視で第1形の面を備える第1導体と、
前記第1導体の前記面側に配置される給電素子と、
前記第1導体の前記面側であって前記第1導体の前記面を基準に前記給電素子より離れて配置され、平面視で第2形の面状であり、前記第1導体の前記面に沿って重なって配置された第2導体と、
前記第2導体と少なくとも高周波的に電気接続され、前記第1導体の前記面に垂直な向きについて、少なくとも一部は前記第2導体より前記第1導体に近い位置に配置された第3導体と、を備え、
前記第1形の面積は、前記第2形の面積より大きく、
前記第3導体の前記少なくとも一部は、前記第1導体の前記面に沿った方向について、前記給電素子を基準に、前記第2導体の一部より遠くに配置され、
前記第3導体は、前記第1導体と直流的には電気接続されず、
前記給電素子と前記第1導体との間は、第1距離を有し、
前記第3導体の前記少なくとも一部と前記第1導体との間は、第2距離を有し、
前記第2距離は、前記第1距離の2倍より小さい、
アンテナ。
この態様によると、第3導体の少なくとも一部と第1導体との間の第2距離を、給電素子と第1導体との間の第1距離の2倍より小さくするので、所定の用途に適したアンテナの指向性を得ることができる。
(項目2)
項目1に記載のアンテナであって、
前記第2距離は、前記第1距離より小さい、
アンテナ。
この場合、第2距離を第1距離より小さくするので、容量結合を大きくできる。
(項目3)
項目1に記載のアンテナであって、
前記第2導体は、少なくとも前記給電素子の中心点とは重なって配置されない、
アンテナ。
この場合、給電素子の中心点とは重ならないように第2導体を配置するので、第1導体上に電流分布を形成できる。
(項目4)
項目1に記載のアンテナであって、
前記第2導体と前記第3導体が一体である、
アンテナ。
この場合、第2導体と第3導体が一体であるので、第2導体と第3導体のそれぞれの長さを短くできる。
(項目5)
項目1に記載のアンテナであって、
前記第2導体と前記第3導体が、静電容量結合により高周波的に電気接続されている、
アンテナ。
この場合、第2導体と第3導体とを静電容量結合により高周波的に電気接続するので、両者を接続することを不要にできる。
(項目6)
項目1に記載のアンテナであって、
少なくとも前記第1導体と前記第2導体の間と、前記第1導体と前記第3導体の間には、絶縁体が配置された、
アンテナ。
この場合、第1導体と第2導体の間と、第1導体と第3導体の間に絶縁体を配置するので、第2導体と第3導体の電位をグランドから分離できる。
(項目7)
項目1に記載のアンテナであって、
前記給電素子は、平面視で第3形の面状であり、前記第1導体の前記面に沿って重なって配置された第4導体を備え、
前記第1形の面積は、前記第3形の面積より大きい、
アンテナ。
この場合、第1形の面積は第3形の面積より大きいので、電波を放射できる。
(項目8)
項目1に記載のアンテナであって、
前記第3導体の前記少なくとも一部と前記第1導体とを離間させながら前記第2導体を支持する支持部をさらに備える、
アンテナ。
この場合、第3導体の少なくとも一部と第1導体とを離間させるので、容量結合を発生させることができる。
(項目9)
項目1に記載のアンテナであって、
前記第3導体の前記少なくとも一部と、前記第1導体との間の距離は、実質的に0mmより大きく5mm以下である、
アンテナ。
この場合、第3導体の少なくとも一部と第1導体との距離を0mmより大きく5mm以下とするので、容量結合を発生させることができる。
(項目10)
項目1に記載のアンテナであって、
前記第2導体の前記第2形は矩形状を有し、
前記第2形の前記矩形状の一辺の長さは実質的に30mmである、
アンテナ。
この場合、第2形の矩形状の一辺の長さを実質的に30mmとするので、アンテナを小型化できる。
(項目11)
項目7に記載のアンテナであって、
前記第4導体の前記第3形は矩形状を有し、前記第3形の前記矩形状の一辺の長さは実質的に32mmである、
アンテナ。
この場合、第3形の矩形状の一辺の長さを実質的に32mmとするので、アンテナを小型化できる。
(項目12)
項目11に記載のアンテナであって、
前記第3形の前記矩形状の一辺の長さは32mmの±10%の範囲に含まれる、
アンテナ。
この場合、第3形の矩形状の一辺の長さが32mmの±10%の範囲に含まれるので、設計の自由度を向上できる。
(項目13)
項目7に記載のアンテナであって、
前記第4導体は、前記第3形の中心より前記第1導体の前記面に沿った所定の方向において所定の距離離れた位置に給電点を有し、
前記第2導体と、前記第3導体の前記少なくとも一部とは、前記所定の方向に沿って配置された、
アンテナ。
この場合、第2導体と第3導体の前記少なくとも一部とが所定の方向に沿って配置されるので、放射量が大きい方向における指向性を調節できる。
(項目14)
項目13に記載のアンテナであって、
前記第1導体の前記面に沿った方向であって前記所定の方向と直交した方向について、前記第2導体の前記第2形の幅は、前記第4導体の前記第3形の幅より狭い、
アンテナ。
この場合、第2形の幅が第3形の幅より狭いので、指向性の広がりを狭くできる。
(項目15)
項目13に記載のアンテナであって、
前記第1導体の前記面に沿った方向であって前記所定の方向と直交した方向について、前記第2導体の前記第2形の幅は、前記第4導体の前記第3形の幅より広い、
アンテナ。
この場合、第2形の幅が第3形の幅より広いので、指向性の広がりを広くできる。
(項目16)
項目13に記載のアンテナであって、
前記第1導体の前記面側であって前記第1導体の前記面を基準に前記給電素子より離れて配置され、平面視で第2形の面状であり、前記第1導体の前記面に沿って重なって配置された第5導体と、
前記第5導体と少なくとも高周波的に電気接続され、前記第1導体の前記面に垂直な向について、少なくとも一部は前記第5導体より前記第1導体に近い位置に配置された第6導体と、をさらに備え、
前記第1形の面積は、前記第2形の面積より大きく、
前記第6導体の前記少なくとも一部は、前記第1導体の前記面に沿った方向について、前記給電素子を基準に、前記第5導体の一部より遠くに配置され、
前記第6導体は、前記第1導体と直流的には電気接続されず、
前記第2導体と、前記第3導体の前記少なくとも一部と、前記第5導体と、前記第6導体の前記少なくとも一部とは、前記所定の方向に沿って配置された、
アンテナ。
この場合、第5導体と第6導体とをさらに配置するので、指向性をさらに詳細に制御できる。
(項目17)
項目16に記載のアンテナであって、
前記第1導体の前記面側であって前記第1導体の前記面を基準に前記給電素子より離れて配置され、平面視で第2形の面状であり、前記第1導体の前記面に沿って重なって配置された第7導体と、
前記第1導体の前記面側であって前記第1導体の前記面を基準に前記給電素子より離れて配置され、平面視で第2形の面状であり、前記第1導体の前記面に沿って重なって配置された第8導体と、をさらに備える
アンテナ。
この場合、第7導体と第8導体とをさらに配置するので、指向性をさらに詳細に制御できる。
(項目18)
アンテナと、
前記アンテナを支持する支持部と、を備える車両であって、
前記アンテナは、
平面視で第1形の面を備える第1導体と、
前記第1導体の前記面側に配置される給電素子と、
前記第1導体の前記面側であって前記第1導体の前記面を基準に前記給電素子より離れて配置され、平面視で第2形の面状であり、前記第1導体の前記面に沿って重なって配置された第2導体と、
前記第2導体と少なくとも高周波的に電気接続され、前記第1導体の前記面に垂直な向きについて、少なくとも一部は前記第2導体より前記第1導体に近い位置に配置された第3導体と、を備え、
前記第1形の面積は、前記第2形の面積より大きく、
前記第3導体の前記少なくとも一部は、前記第1導体の前記面に沿った方向について、前記給電素子を基準に、前記第2導体の一部より遠くに配置され、
前記第3導体は、前記第1導体と直流的には電気接続されず、
前記給電素子と前記第1導体との間は、第1距離を有し、
前記第3導体の前記少なくとも一部と前記第1導体との間は、第2距離を有し、
前記第2距離は、前記第1距離の2倍より小さく、
前記給電素子と前記第2導体は、前記第1導体の前記面に平行な所定の方向に沿って配置され、
前記支持部は、前記所定の方向が前記車両の進行方向に対応するように前記アンテナを支持する、
車両。
この態様によると、第3導体の少なくとも一部と第1導体との間の第2距離を、給電素子と第1導体との間の第1距離の2倍より小さくするので、所定の用途に適したアンテナの指向性を得ることができる。
(項目19)
項目18に記載の車両であって、
前記第2距離は、前記第1距離より小さい、
車両。
この場合、第2距離を第1距離より小さくするので、容量結合を大きくできる。
(項目20)
項目18に記載の車両であって、
前記支持部は、前記車両の車体を含む、
車両。
この場合、支持部は車両の車体に含まれるので、構造を簡易にできる。
(項目21)
項目18に記載の車両であって、
前記第2導体は、前記車両の車体を基準に前記第1導体より離れて配置された、
車両。
この場合、第2導体は車体を基準に第1導体より離れて配置されるので、第1導体上に電流分布を形成できる。
(項目22)
項目18に記載の車両であって、
操舵されない固定車輪を備え、
前記進行方向は、前記固定車輪の方向である、
車両。
この場合、進行方向を固定車輪の方向とするので、固定車輪の方向において給電素子と第2導体とを並べることができる。
(項目23)
項目18に記載の車両であって、
前記アンテナは、
前記第2導体と少なくとも高周波的に電気接続され、前記第1導体の前記面に垂直な向について、少なくとも一部は前記第2導体より前記第1導体に近い位置に配置された第3導体と、をさらに備え、
前記第3導体の前記少なくとも一部は、前記所定の方向について、前記給電素子を基準に前記第2導体の一部より遠くに配置され、
前記第3導体は、前記第1導体と直流的には電気接続されない、
車両。
この場合、給電素子から離れた位置に互いに高周波的に電気接続された第2導体と第3導体とを配置し、第3導体を第1導体に直流的に電気接続しないので、所定の用途に適したアンテナの指向性を得ることができる。
本発明の実施例において、支持部316が誘電体基板308状に形成される。しかしながらこれに限らず例えば、支持部は、車両100の車体10を含んでもよい。その際、第2導体322等は、車体10の誘電体基板308側、つまり裏側に貼り付けられればよいで。本変形例によれば、構造を簡易にできる。
10 車体、 12 操舵車輪、 14 固定車輪、 20 アンテナ、 100 車両、 200 アンテナ、 208 誘電体基板、 210 第1導体、 212 給電素子、 214 給電点、 216 支持部、 218 第1水平導波器、 220 第2水平導波器、 222 第2導体、 226 第4導体、 228 第5導体、 250 第1脚部、 252 第2脚部、 254 支持面部、 300 アンテナ、 308 誘電体基板、 310 第1導体、 312 給電素子、 314 給電点、 316 支持部、 318 第1L型導波器、 320 第2L型導波器、 322 第2導体、 324 第3導体、 326 第4導体、 328 第5導体、 330 第6導体、 350 第1脚部、 352 第2脚部、 354 支持面部。

Claims (21)

  1. 車両に備えられるアンテナであって、
    平面視で第1形の面を備える第1導体と、
    前記第1導体の前記面側に配置される給電素子と、
    前記第1導体の前記面側であって前記第1導体の前記面を基準に前記給電素子より離れて配置され、平面視で第2形の面状であり、前記第1導体の前記面に沿って重なって配置された第2導体と、
    前記第2導体と少なくとも高周波的に電気接続され、前記第1導体の前記面に垂直な向きについて、少なくとも一部は前記第2導体より前記第1導体に近い位置に配置された第3導体と、を備え、
    前記第1形の面積は、前記第2形の面積より大きく、
    前記第3導体の前記少なくとも一部は、前記第1導体の前記面に沿った方向について、前記給電素子を基準に、前記第2導体の一部より遠くに配置され、
    前記第3導体は、前記第1導体と直流的には電気接続されず、
    前記給電素子と前記第1導体との間は、第1距離を有し、
    前記第3導体の前記少なくとも一部と前記第1導体との間は、第2距離を有し、
    前記第2距離は、前記第1距離の2倍より小さ
    前記給電素子と前記第2導体は、前記第1導体の前記面に平行な所定の方向に沿って配置され、
    前記所定の方向が前記車両の進行方向に対応するように前記アンテナは前記車両に備えられ、
    前記第2距離は、前記第1距離より小さい、
    アンテナ。
  2. 請求項1に記載のアンテナであって、
    前記第2導体は、少なくとも前記給電素子の中心点とは重なって配置されない、
    アンテナ。
  3. 請求項1に記載のアンテナであって、
    前記第2導体と前記第3導体が一体である、
    アンテナ。
  4. 請求項1に記載のアンテナであって、
    前記第2導体と前記第3導体が、静電容量結合により高周波的に電気接続されている、
    アンテナ。
  5. 請求項1に記載のアンテナであって、
    少なくとも前記第1導体と前記第2導体の間と、前記第1導体と前記第3導体の間には、絶縁体が配置された、
    アンテナ。
  6. 請求項1に記載のアンテナであって、
    前記給電素子は、平面視で第3形の面状であり、前記第1導体の前記面に沿って重なって配置された第4導体を備え、
    前記第1形の面積は、前記第3形の面積より大きい、
    アンテナ。
  7. 請求項1に記載のアンテナであって、
    前記第3導体の前記少なくとも一部と前記第1導体とを離間させながら前記第2導体を支持する支持部をさらに備える、
    アンテナ。
  8. 請求項1に記載のアンテナであって、
    前記第3導体の前記少なくとも一部と、前記第1導体との間の距離は、実質的に0mmより大きく5mm以下である、
    アンテナ。
  9. 請求項1に記載のアンテナであって、
    前記第2導体の前記第2形は矩形状を有し、
    前記第2形の前記矩形状の一辺の長さは実質的に30mmである、
    アンテナ。
  10. 請求項に記載のアンテナであって、
    前記第4導体の前記第3形は矩形状を有し、前記第3形の前記矩形状の一辺の長さは実質的に32mmである、
    アンテナ。
  11. 請求項1に記載のアンテナであって、
    前記第3形の前記矩形状の一辺の長さは32mmの±10%の範囲に含まれる、
    アンテナ。
  12. 請求項に記載のアンテナであって、
    前記第4導体は、前記第3形の中心より前記第1導体の前記面に沿った所定の方向において所定の距離離れた位置に給電点を有し、
    前記第2導体と、前記第3導体の前記少なくとも一部とは、前記所定の方向に沿って配置された、
    アンテナ。
  13. 請求項1に記載のアンテナであって、
    前記第1導体の前記面に沿った方向であって前記所定の方向と直交した方向について、前記第2導体の前記第2形の幅は、前記第4導体の前記第3形の幅より狭い、
    アンテナ。
  14. 請求項1に記載のアンテナであって、
    前記第1導体の前記面に沿った方向であって前記所定の方向と直交した方向について、前記第2導体の前記第2形の幅は、前記第4導体の前記第3形の幅より広い、
    アンテナ。
  15. 請求項1に記載のアンテナであって、
    前記第1導体の前記面側であって前記第1導体の前記面を基準に前記給電素子より離れて配置され、平面視で第2形の面状であり、前記第1導体の前記面に沿って重なって配置された第5導体と、
    前記第5導体と少なくとも高周波的に電気接続され、前記第1導体の前記面に垂直な向について、少なくとも一部は前記第5導体より前記第1導体に近い位置に配置された第6導体と、をさらに備え、
    前記第1形の面積は、前記第2形の面積より大きく、
    前記第6導体の前記少なくとも一部は、前記第1導体の前記面に沿った方向について、前記給電素子を基準に、前記第5導体の一部より遠くに配置され、
    前記第6導体は、前記第1導体と直流的には電気接続されず、
    前記第2導体と、前記第3導体の前記少なくとも一部と、前記第5導体と、前記第6導体の前記少なくとも一部とは、前記所定の方向に沿って配置された、
    アンテナ。
  16. 請求項1に記載のアンテナであって、
    前記第1導体の前記面側であって前記第1導体の前記面を基準に前記給電素子より離れて配置され、平面視で第2形の面状であり、前記第1導体の前記面に沿って重なって配置された第7導体と、
    前記第1導体の前記面側であって前記第1導体の前記面を基準に前記給電素子より離れて配置され、平面視で第2形の面状であり、前記第1導体の前記面に沿って重なって配置された第8導体と、をさらに備える、
    アンテナ。
  17. アンテナと、
    前記アンテナを支持する支持部と、を備える車両であって、
    前記アンテナは、
    平面視で第1形の面を備える第1導体と、
    前記第1導体の前記面側に配置される給電素子と、
    前記第1導体の前記面側であって前記第1導体の前記面を基準に前記給電素子より離れて配置され、平面視で第2形の面状であり、前記第1導体の前記面に沿って重なって配置された第2導体と、
    前記第2導体と少なくとも高周波的に電気接続され、前記第1導体の前記面に垂直な向きについて、少なくとも一部は前記第2導体より前記第1導体に近い位置に配置された第3導体と、を備え、
    前記第1形の面積は、前記第2形の面積より大きく、
    前記第3導体の前記少なくとも一部は、前記第1導体の前記面に沿った方向について、前記給電素子を基準に、前記第2導体の一部より遠くに配置され、
    前記第3導体は、前記第1導体と直流的には電気接続されず、
    前記給電素子と前記第1導体との間は、第1距離を有し、
    前記第3導体の前記少なくとも一部と前記第1導体との間は、第2距離を有し、
    前記第2距離は、前記第1距離の2倍より小さく、
    前記給電素子と前記第2導体は、前記第1導体の前記面に平行な所定の方向に沿って配置され、
    前記支持部は、前記所定の方向が前記車両の進行方向に対応するように前記アンテナを支持
    前記第2距離は、前記第1距離より小さい、
    車両。
  18. 請求項1に記載の車両であって、
    前記支持部は、前記車両の車体を含む、
    車両。
  19. 請求項1に記載の車両であって、
    前記第2導体は、前記車両の車体を基準に前記第1導体より離れて配置された、
    車両。
  20. 請求項1に記載の車両であって、
    操舵されない固定車輪を備え、
    前記進行方向は、前記固定車輪の方向である、
    車両。
  21. 請求項1に記載の車両であって、
    前記アンテナは、
    前記第2導体と少なくとも高周波的に電気接続され、前記第1導体の前記面に垂直な向について、少なくとも一部は前記第2導体より前記第1導体に近い位置に配置された第3導体と、をさらに備え、
    前記第3導体の前記少なくとも一部は、前記所定の方向について、前記給電素子を基準に前記第2導体の一部より遠くに配置され、
    前記第3導体は、前記第1導体と直流的には電気接続されない、
    車両。
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