JPH01286501A - 移動体用アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］。

本発明は自動車電話等に用いる移動体用アンテナ、特に
その垂直偏波放射特性の改善に関する。

［従来の技術］ 従来から、自動車電話等の移動体の通信においては、垂
直偏波の電波が利用されている。そのため、０動車用の
アンテナとしては、垂直ダイポールアンテナ等の垂直偏
波を発生する各種のアンテナが用いられている。

ここで、このような垂直偏波を発生するアンテナは、車
体から垂直方向に突出するボールアンテナのようなもの
が適している。しかし、車体から突出するアンテナは、
美観を損い、また破損の危険性が大きいなどの問題があ
る。このため、アンテナを車体内部に設置することが望
まれる。ところが、車体内部に入射する電波は車体の影
響により弱くなる。このため、車体内部にアンテナを設
置すると充分な受信電力を得られない場合が多い。

そこで、これを改善するために例えば指向性ダイパーシ
ティのように指向性を持った複数のアンテナを設置する
方法等がとられている。

一方、車体内部に設置するアンテナとしては、できる限
り小型で薄型の構造のものが好ましい。

そして、このようなアンテナとして、第７図及び第８図
に示すマイクロストリップ型のアンテナがある。

第７図において、放射導体板１０は、接地導体板１２に
対し所定間隔をおいて平行に配置されている。そして、
放射導体板１０には、同軸給電線１４の内導体１４ａが
給電点１５に接続されており、接地導体板１２には同軸
給電線１４の外導体１４ｂが接続されている。なお、放
射導体板１０と接地導体板１２の間には誘電体基板１６
が配置されている。

また、放射導体板１０の長さＬｌは伝搬波長λｇの約１
／２に形成されている。そして、放射導体板１０に対す
る同軸給電線１４の内導体１４ａの接続場所、すなわち
給電点１５の位置は放射導体板１０の中央部から距離ｄ
１だけずらした位置になっている。これは、内導体１４
ａ及び外導体１４ｂからなる同軸給電線１４とのインピ
ーダンスの整合をとるためであり、このｄｌの長さの調
整により、入力インピーダンスをθ〜数１００Ωの範囲
で調整することができる。

なお、誘電体基板１６を設けず、ここを空気層とするこ
ともできる。しかし、この場合誘電率が低くなるため、
誘電体基板１６を用いる場合と比べ放射導体板１０の寸
法を大きくする必要がある。

このようなマイクロストリップ型のアンテナにおいて、
同軸給電線１４を通じて放射導体板１０に給電すると、
放射導体板１０には矢印Ａで示した方向に電流が流れる
。そして、この結果矢印Ａ方向と同じ方向の偏波面を持
つ電波が放射される。

従って、このアンテナを垂直方向に配置すれば、垂直偏
波を発生することができる。

また第８図に示したのはその形状から逆Ｆアンテナと呼
ばれるマイクロストリップ型のアンテナである。この逆
Ｆアンテナにおいては、放射導体板１０の一端側が折り
曲げられ接地導体板１２に接続された構造になっている
。そして、放射導体板１０の長さし　は、伝搬波長λｇ
の約１／４の長さに形成されている。そして、同軸給電
線１４の内導体１４ａは、放射導体板１０の折り曲げ部
１０ａから距離ｄ２だけ離れた場所に接続されている。

このような逆Ｆアンテナにおいても、上述の第７図に示
したものと同様に垂直偏波を発生することができる。

なお、上述のようなマイクロトｌルソブ型のアンテナは
、例えば特開昭６０−５８７０４号公報、特開昭５６−
１２１０２号公報等に示されて（する。

［発明が解決しようとする課題］ 以上のように、車体内部にアンテナを設置する場合は、
アンテナをできる限り小型にする必要がある。そして、
マイクロストリップ型アンテナは、小型かつ薄型である
にもかかわらず、アンテナ単体として充分な特性を有す
るものである。しかし、自動車の車体内部に取り付けた
場合においては、その指向性や入力インピーダンスなど
が大きく変化して特性が著しく劣化する場合が多い。す
なわち、自動車のバックミラー（ルームミラー）、フェ
ンダ−ミラー、ドアミラー、リヤウィンドーの熱線等の
導体の近傍に取り付けた場合には、垂直偏波の放射特性
が著しく悪化する。

本発明者らは、この原因について詳細な実験を行った。

そして、マイクロストリップ型アンテナ単体をバックミ
ラーの近傍に取付けた場合等においては、垂直偏波の放
射は非常に弱く、反面アンテナ単体では発生しなかった
水平偏波の放射が強くなることを発見した。そして、こ
れは、アンテナに流れる電流Ａによって、第９図に示す
ように例えばミラーにコーティングされている導電膜な
どに誘導電流Ｂが流れてしまい、この誘導電流Ｂによっ
て強い水平偏波成分が発生することをつきとめた。

すなわち、バックミラーなどの自動車に設けられた導体
は水平方向の電気長が放射導体板１０に比べ大きく、し
かもアンテナ系の構造上の非対称性により給電された電
力の大部分は誘起電流Ｂを流すのに使われてしまうので
ある。このため、垂直偏波の放射は非常に弱くなり、大
きな水平偏波成分が発生することになる。従って、電流
Ａを流すのに寄与する電力は、アンテナ単体の時と比べ
非常に小さくなり、全体としてはあたかも水平偏波発生
用のアンテナのように動作してしまう。これによって、
垂直偏波に対して充分な利得が得られない結果となって
いたのである。

この発明は、このような問題点を解決することを課題と
してなされたものであり、自動車等の移動体の導体近傍
に取り付けられるにもかかわらず充分な垂直偏波放射特
性を持つ移動体用アンテナを提供することを目的とする
。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る移動体用アンテナは、 自動車の導体の近傍に取付けられる移動体用アンテナで
あって、 接地導体板とこの接地導体板に対し所定の間隔を隔てて
対向配置された放射導体板とからそれぞれ構成される一
対のアンテナ体と、 上記接地導体板に接続された外導体と上記放射導電体に
接続された内導体とからなる同軸給電線と、 この同軸給電線を介し上記アンテナ体に給電する給電手
段と、 を有し、 上記一対のアンテナ体をそれぞれ垂直偏波を発生するよ
うにほぼ同一垂直面内で所定の間隔を隔てて対称位置に
平行に配置するとともに、上記給電手段により上記一対
のアンテナ体に同一位相同一振幅で給電することによっ
て、 上記一対のアンテナ体により上記自動車の導体部分に発
生する誘起電流を互いに打消し水平偏波の発生を防止す
ることを特徴とする。

すなわち、この発明に係る移動体用アンテナは自動車の
導体近傍に取り付けられるものである。

垂直偏波を発生する一対のアンテナ体は、はぼ同一垂直
面内で所定の間隔を隔てて対称位置に平行に配置されて
いる。そして、この一対のアンテナ体には、給電手段に
よって同一位相同一振幅の給電が行われる。この構成に
より、アンテナ体のそれぞれへの給電によって、導体に
誘起される水平方向の電流は、丁度１８０度位相の異な
ったものとなる。このため、これら誘起電流は互いに打
消し合い水平偏波の発生を防止することができる。

これによって、垂直偏波発生の利得を十分大きくするこ
とができる。

なお、自動車等の導体としては、バックミラー（ルーム
ミラー）、フェンダ−ミラー、ドアミラー、リヤウィン
ドー熱線が考えられ、特にミラーの背部にアンテナを取
り付けることが好適である。

また、接地導体板及び放射導体板からなるアンテナ体は
第８図に示したような逆Ｆアンテナが好適である。さら
に、第５図に示すように付加導体板を追加した構成とす
れば、アンテナの共振周波数帯域を広くとれるという効
果も得られる。

また、この発明のアンテナは自動車に限らず、電車、工
場内の作業用移動体などにも適用できる。

［作用］ この発明の移動体用アンテナは、以上のような構成を有
しているため、同軸給電線によって所定の電流が放射導
体板に供給されると、この電流に起因する垂直偏波が発
生される。ここで、一対のアンテナ体は同一垂直面内に
平行に配置されている。このため、両アンテナ体の放射
導体板の電流により自動車の導体に誘起される誘導電流
は互いに打消される。すなわち、両アンテナ体に供給さ
れる電流は同一位相同一振幅のため、自動車の導体に流
れる誘導電流は丁度１８０度異なったものになる。そこ
で、両アンテナ体によって誘起された誘導電流が打消さ
れる。

［効果］ 以上のように、この発明の移動体用アンテナによれば、
アンテナ体に供給された電力は効率良く垂直偏波の発生
に用いられる。従って、自動車等の導体近傍に取り付け
られる小型かつ薄型のアンテナであって、垂直偏波に対
して充分な利得を得ることができる。

［実施例］ 以下、この発明の好適な実施例について図面に基づいて
説明する。

第１実施例 第１図はこの発明の一実施例に係る移動体用アンテナの
構成図であり、第２図はその外観を示す斜視図である。

この例においては、垂直−波の電波を受信または送信す
る目的で、バックミラーに逆Ｆアンテナを組み込んでい
る。すなわち、バックミラー２０は金属蒸着膜及びガラ
スからなるミラ一体２２、このミラ一体２２を取り付は
固定するカバー２４及びカバーを車体に取り付けるため
の取付は金具２６からなっている。そして、このミラ一
体２２の背部空間にアンテナが配置されている。

すなわち、一対のアンテナ体１００はミラ一体２２の背
面両側部に配置されている。そして、ミラ一体２２は平
面状のものなので、一対のアンテナ体１００は同一平面
に配置されることになる。

また、アンテナ体１００の放射導体板１０の方向も互い
に平行になるように設定されている。

そして、このバックミラー２０はミラ一体２２の長平方
向がほぼ水平方向に配置されてるので、一対のアンテナ
体は１００は、その放射導体板１０の開放端側が下方に
向くことになる。

また、同軸給電線１４は、送受信機（給電装置）と一対
のアンテナ体１００を接続するためのものであり、その
インピーダンスが５０Ω程度に設定されている。この同
軸給電線１４の内導体は一対の接続用給電線３０，３０
を介し一対の放射導体板１０に接続されている。また、
同軸給電線の外導体は接地導体板１２に接続されている
。ここで、接続用給電線３０．３０のインピーダンスは
それぞれ同軸給電線１４の２倍の１００Ω程度に設定さ
れてており、アンテナ体１００へ供給する電流が同一位
相となるように同一の長さにしである。

さらに、これら接続用給電線３０．３０の内導体３０ａ
は放射導体板１０の所定の位置に給電点１５を介し接続
されるが、この位置は逆Ｆアンテナからなるアンテナ体
１００のインピーダンスが１００Ω程度になるように定
めである。また、放射導体板１０の長さは、送受信周波
数で共振する長さとしである。このように設定すること
によって、送受信する周波数帯域を所定の共振整合帯域
とするアンテナ体１００を形成できる。

なお、この例では、接地導体板１２はミラ一体２２の背
面の大部分を覆う大きなものとし、一対のアンテナ体１
００は１つの接地導体板１２を共用している。

このような移動体用アンテナにおいて、一対のアンテナ
体１００に給電装置（図示せず）から同一位相、同一振
幅の電流を供給すれば、一対のアンテナ体１００からは
同一の垂直偏波の電波が放射されることになる。すなわ
ち、一対の放射導体板１０に流れる電流は、同軸給電線
１４の内導体１４ａ接続側と開放端側とを流れるほぼ垂
直方向のものとなり、これに伴って垂直偏波が発生する
。

一方、一対のアンテナ体１００に流れるこの電流によっ
て、ミラ一体２２の金属蒸着面等には誘導電流が生じる
。この誘導電流は、放射導体板１０に流れる電流と直角
方向、すなわち水平方向にに流れることになる。

しかし、この発明の移動体用アンテナにおいては、一対
のアンテナ体１００を同一平面内で対称位置に設けてお
り、この一対のアンテナ体１００に同一位相、同一振幅
の電流を給電している。このため、両者の電流によって
ミラ一体２２の金属蒸着面等に発生する誘導電流は、第
１図（Ａ）に示すように丁度１８０度異なったものとな
る。そして、同一振幅のため、両者の大きさは等しいく
、両者は互いに打消しあう。従って、誘導電流に起因す
る水平偏波の電波の発生は防止され、給電された電流は
垂直偏波の発生に有効に用いられることになる。そこで
、バックミラー２０という自動車の導体に取付けるとい
う構成であるにもかかわらず、水平偏波の発生等により
特性が乱されることなく、垂直偏波に対し十分な利得が
得られる。

また、放射導体板１０と接地導体板１２の組合せに係る
小型、薄型のアンテナ体を用いたため、これをバックミ
ラー２０のカバ一体２４の内部に収容することができ、
車室内の美観を損ねることもない。

なお、誘電体基板１６は伝搬波長λｇを短くして、放射
導体板１０を小形化するために設けられたものである。

そして、この誘電体としては各種のものが採用できるが
、例えば比誘電率が２．６程度のポリテトラフルオルエ
チレン等のフッソ樹脂は、高周波特性に優れるため、特
に適している。

また、アンテナ体１００の給電点１５への接続用給電線
３０の接続は、接続用給電線３０を放射導体板１０を通
過させて行っている。この構成によって、第７図、第８
図に示すように接地導体板１２の裏側から給電する構成
とするより、全体をコンパクトにできるという効果が得
られる。さらに、取付は金具２６の内部を中空とし、同
軸給電線１４をこの内部を通せば、同軸給電線１４が露
出することがなく、外観をさらに改良することができる
。

第３図には、８００ＭＨｚ帯用に製作した第１実施例の
移動体用アンテナを用いたー水平面内における電力利得
指向性パターンを示しである。この図から明らかなよう
に、この実施例のアンテナは、バックミラー２０のミラ
ー面に直角な方向すなわち自動車の前方及び後方の双方
向に十分な指向性を存することが理解される。

なお、この実施例においては、アンテナ体１００として
逆Ｆアンテナを用いたが、これに限らず第７図に示すよ
うなマイクロストリップ形のアンテナ体１００を用いる
こともできる。また、実施例におけるアンテナ体１００
は放射導体板１０の開放端側を下方に向けたが、上述動
作原理がらも明らかなように開放端を上方に向けても同
等支障はない。

第２実施例 第４図にこの発明の第２実施例の構成を示す。

この実施例においても、上述の第１実施例と同様にアン
テナ体１００として逆Ｆアンテナを用いている。

この実施例において特徴的なことは、接地導体板１２の
素材として両面鋼張りの誘電体基板３０を用いたことに
ある。そして、この両面銅張りの誘電体Ｕ板３０のミラ
一体２２側の面には、放射導体板１０への給電を行うた
めのストリップライン３２が形成され、反対側の面には
接地導体板１２が配設されている。そして、この接地導
体板１２は放射導体板１０に対する接地導体となるとと
もにストリップライン３２に対する接地導体にもなって
いる。

ストリップライン３２は一対の放射導体板１０の背面部
まで伸びており、給電導体３４によって放射導体板１２
の所定の各重点に接続されている。

なお、接地導体板のこの給電導体３４が挿通する部分は
銅張りが排除しである。また、同軸給電線１４の外導体
１４ｂは接地導体板１２と接続される接続用設置導体面
３６と接続され、同軸給電線１４の内導体１４ａはスト
リップライン３２の中央部３２ａに接続されている。

ここで、ストリップライン３２は、その幅を調整するこ
とで、インピーダンスを変更することができる。従って
、第１実施例で用いたような１００Ωの同軸給電線を用
いる必要がなく、アンテナを薄型とすることができ、さ
らに広範囲のインピーダンスの調整が可能となる。なお
、この例においては、ストリップライン３２の幅Ｗは５
０Ωの同軸給電線１４の内導体１４ａとの接続点３２ａ
との整合をとるため、インピーダンスが１００Ωとなる
ように形成されている。

さらに、接続点３２ａは同一位相同一振幅の給電を達成
するため、ストリップライン３２の中央に位置されてい
る。また、給電導体３４の放射導体板１０に対する給電
点１５は、放射導体板１゜のインピーダンスが１００Ω
となるような位置としである。なお、接地導体板１２と
接続用接地導体面３６との接続はスルーホール等によっ
ても良い。　この実施例の移動体用アンテナによれば、
両面銅張りの誘電体基板３０を用いるため、アンテナ全
体を薄型とできる。また、エツチング等によってインピ
ーダンスのばらつきが小さく、量産に適したアンテナが
得られる。

第３実施例 第５図に示したのは、この発明のアンテナのさらに他の
実施例である。この例では、アンテナ体１００の共振周
波数帯を高帯域化する工夫がなされている。

すなわち、逆Ｌアンテナからなる放射導体板１０の開放
端に対向して、Ｌ字型形状の付加導体板４０が配置され
ている。すなわち、放射導体板１０と同様の形状を有す
る付加導体板４０がその開放端を放射導体板１０の開放
端と所定間隔をおいて対向するように配置されている。

このため、゛付加導体板４０に誘起する誘導電流により
、放射導体板１０のインピーダンスが変化することを利
用して共振状態（インピーダンスの虚数部が零のとき）
でのアンテナのインピーダンスの実数部が周波数変化に
対して同軸給電線１４のインピーダンス（上述の例にお
いては５０Ω）と同−又はこれに極めて近い値で維持で
きる周波数帯域を広くとれる。

さらに、この例では、同軸給電線に接続する放射導体板
１０の下端部と接地導体板１２の平坦面との間に一定の
間隙を設けた、これはこの間隙により生じるキャパシタ
ンスがアンテナ体１００の有するインピーダンス成分の
虚数部にあたるリアクタンス成分を打消す役目を果させ
るためである。

そして、この間隙の調整によりインピーダンスの虚数部
を広い周波数帯域でほぼ零又はこれに近い状態、すなわ
ち共振に維持することができる。

なお、この例における放射導体板１０の折曲げ部から自
由端までの長さは、使用する電波の波長の１／４である
λｇ／４より若干長くし、付加導体板の長さはλｇ／４
より若干短く設定しである。

この実施例のアンテナ体１００を用いると、アンテナの
共振周波数帯域を非常に広くすることができ、自動車用
電話等のアンテナとしてさらに好適なものとできる。

第４実施例 第４実施例について第６図に示す。この実施例において
は、アンテナをフェンダ−ミラー４０に組込んである。

このようにフェンダ−ミラー４０に組込んだ場合にも上
述の実施例と同様効果的な垂直偏波の放射得性が得られ
る。

なお、アンテナを取付ける導体は上述のものに限らず、
ドアミラー等の各種のものも利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る移動体用アンテナの第１実施例
の概略構成図、 第２図は同実施例の外観斜視図、 第３図は同実施例の電力利得指向性パターン図、第４図
は第２実施例の構成を示す概略構成図、第５図は第３実
施例の構成を示す概略構成図、第６図は第４実施例の構
成を示す概略構成図、第７図及び第８図は従来例の構成
を示す説明図、第９図は従来例の電流の状態を示す説明
図である。 １０　・・・　放射導体板 １２　・・・　接地導体板 １４　・・・　同軸給電線 １００　・・・　アンテナ体 出願人　株式会社　豊田中央研究所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 自動車の導体の近傍に取付けられる移動体用アンテナで
   あって、 接地導体板とこの接地導体板に対し所定の間隔を隔てて
   対向配置された放射導体板とからそれぞれ構成される一
   対のアンテナ体と、 上記接地導体板に接続された外導体と上記放射導電体に
   接続された内導体とからなる同軸給電線と、 この同軸給電線を介し上記アンテナ体に給電する給電手
   段と、 を有し、 上記一対のアンテナ体をそれぞれ垂直偏波を発生するよ
   うにほぼ同一垂直面内で所定の間隔を隔てて対称位置に
   平行に配置するとともに、上記給電手段により上記一対
   のアンテナ体に同一位相同一振幅で給電することによっ
   て、 上記一対のアンテナ体により上記自動車の導体部分に発
   生する誘起電流を互いに打消し水平偏波の発生を防止す
   ることを特徴とする移動体用アンテナ。