JPH0219641B2

JPH0219641B2 -

Info

Publication number: JPH0219641B2
Application number: JP59280845A
Authority: JP
Inventors: Takuji Harada
Original assignee: Harada Industry Co Ltd
Current assignee: Harada Industry Co Ltd
Priority date: 1984-12-30
Filing date: 1984-12-30
Publication date: 1990-05-02
Also published as: US4613833A; JPS61159803A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、絶縁物を傷付けずに、その絶縁物を
介して高周波信号を伝送するアンテナ用伝送路カ
プラに関する。

［従来の技術］ガラス等の絶縁物（または誘電体）を介して高
周波信号を伝送する場合、その絶縁物を傷付けず
に高周波信号を伝送したいという要請がある。た
とえば、自動車の車内に設置した通信装置とその
車外に設置したアンテナとを結合する場合、その
自動車に傷を付けないようにしたいという要請が
ある。

この要請に応えるものとしては、コンデンサ結
合を利用した装置と、ループコイルを使用した装
置とが知られている。

上記コンデンサ結合を利用した装置は、ガラス
をはさむようにして２つの電極を設け、それら電
極とガラスとによつてコンデンサが形成され、そ
の静電容量を通して高周波信号の伝送を行なつて
いる。ところが、この装置は、伝送損失が比較的
多くしかも伝送周波数特性が一様ではないという
欠点がある。

一方、上記ループコイルを使用した装置は、ガ
ラスをはさむようにして２つのループコイルを設
け、それら２つのループコイルの間で電磁結合す
るものであり、伝送損失が比較的少なくしかも周
波数特性が平坦であるという利点を有する。

［従来技術の問題点］上記ループコイルを使用した装置において、伝
送損失を少なくし、周波数特性を平坦にするため
には、そのループコイルが非常に大型になるとい
う問題がある。したがつて、その装置をたとえば
自動車の窓ガラスに設置した場合には、視界を妨
げるという問題が生じる。

［発明の目的］本発明は、上記従来の問題点に着目してなされ
たもので、絶縁物を傷付けずに、その絶縁物を介
して高周波信号を伝送する場合に、伝送周波数特
性が優れ、伝送損失が少なく、しかも、小型のア
ンテナ用伝送路カプラを提供することを目的とす
るものである。

［発明の概要］本発明は、ヘリカル導体の外部に、そのヘリカ
ル導体とほぼ同軸的に外部導体を設け、そのヘリ
カル導体の一端と上記外部導体の内壁とを電気的
に接続し、上記外部導体の端面で形成される平面
内に、上記ヘリカル導体の他端を固定してレゾネ
ータとしたものである。

また、本発明は、ガラスをはさんで上記レゾネ
ータを２つ設け、それらのレゾネータを同軸的に
固定したものである。

［発明の実施例］第２図は、本発明の一実施例を示す斜視図であ
り、第１図は、第２図の−線で切断した縦断
面図であり、第３図は、第１図の−線から見
た横断面図である。

この実施例は、ガラス３０をはさんで、第１レ
ゾネータ１０と第２レゾネータ２０とを対向して
設置したものである。

第１レゾネータ１０は、ヘリカル導体１１と、
外部導体１２と、導線１３とを有する。

ヘリカル導体１１は、外部導体１２にアースす
る一端１１ａと、ガラス３０と当接する他端１１
ｂと、アンテナ素子４０に接続するタツプ位置１
１ｃとを有するヘリカル導状の導体である。ま
た、上記他端１１ｂと外部導体１２とは、開放さ
れているが、数ピコフアラツド以下の容量で分離
保持するようにしてもよい。

外部導体１２は、ヘリカル導体１１の外部に配
置され、そのヘリカル導体１１とほぼ同軸的に配
置された導体である。この外部導体１２は、円筒
でもよく、角筒でもよい。

導線１３は、１つの部材であるが、接続手段と
導体固定手段との２つの機能を有する。つまり、
導線１３は、ヘリカル導体１１の一端１１ａと外
部導体１２の内壁とを電気的に接続する接続手段
としての機能と、外部導体１２の端面１２ａで形
成される平面内に、ヘリカル導体１１の他端１１
ｂを固定する導体固定手段としての機能とを有す
るものである。

アンテナ素子４０は、外部導体１２と絶縁され
ているアンテナ座４１と、アンテナ引出線４２と
を介して、ヘリカル導体１１のタツプ位置１１ｃ
に接続されている。

第２レゾネータ２０は、第１レゾネータ１０と
同じ構成を有するものであり、ヘリカル導体２１
と、外部導体２２と、導線２３とを有する。ヘリ
カル導体２１、外部導体２２、導線２３は、それ
ぞれ、ヘリカル導体１１、外部導体１２、導線１
３と同一である。また、一端１１ａ、他端１１
ｂ、端面１２ａは、それぞれ、一端２１ａ、他端
２１ｂ、端面２２ａと同一である。そして、第２
レゾネータ２０を構成する上記各部材の機能は、
第１レゾネータ１０を構成する上記各部材の機能
と同様である。なお、タツプ位置１１ｃ，２１ｃ
は、外部のインピーダンスに合せて調整すればよ
い。

さらに、第１レゾネータ１０と第２レゾネータ
２０とは、ガラス３０を介して、同一軸上に固定
されている。すなわち、外部導体１２の端面１２
ａがガラス３０に固定され、外部導体２２の端面
２２ａもガラス３０に固定され、ヘリカル導体１
１と２１とが同軸であり、外部導体１２と２２と
が同軸である。このようなレゾネータ固定手段と
しては、任意の固定手段を採用することができ
る。

外部導体１２，２２の各内径は、ほぼ同一であ
る必要があるが、外部導体１２，２２の肉厚は異
なつていてもよい。

引出線５１は、ヘリカル導体２１のタツプ位置
２１ｃと、通信装置への接続線５２とを接続する
ものであり、その先には、コネクタ５３が接続さ
れている。

また、第１レゾネータ１０の共振周波数は、第
２レゾネータ２０の共振周波数とほぼ同一に設定
されている。すなわち、両共振周波数のずれは、
数％以内である。ただし、帯域幅が広い程、その
ずれを大きくとることができる。

なお、第２図は、ガラス３０とヘリカル導体２
１とを省略して示してある。

次に、上記実施例の動作について説明する。

第４図は、本発明アンテナ用伝送路カプラを自
動車に搭載した場合の一例を示す図である。

まず、自動車６０の窓ガラス３１をはさむよう
に、第１レゾネータ１０と第２レゾネータ２０と
を対向して固定する。この場合、第１レゾネータ
１０と第２レゾネータ２０とを同軸的に配置す
る。そして、第１レゾネータ１０にアンテナ素子
４０を接続する。一方、自動車６０の車内に通信
装置５０を設置し、接続線５２を介して通信装置
５０と第２レゾネータ２０とを接続する。

このようにすると、第１レゾネータ１０と第２
レゾネータ２０との間で磁界が漏洩し、必要なＱ
フアクタと結合係数Ｋとが得られ、伝送損失が少
なくなる。

すなわち、まず、ヘリカル導体１１または２１
と外部導体１２または２２とを同軸に配置したこ
とによつて、無負荷時のＱフアクタ（以下これ
を、「無負荷Ｑ」といい、「Q_O」とも表現する）
が大きくなる。このQ_Oの値は、通常のループコ
イルと比較すると数倍となる。通常のループコイ
ルのQ_Oが約200であるのに対して、第１レゾネー
タ１０、第２レゾネータ２０のそれぞれのQ_Oは
1000以上になる。一方、負荷時のＱフアクタ（以
下これを、「負荷Ｑ」といい、「Q_L」とも表現す
る）は、周波数帯域を決定すると、自動的に決定
されるものであり、ループコイルの場合も上記実
施例の場合もQ_Lの値は同じである。したがつて、
上記実施例におけるQ_O／Q_Lは、通常のループコ
イルを使用した場合よりも数倍大きくなる。この
ようにQ_O／Q_Lが大きくなると、第６図に示すよ
うに、伝送損失が低下するので、ループコイルを
使用した場合よりも、上記実施例の伝送効率が向
上する。

通常、ヘリカルレゾネータは、空洞共振器の一
変形とみなされるので、その共振器を、単に近接
させただけでは、結合係数Ｋが大きくなることは
ない。しかし、上記実施例にあつては、外部導体
の端面１２ａまたは２２ａで形成される平面内
に、ヘリカル導体の他端１１ｂまたは２１ｂを固
定してあり、その平面をガラス３０に密着してあ
るので、第１レゾネータ１０と第２レゾネータ２
０との結合係数Ｋが大きくなる。

なお、アンテナ素子４０と通信装置５０とを接
続した場合、第１レゾネータ１０のQ_Lの値と第
２レゾネータ２０のQ_Lの値とをほぼ同一にして
ある。

第１レゾネータ１０と第２レゾネータ２０との
結合係数をＫとした場合に、Ｋ・Q_L＝１の関係
がほぼ成立するように、第１レゾネータ１０およ
び第２レゾネータ２０の形状が定められている。
上記のようにＫ・Q_L＝１にするのは、周波数帯
域を広くするためである。

第７図は、Ｋ・Q_Lの値を変化した場合に損失
レベルが周波数との関係でどのように変化するか
を示した図表である。

Ｋ・Q_L＜１の範囲（細い実線で示してある）
では、損失レベルが最小損失レベルよりも大き
く、Ｋ・Q_Lの値を小さくすると、損失レベルが
次第に大きくなる。一方、Ｋ・Q_L＞１の範囲
（一点鎖線および二点鎖線で示してある）では、
最小損失レベルの範囲が２つあり、その間の周波
数帯では損失が大きくなり、一点鎖線で示す状態
よりも二点鎖線で示す状態のようにするというよ
うに、Ｋ・Q_Lの値を大きくすると、その損失が
次第に大きくなる。これに対して、Ｋ・Q_L＝１
の場合（太い実線で示してある）には、最小損失
レベルにある帯域幅が広い。

上記実施例ではＫ・Q_L＝１を実現することが
でき、この場合に、Q_LがQ_Oに対してそれ程大き
くないので、上記のように伝送損失を小さくする
ことができる。これに対して、ループコイル使用
の従来例においては、Ｋ・Q_L＝１を実現するこ
とが困難であり、タツプ位置を調整すれば、無理
にＫ・Q_L＝１とすることができる。しかし、こ
の場合、Q_Oに対してQ_Lが大きくなり、このため
に、Q_O／Q_Lが小さくなるので、第６図から分る
ように、伝送損失が大きくなる。

なお、第５図に示すように、長いアンテナ接続
線４２ａを使用し、アンテナ素子４０ａを自動車
６０の屋根に設置してもよい。

また、第１または第２レゾネータの外部導体１
２，２２の内径と、第１または第２レゾネータの
ヘリカル導体１１，２１の外径との比は、1.1〜
2.0であることが望ましく、外部導体１２，２２
が円筒の場合にはその比は1.2〜2.0であり、外部
導体１１，２１が角筒の場合にはその比は1.1〜
1.8であることが望ましい。

なお、第１レゾネータ１０のヘリカル導体１１
の巻き方向と、第２レゾネータ２０のヘリカル導
体２１の巻き方向とは同一にしてある。これは、
その巻き方向を同一にすると、静電効果があり、
このために、第１レゾネータ１０と第２レゾネー
タ２０との間で、実際の結合係数Ｋが増加するた
めである。勿論、ヘリカル導体１１の巻き方向と
ヘリカル導体２１の巻き方向とを互いに逆に設定
してもよい。

また、タツプ位置１１ｃ，２１ｃからタツプを
とるヘリカル導体１１，２１の代りに、入出力用
のヘリカル導体と、同調用のヘリカル導体とを分
離して密巻きにしたいわゆる密巻き状のバイフア
イ状のコイルを使用してもよい。

さらに、第１レゾネータ１０または第２レゾネ
ータ２０とガラス３０とを密着させずに、接着テ
ープ、保護用の絶縁物等を介在させるようにして
もよい。

第９図は、本発明の他の実施例を示す斜視図で
あり、第８図は、第９図の−線で切断した縦
断面図である。なお、第１図から第３図に示す部
材と同一のものには、同一の符号を付してその設
明を省略する。

この実施例が第１〜３図に示した実施例と異な
る点は、円弧状のパターン１４ａを有するプリン
ト基板１４を外部導体１１２の端面１１２ａに設
け、そのプリント基板１４のパターン１４ａにヘ
リカル導体１１１の他端１１１ｂを接続した点で
ある。これは、第１レゾネータ１１０についての
説明であるが、第２レゾネータ１２０についても
同様である。

すなわち、円弧状のパターン２４ａを有するプ
リント基板２４を外部導体１２２の端面１２２ａ
に設け、そのプリント基板２４のパターン２４ａ
にヘリカル導体１２１の他端１２１ｂを接続して
ある。

第８，９図に示す実施例の動作は、第１〜３図
の実施例と基本的には同じである。ただし、次の
点が異なる。

すなわち、ヘリカル導体を固定するよりもプリ
ント基板１４を固定するのが容易であるので、結
局、ヘリカル導体１１１，１２１を固定するのに
便利である。また、パターン１４ａ，２４ａの形
状を正確に作ることが容易であるので、ガラス３
０に近い部分におけるヘリカル状の導体の形状を
正確に製造でき、そのバラツキが少ない。さら
に、外部導体１１２，１２２の端面１１２ａ，１
２２ａ付近のヘリカル状の導体が軸と直交するの
で、レゾネータ同志の結合係数Ｋが大きくなり、
アンテナ用伝送路カプラ全体の形状を更に小型に
することができる。

上記実施例において、ガラス３０は、自動車の
窓ガラスであるが、他のガラスでもよく、たとえ
ば、建築物の窓ガラスでもよい。また、ガラス３
０の代りに他の絶縁物を使用してもよい。

［発明の効果］本発明によれば、絶縁物を傷付けずに、その絶
縁物を介して高周波信号を伝送する場合に、伝送
周波数特性が優れ、伝送損失が少ないことは勿論
のこと、アンテナ用伝送路カプラを小型に製造す
ることができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す縦断面図で
ある。第２図は、上記実施例の斜視図である。第
３図は、第図の−から見た横断面図である。
第４図は、上記実施例を自動車に設置した場合の
一例を示す図である。第５図は、上記実施例を自
動車に設置した場合の他の例を示す図である。第
６図は、Q_O／Q_L対損失レベルを示す特性図であ
る。第７図は、Ｋ・Q_Lを変化した場合の損失レ
ベル変化を示す図である。第８図は、本発明の他
の実施例を示す縦断面図である。第９図は、上記
他の実施例の斜視図である。１０，１１０……第１導体、２０，１２０……
第２導体、１１，２１，１１１，１２１……ヘリ
カル導体、１２，２２，１１２，１２２……外部
導体、１１ａ，２１ａ，１１１ａ，１２１ａ……
端、１１ｂ，２１ｂ，１１１ｂ，１２１ｂ……他
端、１３，２３，１１３，１２３……接続手段ま
たは導体固定手段としての導線、３０……ガラ
ス。

Claims

【特許請求の範囲】１ヘリカル導体と、このヘリカル導体の周囲の
みを覆いしかも前記ヘリカル導体とほぼ同軸的に
配置された外部導体と、前記ヘリカル導体の一端
と前記外部導体の内壁とを電気的に接続する接続
手段と、前記外部導体の端面で形成される平面で
あつて導体以外の平面内に前記ヘリカル導体の他
端を固定する導体固定手段とで構成される第１レ
ゾネータと；この第１レゾネータと同じ構成を有する第２レ
ゾネータと；前記第１レゾネータの前記外部導体の前記端面
を絶縁物に固定させ、前記第２レゾネータの前記
外部導体の前記端面を前記絶縁物に固定させ、し
かも前記第１レゾネータと前記第２レゾネータと
を同一軸上に固定するレゾネータ固定手段；前記第１レゾネータの前記ヘリカル導体の途中
に設けられたアンテナ接続手段と；前記第２レゾネータの前記ヘリカル導体の途中
に設けられた通信装置接続手段と；を有し、前記第１または第２レゾネータ内の外部
導体の内径と、前記第１または第２レゾネータの
ヘリカル導体の外径との比が1.1〜2.0であること
を特徴とするアンテナ用伝送路カプラ。２特許請求の範囲第１項において、前記ヘリカル導体の他端と前記外部導体とは、
開放されているか、または数ピコフアラツド以下
の容量で分離保持されていることを特徴とするア
ンテナ用伝送路カプラ。３特許請求の範囲第１項において、前記第１レゾネータと前記第２レゾネータとの
結合係数をＫとし、負荷時のＱフアクタをQ_Lと
した場合に、Ｋ・Q_L＝１の関係がほぼ成立する
ように、前記第１レゾネータおよび前記第２レゾ
ネータの形状が定められていることを特徴とする
アンテナ用伝送路カプラ。４特許請求の範囲第１項において、前記第１レゾネータは、そのヘリカル導体の一
部に、アンテナと接続するアンテナ接続手段を有
し；前記第２レゾネータは、そのヘリカル導体の一
部に、通信装置と接続する通信装置接続手段を有
し；前記第１レゾネータの負荷時のＱフアクタと前
記第２レゾネータの負荷時のＱフアクタとがほぼ
同一であることを特徴とするアンテナ用伝送路カ
プラ。５特許請求の範囲第１項において、前記第１レゾネータの共振周波数は、前記第２
レゾネータの共振周波数とほぼ同一であることを
特徴とするアンテナ用伝送路カプラ。６特許請求の範囲第１項において、前記第１レゾネータの外部導体の内径と、前記
第２レゾネータの内径とがほぼ同一であることを
特徴とするアンテナ用伝送路カプラ。７特許請求の範囲第１項において、前記第１または第２レゾネータ内の外部導体の
内径と、前記第１または第２レゾネータのヘリカ
ル導体の外径との比は、前記外部導体が円筒の場
合に1.2〜2.0であり、前記外部導体が角筒の場合
に1.1〜1.8であることを特徴とするアンテナ用伝
送路カプラ。８特許請求の範囲第１項において、前記第１レゾネータのヘリカル導体の巻き方向
と、前記第２レゾネータのヘリカル導体の巻き方
向とが同一であることを特徴とする伝送路カプ
ラ。９特許請求の範囲第１項において、前記絶縁物は、自動車の窓ガラスまたは建築物
の窓ガラスであることを特徴とする伝送路カプ
ラ。１０特許請求の範囲第１項において、前記レゾネータ固定手段は、前記第１レゾネー
タまたは前記第２レゾネータと、前記絶縁物とを
密着させるものであることを特徴とするアンテナ
用伝送路カプラ。１１特許請求の範囲第１項において、前記レゾネータ固定手段は、前記第１レゾネー
タまたは第２レゾネータと、前記絶縁物との間
に、接着テープまたは保護絶縁物を介在させるも
のであることを特徴とするアンテナ用伝送路カプ
ラ。