JPH02250405A - 車両用共用アンテナ装置 - Google Patents

車両用共用アンテナ装置

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JPH02250405A
JPH02250405A JP1071313A JP7131389A JPH02250405A JP H02250405 A JPH02250405 A JP H02250405A JP 1071313 A JP1071313 A JP 1071313A JP 7131389 A JP7131389 A JP 7131389A JP H02250405 A JPH02250405 A JP H02250405A
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antenna
transmission line
signal
antenna element
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Akihiko Hayashi
昭彦 林
Toru Yamazaki
徹 山崎
Akira Torii
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NipponDenso Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/08Means for collapsing antennas or parts thereof
    • H01Q1/10Telescopic elements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/50Feeding or matching arrangements for broad-band or multi-band operation

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  • Details Of Aerials (AREA)
  • Support Of Aerials (AREA)

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、車両搭載用の共用アンテナに関して、例えば
、準マイクロ波通信用アンテナとラジオ波受信用アンテ
ナとの共用に関するものである。
〔従来の技術〕
近年、高度情報化時代の到来を迎えて、移動体通信の必
要性が非常に高まり、自動車をその移動局として活用す
ることが多くなりつつある。そして、従来から車両に装
着されているラジオ波(AM/FM波)受信用アンテナ
と準マイクロ波通信(例えば車両用無線電話)用アンテ
ナとを共用し、独立した数帯域を1本のアンテナ系で同
時に送受信する共用アンテナが、例えば特開昭62−1
79202号公報や特開昭61−502579号公報に
示すごとく各種考案されている。
特開昭62−179202号公報に示される共用アンテ
ナの基本的構成を第8図(a)、 (b)に示す。
即ち、第8図(a)、 (b)において、セルラー電話
方式におけるアンテナは、電話帯中心周波数の1/4波
長の長さを有し、車体グランド面22との間にモルボー
ルアンテナとして動作する第1アンテナエレメント1と
、電話帯中心周波数の3/2波長あるいは1/2波長の
電気的長さを有する整相コイル2と、電話帯中心周波数
の1/2波の長さを有し、ダイポールアンテナとして動
作する第2エレメント3と、第1ニレメントド整相コイ
ル2・第2エレメント3で誘起した電流が第3エレメン
ト5に漏れないように電話帯中心周波数で共振するよう
な構成の第2コイル4がらなり、全体として利得が標準
ダイポールアンテナ比3dBに増大させるよ°うな構成
になっている。また、ラジオ波受信用アンテナとしては
、上記アンテナエレメントと各コイルの物理的長さ全体
でFM帯中心周波数に共振動作させている。更に、AM
帯に関しては、上記アンテナエレメントと各コイルの見
かけ長によって、容量性アンテナとして動作させている
。以上によって誘起された各電流は混ざりあった状態で
、第1エレメントlと導通された同軸構造を形成してい
るアンテナ収納管24内にある内置軸管6に流れ込み、
接触構造を有する給電点7から各々の帯域を帯域分波さ
せる分波器8を通して電話端子9、AM/FM端子10
から各送受信機へと通じている。尚、モータ及びモータ
駆動部26によって、アンテナは昇降可能な機能を有す
る。
また、特開昭617502579号公報に示される共用
アンテナの基本的構成を第9図に示す。
即ち、第9図においてセルラー電話方式におけるアンテ
ナ20は、電話帯中心周波数の1/2波長スリーブアン
テナと、その下方に不要電流漏れ防止用シュペルトップ
を付け、全体として電話帯中心周波数の1波長を形成し
ている。ラジオ波受信用アンテナとしては、従来から広
く使われている、FM帯中心周波数の1/4波長の長さ
を有するアンテナエレメント21が車体ボディーグラン
ド面22から突出してモノポールアンテナとして動作し
ている。
上記電話アンテナ2oは、車体ボディー22がらの電気
的影響をなくすため、ラジオ波受信用アンテナ21上方
端に設置される。そして、給電ケーブル23は、アンテ
ナ収納伸縮ケーブル25と共にラジオ波受信用アンテナ
21管内からアンテナ収納管24を通り、巻き込み構造
を有するモータ駆動部26によって巻き込まれ、ケーブ
ル巻き込み部27に設けられた電話出方端子28へとつ
ながれ、電話端子29へと通じている。また、上記ラジ
オ波受信用アンテナ21は、アンテナ収納管24内にあ
る内導管3oと導通され、アンテナ収納管24の一部に
設けられたラジオ出力端子31につながれ、ラジオ受信
機32に通じている。
これらの両共用アンテナ以外にも、各種共用アンテナが
考案されているが、基本的には、上記両共用アンテナの
構成タイプに類似したものと考えてよい。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記両共用アンテナの問題点として、独立した帯域のア
ンテナを組み合わせると、相互相乗干渉による性能の低
下がもたらされるが、その対策として、独立した2系の
アンテナを上下段に絶縁配置させ、各々の系に与える影
響を少なくするか、あるいは、集中定数回路挿入により
、不要漏れ電流を防ぐようにしている。しかし、これら
の対策によって共用アンテナの構造は複雑になり、量産
上、特性合わせ込みが至極困難になる。
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、複数の異な
る周波数帯域に適合する所定の長さのアンテナエレメン
トを用いて、異なる周波数帯域の受信電力を個々に取り
出すことが可能な共用アンテナ装置を構成することによ
り、相互相乗干渉による性能の低下を防ぐとともに、量
産上の困難性を解決することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明による車両用共用ア
ンテナ装置は、 第1の周波数帯域に適合するアンテナと第1の周波数帯
域とは異なる第2の周波数帯域に適合するアンテナとを
共用する車両用共用アンテナ装置であって、 車体ボディから突出し、前記第1の周波数帯域と前記第
2の周波数帯域とに適合する所定の長さを有するアンテ
ナエレメント、 前記車体ボディ内側に形成され、前記アンテナエレメン
トに誘起された受信電力を伝送する伝送路、 前記伝送路の一部に挿入されて前期伝送路を第1伝送路
と第2伝送路とに区分けするとともに、前期第1の周波
数帯域の信号に対しては短絡状態となり、前記第2の周
波数帯域の信号に対しては開放状態となる容量を備えた
コンデ°ンサ、前記アンテナエレメントで誘起された前
期第2の周波数帯域の信号の受信電力が供給されるよう
に、前記アンテナエレメントと前記コンデンサとの間の
前記第1伝送路に接続される第1の給電手段、および 前期アンテナエレメントで誘起された前期第1の周波数
帯域の信号の受信電力が供給されるように、前期第2伝
送路に接続されて、前期コンデンサを介して前期第1周
波数帯域の信号が給電される第2の給電手段を備える車
両用共用アンテナ装置から構成される。
〔作用〕
上記構成によれば、アンテナエレメントに誘起された第
2の周波数帯域の信号は、第1伝送路を介してコンデン
サに伝えられるが、コンデンサは第2の周波数帯域の信
号に対して開放状態となり、第2の周波数帯域の信号を
遮断する。このため、第2の周波数帯域の信号の受信電
力は、第1伝送路に接続された第1の給電手段のみから
取り出される。一方、第1の周波数帯域の信号に対して
コンデンサは短絡状態となり、第1伝送路及びコンデン
サを介して、第1周波数帯域の信号が第2伝送路に伝え
られる。従って、第2伝送路に接続された第2の給電手
段から第1周波数帯域の信号の受信電力のみが取り出さ
れる。このようにして、複数の異なる周波数帯域に適合
する所定の長さのアンテナエレメントを用いて共用アン
テナを構成することができる。ここで、本発明において
は、1本の所定の長さのアンテナエレメントを用いてい
るだけであるため、構造が非常に簡素になり、量産時の
特性合わせ込みやそれ自体の製作を容易に行うことがで
きる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。第
1図において、アンテナエレメント40は従来からラジ
オ波受信用アンテナとして量産化されている伸縮可能な
数段のエレメント部材40a、40b、40c、40d
が組み合わされたものである。このアンテナエレメント
40の長さを例えば第1の周波数帯域としての電話帯中
心周波数の波長をλ置として、n’λyxc + 1 
/ 4λT!L(n=1.2.3)あるいは、垂直面内
指向性を水平方向にしようと考えれば、nλ□L +5
/8λwit  (n=1.2.3)の長さにする。こ
れにより、アンテナエレメント40は、実質放射部41
が1/4λア、あるいは5/8λ□、バーチカルアンテ
ナとして動作する。また、このときのアンテナニレメン
l−40の長さは、第2の周波数帯域としてのラジオ波
帯域のFM帯に関して、FM帯中心周波数の波長をλF
Mとすると、1/4λ、の近傍になるため、アンテナエ
レメント40を従来通りの1/4λ1.4モノポールア
ンテナとして動作させることができる。アンテナエレメ
ント40上端には、アンテナエレメント40が収納管と
しての同軸給電管42の第1及び第2内導管46a。
46bに入り込むのを防止するためにアンテナトップ5
8が設けられている。
同軸給電管42は、第1及び第2伝送路としての第1及
び第2内導管46a、46bと外導管45とから構成さ
れ、第1内導管46aはアンテナエレメント40と導通
し、第2内導管46bと外導管45とは下端短絡部44
によって短絡されている。そして、さらに外導管45は
車体グランド面22と導通している。第1及び第2内導
管は、インシュレータ48によって区分けされ、絶縁状
態になっている。このインシュレータ48は、第2図(
a)、 (b)に示すように中空円筒形状を有し、雪掻
57として両面に銅張りのなされた誘電体基板で、内導
管の一部に設けられた隙間に挿入圧着されている。この
ように第1、第2導電管46a46bの間に介在するイ
ンシュレータ48は、種のコンデンサとなり、バイパス
フィルタとして動作する。すなわち、インシュレータ4
8の容量は電話帯周波数において短絡状態となり、ラジ
オ波帯(AM/FM帯)周波数においては開放状態とな
るように定められている。
また、第1及び第2内導管46a、46bはアンテナエ
レメント40の収納管としても機能し、アンテナエレメ
ント40の下端には、第1及び第2内導管46a、46
bからのアンテナエレメント40の抜けを防止し、かつ
アンテナエレメント40を第1及び第2内導管46a、
46b内にスムーズに収納可能な構造を有するストッパ
ー47が設けられている。このような構造を有する同軸
給電管42は、固定具56によって車体ボディーに固定
され、この固定具56はアンテナエレメント40と車体
グランド面22とが絶縁される材質のものが用いられる
アンテナエレメント40で誘起されたAM/FM帯の受
信電力は、後述する方法によって決定される第1内導管
46aのAM/FM端子給電点位置51から取り出され
、外扉管45に取り付けられたAM/FM端子49を介
してローパスフィルタ(LPF)53へ送られる。この
とき、インシュレータ48は、FM帯域の周波数に対し
て開放状態となっているため、FM帯域の受信電力が第
2内導管46b、短絡部44、外扉管45を通って車体
グランド面22へと不要電流として漏れることを防いで
いる。このため、AM/FM端子49から最大電力を得
ることができる。LPF53は、第3図に示すようにコ
イル60.61と可変コンデンサから構成され、AM/
FM帯周波数の信号を通過させ、かつ電話帯周波数の信
号を遮断する集中定数回路又は分布定数回路からなるも
のである。このLPF53は、FM帯域における挿入損
失を0.2dB以下に抑え、電話帯からのアイソレーシ
ョン(減衰量)を−60dB以下に押さえるように構成
されている。このようにして、LPF53を通過したA
M/FM帯の受信電力はAM/FM帯受信機54に導か
れる。また、アンテナエレメント40で誘起された電話
帯の受信電力は、後述する方法によって決定される第2
内導管46bの電話端子給電点位置52から取り出され
、電話帯送受信機55へ供給される。なお、このときA
M/FM端子給電点位W、51からLPF53の入力点
までの距離が電話帯中心周波数の波長λ置に対して無視
することができないため、LPF53の入力点は電話帯
域から見て開放状態にした方が良い。このため、AM/
FM端子給電点位置51から、LPF53の入力点まで
の距離を電話帯中心周波数の波長λ置の1/4波長に相
当する長さにする。
次に、アンテナエレメント40で誘起された受信電力を
最大限受信機側に供給するための同軸給電管42の構成
及び給電点位置の決定手順について、本実施例の略式図
である第4図及び第5図を用いて説明する。
第4図において、アンテナエレメント40上端位置をF
Do、車体グランド面22位置をFD、、AM/FM端
子給電点位置51をFD、、インシュレータ48上端電
極点をFD、、インシュレータ4日下端電極点をFD、
、同軸給電管下端短絡部44位置をFD、とする。
又、アンテナエレメント40上端位置:FD。
〜車体グランド面22=FD、間距離を!a、車体グラ
ンド面22:FD、〜AM/FM端子給電点位置51:
FDi間距離をlpa、AM/FM端子給電点位置51
:FDt〜インシュレータ48上端:FD3間距離をf
’dp。
インシュレータ48上IFD、〜インシュレータ48下
端:FD4間距離は無視できる長さであるため01 インシュレータ48下端:FD、〜下端短絡部44装置
rFDs間距離をi、d とする。
すると、インシュレータ48下端:FD4から下端短絡
部44側を見たインピーダンスZd’は、Zd’ =j
−Zc−tan(βvsld’)  ・・・−・・・(
1)ただし、Zcは外扉管内径aと内導管外径すとによ
り、(2)式によって決まる同軸給電管の特性インピー
ダンスである。
(但し、εrは内外導管間の誘電率) また、 (但し、λ、はFM帯中心周波数における1波長)ゆえ
に、インシュレータの容量をCdとすると、インシュレ
ータ48上端:FD3から短絡部44側を見たインピー
ダンスZdは、 ωFM=2 °π’fFM ただし、f7.4はFM帯中心周波数 また、AM/FM端子給電点位置51:FDiから、第
1内導管46aを通して短絡部44側を見たインピーダ
ンスZpsは、 また、AM/FM端子給電点に接触しているAM/FM
端子49の中心同軸の同軸給電管42内に存在する長さ
(a−b)/2が、その長さ分の誘導性リアクタンス分
X′p を持つため、そのインダクタンスをL′p  
とし、AM/FM端子49人力点から見たインピーダン
スをZr2とすると、整合条件は、 Z fFx””jωrxL’p+Zp s//Zp a
  ”=”(6)となり、FM帯フィーダケーブル特性
インピーダンスを20とすると、反射係数「は、 ・・・・・・・・・(4) となる。一方、AM/FM端子給電点位置51:FDt
から第1内導管46aを通してアンテナ40側を見たイ
ンピーダンスZpaはアンテナ40の入力インピーダン
スをZaとすると、・・・・・・・・・(5) となり、電圧定在波比(VSWR)γは、で、(8)式
中lくγ<a(a:整合状態の公知の許容値)となる様
にインシュレータ48挿入位置・同軸給電管42全長・
アンテナエレメント40長・外感管45内径・内導管4
6a、46b外径等のパラメータ値を選び、AM/FM
端子給電点位置を決定する。
また、第5図において、アンテナエレメント40上端位
置をFD、、車体グランド面22位置をFD、、インシ
ュレータ48上端電極点をFD、、インシュレータ48
下端電極点をFD、、電話端子給電点位置52をFD4
、同軸給電管下端短絡部44位置をFD、、 アンテナエレメント40上端位置:FD、〜車体グラン
ド面22:FD、間距離をAa車体グランド面22:F
D+〜インシュレータ48上端5FDz間距離を42a
d インシュレータ48上端:FDt:FDt〜インシュレ
ータ48下端:FD、間距離は、無視できる長さである
ため0とする。
インシュレータ48下端:FD3〜電話端子給電点位置
52:FD、間距離をl″ap電話端子給電点位置52
:FD4〜下端短絡部44位置5FDs間距離をlp とする。すると、電話端子給電点位置52:FD4から
下端短絡部44側を見たインピーダンスZpsは、 Z p s = j−Z c−tan (βwit I
 P ) −−−(9)また、インシュレータ上端:F
D、から第1内導管46aを通してアンテナエレメント
40側を見たインピーダンスZda”は、 ・・・・・・・・・θ0) となり、インシュレータ容量cdを含めてインシュレー
タ48下端:FD、からアンテナエレメント40側を見
たインピーダンスZdaは、Z d a = Z d 
a ’  +          ・−(It)j ω
丁ELCd となり、さらに電話端子給電点位置52からアンテナ側
を見たインピーダンスZpaは、・・・・・・・・・0
2) となる。電話端子給電点に接触している電話端子50の
中心同軸の同軸給電管42内に存在する長さ(a−b)
/2が、その長さ分の誘導線リアクタンス分x”p  
を持つことを考慮にいれて、そのインダクタンスをL’
p  とすると、電話端子50人力点から見たインピー
ダンスをZftttとすると、整合条件は、 Z ftxL−jωytLL’p +Z p s//Z
 P a・・13)となり、電話帯のフィーダケーブル
の特性インピーダンスを20とすると、 となり、VSWRrは、 となり、1くγくaになる様に各パラメータを選び、電
話端子給電点位置52を決める。
なお、AM/FM端子給電点位置51及び電話端子給電
点位置52を決定する際に、同軸給電管52の全長を優
先的に設定することにより、同軸給電管42の全長を任
意の長さにすることができる。また同軸給電管内外管間
に任意の誘電体(誘電率ε、)を充填すれば、波長短縮
効果により上記同様同軸給電管42の全長を任意の長さ
にすることができる。これにより、体格の小型化を図る
こともでき、同軸給電管42を車体ボディー内に収納す
るうえで非常に有利となる。
以上による最適設計によってアンテナエレメント40で
誘起された電力は、各端子49.50に整合された状態
で給電され、AM/FM帯受信機54及び電話帯送受信
機55へ効率良く導くことができる。
なお、第7図に示すように、モータ駆動部60及びアン
テナ伸縮ケーブル61を用いれば、昇降自在のモータア
ンテナとすることができる。
また、第6図に示すように、インシュレータ48にトリ
マコンデンサ65を用いることにより、AM/FM帯の
挿入損失及び電話帯からのアイソレーションを調整する
ことができ、VSWRの微調整を行うことができる。
また、AM/FM端子給電点位置51において電話帯の
VSWRが(1)になるように、AM/FM端子給電点
位置51、インシュレータ48位置、及びインシュレー
タ48容量等を調整することにより、LPF53を省略
することができ、本実施例の共用アンテナ装置の構成を
一層簡単にすることができる。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、複数の異なる周
波数帯域に適合する所定の長さのアンテナエレメントを
用いて、異なる周波数帯域の受信電力を個々に取り出す
共用アンテナ装置を構成することができるため、相互相
乗干渉による性能の低下を防ぐことができ、さらに量産
上の困難性をも解決することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構成を示す構成図、第2図
(a)、 (b)は第1図に示したインシュレータの正
面図及び側面図、第3図は第1図に示したローパスフィ
ルタ(LPF)の回路図、第4図及び第5図は最適な給
電点位置を決定するための説明に用いる模式図、第6図
(a)、 (b)はインシュレータの他の実施例を示す
トリマコンデンサの正面図及び側面図、第7図は本発明
の他の実施例の構成を示す構成図、第8図及び第9図は
従来の共用アンテナ装置の構成を示す構成図である。 40・・・アンテナエレメント、46a・・・第1内導
管(第1伝送路)、46b・・・第2内導管(第2伝送
路)、48・・・インシュレータ(コンデンサ)49・
・・AM/FM端子、50・・・電話端子、51・・・
AM/FM端子給電点位置、52・・・電話端子給電点
位置。 代理人弁理士  岡 部   隆 (ばか1名) FD5 4゜ 第 図 第 図 FD4 FD3 FD2  FDI 第4図 DO FD5 FD4 FD3 FD2 FDI 第 図 第 図 DO

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1の周波数帯域に適合するアンテナと第1の周
    波数帯域とは異なる第2の周波数帯域に適合するアンテ
    ナとを共用する車両用共用アンテナ装置であって、 車体ボディから突出し、前記第1の周波数帯域と前記第
    2の周波数帯域とに適合する所定の長さを有するアンテ
    ナエレメント、 前記車体ボディ内側に形成され、前記アンテナエレメン
    トに誘起された受信電力を伝送する伝送路、 前記伝送路の一部に挿入されて前期伝送路を第1伝送路
    と第2伝送路とに区分けするとともに、前期第1の周波
    数帯域の信号に対しては短絡状態となり、前記第2の周
    波数帯域の信号に対しては開放状態となる容量を備えた
    コンデンサ、 前記アンテナエレメントで誘起された前期第2の周波数
    帯域の信号の受信電力が供給されるように、前記アンテ
    ナエレメントと前記コンデンサとの間の前記第1伝送路
    に接続される第1の給電手段、および 前期アンテナエレメントで誘起された前期第1の周波数
    帯域の信号の受信電力が供給されるように、前期第2伝
    送路に接続されて、前期コンデンサを介して前期第1周
    波数帯域の信号が給電される第2の給電手段を備える車
    両用共用アンテナ装置。
  2. (2)第1の周波数帯域に適合するアンテナと第1の周
    波数帯域とは異なる第2の周波数帯域に通合するアンテ
    ナとを共用する車両用共用アンテナ装置であって、 車体ボディから突出し、前記第1の周波数帯域と前記第
    2の周波数帯域とに適合する所定の長さを有するアンテ
    ナエレメント、 前記車体ボディ内側に形成され、前記アンテナエレメン
    トに誘起された受信電力を伝送する伝送路、 前記伝送路の一部に挿入されて前期伝送路を第1伝送路
    と第2伝送路とに区分けするとともに、前期第1の周波
    数帯域の信号に対しては短絡状態となり、前記第2の周
    波数帯域の信号に対しては開放状態となる容量を備えた
    コンデンサ、 前記アンテナエレメントで誘起された前期第2の周波数
    帯域の信号の受信電力のみが整合された状態で供給され
    るように、前記アンテナエレメントと前記コンデンサと
    の間の前記第1伝送路の前期第2の周波数帯域における
    インピーダンスの整合が取られた位置に接続される第1
    の給電手段、および 前期アンテナエレメントで誘起された前期第1の周波数
    帯域の信号の受信電力のみが整合された状態で供給され
    るように、前期第1周波数帯域におけるインピーダンス
    の整合が取られた位置で前期第2伝送路に接続されて、
    前期コンデンサを介して前期第1周波数帯域の信号が給
    電される第2の給電手段を備える車両用共用アンテナ装
    置。
  3. (3)前期アンテナエレメントは複数のエレメント部材
    が組み合わされて伸縮可能に構成され、前期伝送路が前
    期アンテナエレメントと同軸的に、かつ前期アンテナエ
    レメントの径よりも大きな径を有するように構成されて
    、前期伝送路が前期アンテナエレメントの収納管となる
    ことを特徴とする請求項1又は2記載の車両用共用アン
    テナ装置。
  4. (4)前期第1の給電手段は、 前期第1伝送路と接続される給電端子と、 前期給電端子から出力される前期第2周波数帯域の信号
    のみを通過させ、前期第1の周波数帯域の信号を遮断す
    るローパスフィルタと、 前期給電端子と前期ローパスフィルタとを接続し、かつ
    前期第1の周波数帯域の中心周波数の1/4波長に相当
    する長さを有する接続線とから構成される請求項1又は
    2記載の車両用共用アンテナ装置。
  5. (5)前期ローパスフィルタは、インダクタとキャパシ
    タとによる集中定数回路によって構成され、前期インダ
    クタと前期キャパシタとの少なくとも一方の値を調整す
    ることにより、前期第2の周波数帯域の挿入損失及び前
    期第1の周波数帯域の減衰量を調整することを特徴とす
    る請求項4記載の車両用共用アンテナ装置。
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