JPH03126302A - 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〕 本発明は自動車等の移動体で使用する移動体通信用アン
テナに関する。

自動車電話等に代表される移動体通信は、その便利さか
ら多くの自動車等で利用されるようになってきた。この
ような移動体通信では、アンテナが重要な役割をもつ。

従来通信用アンテナとしてはポールアンテナが用いられ
ていた。構成が簡単で比帯域幅も１０％と比較的広く、
利得も約２．　Ｏｄ　Ｂ　ｉとよくしがも同軸線とのマ
ツチングの容易性から多く利用されていた。

ところで、上記アンテナは自動車等の移動体に載置して
使用しようとすると車体に対して垂直となる高姿勢構造
となるため、外観的にも又機械的にも問題があった。

そこで、低姿勢用アンテナが要望され、従来では逆Ｆア
ンテナ（第１θ図）やＴアンテナ（第１１図）が提案さ
れていた。

前記逆Ｆアンテナは小型でしばしば移動体用のアンテナ
として利用されているが、該アンテナは放射の最大方向
が仰角のかなり高い方向となる問題がある。またＴアン
テナは一般によく利用されている同軸給電線（５０Ω）
との整合をとることが難しく移動体通信で必要な１０％
程度の比帯域幅を得ることが容易ではなかった。この原
因はＴアンテナのインピーダンス特性が接地導体板に水
平に置かれた素子による容量成分（キャパミタンス）の
増減によるものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、上述の入来の課題に鑑みなされたものであり
、その目的は放射導体素子の一端を接地導体板に接続す
ることによりアンテナ自体に内在する容量成分を打ち消
すようにすることにより本来のアンテナの有する特性を
維持するとともに同軸線との整合が容易にとれるように
した。さらにその構造においても移動体用に適用できる
小型で低姿勢で機械的にも強くその上容易に作製できる
移動体用アンテナを提供することにある。

〔発明の説明〕

（構成） 前記目的を達成するために、本発明の移動体用アンテナ
は、平坦面を有する接地導体板と、該接地導体板に接続
した外導体に包まれた中心導体を有する給電用の同軸線
と、前記接地導体板上で、コの字形状とした導体線の長
軸を前記接地導体板の平面にほぼ平行に配置し、該導体
線の２つの端部を前記接地導体板に接続するとともに該
導体線の中心から前記接地導体板におろした導体線を前
記同軸線の中心導体に接続してなる放射導体素子とより
なることを特徴とする。

（作用） 上記構成を有する本発明の移動体用アンテナにおいて、
放射導体素子の２つの端部を接地導体板に接続した構成
にしたのは、放射導体素子に流れる電流を接続点を介し
て接地導体板に流すようにしたことである。これによっ
て給電端から見たインピーダンスにリアクダンス成分が
加わる。

該リアクダンス成分は、前記接地導体板と放射導体素子
の反部にほぼ平行に配したことにより生起するキャパミ
タンス成分を打ち消す役目を果たすのである。

このことにより、本発明の該アンテナでは、アンテナの
インピーダンスの内、虚数部にあたる成分をほぼ零又は
これに近い状態に維持することができる。よって該アン
テナのインピーダンスの十敷部のみ、すなわち給電用の
同軸線との整合を容易にすることができたのである。

しかも本来有する比帯域幅および利得とも維持すること
ができた。

さらに、放射導体素子の要部中心より接地導体板におろ
した導体線の長さは、アンテナ自体の特性に大きな影響
をおよぼすものである。本発明者らは実験の結果使用波
長の０．０５λから０．０２λの範囲の高さに設定すれ
ばインピーダンス整合を取る上で最良の範囲でなること
を見出し、この値を本発明の導体線の長さを適用した。

また、さらに、本発明のアンテナが給電線と整合させる
ために次の条件になるように設定した。

すなわち、放射導体素子の置部の長さＬ１該反部の端部
が接地導体板に接続する高さＨｌ、さらに該置部の中心
から前記接地導体板におろした導体板の長ＨとするとＨ
ｌ　（Ｌ／２）＋Ｈ’　　＝０．５λの範囲で調整する
ことにより、十分整合することができたのである。

なお、放射導体素子の端部が接地導体板に接続する位置
は必ずしも接地導体板垂直におろす必要はない。

前述した条件の範囲で、かつＬ／２＞Ｈ’　であれば接
地導体板のどの位置に接続してもよい。

さらに、接地導体板上に形成する放射導体素子の形状は
整合性および利得性から左右対象を有するように構成す
る。

（効果） しかし本発明の移動体用アンテナは給電用同軸体のイン
ピーダンスと整合でき、しかも周波数帯域幅を十分に広
くとれる範囲とすることができた。

その上本発明の移動体用アンテナの構造は移動体用に適
用できる小型で低姿勢であって機械的にも強く、容易に
製作できるものである。

したがって、本発明の移動体用アンテナの用途は秘録、
特に自動車等の移動体に装着する送受信用無線アンテナ
としては最適のものである。

〔その他の発明〕

〔第２発明の説明〕 第２発明の移動体用アンテナは請求項（１）において、
前記放射導体素子を、誘電率を有する材料でで形成した
誘電体基板の一方面又は両面に前記放射導体素子の導体
線をストリップ状導体線路により形成してなることを特
徴とする。

しかし、上記構成のアンテナは誘電体基板を用いたこと
から機械的にも強いものとすることができ、移動体に搭
載する場合には最適である。さらに上記アンテナを製作
する上において、アンテナの使用帯域幅はアンテナ素子
を構成する導体線の幅あるいは太さに大きく起因する。

そこで本アンテナの如く放射導体素子の導体線をストリ
ップ状導体線路としたことにより、必要に応じて該スト
リップ状導体線路の幅および太さを調整することができ
ることから、使用帯域幅に正確に整合させることもでき
るし、又より使用帯域幅を広くすることもできる。しか
も、給電用の同軸線との整合においてもストリップ状導
体線路の幅または太さを調整することにより容易に整合
させることができる。

〔第３発明の説明〕 第３発明の移動体用アンテナは請求項（１）の移動体用
アンテナの前記接地導体板上で、コの字形状とした導体
線の長軸を、前記接地導体板の平面にほぼ平行に配置す
るとともに前記放射導体素子の長軸に平行に配置し、該
導体線の２つの端部を前記接地導体板に接続するととも
に、該導体線の長軸の中心がおろした導体線を前記接地
導体板に接続し、その形状は前記放射導体素子に比べ相
似的に少し大きくしてなる反射導体素子を配置してなる
ことを特徴とする。

しかして、上記構成のアンテナは、放射導体素子の他に
反射導体素子を配置したことにより、電波を反射導体素
子側から放射導体素子方向へ指向性を持たせて放射する
ことができる。

よって、本アンテナは強い利得を有する指向性ダイパー
シティ用として利用価値の高いものにすることができた
。

その上、上記接地導体板上に配置した放射導体素子と反
射導体素子との間隔は使用波長の０．１５λ〜０．２５
λの範囲で放射導体素子の入カインピ−ダンス特性にあ
まり影響のない位置とすることにより、指向性パターン
を目的とする形状にすることができた。

〔第４発明の説明〕 第４発明の移動体用アンテナは請求項（３）の移動体用
アンテナの前記接地導体板に接続した外導体に包まれた
中心導体を有する他方の給電用の同軸線と、前記接地導
体板上で、前記の放射導体素子を、前記反射導体素子を
対称軸として対称させた位置に、コの字形状とした導体
線の長軸を前記接地導体板の平面にほぼ平行で、前記反
射導体素子の長軸に平行に配置し、前記導体線の２つの
端部を前記接地導体板に接続するとともに該導体線の長
軸の中心からおろした導電線を前記他方の給電用の同軸
線の中心導体に接続し、その寸法形状は放射導体素子と
同一とした他方の放射導体素子を配置してなることを特
徴とする。

しかして、上記構成のアンテナは、前記反射導体素子を
挟んで両側に２つの放射導体素子を配置したことにより
、送信時は、給電した放射導体素子を有する方向のみに
電波を指向性を持たせて放射させることができる。また
受信時には、前記放射導体素子を境として各々放射導体
素子が配置しである側からくる電波を各々別個に受信す
ることができる。特に受信時において、入射する電波を
各々別々に受信することから２つの信号を比較し、より
つよい電波を選択でき、フェージング現象に対して軽減
させることができるのである。

〔第５発明の説明〕 第５発明の移動体用アンテナは請求項（４）の移動体用
アンテナに閉ループのハイブリット構成とし、第１の端
子を前記放射導体素子の長軸中心からおろした導体線に
、第２の端子を前記他方の放射導体素子の長軸中心から
おろした導体線に、第３の端子を送受信用の給電用の同
軸線の中心導体に、第４の端子を受信用の給電用の同軸
線の中心導体に各々接続したハイブリット分岐器を配置
してなることを特徴とする。

しかして、上記構成のアンテナにおいて、送受信用の同
軸線を２つの放射導体素子に接続したことから、給電に
より２つの放射導体素子から同時に電波を放射すること
ができ、この電波の放射の方向はほぼ全方向にすること
ができた。また受信時には反射導体素子を境にして異な
った指向性をもつ入力する電波を各々の放射導体素子に
より独立に受信することができることから必要な電波を
選択することができる。

〔実施例〕

次に本発明の好適な実施例を図面に基づき説明する。

（実施例１） 本実施例の移動体用アンテナは自動車に装着され無線電
話通信の際、電波を送受するものでその態様を第１図に
示す。

該アンテナｌは平坦な導体で形成された接地導体板２と
該接地導体板２の一部に穴を開け、該穴には給電用の同
軸線３の外導体３ａを接続する。

該同軸線３の中心導体３ｂは非接続である。

該接地導体板上には送受信用の放射導体素子４を置く。

該放射導体素子４は導体線であって、コの字形状で該放
射導体素子の要部４ａを前記接地導体板２に平行とする
。そして該接地導体板２におろした該放射導体素子４の
２つの端部４ｂ、４Ｃは該接地導体板にハンダで固定し
接続する。また該放射導体素子の要部４ａの中心４ｄか
ら前記接地導体板に垂直におろした導体線は前記給電用
の同軸線３の中心導体３ｂと接続する。前記放射導体素
子の有効長Ｍは該放射導体素子の要部４ａの長さし、該
要部と接地導体板までの長さをＨ。

さらに該要部の中心から接地導体板までの高さＨとする
とＬ／２＋Ｈ’　＋Ｈが使用波長のλ／２程度となるよ
うに設定する。

ちなみに上記放射導体素子の有効長Ｍは図中左側を示す
もので、実際の形状は左右対称性を有するものである。

車両用実験移動体用アンテナとして９００ＭＨｚ帯用に
設計したものの寸法は以下のとおりである。

放射導体素子４の要部４ａの長さＬ／２＝８８ｍｍ、放
射導体素子の要部と接地導体板までの長さＨ’　＝　５
４　ｍｍ、放射導体素子の要部中心から接地導体板にお
ろした導体線の長さＨ＝４０ｍｍ、さらに放射導体素子
の導体線の太さ＝　２　ｍｍである。

第２図は上記条件で製作したアンテナの入力反射損失特
性を示した線図である。

アンテナとしての利用可能な帯域幅を入力反射損失量が
１０ｄＢ以上（電圧定在波比ＶＳＷＲ＜２）とすると、
本実施例のアンテナでは１０％程度以上の比帯域幅が得
られた。

又、第３図は本実施例のアンテナの水平面の指向性パタ
ーンを示したものであり、本アンテナはほぼ全方向に電
波を放射する特性となった。

（実施例２） 本実施例の移動体用アンテナは、自動車に装着すること
を前提とし、誘電体基板上に銅板を張り、エツチングに
より該銅板をストリップ状（板状）導体線路に構成する
ことにより、寸法精度のよいまた機械的強度にもつよく
製作の容易なアンテナを提供するものである。（第４図
） 該アンテナ５は平坦な導体で形成した接地導体板２上に
、エポキシテフロン等の誘電率を有する材料で形成した
誘電体基板６の両面に銅板を張り、該銅板をエツチング
手段により表裏一体的形状のストリップ状導体線路７と
した放射導体素子を載置する。該放射導体素子のストリ
ップ状導体線路の形状は前記第１実施例の放射導体素子
とほぼ同一とし接地導体板および同軸体に接続する個所
も同一である。

本実施例によれば、放射導体素子の線路幅を比較的自由
にしかも正確に設計製作することができるためアンテナ
の使用帯域幅を線状導体からなる放射導体素子に比べよ
り広くとることができる。

また、給電用の同軸線との整合をとるための調整がしや
すいこと、さらに精度よく同じ性能を有するアンテナを
多く製作できる等の利点がある。

上記実施例において放射導体素子を誘電率を有する材料
の両面にストリップ状導体線路として形成したが、片面
に放射導体素子をストリップ状導体線路として形成して
もよい。

（実施例３） 実施例３の移動体用アンテナは、指向性ダイパーシティ
用として利用できるアンテナであり、その態様を第５図
を用いて説明する。

該アンテナ８は平坦な導体で形成した接地導体板２と該
接地導体板の一部に穴を開け、該穴には給電用の同軸線
３の外導体３ａを接続する。該同軸線の中心導体は非接
続である。該接地導体板には送受信用の放射導体素子を
置く、該放射導体素子は導体線であって、コの字形状で
該放射導体素子の反部を前記接地導体板に平行とする。

そして該接地導体板におろした該放射導体素子の２つの
端部４ｂ、４ｃは該接地導体板にハンダによって固着す
る。又該放射導体素子の反部の中心４ｄから該接地導体
板におろした導体線は前記給電用の同軸線の中心導体３
ｂに接続する。

該放射導体素子の有効長Ｍは前記実施例１の放射導体素
子と同じであり、その形状においても同じである。

さらに、前記接地導体板上で前記放射導体素子から使用
波長の０．１５λ〜０．２５λ間隔（Ｗ）をもって放射
導体素子の入力インピーダンス特性にあまり影響のない
位置に、前記放射導体素子とほぼ相似形で、各部の寸法
を前記放射導体素子よりも１０％〜２０％程度大きくし
た反射導体素子９を配置する。

前記反射導体素子は導体線であって、反部を前記放射導
体素子および前記接地導体板に各平行にし、該反射導体
素子の２つの端部９ａ、９ｂは各々設置導体板２にハン
ダにより固着する。又反部９ａの中心９ｄからおろした
導体線も前記接地導体板２にそのままハンダにて固着す
る。

反射導体素子９の各部の寸法を放射導体素子の各部の寸
法より１５％大きくし、両者の間隔Ｗ＝０．１７λとし
た場合の水平面の指向性パターンを測定した結果を第６
図に示す。

図より放射導体素子が放射される電波は反射導体素子の
ある側の反対側に指向性を有して放射する。

このように指向性を有する本実施例のアンテナは移動体
通信における指向性ダイパーシティのためのアンテナと
して有効であり、しかも従来のダイポール等に比べ低姿
勢であることから移動通信用として適切なものである。

なお、放射導体素子に反射導体素子を付加したことによ
り共振周波数が７〜８％程度低い周波数に移動する。そ
のため前記実施例のアンテナと同じ共振周波数と同一に
するためには実施例の放射導体素子の寸法を７〜８％程
度小さくすることになる。

本実施例のアンテナにおいて、放射導体素子および反射
導体素子の導体線を板状導体を利用することにより利用
帯域幅を拡大することができる。

また、前記実施例２に示したような誘電体基板を利用し
て放射導体素子および反射導体素子を構成することも可
能である。

（実施例４） 移動体通信では建物等による電波の反射散乱により生じ
る多重波環境下での通信が主体であり、移動体の移動に
ともないフェージングが発生し、通信機能が著しく低下
する。

本実施例の移動体用アンテナはフェージング現象を軽減
することを目的としたのもので、指向性の異なる複数の
アンテナを用いそれぞれのアンテナで受信された信号の
レベルの内、高い方にアンテナを切り替えができるよう
にすることにより通信機能を改善すべくしたものであり
、その態様を第７図および第８図を用いて説明する。

本実施例の説明にあたり、前記実施例と同じ構成のもの
は同じ番号を付し説明は省略する。

該アンテナＩＯは平坦な導体で形成された接地導体板２
と該接地導体板上で前記実施例３で示した放射導体素子
４と反射導体素子９とを配置する。

本実施例ではさらに他方の放射導体素子１１を付加した
ものである。

すなわち、他方の放射導体素子１１の寸法材料および形
状は前記放射導体素子と同じであり、その配置は反射導
体素子９を挟んで前記放射導体素子４の対称の位置に配
置する。

また、前記接地導体板の裏面下にはテフロンまたはエポ
キシよりなる電子絶縁体材料の誘電体基体１２を配置し
、該誘電体基板の表面（図中接地導体板と接触しない面
）には銅板が張られてあって、この銅板をエツチングに
より形成したストリップ状（板状）導体線路１３を配置
する。

該ストリップ状導体線、路１３は閉ループのノλイブリ
ット構成であって、一方のストリップ状導体線路の長さ
が、使用する誘電体内での波長のｌ／４λで、Ｚｏ／１
２Ω（Ｚ０＝同軸給電用のインピーダンス）のインピー
ダンスを持つ２つのストリップ状線路を他方長さが使用
波長の１／４λでＺ０Ωのインピーダンスをもつ２つの
ストリップ状線路としたハイブリット分岐器である。こ
のノ＼イブリット分岐器の第１の端子は前記放射導体素
子４の中心導体に、第２の端子１３ｂは他方の放射導体
素子１１の中心導体に、第３の端子１３ｃは送受信用端
子１４に、第４の端子１３ｄは受信用端子１５に各接続
する。

しかして、本実施例の移動体用アンテナｌＯにおいて、
送信を行う場合、すなわち送受信用端子より入力した送
信信号電力はハイブリット分岐器により正確に２等分配
され２つの放射導体素子４．１１より指向性パターンに
従って放射される。本実施例では２つの指向性パターン
が合成され全方向となる。

一方受信する場合は前記２つの放射導体素子４．１１よ
り入力した受信信号はそれぞれ位相のずれた合成信号と
なって送受信端子１４および受信端子１５に導かれる。

そして一方の強い信号を選択的に選ぶことによりダイパ
ーシティ受信が可能となりフェージングに対して改善す
ることができる。

第９図は本実施例第７図の状態での水平面の指向性パタ
ーンを測定した線図であり、各放射導体素子から各々個
別に電波を放射したものである。

放射導体素子４と他方の放射導体素子１１から放射する
電波は、互いに反対側に放射し、指向性ダイパーシティ
のためのアンテナとして利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す概要図、第２図は第
１実施例の周波数に対する入力反射喪失との関係を示し
た線図、第３図は第１実施例の水平面の指向性パターン
を示した線図、第４図は本発明の第２実施例を示す概要
図、第５図は本発明の第３実施例を示す概要図、第６図
は第３実施例の水平面の指向性パターンを示す線図、第
７図は本発明の第４実施例を示す概要図、第８図は第４
実施例に用いたハイブリット分岐器を示す概要図、第９
図は第４実施例の水平面の指向性パターンを示す線図、
第１Ｏ図は従来の逆Ｆアンテナの概要図、第１１図は従
来のＴアンテナの概要図。 受信端子

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）平坦面を有する接地導体板と、 該接地導体板に接続した外導体に包まれた中心導体を有
   する給電用の同軸線と、 前記接地導体板上で、コの字形状とした導体線の長軸を
   前記接地導体板の平面にほぼ平行に配置し、該導体線の
   ２つの端部を前記接地導体板に接続するとともに前記導
   体線の長軸中心から前記接地導体板におろした導体線を
   前記同軸線の中心導体に接続してなる該射導体素子と、 よりなることを特徴とする移動体用アンテナ。
2. （２）請求項（１）において、 前記放射導体素子を、誘電率を有する材料で形成した誘
   電体基板の一方面又は両面にストリップ状導体線路によ
   り形成したことを特徴とする移動体用アンテナ。
3. （３）請求項（１）の移動体用アンテナの前記接地導体
   板上で、コの字形状とした導体線の長軸を、前記接地導
   体板の平面にほぼ平行に配置するとともに前記放射導体
   素子の長軸に平行に配置し、該導体線の２つの端部を前
   記接地導体板に接続するとともに、該導体線の長軸の中
   心からおろした導体線を前記接地導体板に接続し、その
   形状は前記放射導体素子に比べて相似的に少し大きくな
   る反射導体素子を配置してなることを特徴とする移動体
   用アンテナ。
4. （４）請求項（３）の移動体用アンテナの前記接地導体
   板を有する他方の給電用の同軸線と、 前記接地導体板上で、前記放射導体素子を、前記反射導
   体素子を対称軸として対象させた位置に、コの字形状と
   した導体線の長軸を前記接地導体板の平面にほぼ平行で
   、前記反射導体素子の長軸に平行に設置し、前記導体線
   の２つの端部を前記接地導体板に接続するとともに該導
   体線の長軸の中心からおろした導電線を前記他方の給電
   用の同軸線の中心導体に接続し、その寸法形状は前記放
   射導体素子と同一とした他方の放射導体素子を配置して
   なることを特徴とする移動体用アンテナ。
5. （５）請求項（４）の移動体用アンテナに、閉ループの
   ハイブリット構成とし、第１の端子を前記放射導体素子
   の長軸中心からおろした導体線に、第２の端子を前記他
   方の放射導体素子の長軸中心からおろした導体線に、第
   ３の端子を送受信用の給電用同軸線の中心導体に、第４
   の端子を受信用の給電用の同軸線の中心導体に各々接続
   したハイブリット分岐器を配置してなることを特徴とす
   る移動体用アンテナ。