JPH0374846B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は通信アンテナに関し、さらに詳しく
は、800MHz周波数帯の範囲の周波数に用いられ、
たとえば、車輛の風防ガラス等の非導電面に設置
されるようにしたタイプの移動通信アンテナに関
する。

〔発明の背景〕

800MHz周波数帯あるいはそれより高い周波数
を使用するセル電話サービスが最近導入され、そ
のため前記周波数用の効率の良い移動アンテナシ
ステムへの関心が高まつた。このようなサービス
は一般にかなり広いバンド幅を使用する。たとえ
ば、既存システムおよびまたは提案中のシステム
は、約800〜870MHz、820〜900MHz、そして860
〜840MHzの周波数帯にわたつて動作する。これ
らの数字からわかるように、これら動作システム
のバンド幅は約60から約80MHzの範囲にある。従
つて、このようなシステムに使用するよう設計さ
れるアンテナは、これらバンド幅において効率の
良い放射特性と低い副射特性（VSWR）を与え
るべきである。

さらに、このような通信システムの移動通信ア
ンテナは車輛に搭載するように設計されている。
ある種の永久的な取付けがしばしば必要となる。
たとえば屋根の頂部のように最つとも均一な放射
パターンを与える好ましい場所の場合、自動車等
の車輛に搭載するには車体に孔を開けそこにアン
テナを永久的に取付けなければならない。車輛の
持主にとつてはこの方法はつねに満足のいくもの
ではない。

種々の取付け技術を要するフエンダーあるいは
トランクの蓋等の別な取付け場所は、放射パター
ンの所望均一性が劣化する結果となる。従つて、
前述のUHF周波数で動作でき、同時に、車輛を
永久的に傷つけたり、アンテナシステムを車輛か
ら取りはずした時に車体の修理を必要とするよう
な取付け方法を必要とすることなく、所望の動作
特性を与えることのできるアンテナがあれば望ま
しい。

たとえば自動車の風防ガラス等の絶縁面に通信
アンテナを取付けることはもつと低い周波数にお
いて知られている。このようなアンテナシステム
のひとつとして、同一出願人による米国特許第
4238799号が1980年12月９日に開示されている。
参照のためにここに引用しておく。

この米国特許に詳しく開示されているアンテナ
システムは、とりわけ、セル電話通信システムに
使用される周波数よりもかなり低い周波数で動作
するようになされている。つまり、そこに開示さ
れたアンテナは約28〜29MHzの市民バンドおよび
これに関連するバンドにおいて動作するよう設計
されている。

前述の米国特許第4238799号に開示されたアン
テナを改造した類似のアンテナが設計された。こ
のアンテナは前述の特許に開示された周波数より
もいくぶん高い周波数で動作する。しかしなが
ら、この回路の電気的表示図は前述の特許の第４
図に示されたそれと同一であるが、周波数が高く
なつてセル電話システムに使用される800MHz帯
あるいはそれより高い周波数になると、低い周波
数において使用されたアンテナの構造はもはや適
切なものとなりえない。

さらに、前述の特許に開示されたアンテナは、
比較的挾いバンドのアンテナであつて、セル電話
システムに要求される広帯域周波数帯にわたつて
満足な動作をしない。

〔発明の概要〕

本発明によれば、800MHz周波数帯およびそれ
以上の周波数帯で動作するようになされた通信ア
ンテナが提供される。この通信アンテナは、たと
えば自動車の風防ガラス等の絶縁物の表面に取付
けるよう設計されている。また、この通信アンテ
ナは、セル電話通信の利用周波数において効率良
い使用ができるように、すぐれた効率ならびに利
得、さらに所望のバンド幅を与える。

本発明によれば、車輛の窓、たとえば風防ガラ
スを使用してRFエネルギを風防ガラスの外表面
上に取付けた２素子コリニア放射器に効率よく結
合させている。アンテナとトランシーバ間にRF
エネルギを結合させるために、特別に設計された
カプラ構造が、アンテナ取付部の近くで窓の内表
面に取付けられている。このカプラは、放射器素
子を伝送線に交流抵抗結合するとともに、所望の
50オーム入力インピーダンスを与える。

本発明によるカプラならびにこのカプラととも
に使用されるよう設計された放射器は、たとえば
セル電話システムの使用で考えられる動作周波数
帯の範囲60から80MHzにおいて所望のVSWR特
性を与える。

本発明によれば、特別に設計された同調回路素
子が使用され、アンテナ放射器のカウンタポイズ
として動作する導電性のカプラ匡体内に配設され
ている。本発明を適用した窓に取付けるアンテナ
は、車輛の屋根の頂部に取付けたアンテナと匹敵
する放射特性を与えることができ、また、トラン
クの蓋やその他車輛の不満足な場所にアンテナを
取付けた時に生じる歪をともなうことなく、所望
の全方向のカバーならびに満足な利得を与える。

さらに詳しくは、本発明を適用した通信アンテ
ナシステム、5/8波長の上部放射器と、空心の位
相コイルによつて分離された約1/4から1/2波長の
電気長を有した下部放射器とを有するコリニア放
射器を使用している。

前述の特許に記載されたガラス上に取付けられ
たアンテナシステムの利点のひとつは、接地面の
除去ならびにその結果得られる車輛形状に無関係
な放射パターンの均一性である。しかしながら、
本発明を適用したアンテナが動作する周波数にお
いては、前述の特許のアンテナ組立体をトランシ
ーバに接続する伝送ラインが“ホツト”になると
いうひとつの問題が発生する。

この問題を除くために、カウンタポイズとして
動作する導電ハウジング内の結合あるいは給電組
立体が用いられている。導電ハウジング内に配設
されるものは、結合コンデンサの電極を規定する
部品と、アンテナを同調するのに使用され、ガラ
スの外表面上に取付けられた放射器を伝送線に結
合する同調回路である。

結合あるいは給電用ハウジング内に配設される
部品の構造は、前述の特許に開示されたアンテナ
に使用するのに好適な部品の構造と非常に異なつ
ている。すなわち、給電用のハウジングの一部を
形成している結合コンデンサの電極が、ハウジン
グの一側を形成している誘電体シートに埋設され
た印刷回路箔である。結合コンデンサのこの電極
は、調節可能な同調コンデンサの電極としても動
作する。同調コンデンサのもう一方の電極は、ほ
ぼＵ字形の部材である。Ｕ字形部材のベースは、
カウンタポイズを形成する金属ハウジングに固定
されこれと接触している。Ｕ字形板材の第１の脚
は、前記ベースに対してほぼ90°に曲げられ、伝
送線コネクタの接地もしくはシールド接続を与え
ている。第２の脚は同調コンデンサのもう一方の
電極を形成している。第２の脚はＵ字形部材のベ
ースに対して鈍角に延び、このベースにほぼ平行
になつた折り返し部を形成するために曲げ戻され
た自由端を有している。折り返し部は、調節可能
な同調コンデンサを規定するために、結合コンデ
ンサの電極、すなわち、埋設された箔素子の少な
くとも一部にまたがつて延びている。

同調コンデンサの調節は、折り返し部の自由端
の位置を調節して、同調コンデンサのもう一方の
電極と箔の結合コンデンサの電極との間のオーバ
ラツプ量を調節することによつて達成される。

インダクタは、アンテナが使用される周波数に
適した大きさを有した直線状ワイヤによつて規定
されている。ワイヤは、ほぼＵ字形の導体部材の
ベースと箔による結合コンデンサ電極との間に延
在し、これらに電気的に接続されている。伝送線
コネクタの中心導体は、インダクタの長さ方向に
沿つて適切なタツプ点でこのインダクタに電気的
に接続され、それによつて、同調回路のインピー
ダンスは伝送線の50オームインピーダンスと整合
する。

本発明によるガラスを介したアンテナ組合体を
用いることによつて、約60〜80MHzの範囲にわた
つて1.5以上のVSWRにて規定されるバンド幅を
有した800MHz帯あるいはそれ以上の周波数帯の
全方向放射をつくることができるアンテナシステ
ムを提供し、所望の利得及びバンド幅を与えるこ
とができ、セル電話システムアンテナとして使用
するのに適したアンテナとすることができる。同
時に、本発明を適用したアンテナシステムを使用
することによつて、アンテナをトランジスタに接
続する伝送線がホツトにならず、従つて、安全性
に関して考慮すべき問題点のひとつを除去してい
る。

本発明の他の数々の利点および特徴は、本発明
の以下の詳細な記載およびその実施例、特許請求
の範囲、そして本発明の詳細がこの明細書の一部
として充分かつ完全に開示されている添付の図面
から容易に明らかとなろう。

〔好適実施例の詳細な記載〕

以下の記載から、数多の変形や改変が本発明の
新規な概念の真の精神および範囲から逸脱するこ
となく可能であることがわかるであろう。ここに
説明する特定の装置に関していかなる限定も意図
されておらず、また、推断されるべきでないこと
を理解されたい。当然、特許請求の範囲によつ
て、そのようなすべての改変を特許請求の範囲内
に入るものとして包含することが意図されてい
る。

図面を参照するに、本発明を適用したアンテナ
システムが示されている。アンテナシステムは、
長尺状コリニア放射器１０を有し、この放射器
は、約5/8波長を有した上部１０ａと、アンテナ
が使用される周波数において適切な位相決めに好
適な長さを有した空心位相コイル１０ｃによつて
分離され、1/4波長以上の長さを有した下部１０
ｂとより成る。

たとえば米国特許第4266227号に示されたよう
なベースもしくは脚部１２に放射器が終端する。
このベース１２は、たとえば車輛１６の風防ガラ
ス１４等の誘電体部材の外表面に好便に固定され
るようになされたほぼ平坦な面を有している。結
合もしくは給電組立体２０は、アンテナのベース
部材１２と並設されて風防ガラス１４の内表面に
固定されている。

給電組立体２０は、前壁２４と４枚の側壁２６
を有して開口後部２８となつた導電ハウジング２
２を有する。導電ハウジングはアンテナシステム
のカウンタポイズとして動作し、したがつて、ア
ンテナシステムとトランシーバ間の給電もしくは
伝送線をコールドに維持する結果となる。開口後
部２８は、風防ガラス１４の両側の結合コンデン
サ３４の第２の電極を規定する導電箔電極３３を
内部に形成した誘電体回路基板３０によつて閉塞
されている。

内側の結合電極３３は調節可能な同調コンデン
サの一方の電極をも形成している。同調コンデン
サ３６のもう一方の電極は、導電ハウジング２２
の前壁２４の内表面に沿つて横たわりこれに固定
されたほぼ平面状のベース部３８ａを有したほぼ
Ｕ字形の曲げ部材３８によつて規定される。標準
の伝送線同軸コネクタ４２がハウジング２２のひ
とつの側壁２６ａに配設されている。コネクタ４
２のシールド接続は、ハウジング２２と、同調コ
ンデンサの第２の電極すなわちＵ字形部材３８の
一方の脚３８ｂとに電気的に接続されている。第
１の脚３８ｂは同調コンデンサの電極のベース部
３８ａに対してほぼ直角に配設されている。

曲げ部材３８の他方の自由脚３８ｃは、ベース
部３８ａからほぼ鈍角で延び、オーバラツプする
折り返し部３８ｄを形成するために曲げ戻された
自由端を有し、そして、箔の結合電極３３から離
間している。同調コンデンサ３６の調節は側壁２
６ｂを貫通する非導電部材４４を使用することに
よつて達成される。この非導電部材は、同調コン
デンサの電極３８の自由端あるいは脚３８ｃと係
合してこの脚を内方におよび外方に変位させる。
このことは、コンデンサの電極の折り返し部３８
ｄと結合電極３３とのオーバラツプ量を調節し、
周知のようにこのコンデンサの容量を調節してい
る。

システムが同調される周波数に適したインダク
タンスをつくる直径を有した直線状ワイヤの形状
をしたインダクタ４６は、調節可能なコンデンサ
電極３８のベース部３８ａと印刷回路誘電体基板
に形成された箔３３とに電気的に接続されてい
る。伝送線コネクタ４２の中心導体４８は、イン
ダクタワイヤ４６の両端間の一点においてこのワ
イヤに電気的に接続されて、約50オームの伝送線
の特性インピーダンスと整合している。

このように構成されたシステムは、少なくとも
約60から80MHzの所望範囲にわたる有意なバンド
幅を与えることができる。たとえば、本発明を適
用したアンテナシステムの一実施例において、ア
ンテナを806MHzに同調し、第６図のＡで示され
るように約800MHzと約860MHzの周波数の間で
1.5あるいはそれ以下のVSWRを維持した。820M
Hzに同調させたアンテナは、第６図のＢで示され
るように約802MHzから865MHzを起える周波数の
間で1.5あるいはそれ以下のVSWRを維持した。
821から896MHz帯で使用するよう設計された他の
アンテナは、第７図に示すように、820MHzと
895MHzの間の周波数において1.5あるいはそれ以
下のVSWRを維持した。

このようなアンテナシステムは、放射角の函数
として均一な放射パターンを得ることができた。
この均一性は屋根に取付けたアンテナとほぼ同様
であり、トランクやコウルに取付けたアンテナよ
りもほぼ良好であつた。このような均一性はセル
電話形システムにとつて特に重要である。なぜな
らこのようなシステムを使用する通信はすべての
方向に発生し、特定の方向になんらかの利得減少
があると、通信を維持する移動システムの品質お
よび能力に悪影響を及ぼすだろうからである。

以上800MHz周波数帯およびそれ以上の周波数
帯に使用できる移動通信アンテナシステムを開示
した。このシステムは、結果的に損傷を与える車
輛の金属面あるいは導体面に固定する必要はな
く、水平角度の函数として所望の伝達均一性を与
え、全方向に充分な利得を与え、そして、このよ
うな車輛の客室内に配設されたケーブルホツトに
するという考慮すべき点や問題点を除去してい
る。

本発明は種々の異なる形の実施が可能である
が、本開示は本発明の原理の実例として考慮され
るべきであつて、説明した特定の実施例に本発明
を限定しようとするものでないという理解にたつ
て、本発明の実施例を図面に示し、以上詳細に記
載した。

【図面の簡単な説明】

第１図は風防ガラスにアンテナを取付けたのを
示す斜視図、第２図は第１図の２−２線に沿つた
拡大断面図、第３図は本発明による給電あるいは
結合組立体の一部破断斜視図、第４図は結合ハウ
ジングの立面図、第５図は適切なアンテナ放射器
を示す立面図、そして、第６図および第７図は、
本発明を適用したアンテナのVSWRプロツト図
である。 １０……放射器、１２……ベース、１４……風
防ガラス、１６……車輛、２０……結合組立体、
２２……導電ハウジング、３３……導電箔電極、
３８……Ｕ字形部材、４２……伝送線コネクタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 車輛の誘導体部材に取付け可能であり車内に
   配置されるトランシーバにより作り出される
   800MHz以上のラジオ周波数エネルギーを放射可
   能な移動通信用アンテナシステムであつて、 放射部材と、 車輛の誘電体部材に取付け可能な電導支持部材
   であつて、前記電導支持部材は、前記放射部材を
   支持するため車輛の該誘電体部材近傍で前記放射
   部材の一方の端に取付けられ、 前記支持部材に並置される位置で車輛の該誘電
   体部材に固着可能であり、該誘電体部材によつて
   車輛の他の部分から絶縁され、車輛から分離した
   結合システムと、 車輛のトランシーバを前記結合システムに接続
   する接続手段と、からなり、 前記結合システムは、前記アンテナシステムの
   ためのカウンタポイズを規定し少なくとも一部が
   金属形成部材により構成される導電手段と、前記
   放射部材へ誘電体部材を通して前記の800MHz以
   上のラジオ周波エネルギーを結合させる前記金属
   形成部材から間隔をおかれた結合部材と、前記接
   続手段と前記結合部材とに接続されたインピーダ
   ンス整合手段と、を有し、 前記アンテナシステムは前記カウンタポイズと
   車輛の間の直接の電気的接続なしにトランシーバ
   によつて作り出される前記の800MHz以上のラジ
   オ周波エネルギーの放射を可能にする、 ことを特徴とする移動通信用アンテナシステム。 ２ 請求項１項の記載に於いて、 前記金属形成部材の少なくとも一部が該誘電体
   部材の表面に対向し得る移動通信用アンテナシス
   テム。 ３ 請求項１又は２項の記載に於いて、 前記金属形成部材は導電性ハウジングである移
   動通信用アンテナシステム。 ４ 請求項１、２又は３項の記載に於いて、 前記結合システムは、前記カウンタポイズを含
   み、前記アンテナシステムが60MHzを越える帯域
   幅を有するよう前記放射部材と協動する移動通信
   用アンテナシステム。 ５ 請求項１、２、３又は４項の記載に於いて、 前記接続手段はトランシーバに接続可能な第１
   と第２の伝導体を有し、第１の伝導体は前記カウ
   ンタポイズに電気的に接続され、第２の伝導体は
   前記結合部材に電気的に接続されている移動通信
   用アンテナシステム。 ６ 請求項５項の記載に於いて、 前記カウンタポイズは、前記第１の伝導体によ
   つてのみトランシーバの選択された伝導体に接続
   される移動通信用アンテナシステム。 ７ 請求項１、２、３、４、５又は６項の記載に
   於いて、 前記インピーダンス整合手段は同調回路手段と
   一体になつている移動通信用アンテナシステム。 ８ 請求項１、２、３、４、５又は６項の記載に
   於いて、 前記インピーダンス整合手段は同調可能な回路
   手段と一体になつている移動通信用アンテナシス
   テム。 ９ 請求項１、２、３、４、５又は６項の記載に
   於いて、 前記インピーダンス整合手段は誘導性要素を有
   する移動通信用アンテナシステム。 １０ 請求項１、２、３、４、５、６又は９項の
   記載に於いて、 前記接続手段は前記結合システムに固定される
   移動通信用アンテナシステム。 １１ 請求項１、２、３、４、５、６、９又は１
   ０項の記載に於いて、 前記インピーダンス整合手段は、前記結合部材
   を前記第２の伝導体に電気的に結合する移動通信
   用アンテナシステム。 １２ 請求項１、２、３、４、５、６、９、１０
   又は１１項の記載に於いて、 前記電導支持部材が該誘電体部材の一方の表面
   に取付け可能で、結合システムが前記誘電部材の
   第２の表面に取付け可能な移動通信用アンテナシ
   ステム。 １３ 請求項１、２、３、４、５、６、９、１０
   又は１１項の記載に於いて、 前記結合部材は、誘電体部材の表面上に位置で
   き前記電導支持部材に並設される平板状金属部材
   を有し、それらにより結合コンデンサを形成する
   移動通信用アンテナシステム。 １４ 請求項１、２、３、４、５、６、７、８、
   ９、１０、１１、１２又は１３項の記載に於い
   て、 前記接続手段は、その一端部がトランシーバに
   接続されるケーブルを有し、そして前記カウンタ
   ポイズがケーブルの前記端部のみによつてトラン
   シーバの選択された伝導体に電気的に結合される
   移動通信用アンテナシステム。 １５ 請求項１、２、３、４、５、６、７、８、
   ９、１０、１１、１２又は１３項の記載に於い
   て、 その一の伝導体は前記金属形成部材に電気的に
   結合され、そして第２の伝導体は前記結合部材に
   電気的に結合される同軸コネクタを、前記接続手
   段が有する移動通信用アンテナシステム。 １６ 請求項１項の記載に於いて、 カウンタポイズを規定する前記導電手段は、導
   電性ハウジングであつて、 前記接続手段は、第１と第２の伝導体を供える
   同軸コネクタを有し、その第１の伝導体は電気的
   に前記カウンタポイズハウジングに接続され、 前記インピーダンス整合手段は前記カウンタポ
   イズハウジングと前記結合部材とを結合するイン
   ダクタ、を有する、 通信用アンテナシステム。 １７ 請求項１６項の記載に於いて、 前記インダクタはそれぞれ前記ハウジングと前
   記結合部材とを結合する第１と第２の端部を有す
   る直線ワイヤである移動通信用アンテナシステ
   ム。 １８ 請求項１７項の記載に於いて、 前記コネクタの第２の伝導体は、前記インダク
   タワイヤの第１と第２の端の間で選択された点で
   結合される移動通信用アンテナシステム。 １９ 請求項１６、１７又は１８項の記載に於い
   て、 前記結合部材は、前記導電性カウンタポイズハ
   ウジング一つの面を閉塞する非導電閉塞部材に形
   成された印刷箔回路である移動通信用アンテナシ
   ステム。