JPH0374909A - 電子制御アンテナ装置 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、インピーダンス特性の可変＃制御が可能な電
子制御アンテナ装置に関する。

Ｂ、従来の技術 電気通信の著しい発展と情報社会の発達に伴６Ｎ通信の
形態も多種多様化しており、その１つに移動体通信があ
る。これは船舶、航空機、タクシ−などの業務用を始め
として１個人使用の自動車電話、パーソナル無線などに
利用されるもので、特に近年では自動車電話、パーソナ
ル無線などの無線通信機器への普及が著しい。

このような無線通信機器には、一般にロッドアンテナ等
の突起タイプのアンテナが用いられ、特に自動車の場合
、そのトランクリッドなどに装着されている。しかし、
このような突起タイプのアンテナは、盗難、破損され易
く、また高速走行時に風切り音が発生するなどの問題が
あり、さらに種々な用途のアンテナを数本設置した場合
にはデザイン的にも好ましくない。

そこで、上述の問題を解決するものとして、車体に埋め
込む構造の平面アンテナが特開昭６１−２９０８０３号
公報などにおいて知られている。

第１０図および第１１図は、この種の従来の平面アンテ
ナを自動車に適用した場合の例を示すものである。

第１０図において、１は車体、２はＦＲＰ　（繊維強化
樹脂）製のボンネットフードであり、ボンネットフード
２には平面アンテナ３が形成されている。

平面アンテナ３は第１１図に示す如くボンネットフード
２を誘電体として、その表面に形成した上部導体層４．
：、７Ａ面に形成した下部導体層５と、上部導体層４に
接続した給電部６と、給電部Ｇに接続したアンテナ送受
倍回路部７ヒから構成されゐものである。

Ｃ１発明が解決しようとする課題 ところで、上述のような金萬板の間に誘電体を挟んで構
成する平面アンテナでは、その厚さヒ使用周波数帯域幅
にの間に密接な関係があるため、広帯域の周波数をカバ
ーしようヒすると、平面アンテナを厚くしなければなら
ない。このため、例えば自動車＠品用アンテナのように
、使用周波数帯域が８６０Ｍ＆〜９４０ＭＨｚと広い場
合には、アンテナの厚さが３０ｍ以上必要になり、この
ようなアンテナをＦＲＰ材からなる自動車ボディを利用
して形成することは非常に困難コなる。

また、第１１図に示すような平面アンテナの上面に水滴
や雪などが層状１．、、−形成されるこアンテナの特性
が変化し、共振周波数やインピーダンス整合がずれてし
まうや 第１２図は平面アンテナの表面に水滴が溜まった場合の
アンテナのリターンＤス特性の変化状態を示したもので
、破線の特性はアンテナ表面に付着する水滴ω量が単位
面積当り最大０　、３　ｒｅ　／　ｃｓｌからその１／
４まで変化した時のものであり、実線の特性は水滴なし
の場合を示す。

そこで５第１−３図に示すように、第１１図と同様に形
成した平面アンテナ３の上部導体層４の上面に所望の厚
さの上部誘電体層８を形成し、これによりアンテナの快
用周波数帯域幅を広くすれば、雨や雪などによりアンテ
ナ特性が変化して周波数がずれても移動体通信に必要な
周波数帯域＠を確保でき、雨や雪などによる影響を少な
くし得る。

しかし、平面アンテナの上部に新たに誘電体層８を設け
るこヒは、アンテナ全体が厚くなると共に、移動体通信
に必要な広い周波数帯域幅を確保するためには、４０ｏ
ｗｉ以上の厚さが必要となる。

従って、このような平面アンテナを数醜の厚さの車体表
面に形成して自動車電話用のアンテナとすることは実装
上非常に困難であり、実質的に不可能に等しい。

本発明は、インピーダンス特性を制御可能にすることに
より、薄型で広い周波数帯域をカバーできると共に、車
両ボディ等への実装を容易にした電子制御アンテナ装置
を提供することを目的とする。

０９課題を解決するための手段 一実施例を示す第１−図に対応づけて本発明を説明する
と、本発明に係る電子制御アンテナ装置は。

バッチ板導体２０およびこれに平行に対向する地板２１
と、バッチ板導体２０と地板２１間に介在され高周波領
域での誘電率もしくは透磁率が電磁界により変化する絶
縁体物質２２Ｌ、絶縁体物質２２に印加される電磁界を
所望の同調周波数に応じて可変制御する制御手段１２と
を備えてなるものである。

Ｅ１作用 バッチ板灘体２０と地板２１によりザイドインチ状に挟
み込まれた絶縁体物質２２に制御手段１２から直流また
は低周波の電磁界が印加されると、絶縁体物質２２の誘
電率もしくは透磁率が変化し、バッチ板導体２０．地板
２１．および絶縁体物質２２からなる平面アンテナの共
振周波数やインピーダンス整合を最適に可変制御するこ
とができる。

これにより、薄型化で広い使用周波数帯域をカバーし得
るアンテナが実現できる。

なお、本発明の詳細な説明する上記り項およびＥ項では
、本発明を分かり易くするために実施例の図を用いたが
、これにより本発明が実施例に限定されるものではない
。

Ｆ、実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図〜第３図は本発明による電子制御アンテナ装置の
一実施例を示すもので、第１図は全体の構成図、第２図
はアンテナ部分の平面図、第３図はその断面図である。

まず、第１図において、１０ばインピーダンス特性の可
変制御可能な受信用のアンテナで、この可変制御アンテ
ナ１０には高周波信号遮断コイル１１を介して直流バイ
アス制御回路１２が接続されている。直流バイアス制御
回路１２は周波数制御回路１３からの＊Ｊ御倍信号より
可変制御アンテナ１０に印加される直流バイアス電圧を
コントロールするもので、可変制御アンテナ１０の共振
周波数やインピーダンス整合を可変にする。

また、可変制御アンテナ１０には１通常の受信アンテナ
同様に直流遮断用コンデンサ１４を介して高周波増幅回
路１５．ミキサー回路１６．中間周波数増幅回路１７お
よび検波口＄１８が縦続接続されている。ミキサー回路
１６には局部発振回路１９の発振出力が人力されるよう
になっており、局部発振回路１９の発振周波数は周波数
制御回路１３により指示される。

次に可変制御アンテナ１０の具体的構成例を第２図およ
び第３図により説明する。

第２図および第３図において、可変制御アンテナ１０は
１円形のバッチ板導体２０およびこれに相対向する地板
２１と、この両者間にサンドインチ状に介在した液晶誘
電体２２と、バッチ板導体２０の上面側に形成した外被
誘電体層２３とから構成されている。バッチ板導体２０
の中心部には地板２１方向へ伸びるショートピン２４が
形成され、このショートピン２４には直流遮断コンデン
サ２５が直列に介在され、これによりバッチ板導体２０
と地板２１間を直流的に分離する。また。

バッチ板導体２０の中心より外周側へ少し離れた位置に
は給電ピン２６が接続され、この給電ピン２６の地板２
１側突出端には給電同軸ケーブル２７が接続されている
。

次に、上記のように構成された本実施例の動作について
説明する。

手動又はマルチチャネルアクセスにより自動制御で受信
周波数が決定されると、周波数制御回路１３は局部発振
回路１９に所定の発振周波数を指定し、受信器の同調周
波数を決定すると共に、直流バイアス制御回路１２に制
御信号を送り、これにより直流バイアス制御回路１２か
ら可変制御アンテナ１０に高周波遮断コイル１１を通し
て受信周波数に応じた直流バイアス電圧を印加する。

可変制御アンテナ１０のバッチ板導体２０と地板２１間
に直流バイアス電圧が印加された時および印加されない
時の液晶誘電体２２の挙動は第４図に示すようになる。

第４図（ａ）は印加電圧がゼロの場合であり、この時の
液晶誘電体２２中の液晶分子２２ａの配列はランダムな
無方向状態となっている。また、第［２１（ｂ）は小さ
い直流電圧を印加した時の状態を示すもので、電極に直
角に整列された液晶分子２２ｂとそうでない液晶分子２
２Ｃとが混在する配列となる。また、第４図（ｃ）は印
加電圧を最大にした場合の分子配列の状態を示すもので
。

全ての液晶分子２２ａが電極と直角に整列されることに
なる。

液晶誘電体２２中の液晶分子の配向が印加されるバイア
ス電圧に応じて第４図に示すように変化すると、液晶誘
電体２２の高周波比：Ｓ電率εｒは第５図に示すように
変化する。

一方、可変制御アンテナ１０の共振周波数ｆは次式で表
わされる。

ただし、εｒ：高周波比誘電率 Ｃ：光速 ａ：バッチ板導体の半径 したがうて、上記（１）式から明かなように液晶誘電体
２２の高周波比誘電率εｒを直流バイアス電圧で変化さ
せることにより、可変制御アンテナ１０の共振周波数ｆ
を制御できることになる。

そして、最適なバイアス電圧を選択することにより、共
振周波数ｆを所望の受信周波数に同調させることができ
る。

また、可変制御アンテナ１０は非常に薄型に構成される
ため１周波数帯域幅は狭いものとなるが、上述のように
制御することで、受信周波数に可変制御アンテナ１０の
共振周波数を同調させれば、実質的に広い周波数帯域を
カバーするこヒが可能になる。

例えば、白動車電話では、その使用周波数帯域が８６０
　Ｍ　Ｈｙ〜９４０　Ｍｎ２：、比帯域幅９％と広いが
、１チャネル当りの帯域は高々２５　Ｋ　Ｈ７，である
から、受信チャネルの周波数にアンテナの共振周波数が
その都度同調すれば、受信用アンテナの比帯域幅は０．
０３％あれば良いことになる。

このように液晶誘電体を用いて可変制御アンテナ１０の
共振周波数を制御する構成にすることにより、非常に薄
いアンテナで広い帯域をカバーでき、自動車ボディへの
実装が容易になる。

第６図は、本発明による電子制御アンテナ装置の他の実
施例を示す構成図である。

この第６図において、第１図と同一の部分には同一符号
を付してその説明を省略し、第１−図と異なる部分を重
点に述べる。

第６図からも明かな如く、共振周波数検出回路２８を新
たに付加したものであり、この共振周波数検出回路２８
は、可変制御アンテナ１０の共振周波数ｆが受信周波数
に同調しでいるか否かをチＩツクし、同調ずれが生じて
いる場合には、その偏差分を直流バイアス制御回路】２
にフィードバックし、共振周波数ｆが受信周波数に同調
するように可変制御アンテナ１０の液晶誘電体２２へ印
加される直流バイアス電圧を制御する。

このようにするこヒにより、雨や雪などでアンテナの特
性が変化した場合でも最適な受信ができるように可変制
御アンテナ１０を制御することができる。

第７ｖ４〜第９Ｕｙ１は、本発明による可変制御アンテ
ナ１０の他の実施例を示すものである。

この実施例において、第２図およびｖＳ３図と同−符ダ
は同一部分を表動しており、そして、第２図および第３
図と異なる点は、液晶誘電体２２に代えて樹脂製マイク
ロカプセル３０に封入された液晶物質３１を含む絶縁体
物質３２をバッチ板遵体２０と地板２　］、間にサンド
イッチ状に設けたｋころにある、 樹脂製マイクＤカプセル３０に封入された液晶物質３１
．は、通常の液晶よりも遥かに安定で、外圧や温度の影
響を受けにくいため、アンテナの信頼性が高くなるほか
、絶縁体物質３２中の樹脂製マイクロカプセル３０の混
入量を調整することにより、所望の可変誘電体特性が得
られるという効果がある。

なお、上記実施例では、受信用アンテナについてのみ説
明したが、同様な原理により送信用アンテナにも適用で
きることは勿論である。また、上記実施例で述べた自動
車アンテナは、重恩外の移動体用アンテナや装着スペー
スが正弦される固定局用のアンテナにも有効に利用でき
る。

また、絶縁体物質ヒしては、光学性結晶またはオプトセ
ラミックスを利用するここもできる。

Ｇ１発明の詳細 な説明したように１本発明によれば、アンテナの誘電体
に高周波領域での誘電率もしくは透磁率が電磁界により
変化する特性を持つ絶縁体物質を用いて、この絶縁体物
質の誘電率もしくは透磁率を直流または低周波の電磁界
で可変制御することによりアンテナの共振周波数やイン
ピーダンス整合を最適化できるよう構成したので、薄型
のアンテナで広い周波数帯域をカバーできると共に、移
動体に対するアンテナの実装性も向上するという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電子制御アンテナ装置の一実施例
を示す構成図である。 第２図は本実施例における可変制御アンテナの平面図で
ある。 第３図は第２図の要部の断面図である。 第４図（ａ）〜（Ｑ）は本実施例における液晶誘電体の
液晶分子の配向変化を示す説明図である。 第５ｖ４は液晶誘電体の高周波比誘電率の変化を示す特
性図である。 第６図は本発明による電子制御アンテナ装置の他の実施
例を示す構成図である。 第７図は本発明による可変制御アンテナの他の実施例を
示す平面図である。 第８図は第７図の要部の断面図である。 第９図は他の実施例における絶縁体物質の拡大断面図で
ある。 第１０図は従来の自動車用平面アンテナの構成例を示す
斜視図である。 第１１図はその平面アンテナの要部断面図である。 第１２図はアンテナ上部に水滴が溜った場合にアンテナ
のリターンロス特性の変化を示すグラフである。 第１３図は従来の平面アンテナの一例の要部断面図であ
る。 １０：可変制御アンテナ １２：直流バイアス制御回路 １３：周波数制御回路　　２０：バッチ板導体２１：地
板　　　　　２２：液晶誘電体２６：給電ピン　　　３
０：樹脂製マイクロカプセル３１液晶物質　　　３２：
絶縁体物質

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 バッチ板導体およびこれに平行に対向する地板と、 前記バッチ板導体と地板間に介在され、高周波領域での
   誘電率もしくは透磁率が電磁界により変化する絶縁体物
   質と、 前記絶縁体物質に印加される電磁界を所望の同調周波数
   に応じて可変制御する制御手段とを備えたことを特徴と
   する電子制御アンテナ装置。