JPH04369901A

JPH04369901A - 車載アンテナ

Info

Publication number: JPH04369901A
Application number: JP14635091A
Authority: JP
Inventors: Yoshibumi Tanaka; 義文田中; Kunitoshi Nishikawa; 訓利西川; Kazuo Sato; 和夫佐藤
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1991-06-18
Filing date: 1991-06-18
Publication date: 1992-12-22

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等への搭載に適
した車載アンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動車等への搭載を目的とし
たいわゆる車載用アンテナとして各種アンテナが提案さ
れている。このようなアンテナは、限られた空間に収容
し、かつ走行時の空気抵抗をできるかぎり少なくするた
めに、特に小型、低姿勢であることが要求される。そし
て、従来から提案されている小型、低姿勢のアンテナと
しては、逆Ｆアンテナ、ループアンテナ、テーブル型ア
ンテナ、及びＴ型アンテナ等がある。

【０００３】このうち、Ｔ型アンテナについて、図９に
基づいて説明する。図において、放射素子１１はテーブ
ル１２及びこれに接合された垂直給電平板１３からなり
、接地導体板１４の上方に、テーブル１２が接地導体板
１４と平行となるように設置されている。垂直給電平板
１３の下端の給電点には、接地導体板１４の下方からこ
れに設けられた穴を貫通して、同軸給電線１５の芯線が
ハンダ等で接続されており、接地導体板１４には同軸給
電線１５の外導体が接続されている。このようなＴ型ア
ンテナにおいては、その電流は垂直給電平板１３を介し
テーブル１２に流れるため、次の（１）式を満たす伝搬
波長λｇ　で共振する。

【０００４】ＴＨ　＋ＴＬ　／２＝λｇ　／４……（１
）ここで、ＴＬ　はテーブル１２の長さ、ＴＨ　はテー
ブル１２と接地導体板１４との距離であり、ＴＨ　＞Ｔ
Ｌ　／２である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来例にお
いては、（１）式から明らかなように、低姿勢化を実現
するにはＴＬ　を大きくする必要がある。しかし、ＴＨ
　を小さくしてＴＬ　を大きくすると、接地導体板１４
とテーブル１２との間の浮遊容量が大きくなるため、イ
ンピーダンスが容量性となるとともに放射抵抗も小さく
なってしまう。このため、同軸給電線１５と給電点から
みたアンテナのインピーダンスとの整合が取りにくくな
り、アンテナの使用帯域幅が減少してしまうという問題
があった。

【０００６】関連技術一方、通常のテーブル型アンテナは、図１０に示すよう
に接地導体板１４上に距離ｈｔだけ離隔して、直径Ｄｔ
のテーブル１７を配置すると共に、このテーブル１７を
その周辺部に設けた４本のポスト１９によって接地導体
板１４に接続している。またテーブル１７の中心に同軸
給電線１５の芯線を接続している。従って、テーブル１
７の中心部に給電された電流Ｉは、テーブル１７の周辺
のポスト１９に向け放射状に流れることとなる。

【０００７】このテーブル型アンテナにおいてもテーブ
ルの大きさ、高さがその共振周波数を決定することにな
るが、これを小型とするため、図１１に示すような構造
のものが考えられる。図において、テーブル１７は接地
導体板１４の上方にこれと平行に所定の距離をおいて配
置されている。そして、このテーブル１７には、一端側
に垂直給電ポスト１８が接合され、他端側に短絡ポスト
１９が接合されている。なお、両ポスト１８、１９とも
その端部における中央部に接合されている。そして、垂
直給電ポスト１８の下端の給電点には、接地導体板１４
の下方からこれに設けられた穴を貫通して、同軸給電線
１５の芯線がハンダ等で接続されており、またポスト１
９の下端は接地導体板１４に接続されている。なお、同
軸給電線１５の外導体は接地導体板１４に接続されてい
る。

【０００８】このような構造のアンテナでは、同軸給電
線１５から垂直給電ポスト１８に供給された電流は、テ
ーブル１７内を直接ポスト１９に向かう電流Ｉ１　だけ
でなく、テーブル１７の周囲を回ってポスト１９に向か
う電流Ｉ２　、Ｉ３　も生じ得る。そして、テーブル１
７の周囲を流れる電流Ｉ２　、Ｉ３　の経路は、上述の
４本のポストを有するテーブル型アンテナにおける放射
状の経路に比べ長いものとなり、結果としてより低い共
振周波数を持つこととなる。従って、同じ共振周波数で
あれば、アンテナが小型で済む。

【０００９】しかし、垂直給電ポスト１８及び短絡ポス
ト１９をただ単にテーブル１７に配置したのでは、アン
テナの放射インピーダンスが高くなるほか、ポスト１９
を流れる電流によりインピーダンス特性が誘導性となる
ため、５０Ω程度の同軸給電線１５のインピーダンスと
整合が広い周波数帯域では取れなくなるという問題点が
あった。

【００１０】このように、従来の各種のアンテナでは十
分な性能を維持しつつ小型化、低姿勢化することが困難
であった。

【００１１】この発明は、かかる課題に鑑みなされたも
のであり、アンテナの特性を維持しつつ小型、低姿勢化
を実現できる車載アンテナを得ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、接地導体板と
この接地導体板上に配置された放射素子とを有する車載
アンテナであって、放射素子は、接地導体板上に一端面
が所定間隔隔てて面垂直に配置され下端中央部に給電さ
れる垂直給電平板と、この垂直給電平板の下端にこれと
面垂直に接続された容量付加用の導体板と、垂直給電平
板の上端に面垂直に接続された平行平板と、この平行平
板の垂直給電平板とは直交する方向の一端の中央部付近
に一端が接続され他端が接地導体板に接続された棒状あ
るいは幅の狭い板状のポストとを具備することを特徴と
する。

【００１３】

【作用】本発明では、板状の垂直給電平板の採用により
、ここにおいて種々の長さの電流経路が可能となり、共
振周波数帯域が広くなる。そして、この垂直給電平板の
下端に容量付加板を追加し、アンテナに容量成分を付加
し、これによってポストで生じた誘導性を打ち消し、ア
ンテナに給電を行う給電線とのインピーダンス整合を広
い周波数帯域にわたり可能としている。そして、この容
量付加板の大きさ、垂直給電平板と接地導体板との距離
、ポストの太さなどを調整することにより、アンテナの
インピーダンスを調整することができる。なお、垂直給
電平板の幅を余り大きくすると、アンテナのＱが低くな
りすぎ、給電線とのインピーダンス整合がとれなくなっ
てしまう。このため、垂直給電平板の幅を所定の範囲に
設定する必要がある。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面に基づい
て説明する。．実施例図１は、本発明の車載アンテナを表したものである。こ
のアンテナの放射素子２１は、長さＬ０　、幅Ｗ０　の
テーブル２２、このテーブル２２に垂直に接合された高
さＨ０　、幅Ｋ０　の垂直給電平板２３、この垂直給電
平板２３の下端にこれに垂直に接合された長さＫ０　、
幅Ｃ０　の容量付加板２５、及び垂直給電平板２３の中
央から距離Ｐ０　を隔ててテーブル２２に垂直に接合さ
れた高さＨＭ　のポスト２４から構成される。テーブル
２２は接地導体板１４と平行となるように距離ＨＭ　を
隔てて配置されている。垂直給電平板２３の下端中央の
給電点には、接地導体板１４の下方からこれに設けられ
た穴を貫通して、同軸給電線１５の芯線がハンダ等で接
続されている。容量付加板２５と接地導体板１４との間
には距離ｔ０　の間隙が設けられ、また、ポスト２４の
下端は接地導体板１４に接合されている。図２はこの車
載アンテナを矢印２７より見た平面図、図３は矢印２８
より見た側面図である。これらの図に示すように、同軸
給電線１５から垂直給電平板２３に給電が行われると、
垂直給電平板２３内では電流Ｉ１　、Ｉ２　が図３に示
す経路でテーブル２２に向って流れ、テーブル２２内で
は電流Ｉ３　が図２に示す経路でポスト２４に向って流
れることになる。

【００１５】このように板状の垂直給電平板２３を採用
し、垂直給電板２３の幅Ｋ０　を広くすることによって
、種々の長さの異なる電流経路が生じ、アンテナの共振
の強さを示すいわゆるアンテナのＱを低くすることがで
き、例えば電圧定在波比ＶＳＷＲが２以下となる利用可
能周波数帯域幅（比帯域幅）を十分広くできる。

【００１６】また、容量付加板２５の追加により、ポス
ト２４で生じた誘導性を打ち消し放射素子２１と同軸給
電線１５とのインピーダンス整合が広帯域において可能
となる。すなわち、ポスト２４を細く（Ｄ０　を小さく
）すると誘導成分が大きくなり、容量付加板２５の幅Ｃ
０　を大きくしまたは容量付加板２５と接地導体板１４
との距離ｔ０　を小さくすることによって容量成分が大
きくなる。そこで、これらｔ０　、Ｋ０　及びＣ０　を
調整することにより、アンテナの入力インピーダンスを
調整でき、またアンテナのＱを調整することができる。

【００１７】ところが、垂直給電平板２３の幅Ｋ０　が
送受信の中心周波数ｆ０　における波長λ０　に対し、
十分大きく（例えば、０．１λ０　以上）なると、アン
テナのＱが小さくなりすぎ、アンテナのインピーダンス
が低下し、上記Ｄ０　、Ｃ０　、ｔ０　を調整しても同
軸給電線１５との整合が十分には取れなくなってしまう
。そこで、比帯域幅は、幅Ｋ０　の増加に伴い上昇する
が、ある値を越えた場合には低下し始め、最大値が存在
することになる。このため、幅Ｋ０　の決定においては
、この点を考慮し、幅Ｋ０　は帯域幅を十分大きく維持
できる値に設定する必要がある。

【００１８】ここで、本実施例のアンテナは、次の（２
）式を満たす中心波長λ０　の付近で共振する。

【００１９】２ＨＭ　＋Ｐ０　＋Ｗ０　〜＝λ０　／２……（２）（
ここで〜＝はニアリーイコールを示す。）本実施例にお
けるアンテナでは、各部の寸法を以下の（３）〜（１３
）式に示すような値に設定することにより、好適な特性
を得ることができる。

【００２０】２ＨＭ　＋Ｐ０　＋Ｗ０　＝０．５０４λ０　……（３
）ＨＭ　＝０．１５６λ０　……（４）Ｐ０　＝０．１０２λ０　……（５）Ｗ０　＝０．０９０λ０　……（６）Ｄ０　＝０．０１２λ０　……（７）ｔ０　＝０．００３λ０　……（８）Ｍ０　＝０．０４８λ０　……（９）Ｌ０　＝０．２１９λ０　……（１０）Ｋ０　＝０．０
７４λ０　……（１１）Ｈ０　＝０．１５３λ０　……
（１２）Ｃ０　＝０．０１２λ０　……（１３）ここで
、Ｍ０　はテーブル２２の一辺２９とポスト２４との距
離を示す。このアンテナのＶＳＷＲの周波数特性は、図
５に示すようになる。ただし、ここでは中心波長λ０　
に対応する中心周波数ｆ０　で規格化してある。この図
に示すように、定在波比が２以下の比帯域はほぼ２０％
と、通常の移動体通信に要求される帯域幅を十分カバー
することができ、送受信アンテナとして十分な特性を有
するものである。なお、アンテナの通信周波数はその用
途により異なるが、例えば自動車電話などにおいては、
９００ＭＨｚ帯の電波が利用される。

【００２１】また、このアンテナの水平面内指向性は、
図４に示すように、ほぼ無指向性となっており、車載ア
ンテナとして要求される性能を十分満足するものである
。なお、本実施例では、ポスト２４として板状のものを
用いることとしたが、これは棒状のものであってもよい
。また、図６に示すように、容量付加板２５の位置を、
垂直給電平板２３に対して図１の場合と反対側に配置す
るようにしてもよい。

【００２２】また、垂直給電板及び容量付加板の両側端
を切り落し下方にむけて幅が小さくなるようにすれば、
これにより容量成分を小さくすることができ広い範囲で
インピーダンスを調整することが可能である。さらに、
図７に示すように、接地導体板１４とテーブル２２との
間に誘電体３０を挿入することにより、アンテナを一層
小型化することも可能となるとともに放射素子２１の固
定を確実に行える。

【００２３】一方、車両には車体など多くの金属部材が
あり、アンテナを車両に設置した場合には、その入力イ
ンピーダンスが変化する可能性がある。従って、アンテ
ナ単体では十分広い範囲で整合が取れていても、車両に
設置した場合に入力インピーダンスが変化して帯域幅が
劣化してしまう場合がある。ところが、本実施例のアン
テナによれば、容量付加板２５の大きさにより、アンテ
ナの入力インピーダンスを容易に調整することができる
。従って、搭載する車両に応じて、この容量付加板２５
の大きさを調整することにより、アンテナの入力インピ
ーダンスを広い範囲で調整し、アンテナの特性を常に十
分なものに設定することができる。

【００２４】他の構成例次に、上述の実施例のアンテナの他の構成例を図８に基
づいて説明する。接地導体板１４上には、放射素子２１
が配置されている。そして、接地導体板１４の上面には
、同軸給電線１５が被覆を除去して外導体１５ａを露出
した状態で這わされ、接地導体板１４上面に接触するす
べての部分についてハンダ付け等により電気的、機械的
に接続固定されている。そして、放射素子２１は発泡ス
チロール等の支持具６７を介し接地導体板１４上に固定
されている。この放射素子３１の下部中央部には、同軸
給電線１５の芯線１５ｂがハンダ付け等で接続されてい
る。このように、本実施例においては、同軸給電線１５
の外導体１５ａをその接触するすべての部分について接
地導体板１４に電気的に接続している。これは、次の理
由による。すなわち、仮に外導体と接地導体板との接続
が電気的に完全でない場合には、両者間で電位差が発生
して不要な輻射を起こさせ、指向性に乱れが生じること
となる。

【００２５】これに対し、本実施例のように同軸給電線
の外導体を、その接触するすべての部分について接地導
体板に電気的に接続することにより、不要な輻射をなく
すことができ、また、周波数の変動が抑制される。

【００２６】なお、本実施例のように同軸給電線の外導
体と接地導体板とを密接させて固定接続するのではなく
、これらの間を使用波長に比べて十分短い間隔（例えば
０．１λ程度）をもって電気的に接続するようにしても
同じ効果がある。

【００２７】また、本発明に係るアンテナは、車載用の
みでなく、住宅用等の据え置き型としても好適に利用で
きる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、板
状の垂直給電板の採用により、アンテナのＱを小さく給
電点のインピーダンスを下げることができると共に、様
々な長さの電流経路が存在するため、使用帯域幅を広く
することができる。また、容量付加板の追加により、ポ
ストで生じた誘導性を打ち消すことができ、広い周波数
にわたり整合が可能となる。すなわち、小型で低姿勢構
造であるにもかかわらず、共振周波数帯域が広く、また
、同軸給電線とのインピーダンス整合が取り易いという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における車載アンテナを
示す外観斜視図である。

【図２】この車載アンテナの平面図である。

【図３】この車載アンテナの側面図である。

【図４】この車載アンテナの水平面内指向性を示す特性
図である。

【図５】この車載アンテナの周波数特性を示す特性図で
ある。

【図６】この車載アンテナの変形例を示す外観斜視図で
ある。

【図７】この車載アンテナの他の変形例を示す外観斜視
図である。

【図８】他の変形例の側面図である。

【図９】従来のＴ形アンテナの一例を示す外観斜視図で
ある。

【図１０】従来のテーブル形アンテナの例を示す外観斜
視図である。

【図１１】関連技術のテーブル形アンテナの構成を示す
外観斜視図である。

【符号の説明】

１４　　接地導体板１５　　同軸給電線２１　　放射素子２２　　テーブル２３　　垂直給電平板２４　　ポスト２５　　容量付加板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　接地導体板と、この接地導体板上に配
置された放射素子とを有する車載アンテナであって、前
記放射素子は、接地導体板上に一端面が所定間隔隔てて
面垂直に配置され下端中央部に給電される垂直給電平板
と、この垂直給電平板の下端にこれと面垂直に接続され
た容量付加用の導体板と、垂直給電平板の上端に面垂直
に接続された平行平板と、この平行平板の垂直給電平板
とは直交する方向の一端の中央部付近に一端が接続され
、他端が接地導体板に接続された棒状あるいは幅の狭い
板状のポストと、を具備することを特徴とする車載アン
テナ。