JPH05251916A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、例えば自動車のアンテナ装置におい
て、棒状の突起部を有することなく、室内，室外の何れ
にも取付けられ、十分な感度を得ることを目的とする。 【構成】被受信信号波が到来する電磁界内の乗用車９の
フロントピラー４，１０に対し、該フロントピラー４，
１０の幅より短い直径の結合コイル７，８を、そのコイ
ル面をピラー面に対し直交させて近接配置し、上記フロ
ントピラー４，１０に流れ込む高周波電流に伴い該ピラ
ー表面に平行にして形成される磁界により、上記結合コ
イル７，８に高周波信号が誘起される構成としたので、
車体表面に棒状のアンテナが突出したりせずに、小形且
つ簡単な構造で、車体そのものを放射器として利用で
き、高感度な受信性能を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば移動体の搭載に
適した、ＡＭ，ＦＭラジオ及びテレビ受信用のアンテ
ナ、あるいは陸上移動通信及び衛星移動通信用のアンテ
ナ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】乗用車等、移動体に搭載した従来のアン
テナは、車体の周囲に棒状に突出するタイプものが多
く、洗車時や車庫への駐車時に収納の手間が掛かる等の
問題がある。

【０００３】さらに、今後、高周波数帯でのダイバーシ
ティ受信の必要性や、移動無線の普及等によって、車体
搭載アンテナの種類は増加する傾向にあり、将来的にア
ンテナ増設のスペースが不足する心配がある。また、従
来の移動体用アンテナでは、多数のアンテナを取付ける
ことによって車の外観が損なわれる点も問題である。

【０００４】一方、棒状突起のない従来のアンテナとし
ては、窓ガラスに張付けて使用されるフィルムアンテナ
や、あまり実用はされないが、窓付近の車室内に設置す
る自動車プリント基板アンテナ等が考えられているが、
これら従来の室内アンテナでは、何れも十分な感度が得
られないという欠点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】つまり、棒状に突出す
る外付けタイプでは、洗車，駐車時における収納の手
間、増設スペースの不足、外観を損なう等の諸問題があ
り、また、室内設置タイプのアンテナでは、充分な感度
が得られないという問題がある。

【０００６】本発明は、上記課題に鑑みなされたもの
で、棒状の突起部を有することなく、室内，室外の何れ
にも取付けられ、十分な感度を得ることが可能になるア
ンテナ装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】すなわち、本発
明は、通信機を内臓した自動車等の大きな導体からなる
構造体が、受信すべき信号波が到来している電磁界中に
置かれた状態では、該構造体の導体面に比較的大きい高
周波電流が誘導されることに着目し、上記構造体の導体
表面に結合コイルを近接配置して、その導体表面の高周
波電流が作る磁界との結合を図ることにより、アンテナ
装置を構成したものである。

【０００８】上記結合コイルの設置位置としては、上記
構造体が例えば自動車である場合、そのフロントガラス
の窓枠になっているフロントピラー部が最適な場所の一
つである。

【０００９】この自動車のフロントピラー部には、広大
な面積の車体天井に誘導された高周波電流が集中して流
れ込むため、該フロントピラー部の細長い導体の周囲を
取巻く強力な磁界が発生される。

【００１０】従って、結合コイルは車室側に設置しても
十分な結合が得られる。また、フロントピラー部の形状
は傾斜していることが多いので、垂直偏波と水平偏波の
双方の電磁界に対応した高周波電流が流れる。

【００１１】一般に、導体の表面では、接近するほど導
体表面に平行な電界Ｅが小さくなり磁界Ｈが大きくなる
もので、これにより導体表面近くでは、空間のインピダ
ンスＺ0 は次式で表わされ小さな値となる。 Ｚ0 ＝Ｅ／Ｈ つまり、上記フロントピラー部の周囲を取巻く強力な磁
界と結合するには、通常の線条アンテナでは適当でな
く、結合コイルが適することになる。

【００１２】ここまでの説明では、本発明のアンテナ装
置を受信モードに対応させて説明したが、アンテナの動
作はすべて可逆性があり、送信モードの場合にも同様な
構成で同様な作用が得られる。

【００１３】すなわち、上記フロントピラー部に対し結
合コイルを結合させたアンテナ装置の場合、該結合コイ
ルからの直接放射は少なく、寸法の大きい車体に流れる
高周波電流によって電磁放射が行なわれる。

【００１４】なお、上記結合コイルは、コンデンサを付
加すると共振回路となるので、複数の結合コイルとその
個々に付加されたコンデンサからなる複数の共振回路に
より車体結合を図り、その共振周波数を複数の異なる周
波数帯に分割すると、１つの車体が複数周波のアンテナ
放射器として作用する。

【００１５】また、高い周波数帯では、フロントピラー
部そのものが波長に対して無視できない寸法を持つた
め、各フロントピラー部に結合コイルによる磁界結合を
図ると、それぞれ独立性のある放射器として動作して放
射の直交作用が得られ、ダイバーシティー受信の構成が
行なえる。

【００１６】さらに、上記複数ピラーにおける結合コイ
ルによる励振作用、及び車体の適所に取付けた外付け結
合コイルによる励振作用を併用し、車体の高周波電流分
布を変えることで、指向性制御が行なえる。

【００１７】

【実施例】以下図面により本発明の一実施例について説
明する。図１は自動車用アンテナ装置の構成を示すもの
で、２個の結合コイル７，８を乗用車９のフロントピラ
ー４，１０の車室側に取付ける。

【００１８】上記乗用車９を受信すべき信号波が到来し
ている電磁界中に置いた場合に、車体表面に誘導された
高周波電流に伴う上記フロントピラー４，１０の部分で
の磁界の強度は、そのピラー導体に近い程強いので、上
記結合コイル７，８は偏平にしてピラー４，１０に接近
させ、該ピラー４，１０の周囲を回るようにして生じる
磁界Ｈが結合コイル７，８を貫通するように構成する。

【００１９】この場合、結合コイル７，８のピラー４，
１０に対する取付け位置は、Ｆ放送ＭやＴＶ放送の受信
ではその受信周波数が高く、自動車の内部で発生する雑
音の影響が少ないので、ピラー４，１０の上下または中
央何れの位置に取付けてもよい。

【００２０】一方、中波のラジオ放送受信に対してはフ
ロントピラー４，１０取付けの場合その上方がよい。こ
れは自動車のエンジンルーム及びダッシュボード付近に
多い雑音を拾わないためである。

【００２１】このように、結合コイル７，８の取付け位
置を車室内に設定すると、受信信号を受信機器に供給す
るためのリード線の引回しや設置保守性に優れた突起レ
スのアンテナ装置となり、感度低下も外側設置に比較し
て僅かであり問題はない。

【００２２】図２は上記アンテナ装置における結合コイ
ル８の構造を示すもので、絶縁体の巻き枠１１に対し、
複数ターン巻いたコイル状導体１２と、このコイル状導
体１２の両端に連続する給電線１３，１４とから構成さ
れる。結合コイル８は、ピラー１０に取付けられ、該ピ
ラー１０に流れる高周波電流Ｉに伴い発生される磁界Ｈ
が結合コイル８のコイル面に貫通する状態になる。

【００２３】図３は上記アンテナ装置を取付けた自動車
における高周波電流発生状態を示すもので、すなわち、
自動車１が矢印Ｅで示すような中波ラジオ放送の垂直電
界中に配置されると、車体のルーフ２と底面３との導体
表面に高周波電界に対応した電荷が作られ、その電荷を
補給するために車体表面には高周波電流Ｉが流れるよう
になる。

【００２４】この車体に流れる電流Ｉの大部分は、複数
の細いピラー４，５，６の部分に集中して流れ、その電
流Ｉの一部はピラー４，５，６の車室内側の導体表面に
も流れる。これにより、ピラー４，５，６の周囲を取巻
く誘導磁界Ｈができ、ここに結合コイル７，８を配置す
ることで該結合コイル７，８に、そのターン数に応じた
起電力が得られるようになる。

【００２５】図４は上記アンテナ装置における磁性体コ
アを用いた結合コイルの構造を示すもので、結合コイル
１２は高周波用の磁性体コア１５の周囲に巻かれる。こ
の場合、結合コイル１２の直径は小型化されると共にピ
ラー１０に沿ってＵ字状に形成され、ピラー１０に流れ
る電流Ｉによる誘導磁界Ｈが磁性体コア１５に集中する
ことで、高周波信号が高感度に得られるようになる。

【００２６】ここで、上記磁性体コア１５は室内側にの
み配置したが、車体に流れる電流Ｉとの結合を強くして
アンテナ装置を特に低Ｑ化、広帯域化を図りたい場合に
は、磁力Ｈの線に沿って車体外側にも同様の磁性体コア
１５を付加すればよい。また、上記結合コイル１２を巻
く磁性体コア１５は、Ｕ字状に形成しないで、直線状に
形成しても、ある程度の結合強化は達成される。

【００２７】図５は本発明の他の実施例であるアンテナ
装置の構成を示すもので、ピラー導体２０の室内側の樹
脂カバー２１の表面上に、複数の結合コイル２３，２
４，２５を一体にして形成したフレキシブルプリント基
板２２が配設される。上記それぞれの結合コイル２３，
２４，２５の両端には、コンデンサ２６，２７，２８が
付加されて目的の周波数（被受信周波数）に共振され、
各結合コイル２３，２４，２５に強い磁界Ｈが与えられ
ることで、車体を流れる高周波電流Ｉとの結合が強化さ
れる。この車体を流れる高周波電流Ｉとの結合により各
結合コイル２３，２４，２５に得られる起電力は、それ
ぞれの結合コイル２３，２４，２５の中間のタップ２
９，３０，３１から取出され、給電線３２，３３，３４
及び３５を介して直列に導出される。この場合、給電線
３２，３３，３４，３５は、フレキシブルプリント基板
２２における表裏両面の導体を利用して形成され、表面
の給電線３２，３３，３４と裏面の給電線３５とは、フ
レキシブルプリント基板２２に設けた孔を介して接続さ
れる。

【００２８】すなわち、上記図５におけるアンテナ装置
では、ピラー導体２０の形状に対応して左右対称に中央
で折曲げられたフレキシブルプリント基板２２に対し、
その左右両方の面に渡って渦巻型のコイルを形成して結
合コイル２３，２４，２５とする。これにより、ピラー
導体２０の回りに発生する高周波磁界が傾斜角をもって
各結合コイル２３，２４，２５を貫通し、該結合コイル
２３，２４，２５には、それぞれ異なる受信周波数の高
周波信号が得られるようになる。

【００２９】この場合、上記結合コイル２３，２４，２
５の中間タップ２９，３０，３１は、最大電圧が得られ
る各結合コイル２３，２４，２５の両端にしたり、アン
テナインピダンスを所望の値とし、通信機と整合させる
手段として、そのタップ位置を適当に選択してもよい。

【００３０】また、図５におけるアンテナ装置では、そ
れぞれ受信周波数の異なる結合コイル２３，２４，２５
を縦続接続して構成したが、それぞれの受信周波数帯が
大きく異なる場合等では、その受信信号導出端子を個別
の給電線により分離するのが適当である。

【００３１】さらに、図５におけるアンテナ装置では、
左右一対からなる結合コイル２３，２４，２５をそれぞ
れその左右個々に独立分離して、別々の受信周波数で動
作させてもよい。そしてまた、導体面を片面にのみ有す
るフレキシブルプリント基板を使用した場合には、通常
のリード線による立体交差を利用して給電線を配線して
もよい。

【００３２】さらに、上記フレキシブルプリント基板の
代わりに通常のプリント基板を使用することも勿論可能
である。すなわち、プリント基板の幅を狭くして該プリ
ント基板上の結合コイル面を上記ピラー導体２０の面に
直角に配置して構成し、このプリント基板は、上記ピラ
ー導体２０の樹脂カバー２１の内部に収納させてもよ
い。

【００３３】そしてさらに、上記結合コイル２３，２
４，２５にそれぞれ付加されたコンデンサ２６，２７，
２８には、バリコンやバラクタダイオードを使用して容
量可変とし、受信周波数を適宜可変できる構成としても
よい。

【００３４】また、上記それぞれの実施例において、結
合コイルには、例えば受信機から分離させたチューナ部
をピラーに配置し、その同調コイルそのものを結合コイ
ルとして構成してもよい。図６は上記アンテナ装置をＦ
ＭやＴＶ等の受信に応用した場合の水平偏波に対応した
ダイバーシティ作用及び指向性制御作用を示す自動車平
面図である。

【００３５】すなわち、水平偏波に対しては傾斜角が大
きく水平方向成分が長い左右のフロントピラー４，１０
に対し、前記図１で示したように結合コイル７，８を配
置し、それぞれの結合コイル７，８から２系統の信号を
取出すよう構成する。

【００３６】この場合、上記左右のフロントピラー４，
１０に流れ込む高周波電流Ｉ1 ，Ｉ2 のルーフ上の経路
は直交する成分が多く、それぞれ独立した直交偏波また
は到来電波の方向に対応したものとなる。

【００３７】そして、上記各結合コイル７，８から導出
される２系統の信号を、高周波，中間周波数またはベー
スバンドで振幅と位相を適当にして合成したり、切替え
たりすることにより、偏波ダイバーティまたは指向性ダ
イバーシティが可能となり、受信における信号対雑音比
が改善され、移動体通信に好適な特性が得られるように
なる。

【００３８】また、例えば図６における車体の複数ピラ
ー４，５，６，１０，１７，１８のそれぞれに対し個々
に結合コイルを設置してその高周波信号の導出を図る
と、高い周波数になる程各結合点での高周波電流の独立
性が高くなり、指向性の制御が容易に行なえ、無線局や
衛星の方向にビームを向けることができる。

【００３９】なお、上記結合コイルを車体ルーフ１９や
車体側面等の外側面に多数設置して、さらに細かい指向
性制御を行なうことも可能である。この場合、受信対象
周波数が高くなる程結合コイルのターン数を減じ、例え
ば１ターン以下としてもよい。

【００４０】上記各実施例におけるアンテナ装置は、移
動体通信や移動体放送受信の分野で乗用車への応用が最
も効果的であるが、他の一般の車両や列車，航空機，船
舶等の移動体や建築物等、通信機を備えた構造体、或い
は固定または移動用の通信機そのものの筐体構造体に応
用することができ、結合コイルから、より大きな構造体
の導体に高周波電流を流し、該構造体をアンテナとして
動作させることができる。

【００４１】したがって、上記構成のアンテナ装置によ
れば、第１に、被受信信号波が到来する電磁界内の乗用
車９のフロントピラー４，１０に対し、該フロントピラ
ー４，１０の幅より短い直径の結合コイル７，８を、そ
のコイル面をピラー面に対し直交させて近接配置し、上
記フロントピラー４，１０に流れ込む高周波電流に伴い
該ピラー表面に平行にして形成される磁界により、上記
結合コイル７，８に高周波信号が誘起される構成とした
ので、車体表面に棒状のアンテナが突出したりせずに、
小形且つ簡単な構造で、車体そのものを放射器として利
用でき、高感度な受信性能を得ることができる。

【００４２】第２に、上記結合コイルをコンデンサを付
加した共振回路とし、該共振回路に所定の周波数で高周
波信号を誘起させることで、受信対象周波数帯域を選択
設定し、さらに高感度な受信性能を得ることができる。

【００４３】第３に、上記結合コイルまたは上記コンデ
ンサを付加した共振回路を、通信機を備えた移動体また
は建築物の導体窓枠に対して密着配置し、該窓枠部に流
れる高周波電流に伴い上記結合コイルに高周波信号を誘
起させることで、自動車以外の移動体あるいは建築物に
対しても上記同様の効果を得ることができる。

【００４４】第４に、上記結合コイルまたは上記コンデ
ンサを付加した共振回路を、通信機を備えた移動体また
は建築物の複数の導体窓枠に対して個々に密着配置し、
そのそれぞれの結合コイルの巻数，寸法の仕様を異なら
せ、上記各窓枠部に集中して流れる高周波電流に伴い上
記個々の結合コイルのそれぞれに異なる周波数の高周波
信号を誘起させることで、上記第１，第２に同様の効果
に加え容易に複数帯域の放送受信を行なうことができ
る。

【００４５】第５に、上記結合コイルを、通信機を備え
た移動体の地表面に対し直立または傾斜した複数の導体
窓枠部のそれぞれに個々に密着配置し、各窓枠部に流れ
る直交成分を含む立体的な高周波電流に伴う磁界により
受信信号を得ることで、この移動体にて偏波ダイバーシ
ティーまたは空間ダイバーシティを実現することができ
る。

【００４６】第６に、上記偏波ダイバーシティーまたは
空間ダイバーシティにおける複数の導体窓枠部に対応す
る複数の結合コイルに流れる高周波電流の位相及び振幅
またはその何れか一方を調整することで、その移動体の
表面電流分布を変化させて指向性を制御するフェイズド
アレー機能を持たせることができる。

【００４７】第７に、上記結合コイルを、通信機を備え
た移動体または建築物における複数の広面の導体表面に
個々に密着配置させ、対応する導体表面に所望の高周波
電流分布を形成することで、上記第１，第２に同様の効
果に加え、指向性制御やダイバーシティ受信を行うこと
ができる。

【００４８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、被受信信
号波が到来する電磁界内の導体からなる構造体と、この
構造体の表面に直交または傾斜した結合面を有して近接
配置され、上記構造体の幅より短い直径の少なくとも一
巻の導体からなる結合コイルとを備え、上記構造体に流
れる高周波電流に伴い該構造体表面に平行にして形成さ
れる磁界により、上記結合コイルに高周波信号が誘起さ
れる構成としたので、棒状の突起部を有することなく、
例えば自動車の室内，室外の何れにも取付けられ、十分
な感度を得ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる自動車用アンテナ装
置の構成を示す図。

【図２】上記アンテナ装置における結合コイルの構造を
示す図。

【図３】上記アンテナ装置を取付けた自動車における高
周波電流発生状態を示す図。

【図４】上記アンテナ装置における磁性体コアを用いた
結合コイルの構造を示す図。

【図５】本発明の他の実施例であるアンテナ装置の構成
を示す図。

【図６】上記アンテナ装置をＦＭやＴＶ等の受信に応用
した場合の水平偏波に対応したダイバーシティ作用及び
指向性制御作用を示す自動車平面図。

【符号の説明】

１…自動車、２…車体ルーフ、３…車体底面、４，５，
６，１０，１７，１８…ピラー、７，８…結合コイル、
９…乗用車、１１…絶縁体巻き枠、１２…コイル状導
体、１３，１４…給電線、１５…磁性体コア、２０…ピ
ラー導体、２１…樹脂カバー、２３，２４，２５…結合
コイル、２６，２７，２８…コンデンサ、２９，３０，
３１…中間タップ、３２，３３，３４，３５，３６…給
電線。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被受信信号波が到来する電磁界内の導体
   からなる構造体と、 この構造体の表面に直交または傾斜した結合面を有して
   近接配置され、上記構造体の幅より短い直径の少なくと
   も一巻の導体からなる結合コイルとを具備し、 上記構造体に流れる高周波電流に伴い該構造体表面に平
   行にして形成される磁界により、上記結合コイルに高周
   波信号が誘起されることを特徴とするアンテナ装置。
2. 【請求項２】 被受信信号波が到来する電磁界内の導体
   からなる構造体と、 この構造体の表面に直交または傾斜した結合面を有して
   近接配置され、上記構造体の幅より短い直径の少なくと
   も一巻の導体からなる結合コイルと、 この結合コイルに付加された共振回路を構成するコンデ
   ンサとを具備し、 上記構造体に流れる高周波電流に伴い該構造体表面に平
   行にして形成される磁界に対し、上記共振回路に所定の
   周波数で高周波信号が誘起されることを特徴とするアン
   テナ装置。
3. 【請求項３】 前記導体からなる構造体は通信機を備え
   た移動体または建築物からなり、前記結合コイルはその
   窓枠部に密着配置され、移動体または建築物の広面導体
   から上記窓枠部に集中して流れる高周波電流に伴い上記
   結合コイルに高周波信号が誘起されることを特徴とする
   請求項１または請求項２記載のアンテナ装置。
4. 【請求項４】 前記導体からなる構造体は通信機を備え
   た移動体または建築物からなり、前記結合コイルはその
   複数の窓枠部のそれぞれに個々に巻数，寸法の仕様を異
   ならせて密着配置され、移動体または建築物の広面導体
   から上記各窓枠部に集中して流れる高周波電流に伴い上
   記個々の結合コイルのそれぞれに異なる周波数の高周波
   信号が誘起されることを特徴とする請求項１または請求
   項２記載のアンテナ装置。
5. 【請求項５】 前記導体からなる構造体は通信機を備え
   た移動体からなり、前記結合コイルは地表面に対し直立
   または傾斜した複数の窓枠部のそれぞれに個々に密着配
   置され、各窓枠部に流れる直交成分を含む立体的な高周
   波電流により上記移動体にて偏波ダイバーシティーまた
   は空間ダイバーシティを図ることを特徴とする請求項１
   または請求項２記載のアンテナ装置。
6. 【請求項６】 前記複数の窓枠部に対応する複数の結合
   コイルに流れる高周波電流の位相及び振幅またはその何
   れか一方を調整し、上記移動体の表面電流分布を変化さ
   せて指向性を制御するフェイズドアレー機能を持たせた
   ことを特徴とする請求項５記載のアンテナ装置。
7. 【請求項７】 前記導体からなる構造体は通信機を備え
   た移動体または建築物からなり、前記結合コイルは複数
   の広面の導体表面に個々に密着配置され、構造体の表面
   に所望の高周波電流分布を形成することを特徴とする請
   求項１または請求項２記載のアンテナ装置。