JPH0546330Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案は、自動車電話送受信機や車載用ラジオ
受信機などのために用いられるアンテナに関す
る。

背景技術 第４図は、典型的な先行技術の車載用ホイツプ
アンテナ１の伸長時の断面図である。このホイツ
プアンテナ１は、自動車の車体２のたとえばリア
トランク付近に取付けられて、自動車電話の送受
信とラジオ放送の受信とに共用される。このホイ
ツプアンテナ１のアンテナエレメント３は、直円
筒状の第１部分４と、この第１部分４内に望遠鏡
状に伸縮可能に形成される第２部分５とを含んで
構成される。アンテナエレメント３は、車体２に
形成された取付孔１４に取付けられた収納筒６内
に収納される。収納筒６は、たとえば樹脂などの
電気絶縁性材料から成る内筒７と、導電性材料か
ら成る外筒８とによつて構成される。

前記第１部分４は、第１導体１５と、移相コイ
ル１８と、第２導体１６と、帯域分離用コイル１
９と、第３導体１７とがこの順序で接続されて構
成される。これら導体１５〜１７およびコイル１
８，１９の外径は同一に形成される。移相コイル
１８は、自動車電話の周波数に対しては移相器と
して働き、これによつて逆相の電流分布を低く抑
えて、正相部分が強調された電流分布を得ること
ができる。また帯域分離用コイル１９は、自動車
電話の周波数に対しては高いインピーダンスとな
り、またラジオ放送の周波数に対してはローイン
ピーダンスとなる。

したがつて導体１５，１６および移相コイル１
８によつてコリニアアレイアンテナを構成するこ
とができ、自動車電話の送受信に用いられる。ま
た、アンテナエレメント３の全長はラジオ放送の
受信に用いられる。

第４図に示されるように、アンテナエレメント
３が伸長された状態で、第１導体１５の下端部１
５ａに向けて、収納筒６の内筒７および外筒８を
連通して、接続孔９が形成されており、この接続
孔９内において、内筒７には前記下端部１５ａに
摺接する接触片１０が固定される。この接触片１
０には同軸ケーブル１１の内導体１２が接続さ
れ、これによつてアンテナエレメント３と内導体
１２とが電気的に接続される。同軸ケーブル１１
の外導体１３は外筒８に接続されており、この外
筒８は車体２に接続され、こうして外導体１３は
車体２に接地される。

考案が解決すべき問題点 上述のようにホイツプアンテナ１は、たとえば
車体２にリアトランク付近に立設される。したが
つてたとえばリアフエンダの幅などの車体２の形
状による制約が大きく、収納筒６を取付けるため
の取付孔１４はあまり大きくすることはできな
い。またアンテナエレメント３の外径は、走行中
の風圧に対抗するためにあまり小さくすることは
できない。このため電気絶縁性材料から成る内筒
７が薄くなつて、前記下端部１５ａと外筒８との
間隔が小さくなつてしまう。

したがつて後述するように、収納筒６の上端部
から接触片１０すなわち給電点Ｐまでの区間l2の
特性インピーダンスＺ２が低下してしまう。一
方、自動車電話は送信を行う必要があり、インピ
ーダンスマツチングが行われていないと、送信機
から導出された信号が反射して、送信機内のコイ
ルなどが焼損してしまうおそれがある。

このため、この区間l2の長さを自動車電話の波
長λ1の1/2である15cm程度に形成することによつ
て、インピーダンスマツチングを行つていた。し
たがつて給電点Ｐを任意の位置に設けることはで
きなかつた。またこのように、このホイツプアン
テナ１を自動車電話に合せて構成することによつ
て、以下のような問題点が発生する。

第５図は、上述のホイツプアンテナ１が周波数
変調放送の受信に用いられるときの等価回路図で
ある。ここでアンテナエレメント３において、収
納筒６の上端部から突出している区間l1の特性イ
ンピーダンスをＺ１とし、また同軸ケーブル１１
による区間l3の特性インピーダンスをＺ３とする
と、区間l1の特性インピーダンスＺ１は、区間l3
の特性インピーダンスＺ３とほぼ等しく、たとえ
ば50Ω程度である。これに対して前述の区間l2の
特性インピーダンスＺ２は、第１導体１５の下端
部１５ａの外径をｄとし、外筒８の内径をＤと
し、内径７の比誘電率εrとすると、 Ｚ２＝138／√εrlog₁₀Ｄ／ｄ［Ω］ ……(1) で表される。

一方、上述のように車体２の形状による制約か
ら、下端部１５ａの外径ｄと外筒８の内径Ｄとに
はあまり差が生じず、したがつて第１式から明ら
かなように、区間l2の特性インピーダンスＺ２が
低下してしまい、区間l1すなわちアンテナエレメ
ント３と、区間l3すなわち同軸ケーブル１１との
インピーダンスマツチングが悪化して、伝送損失
が増加してしまう。またこの区間l2の長さは周波
数変調放送の波長λ2に対しては無視できない長
さとなり、したがつて狭帯域化してしまう。

第６図は、ホイツプアンテナ１が振幅変調放送
の受信に用いられるときの等価回路図である。ア
ンテナエレメント３の長さは、波長の短い自動車
電話および周波数変調放送に合せて形成されてお
り、このため振幅変調放送の波長に対してはきわ
めて短く、したがつて放射抵抗はほとんどなくな
り、特性インピーダンスＺ１は容量性となる。

区間l1の容量をC1とし、区間l2の容量をC2と
し、区間l3の容量をC3とするとき、アンテナエレ
メント３に誘起された電圧V1と、同軸ケーブル
１１を介して得られる受電端における電圧V2と
の関係は下式で示される。

V2＝C1／C1＋C2＋C3V1 ……(2) ここで区間l1の容量C1と、区間l3の容量C3とは
一定であり、受電端電圧V2を上昇させるために
は、区間l2の容量C2を小さくすればよい。しかし
ながら区間l2の容量C2は、真空中の比誘電率をε₀
とすると、 C2＝2πε₀εr／log_eＤ／２／ｄ／２・l2［Ｆ］……(
3) で表され、また上述のように外筒８の内径Ｄと下
端部１５ａの外径ｄとの比はあまり大きくするこ
とはできず、したがつて受電端電圧V2をあまり
大きくすることはできない。

このように、ホイツプアンテナ１が周波数変調
放送の受信に用いられるときは、下端部１５ａの
外径ｄと外筒８の内径Ｄとにあまり差が生じず、
インピーダンスマツチングが悪化して、伝送損失
が増加し、またホイツプアンテナ１が振幅変調放
送の受信に用いられるときも外筒８の内径Ｄと下
端部１５ａの外径ｄとの比はあまり大きくするこ
とができず、受電端電圧V2をあまり大きくする
ことはできない。

本考案の目的は、車体形状による制約に適合し
つつ、良好なインピーダンスマツチングを行うこ
とができ、伝送損失を低減することができるとと
もに、受電端電圧を大きくすることができる車載
用アンテナを提供することである。

問題点を解決するための手段 本考案は、電気絶縁性材料から成る内筒と、導
電性材料から成る外筒とを有し、自動車の車体に
形成された取付孔に取付けられて該車体と前記外
筒とが電気的に接続される収納筒と、 前記収納筒内で、該収納筒から上方へ望遠鏡状
に伸縮可能であるアンテナエレメントと、 前記アンテナエレメントが収納筒から上方に引
出されて伸長された状態で、該アンテナエレメン
トの下端部と電気的に接続されるケーブルとを含
む車載用アンテナにおいて、 前記アンテナエレメントの伸長時における収納
筒内にある下端部は、アンテナエレメントの伸長
時における収納筒上方の部分よりも小径である第
１下端部と、この第１下端部の下方に連なり該第
１下端部よりも大径の第２下端部とを有し、 前記外筒は、アンテナエレメント伸長時におけ
る第１下端部を電気絶縁性筒体を介して囲む第１
外筒部分と、この第１外筒部分に連なり該第１外
筒部分よりも大きい内径を有し、前記第２下端部
を電気絶縁性筒体を介して囲む第２外筒部分とを
有し、 前記第１下端部と第１外筒部分とによる特性イ
ンピーダンスと、前記第２下端部と第２外筒部分
とによる特性インピーダンスと、アンテナエレメ
ントおよび前記第２下端部に接続されるケーブル
の特性インピーダンスとを等しくすることを特徴
とする車載用アンテナである。

作 用 本考案に従えば、アンテナエレメントは自動車
の車体のリアフエンダなどに形成された取付孔に
固定される収納筒内に収納される。前記収納筒
は、電気絶縁性材料から成る内筒と、導電性材料
から成る外筒とを有し、前記外筒は前記取付孔に
取付けられて車体に電気的に接続される。アンテ
ナエレメントは、収納筒から上方へ望遠鏡状に伸
縮可能に構成される。アンテナエレメントは、収
納筒から上方に引出されて伸長された状態では、
その下端部がケーブルの一方の導体と電気的に接
続される。またこのケーブルの他方の導体は、前
記収納筒の外筒に接続され、したがつて車体と電
気的に接続されている。これによつて、車体が地
板として作用し、アンテナエレメントはアンテナ
として機能し、送受信が可能となる。

アンテナエレメントの伸長時において、前記収
納筒内にある下端部は、該アンテナエレメントの
収納筒から取付した部分よりも小径である第１下
端部と、この第１下端部の下方に連なり該第１下
端部よりも大径の大２下端部とを有する。これに
対応して前記収納筒は、前記大１下端部を電気絶
縁性筒体を介して囲む第１外筒部分と、この第１
外筒部分に連なり該第１外筒部分よりも大きい内
径を有し、前記第２下端部を電気絶縁性筒体を介
して囲む第２外筒部分とを有する。

前記第１下端部と第１外筒部分とによる特性イ
ンピーダンスと、前記第２下端部と第２外筒部分
とによる特性インピーダンスと、前記アンテナエ
レメントおよびケーブルの特性インピーダンスと
がほぼ等しくなるように、前記第１下端部の外径
と第１外筒部分の内径、および前記第２下端部の
外径の第２外筒部分の内径が選ばれる。

したがつてたとえばこのアンテナエレメントが
自動車電話の送受信および周波数変調放送の受信
に用いられるときには、アンテナエレメントとケ
ーブルとのインピーダンスマツチングを良好に行
うことができ、伝送損失を低減することができ
る。またたとえばこのアンテナエレメントが振幅
変調放送の受信に用いられるときには、前記部分
の容量を小さくすることができ、したがつて受電
端電圧を上昇することができる。

さらにまた、第１外筒部分の外径を比較的小さ
く形成しても、その内径に対する第１下端部の外
径の比を充分大きくすることができ、インピーダ
ンスマツチングを得ながら、リアフエンダの幅な
どの車体形状の制約にも適合することができる。
また、給電点を任意の位置に設定することができ
るので、これによつてもまた車体形状の制約に適
合することができる。

実施例 第１図は本考案の一実施例の車載用ホイツプア
ンテナ２１の伸長時の断面図であり、第２図は第
１図の切断面線−から見た断面図であり、第
３図は第１図の切断面線−から見た断面図で
ある。このホイツプアンテナ２１は、自動車の車
体２２のたとえばリアトランク付近に立設され
る。このホイツプアンテナ２１のアンテナエレメ
ント２３は、直円筒状の第１部分２４と、この第
１部分２４内に望遠鏡状に伸縮可能に形成される
第２部分２５とを含んで構成される。このアンテ
ナエレメント２３は、縮小した状態では、車体２
２に取付けられる収納筒２６内に収納される。

前記第１部分２４は、第１導体４５と、移相コ
イル４８と、第２導体４６と、帯域分離用コイル
４９と、第３導体４７とがこの順序で接続されて
構成される。これら導体４５〜４７およびコイル
４８，４９の外径は同一に形成される。

第１図に示されるように、アンテナエレメント
２３が伸長した状態で、収納筒２６内に位置する
第１導体４５の下端部２０は、前記第１部分２４
よりも小径である第１下端部２０ａと、この第１
下端部２０ａの下方に連なり該第１下端部２０ａ
よりも大径の第２下端部２０ｂとを含んで構成さ
れる。第１下端部２０ａの外周は、前記第１部分
２４と同一の外径となるように、樹脂３５によつ
てモールドされる。これによつてアンテナエレメ
ント２３の伸縮を円滑に行うことができる。第２
下端部２０ａの外周面には、アンテナエレメント
２３を支持するとともに、後述する接触片３０に
摺接するブラシ３４が取付けられる。

収納筒２６は、たとえば樹脂などの電気絶縁性
材料から成る内筒２７と、導電性材料から成る外
筒２８とを含んで構成される。外筒２８は、前記
第１下端部２０ａに対応した第１外筒部分２８ａ
と、第２下端部２０ｂに対応した第２外筒部分２
８ｂとを含んで構成される。

アンテナエレメント２３が伸長された状態で、
前記第２下端部２０ｂに向けて第２外筒部分２８
ｂおよび内筒２７を連通して接続孔２９が形成さ
れており、この接続孔２９には第２下端部２０ｂ
に接触する接触片３０が固定される。接触片３０
には同軸ケーブル３１の内導体３２が接続され、
こうしてアンテナエレメント２３と内導体３２と
は電気的に接続される。同軸ケーブル３１の外導
体３３は収納筒２６の外筒２８に接続され、この
外筒２８は後述するようにして車体２２と電気的
に接続され、こうして外導体３３は車体２２に接
地される。接触片３０が設けられる給電点Ｐ付近
は、樹脂３６によつて補強される。

収納筒２６の外筒２８の上端部には、段差面３
７が形成されており、この段差面３７から上方に
は外ねじ３８が形成される。このように外ねじ３
８の形成された収納筒２６の上端部には、金属製
のリング３９と接続部材４０とが挿通される。こ
のように接続部材４０が挿通された収納筒２６の
上端部は、車体２２に形成された取付孔４１内を
挿通し、車体２２表面から突出する。収納筒２６
の車体２２表面から突出した部分には、樹脂製の
台座４２が嵌込まれた後、ナツト４３が螺着され
る。接続部材４０の車体２２側の端部は鋸歯状に
形成されており、したがつて前述のように外筒２
８は車体２２に電気的に接続され、同軸ケーブル
３１の外導体３３が接地されるとともに、収納筒
２６が車体２２に確実に取付けられる。

上述のように構成されたアンテナエレメント２
３で送受信される信号は、同軸ケーブル３１から
分波器５１に導かれ、周波数帯域の分離が行われ
る。分離された信号は、同軸ケーブル５２を介し
て自動車電話の送受信機に導かれ、また同軸ケー
ブル５３を介してラジオ放送の受信機に導かれ
る。

アンテナエレメント２３において、自動車電話
の波長をλ1とすると、第１導体４５は３・λ1／
８（＝約11cm）の長さに形成され、移相コイル４
８の展開長はλ1／４（＝約９cm）に形成され、第
２導体４６は５・λ1／８（＝約20cm）の長さに形
成され、こうして第１、第２導体４５，４６およ
び移相コイル４８によつてコリニアアレイアンテ
ナが構成される。

このコリニアアレイアンテナの移相コイル４８
を展開した全長は約40cm、すなわち日本の自動車
電話の周波数帯域860〜940MHzの波長λ1の5/4倍
に選ばれる。移相コイル４８は、λ1の波長に対
しては移相機として働き、逆相の電流分布を低く
抑えるため、正相部分が大きく強調された振幅を
有する電流分布を得ることができる。帯域分離用
コイル４９は、自動車電話用の短い波長λ1に対
してはハイインピーダンスとなり、ラジオ放送用
の長い波長λ2に対してはローインピーダンスと
なる。こうして、このコリニアアレイアンテナを
用いて自動車電話の送受信を行うことができる。

移相コイル４８の巻回長は約４cmであり、した
がつて前述のコリニアアレイアンテナの全長は約
35cmである。また帯域分離用コイル４９の下端部
から第２部分２５の上端部までの長さは約55cmに
選ばれ、したがつてこのアンテナエレメント２３
の全長は約90cm、すなわち日本における周波数変
調放送の周波数帯域76〜90MHzの波長λ2の1/4の
長さに選ばれる。こうしてラジオ放送などの比較
的長い波長λ2では、アンテナエレメント２３の
全長を用いてラジオ放送の受信が行われる。

上述のホイツプアンテナ２１において、アンテ
ナエレメント２３の収納筒２６の上端部から突出
した部分の区間をl1とし、収納筒２６の上端部か
ら給電点Ｐまでの区間をl2とし、同軸ケーブル３
１を区間l3とするとき、下端部２０の第１下端部
２０ａの外径ｄ１は、外筒２８の第１外筒部分２
８ａの内径Ｄ１よりも充分小さくすることができ
る。また接触片３０に摺接する第２下端部２０ｂ
の外径ｄ１ａに対応して、第２外筒部分２８ｂの
内径Ｄ１ｂは大きく形成される。こうして前述の
第１式から、区間l2の特性インピーダンスＺ２を
大きくすることができる。

したがつて自動車電話送受信時および周波数変
調放送受信時には、この第１式から、区間l2の特
性インピーダンスＺ２が、区間l1および区間l3の
特性インピーダンスＺ１，Ｚ３とほぼ等しくなる
ように、外筒部分２８ａ，２８ｂの内径Ｄ１，Ｄ
１ａと下端部２０ａ，２０ｂの外径ｄ１，ｄ１ａ
との比を選ぶことによつて、良好なインピーダン
スマツチングを行うことができる。

これによつて、特に自動車電話の送信時には、
送受信機からの送信出力が区間l2のインピーダン
スのミスマツチングによつて該区間l2で消費され
て送信出力が低下するようなことがなく、送受信
時における伝送損失を低減することができる。

また周波数変調放送の受信時にも、前記第５図
において各区間l1〜l3のインピーダンスＺ１〜Ｚ
３をマツチングさせることができ、伝送損失を低
減することができるとともに、受信周波数帯域が
狭帯域化することが防がれる。

また振幅変調放送受信時には、上述のように外
筒部分２８ａ，２８ｂの内径Ｄ１，Ｄ１ａと下端
部２０ａ，２０ｂの外径ｄ１，ｄ１ａとの比を大
きくできることから、これによつて前述の第３式
で示されるように区間l2の容量C2を小さくするこ
とができ、したがつて前述の第２式から前記第６
図における受電端電圧V2を大きくすることがで
きる。

さらにまた外筒２８の第１外筒部分２８ａの外
径が大きくなることはなく、加えて給電点Ｐを任
意の位置に設けることができ、したがつてリアフ
エンダの幅などの車体２２の形状による制約にも
適合することができるとともに、取付車種を選ば
ない。

上述の実施例では、アンテナエレメント２３の
伸縮動作は手動で行われる構成としたけれども、
本考案の他の実施例として第１下端部２０ａを直
円筒状に形成し、その内部に樹脂などの索条の一
端部を挿通して第２部分２５の下端部に接続し、
その索条の他端部をモータなどで駆動することに
よつて、このアンテナエレメント２３の伸縮動作
が行われるようにしてもよい。またこのように第
１下端部２０ａを直円筒状に形成することによつ
て、第１部分２４内に侵入した雨水を排出するこ
とができ、インピーダンスマツチングをさらに良
好に行うことができる。

効 果 以上のように本考案によれば、アンテナエレメ
ントの下端部の第１下端部の外径を小さく形成
し、また給電点付近において、ケーブルに接続す
るために、この第１下端部よりも大径に形成され
る第２下端部に対応して第２外筒部分を形成した
ので、車体形状の制約に適合しつつ、この部分の
特性インピーダンスを、アンテナエレメントおよ
びケーブルの特性インピーダンスにほぼ等しくす
ることができるとともに、給電点を任意の位置に
設けることができる。

したがつてたとえばこのアンテナエレメントが
自動車電話の送受信および周波数変調放送の受信
に用いられるときには、アンテナエレメントとケ
ーブルとのインピーダンスマツチングを良好に行
うことができ、伝送損失を低減することができ
る。またたとえばこのアンテナエレメントが振幅
変調放送の受信に用いられるときには、前記部分
の容量を小さくすることができ、したがつて受電
端電圧を上昇することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例のホイツプアンテナ
２１の伸長時の断面図、第２図は第１図の切断面
線−から見た断面図、第３図は第１図の切断
面線−から見た断面図、第４図は先行技術の
ホイツプアンテナ１の伸長時の断面図、第５図は
ホイツプアンテナ１，２１が周波数変調放送の受
信に用いられるときの等価回路図、第６図はホイ
ツプアンテナ１，２１が振幅変調放送の受信に用
いられるときの等価回路図である。 ２０……下端部、２０ａ……第１下端部、２０
ｂ……第２下端部、２１……ホイツプアンテナ、
２２……車体、２３……アンテナエレメント、２
４……第１部分、２５……第２部分、２６……収
納筒、２７……内筒、２８……外筒、２８ａ……
第１外筒部分、２８ｂ……第２外筒部分、３０…
…接触片、３１……同軸ケーブル、４１……取付
孔。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 電気絶縁性材料から成る内筒２７と、導電性材
   料から成る外筒２８とを有し、自動車の車体２２
   に形成された取付孔４１に取付けられて該車体２
   ２と前記外筒２８とが電気的に接続される収納筒
   ２６と、 前記収納筒２６内で、該収納筒２６から上方へ
   望遠鏡状に伸縮可能であるアンテナエレメント２
   ３と、 前記アンテナエレメント２３が収納筒２６から
   上方に引出されて伸長された状態で、該アンテナ
   エレメント２３の下端部２０と電気的に接続され
   るケーブル３１とを含む車載用アンテナ２１にお
   いて、 前記アンテナエレメント２３の伸長時における
   収納筒２６内にある下端部２０は、アンテナエレ
   メント２３の伸長時における収納筒２６上方の部
   分よりも小径である第１下端部２０ａと、この第
   １下端部２０ａの下方に連なり該第１下端部２０
   ａよりも大径の第２下端部２０ｂとを有し、 前記外筒２８は、アンテナエレメント２３伸長
   時における第１下端部２０ａを電気絶縁性筒体２
   ７を介して囲む第１外筒部分２８ａと、この第１
   外筒部分２８ａに連なり該第１外筒部分２８ａよ
   りも大きい内径を有し、前記第２下端部２０ｂを
   電気絶縁性筒体２７を介して囲む第２外筒部分２
   ８ｂとを有し、 前記第１下端部２０ａと第１外筒部分２８ａと
   による特性インピーダンスと、前記第２下端部２
   ０ｂと第２外筒部分２８ｂとによる特性インピー
   ダンスと、アンテナエレメント２３および前記第
   ２下端部２０ｂに接続されるケーブル３１の特性
   インピーダンスとを等しくすることを特徴とする
   車載用アンテナ。