JPH0644683B2

JPH0644683B2 - アンテナ用伝送路カプラ

Info

Publication number: JPH0644683B2
Application number: JP59280846A
Authority: JP
Inventors: 卓二原田
Original assignee: Harada Industry Co Ltd
Current assignee: Harada Industry Co Ltd
Priority date: 1984-12-30
Filing date: 1984-12-30
Publication date: 1994-06-08
Anticipated expiration: 2009-06-08
Also published as: US4621243A; JPS61159804A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、絶縁物を傷付けずに、その絶縁物を介して高
周波信号を伝送するアンテナ用伝送路カプラに関する。

［従来の技術］ガラス等の絶縁物（または誘電体）を介して高周波信号
を伝送する場合、その絶縁物を傷付けずに高周波信号を
伝送したいという要請がある。たとえば、自動車の車内
に設置した通信装置とその車外に設置したアンテナとを
結合する場合、その自動車に傷を付つけないようにした
いという要請がある。

この要請に応えるものとしては、コンデンサ結合を利用
した装置と、ループコイルを使用した装置とが知られて
いる。

上記コンデンサ結合を利用した装置は、ガラスをはさむ
ようにして２つの電極を設け、それら電極とガラスとに
よってコンデンサが形成され、その静電要量を通して高
周波信号の伝送を行なっている。ところが、この装置
は、伝送損失が比較的多くしかも伝送周波数特性が一様
ではないという欠点がある。

一方、上記ループコイルを使用した装置は、ガラスをは
さむようにして２つのループコイルを設け、それら２つ
のループコイルの間で電磁結合するものであり、伝送損
失が比較的少なくしかも周波数特性が平坦であるという
利点を有する。

［従来技術の問題点］上記ループコイルを使用した装置において、伝送損失を
少なくし、周波数特性を平坦にするためには、そのルー
プコイルが非常に大型になるという問題がある。したが
って、その装置をたとえば自動車の窓ガラスに設置した
場合には、視界を防げるという問題が生じる。

［発明の目的］本発明は、上記従来の問題点に着目してなされたもの
で、絶縁物を傷付けずに、その絶縁物を介して高周波信
号を伝送する場合に、伝送周波数特性が優れ、伝送損失
が少なく、しかも、小型のアンテナ用伝送路カプラを提
供することを目的とするものである。

［発明の概要］本発明は、ヘリカル導体の外部に、そのヘリカル導体と
ほぼ同軸的に外部導体を設け、そのヘリカル導体の一端
と上記外部導体の内壁とを電気的に接続し、上記外部導
体の端面で形成される平面内に、上記ヘリカル導体の他
端を固定してレゾネータとしたものである。

また、本発明は、ガラスをはさんで上記レゾネータを２
つ設け、それらのレゾネータを同軸的に固定したもので
ある。

［発明の実施例］第２図は、本発明の一実施例を示す斜視図であり、第１
図は、第２図のＩ−Ｉ線で切断した縦断面図であり、第
３図は、第１図のIII−III線から見た横断面図である。

この実施例は、ガラス３０をはさんで、第１レゾネータ
１０と第２レゾネータ２０とを対向して設置したもので
ある。

第１レゾネータ１０は、ヘリカル導体１１と、外部導体
１２と、導線１３とを有する。

ヘリカル導体１１は、外部導体１２にアースする一端１
１ａと、ガラス３０と当接する他端１１ｂと、アンテナ
素子４０に接続するタップ位置１１ｃとを有するヘリカ
ル状の導体である。また、上記他端１１ｂと外部導体１
２とは、開放されているが、数ピコファラッド以下の容
量で分離保持するようにしてもよい。

外部導体１２は、ヘリカル導体１１の外部に配置され、
そのヘリカル導体１１とほぼ同軸的に配置された導体で
ある。この外部導体１２は、円筒でもよい、角筒でもよ
い。

導線１３は、１つの部材であるが、接続手段と導体固定
手段との２つの機能を有する。つまり、導線１３は、ヘ
リカル導体１１の一端１１ａと外部導体１２の内壁とを
電気的に接続する接続手段としての機能と、外部導体１
２の端面１２ａで形成される平面内に、ヘリカル導体１
１の他端１１ｂを固定する導体固定手段としての機能と
を有するものである。

アンテナ素子４０は、外部導体１２とを絶縁されている
アンテナ座４１と、アンテナ引出線４２とを介して、ヘ
リカル導体１１のタップ位置１１ｃに接続されている。

第２レゾネータ２０は、第１レゾネータ１０と同じ構成
を有するものであり、ヘリカル導体２１と、外部導体２
２と、導線２３とを有する。ヘリカル導体２１，外部導
体２２，導線２３は、それぞれ、ヘリカル導体１１，外
部導体１２，導線１３と同一である。また、一端１１
ａ，他端１１ｂ，端面１２ａは、それぞれ、一端２１
ａ，他端２１ｂ，端面２２ａと同一である。そして、第
２レゾネータ２０を構成する上記各部材の機能は、第１
レゾネータ１０を構成する上記各部材の機能と同様であ
る。なお、タップ位置１１ｃ，２１ｃは、外部のインピ
ーダンスに合せて調整すればよい。

さらに、第１レゾネータ１０と第２レゾネータ２０と
は、ガラス３０を介して、同一軸上に固定されている。
すなわち、外部導体１２の端面１２ａがガラス３０に固
定され、外部導体２２の端面２２ａもガラス３０に固定
され、ヘリカル導体１１と２１とが同軸であり、外部導
体１２と２２とが同軸である。このようなレゾネータ固
定手段としては、任意の固定手段を採用することができ
る。

外部導体１２，２２の各内径はほぼ同一である必要があ
るが、外部導体１２，２２の肉厚は異なっていてもよ
い。

引出線５１は、ヘリカル導体２１のタップ位置２１ｃ
と、通信装置への接続線５２とを接続するものであり、
その先に、コネクタ５３が接続されている。

また、第１レゾネータ１０の共振周波数は、第２レゾネ
ータ２０の共振周波数とほぼ同一に設定されている。す
なわち、両共振周波数のずれは、数％以内である。ただ
し、帯域幅が広い程、そのずれを大きくとることができ
る。

なお、第２図は、ガラス３０とヘリカル導体２１とを省
略して示してある。

次に、上記実施例の動作について説明する。

第４図は、本発明アンテナ用伝送路カプラを自動車に搭
載した場合の一例を示す図である。

まず、自動車６０の窓ガラス３１をはさむように、第１
レゾネータ１０と第２レゾネータ２０とを対向して固定
する。この場合、第１レゾネータ１０と第２レゾネータ
２０とを同軸的に配置する。そして、第１レゾネータ１
０にアンテナ素子４０を接続する。一方、自動車６０の
車内に通信装置５０を設置し、接続線５２を介して通信
装置５０と第２レゾネータ２０とを接続する。

このようにすると、第１レゾネータ１０と第２レゾネー
タ２０との間で磁界が漏洩し、必要なＱファクタと係合
係数Ｋとが得られ、伝送損失が少なくなる。

すなわち、まず、ヘリカル導体１１（または２１）と外
部導体１２（または２２）とを同軸に配置したことによ
って、無負荷時のＱファクタ（以下これを、「無負荷
Ｑ」といい、「Ｑ0 」とも表現する）が大きくなる。こ
のＱ0 の地は、通常のループコイルと比較する数倍とな
る。通常ループコイルのＱ0 が約２００であるのに対し
て、第１レゾネータ１０，第２レゾネータ２０のそれぞ
れのＱ0 は１０００以上になる。一方、負荷時のＱファ
クタ（以下これを、「負荷Ｑ」といい、「ＱL 」とも表
現する）は、周波数帯域を決定すると、自動的に決定さ
れるものであり、ループコイルの場合も上記実施例の場
合もＱL の値は同じである。したがって、上記実施例に
おけるＱ0 ／ＱL は、通常のループコイルを使用した場
合よりも数倍大きくなる。このようにＱ0 ／ＱL が大き
くなると、第６図に示すように、伝送損失が低下するの
で、ループコイルを使用した場合よりも、上記実施例の
伝送効率が向上する。

通常、ヘリカルレゾネータ、空洞共振器の一変形とみな
されるので、その共振器を、単に近接させただけでは、
係合係数Ｋが大きくなることはない。しかし、上記実施
例にあっては、外部導体の端面１２ａまたは２２ａで形
成される平面内に、ヘリカル導体の他端１１ｂまたは２
１ｂを固定してあり、その平面をガラス３０に密着して
あるので、第１レゾネータ１０と第２レゾネータ２０と
の係合係数Ｋが大きくなる。

なお、アンテナ素子４０と通信装置５０とを接続した場
合、第１レゾネータ１０のＱL の値と第２レゾネータ２
０のＱL の値とをほぼ同一にしてある。

第１レゾネータ１０と第２レゾネータ２０との係合係数
をＫとした場合に、Ｋ・ＱL ＝１の関係がほぼ成立する
ように、第１レゾネータ１０および第２レゾネータ２０
の形状が定められている。上記のようにＫ・ＱL ＝１に
するのは、周波数帯域を広くするためである。

第７図は、Ｋ・ＱL の値を変化した場合に損失レベルが
周波数との関係でどのように変化するかを示した図表で
ある。

Ｋ・ＱL ＜１の範囲（細い実線で示してある）では、損
失レベルが最小損失レベルより大きく、Ｋ・ＱL の値を
小さくすると、損失レベルが次第に大きくなる。一方、
Ｋ・ＱL ＞１の範囲（一点鎖線および二点鎖線で示して
ある）では、最小損失レベルの範囲が２つあり、その間
の周波数帯では損失が大きくなり、一点鎖線で示す状態
よりも二点鎖線で示す状態のようにするというように、
Ｋ．ＱL の値を大きくすると、その損失が次第に大きく
なる。これに対して、Ｋ．ＱL ＝１の場合（太い実線で
示してある）には、最小損失レベルにある帯域幅が広
い。

上記実施例ではＫ・ＱL ＝１を実現することができ、こ
の場合に、ＱL がＱ0 に対してそれ程大きくないので、
上記のように伝送損失を小さくすることができる。これ
に対して、ループコイル使用の従来例においては、Ｋ・
ＱL ＝１を実現することが困難であり、タップ位置を調
整すれば、無理にＫ．ＱL ＝１とすることができる。し
かし、この場合、Ｑ0 に対してＱL が大きくなり、この
ために、Ｑ0 ／ＱL が小さくなるので、第６図から分る
ように、伝送損失が大きくなる。

なお、第５図に示すように、長いアンテナ接続線４２ａ
を使用し、アンテナ素子４０ａを自動車６０の屋根に設
置してもよい。

また、第１または第２レゾネータの外部導体１２，２２
の内径と、第１または第２レゾネータのヘリカル導体１
１，２１の外径との比は、1.1 〜2.0 であることが望ま
しく、外部導体１２，２２が円筒の場合にはその比は1.
3 〜2.0 であり、外部導体１１，２１が角筒の場合には
その比は1.1 〜1.8 であることが望ましい。

なお、第１レゾネータ１０のヘリカル導体１１の巻き方
向と、第２レゾネータ２０のヘリカル導体２１の巻き方
向とは同一にしてある。これは、その巻き方向を同一に
すると、静電効果があり、このために、第１レゾネータ
１０と第２レゾネータ２０との間で、実際の結合係数Ｋ
が増加するためである。勿論、ヘリカル導体１１の巻き
方向とヘリカル導体２１の巻き方向とを互いに逆に設定
してもよい。

また、タップ他置１１ｃ，２１ｃからタップをとるヘリ
カル導体１１，２１の代りに、入出力用のヘリカル導体
と、同調用のヘリカル導体とを分離して密巻きにしたい
わゆる密巻き状のバイファイ状のコイルを使用してもよ
い。

さらに、第１レゾネータ１０または第２レゾネータ２０
とガラス３０とを密着させずに、接着テープ、保護用の
絶縁物等を介在させるようにしてもよい。

第９図は、本発明の他の実施例を示す斜視図であり、第
８図は、第９図のVIII〜VIII線で切断した縦断面図であ
る。なお、第１図から第３図に示す部材と同一のものに
は、同一の符号を付してその説明を省略する。

この実施例が第１〜３図に示した実施例と異なる点は、
円弧状のパターン１４ａを有するプリント基板１４を外
部導体１１２の端面１１２ａに設け、そのプリント基板
１４のパターン１４ａにヘリカル導体１１１の他端１１
１ｂを接続した点である。これは、第１レゾネータ１１
０についての説明であるが、第２レゾネータ１２０につ
いても同様である。

すなわち、円弧状のパターン２４ａを有するプリント基
板２４を外部導体122の端面122ａに設け、そのプリント
基板２４のパターン２４ａにヘリカル導体１２１の他端
１２１ｂを接続してある。

第８、９図に示す実施例の動作は、第１〜３図の実施例
と基本的には同じである。ただし、次の点が異なる。

すなわち、ヘリカル導体を固定するよりもプリント基板
１４を固定するのが容易であるので、結局、ヘリカル導
体１１１，１２１を固定するのに便利である。また、パ
ターン１４ａ，２４ａの形状を正確に作ることが容易で
あるので、ガラス３０に近い部分におけるヘリカル状の
導体の形状を正確に製造でき、そのバラツキが少ない。
さらに、外部導体１１２，１２２の端面１１２ａ，１２
２ａ付近のヘリカル状の導体が軸と直交するので、レゾ
ネータ同志の結合係数Ｋが大きくなり、アンテナ用伝送
路カプラ全体の形状を更に小型にすることができる。

上記実施例において、ガラス３０は、自動車の窓ガラス
であるが、他のガラスでもよく、たとえば、建築物の窓
ガラスでもよい。また、ガラス３０の代りに他の絶縁物
を使用してもよい。

［発明の効果］本発明によれば、絶縁物を傷付けずに、その絶縁物を介
して高周波信号を伝送する場合に、伝送周波数特性が優
れ、伝送損失が少ないことは勿論のこと、アンテナ用伝
送路カプラを小型に製造することができ、ヘリカル導体
自体を固定するよりもプリント基板を固定することが容
易であるので、結局、ヘリカル導体を固定することが容
易であり、また、プリント基板の導電パターンの形状を
正確に作ることが容易であるので、ガラスに近い部分に
おけるヘリカル状の導体の形状を正確に製造でき、その
バラツキが少なく、さらに、外部導体の端面付近のヘリ
カル状の導体が軸と直交するので、レゾネータ同志の結
合係数Ｋが大きくなり、アンテナ用伝送路カプラ全体の
形状を更に小型にすることができるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す縦断面図である。第２図は、上記実施例の斜視図である。第３図は、第図のIII−IIIから見た横断面図である。第４図は、上記実施例を自動車に設置した場合の一例を
示す図である。第５図は、上記実施例を自動車に設置した場合の他の例
を示す図である。第６図は、Ｑ0 ／ＱL 対損失レベルを示す特性図であ
る。第７図は、Ｋ・ＱL を変化した場合の損失レベル変化を
示す図である。第８図は、本発明の他の実施例を示す縦断面図である。第９図は、上記他の実施例の斜視図である。１０，１１０……第１導体、２０，１２０……第２導
体、１１，２１，１１１，１２１……ヘリカル導体、１
２，２２，１１２，１２２……外部導体、１１ａ，２１
ａ，１１１ａ，１２１ａ……一端、１１ｂ，２１ｂ，１
１１ｂ，１２１ｂ……他端、１３，２３，１１３，１２
３……接続手段または導体固定手段としての導線、３０
……ガラス。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ヘリカル導体と、このヘリカル導体の周囲
のみを覆いしかも上記ヘリカル導体とほぼ同軸的に配置
された外部導体と、上記ヘリカル導体の一端と上記外部
導体の内壁とを電気的に接続する接続手段と、円弧状の
導電パターンを具備するプリント基板と、上記外部導体
の端面で形成される平面であって導体以外の平面内に上
記導電パターンを設置するように、上記プリント基板を
固定するプリント基板固定手段と、上記ヘリカル導体の
他端と上記導電パターンとを接触させる接触手段とで構
成される第１レゾネータと；この第１レゾネータと同じ構成を有する第２レゾネータ
と；上記第１レゾネータの上記外部導体の上記端面を絶縁物
に固定させ、上記第２レゾネータの上記外部導体の上記
端面を上記絶縁物に固定させ、しかも上記第１レゾネー
タと上記第２レゾネータとを同一軸上に固定するレゾネ
ータ固定手段と；上記第１レゾネータの上記ヘリカル導体の途中に設けら
れたアンテナ接続手段と；上記第２レゾネータの上記ヘリカル導体の途中に設けら
れた通信装置接続手段と；を有し、上記第１または第２レゾネータ内の外部導体の
内径と、上記第１または第２レゾネータのヘリカル導体
の外径との比が1.1 〜2.0 であることを特徴とするアン
テナ用伝送路カプラ。
【請求項２】特許請求の範囲第１項において、上記外部導体は、円筒または角筒であることを特徴とす
るアンテナ用伝送路カプラ。
【請求項３】特許請求の範囲第１項において、上記導電パターンと上記外部導体とは、開放されている
か、または数ピコファラッド以下の容量で分離保持され
ていることを特徴とするアンテナ用伝送路カプラ。
【請求項４】特許請求の範囲第１項において、上記第１レゾネータと上記第２レゾネータとの結合係数
をＫとし、負荷時のＱファクタをＱ_Lとした場合に、Ｋ
・Ｑ_L＝１の関係がほぼ成立するように、上記第１レゾ
ネータおよび上記第２レゾネータの形状が定められてい
ることを特徴とするアンテナ用伝送路カプラ。
【請求項５】特許請求の範囲第１項において、上記第１レゾネータの負荷時のＱファクタと上記第２レ
ゾネータの負荷時のＱファクタとがほぼ同一であること
を特徴とするアンテナ用伝送路カプラ。
【請求項６】特許請求の範囲第１項において、上記第１レゾネータの共振周波数は、上記第２レゾネー
タの共振周波数とほぼ同一であることを特徴とするアン
テナ用伝送路カプラ。
【請求項７】特許請求の範囲第１項において、上記第１レゾネータの外部導体の内径と、上記第２レゾ
ネータの内径とがほぼ同一であることを特徴とするアン
テナ用伝送路カプラ。
【請求項８】特許請求の範囲第１項において、上記第１または第２レゾネータ内の外部導体の内径と、
上記第１または第２レゾネータのヘリカル導体の外径と
の比は、上記外部導体が円筒の場合に1.2 〜2.0 であ
り、上記外部導体が角筒の場合に1.1 〜1.8 であること
を特徴とするアンテナ用伝送路カプラ。
【請求項９】特許請求の範囲第１項において、上記第１レゾネータのヘリカル導体の巻き方向と、上記
第２レゾネータのヘリカル導体の巻き方向とが同一であ
ることを特徴とする伝送路カプラ。
【請求項１０】特許請求の範囲第１項において、上記絶縁物は、自動車の窓ガラスまたは建築物の窓ガラ
スであることを特徴とする伝送路カプラ。
【請求項１１】特許請求の範囲第１項において、上記レゾネータ固定手段は、上記第１レゾネータまたは
上記第２レゾネータと、上記絶縁物とを密着させるもの
であることを特徴とするアンテナ用伝送路カプラ。
【請求項１２】特許請求の範囲第１項において、上記レゾネータ固定手段は、上記第１レゾネータまたは
第２レゾネータと、上記絶縁物との間に、接着テープま
たは保護絶縁物を介在させるものであることを特徴とす
るアンテナ用伝送路カプラ。