JPH07176936A - 自動車用アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ローコスト、高性能且つ高信頼性を確保した
自動車用アンテナ装置の提供を目的とする。 【構成】 同軸上に配設された第１エレメント１及び多
段の第２エレメント２、３、４、５と、第１エレメント
に給電する同軸線６と、第１及び第２エレメントと同軸
上に配設され、第１エレメントの下部に配設されて第１
エレメントを支持すると共に第１エレメントの入力イン
ピーダンスにより軸方向長さ・径・材質が決定される芯
材７ａ、芯材の軸方向に沿って配設されて同軸線の中心
導体６ａと第１エレメントとを導通させ、入力インピー
ダンスにより径が決定される第１導線７ｂと、給電線の
外導線６ｂと接続されると共に芯材の軸方向に沿って配
設され、その中心軸と第１導線の中心軸との距離及び径
が入力インピーダンスにより決定される第２導線７ｃと
を有したインピーダンス変換線路７とを備えたことを特
徴とする自動車用アンテナ装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用アンテナ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の自動車用アンテナ装置として特開
平３−１９２１２６号公報に開示される技術が知られて
いる。これは、同軸線の一部を構成する伸縮ケーブルの
役割をする給電線と第１エレメント間に設けられた樹脂
材料にてモールディングされた整合コイルにて効率的に
電力をアンテナに給電している。

【０００３】しかし、この技術では、下記制約を受ける
ことになる。第１に、波長換算したアンテナ長によりア
ンテナ入力インピーダンスが決定されるが、同軸線の特
性インピーダンスと第１エレメントの実効抵抗を同一に
する必要がある。第２に第１エレメントのリアクタンス
が負である必要がある。これらの２つの条件を満たすよ
うに第１エレメント長を調整させる必要がある。この時
整合コイルにてインピーダンス虚部をキャンセルでき同
軸線と電気的に整合するものである。

【０００４】この構成の自動車用アンテナ装置において
は、定在波比の低い周波数帯域が狭い。即ち、整合され
ている周波数帯域が移動体通信にて使用される周波数帯
域に対して狭く、アンテナとしても性能を確保するに
は、この構成の他に更に整合フィルタを用いる必要があ
り、コスト高となる。更に、コイルにてインダクタンス
を構成しているため、コイルの寸法ずれ及び巻き数変化
や、エレメントの伸縮による付近の他導体との位置関係
変化に対して厳しい管理が必要であって、工数の増加及
びコストアップに繋がる。

【０００５】一方、特開昭５４−４８１４４号公報に開
示される技術では、第１及び第２エレメントよりスリー
ブアンテナを構成する自動車用アンテナ装置、第１及び
第２エレメントよりダイポールアンテナを構成し、同軸
線間にインピーダンスマッチング用の平衡−不平衡変換
器又はλ／４折り返し線を用いている。

【０００６】この構造の自動車用アンテナ装置において
は、第１エレメントと第２エレメントとを共にアンテナ
素子として用いているために、両エレメントと同軸線と
の機械的一体化、もしくは電気的接続が必要であるた
め、構造が複雑になったりコストアップになったりす
る。又、一般的に自動車用ロッドアンテナは車庫及び取
付位置の関係上一定以上長くできない。ところが、第１
及び第２エレメントは共に移動帯通信用アンテナエレメ
ントとして用いるため、他のエレメントを用いるラジオ
用アンテナはその分短くしなければならい。このアンテ
ナは、ＡＭ帯波長に対して短く、アンプを用いないとき
にはアンテナ波長に比例して受信感度が決定されるため
に、ＡＭ感度の劣化に繋がる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記問題を解決して、
ローコスト、高性能且つ高信頼性を確保した自動車用ア
ンテナ装置の提供を技術的課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した技術的課題を解
決するため請求項１の発明において講じた技術的手段
は、同軸上に配設された第１エレメント及び多段の第２
エレメントと、第１エレメントに給電する給電線と、第
１及び第２エレメントと同軸上に配設され、第１エレメ
ントの下部に配設されて第１エレメントを支持すると共
に第１エレメントの入力インピーダンスにより軸方向長
さ・径・材質が決定される芯材、芯材の軸方向に沿って
配設されて同軸線の中心導体と第１エレメントとを導通
させ、入力インピーダンスにより径が決定される第１導
線と、給電線の外導線と接続されると共に芯材の軸方向
に沿って配設され、その中心軸と第１導線の中心軸との
距離及び径が入力インピーダンスにより決定される第２
導線とを有したインピーダンス変換線路とを備えたこと
である。

【０００９】請求項２の発明において講じた技術的手段
は、インピーダンス変換線路が樹脂材料によりモールデ
ィングされることである。

【００１０】

【作用】請求項１の発明の作用を説明する。インピーダ
ンス変換線路を等価回路的に高周波線路として解析する
ことができるため、入力インピーダンスからインピーダ
ンス変換線路の各寸法が定式により求めることができる
ようになり、任意の入力インピーダンスのアンテナ（任
意長さのアンテナ）と任意特性インピーダンスの同軸線
とのインピーダンスマッチングができる。このため、高
周波構造を一体成形することができるようになって、機
械的構造のずれによる電気的特性変化がかなり低減され
る。更に、等価回路として解析できるため、簡単に電気
的特性が解析できる。

【００１１】又、アンテナとインピーダンス変換線路と
が一体構造であるため、環境による入力インピーダンス
ずれが少なく高性能且つ高信頼性である。

【００１２】更に、モノポールアンテナで実現できるた
めに構造が単純である。

【００１３】請求項２の発明の作用を説明する。インピ
ーダンス変換線路が樹脂材料によりモールディングされ
ることによって、第１及び第２導線の損傷や断線を防止
することができる。

【００１４】

【実施例】本発明に係る一実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１５】図１は本発明に係る自動車用アンテナ装置
の構成図、図２は本実施例のインピーダンス変換線路の
拡大図である。

【００１６】図１において、４段で筒状に形成される第
２エレメント（２、３、４、５）と同軸上に配設される
第１エレメント１は、自動車電話の電波を送受信するた
めのものであり、第２エレメント５は固定装置１０によ
って自動車のボディ１１に固定されている。固定装置１
０は固定ポールと固定用ブラケットからなり、固定ポー
ルは自動車のボディ１１及び固定用ブラケットを介して
接地されている。第２エレメント５と固定ポール１０と
は絶縁され、又、第１エレメント１と第２エレメント
（２、３、４、５）も絶縁されたものである。

【００１７】第２エレメント（２、３、４、５）の内部
空間には給電線である同軸線６が貫通しており、給電線
６の最端部には第１エレメント１との間にインピーダン
ス変換線路であるスタブ７が接続されている。スタブ７
は第１エレメント１と接続すると共に、第１エレメント
１のインピーダンスを同軸線６の特性インピーダンスに
変換し、第１エレメント１によって送受信される電波を
効率よく同軸線６に授受するために設けられている。
又、このスタブ７は、樹脂材料によりモールディングさ
れているものである。

【００１８】一方、自動車電話機１２は、同軸線６及び
スタブ７を介して第１エレメント１に接続され、第１エ
レメント１への給電を行っている。受信の場合、自動車
電話（の周波数）帯の電波を第１エレメント１で受け、
スタブ７、給電線６を介して、自動車電話機１３に伝え
ている。

【００１９】第１エレメント１を自動車電話のアンテナ
として使用するため、自動車電話帯の波長の約１／２
λ、もしくは５／８λの長さを有している。第２エレメ
ント２はＡＭ／ＦＭラジオのアンテナとして使用され、
ＦＭの波長の１／４λの長さを有するものである。ここ
で、第１エレメント１はＵＨＦ帯を自動車電話用のアン
テナとして限定するものではなく、パーソナル無線のア
ンテナとしてもよい。

【００２０】図２において、第１エレメント１の下部に
はスタブ７が配設されている。このスタブ７は、第１エ
レメント１が固定されるポリアセタール樹脂製のスタブ
芯材７ａと、スタブ芯材７ａの外周を軸方向に通って給
電線６の中央部材６ａ及び第１エレメント１にはんだ付
けされて両者を導通させる第１導線７ｂと、スタブ芯材
７ａの外周の第１導線７ｂとの反対側に位置し給電線６
の外側部材６ｂにはんだ付けされた第２導線７ｃとから
構成されている。尚、第１及び第２導線７ｂ、７ｃは、
高周波的に損失が少ないものの方が好ましい。

【００２１】一方、給電線６は伸縮ケーブル８に収納さ
れていて、この伸縮ケーブル８は、末端を巻線機１５
（図１）に接続され、巻線機１５は伸縮ケーブル８に設
けられた凹凸８ａを利用して巻き取る。巻線機１５によ
り伸縮ケーブル８が伸縮させられることで、スタブ７と
一体的となっている第１エレメント１が上下移動し、第
１エレメント１の上下移動に連れて第２エレメント
（２、３、４、５）もそれぞれ上下移動してアンテナの
伸縮が行われるものである。

【００２２】以上の構成により、ＵＨＦ帯の送受信、及
び、ＡＭ／ＦＭ帯の受信可能な伸縮自在の自動車用アン
テナ装置が構成される。

【００２３】図３では、スタブ７を等価回路図に表した
ものである。この図において、Ｚant(f)〔Ω〕は周波数
ｆ〔Ｈｚ〕でのアンテナ入力インピーダンス、Ｌはスタ
ブ長、Ｚｏ〔Ω〕はスタブ特性インピーダンス、Εreff
は導体周囲の媒質の実質的比誘電率、βは位相定数 rad
/m を表し、スタブ付きアンテナの入力インピーダンス
Ｚin(f) 〔Ω〕は無損失線路として下式に示すように計
算される。

【００２４】

【数１】

【００２５】但し、

【００２６】

【数２】

【００２７】

【数３】

【００２８】（Ｄは２線の中心線間距離 m 、ｄは線径
m ） 上記三つの式を用いて、芯材７ａの軸方向長さ・径・材
質と第１及び第２導線７ｂ、７ｃの中心線間距離・線径
とが導き出すことが可能となる。

【００２９】本実施例の自動車用アンテナ装置では、イ
ンピーダンス変換線路を等価回路的に高周波線路として
解析することができるため、任意の入力インピーダンス
のアンテナ（任意長さのアンテナ）と任意特性インピー
ダンスの同軸線とのインピーダンスマッチングができ
る。このため、高周波構造を一体成形するため、機械的
構造のずれによる電気的特性変化が低減される。更に、
等価回路として解析できるため、簡単に電気的特性が解
析できる。

【００３０】又、アンテナとインピーダンス変換線路と
が一体構造であるため、環境による入力インピーダンス
ずれが少なく高性能且つ高信頼性である。

【００３１】又、モノポールアンテナで実現できるため
に構造が単純である。

【００３２】又、スタブ７が樹脂材料によりモールディ
ングされることによって、第１及び第２導線７ｂ、７ｃ
の損傷や断線を防止することができる。

【００３３】

【発明の効果】請求項１の発明の効果を説明する。イン
ピーダンス変換線路を等価回路的に高周波線路として解
析することができるため、入力インピーダンスからイン
ピーダンス変換線路の各寸法が定式により求めることが
できるようになり、任意の入力インピーダンスのアンテ
ナ（任意長さのアンテナ）と任意の特性インピーダンス
の同軸線とのインピーダンスマッチングができる。この
ため、高周波構造を一体成形することができるようにな
って、機械的構造のずれによる電気的特性変化がかなり
低減される。更に、等価回路として解析できるため、簡
単に電気的特性が解析できる。

【００３４】又、アンテナとインピーダンス変換線路と
が一体構造であるため、環境による入力インピーダンス
ずれが少なく高性能且つ高信頼性である。

【００３５】更に、モノポールアンテナで実現できるた
めに構造が単純である。

【００３６】請求項２の発明の効果を説明する。インピ
ーダンス変換線路が樹脂材料によりモールディングされ
ることによって、第１及び第２導線の損傷や断線を防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自動車用アンテナ装置の構成図を
示す。

【図２】本発明に係るインピーダンス変換線路の拡大図
を示す。

【図３】インピーダンス変換線路を等価回路図に表した
ものを示す。

【符号の説明】

１・・・第１エレメント ２、３、４、５・・・第２エレメント ６・・・給電線 ７・・・スタブ（インピーダンス変換線路） ７ａ・・・スタブ芯材 ７ｂ・・・第１導線 ７ｃ・・・第２導線 ８・・・伸縮ケーブル １３・・・自動車電話機（ＵＨＦ帯送受信機） １４・・・ＡＭ／ＦＭラジオ（ＡＭ／ＦＭ帯受信機） １５・・・巻線機

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同軸上に配設された第１エレメント及び
   多段の第２エレメントと、 前記第１エレメントに給電する給電線と、 前記第１及び第２エレメントと同軸上に配設され、前記
   第１エレメントの下部に配設されて前記第１エレメント
   を支持する芯材、該芯材の軸方向に沿って配設されて前
   記給電線の中心導体と前記第１エレメントとを導通させ
   る第１導線、前記給電線の外導体と接続されると共に前
   記芯材の軸方向に沿って配設される第２導体を有したイ
   ンピーダンス変換線路とを備えたことを特徴とする自動
   車用アンテナ装置。
2. 【請求項２】 前記インピーダンス変換線路が樹脂材料
   によりモールディングされることを特徴とする請求項１
   記載の自動車用アンテナ装置。