JPH0770914B2 - 平面型ダイバーシチアンテナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ダイバーシチアンテ
ナに関し、特に、複数の周波数帯域で共用できる平面型
ダイバーシチアンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車電話、携帯電話等の著しい普及に
伴って１つの周波数帯域だけでは必要な回線数を賄い切
れなくなりつつある。そこで、自動車電話においては、
現在の８００ＭＨｚ帯でのサービスに加えて、１．５Ｇ
Ｈｚ帯でのサービスが検討されている（さらに、陸上移
動用としては、２．２ＧＨｚ帯でのサービスも検討され
ている）。

【０００３】従って、将来的に、８００ＭＨｚ帯と１．
５ＧＨｚ帯の電波の両方を送受信するアンテナが必要に
なると予想される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、８００ＭＨｚ
帯用と１．５ＧＨｚ帯用の２種類のアンテナを移動体に
配置することは不便であり、また、設置スペース上も好
ましくない。

【０００５】また、従来のアンテナでは、１つのアンテ
ナ素子で使用周波数帯域を完全にカバーすることは困難
であり、アンテナの広帯域化が望まれる。

【０００６】この発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、複数の周波数帯域で共用でき、しかも、複数の周波
数帯域の帯域幅をカバーできるアンテナを提供すること
を目的とする。

【０００７】また、この発明はアンテナを広帯域化する
ことを他の目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明にかかるダイバーシチアンテナは、導電性
の地板２と誘電体基板１が実質的に平行に配置され、誘
電体基板１の一面にノッチ１３が形成された導電層１４
が形成され、誘電体基板１の他面にノッチ１３に給電す
るための給電線路１１が形成される。導電層１４は容量
装荷型モノポールアンテナを多共振させるためのスリッ
ト１２を備え、給電線路１１は、ノッチ１３を多共振さ
せるための分岐線路１１ｂを備える。スリット１２はＵ
字状、円弧状、直線状のいずれかの形状を有し、前記分
岐線路１１ｂの数、幅、長さ、および前記スリット１２
の数、位置およびサイズを調整することにより、利用帯
域数および利用帯域幅が調整できる。スリット１２とノ
ッチ１３は接触せず、前記給電線路１１はスリット１２
と重ならないように形成され、それぞれ１２０°軸対象
に配置される。給電用同軸ケーブル８ｂから給電線路１
１への給電は１点Ｐで行われる。

【０００９】

【作用】導電層１４に形成されるスリット１２の作用に
より、容量装荷型モノポールアンテナは図７（ａ），図
１４（ａ）に示すように、複数の共振点を持つ。また、
給電線路１１に分岐線路１１ｂを形成することにより、
ノッチアンテナは図７（ｂ）、図１４（ｂ）に示すよう
に複数の共振点をもつ。

【００１０】スリット１２の形状、長さ、幅、位置、及
び給電線路１１の分岐線路１１ｂ、１１ｃの形状、長
さ、幅、位置を調整することにより、各アンテナの共振
点の数、位置、距離等が調整され、ダイバーシチアンテ
ナは図８に示すように複数帯域をカバーする合成特性を
持つ。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例に
かかる平面（平板）型ダイバーシチアンテナの構成及び
動作を説明する。

【００１２】図１はこの発明の一実施例にかかる平面
（平板）型ダイバーシチアンテナの断面構成を示す。こ
のダイバーシチアンテナは、容量装荷型モノポールアン
テナとノッチアンテナからなる。この平面型ダイバーシ
チアンテナは、大別して、誘電体基板１、誘電体基板１
に平行に配置された金属製の地板２、金属製の給電ロッ
ド４、ショートピン（入力インピーダンス整合ピン）５
から構成される。

【００１３】地板２はボトム（底板）６に接着あるいは
捩子により固定されている。誘電体基板１と地板２の間
には、所定の厚さの保護プレート３が挟まれている。保
護プレート３の上面と下面はそれぞれ粘弾性の接着剤に
より誘電体基板１と地板２に固定されている。押えプレ
ート１０が誘電体基板１上に配置され、カバー７が押え
プレート１０を支持している。カバー７は水滴がたまら
ない様にドーム状になっている。ボトム６は両面テープ
９により移動体の車体等に固定される。

【００１４】図２（ａ）ないし（ｃ）は誘電体基板１の
上面、側面、下面をそれぞれ示す。図示するように、誘
電体基板１の上面には、ノッチアンテナに給電するため
の給電線路１１が１２０°軸対象に形成されている。各
給電線路１１は通常の給電線路１１ａと共にノッチアン
テナを複数の周波数（共振点）で共振させるための分岐
線路１１ｂを備える。

【００１５】誘電体基板１の下面には、アルミニュウ
ム、銅等からなる金属薄膜１４が形成されている。金属
薄膜１４には、給電線路１１と重なるようにノッチ１３
が１２０°軸対象に形成されている。ノッチ１３間に
は、１２０°軸対象にスリット１２が形成されている。
スリット１２はノッチ１３に接触せず、給電線路１１と
重ならないように形成される。

【００１６】給電ロッド４の上端が金属薄膜１４の中央
部に、半田付け、溶接等により固定される。

【００１７】ショートピン５は、地板２と一体にプレス
形成され、図３（ａ）に示すように引き起こされ、その
先端が金属薄膜１４に半田付け等で固定される。このシ
ョートピン５は、金属薄膜１４を地板２にショートして
容量装荷型モノポールアンテナの入力インピーダンスを
整合するインピーダンス整合ピンとして機能すると共に
誘電体基板１を地板２に固定する支持体として機能す
る。

【００１８】図４（ａ）に示すように、同軸ケーブル８
は２本の同軸ケーブル８ａと８ｂからなる。同軸ケーブ
ル８ａは容量装荷型モノポールアンテナに給電するため
のケーブルである。同軸ケーブル８ａは地板２と一体に
形成されたクランプ２１をかしめて図３（ｂ）に示すよ
うに固定される。同軸ケーブル８ａの中心導体は給電ロ
ッド４に半田や溶接により接続される。同軸ケーブル８
ａの外部導体（網線）は地板２に半田等により固定され
る。同軸ケーブル８ｂはノッチアンテナに給電するため
のケーブルである。同軸ケーブル８ｂは地板２に形成さ
れた穴を通ってショートピン５のいずれかに図４（ｂ）
に示すように固定される。同軸ケーブル８ｂの中心導体
は誘電体基板１を貫通して給電線路１１の１点（図面Ｐ
点）に半田１５等により接続される。同軸ケーブル８ｂ
の外部導体は半田１５等によりショートピン５に固定さ
れる。

【００１９】誘電体基板１、給電線路１１及び金属薄膜
１４は、例えば、テフロン（登録商標）基板に銅、アル
ミニウムなどをメッキし、このメッキをエッチングして
形成される。また、誘電体基板１、給電線路１１及び金
属薄膜１４をアルミニウム／ポリエチレンテレフタレー
ト／アルミニウム、銅／ポリエチレンテレフタレート／
銅、銅／テフロン／銅、銅／ガラスエポキシ樹脂／銅、
等の三層構造からなるフレキシブル基板で形成してもよ
い。この場合、給電線路１１及び金属薄膜１４をグラビ
ア印刷等の連続加工で形成できる。

【００２０】保護プレート３は、発泡倍率が４５倍のポ
リプロピレン発泡体等から構成され、誘電体基板１と地
板２を保護する。保護プレート３は図５に示すように、
ショートピン５を挿入するための切り欠き３１と、同軸
ケーブルを８ａ、８ｂを通すためのケーブルにげ部３２
を備える。熱膨脹を考慮し、保護プレート３の上面と下
面は、弾性と粘性を有する接着剤で誘電体基板１の下面
と地板２の上面に接着される。押さえプレート１０は、
発泡倍率が４５倍のポリプロピレン発泡体や連通気泡発
泡体から構成され、例えば、図６（ａ），（ｂ）に示す
形状を有す。

【００２１】上記構成の平面型ダイバーシチアンテナに
おいては、地板２、給電ロッド４、ショートピン５、ス
リット１２、金属薄膜１４から電界に感応して複数の共
振周波数を有する容量装荷型モノポールアンテナが構成
される。容量装荷型モノポールアンテナへの給電は同軸
ケーブル８ａと給電ロッド４から行われる。また、ノッ
チ１３と給電線路１１から磁界に感応して複数の共振周
波数を有するノッチアンテナが構成される。同軸ケーブ
ル８ｂから給電線路１１への給電は１点Ｐで行われる。

【００２２】上記構成の平面型ダイバーシチアンテナ
は、通常のダイバーシチアンテナと同様に電力密度受信
で動作する。

【００２３】上記構成の容量装荷型モノポールアンテナ
は、スリット１２の作用により、２つの共振周波数を有
する。スリット１２により生成される第２次共振点は予
め存在する第１次共振点とは無関係に、スリット１２の
長さ、幅、中心からの距離、形状等を変化させることで
調整できる。

【００２４】ノッチアンテナは、分岐線路１１ｂの作用
により、２つの共振周波数を有する。分岐線路１１ｂに
より生成される第２次共振点は、給電線路１１ａと１１
ｂそれぞれの長さ、幅、位置、形状を変化させることで
調整できる。

【００２５】図７（ａ）に上記構成の容量装荷型モノポ
ールアンテナ（送受信アンテナ）の周波数特性（周波数
とリターンロスの関係）の一例を示す。また、図７
（ｂ）に上記構成のノッチアンテナ（受信アンテナ）の
周波数特性の一例を示す。図７（ａ）及び図７（ｂ）の
横軸は周波数を示し、縦軸はリターンロスを示す。図７
（ａ），（ｂ）に示す特性は、各部のサイズを図２
（ａ）〜（ｃ）に示すサイズ（単位mm）とした時の特性
である。

【００２６】さらに、図７（ａ），（ｂ）に示す特性を
合成して得られる特性、即ち、この実施例の平面型ダイ
バーシチアンテナ（送受信アンテナ）の特性の一例を図
８に示す。

【００２７】図７（ａ）、（ｂ），図８から理解できる
ように、分岐線路１１ｂとスリット１２を形成すること
により、ダイバーシチアンテナの共振点を複数生成で
き、複数の共振点を隣接させれば、アンテナの動作帯域
を広くできる。

【００２８】この発明は上記実施例に限定されない。例
えば、各部のサイズは図２に示すサイズに限定されず、
目的とする共振周波数に合わせて適当に選択される。ま
た、給電線路１１、スリット１２、ノッチ１３の形状も
上述の例に限定されない。

【００２９】例えば、図９（ａ）〜（ｃ）はスリット１
２を円弧状にした例を示し、図１０（ａ）〜（ｃ）はス
リット１２を直線状にした例を示す。

【００３０】また、給電線路１１の形状も、上記実施例
に限定されない。例えば、図１１は給電線路１１をＣ字
状にした例を示し、図１２は給電線路１１を放射状にし
た例を示す。

【００３１】図１３（ａ）乃至（ｃ）は、給電線路１１
の分岐線路を２つ（１１１ｂ、１１１ｂｃ）、スリット
１２を２つ（１２ａ，１２ｂ）備える平面型ダイバーシ
チアンテナの例を示す。図１４（ａ）はこの構成の容量
装荷型モノポールアンテナ（送受信アンテナ）の周波数
特性の一例を示す。また、図１４（ｂ）に上記構成のノ
ッチアンテナ（受信アンテナ）の周波数特性の一例を示
す。図１４（ａ）、（ｂ）から理解できるように、図１
３（ａ）乃至（ｃ）に示す構成の平面型ダイバーシチア
ンテナは３つの共振点を有す。

【００３２】スリット１１２の数および分岐線路１１１
ｂの数を増やすことにより、３以上の共振点を平面型ダ
イバーシチアンテナに付与することも可能である。

【００３３】以上説明したように、この実施例にかかる
平面型アンテナによれば、１つのアンテナで複数の周波
数帯域の信号の送受信ができ、さらに、通信レベルを向
上するためのダイバーシチアンテナとして使用できる。
従って、複数の周波数帯域に対して１つのアンテナです
む。しかも、平面型アンテナであるので、移動体という
小さなスペースにも突起等を形成する事なく埋め込むこ
とができる。この際、小型化のため地板２を車のシャー
シ等と一体化することも可能である。

【００３４】また、誘電体基板１とカバー７の間に押さ
えプレート１０を配置し、誘電体基板１と地板２の間に
保護プレート３を配置することにより、振動等の外的要
因に対して、耐久性が向上する。

【００３５】さらに、誘電体基板１としてフレキシブル
基板を使用すれば、アンテナの製造・加工が容易であ
る。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる平
面型ダイバーシチアンテナによれば、１つのアンテナで
複数の周波数帯域の信号の送受信ができ、さらに、通信
レベルを向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る平面型ダイバーシチ
アンテナの断面図である。

【図２】図２（ａ）は誘電体基板の上面図、図２（ｂ）
は側面図、図２（ｃ）は下面図である。

【図３】図３（ａ）は地板と一体形成されたショートピ
ンの形状を示す斜視図であり、図３（ｂ）は地板と一体
形成されたクランプとクランプにより固定された同軸ケ
ーブルの断面図である。

【図４】図４（ａ）は地板の平面図であり、図４（ｂ）
は給電ケーブルと給電線路の接続部分の拡大図である。

【図５】図５（ａ）は保護プレートの平面図、図５
（ｂ）は側面図である。

【図６】図６（ａ）は押さえプレートの平面図、図６
（ｂ）は断面図である。

【図７】図７（ａ）は図１乃至６に示す構成の容量装荷
型モノポールアンテナの周波数とリターンロスの関係を
示すグラフ、図７（ｂ）は図１乃至６に示す構成のノッ
チアンテナの周波数とリターンロスの関係を示すグラフ
である。

【図８】図７（ａ）と図７（ｂ）に示す特性の合成特性
を示すグラフである。

【図９】スリットを円弧状に形成した例を示す図であ
り、図９（ａ）は誘電体基板の上面図、図９（ｂ）は側
面図、図９（ｃ）は下面図である。

【図１０】スリットを直線状にした例を示す図であり、
図１０（ａ）は誘電体基板の上面図、図１０（ｂ）は側
面図、図１０（ｃ）は下面図である。

【図１１】給電線路の変形例を示す図である。

【図１２】給電線路の変形例を示す図である。

【図１３】３つの共振点を備えるダイバーシチアンテナ
の構成を示す図であり、図１３（ａ）は誘電体基板の上
面図、図１３（ｂ）は側面図、図１３（ｃ）は下面図で
ある。

【図１４】図１４（ａ）は図１３に示す構成を有する容
量装荷型モノポールアンテナの周波数とリターンロスの
関係を示すグラフ、図１４（ｂ）は図１３に示す構成の
ノッチアンテナの周波数とリターンロスの関係を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１…誘電体基板、２…地板、３…保護プレート、４…給
電ロッド、５…ショートピン（インピーダンス整合ピ
ン）、６…ボトム、７…カバー、８ａ，８ｂ…給電用同
軸ケーブル、９…両面テープ、１０…押さえプレート、
１１…給電線路、１１ｂ，１１ｃ…分岐線路、１２…ス
リット、１３…ノッチ、１４…金属膜、１５…半田、２
１…クランプ、３１…切り欠き、３２…ケーブルにげ
部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 7/12 4229−5Ｋ (72)発明者 新井 宏之 東京都文京区小石川４丁目10番10号 アカ デミーハイツ301 (72)発明者 瀬下 清 神奈川県横浜市金沢区福浦３丁目10番地 日本発条株式会社内 (72)発明者 森 充夫 神奈川県横浜市金沢区福浦３丁目10番地 日本発条株式会社内 (72)発明者 内田 元昭 神奈川県横浜市金沢区福浦３丁目10番地 日本発条株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導電性の地板と、 前記地板に実質的に平行に配置された誘電体基板と、 前記誘電体基板の前記地板に対向する面に形成され、ノ
   ッチとスリットが形成された導電層と、 前記誘電体基板の前記地板に対向しない面に形成され、
   前記ノッチに給電し、前記ノッチを多共振させる分岐線
   路を備える給電線路と、 前記導電層に一端が接続された給電ロッドと、 前記地板と前記導電層をショートする整合ピン、を備え
   ることを特徴とする平面型ダイバーシチアンテナ。
2. 【請求項２】前記スリットはＵ字状、円弧状、直線状の
   いずれかの形状を有し、 前記分岐線路の分岐数、幅、長さ、および前記スリット
   の数、位置およびサイ ズを調整することにより、利用帯域数および利用帯域幅
   を満足することを特徴とする請求項１記載の平面型ダイ
   バーシチアンテナ。
3. 【請求項３】前記ノッチは１２０°軸対象に形成され、 前記スリットは前記ノッチに接触することなく１２０°
   軸対象に形成され、 前記給電線路は、前記スリットと重ならないように１２
   ０°軸対象に形成され、給電用同軸ケーブルから前記給
   電線路への給電は１点で行われる、 ことを特徴とする請求項１または２記載の平面型ダイバ
   ーシチアンテナ。
4. 【請求項４】前記誘電体基板と前記地板の間には絶縁性
   の保護プレートが配置され、 前記保護プレートの一面と前記地板および前記保護プレ
   ートの他面と前記導電層は粘性と弾性を有する接着剤に
   より接着されており、 前記誘電体基板は押さえプレートを介して上面がドーム
   状に加工されたカバーによって支持されている、ことを
   特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の平面
   型ダイバーシチアンテナ。
5. 【請求項５】ノッチアンテナと容量装荷型モノポールア
   ンテナから構成される平面型ダイバーシチアンテナにお
   いて、 前記ノッチアンテナを多共振させるための分岐線路を備
   える給電線路と、整合ピン付き容量装荷型モノポールア
   ンテナを多共振させるためのスリットを備えることを特
   徴とする平面型ダイバーシチアンテナ。