JPH08288731A - ２周波共用プリントアンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構造で損失の小さな２周波共用プリン
トアンテナを提供する。 【構成】 両面に導体パターン１０，１０ｃを形成した
誘電体基板１ａと、誘電体基板１ａに垂直または水平に
設置される接地基板１ｂとを備え、誘電体基板１ａの一
方の面の導体パターン１０に幅の狭い中間部１１を形成
し、中間部１１により分離される導体パターン１０ａ，
１０ｂの内の一方の導体パターン１０ｂと中間部１１と
を同一の周波数に共振させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２つの周波数の電波を
送受信可能な２周波共用プリントアンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術とその問題点】２つの周波数の電波を送受
信可能な２周波共用ガラスアンテナが知られている。図
９は、車載無線機に使用されている従来の２周波共用ガ
ラスアンテナの概要を示す。このアンテナ３０は第１放
射用パターン３１、第２放射用パターン３２および接地
用パターン３３を有し、車両のウインドウガラス３４に
設置されている。このアンテナ３０は、同軸ケーブル２
０を介して不図示の車載無線機と接続されており、同軸
ケーブル２０の中心導体２０ａが第１放射用パターン３
１と第２放射用パターンの給電部分に接続され、外被導
体２０ｂが接地用パターン３３に接続されている。

【０００３】しかし、この２周波共用ガラスアンテナ３
０は第１および第２放射用パターン３１，３２がＶ字型
に形成されている上に、車両のウインドウガラス３４に
設置されているのでアンテナ３０が地平面に対して傾斜
する。その結果、車載無線機の基地局から放射される電
波が垂直偏波であっても水平偏波であっても偏波方式が
完全に一致せず、損失が大きいという問題がある。

【０００４】本発明の目的は、簡単な構造で損失の小さ
な２周波共用プリントアンテナを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第１の実施例の構成を示
す図１に対応づけて請求項１および請求項２の発明を説
明すると、請求項１の発明は、両面に導体パターン１
０，１０ｃを形成した誘電体基板１ａと、誘電体基板１
ａに垂直または水平に設置される接地基板１ｂとを備
え、誘電体基板１ａの一方の面の導体パターン１０に幅
の狭い中間部１１を形成し、中間部１１により分離され
る導体パターン１０ａ，１０ｂの内の一方の導体パター
ン１０ｂと中間部１１とを同一の周波数に共振させるこ
とにより、上記目的を達成する。請求項２のの２周波共
用プリントアンテナは、一方の面の全導体パターン１０
が第１の周波数に共振し、中間部１１がコイルとコンデ
ンサから成る共振回路として第２の周波数に共振し、中
間部１１により分離される導体パターン１０の内の一方
の導体パターン１０ｂが第２の周波数に共振するように
したものである。また、第２の実施例の構成を示す図４
に対応づけて請求項３〜５を説明すると、請求項３の発
明は、両面に導体パターン１０ａ，１０ｂ，１１を形成
した誘電体基板１０１ａと、誘電体基板１０１ａに垂直
または水平に設置される接地基板１０１ｂとを備え、誘
電体基板１０１ａの第１面に幅の狭い中間部１１を有す
る同一形状の２組の導体パターン１０ａ，１０ｂ，１１
を形成し、中間部１１により分離される導体パターン１
０ａ，１０ｂの内の一方の導体パターン１０ｂと中間部
１１とを同一の周波数に共振させるとともに、誘電体基
板１０１ａの第２面の、第１面の各導体パターン１０
ａ，１０ｂ，１１に対応する位置にそれぞれ導体パター
ン１０ｃを形成することにより、上記目的を達成する。
請求項４の２周波共用プリントアンテナは、２組の導体
パターン１０ａ，１０ｂ，１１を水平方向に所定距離離
して配置したものである。請求項５の２周波共用プリン
トアンテナは、第１面の２組の導体パターン１０ａ，１
０ｂ，１１がそれぞれ第１の周波数に共振し、中間部１
１がそれぞれコイルとコンデンサから成る共振回路とし
て第２の周波数に共振し、中間部１１により分離される
導体パターン１０ａ，１０ｂの内の一方の導体パターン
１０ｂがそれぞれ第２の周波数に共振するようにしたも
のである。

【０００６】

【作用】請求項１および請求項２の２周波共用プリント
アンテナ１では、誘電体基板１ａの一方の面に形成され
た長さＬ３の全導体パターン１０が第１周波数に共振す
る。一方、導体パターン１０は中間部１１により導体パ
ターン１０ａと１０ｂとに分離されており、それぞれλ
／４のグランドプレーンアンテナとして機能し、中間部
１１と長さＬ２の導体パターン１０ｂは第２周波数に共
振する。つまり、第２周波数に対しては導体パターン１
０ａが開放された状態と等価になる。これにより、２周
波共用プリントアンテナ１は、第１周波数と第２周波数
の２つの周波数で共用される。請求項３〜５の２周波共
用プリントアンテナでは、導体パターン１０ａ，１１，
１０ｂが第１周波数に共振し、中間部１１と導体パター
ン１０ｂは第２周波数に共振する。第２周波数に対して
は導体パターン１０ａが開放された状態と等価になり、
この２周波共用プリントアンテナは第１周波数と第２周
波数の２つの周波数で共用される。また、例えば水平方
向に所定距離離して配置される２組の導体パターン１０
ａ，１０ｂ，１０ｃ，１１によってダイバーシティ受信
が行なわれる。

【０００７】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段および作用の項では、本発明を分り
やすくするために実施例の図を用いたが、これにより本
発明が実施例に限定されるものではない。

【０００８】

【実施例】

−第１の実施例− 図１（ａ）は第１の実施例の２周波共用プリントアンテ
ナの構成を示す正面図、図２（ｂ）はその背面図であ
る。２周波共用プリントアンテナ１は、モノポール素子
１０をプリントした誘電体基板１ａと接地基板１ｂとか
ら構成され、誘電体基板１ａが接地基板１ｂに対して垂
直または水平に配設される。図（ａ）に示すように、誘
電体基板１ａの正面には長さＬ３のモノポール素子１０
がプリントされる。このモノポール素子１０の中間部１
１は幅が狭く形成されており、この中間部１１によって
モノポール素子１０が長さＬ１、幅Ｗ１の第１アンテナ
素子１０ａと長さＬ２、幅Ｗ２の第２アンテナ素子１０
ｂとに分離される。また、図（ｂ）に示すように、誘電
体基板１ａの背面には正面のモノポール素子１０に対応
する位置に導体パターン１０ｃがプリントされる。

【０００９】中間部１１は、誘電体基板１ａ上の導体パ
ターンの幅を狭く形成することによってインダクタンス
を有するとともに、導体パターンの中間部１１と背面の
導体パターン１０ｃとにより誘電体基板１ａを挟んでキ
ャパシタンスを有する。すなわち、中間部１１は図２に
示すようにコイル１１ａとコンデンサ１１ｂとが並列に
接続された共振回路と等価になる。

【００１０】この２周波共用プリントアンテナ１は同軸
ケーブル２０を介して不図示の車載無線機と接続され
る。同軸ケーブル２０の中心導体２０ａはモノポール素
子１０の基端に接続され、同軸ケーブル２０の外被導体
２０ｂは接地基板１ｂに接続される。

【００１１】モノポール素子１０の長さＬ３は、波長λ
１の第１周波数ｆ１に共振するようにほぼ（λ１）／４
に設定される。また、中間部１１の長さや幅などの形状
は、図２に示す等価共振回路が波長λ２の第２周波数ｆ
２に共振するように決定される。さらに、第２アンテナ
素子１０ｂの長さＬ２は、第２周波数ｆ２に共振するよ
うにほぼ（λ２）／４に設定される。

【００１２】このように構成した２周波共用プリントア
ンテナ１は、モノポール素子１０が第１周波数ｆ１に共
振するとともに、中間部１１と第２アンテナ素子１０ｂ
が第２周波数ｆ２に共振するので、第２周波数ｆ２に対
しては第１アンテナ素子１０ａが開放された状態と等価
になり、第２周波数ｆ２にも共振する。

【００１３】第１共振周波数ｆ１の帯域幅は第１アンテ
ナ素子１０ａの導体パターンの幅Ｗ１により決定され、
幅Ｗ１を大きくすることにより帯域幅を広げることがで
きる。また、第２共振周波数ｆ２の帯域幅は、第２アン
テナ素子１０ｂの導体パターンの幅Ｗ２と中間部１１の
等価共振回路の共振の鋭さを表わすＱとによって決定さ
れ、帯域幅を広げるためには幅Ｗ２を大きくするか、ま
たはＱを小さくするか、あるいはそれらの両方を実施す
ればよい。

【００１４】図３は、第１実施例の２周波共用プリント
アンテナ１のリターンロス特性を示す。この特性図か
ら、モノポール素子１０が第１周波数ｆ１＝８９０ＭＨ
ｚに共振するとともに、中間部１１の等価共振回路と第
２アンテナ素子１０ｂが第２周波数ｆ２＝１４６５ＭＨ
ｚに共振し、２周波共用プリントアンテナ１が２つの周
波数ｆ１とｆ２で共用できることを示している。

【００１５】このように、モノポール素子１０の長さＬ
３、第２アンテナ素子１０ｂの長さＬ２、および中間部
１１と導体パターン１０ｃの形状を調整することによ
り、２つの共振周波数ｆ１とｆ２を任意に設定できると
ともに、第１アンテナ素子１０ａの幅Ｗ１、第２アンテ
ナ素子１０ｂの幅Ｗ２、および中間部１１と導体パター
ン１０ｃの形状を調整することにより、２つの周波数ｆ
１とｆ２の帯域幅を任意に設定できる。また、モノポー
ル素子１０の中間部１１は、その形状と誘電体基板１ａ
の背面に設けた導体パターン１０ｃとによりコイル１１
ａとコンデンサ１１ｂから成る並列共振回路として動作
するので、簡単な構造で共振周波数の変動を低減でき、
安定な通信が可能になる。さらに、車載無線機の基地局
は地平面に垂直にアンテナを設置しており、垂直偏波で
あるから、誘電体基板１ａが地平面と垂直になるように
このアンテナを車両に設置すれば基地局との偏波方向が
合致し、互いに高い受信利得が得られる。なお、導体パ
ターン１０ｃの形状はＴ型に限定されず、例えばＩ型あ
るいは逆Ｌ型でもよい。

【００１６】−第２の実施例− 図４（ａ）は第２の実施例の２周波共用プリントアンテ
ナの正面を示す斜視図、図４（ｂ）はその背面を示す斜
視図である。なお、図１（ａ），（ｂ）に示す２周波共
用プリントアンテナと同様な部分には同一の符号を付し
て相違点を中心に説明する。この第２実施例は、図１
（ａ），（ｂ）に示す２周波共用プリントアンテナ１を
用いて空間ダイバーシティアンテナを構成したものであ
る。接地基板１０１ｂ上に垂直に誘電体基板１０１ａが
設置され、その誘電体基板１０１ａの正面には図（ａ）
に示すように第１アンテナ素子１０ａ、中間部１１およ
び第２アンテナ素子１０ｂがそれぞれ２組、水平方向に
約λ／４〜λ／２（λ＝λ１またはλ２）だけ離してプ
リントされる。また、誘電体基板１０１ａの背面には、
図（ｂ）に示すように正面の各プリントアンテナに対応
する位置にそれぞれ導体パターン１０ｃがプリントされ
る。なお、接地基板１０１ｂに対して誘電体基板１０１
ａを水平に設置してもよい。これら２組の２周波共用プ
リントアンテナはそれぞれ２本の同軸ケーブル１２０を
介して不図示の車載無線機に接続される。２本の同軸ケ
ーブル１２０の中心導体はそれぞれ対応する第２アンテ
ナ素子１０ｂの基端に接続され、外被導体はともに接地
基板１０１ｂに接続される。

【００１７】この第２実施例の２周波共用プリントアン
テナは、上述した第１実施例のアンテナと同様な特性を
有しており、２つの周波数ｆ１とｆ２で共用できる。ま
た、ダイバーシティ受信に対応する空間ダイバーシティ
アンテナを一体に構成しているので、車両内の設置場所
の制約がなく、車載無線機との配線も１経路となり配線
コストおよび工数を低減できる。さらに、車載無線機の
基地局は地平面に垂直にアンテナを設置しており、垂直
偏波であるから、誘電体基板１０１ａが地平面と垂直に
なるようにこのアンテナを車両に設置すれば基地局との
偏波方向が合致し、互いに高い受信利得が得られる。さ
らにまた、２組のアンテナ素子を１枚の誘電体基板１０
１ａ上にプリントして形成したので、製作が簡単になる
上に製品のばらつきが少なくなる。

【００１８】−第３の実施例− 図５（ａ）は第３の実施例の２周波共用プリントアンテ
ナの正面を示す斜視図、図５（ｂ）はその背面を示す斜
視図である。なお、図１（ａ），（ｂ）に示す２周波共
用プリントアンテナと同様な部分には同一の符号を付し
て相違点を中心に説明する。この第３実施例は、２組の
２周波共用プリントアンテナを用いて空間ダイバーシテ
ィアンテナを構成する。接地基板２０１ｂ上に垂直に誘
電体基板２０１ａが設置され、その誘電体基板２０１ａ
の正面には図（ａ）に示すように第１アンテナ素子２１
０ａ、中間部１１および第２アンテナ素子１０ｂがそれ
ぞれ２組、水平方向に約λ／４〜λ／２（λ＝λ１また
はλ２）だけ離してプリントされる。また、誘電体基板
２０１ａの背面には、（ｂ）図に示すように正面の各プ
リントアンテナに対応する位置にそれぞれＩ型の導体パ
ターン２１０ｃがプリントされる。この第３実施例で
は、第１アンテナ素子２１０ａと第２アンテナ素子１０
ｂとが一直線上に配置される。なお、接地基板２０１ｂ
に対して誘電体基板２０１ａを水平に設置してもよい。
この第３実施例のアンテナは上述した第２の実施例と同
様な特性と効果を有しているが、第２実施例よりもわず
かに特性がよく、高い利得が得られる。

【００１９】−第４の実施例− 図６（ａ）は第４の実施例の２周波共用プリントアンテ
ナの正面を示す斜視図、図６（ｂ）はその背面を示す斜
視図である。なお、図１（ａ），（ｂ）に示す２周波共
用プリントアンテナと同様な部分には同一の符号を付し
て相違点を中心に説明する。この第４実施例は、２組の
２周波共用プリントアンテナを用いて空間ダイバーシテ
ィアンテナを構成する。接地基板３０１ｂ上に垂直に誘
電体基板３０１ａが配設され、その誘電体基板３０１ａ
の正面には図（ａ）に示すように第１アンテナ素子３１
０ａ、中間部１１および第２アンテナ素子１０ｂがそれ
ぞれ２組、水平方向に約λ／４〜λ／２（λ＝λ１また
はλ２）だけ離してプリントされる。また、誘電体基板
３０１ａの背面には図（ｂ）に示すように正面の各プリ
ントアンテナに対応する位置にそれぞれ逆Ｌ状の導体パ
ターン３１０ｃがプリントされる。この第４実施例で
は、第１アンテナ素子３１０ａと第２アンテナ素子１０
ｂとが逆Ｌ状に配置される。なお、接地基板３０１ｂに
対して誘電体基板３０１ａを水平に設置してもよい。こ
の第４実施例のアンテナは上述した第２実施例と同様な
特性と効果を有している。

【００２０】−第５の実施例− 図７（ａ）は第５の実施例の２周波共用プリントアンテ
ナ４００の正面を示す斜視図、（ｂ）はその背面を示す
斜視図である。なお、図１（ａ），（ｂ）に示す２周波
共用プリントアンテナと同様な部分には同一の符号を付
して相違点を中心に説明する。この２周波共用プリント
アンテナ４００は、図（ａ）に示すように第１アンテナ
素子４１０ａ、中間部１１、第２アンテナ素子１０ｂお
よび接地導体４０１ｂが、１枚の誘電体基板４０１ａ上
にプリントされる。第１アンテナ素子４１０ａと第２ア
ンテナ素子１０ｂは一直線上に配設される。また、誘電
体基板４０１ａの背面には、図（ｂ）に示すように正面
のプリントアンテナ４１０ａ，１１，１０ｂに対応する
位置に導体パターン４１０ｃがプリントされる。この２
周波共用プリントアンテナ４００は同軸ケーブル４２０
を介して不図示の車載無線機に接続される。同軸ケーブ
ル４２０の中心導体は第２アンテナ素子１０ｂの基端に
接続され、外被導体は接地導体４０１ｂに接続される。
この第５実施例の２周波共用プリントアンテナ４００
は、上述した第１実施例と同様な特性と効果を有する上
に、第１および第２のアンテナ素子４１０ａ，１０ｂと
接地導体４０１ｂを一直線上に配設するので、アンテナ
を平面状または棒状に形成することができ、車両への設
置と取り扱いが簡単になる。

【００２１】−第６の実施例− 図８（ａ）は第６の実施例の２周波共用プリントアンテ
ナの正面を示す斜視図、（ｂ）はその背面を示す斜視図
である。なお、図１（ａ），（ｂ）に示す２周波共用プ
リントアンテナと同様な部分には同一の符号を付して相
違点を中心に説明する。この第６実施例の２周波共用プ
リントアンテナは、図７（ａ），（ｂ）に示す２周波共
用プリントアンテナ４００を２組、１枚の誘電体基板５
０１ａ上に点対象に配設したものである。誘電体基板５
０１ａ上には第１アンテナ素子５１０ａ、中間部１１お
よび第２アンテナ素子１０ｂがそれぞれ２組、一直線状
にプリントされる。これらの２周波共用プリントアンテ
ナは同軸ケーブル５２０を介して不図示の車載無線機と
接続される。同軸ケーブル５２０の中心導体５２０ａは
一方の第２アンテナ素子１０ｂの基端に接続され、同軸
ケーブル５２０の外被導体５２０ｂは他方の第２アンテ
ナ素子１０ｂの基端に接続される。この第６実施例の２
周波共用プリントアンテナは、上述した第１実施例と同
様な特性と効果を有する上に、すべてのアンテナ素子を
一直線上に配設するので、アンテナを平面状または棒状
に形成することができ、車両への設置と取り扱いが簡単
になる。

【００２２】以上の実施例の構成において、誘電体基板
１ａ，１０１ａ，２０１ａ，３０１ａ，４０１ａ，５０
１ａが誘電体基板を、接地基板１ｂ，１０１ｂ，２０１
ｂ，３０１ｂが接地基板を、中間部１１が中間部をそれ
ぞれ構成する。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、誘電体基板の両面
に導体パターンを形成するとともに、この誘電体基板に
垂直または水平に接地基板を設置し、誘電体基板の一方
の面の導体パターンに幅の狭い中間部を形成し、その中
間部により分離される導体パターンの内の一方の導体パ
ターンと前記中間部とを同一の周波数に共振させるよう
にしたので、製作が容易な簡単な構造の２周波共用プリ
ントアンテナを提供できる。特に中間部は、その形状と
誘電体基板の背面に設置した導体パターンとによりコイ
ルとコンデンサから成る共振回路として動作するので、
簡単な構造で共振周波数の変動を低減でき、安定な通信
が可能になる。また、各共振周波数とそれらの帯域幅も
各導体パターンの形状を変更することにより任意に設定
できる。さらに、車載無線機の基地局は地平面に垂直に
アンテナを設置しており、垂直偏波であるから、誘電体
基板が地平面と垂直になるようにこのアンテナを車両に
設置すれば基地局との偏波方向が合致し、互いに高い受
信利得が得られる。また、両面に導体パターンを形成し
た誘電体基板と、その誘電体基板に垂直または水平に設
置される接地基板とを備え、前記誘電体基板の第１面に
幅の狭い中間部を有する同一形状の２組の導体パターン
を形成し、前記中間部により分離される導体パターンの
内の一方の導体パターンと前記中間部とを同一の周波数
に共振させるとともに、前記誘電体基板の第２面の、前
記第１面の各導体パターンに対応する位置にそれぞれ導
体パターンを形成したので、製作が容易な簡単な構造の
２周波共用プリントアンテナを提供できる上に、ダイバ
ーシティ受信に対応する空間ダイバーシティアンテナを
一体に構成しているので、車両内の設置場所の制約がな
く、車載無線機との配線も１経路となり配線コストおよ
び工数を低減できる。また、車載無線機の基地局は地平
面に垂直にアンテナを設置しており、垂直偏波であるか
ら、誘電体基板が地平面と垂直になるようにこのアンテ
ナを車両に設置すれば基地局との偏波方向が合致し、互
いに高い受信利得が得られる。なお、誘電体基板上の２
組の導体パターンを例えば水平方向に所定距離離して配
置すれば、ダイバーシティ受信性能をさらに向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の構成を示す斜視図。

【図２】モノポール素子の中間部の等価回路図。

【図３】第１の実施例のリターンロス特性を示す図。

【図４】第２の実施例の構成を示す斜視図。

【図５】第３の実施例の構成を示す斜視図。

【図６】第４の実施例の構成を示す斜視図。

【図７】第５の実施例の構成を示す斜視図。

【図８】第６の実施例の構成を示す斜視図。

【図９】従来の２周波共用ガラスアンテナを示す図。

【符号の説明】

１，４００ ２周波共用プリントアンテナ １ａ，１０１ａ，２０１ａ，３０１ａ，４０１ａ，５０
１ａ 誘電体基板 １ｂ，１０１ｂ，２０１ｂ，３０１ｂ 接地基板 １０ モノポール素子 １０ａ，２１０ａ，３１０ａ，４１０ａ，５１０ａ 第
１アンテナ素子 １０ｂ 第２アンテナ素子 １０ｃ，２１０ｃ，２１０ｃ，３１０ｃ，４１０ｃ，５
１０ｃ 導体パターン １１ 中間部 １１ａ コイル １１ｂ コンデンサ ２０，１２０，２２０，３２０，４２０，５２０ 同軸
ケーブル ２０ａ，５２０ａ 中心導体 ２０ｂ，５２０ｂ 外被導体 ４０１ｂ 接地導体

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両面に導体パターンを形成した誘電体基
   板と、 前記誘電体基板に垂直または水平に設置される接地基板
   とを備え、 前記誘電体基板の一方の面の導体パターンに幅の狭い中
   間部を形成し、前記中間部により分離される導体パター
   ンの内の一方の導体パターンと前記中間部とを同一の周
   波数に共振させることを特徴とする２周波共用プリント
   アンテナ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の２周波共用プリントア
   ンテナにおいて、 前記一方の面の全導体パターンは第１の周波数に共振
   し、前記中間部はコイルとコンデンサから成る共振回路
   として第２の周波数に共振し、前記中間部により分離さ
   れる導体パターンの内の一方の導体パターンは前記第２
   の周波数に共振することを特徴とする２周波共用プリン
   トアンテナ。
3. 【請求項３】 両面に導体パターンを形成した誘電体基
   板と、 前記誘電体基板に垂直または水平に設置される接地基板
   とを備え、 前記誘電体基板の第１面に幅の狭い中間部を有する同一
   形状の２組の導体パターンを形成し、前記中間部により
   分離される導体パターンの内の一方の導体パターンと前
   記中間部とを同一の周波数に共振させるとともに、前記
   誘電体基板の第２面の、前記第１面の各導体パターンに
   対応する位置にそれぞれ導体パターンを形成することを
   特徴とする２周波共用プリントアンテナ。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の２周波共用プリントア
   ンテナにおいて、 前記２組の導体パターンは水平方向に所定距離離して配
   置することを特徴とする２周波共用プリントアンテナ。
5. 【請求項５】 請求項３または請求項４に記載の２周波
   共用プリントアンテナにおいて、 前記第１面の２組の導体パターンはそれぞれ第１の周波
   数に共振し、前記中間部はそれぞれコイルとコンデンサ
   から成る共振回路として第２の周波数に共振し、前記中
   間部により分離される導体パターンの内の一方の導体パ
   ターンはそれぞれ前記第２の周波数に共振することを特
   徴とする２周波共用プリントアンテナ。