JPS6077501A - 移動通信用アンテナシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は通信アンテナに関し、さらに詳しくは、８００
　ＭＨ２周波数帯の範囲の周波数に用いられ、たとえば
、車輛の風防ガラス等の非導電面に設置されるようにし
たタイプの移動通信アンテナに関する。

〔発明の背景〕

８００　ＭＨｚ周波数帯あるいけそれより高い周波数を
使用するセル電話サービスが最近導入され、そのため前
記周波数用の効率の良い移動アンテナシステムへの関心
が高まった。このようなサービスは一般にかなり広いバ
ンド幅を使用する。たとえば、既存システムおよびまた
は提案中のシステムは、約８００〜８７０ｙＨｚ、８２
０〜９００ＭＨｚ　、そして８６０〜８４０　ＭＨｚの
周波数帯にわたって動作する。これらの数字かられかる
ように、これら動作システムのバンド幅は約６０から約
８０　ＭＨｚの範囲にある。従って、このようなシステ
ムに使用するよう設計されるアンテナは、これらバンド
幅において効率の良い放射特性と低い開封特性（ＶＥＩ
ＷＲ）を与えるべきである。

さらに、このような通信システムの移動通信アンテナは
車輛に塔載するように設計されている。

ある種の永久的な取付けがしばしば必要となる。

たとえば屋根の頂部のように最つとも均一な放射パター
ンを与える好ましい場所の場合、自動車等の車輛に塔載
するには車体に孔を開けそこにアンテナを永久的に取付
は表ければならない。車輛の持主にとってはこの方法は
つねに満足のいくものではない。

神々の取付は技術を要するフェンダ−あるいはトランク
の蓋等の別な取付は場所は、放射パターンの所望均一性
が劣化する結果となる。従って、前述のＩＪＨＦ周波数
で動作でき、同時に、車輛を永久的に傷つけた９、アン
テナシステムを車輛かも取りはずした時に車体の修理を
必要とするような取付は方法を必要とすることなく、所
望の動作特性を与えることのできるアンテナがあれば望
ましい。

たとえば自動車の風防ガラス等の絶縁面に通信アンテナ
を取付けることはもつと近い周波数において知られてい
る。このようなアンテナシステムのひとつとして、同一
出願人による米国特許第４，２５８，７９９号が１９８
０年１２月９日に開示されている。参照のためにここに
引用しておく。

この米国特許に詳しく開示されているアンテナシステム
は、とりわけ、セル電話通信システムに使用される周波
数よりもかなυ低い周波数で動作するようになされてい
る。つまり、そこに開示されたアンテナは約２８〜２９
　ＭＨｚの市民バンドおよびこれに関連するバンドにお
いて動作するよう設計されている。

前述の米国特許第４．２３８．７９９号に開示されたア
ンテナを改造した類似のアンテナが設計された。このア
ンテナは前述の特許に開示された周波数よりもいくぶん
高い周波数で動作する。しかしながら、この回路の電気
的表示図は前述の特許の第４図に示されたそれと同一で
あるが、周波数が高くなってセル電話システムに使用さ
れる８００ＭＨｚ帯あるいはそれよシ高い周波数になる
と、低い周波数において使用されたアンテナの構造はも
はや適切なものとなりえない。

さらに、前述の特許に開示されたアンテナは、比較的挾
いバンドのアンテナであって、セル電話システムに要求
される広帯域周波数帯にわたって満足な動作をしない。

〔発明の概要〕

本発明によれば、８００　ＭＨＦ周波数帯およびそれ以
上の周波数帯で動作するようになされた通信アンテナが
援供されろうこの通信アンテナは、たとえば自動車の風
防ガラス等の絶縁物の表面に取付けるよう設計されてい
る。また、この通信アンテナは、セル電話通信の利用周
波数において効率良い使用ができるように、すぐれた効
率ならびに利得、さらに所望のバンド幅を与える。

本発明によれば、車輛の窓、たとえば風防ガラスを使用
してＲＦエネルギを風防ガラスの外表面上に取付けだ２
素子コリニア放射器に効率よく結合させている。アンテ
ナとトランシーバ間にＲＦエネルギを結合させるために
、特別に設計されたカプラ構造が、アンテナ取付部の近
くで窓の内表面に取付けられている。このカプラは、放
射器素子を伝送線に交流抵抗結合するとともに、所望の
５０オーム入力インピーダンスを与える。

本発明によるカプラならびにこのカプラとともに使用さ
れるよう設計された放射器は、たとえばセル電話システ
ムの使用で考えられる動作周波数帯の範囲６０から８０
　ＭＨ，Ｚにおいて所望のＶ　ＳＷＲ特性を与える。

本発明によれば、特別に設計された同調回路素子が使用
され、アンテナ放射器のカウンタポイズとして動作する
導電性のカプラ匡体内に配設されている。本発明を適用
した窓に取付けるアンテナは、車輛の屋根の頂部に取付
けたアンテナと匹敵する放射特性を与えることができ、
また、トランクの蓋やその他車輛の不満足な場所にアン
テナを取付けた時に生じる歪をともなうことなく、所望
の全方向のカバーならびに満足な利得を与える。

さらに詳しくは、本発明を適用した通信アンテナシステ
ム、５／８波長の上部放射器と、空心の位相コイルによ
って分離された約１／４がら１／２波長の電気長を有し
た下部放射器とを有するコリニア放射器を使用している
。

前述の特許に記載されたガラス上に取付けられたアンテ
ナシステムの利点のひとつは、接地面の除去ならびにそ
の結果得られる車輛形状に無関係な放射パターンの均一
性である。しかしながら、本発明を適用したアンテナが
動作する周波数においては、前述の特許のアンテナ組立
体をトランシーバに接続する伝送ラインが”熱く”なる
というひとつの問題が発生する。

この問題を除くために、カウンタポイズとして動作する
導電ハウジング内の結合あるいは給電組立体が用いられ
ている。導電ハウジング内に配設されるものは、結合コ
ンデンサの電極を規定する部品と、アンテナを同調する
のに使用され、ガラスの外表面上に取付けられた放射器
を伝送線に結合する同調回路である。

結合あるいけ給電用ハウジング内に配設される部品の構
造は、前述の特許に開示されたアンテナに使用するのに
好適な部品の構造と非常に異なっている。すなわち、給
電用ハウジングの一部を形成している結合コンデンサの
電極が、ハウジングの一側を形成している誘電体シート
に埋設された印刷回路箔である。結合コンデンサのこの
電極は、調節可能な同調コンデンサの電極としても動作
する。同調コンデンサのもう一方の電極は、はぼＵ字形
の部材である。Ｕ字形部材のペースは、カウンタポイズ
を形成する金属ハウジングに固定されこれと接触してい
る。Ｕ字形板材の第１の脚は、前記ペースに対してほぼ
９０°に曲げられ、伝送線コネクタの接地もしくはシー
ルド接続を与えている。第２の脚は同調コンデンサのも
う一方の電極を形成している。第２の脚はＵ字形部材の
ペースに対して鈍角に延び、このペースにほぼ平行にな
った折り返し部を形成するために曲げ戻された自由端を
有している。折り返し部は、調節可能な同調コンデンサ
を規定するために、結合コンデンサの電極、すなわち、
埋設された箔素子の少なくとも一部にまたがって延びて
いる。

同調コンデンサの調節は、折り返し部の自由端の位置を
調節して、同調コンデンサのもう一方の電極と箔の結合
コンデンサの電極との間のオーバラップ量を調筋するこ
とによって達成される。

インダクタは、アンテナが使用される周波数に適した大
きさを有した直線状ワイヤによって規定されている。ワ
イヤは、はぼＵ字形の導体部材のベースと箔による結合
コンデンサ電極との間に延在し、これらに電気的に接続
されている。伝送線コネクタの中心導体は、インダクタ
の長さ方向に治って適切なタップ点でこのインダクタに
電気的に接続され、それによって、同調回路のインピー
ダンスは伝送線の５０オーム　インピーダンスと整合す
る。

本発明によるガラスを介したアンテナ組立体を用いるこ
とによって、約６０〜８０　ＭＪＤ、の範囲にわたって
１．５以下のＶＳＷＲにて規定されるバンド幅を有した
８　００　ＭＨｚ帯あるいはそれ以上の周波数帯の全方
向放射をつくることができるアンテナシステムを提供し
、所望の利得及びバンド幅を与えることができ、セル電
話システム用アンテナとして使用するのに適したアンテ
ナとすることができる。同時に、本発明を適用したアン
テナシステムを使用することによって、アンテナをトラ
ンジスタに接続する伝送線が熱くならず、従って、安全
性に関して考慮すべき問題点のひとつを除去している。

本発明の他の数々の利点および特徴は、本発明の以下の
詳細な記載およびその実施例、特許請求の範囲、そして
本発明の詳細な説明細書の一部として充分かつ完全に開
示されている添イ」の図面から容易に明らかとなろう。

〔好適実施例の詳細な記載〕

以下の記載から、数多の変形や改変が本発明の新規な概
念の真の精神および範囲から逸脱することなく可能であ
ることがわかるであろう。ここに説明する特定の装置に
関していかなる限定も意図されておらず、また、推断さ
れるべきでないことを理解されたい。当然、特許請求の
範囲によって、そのようなすべての改変を特許請求の範
囲内に入るものとして包含することが意図されている。

図面を参照するに、本発明を適用したアンテナシステム
が示されている。アンテナシステムは、長尺状コリニア
放射器１０を有し、この放射器は、約５／８波長の電気
長を有した上部１０ａと、アンテナが使用される周波数
において適切な位相法めに好適な長さを有した空心位相
コイル１００によって分離され、１／４波長以上の電気
長を有した下部１０ｂとよシ成る） たとえば米国特許第４，２６６，２２７号に示されたよ
うなベースもしくは脚部１２に放射器が終端するっこの
ベース１２は、たとえは車輛１６の風防ガラス１４等の
銹電体部拐の外表面に好便に固定されるようになされた
ほぼ平坦な面を有している。結合もしくは給電組立体２
０は、アンテナのベース部材１２と並設されて風防ガラ
ス１４の内表面に固定されている。

給電組立体２０は、前壁２４と４枚の側壁２６をイラし
て開口後部２８となった導電ハウジング２２を有する。

導電ハウジングはアンテナシステムのカウンタポイズと
して動作し、したがって、アンテナシステムとトランシ
ーバ間の給電もしくは伝送線を“冷く“維持する結果と
なる。開口後部２８は、風防ガラス１４０両側の結合コ
ンデンサ３４の第２の電極を規定する導電箔電極３３を
内部に形成した誘電体回路基板３０によって閉塞されて
いる。

内側の結合電極３３は調節可能な同調コンデンサの一方
の電極をも形成している。同調コンデンサ３６のもう一
方の電極は、導電ハウジング２２の前壁２４の内表面に
沿って横たわりこれに固定されたほぼ平面状のベース部
３Ｂ＆を有したほぼＵ字形の曲げ部材３８によって規定
される。標準の伝送線同軸コネクタ４２がハウジング２
２のひとつの側壁２６８−に配設されている。コネクタ
４２のシールド接続は、ハウジング２２と、同調コンデ
ンサの第２の電極すなわちＵ字形部材３８の一方の脚３
８１）とに電気的に接続されている。

第１の脚３８１）は同調コンデンサの電極のベース部３
８ａに対してハげ直角に配設されている。

曲は部拐３８の他方の自由脚３８Ｃは、ペース部３８ａ
からほぼ鈍角で延び、オーバランプする折り返し部３８
ｄを形成するために曲げ戻された自由端を有し、そして
、箔の結合電極３３から離間しているう同調コンデンサ
３６の調節は側壁２６ｂを貫通する非導電部材４４を使
用することによって達成される。この非導電部材は、同
調コンデンサの電極３８の自由端あるいは脚３８０と係
合してこの脚を内方におよび外方に変位させる。

このことは、コンデンサの電極の折シ返し部３８ｄと結
合電極３３とのオーパラノゾ量を調節し、周知のように
このコンデンサの容量を調節している。

システムが同調される周波数に適したインダクタンスを
つくる直径を有した直線状ワイヤの形状をしたインダク
タ４６は、調節可能なコンデンサ電極３８のペース部３
８ａと印刷回路銹電体基板に形成された箔３３とに電気
的に接続されている。

伝送線コネクタ４２の中心導体４８は、インダクタワイ
ヤ４６の両端間の一点においてこのワイヤに電気的に接
続されて、約５０オームの伝送線自体のインピーダンス
と整合している。

このように構成されたシステムは、少なくとも約６０か
ら８０　ＭＨｚの所望範囲にわたる有意なバンド幅を与
えることができる。たとえば、本発明を適用したアンテ
ナシステムの一実施例において、アンテナを８０６　Ｍ
Ｈｚに同調し、第６図のＡで示されるように約８００　
ＭＨｚと約８６０　ＭＨｚの周波数の間で１．５あるい
はそれ以下のＶＳＷＲを維持した。８２０　ＭＨ２に同
調させたアンテナは、第６図のＢで示されるように約８
０２　ＭＨｚから８６５ＭＨ２を起える周波数の間で１
．５あるいはそれ以下のＶＳＷＲを維持した。８２１か
も８９６　ＭＨｚ帯で使用するよう設計された他のアン
テナは、第７図に示すように、８２０ＭＨｚと８９５　
ＭＨｚの間の周波数において１．５あるいはそれ以下の
ｖｓｗＲｋ維持した。

このようなアンテナシステムは、放射角の函数として均
一な放射パターンを得ることができた。

この均一性は屋根に取付けたアンテナとほぼ同様であり
、トランクやコウルに取付けたアンテナよりもほぼ良好
であった。このような均一性はセル電話形システムにと
って特に重要である。なぜならこのようなシステムを使
用する通信はすべての方向に発生し、特定の方向になん
らかの利得減少があると、通信を維持する移動システム
の品質および能力に悪影響を及はすだろうからである。

以上８００ＭＨ２周波数帯およびそれ以上の周波数帯に
使用できる移動通信アンテナシステムを開示した。この
システムは、結果的に損傷を与える車輛の金属面あるい
は導体面に固定する必要はなく、水平角度の函数として
所望の伝達均一性を与え、全方向に充分な利得を与え、
そして、このような車輛の客室内に配設された熱いケー
ブルを有するという考慮すべき点や問題点を除去してい
る。

本発明は種々の異なる形の実施が可能であるが、本開示
は本発明の原理の実例として考慮されるべきであって、
説明した特定の実施例に本発明を限定しようとするもの
でないという理解にたって、本発明の実施例を図面に示
し、以上詳細に記載した。

【図面の簡単な説明】

第１図は風防ガラスにアンテナを取付けたのを示す斜視
図、 第２図は第１図の２−２線に沿った拡大断面図、第３図
は本発明による給電あるいは結合組立体の一部破断斜視
図、 第４図は結合ハウジングの立面図、 第５図は適切なアンテナ放射器を示す立面図、そして、 第６図および第７図は、本発明を適用したアンテナのＶ
ＳＷＲプロット図である。 １０・・・放射器、　１２・・・ペース、１４・・・風
防ガラス、１６・・・車輛、２０・・・結合組立体、２
２・・・導電ハウジング、３３・・・導電箔電極、３８
・・・Ｕ字形部ゼ、４２・・・伝送線コネクタ。 代理人　浅　村　皓

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　少なくとも最定８００　ＭＨｚのＵＨＦ帯に使
   用される移動通信アンテナであって、 車輛の非導電誘電体部材（１４）に固定される非導電基
   材の外表面に固定された導電ペース部材に一端を取付け
   た長尺状の放射部材（１０）と、前記誘電体部材（１４
   ）の内表面に配設され前記アンテナのペース部拐と並設
   される結合システム（２０）とよシ成９、この結合シス
   テム（２０）は、アンテナのカウンタポイズを規定する
   導電ハウジングと、アンテナの前記ペース部材と並設さ
   れてＲＦエネルギの結合コンデンサを規定し、かつ、前
   記導電ハウジングから電気的に絶縁された電極部相（３
   ３）と、前記結合システムに接続されて前記カウンタポ
   イズの導電ハウジング６に配設され、アンテナを８Ｑ　
   Ｑ　ＭＨｚ帯の所望の周波数に同調させる同調回路と、
   同軸伝送線用のコネクタ部材（４２）であって、コネク
   タ部材に接続された同軸伝送線と前記同調回路とのイン
   ピーダンスかはは同一となる点において、前記同調回路
   に電気的に接続されたコネクタ部材（４２）とを有する
   ことを特徴とする移動通信アンテナ。 （２、特許請求の範囲第１項の記載において、前記′電
   極部材が非導電部材に形成された印刷箔回路であシ、こ
   の非導電部材は、前記ハウジングの一側を閉塞し、かつ
   、前記第をはは前記アンテナのベース部材と並設させて
   、この非導電閉塞部材を前記車輛の非導電誘電体部材の
   内表面に固定する手段を有する移動通信アンテナ。 （３）特許請求の範囲第２項の記載において、前記同調
   回路は、調節可能なコンデンサとこれに並列接続された
   インダクタとよシ成り、前記第による結合コンデンサの
   電極部利がこの同調コンデンサの一方の電極であり、他
   方の電極は、前記／・ウジングの導電壁に固定されたペ
   ース部と、前記コネクタに接続された第１の脚と、そし
   て前記第による結合コンデンサの電極部拐と並設され、
   かつ、離間されている第２の調節可能な脚とを有したほ
   ぼＵ字形の導電電極よυ成る移動通信アンテナ。 （４）特許請求の範囲第３項の記載において、前記同調
   コンデンサの電極間の並設度合を調節する手段を有する
   移動通信アンテナ。 （５）特許請求の範囲第４項の記載において、前記イン
   ダクタが、前記箔の電極と前記Ｕ字形の電極のベース部
   との間に延在し、かつ、これらに接続された直線ワイヤ
   である移動通信アンテナ。 （６）　特許請求の範囲第５項の記載において、前記コ
   ネクタが、前記第１の脚と前記導電ハウジングとに接続
   されたシールド接続部と、前記インダクタのワイヤの中
   間に接続されたコネクタ中心部とを有した同軸コネクタ
   である移動通信アンテナ。 （７）特許請求の範囲第６項の記載において、前記放射
   部材が、約３７４波長に等しい長さを有した第１の部分
   と、約７４から１／２波長の長さを有して前記アンテナ
   のペース部材を含む第２の部分と、これらの間の位相コ
   イルとを有したコリニア放射器である移動通信アンテナ
   。