JPS61159803A - アンテナ用伝送路カプラ - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は１Ｍ！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焦られて
いる。

ヒ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、その静電容著を通して
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、Ｌ記ループコイルを使用した装置は、ガラスをは
ざむようにして２つのルーズコイルを設け、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モ坦であるという
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Ｖ坦にするためには、そのルー
プコイルが非常に大フ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差した
場合には、視界を妨げるという問題が生じる。

［９１１夛１の目的］ 、に発明は、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市内波信
号を伝送する場合に、伝送周波数特ｔ’＋か役れ　伝送
損失が少なく、しかも、小型のア／テナ川伝送路カブラ
を提供することを目的とするものである。

し発明の４！ＬＡ’１ 本発明は、・＼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１−記外部導体の内壁とを、に気的に接続し、上記
外部導体の端面で形成されるｔ面内に、上記ヘリカル４
体の他端を固定してレゾネータとしたものである。

また１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、本発明の一芙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ｍ−■線から見た横断面（Ａである。

この実施例は、ガラス３０をはさんで、第１レソ不−夕
１０と第２レンオータ２０とを対向して設置したもので
ある。

：５ルンネータ１０は、ヘリカル導体１１と。

外部導体１２と、導、１ｄｉ１３とをイＳする。

ヘリカル導体１１は、外部４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／テナ
素子４０に接続するタップ酸ｌ　１１　ｃとを有するヘ
リカル状の導体である。また、ｌ二記他端１１ｂと外部
導体１２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１円筒でもよく、角筒でもよ
い。

導線１３は、１つの部材であるが、接続７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ｔ２ａで形成されるモ面内に、へリカル導体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ｒ−４０は、外部導体１２と絶縁されている
アノテナ座４１ど、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２レゾネータ２０と同じ構成
を有するものであり、へりカル導体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　、　ｉＱ
線１３と同一である。また、一端１１ａ、他端１１ｂ、
端面１２ａは、それぞれ、一端２１ａ。

他端２１ｂ、端面２２ａと同一である。そして、第２レ
ゾネータ２０を構成する丑記各部材の機能は、第ルソネ
ータ１０を構成するＬ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１．１ｔレソ不−タｌｏと第２レツネータ２０と
は、ガラス３ｏを介して、同一軸Ｈに固定されている。

すなわち、外部Ｉり体【２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、へりカル導体ｌｌ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、はぼ同一である必要か
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のタップ位と２１ｃと
２通信装置への接続！！５２とを接続するものであり、
その先には、コネクタ５３が接続されている。

また、第ルゾネータｌＯ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５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
略して示しである。

次に　上記実施例の動作について説明する。

第４図は１本発明アンテナ用伝送路カプラを自動車に掻
破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をはざむように、第１
レゾネータ１０と第２レツネータ２０とを対向して固定
する。この場合、第ルゾネータ１０と第２レノネータ２
０とを同軸的に配置する。そして、第ルゾネータ１０に
アンテナ素子４０を接続する。−・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ファクタと結合
係ａＫ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）゛これを、「無負荷
Ｑ」といい　ｒＱｏ　Ｊとも表現する）が大きくなる。

このＱＯの値は、通常のループコイルと比較すると数倍
となる０通常のループコイルのＱＯが約２００であるの
に対して、第ルゾネータ１０．ｉ２レゾネータ２０のそ
れぞれのＱＯ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、１記実施
例におけるＱＯ／ＱＬは５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Ｑ、０／ＱＬ
が大きくなると、ｖＡ６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は、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
、結合係数Ｋが大きくなることはない、しかし、１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
２１ｂを固定してあり、そのモ面をガラス３０に密着し
であるので、第ルゾネータｌＯと第２レゾネータ２Ｏと
の結合係＠Ｋが大きくなる。

なお、アンテナ素子４０と通信波２１５０とを接続した
場合、第ルゾネータｌＯ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である。

第１レゾネータ１０と第２レゾネータ２０との結合係数
をＫとした場合に、Ｋ・ＱＬ＝１の関係がほぼ成立する
ように、第ルゾネータ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１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（細い実線で示しである）では、損
失レベルが最小損失レベルよりも大きく、Ｋ・ＱＬの値
を小さくすると、損失レベルが次第に太きくなる。一方
、Ｋ−ＱＬ＞１の範囲（一点鎖線および二点鎖線で示し
である）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３０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
線で示しである）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ＱＯに対してそれ程大きくないので、
ｈ記のように伝送損失を小さくすることかでざる。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、ＱＯに対してＱＬが大！〈なり、このために
、ＱＯ／ＱＬが小さくなるので、第６図から分るように
、伝送損失が大ぎくなる。

なお、第５図に示すように、ｒｃいアンテナ接続１９４
２　ａ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１．２〜２．０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２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ａ！１
方向とは回−・にしである、これは。

そのａき方向を同一にすると、静電効果があり、このた
めに、第２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ａＫ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、タップ位’ｌｌ　ｌ　ｌ　ｃ　、　２１　ｃ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４さにしたいわゆる密巻き状のハイファイ状のコイ
ルを使用してもよい。

ざらに、　２８　ルソネータ１０または第２レゾネータ
２０とガラス３ｏとを密若させずに、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１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■−冒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Ｉｌｌの他端１１
１ｂを接続した点である。これは、第２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１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を接続しである。

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Ｉｌｌ、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
１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ａＫが大きくなり、アンテナ用伝送
路カブラ全体の形状を更に小型にすることができる。

ｈ記実施例において、ガラス３ｏ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の代りシこ他の絶縁
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るという効果を
有する。

４　図面のｉｌｌ屯な説明 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、を記実施例の斜視図である。

第３図は、第図のロー■から見た横断面図である。

ｆＪＩＪ４図は、上記実施例を自動車に般社した場合の
一例を示す図である。

第Ｓ図は、１−記実施例を自動車に段設した場合の他の
例を示す図である。

第６図は、ＱＱ　／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−−−ｒＩＩＪｌ導体、２０，１２０−
ｍ−第２導体、ｌｌ、２１．ｌ１１，１２１−−一ヘリ
カル導体、１２，２２，１１２，１２２−一一外部導体
、ｌｌａ、２１ａ、１ｌｌａ。

１２１　ａ　−−−一端、ｌｌｂ、２１ｂ。

１１１ｂ、１２１ｂ−−一他端、１３，２３゜１１３．
１２３−−一接続手段または導体固定手段としての導線
、３０−−−ガラス。

特許出願人　　原田工業株式会社 第４図 ムＯ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）ヘリカル導体と； このヘリカル導体の外部に配置され、しかも前記ヘリカ
   ル導体とほぼ同軸的に配置された外部導体と； 前記ヘリカル導体の一端と前記外部導体の内壁とを電気
   的に接続する接続手段と； 前記外部導体の端面で形成される平面内に、前記ヘリカ
   ル導体の他端を固定する導体固定手段と； を有し、前記外部導体の内径と、前記ヘリカル導体の外
   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。 （２）特許請求の範囲第１項において、 前記外部導体は、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。 （３）特許請求の範囲第１項において、 前記ヘリカル導体の他端と前記外部導体とは、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
   。 （４）ヘリカル導体と、このヘリカル導体の外部に配置
   されしかも前記ヘリカル導体とほぼ同軸的に配置された
   外筒導体と、前記ヘリカル導体の一端と前記外筒導体の
   内壁とを電気的に接続する接続手段と、前記外部導体の
   端面で形成される平面内に前記ヘリカル導体の他端を固
   定する導体固定手段とで構成される第１レゾネータと； この第１レゾネータと同し構成を有する第２レゾネータ
   と； 前記第１レゾネータの前記端面を絶縁物に固定させ、前
   記第２レゾネータの前記端面を前記絶縁物に固定させ、
   しかも前記第１レゾネータと前記第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； を有し、前記第１または第２レゾネータ内の外部導体の
   内径と、前記第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。 （ｂ）特許請求の範囲第４項において、 前記第１レゾネータと前記第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ＱＬとした場合に、Ｋ
   ・ＱＬ＝１の関係がほぼ成立するように、前記第１レゾ
   ネータおよび前記第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。 （６）特許請求の範囲第４項において、 前記第１レゾネータは、そのヘリカル導体の一部に、ア
   ンテナと接続するアンテナ接続手段を有し； 前記第２レゾネータは、そのヘリカル導体の一部に、通
   信装置と接続する通信装置接続手段を有し； 前記第１レゾネータの負荷時のＱファクタと前記第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。 （７）特許請求の範囲第４項において、 前記第１レゾネータの共振周波数は、前記 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。 （８）特許請求の範囲第４項において、 前記第１レゾネータの外部導体の内径と、前記第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。 （９）特許請求の範囲第４項において、 前記第１または第２レゾネータ内の外部導体の内径と、
   前記第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、前記外部導体が円筒の場合に１．２〜２．０で
   あり、前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。 （１０）特許請求の範囲第４項において、 前記第１レゾネータのヘリカル導体の巻き方向と、前記
   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。 （１１）特許請求の範囲第４項において、 前記絶縁物は、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。 （１２）特許請求の範囲第４項において、 前記レゾネータ固定手段は、前記第１レゾネータまたは
   前記第２レゾネータと、前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。 （１３）特許請求の範囲第４項において、 前記レゾネータ固定手段は、前記第１レゾネータまたは
   第２レゾネータと、前記絶縁物との間に、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。