WO2009060735A1 - 円偏波受信用アンテナ - Google Patents

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WO2009060735A1
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conductor
linear conductor
antenna according
loop
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French (fr)
Inventor
Kazushige Ogino
Yoshio Umezawa
Original Assignee
Fujitsu Ten Limited
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H01Q1/325—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/1271—Supports; Mounting means for mounting on windscreens
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop

Definitions

  • the present invention relates to a circularly polarized wave receiving antenna.
  • the present invention improves the gain of a loop antenna that is used by being affixed to a dielectric part of a vehicle such as an automobile and that receives circularly polarized waves.
  • M W medium wave
  • V H F ultra high frequency
  • U H F ultra high frequency
  • the types of antennas mounted on vehicles are increasing.
  • high-frequency GPS (global positioning system) antennas or antennas that receive radio waves for terrestrial digital television broadcasting are becoming mainstream.
  • the antenna that receives radio waves for terrestrial digital television broadcasting is hereafter called the DTV antenna.
  • an object of the present invention is to provide a circularly polarized wave receiving antenna that can increase the gain, improve the receiving performance, and exhibit sufficient performance as a film antenna.
  • the circularly polarized wave receiving antenna of the present invention that achieves the above object is composed of a loop antenna having two power supply terminals and a conductor that is arranged in the vicinity of the loop antenna and independent of the antenna conductor of the loop antenna. And a conductor arranged so as to surround the loop antenna and the parasitic element.
  • This conductor may be an annular linear conductor.
  • an antenna having a simple structure and good reception performance capable of transmitting and / or receiving circularly polarized waves can be provided.
  • FIG. 1A is a plan view showing the configuration of a circularly polarized wave receiving antenna according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. IB is a perspective view showing an installation example of the antenna shown in FIG. 1A on the front window of the automobile.
  • FIG. 2 is a plan view showing the configuration of a circularly polarized wave receiving antenna according to the second embodiment of the present invention.
  • Fig. 3A shows a modification of the circularly polarized wave receiving antenna of the first embodiment shown in Fig. 1A.
  • the lateral length X of the annular linear conductor having a rectangular outer shape is shown in Fig. 3A. Illustration showing a very long example compared to the length Y in the vertical direction It is.
  • FIG. 3B shows a modification of the circularly polarized wave receiving antenna of the first embodiment shown in Fig. 1A.
  • the lateral length X of the annular linear conductor having a rectangular outer shape is shown in Fig. 3B.
  • FIG. 5 is a diagram showing an embodiment that is slightly longer than the length Y in the vertical direction.
  • FIG. 3C shows a variation of the circularly polarized wave receiving antenna of the first embodiment shown in Fig. 1A.
  • the lateral length X of the annular linear conductor having a rectangular outer shape is shown in Fig. 3C.
  • FIG. 3D shows a modification of the circularly polarized wave receiving antenna of the first embodiment shown in FIG. 1A, and shows an embodiment substantially equal to the longitudinal length Y.
  • FIG. 5 is a view showing an embodiment in which a lateral length X of a rectangular ring-shaped conductor is slightly shorter than a longitudinal length Y.
  • Fig. 3E shows a variation of the circularly polarized wave receiving antenna of the first embodiment shown in Fig. 1A.
  • the lateral length X of the annular linear conductor having a rectangular outer shape is shown in Fig. 3E. It is a figure which shows the Example very short compared with the length Y of the vertical direction.
  • FIG. 4A is a perspective view showing the appearance of a connector and a coaxial cable connected to the feeding terminal of the loop antenna.
  • FIG. 4B is an exploded perspective view of the connector shown in FIG. 4A.
  • FIG. 5A is a view of the circuit board shown in FIG. 4B as viewed from the back side.
  • FIG. 5B is a block circuit diagram showing the internal configuration of the amplifier mounted on the circuit board shown in FIG. 5A.
  • FIG. 5C is a view of another example of the circuit board shown in FIG. 4B as seen from the back side.
  • FIG. 6A shows a configuration of a modification of the antenna according to the first embodiment of the present invention. It is a top view.
  • Fig. 6B is a plan view showing the general configuration of a DTV receiving antenna.
  • FIG. 6C is a plan view showing another configuration of the D TV receiving antenna.
  • FIG. 6D is a perspective view of the windshield of the automobile with the antennas and the like shown in FIGS. 6A to 6C and its surroundings as seen from the vehicle interior side.
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing the connection between the antenna shown in FIG. 6D and the navigation device mounted on the vehicle.
  • FIG. 8A is a plan view showing the configuration of a circularly polarized wave receiving antenna according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8B is a plan view showing a configuration of a modified example of the antenna of the third exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 9A is a perspective view showing an example of use in which the antenna of the first embodiment of the present invention is attached to the back mirror of an automobile.
  • FIG. 9B is a perspective view showing an example of use in which the antenna of the first embodiment of the present invention is embedded in the back mirror of an automobile.
  • FIG. 1 OA is a perspective view showing an example of use in which the antenna of the present invention is built in a rear boiler of an automobile.
  • FIG. 10B is a side view showing an example of use in which the antenna of the present invention is built in a rear boiler of an automobile.
  • Fig. 11 is a directivity diagram comparing the gain when the antenna of the present invention is installed near the upper end of the windshield of an automobile with the gain when using a conventional antenna. Best Mode for Carrying Out the Invention
  • an antenna can both transmit and receive radio waves.
  • the antenna receives radio waves will be described, and the description will be omitted when the antenna transmits radio waves.
  • this invention includes transmission of radio waves from the antenna.
  • FIG. 1A shows the configuration of the GPS antenna 13 according to the first embodiment of the present invention.
  • the GPS antenna 13 of this embodiment is a loop antenna, and is not electrically connected to the rectangular antenna conductor 15 and the antenna conductor 15 on the sheet-like transparent film 14.
  • a feed element 1 6 is formed.
  • Antennas 13 can receive circularly polarized waves from GPS satellites and can transmit circularly polarized waves.
  • there are power supply terminals 17 and 18 at both ends of the antenna conductor 15, and connectors to be described later are connected to the power supply terminals 17 and 18.
  • the antenna conductor 15, the parasitic element 16, and the feeding terminals 17 and 18 are formed on the sheet-like transparent film 14 by a conductor such as a conductive ink or copper foil.
  • the GPS antenna 13 of this embodiment has a rectangular and circular linear conductor 19 around the antenna conductor 15, the parasitic element 16, and the feeding terminals 17 and 18.
  • the annular linear conductor 1 9. is also formed on the sheet-like transparent film 14 by a conductive ink or a conductor such as copper foil.
  • the dimensions when this GPS antenna 13 is placed on a dielectric such as glass are as follows. Rectangular antenna conductor 15 One side length Z is about 30 mm, parasitic element 1 6 separation part P length is about 40 mm, and parallel part Q length is about 20 mm.
  • the length X of the horizontal annular linear conductor 19 is set to about 90 mm.
  • the length Y of the ring-shaped linear conductor 19 in the vertical direction can be about 90 mm.
  • the total length of the annular linear conductor 19 is about 180 mm, and the aspect ratio can be changed according to the size of the internal loop antenna.
  • the optimum length of the annular linear conductor 19 and the size of the GPS antenna 13 are determined by the dielectric constant of the dielectric to which the GPS antenna 13 is attached.
  • the length Z of the loop of the GPS antenna 13 is about 50 mm, and the separation part P of the parasitic element 16 is The length should be about 60 mm, and the length of the parallel part Q should be about 30 mm.
  • the total length of the annular linear conductor 1 9 (2 X + 2 If Y) is about 3 times the total length (4 Z) of the antenna conductor 15 (2.7 to 3.3 times), the gain of the GPS antenna 13 is increased.
  • the ratio of the length Y in the vertical direction to the length X in the horizontal direction of the annular linear conductor 19 (X: Y) is such that 1: 1 is the optimum force, and 1: 2 to 2: 1. Even in the range, there is an effect of increasing the gain.
  • the GPS antenna 13 configured as described above can be installed in the vicinity of the upper end portion of the windshield 1 of the automobile 60 as shown in FIG.
  • a power feeding circuit composed of a connector 20 and a coaxial cable 2 2 is connected to the antenna for G PS 13.
  • the coaxial cable 22 is disposed along the A pillar 3 of the automobile 60 and is connected to a digital TV tuner (not shown).
  • 8 is a car navigation device installed on the instrument panel 9 of the car, and the image signal from the tuner is input.
  • FIG. 2 shows the configuration of the GPS antenna 13 according to the second embodiment of the present invention.
  • the GPS antenna 1 3 in this embodiment also uses a loop antenna.
  • a rectangular antenna conductor 15 is electrically connected to the antenna conductor 15 on the sheet-like transparent film 14.
  • the parasitic element 1 6 is formed.
  • the antenna conductors 15 have feed terminals 17 and 18 at both ends, and the connectors are connected to the feed terminals 17 and 18.
  • the antenna conductor 15, the parasitic terminal 16, and the power supply terminals 1 7 and 18 are surrounded by a rectangular annular linear conductor 19.
  • the antenna conductor 15, the parasitic terminal 16, and the feeding terminals 17 and 18 are surrounded by a vertically long elliptical linear conductor 19. Again, if the total length of the annular linear conductor 19 is about three times the total length (4 Z) of the antenna conductor 15, the gain of the GPS antenna 13 is increased.
  • the ratio of the major axis length Y to the minor axis length X of the ellipsoidal linear conductor 19 (X: Y) is optimally 1: 1, but 1: 2 to 2: 1 Even in this range, there is an effect of increasing the gain.
  • the antenna 13 of the first embodiment has a ratio of the vertical length Y to the horizontal length X of the ring-shaped linear conductor 19 (X: Y). Is preferably about 1: 1.
  • the ratio shown in Fig. 3B shows that the ratio of X: Y does not change the sum of side X and side Y, the length of side X is lengthened and the length of side Y is shortened.
  • the gain of the antenna 1 3 is larger than that of the antenna 1 3 without the annular linear conductor 19.
  • change the ratio of X: Y and the sum of side X and side Y Without increasing the length of the side X, and conversely, the length of the side Y is further shortened.
  • the gain is larger than that of the antenna 13 without the linear conductor 19.
  • the ratio of X: Y mentioned above is shortened without changing the sum of side X and side ⁇ , and the length of side ⁇ ⁇ is increased.
  • FIG. 4A and 4B show the appearance of the connector 20 shown in FIG. 1B and a state in which the connector 20 is disassembled.
  • the connector 20 is composed of the inner case 21 and the case 25.
  • the surface of the inner case 21 is fixed on the power feeding terminals 17 and 18 by an adhesive material such as rain tape.
  • connection terminals 3 1 and 3 2 are mounted on one surface of the circuit board (dielectric board) 30 built in the inner case 21 and the outer case 25.
  • a coaxial cable 2 2 is connected to the circuit board 30.
  • An integrated circuit 40 described later is mounted on the other surface of the circuit board 30.
  • connection terminal 3 1 is the hot side (signal transmission side) terminal
  • connection terminal 3 2 is the ground side terminal.
  • FIG. 5A shows a general configuration of the circuit board 30 inside the connector 20 shown in FIG. 4B except for the inner case 21 and the lower case 25.
  • FIG. Connection terminals 3 1 and 3 2 are on the back side of circuit board 30 It is attached and led to the front side of the circuit board 30 through the through holes 3 3 and 3 4.
  • the through hole 3 3 is connected to the input terminal of the integrated circuit 40 mounted on the front side of the circuit board 30 and
  • the integrated circuit 40 performs processing such as amplification on the signal received by the antenna, and the processed signal is output to the center conductor (inner conductor) 2 2 A of the coaxial cable 2 2.
  • FIG. 5B shows the internal configuration of the integrated circuit 40 shown in FIG. 5A.
  • the integrated circuit 40 has a filter 4 1 connected to the antenna 10 1, an amplifier 4 2 for amplifying the signal output from the filter 4 1, and an amplifier.
  • the filter 43 that determines the signal band output from 42, and this filter 43 is connected to the central conductor 22A of the coaxial cable 22 via a capacitor 44 that blocks direct current.
  • the coaxial cable 22 is a power superimposition cable, and the superimposed power supply voltage (DC) is supplied to the amplifier 42 through a coil 45 that cuts off the AC component.
  • FIG. 5C shows the configuration of the circuit board 30 different from the connector 20 shown in FIG. 5A except for the inner case 21 and the outer case 25.
  • the connection terminal 3 1 is a terminal on the hot side (signal transmission side), and is connected to the input terminal of the integrated circuit 40 through the through hole 3 3.
  • the connection terminal 3 2 is the ground side terminal and the ground wire of the coaxial cable 2 2 through the through hole 3 4
  • connection terminal 3 1 is a terminal on the ground side, and is connected to the ground wire 2 2 B of the coaxial cable 2 2 through the through-hole 3 4.
  • connection terminal 3 2 is a terminal on the hot side, and is connected to the input terminal of the integrated circuit 40 through the through hole 3 3.
  • the connection terminal 3 1 can be a ground terminal
  • the connection terminal 3 2 can be a hot terminal.
  • the antenna conductor 15, the parasitic terminal 1 6, and the rectangular annular linear conductor 19 surrounding the feeding terminals 1 7 and 18 are continuous over the entire circumference. As a result of the experiment, it was found that it was effective at least.
  • the rectangular linear conductor 19 surrounding the feeding terminals 17 and 18 of the GPS antenna 13 was found to have a total length close to the loop length of the loop antenna constituting the DTV antenna.
  • the present inventors cut out a part of the rectangular annular linear conductor 19 and formed feeding terminals 1 1 and 1 2 at the notched end as shown in FIG. 6A. It was devised that the annular linear conductor 19 is a DTV antenna 10 A.
  • the integrated antenna 1 0 A, 1 3 with the GPS antenna 1 3 and the DTV antenna 1 OA shown in Fig. 6A is attached to the left corner of the upper end of the front glass 1 of the car 60.
  • connectors are connected to the power supply terminals of each antenna, but the illustration of the power supply circuit consisting of the connector and the coaxial cable is omitted here.
  • FIG. 7 shows the connection between the antenna device composed of the antennas 10 A, 1 3, 10 B, 10 C, and 10 D shown in FIG. 6D and the navigation device 8 mounted on the vehicle. It is a circuit diagram.
  • the TV tuner 5 is built in the navigation device 8, but the TV tuner 5 may be separated from the navigation device 8.
  • the antenna conductor 1 9 in the integrated antennas 1 0 A and 1 3 and the film antennas 1 0 B, 1 0 C and 1 0 D are DTV antennas, and the integrated antennas 1 OA and 1 3
  • the antenna conductor 15 inside is the antenna for GPS.
  • the DTV signals received by these film antennas 1 OA, 10 B, 10 C, and 10 D are connected to the cable 2 2 via the integrated circuit 4 0 that performs amplification and the like built in the connector.
  • the image guided to the TV tuner 5 and demodulated is displayed on the display device 6 when the navigation device 8 is in the TV mode.
  • the GPS signal received by the GPS antenna 13 (antenna conductor 15) mounted on the film antenna 10 AM is sent to the navigation device 8 via the integrated circuit 40 and the cable 22.
  • the current position of the vehicle is detected and displayed on the display 6 of the navigation device 8 together with the map information.
  • FIG. 8A shows the configuration of the antenna 53 of the third embodiment of the present invention.
  • the GPS antenna 5 3 of the third embodiment also uses a loop antenna, and a rectangular antenna conductor 1 5 is formed on the sheet-like transparent film 1 4 and the antenna conductor 1 5 is electrically connected.
  • a parasitic element 16 that is not connected to is formed, and can receive circularly polarized waves from GPS satellites and transmit circularly polarized waves.
  • feed terminals 17 and 18 are provided at both ends of the antenna conductor 15, and connectors described later are connected to the feed terminals 17 and 18.
  • the first point is that the antenna conductor 15, the parasitic terminal 16, and the feeder terminals 17 and 18 are formed on the sheet-like transparent film 14 by a conductive ink or a conductor such as copper foil. The same as the embodiment.
  • the rectangular and circular lines described in the first embodiment are arranged around the antenna conductor 15, the parasitic element 16, and the feed terminals 17 and 18. With openings of the same dimensions as the conductor 1 9 A metal plate 5 1 is mounted on the transparent film 1 4.
  • the size of the metal plate 51 is not particularly limited as long as the size of the opening of the metal plate 51 is the same.
  • the antenna for GPS 1 3 has a rectangular antenna conductor 15 with a side Z of about 3 2 mm
  • the lateral length of the opening of the metal plate 5 1 is 95 mm.
  • the length in the vertical direction may be about 95 mm.
  • FIG. 8B shows a modification of the antenna 53 of the third embodiment of the present invention. Antenna of this modification 5 3 force ⁇
  • the antenna 5 3 of the third embodiment explained in Fig. 8A is different from the metal plate 5 1 in that the metal 5 1 is a sheet-like transparent film 1 4 It is only a point attached to.
  • the performance of the antenna 53 of this modification is not much different from that of the antenna 53 of the third embodiment.
  • FIG. 9A shows a use example in which the antennas 13 and 53 of the first or third embodiment of the present invention are attached to the back mirror (inner rear view mirror) 35 of the automobile.
  • FIG. 9B shows a use example in which the antennas 1 3 and 5 3 of the first or third embodiment of the present invention are embedded in the rearview mirror 35 of the automobile. With such an installation position, the antennas 13 and 53 of the present invention can efficiently receive radio waves coming from the front upper side of the automobile.
  • FIGs 10A and 10B show another example of the mounting position of the antennas 1 3 and 5 3 according to the present invention in the car.
  • the antennas 1 3 and '5 3 are connected to the rear boiler 3 6 of the wagon-type car 3 7.
  • An example in which it is built in is shown.
  • the directivity of antennas 1 3 and 5 3 at this position can be changed by the mounting angle of antennas 1 3 and 5 3 built in rear boiler 3 6.
  • Fig. 1 OA if the antennas 13 and 5 3 are tilted rearward and installed in the rear boiler 3 7, the directivity of the antennas 1 3 and 5 3 becomes the rear upper side of the automobile 37.
  • Figure 10 0 B If the antennas 1 3 and 5 3 are tilted forward and installed in the rear boiler 3 6, the directivity of the antennas 1 3 and 5 3 becomes the upper front of the car 3 7.
  • the antennas 13 and 53 according to the present invention can be attached not only to these attachment positions but also to a resin roof top of a vehicle.
  • the shape of the antenna conductor of the GPS antenna 13 that can be used for the antennas 13 and 53 of the present invention, and the number and arrangement of the parasitic elements 16 are not limited to the above-described embodiments.

Landscapes

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Abstract

車両のフロントガラスに貼付して円偏波を受信するＧＰＳ用のループアンテナの受信性能を向上させるものであり、円偏波を受信するループ状のアンテナ導体と、アンテナ導体の両端に接続する給電端子と、アンテナ導体の近傍に配置され、アンテナ導体に対して独立した導体から構成された無給電素子とがシート状の透明なフィルムの上に配置されたループアンテナにおいて、フィルムの上のループアンテナの周囲に環状の線状導体を配置したものである。線状導体の全長は、アンテナ導体の３倍程度とすれば良い。

Description

円偏波受信用アンテナ
技術分野
本発明は円偏波受信用アンテナに関する。 特に、 本発明は、 自動 車等の車両の誘電体部分に貼明り付けて使用され、 円偏波を受信する ループアンテナの利得を向上させたものである。 書
背景技術
従来から、 自動車等の車両には、 移動中にも電波の受信等を可能 にするアンテナが搭載されている。 一般に、 車両が受信する電波は
、 長年に渡って A Mラジオ用の中波 （M W ) と F Mラジオ用やアナ ログテレビ用の超短波 （V H F ) や極超短波 （U H F ) が主なもの であった。
一方、 近年、 車両に搭載されるアンテナの種類が増えつつある。 例えば、 高周波帯の G P S (グローバル ， ポジショニング · システ ム） 用のアンテナ、 或いは地上波ディ ジタルテレビ放送用の電波を 受信するアンテナが主流になりつつある。 地上波ディジタルテレビ 放送用の電波を受信するアンテナは、 以後 D T Vアンテナという。
このように車両に搭載されるアンテナで受信される G P S用の電 波、 或いは地上波ディジタルテレビ放送用の電波には円偏波が使用 されている。 そして、 従来の円偏波アンテナにはパッチアンテナが 多く利用されていた。 ところが、 このパッチアンテナはアンテナケ —スの中に収容されており、 ケースの背が高くて見栄えが悪かつた 。 そこで、 最近では車両の窓に貼り付けて使用するフィルムアンテ ナが実用化されている （例えば、 特開 2 0 0 5— 1 0 2 1 8 3号公 報参照） 。
しかしながら、 特開 2 0 0 5 - 1 0 2 1 8 3号公報等に開示され ているフィルムアンテナは、 受信性能が十分でなかった。 発明の開示
そこで、 本発明は、 利得を大きくすることができ、 受信性能を向 上させることができ、 フィルムアンテナとしても十分な性能を発揮 する円偏波受信用アンテナを提供することを目的としている。
前記目的を達成する本発明の円偏波受信用アンテナは、 2つの給 電端子を備えたループアンテナと、 ループアンテナの近傍に配置さ れ、 ループアンテナのアンテナ導体に対して独立した導体から構成 された無給電素子と、 ループアンテナ及び無給電素子の周囲を取り 囲んで配置された導体とから構成されることを特徴としている。 こ の導体は、 環状の線状導体とすることができる。
本発明のアンテナによれば、 構造が簡単で、 円偏波を送信及び Z 又は受信することができる受信性能の良いアンテナが提供される。 図面の簡単な説明
図 1 Aは本発明の第 1の実施例の円偏波受信用のアンテナの構成 を示す平面図である。
図 I Bは図 1 Aに示したアンテナの自動車のフロントウィンドウ への設置例を示す斜視図である。
図 2は本発明の第 2の実施例の円偏波受信用のアンテナの構成を 示す平面図である。
図 3 Aは図 1 Aに示した第 1の実施例の円偏波受信用のアンテナ の変形例を示すものであり、 外形が矩形である環状の線状導体の横 方向の長さ Xが縦方向の長さ Yに比べてとても長い実施例を示す図 である。
図 3 Bは図 1 Aに示した第 1の実施例の円偏波受信用のアンテナ の変形例を示すものであり、 外形が矩形である環状の線状導体の横 方向の長さ Xが縦方向の長さ Yに比べて僅かに長い実施例を示す図 である。
図 3 Cは図 1 Aに示した第 1 の実施例の円偏波受信用のアンテナ の変形例を示すものであり、 外形が矩形である環状の線状導体の横 方向の長さ Xが縦方向の長さ Yにほぼ等しい実施例を示す図である 図 3 Dは図 1 Aに示した第 1の実施例の円偏波受信用のアンテナ の変形例を示すものであり、 外形が矩形である環状の線状導体の横 方向の長さ Xが縦方向の長さ Yに比べて僅かに短い実施例を示す図 である。
図 3 Eは図 1 Aに示した第 1 の実施例の円偏波受信用のアンテナ の変形例を示すものであり、 外形が矩形である環状の線状導体の横 方向の長さ Xが縦方向の長さ Yに比べてとても短い実施例を示す図 である。
図 4 Aはループアンテナの給電端子に接続するコネクタと同軸ケ 一ブルの外観を示す斜視図である。
図 4 Bは図 4 Aに示したコネクタの分解斜視図である。
図 5 Aは図 4 Bに示した回路基板の一例を裏面側から見た図であ る。
図 5 Bは図 5 Aに示した回路基板に実装されたアンプの内部構成 を示すブロック回路図である。
図 5 Cは図 4 Bに示した回路基板の別の一例を裏面側から見た図 である。
図 6 Aは本発明の第 1の実施例のアンテナの変形例の構成を示す 平面図である。
図 6 Bは D T V受信用アンテナの一般的な構成を示す平面図であ る。
図 6 Cは D T V受信用アンテナの他の構成を示す平面図である。 図 6 Dは図 6 Aから図 6 Cに示したアンテナ等が取り付けられた 自動車のフロントガラスとその周囲を車室内側から見た斜視図であ る。
図 7は図 6 Dに示すアンテナと車両に搭載されたナビゲ一シヨ ン 装置との接続を示す回路図である。
図 8 Aは本発明の第 3の実施例の円偏波受信用のアンテナの構成 を示す平面図である。
図 8 Bは本発明の第 3の実施例のアンテナの変形例の構成を示す 平面図である。
図 9 Aは本発明の第 1の実施例のアンテナを自動車のバックミラ 一に貼り付けた使用例を示す斜視図である。
図 9 Bは本発明の第 1の実施例のアンテナを自動車のバックミラ —に埋め込んだ使用例を示す斜視図である。
図 1 O Aは本発明のアンテナを自動車のリヤスボイラーに内蔵さ せた使用例を示す斜視図である。
図 1 0 Bは本発明のアンテナを自動車のリヤスボイラーに内蔵さ せた使用例を示す側面図である。
図 1 1 は本発明のアンテナを自動車のフロントガラス上端部近傍 に設置した場合の利得を従来のアンテナを使用した場合の利得と比 較した指向性図である。 発明を実施するための最良の態様
以下、 図面を用いて本発明の好適な実施例を説明するが、 同じ構 成部品については同じ符号を付して説明する。 なお、 一般に、 アン テナは電波の送信と受信の両方を行い得るものである。 しかし、 以 下に示す実施例では、 説明を簡単にするために、 アンテナが電波を 受信する場合についてのみ説明し、 アンテナが電波を送信する場合 についてはその説明を省略する。 アンテナからの電波の送信が本発 明に含まれることは言うまでもない。
図 1 Aは、 本発明の第 1の実施例の G P S用のアンテナ 1 3の構 成を示すものである。 この実施例の G P S用のアンテナ 1 3はル一 プアンテナであり、 シート状の透明フィルム 1 4の上に、 矩形のァ ンテナ導体 1 5 と、 このアンテナ導体 1 5には電気的に接続しない 無給電素子 1 6 とが形成されている。 アンテナ 1 3は、 G P S衛星 からの円偏波を受信し、 また、 円偏波を送信可能である。 一方、 ァ ンテナ導体 1 5の両端部には給電端子 1 7 , 1 8があり、 この給電 端子 1 7， 1 8 に後述するコネクタが接続される。 アンテナ導体 1 5、 無給電素子 1 6、 及び給電端子 1 7， 1 8は、 導電性ィンク、 或いは銅箔等の導体によってシート状の透明フィルム 1 4の上に形 成される。
この実施例の G P S用のアンテナ 1 3には、 アンテナ導体 1 5、 無給電素子 1 6、 及び給電端子 1 7， 1 8の周囲に、 矩形で環状の 線状導体 1 9がある。 環状の線状導体 1 9. も導電性ィンク、 或いは 銅箔等の導体によってシート状の透明フィルム 1 4の上に形成され ている。 この G P S用のアンテナ 1 3 をガラスのような誘電体の上 に配置する場合の寸法は、 例えば以下の通りである。 矩形のアンテ ナ導体 1 5の一辺の長さ Zが 3 0 mm程度、 無給電素子 1 6の離反 部 Pの長さが 4 0 mm程度、 平行部 Qの長さが 2 0 mm程度である また、 横方向の環状の線状導体 1 9の長さ Xを 9 0 mm程度とし 、 縦方向の環状の線状導体 1 9の長さ Yを 9 0 mm程度とすること ができる。 この場合の環状の線状導体 1 9の全長は 1 8 0 mm程度 であり、 内部のループアンテナの大きさに応じて縦横比を変更可能 である。 また、 環状の線状導体 1 9の最適な長さ及び G P S用のァ ンテナ 1 3のサイズは、 G P S用のアンテナ 1 3 を取り付ける誘電 体の誘電率によって決定される。
更に、 G P S用のアンテナ 1 3を発泡樹脂の上に設置する場合は 、 G P S用のアンテナ 1 3のループの 1辺の長さ Zを 5 0 mm程度 、 無給電素子 1 6の離反部 Pの長さを 6 0 mm程度、 平行部 Qの長 さを 3 0 m m程度とすれば良い。
矩形で環状の線状導体 1 9 をアンテナ導体 1 5、 無給電素子 1 6 、 及び給電端子 1 7， 1 8の周囲に配置する場合、 環状の線状導体 1 9の全長 （ 2 X + 2 Y) は、、アンテナ導体 1 5の全長 （ 4 Z ) の 3倍程度 （ 2. 7〜 3. 3倍ほど） とすると、 G P S用のアンテナ 1 3の利得が大きくなる。 また、 環状の線状導体 1 9の横方向の長 さ Xに対する縦方向の長さ Yの比 （X ： Y) は、 1 ： 1が最適であ る力 、 1 ： 2〜 2 ： 1の範囲でも利得を上昇させる効果がある。 以上のように構成された G P S用のアンテナ 1 3は、 例えば図 1 Bに示すように、 自動車 6 0のフロントガラス 1の上端部近傍に設 置することができる。 この図には透明フィルムの図示は省略してあ る。 G P S用のアンテナ 1 3にはコネクタ 2 0 と同軸ケーブル 2 2 からなる給電回路が接続される。 同軸ケーブル 2 2は、 自動車 6 0 の Aピラー 3に沿って配設され、 本図には図示しないデジタル T V チューナに接続される。 8は自動車のインス トルメントパネル 9に 設置されたカーナビゲーシヨ ン装置であり、 チューナからの画像信 号が入力される。
以上のように、 アンテナ導体 1 5、 無給電素子 1 6、 及び給電端 子 1 7 , 1 8の周囲に、 矩形で環状の線状導体 1 9が配置された G P S用のアンテナ 1 3を、 自動車 6 0のフロントガラス 1の上端部 近傍に設置した場合、 図 1 1 に示すように、 環状の線状導体 1 9が ない場合に比べて約 2 d Bの利得上昇効果が得られる。
図 2は、 本発明の第 2の実施例の G P S用のアンテナ 1 3の構成 を示すものである。 この実施例の G P S用のアンテナ 1 3 もループ アンテナを使用しており、 シート状の透明フィルム 1 4の上に、 矩 形のアンテナ導体 1 5 と、 このアンテナ導体 1 5には電気的に接続 しない無給電素子 1 6 とが形成されている。 アンテナ導体 1 5の両 端部には給電端子 1 7， 1 8があり、 この給電端子 1 7 , 1 8 にコ ネクタが接続されることも第 1の実施例と同様である。
第 1 の実施例では、 アンテナ導体 1 5、 無給電端子 1 6、 及び給 電端子 1 7 , 1 8は、 矩形の環状の線状導体 1 9で囲まれていた。 一方、 第 2の実施例では、 アンテナ導体 1 5、 無給電端子 1 6、 及 び給電端子 1 7， 1 8は、 縦長の楕円形の環状の線状導体 1 9で囲 まれている。 ここでも環状の線状導体 1 9の全長は、 アンテナ導体 1 5の全長 （ 4 Z ) の 3倍程度とすると、 G P S用のアンテナ 1 3 の利得が大きくなる。 またこの場合は、 楕円状の線状導体 1 9の短 径の長さ Xに対する長径の長さ Yの比 （X ： Y) は 1 ： 1が最適で あるが、 1 ： 2〜 2 ： 1の範囲でも利得を上昇させる効果がある。 なお、 第 1 の実施例のアンテナ 1 3は、 図 3 Cに示すように、 環 状の線状導体 1 9の横方向の長さ Xに対する縦方向の長さ Yの比 （ X ： Y) を 1 ： 1程度とすることが好ましい。 しかしながら、 この X ： Yの比率を、 辺 Xと辺 Yの和を変更せずに、 辺 Xの長さを長く し、 逆に辺 Yの長さを短く して、 図 3 Bに示す状態のアンテナ 1 3 としても、 環状の線状導体 1 9がない状態のアンテナ 1 3よりも利 得は大きくなる。 同様に、 X ： Yの比率を、 辺 Xと辺 Yの和を変更 せずに、 辺 Xの長さを更に長く し、 逆に辺 Yの長さを更に短く して 、 図 3 Aに示す状態のアンテナ 1 3 ( X ： Y = 2 ： 1 ) としても環 状の線状導体 1 9がない状態のアンテナ 1 3よりも利得は大きくな る。 また、 前述の X : Yの比率を、 辺 Xと辺 Υの和を変更すること なく、 辺 Xの長さを短く していき、 辺 Υの長さを長く していって、 図 3 Dまたは図 3 Εに示す状態のアンテナ 1 3 としても、 環状の線 状導体 1 9がない状態のアンテナ 1 3よりも利得は大きくなる。 そ して、 図 3 Εに示す状態のアンテナ 1 3のように、 Χ : Υの比率を 1 ： 2 とすると、 利得が図 3 Αに示したアンテナ 1 3 と変わらなく なる。
図 4 A、 4 Bは、 図 1 Bに示したコネクタ 2 0 の外観、 及びコネ クタ 2 0 を分解した状態を示すものである。 図 4 Aに示すように、 コネクタ 2 0は 、 ィンナケース 2 1 とァゥタケ —ス 2 5を合わせて 構成されている 。 ィンナケース 2 1の表面 （ァンテナ 1 0への取り 付け面） には 2つの開口部 2 1 A， 2 1 Bがあり、 ばね性を有する 接続端子 3 1 3 2がこの開口部 2 1 A， 2 1 Bから突出している
。 コネクタ 2 0は、 そのィンナケース 2 1 の表面が雨面テープなど の粘着材によつて、 給電端子 1 7， 1 8 の上に固定される。
接続端子 3 1 ， 3 2は、 図 4 Bに示すように 、 ィンナケース 2 1 とァウタケース 2 5に内蔵された回路基板 （誘電体基板） 3 0 の一 方の面上に取り付けられており、 この回路基板 3 0に同軸ケーブル 2 2が接続している。 回路基板 3 0の他方の面上には後述する集積 回路 4 0が実装されている。 一般に、 接続端子 3 1がホッ ト側 （信 号伝達側） の端子であり， 接続端子 3 2がアース側の端子である。
図 5 Aは、 図 4 Bに示したコネクタ 2 0の内部にある回路基板 3 0の一般的な構成を、 インナケース 2 1 とァゥ夕ケース 2 5を除い て示すものである。 接続端子 3 1 , 3 2は回路基板 3 0の裏面側に 取り付けられており、 スルホール 3 3 , 3 4で回路基板 3 0の表側 に導かれる。 この例では、 スルホール 3 3は、 回路基板 3 0の表側 に実装されている集積回路 4 0の入力端子に接続され、 スルホール
3 4は、 同軸ケーブル 2 2のアース線 （外側導体） 2 2 Bに接続し ている。 集積回路 4 0はアンテナで受信された信号に対して増幅等 の処理を施すものであり、 処理された信号は、 同軸ケーブル 2 2 の 中心導体 （内側導体） 2 2 Aに出力される。
図 5 Bは図 5 Aに示した集積回路 4 0の内部構成を示すものであ る。 集積回路 4 0の内部にはアンテナ 1 0に接続するフィル夕 4 1 、 フィルタ 4 1から出力される信号を増幅するアンプ 4 2、 アンプ
4 2から出力される信号帯域を定めるフィルタ 4 3があり、 このフ ィル夕 4 3は直流を阻止するコンデンサ 4 4を介して同軸ケーブル 2 2の中心導体 2 2 Aに接続している。 この同軸ケーブル 2 2は電 源重畳ケーブルであり、 重畳された電源電圧 （直流） は、 交流成分 を遮断するコイル 4 5を通じてアンプ 4 2に供給される。
図 5 Cは、 図 5 Aに示したコネクタ 2 0 とは異なる回路基板 3 0 の構成を、 インナケ一ス 2 1 とァウタケース 2 5を除いて示すもの である。 図 5 Aに示したコネクタ 2 0 の回路基板 3 0では、 接続端 子 3 1がホッ ト側 （信号伝達側） の端子であり、 スルホール 3 3で 集積回路 4 0の入力端子に接続されており、 接続端子 3 2がアース 側の端子であって、 スルホール 3 4で同軸ケーブル 2 2のアース線
2 2 Bに接続していた。 一方、 図 5 Cに示したコネクタ 2 0の回路 基板 3 0は、 接続端子 3 1がアース側の端子であり、 スルホール 3 4で同軸ケーブル 2 2のアース線 2 2 Bに接続しており、 接続端子
3 2がホッ ト側の端子であって、 スルホール 3 3で集積回路 4 0の 入力端子に接続されている。 このように、 接続端子 3 1 をアース側 の端子、 接続端子 3 2をホッ ト側の端子とすることも可能である。 第 1 の実施例において、 アンテナ導体 1 5、 無給電端子 1 6、 及 び給電端子 1 7， 1 8を囲む矩形の環状の線状導体 1 9は、 全周に 渡って導体が連続していなく とも効果があることが実験の結果分か つた。 そして、 G P S用のアンテナ 1 3の給電端子 1 7， 1 8 を囲 む矩形の環状の線状導体 1 9は、 その全長が D T Vアンテナを構成 するループアンテナのループ長に近いことが分かった。 そこで本発 明者らは、 矩形の環状の線状導体 1 9の一部を切り欠いて、 切り欠 いた端部に図 6 Aに示すように給電端子 1 1 , 1 2を形成し、 矩形 の環状の線状導体 1 9を D T Vアンテナ 1 0 Aとすることを案出し た。
この場合、 図 6 Aに示す G P S用のアンテナ 1 3 と D T Vアンテ ナ 1 O Aとが一緒になつた統合アンテナ 1 0 A， 1 3 を、 自動車 6 0のフ口ントガラス 1の上端部の左隅に配置する。 これに加えて、 図 6 Bに示す D TVアンテナ 1 0 D， 図 1 0 Cに示す D T Vアンテ ナ （給電端子 1 1， 1 2 を一方の側にオフセッ トしたもの） 1 0 B 、 及び図 1 0 Cに示す D T Vアンテナ 1 0 Dに対して鏡像関係にあ る D T Vアンテナ 1 0 Cを、 図 6 Dに示すように、 自動車 6 0のフ ロントガラス 1の上端部に、 統合アンテナ 1 O A, 1 3に並べて配 置して、 アンテナ装置を構成することができる。 なお、 図 6 Dに示 すアンテナ装置では、 各アンテナの給電端子にコネクタがそれぞれ 接続されるが、 ここではコネクタと同軸ケーブルからなる給電回路 の図示は省略してある。
図 7は、 図 6 Dに示した各アンテナ 1 0 A， 1 3 , 1 0 B , 1 0 C , 1 0 Dからなるアンテナ装置と、 車両に搭載されたナビゲーシ ヨン装置 8 との接続を示す回路図である。 この実施例では、 T Vチ ユーナ 5がナビゲ一シヨ ン装置 8 に内蔵されているが、 T Vチュー ナ 5はナビゲーシヨン装置 8 と別体になっていても良い。 この実施例では、 統合アンテナ 1 0 A、 1 3の中のアンテナ導体 1 9 と、 フィルムアンテナ 1 0 B， 1 0 C、 1 0 Dが D T Vアンテ ナであり、 統合アンテナ 1 O A、 1 3の中のアンテナ導体 1 5が G P S用のアンテナである。 これらのフィルムアンテナ 1 O A， 1 0 B , 1 0 C , 1 0 Dで受信された D T V用の信号は、 前述のコネク 夕に内蔵された増幅等を行う集積回路 4 0 を介してケーブル 2 2に よって T Vチューナ 5に導かれ、 復調された画像は、 ナビゲーショ ン装置 8が T Vモードの時にその表示器 6に表示される。 また、 フ イルムアンテナ 1 0 AMに搭載された G P S用のアンテナ 1 3 (ァ ンテナ導体 1 5 ) で受信された G P S用の信号は、 集積回路 4 0、 ケーブル 2 2を介してナビゲーシヨ ン装置 8の E C U 4に導かれ、 自動車の現在位置が検出され、 地図情報と共にナビゲーシヨ ン装置 8の表示器 6に表示される。
図 8 Aは本発明の第 3の実施例のアンテナ 5 3の構成を示すもの である。 第 3の実施例の G P S用のアンテナ 5 3 もループアンテナ を使用しており、 シート状の透明フィルム 1 4の上に、 矩形のアン テナ導体 1 5 と、 このアンテナ導体 1 5には電気的に接続しない無 給電素子 1 6 とが形成されていて、 G P S衛星からの円偏波を受信 し、 また、 円偏波を送信可能である。 一方、 アンテナ導体 1 5の両 端部には給電端子 1 7 , 1 8があり、 この給電端子 1 7 , 1 8に後 述するコネクタが接続される。 アンテナ導体 1 5、 無給電端子 1 6 、 及び給電端子 1 7 , 1 8が、 導電性インク、 或いは銅箔等の導体 によってシート状の透明フィルム 1 4の上に形成される点は第 1 の 実施例と同じである。
第 3の実施例の G P S用のアンテナ 5 3では、 アンテナ導体 1 5 、 無給電素子 1 6、 及び給電端子 1 7， 1 8の周囲に、 第 1 の実施 例で説明した矩形で環状の線状導体 1 9 と同じ寸法の開口部を備え る金属板 5 1が透明フィルム 1 4の上に取り付けられる。 第 3の実 施例では、 金属板 5 1の開口部の寸法が同じであれば、 金属板 5 1 の大きさは特に限定されない。 例えば、 G P S用のアンテナ 1 3は 、 矩形のアンテナ導体 1 5の一辺の長さ Zが 3 2 mm程度である場 合は、 金属板 5 1の開口部の横方向の長さは 9 5 mm程度、 縦方向 の長さは 9 5 mm程度で良い。
図 8 Bは本発明の第 3の実施例のアンテナ 5 3の変形例を示すも のである。 この変形例のアンテナ 5 3力^ 図 8 Aで説明した第 3の 実施例のアンテナ 5 3 と異なる点は、 金属板 5 1の代わりに金属.メ ッシュ 5 2がシート状の透明フィルム 1 4に取り付けられている点 のみである。 この変形例のアンテナ 5 3の性能は第 3の実施例のァ ンテナ 5 3 と大差ない。
図 9 Aは本発明の第 1又は第 3の実施例のアンテナ 1 3， 5 3 を 自動車のバックミラ一 （インナリヤビュ一ミラー） 3 5に貼り付け た使用例を示すものである。 また、 図 9 Bは本発明の第 1又は第 3 の実施例のアンテナ 1 3 , 5 3 を自動車のバックミラー 3 5に埋め 込んだ使用例を示すものである。 このような取付位置により、 本発 明のアンテナ 1 3 , 5 3は、 自動車の前方上方から到来する電波を 効率よく受信 tることができる。
図 1 0 A、 1 0 Bは本発明のアンテナ 1 3， 5 3の自動車への搭 載位置の別の例として、 アンテナ 1 3 , '5 3 をワゴン型自動車 3 7 のリヤスボイラー 3 6に内蔵させた例を示している。 この位置にお けるアンテナ 1 3， 5 3の指向性は、 リヤスボイラー 3 6に内蔵さ せたアンテナ 1 3， 5 3の取り付け角度によって変化させることが できる。 図 1 O Aに示すように、 アンテナ 1 3， 5 3 を後方に傾斜 させてリヤスボイラー 3 7 に内蔵させると、 アンテナ 1 3 , 5 3の 指向性は自動車 3 7の後方上方となる。 また、 図 1 0 Bに示すよう に、 アンテナ 1 3， 5 3 を前方に傾斜させてリヤスボイラー 3 6に 内蔵させると、 アンテナ 1 3， 5 3の指向性は自動車 3 7の前方上 方となる。
本発明のアンテナ 1 3 , 5 3は、 これらの取り付け位置以外にも 、 車両の樹脂製のルーフ トツプ等にも取り付けることが可能である 。 本発明のアンテナ 1 3 , 5 3に使用できる G P S用のアンテナ 1 3のアンテナ導体の形状、 及び、 無給電素子 1 6の数と配置は、 前 述の実施例に限定されるものではない。

Claims

1 . 円偏波受信用のアンテナであって、 以下を備える ：
2つの給電端子を備えたループアンテナ ；
前記ループアンテナの近傍に配置され、 前記ループアンテナのァ ンテナ導体に対して独立した導体から構成された無給電素子 ； 及び 青
前記ループアンテナ及び前記無給電素子の周囲を取り囲んで配置 された導体。
2 . 請求項 1 に記載のアンテナであって、
前記導体が環状の線状導体である。
3 . 請求項 1に記載のアンテナであって囲、
前記金属が金属板であり、 前記ループアンテナ及び前記無給電素 子がこの金属板に設けられた開口部内に配置されている。
4 . 請求項 2又は 3に記載のアンテナであって、
前記線状導体または前記開口部の全周の長さは、 前記ループアン テナの実質的な全周の長さの 3倍前後である。
5 . 請求項 2から 4の何れか 1項に記載のアンテナであって、 前記線状導体または前記開口部の形状は矩形状である。
6 . 請求項 5に記載のアンテナであって、
前記線状導体または前記開口部の隣り合う 2辺の比が 1 ： 2〜 2 ： 1の範囲である。
7 . 請求項 2から 4の何れか 1項に記載のアンテナであって、 前記線状導体または前記開口部の形状は楕円形である。
8 . 請求項 7に記載のアンテナであって、
前記楕円の長径と短径の比が 1 ： 2〜 2 ： 1 の範囲である。
9 . 請求項 2から 8の何れか 1項に記載のアンテナであって、 前記ループアンテナ、 無給電素子、 及び線状導体又は金属板がシ 一卜状の誘電体の上に形成されている。
10. 請求項 9に記載のアンテナであって、
前記シート状の誘電体は透明なフィルムである。
1 1. 請求項 1又は 2に記載のアンテナであって、
前記ループアンテナ、 無給電素子、 及び線状導体が、 透明なフィ ルムの上に形成されており、
前記透明なフィルムが自動車のフロントウィンドウの上端部に貼 付されている。
12. 請求項 1又は 2に記載のアンテナであって、
前記ループアンテナ、 無給電素子、 及び線状導体が、 シート状の 誘電体の上に形成されており、
前記誘電体が自動車のバックミラ一のミラーと反対側の面に貼付 されている。
13. 請求項 1又は 2 に記載のアンテナであって、
前記ループアンテナ、 無給電素子、 及び線状導体が自動車のバッ クミラーのミラーと反対側の面に埋め込まれている。
14. 請求項 1又は 2 に記載のアンテナであって、
前記ループアンテナ、 無給電素子、 及び線状導体が自動車のリャ スボイラーに埋め込まれている。
15. 請求項 1 1から 1 4の何れか 1項に記載のアンテナであって 前記線状導の形状は矩形状である。
16. 請求項 1 5に記載のアンテナであって、
前記線状導体または前記開口部の隣り合う 2辺の比が 1 ： 2〜 2 ： 1の範囲である。
17. 請求項 1 6 に記載のアンテナであって、
前記線状導体または前記開口部の形状は楕円形である。
18. 請求項 1 7に記載のアンテナであって、 前記楕円の長径と短径の比が 1 ： 2〜 2 ： 1 の範囲である。
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